[发明专利]一种左心房可控式体外模拟循环系统

说明书

本发明公开了一种左心房可控式体外模拟循环系统，包括循环系统和控制系统；循环系统包括左心房模拟装置、二尖瓣模拟装置、左心室模拟装置、主动脉瓣模拟装置、顺应性模拟装置、血管外周阻力模拟单元和静脉模拟装置；通过硅胶管道依次相连构成循环系统；左心房模拟装置与左心室模拟装置均为容积可调的密闭装置；人工心脏的入口与左心室模拟装置相连，出口通过三通阀连接于左心室模拟装置和顺应性模拟装置之间的管路上；左心房模拟装置和左心室模拟装置均由伺服电机控制活塞以改变容积大小；本系统消除了主动脉瓣模拟装置的跨膜压差、左心室模拟装置间隙内漏和管道负压的问题，能真实模拟人体心脏不同生理特征的血液循环特性。

技术领域

本发明涉及医疗器械测试领域，具体涉及一种左心房可控式体外模拟循环系统。

背景技术

由于世界人口老龄化日益严重，心脑血管疾病尤其是心力衰竭疾病的患者越来越多，以往治疗晚期心力衰竭最有效的方式是心脏移植，但是心脏移植存在心脏供体不足、供体等待时间长、术后排异等问题，患者往往“一心难求”。现如今，人工心脏的技术进步为心衰患者带来了希望。人工心脏不仅可以提高心衰患者的存活率，也有助于心肌功能的恢复。人工心脏在植入患者之前，需要进行多次的性能测试实验，而体外模拟循环系统可以模拟人体的血液循环特性，因此人工心脏可以借助于体外模拟循环系统模拟植入人体时的运行稳定性及血流动力学特性的变化。

体外模拟循环系统基本上是由心房腔、心室模拟装置、人工瓣膜、顺应性腔、节流阀、静脉腔等按照顺序依次相连组成的水力回路；心室模拟装置是依照心脏跳动规律来模拟人体泵血过程的装置，人工瓣膜模拟人体血液单向流动功能，顺应性腔是一种用来模拟人体主动脉弹性的带有空气腔的密闭腔体，节流阀模拟人体血管外周阻力，静脉腔是一种用来模拟人体静脉储液功能的腔体，甘油水溶液用来模拟人体血液材料属性。体外模拟循环系统可以模拟人体的血压波形和血液流量等血流动力学特性，为人工心脏提供了真实的人体血液循环模拟场景。

在体外模拟循环系统的研究过程中，国内科研机构如苏州大学、江苏大学、浙江大学等都进行过此类研究，为了模拟左心房功能，采用带有空气腔的密闭腔体结构被动地实现心房压缩和舒张的功能；采用市面上的普通单向阀来模拟人体二尖瓣和主动脉瓣功能；通过设计敞口的方腔模拟静脉功能；但目前这样的体外模拟循环存在左心房容积和压力不可主动调控、普通单向阀存在跨膜压差、敞口方腔会导致管道系统存在负压等问题，严重制约了体外模拟循环系统的实际模拟效果。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供一种左心房可控式体外模拟循环系统，该系统能够解决以往左心房容积和压力不可主动调控、单向阀存在跨膜压差、管道系统存在负压等问题，能够准确模拟实际人体泵血过程心房、心室容积和压力变化过程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种左心房可控式体外模拟循环系统，包括左心房模拟装置、二尖瓣模拟装置、左心室模拟装置、主动脉瓣模拟装置、顺应性模拟装置、血管外周阻力模拟单元和静脉模拟装置，并通过硅胶管道依次相连成模拟循环系统；人工心脏入口与左心室模拟装置相连，出口通过三通阀连接于左心室模拟装置和顺应性模拟装置之间的管路上；流体介质在左心室模拟装置和人工心脏的综合作用下泵入到顺应性模拟装置中；流量检测单元连接于血管外周阻力模拟单元和静脉模拟装置之间的管道上；压力传感器设置于人工心脏入口、出口以及主动脉瓣模拟装置出口的管道上。

进一步地，左心房模拟装置与左心室模拟装置均为容积可调的密闭装置，包括安装架、心腔、压板、伺服滑台、滑台连接板、活塞轴、活塞头以及橡胶塞；心房腔下端设有进液口和出液口；压板通过四个角上的螺柱固定于安装架上；安装架安装在实验台支撑板上；伺服滑台通过滑台连接板固定在安装架上，并保证与实验台支撑板平面垂直；活塞头装配有橡胶塞，活塞头通过螺纹连接于活塞轴上并安装在伺服滑台上，安装保证活塞头的轴线与心腔轴线重合，并以过盈配合方式装配到心腔中用来调节心房容积，左心室模拟装置心腔下端设有进液口、人工心脏进液口以及出液口，三个接口在空间按照逆时针方向依次呈间隔90°分布；左心房模拟装置的连接方式与左心室模拟装置相同。