试验装置和血泵流量的测试方法与流程

1.本技术属于医疗器械领域，尤其涉及一种试验装置和血泵流量的测试方法。


背景技术：

2.血泵是人工心脏装置的核心组成单元，人工心脏装置的功能和性能的发挥基本依靠血泵来实现。血泵的流量特性是其重要特性，流量是由血泵所处的环境特性(指血泵出口和进口两端的压差大小)所决定的，是设计、验证和提升血泵水力学性能水平的关键参数。流量测试试验可评价多种变工况环境对血泵的流量变化特性的影响。但是，血泵的使用对象一般是心衰病人，而使用对象的病理特征差别较大，而且，现有的试验环境下，血泵存在不能有效模拟其在人体内环境下血液流量脉动变化特性的缺陷。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种试验装置和血泵流量的测试方法，旨在验证血泵的人体内环境下血液流量脉动变化特性。
4.根据本技术第一方面的实施例提供一种试验装置，用于获取血泵在人体内环境下的血液流量变化特征，试验装置包括导管流体入口、导管流体出口、压差检测组件、流量调节装置、流量检测部件，导管流体入口、导管流体出口、压差检测组件、流量调节装置及流量检测部件相连通形成液体的循环通路；压差检测组件用于获取导管流体出口与导管流体入口的液体压差值；流量调节装置根据预设压差值控制压差值，并改变导管流体出口或导管流体入口的液体流量，其中，预设压差值用于模拟人体内环境下的压差；流量检测部件用于测量当前循环通路中液体的流量。
5.根据本技术第一方面的实施方式，流量调节装置包括：流量调节阀，设置在循环通路上，流量调节阀能够根据压差值与预设压差值调节流量调节阀，以控制导管流体出口或导管流体入口的液体的流量，从而调整压差值达到预设压差值。
6.根据本技术第一方面前述任一实施方式，流量调节装置还包括：控制器，用于控制流量调节阀和压差检测组件。
7.根据本技术第一方面前述任一实施方式，预设压差值根据控制器上设置的函数曲线进行变化。
8.根据本技术第一方面前述任一实施方式，流量检测部件与控制器信号连接。
9.根据本技术第一方面前述任一实施方式，压差检测组件包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器用于测量导管流体入口的第一压力值，第二压力传感器用于测量导管流体出口的第二压力值，压差检测组件根据第一压力值与第二压力值确定导管流体出、入口的压差值。
10.根据本技术第一方面前述任一实施方式，试验装置还包括：增压部件，设置在循环通路上，处于流量调节阀与导管流体入口之间，用于提供循环通路内导管的泵前压力。
11.根据本技术第一方面前述任一实施方式，试验装置还包括：流体缓冲箱，设置在循
环通路上，处于流量调节阀与增压部件之间，用于暂存液体，并释放循环通路内的液体的压力。
12.根据本技术第一方面前述任一实施方式，流体缓冲箱还包括温度传感器，设置在流体缓冲箱上，用于监测循环通路内液体的温度。
13.根据本技术第一方面前述任一实施方式，流体缓冲箱还包括加热装置，设置在加热装置上，用于加热循环通路内的液体。
14.根据本技术第一方面前述任一实施方式，试验装置还包括：导管安装组件，导管安装组件包括第一部件和第二部件，第一部件包括用于容纳导管流体入口的第一容腔，第一容腔内的液体通过导管流体入口流入导管内，第一容腔设置在循环通路上，第二部件包括用于容纳导管流体出口的第二容腔，流经导管内的液体通过导管流体出口流出进入第二容腔内，第二容腔设置在循环通路上，第二容腔上设置有封堵件，用于封堵导管的柔性传动通路。
15.本技术第二方面的实施例还提供了一种血泵流量的测试方法，采用上述任一第一方面实施例的试验装置，方法包括：获取n次循环测量的循环通路中液体的流量，n为大于等于1的正整数；根据n次循环测量的循环通路中液体的流量计算得到血泵在人体内环境下的性能特性；其中，获取第i次循环测量的循环通路中液体的流量，包括：获取预设压差值，预设压差值用于模拟人体内环境下的压差；获取导管流体出口和导管流体入口的液体的当前压差值；在当前压差值与预设不等的情况下，调节导管流体出口或导管流体入口的液体的流量；在当前压差值与预设相等的情况下，测量循环通路中液体的流量，输出第i次循环测量的循环通路中液体的流量。
16.根据本技术第二方面前述任一实施方式，在n大于1的情况下，不同的循环中所使用的预设压差值不同。
17.在本技术实施例提供的试验装置，包括导管流体入口、导管流体出口、压差检测组件、流量调节装置和流量检测部件，基于人体内环境特性设定预设压差值，通过流量调节装置对导管流体出与入口的液体的压差值进行调节，以使得导管流体出与入口的液体的压差值到达预设压差值。而且，将导管流体入口、导管流体出口、压差检测组件、流量调节装置、流量检测部件连通形成液体的循环通路，实现了流量调节装置的连续调节，并根据预设压差值调节压差值，使得压差值随预设压差值变化，从而实现模拟血泵在人体内环境下的血液流量变化特性。上述试验装置，不仅实现血泵在稳态环境状况下的流量特性测量，还能实现血泵在脉变动工况下的流量特性测量，而且，还可以模拟在既定人体内环境变化规律下的流量变化特性测量，使得试验结果真实可靠。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术第一方面实施例提供的试验装置的结构示意图；
20.图2是本技术第一方面实施例提供的试验装置的测试流程示意图；
21.图3是本技术第一方面实施例提供的导管安装组件的结构示意图；
22.图4是本技术第二方面实施例提供的血泵流量的测试方法的流程示意图。
23.附图标记说明：
24.100、压差检测组件；110、第一压力传感器；120、第二压力传感器
25.200、流量调节装置；210、流量调节阀；220、控制器；
26.300、流量检测部件；
27.400、循环通路；
28.500、增压部件；
29.600、流体缓冲箱；
30.700、导管安装组件；710、第一部件；720、第二部件；
31.800、导管流体入口；
32.900、导管流体出口。
具体实施方式
33.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本技术的实施例的具体结构进行限定。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.为了更好地理解本技术，下面结合图1至图4对本技术实施例的试验装置和血泵流量的测试方法行详细描述。
37.参阅图1，图1示出了本技术第一方面实施例提供的试验装置的结构示意图。
38.如图1所示，本技术第一方面实施例提供的一种试验装置，用于获取血泵在人体内环境下的性能特性，试验装置包括导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200、流量检测部件300，导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200及流量检测部件300相连通形成液体的循环通路400；压差检测组件100用于获取导管流体出口900与导管流体入口800的液体压差值；流量调节装置200根据预设压差值控制压差值，并改变导管流体出口900或导管流体入口800的液体流量，其中，预设压差值用于模拟人体内环境下的压差；流量检测部件300用于测量当前循环通路中液体的流量。
39.流量检测部件300设置方式有多种，其可以是跟液体接触式的测量元件，也可以是与液体非接触式的测量元件。接触式的测量元件为电磁流量计、差压式流量计、涡轮流量计等。非接触式的测量元件为非接触式流量计，例如超声波流量计。
40.可选地，导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200、流量检测部件300通过输血管路连通构成液体的循环通路400。优选地，输血管路为硅胶软管。输血管路与导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200、流量检测部件300通过接头实现转换和连接。优选地，接头为宝塔接头或螺纹接头，其上缠绕生料带，接头外部设有卡套，实现各连接部位的密封。
41.预设压差值为模拟人体内环境下的压差，既可以是稳态环境状况下的压差，也可以是脉变动工况下的压差，还可以是既定环境下的压差。其中，稳态环境可以是一固定的压差值，使得导管流体出口900与导管流体入口800的液体的压差值逐步被调节达到预设压差值。脉变动工况下的预设压差值可以按照0与一个上限压差值之间以某个波形周期性波动，即按照一定的数值函数规律进行变化，例如人体内主动脉与左心室的压力差值的周期性变化规律的函数曲线，从而使得导管流体出口900与导管流体入口800的液体的压差值随着预设压差值进行波形变化。从而不仅实现血泵在稳态环境状况下的流量特性测量，还能实现血泵在脉变动工况下的流量特性测量，有效模拟人体内环境，用于评价血泵在人体内环境下的性能特性，从而提升血泵水力学性能水平。
42.在本技术实施例提供的试验装置，包括导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200和流量检测部件300，基于人体内环境特性设定预设压差值，通过流量调节装置对导管流体出口900与导管流体入口800的液体的压差值进行调节，以使得压差值到达预设压差值。而且，将导管流体入口800、导管流体出口900、压差检测组件100、流量调节装置200、流量检测部件300连通形成液体的循环通路，实现了流量调节装置的连续调节，并根据预设压差值调节压差值，使得压差值随预设压差值变化，从而实现模拟血泵在人体内环境下的血液流量变化特性。上述试验装置，不仅实现血泵在稳态环境状况下的流量特性测量，还能实现血泵在脉变动工况下的流量特性测量，而且，还可以模拟在既定人体内环境变化规律下的流量变化特性测量，使得试验结果真实可靠。
43.在一些可选的实施例中，流量调节装置200包括：流量调节阀210，设置在循环通路400上，流量调节阀210能够根据压差值与预设压差值调节流量调节阀210，以控制导管流体出口900或导管流体入口800的液体的流量，从而调整压差值达到预设压差值。
44.在这些可选的实施例中，流量调节阀210，设置在循环通路400上，液体从导管流体入口800进入，流经导管泵加压，再由导管流体出口900流出，从而使得导管流体入口800的液体压力与导管流体出口900的液体压力存在压差，将压差值与预设压差值进行比较，并根据比较结果调节流量调节阀210的开度大小，从而改变导管流体出口900或导管流体入口800的压力，进而调整压差值趋于预设压差值。优选地，流量调节阀210用于调节经由导管流体出口900的液体的流量。单项调节导管流体出口900的压力，以导管流体出口900的压力作为变量，从而改变导管流体出、入口的压差值，便于简化调节步骤和时间。
45.结合参阅图2，图2示出了本技术第一方面实施例提供的试验装置的测试流程示意。
46.如图1和图2所示，以流量调节阀210用于调节经由导管流体出口900的液体的流量
为例，基于预设压差值，获得流量调节阀210的开度大小，调节流量调节阀210，导致导管流体出口900的压力发生变化，通过压差检测组件100获取血泵的导管流体出口900与导管流体入口800的液体的压差值，将压差值与预设压差值进行比较，判断压差值是否达到预设压差值，若是，停止调节流量调节阀210，测量循环通路400中液体的流量；若否，根据二者的比较结果进一步调节流量调节阀210的开度大小，从而调整导管流体出口900的压差值，重复上述操作，使压差值迅速逼近并稳定到达预设压差值，直至调整后的压差值达到预设压差值后，测量循环通路400中液体的流量。
47.在这些可选的实施例中，将预设压差值与压差值进行比较，若压差值大于预设压差值，调节流量调节阀210的开度增大，使得导管流体出口900的液体的流量增加，以降低经由导管流体出口900液体的压力，若压差值小于预设压差值，调节流量调节阀210的开度减小，使得导管流体出口900的液体的流量减少，以升高经由导管流体出口900液体的压力。
48.可选地，流量调节阀210设置在靠近导管流体出口900的循环通路400上。以便于流量调节阀210精准控制导管流体出口900的压力。
49.在一些可选的实施例中，流量调节装置200还包括：控制器220，用于控制流量调节阀210和压差检测组件100。
50.在这些可选的实施例中，流量调节阀210和压差检测组件100均通过信号线连接控制器220，控制器220通过信号控制流量调节阀210和压差检测组件100的数据的输出和控制变动。控制器220由mcu芯片以及实现测量和控制功能的外围电路组成。mcu上运行软件实现控制功能。控制器220通过与流量调节阀210和压差检测组件100信号线连接，在循环通路400中形成闭环控制模块，实现了流量调节装置200的连续调节和自动调节，并使得导管流体出、入口的液体的压差值随预设压差值进行变化，从而便于模拟血泵在人体内环境下的血液流量变化特性。
51.具体的，在控制器220上输入预设压差值，通过pid算法指令指示流量调节阀210的开度大小，导致导管流体出口900或导管流体入口800的液体的压力发生变化，改变了导管流体出与入口的液体的压差变化，压差检测组件100再将测量的压差值信号传输至控制器220上，再与预设压差值进行比较，若压差值未达到预设压差值，通过pid算法继续调节流量调节阀开度大小，进一步调节导管流体出口900或导管流体入口800的压差，直到压差值达到预设压差值，停止调节。
52.在一些可选的实施例中，预设压差值根据控制器上设置的函数曲线进行变化。脉变动工况下的预设压差值可以按照函数曲线进行周期性波动，函数曲线例如人体内主动脉与左心室的压力差值的周期性变化规律的函数曲线。
53.可选地，控制器220还包括通讯接口。通讯接口可以使用rs485、rs232或usb虚拟com口，用于连接上位机，接受用户的控制命令，上传控制器220运行的实时数据和状态。通过通讯接口，依据函数曲线，上位机软件可以为预设压差值预设一个周期性波动的波形，按一定的时间间隔将压差设定值输入到在循环通路400中的闭环控制模块去执行。
54.在一些可选的实施例中，流量检测部件300与控制器220信号连接。
55.在这些可选的实施例中，流量检测部件300与控制器220连接，流量检测部件300通过信号在控制器220上不仅显示和记录瞬时的流量，还可记录和显示其某一段时间内的流体过流量总和。另外，还可以按照预设的采样频率将流量实时值和流量累计值上传给上位
机。
56.在一些可选的实施例中，压差检测组件100包括第一压力传感器110和第二压力传感器120，第一压力传感器110用于测量导管流体入口800的第一压力值，第二压力传感器120用于测量导管流体出口900的第二压力值，压差检测组件100根据第一压力值与第二压力值确定导管流体出口900与导管流体入口800的液体压差值。
57.在一些可选的实施例中，试验装置还包括：增压部件500，设置在循环通路400上，处于流量调节阀210与导管流体入口800之间，用于提供循环通路400内导管的泵前压力。
58.在这些可选的实施例中，增压部件500设置在循环通路400上，以便调节流经增压部件500的液体的压力，可以为循环通路400内导管的泵前压力，从而模拟人体内血液进入血泵之前的初始状态，也可以依据不同对象的病理特征，控制不同的循环通路400内液体的初始压力，以便于快速到达模拟不同对象的体内环境。
59.可选地，增压部件500采用增压泵，增压泵为叶片泵，可通过控制器220改变其控制电压，改变增压泵的转速，增压泵亦可用其它增压装置代替，例如升降台。
60.在一些可选的实施例中，试验装置还包括：流体缓冲箱600，设置在循环通路400上，处于流量调节阀210与增压部件500之间，用于暂存液体，并释放循环通路400内的液体的压力。
61.在这些可选的实施例中，为了简化试验装置的结构空间，快速测得出血泵流量特性的试验结果，在循环通路400上设置流体缓冲箱600，处于流量调节阀210与增压部件500之间。在试验装置测试之前，液体可暂存在流体缓冲箱600内，以便于更换需要试验的血泵，或者更换或维修其他的部件或装置。在试验装置测试过程中，在循环通路400上，基于流经导管流体出口900的液体和导管流体入口800的液体存在压差，因此，在从导管流体出口900流出的液体循环至导管流体入口800的液体，需要控制液体流入导管流体入口800处的压力，实际上，当输血管路的长度足够长，可以使得经过流量调节阀210的液体在输血管路流通过程中，基于阻力的影响，液体的压力会逐渐减少，但是流体缓冲箱600的设置，即可以减少输血管路的长度设置，简化装置结构，又可加快试验效率。通过流体缓冲箱600调节流经箱体内的液体的压力，使得从流体缓冲箱600流出的液体符合进入导管流体入口800的压力要求。
62.可选地，流体缓冲箱600至少有一接口与大气接通，从而释放流体缓冲箱600中的液体压力。
63.在一些可选的实施例中，流体缓冲箱600还包括温度传感器，设置在流体缓冲箱600上，用于监测循环通路400内液体的温度。
64.在这些可选的实施例中，给予流体缓冲箱600内的液体一定的温度，其温度应当与人体内环境的温度相同或相近，使得一定温度的液体在循环通路400内流动，从而压差检测组件100和流量检测部件300进行测量，获得更能真实的模拟人体内环境的数据。
65.在一些可选的实施例中，流体缓冲箱600还包括加热装置，设置在加热装置上，用于加热循环通路内的液体。以维持循环通路400内液体温度的稳定。除了加热流经流体缓冲箱600内的液体之外，当液体温度超出初始温度时，还可以对液体进行保温。
66.结合参阅图3，图3示出了本技术第一方面实施例提供的导管安装组件700的结构示意图。
67.如图1和图3所示，在一些可选的实施例中，试验装置还包括：导管安装组件700，导管安装组件700包括第一部件710和第二部件720，第一部件710包括用于容纳导管流体入口800的第一容腔，第一容腔内的液体通过导管流体入口800流入导管内，第一容腔设置在循环通路400上，第二部件720包括用于容纳导管流体出口900的第二容腔，流经导管内的液体通过导管流体出口900流出进入第二容腔内，第二容腔设置在循环通路400上，第二容腔上设置有封堵件，用于封堵导管的柔性传动通路。
68.在这些可选的实施例中，导管安装组件700用于安装导管，包括第一部件710和第二部件720，第一部件710设置第一容腔，第一容腔用于安装导管流体入口800，第二部件720第二容腔，第二容腔用于安装导管流体出口900，第一容腔和第二容腔均与输血管路连通，输血管路上的液体流经第一容腔，从而导管流体入口800进入导管内，流经导管泵加压，再由导管流体出口900流出，流经第二容腔，再进入输血管路继续进行流动循环。导管安装组件700易于导管的安装与拆卸，便于更换导管。
69.可选的，第一部件710为一端开口，另一端密封的第一管体，第一管体的开口端与输血管路连通，用于液体流通，导管流体入口800安装在第一管体的第一容腔内，第一管体的密封端开设有通口，用于导管穿过。第二部件720为与第一管体同轴设置的第二管体，第二管体与第一管体接触的一端开设有通孔，用于导管穿过。第二管体的另一端开设有通槽，用于导管的柔性传动通路连接至管体外部。第二管体的侧壁设有开口，开口与输血管路连通。导管的含有入口的部分基体安装在第一管体内，导管含有出口的部分基体安装在第二管体内。第一管体的通孔与第二管体的通孔均设置有硅胶密封垫，以密封通孔与导管的间隙，防止第一管体内的液体，第二管体内的液体通过通孔流通。
70.结合参阅图4，图4示出了本技术第二方面实施例提供的血泵流量的测试方法的流程示意图。
71.如图1和图4所示，本技术第二方面的实施例还提供了一种血泵流量的测试方法，采用上述任一第一方面实施例的试验装置，方法包括：
72.s1、获取n次循环测量的循环通路中液体的流量，n为大于等于1的正整数；
73.s2、根据n次循环测量的循环通路中液体的流量计算得到血泵在人体内环境下的性能特性；
74.其中，获取第i次循环测量的循环通路中液体的流量，包括：
75.获取预设压差值，预设压差值用于模拟人体内环境下的压差；
76.获取导管流体出口900和导管流体入口800的液体的当前压差值；
77.在当前压差值与预设不等的情况下，调节导管流体出口900或导管流体入口800的液体的流量；
78.在当前压差值与预设相等的情况下，测量循环通路中液体的流量，输出第i次循环测量的循环通路中液体的流量。
79.人体内环境下的压差值，即预设压差值，通常是按照0与一个上限压差值之间以某个波形周期性波动，即按照一定的数值函数规律进行变化，例如人体内主动脉与左心室的压力差值的周期性变化规律的函数曲线，因此，在循环通路400上，通过将实时的预设压差值与压差值进行比较，根据比较结果持续流量调节装置200，以使得导管流体出口900和导管流体入口800的液体的压差值随预设压差值变化，实现血泵在脉变动工况下的流量特性
测量，有效模拟人体内环境。
80.此外，血泵流量的测试方法还可以实现血泵在稳态环境状况下的流量特性测量，预设压差值即可以是一固定的压差值，那么，测试方法可以仅进行第一次循环测量。
81.在本技术第二方面的实施例提供的血泵流量的测试方法，既实现了血泵在稳态环境状况下的流量特性测量，又实现了血泵在脉变动工况下的流量特性测量，还可以模拟在既定人体内环境变化规律下的流量变化特性测量，有效模拟病理特征的水力学平台，使试验环境更加接近应用环境。
82.在一些可选的实施例中，在n大于1的情况下，不同的循环中所使用的预设压差值不同。以实现血泵在脉变动工况下的流量特性测量。
83.还需要说明的是，本技术中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本技术不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
84.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。