模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统，测试系统包括有：流体循环系统；瓣膜支撑系统，包括瓣膜支架、步进电机，瓣膜支架固定在转子上；流体监测系统，用于实时监测流体的各项数据；成像系统，用于在流体中监测瓣膜模型的位置信息；控制系统，控制系统包括驱动器、控制器、中央处理系统，驱动器分别与步进电机和控制器相连，负责接收控制器传达指令并驱动步进电机转，控制器分别与驱动器和中央处理系统相连接，负责接收步进电机的反馈信息和接收中央处理系统的程序指令，形成闭环控制系统。本实用新型专利技术可模拟心脏瓣膜在不同流动环境中的流体力学变化，为心脏瓣膜疾病的早期诊断、干预及治疗提供有力的依据。干预及治疗提供有力的依据。干预及治疗提供有力的依据。

【技术实现步骤摘要】
模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统


[0001]本技术属于医疗器械领域，涉及一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统。

技术介绍

[0002]在我国，心血管类疾病是威胁人类健康的首要原因。受当今社会竞争激烈，生活环境差的影响，呈现出发病人群年轻化，发病率逐年上升的趋势。而心脏瓣膜作为保证心脏推动血液循环定向流动的生物阀门，对心脏的健康状况有着重要影响。心脏瓣膜的病变将会影响人体正常血液循环，甚至危及生命。目前心脏瓣膜病的病因包括先天性结构异常、风湿性、感染性等，这些因素会造成瓣膜不同程度的狭窄或者关闭不全，从而导致血流动力学的改变，进而会造成一系列的并发症，目前关于心脏瓣膜疾病的研究主要针对病因、遗传基因等方面，对于血流动力学方面的研究较少，关于此类的心脏流体模型更是少见。

技术实现思路

[0003]为从流体动力学角度研究心脏瓣膜疾病的发生与转归，我们设计了一种以体外循环为基础，模拟体内流动环境下的心脏瓣膜开合过程，可以研究心脏瓣膜疾病早期的关闭不全、反流等疾病过程，从根本机制出发研究瓣膜疾病的发病原因、发病过程及转归，为瓣膜疾病的早期诊断、早期干预、早期治疗提供有力的依据。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0004]一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统，所述测试系统包括：
[0005]流体循环系统，包含有流体动力泵和水箱，水箱的两侧分通过入水管路、出水管路和流体动力泵相连形成回路；
[0006]瓣膜支撑系统，包括瓣膜支架及步进电机，步进电机设有一向下竖直伸入到水箱内的转子，瓣膜支架固定在转子上，所述瓣膜支架用于固定瓣膜模型；
[0007]流体监测系统，用于实时监测流体数据，所述流体监测系统包含流量监测仪以及具有多种监测功能的传感器，流量监测仪与入水管路相连，所述传感器设有位于水箱内部的多个传感器探头；
[0008]成像系统，用于在流体中监测瓣膜模型的位置信息；
[0009]控制系统，与流体循环系统、瓣膜支撑系统、流体监测系统、成像系统相连，所述控制系统包括驱动器、控制器、中央处理系统，驱动器分别与步进电机和控制器相连，负责接收控制器传达指令并驱动步进电机转，控制器分别与驱动器和中央处理系统相连接，负责接收步进电机的反馈信息和接收中央处理系统的程序指令，形成闭环控制系统。
[0010]进一步的，流体动力泵为搏动泵或者持续非搏动泵。
[0011]进一步的，水箱设有在竖直方向上分布或者矩阵分布的多个入水口，在入水管路上装有带加注溶液开口的三通阀门；
[0012]在水箱内部位于入水口及出水口之间布置有至少一片隔水栅，隔水栅两侧抵接在
水箱内壁上，隔水栅密布有水孔，水箱内的流体通过所述水孔流通。
[0013]进一步的，在水箱上方固定有水平导轨，步进电机在水平导轨上沿水箱内部液体流动方向滑动。
[0014]进一步的，瓣膜支架由连接杆以及瓣膜固定环构成，连接杆顶端与转子固定连接，瓣膜固定环的顶部通过锁扣关节铰接在连接杆底部，由锁扣关节来调节瓣膜固定环与水箱流动方向之间的夹角。
[0015]进一步的，瓣膜模型通过缝线展开固定在瓣膜固定环上，瓣膜固定环沿周向设置有一圈固定孔洞用于缝线的固定。
[0016]进一步的，所述流体动力泵每发出一次脉冲水流后，步进电机的转子带动瓣膜支架在竖直方向上旋转预设角度。
[0017]进一步的，传感器探头包括有血液指标监测器、温度监测器、流速监测器。
[0018]进一步的，还包括操作系统，所述操作系统包含有一与水箱侧壁相通的操作通道，操作通道顶部设有与大气相连的开口，且该开口高于水箱上表面，通过该操作通道伸入操作设备至水箱中；
[0019]所述操作设备包含有通过操作通道伸入到水箱内的操作导管，操作导管末端设有操作爪，操作爪通过操作导管内部的操作导丝与控制旋钮相连。
[0020]本技术还提供了一种基于上述系统的测试方法，包括如下步骤：
[0021]S1、将心脏瓣膜模型固定在瓣膜支架上并调整好瓣膜支架与流体流向的夹角；
[0022]S2、成像系统监测流体中瓣膜模型的位置，并将位置信息发送给中央处理系统，
[0023]S3、中央处理系统输出用于步进电机旋转的控制信号至控制器，控制器发送信号至驱动器，由驱动器输出脉冲信号至步进电机，以使步进电机旋转一个步进角度或者多个步进角度；
[0024]S4、重复进行步骤S2
‑
S3若干次，直至步进电机的转子带动瓣膜支架旋转一周；
[0025]S5、调节瓣膜支架以改变与流体流向的夹角，并再次重复进行步骤S2～S3；
[0026]S6、记录瓣膜模型与流体流向不同角度下，流体环境的参数及瓣膜模型成像数据，生成瓣膜模型在不同流体环境下的分析数据。
[0027]本技术的优点在于：1)可模拟体内流动环境下的心脏瓣膜，以体外循环为基础，模拟心脏瓣膜在不同流动环境中的流体力学变化，便于从根本机制方面出发对心脏瓣膜疾病的研究，为心脏瓣膜疾病的早期诊断、早期干预及早期治疗提供有力的依据；2)瓣膜支架在水箱内可以旋转，方便我们记录并分析瓣膜与流体流向在不同角度下的数据。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为一实施例中，本技术一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统的原理图；
[0030]图2为一实施例中，固定心脏瓣膜圆环支架正视图。
[0031]图3为一实施例中，固定心脏瓣膜圆环支架侧视图。
[0032]图4为一实施例中，水箱的正视图。
[0033]图5为一实施例中，水箱的俯视图。
[0034]图6为一实施例中，水箱的后视图。
[0035]图7为一实施例中，测试系统的控制逻辑流程图。
具体实施方式
[0036]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本技术的技术方案。本技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本技术还可以具有其他实施方式。
[0037]参照图1所示，本技术提供了一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统，该测试系统1包括：
[0038]流体循环系统2，包含有流体动力泵21和水箱23，水箱23的两侧分通过入水管路22、出水管路24和流体动力泵21相连形成流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟体内流动环境下心脏瓣膜模型的测试系统，其特征在于，所述测试系统(1)包括：流体循环系统(2)，包含有流体动力泵(21)和水箱(23)，水箱(23)的两侧分通过入水管路(22)、出水管路(24)和流体动力泵(21)相连形成回路；瓣膜支撑系统(3)，包括瓣膜支架(31)及步进电机(32)，步进电机(32)设有一向下竖直伸入到水箱(23)内的转子，瓣膜支架(31)固定在转子上，所述瓣膜支架(31)用于固定所述心脏瓣膜模型；流体监测系统(4)，用于实时监测流体数据，所述流体监测系统(4)包含流量监测仪(43)以及具有多种监测功能的传感器(41)，流量监测仪(43)与入水管路(22)相连，所述传感器(41)设有位于水箱(23)内部的多个传感器探头(42)；成像系统，用于在流体中监测所述心脏瓣膜模型的位置信息；控制系统(5)，与流体循环系统(2)、瓣膜支撑系统(3)、流体监测系统(4)、成像系统相连，所述控制系统(5)包括驱动器(51)、控制器(52)、中央处理系统(53)，驱动器(51)分别与步进电机(32)和控制器(52)相连，负责接收控制器(52)传达指令并驱动步进电机(32)旋转，控制器(52)分别与驱动器(51)和中央处理系统(53)相连接，负责接收步进电机(32)的反馈信息和接收中央处理系统(53)的程序指令，形成闭环控制系统。2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，流体动力泵(21)为搏动泵或者持续非搏动泵。3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，水箱(23)一侧设有在竖直方向上分布或者矩阵分布的多个入水口(22
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1)，在入水管路(22)上装有带加注溶液开口的三通阀门(26)；在水箱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏来，刘顺，王文硕，赵赟，王春生，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：新型
国别省市：