用于医用植介入体观测的体外循环实验台及实验方法技术

本发明专利技术公开了一种用于医用植介入体观测的体外循环实验台及实验方法。其中，该实验台包括实验段模块、循环回路模块、温度控制模块和观测模块，所述实验段模块包括带动力泵的医用植介入体，所述循环回路模块与所述实验段模块共同形成用于所述实验液体循环流动的循环回路；所述观测模块具有荧光观测功能，实现量化观测所述医用植介入体表面血栓的面积；所述观测模块还具有流场观测功能，用于对所述实验段模块内的流场进行观测。该实验台可以较好地模拟人体内环境，还可以利用荧光观测系统观测医用植介入体上血栓的生长情况，利用PIV流场观测系统观测医用植介入体附近的流场情况，能够有效地指导医用植介入体的设计优化。够有效地指导医用植介入体的设计优化。够有效地指导医用植介入体的设计优化。

【技术实现步骤摘要】
用于医用植介入体观测的体外循环实验台及实验方法


[0001]本专利技术涉及医用植介入体的实验测试设备
，尤其涉及一种用于医用植介入体观测的体外循环实验台及实验方法。

技术介绍

[0002]心血管疾病严重威胁人类的健康和生命。目前，植入医疗器械是治疗心脑血管疾病最有效的手段之一，常见的与血液直接接触的植入医疗器械有人工心脏、人工心脏瓣膜、人工支架等等。植入医疗器械都需要经过临床前试验，包括体外循环实验平台的体外实验、标准的实验室检测(如使用材料的生物相容性测试、散热噪声测试等)与动物实验。由于动物实验代价昂贵，耗时长久，标准实验与实际使用工况相差巨大，体外实验可以检验设计性能是否满足生理要求，并指导植入医疗器械的设计改进，可重复性强，耗时短，是一种植入医疗器械的重要实验研究手段。
[0003]国内外研究中现有的体外循环实验平台通常是参照了美国材料实验协会提供的标准试验方法标准ASTM.F1841中的溶凝血测试装置，研究的重点是模拟植入医疗器械在人体内运行的环境，通过模拟试验测试血泵的流体力学性能，包括流量、压力、温度、心脏的脉动特性等关键因素，实验结果是检测植入医疗器械的溶凝血性能是否符合临床使用要求的重要依据。
[0004]但是对于实验测试对象缺乏研究观测手段，如无法观测器械上血栓的生长情况、无法观测器械附近的血液流动情况等等，无法有效地指导植入医疗器械的设计优化。因此，亟需研发一款既可以较好地模拟人体内环境，又可以提供丰富观测手段的体外循环实验平台。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种用于医用植介入体观测的体外循环实验台，可以较好地模拟人体内环境，还可以利用观测模块观测医用植介入体上血栓的生长情况及观测医用植介入体附近的流场情况，能够有效地指导医用植介入体的设计优化。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的一种用于医用植介入体观测的体外循环实验台，包括：
[0007]实验段模块，所述实验段模块包括带动力泵的医用植介入体和具有生物相容性的透明管，所述医用植介入体设置在所述透明管内，所述透明管具有进口端和出口端；
[0008]循环回路模块，所述循环回路模块的一端与所述透明管的所述进口端相连且另一端与所述透明管的所述出口端相连，从而使得所述循环回路模块与所述实验段模块共同形成用于所述实验液体循环流动的循环回路；所述循环回路模块用于监测和控制所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的压力和流量；
[0009]温度控制模块，所述温度控制模块用于控制所述循环回路中的所述实验液体的温
度；
[0010]观测模块，所述观测模块具有荧光观测功能，实现量化观测所述医用植介入体表面血栓的面积；所述观测模块还具有流场观测功能，用于对所述实验段模块内的流场进行观测。
[0011]根据本专利技术第一方面实施例的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，一方面通过实验段模块的透明管与循环回路模块连接形成的循环回路，可以真实地模拟人体内循环回路；通过循环回路模块监测和控制循环回路中的循环流动的实验液体的压力和流量，可以便于辅助实验人员对循环回路中的压力和流速进行调节，以模拟人体体内血液流动情况，同时通过温度控制模块控制循环回路中的实验液体的温度，可以使得循环回路中的实验液体的温度维持在人体生理温度37
±
1℃的温度范围，实现恒温功能，从而可以模拟人体内的温度环境，由此，本专利技术第一方面实施例的用于医用植介入体观测的体外循环实验台从压力、流量和温度等方面可以真实较好地模拟人体内循环环境。另一方面，由于观测模块具有荧光观测功能，观测模块可以捕获到医用植介入体表面血栓的荧光图像，可以在血栓生长过程中通过间隔一定时间拍摄多个荧光图像来实现对医用植介入体上的血栓生长情况进行量化观测，同时对医用植介入体表面血栓的面积也可以进行量化观测，检测医用植介入体的溶凝血性能是否符合临床使用要求；由于观测模块具有流场观测功能，观测模块可以对实验段模块内的医用植介入体附近流域的流场情况进行观测，根据流场观测的结果可以判断医用植介入体在人体内时，医用植介入体周围血液的流动情况。
[0012]由此，本专利技术第一方面实施例的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，可以较好地模拟人体内环境，又可以在体外模拟体内血栓生长情况，为医用植介入体如人工心脏、人工支架、人工心脏瓣膜等的抗凝抑栓性能研究提供了稳定可靠的实验平台；通过观测模块对医用植介入体进行荧光观测，可实现量化观测医用植介入体表面血栓的面积，来直观量化地了解医用植介入体表面血栓的生长过程情况，通过观测模块对医用植介入体进行流场观测，观测模块可以对实验段模块内的医用植介入体附近流域的流场情况进行观测，根据流场观测的结果可以判断医用植介入体在人体内时，医用植介入体周围血液的流动情况。
[0013]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述循环回路模块包括具有生物相容性的软管、第一压力传感器、第一节流阀、超声流量传感器、储液容器、第一注入口、第二注入口和第二压力传感器；所述软管的一端与所述透明管的所述进口端相连且另一端与所述透明管的另一端相连；第一压力传感器、第一节流阀、超声流量传感器、储液容器、第一注入口、第二注入口和第二压力传感器按照自所述软管的另一端至所述软管的一端的方向依次设置在所述软管上；
[0014]其中，所述第一压力传感器靠近所述出口端，用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体流出所述实验段模块之后的出口压力；
[0015]所述第二压力传感器靠近所述进口端，用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体进入所述实验段模块之前的进口压力；
[0016]所述第一节流阀和所述储液容器用于调节所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的流量和压力，所述储液容器还用于排出所述循环回路中的循环流动的所述实验液体中的气体；
[0017]所述超声流量传感器用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的流量；
[0018]所述第一注入口和所述第二注入口用于根据实验需求分别注入相应的实验液体。
[0019]根据本专利技术第一方面进一步的实施例，所述软管为医用PVC软管。
[0020]根据本专利技术第一方面再进一步的实施例，所述循环回路模块还包括注射泵和第二节流阀、所述注射泵通过连接管与所述第二注入口相连，所述第二节流阀设置在所述连接管上；所述注射泵用于注射药物试剂。
[0021]根据本专利技术第一方面再进一步的实施例，所述温度控制模块包括加热电阻、温度控制器和红外测温器；所述加热电阻包裹所述储液容器，用于对所述储液容器加热；所述温度控制器用于控制所述加热电阻的温度，以使所述循环回路中的循环流动的所述实验液体维持在恒定的生理温度；所述红外测温器用于对所述实验段模块测温。
[0022]根据本专利技术第一方面的一些实施例，所述观测模块包括用于实现所述荧光观测功能的荧光观测系统，所述荧光观测系统包括激光器、第一滤光片和单反相机；所述激光器用于发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，包括：实验段模块，所述实验段模块包括带动力泵的医用植介入体和具有生物相容性的透明管，所述医用植介入体设置在所述透明管内，所述透明管具有进口端和出口端；循环回路模块，所述循环回路模块的一端与所述透明管的所述进口端相连且另一端与所述透明管的所述出口端相连，从而使得所述循环回路模块与所述实验段模块共同形成用于所述实验液体循环流动的循环回路；所述循环回路模块用于监测和控制所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的压力和流量；温度控制模块，所述温度控制模块用于控制所述循环回路中的所述实验液体的温度；观测模块，所述观测模块具有荧光观测功能，实现量化观测所述医用植介入体表面血栓的面积；所述观测模块还具有流场观测功能，用于对所述实验段模块内的流场进行观测。2.根据权利要求1所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述循环回路模块包括具有生物相容性的软管、第一压力传感器、第一节流阀、超声流量传感器、储液容器、第一注入口、第二注入口和第二压力传感器；所述软管的一端与所述透明管的所述进口端相连且另一端与所述透明管的另一端相连；第一压力传感器、第一节流阀、超声流量传感器、储液容器、第一注入口、第二注入口和第二压力传感器按照自所述软管的另一端至所述软管的一端的方向依次设置在所述软管上；其中，所述第一压力传感器靠近所述出口端，用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体流出所述实验段模块之后的出口压力；所述第二压力传感器靠近所述进口端，用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体进入所述实验段模块之前的进口压力；所述第一节流阀和所述储液容器用于调节所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的流量和压力，所述储液容器还用于排出所述循环回路中的循环流动的所述实验液体中的气体；所述超声流量传感器用于监测所述循环回路中的循环流动的所述实验液体的流量；所述第一注入口和所述第二注入口用于根据实验需求分别注入相应的实验液体。3.根据权利要求2所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述软管为医用PVC软管。4.根据权利要求3所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述循环回路模块还包括注射泵和第二节流阀、所述注射泵通过连接管与所述第二注入口相连，所述第二节流阀设置在所述连接管上；所述注射泵用于注射药物试剂。5.根据权利要求3所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述温度控制模块包括加热电阻、温度控制器和红外测温器；所述加热电阻包裹所述储液容器，用于对所述储液容器加热；所述温度控制器用于控制所述加热电阻的温度，以使所述循环回路中的循环流动的所述实验液体维持在恒定的生理温度；所述红外测温器用于对所述实验段模块测温。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述观测模块包括用于实现所述荧光观测功能的荧光观测系统，所述荧光观测系统包括激光器、第一滤光片和单反相机；所述激光器用于发射连续激光照射在所述实验段模块上，以使所述医用植介入体表面血栓上的荧光试剂激发出荧光；所述第一滤光片设
置在所述实验段模块和所述单反相机之间；所述单反相机用于拍摄来自医用植介入体表面血栓上的荧光试剂的荧光经过所述第一滤光片过滤后的第一荧光图像。7.根据权利要求6所述的用于医用植介入体观测的体外循环实验台，其特征在于，所述观测模块还包括用于实现流场观测功能的PIV流场观测系统，所述PIV流场观测系统包括所述激光器、CC...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈皓生，李永健，蒙奎霖，郑晓冰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：