本發(fā)明提供了一種仿生肺泡呼吸裝置及肺泡模型的構(gòu)建方法，仿生肺泡呼吸裝置包括：殼體；外腔膜，用于模擬胸廓，外腔膜和殼體之間形成外壁室；營(yíng)養(yǎng)膜，用于模擬血管，營(yíng)養(yǎng)膜和外腔膜之間形成外腔室，外腔室模擬胸腔；仿生肺泡固定結(jié)構(gòu)，使仿生肺泡位于營(yíng)養(yǎng)膜內(nèi)，仿生肺泡和營(yíng)養(yǎng)膜之間形成營(yíng)養(yǎng)室；第一通氣管，模擬鼻氣管，一端與仿生肺泡的肺泡腔連通；第二通氣管，一端與外壁室連通、另一端連接真空發(fā)生器集成裝置，以對(duì)外壁室抽真空或打壓；第三通氣管，一端與外腔室連通、另一端連接二氧化碳?xì)庠?，以將外腔室?nèi)的氣體置換為二氧化碳。有益效果：可模擬仿生肺泡最真實(shí)的呼吸環(huán)境以及機(jī)體最真實(shí)的呼吸狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上可構(gòu)建不同體征的肺泡模型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種仿生肺泡呼吸裝置及肺泡模型的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

機(jī)械通氣作為挽救肺部損傷疾病引起的呼吸困難的干預(yù)措施，目前在臨床上可分為有創(chuàng)機(jī)械通氣和無(wú)創(chuàng)機(jī)械通氣。而有創(chuàng)機(jī)械通氣在治療一些疾病同時(shí)也會(huì)引起不良效果，其中發(fā)現(xiàn)有創(chuàng)機(jī)械通氣是入住急性呼吸衰竭重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）的COPD患者死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。研究表明，導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因是創(chuàng)傷性的機(jī)械通氣產(chǎn)生的潮氣量通過(guò)形成一定的機(jī)械力作用于肺泡并引起肺損傷。

肺泡是由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成的囊泡，位于肺細(xì)支氣管末端膨大囊泡的四周。作為肺的基本通氣單位，其生物力學(xué)行為在哺乳動(dòng)物的呼吸生理中起著重要作用。肺泡占肺容積的70％以上，在吸氣過(guò)程中肺泡經(jīng)實(shí)質(zhì)內(nèi)應(yīng)力的拉伸擴(kuò)張以適應(yīng)吸入的空氣，呼氣過(guò)程中通過(guò)肺泡外環(huán)境壓力變化及自身彈性反沖力將氣體排出肺。在這樣的通氣周期中，肺泡經(jīng)歷動(dòng)態(tài)應(yīng)力狀態(tài)變化對(duì)更好的了解肺呼吸功能、氣體交換、肺部穩(wěn)定性以及機(jī)械通氣對(duì)肺泡損傷作用機(jī)制有著至關(guān)重要的作用，需要對(duì)肺泡在呼吸周期中諸如由肺泡收縮與擴(kuò)張引起的肺泡大小和形狀的變化、肺泡拉伸程度以及新征肺泡數(shù)量的變化等關(guān)鍵決定因素進(jìn)行研究。

對(duì)此，授權(quán)公告號(hào)為CN104316661B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用于生物毒性檢測(cè)的肺組織模型及生物毒性檢測(cè)方法，肺組織模型包括氣管、血管和肺泡單元，氣管兩端設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口；血管兩端設(shè)有進(jìn)液口和出液口；肺泡單元為空心球體結(jié)構(gòu)，具有腔室，肺泡單元的壁為彈性透氣多孔膜，肺泡單元設(shè)在血液通道內(nèi)且腔室與氣體通道連通，肺泡單元可以隨氣體通道中氣體壓力的變化而膨脹或收縮，腔室內(nèi)的氣體可以與血液通道內(nèi)氣體進(jìn)行氣體交換，實(shí)現(xiàn)了模擬體內(nèi)肺部血液的氣體交換功能以及呼吸應(yīng)變作用。同時(shí)，通過(guò)在肺泡單元部分種植細(xì)胞，在后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)體內(nèi)肺泡單元的結(jié)構(gòu)和功能的仿生以及模擬免疫細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。

上述肺組織模型可用于PM2.5生物毒性的檢測(cè)、藥物生物毒性的檢測(cè)、吸入式藥物生物毒性的檢測(cè)等檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，但是該肺組織模型僅模擬肺泡經(jīng)終末支氣管的進(jìn)氣和排氣過(guò)程和肺泡以及肺泡外部的血液環(huán)境，并未模擬肺泡在呼吸過(guò)程中肺泡外如胸廓有節(jié)律的擴(kuò)張和收縮引起的肺泡形狀改變及肺泡進(jìn)氣、出氣過(guò)程。因此上述肺組織模型無(wú)法模擬肺泡最真實(shí)的呼吸環(huán)境以及機(jī)體最真實(shí)的呼吸狀態(tài)，當(dāng)然也無(wú)法構(gòu)建正常機(jī)體肺泡模型、胸廓呼吸肌無(wú)力肺泡模型、氣道受阻肺泡模型以及胸腔積液肺泡模型等不同臨床體征的肺泡模型，在此基礎(chǔ)上，相關(guān)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的參考價(jià)值就不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠模擬仿生肺泡最真實(shí)的呼吸環(huán)境以及機(jī)體最真實(shí)呼吸狀態(tài)的仿生肺泡呼吸裝置；本發(fā)明的目的還在于提供一種使用上述仿生肺泡呼吸裝置來(lái)構(gòu)建肺泡模型的構(gòu)建方法，以便得到不同臨床體征的肺泡模型。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的仿生肺泡呼吸裝置采用如下技術(shù)方案：

一種仿生肺泡呼吸裝置，包括：

殼體；

外腔膜，設(shè)置在殼體內(nèi)，外腔膜用于模擬胸廓，外腔膜和殼體之間形成外壁室；

營(yíng)養(yǎng)膜，設(shè)置在外腔膜內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)膜用于模擬血管，營(yíng)養(yǎng)膜和外腔膜之間形成外腔室，外腔室用于模擬胸腔；