[發明專利]一種仿生肺泡呼吸裝置及肺泡模型的構建方法在審
| 申請號: | 202010252279.8 | 申請日: | 2020-04-01 |
| 公開(公告)號: | CN111243412A | 公開(公告)日: | 2020-06-05 |
| 發明(設計)人: | 華辰鳳;謝復煒;尚平平;趙俊偉;李翔;趙閣;王昇;劉惠民 | 申請(專利權)人: | 中國煙草總公司鄭州煙草研究院 |
| 主分類號: | G09B23/28 | 分類號: | G09B23/28 |
| 代理公司: | 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119 | 代理人: | 王露娟 |
| 地址: | 450001 *** | 國省代碼: | 河南;41 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 仿生 肺泡 呼吸 裝置 模型 構建 方法 | ||
1.一種仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,包括:
殼體;
外腔膜,設置在殼體內,外腔膜用于模擬胸廓,外腔膜和殼體之間形成外壁室;
營養膜,設置在外腔膜內,營養膜用于模擬血管,營養膜和外腔膜之間形成外腔室,外腔室用于模擬胸腔;
仿生肺泡固定結構,設置在殼體上,仿生肺泡固定結構用于固定仿生肺泡,以使仿生肺泡位于營養膜內,并使仿生肺泡和營養膜之間形成用于容納培養基的營養室;
第一通氣管,設置在殼體上,第一通氣管用于模擬鼻氣管,第一通氣管的一端用于與仿生肺泡的球狀肺泡腔連通、另一端用于連接空氣氣源;
第二通氣管,設置在殼體上,第二通氣管的一端與外壁室連通、另一端用于連接真空發生器集成裝置,以對外壁室抽真空或打壓、使外腔膜擴張或收縮;
第三通氣管,設置在外腔膜上,第三通氣管的一端與外腔室連通、另一端用于連接二氧化碳氣源,以將外腔室內的氣體置換為二氧化碳、模擬人體組織細胞吸收氧氣后產生二氧化碳的過程。
2.根據權利要求1所述的仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,仿生肺泡固定結構包括供仿生肺泡的管體部分穿入并固定的固定管,固定管的外周面上設置有用于掛接在殼體上的掛接結構。
3.根據權利要求2所述的仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,固定管的長度小于仿生肺泡的管體部分的長度,以供穿出固定管的管體部分外翻并套設固定在固定管外部。
4.根據權利要求1~3任意一項所述的仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,營養膜、外腔膜以及殼體均具有球腔,以層層嵌套在仿生肺泡的球狀肺泡腔外部。
5.根據權利要求1~3任意一項所述的仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,第三通氣管從第二通氣管中穿過。
6.根據權利要求5所述的仿生肺泡呼吸裝置,其特征在于,第一通氣管位于殼體的頂部,第二通氣管位于殼體的底部,第三通氣管位于外腔膜的底部。
7.使用權利要求1所述的仿生肺泡呼吸裝置構建肺泡模型的構建方法,其特征在于,利用仿生肺泡固定結構在仿生肺泡呼吸裝置上嵌套固定仿生肺泡,通過控制第一通氣管的進氣模擬鼻氣管的吸氣過程以及由其引起的肺泡吸氣過程,通過控制第二通氣管的排氣對外壁室抽真空、使外腔膜擴張,模擬胸廓的吸氣過程以及由其引起的肺泡吸氣過程,通過控制第三通氣管的進氣和排氣將外腔室內的氣體置換為二氧化碳,模擬人體組織細胞吸收氧氣后產生二氧化碳的過程,通過控制第一通氣管的排氣模擬鼻氣管的呼氣過程以及由其引起的肺泡呼氣過程,通過控制第二通氣管的進氣對外壁室打壓、使外腔膜收縮,模擬胸廓的呼氣過程以及由其引起的肺泡呼氣過程,在以上過程中,通過仿生肺泡的球狀肺泡腔與營養室之間的氣體交換模擬外呼吸作用、通過營養室與外腔室之間的氣體交換模擬內呼吸作用,構建能夠鼻氣管呼吸、胸廓呼吸、肺泡呼吸共同作用的正常機體肺泡模型,或者通過在第一通氣管中設置呼吸阻礙物來構建氣道受阻肺泡模型,或者通過在外腔室中加入液體來構建胸腔積液肺泡模型,或者通過阻斷第二通氣管、舍棄胸廓呼吸作用,構建僅能夠鼻氣管呼吸和肺泡呼吸的胸廓呼吸肌無力肺泡模型。
8.根據權利要求7所述的肺泡模型的構建方法,其特征在于,通過對第一通氣管施加至少兩種流速不同的進氣和排氣流速,并對第二通氣管施加至少兩種流速不同的進氣和排氣流速,模擬至少兩組不同流速組作用下的鼻氣管呼吸和胸廓呼吸過程,最后檢測營養室中培養基的炎癥因子指標、以及仿生肺泡上細胞的細胞毒性,與不施加流速的零流速組相比,所施加流速組的炎癥因子表達水平和細胞毒性與零流速組無顯著性差異時,該流速組下的仿生肺泡呼吸裝置及仿生肺泡即為正常機體肺泡模型。
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