一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱技术方案

本发明专利技术提供了一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，包括气体动力往复泵、舱体、导气管、氧含量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及细胞培养室，舱体下方设有恒温水浴灌流装置，所述舱体两端分别设置一与舱体内腔连通的导气管，其中一个导气管通过调节阀与气体动力往复泵相连通，另一个导气管连通外界环境，舱体内腔中设置多个细胞培养室、温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氧含量传感器，所述温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氧含量传感器与控制器相连，控制器与计算机相连，调节阀与控制器相连。所述气流舱，结构简单，生产使用方便，成本低廉，在使用或者演示过程中，能够直观地模拟人体肺（气道）的生理或病理状态。

Multifunctional airflow chamber for simulating human respiratory system

The invention provides a multifunctional air chamber for simulating human respiratory system, including gas powered reciprocating pump, cabin, airway, oxygen sensor, pressure sensor, temperature sensor, humidity sensor and cell culture chamber, a constant temperature water bath perfusion device below the cabin, the two ends of the body are respectively provided with a guide pipe body communicated with the inner cavity of one guide tube communicated through the valve and the gas powered reciprocating pump, a guide pipe is communicated with the external environment, in the cavity of the cabin is provided with a plurality of cell culture chamber, temperature sensor, pressure sensor, humidity sensor and oxygen sensor, the temperature sensor, pressure sensor, humidity sensor and oxygen sensor is connected with the controller and is connected with the computer controller, regulating valve is connected with the controller. The airflow chamber has the advantages of simple structure, convenient production and use, and low cost. The utility model can visually simulate the physiological or pathological state of the human lung (airway) in the course of use or demonstration.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人体器官生理活动模拟设备，特别是一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，属于人体医学仿生学

技术介绍
气道是咽和肺之间呼气和吸气的通道，健康人体的呼吸压力波形呈现规则的低频震荡特征，而临床检测OSAHS患者，即阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症（ObstructiveSleepApnea-HypopneaSyndrome,OSAHS,即鼾症，症状俗称为“打呼噜”），发现当睡眠呼吸暂停事件期，气道气流压力波形普遍存在负压持续时间比延长，呼吸压力波形呈现不规则震荡气流特征。随着高新技术的不断发展和对呼吸生理的不断认识，鼾症的发病率在逐渐增加，男性高于女性，且趋向年轻化。该病会引起一系列并发疾病如：高血压、冠心病、糖尿病、高脂血症和脑血管意外等，同时也会导致白天嗜睡，进而引起工作能力减退甚至工作失误或引发交通事故，使生活质量下降。这些问题已引起全世界医学界及相关学科学者的高度重视，是近年来研究的热点，因此有必要对呼吸生理进行深入的研究。研究表明，呼吸气流产生的切应力、压力和周向拉伸应力等机械因素导致的气道重建，是导致睡眠时气道塌陷甚至闭塞的主要原因之一。气道重建涉及到呼吸道上皮细胞受呼吸气流影响后的再发育分化，主要是上皮细胞的间充质转化作用，但是目前缺乏模拟人体呼吸气道中研究细胞功能的机器设备。人体呼吸涉及到气流的温度、湿度、压力和氧含量，因此本专利技术的目的在于根据人体肺（气道）的呼吸特征，创建了一个包含人工调节氧含量、压力、温度和湿度传感器的多功能气流舱，来研究呼吸气流所产生的切向力对气流舱内细胞的生长分化影响，来模拟人体呼吸气流对气道上皮的分化研究，从而在体外更加方便的来了解呼吸气流对人体生理的影响。该多功能气流舱产品的开发对研究呼吸气流影响细胞分化具有重要作用，迄今国内外尚未见类似的报道和专利技术专利。
技术实现思路
为了能够体外模拟人体肺（气道），本专利技术提供了一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，结构简单，生产实用方便，生产成本低廉，在使用或者演示过程中，能够直观地模拟人体肺（气道）的生理或病理状态，降低体外研究呼吸气流对气道上皮细胞研究的难度，从而使呼吸测试或者研究更加方便。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，包括气体动力往复泵、舱体、导气管、氧含量传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及细胞培养室，舱体下方设有恒温水浴灌流装置，所述舱体两端分别设置一与舱体内腔连通的导气管，其中一个导气管通过调节阀与气体动力往复泵相连通，另一个导气管连通外界环境，所述舱体内腔中设置多个细胞培养室、温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氧含量传感器，所述温度传感器、压力传感器、湿度传感器和氧含量传感器分别与控制器相连，所述控制器与计算机相连，调节阀与控制器相连。优选地，所述舱体具有一可开关的门。优选地，所述舱体顶部还设置一进液管，所述进液管上设置与控制器相连的电磁阀。优选地，所述细胞培养室为细胞培养瓶。优选地，所述舱体为透明的。本专利技术所述的舱体下方有恒温水浴灌流装置，维持舱体恒温37℃。舱体一端的导气管连接一个气体动力往复泵，调控流动仓压力保持恒定。氧含量和湿度的调控与人体呼吸在自然界的环境保持一致。所述的导气管设置有调节阀，用来控制外来气流。细胞培养室用来培养细胞，用来研究细胞在特定环境下的生长。本专利技术公开的多功能气流舱，结构简单，生产使用方便，生产成本低廉，在使用或者演示过程中，能够直观地模拟人体肺（气道）的生理或病理状态，降低体外研究呼吸气流对气道上皮细胞研究的难度，从而使呼吸测试或者研究更加方便，让研究者能够直观迅速而充分地了解肺（气道）在不同的生理和病理状态下的生理反应和受激反应。在所述舱体上还设置有进液管，所述进液管设置在舱体的顶部。本改进通过设置的进液管，方便在使用过程中向多功能气流舱内注入液体，从而模拟肺积液的病理现象，进一步地丰富了肺（气道）的功能和使用性能。附图说明图1为本专利技术所述的模拟人体肺（气道）的多功能气流舱的结构示意图。附图标记：1-导气管；2-调节阀；3-压力传感器；4-温度传感器；5-湿度传感器；6-氧含量传感器；7-细胞培养室；8-进液管；9-舱体；10-内腔。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术公开的模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，包括气体动力往复泵、舱体9、导气管1、氧含量传感器6、压力传感器3、温度传感器4、湿度传感器5以及细胞培养室7，舱体9下方设有恒温水浴灌流装置，所述舱体9两端分别设置一与舱体9内腔10连通的导气管1，其中一个导气管1通过调节阀2与气体动力往复泵相连通，另一个导气管1连通外界环境，所述舱体9内腔10中设置多个细胞培养室7、温度传感器4、压力传感器3、湿度传感器5和氧含量传感器6，所述温度传感器4、压力传感器3、湿度传感器5和氧含量传感器6分别与控制器相连，所述控制器与计算机相连，调节阀2与控制器相连。舱体9下方有恒温水浴灌流装置，维持舱体9恒温37℃。舱体9一端的导气管1连接一个气体动力往复泵，调控流动仓压力保持恒定。氧含量和湿度的调控与人体呼吸在自然界的环境保持一致。所述的导气管1设置有调节阀2，用来控制外来气流。细胞培养室7用来培养细胞，温度传感器4、压力传感器3、湿度传感器5和氧含量传感器6实时检测舱体9内的的温度、湿度、压力和氧含量，用以研究细胞在特定环境下的生长。所述细胞培养室7可以采用细胞培养瓶，所述舱体9具有一可开关的门，方便取放细胞培养室7，以及方便后期设备的清理和维护。舱体9为透明的，方便观察舱体9内部的情况。所述模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，结构简单，生产使用方便，生产成本低廉，在使用或者演示过程中，能够直观地模拟肺（气道）的生理或者病理状态，从而降低测试或者研究的难度，在实验中能提高实验的效率，使得观察人员能够直观迅速而充分地了解肺（气道）在不同的生理和病理状态下的生理反应和受激反应。作为一种优选，所述舱体9上还设置有进液管8，所述进液管8设置在舱体99的顶部。通过设置的进液管8，方便在使用过程中在舱体9内注入液体，从而模拟肺积液的病理现象，进一步地丰富了所述舱体9的功能和使用性能。本专利技术公开的模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，结构简单，生产使用方便，生产成本低廉，功能多样，在使用或者演示过程中，能够直观地模拟肺（气道）的多种生理或者病理状态，研究舱体9内细胞受到气道切应力影响后的生长变化，从而降低测试或者研究的难度，在实验中能提高实验的效率，使得观察人员能够直观迅速而充分地了解肺（气道）在不同的生理和病理状态下的生理反应和受激反应。所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在不背离本专利技术的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，其特征在于，包括气体动力往复泵、舱体（9）、导气管（1）、氧含量传感器（6）、压力传感器（3）、温度传感器（4）、湿度传感器（5）以及细胞培养室（7）， 舱体（9）下方设有恒温水浴灌流装置，所述舱体（9）两端分别设置一与舱体（9）内腔连通的导气管（1），其中一个导气管（1）通过调节阀（2）与气体动力往复泵相连通，另一个导气管（1）连通外界环境，所述舱体（9）内腔中设置多个细胞培养室（7）、温度传感器（4）、压力传感器（3）、湿度传感器（5）和氧含量传感器（6），所述温度传感器（4）、压力传感器（3）、湿度传感器（5）和氧含量传感器（6）分别与控制器相连，所述控制器与计算机相连，调节阀（2）与控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种模拟人体呼吸系统的多功能气流舱，其特征在于，包括气体动力往复泵、舱体（9）、导气管（1）、氧含量传感器（6）、压力传感器（3）、温度传感器（4）、湿度传感器（5）以及细胞培养室（7），舱体（9）下方设有恒温水浴灌流装置，所述舱体（9）两端分别设置一与舱体（9）内腔连通的导气管（1），其中一个导气管（1）通过调节阀（2）与气体动力往复泵相连通，另一个导气管（1）连通外界环境，所述舱体（9）内腔中设置多个细胞培养室（7）、温度传感器（4）、压力传感器（3）、湿度传感器（5）和氧含量传感器（6），所述温度传感器（4）、压力传感器（3）、湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永义，高路，覃开蓉，徐军，朱小兰，林麟，王艺，冯凡，聂志伟，陈英，
申请(专利权)人：镇江市第四人民医院，
类型：发明
国别省市：江苏;32