CN101303811A - 动、静脉止血操作训练模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种受训者可以观察到逼真的动、静脉出血的动、静脉止血操作训练模型。本发明所述训练模型包括模拟人肢体、液体循环系统和控制电路盒；所述液体循环系统包括由液体输入管件、液体泵、电磁阀、液体输出管件依次连接的循环支路；所述模拟人肢体由与人体肌肉弹性相似的材料构成，肢体内部的液体管与液体输出管件相连，模拟人肢体表面设置有可替换创面，液体回收盒密闭罩于创面上，液体回收盒与液体输入管件连接，模拟人肢体内装有压力传感器；控制电路盒由单片机系统、键盘、显示电路组成，单片机系统控制液体泵及电磁阀。本发明提供逼真的动、静脉出血模拟，液体流动的速度可控，从而可模拟不同程度伤情下的出血。

Description

动、静脉止血操作训练模型

技术领域

本发明涉及医学教学仪器，更具体地说，是模拟动、静脉出血的止血操作训练模型。

背景技术

止血是一项基本急救技能，运用是否得当往往关系到患者的生命安全。由于缺乏实践机会，医护人员止血操作不熟练，面向普通大众的止血技能培训更是难以开展。为此需要开发一种止血技能培训产品，可反复练习止血操作，并能对操作进行评价，以便技能提高。从事医疗教学仪器开发的公司相继开发出了多种急救护理模型，可进行包扎、创面护理等操作。如Laerdal公司开发的断肢和止血训练模块具有逼真的创面，可训练止血带使用，弹性敷料包扎等操作。然而目前该类产品无法逼真模拟动、静脉出血，也无法感知止血操作的力度、位置等信息，训练效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种受训者可以观察到逼真的动、静脉出血的动、静脉止血操作训练模型。

本发明动、静脉止血操作训练模型，通过下述技术方案予以实现，所述训练模型包括模拟人肢体、液体循环系统和控制电路盒；

所述液体循环系统包括由液体输入管件、液体泵、电磁阀、液体输出管件依次连接的循环支路；

所述模拟人肢体由与人体肌肉弹性相似的材料构成，肢体内部的液体管与液体输出管件相连，模拟人肢体表面设置有可替换创面，液体回收盒密闭罩于创面上，液体回收盒与液体输入管件连接，模拟人肢体内装有压力传感器；

控制电路盒由单片机系统、键盘、显示电路组成，单片机系统控制液体泵及电磁阀。

本发明所述模拟人肢体为上肢或下肢。所述模拟人肢体为上肢，创面正下方液体管设置液体三通接口，一路直接连接到创面上的出血点，另一路通过硅胶管向远端延伸至腕关节后绕回创面出血点。所述模拟人肢体由与人体肌肉弹性相似的硅胶材料构成。

本发明所述液体回收盒采用透明的有机玻璃制成。所述循环支路的液体泵两端并联阻尼器。

本发明所述单片机系统通过以太网通信模块连接PC机实现联机模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.提供逼真的动、静脉出血模拟，液体流动的速度可控，从而可模拟不同程度伤情下的出血。

2.创面可替换，使得多种创伤止血训练可以共用一套系统。

3.采用液体循环装置，使得流出的液体可以回收，降低了出血模拟的成本。

4.能够检测止血带结扎的力度，从而给止血操作效果评价提供了科学的依据。

5.既可工作于单机模式，又可工作于联机模式，连接方式灵活，为组建止血训练网络提供方便。

附图说明

图1是液体循环系统结构图；

图2是手臂模型结构图；

图3是控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

图1是液体循环系统结构图，泵11，阻尼器12，电磁阀13，液体输入连接管件14，液体输出连接管件15。图中箭头方向标明液体流动方向，直线代表液体管。

图2是手臂模型结构图，仿真手臂1，液体回收盒2，脉搏触摸点3，液体三通接口4，液体回收管5，液体输入管6，压力传感器7，压力传感器连接电缆8，可替换创面9，出血口10。

图3是控制系统框图。其中虚线框内部分均位于控制电路盒内部。

动、静脉止血操作训练模型包括模拟人肢体、液体循环系统、控制电路盒、PC机四个部分。由于模拟人肢体可以是完整，也可以仅仅具备一支手臂，为方便起见，以下均以手臂模型加以说明。

动、静脉止血操作训练模型四部分之间的连接关系如下：

1.图2中手臂模型的液体输入管6与图1中液体输出连接管件15相连，图2中手臂模型的液体回收管5与图1中液体输入连接管件14相连，以实现出血模拟。

2.图2中压力传感器连接电缆8、图1中液体泵11及电磁阀13的电源线分别接到控制盒内，从而控制盒可对泵的功率进行调整，对电磁阀的开关进行控制。

3.控制盒通过网线与PC机相连，以实现二者之间的通信。

以下就动、静脉止血操作训练模型各部分的实现方法加以说明。

一、手臂模型

图2中手臂模型采用与人体肌肉弹性相似的硅胶材料塑造，内部包裹硬质塑料管，以模拟骨骼，对手臂有支撑作用。硬质塑料管内径应大于液体管外径，从而液体管可从塑料管内部通过。于手臂需要设计创面的部位，开一定深度的凹槽，以配合创面安装。液体回收盒罩在创面上，并保证密闭。液体回收盒采用透明的有机玻璃制成，方便使用者观察出血情况。创面正下方安放一液体三通接口4，该接口将流入手臂的液体分为两路，一路直接通过创面上的出血点流出，另一路延伸到手臂的腕关节处，再经腕关节绕回创面，最后同样经出血点流出。绕过腕关节的液体管采用柔软的、弹性好的硅胶管，从而在模拟动脉出血时，使用者可以在模拟人桡动脉处摸到动脉搏动现象。压力传感器安装在手臂上1/3处，采用METALLUX ELECTRONIC公司的传感器芯片ME501，测量范围1大气压(约合752mmHg)。

二、循环系统

采用图1中元件构建液体循环系统，各元件连接关系参照图1。液体泵11可采用隔膜泵，直流供电，输出流量2～3L/min。电磁阀要选用开关频率较高的型号，应不小于160次/分。阻尼器的阻力要调整合适，使得电磁阀打开条件下，通过阻尼器的液体流量要远小于通过电磁阀的液体流量；同时当电磁阀关闭时，要保证液体可通过阻尼器流过，不会发生爆管等故障。

三、控制电路盒

图3说明了控制电路盒的内部构成及其与动、静脉止血操作训练模型其他部分之间的关系。控制电路盒需完成泵功率的调整、电磁阀开关控制、与PC机通讯、压力信号采集等主要功能，同时还要支持键盘输入与数码管显示。图3中虚线框内为控制电路盒包涵的主要电路模块，现就主要电路模块的实现加以说明。

1.C8051F330单片机系统

采用C8051F330芯片构建单片机系统，C8051F330内建AD采集模块，压力传感器信号经放大、低通滤波作为模拟信号输入；利用C8051F330内建的PWM输出功能，经信号的光电隔离及功率放大作为泵的输入，实现泵输出功率的调整；利用C8051F330数字输出功能，经信号光电隔离及功率放大作为电磁阀的输入，实现电磁阀的开关控制；利用C8051F330的串口，通过串口转以太网模块，实现与PC的通信；利用C8051F330的数字I/O端口，控制键盘与显示。

2.数码管显示电路

采用数码管显示控制芯片BC7281实现数码管显示控制。数码管需显示止血压力(3位，以mmHg为单位)、止血操作时间(3位，以秒为单位)、训练次数(2位)、正确操作次数(2位)、脉搏频率(3位，单位为次/分)等信息。

3.键盘

根据动、静脉止血操作训练模型需要完成的功能，确定系统需要“操作开始”、“参数设置”、“连接模式选择”、“出血模式选择”、“训练/考核模式选择”、“增加”、“减小”、“复位”等按键。其中“参数设置”按键配合“增大”、“减小”按键使用，完成脉搏频率、出血速度、操作次数的设置功能。“连接模式选择”按键用来在联机模式与单机模式下的切换。“出血模式选择”按建用来在动、静脉出血之间切换。“训练/考核模式选择”按键用来在训练模式与考核模式之间切换。

4.串口转以太网通信模块

采用周立功单片机公司开发的串口转以太网通信模块ZNE-100PT，实现单片机与PC通信。单片机与PC机之间需要交换止血压力、脉搏频率、操作时间、操作次数、正确操作次数等信息，同时PC机要向单片机发送开始、停止操作等命令。

5.PC机

PC机应具备网卡，并需安装动、静脉止血操作训练模拟软件。动、静脉止血操作训练模拟软件完成通信数据的显示，并能发送命令控制动、静脉止血操作训练模型的硬件。PC机为选配部件，不需要联机工作模式应用的无需配置PC机。

本发明开始工作后，模拟血液从液体循环系统经模拟人肢体，从出血创面流出，操作者进行正确止血操作后，出血停止。单次操作成功的判定条件为：止血压力维持在正确的压力范围超过15秒，正确的止血压力范围参照临床的经验值，即上肢止血压力在250mmHg～300mmHg，下肢在500mmHg-600mmHg。

本发明可选择工作在不同的模式，包括联机模式与单机模式，动脉出血模式与静脉出血模式，教学模式与考核模式。

联机模式与单机模式：联机模式下，控制盒通过以太网与PC机通讯，操作者可通过PC机软件界面控制止血训练的启、停，并于PC机显示器上获得止血压力等信息。工作于联机模式下，通过以太网，一台PC机可同时控制多台止血操作模型，为组建网络提供方便。工作于单机模式下，控制盒断开与PC机通讯，操作者可通过控制盒上的键盘控制止血训练的过程，并从数码管获得止血压力等信息。无论是工作于联机，还是单机模式下，操作者均可调整出血模式(可选择动脉或静脉出血)、训练模式(可选择教学模式或考核模式)、出血速度(速度设为5档)、脉搏频率(40～160次/分可调)、操作次数(1～99次可调)。

动脉出血模式与静脉出血模式：动脉出血模式下，单片机通过控制电磁阀的开关，在出血支路上获得搏动的液体流动，从而模拟人体动脉血液的流动。电磁阀的开关频率与操作者设定的脉搏频率一致。静脉出血模式下，电磁阀处于常开状态，液体流动平稳。

教学模式与考核模式：二者的区别在于显示内容的不同。教学模式下，操作者可以从显示器(联机模式)或数码管(单机模式)上获得当前止血压力的信息，操作者可根据显示数据调整止血带的施加力度；考核模式下，不显示操作过程中的止血压力信息，当训练结束时，根据操作正确的次数进行打分。

Claims (7)

1.一种动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述训练模型包括模拟人肢体、液体循环系统和控制电路盒；

所述液体循环系统包括由液体输入管件、液体泵、电磁阀、液体输出管件依次连接的循环支路；

所述模拟人肢体由与人体肌肉弹性相似的材料构成，肢体内部的液体管与液体输出管件相连，模拟人肢体表面设置有可替换创面，液体回收盒密闭罩于创面上，液体回收盒与液体输入管件连接，模拟人肢体内装有压力传感器；

控制电路盒由单片机系统、键盘、显示电路组成，单片机系统控制液体泵及电磁阀。

2.根据权利要求1所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述模拟人肢体为上肢或下肢。

3.根据权利要求2所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述模拟人肢体为上肢，创面正下方液体管设置液体三通接口，一路直接连接到创面上的出血点，另一路通过硅胶管向远端延伸至腕关节后绕回创面出血点。

4.根据权利要求1所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述液体回收盒采用透明的有机玻璃制成。

5.根据权利要求1所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述循环支路的液体泵两端并联阻尼器。

6.根据权利要求1所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述模拟人肢体由与人体肌肉弹性相似的硅胶材料构成。

7.根据权利要求1所述的动、静脉止血操作训练模型，其特征是，所述单片机系统通过以太网通信模块连接PC机实现联机模式。

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