專利名稱：人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置及其測試方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬生物醫(yī)學檢測技術(shù)領域，特別是涉及一種人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置及其測試方法。
背景技術(shù)：
目前在國內(nèi)現(xiàn)有的關于人造血管耐老化性能方面的測試儀器如下(1)專利號ZL200510110636. 2，發(fā)明人為王璐、楊文亮的專利評價腔內(nèi)隔絕用人造血管耐磨損性能的測試裝置及測試方法。該專利中設計的腔內(nèi)隔絕用人造血管耐磨損性測試儀的磨頭是一個實心圓柱形金屬桿。試驗時，將紡織基人造血管安裝在儀器上，靠磨頭來回摩擦，主要考察其摩擦一段時間后織物水滲透量的變化；(2)專利號ZL200710043812. 4，發(fā)明人為王璐、趙薈菁、金 馬汀的專利紡織型人造血管疲勞性能仿生測試裝置及其測試方法。該專利中設計的紡織形人造血管疲勞性能仿真測試裝置是通過模擬體內(nèi)脈動壓，產(chǎn)生體內(nèi)循環(huán)流動的液體(一般其液體用水代替)對織物產(chǎn)生的作用力，通過計算一定時間后人造血管試樣經(jīng)、緯密度的變化來衡量紡織基人造血管的疲勞性能。在國外，經(jīng)專利、文獻查閱，檢索到少量有關人造血管疲勞性能的測試儀器，如美國Dynatek實驗室具備的人造血管耐久性測試儀，其具體試驗方法是利用隔膜泵將一定量的液體以脈動的形式為人造血管試樣施加脈動壓力，而提供脈動壓的定量液體是通過注射器注入與試樣相連的剛性管中的，并不是循環(huán)流動的。美國EnduraTEC公司生產(chǎn)的ELF9100 系列支架/移植物測試系統(tǒng)，可以通過模擬血管在體內(nèi)的脈動壓力來確定血管內(nèi)修補物如內(nèi)支架、人造血管等的疲勞壽命。以上提到的儀器只能對試樣提供單一的測試，即簡單摩擦或脈動壓力，不能同時提供這兩個測試條件，這對于紡織基人造血管植入人體內(nèi)后的疲勞老化過程并非是確切的仿真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置及其測試方法，用于解決現(xiàn)有人造血管疲勞老化性能仿生測試裝置及其測試方法缺乏完全仿真的技術(shù)問題，該裝置滿足了在體外仿生模擬人造血管承受脈動壓的基礎上科學地模擬人造血管在體內(nèi)的運動方式，即彎折摩擦，并測試其疲勞老化性能。本發(fā)明解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，包括由導流硅膠管依次連接并構(gòu)成閉合回路的儲液箱、電子蠕動泵、人造血管模擬彎折裝置、壓力監(jiān)測器、限流器，所述人造血管模擬彎折裝置包括工作臺)，工作臺上設置有水槽，該水槽側(cè)壁上固定有水平金屬導管，在所述工作臺的背板上設有滑槽，滑槽中安裝有滑塊，該滑塊上裝有垂直金屬導管，試樣兩端分別固定在垂直金屬導管、水平金屬導管上，所述滑塊通過連桿與安裝在馬達上的圓盤相連，所述馬達固定安裝在工作臺上。儲液箱和水箱中設有加熱裝置，所述加熱裝置都具有溫度顯示與調(diào)溫功能，通過調(diào)節(jié)加熱裝置，控制儲液箱和水槽中液體的溫度。所述滑塊的材料選用銅，所述連桿和圓盤選用的材料均為鋁合金。一種人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置體外檢測人造血管折彎疲勞老化的測試方法，其包括下列步驟1)檢查系統(tǒng)在測試前，首先檢查整套系統(tǒng)是否能順利運行，如有異常，及時進行調(diào)整。2)準備人造血管準備測試用的人造血管，將支架覆膜裁剪成長度Ll為10 20cm，直徑Dl為1 3cm;在這Ll長度內(nèi)包含3個“Z”型金屬支架。3)準備襯管安裝在支架覆膜內(nèi)部的襯管，其長度L2比支架覆膜的長度Ll長 0. 5 1cm，直徑D2比支架覆膜的直徑Dl小1 2mm。4)安裝試樣將襯管穿在支架覆膜內(nèi)部，然后將襯管和支架覆膜的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管上，另一端箍在水平金屬導管上，然后將垂直金屬導管固定在滑塊上， 水平金屬導管固定在水槽的側(cè)壁上；調(diào)整安裝上去的試樣位置，使其不產(chǎn)生扭曲狀。5)加熱液體打開儲液箱和水槽中的加熱棒，溫度設置在測試溫度。6)參數(shù)設置當溫度達到設定溫度后，打開電子蠕動泵、人造血管模擬彎折裝置、 壓力監(jiān)測裝置。調(diào)節(jié)電子蠕動泵的頻率，調(diào)節(jié)范圍為1 10Hz，待電子蠕動泵運轉(zhuǎn)起來，使襯管內(nèi)液體轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動流后，調(diào)整限流器，改變試樣所承受的壓力，壓力調(diào)節(jié)范圍為120 2000mmHg ；調(diào)節(jié)馬達的轉(zhuǎn)動頻率，調(diào)節(jié)頻率范圍為1 60Hz。7)測試和記錄待襯管內(nèi)液體流動連續(xù)、穩(wěn)定后開始計時，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行，觀察試樣是否損壞，當試樣出現(xiàn)破損時立即停止試驗，記錄運行的時間T，單位為 min08)評價人造血管彎折疲勞老化性能根據(jù)相同測試條件下，不同人造血管破損時間T進行比較評價，測試條件相同，時間T越長，耐疲勞老化性能越好，同時將破損的孔洞和臨床試驗的破損試樣比照，是否相似，從而判斷該儀器的仿真性。試樣由襯管、支架覆膜和“Z”型金屬支架組成，“Z”型金屬支架縫合在支架覆膜上的，襯管穿在支架覆膜內(nèi)部，然后將襯管和支架覆膜的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管上，另一端箍在水平金屬導管上，將垂直金屬導管固定在滑塊上，水平金屬導管固定在水槽的側(cè)壁上。有益效果1)本發(fā)明的裝置和測試方法能有效模擬人造血管在人體內(nèi)彎折后出現(xiàn)的疲勞老化狀態(tài)，通過電子蠕動泵提供的脈動壓，對人造血管有徑向擴張的作用，同時往復移動的垂直金屬導管，使人造血管、金屬支架和縫合線相互作用，產(chǎn)生磨損，屬于一種綜合的疲勞效果。2)該發(fā)明中的試樣在試驗的時候是以三維管狀形態(tài)進行試驗的，因此該儀器能解決現(xiàn)有人造血管耐老化、耐摩擦性能測試裝置所缺乏的仿真性技術(shù)問題。


圖1是本發(fā)明的人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置示意圖。圖2是儲液箱示意圖。圖3是人造血管模擬彎折裝置示意圖。圖4是試樣組裝順序示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖1所示，本發(fā)明的一種人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，包括由導流硅膠管6依次連接并構(gòu)成閉合回路的儲液箱1、電子蠕動泵2、人造血管模擬彎折裝置3、壓力監(jiān)測器4、限流器5。如圖2所示，儲液箱1由有機玻璃盒子11、液體12、加熱棒13組成，導流硅膠管6 連接到電子蠕動泵2輸入端，電子蠕動泵2輸出端和垂直金屬導管33相連。有機玻璃盒子 11中盛放液體12，加熱棒13能夠?qū)σ后w12進行加熱，可以設定加熱溫度，同時液體12的溫度能夠在加熱棒13上顯示出來，這里的液體12可以是水，也可以是人造血液，也可以是真的人體血液，實驗者可根據(jù)實驗條件進行選擇。如圖3所示，人造血管模擬彎折裝置3由動力機構(gòu)、彎折機構(gòu)和環(huán)境機構(gòu)組成。動力機構(gòu)由馬達311、圓盤38、連桿37、滑塊36和滑槽39組成，滑塊36的材料可以選用銅，連桿37和圓盤38選用的材料可以選鋁合金。工作臺310的背板上設有滑槽39，滑槽39中安裝有滑塊36，滑塊36通過連桿37與安裝在馬達311上的圓盤38相連。所述滑塊36的行程可通過調(diào)節(jié)連桿37與圓盤38中心的距離來改變，馬達311固定在工作臺310上。當接通馬達311的電源后，調(diào)節(jié)馬達311的轉(zhuǎn)動頻率，調(diào)節(jié)范圍為1 60Hz，改變圓盤38的轉(zhuǎn)速，通過連桿37帶動滑塊36在滑槽39中左右移動；彎折裝置由垂直金屬導管33、水平金屬導管34和試樣35組成，垂直金屬導管33 和水平金屬導管34的材料均為不銹鋼。垂直金屬導管33固定在滑塊36上，水平金屬導管 34固定在水槽31的壁上，試樣35兩端用橡皮圈分別固定在垂直金屬導管33、水平金屬導管34上。所述的人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置能夠測試所有的由支架覆膜352和 “Z”型金屬支架353復合成的各類人造血管。環(huán)境裝置由水槽31、加熱棒13和環(huán)境液體15組成，水槽31可以由有機玻璃制作， 水槽31中盛放環(huán)境液體15，加熱棒13能夠?qū)Νh(huán)境液體15進行加熱，可以設定加熱溫度，同時環(huán)境液體15的溫度能夠在加熱棒13上顯示出來。如圖4所示，試樣35由襯管351、支架覆膜352和“Z”型金屬支架353組成，“Z” 型金屬支架353縫合在支架覆膜352上的，襯管351穿在支架覆膜352內(nèi)部，然后將襯管 351和支架覆膜352的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管33上，另一端箍在水平金屬導管 34上。實施例1 支架材料選用鎳鈦合金，支架覆膜選用聚酯紡織基，將兩者復合成人造血管來進行體外模擬彎折疲勞老化試驗，裝置及測試方法具體操作步驟如下1)檢查系統(tǒng)在測試前，首先檢查整套系統(tǒng)是否能順利運行，如有異常，及時進行調(diào)整。2)準備人造血管準備測試用的人造血管，將支架覆膜352裁剪成長度Ll為 10cm，直徑Dl為1cm;在這Ll長度內(nèi)包含3個“Z”型金屬支架353。3)準備襯管剪取一段Ilcm長的襯管351，選用超薄乳膠管，直徑D2為8mm。4)安裝試樣將襯管351穿在支架覆膜352內(nèi)部，然后將襯管351和支架覆膜352 的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管33上，另一端箍在水平金屬導管34上，然后將垂直金屬導管33固定在滑塊36上，水平金屬導管34固定在水槽31的側(cè)壁上；調(diào)整安裝上去的試樣35位置，使其不產(chǎn)生扭曲狀。5)加熱液體在儲液箱1和水槽31中添加三分之二的液體，這里選擇水，打開儲液箱1和水槽31中的加熱棒13，溫度設置在37 士 0. 5°C。6)參數(shù)設置當溫度達到設定溫度后，打開電子蠕動泵2、人造血管模擬彎折裝置 3、壓力監(jiān)測裝置4。調(diào)節(jié)電子蠕動泵2的頻率為10Hz，待電子蠕動泵2運轉(zhuǎn)起來，使水12 轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動流后，調(diào)整限流器5，調(diào)節(jié)試樣35所承受的壓力為360mmHg，調(diào)節(jié)馬達311的轉(zhuǎn)動頻率為20Hz。7)測試和記錄待襯管內(nèi)液體12流動連續(xù)、穩(wěn)定后開始計時，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行，觀察試樣35是否損壞，當試樣35出現(xiàn)破損時立即停止試驗，記錄運行的時間T = 960min。8)評價人造血管彎折疲勞老化性能支架覆膜352表面出現(xiàn)了破損孔洞，破損處出現(xiàn)在兩個“Z”型金屬支架353之間，有明顯的彎折磨損痕跡，而且破損孔洞的形態(tài)和從人體內(nèi)取出的試樣破損形態(tài)非常相似。實施例2 購買的國內(nèi)某品牌的人造血管進行體外模擬彎折疲勞老化試驗，裝置及測試方法具體操作步驟如下1)檢查系統(tǒng)在測試前，首先檢查整套系統(tǒng)是否能順利運行，如有異常，及時進行調(diào)整。2)準備人造血管準備測試用的人造血管，購買的帶有“Z”型金屬支架353的人造血管裁剪成長度Ll為10cm，直徑Dl為Icm ；在這Ll長度內(nèi)包含3個“Z”型金屬支架353。3)準備襯管剪取一段Ilcm長的超薄乳膠管，直徑D2為8mm。4)安裝試樣將襯管351穿在人造血管內(nèi)部，然后將襯管351和人造血管的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管33上，另一端箍在水平金屬導管34上，然后將垂直金屬導管 33固定在滑塊36上，水平金屬導管34固定在水槽31的側(cè)壁上；調(diào)整安裝上去的試樣35位置，使其不產(chǎn)生扭曲狀。5)加熱液體在儲液箱1和水槽31中添加三分之二的液體，這里選擇水，打開儲液箱1和水槽31中的加熱棒13，溫度設置在37 士 0. 5°C。6)參數(shù)設置當溫度達到設定溫度后，打開電子蠕動泵2、人造血管模擬彎折裝置 3、壓力監(jiān)測裝置4。調(diào)節(jié)電子蠕動泵2的頻率為10Hz，待電子蠕動泵2運轉(zhuǎn)起來，使水12 轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動流后，調(diào)整限流器5，調(diào)節(jié)試樣35所承受的壓力為360mmHg，調(diào)節(jié)馬達311的轉(zhuǎn)動頻率為60Hz。7)測試和記錄待襯管內(nèi)液體12流動連續(xù)、穩(wěn)定后開始計時，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行，觀察試樣35是否損壞，當試樣35出現(xiàn)破損時立即停止試驗，記錄運行的時間T = 960mino8)評價人造血管彎折疲勞老化性能人造血管表面出現(xiàn)了破損孔洞，破損處出現(xiàn)在兩個“Z”型金屬支架353之間，有明顯的彎折磨損痕跡，而且破損孔洞的形態(tài)和從人體內(nèi)取出的試樣破損形態(tài)非常相似。實施例3 購買的國內(nèi)某品牌聚四氟乙烯和金屬支架復合的人造血管進行體外模擬彎折疲勞老化試驗，裝置及測試方法具體操作步驟如下1)檢查系統(tǒng)在測試前，首先檢查整套系統(tǒng)是否能順利運行，如有異常，及時進行調(diào)整。2)準備人造血管準備測試用的人造血管，購買的帶有“Z”型金屬支架353的人造血管裁剪成長度Ll為10cm，直徑Dl為Icm ；在這Ll長度內(nèi)包含3個“Z”型金屬支架353。3)準備襯管剪取一段Ilcm長的超薄乳膠管，直徑D2為8mm。4)安裝試樣將襯管351穿在人造血管內(nèi)部，然后將襯管351和人造血管的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管33上，另一端箍在水平金屬導管34上，然后將垂直金屬導管 33固定在滑塊36上，水平金屬導管34固定在水槽31的側(cè)壁上；調(diào)整安裝上去的試樣35位置，使其不產(chǎn)生扭曲狀。5)加熱液體在儲液箱1和水槽31中添加三分之二的液體，這里選擇水，打開儲液箱1和水槽31中的加熱棒13，溫度設置在37 士 0. 5°C。6)參數(shù)設置當溫度達到設定溫度后，打開電子蠕動泵2、人造血管模擬彎折裝置 3、壓力監(jiān)測裝置4。調(diào)節(jié)電子蠕動泵2的頻率為10Hz，待電子蠕動泵2運轉(zhuǎn)起來，使水12 轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動流后，調(diào)整限流器5，調(diào)節(jié)試樣35所承受的壓力為720mmHg，調(diào)節(jié)馬達311的轉(zhuǎn)動頻率為20Hz。7)測試和記錄待襯管內(nèi)液體12流動連續(xù)、穩(wěn)定后開始計時，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行，觀察試樣35是否損壞，當試樣35出現(xiàn)破損時立即停止試驗，記錄運行的時間T = 510min。8)評價人造血管彎折疲勞老化性能聚四氟乙烯人造血管表面出現(xiàn)了破損孔洞， 破損處出現(xiàn)在兩個“Z”型金屬支架353之間，有明顯的彎折磨損痕跡，且破損孔洞的形態(tài)和從人體內(nèi)取出的試樣破損形態(tài)非常相似。
權(quán)利要求
1.一種人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，包括由導流硅膠管(6)依次連接并構(gòu)成閉合回路的儲液箱(1)、電子蠕動泵O)、人造血管模擬彎折裝置(3)、壓力監(jiān)測器、限流器(5)，其特征在于，所述人造血管模擬彎折裝置(3)包括工作臺(310)，工作臺(310)上設置有水槽(31)，該水槽(31)側(cè)壁上固定有水平金屬導管(34)，在所述工作臺(310)的背板上設有滑槽(39)，滑槽(39)中安裝有滑塊(36)，該滑塊(36)上裝有垂直金屬導管(33)，試樣(3 兩端分別固定在垂直金屬導管(33)、水平金屬導管(34)上，所述滑塊(36)通過連桿(37)與安裝在馬達(311)上的圓盤(38)相連，所述馬達(311)固定安裝在工作臺(310) 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，其特征在于，所述儲液箱(1)和水槽(31)中均設有加熱裝置(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，其特征在于，所述加熱裝置(1 具有溫度顯示與調(diào)溫功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，其特征在于，所述滑塊(36)的材料選用銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置，其特征在于，所述連桿(37)和圓盤(38)選用的材料均為鋁合金。
6.一種使用權(quán)利要求1所述的人造血管體外模擬折彎疲勞老化裝置的測試方法，其包括下列步驟1)檢查系統(tǒng)在測試前，首先檢查整套系統(tǒng)是否能順利運行，如有異常，及時進行調(diào)整；2)準備人造血管準備測試用的人造血管，將支架覆膜(35 裁剪成長度Ll為10 20cm，直徑Dl為1 3cm;在這Ll長度內(nèi)包含3個“Z”型金屬支架(353)；3)準備襯管安裝在支架覆膜(352)內(nèi)部的襯管(351)，其長度L2比支架覆膜(352) 的長度Ll長0. 5 1cm，直徑D2比支架覆膜(352)的直徑Dl小1 2mm ；4)安裝試樣將襯管(351)穿在支架覆膜(352)內(nèi)部，然后將襯管(351)和支架覆膜 (352)的一端通過橡皮圈箍在垂直金屬導管(3 上，另一端箍在水平金屬導管(34)上，然后將垂直金屬導管(3 固定在滑塊(36)上，水平金屬導管(34)固定在水槽(31)的側(cè)壁上；調(diào)整安裝上去的試樣(35)位置，使其不產(chǎn)生扭曲狀；5)加熱液體打開儲液箱(1)和水槽(31)中的加熱棒(13)，溫度設置在37士0.5°C ；6)參數(shù)設置當溫度達到設定溫度后，打開電子蠕動泵O)、人造血管模擬彎折裝置 (3)、壓力監(jiān)測裝置G)，調(diào)節(jié)電子蠕動泵O)的頻率，調(diào)節(jié)范圍為1 10Hz，待電子蠕動泵 (2)運轉(zhuǎn)起來，使襯管內(nèi)液體(1 轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動流后，調(diào)整限流器(5)，改變試樣(3 所承受的壓力，壓力調(diào)節(jié)范圍為120 2000mmHg ；調(diào)節(jié)馬達(311)的轉(zhuǎn)動頻率，調(diào)節(jié)頻率范圍為 1 60Hz ；7)測試和記錄待液體(12)流動連續(xù)、穩(wěn)定后開始計時，實時監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行，觀察試樣(3 是否損壞，當試樣(3 出現(xiàn)破損時立即停止試驗，記錄運行的時間T，單位為 min ；8)評價人造血管彎折疲勞老化性能根據(jù)相同測試條件下，不同人造血管破損時間T 進行比較評價，測試條件相同，時間T越長，耐疲勞老化性能越好，同時將破損的孔洞和臨床試驗的破損試樣比照，是否相似，從而判斷該儀器的仿真性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人造血管體外模擬彎折疲勞老化裝置及其方法，所述的裝置包括由導流硅膠管(6)依次連接并構(gòu)成閉合回路的儲液箱(1)、電子蠕動泵(2)、人造血管模擬彎折裝置(3)、壓力監(jiān)測器(4)、限流器(5)。本發(fā)明還公開了一種使用所述裝置的測試方法，所述方法可以將試樣(35)兩端固定在人造血管模擬彎折裝置的垂直金屬導管(33)和水平金屬導管(34)上，通過電子蠕動泵提供的脈動壓，對人造血管有徑向擴張的作用，同時往復移動的垂直金屬導管，使人造血管、金屬支架和縫合線相互作用產(chǎn)生磨損，從而對人造血管進行綜合疲勞測試。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有人造血管疲勞老化性能仿生測試裝置及其測試方法缺乏完全仿真的技術(shù)問題。
文檔編號G01N3/36GK102175541SQ20111004911
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者關國平, 林婧, 沈高天, 王富軍, 王璐, 金馬汀 申請人:東華大學