CN101557788A

CN101557788A - 提供触觉反馈的cpr训练装置

Info

Publication number: CN101557788A
Application number: CNA2007800289715A
Authority: CN
Inventors: J·比谢; D·鲍尔斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-10-14
Also published as: WO2008015623A3; EP2049060A2; JP2009545361A; WO2008015623A2

Abstract

用于训练救护者对患者施予胸部按压的系统和方法。对放在患者的胸部上的装置施加压力。该装置测量按压的加速度，并且根据所测量出的加速度计算位移。基于所计算出的位移，该装置向救护者提供触觉反馈以训练对患者进行的CPR施予，例如，提供由救护者的双手感知的按压深度足够并且按压应当得到释放的触觉指示。

Description

提供触觉反馈的CPR训练装置

技术领域

本发明通常涉及心肺复苏(“CPR”)训练及培训装置，更具体地，本发明涉及一种计算胸部按压的深度并且在按压深度足够时向救护者提供触觉反馈的装置。

背景技术

心脏骤停是患者的心脏未能提供血流以维持生命的一种危及生命的医学状况。可以对正在经历心脏骤停的患者施予CPR以使患者的血液流动。救护者通过按压患者的胸部并不时吹气到患者口中以使肺部充满氧气来施予CPR。CPR也可以与诸如除颤治疗的其他形式的治疗相结合。在心脏骤停期间，心脏的电活动可能是紊乱的(心室颤动，“VF”)、太快的(室性心动过速，“VT”)、不存在的(收缩期)、或者有组织地处于正常或者缓慢的心率但不产生血液流动(无脉性电活动)。对正在遭受VF或VT的患者给予的除颤电击可以使不同步的或快速的电活动停止并且允许恢复正常的窦性心律。在对患者给予除颤电击的间期，施予CPR以促进血液流动。

研究提出，当施予高质量的CPR时，患者的生存率增加到3至4倍。CPR的质量与胸部按压的质量直接有关，胸部按压的质量的一部分由按压深度确定。就是说，好的胸部按压通常是将成人的胸部下压4厘米而将小孩的胸部下压约2.5厘米。有很多本领域公知的指南阐述了期望的CPR按压深度。学习施予具有足够深度的胸部按压传统上是CPR培训的一部分。例如，在涉及人体模型的实际情况下，一般测量按压深度并将信息反馈给参与者。假定通过在人体模型上实践胸部按压，参与者能够在真实的人类患者上重复相同的运动模式。然而，研究表明，即使在刚培训完时，重复施予胸部按压的运动模式的能力也很差，可想而知，该能力随着时间的推移变得更差。另外，由于人体解剖因人而异，患者对胸部按压有不同程度的阻力，而且需要不同水平的力来充分按压胸部。结果，通过在人体模型上进行CPR培训来学习施予具有正确按压深度的胸部按压是难以实现的。

为了帮助救护者在施予CPR时进行具有足够深度的胸部按压，已开发出能够用于在CPR期间为救护者提供CPR训练的各种装置。这些装置典型地放在患者的胸部上，当给予向下力以按压患者的胸部时，救护者的双手依次放在该装置上。在该装置随着对胸部进行按压而移动时，该装置测量力或诸如加速度的运动特征，以确定足够的按压深度。基于该测量，一旦胸部按压充分，就将视觉反馈、听觉反馈或者两者都提供给救护者。例如，美国专利申请公开No.2006/0019229描述了一种装置，当以超出预定值的力执行胸部按压时，该装置发出声音。该装置还任选地发出指示用于正确步调的胸部按压的预期频率的声音。美国专利No.6,306,107描述了另一示例，其描述了包括加速度计、力启动开关和计算单元的装置。在CPR期间，将该装置定位于患者的胸部上，以记录胸部按压期间的诸如下压距离、持续时间或下压速度等参数。通过发光二极管(“LED”)向救护者提供关于按压深度的视觉反馈，或者通过具有屏幕和扬声器的显示单元提供视觉反馈和听觉反馈这两者。

CPR训练同样也已集成到除颤器中。例如，如美国专利No.6,125,299、美国专利No.6,351,671所描述的，并且也在先前讨论的美国专利No.6,306,107中进行了描述。‘299和‘671专利都描述了力传感器，该力传感器放在患者的胸部上，并且对其施加胸部按压。力传感器连接至除颤器，感测胸部按压所施加的力，并且利用除颤器的听觉提示来训练救护者进行“更猛烈”或“更柔和”或“更快”或“更慢”的按压。如先前所讨论的，‘107专利描述了替代力传感器的具有加速度计的按压板，该按压板感测胸部按压的深度而不是胸部按压的力。‘107专利中所描述的方法优选地作为针对按压深度而不是所施加的力的CPR指南，由于对CPR按压有不同的胸部阻力，所施加的力并不总是与按压深度相关。

如先前所讨论的，常规CPR训练装置以视觉反馈和听觉反馈的形式向救护者提供反馈。然而，在一些环境中，救护者可能难以感知视觉反馈和听觉反馈。例如，在吵闹的环境中，诸如拥挤的房间或者热闹的街角，周围环境的背景噪音可能盖过听觉反馈。因此，救护者将不能听到可听的训练提示。至于视觉反馈，显示视觉反馈的装置可能不在救护者的视野内，诸如当有许多人或者显示装置位于相对于救护者不方便的位置。另外，就远程显示装置而言，救护者可能不得不注视某一方向以观察视觉反馈而不是注视患者，这在救护者试图集中于施予胸部按压时会分散救护者的注意力。有直接在装置的机体上提供视觉反馈的CPR训练装置的示例，其允许救护者将视线集中于与患者相同的方向。然而，直接在训练装置的机体上提供视觉反馈会迫使救护者以避免其双手覆盖视觉反馈的方式抓住CPR训练装置。可以将CPR训练装置设计为使机体具有以如下方式延伸的一部分，该方式为：当救护者的双手放置于CPR训练装置上时，也允许观察视觉反馈。然而，该延伸部分会导致CPR训练装置更庞大并且更难以操作。

因此，CPR训练装置需要向救护者提供除视觉形式的反馈和听觉形式的反馈以外的替代形式的训练反馈。

发明内容

本发明的一个方面提供用于帮助救护者对患者施予CPR的系统。该系统包括配置为在施予胸部按压期间放置于救护者的双手和患者的胸部之间的装置。该装置测量胸部按压期间的加速度并且计算胸部按压期间的位移。基于所计算出的位移，该装置在一位移深度处向救护者提供触觉反馈以指示出胸部按压的深度是足够的。

本发明的另一方面提供CPR训练装置。该装置包括外壳和加速度计，加速度计配置为测量该装置的加速度并且产生指示所测量出的加速度的输出信号。耦合至加速度计的计算电路根据所测量出的加速度计算CPR训练装置的位移，耦合至计算电路的控制电路将所计算出的位移与位移范围或阈值进行比较，并且该控制电路响应于满足和/或超过位移阈值和/或范围的所计算出的位移而产生主动控制信号。该装置还包括执行器，该执行器耦合至控制电路以接收控制信号，并且固定于外壳中。该执行器配置为响应于主动控制信号而产生传输至外壳的可触知的感觉。

本发明的另一方面提供用于训练救护者对患者施予胸部按压的方法。该方法包括测量胸部按压的加速度，根据所测量出的加速度计算位移值，以及向救护者提供所计算出的位移相应于具有足够深度的胸部按压的触觉指示。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的CPR训练装置的示图；

图2图示说明了救护者利用根据本发明的实施例的CPR训练装置来对患者施予CPR；

图3是根据本发明的实施例的CPR训练装置中所包括的组件的简化框图；

图4是根据本发明的另一实施例的结合触觉形式的反馈和视觉形式的反馈的CPR训练装置的示图；

图5是根据本发明的另一实施例的耦合至除颤器的CPR训练装置的示图。

具体实施方式

下面陈述某些细节以提供对本发明的充分理解。然而，本领域的技术人员清楚，可以无需这些具体细节而实践本发明。此外，在此描述的本发明的具体实施例通过示例来提供，并且不应当用于将本发明的范围限定于这些具体实施例。另外，并没有详细地示出众所周知的电路、控制信号、时间协议和软件操作，以免不必要地模糊本发明。

图1图示说明了根据本发明的实施例的CPR训练装置100。与常规的CPR训练装置不同，该CPR训练装置100向救护者提供触觉反馈以训练对患者进行的CPR施予。例如，在CPR训练装置100中，触觉反馈用于在胸部按压的深度足够时向救护者发出指示。与常规的CPR训练装置相反，即使是在听觉反馈和视觉反馈对训练救护者无效的情况下，CPR训练装置100也可以向救护者提供反馈。如以下将更详细地描述的，在本发明的替代实施例中，触觉反馈可以与听觉反馈以及视觉反馈相结合。

描述患者躯干的图示110被包括在CPR训练装置100的上表面120上，以示出CPR训练装置100在使用时的位置和取向。如图2所示，CPR训练装置100定位于患者210的胸骨上，救护者220准备以双手叠放的常规方式施加胸部按压。然而，代替将双手直接放在患者210身上，救护者的双手放在CPR训练装置100上，并且经由CPR训练装置100对患者210施加胸部按压。救护者220按照常规CPR协议的规定施予胸部按压。如以下将更详细地描述的，当如CPR训练装置100所测量的，按压深度足够时，向救护者220提供触觉反馈，以指示出按压是充分的并且按压应当得到释放。

图3为图示说明了根据本发明的实施例的CPR训练装置100中所包括的各种组件的简化框图。CPR训练装置100中所包括的加速度计302检测并测量CPR训练装置100的加速度。将加速度计302定向并固定于CPR训练装置100中，用于提供输出信号ACCOUT，该输出信号ACCOUT指示加速度计302所经历的加速度，从而也指示CPR训练装置100所经历的加速度。在使用CPR训练装置100期间，当救护者220施加胸部按压时，CPR训练装置100沿着行程的轴发生位移。加速度计302是常规的，并且可以利用目前可获得的公知的加速度计装置和电路来实现。

众所周知，通过对加速度计302所产生的ACCOUT信号进行二重积分，可以将沿着行程的轴的加速度转化为沿着行程的轴的位移。耦合至加速度计302的计算及控制单元304接收ACCOUT信号并且执行二重积分运算以计算CPR训练装置100的位移。在一个实施例中，处理器被包括在计算及控制单元304中，以执行算法来执行二重积分。在另一实施例中，积分电路被包括在计算及控制单元304中，以对ACCOUT信号进行二重积分。可以利用本领域公知的各种算法和运算来执行二重积分运算，因此，为了简洁而不在此进行详细讨论。在Myklebust等人的美国专利No.6,306,107中描述了根据加速度测量来计算位移的示例，以引用的方式将其合并于此。

计算及控制单元304进一步可用于将所计算出的位移与代表所期望的胸部按压深度的位移阈值进行比较。常规控制电路可以用在计算及控制单元304中。响应于达到位移阈值的所计算出的位移，计算及控制电路304向执行器306提供主动控制信号CNTRL。执行器306耦合至CPR训练装置100的上表面120，从而在施加于患者210的按压足够深时，产生由救护者220感觉的触觉反馈。

如先前所讨论的，当按压深度足够并且按压应当得到释放以准备下一次按压时，CPR训练装置100向救护者220提供触觉反馈。可以采用各种形式的触觉反馈。例如，在本发明的一个实施例中，当胸部按压足够深时，执行器306会使CPR训练装置100的上表面120发生偏转。当在按压期间施加向下力时，上表面120的物理偏转提供由救护者220的双手感觉到的可感知的指示。对上表面120发生偏转的感觉作为应当释放按压并且允许胸部恢复其正常位置的通知。可以使偏转适应于促进触觉感觉，例如，当按压深度足够时，执行器306快速向内释放上表面120。在期望除触觉反馈之外还提供听觉反馈的情况下，执行器306可以包括具有快速、释放的感觉的弹片(snap-dome)装置，以在按压深度足够时提供听得见的咔嗒声。弹片可以发生偏转，而且，弹片可以仅仅响应于CPR期间救护者的按压力而产生可触知的咔嗒感觉，或者可替代地，在已达到所需的按压深度时，可以支配与弹片相邻的螺线管来敲打弹片或使弹片发生偏转而产生可触知的感觉。

在本发明的其他实施例中，通过使CPR训练装置100的上表面120向外发生偏转来提供触觉反馈，例如，当施加胸部按压时，通过执行器306提供可由救护者220的双手感觉到的、上表面120的柔和撬拨或上升的感觉。

在本发明的另一实施例中，当按压深度足够时，CPR训练装置100利用通过CPR训练装置100的上表面120传输的轻敲的感觉。在此实施例中，当计算及控制单元304产生主动CNTRL信号时，执行器306可用于敲打上表面120的内表面。该轻敲通过救护者220的双手被察觉，并且指示出按压应当得到释放，从而使患者的胸部能够恢复其正常的未按压的位置。

在本发明的另一实施例中，当所计算出的位移达到位移阈值时，执行器306可用于使CPR训练装置100振动。此实施例是CPR训练装置不通过上表面提供触觉反馈的示例，但是此实施例在对救护者220指示出所施加的按压足够深方面仍然是有效的。

未在本发明申请中明确描述的其他形式的触觉反馈也可以用于对救护者220指示出胸部按压足够深并且按压应当得到释放。也可以将各种形式的触觉反馈结合起来以提供具有多种触觉反馈机制的CPR训练装置。利用具有常规设计和操作的电路和组件可以实现各种形式的触觉反馈。因此，应当意识到，本领域普通技术人员能够基于在此提供的描述来实践本发明的各实施例。

如先前所提到的，在本发明的替代实施例中，触觉反馈可以与诸如视觉反馈的其他形式的反馈相结合。图4图示说明了CPR训练装置400，该装置如先前关于CPR训练装置100所讨论的那样提供触觉反馈，同时也提供视觉反馈。CPR训练装置400的视觉反馈由灯阵列404(例如发光二极管(“LED”))以及步调计420提供。CPR训练装置400中所包括的计算及控制单元304可用于计算位移并产生主动CNTRL信号以触发触觉反馈，如先前关于计算及控制单元304所讨论的。CPR训练装置400的计算及控制单元还可用于分析所计算出的位移，从而确定救护者在施加下一次胸部按压之前是否考虑到按压的充分释放。

基于该分析，处理器对灯阵列404进行控制，以指示出按压是否足够深以及释放是否充分。例如，在CPR训练装置400放置于患者210的胸部上并且无压力施加的状态下，照亮段410以指示完全释放位置。随着救护者220对患者的胸部进行按压，相继照亮灯阵列404的其他段，直到照亮段414以指示出按压足够深为止。随着按压得到释放，而且患者的胸部开始恢复其正常位置，这些段相继关闭。因此，如果胸部按压不充分，则一直不照亮段414，这指示出胸部按压需要达到更深。此外，当胸部按压得到释放时，灯阵列404的段相继关闭，如果在下一次按压开始之前不止段410被照亮，则救护者未能充分释放先前的按压。触觉反馈同样可以用于训练胸部按压之间的适当释放。例如，当按压达到适当的深度或深度范围时，可以给予一种声音或感觉的触觉反馈，而当按压压力得到尽可能充分的释放时，则可以给予另一种可触知的声音或感觉。当达到适当的深度时，该装置发出“咔嗒”的声音和感觉，而当将按压释放至适当的程度时，该装置发出“啪嗒”的声音和感觉。又一选择为，如果胸部按压过深，则给予不同的声音或感觉。因此，训练救护者以随着每次胸部按压而给予重复顺序的“咔嗒”感觉和“啪嗒”感觉。

在图4中所示的本发明的实施例中，CPR训练装置400的处理器还可用于计算救护者220所施加的胸部按压的频率。处理器利用所计算出的频率来确定按压步调是否适当。一旦按压步调适当，步调计420就向救护者提供视觉反馈。指针422指向与按压步调有关的方向。当指针422指向范围424内时(如图4所示)，按压步调令人满意。然而，如果指针422指向范围424的外部，则应当增大或减小按压步调，这取决于指针422指向范围424的哪一侧。

尽管在CPR训练装置400中，触觉反馈与视觉反馈相结合，在替代实施例中，诸如听觉反馈的其他形式的反馈也可以与触觉反馈相结合。

CPR训练装置的先前的实施例被描述为训练救护者施予CPR的独立的装置。图5图示说明了通过线缆502耦合至除颤器310的CPR训练装置500。除颤器310代表自动体外除颤器(“AED”)。也可以采用人工控制除颤器等其他类型的除颤器。AED 310容纳在坚固的聚合体箱312中，聚合体箱保护箱内的电路，同时也保护外行用户免受电击。通过电引线附接至箱312的是一对电极板。电极板位于匣子306中，该匣子位于AED 310的顶侧上的凹进部分中。通过在手柄316向上拉起而接入电极板以供使用，这允许将电极板上的塑料盖去除。用户界面位于AED 310的右侧。小的准备指示灯318通知用户AED准备就绪。在此实施例中，在AED已正确设置并且作好准备以供使用后，准备指示灯闪烁。当正在使用AED时，准备指示灯持续亮灯，而当AED需要引起注意时，准备指示灯关闭或者以报警颜色闪光。

准备指示灯的下方是开/关按钮320。将该开/关按钮按下，从而打开AED以供使用。为了关闭AED，用户将该开/关按钮按压一秒或多秒。当信息对用户有效时，信息按钮322闪光。用户按下信息按钮以存取有效信息。当AED正在采集来自患者的心跳信息时，警示灯324闪烁，而当建议进行电击时，警示灯324持续亮灯，以便警告救护者以及其他人在此期间任何人都不能触摸患者。采集心脏信号时与患者的交互作用会将不需要的伪影引入到所检测的ECG信号中。在AED通知救护者建议进行电击之后，按下电击按钮326以给予电击。在AED这侧上的红外端口328用于在AED和计算机之间传送数据。在患者已获救并且医生期望将AED事件数据下载至他或她的电脑以便进行详细分析时，使用此数据端口。扬声器313向救护者提供语音指令以指导救护者通过使用AED来治疗患者。当AED需要进行电极板置换或者新电池等注意事项时，提供“发出啁啾声”的蜂鸣器330。

AED 310可以利用CPR训练装置500所测量和计算的信息。例如，在给予患者电击之前，基于CPR训练装置500所提供的信息，AED 310能够对CPR的施予是否已停止进行监测。另一示例为，提供与CPR训练装置所测量的按压深度和按压频率有关的信息，以便从AED 310所获取的ECG信号过滤信号干扰。胸部按压典型地引起ECG信号中的信号干扰，这阻碍了AED 310在施予CPR期间对ECG的分析。通过过滤胸部按压的影响，可以在施予CPR的同时对ECG进行分析。在本发明的替代实施例中，AED 310可以利用CPR训练装置500所测量和计算的信息来用于其他用途，例如评估CPR的质量，因此，在此描述的具体示例不意在限制本发明的范围。如果CPR的质量被评估为很差，例如，AED可以执行改进的训练技术，或者，举例来说，可以延长或缩短给予CPR的时间间隔的长度。

从上述可以意识到，尽管为了说明而在此描述了本发明的具体实施例，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。例如，触觉反馈在此描述为指示足够的按压深度。然而，在替代实施例中，触觉反馈用于指示施予CPR的其他方面，例如，向救护者提供触觉反馈以指示按压的充分释放。因此，本发明并不受除所附权利要求之外的限制。

Claims

1、一种CPR训练装置，包括：

外壳；

加速度计，其位于所述外壳中，并且配置为测量所述CPR训练装置的加速度，并且产生指示所测量出的加速度的输出信号；

计算电路，其耦合至所述加速度计以接收所述输出信号，并且可用于根据所测量出的加速度来计算所述CPR训练装置的位移；

控制电路，其耦合至所述计算电路，并且可用于将所计算出的位移与位移范围或阈值进行比较，并且响应于满足或超过所述位移范围或阈值的所计算出的位移而产生主动控制信号；

执行器，其耦合至所述控制电路以接收所述控制信号，所述执行器位于所述外壳中，并且配置为响应于所述主动控制信号而产生传输至所述外壳的可触知的感觉。

2、如权利要求1所述的CPR训练装置，其中，所述执行器包括配置为响应于所述主动控制信号而使所述外壳的一部分发生偏转的执行器。

3、如权利要求1所述的CPR训练装置，其中，所述执行器包括进一步配置为响应于胸部按压的释放而产生可触知的感觉的执行器。

4、如权利要求2所述的CPR训练装置，其中，所述执行器包括配置为响应于所述主动控制信号而使所述外壳的所述部分突起的执行器。

5、如权利要求1所述的CPR训练装置，其中，所述执行器包括配置为响应于所述主动控制信号而振动的执行器。

6、如权利要求1所述的CPR训练装置，其中，所述执行器包括配置为响应于所述主动控制信号而敲打所述外壳的内部的执行器。

7、如权利要求1所述的CPR训练装置，还包括音频系统，所述音频系统耦合至所述处理器，并且配置为响应于所述主动控制信号而产生足够按压深度的听觉指示。

8、如权利要求1所述的CPR训练装置，还包括视觉反馈系统，所述视觉反馈系统耦合至所述处理器，并且配置为响应于所述主动控制信号而产生足够按压深度的视觉指示。

9、如权利要求1所述的CPR训练装置，其中，所述计算电路包括处理器，所述处理器配置为对所述加速度计的所述输出信号进行二重积分以计算所述位移。

10、如权利要求1所述的CPR训练装置，还包括电缆，所述电缆电耦合以向除颤器传输测量出的信息。

11、一种用于帮助救护者对患者施予CPR的系统，包括：

配置为在对所述患者施予胸部按压期间放置于所述救护者的双手和所述患者的胸部之间的装置，所述装置进一步配置为测量胸部按压期间所述装置的加速度并且计算所述胸部按压期间所述装置的位移，基于所计算出的位移，所述装置配置为响应于胸部按压而向救护者提供触觉反馈，以指示出所述胸部按压的深度是足够的。

12、如权利要求11所述的系统，还包括：

加速度计，其配置为测量所述加速度并且输出指示所测量出的加速度的信号；

执行器，其配置为产生所述触觉反馈；以及

处理器，其耦合至所述加速度计以接收所述信号，并且可用于由此计算所述位移，所述处理器进一步耦合至所述执行器以控制所述触觉反馈的产生，所述处理器可用于控制所述执行器以响应于指示足够的胸部按压深度的所计算出的位移而产生所述触觉反馈。

13、如权利要求11所述的系统，还包括配置为向所述救护者提供关于所述胸部按压的步调的反馈的装置。

14、如权利要求11所述的系统，还包括配置为向所述救护者提供触觉反馈以指示所述胸部按压的释放的装置。

15、如权利要求11所述的系统，还包括配置为向所述救护者提供听觉反馈以指示出所述胸部按压的深度足够的装置。

16、一种用于训练救护者对患者施予胸部按压的方法，包括：

测量胸部按压的加速度；

根据所测量出的加速度计算位移值；

向所述救护者提供所计算出的位移相应于具有足够深度的胸部按压的触觉指示。

17、如权利要求16所述的方法，其中，提供触觉指示的所述步骤包括在施予所述胸部按压期间使与所述救护者相接触的装置的外壳的一部分发生偏转。

18、如权利要求17所述的方法，其中，使所述装置的所述外壳的一部分发生偏转的所述步骤包括使所述外壳的所述部分向内偏转。

19、如权利要求17所述的方法，还包括向所述救护者提供所述胸部按压已得到释放的触觉指示。

20、如权利要求16所述的方法，其中，提供触觉指示的所述步骤包括在施予所述胸部按压期间使所述救护者抓住的装置的外壳发生振动。

21、如权利要求16所述的方法，其中，提供触觉指示的所述步骤包括在施予所述胸部按压期间敲打所述救护者抓住的装置的外壳的内部。

22、如权利要求16所述的方法，还包括向所述救护者提供所计算出的位移相应于具有足够深度的胸部按压的听觉指示。

23、如权利要求16所述的方法，还包括向所述救护者提供所计算出的位移相应于具有足够深度的胸部按压的视觉指示。