[實(shí)用新型]模擬血流循環(huán)中的順應(yīng)性部件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620046565.4
• 申請(qǐng)日: 2006-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201062269Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 酈鳴陽(yáng);丁皓;沈力行
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12M3/00
• 分類(lèi)號(hào): C12M3/00;A61B5/02
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種模擬血流循環(huán)中的順應(yīng)性部件，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人工心血管的內(nèi)皮化、血管介入的再狹窄、動(dòng)脈粥樣硬化的形成、人工心瓣的壽命等問(wèn)題是當(dāng)前心血管疾病領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。應(yīng)用生物學(xué)技術(shù)和工程學(xué)原理及方法在心血管移植物的血流接觸面種植體外培養(yǎng)的血管內(nèi)皮細(xì)胞已成為當(dāng)前該領(lǐng)域相關(guān)研究的一個(gè)重要手段。

內(nèi)皮細(xì)胞種植研究亟待突破的問(wèn)題是體外形成的單層內(nèi)皮細(xì)胞植入體內(nèi)后能抵抗血流的沖擊剪切而保持結(jié)構(gòu)和功能的完整。在以往的研究中，種植的內(nèi)皮細(xì)胞通常是在非血液流動(dòng)的靜態(tài)環(huán)境下生長(zhǎng)、匯聚、形成單層，盡管應(yīng)用了使內(nèi)皮細(xì)胞黏附的各種黏附劑如纖維連接蛋白、膠原蛋白、全血等，但仍未達(dá)到理想的抗血流沖擊的效果。細(xì)胞生物學(xué)研究表明，細(xì)胞的黏附機(jī)構(gòu)(Focaladhesions)是內(nèi)皮細(xì)胞與所附著基質(zhì)之間連接的超微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在非流動(dòng)環(huán)境下，培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中央缺乏由細(xì)胞肌動(dòng)蛋白微絲等形成的應(yīng)力纖維(Stressfiber)，而應(yīng)力纖維正是流動(dòng)環(huán)境中內(nèi)皮細(xì)胞抵抗流動(dòng)切應(yīng)力牽拉的主要因素。近年來(lái)，血管內(nèi)皮細(xì)胞的生物學(xué)研究證實(shí)，在實(shí)驗(yàn)條件下，體外模擬的血液流動(dòng)產(chǎn)生的切應(yīng)力也具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞應(yīng)力纖維形成的作用，而且還影響內(nèi)皮細(xì)胞一系列的生物學(xué)功能，如內(nèi)皮細(xì)胞物質(zhì)的表達(dá)等。上述研究結(jié)果提示，在一個(gè)模擬血液流動(dòng)的環(huán)境中，即在一定流動(dòng)的切應(yīng)力和正應(yīng)力作用下，培養(yǎng)種植的內(nèi)皮細(xì)胞，將有利于形成一個(gè)植入體內(nèi)后保持結(jié)構(gòu)和功能完整的單層內(nèi)皮細(xì)胞。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)應(yīng)力環(huán)境進(jìn)行內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)的研究日趨活躍，主流的研究尚限于定常流狀態(tài)，只考慮切應(yīng)力影響，本申請(qǐng)人研究突破了目前主流研究的局限性，提供一個(gè)更接近人體血流條件的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，即應(yīng)用流體力學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)理論和計(jì)算方法，設(shè)計(jì)了可精確控制切應(yīng)力水平、正應(yīng)力水平的模擬血流循環(huán)的內(nèi)細(xì)胞應(yīng)力培養(yǎng)和測(cè)試裝置，如圖1所示，該裝置是由脈動(dòng)心泵、順應(yīng)性部件、內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)腔室、儲(chǔ)液槽、恒溫裝置、外周阻力部件及連接管路等組成的循環(huán)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于模擬血流循環(huán)的內(nèi)細(xì)胞應(yīng)力培養(yǎng)和測(cè)試裝置中的順應(yīng)性部件，其功能是模擬主動(dòng)脈彈性腔功能，將脈動(dòng)心泵的間隙性射血變成連續(xù)的脈動(dòng)流。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種模擬血流循環(huán)中的順應(yīng)性部件，其特點(diǎn)是它包括氣壓室、充氣皮囊和放氣開(kāi)關(guān)，充氣皮囊通過(guò)放氣開(kāi)關(guān)和氣壓室的上端連接，氣壓室的下端和脈動(dòng)心泵相連接。

由脈動(dòng)心泵輸出的壓力液體介質(zhì)，在壓縮液體行程時(shí)流至順應(yīng)性部件處分流成兩路，一路直接進(jìn)入管道系統(tǒng)，另一路進(jìn)入順應(yīng)性部件，液體的壓力迫使順應(yīng)性部件中的空氣壓縮，儲(chǔ)存壓力能；在吸入液體的行程中，由于脈動(dòng)心泵無(wú)壓力液體輸出，從而使管道系統(tǒng)的壓力下降，此時(shí)在順應(yīng)性部件內(nèi)壓縮空氣的作用下，將壓力液體擠至管道。順應(yīng)性部件的這一功能起到了彈性緩沖的作用，它既能在壓行程時(shí)吸收部分壓力能而使高壓降低，又能在吸行程時(shí)釋放壓力能而使低壓升高，實(shí)現(xiàn)了將脈動(dòng)心泵的間歇性射血轉(zhuǎn)變成動(dòng)脈血管中連續(xù)的動(dòng)脈流。在實(shí)際裝置中在不開(kāi)啟順應(yīng)性部件時(shí)，脈動(dòng)心泵的輸出壓力最低為零甚至負(fù)值，啟動(dòng)順應(yīng)性部件，這時(shí)的壓力波形呈現(xiàn)為最高最低壓力均大于零的動(dòng)脈流，模擬了血流在動(dòng)脈血管中的收縮壓與舒張壓。調(diào)節(jié)氣壓室中氣液比例，改變氣壓室內(nèi)儲(chǔ)存氣體容積的數(shù)值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高低血壓幅度的調(diào)節(jié)。壓縮充氣皮囊可向氣壓室充氣，可增大氣液比，使壓差幅度減小；打開(kāi)放氣開(kāi)關(guān)，釋放一些壓縮空氣，可減小氣液比，使壓差幅度增大。

本實(shí)用新型的有益效果是：本順應(yīng)性部件能模擬人體主動(dòng)脈收縮壓、舒張壓的正常值，能通過(guò)調(diào)節(jié)順應(yīng)性部件的氣液比實(shí)現(xiàn)對(duì)高低壓差(脈動(dòng)波幅)的調(diào)節(jié)，使可精確控制切應(yīng)力水平、正應(yīng)力水平的模擬血流循環(huán)的內(nèi)細(xì)胞應(yīng)力培養(yǎng)和測(cè)試裝置得到實(shí)現(xiàn)，提供一個(gè)更接近人體血流條件的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

附圖說(shuō)明

圖1為模擬血流循環(huán)的內(nèi)細(xì)胞應(yīng)力培養(yǎng)和測(cè)試裝置框圖；

圖2為順應(yīng)性部件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種模擬血流循環(huán)中的順應(yīng)性部件，其特點(diǎn)是它包括氣壓室3、充氣皮囊1和放氣開(kāi)關(guān)2，充氣皮囊1通過(guò)放氣開(kāi)關(guān)2和氣壓室3的上端連接，氣壓室3的下端和脈動(dòng)心泵4相連接。氣壓室用鋼板焊接成型，不得漏水。

其中脈動(dòng)心泵采用自主研發(fā)的具有防腐蝕性能的活塞泵；放氣開(kāi)關(guān)采用氣動(dòng)單向節(jié)流閥；充氣皮囊采用醫(yī)用水銀壓力計(jì)上的充氣皮囊。