一种体外血流动力学特性测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医学及测控技术领域，涉及一种体外血流动力学特性测试装置。
【背景技术】
[0002]人体各部位的血管形状及直径不尽相同，同一个体在不同年龄阶段血管直径也可能发生改变，如果血管发生病灶如心血管疾病等，还可能导致血管发生变化，血管的血流状态也将随之改变，血流动力学特性参数可以表征血流情况，在人体血管系统中，主要的血流动力学参数有:血流速度、壁面剪切力、壁面压力等。其中，血流速度、壁面剪切力和壁面压力分别表征血流量、血流阻力和表征血压。
[0003]在人体中直接对血管血流动力学特性参数进行测试，实验环境和条件苛刻，难以实现。与体内测试相比，体外测试系统操作性强、可控性高，被应用于现代生物医学研究领域和临床医学检查。体外血流动力学特性测试装置是利用流动相似性原理，模拟人体血液流动情况，并通过测控技术手段，获取模拟血流的动力学特性参数。
[0004]血液流动有其特点，实现体外血流测试，建立一套体外血流动力学特性测试系统，需具备模拟血管和持续不断的脉动模拟血流，蠕动栗可提供心脏搏动的模拟，利用弹性材料通过现代制造技术可制备模拟血管，通过数据采集及粒子测速等技术，获取模拟血液的血流动力学特性参数。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种体外血流动力学特性测试装置，它能够提供持续不断的模拟脉动血流，具备血流动力学特性参数测试系统，能够测试不同血管内的血流动力学特性参数，如血流速度，壁面压力，壁面切应力等。
[0006]本发明通过以下技术方案实现。
[0007]本发明所述的一种体外血流动力学动力学特性测试装置，包括恒温控制箱(1)、蠕动栗(2)、硅胶软管(4)、非接触式显微测速系统(7)、压力传感器(11)、测试区透明弹性软管
[8]等。恒温控制箱(I)通过管路相连，并形成闭合循环回路，恒温控制箱(I)内装有含示踪粒子的模拟血液(2)，恒温控制箱(I)的出口经硅胶软管(4)穿过蠕动栗(3)，再经测试区透明弹性软管(8)与恒温控制箱(I)的入口相连;测试区的前后，娃胶软管(4)与测试区透明弹性软管(8)连接处分别安装有阀门一 (5)和阀门二(10)，测试区透明弹性软管(8)通过测试区入口硅胶接头(6)及出口硅胶接头(9)与硅胶软管(4)连接。测试区透明弹性软管(8)的测试位置安装有压力传感器(11)，用于测量测试区透明弹性软管(8)的壁面压力，通过高速数据采集卡(13)和计算机(16)实现数据采集;测试区透明弹性软管(8)的测试段还安装有非接触式显微测速系统(7)，用来捕获测试区透明弹性软管(8)测试段内的粒子图像。其中非接触式显微测速系统(7)由工业高速相机(21)、工业显微镜头(22)、环形LED光源(23)构成。工业高速相机(21)、工业显微镜头(22)、环形LED光源(23)之间均为精密螺纹连接。测壁面压力时，安装有微孔的测试区透明弹性软管(8)，测血流速度时，则安装无微孔的测试区透明弹性软管(8)。
[0008]所述的恒温控制箱(I)温度可通过人工设定，使模拟血液温度保持在血液实际正常温度范围内，恒温控制箱(I)的数显表显示温度。所述蠕动栗(3)的转速调节可手动控制亦可通过外控接口方式自动调节，调速范围为60?100r/min，娃胶软管(4)从婦动栗(3)的栗头转子和机架之间的栗管床穿过，且硅胶软管(4)的直径可根据实验需要求进行选择。
[0009]所述的测试区透明弹性软管(8)作为模拟血管，被固定在白色衬板(18)上，衬板应有一定强度，足以承受所放仪器的重量，测试区透明弹性软管(8)可根据需求安装和拆卸，测试区透明弹性软管(8)具备良好的弹性及耐腐蚀性，且透光性好，不影响流场观察。测壁面压力时，安装带有微孔的透明弹性软管，微孔与压力传感器探头相匹配，微孔可设置在透明弹性软管测试区的任意位置，测血流速度时，安装无微孔的透明弹性软管。
[0010]所述的测试区入口硅胶接头(6)和出口硅胶接头(9)可根据要求安装和替换，但它们需要根据测试条件与硅胶软管(4)及测试区透明弹性软管(8)相匹配。
[0011]所述的模拟血液为PSB模拟体液，为透明工作介质，具有与人体血液相似的离子环境及相近的运动粘度。
[0012]所述的压力传感器(11)其探头灵敏度很高，具有一定的强度，直径为微米量级，与透明弹性软管测试区的微孔相匹配，不漏液。根据测试需求还可替换为其他参数的测量传感器。
[0013]所述的模拟血液中的示踪粒子直径可低至几微米，具有较好的可视性和流动跟随性。
[0014]所述的非接触式显微测速系统(7)可捕获清晰的粒子图像，它由工业高速相机(21)、工业显微镜头(22)、环形LED光源(23)及固定支架(24)构成。所述的工业高速相机
(21)为高帧率相机，工业显微镜头(22)为高倍显微镜，环形LED光源(23)光强度稳定、抗干扰、无反光，且亮度可调。固定支架(24)可调且灵活性好。
[0015]本发明的有益效果。
[0016]I)本发明的测试装置通过蠕动栗的蠕动功能来模拟心脏的搏动，控制蠕动栗对硅胶软管的挤压，产生持续不断的脉动流体，可有效地模拟血管内血液流动状态;测试区透明弹性软管的选择具有一定的灵活性，可根据测试要求制作成所需形状、直径的模拟血管。
[0017]2)本发明的测试装置能够获取模拟血管内血流动力学特性参数，采用压力传感器能够测定模拟血管的壁面压力;采用非接触式显微测速系统获取模拟血管内粒子图像，通过后处理软件对流场数据进行分析处理，获得血管内血流速度、壁面切应力和壁面压力等?目息O
[0018]3)本发明的测试装置还可测试其他的血流动力学参数，如将压力传感器更换为流量传感器便可测血流量等。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的体外血流动力学特性测试装置示意图。
[0020]图2为本发明的体外血流动力学特性测试装置中的蠕动栗及栗头结构示意图。
[0021]图3为本发明的体外血流动力学特性测试装置中的测试区透明弹性软管示意图。
[0022]图4为本发明的体外血流动力学特性测试装置中的非接触式显微测速系统示意图。
[0023]图1?4中:I为恒温控制箱，2为含示踪粒子的模拟血液，3为蠕动栗，4为硅胶软管，5为阀门一，6为测试区入口硅胶接头，7为非接触式显微测速系统，8为测试区透明弹性软管，9为测试区出口硅胶接头，10为阀门二，11为压力传感器，12为压力传感器数据通讯线，13为高速数据采集卡，14为通讯线，15为计算机，16为工业高速相机通讯线，17为通讯线，18为白色衬板，19为蠕动栗头机架，20为蠕动栗头转子，21为工业相机，22为工业显微镜头，23为环形LED光源，24为固定支架。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明【具体实施方式】进行详细阐述。
[0025]参见图1，本发明的体外血流动力学特性测试装置包括恒温控制箱I，蠕动栗3，硅胶软管4，非接触式显微测速系统7，测试区透明弹性软管8，压力传感器11。整个装置的管路是这样连接的方式:硅胶软管4与恒温控制箱I连接，其一端穿过蠕动栗3的栗头、通过测试区入口硅胶接头6与测试区透明弹性软管8的一端相连，测试区透明弹性软管8的另一端与测试区出口硅胶接头9连接，测试区出口硅胶接头9再与硅胶软管4的另一端相连，阀门一 5、阀门二 10分别安装于测试区透明弹性软管8与硅胶管4两端的连接处，最后硅胶软管4接入恒温控制箱I的入口。由于测试区透明弹性软管8管壁为无色透明曲面，而非接触式显微测速系统7需要采集稳定清晰的图像，为避免管道因震动产生图像偏移，因此将测试区透明弹性软管8固定在白色衬板18上，衬板18为纯白色，表面光滑，含示踪粒子的模拟血液2的流速通过示踪粒子的速度来表征，测试区透明弹性软管8及白色衬板18的这些特质可增强捕获的粒子图像