模擬血流循環中的順應性部件制造技術

本實用新型專利技術公開了一種模擬血流循環中的順應性部件，其特點是它包括氣壓室、充氣皮囊和放氣開關，充氣皮囊通過放氣開關和氣壓室的上端連接，氣壓室的下端和脈動心泵相連接。本實用新型專利技術的有益效果是：本順應性部件能模擬人體主動脈收縮壓、舒張壓的正常值，能通過調節順應性部件的氣液比實現對高低壓差（脈動波幅）的調節，使可精確控制切應力水平、正應力水平的模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置得到實現，提供一個更接近人體血流條件的實驗環境。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種模擬血流循環中的順應性部件，屬于醫療器械領域。
技術介紹
人工心血管的內皮化、血管介入的再狹窄、動脈粥樣硬化的形成、人工心瓣的壽命等問題是當前心血管疾病領域急需解決的關鍵問題。應用生物學技術和工程學原理及方法在心血管移植物的血流接觸面種植體外培養的血管內皮細胞已成為當前該領域相關研究的一個重要手段。內皮細胞種植研究亟待突破的問題是體外形成的單層內皮細胞植入體內后能抵抗血流的沖擊剪切而保持結構和功能的完整。在以往的研究中，種植的內皮細胞通常是在非血液流動的靜態環境下生長、匯聚、形成單層，盡管應用了使內皮細胞黏附的各種黏附劑如纖維連接蛋白、膠原蛋白、全血等，但仍未達到理想的抗血流沖擊的效果。細胞生物學研究表明，細胞的黏附機構(Focaladhesions)是內皮細胞與所附著基質之間連接的超微結構基礎。在非流動環境下，培養的內皮細胞中央缺乏由細胞肌動蛋白微絲等形成的應力纖維(Stressfiber)，而應力纖維正是流動環境中內皮細胞抵抗流動切應力牽拉的主要因素。近年來，血管內皮細胞的生物學研究證實，在實驗條件下，體外模擬的血液流動產生的切應力也具有促進內皮細胞應力纖維形成的作用，而且還影響內皮細胞一系列的生物學功能，如內皮細胞物質的表達等。上述研究結果提示，在一個模擬血液流動的環境中，即在一定流動的切應力和正應力作用下，培養種植的內皮細胞，將有利于形成一個植入體內后保持結構和功能完整的單層內皮細胞。目前國內外對應力環境進行內皮細胞培養的研究日趨活躍，主流的研究尚限于定常流狀態，只考慮切應力影響，本申請人研究突破了目前主流研究的局限性，提供一個更接近人體血流條件的實驗環境，即應用流體力學及血流動力學理論和計算方法，設計了可精確控制切應力水平、正應力水平的模擬血流循環的內細胞應力培-->養和測試裝置，如圖1所示，該裝置是由脈動心泵、順應性部件、內皮細胞培養腔室、儲液槽、恒溫裝置、外周阻力部件及連接管路等組成的循環系統。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種用于模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置中的順應性部件，其功能是模擬主動脈彈性腔功能，將脈動心泵的間隙性射血變成連續的脈動流。本技術的技術方案是：一種模擬血流循環中的順應性部件，其特點是它包括氣壓室、充氣皮囊和放氣開關，充氣皮囊通過放氣開關和氣壓室的上端連接，氣壓室的下端和脈動心泵相連接。由脈動心泵輸出的壓力液體介質，在壓縮液體行程時流至順應性部件處分流成兩路，一路直接進入管道系統，另一路進入順應性部件，液體的壓力迫使順應性部件中的空氣壓縮，儲存壓力能；在吸入液體的行程中，由于脈動心泵無壓力液體輸出，從而使管道系統的壓力下降，此時在順應性部件內壓縮空氣的作用下，將壓力液體擠至管道。順應性部件的這一功能起到了彈性緩沖的作用，它既能在壓行程時吸收部分壓力能而使高壓降低，又能在吸行程時釋放壓力能而使低壓升高，實現了將脈動心泵的間歇性射血轉變成動脈血管中連續的動脈流。在實際裝置中在不開啟順應性部件時，脈動心泵的輸出壓力最低為零甚至負值，啟動順應性部件，這時的壓力波形呈現為最高最低壓力均大于零的動脈流，模擬了血流在動脈血管中的收縮壓與舒張壓。調節氣壓室中氣液比例，改變氣壓室內儲存氣體容積的數值，可實現對高低血壓幅度的調節。壓縮充氣皮囊可向氣壓室充氣，可增大氣液比，使壓差幅度減小；打開放氣開關，釋放一些壓縮空氣，可減小氣液比，使壓差幅度增大。本技術的有益效果是：本順應性部件能模擬人體主動脈收縮壓、舒張壓的正常值，能通過調節順應性部件的氣液比實現對高低壓差(脈動波幅)的調節，使可精確控制切應力水平、正應力水平的模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置得到實現，提供一個更接近人體血流條件的實驗環境。附圖說明圖1為模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置框圖；-->圖2為順應性部件結構示意圖。具體實施方式一種模擬血流循環中的順應性部件，其特點是它包括氣壓室3、充氣皮囊1和放氣開關2，充氣皮囊1通過放氣開關2和氣壓室3的上端連接，氣壓室3的下端和脈動心泵4相連接。氣壓室用鋼板焊接成型，不得漏水。其中脈動心泵采用自主研發的具有防腐蝕性能的活塞泵；放氣開關采用氣動單向節流閥；充氣皮囊采用醫用水銀壓力計上的充氣皮囊。根據模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置的實驗要求順應性部件應實現以下二個主要目標：能模擬人體主動脈收縮壓、舒張壓的正常值15996/10664Pa，即120/80mmHg；以上參數在一定范圍內可調，收縮壓：15996～23994Pa，即120～180mmHg；舒張壓：7998～15996Pa，即60～120mmHg。本順應性部件經多次實驗結果達到了上述目標。順應性部件工作原理：功能：模擬主動脈彈性腔功能，將脈動心泵的間隙性射血變成連續的脈動流。原理：氣壓室內儲存氣體的空間即為蓄能器，在循環系統中是起儲存能量的作用，并在需要時釋放出來向系統供能。蓄能器總容積V0的計算：V0=ΔVP2(1P2-1P1)]]>式中：ΔV為脈動心泵的每搏輸出量；P1、P2分別為收縮壓、舒張壓。根據模擬血流循環的內細胞應力培養和測試裝置的設計要求：脈動泵流量20～600ml/min；脈動頻率40～200次/min；收縮壓：15996～23994Pa；舒張壓：7998～15996Pa。以脈動泵最大的流量600ml/min、脈動頻率70次/min計，ΔV＝8.6ml/r。取不同的P1與P2值，得到的蓄能器容積V0隨之變化，但有如下規律：P1與P2的差值越小，得到的V0越大，當P1＝P2時，V0為∞；為使脈動波幅在一定范圍內可調，V0可在200～300ml之間選擇。-->本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模擬血流循環中的順應性部件，其特征在于，它包括氣壓室（３）、充氣皮囊（１）和放氣開關（２），充氣皮囊（１）通過放氣開關（２）和氣壓室（３）的上端連接，氣壓室（３）的下端與脈動心泵（４）相連接。

【技術特征摘要】
1.一種模擬血流循環中的順應性部件，其特征在于，它包括氣壓室(3)、充氣皮囊(1)和放氣開關(2)，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：酈鳴陽，丁皓，沈力行，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：實用新型
國別省市：31[中國|上海]