AT519852A1

AT519852A1 - patient simulator

Info

Publication number: AT519852A1
Application number: ATA383/2017A
Authority: AT
Original assignee: Simcharacters Gmbh
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-10-15
Also published as: AT519852B1

Abstract

Bei einem Patientensimulator (1), insbesondere Frühgeborenen-, Neugeborenen- oder Kindersimulator, umfassend einen Lungensimulator (3), eine Thoraxnachbildung (2), die ein hebund senkbares Brustkorbelement (5) aufweist, das von einer Hub- und Senkmechanik (7) angetrieben wird, und eine Kopfnachbildung (26), die mit einer Kippmechanik zu Änderung des Winkels zwischen Kopfnachbildung (26) und Thoraxnachbildung (2) zusammenwirkt, ist eine Steuervorrichtung dazu eingerichtet, die Kippmechanik zu einer periodischen Kippbewegung der Kopfnachbildung (26) anzutreiben, wobei die periodische Kippbewegung mit der Hebund Senkbewegung des Brustkorbelements (5) synchronisiert ist.In a patient simulator (1), in particular preterm, neonatal or child simulator, comprising a lung simulator (3), a thorax replica (2) having a raisable and lowerable thorax element (5) driven by a lifting and lowering mechanism (7) and a head model (26) which cooperates with a tilting mechanism for changing the angle between head simulation (26) and thorax reproduction (2), a control device is arranged to drive the tilting mechanism to a periodic tilting movement of the head model (26) periodic tilting movement is synchronized with the raising and lowering movement of the thorax element (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Patientensimulator, insbesondere Frühgeborenen-, Neugeborenen- oder Kindersimulator, umfassend eine Nachbildung wenigstens eines Körperteils eines menschlichen Patienten.The invention relates to a patient simulator, in particular premature infant, neonatal or child simulator, comprising a replica of at least one body part of a human patient.

Da die Versorgung eines kritisch kranken Früh- oderAs the supply of a critically ill morning or

Neugeborenen ein relativ seltenes Ereignis ist, bedarf sie eines schnellen, überlegten und strukturierten Handelns des medizinischen Personals, weshalb es immer wieder zu Problemen in der Umsetzung der medizinischen Handlungen und der Zusammenarbeit im Team kommt. Werden bei der Versorgung eines lebensbedrohten Früh- oder Neugeborenen nicht die richtigen Maßnahmen getroffen, kann dies einen lebenslangen Einfluss auf die weitere Entwicklung des Kindes haben. Gerade in der Kinderheilkunde ist daher die Durchführung von Simulationstrainings eine ethische Verpflichtung. Nur so können die notwendigen Erfahrungen und Fertigkeiten für die Versorgung kritisch kranker Früh- oder Neugeborener erworben werden, ohne das Leben oder die Gesundheit der Patienten zu gefährden. Der Qualitätsanspruch der heutigen Medizin erfordert es, dass auch seltene Ereignisse trainiert werden, um einerseits Leben zu retten und andererseits die Lebensqualität nach einer Notfallsituation zu verbessern.Newborn is a relatively rare event, it requires a quick, thoughtful and structured action of the medical staff, which is why there are always problems in the implementation of medical actions and teamwork. Failure to take the right steps to care for a premature or newborn baby who is life-threatened can have a lifelong impact on the child's future development. Especially in pediatrics, therefore, the implementation of simulation training is an ethical obligation. Only in this way can the necessary experience and skills for the care of critically ill premature or newborn babies be acquired, without endangering the life or health of the patients. The quality standard of today's medicine requires that even rare events be trained in order to save lives on the one hand and to improve the quality of life after an emergency situation on the other hand.

Derzeit erhältliche Säuglings- und Neugeborenenpuppen lassen die Simulation vieler Pathologien aufgrund der geringen Größe und der so erforderlichen Miniaturisierung von Technik- und Steuerelementen nicht zu. Darüber hinaus mangelt es derartigen Simulationspuppen häufig an der Realitätstreue, wodurch an der Puppe geübte Handhabungen nicht automatisch die Tätigkeiten in der Realität verbessern.Currently available infant and neonatal pupae do not allow the simulation of many pathologies due to the small size and thus required miniaturization of engineering and control elements. In addition, such simulation dolls often lack realism, whereby manipulation of the doll does not automatically improve the activities in reality.

In der WO2012/155283A1 ist ein Lungensimulator beschrieben, der mit mindestens einer Luftkammer ausgestattet ist, die beispielsweise als Silikonbalg ausgebildet ist, um die Lungenfunktion in Krankheit sowie im gesunden Zustand bestmöglich zu simulieren. Nachteilig am in der WO2012/155283A1 offenbarten Lungenmodell ist, dass dieses aufgrund seiner Größe nicht innerhalb eines naturgetreuen Simulators (Puppe) anordenbar ist, sondern sich außerhalb der Puppe befindet.In WO2012 / 155283A1 a lung simulator is described, which is equipped with at least one air chamber, which is designed for example as a silicone bellows in order to best simulate the lung function in disease and healthy state. A disadvantage of the lung model disclosed in WO2012 / 155283A1 is that, due to its size, it can not be arranged within a lifelike simulator (doll), but is located outside the pupa.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, einen Patientensimulator, insbesondere Frühgeborenensimulator dahingehend zu verbessern, dass die Realitätstreue verbessert und die Simulation verschiedenster pathologischer Zustände auch bei einer kleinbauenden Ausführung für die Frühgeborenensimulation ermöglicht wird.The present invention therefore aims to improve a patient simulator, in particular a premature infant simulator, in such a way that the fidelity to reality is improved and the simulation of various pathological conditions is made possible even in a small-scale embodiment for premature infant simulation.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einenTo solve this problem, the invention provides a

Patientensimulator, insbesondere einen Frühgeborenen-, Neugeborenen- oder Kindersimulator vor, umfassend einen Lungensimulator, eine Thoraxnachbildung, die ein heb- und senkbares Brustkorbelement aufweist, das von einer Hub- und Senkmechanik angetrieben wird, und eine Kopfnachbildung, die mit einer Kippmechanik zu Änderung des Winkels zwischen Kopfnachbildung und Thoraxnachbildung zusammenwirkt, wobei eine Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Kippmechanik zu einer periodischen Kippbewegung der Kopfnachbildung anzutreiben, wobei die periodische Kippbewegung mit der Heb- und Senkbewegung desA patient simulator, in particular a premature infant, neonatal or child simulator, comprising a lung simulator, a thorax replica, which has a raisable and lowerable chest member, which is driven by a lifting and lowering mechanism, and a head model, with a tilting mechanism to change the Angle between head replica and thorax replica cooperates, wherein a control device is adapted to drive the tilting mechanism to a periodic tilting movement of the replica head, wherein the periodic tilting movement with the raising and lowering movement of the head

Brustkorbelements synchronisiert ist.Thorax element is synchronized.

Bevorzugt umfasst der Patientensimulator einePreferably, the patient simulator comprises a

Thoraxnachbildung, einen Lungensimulator und eine zumThorax replica, a lung simulator and a zum

Lungensimulator führende Luftröhrennachbildung, wobei die Thoraxnachbildung eine Brustkorbnachbildung mit wenigstens einem heb- und senkbaren Brustkorbelement zur Simulation einer Brustkorbhebung und -Senkung aufweist, wobei das wenigstens eine heb- und senkbare Brustkorbelement mit einer vom Lungensimulator unabhängig ansteuerbaren Hub- und Senkmechanik zusammenwirkt.Pulmonary simulator leading tracheotomy, the thorax replica having a rib cage replica with at least one raisable and lowerable thorax element for simulating a chest elevation and subsidence, wherein the at least one raisable and lowerable thorax element interacts with an independently controllable from the lung simulator lifting and lowering mechanism.

Diese bevorzugte Ausführungsform beruht darauf, denThis preferred embodiment is based on the

Lungensimulator und die Simulation der Brustkorbhebung und -Senkung als funktional getrennte Einheiten auszubilden, die gesondert voneinander zur Durchführung vonLung simulator and the simulation of the thorax raising and lowering to form as a functionally separate units, the separate from each other to carry out

Simulationsvorgängen angesteuert werden können. Unter einem Lungensimulator ist hierbei die Nachbildung der grundlegenden atemmechanischen Parameter eines Menschen, wie insbesondere des Strömungswiderstandes der Atemwege (Resistance) und der Dehnbarkeit der Lunge (Compliance) zu verstehen. Im einfachsten Fall umfasst ein Lungensimulator eine pneumatische Reihenschaltung einer Resistance und einer Compliance. Der Lungensimulator dient dazu, verschiedene Zustände der Lunge eines Patienten z.B. hinsichtlich der Resistance und der Compliance zu simulieren, was insbesondere für das Üben der maschinellen Beatmung mit Hilfe eines Patientensimulators an echten Beatmungsgeräten von großem Vorteil ist. Um in diesem Zusammenhang eine endotracheale Intubation zu ermöglichen, umfasst der Patientensimulator bevorzugt eine zum Lungensimulator führende Luftröhrennachbildung sowie vorzugsweise eine anatomische Kehlkopfnachbildung.Simulation processes can be controlled. A lung simulator is understood to be the simulation of the fundamental respiratory mechanical parameters of a human being, in particular the respiratory resistance (resistance) and the extensibility of the lung (compliance). In the simplest case, a lung simulator comprises a pneumatic series connection of a resistance and a compliance. The pulmonary simulator serves to diagnose various conditions of the lungs of a patient, e.g. in terms of resistance and compliance, which is particularly advantageous for the practice of mechanical ventilation using a patient simulator on real respirators. In order to enable endotracheal intubation in this context, the patient simulator preferably comprises a tracheostomy simulation leading to the lung simulator, and preferably an anatomical laryngeal reconstruction.

Bei herkömmlichen Ausführungen von Patientensimulatoren handelt es sich um ein pneumatisches Lungenmodell, meist einen elastischen Hohlkörper, der mit einer Spontanatmungs-Conventional models of patient simulators are a pneumatic lung model, usually an elastic hollow body, which is provided with a spontaneous breathing

Druckquelle verbunden ist, um den Hohlkörper entsprechend der simulierten Atmung periodisch zu füllen und zu entleeren, wodurch der Hohlkörper periodisch ausgedehnt und kontrahiert wird. Die Thoraxnachbildung ist bei herkömmlichen Ausführungen mit einem heb- und senkbaren Brustkorbelement ausgebildet, unter dem der elastische Hohlkörper des Lungensimulators angeordnet ist, sodass die Brustkorbhebung durch den Druck des sich ausdehnenden Hohlkörpers und die Brustkorbsenkung durch elastische Rückstellung des Brustkorbelements oder des Hohlkörpers erfolgt. Die Bewegung des Brustkorbs ist somit an die Spontanatmungssimulation und Beatmung des Lungensimulators direkt gekoppelt.Pressure source is connected to periodically fill the hollow body according to the simulated breathing and empty, whereby the hollow body is periodically expanded and contracted. The thorax replica is formed in conventional embodiments with a raisable and lowerable thorax element, under which the elastic hollow body of the lung simulator is arranged, so that the chest lift is carried out by the pressure of the expansive hollow body and the rib cage lowering by elastic recovery of the thorax or the hollow body. The movement of the chest is thus directly coupled to the spontaneous breathing simulation and ventilation of the lung simulator.

Im Gegensatz dazu kann die Brustkorbhebung und -Senkung bei der bevorzugten Ausbildung unabhängig vom momentanen Zustand des Lungensimulators simuliert werden, weil das heb- und senkbare Brustkorbelement von einer vom Lungensimulator mechanisch bzw. körperlich unabhängigen Hub- und Senkmechanik angetrieben wird. Der Lungensimulator und die Brustkorbhebung und -Senkung sind somit als funktional getrennte Einheiten ausgebildet, die gesondert voneinander zur Durchführung von Simulationsvorgängen angesteuert werden können. Dadurch können nicht nur physiologisch normale Zustände, sondern auch verschiedene pathologische Zustände realitätsgetreu simuliert und erweiterte Übungsmöglichkeiten für den Übungsteilnehmer geschaffen werden. Außerdem wird die Möglichkeit geschaffen, den Lungensimulator oder einzelne Komponenten desselben an einer anderen Stelle als unmittelbar unterhalb des heb- und senkbaren Brustkorbelements anzuordnen, wodurch eine platzsparende Anordnung erleichtert wird. Eine bevorzugte Ausbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Lungensimulator innerhalb der Thoraxnachbildung und/oder innerhalb einer Abdomennachbildung angeordnet ist. Insbesondere kann der Lungensimulator oder einzelne Komponenten desselben innerhalb der Abdomennachbildung angeordnet werden.In contrast, in the preferred embodiment, chest elevation and depression can be simulated independently of the current condition of the lung simulator because the elevatable and lowerable thorax element is driven by a lift and lower mechanism mechanically and physically independent of the lung simulator. The lung simulator and the thorax raising and lowering are thus designed as functionally separate units which can be separately controlled to perform simulation operations. As a result, not only physiologically normal states, but also various pathological states can be simulated realistically and extended exercise possibilities for the exercise participant can be created. In addition, the possibility is created to arrange the lung simulator or individual components of the same at a different location than immediately below the raisable and lowerable thorax element, whereby a space-saving arrangement is facilitated. A preferred embodiment in this context provides that the lung simulator is arranged within the thorax replica and / or within an abdominal replica. In particular, the lung simulator or individual components thereof can be arranged within the abdominal replica.

Die unabhängige Ansteuerung der Heb- und Senkmechanik bietet den weiteren Vorteil, dass die Heb- und Senkbewegungen in einfacher Weise auf einer auf einem Bildschirm eines Geräts, wie z.B. eines PCs, angezeigten graphischen Benutzeroberfläche dargestellt werden können. Die graphische Benutzeroberfläche umfasst hierbei bevorzugt eine graphische Darstellung des simulierten Patienten, wobei die graphische Benutzeroberfläche derart mit dem Patientensimulator oder einer diesen ansteuernden Steuereinrichtung zusammenwirkt, dass auf der graphischen Benutzeroberfläche eine Hebung und eine Senkung des Brustkorbs des dargestellten Patienten dargestellt wird, die synchron ist mit der durch die Heb- und Senkmechanik des Patientensimulators bewirkten Brustkorbhebung und -Senkung.The independent actuation of the lifting and lowering mechanism offers the further advantage that the lifting and lowering movements can be performed in a simple manner on a screen placed on a device, such as a monitor. a PC, displayed graphical user interface can be displayed. In this case, the graphical user interface preferably comprises a graphical representation of the simulated patient, the graphical user interface interacting with the patient simulator or a control device that controls it, such that an elevation and a lowering of the thorax of the patient shown is synchronized with the graphic user interface the thorax elevation and depression caused by the lifting and lowering mechanism of the patient simulator.

Zur Simulation physiologisch normaler Zustände desFor the simulation of physiologically normal states of the

Atemsystems, insbesondere der Lunge, wird die Hub- und Senkmechanik der Thoraxnachbildung so angesteuert, dass sich das wenigstens eine heb- und senkbare Brustkorbelement synchron mit der Luftfüllung und -entleerung des Lungensimulators hebt und senkt. Dies ist insbesondere bei der Durchführung von Beatmungsübungen mit demRespiratory system, especially the lungs, the lifting and lowering mechanism of the thorax replica is controlled so that raises and lowers the at least one raisable and lowerable thorax element synchronously with the air filling and emptying of the lung simulator. This is especially true when performing ventilation exercises with the

Patientensimulator der Fall, wie z.B. Beatmungsübungen mit Maske und Beatmungsbeutel. Der Simulator lässt sich hierbei bevorzugt dann beatmen, wenn der Kopf in derPatient simulator of the case, such. Ventilation exercises with mask and resuscitation bag. The simulator can preferably be ventilated when the head is in the

Neutralposition liegt und die Beatmungsmaske korrekt abgedichtet ist. Wenn sich am Simulator dann der Brustkorb hebt, so ist für den Benutzer (entsprechend der Realität) erkennbar, dass er effektiv beatmet. Zur technischen Umsetzung einer solchen Simulation ist bevorzugt vorgesehen, dass der Lungensimulator wenigstens eine Kavität, bevorzugt zwei Kavitäten, nämlich eine zur Simulation des rechten Lungenflügels und eine zur Simulation des linken Lungenflügels, aufweist, die mit Luft aus einem Beatmungsgerät befüllbar ist bzw. sind, wobei Drucksensoren zur Messung des Drucks in der bzw. den Kavität(en) vorgesehen sind. Die Signale des bzw. der Drucksensors/en sind bevorzugt einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Hub- und Senkmechanik der Thoraxnachbildung zugeführt, um das wenigstens eine heb- und senkbare Brustkorbelement in Abhängigkeit von den Drucksignalen anzuheben und abzusenken. Die Drucksensoren sind bevorzugt angeordnet und ausgebildet, um den Beatmungsdruck und das Beatmungsvolumen zu ermitteln. Die wenigstens eine Kavität des Lungensimulators ist zu diesem Zweck bevorzugt im Volumen verstellbar ausgebildet. Das Volumen kann gemäß den physikalischen Grundlagen der Compliance und Resistance dynamisch angepasst werden. Die Berechnung des aktuellen Volumens basiert z.B. auf einem angepassten Algorithmus innerhalb eines Mikrocontrollers. Zur Einstellung der physiologischen und pathologischen Atemparameter des Lungensimulators ist bevorzugt ein elektrischer Antrieb vorgesehen.Neutral position is located and the respiratory mask is sealed correctly. When the chest raises on the simulator, it is obvious to the user (according to reality) that he is effectively ventilated. For the technical implementation of such a simulation, it is preferably provided that the lung simulator has at least one cavity, preferably two cavities, namely one for the simulation of the right lung and one for the simulation of the left lung, which can be filled with air from a ventilator, wherein pressure sensors for measuring the pressure in the or the cavity (s) are provided. The signals of the pressure sensor (s) are preferably supplied to a control device for actuating the lifting and lowering mechanism of the thorax replica, in order to raise and lower the at least one elevatable and lowerable thorax element as a function of the pressure signals. The pressure sensors are preferably arranged and designed to determine the ventilation pressure and the ventilation volume. The at least one cavity of the lung simulator is preferably designed to be adjustable in volume for this purpose. The volume can be dynamically adjusted according to the physical principles of compliance and resistance. The calculation of the current volume is based e.g. on a customized algorithm within a microcontroller. To set the physiological and pathological breathing parameters of the lung simulator, an electric drive is preferably provided.

Alternativ kann die Lunge auch passiv ausgeführt werden. Dazu wird die Kammer flexibel ausgeführt, beispielsweise als Kammer mit einer geöffneten Seite, welche von einer flexiblen Membran überspannt wird. Die Ausdehnung der Membran in Abhängigkeit vom Beatmungsdruck erlaubt hierbei die Simulation des Tidalvolumens. Durch die Wahl der Dicke, des Materials oder der Einstellbarkeit der Spannung der Membran kann die Compliance der Lunge an ein real vergleichbares Äquivalent angepasst werden.Alternatively, the lung can also be performed passively. For this purpose, the chamber is flexible, for example, as a chamber with an open side, which is covered by a flexible membrane. The expansion of the membrane as a function of the ventilation pressure allows the simulation of the tidal volume. By choosing the thickness, material or adjustability of the membrane tension, compliance of the lung can be adjusted to a comparable equivalent.

Im Zusammenhang mit der Simulation von pathologischen Zuständen ist das Atemnotsyndrom von besonderer Bedeutung. Im Rahmen eines Atemnotsyndroms ist eine effektive Atmung und Belüftung der Lungen erschwert. Auf Grund desIn the context of the simulation of pathological conditions, the respiratory distress syndrome is of particular importance. In the context of a respiratory distress syndrome effective breathing and ventilation of the lungs is difficult. Due to the

Unterdrucks in der Lunge, die sich nur schlecht mit Luft füllen kann, wird das Zwerchfell in Richtung Brustkorb gezogen. Der Brustkorb hebt sich kaum und senkt sich scheinbar bei Anspannen des Zwerchfells. Dadurch entsteht der Eindruck einer Schaukelatmung bzw. paradoxen Atmung, da sich der Brustkorb beim Einatmen senkt und beim Ausatmen scheinbar hebt. Durch die gegenläufige Bewegung des Abdomens wird dieser Eindruck noch verstärkt. Die Simulation einer Schaukelatmung wird bevorzugt durch die vom Lungensimulator unabhängige Steuerung der Hub- und Senkmechanik des wenigstens einen heb- und senkbaren Brustkorbelements ermöglicht, wobei die Steuereinheit der Hub- und Senkmechanik eingerichtet ist, um das wenigstens eine Brustkorbelement anzuheben, wenn eine Ausatmung simuliert wird, und abzusenken, wenn eine Einatmung simuliert wird. Ergänzend kann bevorzugt vorgesehen sein, dass eine Abdomennachbildung des Patientensimulators eine heb- und senkbare Bauchplatte aufweist, die von einer Hub-und Senkmechanik der Abdomennachbildung angetrieben wird. Der optische Eindruck einer Schaukelatmung wird hierbei dadurch erreicht, dass sich die Bauchplatte während der Einatmung hebt und sich der Brustkorb gleichzeitig senkt und sich die Bauchplatte bei der Ausatmung senkt und sich der Brustkorb gleichzeitig hebt.Low pressure in the lungs, which is difficult to fill with air, pulls the diaphragm towards the chest. The ribcage barely rises and apparently sinks when tensing the diaphragm. This creates the impression of a swing breathing or paradoxical breathing, as the chest lowers when inhaled and apparently exhales when exhaling. The opposite movement of the abdomen enhances this impression. The simulation of a rocking breathing is preferably made possible by the independent control of the lifting and lowering mechanism of the at least one raisable and lowerable thorax element, wherein the control unit of the lifting and lowering mechanism is adapted to lift the at least one thorax element when an exhalation is simulated and lower when inhalation is simulated. In addition, it can preferably be provided that an abdominal replica of the patient simulator has a liftable and lowerable abdominal plate, which is driven by a lifting and lowering mechanism of the abdominal replica. The visual impression of a swinging breathing is achieved here by the fact that the abdominal plate lifts during inhalation and at the same time lowers the ribcage and lowers the abdominal plate during exhalation and raises the chest at the same time.

Weiters kann mit dem Patientensimulator bevorzugt ein Pneumothorax simuliert werden. Der Pneumothorax ist eine gefürchtete Komplikation bei einem unreifen Frühgeborenen. Dabei kommt es zu einem Riss in der Lunge und damit zu einer akuten Notfallsituation. Erkennbar ist dies dadurch, dass sich der Brustkorb auf der betreffenden Seite nicht mehr hebt. Eine bevorzugte Ausbildung zur Simulation eines Pneumothorax sieht hierbei vor, dass wenigstens ein rechtes heb- und senkbares Brustkorbelement für die rechte Brustkorbhälfte und wenigstens ein linkes heb- und senkbares Brustkorbelement für die linke Brustkorbhälfte vorgesehen sind, die gesondert voneinander heb- und senkbar ausgebildet sind und die jeweils mit einer eigenen ansteuerbaren Hub- und Senkmechanik Zusammenwirken, wobei die Hub- und Senkmechanik für das rechte Brustkorbelement und die Hub- und Senkmechanik für das linkeFurthermore, a pneumothorax can preferably be simulated with the patient simulator. Pneumothorax is a dreaded complication in premature babies. This leads to a tear in the lungs and thus to an acute emergency situation. This is recognizable by the fact that the ribcage no longer lifts on the side in question. A preferred embodiment for simulating a pneumothorax provides that at least one right raising and lowering thorax element for the right half of the thorax and at least one left ascending and lowerable thorax element for the left half of the thorax are provided, which can be raised and lowered separately from one another and each cooperating with its own controllable lifting and lowering mechanism, the lifting and lowering mechanism for the right thorax element and the lifting and lowering mechanism for the left

Brustkorbelement unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Auf Grund der Anordnung von getrennten Hub- und Senkmechaniken für die rechte und die linke Brustkorbhälfte ist es in einfacher Weise möglich einen Pneumothorax sowohl bei Eigenatmung als auch bei jeglicher Form der Beatmung zu simulieren. Hierfür wird nur eine der beiden Hub- und Senkmechaniken (rechts oder links) angesteuert. Dies resultiert in einer einseitigen Hebung des Brustkorbs, was für den Trainingsteilnehmer gut als einseitiger Pneumothorax erkennbar ist.Thorax element are independently controllable. Due to the arrangement of separate lifting and lowering mechanisms for the right and left half of the chest, it is easily possible to simulate a pneumothorax both in self-breathing as well as in any form of ventilation. For this purpose, only one of the two lifting and lowering mechanisms (right or left) is controlled. This results in a one-sided elevation of the ribcage, which is well recognizable to the training participant as a one-sided pneumothorax.

Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass die Hub- und Senkmechanik(en) in der Thoraxnachbildung, insbesondere unter dem wenigstens einen heb- und senkbarenA preferred embodiment provides that the lifting and lowering mechanism (s) in the thorax replica, in particular under the at least one raised and lowered

Brustkorbelement, angeordnet ist bzw. sind.Thorax element, is arranged or are.

Die Hub- und Senkmechanik kann grundsätzlich beliebig angetrieben werden, z.B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch. Bevorzugt erfolgt das Anheben und Absenken des Brustkorbelements mit Hilfe eines Elektromotors, zu welchem Zweck die Hub- und Senkmechanik(en) jeweils eine elektromotorische Antriebseinheit aufweist, die bevorzugt einen zu Schwenkbewegungen antreibbaren Arm umfasst. Der Schwenkarm erlaubt eine platzsparende Ausbildung der Hub-und Senkmechanik und ermöglicht gleichzeitig eine Hub- und Senkbewegung mit relativ großem Hub.The lifting and lowering mechanism can in principle be driven as desired, e.g. pneumatic, hydraulic or electric. Preferably, the raising and lowering of the chest member by means of an electric motor, for which purpose the lifting and lowering mechanism (s) each having an electric motor drive unit, which preferably comprises a pivotable movements driven arm. The swivel arm allows a space-saving design of the lifting and lowering mechanism while allowing a lifting and lowering movement with a relatively large stroke.

In Bezug auf den Lungensimulator ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser wenigstens ein Stellelement zur Einstellung der Compliance und Resistance aufweist. Die Nachstellung der Lunge kann hierbei durch eine Kammer mit einem steuerbaren Kolben gebildet sein, der das nachgestellte Lungenvolumen in Abhängigkeit von Druck und Zeit variieren kann, wobei durch Veränderung der Druckbeaufschlagung des Kolbens sowohl die Compliance als auch die Resistance eingestellt werden können.With regard to the lung simulator, it is preferably provided that it has at least one adjusting element for setting the compliance and resistance. The adjustment of the lung can be formed by a chamber with a controllable piston, which can vary the trailing lung volume as a function of pressure and time, whereby both the compliance and the resistance can be adjusted by changing the pressurization of the piston.

In einer vereinfachten, alternativen Lungensteuerung werden die biologischen Parameter Compliance und Resistance bevorzugt getrennt voneinander geregelt und weisen zumindest jeweils ein Steuerelement für Compliance und Resistance auf. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird für die Steuerung der Compliance die Elastizität durch unterschiedliches Spannen der Lungenwand des Simulators gebildet. Die Regelung des Atemwegswiderstands (Resistance) wird getrennt davon mit einem justierbaren oder schnellschaltenden Ventil zur Einstellung des Luftwiderstandes geregelt.In a simplified, alternative lung control, the biological parameters compliance and resistance are preferably regulated separately from each other and at least each have a control for compliance and resistance. In this preferred embodiment, to control compliance, the elasticity is formed by differential tensioning of the pulmonary wall of the simulator. The regulation of the airway resistance (Resistance) is controlled separately with an adjustable or quick-switching valve for adjusting the air resistance.

Zur Realisierung der Nachstellung der Verbesserung der Oxygenierung bei einem Surfactant Mangel Syndrom nach der Gabe eines Surfactant-Präparates oder einer Nachstellung dieses Medikaments mit einer Flüssigkeit ist in der Thoraxnachbildung, insbesondere in einerFor the realization of the improvement of the oxygenation in a surfactant deficiency syndrome after the administration of a surfactant preparation or a reconstitution of this drug with a liquid is in the thorax replica, in particular in a

Atemwegsnachbildung, vorzugsweise in derRespiratory Tract, preferably in the

Luftröhrennachbildung, ein Sensor vorgesehen. Bevorzugt ist der Sensor austauschbar in einer Wand der Atemwegsnachbildung eingearbeitet und umfasst ein flüssigkeitsadsorbierendes Material, insbesondere ein Schaummaterial und einen in das Material integrierten Feuchtesensor. Der Sensor detektiert das Einspritzen einer Flüssigkeit, wie z.B. eines Surfactant-Präparates, in den Atemweg und/oder die Lunge, indem das trockene Material, insbesondere Schaummaterial die Flüssigkeit aufsaugt und damit seine elektrische leitende Eigenschaft ändert. Sobald die Gabe des Surfactant-Präparates detektiert wurde, zeigt der Patientensimulator eine Veränderung der pathologischen Parameter und senkt entsprechend eines zeitlichen Verlaufs die Werte von Compliance und Resistance des Lungensimulators entsprechend der klinischen Realität.Trachea replica, a sensor provided. Preferably, the sensor is interchangeably incorporated in a wall of the airway simulation and comprises a liquid-adsorbing material, in particular a foam material and a moisture sensor integrated in the material. The sensor detects the injection of a liquid, e.g. a surfactant preparation, in the airway and / or the lungs by the dry material, in particular foam material absorbs the liquid and thus changes its electrical conductivity property. Once the surfactant preparation has been detected, the patient simulator shows a change in the pathological parameters and, according to a time course, reduces the values of compliance and resistance of the lung simulator according to the clinical reality.

Zusätzlich zur sensorischen Funktion der Surfactantsensorik erfüllt der Sensor mit dem Schaummaterial die Funktion eines Schmutzfilters für den Lungensimulator und eröffnet beim Wechseln des Sensors die Möglichkeit den Atemweg durch Spülen mit einer Reinigungsflüssigkeit über einem Reinigungsstopfen zu säubern.In addition to the sensory function of the surfactant sensor, the sensor with the foam material fulfills the function of a dirt filter for the lung simulator and, when changing the sensor, opens the possibility of cleaning the airway by flushing with a cleaning liquid over a cleaning plug.

Der wechselbare Feuchtesensor mit einem Schaumstoffkern ist im Atemweg demgemäß zum Detektieren von Flüssigkeiten und Filtrieren der Atemluft integriert.The replaceable humidity sensor with a foam core is accordingly integrated in the airway for detecting liquids and filtering the breathing air.

Zur realistischeren Darstellung eines Atemnotsyndroms kann eine sogenannte interkostale Einziehung der Haut simuliert werden. Bei einem Atemnotsyndrom ist die Einatmung behindert. Durch den im Brustkorb bei der Einatmung entstehenden Unterdrück wird Haut und Gewebe gegen die starreren Anteile (Skelett) in die flexiblen Abschnitte eingezogen. Dies ist vor allem im Bereich derFor a more realistic representation of a respiratory distress syndrome a so-called intercostal retraction of the skin can be simulated. With a respiratory distress syndrome the inhalation is impeded. The oppression of the chest during inhalation causes the skin and tissue to contract against the more rigid portions (skeleton) of the flexible sections. This is especially in the area of

Zwischenrippenräume („interkostal") sichtbar. Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass das wenigstens eine heb- und senkbare Brustkorbelement eine Mehrzahl von Rippennachbildungen umfasst und die Thoraxnachbildung eine Hautnachbildung aufweist, welche die Rippennachbildungen überdeckt und gemeinsam mit dem wenigstens einen heb- und senkbaren Brustkorbelement heb- und senkbar ist, wobei am wenigstens einen heb- und senkbaren Brustkorbelement ein an der Hautnachbildung angreifendes Zug- oder Druckmittel, wie z.B. wenigstens ein Faden oder ein stabförmiges Zugelement, befestigt ist und wobei das wenigstens eine heb- und senkbare Brustkorbelement ein Antriebselement, insbesondere einen Elektromotor zum Verlagern des Zugmittels trägt, um eine interkostale Einziehung der Hautnachbildung zu bewirken. Dadurch, dass das Antriebselement zum Verlagern des Zugmittels am heb- und senkbaren Brustkorbelement angeordnet bzw. befestigt ist, wird das Antriebselement bei den die (Be-)Atmung simulierenden Hub- und Senkbewegungen des Brustkorbelements mitbewegt, sodass die Simulation der interkostalen Einziehung unabhängig von der aktuellen Hebestellung des Brustkorbelements vorgenommen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Einziehung durch magnetische Kraftwirkung erfolgen indem in die Haut magnetische Elemente eingearbeitet sind und diese durch elektrisch angesteuerte Magnetspulen in mindestens einem Interkostalraum atemsynchron angezogen werden.In this context, a preferred embodiment of the invention provides that the at least one raisable and lowerable thorax element comprises a plurality of rib replicas and the thorax replica has a skin replication covering the rib replicas and together with the at least one rib cage raisable and lowerable thorax element can be raised and lowered, wherein the at least one raisable and lowerable thorax element is attached to the skin simulation attacking tension or pressure means, such as at least one thread or a rod-shaped tension element, and wherein the at least one lifting and In that the drive element is arranged or attached for displacing the traction means on the raisable and lowerable thorax element, the drive becomes element in the (respiratory) simulated lifting and lowering movements of the thorax element moved, so that the simulation of intercostal recovery can be made independently of the current lifting position of the thorax element. In a further embodiment, the recovery can be carried out by magnetic force by magnetic elements are incorporated into the skin and these are attracted synchronously by electrically driven magnetic coils in at least one intercostal space.

Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass derFurthermore, it may be preferred that the

Patientensimulator dazu ausgebildet ist, den pathologischen Zustand der nekrotisierenden Enterokolitis zu simulieren. Die nekrotisierende Enterokolitis (NEC) ist eine z.T. dramatisch verlaufende Erkrankung des Darmes, die als Komplikation bei der Behandlung von Frühgeborenen gefürchtet ist. Sie stellt in dieser Patientengruppe die häufigste akute Erkrankung des Magen-Darm-Traktes dar mit zum Teil dramatischen Folgen für das Frühgeborene. Durch eine verminderte Durchblutung (Minderperfusion) der Darmwand im Zusammenhang mit einer Infektion kommt es bei der NEC zu einem Gewebsuntergang (Nekrose) in der Darmwand. Diese tritt meist im Bereich des teminalen Ileum und des Colon ascendens auf und geht häufig mit der Bildung von Fäulnisgasen in der Darmwand (Pneumatosis intestinalis) einher. Mit Zunahme der Schädigung kann die Darmwand perforieren und es kommt zu einem Austritt von Darminhalt in die freie Bauchhöhle. Entzündungsreaktion, Peritonitis und Sepsis sind die Folge.Patient simulator is designed to simulate the pathological state of necrotizing enterocolitis. Necrotizing enterocolitis (NEC) is a z.T. Dramatic bowel disease that is feared as a complication in the treatment of preterm infants. It represents the most common acute disease of the gastrointestinal tract in this group of patients with sometimes dramatic consequences for the premature baby. Decreased blood flow (reduced perfusion) of the intestinal wall in connection with an infection leads to tissue necrosis in the intestinal wall in the NEC. This usually occurs in the area of the ileal and ascending colon and is often associated with the formation of putrefactive gases in the intestinal wall (Pneumatosis intestinalis). With increased damage, the intestinal wall can perforate and it comes to leakage of intestinal contents in the free abdominal cavity. Inflammatory reaction, peritonitis and sepsis are the result.

Klinisches Zeichen einer nekrotisierenden Enterokolitis ist ein z.T. massiv geblähter Bauch mit erweiterten Darmschlingen, eine fehlende Peristaltik und daher fehlende Darmgeräusche. Die lokale Infektion mit einem Austritt von Darminhalt führt zu einer lividen (weiß, gräulich, bläulichen) Verfärbung der Bauchhaut und zu einem Hervortreten der Venenzeichnung in diesem Bereich unterschiedlicher Ausprägung. Als Folge der Blähung des Darmes und damit des gesamten Bauches kommt es mitunter zu einer massiven Einschränkung der Spontanatmung, da der überblähte Bauch die Lunge nach oben in den Thorax drückt und so komprimiert. Dadurch wird die Spontanatmung häufig massiv beeinträchtigt. Daher müssen Frühgeborene mit einer schweren NEC häufig akut intubiert und maschinell beatmet werden.Clinical sign of necrotizing enterocolitis is a z.T. massively distended abdomen with enlarged intestinal loops, a lack of peristalsis and therefore missing bowel sounds. The local infection with leakage of intestinal contents leads to a livid (white, greyish, bluish) discoloration of the abdominal skin and to the emergence of veining in this area of varying severity. As a result of the flatulence of the intestine and thus of the entire abdomen, there is sometimes a massive restriction of spontaneous breathing, as the overblown stomach pushes the lungs up into the thorax and thus compresses. As a result, spontaneous breathing is often massively impaired. Therefore, preterm neonates with a severe NEC often need to be intubated intently and mechanically ventilated.

Zur Simulation der NEC ist der Patientensimulator bevorzugt ausgebildet, um die nachfolgenden Vorgänge auszuführen. Die Simulation der Blähung und Verhärtung des Bauchs erfolgt mittels der Anhebung der Bauchplatte. Hierzu wird die Bauchplatte in die Maximalposition gestellt und in dieser gehalten. Wird von außen eine Kraft ausgeübt, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Antrieb der Bachplattenanhebung eine einstellbare, maximale Gegenkraft ausübt, um die Verhärtung zu simulieren. Gleichzeitig erfolgt über die physiologischen Regelkreise des Lungenmodells bevorzugt eine Verminderung der Compliance der Lunge. Das Lungenvolumen wird reduziert und für die Beatmung wird ein höherer Beatmungsdruck notwendig. Die ggf- vorgesehene Umsetzung der Verfärbung des Simulators erfolgt bevorzugt durch farbige LEDs, welche die Hautnachbildung des Simulators im Bauchbereich von innen beleuchten und in der geforderten Farbe schimmern lassen. Diese LEDs können die Grundfarben rot, grün und blau entsprechend der Vorgabe mischen um eventuelle Verfärbungen in der Silikonhaut ausgleichen. Zur Simulation der hervortretenden Gefäßzeichnung werden die Gefäße an der Innenseite der Hautnachbildung deckend koloriert bzw. in die Wandung der Hautnachbildung eingearbeitet. Unter der direkten oder diffusen Beleuchtung durch die LEDs der Hebeplatte werden diese Gefäßnachbildungen durch die gespannte Haut dann sichtbar.To simulate the NEC, the patient simulator is preferably designed to perform the following operations. The simulation of flatulence and hardening of the abdomen is done by raising the abdominal plate. For this purpose, the belly plate is placed in the maximum position and held in this. If a force is exerted from the outside, it is preferably provided that the drive of the brook plate elevation exerts an adjustable, maximum counterforce in order to simulate the hardening. At the same time, a reduction in the compliance of the lung preferably takes place via the physiological control circuits of the lung model. The lung volume is reduced and ventilation requires a higher ventilation pressure. The possible implementation of the discoloration of the simulator is preferably carried out by colored LEDs, which illuminate the skin simulation of the simulator in the abdominal area from the inside and shimmer in the required color. These LEDs can mix the primary colors red, green and blue according to the specification to compensate for any discoloration in the silicone skin. To simulate the protruding vessel drawing, the vessels on the inside of the skin replica are color-coded or incorporated into the wall of the skin replica. Under the direct or diffuse illumination by the LEDs of the lifting plate, these vessel replicas are then visible through the taut skin.

Bevorzugt umfasst der Patientensimulator einenPreferably, the patient simulator comprises a

Lungensimulator und eine Abdomennachbildung, die eine heb-und senkbare Bauchplatte aufweist, die von einer Hub- und Senkmechanik angetrieben wird, wobei eine Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bauchplatte anzuheben und gleichzeitig den Beatmungswiderstand des Lungenmodels zu erhöhen. In bevorzugter Weise ist hierbei vorgesehen, dass die Abdomennachbildung einschließlich der Bauchplatte von einer Hautnachbildung überspannt ist, deren Innenseite von in der Abdomennachbildung angeordneten Leuchtmitteln beleuchtbar ist.A lung simulator and an abdominal replica, which has a raisable and lowerable abdominal plate, which is driven by a lifting and lowering mechanism, wherein a control device is adapted to lift the abdominal plate and at the same time to increase the ventilation resistance of the lung model. In a preferred manner, it is provided that the abdominal replica including the abdominal plate is covered by a replica of a skin, the inside of which can be illuminated by bulbs arranged in the abdominal replica.

Bevorzugt kann der Patientensimulator ausgebildet sein, um das Symptom des „Head Bobbing" zu simulieren, einem Zeichen einer erhöhten Atemarbeit bei Früh- und Neugeborenen. Die Erniedrigung der Compliance der Lunge führt dabei durch die Aktivität der Atemhilfsmuskulatur im Bereich des Kopfes (M. sternocleidomostoideus) zu ruckartigen, atemsynchronen Vorwärtsbewegungen des Kopfes mit jeder Inspiration. Zur Simulation dieses Symptoms kann bevorzugt ein Servomotor oder ein vergleichbares Antriebselement vorgesehen sein, der unter Vermittlung eines Gestänges oder eines vergleichbaren flexiblen Umsetzungselements, wie ein Seilzug, den Winkel zwischen der Kopfnachbildung und der Thoraxnachbildung des Simulators ändert. Diese Bewegung wird vorzugsweise über die zentrale Steuerung mit der Atemtätigkeit synchronisiert.Preferably, the patient simulator may be configured to simulate the symptom of "head bobbing," a sign of increased work of breathing in premature and newborn infants., Lowering the compliance of the lung thereby leads to the activity of the respiratory aid muscles in the area of the head (M. sternocleidomostoideus To simulate this symptom, a servomotor or comparable drive element can preferably be provided, which, by means of a linkage or a comparable flexible conversion element, such as a cable, the angle between the head simulation and the thorax replica This movement is preferably synchronized with the breathing activity via the central control.

Bevorzugt ist ein Patientensimulator, insbesonderePreferred is a patient simulator, in particular

Frühgeborenen-, Neugeborenen- oder Kindersimulator, vorgesehen, umfassend eine Kopfnachbildung umfassend eine Schädelnachbildung, die von einer Hautnachbildung überdeckt ist, wobei wenigstens eine Lichtquelle in und/oder an derPreterm infant, neonatal or child simulator, comprising a head model comprising a skull replica overlaid by a simulated skin, wherein at least one light source in and / or at the

Schädelnachbildung angeordnet ist. Dadurch kann imSkull simulation is arranged. This can be done in the

Kopfbereich eine Verfärbung der Haut bzw. Hautnachbildung simuliert werden. Im Falle einer Blauverfärbung kann beispielsweise eine Zyanose simuliert werden. Die Zyanose zeigt eine verminderte SauerstoffSättigung des Blutes an und kann bei akutem Auftreten ein Symptom für eine lebensbedrohliche Störung sein. Früh- und Neugeborene haben in den ersten Lebensminuten nach der Geburt physiologischerweise noch eine Zyanose. Diese zeigt sich vor allem im Bereich des Kopfes und des Stamms. Mit zunehmender Effektivität der Atmung verschwindet die Zyanose dann in den ersten Lebensminuten. Bleibt sie darüber hinaus bestehen, kann dies ein wichtiges Zeichen eines pathologischen Zustandes sein. Dieser kann sowohl die Atmung als auch die Herz-Kreislauffunktion (z.B. angeborener Herzfehler) betreffen. Weiters kann die Lichtquelle auch eine Rotfärbung/Rötung des Kopfes simulieren, welche beispielsweise bei einer Hyperoxie, d.h. einem Überangebot an Sauerstoff und einer damit verbundenen Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks im Blut, auftritt. Für die Versorgung eines Früh- und Neugeborenen sind die Zyanose und Hyperoxie damit entscheidende klinische Parameter, die das Handeln des versorgenden Teams entscheidend beeinflussen.Head area are simulated a discoloration of the skin or skin simulation. In the case of a blue discoloration, for example, a cyanosis can be simulated. Cyanosis indicates reduced oxygen saturation of the blood and may be a symptom of a life-threatening disorder if it occurs in an acute condition. Infants and newborns physiologically have cyanosis in the first few minutes after birth. This manifests itself especially in the area of the head and the trunk. As breathing becomes more efficient, cyanosis disappears in the first few minutes of its life. If it persists beyond this, it can be an important sign of a pathological condition. This can affect both breathing and cardiovascular function (e.g., congenital heart disease). Furthermore, the light source can also simulate a red coloration / reddening of the head which, for example, occurs in hyperoxia, i. an oversupply of oxygen and an associated increase in the oxygen partial pressure in the blood occurs. For the care of a premature baby and a newborn, cyanosis and hyperoxia are therefore decisive clinical parameters that decisively influence the actions of the caring team.

Dadurch, dass die wenigstens eine Lichtquelle bevorzugt in und/oder an der Schädelnachbildung angeordnet ist, wird das Licht nicht direkt in die Hautnachbildung eingeleitet, was lediglich zu einem punktuellen, örtlich begrenztenDue to the fact that the at least one light source is preferably arranged in and / or on the skull replica, the light is not introduced directly into the replica of the skin, which only leads to a punctual, locally limited one

Lichteffekt an der Haut führen würde, sondern es kommt in Folge der Lichteinbringung in die Schädelnachbildung dort zu einer Lichtverteilung, sodass ein größererLight effect on the skin would lead, but it comes as a result of the light input into the skull replica there to a light distribution, so that a larger

Flächenbereich der Hautnachbildung relativ gleichmäßig von innen beleuchtet wird. Dies führt zu einer realistischen Simulation einer Veränderung der Hautfarbe des Patientensimulators. Im Gegensatz dazu würde die direkte Platzierung von Lichtquellen, wie z.B. LEDs, unter der Haut zwar zu einem deutlichen, aber insgesamt unrealistischen Bild führen. Die punktuelle Zyanose am Ort der Lichtquellenplatzierung z.B. an den Wangen oder im Mund, wäre physiologisch nicht korrekt und würde unnatürlich wirken.Surface area of the skin replica is illuminated relatively evenly from the inside. This leads to a realistic simulation of a change in the skin color of the patient simulator. In contrast, the direct placement of light sources, e.g. LEDs, under the skin, although lead to a clear, but altogether unrealistic picture. The punctual cyanosis at the site of the light source placement e.g. on the cheeks or in the mouth, would be physiologically incorrect and would appear unnatural.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die wenigstens eine Lichtquelle von einer RGB-LED gebildet ist, deren Farbkanäle unabhängig voneinander einzeln ansteuerbar sind. Die Verwendung von mehrfarbigen RBG-LEDs erlaubt in einfacher Weise die Umsetzung von unterschiedlichen Farbnuancen. Derartige LEDs verfügen vorzugsweise über mindestens drei einzelne LED-Elemente unterschiedlicher Farbe. Zur Abdeckung des gesamten Spektrums des sichtbaren Lichts (und damit v.a. der unterschiedlichen Nuancen für die Zyanose und die Hyperoxie) werden bevorzugt die drei LED-Farben rot, grün und blau der LED-Quelle additiv gemischt. Auf Grund von Entwicklungen für denA preferred embodiment provides that the at least one light source is formed by an RGB LED whose color channels are independently controllable independently of one another. The use of multicolor RBG LEDs allows the implementation of different shades in a simple manner. Such LEDs preferably have at least three individual LED elements of different colors. To cover the entire spectrum of visible light (and thus, in particular, the different nuances for cyanosis and hyperoxia) are preferably the three LED colors red, green and blue of the LED source additively mixed. Due to developments for the

Mikroelektronikbereich stehen gegenwärtig unterschiedliche Möglichkeiten für die Ansteuerung der RGB-LEDs zur Verfügung, die von der Anwendung der Kombination von einzelnen LED-Bauteilen mit diskreter Ansteuerung bis hin zu hochintegrierten Bausteinen mit einer digitalen Steuerleitung für die Einstellung der Farbtemperatur reichen. Ein weiterer Vorteil von RGB-LEDs ist die platzsparende Aufbaumöglichkeit von mehreren Leuchtelementen, insbesondere wenn diese über einen seriellen Bus in Serie miteinander kaskadiert werden können. Bei der seriellen Verkabelung ist lediglich eineIn the field of microelectronics, there are currently a variety of options for driving the RGB LEDs, ranging from the use of a combination of discrete drive LED discrete components to highly integrated devices with a digital control line for color temperature adjustment. Another advantage of RGB LEDs is the space-saving design option of multiple light elements, especially if they can be cascaded together in series via a serial bus. With the serial wiring is only one

Steuerleitung für die Programmierung der Module notwendig, wobei sich das serielle Datensignal aus jeweils z.B. acht Bit pro Farbe jedes Leuchtmodules zusammensetzt und die Informationen durch alle Module durchgereicht werden. Es ergibt sich somit, dass, entsprechend der Modulanzahl, eine gleiche Anzahl von 3 Farb-Bytes generiert werden muss, um alle Module in der Kette mit einer Farbinformation zu setzen.Control line necessary for the programming of the modules, whereby the serial data signal consists of e.g. Eight bits per color of each light module is composed and the information passed through all the modules. It thus follows that, according to the number of modules, an equal number of 3 color bytes must be generated in order to set all modules in the chain with a color information.

Der gesamte Farbumfang der RGB-LEDs umfasst bevorzugt > 4 Mio, insbesondere > 16 Mio möglicher Farben und umfasst damit das gesamte sichtbare Farbspektrum von weiß bis schwarz. Dadurch gelingt bei Wahl einer geeigneten Farbe in einfacher Weise eine realistische Färbung derThe entire color gamut of the RGB LEDs preferably comprises> 4 million, in particular> 16 million possible colors and thus includes the entire visible color spectrum from white to black. This makes it possible to select a suitable color in a simple manner, a realistic color of the

Hautnachbildung. Für das Management der Farbsteuerung und den Datenaustausch ist bevorzugt ein eigener Mikrokontroller vorgesehen, der von einer Hauptsteuerung Steuerbefehle erhält und diese an die einzelnen RGB-LEDs durchreicht. Für die Realisierung einer Hautverfärbung im Stirnbereich der Kopfnachbildung ist es bevorzugt, wenn eine Lichtquelle an der Innenoberfläche der Schädeldecke derSkin replica. For the management of the color control and the data exchange, a separate microcontroller is preferably provided which receives control commands from a main controller and passes them to the individual RGB LEDs. For the realization of a skin discoloration in the forehead region of the replica head, it is preferred if a light source on the inner surface of the skull of the

Schädelnachbildung angeordnet ist. Die dadurch erzielte indirekte Beleuchtung im Inneren der Schädelnachbildung führt zu einer homogen, gleichmäßigen Lichtverteilung. Hierfür kann das dafür vorgesehene LED-Modul vorzugsweise medial an der Schädelbasis verklebt werden und beleuchtet so indirekt den Innenteil der Schädeldecke. Die über die bevorzugt in weißer Farbe ausgebildete Schädelnachbildung auftretende Reflexion leuchtet so den gesamten Stirnbereich und die Seitenpartien des Schädels homogen aus. In Kombination mit einer Wangenbeleuchtung führt dies zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung des gesamten oberenSkull simulation is arranged. The resulting indirect illumination inside the skull replica leads to a homogeneous, uniform light distribution. For this purpose, the LED module provided for this purpose can preferably be adhesively bonded medially to the base of the skull and thus indirectly illuminates the inner part of the skull. The reflection occurring via the skull formation, which is preferably formed in white color, thus illuminates the entire forehead area and the side parts of the skull homogeneously. In combination with a cheek lighting, this leads to a uniform illumination of the entire upper

Kopfbereich.es. Als Resultat ergibt sich dadurch eine äußerst realistische Darstellung der Zyanose und Hyperoxie im Kopfbereich. Für die Realisierung einer Hautverfärbung in der nasalen Mundpartie der Kopfnachbildung ist es bevorzugt, dass eine Lichtquelle in der Schädelnachbildung die mittlere Schädelgrube von innen anleuchtend angeordnet ist. Durch die direkte Beleuchtung der Schädelknochen derKopfbereich.es. The result is an extremely realistic representation of cyanosis and hyperoxia in the head area. For the realization of a skin discoloration in the nasal mouth of the head replica, it is preferred that a light source in the skull replica the medial fossa of the skull is arranged from the inside. By directly illuminating the skull bones of the

Schädelnachbildung aus dem Inneren der Schädelnachbildung, im Bereich der mittleren Schädelgrube, ergibt sich eine homogene und realistische Lichtverteilung, die an den Grenzflächen zwischen der Schädelnachbildung und der Hautnachbildung abstrahlt. Dies führt zu äußerst realistischen Färbungen im Bereich der nasalen Mundpartie. Auch im Hinblick auf die Serienfertigung bedeutet die Bestrahlung der Knochen aus dem Schädelinneren einen deutlichen Vorteil. Die Lichtmodule sind so vor jeglicher mechanischer Beanspruchung geschützt und lassen sich leicht konstruieren und austauschen. Neben der gutenSkull replica from the inside of the skull reconstruction, in the area of the middle fossa, results in a homogeneous and realistic light distribution, which radiates at the interfaces between the skull replica and the skin replica. This leads to extremely realistic staining in the area of the nasal mouth. Also with regard to series production, the irradiation of the bones from the inside of the skull means a clear advantage. The light modules are thus protected against any mechanical stress and can be easily constructed and replaced. In addition to the good

Lichtverteilung und Vorteilen für die Serienfertigung und Haltbarkeit, ergibt sich weiters eine Reduktion des Energiebedarfs für die Lichtquelle, da sich bei dieser Methode keine Energieverluste durch den Anschluss eines Lichtwellenleiters über einen Adapter ergeben.Light distribution and advantages for mass production and durability, further results in a reduction of the energy requirement for the light source, since this method results in no energy loss through the connection of an optical waveguide via an adapter.

Eine homogene Ausleuchtung der Hautnachbildung wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Schädelnachbildung aus einem polymeren, transluzenten, insbesondere weißen, Werkstoff besteht und die Hautnachbildung transparent oder transluzent, insbesondere aus einem Silikonwerkstoff, ausgebildet ist. Für die Beleuchtung schwer zugänglicher Bereiche, z.B.A homogeneous illumination of the skin replica is preferably achieved in that the skull replica is made of a polymeric, translucent, in particular white, material and the replica skin is transparent or translucent, in particular of a silicone material. For lighting difficult to access areas, e.g.

Mund- und Kinnzone, aufgrund beschränkter Platzverhältnisse ist die Verwendung von Lichtleitern vorteilhaft. Die Platzverhältnisse sind insbesondere dann beschränkt, wenn die Kopfnachbildung eine Nachbildung der oberen Atemwege umfasst. Eine bevorzugte Ausbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass eine Lichtquelle mit einemMouth and chin zone, due to limited space, the use of optical fibers is advantageous. The space conditions are limited in particular when the replica of the head comprises a replica of the upper respiratory tract. A preferred embodiment provides in this context that a light source with a

Lichtwellenleiter verbunden ist, der sich bogenförmig im Kinnbereich der Kopfnachbildung erstreckt und zur Abstrahlung von Licht entlang des Bogens ausgebildet ist, wobei der lichtabstrahlende bogenförmige Bereich des Lichtwellenleiters vorzugsweise zwischen der Hautnachbildung und einer Atemwegsnachbildung bzw. dem Unterkiefer angeordnet ist. Die Abstrahlung im bogenförmigen Bereich wird dabei mit Vorteil durch eine Aufrauhung und/oder Einkerbung der äußeren Oberfläche des Lichtwellenleiters erreicht. Dadurch wird außerdem eine diffuse und flächige Abstrahlung erzielt. Bevorzugt ist der Lichtwellenleiter so angeordnet, dass der lichtabstrahlende bogenförmige Bereich parallel zu einerOptical waveguide is connected, which extends arcuately in the chin region of the head model and is designed to emit light along the arc, wherein the light-emitting arcuate portion of the optical waveguide is preferably arranged between the skin replica and a respiratory simulation or the lower jaw. The radiation in the arcuate region is advantageously achieved by roughening and / or indenting the outer surface of the optical waveguide. As a result, a diffuse and planar radiation is also achieved. Preferably, the optical waveguide is arranged so that the light-emitting arcuate region parallel to a

Unterkiefernachbildung geführt ist.Lower jaw replica is led.

Frühgeborenen-, Neugeborenen- oder Kindersimulator, vorgesehen umfassend eine Kopfnachbildung mit einerPreterm, neonatal, or child simulator, provided with a replica head

Nasennachbildung mit zwei flexiblen Nasenflügeln, wobei an den Nasenflügeln ein in das Innere der Kopfnachbildung führendes Antriebselement, wie z.B. wenigstens ein Faden oder Hebel, angreift, um eine Aufweitung und Verengung der Nasenflügel zu simulieren. Das sog. „Nasenflügeln" zeigt sich als atemsynchrones Weiten der Nasenflügel bei der Einatmung und stellt ein Symptom eines Atemnotsyndroms dar.A nose replica with two flexible nostrils, wherein at the nostrils a driving element leading into the interior of the head replica, e.g. at least one thread or lever, acts to simulate a widening and narrowing of the nostrils. The so-called "Nasenflügeln" shows up as breath synchronous widening of the nostrils with the inhalation and represents a symptom of a Atemnotsyndroms.

Die Betätigung der Nasenflügelbewegung erfolgt bevorzugt dadurch, dass eine Hebelmechanik mit einem Antriebselement, beispielsweise einem Elektromagneten, zum Bewegen des Hebels zusammenwirkt. Die Hebelmechanik ist dabei so aufgebaut, dass beim Aktivieren des Elektromagneten sich die entgegengesetzten Hebelenden entgegengesetzt bewegen und damit beim Anziehen der Hebel zum Magneten sich die Enden in den Nasenflügeln abspreizen. Beim Aktivieren des Magneten kommt es dadurch zu einem Erweitern derThe operation of the nose wing movement is preferably carried out in that a lever mechanism with a drive element, such as an electromagnet, cooperates to move the lever. The lever mechanism is constructed so that upon activation of the electromagnet, the opposite ends of the lever move in opposite directions and thus when the levers to the magnet to the magnets spread the ends in the nostrils. When you activate the magnet, it comes to an extension of the

Nasenlöcher. Beim Deaktivieren des Elektromagneten kommt es zu einer Rückstellung der Nasenflügel aufgrund der elastischen Ausführungen der Nasenflügel mit einem entsprechenden Kunststoff.Nostrils. When deactivating the electromagnet, there is a provision of the nostrils due to the elastic versions of the nostrils with a corresponding plastic.

Eine atemsynchrone Bewegung der Nasenflügel wird bevorzugt dadurch erreicht, dass eine zentrale Steuervorrichtung vorgesehen ist, die zur Ansteuerung der Heb- und Senkmechanik der Thoraxnachbildung und zur Ansteuerung des Antriebselements der Nasenflügel derart ausgebildet ist, dass das Aufweiten der Nasenflügel und das Anheben des wenigstens einen heb- und senkbaren Brustkorbelements synchron erfolgen.A breath-synchronous movement of the nostrils is preferably achieved in that a central control device is provided which is designed to control the lifting and lowering mechanism of the thorax replica and for driving the drive element of the nasal wings such that the expansion of the nostrils and the lifting of at least one lever - And lowerable thorax element synchronously.

Zur Beurteilung der Lunge und des Herzens sowie desTo assess the lungs and the heart as well as the

Abdomens ist es für Trainingszwecke vorteilhaft, Geräusche mit Hilfe eines Stethoskops abhören zu können. Bei herkömmlichen Patientensimulatoren wird dies durch den Einbau von Lautsprechern im Bereich der jeweiligen Organe bewerkstelligt. Dies hat allerdings deutliche Nachteile. Meist handelt es sich um lediglich einen Lautsprecher für das Herz, zwei Lautsprecher für die Lunge und ggf. einen Lautsprecher für Darmgeräusche über dem Abdomen. Dies führt dazu, dass der Benutzer den Lautsprecher, der von außen nicht sichtbar ist, genau treffen muss, um die Geräusche deutlich abhören zu können. Aber auch wenn der Benutzer die Position des gewünschten Lautsprechers trifft, sind meist Nebengeräusche der Simulatormechanik ebenfalls zu hören, die irritieren und letztlich kein korrektes Abhören ermöglichen.Abdominal it is advantageous for training purposes to be able to listen to sounds with the help of a stethoscope. In conventional patient simulators, this is accomplished by installing speakers in the area of the respective organs. However, this has significant disadvantages. Most are just a speaker for the heart, two speakers for the lungs and possibly a speaker for bowel sounds above the abdomen. As a result, the user must precisely hit the speaker, which is not visible from the outside, in order to clearly hear the noise. But even if the user hits the position of the desired speaker, usually secondary sounds of the simulator mechanics are also heard, which irritate and ultimately do not allow proper listening.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist bevorzugt einTo overcome these disadvantages is preferred

Patientensimulator, insbesondere Frühgeborenen-,Patient simulator, especially preterm infants,

Neugeborenen- oder Kindersimulator, vorgesehen umfassend eine Thoraxnachbildung, eine Abdomennachbildung, einen Stethoskopsimulator und einen Audiogenerator, wobei die Thoraxnachbildung und die Abdomennachbildung wenigstens zwei Abstandssensoren aufweisen, die mit einem Stethoskopkopf des Stethoskopsimulators zur Ermittlung der Position des Stethoskopkopfs Zusammenwirken, wobei die ermittelten Positionsdaten dem Audiogenerator zuführbar sind, wobei der Audiogenerator einen Speicher für Audiodateien und eine Verarbeitungseinrichtung zum Abmischen der Audiodateien in Abhängigkeit von den Positionsdaten zu einem abgemischten Audiosignal aufweist, das einem Ohrhörer des Stethoskopsimulators zuführbar ist. Unter einem Abstandssensor wird hierbei ein Sensor verstanden, der ein dem Abstand, insbesondere sphärischen Abstand zwischen dem Sensor und dem Stethoskopkopf proportionales Signal ausgibt. Die Position des Stethoskopkopfs kann auf Grundlage der Abstandsdaten vorzugsweise durch mathematische Triangulation ermittelt werden, um Positionsdaten zu erhalten. Die Errechnung der Positionsdaten aus den Abstandsdaten kann dabei entweder in der Patientennachbildung oder extern erfolgen. Der Audiogenerator ist vorzugsweise außerhalb derThe neonatal or child simulator, comprising a thorax replica, an abdominal replica, a stethoscope simulator and an audio generator, the thorax replica and the abdominal replica having at least two distance sensors cooperating with a stethoscope head of the stethoscope simulator for determining the position of the stethoscope head, wherein the determined position data is the audio generator can be fed, wherein the audio generator has a memory for audio files and a processing means for mixing the audio files in response to the position data to a mixed audio signal which can be fed to an earphone of the stethoscope simulator. In this case, a distance sensor is understood to be a sensor which outputs a signal which is proportional to the distance, in particular the spherical distance, between the sensor and the stethoscope head. The position of the stethoscope head can preferably be determined based on the distance data by mathematical triangulation in order to obtain position data. The calculation of the position data from the distance data can be done either in the patient's copy or externally. The audio generator is preferably outside the

Patientennachbildung angeordnet. Der Erfindung liegt somit die Idee zugrunde, die zu auskultierenden Geräusche nicht im Patientensimulator zu generieren, sondern dass nur die Position des Stethoskops im Patientensimulator erfasst wird und die Geräusche entsprechend der Position im Stethoskop selbst oder in einer externen Einheit generiert werden.Patient imitation arranged. The invention is thus based on the idea not to generate auscultating noises in the patient simulator, but that only the position of the stethoscope is detected in the patient simulator and the sounds are generated according to the position in the stethoscope itself or in an external unit.

Bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass der Simulator einen Nahfeldsender und das Stethoskop einen resonanten Empfängerkreis aufweist. Der Nahfeldsender des Simulators erzeugt dabei ein elektromagnetisches Nahfeld mit einer vorgegebenen Frequenz. Beispielsweise wird eine definierte Trägerfrequenz von beispielsweise 100kHz verwendet.It is preferably provided here that the simulator has a near-field transmitter and the stethoscope has a resonant receiver circuit. The near field transmitter of the simulator generates an electromagnetic near field with a predetermined frequency. For example, a defined carrier frequency of, for example, 100 kHz is used.

Im Simulator selbst befinden sich Senderspulen, die auf die Trägerfrequenz abgestimmt sind. In Abhängigkeit von der Entfernung zum Empfänger verändert sich dieIn the simulator itself are transmitter coils, which are tuned to the carrier frequency. Depending on the distance to the receiver changes the

Resonanzfrequenz und Amplitude im zugehörigen Schwingkreis. Die auf diese Weise gewonnenen, durch die Amplitude und Frequenz repräsentierten Abstandsdaten werden zur Positionsbestimmung ausgewertet und das Ergebnis dem Audiogenerator zugeführt, in dem eineResonance frequency and amplitude in the associated resonant circuit. The distance data obtained in this way, represented by the amplitude and frequency, are evaluated for position determination and the result is fed to the audio generator, in which a

Verarbeitungseinrichtung dafür sorgt, dass gespeicherte Audiodateien in Abhängigkeit von der Position zu einem gemeinsamen Audiosignal abgemischt werden, das einem Ohrhörer des Stethoskopsimulators zuführbar ist. Die Abstands- bzw. Positionsdaten können dem Audiogenerator vorzugweise als analoge Signale zugeführt werden, wodurch eine Gewichtung der Lautstärke der Audiodateien, wie Geräusche der Lungenflügel, des Herzens, des Magens, sowie artifizielle Nebengeräusche in Abhängigkeit von einem korrekten, ruhigen Aufsetzten des Stethoskops erfolgen kann und die Audiodateien zu einem resultierenden Audiosignal gemischt werden können. Daher ergibt sich für den Schulungsteilnehmer die Situation, dass bei der Positionierung des Stethoskopsimulators auf den linken Brustkorb ein klares Lungengeräusch abgemischt wird bzw. bei herznaher Positionierung primär Herztöne abgemischt werden.Processing device ensures that stored audio files are mixed depending on the position to a common audio signal that can be fed to an earphone of the stethoscope simulator. The distance or position data may preferably be supplied to the audio generator as analog signals, whereby a weighting of the volume of the audio files, such as sounds of the lungs, the heart, the stomach, as well as artificial background noise in response to a correct, quiet Aufsetzten the stethoscope can be done and the audio files can be mixed to form a resulting audio signal. Therefore, for the trainee, there is the situation that when positioning the stethoscope simulator on the left thorax a clear lung noise is blended or when cardiac positioning primarily heart sounds are mixed.

Alternativ kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Nahfeldsender im Stethoskop und der Empfängerkreis im Simulator angeordnet ist. Die Umsetzung des Senders und Empfängers ist demgemäß je nach Anwendung austauschbar.Alternatively, it can preferably be provided that the near field transmitter is arranged in the stethoscope and the receiver circuit in the simulator. The implementation of the sender and receiver is accordingly interchangeable depending on the application.

Der Audiogenerator kann bevorzugt entweder in einer Stethoskopnachbildung des Stethoskopsimulators oder in einer von der Patientennachbildung des Patientensimulators und von der Stethoskopnachbildung gesonderten, externen Einheit angeordnet sein. Das von dem in einer externen Einheit angeordneten Audiogenerator abgemischte Audiosignal kann vorzugsweise mittels drahtloser Datenübertragung, wie z.B. Bluetooth drahtlos in eine Empfangseinheit des Stethoskopsimulators übertragen und daher ohne unangenehme Nebengeräusche über einen integrierten Ohrhörer gehört werden.The audio generator can preferably be arranged either in a stethoscope replica of the stethoscope simulator or in an external unit separate from the patient replica of the patient simulator and from the stethoscope replica. The audio signal mixed by the audio generator arranged in an external unit may preferably be transmitted by means of wireless data transmission, e.g. Bluetooth wirelessly transmitted to a receiver unit of the Stethoskopsimulators and therefore be heard without unpleasant noise through an integrated earphones.

Eine bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass für jedeA preferred training provides that for each

Position auf der Thorax- bzw. Abdomennachbildung wenigstens ein Audiosignal abmischbar ist, das Geräusche des menschlichen Körpers an der entsprechenden Position repräsentiert. Die Geräusche werden dabei in Abhängigkeit von der Stethoskopkopfposition gewichtet aus mindestens einer gespeicherten Audiodatei abgemischt und im Stethoskop ausgegeben.Position on the thorax or Abdomennachbildung at least one audio signal is mixed, representing the sounds of the human body at the appropriate position. The sounds are weighted depending on the stethoscope head position from at least one stored audio file and output in the stethoscope.

Die einzelnen Audiodateien repräsentieren dabei jeweils eine simulierte Geräuschquelle, wie z.B. ein Herzgeräusch, ein Lungengeräusch, ein Magengeräusch und dgl., und sind daher der Position der jeweiligen Geräuschquelle zugeordnet. Weiters ist die Verarbeitungseinrichtung zum Abmischen der Audiodateien mit Vorteil so ausgebildet, dass eine Audiodatei dem abgemischten Signal mit einer umso größeren Lautstärke hinzugeführt wird, je geringer der Abstand des Stethoskopkopfs von der dieser Audiodatei bzw. dieser simulierten Geräuschquelle zugeordneten Position ist.The individual audio files each represent a simulated noise source, such as a murmur, a lung sound, a stomach sound, and the like, and are therefore assigned to the position of the respective noise source. Furthermore, the processing device for mixing the audio files is advantageously designed so that an audio file is added to the mixed signal with an even greater volume, the smaller the distance of the stethoscope head from the position associated with this audio file or this simulated noise source.

Bei der Generierung des abgemischten Audiosignals können zusätzlich zu den Positionsinformationen weitere Parameter berücksichtigt werden. Beispielsweise ist es vorteilhaft, wenn das Herzgeräusch so angepasst wird, dass es die Herzfrequenz erkennen lässt. Dasselbe gilt in Bezug auf die Lungengeräusche für die Atemfrequenz. Weiters können die Geräusche naturgemäß in Abhängigkeit von pathologischen Zuständen variieren. Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass jede Audiodatei mit physiologischem Geräusch durch eine Audiodatei mit pathologischem Geräusch ersetzt werden kann und diese für die Ausgabe des positionsgebundenenWhen generating the mixed audio signal, additional parameters can be taken into account in addition to the position information. For example, it is advantageous if the heart sound is adjusted so that it detects the heart rate. The same applies to the lung noise for the respiratory rate. Furthermore, the sounds may naturally vary depending on pathological conditions. A preferred embodiment of the invention in this context provides that each audio file with physiological noise can be replaced by an audio file with pathological noise and this for the output of the position-bound

Audiosignals entsprechend der Stethoskopkopfposition abgemischt wird.Audio signal is mixed according to the Stethoskopkopfposition.

Um die verschiedensten Geräuschquellen des menschlichen Körpers möglichst realistisch wiedergeben zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest eine Audiodatei ein Herzgeräusch simuliert und daher der Position des Herzens der Thoraxnachbildung zugeordnet ist, dass eine Audiodatei ein erstes Lungengeräusch simuliert und daher der Position des linken Lungenflügels der Thoraxnachbildung zugeordnet ist, dass eine Audiodatei ein zweites Lungengeräusch simuliert und daher der Position des rechten Lungenflügels der Thoraxnachbildung zugeordnet ist und/oder dass eine Audiodatei ein Magengeräusch simuliert und daher der Position des Magens der Abdomennachbildung zugeordnet ist.In order to be able to reproduce the most diverse noise sources of the human body as realistically as possible, it is preferably provided that at least one audio file simulates a heart sound and is therefore assigned to the position of the heart of the thorax replica, that an audio file simulates a first lung noise and therefore the position of the left lung of the lung Associated with a thorax reconstruction, that an audio file simulates a second lung sound and is therefore associated with the position of the right lung of the thorax replica and / or that an audio file simulates a stomach sound and is therefore associated with the position of the stomach of the abdominal replica.

Allgemein ist bei jedem der oben beschriebenen Aspekte bevorzugt vorgesehen, dass der Patientensimulator einen’ vollständigen Körper des jeweiligen Patienten, d.h. insbesondere eines Frühgeborenen, eines Neugeborenen oder Kindes darstellt und daher neben einer Thorax-, einer Abdomen-, einer Kopfnachbildung auch Nachbildungen der Extremitäten umfasst. Weiters ist der Patientensimulator in seinen Abmessungen und in Bezug auf die Größenverhältnisse seiner nachgebildeten Körperteile so ausgebildet, dass er den Abmessungen und den Größenverhältnissen eines realen Patienten, d.h. eines menschlichen Frühgeborenen, Neugeborenen oder Kindes entspricht.In general, in each of the aspects described above, it is preferable for the patient simulator to design a complete body of the particular patient, i. especially a premature baby, a newborn or child represents and therefore in addition to a thorax, an abdomen, a head replica also includes replicas of the extremities. Furthermore, the patient simulator is sized and sized for its replicated body parts to suit the dimensions and proportions of a real patient, i. of a human premature baby, newborn or child.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigt Fig.l einenThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown schematically in the drawing. In this Fig.l shows a

Frühgeborenensimulator in teilweise geöffneter Darstellung, Fig. 2 und Fig. 3 den Frühgeborenensimulator mit einer Bauchplatte in unterschiedlichen Stellungen, Fig. 4 eine weitere Darstellung des Frühgeborenensimulators, Fig. 5 eine Detailansicht des Frühgeborenensimulators mit einem Mechanismus zur interkostalen Einziehung, Fig. 6 und Fig. 7 eine Darstellung der Hautnachbildung in zwei verschiedenen Zuständen der interkostalen Einziehung, Fig. 8 eine Schnittansicht der Schädelnachbildung des4 shows a further illustration of the premature infant simulator, FIG. 5 shows a detailed view of the premature infant simulator with an intercostal recovery mechanism, FIG. 6 and FIG 7 is a representation of the simulation of skin in two different states of intercostal recovery;

Frühgeborenensimulators, Fig. 9 eine weitere Schnittansicht der Schädelnachbildung des Frühgeborenensimulators, Fig. 10 eine Vorderansicht der Schädelnachbildung des Frühgeborenensimulators, Fig. 11 eine Detaildarstellung der Schädelnachbildung im Bereich der Nase, Fig. 12 eine Stethoskopnachbildung im Zusammenwirken mit dem Frühgeborenensimulator, Fig. 13 ein Schaltbild der Stethoskopnachbildung, Fig. 14 eine Übersichtsdarstellung der Steuerlogik des Patientensimulators insbesondere betreffend das Lungenmodell und Fig. 15 eine Gesamtübersicht des Patientensimulators samt Steuer- und Überwachungskomponenten.Fig. 10 is a front view of the skull simulation of the premature infant simulator, Fig. 11 is a detailed representation of cranial replica around the nose, Fig. 12 is a stethoscope replica in cooperation with the premature infant simulator, Fig. 13 14 shows an overview of the control logic of the patient simulator, in particular concerning the lung model, and FIG. 15 shows an overall view of the patient simulator, including control and monitoring components.

Fig.l zeigt einen Frühgeborenensimulator 1, der eine Thoraxnachbildung 2, einen Lungensimulator 3 und eine zum Lungensimulator 3 führende Luftröhrennachbildung 4 umfasst. Die Thoraxnachbildung 2 umfasst ein rechtes heb- und senkbares Brustkorbelement 5 für die rechte Brustkorbhälfte und ein linkes heb- und senkbares Brustkorbelement für die linke Brustkorbhälfte (in Fig.l nicht dargestellt). Weiters umfasst der Simulator 1 eine Schädelnachbildung 6. Die beiden Brustkorbelemente 5 sind gesondert voneinander heb-und senkbar ausgebildet und jeweils mit einer eigenen ansteuerbaren Hub- und Senkmechanik ausgestattet. Die im Inneren des Simulators 1 angeordnete Hub- und Senkmechanik umfasst beiderseits jeweils eine elektromotorische Antriebseinheit 7, welche ein Zahnrad 8 antreibt. Das Zahnrad 8 greift in eine am schwenkbar gelagerten Arm 10 ausgebildete Zahnung 9 ein, wobei am Arm 10 das jeweilige rechte bzw. linke Brustkorbelement 5 befestigt ist, sodass die Drehbewegung des Zahnrads 8 je nach Drehrichtung in eine Hub- bzw. Senkbewegung des Arms 10 mit demFIG. 1 shows a premature infant simulator 1 comprising a thorax replica 2, a lung simulator 3 and a tracheotomy 4 leading to the lung simulator 3. The thorax replica 2 comprises a right raisable and lowerable thorax element 5 for the right half of the thorax and a left raisable and lowerable thorax element for the left thoracic half (not shown in FIG. 1). Furthermore, the simulator 1 comprises a skull replica 6. The two thorax elements 5 are formed separately raised and lowered and each equipped with its own controllable lifting and lowering mechanism. The lifting and lowering mechanism arranged in the interior of the simulator 1 comprises on both sides in each case an electromotive drive unit 7 which drives a gearwheel 8. The gear 8 engages in a trained on pivotally mounted arm 10 teeth 9, wherein the arm 10, the respective right or left thorax element 5 is fixed, so that the rotational movement of the gear 8 depending on the direction of rotation in a lifting or lowering movement of the arm 10th with the

Brustkorbelement 5 in Richtung des Doppelpfeils 12 übersetzt wird. Das linke und das rechte Brustkorbelement 5 weisen jeweils eine Rippennachbildung 11 auf.Thorax element 5 is translated in the direction of the double arrow 12. The left and right rib cage elements 5 each have a rib replica 11.

Weiters umfasst der Simulator 1 eine Abdomennachbildung 13, die eine heb- und senkbare Bauchplatte 14 aufweist, wobei die Hebung und Senkung der Bauchplatte 14 - analog zur Hebung und Senkung der Brustkorbelemente 5 - durch eine elektromotorische Antriebseinheit 15 erfolgt, welche ein Zahnrad 16 antreibt, das wiederum in eine Zahnung 17 eingreift, die an einem schwenkbar gelagerten Arm 18 ausgebildet ist, an welchem die Bauchplatte 14 befestigt ist.Furthermore, the simulator 1 comprises an abdominal replica 13, which has a raisable and lowerable abdominal plate 14, wherein the raising and lowering of the abdominal plate 14 - analogous to the raising and lowering of the thorax elements 5 - by an electric motor drive unit 15 which drives a gear 16, which in turn engages in a toothing 17, which is formed on a pivotally mounted arm 18, to which the belly plate 14 is attached.

Fig. 2 zeigt die Bauchplatte 14 und die Brustkorbelemente 5 in abgesenkter Position und Fig.3 zeigt die Bauchplatte 14 und die Brustkorbelemente 5 in angehobener Position.FIG. 2 shows the abdominal plate 14 and the thorax elements 5 in the lowered position, and FIG. 3 shows the abdominal plate 14 and the thorax elements 5 in the raised position.

Bei Betätigung der elektromotorischen Antriebseinheit 15 (in Fig.2 und Fig.3 nicht gezeigt) dreht sich das Zahnrad 16 und eine Hebung/Senkung der Bauchplatte 14 inUpon actuation of the electromotive drive unit 15 (not shown in Figure 2 and Figure 3), the gear 16 and a raising / lowering of the belly plate 14 rotates in

Pfeilrichtung 19 wird durch Eingriff des Zahnrads 16 in die Verzahnung 17 und die dadurch induzierte Verschwenkung des antreibbaren Arms 18 bewirkt. Je nach Drehrichtung des Zahnrads 16 ist eine Simulation der Abdomenhebung bzw. -Senkung möglich.Arrow direction 19 is effected by engagement of the gear 16 in the toothing 17 and the pivoting of the driven arm 18 induced thereby. Depending on the direction of rotation of the gear 16, a simulation of Abdomenhebung or -senkung is possible.

Fig.4 zeigt die komplette anatomische Stützkonstruktion des Simulators 1 über der eine Hautnachbildung 20 (in Fig. 4 nicht dargestellt) liegt, welche den gesamten Simulator 1, d.h auch die Thoraxnachbildung 2 mit den4 shows the complete anatomical support structure of the simulator 1 over which a replica of a skin 20 (not shown in FIG. 4) lies, which covers the entire simulator 1, that is also the thorax replica 2 with the

Rippennachbildungen 11, sowie die Abdomennachbildung 13 mit der Bauchplatte 14 überdeckt. Insbesondere umschließt die Hautnachbildung 20 die Thoraxnachbildung 2 sowie dieRib replica 11, and the abdominal replica 13 covered with the abdominal plate 14. In particular, the skin replica 20 encloses the thorax replica 2 and the

Abdomennachbildung 13. Die Hautnachbildung 20 ist aus einem elastischen Material, wie z.B. aus einem Silikonmaterial, hergestellt, um die Hebung und Senkung derAbdominal Imaging 13. The skin replica 20 is made of an elastic material, such as e.g. made of a silicone material, made to raise and lower the

Brustkorbelemente 5 sowie der Bauchplatte 14 zuzulassen.Thorax elements 5 and the belly plate 14 allow.

In den Fig.5 bis 7 ist weiters gezeigt, dass zur Simulation einer interkostalen Einziehung an der Hautnachbildung 20 angreifende Zugmittel 21 vorgesehen sind. Die Zugmittel 21 erstrecken sich zwischen den einzelnen Rippen der Rippennachbildung 11 hindurch und sind an ihrem der Hautnachbildung 20 abgewandten Ende jeweils anIt is further shown in FIGS. 5 to 7 that, to simulate an intercostal retraction, 20 engaging traction means 21 are provided on the skin replica. The traction means 21 extend between the individual ribs of the rib replica 11 and are at their end facing away from the skin replica 20 each at

Schwenkstangen 21' befestigt. Die Schwenkstangen 21' sind an einer gemeinsamen Achse starr befestigt und daher um diese Achse schwenkbar, wobei zum Schwenkantrieb eine elektromotorische Antriebseinheit 22 vorgesehen ist, welche das Zahnrad 23 zur Drehbewegung antreibt, welches in das an der Achse der Schwenkstangen 21' befestige Zahnrad 24 eingreift. Die Verschwenkung der Schwenkstangen 21' im Sine des Doppelpfeils 25 bewirkt, dass die Hautnachbildung 20 zwischen die Rippennachbildungen 11 gezogen wird bzw. wieder in ihre Normalposition zurückbewegt wird. Je nach Drehrichtung des Antriebs 22 ist somit eine Simulation der interkostalen Einziehung oder der Normalposition der Hautnachbildung 20 möglich. Der Antrieb 22 ist hierbei am Arm 10 befestigt, der für das Anheben und das Absenken der Rippennachbildungen 11 verantwortlich ist. Dadurch, dass der Antrieb 22 bei einem Anheben oder Absenken des Arms mit diesem mitbewegt wird, kann die Simulation der interkostalen Einziehung der Hautnachbildung 20 unabhängig von der jeweiligen Stellung der Rippennachbildung 11 erfolgen.Swivel rods 21 'attached. The pivot rods 21 'are rigidly mounted on a common axis and therefore pivotable about this axis, wherein the pivot drive an electromotive drive unit 22 is provided which drives the gear 23 for rotational movement, which engages in the on the axis of the pivot rods 21' attached gear 24 , The pivoting of the pivot rods 21 'in the direction of the double arrow 25 causes the replica skin 20 is pulled between the rib replicas 11 and is moved back to its normal position. Depending on the direction of rotation of the drive 22, a simulation of the intercostal collection or the normal position of the skin replica 20 is thus possible. The drive 22 is in this case attached to the arm 10, which is responsible for the raising and lowering of the rib replicas 11. By moving the drive 22 with it when lifting or lowering the arm, the simulation of the intercostal collection of the skin replica 20 can be carried out independently of the respective position of the rib replica 11.

In Fig.6 ist die Hautnachbildung 20 in der Normalposition und in Fig.7 bei simulierter, interkostaler Einziehung dargestellt.FIG. 6 shows the simulated skin 20 in the normal position and in FIG. 7 in simulated, intercostal recovery.

Fig.8 und Fig.9 zeigen eine Kopfnachbildung 26 desFig.8 and Fig.9 show a head model 26 of the

Simulators 1, welche eine Schädelnachbildung 6 aufweist. Innerhalb der Schädelnachbildung 6 sind die Lichtquellen 27, 28, 29, 30 und 31 angeordnet.Simulator 1, which has a skull simulation 6. Within the skull replica 6, the light sources 27, 28, 29, 30 and 31 are arranged.

Die Lichtquellen 27 und 28 sind an einer im Schädelhohlraum angeordneten Trägerplatte befestigt und im Bereich der Stirn gegen die Innenoberfläche der Schädeldecke der Schädelnachbildung 6 gerichtet. Die Lichtquellen 29 und 30 befinden sich in der mittleren Schädelgrube der Schädelnachbildung 6. Eine weitere Lichtquelle 31 ist im Inneren der Schädelnachbildung 6 angeordnet und speist einen Lichtwellenleiter 32, der sich bogenförmig im Kinnbereich 33 der Kopfnachbildung 26 erstreckt.The light sources 27 and 28 are attached to a support plate arranged in the cranial cavity and directed in the region of the forehead against the inner surface of the skull of the skull replica 6. The light sources 29 and 30 are located in the middle cranial fossa of the skull replica 6. A further light source 31 is arranged in the interior of the skull replica 6 and feeds an optical waveguide 32, which extends arcuately in the chin region 33 of the replica 26.

Dadurch, dass die Schädelnachbildung 6 und dieBecause the skull simulation 6 and the

Hautnachbildung 20 transluzent ausgebildet sind, ergibt sich bei Betätigung der Lichtquellen 27 bis 31 ein wie in Fig. 10 dargestelltes Beleuchtungsmuster der sich bei einer vorliegenden Zyanose charakteristisch blau und bei einer Hyperoxie charakteristisch rot färbenden Gesichtsbereiche.Skin replica 20 are translucent formed, resulting in actuation of the light sources 27 to 31 as shown in Fig. 10 illumination pattern of characteristic in a present cyanosis blue and in a hyperoxia characteristic red -dening facial areas.

Fig.11 zeigt die Kopfnachbildung 26 des Simulators 1 mit einer Nasennachbildung 34, die zwei flexible Nasenflügel 35 aufweist, wobei an den Nasenflügeln 35 in das Innere der Kopfnachbildung 26 führende Hebel 36 angreifen, die aus einem magnetisierbaren Material bestehen. Weiters ist eine Steuervorrichtung 37 vorgesehen, die Elektromagnete 38 trägt, wobei bei Ansteuerung der Steuervorrichtung 37 die11 shows the head model 26 of the simulator 1 with a nose replica 34, which has two flexible nose wings 35, wherein on the nose wings 35 in the interior of the replica head 26 leading levers 36 attack, which consist of a magnetizable material. Furthermore, a control device 37 is provided, which carries electromagnets 38, wherein upon activation of the control device 37, the

Elektromagnete 38 aktiviert werden und die magnetischen Hebel 36 entsprechend der Pfeile 39 angezogen werden, was wiederum ein Aufweiten der Nasenflügel im Sinne der Pfeile 40 bedingt.Electromagnets 38 are activated and the magnetic levers 36 are tightened according to the arrows 39, which in turn causes an expansion of the nostrils in the direction of arrows 40.

Fig. 12 zeigt eine Hautnachbildung 20, welche den gesamten Simulator 1, d.h. auch die Thoraxnachbildung 2 mit den Rippennachbildungen 11, sowie die Abdomennachbildung 13 mit der Bauchplatte 14 überdeckt. Insbesondere umschließt die Hautnachbildung 20 die Thoraxnachbildung 2 sowie die Abdomennachbildung 13. Die Hautnachbildung 20 ist aus einem elastischen Material, wie z.B. aus einem Silikonmaterial, hergestellt, um die Hebung und Senkung derFig. 12 shows a skin replica 20 which covers the entire simulator 1, i. Also, the thorax replica 2 with the rib replica 11, and the abdominal replica 13 covered with the abdominal plate 14. In particular, the simulated skin 20 encloses the thorax replica 2 as well as the abdominal replica 13. The replica skin 20 is made of an elastic material, such as ankle. made of a silicone material, made to raise and lower the

Weiters ist in Fig.12 ein Stethoskopsimulator 41 gezeigt, wobei die Thoraxnachbildung 2 und die Abdomennachbildung 13 drei Abstandssensoren 43, 44, 45 aufweisen, die mit einem Stethoskopkopf 46 des Stethoskopsimulators 41 zur12, a stethoscope simulator 41 is shown, the thorax replica 2 and the abdominal replica 13 having three distance sensors 43, 44, 45 which are connected to a stethoscope head 46 of the stethoscope simulator 41

Ermittlung des Abstands zwischen dem Stethoskopkopf 46 und dem jeweiligen Abstandssensor 43, 44, 45 Zusammenwirken, um abstandsproportionale Signale zu erhalten. DieDetermining the distance between the stethoscope head 46 and the respective distance sensor 43, 44, 45 cooperation to obtain distance-proportional signals. The

Steuereinheit 48 umfasst einen Speicher für Audiodateien und eine Verarbeitungseinrichtung zum Abmischen der Audiodateien in Abhängigkeit von den Abstandsdaten zu einem abgemischten Audiosignal, das den Ohrhörern 47 des Stethoskopsimulators 41 zugeführt wird.Control unit 48 comprises a memory for audio files and a processing device for mixing the audio files as a function of the distance data to a mixed audio signal which is supplied to the earphones 47 of the stethoscope simulator 41.

In Fig. 13 ist ein Schaltbild schematisch dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Abstandssensoren 43, 44, 45 (in Fig. 13 nicht dargestellt) des Patientensimulators 1 als Nahfeldsender mit einem Senderschwingkreis 49 ausgeführt sind und der Stethoskopkopf 46 einen resonantenIn Fig. 13 is a circuit diagram is shown schematically, wherein it is seen that the distance sensors 43, 44, 45 (not shown in Fig. 13) of the patient simulator 1 as a near field transmitter with a transmitter resonant circuit 49 are executed and the stethoscope head 46 is a resonant

Empfängerschwingkreis 50 aufweist. Die Nahfeldsender des Patientensimulators 1 erzeugen dabei ein elektromagnetisches Nahfeld mit einer vorgegebenen Frequenz, wobei die Trägerfrequenz beispielsweise mit 100kHz definiert wird. Die Senderschwingkreise 49 sind auf diese Trägerfrequenz abgestimmt, wobei sich die Resonanzfrequenz und die Amplitude in Abhängigkeit von der Entfernung zum Empfängerschwingkreis 50 verändern. Die Resonanzfrequenz und die Amplitude der beiden Senderschwingkreise 49 werden in einer Auswerteeinrichtung 51 ausgewertet und als den jeweiligen Abstand zum Stethoskopkopf 46 repräsentierende Abstandsdaten drahtlos an eine zentrale externe Steuereinrichtung 48, wie z.B. einen Steuerrechner übermittelt. In der Steuereinrichtung 48 werden die Abstandsdaten von dem Empfangsmodul 52 empfangen. Die Abstandsdaten können unmittelbar dem Audiogenerator 42 zugeführt werden oder zuerst, z.B. durch Triangulationsverfahren, in Positionsdaten umgerechnet werden. Im Audiogenerator sorgt eine Verarbeitungseinrichtung dafür, dass gespeicherte Audiodateien 53 in Abhängigkeit von den Abstands- oder Positionsdaten zu einem gemeinsamen Audiosignal abgemischt werden. Das Audiosignal wird drahtlos an ein Empfängermodul 54 des Stethoskopsimulators 41 übermittelt und dort in einem Verstärker 55 verstärkt und den Ohrhörern 47 zugeführt. Der Stethoskopsimulator 41 umfasst weiters eine nicht dargestellte Energieversorgung, welche nicht nur das Empfängermodul 54 und den Verstärker 55, sondern über die Leitungen 56 auch den Empfängerschwingkreis 50 speist.Receiver resonant circuit 50 has. The near-field transmitters of the patient simulator 1 thereby generate an electromagnetic near field with a predetermined frequency, wherein the carrier frequency is defined, for example, as 100 kHz. The transmitter resonant circuits 49 are tuned to this carrier frequency, wherein the resonance frequency and the amplitude in dependence on the distance to the receiver resonant circuit 50 change. The resonance frequency and the amplitude of the two transmitter oscillation circuits 49 are evaluated in an evaluation device 51 and wirelessly transmitted as a distance to the stethoscope head 46 representing distance data to a central external control device 48, such. transmitted a control computer. In the controller 48, the distance data is received by the receiving module 52. The distance data may be supplied directly to the audio generator 42 or first, e.g. be converted by triangulation method, into position data. In the audio generator, a processing device ensures that stored audio files 53 are mixed into a common audio signal as a function of the distance or position data. The audio signal is transmitted wirelessly to a receiver module 54 of the stethoscope simulator 41 where it is amplified in an amplifier 55 and supplied to the earphones 47. The stethoscope simulator 41 further includes a power supply, not shown, which supplies not only the receiver module 54 and the amplifier 55, but also the receiver resonant circuit 50 via the lines 56.

In Fig. 14 ist die Steuerung des Lungensimulators sowie die davon getrennte Ansteuerung des Hub- und Senkmechanismus der Brustkorbnachbildung näher dargestellt.In Fig. 14, the control of the lung simulator and the separate control of the lifting and lowering mechanism of the rib cage simulation is shown in more detail.

Der Lungensimulator 3 umfasst einen starrwandigen, vorzugsweise metallischen Zylinder 57, in dem ein Kolben 58 mit Hilfe eines Antriebs 59 (z.B. Schrittmotor) in axialer Richtung verstellbar angeordnet ist. Der Kolben 58 begrenzt ein Arbeitsvolumen bzw. eine Kavität 60 desThe lung simulator 3 comprises a rigid-walled, preferably metallic cylinder 57, in which a piston 58 is arranged so as to be adjustable in the axial direction by means of a drive 59 (for example a stepping motor). The piston 58 limits a working volume or a cavity 60 of the

Lungensimulators 3, in welche eine Luftröhrennachbildung 4 mündet, in welche der Tubus 67 eines Beatmungsgerätes (nicht dargestellt) eingeführt werden kann. Am Übergang von der Luftröhrennachbildung 4 in die Kavität 60 ist eine Engstelle 61 vorgesehen, durch welche derLung simulator 3, in which a trachea replica 4 opens, in which the tube 67 of a ventilator (not shown) can be inserted. At the transition from the trachea reproduction 4 in the cavity 60, a constriction 61 is provided through which the

Strömungsquerschnitt der Luft in der Luftröhrennachbildung 4 eine Verengung erfährt. Es sind weiter Drucksensoren 62 und 63 mit Überdruckventil (nicht dargestellt) zur Begrenzung des maximal zulässigen Drucks vorgesehen, die zur Messung des Drucks in der Kavität 60 sowie in der Luftröhrennachbildung 4 angeordnet sind.Flow cross-section of the air in the trachea replica 4 undergoes a constriction. There are further provided pressure sensors 62 and 63 with pressure relief valve (not shown) for limiting the maximum allowable pressure, which are arranged to measure the pressure in the cavity 60 and in the trachea replica 4.

Zur Nachbildung der einzelnen Lungenfunktionen ist eine computerunterstützte Steuereinrichtung 64, insbesondere eine Recheneinrichtung, vorgesehen, die mit einem physiologischen Rechenmodell 65 zusammenwirkt, mit welchem physiologische Zusammenhänge der simulierten Parameter des Lungensimulators simuliert werden können. DerTo simulate the individual lung functions, a computer-assisted control device 64, in particular a computing device, is provided, which cooperates with a physiological calculation model 65, with which physiological relationships of the simulated parameters of the lung simulator can be simulated. Of the

Steuervorrichtung 64 sind die Signale der Drucksensoren 62 und 63 sowie die Signale eines Sensors 66 zur Erfassung der aktuellen Position des Kolbens 58 zugeführt. DieControl device 64, the signals of the pressure sensors 62 and 63 and the signals of a sensor 66 for detecting the current position of the piston 58, respectively. The

Steuervorrichtung 64 erzeugt Steuerbefehle für denControl device 64 generates control commands for the

Kolbenantrieb 59 zur geregelten Ansteuerung und Bewegung des Kolbens 58, wobei sich durch den Einsatz eines schnellen Regelsystems und auf Grund der starren Ausführung der kavitätsbegrenzenden Wände das Verhalten einer bei herkömmlichen Lungensimulatoren vorgesehenen flexiblen Membran nachstellen lässt.Piston drive 59 for controlled activation and movement of the piston 58, which can be adjusted by the use of a fast control system and due to the rigid design of the cavity-limiting walls, the behavior of a conventional pulmonary simulators provided flexible membrane.

Um einer angeschlossenen Beatmungsmaschine einen Patienten vorzutäuschen, ist es ausreichend, das Tidalvolumen des beatmeten Patienten zu simulieren, welches nur einen geringen Anteil der Gesamtkapazität der Lunge darstellt. Die Kavität 60 des Lungensimulators ist daher so bemessen, dass sie in der maximalen Kolbenstellung dem Tidalvolumen, zuzüglich einer Volumenreserve für die Regelung, eines menschlichen Patienten, insbesondere eines Frühgeborenen, Neugeborenen oder Kindes entspricht.To simulate a patient to a connected ventilator, it is sufficient to simulate the tidal volume of the ventilated patient, which represents only a small proportion of the total capacity of the lung. The cavity 60 of the lung simulator is therefore sized to correspond, in the maximum piston position, to the tidal volume, plus a volume reserve for control, of a human patient, particularly a preterm, neonatal or child.

Um einem Beatmungsgerät eine Lunge zu simulieren, muss der Volumen- und Druckverlauf über die Zeit sich im Bereich physiologischer bzw. pathologischer Parameter bewegen. Damit ist sichergestellt, dass die Verwendung von Beatmungsgeräten (maschinelle und manuelle) in Kombination mit der integrierten Lungennachbildung zur Anzeige von realistischen Beatmungsparametern führt und eine Einstellung von realistischen Beatmungsdrücken und -volumina an Beatmungsgeräten erlaubt. Dies führt damit ebenfalls zur realistischen Auslösung von Druck- und Volumenalarmen am Beatmungsgerät.In order to simulate a lung for a ventilator, the volume and pressure course over time must be within the range of physiological or pathological parameters. This ensures that the use of ventilators (mechanical and manual) in combination with the integrated lung replica leads to the display of realistic ventilation parameters and allows setting of realistic ventilation pressures and volumes on ventilators. This also leads to the realistic triggering of pressure and volume alarms on the ventilator.

Zur Simulation des Atemzugvolumens des Patientensimulators wird das Volumen der Kavität 60 bei der Einatmungssimulation durch entsprechendes Bewegen des Kolbens 58 vergrößert und bei der Ausatmungssimulation verringert. Für die Simulation der Compliance wird sowohl der aktuelle Druck in der Kavität 60 als auch das aktuelle Volumen derTo simulate the tidal volume of the patient simulator, the volume of the cavity 60 in the inspiratory simulation is increased by appropriately moving the piston 58 and decreased in the exhalation simulation. For the simulation of compliance, both the current pressure in the cavity 60 and the current volume of the

Kavität 60 ermittelt. Die Compliance ist hierbei definiert als die Volumenerhöhung ÄV je Erhöhung des applizierten Gasdruckes Δρ, wobei die Abhängigkeit der Volumenerhöhung AV von der Druckerhöhung Δρ nicht-linear ist, d.h. das Verhältnis Δν/Δρ wird gegen Ende der Einatmung kleiner (selbst eine kleine Volumenzunahme erzeugt einen großen Druckanstieg). Der Druck p wird mit Hilfe des Drucksensors 62 gemessen. Das Volumen V ergibt sich aus dem bekannten Querschnitt des Zylinders 57 und der mit dem Sensor 66 gemessenen Kolbenposition. Verändert sich der Druck anders als es die Kolbenposition (direkt proportional zum Volumen) vorgibt, kann mit Hilfe des elektromechanischen Antriebs 59 die Kolbenposition nachgeführt werden. Die zeitliche Auflösung der Regelung muss hierfür so hoch wie möglich gewählt werden, damit keine Quantisierungsstufen erkennbar sind. Im gewählten Aufbau kann zusätzlich durch einen zweiten Drucksensor im Arbeitsvolumen in Verbindung mit einer Engstelle am Kolbenauslass ein Volumenstromsensor realisiert werden, der zur Verfeinerung der Abbildung genutzt werden kann.Cavity 60 determined. The compliance here is defined as the volume increase ΔV per increase of the applied gas pressure Δρ, wherein the dependence of the volume increase ΔV on the pressure increase Δρ is non-linear, i. the ratio Δν / Δρ decreases towards the end of inhalation (even a small volume increase produces a large increase in pressure). The pressure p is measured by means of the pressure sensor 62. The volume V results from the known cross section of the cylinder 57 and the piston position measured with the sensor 66. If the pressure changes differently than the piston position (directly proportional to the volume), the piston position can be tracked with the aid of the electromechanical drive 59. The temporal resolution of the control must be chosen as high as possible, so that no quantization levels are recognizable. In the selected structure, a volume flow sensor can additionally be realized by a second pressure sensor in the working volume in conjunction with a bottleneck at the piston outlet, which can be used to refine the image.

Aus Sicht des Beatmungsgerätes ist nur der Druck am Ende des Tubus relevant. Dieser Umstand kann genutzt werden, um die Resistance durch die dynamische Komponente des Regelkreises zu simulieren. Diese fügt zusätzlich eine zeitliche Komponente in das System ein. Bei erhöhtem Strömungswiderstand in den Atemwegen verzögert sich die Füllung der Lunge bzw. wird derart erschwert, dass kein Gasaustausch in der vorgesehenen Zeit möglich ist.From the ventilator's point of view, only the pressure at the end of the tube is relevant. This circumstance can be used to simulate the resistance through the dynamic component of the control loop. This also adds a temporal component to the system. With increased flow resistance in the airways, the filling of the lungs is delayed or is so difficult that no gas exchange in the intended time is possible.

Bei einer erhöhten Resistance kommt es zu einem Rückstau der Atemgase im Tubus, der Druck steigt, der Volumenstrom sinkt. Niedrige Resistance R in der Lunge erzeugt einenWith an increased resistance, there is a backflow of the respiratory gases in the tube, the pressure increases, the volume flow decreases. Low Resistance R in the lungs creates one

geringen Gegendruck p im Tubus, der Volumenstrom V wird maximal.low back pressure p in the tube, the volume flow V is maximum.

Um diesen Effekt mit nur einem einzelnen Kolben 58 zu simulieren, ist es notwendig, den Druck in der Kavität 60 dem Druck im Tubus 67 anzupassen. Bei niedriger Resistance wird der Druck in der Kavität 60 niedriger bzw. gleich dem Druck im Tubus 67 gehalten, um das Einströmen der Gase zu erleichtern. Bei erhöhter Resistance wird in der Kavität 60 ein erhöhter Gegendruck erzeugt, welcher das Einströmen der Atemgase behindert. Die Reduzierung bzw. Erhöhung des Gegendrucks wird dabei durch die Verstellung des Kolbens 58 bewerkstelligt. Bei der Ansteuerung der Kolbenstellung werden insgesamt somit zwei Einflussgrößen berücksichtigt. Einerseits die sich aus der Compliance ergebendeTo simulate this effect with only a single piston 58, it is necessary to adjust the pressure in the cavity 60 to the pressure in the tube 67. At low resistance, the pressure in the cavity 60 is kept lower than or equal to the pressure in the tube 67 in order to facilitate the inflow of the gases. With increased resistance in the cavity 60, an increased back pressure is generated, which hinders the influx of respiratory gases. The reduction or increase of the back pressure is accomplished by the adjustment of the piston 58. In the control of the piston position thus two influencing variables are taken into account. On the one hand, the resulting from the compliance

Kolbenposition in Abhängigkeit vom Druck in der Kavität 60, andererseits die sich aus der Resistance ergebende Einstellung eines Gegendrucks.Piston position as a function of the pressure in the cavity 60, on the other hand, resulting from the Resistance setting a back pressure.

Durch die Erfassung der Drücke in der Kavität 60, als auch im Tubus 67 und anhand des bekannten Durchmessers der Engstelle kann zusätzlich auf den aktuellen Volumenstrom rückgeschlossen werden.By detecting the pressures in the cavity 60, as well as in the tube 67 and based on the known diameter of the bottleneck can be inferred in addition to the current flow.

Eine andere Sichtweise stellt die Auswertung desAnother view is the evaluation of the

Volumenstromes dar, da durch die beiden Drucksensoren mit der Engstelle ein Volumenstromsensor gebildet wird, der den Volumenstrom direkt misst.Volumetric flow, since the two pressure sensors with the bottleneck a volumetric flow sensor is formed, which measures the flow rate directly.

In der Steuereinrichtung 64 liegen auf Grund der Messwerte der Drucksensoren 62 und 63 sowie auf Grund der durch den Sensor 66 ermittelten Kolbenstellung das Volumen der Kavität 60, der Volumenstrom in bzw. aus der Kavität 60 sowie der Druck in der Kavität 60 vor. Mit dem physiologischen Rechenmodell 65 können daraus Informationen betreffend die Compliance und die Resistance errechnet werden bzw. umgekehrt können aus einem vorgegebenen Compliancewert und einem vorgegebenen Resistancewert entsprechende Werte für den Druck, den Volumenstrom und das Volumen errechnet werden.Based on the measured values of the pressure sensors 62 and 63 and on the basis of the piston position determined by the sensor 66, the volume of the cavity 60, the volume flow into and out of the cavity 60 and the pressure in the cavity 60 are present in the control device 64. With the physiological calculation model 65, information about the compliance and the resistance can be calculated from this, or vice versa corresponding values for the pressure, the volume flow and the volume can be calculated from a predetermined compliance value and a predetermined resistance value.

Das physiologische Rechenmodel ist ausgebildet, um aus den Werten für Compliance, Resistance und Atempathologien (z.B. Schaukelatmung) das aktuelle Füllvolumen zu definieren und weiters gesondert die Positionsdaten für die momentane Position der Brustkorbnachbildung und der Bauchplatte zu generieren, die der Animationssteuerung 68 geführt werden. In der Animationssteuerung 68 werden daraus Steuersignale für die mit der Brustkorbnachbildung zusammenwirkende Hub-und Senkmechanik 69 und für die mit der Bauchplatte zusammenwirkende Hub- und Senkmechanik 70 generiert, sodass die Simulation der Atembewegungen synchron mit und entsprechend dem Simulationszustand des Lungensimulator 3 erfolgt.The physiological computing model is configured to define the current fill volume from the values for compliance, resistance, and breathing empathies (e.g., rocking breath), and further to separately generate the position data for the current position of the chest replica and tummy plate, which are passed to the animation controller 68. In the animation control 68, control signals for the lifting and lowering mechanism 69 interacting with the rib cage simulation and for the lifting and lowering mechanism 70 cooperating with the abdominal plate are generated therefrom, so that the simulation of the respiratory movements takes place synchronously with and in accordance with the simulation state of the lung simulator 3.

In Fig. 15 ist eine Gesamtübersicht einesIn Fig. 15 is an overall view of a

Simulationssystems umfassend den Patientensimulator 1 und die Steuer- und Überwachungskomponenten dargestellt. Der Patientensimulator 1 stellt eine Nachbildung des gesamten Körpers eines Früh-, Neugeborenen oder Kindes dar. Das System umfasst weiters einen Server 71, ein graphisches Benutzerinterface 72, einen Patientenmonitor 73 und einen Simulationsrechner 74.Simulation system comprising the patient simulator 1 and the control and monitoring components shown. The patient simulator 1 represents a replica of the entire body of an early, newborn, or child. The system further includes a server 71, a graphical user interface 72, a patient monitor 73, and a simulation calculator 74.

Der Simulationsrechner 74 ist für die Kommunikation des Patientensimulators 1 mit dem graphischen Benutzerinterface 72 und dem Patientenmonitor 73 verantwortlich und ist vorzugsweise in den Patientensimulator 1 integriert. Der Simulationsrechner 74 übernimmt dabei die rechenintensive Aufbereitung der Steuerbefehle und Sensordatenerfassung. Dabei kommuniziert der Simulationsrechner 74 mit den im Simulator 1 verbauten Komponenten und sammelt diverse Sensordaten des Simulators 1, verarbeitet diese und generiert in weiterer Folge Steuersignale, mit denen z.B. die Servomotoren des Simulators 1 kontrolliert werden.The simulation computer 74 is responsible for the communication of the patient simulator 1 with the graphical user interface 72 and the patient monitor 73 and is preferably integrated into the patient simulator 1. The simulation computer 74 takes over the computationally intensive preparation of the control commands and sensor data acquisition. In this case, the simulation computer 74 communicates with the components installed in the simulator 1 and collects various sensor data of the simulator 1, processes it and subsequently generates control signals with which, for example, the servomotors of simulator 1 are controlled.

Der Simulationsrechner 74 umfasst in Bezug auf denThe simulation calculator 74 includes with respect to

Lungensimulator (Fig. 14) das physiologischen Rechenmodell 65 und die Animationssteuerung 68.Lung simulator (FIG. 14) shows the physiological calculation model 65 and the animation control 68.

Die Steuerung des gesamten Simulationssystems durch einen Trainer erfolgt über das graphische Benutzerinterface 72. Diese Benutzeroberfläche ermöglicht dem Trainer die Eingabe der Rahmenbedingungen für das Trainingsszenario. Im Verlauf der Übung werden hier die gewünschten pathologischen Veränderungen gesteuert und die vom Übungsteilnehmer durchgeführten Maßnahmen können durch eine Visualisierung der Sensordaten des Systems dem Trainer auf derThe trainer controls the entire simulation system via the graphical user interface 72. This user interface allows the trainer to enter the framework conditions for the training scenario. In the course of the exercise, the desired pathological changes are controlled here and the measures taken by the exercise participant can be explained to the trainer on the basis of a visualization of the sensor data of the system

Benutzeroberfläche sichtbar gemacht werden. Dazu werden die Parameter und die einzelnen Funktionen des Simulators 1, wie Atmung und Herzschlag, zunächst an denUser interface be made visible. For this purpose, the parameters and the individual functions of the simulator 1, such as breathing and heartbeat, first to the

Simulationsrechner 74 übergeben und dort die entsprechenden Steuerbefehle für den Patientensimulator 1 generiert.Pass simulation computer 74 and generated there the corresponding control commands for the patient simulator 1.

Die Benutzeroberfläche ist vorzugsweise in drei Bereiche aufgeteilt: 1.) die Darstellung des Neu- bzw.The user interface is preferably divided into three areas: 1.) the representation of the new or

Frühgeborenen, mit den Steuerelementen für z.B. EKG, Sättigungsmonitoring und periphere Zugänge, 2.) der Bereich für die Steuerung der Atemfunktionen und 3.) der Bereich zur Abbildung und Steuerung des Patientenmonitors 73. Im Zentrum der Benutzeroberfläche stehen das 3D-Modell der Lunge und das 3D-Modell des Simulators jeweils im aktuellen Simulationszustand. Die Steuerelemente ermöglichen die „Fernsteuerung" des Simulationssystems über die Zwischenschicht des Simulationsrechners 74. Der Simulationsrechner 74 bestimmt kontinuierlich den aktuellen Zustand, in dem sich der Simulator 1 gerade befindet und überträgt diesen an das graphische Benutzerinterface 72, das diesen Zustand exakt auf der Oberfläche wiedergibt.Premature babies, with the controls for e.g. ECG, saturation monitoring and peripheral access, 2.) the area for controlling the respiratory functions, and 3.) the area for imaging and controlling the patient monitor 73. At the center of the user interface are the 3D model of the lung and the 3D model of the simulator in the current simulation state. The control elements allow the "remote control" of the simulation system via the intermediate layer of the simulation computer 74. The simulation computer 74 continuously determines the current state in which the simulator 1 is currently located and transmits it to the graphical user interface 72, which reproduces this state exactly on the surface ,

Dies ermöglicht z.B. eine Live-Darstellung von Maßnahmen, die von den Trainingsteilnehmern vorgenommen werden, z.B. Herzdruckmassagen. Für die Darstellung der simulierten Vitalwerte des simulierten Patienten umfasst das System einenThis allows e.g. a live presentation of actions taken by the training participants, e.g. Chest compressions. For the presentation of the simulated vital signs of the simulated patient, the system includes a

Patientenmonitor 73. An den Patientenmonitor 73 werden die einstellbaren und die gemessenen Vitalparameter, die in Echtzeit am graphischen Benutzerinterface 72 dargestellt werden, von dieser vorzugsweise kabellos, wie z.B. über WLAN übertragen. Damit werden die physiologischen Daten des simulierten Patienten für die Trainingsteilnehmer visualisiert. Die realistische Darstellung dieser Werte ist für die Entscheidungsfindung und das Einleiten der entsprechenden Maßnahmen für die Trainierenden von entscheidender Bedeutung. Für die Bedienung des Monitors, wie z.B. das Quittieren von Alarmen, verfügt dieser über einen Touchscreen.Patient Monitor 73. To the patient monitor 73, the adjustable and measured vital signs displayed in real-time on the graphical user interface 72 are preferably wirelessly connected therefrom, such as a wireless device. via WLAN. This visualizes the physiological data of the simulated patient for the training participants. The realistic representation of these values is of crucial importance for the decision-making and the initiation of the appropriate measures for the trainees. For the operation of the monitor, such as the acknowledgment of alarms, this has a touch screen.

Der optionale Server 71 dient der Verwaltung undThe optional server 71 is for management and

Kommunikation von Daten, die den Patientenmonitor 73 betreffen und nicht im Modell des Simulators 1 abgebildet sind.Communication of data related to the patient monitor 73 and are not shown in the model of the simulator 1.

Claims

Claim:

A patient simulator, in particular preterm, neonatal or child simulator, comprising a lung simulator, a thorax replica, which has a raisable and lowerable thorax element, which is driven by a lifting and lowering mechanism, and a replica head, with a tilting mechanism to change the Angle between head replica and thorax replica cooperates, wherein a control device is adapted to drive the tilting mechanism to a periodic tilting movement of the head replica, wherein the periodic tilting movement is synchronized with the raising and lowering movement of the thorax element.