人体血液循环模拟系统及参数采集方法技术方案

本发明专利技术提供了一种人体血液循环模拟系统及参数采集方法，系统包括：控制系统、模拟血泵、水箱、3D人体模型以及数据采集模块；控制系统，与模拟血泵连接，向模拟血泵输出脉冲信号；模拟血泵与控制系统及3D人体模型连接，用于接收控制系统的脉冲信号生成脉动血流，将脉动血流输送到3D人体模型；水箱，与3D人体模型连接，放置在特定高度为3D人体模型提供初始压力；3D人体模型，接收模拟血泵输送的脉动血流，根据脉动血流模拟心脏跳动；数据采集模块，与3D人体模型连接，用于采集3D人体模型的血流动力学参数。通过人体血液循环模拟系统实现对人体血流动力学参数的模拟。流动力学参数的模拟。流动力学参数的模拟。

【技术实现步骤摘要】
人体血液循环模拟系统及参数采集方法


[0001]本文件涉及血液循环模拟
，尤其涉及一种人体血液循环模拟系统及参数采集方法。

技术介绍

[0002]人体血液循环系统十分复杂，对血液循环系统进行模拟在临床应用以及医疗器械的实验等方面都有重要意义。当前没有设备能够模拟人体的血压、血流量等关键血流动力学参数，从而对相关实验以及科研的实验验证带来困难。因此，如何通过器械模拟人体真实血流动力学参数，并建立模拟人体血液循环系统进行实验验证是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种人体血液循环模拟系统及参数采集方法，高度仿真并还原人体真实的血流动力学参数并进行参数实时采集，从而为临床的血液循环研究提供便利。
[0004]本专利技术提供了一种人体血液循环模拟系统，包括：控制系统、模拟血泵、水箱、3D人体模型以及数据采集模块；
[0005]控制系统，与模拟血泵连接，用于向模拟血泵输出脉冲信号；
[0006]模拟血泵，与控制系统及3D人体模型连接，用于接收控制系统的脉冲信号生成脉动血流，将脉动血流输送到所述3D人体模型；
[0007]水箱，与3D人体模型连接，用于放置在特定高度为3D人体模型提供初始压力；
[0008]3D人体模型，接收模拟血泵输送的脉动血流，根据脉动血流模拟心脏跳动；
[0009]数据采集模块，与3D人体模型连接，用于采集3D人体模型的血流动力学参数。
[0010]本专利技术还提供了一种人体血液循环参数采集方法，应用于如上述的人体血液循环模拟系统，包括：
[0011]将水箱放置在特定高度为3D人体模型提供初始压力；
[0012]控制系统向模拟血泵输出脉冲信号，模拟血泵接收控制系统的脉冲信号生成脉动血流，并将脉动血流输送到3D人体模型；
[0013]3D人体模型接收模拟血泵输送的脉动血流，根据脉动血流模拟心脏跳动；
[0014]数据采集模块在模拟心脏跳动的3D人体模型中采集血流动力学参数。
[0015]本专利技术通过模拟血泵实现不同心率的心脏跳动，通过3D人体模型真实模拟血管形态，并通过数据采集模块采集人体血液参数，从而实现对人体血流动力学参数进行实时监测，提高了临床血液循环研究的便利性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，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
附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，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。
[0017]图1为本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例的电机驱动板电路图；
[0019]图3为本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统的实物连接示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例的人体血液循环参数采集方法流程图。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
[0022]系统实施例
[0023]本专利技术实施例提供了一种人体血液循环模拟系统，图1为本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统示意图，根据图1所示，本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统包括：控制系统、模拟血泵、水箱、3D人体模型以及数据采集模块；
[0024]控制系统，与模拟血泵连接，用于向模拟血泵输出脉冲信号；
[0025]模拟血泵，与控制系统及3D人体模型连接，用于接收控制系统的脉冲信号生成心脉动血流，将脉动血流输送到3D人体模型；模拟血泵包括：单片机、电机驱动板以及直流隔膜泵；
[0026]单片机，与电机驱动板连接，用于向电机驱动板输出连续的高低电平切换信号；
[0027]电机驱动板，与电机驱动板及所述直流隔膜泵连接，用于根据高低电平切换信号驱动所述直流隔膜泵进行工作；图2为本专利技术实施例的电机驱动板电路图，其中包括5V电源21、12V电源接口22、单片机信号输入接口23以及继电器24。
[0028]直流隔膜泵，与电机驱动板连接，用于在电机驱动板的驱动下产生心率模拟信号。在高电平时控制电机工作，低电平时电机休止。不同心率的实现通过调节单片机输出高低电平切换的频率来实现。模拟血泵的具体参数如表1所示：
[0029]表1模拟血泵设计参数
[0030]脉动频率心输出量输出压力每搏最大输出量60
‑
180beat/min4.8L/min70
‑
300mmHg30
‑
80ml/beat
[0031]水箱，与3D人体模型连接，用于放置在特定高度为3D人体模型提供初始压力；
[0032]3D人体模型，接收模拟血泵发送的心率模拟信号，根据心率模拟信号模拟心脏跳动；3D人体模型为人体1：1比例打印人体模型，材质选择高透明硅胶为模拟血管的材质，能够真实模拟血管形态，在3D人体模型前端增加弹性球囊来增加系统整体顺应性，从而模拟心脏跳动产生的心跳曲线。
[0033]数据采集模块，与3D人体模型连接，用于采集3D人体模型的血流动力学参数。
[0034]数据采集模块包括压阻式压力传感器、流量传感器、温度传感器。压力传感器是通过对传感器压力敏感层施加一定方向的压力，使扩散在芯片上的电阻产生与被测压力成比
例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。压力传感器耦合在3D打印体膜血管内，可根据临床实验或测试放置在不同位置。流量传感器以MEMS热流模为核心，可以直接测出流体质量流量，即使在流量脉动的情况下也能提供线性的数字输出。温度传感器采用Pt100温度传感器，可将温度变量转换为可传送的标准化输出信号到采集卡。
[0035]本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统数据分析模块，数据分析模块与数据采集模块连接，用于对电压输出信号、血液流量信号以及温度信号进行汇总、分析及存储。
[0036]本专利技术实施例中的水箱与3D人体模型之间以及模拟血泵与3D人体模型之间均采用硅胶管连接。
[0037]图3为本专利技术实施例的人体血液循环模拟系统的实物连接示意图，包括：单片机3
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1、电机驱动板3
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2、直流隔膜泵3
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3、储水箱3
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4、3D打印体膜3
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5、压力传感器3
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6、流量传感器3
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7、温度传感器3
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8、商用流量计3
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9、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人体血液循环模拟系统，其特征在于，包括：控制系统、模拟血泵、水箱、3D人体模型以及数据采集模块；控制系统，与所述模拟血泵连接，用于向所述模拟血泵输出脉冲信号；模拟血泵，与所述控制系统及3D人体模型连接，用于接收所述控制系统的脉冲信号生成脉动血流，将所述脉动血流发送到所述3D人体模型；水箱，与所述3D人体模型连接，用于放置在特定高度为所述3D人体模型提供初始压力；3D人体模型，接收所述模拟血泵输送的脉动血流，根据所述脉动血流模拟心脏跳动；数据采集模块，与所述3D人体模型连接，用于采集所述3D人体模型的血流动力学参数。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟血泵包括：单片机、电机驱动板以及直流隔膜泵；单片机，与所述电机驱动板连接，用于向所述电机驱动板输出连续的高低电平切换信号；电机驱动板，与所述电机驱动板及所述直流隔膜泵连接，用于根据所述高低电平切换信号驱动所述直流隔膜泵进行工作；直流隔膜泵，与所述电机驱动板连接，用于在所述电机驱动板的驱动下产生脉动血流。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述3D人体模型顶部设置弹性球囊，所述弹性球囊用于模拟心脏跳动产生心跳曲线。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水箱与所述3D人体模型之间设置有流量计，用于获取所述水箱与所述3D人体模型之间的流量信息。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：压阻式压力传感器、流量传感器以及温度传感器；所述压阻式压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹向宇，耿磊，王成旭，陈行，
申请(专利权)人：天津工业大学北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：