Устройство для моделирования кровообращения
DEVICE FOR BLOOD CIRCULATION MODELING

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для моделирования кровообращения, а также в тестировании взаимодействия фармацевтических препаратов с потоком крови и гидродинамике.
Известно устройство (Патент РФ №2033645, заявка №5050734/14 от 30.06.1992, опубл. 20.04.1995), содержащее имитатор нижней полой вены (НПВ) в виде прозрачной трубки, подключенный к магистрали, в которой установлены резервуар для имитатора крови, основной насос и манометры. В устройство введены имитаторы почечных вен и дополнительный насос, соединенный трубками с одной стороны с резервуаром для имитатора крови, а с другой - с имитаторами почечных вен. Имитаторы почечных вен выполнены в виде прозрачных трубок и подключены к имитатору НПВ на одном уровне, а имитатор крови представляет собой смесь воды и глицерина.
Устройство для моделирования кровообращения НПВ включает в себя имитатор НПВ, выполненный из стекла, с имитацией впадения в нее почечных вен в виде впаянных в нее стеклянных трубок с внутренним диаметром, соответствующим диаметру почечных вен, основного насоса для циркуляции жидкости в НПВ, дополнительного насоса для циркуляции жидкости в почечных венах, системы полиэтиленовых трубок, соединяющих насос с емкостью для имитатора крови и имитатором НПВ с обоих концов ее, соединяющих насос с емкостью для имитатора крови и серединой имитатора НПВ для функционирования замкнутой системы, фильтрующее устройство для улавливания незахваченных тромбоэмболов, вводящихся через специальный отводной полиэтиленовый патрубок, манометры, расходомеры.
В качестве имитатора крови выбрана жидкость, состоящая из смеси глицерина и воды в соотношении ингредиентов (2,2-3,0):(1,8-2,0), изменение которого в ту или другую сторону приводит к отклонению от вязкости крови человека.
Приведенное устройство имеет существенные недостатки. Выбранная в качестве имитатора крови жидкость не корректна из-за отсутствия в ней веществ биологической природы (белковых структур и/или клеток), из-за чего имитатор крови приобретает характерную для крови гетерогенность. Помимо влияния на вязкость крови, их молекулы имеют значительно больший размер, чем молекулы глицерина и воды, выбранные в прототипе. Стеклянные трубки не обладают эластичностью, свойственной кровеносным сосудам. Кроме того, описанная система не учитывает значительного изменения диаметра кровеносных сосудов, из-за чего наблюдаются различия в гидродинамических режимах кровяного потока.
Техническим результатом устройства является получение более точной модели кровеносной системы человека, учитывающей основную сеть сосудов и физико-химические показатели крови.
Это достигается тем, что устройство для моделирования кровообращения, содержащее имитатор сосудов в виде прозрачных трубок с установленными насосом и системой регистрации давления, отличающееся тем, что выполнена замкнутая сеть имитаторов сосудов, обеспечивающая возможность моделирования артериального и венозного кровотока, в виде прозрачных силиконовых трубок с изменением их диаметров по длине, соответствующих диаметрам кровеносных сосудов, в трубки с помощью тройников вмонтированы высокочувствительные датчики давления, компенсация потерь которого осуществляется с помощью перистальтического насоса, имеющего возможность регулирования мощности и обеспечения пульсаций, а в качестве имитатора крови используется раствор сывороточного альбумина человека с концентрацией 100÷300 мкМ в фосфатном буфере (рН=7.4) для учета изменения вязкости крови.
На фигуре 1 изображена принципиальная схема первой стороны устройства. На фигуре 2 изображена принципиальная схема обратной стороны устройства. На фигуре 3 приведена схема присоединения датчиков динамического давления к системе трубок.
Устройство для моделирования кровообращения, изображенное на чертежах (фиг. 1, фиг. 2), включает в себя систему силиконовых труб, диаметр которых соответствует диаметру кровеносных сосудов и составляет от 2÷8 мм. Система труб закреплена на двух сторонах листа из материала ДСП для обеспечения жесткости конструкции и является замкнутой. На первой стороне устройства (фиг. 1) в трубки вмонтированы высокочувствительные датчики динамического давления 1, регистрирующие изменение давления во времени от 0 до 10 бар с точностью до 0.01 бар. Как показано на фигуре 3, датчики динамического давления 1 подсоединены к трубкам 3 через тройник 4, границы которого отмечены п. 5. Компенсация потерь давления осуществляется с помощью перистальтического насоса (п. 2 на фиг. 1), производительность которого соответствует среднему физиологически нормальному расходу крови. Отсутствие непосредственного контакта лопастей насоса с имитатором крови позволяет соблюдать химическую чистоту во время испытаний. Из-за особенностей конструкции насоса возможна регулировка его мощности от 0 до 100%, подача моделирующей кровь жидкости происходит в виде пульсаций, которые также присутствуют в системе кровообращения человека. Наличие обратной стороны устройства (фиг. 2), соединенной с первой стороной трубками диаметром 2 мм, позволяет моделировать артериальный и венозный кровоток системы кровообращения.
В качестве имитатора крови человека используется раствор сывороточного альбумина человека с концентрацией 100÷300 мкМ в фосфатном буфере (рН=7.4) для учета изменения вязкости крови.