專利名稱：一種血液流動模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學實驗裝置，具體涉及血液流動模擬裝置。
背景技術：
心血管疾病嚴重威脅著人類的健康，全世界每年死于心血管疾病的人數高達1500 萬，我國因心腦血管疾病所致的死亡人數也占總疾病死亡人數的50%左右。大量研究認為， 諸如動脈粥樣硬化、高血壓、腦卒中等常見心血管疾病的發(fā)病機理都與血液流動時作用于 血管的應力密切相關，而該應力隨血液在血管內流動的變化而變化。因此，提供一種模擬血 液在血管中流動狀況的實驗裝置對研究心血管疾病的病因具有重要的意義。此外，在組織 工程血管的構建領域中，提供一種更接近于人體血液真實流動狀況的血液流動環(huán)境，有利 于構建與人體血管組織結構和功能更接近的組織工程血管。血液在人體血管內隨著心臟的收縮與擴張以脈動流的形式流動，血管模擬裝置的 目的在于模擬血液的這種脈動流，提供一種近似于血液生理脈動流的血液流動模擬環(huán)境。 目前，出現了較多該類血液流動模擬裝置，較為經典的為FlowChamber實驗裝置，其通過一 個脈動源周期性地向一個血管模擬環(huán)境中輸入一定壓力和流速的脈動液流，以提供一種接 近血液生理脈動流的血流模擬環(huán)境。申請?zhí)枮?00710304557. 4的發(fā)明專利申請說明書中 公開了 “一種近生理脈動流環(huán)境動脈血管組織工程反應器”，該反應器由儲液瓶、脈動源、阻 力調節(jié)器1、順應性調節(jié)器1、血管組織動態(tài)培養(yǎng)腔、阻力調節(jié)器2、順應性調節(jié)器2順次連接 并形成循環(huán)的液流回路。上述專利申請方案通過調節(jié)阻力調節(jié)器和順應性調節(jié)器，提供一 種能夠模擬血液在動脈血管中流動時的順應性、流動慣性和流動阻力等阻抗特性的血液流 動環(huán)境，使得該模擬血液流動環(huán)境更接近于生理脈動流。但是，由于所述的方案中用于模擬 血液流動環(huán)境的血管組織動態(tài)培養(yǎng)腔是由玻璃、不銹鋼、塑料、聚碳酸酯等材料構成，因此 在模擬的脈動流流動的過程中不能像人體血管那樣周期性的擴張與收縮。眾所周知，人體 動脈血管含有豐富的彈性纖維，具有可擴張性和彈性，隨著由心臟的收縮和擴張形成的血 液脈動流的流過，動脈血管也會周期性地擴張和收縮。然而，當動脈血管在受到外部擠壓而 發(fā)生彈性的變形時，血液在血管內的流動特性會受影響。因此，一種能夠模擬血管在收縮、 擴張和受壓情況下的血液流動模擬裝置無疑可以提供更加接近人體血液的真實流動狀況 的血液流動模擬環(huán)境，這對血管動力學研究和組織工程血管培養(yǎng)具有重要的意義。

發(fā)明內容
鑒于現有技術存在上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠模擬血 管在擴張、收縮和局部受壓情況下血液流動狀況的血液流動模擬裝置。本發(fā)明解決上述問題的技術方案為一種血液流動模擬裝置，該裝置為一個主要由儲液罐、蠕動泵、模擬腔和背壓閥通 過管道依次首尾連接構成的閉環(huán)液流系統(tǒng)，其特征在于，所述的模擬腔由模擬血管和至少 一個緊套在模擬血管外的環(huán)形夾層氣囊組成，其中每一環(huán)形夾層氣囊的內層的外壁的兩側
3分別向外層的內壁延伸一縱向隔層，將環(huán)形夾層氣囊內的環(huán)形空間分隔成兩個氣室，每個 氣室分別由一條串接一兩位兩通電磁閥的管道連接在供氣泵的出口和真空泵進口 ；所述的 模擬血管由彈性材料制成，所述的氣囊由薄膜材料制成。本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置，其中所述的閉環(huán)液流系統(tǒng)還包括串聯在模 擬腔進口防止液體模擬介質返回的單向閥，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置，其中，所述的彈性材料可以是橡膠、硅膠 或彈性纖維；所述的薄膜材料可以是聚乙烯薄膜(PE)、聚丙烯薄膜(PP)或聚氯乙烯薄膜 (PVC)。本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置，其中所述的環(huán)形夾層氣囊中至少設有一層 由內層的外壁向外層的內壁延伸形成的橫向隔層，將所述的氣室沿軸向分隔成多段。本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置可用于研究血管擴張和收縮對血液流動影 響，該研究方法是在血液流動模擬裝置的氣室所對應的一段模擬血管的內壁上設置壓力傳 感器和流速傳感器，以采集模擬血管內血液介質的壓力和流速的數據供研究分析。本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置還可用于培養(yǎng)組織工程血管，該應用的具體 方法是將組織工程血管支撐在模擬血管內，利用本發(fā)明所述血液流動模擬裝置所營造的接 近于人體血液流動的培養(yǎng)環(huán)境，使得組織工程血管的內皮細胞和平滑肌細胞得以生長和繁 殖。本發(fā)明上述技術方案中所述的兩位兩通電磁閥、蠕動泵、供氣泵及真空泵的控制 和壓力傳感器和流速傳感器的數據采集和處理均可由與本發(fā)明所述的血液流動模擬裝置 配套的控制裝置完成，所述的控制裝置可由相關的專業(yè)技術人員根據實驗要求進行常規(guī)設 計得到。本發(fā)明所述的血液流動模擬實驗裝置和現有技術相比有以下的有益效果1.通過向氣囊內充氣和抽氣，實現模擬血管的收縮和擴張，使得血液介質的流動 狀況與實際人體血液的流動狀況更加貼近。2.在模擬血管的長度方向上設置多個氣囊，且每個氣囊的兩側分別形成一個氣 室，因此將每個氣室設定不同的氣壓，即可模擬各段血管及其局部不同程度的擴張和收縮 情況下的血液流動狀況。


圖1為本發(fā)明所述的一種血液流動模擬裝置的一個具體實施例的原理圖。圖2為圖1所示實施例的立體結構示意圖。圖3和圖4為本發(fā)明所述的模擬腔的一個具體實施例的結構示意圖，其中圖3為 主視圖，圖4為圖3的A-A剖視圖.圖5為本發(fā)明所述的模擬腔的另一個具體實施例的結構示意圖。圖6為本發(fā)明所述的模擬腔的第三個具體實施例的結構示意圖。圖7和圖8為在模擬腔內支撐組織工程血管的一種具體支撐方案的示意圖，其中 圖8為圖7的局部B-B剖視放大圖。圖9為在模擬腔內設置壓力傳感器和流速傳感器的一種具體設置方案的示意圖。
具體實施例方式例 1參見圖1 圖3，本實施例的血液流動模擬裝置為一個由儲液罐1、蠕動泵2、單向 閥3、模擬腔4和背壓閥13通過管道依次首尾連接構成的封閉的循環(huán)液流系統(tǒng)，其中，單向 閥3與模擬腔4之間設有壓力表5。模擬腔4由模擬血管4-1和一個緊套在模擬血管4-1 外的環(huán)形夾層氣囊4-8組成，其中，環(huán)形夾層氣囊4-8的內層的外壁的兩側分別向外層的內 壁延伸一縱向隔層4-5，將環(huán)形夾層氣囊內的環(huán)形空間分隔成上下兩個氣室4-2，每個氣室 4-2上設有一個進氣口 4-3和一個出氣口 4-4，其中，每一進氣口 4-3通過串接一兩位兩通 電磁閥6的管道連接在供氣泵8的出口，每一出氣口 4-4通過串接另一兩位兩通電磁閥6 的管道連接在真空泵9進口。所述的進氣口 4-3和出氣口 4-4上均設有氣壓表7。本例中， 所述的模擬血管4-1由硅膠材料制成，所述的環(huán)形夾層氣囊4-8由聚乙烯薄膜(PE)材料制 成。例 2參見圖5，本實施例與例1不同的是模擬腔由模擬血管4-1和兩個緊套在模擬血管 4-1外的環(huán)形夾層氣囊4-8組成，其中的模擬血管4-1由彈性纖維材料制成，環(huán)形夾層氣囊 4-8由聚丙烯薄膜(PP)材料制成。本例中上述以外的實施方法與例1相同。例 3參見圖6，本實施例與例1和例2不同的是模擬血管4-1由橡膠材料制成，環(huán)形夾 層氣囊4-8由聚氯乙烯薄膜(PVC)材料制成；所述的環(huán)形夾層氣囊4-8由內層的外壁向外 層的內壁延伸兩層橫向隔層4-6，沿軸向將所述的氣室4-2分隔成三段。本例中上述以外的實施方法與例1相同。例 4上述例1 3所述的血液流動模擬裝置均可用于培養(yǎng)組織工程動脈血管，本例以 例1所述的血液流動模擬裝置為例說明具體應用的方法。參見圖7和圖8，模擬血管4-1內 放置兩個支撐座4-7，將組織工程血管12支撐在模擬血管4-1內。在進行組織工程動脈血 管培養(yǎng)時，向儲液罐1內充入培養(yǎng)液并按實驗要求調整好背壓閥13的背壓，接著啟動并調 節(jié)蠕動泵2，向模擬腔4供入培養(yǎng)液脈動流。然后按實驗要求打開不同的兩位兩通電磁閥 6，將不同的氣室4-2與供氣泵8或真空泵9連通，進行充氣或抽氣，使模擬血管4-1模擬人 體動脈血管的擴張與收縮。所述的支承座4-7包括一圓環(huán)，該圓環(huán)的外壁徑向延伸有四個 輻射狀的可支撐于模擬血管4-1內壁上的支腿。例 5上述例1 3所述的血液流動模擬裝置均可用于研究血管的擴張和收縮對血液流 動的影響的實驗，本例以例3所述的血液流動模擬裝置為例說明具體應用的方法。參見圖 9，每個氣室4-2所對應的每段模擬血管4-1的內壁上設置壓力傳感器10和流速傳感器11。 實驗時，先向儲液罐1內充入模擬血液并按實驗要求調整好背壓閥13的背壓，接著啟動并 調節(jié)蠕動泵2，向模擬腔4供入模擬血液脈動流。然后按實驗要求打開不同的兩位兩通電磁 閥6，將不同的氣室4-2與供氣泵8或真空泵9連通，進行充氣或抽氣，使模擬血管4-1模擬 人體動脈血管的擴張與收縮。在上述過程中，由壓力傳感器10和流速傳感器11采集模擬
5血管4-1內血液介質的壓力和流速的數據供研究分析。
權利要求
一種血液流動模擬裝置，該裝置為一個由儲液罐(1)、蠕動泵(2)、模擬腔(4)和背壓閥(13)通過管道依次首尾連接構成的閉環(huán)液流系統(tǒng)，其特征在于，所述的模擬腔(4)由模擬血管(4 1)和至少一個緊套在模擬血管(4 1)外的環(huán)形夾層氣囊(4 8)組成，其中每一環(huán)形夾層氣囊(4 8)的內層的外壁的兩側分別向外層的內壁延伸一縱向隔層(4 5)，將環(huán)形夾層氣囊(4 8)內的環(huán)形空間分隔成兩個氣室(4 2)，每個氣室(4 2)分別由一條串接一兩位兩通電磁閥(6)的管道連接在供氣泵(8)的出口和真空泵(9)進口；所述的模擬血管(4 1)由彈性材料制成，所述的氣囊(4 8)由薄膜材料制成。
2.根據權利要求1所述的一種血液流動模擬裝置，其特征在于，所述的環(huán)形夾層氣囊 (4-8)中至少設有一層由內層的外壁向外層的內壁延伸的橫向隔層(4-6)，將所述的氣室 (4-2)沿軸向分隔成多段。
3.權利要求1或2所述的一種血液流動模擬裝置在研究血管擴張和收縮對血液流動 影響中的應用，其特征在于所述的應用包括以下步驟在權利要求1或2所述的氣室(4-2) 所對應的一段模擬血管(4-1)的內壁上設置壓力傳感器(10)和流速傳感器(11)，以采集供 研究分析的模擬血管(4-1)內血液介質的壓力和流速的數據。
4.權利要求1或2所述的一種血液流動模擬裝置在培養(yǎng)組織工程血管中的應用，其特 征在于所述的應用包括以下步驟將組織工程血管(12)支撐在權利要求1或2所述的模擬 血管(4-1)內，利用權利要求1或2所述的血液流動模擬裝置營造的接近于人體血液流動 的培養(yǎng)環(huán)境，使得組織工程血管(12)的內皮細胞和平滑肌細胞得以生長和繁殖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種血液流動模擬裝置，該裝置為一個由儲液罐(1)、蠕動泵(2)、模擬腔(4)和背壓閥(13)通過管道依次首尾連接構成的閉環(huán)液流系統(tǒng)，其特征在于，所述的模擬腔(4)由模擬血管(4-1)和至少一個緊套在模擬血管(4-1)外的環(huán)形夾層氣囊(4-8)組成，其中，每一環(huán)形夾層氣囊(4-8)的內層的外壁的兩側分別向外層的內壁延伸一縱向隔層(4-5)，將環(huán)形夾層氣囊內的環(huán)形空間分隔成兩個氣室(4-2)，每個氣室(4-2)分別經一兩位兩通電磁閥(6)與供氣泵(8)的出口和真空泵(9)進口連接；所述的模擬血管(4-1)由彈性材料制成，所述的氣囊(4-8)由薄膜材料制成。本發(fā)明的血液流動模擬裝置可以模擬血管在擴張和收縮以及受壓時的血液流動狀況。
文檔編號C12N5/071GK101974405SQ20101029946
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者江帆 申請人:廣州大學