用于人工心脏测试的体外模拟循环系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，包括心室模拟组件，肺循环模拟组件，体循环模拟组件，实现了人体血液流动状态及器官灌注状态的模拟。在左右心室的模拟器中，本实用新型专利技术通过柔性连接器模拟心肌，使用弹性元件模拟心肌的收缩与舒张，并使用限位器模拟心肌收缩与舒张的极限状态，实现了心脏前后负荷变化时心室搏动状态的被动调节。同时，通过模拟不同血流路径以及不同的器官灌注水平，本实用新型专利技术可进行多种类型“人工心脏”(心室辅助泵)装置的测试及优化，客观测试及优化产品的流体力学性能。

【技术实现步骤摘要】
用于人工心脏测试的体外模拟循环系统
本技术涉及医疗器械检测
，特别涉及一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统。
技术介绍
心力衰竭作为多种心血管疾病的最终结局，国内目前至少存在1000万的心衰患者，患者预后差且死亡率高，5年内的死亡率高达60％。心脏移植是治疗终末期心力衰竭的首选方法，但受到供体不足的限制，国内每年完成的心脏移植手术仅有数百例。因此，使用人工心脏暂时或永久代替心脏移植是一个非常有前景的发展方向。目前人工心脏按类型分为左心室辅助装置(LVAD)、右心室辅助装置(RVAD)、双心室辅助装置(BVAD)及全人工心脏(TAH)，分别应用于不同类型的心力衰竭疾病。在人工心脏的设计研发阶段及投入临床使用之前，必须进行大量的测试来确保其安全性、有效性和持久性。体外模拟循环系统可准确模拟人体内的血液流动状态，通过体外模拟循环系统进行人工心脏的测试，能够节约动物实验的时间和成本，同时为人工心脏的临床应用提供依据。在体外循环模拟系统中，左右心室的模拟是体外循环模拟系统的核心部分，也是其难点所在。左右心室的模拟需要准确模拟休息、运动以及心衰时的心室搏动状态。在实际心脏的搏动过程中，分为等容收缩、射血、等容舒张及充盈四个阶段，国内外现有的模拟循环系统很难模拟心肌收缩与舒张的Frank-Starling机制，即心脏前后负荷变化时搏动状态的被动调节机制。在实际的人工心脏的使用过程中，尤其是在初期进行泵速调节时，左右心室的流量可能是不相等的，这可能是由于器官灌注状态不同导致的。目前国内外的体外循环模拟系统均为封闭式循环系统，其中左右心室模拟器中通过的流量相等，这与临床上的实际情况并不一致，因此需要进行进一步的优化改进。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的目的在于提出一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，该系统能够模拟人体血液流动状态与器官灌注状态，并且可外接不同形式的“人工心脏(心室辅助泵)”产品，客观测试产品的流体力学性能，从而可以有效预测不同人工心脏在植入患者体内后对患者自身血液流动状态的影响，并解决目前体外循环模拟系统中存在的问题。为达到上述目的，本技术提出了一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，包括：心室模拟组件，所述心室模拟组件包括左心室模拟器、右心室模拟器、第一至第四单向阀、第一至第十二闸阀，其中，所述心室模拟器用于模拟左右心室的搏动状态，所述第一至第四单向阀分别用于模拟二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣和肺动脉瓣；所述第一至第十二闸阀用于接入人工心脏时模拟不同的血液流动路径；肺循环模拟组件，所述肺循环模拟组件包括第一密封式容器、第一开放式容器、第一节流阀、第一流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器，其中，所述第一密封式容器用于模拟肺动脉顺应性，所述第一开放式容器用于模拟肺静脉顺应性，所述第一节流阀用于模拟肺循环阻力，所述第一流量传感器、所述第一压力传感器与所述第二压力传感器用于测量肺循环血液流量、肺动脉压与肺静脉压；体循环模拟组件，所述体循环模拟组件包括灌注模拟器、第二密封式容器、第二开放式容器、第二节流阀、第二流量传感器、第三压力传感器、第四压力传感器，其中，所述灌注模拟器用于模拟体内器官灌注状态，所述第二密封式容器用于模拟主动脉顺应性，所述第二开放式容器用于模拟主静脉顺应性，所述第二节流阀用于模拟体循环阻力，所述第二流量传感器、所述第三压力传感器与所述第四压力传感器用于测量体循环血液流量、主动脉压与主静脉压。本技术的用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，实现了人体血液流动状态及器官灌注状态的模拟，为人工心脏的体外测试提供了一个标准化的测试环境；通过柔性连接器模拟心肌，实现心脏前后负荷变化时心室搏动状态的被动调节；通过对模拟不同血流路径以及不同的器官灌注水平，可外接不同形式的人工心脏产品，客观测试及优化产品的流体力学性能。进一步地，还包括：控制组件，用于通过对闸阀的开关状态的控制模拟不同的血液流动路径，以对多种类型人工心脏装置的测试及优化。进一步地，所述心室模拟器包括直线电机、柔性连接器、活塞缸，其中，所述直线电机与所述活塞缸用于模拟心脏搏动，且通过所述直线电机的驱动控制所述活塞缸血液输出，以模拟人体状态；所述柔性连接器用于模拟前后负荷变化时，心脏血液输出的自动调节。进一步地，所述柔性连接器包括弹性元件、舒张限位器、收缩限位器、直线电机连接器、活塞缸连接器，其中，所述弹性元件用于模拟心肌的收缩与舒张，所述限位器用于模拟心肌收缩与舒张的极限状态。进一步地，所述弹性元件可以为机械式弹簧或磁力式弹簧。进一步地，所述灌注模拟器包括与体循环并联的第三节流阀与第三开放式容器，其中，所述第三开放式容器内的液位状态用于表示器官灌注不足、灌注正常以及灌注过量，同时实现体外模拟循环系统中血液流量的非恒定状态。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本技术实施例的用于人工心脏测试的体外模拟循环系统的结构示意图；图2为根据本技术一个实施例的用于人工心脏测试的体外模拟循环系统的结构示意图；图3为根据本技术一个具体实施例的用于人工心脏测试的体外模拟循环系统的结构示意图；图4为根据本技术第一实施例的左心室辅助装置(LVAD)测试示意图；图5为根据本技术第一实施例的右心室辅助装置(RVAD)测试示意图；图6为根据本技术第一实施例的双心室辅助装置(BVAD)测试示意图；图7为根据本技术第一实施例的全人工心脏(TAH)测试示意图；图8为根据本技术第一实施例的灌注模拟器工作示意图；图9为根据本技术第二实施例的心室模拟器结构示意图；图10为根据本技术第二实施例的柔性连接器结构示意图；图11为根据本技术第二实施例的心脏正常搏动时柔性连接器工作示意图；图12为根据本技术第二实施例的前负荷增加时柔性连接器工作示意图；图13为根据本技术第二实施例的后负荷增加时柔性连接器工作示意图。附图标记说明：10：用于人工心脏测试的体外模拟循环系统；1：肺循环模拟组件；2：心脏模拟组件；3：体循环模拟组件；4：控制组件；101：第一压力传感器；102：第一密封式容器；103：第一节流阀；104：第一流量传感器；105：第一开放式容器；106：第二压力传感器；201：第一闸阀；202：第二闸阀；203：第三闸阀；204：第四闸阀；205：第五闸阀；206：第六闸阀；207：第七闸阀；208：第八闸阀；209：第九闸阀；210：第十闸阀；211：第十一闸阀；212：第十二闸阀；221：第一单向阀；222：第二单向阀；223：第三单向阀；224：第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，其特征在于，包括：/n心室模拟组件，所述心室模拟组件包括左心室模拟器、右心室模拟器、第一至第四单向阀、第一至第十二闸阀，其中，所述心室模拟器用于模拟左右心室的搏动状态，所述第一至第四单向阀分别用于模拟二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣和肺动脉瓣；所述第一至第十二闸阀用于接入人工心脏时模拟不同的血液流动路径；/n肺循环模拟组件，所述肺循环模拟组件包括第一密封式容器、第一开放式容器、第一节流阀、第一流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器，其中，所述第一密封式容器用于模拟肺动脉顺应性，所述第一开放式容器用于模拟肺静脉顺应性，所述第一节流阀用于模拟肺循环阻力，所述第一流量传感器、所述第一压力传感器与所述第二压力传感器用于测量肺循环血液流量、肺动脉压与肺静脉压；/n体循环模拟组件，所述体循环模拟组件包括灌注模拟器、第二密封式容器、第二开放式容器、第二节流阀、第二流量传感器、第三压力传感器、第四压力传感器，其中，所述灌注模拟器用于模拟体内器官灌注状态，所述第二密封式容器用于模拟主动脉顺应性，所述第二开放式容器用于模拟主静脉顺应性，所述第二节流阀用于模拟体循环阻力，所述第二流量传感器、所述第三压力传感器与所述第四压力传感器用于测量体循环血液流量、主动脉压与主静脉压。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于人工心脏测试的体外模拟循环系统，其特征在于，包括：
心室模拟组件，所述心室模拟组件包括左心室模拟器、右心室模拟器、第一至第四单向阀、第一至第十二闸阀，其中，所述心室模拟器用于模拟左右心室的搏动状态，所述第一至第四单向阀分别用于模拟二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣和肺动脉瓣；所述第一至第十二闸阀用于接入人工心脏时模拟不同的血液流动路径；
肺循环模拟组件，所述肺循环模拟组件包括第一密封式容器、第一开放式容器、第一节流阀、第一流量传感器、第一压力传感器、第二压力传感器，其中，所述第一密封式容器用于模拟肺动脉顺应性，所述第一开放式容器用于模拟肺静脉顺应性，所述第一节流阀用于模拟肺循环阻力，所述第一流量传感器、所述第一压力传感器与所述第二压力传感器用于测量肺循环血液流量、肺动脉压与肺静脉压；
体循环模拟组件，所述体循环模拟组件包括灌注模拟器、第二密封式容器、第二开放式容器、第二节流阀、第二流量传感器、第三压力传感器、第四压力传感器，其中，所述灌注模拟器用于模拟体内器官灌注状态，所述第二密封式容器用于模拟主动脉顺应性，所述第二开放式容器用于模拟主静脉顺应性，所述第二节流阀用于模拟体循环阻力，所述第二流量传感器、所述第三压力传感器与所述第四压力传感器用于测量体循环血液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，赵翔，栗桂玲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11