CN101911151A - 用于模拟可变的肺顺应性的装置 - Google Patents
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Abstract
用于模拟可变肺顺应性的装置，包括具有两个主部件(3，4)的结构，人造肺(1)设置于所述两个主部件(3，4)之间，当所述肺(1)吸气膨胀时所述主部件(3，4)能够在肺(1)的作用下相对于彼此远离移动，当肺(1)处于排气阶段时所述主部件(3，4)能够朝向彼此移动从而迫使空气从肺(1)排出；和偏压工具(17，18)，所述偏压工具用于提供使两个主部件(3，4)朝向彼此移动的力。所述偏压工具包括至少一个弹簧(17，18)，所述至少一个弹簧能够选择性地连接，以在弹簧保持机构(22，32)的作用下施加力。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于模拟可变的肺顺应性的装置。
本发明的目的在于实现一种允许肺顺应性改变的患者模拟器，即当提供氧气(人工呼吸)时肺所产生的阻力。这为呼吸系统疾病的诊断和治疗提供了机会。
背景技术
肺顺应性定义为：“每单位压力变化的肺的体积变化。尽管这很明显不是肺部的压力-体积特性的完整描述，但在实践中其作为肺部相对刚性的衡量仍然有用。肺部的刚度越大，顺应性就越差。导致纤维状组织在肺部堆积的疾病或者肺泡空间的浮肿会使肺顺应性下降。在肺气肿或者年龄增长的情况下肺顺应性的下降会增加，这可能是由于这两种情况下弹性组织的变化”-www.biology-online.org。人肺的顺应性通常不是线性的。
在患者的肺顺应性由于导致肺顺应性下降的其中一种疾病而降低的情形下，医生、护理人员和其他卫生保健人员实施复苏术是非常有益的。
Leardal医疗科学院(Medical AS)提出了一种具有肺部模拟器的人体模型，该肺部模拟器能够模拟肺顺应性的变化。在WO 2005/032327的实施方式中描述了这种装置，在该实施方式中，一个或多个肺设置于胸腔中的两个板件之间。两个板件之间的间距或者使得两个板件分离运动的阻力可以改变，以能够使得肺部膨胀更困难。下板件固定，同时上板件可移动。当肺部通过人工呼吸充气时迫使上板件上升，以模拟胸腔的上升。这种通气的通常阻力是由胸腔上升时的胸腔皮肤伸展引起的。为了增加肺部的刚性，启动将上胸腔板件朝着下板件向下拉的致动器。这对肺囊施加了压力，并让使用者更加难以将空气吹入肺部。所述致动器包括气动的操作机构或者电动机械机构，同时带子(strap)为松紧带(elastic strap)、带(band)或者拉伸弹簧(tensionspring)。
尽管这个装置实现了期望的结果，但是却相当的复杂，涉及到很多部件。并且也很难通过致动器设置所需顺应性的量。
还公知有一些其他的装置可以用来设置特定的肺顺应性：
同一申请人的另一申请US3736362公开了用两个弹簧来增加顺应性。所述弹簧的预紧力可以调整。可是，该申请中并没有显示调整工具，其调整极可能需要通过更换弹簧或者某种手动调整进行。这就意味着顺应性的调整需要花费很多时间，并且在应用中很少进行调整。
DE3049583公开了一组弹簧，可以调整所述弹簧的张力从而使顺应性变化。这种调整必须通过旋转一组螺母来手动进行。这种方法也很难将顺应性设置为合理准确的值。
US Re29317描述了采用可调整的弹簧来改变顺应性。在此情况下，通过使得滑块沿着轨道滑动来进行调整，所述弹簧的一端固定到所述滑块上。所述滑块通过螺钉固定到轨道上。这种调整也必须手动完成，并且也很难设置为预定值。
US 4430893所示与US Re29317基本相同，并且涉及到相同的缺点。
上述现有技术的装置还具有另一个共同的缺点。实际顺应性和期望顺应性之间没有直接关系。这意味着将一台计算机连接到所述人体模型上，所述计算机没有能力或者只有有限的能力知道肺部设置的顺应性。结果就是，当人体模型的身体条件确定时，不能考虑或者只能有限地考虑所述顺应性。这意味着，由于计算机不能获得实际顺应性的准确值，所以就不能根据使用者的操作给出正确的反馈。因此，本发明的一个额外目的就是提供一种用于设置顺应性的工具，该工具能将顺应性设置为当计算机向使用者反馈时能够获得信息并且能够考虑的大量数值之一。
一些现有技术的装置不仅使肺部顺应性变化，还使肺部体积变化。这非常不必要，因为在即使顺应性变化肺部的体积实际上仍然保持不变的情形下，其并不能产生与真实患者相同的效果。
发明内容
相应地，本发明的一个目的是提供一种说明书开始部分所述类型的装置，该装置很容易调整为具有不同的顺应性，并能够给出准确的并可识别的顺应性值。所述值应当与患者模拟器或者环境的温度不相关。患者模拟器可以用于室内或者室外，所以温度可以变化数十摄氏度。
此外，顺应性值应该与肺所选用的材料无关。应该能够用另一个肺代替所述肺，并且无需对装置进行调整就能获得正确的顺应性值。
上述目的通过用于模拟可变化的肺顺应性的装置来实现，该装置包括具有两个主部件的结构，人造肺设置于两个主部件之间，所述两个主部件适于当所述肺吸气膨胀时通过所述肺而彼此远离移动，并且所述两个主部件适于在呼气阶段朝向彼此移动，以迫使空气从所述肺排出；以及偏压工具，所述偏压工具设置于两个主部件之间以提供用于使两个主部件朝向彼此移动的力，其中所述偏压工具包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧在弹簧保持机构的作用下选择性地连接到在两个主部件之间。
优选地，所述保持机构包括弹簧夹持工具和致动器，所述致动器用于在弹簧夹持位置和弹簧释放位置之间移动所述弹簧夹持工具。这样就能远距离地调整顺应性值。
如果致动器为螺线管，就实现了装置的简单和紧凑、
如果偏压工具包括至少两个弹簧，当通过各自的弹簧保持机构启动时，所述两个弹簧能够选择性地连接到两个主部件之间，并且所述弹簧具有不同的弹性系数，就能够在多个顺应性值之间进行选择。
如果装置还包括基本偏压工具，所述基本偏压工具固定连接在所述两个主部件之间，从而模拟正常的肺提供基本的肺顺应性。
所述两个主部件优选地通过铰链铰接，并且所述至少一个弹簧与所述铰链相对设置。这就实现了装置的简单和紧凑，以及顺应性值良好的可预见性。
如果两个主部件包括一对基本呈板形的部件，那么就很容易在所述板件之间容纳人造肺。
在优选实施方式中，所述装置包括计算机，所述计算机包含有顺应性值和相应的弹簧组的表格，这些弹簧的组合能够给出各个顺应性值，所述计算机适于接收期望的顺应性值并在所述表格的基础上确定需要被启动的弹簧的组合，并向这些弹簧的弹簧保持机构发送信号，从而使得能够产生期望的顺应性值的组合的弹簧连接在两个主部件之间。这样，指令者或者计算机程序可以输入期望的顺应性值而不用考虑其作用的弹簧的多种可能的组合。
如果弹簧夹持工具为钩件，所述构件带有朝向弹簧的倾斜表面以及邻近于所述倾斜表面的切口，所述倾斜表面适于邻靠所述弹簧的环，并且将所述环引导至切口，从而使得所述环被切口钩住，这样就提供了一种将弹簧自动连接到两个主部件之间的简单工具。
附图说明
下面参照附图对本发明进行更详细描述，其中：
图1所示为本发明优选实施方式的透视图；
图2所示为弹簧处于接合状态的图1中的装置的部分纵截面；
图3所示为弹簧处于分离状态的图1中的装置的部分纵截面；以及
图4至图7所示为具有成套的两个弹簧的装置在没有弹簧、一个弹簧或者两个弹簧作用下的压力-体积的图表。
具体实施方式
图1所示为根据本发明优选实施方式的单元。所述单元用于放置在复苏术练习人体模型的胸腔中，就像由Laerdal Medical AS制造并以SimMan注册商标销售的人体模型。可是，所述单元也可以包括在其他类型的复苏术练习设备中。
当下文用到方向词语例如“下”和“上”时，这些词语目的在于指示如图中所示部分的方向或者位置，也用来指示装置使用时的一般方向。可是，需要注意的是，所述装置的方向和其使用时的方向可以和图中所示的方向偏离。
所述单元包括人造肺1，正如本领域所公知地，所述人造肺1优选地由塑料薄片材料制成。所述肺设置于肺保持结构2中，所述肺保持结构2具有两个主部件。所述第一主部件为下固定件3，所述第二主部件为上压紧板4。所述固定件和压紧板相互之间通过铰链5铰接在一起。所述肺1设置于所述主部件3和4之间，所以当空气被强迫进入肺1时使得肺1膨胀，所述压紧板4从所述固定将3向上提升，并且绕着所述铰链5旋转。所述铰链5可以为任何能够允许压紧板4相对于固定件3旋转的类型，但是在本实施方式中，所述铰链5包括铰链销6和一对孔环9，所述铰链销6的两端分别容纳在销孔7中，所述销孔7分别形成在从固定件3上垂直伸出的柱8上，所述一对孔环9从所述压紧板4上伸出。
为了在模拟呼气阶段将空气从肺1中排出，弹性带10形式的偏压工具在所述压紧板4和固定件3之间作用，因此产生使压紧板4朝向固定件3移动的偏压力。所述压紧板4具有钩件11，所述固定件具有钩件12，以能够分别容纳所述弹性带10的端部。所述弹性带10可以优选为环形橡胶带。优选地，弹性带分别设置于所述肺保持结构2的两个纵向侧。
在包括铰链5的所述肺保持结构2的端部，定位有所述肺5的进出口。气道阻尼阀13连接到所述固定件3上，并与所述肺1的进出口连接。气道管道14连接到所述阀13上。当典型地来自于复苏术袋或者复苏练习者的空气被迫进入所述管道，所述空气进入阀13并在与人类呼吸道阻力量相对应的预定程度上受到限制。所述阀的阻力可以调整从而模拟正常阻力或者病态阻力。压力管道15也连接到阀13上。肺中的压力可以通过这个管道15监测。所述阀13为现有技术因此将不再进一步介绍。
在所述肺保持结构2与所述铰链5相对的端部设置有顺应性设置工具16。所述顺应性设置工具包括一对弹簧17和18，优选地为螺旋弹簧，所述弹簧连接到所述压紧板4的边缘。所述连接可以为任何适当的方式，但是在优选实施方式中，所述连接方式为从所述压紧板4的边缘突出的销19，弹簧17和18上的环20滑动地套在所述销19上，环形部21限制所述销19从而防止所述环20从所述销19上滑动脱离。这结构可以很容易通过将所述弹簧朝向所述结构的铰链端倾斜并将环20穿入环形部21和销19之间而使环20滑动到销19上。所述销在上侧具有凹槽31(见图2)，从而进一步防止弹簧与销分离。
在所述弹簧17和18的相反端可以选择性连接到弹簧保持机构22和32。所述弹簧保持机构22和32在图2和图3中最佳展示。图2所示为弹簧17和18处于接合状态下的弹簧保持结构的部分纵截面。所述机构包括钩件23，所述钩件23成形有切口24，并形成了肩部25，所述肩部25下面可以容纳弹簧17和18上的环26。钩件23在所述肩部25与所述切口相对的上侧具有倾斜表面27。所述钩件连接到螺线管28，所述螺线管28能使钩件滑动到如图2所示的位置。当所述螺线管不通电时，弹簧29用于使钩件返回到图3所示的位置。所述钩件可以在滑动表面30上在所示的两个位置之间滑动。
所述弹性带10的弹性适于使得当只有弹性带在压紧板4和固定件3之间作用并且所述弹簧17和18分离时，肺具有普通健康肺的顺应性。为了模拟顺应性的增加，利用所述保持机构22和32的钩件23连接弹簧17和18中的一个或者两个。为了接合弹簧17和18，所述螺线管28通电从而克服弹簧29的力将所述钩件拖动并保持在使得所述肩部25定位在弹簧17和18的正下方的位置，即图2所示位置。然后所述压紧板4由于肺1的排气而降低，弹簧17和18的环26撞击倾斜表面27上，并向下滑动刀所述肩部25的尖端，进而滑进切口24中并最终抵靠在所述肩部25的下侧。所述肩部的下侧向下朝向所述肩部25的尖端略微倾斜，从而使得所述环就不能轻易从所述切口24中脱离。
当所述压紧板4由于肺充气膨胀而再次向上移动时，所述弹簧的力与这个运动相反，因此增加了肺充气膨胀的阻力，即顺应性增加。
当需要减小顺应性时，所述螺线管断电，所以钩件就移动到图3所示的位置，当所述肩部25不再位于所述弹簧17和18之下时。所述弹簧的环26就能够滑出所述切口24从而与所述钩件23脱离。因此，所述弹簧不能限制所述压紧板4的运动。
本发明的装置可以具有任意数量的弹簧17和18，只限制于沿所述压紧板4的边缘的可用空间。如实施方式中所示，所述装置具有两个弹簧，所述两个弹簧可以具有不同的弹性系数。通过连接两个弹簧17和18、只连接弹簧17、只连接弹簧18或者两个弹簧都不连接，可以设置四种顺应性值。如果人体模型在一侧或者分别在两侧胸腔中具有两个肺，每一个肺都可以装备根据本发明的装置。这样就能将不同弹性系数的弹簧用于两个装置中。因此，分别带有两个弹簧的两个装置一起使用可以在总共16种不同的顺应性中选择。
优选地，计算机可以用于控制螺线管28。所述计算机可以包含不同顺应性值和与每个值相对应的弹簧组合的表格。设置了特定的顺应性之后会发射一组发送给螺线管的信号，所述螺线管会使得组合中的弹簧接合从而获得期望的顺应性值。所述表格看起来类似下面的理论表格1，给出了不同弹簧激活或不激活的组合情况下的体积-压力。这样，所述压力就可以通过软管15测量，如上所述，并且肺的体积可以通过查表确定。在所述实施例中，测量压力25毫巴(mbar)意味着如果弹簧2起作用，肺的实际体积应为325毫升(ml)。
表格1
图4至图7所示为被测弹簧组实际的压力-体积值。每个曲线表示一种“患者”的特定情况。这些值在计算机中以类似于表格1的表格表示。
这意味着设置的顺应性与实际的顺应性始终是相应的。因此就可以在计算中将顺应性考虑进来，并且计算机可以简单的确定练习者是否对模拟的患者提供了最优的治疗，并且将CPR(心肺复苏术)的质量反馈给学员。对CPR的质量重要的值也可以存储起来用于以后查看。
还可以为特定的疾病指定特定的弹簧组合，所以教员可以将人体模型设置为模拟一种具有特定顺应性程度的特定疾病，并且计算机会给所述螺线管通电，从而连接弹簧组合获得该顺应性。
本领域技术人员可以想到其他方式来实施本发明。例如由于装置具有可以平行移动的压紧板也可以实现本发明的目的，所以结构的两个主部件之间的连接不是必须使用铰链。也可以实用其它装置来使得弹簧接合而不使用螺线管操作式钩件，例如对连接于弹簧的永久磁铁作用的电磁铁。所述致动器也可以是气动的，液动的或者由电动机带动旋转的螺杆，也可以使用其他类型的偏压工具，像弹性带、气压弹簧、锥形弹簧或者片簧，来代替螺旋弹簧以增加顺应性。因此，上述或者其他修改落在本领域技术人员实施本发明的自由选择之内。
Claims (10)
1.用于模拟可变的肺顺应性的装置，该装置包括：具有两个主部件的结构，人造肺设置在所述两个主部件之间，所述两个主部件适于当所述肺吸气膨胀时通过所述肺而彼此远离移动，并且所述两个主部件适于在呼气阶段朝向彼此移动，以迫使空气从所述肺排出；以及偏压工具，该偏压工具用于提供使所述两个主部件朝向彼此移动的力，其特征在于，所述偏压工具包括至少一个弹簧，当通过弹簧保持机构启动时，能够选择性地连接所述至少一个弹簧，以施加所述力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹簧选择性地连接在所述两个主部件之间。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弹簧保持机构包括弹簧夹持工具和致动器，该致动器适于在弹簧夹持位置和弹簧释放位置之间移动所述弹簧夹持工具。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述致动器为螺线管。
5.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述偏压工具包括至少两个弹簧，当通过各自的弹簧保持机构启动时，所述至少两个弹簧能够选择性地连接在所述两个主部件之间，所述弹簧具有不同的弹性系数。
6.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括基本偏压工具，该基本偏压工具固定连接在所述两个主部件之间，从而模拟正常的肺提供基本的肺顺应性。
7.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述两个主部件通过铰链铰接，并且所述至少一个弹簧与所述铰链相对设置。
8.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述两个主部件包括一对基本呈板形的部件。
9.根据上述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置包括计算机，所述计算机包含顺应性值和相应的弹簧组的表，所述弹簧通过组合能够形成各个顺应性值，所述计算机适于接收期望的顺应性值并根据所述表确定需要被驱动的弹簧的组合，并且向所述弹簧的弹簧保持机构发送信号，从而使得能够产生所述期望的顺应性值的组合的弹簧连接在所述两个主部件之间。
10.根据权利要求3至9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述弹簧夹持工具为钩件，所述钩件具有朝向所述弹簧的倾斜表面和邻近于所述倾斜表面的切口，所述倾斜表面适于邻靠所述弹簧的环并将该环引导至所述切口，从而使所述环被钩在所述切口中。
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