一种实验教学模拟装置的制作方法

本发明涉及一种模拟装置，具体涉及一种实验教学模拟装置。

背景技术：

随着经济的飞速发展，生活水平的不断提高，人们的患病率也随之升高，尤其是心脏类疾病最为显著，而心脏手术治疗时离不开体外循环机(人工心肺机)。几十年来，依靠人工心肺机挽救了成千上万心脏病患者的生命，它的发展和完善对人们的健康非常重要。所以，培养医师或医疗器械工程师等相关专业人员也显得尤为重要。因此，人工心肺机的实验教学必不可少。

人工心肺机作为暂时性替代自然心脏与肺功能的装置，是一种重要的临时性的人工器官。人工心肺机主要由血泵(心)和氧合器(肺)组成。现有技术中，血泵主要为滚柱式血泵，氧合器的类型主要包括鼓泡式人工肺和膜式人工肺。

现有技术中，实验教学用的人工心肺机存在以下缺点：

1、现有实验教学用人工心肺机只能显示滚柱泵的转速，通过公式间接计算血液流量，而不能真实显示模拟血管中的血液流量。因为无法直接量化血液流量，所以学生难以得到真实的实验数据。

2、实验教学用人工心肺机如果采用真实血液，一方面成本比较高，另一方面还会带来环境污染以及设备清洗困难等附带的问题。但是，如果不使用真实血液，所以学生无法直接观察到动静脉血的氧交换过程，或观察到的现象不明显，造成对血液流转过程的认识不足。

3、现有实验教学用人工心肺机一般为临床设备，不允许学生对其进行拆卸。所以，学生对人工心肺机的整体性认识较为薄弱，很难直接了解设备的工作原理、工作状态。

技术实现要素：

本发明是为了解决实验教学用人工心肺机存在的上述问题而进行的，目的在于提供一种实验教学模拟装置。

本发明提供了一种实验教学模拟装置，具有这样的特征，包括：模拟人体，具有模拟静脉血管、模拟动脉血管以及模拟静脉血；第一血泵，与模拟静脉血管活动连接，用于泵出模拟静脉血；流量监测计，与第一血泵活动连接，用于实时监测模拟静脉血的流量以及压力；恒温储血器，与流量监测计活动连接，用于对模拟静脉血进行恒温加热以及储存，具有入口以及出口；氧合器，与出口活动连接，供模拟静脉血与氧气进行氧合交换得到模拟动脉血；第二血泵，与氧合器活动连接，用于泵出模拟动脉血；以及血压调节器，一端与第二血泵活动连接，另一端与模拟动脉血管活动连接，用于调节模拟动脉血的压力。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征：其中，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计以及恒温储血器通过静脉连接管依次连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉血管通过动脉连接管依次连接。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征：其中，静脉连接管与动脉连接管均为透明管，模拟静脉血为酸性溶液与石蕊试剂的混合液，氧合部内容纳有碱性溶液。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征：其中，静脉连接管为蓝色，动脉连接管为红色。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征，还包括：储水箱，其中，储水箱与恒温储血器连接，用于向恒温储血器供水。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征：其中，恒温储血器具有内层与外层，内层与入口连通，用于储存模拟静脉血，外层具有水浴加热器，该水浴加热器用于使内层的模拟静脉血保持恒定温度。

在本发明提供的实验教学模拟装置中，还可以具有这样的特征，还包括：供氧器，其中，供氧器与氧合器连接，具有用于供氧的氧气瓶以及气体减压阀。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的实验教学模拟装置，因为包括具有模拟静脉血管与模拟动脉血管的模拟人体、第一血泵、流量监测计、恒温储血器、氧合器、第二血泵以及血压调节器，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计以及恒温储血器通过静脉连接管依次连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉血管通过动脉连接管依次连接。所以可以帮助学生了解、掌握人工心肺机的原理和过程，达到实验教学目的。流量监测计可以实时监测模拟静脉血的流量以及压力，使学生准确直观地得到相应的实验数据。

另外，模拟人体采用模拟静脉血，而不使用真实血液，避免使用真实血液带来的成本高、环境污染以及仪器清洗困难的问题。

此外，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计、恒温储血器以及氧合器活动连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉血管活动连接，所以可以允许学生对该实验教学模拟装置进行拆卸，进而帮助学生直接了解设备的工作原理、工作状态，加深学生对人工心肺机的整体性认识，实现更好的实验教学效果。

附图说明

图1是本发明的实施例中实验教学模拟装置的示意图；以及

图2是本发明的实施例中恒温储血器与氧合器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明实验教学模拟装置作具体阐述。

图1是本发明的实施例中实验教学模拟装置的示意图。

如图1所示，实验教学模拟装置100包括模拟人体10、第一血泵20、流量监测计30、恒温储血器40、储水箱50、氧合器60、供氧器70、第二血泵80以及血压调节器90。

模拟人体10具有模拟静脉血管、模拟动脉血管、模拟静脉血以及石蕊试剂。模拟静脉血管与模拟动脉血管相连通。模拟静脉容纳模拟静脉血。在本实施例中，模拟静脉血为酸性溶液与石蕊试剂的混合液，呈蓝色。模拟静脉血还包括微量漂白剂，用于排除石蕊试剂本身的颜色干扰。在本实施例中，漂白剂为氯仿。

第一血泵20通过静脉连接管与模拟静脉血管活动连接，具有用于调节流量的流量调节系统以及用于调节模拟静脉血对静脉连接管的挤压量的滚柱滚压间隙调节系统。第一血泵20用于泵出模拟静脉血。

流量监测计30通过静脉连接管与第一血泵20活动连接，用于实时监测模拟静脉血的流量以及压力并显示出来。

图2是本发明的实施例中恒温储血器与氧合器的示意图。

如图2所示，恒温储血器40具有第一进口41、第一出口42、进水口43、出水口44、内层45以及外层46。

第一进口41通过静脉连接管与流量监测计30活动连接，用于流入模拟静脉血。第一出口42用于流出模拟静脉血。

内层45一端与第一进口41连通，另一端与第一出口42连通。内层45用于储存模拟静脉血。

外层46与进水口43以及出水口44连通，用于容纳水，具有水浴加热器461。水浴加热器461用于对外层46内的水进行加热，使内层的模拟静脉血保持接近于人体温度的恒定温度。

储水箱50一端与进水口43活动连接，另一端与出水口44活动连接，用于向外层46供水。

如图2所示，氧合器60具有第二入口61、进气口62、出气口63以及第二出口64。在本实施例中，氧合器60内容纳有碱性溶液。

第二入口61与第一出口42连接，用于向氧合器60内注入模拟静脉血。进气口62用于通入氧气。模拟静脉血与碱性溶液反应得到红色的模拟动脉血。该过程模拟氧气与模拟静脉血进行血氧交换后得到模拟动脉血，进而模拟氧气与血液进行血氧交换后得到动脉血并产生二氧化碳废气。出气口63用于排出二氧化碳。第二出口64用于排出模拟动脉血。

供氧器70包括氧气瓶71以及气体减压阀72。

氧气瓶71用于提供氧气。气体减压阀72一端与氧气瓶71连接，另一端与进气口62连接。气体减压阀72调节进气气压，使其与人体氧气压大小一致。

第二血泵80的结构与第一血泵20相似。第二血泵80通过动脉连接管与第二出口64活动连接，第二血泵80用于将模拟动脉血泵出供氧器70。

血压调节器90，一端与第二血泵80活动连接，另一端与模拟动脉血管活动连接。静脉连接管与动脉连接管内的压力会在第一血泵20和第二血泵80的作用下在一定范围内呈现周期性波动，血压调节器90通过对动脉连接管内充血或收血，进而调整静脉连接管与动脉连接管内压力的均值。

模拟人体10内的石蕊试剂用于将流入模拟人体10内的模拟动脉血变成模拟静脉血，进而模拟动脉血经人体循环后变成静脉血的过程。

在本实施例中，静脉连接管与动脉连接管均为透明管。

实验教学模拟装置100的工作原理为：模拟静脉血呈蓝色，在第一血泵20作用下由模拟人体10泵出，流经流量监测计30，实时监测并显示模拟静脉血的流量，模拟静脉血流入并储存在恒温储血器40的内层45，此时，储水箱50中的水已经由进水口43进入外层46中，由水浴加热器461对其进行恒温加热，并由出水口44循环流出，使储存在内层45的模拟静脉血保持接近人体的温度，模拟静脉血流入氧合器60进行模拟血氧交换，此时，氧气从氧气瓶71流出，经由气体减压阀72进行气压调整，由进气口62进入向氧合器60，模拟血氧交换产生的二氧化碳由出气口63排出，产生的模拟动脉血呈红色并由第二出口64流出，模拟动脉血在第二血泵80的作用下泵入模拟人体10，此时，可以向模拟人体10中加入酸性溶液，这样可以循环进行实验，否则实验教学模拟装置100的工作结束。

在本实施例中，静脉连接管与动脉连接管均为透明管。在实际应用中，静脉连接管还可以为蓝色，动脉连接管还可以为红色。当静脉连接管为蓝色、动脉连接管为红色时，模拟静脉血还可以为任意溶液。通过模拟血管颜色变化，模拟氧合器60内氧气与血液进行血氧交换后得到动脉血的过程。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的实验教学模拟装置，因为包括具有模拟静脉血管与模拟动脉血管的模拟人体、第一血泵、流量监测计、恒温储血器、氧合器、第二血泵以及血压调节器，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计以及恒温储血器通过静脉连接管依次连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉血管通过动脉连接管依次连接。所以可以帮助学生了解、掌握人工心肺机的原理和过程，达到实验教学目的。流量监测计可以实时监测模拟静脉血的流量以及压力，使学生准确直观地得到相应的实验数据。

另外，模拟人体采用模拟静脉血，而不使用真实血液，避免使用真实血液带来的成本高、环境污染以及仪器清洗困难的问题。

此外，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计、恒温储血器以及氧合器活动连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉血管活动连接，所以可以允许学生对该实验教学模拟装置进行拆卸，进而帮助学生直接了解设备的工作原理、工作状态，加深学生对人工心肺机的整体性认识，实现更好的实验教学效果。

进一步地，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计以及恒温储血器通过静脉连接管依次连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉通过动脉连接管依次连接，静脉连接管与动脉连接管均为透明管，模拟静脉血为酸性溶液与石蕊试剂的混合液，氧合器内容纳有碱性溶液，模拟人体内还具有石蕊试剂。因为模拟静脉血为酸性溶液与石蕊试剂的混合液，所以其为蓝色，该颜色可以直观地从透明的静脉连接管上被学生观察到。当模拟静脉血进入氧合器内时，氧合器内容纳的碱性溶液与之反应，呈现红色，该颜色可以直观地从透明的动脉连接管上被学生观察到。颜色的变化揭示出静脉血与氧气在肺部进行氧合交换得到动脉血的变化过程以及变化的结果。这样，在不使用真实血液的情况下，学生仍然可以直接观察到动静脉血的氧交换过程是怎样发生的，进而加深对血液流转过程的认识。当模拟动脉血流回模拟人体后，又与石蕊试剂反应，此时再加入酸性溶液就会形成模拟静脉血，从而呈现出从红色到蓝色的变化，一方面可以揭示动脉血在人体内变成静脉血的过程，另一方面可以使教学模拟过程循环进行，节约成本。

进一步地，模拟静脉血管、第一血泵、流量监测计以及恒温储血器通过静脉连接管依次连接，氧合器、第二血泵、血压调节器以及模拟动脉通过动脉连接管依次连接，静脉连接管为蓝色，动脉连接管为红色。静脉连接管与动脉连接管的颜色不同，揭示出静脉血与氧气在肺部进行氧合交换得到动脉血的变化过程以及变化结果。这样，在不使用真实血液的情况下，学生仍然可以直接观察到动静脉血的氧交换过程是怎样发生的，进而加深对血液流转过程的认识。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。