專利名稱：醫(yī)用模擬患者裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用模擬患者裝置，尤其涉及一種模擬幼兒和其生理反應的模擬裝置。
本發(fā)明涉及用作模擬患者裝置(尤其人體模型)的系統(tǒng)，此系統(tǒng)用于醫(yī)學教學和訓練。本發(fā)明的一個目的是，為了允許使用者作出診斷并采取矯正的措施，人體模型表現(xiàn)各種疾病信號以及正常的和異常的身體功能。
本發(fā)明在第一個方面的背景，是來自市場需要對于稱為肋下回縮的呼吸方式模擬，從而提供診斷患者呼吸問題的基礎。目前，沒有現(xiàn)有的模擬患者裝置可模擬這種特殊呼吸方式。
當由于呼吸道的阻塞或嚴重的哮喘而導致呼吸困難時，為了使空氣通過肺部會使用很大力量，此時發(fā)生胸部回縮。此回縮視為膈膜中的腔(在肋骨和肋骨下部邊緣即胸骨下面之間的皮膚被“吸”進)。
通過使用在一區(qū)域向下牽引胸部皮膚的裝置完成上面所述的發(fā)明目的，此區(qū)域?qū)趯⒃谌梭w上發(fā)生這種回縮的區(qū)域。
優(yōu)選的，通過連接或結合一個彈性條到發(fā)生回縮的區(qū)域的中間位置的胸部皮膚內(nèi)部，而到達上述發(fā)明目的。
在一個優(yōu)選實施方案中，一種呼吸的機械裝置以同步于肺的升高或降低的方式牽引此條，在膈膜上方的皮膚中提供所需的腔。
如此通過目前任何其它模擬患者裝置是不能實現(xiàn)的方式，使呼吸問題的診斷和治療的練習成為可能。優(yōu)選的，這種功能可以從指導者的PC或通過遠程控制來打開或關閉。
在可供選擇的實施方案中，所述條可以被粘接或焊接到胸部皮膚。最優(yōu)選的是條與皮膚的其它部分整體鑄造。后者能更有效生產(chǎn)。
優(yōu)選的，所述皮膚可以通過氣體力學和杠桿機制向下牽引。
可選擇的，所述皮膚可以通過機電機械裝置向下牽引，如電動馬達或螺線管。
一種可供選擇的條磁材料，可以固定或鑄造到胸部皮膚的相應區(qū)域。通過觸發(fā)置于皮膚之下一段距離的電磁體實施向下牽引。
在一進一步的可供選擇的實施方案中，所述區(qū)域下面的抽吸結果是可以發(fā)生所述的回縮。這樣的解決方案可以用于模擬肋間的和鎖骨中間的回縮。實踐中，抽吸作用可以由在皮膚下面形成封閉空間而產(chǎn)生，通過●鑄造垂直壁為環(huán)繞在相應區(qū)域的周圍的連續(xù)的“裙”，在底部用剛性的“蓋子”密封。此底部的蓋子裝有用于排氣的嘴，并當從空間吸入空氣的時候，防止所述嘴被向上牽引。
●焊接薄片到所述皮膚的下面以形成一個朝向中間空氣嘴下方的漏斗。當從空間吸入空氣的時候，防止所述嘴被向上牽引。
●根據(jù)所述皮膚區(qū)域的構造，使此皮膚置于沿著一密封的“杯”形狀的位置。杯子的邊緣貼著皮膚密封?？梢酝ㄟ^泵作用或通過用作氣缸的杯壁抽出空氣，此氣缸中一個活塞上下拖動產(chǎn)生真空。
本發(fā)明第二個方面的目的是得到模擬患者裝置，其使肺的順應性發(fā)生變化，肺的順應性即當通氣(人工呼吸)時肺提供的阻力。這樣提供了練習診斷和治療呼吸問題的機會，這樣的機會不存在于目前任何其它模擬患者裝置。優(yōu)選的是此功能可以從指導者的PC或通過遠程控制打開或關閉。
目前，沒有其它現(xiàn)有的模擬患者裝置可以提供不同程度的肺順應性。
根據(jù)本發(fā)明，通過在胸內(nèi)放置兩個板之間的一個或多個肺，可以模擬不同的肺順應性。板之間的間距和他們抗分開移動的阻力可以改變，如此對肺的充氣變得更加困難。
作為一個實施例，上板是可活動的，下板可以固定。肺通過人工呼吸充氣時，上板被迫向上而模擬胸的上升。對于這種通氣的正常阻力是由胸部上升時胸部皮膚伸展引起的。為了起始肺不可壓縮性的增加，啟動致動器，其向下牽引上胸部板朝向下板。這樣在肺囊上施加壓力，讓使用者向肺內(nèi)吹氣更加困難。致動器可以包括，例如氣動操作的裝置。
在本發(fā)明的一個實施方案中，通過機電機械裝置可以固定圍繞肺囊的板。
彈性體可以是彈性條、彈性帶或張力彈簧。
任意的，作用力可以倒轉，如此壓縮彈簧或軟的可壓縮體提供了抵抗肺充氣的阻力。
在氣動操作移動上板的致動器的情況下，彈性體可以用剛性鎖定裝置代替。拉緊鎖定裝置的氣墊將提供所需要的彈力?？晒┻x擇的，肺的可變順應性還可以通過改變胸部皮膚的繃緊度而達到。其可以，例如通過氣動裝置或機電機械裝置牽引人體模型的側面或背部的皮膚連接點，引起皮膚沿胸部繃緊，因此使抗肺囊膨脹的阻力增加而完成。
本發(fā)明的第三個方面提供了能夠模擬患者肌肉活動的模擬患者裝置。
此方面的背景是一個想法，即通過使用已經(jīng)出現(xiàn)在模擬裝置中的電-氣動控制系統(tǒng)來模擬患者的肌肉活動，還模擬患者在心臟去纖顫過程中對經(jīng)受的電擊的生理反應，以增加所述模擬裝置的現(xiàn)實性。
一種已知的模擬裝置的手臂可以移動以模擬肌肉的活動。一種BLS人體模型以前在市場上銷售，其通過機電解決方案可以提供去纖顫的生理反應。不再提供這種人體模型的原因是未知的；所選擇的技術方案是否令人滿意也是未知的。
但是，還沒有人體模型的模擬裝置可以移動實際的軀干以便模擬痙攣或從普通麻醉中蘇醒的意識的第一信號等。用于發(fā)出生命信號的實際軀干的活動，對于任何其它模擬患者裝置不是已知的。
因此，已經(jīng)開發(fā)一種系統(tǒng)來模擬正常和異常的身體活動以及對去纖顫的反應。根據(jù)本發(fā)明，這個問題的解決是通過包括至少兩個分別排列在軀干背面左右兩側的致動器，其中排列所述致動器并用以下模式操作為了模擬正常的肌肉活動，交替并有規(guī)律地啟動左右兩邊致動器，為了模擬肌肉痙攣；快速并無規(guī)律的啟動左右兩邊的致動器，為了模擬去纖顫；快速同時啟動兩個致動器，每次去纖顫啟動一次。
優(yōu)選所述致動器是氣墊。
優(yōu)選的是，一個氣墊排列在左側，一個排列在右側。當空氣注射到這些氣墊中，人體模型將從放置其的表面上輕微升高。起始快速而無規(guī)則的啟動氣墊以產(chǎn)生任意的痙攣反應。更加規(guī)律的和更加完全的填滿和排空氣墊，在左側和右側之間交替，模擬在患者恢復意識時正常的身體活動。
這些活動方式可以從指導者的PC或通過遠程控制啟動。此外，模擬裝置可以裝有傳感器用來檢測去纖顫。一收到這樣的電擊的時候，兩個氣墊立即被充氣到最大充滿程度，之后再一次完全排氣。這導致身體快速的升高和降低，以模擬人身的肌肉由電擊而繃緊。
本發(fā)明第四個方面提供了一種在模擬患者裝置(人體模型)中控制各種呼吸功能的系統(tǒng)，其用于醫(yī)學教學和訓練。能夠把多種功能設置在不同的水平是非常重要的，例如呼吸的深度(肺部充氣的程度)、口腔和呼吸道膨脹程度以及身體活動程度。由于泄漏和破裂的風險，限制致動器所承受的最大壓力也必須是可能的。
因此，令人期望的是達到對每個致動器(氣墊)中的實際空氣壓力的控制，于是活躍的用其控制不同的功能。
在目前所使用的技術中，每個致動器中的壓力作為充滿時間的函數(shù)而出現(xiàn)。這些函數(shù)根據(jù)以壓力積累作為充滿時間的函數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)分別編程。這種解決方案的問題是，在再次充滿之前，需要使致動器分別完全放氣。如果不這樣做，下一次充注(發(fā)生在與前次相同的時間段內(nèi))會進入以前充注的剩余空氣，因此產(chǎn)生額外的壓力。在高頻率(例如，當模擬快速呼吸的時候)的重復啟動時會產(chǎn)生這個問題。因為此系統(tǒng)不包括壓力反饋，沒有充分時間完全放氣的重復充注將導致壓力積累的增加。在許多情況下，這已經(jīng)引起致動器(氣墊)破裂，這是過度壓力的結果。
因此本發(fā)明提出測量每個致動器的壓力，并使用壓力值以設置充注程度的限定。為了避免不得不在可能已經(jīng)有很多軟管并且空間很小的人體模型中使用兩套空氣軟管(一個用于空氣從致動器進出，一個用于壓力測量)，在靠近各個致動器的壓力源(閥門)處測量壓力。為了最小化開啟閥門之后立即的壓力過沖的影響，在限制空氣流動的噴嘴之后測定壓力，并且壓力的測定結果與致動器中的壓力大致相等。對對于快速充注(即高空氣流)很重要的功能，可以使用無節(jié)流的系統(tǒng)。然后通過壓力傳感器而測量氣囊中的壓力，此傳感器由單獨軟管直接連接到氣囊。
本發(fā)明第五個方面的目的是提供幼兒模擬裝置中的可變囟門。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的通過在模擬裝置頭部的至少一個囟門區(qū)域排列一個或多個氣墊而提供，其中氣墊可以用空氣充氣以便模擬腦中增加的壓力。
現(xiàn)在，本發(fā)明的各個方面將通過實施方案的實例以及參考附圖而更詳細的說明，其中

圖1是穿過模擬患者裝置的縱向截面圖；圖2是穿過模擬患者裝置的縱向截面圖；圖3是穿過模擬患者裝置的橫向截面圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的空氣控制系統(tǒng)的示意圖；圖5是穿過模擬患者裝置頭部的縱向截面圖；圖6是穿過模擬患者裝置的縱向截面圖。
當使用下面定向的術語“在......上，高于”和“低于，在......下面”，應當聯(lián)系附圖而理解，其中模擬患者裝置被描述為仰臥。使用的其它定向術語是“下”和“上”。這些涉及的人體模型是直立式位置。這些術語的使用是純粹實用的，并且用于簡化本發(fā)明的描述，并決不能將任何的限定施加于本發(fā)明可以應用的情況。
圖1是穿過模擬患者裝置的縱向截面圖，表示了頭部1和軀干2的部分。軀干2包括胸部皮膚3。在胸部皮膚下是代表肋骨和胸骨的骨架4。在骨架之下是第一板5，也可以稱為上板。在板5之下是一個或優(yōu)選兩個肺6，一個在肋骨骨架的右側，一個在肋骨骨架的左側。在肺6之下是第二板或下板7。
在骨架之下的胸部皮膚3的一區(qū)域有連接到或整合于胸部皮膚之內(nèi)的一個條8。優(yōu)選的，這通過將胸部皮膚3和條8鑄造在相同的層而完成。
條8連接到設計以拉動條8的杠桿9。在杠桿9的一端用鉸鏈10支撐。在杠桿9和上板5之間是氣墊11。此氣墊11由軟管12連接到壓縮空氣源(未表示出)。肺6由軟管13連接到壓縮空氣源(未表示出)。
在模擬的帶有回縮的呼吸情況下，空氣被重復的泵入肺6中然后釋放。氣墊11的充滿與肺6的充氣和放氣合拍地發(fā)生。所述充滿發(fā)生在肺充氣過程中特定時刻，其最好地對應于人體的回縮時刻。
當氣墊11被充滿，杠桿9繞鉸鏈旋轉，進而杠桿9的外端向下移動(如圖2)，如虛線所示。如虛線所示，這拖動了條8，向下牽引在環(huán)繞條8的區(qū)域中胸部皮膚3。
當回縮功能不用的時候，此裝置對胸部皮膚將沒有可見的效果。這是由于杠桿9連接到上板5，并完全隨之移動的事實。
圖2是類似于圖1的縱向截面視圖。但是圖2還表示用于減少板5活動性的裝置。此裝置包括杠桿14，其一端支撐在鉸鏈15上。杠桿14的相反的一端連接到彈性體16。
彈性體16功能上與下板7嚙合。為了確保彈性條不阻止板5在正常的肺順應情況下的移動，此條相對于板7具有一些間隙，如17所示。條16可以是如所示的環(huán)狀彈性帶。
氣墊18布置在板5和杠桿14之間。氣墊18由軟管19連接到壓縮空氣源(未表示出)。當氣墊充注空氣，杠桿14提升到虛線所示的14′位置。因此而減少或消除在條16和板7之間的間隙。當隨后充注肺6的時候，在杠桿14和下板7之間作用的條16將抵抗上板5遠離下板7的運動。這將使肺部感覺較少的順應性，因為向肺充注空氣變得更加困難。
圖3是穿過模擬患者裝置的軀干2的橫截面視圖，圖示了背部骨架20。此背部骨架用于加強軀干。在背部骨架20的外面是兩個凹穴21和22，分別位于軀干的左側和右側。在每個凹穴21、22內(nèi)的分別是氣墊23和24。氣墊23、24由各自的軟管25、26連接到壓縮空氣源(未表示出)。
優(yōu)選的氣墊快速放氣是由使用三通閥(未表示出)，既用于充注氣墊也用于抽空氣墊。通過相同的軟管26、26發(fā)生充注和抽空。啟動閥的時候，其對來自壓縮空氣源的壓縮空氣開放，進而氣墊充氣。一關閉閥，其就對壓縮空氣封閉，進而在氣墊中的空氣穿行回到閥進入到大氣中。
作為一種可供選擇但不是最理想的方案，氣墊可以設有允許在充氣后快速放氣的開口。加工此開口的形狀，以使其足夠的小以至于不能用壓縮空氣快速流來對氣墊快速充氣，但又足夠大以在壓縮空氣流停止的時候提供快速放氣。
氣墊23、24可以以下列方式使用模擬正常的肌肉活動在左右兩側交替并有規(guī)律地充注和排空空氣。
模擬肌肉痙攣快速和無規(guī)則的(任意的)充注和排空(充氣和放氣)左右兩氣墊。此充氣和放氣可以在一些情況下是完全的，在一些情況下是不完全的。
模擬去纖顫同時快速充注兩氣墊，每次去纖顫進行一次。
在去纖顫的情況下，檢測來自去纖顫儀的電流，將模擬患者裝置的控制系統(tǒng)設置到去纖顫模式。從而當觸發(fā)電擊的時候，氣墊將被快速并同時充滿。
圖4是控制系統(tǒng)的示意圖，此控制系統(tǒng)用于調(diào)整模擬患者裝置中的氣墊和/或肺的充注。
呼吸致動器(例如氣墊或肺)27連接到軟管28。此軟管連接到帶有空氣出口30的排氣閥29。此軟管28還連接到第一空氣管道31，其依次連接到壓力傳感器32。空氣管道31還連接到第二空氣管道33，其依次連接到充注閥34。此充注閥34由入口36又連接到壓縮空氣源(未表示出)。此第二空氣管道33包括節(jié)流調(diào)節(jié)器或噴嘴35。
來自控制單元37的充注閥34、排氣閥29、噴嘴35、壓力傳感器32以及第一和第二空氣管道31、33，都位于物理上彼此靠近并與致動器27有一定距離的位置。
當致動器27由空氣充注，充注閥操作到開放位置。在這種情況下，空氣由第二空氣管道33和噴嘴35流入第一空氣管道31，并繼續(xù)流到軟管28和致動器27。噴嘴35提供壓力均等化以使第一動氣管道的壓力(其是通過壓力傳感器32檢測到的壓力)大致等同于致動器27的壓力。噴嘴35將略微延遲致動器27的充氣，但是此延遲不明顯。因此，噴嘴35的節(jié)流兼顧了致動器27的快速充注與壓力傳感器32和致動器27之間的壓力均等化。噴嘴35的布置將因此而依賴于致動器27的功能。由于致動器需要快速充注，例如上述氣墊23和24，在噴嘴35中的節(jié)流必須只在很小程度上限制流向致動器的空氣流。在這些情況下，優(yōu)選的解決方案是由單獨軟管把壓力傳感器直接連接到此處的空間，從而測量在實際致動器中的壓力。
由于肺6，膨脹的發(fā)生經(jīng)過更長的時間。但是目前甚至更加至關緊要的是控制壓力。因此壓力均等化的需要是更加嚴格的因此必須在更大程度上節(jié)流以放慢空氣流動。
當?shù)谝豢諝馔ǖ?1中的壓力到達理想數(shù)值的時候，充注閥34關閉。如果致動器27再一次被立即放氣(如肺的情況)，開啟排氣閥29，釋放空氣。
如果在開始下一次充氣之前致動器27沒有被完全排空(這很容易發(fā)生，例如在模擬快速呼吸的例子中)，在致動器、軟管28和第一空氣通道31中的壓力將比它們在前次充氣開始的時候的壓力高。但是，壓力傳感器將在與之前壓力相同的時候停止充氣。因此而避免了致動器的過度充氣和致動器的任何破裂。
圖5是一穿過模擬裝置頭部1的縱向截面圖。頭部1包括由柔軟的皮膚40覆蓋的柔韌性的內(nèi)骨架41。頭部對應于見于幼兒的較大的或前面囟門的位置的一區(qū)域，是內(nèi)骨架41中的凹穴45。在這個凹穴中設有氣墊43，其由軟管42連接到壓縮空氣源(未表示出)。柔韌體44，諸如泡沫橡膠塊，設置在氣墊43和皮膚40之間。
為了模擬腦中增大的壓力，氣墊43由軟管42從空氣源充氣，推動柔韌體44靠近皮膚40，引起皮膚40向外運動。這由虛線40′表示，并形成了在頭部1中的隆起。此頭部1中的隆起將是可見的并是感覺上柔軟和可變形的，如同真實患者情況。從氣墊43釋放空氣，由于柔韌體44回到凹穴45，將導致隆起消失。如果需要，人體模型還可以在見于幼兒的較小的或后面囟門的區(qū)域設置類似的裝置。
以上描述了使用本模擬裝置中的氣動設備以便于實現(xiàn)不同疾病與正常和異常的人體功能。還可能使用除了上述氣動裝置以外的達到相同效果的裝置。圖6表示了一種可供選擇的解決方案，用于觀測回縮功能，其也被參考圖1而描述。在圖1所示的實施方案中，通過以偏心的方式，把條8的較低末端連接到一旋轉輪來實現(xiàn)回縮功能。此旋轉輪由馬達(未表示出)驅(qū)動，并由緊固拉桿51連接到上板5。當輪50旋轉時，它將以與上述同樣的方式產(chǎn)生胸部皮膚3的回縮。回縮的頻率和周期可以由調(diào)節(jié)輪50的旋轉來控制。用曲柄搖手替換輪50是適合的。
對于本領域技術人員顯而易見的其它情況還可以通過機械設備來實現(xiàn)。
權利要求
1.一種醫(yī)用的模擬患者裝置，尤其是一種模擬幼兒的模擬裝置，所述模擬裝置包括一軀干(2)，其容納至少一人造肺(6)、至少部分的位于所述軀干(2)外部上的胸部皮膚(3)，其特征在于所述模擬裝置還包括裝置(8、9)，其在一區(qū)域中向下拉動所述軀干的所述胸部皮膚(3)，所述區(qū)域?qū)谌梭w上發(fā)生如此回縮的一個區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種模擬患者裝置，其特征在于所述胸部皮膚(3)有一彈性條(8)連接到或整合進入在發(fā)生回縮的區(qū)域的大約中間位置的所述皮膚(3)內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種模擬患者裝置，其特征在于一氣動裝置(9、10)設計為以與肺(6)升高和降低胸部同步的方式拉動條(8)，以產(chǎn)生所述胸部皮膚(3)中所需的空腔。
4.一種醫(yī)用的模擬裝置，尤其是一種模擬幼兒的模擬裝置，所述模擬裝置包括一軀干(2)，其容納至少一個肺(6)，其可選地改變所述肺的順應性，其特征在于所述肺或多個肺(6)排列于所述軀干(2)中兩個板(5、7)之間，并且所述兩板(5、7)之間的間距或其抗分開移動的阻力是可改變的。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種模擬裝置，其特征在于所述下板(7)是固定的，而所述上板(5)是可移動的。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種模擬裝置，其特征在于一氣動驅(qū)動裝置(14、15、16)向下朝向所述下板(7)拉動所述上板(5)。
7.一種醫(yī)用的模擬裝置，尤其是一種模擬幼兒的模擬裝置，所述模擬裝置包括用于模擬患者肌肉活動的一軀干(2)，其特征在于所述軀干(2)包括分別排列在所述軀干(2)背面的左側和右側的至少兩個致動器(23、24)，所述致動器(23、24)設計為可以下述方式操作為了模擬正常的肌肉活動，交替并有規(guī)律地啟動左右兩側所述致動器，為了模擬肌肉痙攣，快速并無規(guī)律的啟動左右兩側的所述致動器，為了模擬去纖顫，同時快速的啟動兩個致動器，每次去纖顫啟動一次。
8.如權利要求7所述的一種模擬裝置，其特征在于所述致動器(23、24)是氣墊。
9.一種用于控制模擬患者裝置的不同呼吸功能的系統(tǒng)，其特征在于測量每個單獨的致動器(27)的代表壓力，并且當?shù)竭_預設壓力時停止充注，用于測量所述代表壓力的一壓力傳感器(32)被置于與所述制動器(27)一定距離的位置，一節(jié)流閥(35)置于所述壓力傳感器(32)的上游，所述節(jié)流閥用于抵消所述壓力傳感器(32)與所述致動器(27)之間的壓力差。
10.一種醫(yī)用的模擬患者裝置，尤其是一種模擬幼兒的模擬裝置，所述模擬裝置包括一頭部，其特征在于所述模擬裝置的所述頭部上的至少一囟門區(qū)域中的一個或多個氣墊，所述一個或多個氣墊設計為用空氣充注以模擬腦中的增加壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用的模擬患者裝置，包括容納人造肺(6)、胸部皮膚(3)和用于在一區(qū)域向下牽引胸部皮膚(3)的裝置(8、9)的軀干(2)，此區(qū)域?qū)谌梭w上發(fā)生回縮的區(qū)域。此模擬裝置還提供了肺(6)的順應性的改變。所述肺(6)被置于兩個板(5、7)之間，板之間的間距可以調(diào)整。軀干(2)背部每側有一個致動器(23、24)以模擬肌肉活動。此裝置包括控制呼吸功能的系統(tǒng)，通過測量每個致動器的代表壓力，并當達到預設壓力的時候停止充注。此裝置還包括在頭部囟門區(qū)域有一個或多個氣墊的頭部，可以將其充注空氣以模擬腦中增加的壓力。
文檔編號G09B23/30GK1864185SQ200480029241
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月6日 優(yōu)先權日2003年10月6日
發(fā)明者歐伊斯坦·高莫 申請人:挪度醫(yī)療器械有限公司