专利名称：血管非线性力学性质测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于生物力学实验装置技术领域，具体涉及血管非线性力学性质测量装置。
背景技术：
动脉管壁的力学性质已进行过详细研究。其应力-应变滞后环、非线性粘弹性、 应力松弛和蠕变等特性被认为与管壁的构成成分密切相关。血管壁由细胞(平滑肌细胞和内皮细胞等)和细胞外基质(主要为胶原纤维和弹性纤维)构成。虽然对平滑肌的被动弹性性质也进行过研究，但是血管壁力学性质主要由胶原纤维和弹性纤维的复合材料性质所决定。在众多的本构关系中，柳兆荣教授提出的指数型P-V关系能最恰当地描述动脉的生理功能及其与组织成分的关系
权利要求
1.一种血管非线性力学性质测量装置，其特征在于由工作段容器6、压力传感器9、纵向拉伸器、容积推进器、控制及数据采集器、计算机以及控制阀门组成；其中所述压力传感器、工作段容器和纵向拉伸器经管道依次连接组成工作段，工作段容器一侧设有排气阀，压力传感器一端也设有排气阀，在工作段容器旁设有标尺；所述工作段容器用于储存生理盐水或PBS缓冲液以保证测试阶段血管存活；纵向拉伸器可伸长 20-25mm，根据血管在体长度调节测试时的初始伸长率λ =1. 0-1. 6 ；P-V关系测试时，由容积推进器向血管内推注生理盐水或缓冲液，血管及各管路连接处均由排气三通阀过渡，以便派出气泡；所述容积推进器由直流电机、丝杆和注射器组成；直流电机可正反向旋转，通过丝杆带动注射器往复运动，对应于向血管段加载和卸载；直流电机驱动电压及正反切换由控制及数据采集器中控制器控制；所述控制与数据采集器由C51F005单片机、USB接口、注射泵速度和往复控制、压力信号放大器组成；C51F005单片机通过USB接口与计算机实现交互，计算机下传指令，C51F005 单片机上传采样数据和工作状态；所述计算机用于设置实验参数以及对硬件的控制，并实时采集数据及通过人机界面操作分析实验结果；计算机的软件系统用于分析P-V关系，也用于离线分析实验中所保存的数据；计算机通过USB接口与控制器及数据采集器相互传递信息；计算机的测量软件发出测量命令后，控制及数据采集器启动容积推进器工作；工作段内的压力由压力传感器转换成电压信号后输入控制及数据采集器，再由控制及数据采集器通过USB接口输入计算机；控制及数据采集器中的微处理器芯片C51F005执行来自计算机1的指令。
2.根据权利要求1所述的血管非线性力学性质测量装置，其特征在于注射泵速度和往复控制电路的原理如下L为双刀双掷继电器，其开闭状态决定了 Pout输出电压的极性，从而改变注射泵的往复方向；来自C51F005的P3. O端口的信号经由NPN中功率三极管Q1、电阻R和电位器W组成的驱动电路控制继电器的开闭状态；D为放电二极管；注射泵直流电机的供电电压来自C51F005的数/模转换输出端口 DAC0，经由NPN中功率三极管Q2和NPN大功率三极管Q3组成的驱动电路驱动，并经Pout端口连接至注射泵的直流电机。
3.根据权利要求2所述的血管非线性力学性质测量装置，其特征在于注射泵速度和往复控制电路的主要技术指标如下(1)C51F005单片机主频16MHz，模/数转换器转换电压0 3. 3V，分辩率12位，转换时间10 μ S，单路最大采样率为IOOkHz ；(2)USB 接口兼容 USB2. O 和 USB1. 1 ；(3)注射泵驱动电压3.5V飞V，推进速度连续可调；(4)压力传感器量程(T380mmHg，压力信号放大器的调零、增益、滤波带宽由软件控制。
4.根据权利要求1所述的血管非线性力学性质测量装置，其特征在于计算机中的软件系统在P-V关系分析中，采用直线方程拟合、指数方程拟合和抛物线方程拟合三种方法。
全文摘要
本发明属于生物力学实验装置技术领域，具体为一种血管非线性力学性质测量装置。可用于测定离体血管(或组织工程血管)的非线性P-V关系及其顺应性。该测量装置由工作段、压力传感器、容积推进器、硬件系统(含控制器和数据采集器)以及计算机软件系统组成。容积推进器包括直流电机、丝杆和注射器等部件，可执行往复运动以对血管加载和卸载。控制及数据采集器硬件系统2负责控制容积推进器及压力P和容积V数据采集，并通过USB接口电路输送至计算机。计算机软件系统负责实验参数设置以及对硬件的控制，并实时采集数据并分析实验结果。该装置已成功用于组织工程血管的研究中。
文档编号G01N3/08GK102564857SQ20121001480
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者吴国强, 徐建明, 曹银祥, 柳兆荣, 潘銮凤 申请人:复旦大学