一种血管组织阻抗测试装置

1.本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其是一种血管组织阻抗测试装置。


背景技术：

2.电外科设备在组织切割和血管闭合方面具有重要作用。双极血管封闭器是一种比较新型的电外科设备，其原理是借助两电极之间的物理性压迫和电能影响，使电极间所夹持组织发生蛋白变性，从而封闭血管。目前多用于外科手术中、小脉管较多的组织如肝叶、肺叶、子宫韧带的分离等。但此类设备价格昂贵，需专人维护，使用成本高。血管组织的阻抗会随着双极夹钳的温度、施加的电流频率、电压等的改变而发生变化，组织的阻抗变化规律不清楚严重制约能量型血管焊接设备以及体外诊断设备的研发和推广应用。究其原因，主要是缺乏研究血管组织变化规律的测试系统。血管阻抗变化规律是研究生物血管在复杂条件下生物阻抗动态变化过程。血管纤细、表面具有润滑性、生物弹性好且由生物体组织包裹。在实际测量过程中难以夹持，难以得出较准确的生物阻抗。此外，在研究过程中为了模拟实际焊接闭合过程，还要对血管进行保持一定的温度、电流刺激以及压力，这些试验条件在体外很难做到定量控制研究，对于血管焊接闭合质量的评价通常采用爆破压评价，而手持压差计进行血管装夹测量又较为繁琐，也没有标准的试验平台。
3.目前国内外还没有专门用来测试复杂条件下血管阻抗变化规律的试验平台，对于血管阻抗的测量通常独立搭建平台研究单一因素影响下血管组织的阻抗变化，而且在测试过程中操作具有一定的随机性，如采用lcr阻抗测定仪直接夹持在血管的两端测量，受到血管弹性变形影响，测量结果有较大误差，这种做法成本高且操作不方便、实验数据随机性误差较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种成本低、操作方便且误差小的血管组织阻抗测试装置。
5.本实用新型提供了一种血管组织阻抗测试装置，包括单片机、显示模块、升温装置、信号采集处理模块、精密直线传动模块、爆破压测试模块和存储模块；
6.所述信号采集处理模块的输出端连接所述单片机的输入端；所述单片机的输出端连接所述显示模块的输入端、所述升温装置的输入端、所述精密直线传动模块的输入端、所述爆破压测试模块的输入端和所述存储模块的输入端。
7.可选地，所述装置还包括电源模块和按键模块；
8.所述电源模块的电源输出端连接所述单片机的电源输入端，所述按键模块的输出端连接所述单片机的输入端。
9.可选地，所述信号采集处理模块包括热电偶、压力传感器以及信号调理电路；
10.所述爆破压测试模块由气泵设备和压差计构成。
11.可选地，所述装置本体上设有压力台、第一加压块、第二加压块、sd卡存储槽、热流
栅格、第一阻抗测试夹、第二阻抗测试夹、第一夹持台、第二夹持台、第一血管夹、气泵接口端、散热栅格、绝缘棒、玻璃罩和电刺激信号线孔。
12.可选地，所述显示模块包括电流频率显示屏、升温显示屏和电压显示屏。
13.上述本实用新型实施例中的一个技术方案具有如下优点：本实用新型的实施例包括单片机、显示模块、升温装置、信号采集处理模块、精密直线传动模块、爆破压测试模块和存储模块；所述信号采集处理模块的输出端连接所述单片机的输入端；所述单片机的输出端连接所述显示模块的输入端、所述升温装置的输入端、所述精密直线传动模块的输入端、所述爆破压测试模块的输入端和所述存储模块的输入端。本实用新型的血管组织阻抗测试装置的成本低、操作方便且误差小。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的装置的框架示意图；
15.图2为本实用新型提供的装置本体的结构示意图。
具体实施方式
16.本实用新型提供了一种血管组织阻抗测试装置，包括单片机、显示模块、升温装置、信号采集处理模块、精密直线传动模块、爆破压测试模块和存储模块；
17.所述信号采集处理模块的输出端连接所述单片机的输入端；所述单片机的输出端连接所述显示模块的输入端、所述升温装置的输入端、所述精密直线传动模块的输入端、所述爆破压测试模块的输入端和所述存储模块的输入端。
18.可选地，所述装置还包括电源模块和按键模块；
19.所述电源模块的电源输出端连接所述单片机的电源输入端，所述按键模块的输出端连接所述单片机的输入端。
20.可选地，所述信号采集处理模块包括热电偶、压力传感器以及信号调理电路；
21.所述爆破压测试模块由气泵设备和压差计构成。
22.可选地，所述装置本体上设有压力台、第一加压块、第二加压块、sd卡存储槽、热流栅格、第一阻抗测试夹、第二阻抗测试夹、第一夹持台、第二夹持台、第一血管夹、气泵接口端、散热栅格、绝缘棒、玻璃罩和电刺激信号线孔。
23.可选地，所述显示模块包括电流频率显示屏、升温显示屏和电压显示屏。
24.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。
25.如图1所示，本实用新型的一种血管组织阻抗测试装置，包括单片机、存储模块、显示模块、按键模块、电源模块、精密直线传动模块、信号采集处理模块、升温装置和爆破压测试模块。
26.其中，单片机负责信号的处理与计算以及控制相关执行机构；
27.电源模块负责给单片机以及相关附属设备供电；
28.显示模块负责显示数值及图形；
29.按键模块负责测试过程控制信号的产生；
30.存储模块负责存储相关测试数据；
31.升温装置产生热对流空气对待测样品进行加热；
32.信号采集处理模块器负责对热电偶实时采集的血管表面温度和压力传感器采集血管表面施加的压力产生的电信号进行放大、滤波传递至单片机；
33.精密直线传动模块负责夹持台位置的精确移动；
34.爆破压测试模块中的气泵设备负责对血管通入预设的气压，爆破压测试模块中的差压计用来实时监测和记录血管内压强的变化。
35.图2的(a)、(b)、(c)为本实施例提供的装置本体的结构示意图，如图2所示，对于图2(a)、(b)、(c)中出现的附图标记的含义解释如下：其中，1代表压力台；2代表第一加压块；3代表电流频率显示屏；4代表电源开关；5代表sd卡存储槽；6代表电压显示屏；7代表血管；8代表热流栅格；9代表第一阻抗测试夹；10代表第二夹持台；11代表第一血管夹；12代表气泵接口端；13代表散热栅格；14代表第一升温显示屏；15代表绝缘棒；16代表第二升温显示屏；17代表第二加压块；18代表热电偶；19代表第一夹持台；20代表第一导轨；21代表第二阻抗测试夹；22代表第二导轨；23代表第二血管夹；24代表玻璃罩；25代表阻抗测试夹和电刺激信号线孔。
36.结合图2的结构示意图，本实用新型实施例的血管组织阻抗测试装置的工作原理如下：
37.如图2所示，血管组织阻抗测试装置结构包括压力台(如图2(b)中标记1所示)、加压块1(如图2(b)中标记2)、电流频率显示屏(如图2(b)中标记3)、电源开关(如图2(b)中标记4)、sd卡存储槽(如图2(b)中标记6)、电压显示屏(如图2(b)中标记6)、血管(如图2(b)中标记7)、热流栅格(如图2(b)中标记8)、阻抗测试夹1(如图2(b)中标记9)、夹持台2(如图2(b)中标记10)、血管夹1(如图2(b)中标记11)、气泵接口端(如图2(b)中标记12)、散热栅格(如图2(b)中标记13)、升温显示屏1(如图2(b)中标记14)、绝缘棒(如图2(b)中标记15)、升温显示屏2(如图2(b)中标记16)、加压块2(如图2(c)中标记17)、热电偶(如图2(c)中标记18)、夹持台1(如图2(c)中标记19)、导轨1(如图2(c)中标记20)、阻抗测试夹2(如图2(c)中标记21)、导轨2(如图2(c)中标记22)、血管夹2(如图2(c)中标记23)、玻璃罩(如图2(a)中标记24)、阻抗测试夹和电刺激信号线孔(如图2(a)中标记25)。
38.本血管组织阻抗测试装置主要由单片机、存储模块、显示模块、电源模块、精密直线传动模块、信号采集处理模块、升温装置和爆破压测试模块组成，包括精密直线传动模块、加压模块、恒温加热模块、爆破压测试模块以及信号采集处理模块，通过不同模块的调用和组合lcr阻抗测试仪、高频电源等设备可以满足不同测试任务的需求。
39.如图2(c)所示，单片机负责信号的处理与计算以及控制相关执行机构；电源模块负责给单片机以及相关附属设备供电；显示模块负责显示数值；存储模块负责存储相关测试数据；按键模块包括开始键，记录键和停止键。
40.精密直线传动模块，如图2(c)所示，加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)在伺服电机的驱动下进行上下移动实现压持血管的操作。夹持台1(图2(c)19)和夹持台2(图2(b)10)在导轨上由伺服电机驱动在导轨1(图2(c)20))移动，实现调节两夹持台的距离。压力台(图2(b)1)在导轨2(图2(c)22)内由单片机at89s51控制伺服电机驱动实现精确定位。
41.加压模块，由单片机at89s51控制精密直线传动模块的移动和定位，然后调节夹持机构两端的距离并将血管夹持在固定端，调节压力夹持机构的位置将血管塞进压持机构内，按照实验需求调节加压块2(图2(c)17)的压持速度及下压距离，实现对血管组织的加
压，模拟钳口夹持，压力传感器检测到的压力经信号采集处理模块转换输入到单片机进行显示和存储。
42.恒温加热模块主要由单片机、热电偶(图2(c)18)、信号采集电路构成的升温装置和升温显示屏(图2(b)16)、热流栅格图2(b)8和散热栅格(图2(b)13)组成：升温装置主要由单片机经mos管控制开启和断开加热管元件，设定加热温度后温度显示在升温显示屏1(图2(b)14)，热电偶实时采集血管表面温度经信号采集处理模块进入单片机ad转换后显示在升温显示屏2(图2(b)16)，加热管元件在水槽中产生热通过热流栅格对流空气对待测样品进行加热。
43.爆破压测试模块，由单片机at89s51发出信号给夹持机构左右阻抗测试夹(阻抗测试夹1图2(b)9、阻抗测试夹2(图2(c)21))，气泵设备通过与气泵接口端(图2(b)12)连接，在单片机的控制下对血管进行充气，差压计连接在血管的一端用来实时监测和记录血管内压强的变化。
44.信号采集处理模块，由热电偶、压力传感器及放大器和电容、电阻等组成电信号放大、滤波调理电路组成。
45.下面再进一步详细描述本实用新型实施例的血管组织阻抗测试装置的工作原理。
46.本实施例用离体新西兰兔血管进行血管组织阻抗规律研究，血管经清理去除管腔内部血液等杂质后在sbf模拟体液中置于冰箱冷藏保存12小时,实验前用生理盐水清洗组织，剔除掉血管表面上厚厚的包含脂肪的结缔组织，使试样表面平整干净以保证接触性能良好。采用长40
±
0.5mm，直径为5.11
±
0.1mm的兔血管，使用本实用新型一种血管组织阻抗测试装置开展阻抗规律研究，具体如下：
47.1、电流频率-血管阻抗测定过程：
48.插入sd卡至卡槽(图2(b)6)，打开电源开关(图2(b)4)，开始加温至手术室温度(26℃),打开玻璃罩(图2(a)24)，初始化设置lcr测定仪以及高频电源，选取合适大小的绝缘棒(图2(b)15)并将其插入待测血管中，通过加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)进行上下移动实现压持血管的操作，将血管(图2(b)7)夹持在固定端，设置好电信号频率参数，并将高频电源的两端夹持在待测血管夹(血管夹1(图2(b)11)、血管夹2(图2(c)23))上，在待测血管的两端阻抗测试夹(阻抗测试夹1图2(b)9、阻抗测试夹2(图2(c)21)夹持上阻抗测定仪，盖上玻璃罩(图2(a)24)防止外界干扰，采集频率范围为200-950khz电流刺激下(以递增的方式调整信号频率)，血管组织的阻抗变化，数据自动保存到sd卡(图2(b)6)。
49.2、温度-血管阻抗测定过程：
50.插入sd卡至卡槽(图2(b)6)，打开电源开关(图2(b)4)，开始加温至手术室温度(26℃)，选取合适大小的绝缘棒插入待测血管中，通过加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)进行上下移动实现夹持血管的操作，将血管(图2(b)7)夹持在固定端，并将高频电源的两端夹持在待测血管夹(血管夹1(图2(b)11)、血管夹2(图2(c)23))上，将lcr阻抗测定仪夹持在血管的两端阻抗测试夹(阻抗测试夹1图2(b)9、阻抗测试夹2(图2(c)21)上，将恒温玻璃罩(图2(a)24)盖上，设置恒温加热参数对待测血管(图2(b)7)进行加热，设定的温度显示在升温显示屏1(图2(b)14)，热电偶(图2(c)18)直接测量血管的表面温度并实时反馈升温装置进行温度恒定保持，采集恒流源设定在350khz(实验中阻抗虚部影响最小频率)正弦波刺激下的温度范围为26-65℃范围的血管组织的阻抗变化，温度数据显示在升温显示屏2
(图2(b)16)，数据自动保存到sd卡(图2(b)6)。
51.3、压力-血管阻抗测定过程：
52.打开电源开关(图2(b)4)，开始加温至手术室温度(26℃),打开玻璃罩(图2(a)24)，初始化设置阻抗测定仪，通过加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)进行上下移动实现夹持血管的操作，将血管(图2(b)7)夹持在固定端，将lcr阻抗测定仪夹持在血管的两端阻抗测试夹(阻抗测试夹1图2(b)9、阻抗测试夹2(图2(c)21)上，按照实验需求的压力范围(0-14n)调节压持速度及下压距离，保存压力和阻抗数据。
53.4、电压-血管阻抗测定过程：
54.打开电源开关(图2(b)4)，开始加温至手术室温度(26℃)，打开玻璃罩，选取合适大小的绝缘棒插入待测血管中，通过加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)进行上下移动实现夹持血管的操作，将血管(图2(b)7)夹持在固定端，将lcr阻抗测定仪夹持在血管的两端阻抗测试夹(阻抗测试夹1图2(b)9、阻抗测试夹2(图2(c)21)上，设定高频电源刺激频率为350khz(本实验中阻抗虚部影响最小频率)，并将高频电源的两端夹持在待测血管两端的血管夹(血管夹1(图2(b)11)、血管夹2(图2(c)23))上，并不断逐渐增压，盖上玻璃罩防止外界干扰，采集血管在电压从20-400v范围的阻抗变化，阻抗数据自动保存到sd卡。
55.5、血管爆破压测定过程：
56.打开电源开关(图2(b)4)，通过加压块1(图2(b)2)和加压块2(图2(c)17)进行上下移动实现夹持血管的操作，将血管图2(b)7)的一端固定在夹持机构上并锁死，另一端固定在数字差压计装置的一端，气泵设备连接在气泵接口端(图2(b)12)，设定气流鼓进血管的速度，盖上玻璃罩，设定加温参数恒温至人体体温附近(37.5℃)，数字差压计实时记录血管内的压强变化数据。
57.综上所述，相较于现有技术，本实用新型能够实现以下功能：
58.1.本实用新型通过特殊的机械结构能够夹持任意范围的血管；
59.2.本实用新型可调节夹持位置适应不同长度的血管；
60.3.本实用新型可模拟各种环境温度；
61.4.本实用新型可模拟医生的夹持动作；
62.5.本实用新型可实现长时间血管阻抗测量以及结果的存储；
63.6.本实用新型可以模拟多种频率和电压电信号刺激；
64.7.本实用新型可以通过不同模块组合集成满足不同血管阻抗测试任务。
65.本实用新型作为一种血管组织阻抗测试装置，实现了温度，频率，电压，压力等各种环境条件的集成和装置标准化，研究人员只需前期处理血管和装配到装置中，将相关设备接入测试系统，即可方便模拟实现血管在电外科设备操作环境下的阻抗规律研究，便携易用，误差小，为能量型血管闭合设备的研究人员提供了一种方便易用的血管阻抗规律研究系统，提高试验效率，可加速研究血管阻抗在高频电外科操作环境下的变化与机理，加速高频血管闭合手术设备的研发转化应用推广。
66.对于本实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
67.以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实
施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。