一种脉动生物反应器中的差压调节器 【技术领域】
本发明涉及一种液压系统中的差压调节器，特别涉及一种脉动生物反应器中的差压调节器。
背景技术
在日常生活和科学试验中，经常遇到根据实际需要调节压力差的问题，如人身体的血液循环系统中，通常动脉血流对血管壁的压力在70—110mmHg之间按照一定规律周期性变化，随着科学技术的发展，通过仿生学系统来培养或者生长细胞等以满足医疗疾病过程中的需求，已经基本具备条件，把目前心脏瓣膜上细胞培养由静态环境改进成模拟人身体中的血液循环系统动态培养，则将会极大的提高植入人体内的心脏辨膜上细胞的成活率。所以研制模拟人心脏血液循环系统具有很大的实用意义。
截至目前报道的几个仿生脉动生物反应器样机中都是通过具有一定弹性的软管在压力增大时的形变来实现对人造心脏收缩时培养液差压的调节等方法来实现差压调节的。虽然这些方法基本上可以实现对高压的调节功能，但是无法实现差压数据根据实际需要的调整以及按压力曲线的调整等更复杂的功能。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便，不但能够根据实际需要实现压力差调节，而且能够按照所设计的压力曲线随时间进行变化的脉动生物反应器中的差压调节器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括壳体以及设置在壳体上端的与壳体的空腔相连通的风箱式折叠囊，在壳体内设置有软负载，壳体与风箱式折叠囊形成一个密闭的腔体，在该密闭的腔体内下部填充有液面高度大于软负载的液体，上部为体积可压缩的空气，壳体的上端还设置有支架，支架的上端螺纹连接有丝杠，丝杠与风箱式折叠囊之间设置有弹簧，软负载通过进液口和出液口分别与系统回路中的培养腔及电动阀相连通。
本发明的丝杠上还设置有调节手柄。
本发明采用软负载来模拟血管，而且软负载一直处于液压体的包围之中，例如将动脉血流对血管壁的压力在70—110mmHg之间的变化量分解成了90mmHg的恒定压力的基础上再叠加一个幅度为20mmHg随时间按照要求做周期性变化的压力；而本发明就是通过风箱式折叠囊和弹簧与絲杠构成自动差压调节器，通过对软负载实施有效控制而获得一个幅度为20mmHg随时间按照要求做周期性变化的压力，不但可完全根据实际需要实现压力差调节，而且能够按照所设计的压力曲线随时间进行变化的功能。通过风箱式折叠囊和弹簧与絲杠组成的可调节容积和压力的液压体和气体二部分构成自动差压调节器；对软负载再叠加一个幅度为20mmHg而且随时间按照要求做周期性变化的压力，不但可完全根据实际需要实现压力差调节，而且能够按照所设计的压力曲线随时间进行变化的功能。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括壳体8以及设置在壳体8上端的与壳体8的空腔相连通的风箱式折叠囊2，在壳体8内设置有软负载1，壳体8与风箱式折叠囊2形成一个密闭的腔体，在该密闭的腔体内下部填充有液面高度大于软负载1的液体5，上部为体积可压缩的空气11，壳体8的上端还设置有支架9，支架9的上端螺纹连接有带有调节手柄10的丝杠4，丝杠4与风箱式折叠囊2之间设置有弹簧3，软负载1通过进液口7和出液口6分别与系统回路中的培养腔及电动阀相连通。
又由于高压的高低与软负载容积的增大程度近似成反比，所以当模拟心脏每一次收缩时培养液冲流过来后导致软负载容积增大的程度决定了高端压力的升高幅度，而软性负载容积增大的多少取决于其周围液压体对其施加的压力，这样就可以通过调节手柄转动丝杠的方法来调节弹簧对液压体的压力的基础上，通过气体的可压缩性和气体所占整个空间的比例二种方式改善培养液压力曲线的上升及下降特性，保证其调节压力的功能进一步变“软”。并通过液压体将该压力传送并均匀施加给软负载，保证了软负载体积的增加处于受控状态，从而有效的实现对差压的调节和控制。
由于风箱式折叠囊外轮廓为圆柱形的在直径方向上是恒定不变的，所以其内部形成的液压体容积的变化仅取决于风箱式折叠囊在纵向高度上的变化，在大范围调整时通过选择不同弹性模量的弹簧，在小范围调整时通过柄转动絲杠二种方式，根据实际需要实现对包围软负载的液压体压力的有效控制的基础上(粗调)；再通过气体的可压缩性和装入液体水的多少来调整气体所占整个空间的比例二种方式改善培养液压力曲线的上升及下降特性(细调)，保证其调节压力的功能进一步变化。并进而根据液体不可压缩及等压传递的原理，把该压力均匀的施加给软性负载，从而实现当模拟心脏收缩时冲流过来的培养液导致软性负载体积膨胀时对其体积增大部分的有效控制也即达到了控制高压量的目标。