[發(fā)明專利]模擬心臟、模擬心血管系統(tǒng)及模擬心臟的設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310242090.4
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116153175A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張忠立;王燦;林正皓;劉貝貝;劉春光
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院
• 主分類號: G09B23/28
• 分類號: G09B23/28;G09B23/30;G05D7/06;A61B5/021
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發(fā)明的目的是提供一種模擬心臟，包括仿血液液體槽、活塞、模擬升主動(dòng)脈、引流管；仿血液液體槽與外接外部血源的引流管連接，引流管上設(shè)有單向電磁閥一；仿血液液體槽與模擬升主動(dòng)脈連接，模擬升主動(dòng)脈上設(shè)有單向電磁閥二；活塞設(shè)于所述仿血液液體槽內(nèi)，并由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)可沿所述仿血液液體槽內(nèi)移動(dòng)；活塞通過一個(gè)彈性連接器與一滑塊相連接，隨著活塞上下進(jìn)動(dòng)，滑塊限制在傾斜滑軌上滑動(dòng)，滑塊的位移大小由一位移傳感器監(jiān)控與確認(rèn)，傾斜滑軌與活塞垂線之間的傾角為α。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目的是提供一種模擬心臟，以及對其編程控制的設(shè)計(jì)方法，用于對電子血壓計(jì)動(dòng)態(tài)溯源，屬于計(jì)量器材校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

示波法電子血壓計(jì)操作簡便，不受人為因素的影響，重復(fù)性相對較好，已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用。然而，目前針對示波法電子血壓計(jì)動(dòng)態(tài)檢測能力校驗(yàn)卻存在瓶頸多年。目前計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)多采用無創(chuàng)血壓模擬器來檢測電子血壓計(jì)的準(zhǔn)確性，但是模擬器內(nèi)部設(shè)置的包絡(luò)線也是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，只能實(shí)現(xiàn)對電子血壓計(jì)的重復(fù)性測量，而無法實(shí)現(xiàn)血壓動(dòng)態(tài)測量準(zhǔn)確性的量值溯源。

仿生人體心血管系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展人體心血管研究的重要載體，而仿生心臟的模擬是其關(guān)鍵的一個(gè)因素。如何提供一種仿生人體心血管系統(tǒng)，為電子電子血壓計(jì)提供動(dòng)態(tài)溯源的可能，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種模擬心臟，用于產(chǎn)生較為真實(shí)的血流動(dòng)力系統(tǒng)，以模擬不同人群的心臟泵血過程，產(chǎn)生多種模式的血流動(dòng)力系統(tǒng)，為電子電子血壓計(jì)提供動(dòng)態(tài)溯源的可能。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種模擬心臟，包括仿血液液體槽13、活塞5、模擬升主動(dòng)脈2、引流管1；仿血液液體槽13與外接外部血源的引流管1連接，引流管1上設(shè)有單向電磁閥一6；仿血液液體槽13與模擬升主動(dòng)脈2連接，模擬升主動(dòng)脈2上設(shè)有單向電磁閥二3；活塞5設(shè)于所述仿血液液體槽13內(nèi)，并由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)可沿所述仿血液液體槽13內(nèi)移動(dòng)；活塞5通過一個(gè)彈性連接器12與一滑塊11相連接，隨著活塞5上下進(jìn)動(dòng)，滑塊11限制在傾斜滑軌9上滑動(dòng)，滑塊的位移大小由一位移傳感器10監(jiān)控與確認(rèn)，傾斜滑軌9與活塞垂線之間的傾角為α。

優(yōu)選的，所述動(dòng)力源為與活塞5連接的步進(jìn)電機(jī)4。

一種模擬心血管系統(tǒng)，包括上述的模擬心臟，還包括：恒溫血液箱7、提升泵8、血液存儲器；所述提升泵8將血液存儲器中的血液提升至恒溫血液箱7中，恒溫血液箱7空間高度位于仿血液液體槽13上方，并通過所述引流管1與仿血液液體槽13上部連通。

優(yōu)選的，所述模擬升主動(dòng)脈2與所述仿血液液體槽13上部連通。

優(yōu)選的，所述血液存儲器為一上方敞口的槽體。

一種模擬心臟的設(shè)計(jì)方法，模擬心臟為上述的模擬心臟；心臟每搏出量V＝A₀×L，其中A₀為活塞缸底面積，L為活塞的進(jìn)程距離，活塞5的活塞桿通過一個(gè)彈性連接器12與一滑塊11相連接；

隨著活塞桿上下進(jìn)動(dòng)，滑塊11限制在傾斜滑軌9上滑動(dòng)，滑塊的位移大小由一位移傳感器10監(jiān)控與確認(rèn)；活塞桿在垂直方向上的進(jìn)程距離L為：

L＝S×sin(α)?(1)

其中，α為傾斜滑軌9與水平線的傾角，S為滑塊11在滑軌上的滑移距離；模擬心臟由工控機(jī)程序控制，當(dāng)活塞桿上行時(shí)，由升主動(dòng)脈2射出的血流量按照正弦規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)活塞桿下行時(shí)，血流量為零；

其中q(t)為隨時(shí)間t變化的血流量，q₀為程序設(shè)定的常數(shù)，T_s為心臟收縮期，T為心臟心動(dòng)周期；根據(jù)選定形狀尺寸的活塞5以及確定的角度α，確定活塞桿在垂直方向上的進(jìn)程距離L與q(t)之間的一一對應(yīng)關(guān)系；