CN107437362A - 全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医教设备技术领域，确切地说是一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，它包括：高仿真人体模型、体位自动变换的实验台、穿刺囊腔、模块、动静脉，注液自动控制装置、全自动动脉搏动模拟器、微电脑控制器，其特征在于：高仿真人体模型安装在体位自动变换实验台上，设有气胸、液胸、腹腔穿刺等多种穿刺囊腔/模块，均与微电脑控制器及/或与微型水泵/气泵连接，颈部、胸穿、腰穿部位布有双层金属网电极，还设有肾脏、膀胱、淋巴结、骨髓穿刺囊腔/模块，多种可穿刺的中心静脉及外周静脉，动脉连接全自动血液循环模拟器。穿刺项目多达几十种，变换穿刺体位、注液、注气、动脉搏动完全自动化，自动声光报警，模拟效果逼真，可显著提高教学效果。

Description

全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人

技术领域：

本发明涉及医学教育技术领域，确切的说是一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人。

背景技术：

在临床医学中，常用穿刺技术达几十种，穿刺手术属于有创手术，为培养具有熟练穿刺技术的医学技术人员，如果技能训练在病人身上进行，必然会增加病人痛苦，而且极易引起医疗纠纷，甚至医疗事故。近年来国内外研制出各种穿刺模型，多为单一项目的穿刺功能，如：胸腔穿刺模型、腹腔穿刺模型、心包穿刺模型、中心静脉穿刺插管模型、股动脉穿刺模型、手臂静脉穿刺模型、肩关节穿刺模型等几十种模型，购买这些全套穿刺模型用于临床穿刺技能训练和考核须花费巨资才能装备齐全，而且收藏保管非常麻烦。实用新型专利CN200620152960.0全自动多种穿刺、叩诊电脑模拟人，能进行胸腔穿刺、腹腔穿刺、心包穿刺、腰椎穿刺、骨髓穿刺等具有5种穿刺功能，初步解决了临床上穿刺技能训练的难题。然而临床上常用穿刺项目多达几十种，该模型仍然远远不能满足各种穿刺技能培训的需要。

发明内容：

本发明的目的是将临床几十种常用穿刺项目的相关零部件巧妙地设计安装在一具模拟人身上，在穿刺错误时微电脑自动语音和 红灯报警，并指明错误原因，变换穿刺体位、向穿刺囊腔注液、形成气胸及产生动脉搏动等完全实现自动化，各个穿刺部位的囊腔或模拟血管及穿刺局部模拟皮肤可更换，从而大大延长使用寿命，显著提高教学效果。

该成果解决了临床上常用穿刺技能训练须购买很多单一穿刺模型或仅几种穿刺功能的人体模型，需要大量资金，收藏保管非常麻烦的难题，穿刺功能多达25种，穿刺部位设有30余处，穿刺局部模块及皮肤可修补和更换，是一种性能可靠、自动化程度高、功能最齐全/世界首创的全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人。

1、一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，它包括：高仿真人体模型、体位自动变换实验台、各种穿刺囊腔及模块、模拟动静脉、注液自动控制装置、全自动动脉搏动模拟器、微电脑控制器，其特征在于：高仿真人体模型(1)按装在体位自动变换的实验台(2)上，胸腔内设有与微型气泵(3)相通的模拟气胸囊(4-1)、(4-2)、与实验台(2)内的水桶(5)中微型水泵(6)及电磁阀(F1)相通并设有注液管(7)溢流管(8)、单向逆止阀(N1)的模拟液胸囊(9-1)、(9-2)、(9-3)、(9-4))，模拟心包腔囊(10)及电磁阀(F2)、单向逆止阀(N2)，并设有心内注射囊(11)、模拟肝脓肿囊(12)及其脓肿压痛开关(K1)，左乳房内设有模拟乳房脓肿囊(13)及其脓肿压痛开关(K2)，右侧设颈内静脉(14)颈总动脉(15)锁骨下动脉(16)、锁骨下静脉(17)，左颈部设颈外静脉(18)，淋巴结穿 刺模块(19-1)、(19-2)，肩关节穿刺点(20)的深部设双层相互绝缘的金属网(K3)，肘关节穿刺点(21)的深部设双层相互绝缘的金属网(K4)，右上肢还设有肱动脉(22)、桡动脉(23)、肘正中静脉(24)、头静脉(25)、贵要静脉(26)、手背静脉(27)，上臂三角肌处设有肌肉-皮下注射模块(M)，双下肢上部设股动脉(28)股静脉(29)，腹腔内设有与微型水泵(6)及电磁阀(F3)相通并设有注液管(30)、溢流管(31)、单向逆止阀(N3))的模拟腹膜腔囊(32)、及其穿刺局部皮片(33)，膀胱穿刺囊腔(34)与该囊相通，腰部设有左右两肾穿刺模块(35-1)、(35-2)，腰骶部设有腰椎-穿刺模块(36)内的模拟蛛网膜下腔囊(37)连通骶管穿刺囊(38)，其注液管(39)与微型潜水泵(6)及电磁阀(F4)相通，并设有溢流管(40)、单向逆止阀(N4)，腰椎穿刺模块(36)内的模拟硬脊膜外腔(41)通过导管(42)与真空泵(43)及真空瓶(44)连接，两髂前上棘设骨髓穿刺模块(45-1)、(45-2)，胸骨处设骨髓穿刺模块(46)，右颈内静脉(14)及锁骨下静脉(17)的正确穿刺范围之外，即穿刺位置错误处设双层互相绝缘的金属网电极(K5)，附近的壁层胸膜设双层互相绝缘的金属网电极(K6))、颈总动脉(15)、锁骨下动脉(16))表面设双层互相绝缘的导电布电极(K7)，肋骨下缘处设双层互相绝缘的金属网电极(K8)，腰椎穿刺模块(36)的穿刺部位囊腔内外偏离正确穿刺部位处也设有双层互相绝缘的导电布电极(K9)。所述的体位自动变换的实验台(2)是实验台内框架(47)的一侧下方与向左侧翻身电动升降装置(48)通过销轴(49)铰接，并设有限位开关(K10) 外框架(50)的一侧短边框与坐位/半卧电动升降装置(51)通过销轴(52)铰接并设有升至90°的限位开关(K11)、恢复平位限位开关(K12)。所述注液自动控制装置是各溢流管与总溢流管(53)连通，该管连接设有漂浮盒(54)、排气管(PQ))的溢流瓶(55)，该瓶的底部加配重层(56))顶上设吊环(57)，瓶盖上装有接近开关(KJ)并通过继电器(J))连接微型水泵(6)。所述的全自动动脉搏动模拟器(58)机箱内设有储血瓶(59)，该瓶设有补血管(60)、回流管(61)、溢流管(62)，出血管(63)连接微型血泵(64)的输入管(65)，该泵连接每分钟发出60次电脉冲的脉冲发生器(66)微型血泵(64)的输出动脉端管接件(67)，通过动脉管(68)连接高仿真人体模型(1)的一侧模拟股动脉管(28-1)与各个动脉相通，最后连接另一侧股动脉管(28-2)，该管通过静脉管(69)连接全自动动脉搏动模拟器(58)的回流管接件(70)。所述的微电脑控制器按键开关面板(A)设有电源开关(K)、坐位/半卧开关(Ka)、左侧卧位开关(Kb)恢复平位开关(Kc)、胸腔注气开关(Kd)、胸腔注液开关(Ke)、心包腔注液开关(Kf)、腹膜腔注液开关(Kg)、腰椎穿刺囊注液开关(Kh)、真空泵开关(Ki)暫停/复位开关(Kj)、穿刺错误报警红灯(HD)，微电脑控制器机箱(71))内设有整流电源(B)、、单片机控制电路(C)、驱动电路(D)、微电脑语音报警模块(E)、扬声器(Y)，)继电器(J)、通过电缆(72)及插头(73)连接高仿真人体模型(1)的相应插座(74)，连通该模型的各种电器零部件。

本发明的优点是：本发明的优点是：构思新颖、设计合理、操作 方便，操作微电脑控制器开关即可实现穿刺体位的自动变换，向各个穿刺囊腔注液、形成气胸及硬脊膜外腔负压完全自动化，穿刺错误可自动语音和灯光报警，是当前世界上自动化程度高、穿刺项目和穿刺部位最多、经济实用的临床穿刺模拟训练和考核的教学设备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

附图1为本发明的整体结构示意图。

附图2为本发明的高仿真人体模型俯视示意图。

附图3为本发明穿刺囊腔的注液系统示意图。

附图4为本发明的注液自动控制装置结构示意图。

附图5为本发明的全自动血液循环模拟器结构示意图。

附图6为本发明的控制电路原理图。

本发明的控制电路原理图中A为微电脑控制器按键开关面板；B为整流电源；C为单片机控制电路；D为驱动电路；；E为语音报警模块；F为电磁阀：J为继电器；K为开关；Y为扬声器。

具体实施方式

本发明中仿真人体模型(1)的皮肤用硅胶或搪胶模具成型制作，皮下组织层用海绵制作，模型骨架用树脂或塑料制作，各种模拟穿刺的囊腔、血管用硅胶、塑料或橡胶制作，模拟血液用适量红色染料加温水制成，模拟骨髓液用红色染料加洗洁膏制成，模拟脓液用适量黄色染料加洗洁膏制成，其它零部件市场有售。备齐附图所示零部件后，参照附图装配调试即可。使用前用大注射器向心内注射囊 注满模拟血液，用大注射器抽取模拟血液注满空输液瓶，将该模拟血液瓶倒挂在输液架上并连接输液器，其末端连接一侧股静脉，打开输液器的调节夹向模型的静脉系统中滴注模拟血液，直至另一侧股静脉管有模拟血液滴出时表明已注满，此时夹闭该管使之产生静脉压。向模拟肝脓肿囊及乳房脓肿囊、肾穿刺囊及淋巴结中，注满模拟脓液，将骨髓穿刺模块中注满模拟骨髓液。将置入了微型潜水泵的水桶中装满模拟桨膜腔液——自来水，按下电源开关键接通电源，根据教学需要调整模拟人体位，如进行气胸、液胸或心包腔穿刺应取坐位或半卧位，进行腰椎穿刺、肾穿刺，叩诊腹部移动性浊音时应取左侧卧位，其它穿刺应取平卧位。调整体位时可按下微电脑控制器的坐位/半卧开关，使升降装置的减速电机逆时针运转，拉动人体模型外框架上的铰接使之绕转轴运动而升起，当升至半卧位时关闭开关，则模拟人处于半卧位状态，如不关闭该开关，则继续上升至90度的极限位时触及暗藏的体位90°限位开关自动断电使模拟人呈坐位，按下此时打开“胸腔注气”开关：微型注气泵运转，向模拟气胸囊中注气，自动形成气胸，此处叩诊呈鼓音，此时在锁骨中线第2肋间穿刺，针尾接上导管引入胸腔闭式引流水封瓶可见水泡连续不断的涌出。进行液胸穿刺时，按下“胸腔穿刺”开关微型水泵运转，从水桶中抽取模拟胸水向胸腔积液囊内注液，当注满该囊时，该溢流管中有液体溢出经总溢流管流入溢流瓶，水的浮力使该瓶内的漂浮盒浮起，当该盒的上盖接近瓶顶的接近开关时，该开关触发信号通过继电器使微型水泵自动断电，此时叩诊液胸处呈实音。按操作常规在腋中线的第6肋间或肩 胛下角线第7、8肋间沿下一肋骨的上缘穿刺，有突破感时即可抽出模拟胸腔积液，如错误地沿肋骨下缘穿刺就会穿过双层金属网电极，接通微电脑语音模块电路，使扬声器发出“穿刺错误，损伤了肋下神经血管”的语音警告，同时报警红灯亮。同理，按下“心包腔穿刺”开关即自动向心包囊腔中注液自动形成心包积液，在常规穿刺部位可抽出心包积液。在平卧位状态按下“腹腔穿刺”开关，即自动向腹膜腔囊中注入液体，注入一半时关闭开关，腹囊中一半是液体，另一部分是空气，此时可进行移动性浊音叩诊，腹部中央叩诊为空气积聚处叩诊呈鼓音，腹膜腔左、右两侧为液体区叩诊呈浊音，再按下左侧卧位开关，模型自动变换为左侧卧位，腹膜腔右侧的液体移动至左侧，右侧为空气，此时再叩诊左侧浊音区增大，右侧叩诊变为鼓音，重新按下“腹腔穿刺”开关，继续自动向腹膜腔中注液，注满时抽取胸水心包积液或腹腔积液后，溢流瓶中漂浮盒水位下降远离接近开关，水泵即自动接通电源泵入液体。因为溢流瓶，的底部加有如同不倒翁的配重层，顶上设吊环，固无论人体模型处于坐位或是半卧位、平卧位，溢流瓶始终保持垂直状态，该设计可有效保证微型水泵向囊腔注液时注即自动关闭，抽液后液体减少时自动接通水泵电源自动启动补注液体。心内注射时，在正确位置穿刺可见回血，此时可向心室腔内注急救药。用手指触压肝脓肿、乳房脓肿、肾脓肿时，其深部的压痛开关触点即接通微电脑控制器的语音模块电路，扬声器发出“哎呀！疼啊！”的痛苦叫声，此时用注射器穿刺有突破感时可抽出模拟脓液。寻找动脉搏动有利于动脉穿刺和颈内静脉和股静脉穿刺的定位，进行动脉穿 刺前，先用大注射器抽取模拟血液，向全自动动脉搏动模拟器的储血瓶的补血管注入模拟血液，直至溢流管有模拟血液滴出时表明已注满，然后打开电源开关，与微型血泵连接的电脉冲发生器向该泵电机发出60次/分的电脉冲，该泵的输入管从储血瓶的出血管抽取模拟血液，按电脉冲频率每分钟60次，通过输出动脉端经模型的一侧模拟股动脉管向动脉系统中泵血，又经另一侧股动脉通过导管及回流管接件入全自动动脉搏动模拟器的储血瓶的回流管接件流入该瓶。泵血期相当于人体心脏的心室收缩射血期，泵出的血液压力使动脉管壁扩张，泵血继而停止，相当于心脏舒张期，动脉管壁因压力降低而使管壁回缩，动脉管壁交替扩张-回缩即形成各个模拟动脉产生每分钟60次完全仿真的节律性脉搏搏动。紧贴颈动脉搏动的外侧位于胸锁乳突肌两脚之间的三角形顶部的即颈内静脉，按操作常规进行颈内静脉或锁骨下静脉的中心静脉穿刺插管操作，如穿刺位置错误、误穿了动脉、或穿破了胸膜，均穿过了双层金属网自动接通了微电脑控制器的语音模块电路扬声器会发出“穿刺位置错误”、“穿刺了动脉”、“穿破了胸膜”的语音警告同时报警红灯亮起。如中心静脉穿刺正确可见回血，插入中心静脉导管置管后，可通过调节血瓶位置的高低调节中心静脉压，血瓶位置越高中心静脉压越高，反之亦然。颈外静脉、肘正中静脉、贵要静脉、头静脉、手背静脉穿刺，按操作常规进行即可。在肩关节和肘关节穿刺点进行关节穿刺时如进针部位正确进针穿过互相绝缘的双层金属网自动接通语音提示模块扬声器发出“穿刺正确！”的语音提示。在上臂肌肉-皮下 注射模块上可进行肌肉或皮下注射训练，注入模拟药液过多时可取出模块用手挤出。进行股静脉穿刺时须打开全自动动脉搏动模拟器，使股动脉自动产生节律性搏动，触到股动脉搏动有利于判断股静脉位置，该动脉内侧有弹性感处即是股静脉。因血瓶位置高于模型，静脉穿刺正确时在静脉压得作用下回有回血，根据教学需要进行静脉采血、注射、输血、输液。进行肱动脉、桡动脉、股动脉穿刺时均须打开全自动动脉搏动模拟器，使动脉产生搏动，按该动脉穿刺常规进行穿刺操作，穿刺正确时可见模拟动脉血节律性喷射性回流入注射器中，此时可进行动脉采血或注射。进行腹膜腔穿刺时打开坐位/半卧开关，该升降装置的减速电机顺向运转而升起，模拟人体位至半卧位时关闭该开关，打开腹膜腔注液开关，自动向腹膜腔中注液如注入一半液体关闭该开关，可进行腹部移动性浊音的叩诊，再次打开该开关继续注满腹膜腔直至溢流管有液体溢出时，同上所述会自动关闭微型水泵，按腹腔穿刺常规进行操作即可，穿刺正确时有突破感即可抽取腹水，抽出部分腹腔积液后会自动接通微型潜水泵向腹膜腔补注入液体。肾脏穿刺腰椎穿刺及骶管穿刺时体位须采取左侧卧位，应打开左侧卧位开关，该升降装置升的减速电机顺向运转推动內框架的铰接使之绕转轴运动而升起，当模拟人变换体位至左侧卧位时其暗藏的左侧体位90°限位开关时自动断电，肾脏穿刺按穿刺常规进行操作即可，骶管穿刺或在腰椎穿刺模块进行珠网膜下腔穿刺时先打开腰椎穿刺囊注液开关，微型潜水泵自动向该囊和骶管中注水，直至溢流管有液体溢出时表明已注满，溢流管上也可设调节夹调节脑脊液压力的高 低，此时按腰椎穿刺操作常规进行操作，操作正确穿刺进入珠网膜下腔，可见脑脊液滴出，此时进行脑脊液测压，采取脑脊液标本等，如进行硬脊模外腔穿刺，应打开真空泵开关，真空瓶及与其连接的模拟硬脊模外腔中的空气被该泵抽成真空，用抽取了少量空气或生理盐水的注射器穿刺，如操作正确，进入该腔则注射器中的空气或生理盐水立即被负压吸入硬脊膜外腔，表明操作完全正确，此时可进行注入麻醉药进行硬膜外阻滞麻醉，腰椎穿刺位置偏离就会穿透双层金属网电极，自动接通微电脑控制器的微电脑语音电路，扬声器发出“穿刺位置错误”的语音警告。肩关节穿刺、肘关节穿刺时，如穿刺正确，则穿过的双层金属网自动接通语音模块，扬声器会发出“穿刺正确”的语音提示。淋巴结穿刺、骨髓穿刺、膀胱穿刺、按穿刺常规进行，可调节为仰卧位，打开“恢复平位”开关，处于坐位/半卧或左侧卧位的模拟人，体位自动变换升降装置的减速电机运转，当下降至水平极限位时触及暗藏的恢复平位限位开关而自动断电，模拟人体位恢复为仰卧位，按各自的穿刺操作常规进行操作即可。如操作正确淋巴结穿刺可抽出模拟脓液，骨髓穿刺可抽出模拟骨髓液，膀胱穿刺可抽出尿液。各种模拟动、静脉、穿刺模块及其局部皮肤均可修补液修补或更换，大大延长使用寿命。本发明可在一具模拟人身上进行几十种穿刺术及胸、腹部叩诊技能训练和考核，由于模拟效果高度仿真，完全贴近临床，因此可显著提高教学质量。

Claims (5)

1.一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，它包括：高仿真人体模型、体位自动变换的实验台、多种穿刺囊腔及模块、模拟动静脉、注液自动控制装置、全自动血液循环模拟器、微电脑控制器，其特征在于：高仿真人体模型(1)按装在体位自动变换的实验台(2)上，胸腔内设有与微型气泵(3)相通的模拟气胸囊(4-1)、(4-2)、与实验台(2)内水桶(5)中微型水泵(6)及电磁阀(F1)相通并设有注液管(7)溢流管(8)、单向逆止阀(N1)的模拟液胸囊(9-1)、(9-2)、(9-3)、(9-4))，模拟心包腔囊(10)及电磁阀(F2)、单向逆止阀(N2)，并设有心内注射囊(11)、模拟肝脓肿囊(12)及其脓肿压痛开关(K1)，左乳房内设有模拟乳房脓肿囊(13)及其脓肿压痛开关(K2)，右侧设颈内静脉(14)颈总动脉(15)锁骨下动脉(16)、锁骨下静脉(17)，左颈部设颈外静脉(18)，淋巴结穿刺模块(19-1)、(19-2)，肩关节穿刺点(20)的深部设双层相互绝缘的金属网(K3)，肘关节穿刺点(21)的深部设双层相互绝缘的金属网(K4)，右上肢还设有肱动脉(22)、桡动脉(23)、肘正中静脉(24)、头静脉(25)、贵要静脉(26)、手背静脉(27)，双下肢上部设股动脉(28-1)、(28-2)、股静脉(29-1)、(29-2)，腹腔内设有与微型水泵(6)及电磁阀(F3)相通并设有注液管(30)、溢流管(31)、单向逆止阀(N3))的模拟腹膜腔囊(32)、及其穿刺局部皮片(33)，膀胱穿刺囊腔(34)与该囊相通，腰部设有左右两肾穿刺模块(35-1)、(35-2)，腰骶部设有腰椎-穿刺模块(36)内的模拟蛛网膜下腔囊(37)连通骶管穿刺囊(38)， 其注液管(39)与微型潜水泵(6)及电磁阀(F4)相通，并设有溢流管(40)、单向逆止阀(N4)，腰椎穿刺模块(36)内的模拟硬脊膜外腔(41)通过导管(42)与真空泵(43)及真空瓶(44)连接，两髂前上棘设骨髓穿刺模块(45-1)、(45-2)，胸骨处设骨髓穿刺模块(46)，右颈内静脉(14)及锁骨下静脉(17)的正确穿刺范围之外，即穿刺位置错误处设双层互相绝缘的金属网电极(K5)，附近的壁层胸膜设双层互相绝缘的金属网电极(K6))、颈总动脉(15)、锁骨下动脉(16))表面设双层互相绝缘的导电布电极(K7)，肋骨下缘处设双层互相绝缘的金属网电极(K8)，腰椎穿刺模块(36)的穿刺部位囊腔内外偏离正确穿刺部位处也设有双层互相绝缘的导电布电极(K9)。

2.如权利要求1所述的一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，其特征在于：所述的体位自动变换实验台(2)是实验台内框架(47)的一侧下方与向左侧翻身电动升降装置(48)通过销轴(49)铰接，并设有限位开关(K10)外框架(50)的一侧短边框与坐位/半卧电动升降装置(51)通过销轴(52)铰接并设有升至90°的限位开关(K11)、恢复平位限位开关(K12)。

3.如权利要求1所述的一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，其特征在于：所述注液自动控制装置是各溢流管与总溢流管(53)连通，该管连接设有漂浮盒(54)、排气管(PQ))的溢流瓶(55)，该瓶的底部加配重层(56))顶上设吊环(57)，瓶盖上装有接近开关(KJ)并通过继电器(J))连接微型水泵(6)。

4.如权利要求1所述的一种全自动多功能综合穿刺训练电脑模拟人，其特征在于：所述的全自动动脉搏动模拟器(58)机箱内设有储血瓶(59)，该瓶设有补血管(60)、回流管(61)、溢流管(62)，出血管(63)连接微型血泵(64)的输入管(65)，该泵连接每分钟发出60次电脉冲的脉冲发生器(66)微型血泵(64)的输出动脉端管接件(67)，通过动脉管(68)连接高仿真人体模型(1)的一侧模拟股动脉管(28-1)与各个动脉相通，最后连接另一侧股动脉管(28-2)，该管通过静脉管(69)连接全自动动脉搏动模拟器(58)的回流管接件(70)。

5.如权利要求1所述的一种全自动多功能综合穿刺技能训练电脑模拟人，其特征在于：所述的微电脑控制器，按键开关面板(A)设有电源开关(K)、坐位/半卧开关(Ka)、左侧卧位开关(Kb)恢复平位开关(Kc)、胸腔注气开关(Kd)、胸腔注液开关(Ke)、.心包腔注液开关(Kf)、腹膜腔注液开关(Kg)、腰椎穿刺囊注液开关(Kh)、真空泵开关(Ki)、穿刺错误报警红灯(HD)，微电脑控制器机箱(71))内设有整流电源(B)、、单片机控制电路(C)、驱动电路(D)、微电脑语音报警模块(E)、扬声器(Y)，)继电器(J)、通过电缆(72)及插头(73)连接高仿真人体模型(1)的相应插座(74)，连通该模型的各种电器零部件。