CN107548507A - 除颤训练系统 - Google Patents

Abstract

一种实现活体除颤单元(2)的使用的除颤训练系统，包括模块(3)以及将所述模块(3)和所述除颤单元(2)互连的电缆(1)。电缆(1)是具有模拟患者阻抗的阻抗并吸收由所述除颤器单元(2)引起的电击脉冲的电阻电缆。

Description

除颤训练系统

本发明涉及针对使用除颤器进行训练的系统。针对除颤器的使用进行训练对于卫生人员来说至关重要，因为时间和准确性是成功复苏的至关重要的因素。重要的是，当确定需要除颤时，尽可能快地进行除颤，并且重要的是将除颤垫准确地放置在患者的胸部上。

本发明的目的在于提供针对人体模型的更逼真的训练。

市场上有几种类型的训练除颤器，其纯粹用于训练，并且不可用于给患者进行实际的除颤电击。一些示例在KR20130015751和IN201102602I4(2602/CHE/2011)中示出。这些训练除颤器使用非常安全，因为它们不能够给出电击，而仅仅是模拟电击。然而，训练除颤器应与所有其他方面中的真实(或活体)除颤器类似。这意味着，理想情况下，对于真实物体的每个模型都应该有训练除颤器。然而，这使得购买训练除颤器对于例如医院来说过于昂贵。

此外，特别是在医院中，存在医护人员可能会尝试在实际的复苏事件中使用训练除颤器的风险。训练除颤器在这样的护理中当然会是没有用的，并且宝贵的时间将会流失。

还有一种风险是，在相关人员没有注意到活体除颤器不是训练除颤器的情况下，该活体除颤器可能会用于进行训练。由于真实的除颤器能够发出高能量的电击，如果错误地使用它，这会对人身伤害带来危险，并且会对与训练结合使用的装备(诸如，人体模型)造成损坏。

还存在可用于使用活体除颤器进行训练的已知的训练装备。

一些除颤器准备了训练模式。然而，这不适用于所有除颤器型号。此外，如果除颤器在训练情况下被错误地设置为电击模式，则存在人身伤害的风险，并且如果除颤器在活体复苏事件中被设置为训练模式，则患者将不会受到电击。

US2014/0315173中示出了示例，其描述了可以被放置在人体模型的胸部周围的非导电带。该非导电带被期望进行除颤电击，以便人体模型不被损坏。

然而，电击仍将被馈送到已耦合到带的垫或其它接触。这意味着如果未经培训的人员没有妥善处理装备，则仍然存在未经培训的人员可能会受伤的风险。必须在人体模型周围缠绕的带也将减少训练的逼真效果。

从WO2012/127340可以知道，可以在除颤器和一组电极垫之间连接适配器。分流电阻器被放置在适配器内部，或者可以经由单独的连接被连接到适配器。继电器将电击传导到电阻器。在电击电压将朝向垫泄漏的情况下，也可以在适配器内布置可选的安全电阻器。

虽然WO2012/127340的附图将适配器示为相当小的项目，但是实际上，电阻器必须具有最小尺寸，如果被放置在适配器内部则其将使适配器体积大且笨重。如果被放置在适配器外面，这将会构成训练者必须记住连接的另一项目。

具有内置电阻器的适配器体积大的事实，从由Symbio公司销售的类似适配器，特别是型号名称为CS1201和CS301(http://www.symbiocorp.com/)是明显的。

当电阻器受到多次连续电击时，其将不可避免地变热。在训练期间，目的是允许用户执行多个训练活动。因此，需要电阻器能够将热传导出去。因此，适配器必须具有一定的最小尺寸，以便散热而不损坏适配器内的电子元件。

现有技术的其它示例是US 6336047和US6190177，两者都属于本申请的所有者。这些参考文献涉及用于在训练装备中的传感器和除颤器的电极之间进行通信的系统。该系统使除颤器在连接到被配置为向识别人体模型的除颤器发送信号的该人体模型时，能够自动设置为训练模式。

US 20090029332A1提出了用于除颤器的训练适配器，但是其在除颤器中需要训练模式。

现有的几种解决方案包括适于与活体除颤器一起工作的人体模型，并且该人体模型在胸部皮肤上具有可见的连接螺柱，以及在人体模型的内部中的能够将来自除颤电极的能量消散的负载盒。这在可见的外观上是不切实际的，并且违反了除颤治疗的正确规程。如果与人体模型上的螺柱的连接不正确，则会有损坏装备以及火灾的危险。如果有人在点击期间触摸螺柱，则有触电的危险。

因此，需要可与实际除颤器一起使用的新的训练适配器，其体积小，重量轻，并且能够模拟患者，使得除颤器将适配器“视”为患者并相应地进行操作。

根据本发明，通过除颤训练系统实现这一点，该除颤训练系统实现了活体除颤单元和连接到该除颤单元的模块、连接所述模块和所述除颤单元的电缆的使用，其中，所述电缆是具有模拟患者阻抗并吸收由所述除颤器单元引起的电击脉冲的电阻电缆。

由于电缆与电阻值相比具有相对大的大表面积，因此从除颤电击产生的热将从电缆迅速消散。即使在几次迅速的后续电击之后，电缆也将只会轻微变热。

电缆应具有与正常人体抗电击值相符的总电阻。适用于消散典型电击的电缆电阻的示例是总共约100cm长的总电阻约为120Ohms。由于电缆是双引线电缆，因此每个引线将具有约60Ohms的电阻和约50cm的长度。

在优选实施例中，该系统包括适于在所述模块和训练人体模型之间耦合的一组训练垫，所述训练人体模型具有能够与所述训练垫进行通信的电子电路，所述模块具有将所述训练垫与所述电阻电缆隔离的电流隔离，所述模块还具有在所述训练垫与所述训练人体模型内的所述电子电路进行通信时能够进行感测的电子电路。因此，对人体模型的非常逼真的训练可以无风险地执行。

在进一步的优选实施例中，模块还具有测量除颤电击的测量电路，所述模块还具有在所测量的电击之前并响应于所测量的电击向除颤单元提供ECG反馈的反馈电路。这将进一步增强逼真的训练。

在更进一步的优选实施例中，系统包括通信单元，当电击被输送到模块时，该通信单元传送电击已被输送到训练人体模型的事实，并从而使人体模型对电击情况能够在临床上充分地做出反应，并且人体模型可选地具有用于储存训练课程的完整记录的储存器。这又进一步增强了训练。

在进一步的实施例中，所述模块包括耦合到所述除颤单元的ECG生成电路，所述ECG生成电路耦合到所述反馈电路，并且所述ECG生成单元生成源自适配器、人体模型或无线单元的ECG。这将逼真的训练带到更高的等级。

如果所述模块包括用于与远程控制设备进行通信的无线通信电路，则训练者可以控制训练情况，而不必与训练装备发生物理干扰。

如果所述远程控制设备接收关于除颤电击的信息，并且能够基于被储存在所述远程控制设备中的多个医疗场景中所选择的医疗场景向所述反馈电路提供患者反应ECG数据，则训练者被给予对训练情况的更好控制。还将提供在预先设置中快速选择场景的可能性。

优选地，所述模块通过允许所述除颤单元与所述模块断开连接的快速连接器。因而，可以容易地连接和断开除颤器。如果除颤器在必要时还必须可用于活体复苏，则后者尤其重要。

如果训练垫被配置为与人体模型内的电极形成电容耦合或电感耦合，则人体模型不必在其胸部上具有任何螺柱或可见的接触。这将进一步增强逼真的训练。

通过将人体模型内的电极布置在人体模型的皮肤下方，进一步确保了人体模型胸部的表面上没有可见的接触。

在进一步的实施例中，系统包括待连接在适配器和人体模型之间的非导电电缆。因此，可以提供对于无源/非电子人体模型的安全训练选项以及对人类受试者的训练。

优选地，适配器具有上电电路，其检测除颤器阻抗测量信号的存在，并且当所述信号存在时上电所述适配器。这就消除了对可能会由错误触发的外部开关的需要，或者对无意中被留下来消耗电池的模块的需要。

在可选的实施例中，适配器包括能够检测其定向和移动的加速计，并且在定向改变或检测到超过预置水平的移动时，触发适配器的上电。

现在将参照附图作为示例对本发明更详细地进行描述，其中：

图1示出了本发明的系统概览，

图2示意性示出了根据本发明的系统的接口配置，

图3示出了本发明中包括的各种模块的框图，

图4示出了本发明的适配器的除颤器接口的详细电路图，

图5示出了由本发明的系统和适配器支持的波形的示例，以及

图6示意性示出了根据本发明的系统的人体模型通信。

以下描述中的示例仅仅是为了理解本发明的功能，因此并不限于专利权利要求书的范围。此外，附图可能不一定是按比例的-这无论如何不影响本发明的一般性、范围或任何特征。

图1以概览示出了本发明的系统。系统包括信号和电阻电缆1，该电阻电缆连接到除颤器2。在电缆1的另一端是适配器3，其被配置为测量来自除颤器2的除颤器电击。适配器包括温度传感器13，其适于在电缆1中的温度高于特定值时给出警告，可选择地，可基于在使用期间吸收的测量的能量来计算电缆的温度。

适配器3还包括除颤器接口4，其能够测量除颤器2的除颤器电击和起搏电流。当除颤器2的电击到达接口4时，该电击通过电阻电缆1在能量上已被大大降低。接口4还能够将ECG信号传输到除颤器2，并且还包括电极连接开关。在闭合该开关之前，除颤器2感测高阻抗连接。如果人体模型由电极感测，则开关将被激活。当开关闭合时，阻抗将是典型的患者，并且除颤器2将能够进行电击输送和起搏。

适配器还包括计算单元7，其耦合到链路单元8以与电极5进行通信。计算单元可以包括微控制器101或多个微控制器、或片上系统(“SoC”)，诸如，nRF51822等。

电极5通过安全电容器隔离9与链路单元分离，以防止可以找到其方式通过适配器的任何除颤器电击电压到达电极5。

人体模型被方便地配备有模拟器单元10，该模拟器单元能够产生模拟ECG，并通过被放置在人体模型6的皮肤12下面的人体模型电极11将该信号传输到适配器电极5。

电极5是能够在链路单元8和人体模型6之间传输低AC电流的训练垫。

人体模型6内的模拟器单元10还可以包括代表患者的各种情况的ECG库。该情况可以由监管员在人体模型本身的用户接口上选择。然而，另一选项是使用远程控制，诸如智能电话14或专用远程控制15，其可以经由蓝牙“(RTM)”16、红外发射机17或其他通信装置与适配器3进行通信。然后，适配器可以经由电极5将关于ECG情况的选择的信息发送到人体模型，或者可以推翻人体模型并模拟被发送到接口4的ECG信号。如果人体模型6正模拟ECG情况，则该情况可以由链路单元检测并被传输到计算单元7，该计算单元转而将类似的模拟ECG信号发送到接口，或者模拟ECG信号可以从链路单元8直接被发送到接口4。

适配器可以连接到非导电的人体模型电缆和电极，以在没有通信能力的情况下使用人体模型。可选择地，非导电的电缆和电极可以安全地施加到人类训练受试者。在这种使用情境下，适配器会在IR远程控制15的控制下或通过无线通信14向附接的除颤器单元生成ECG。

适配器可以可选地包含加速计18。加速计18可用于检测适配器的定向和移动，并且在检测到移动时还可用作激活(接通)适配器的可选方式。

方便地，适配器具有自动接通/断开的开关19，其检测接口4中的除颤器阻抗测量信号，并在检测到这种类型的信号时使适配器3接通。如果阻抗信号被移除，则接通/断开的开关19将在指定的时间段之后断开适配器3。如果电极5从人体模型中移除，则电极连接开关将被禁用。除了外部电源之外，适配器还可以包括诸如电池110的内部电源。

另外的选项是以周期性间隔，如果没有电击或起搏，并且没有检测到电极垫，或者从远程控制或BLE单元没有给出命令，则适配器3将禁用电极连接开关以检查是否存在阻抗测量信号。如果不存在这样的信号，则适配器3将自动断开。

图2示出了人体模型6和适配器3之间的耦合。通过人体模型的皮肤12电容耦合，人体模型6内的内部电极或垫11耦合到外部电极或垫5。因此，人体模型上没有可见的连接器，并且学生将接受放置电极5的实际训练。如果电极5未被放置成使得它们可以与内部电极11形成电容耦合，则检测不到与人体模型的连接。然后，适配器3将不给除颤器2提供ECG信号，并且除颤将是不可能的。适配器可以被配置为通过可听的或可视的信号来发出电极未被正确放置的信号。电极尽可能类似于真实的电极，例如，通过使用粘合剂将电极附接到人体模型皮肤。

适配器3将载波信号发送到一个训练垫5，然后侦听人体模型6是否正回送数据。优选地，数据是异步串行通信的形式。为了确保训练垫可以在训练期间安全地接触学生，其通过电容隔离9与适配器的其余部分隔离。当没有检测到人体模型连接时，适配器将以一定的间隔(诸如，每一秒钟)检查人体模型连接。该检查可以由125ms的中断信号(仅载波信号)和数据消息的请求组成。

在建立连接之后，在接受连接之前将检查连接电平。这可以通过从人体模型请求50ms的载波信号并检查连接电平来完成。

用于检测和检查人体模型连接的可能规程在图6中示出。

图3示出了与图1中的示意图不同的适配器3。计算单元7经由形成接口4的一部分的保护电路和连接控制20耦合到电阻或除颤电缆1。保护电路和连接控制20在图4中示出，并将在以下进一步进行解释。对于本领域技术人员将清楚的是，图3中所示的或者如本公开的其余部分所讨论的、耦合到计算单元7的至少一些块实际上可以被包含在计算单元7本身内。市场上可商购的通常有几种类型的微控制器和SoC设备，其中在功能上设备之间会有所不同。本领域技术人员通常将选择适当的装置，使得该装置在保持最低成本的同时满足期望的一组规格。本领域技术人员将进一步认识到，对于本发明的范围而言，适当的计算单元的选择过程并不重要。因此，在不丧失一般性的情况下，并且在不限制本发明的范围的情况下，对本公开中所示的实施例进行讨论。

除颤连接检测器21耦合到计算单元7以及保护电路和连接控制20，以用于检测除颤器是否连接到适配器。如上所述，除颤器的阻抗的检测将触发接通/断开的开关。

另外耦合到计算单元7以及保护电路和连接控制20的是用于起搏和电击测量的单元22以及ECG生成器23。ECG生成器23能够生成可被发送到除颤器的模拟ECG信号。由于除颤器2是真实的除颤器，因此ECG信号必须模拟可能的真实人类ECG信号。基于所接收到的ECG信号，除颤器将确定“患者”的合适的电击策略。适配器3还将模拟真实人类的代表性阻抗，使得在所有相关方面中的除颤器将“看到”真实的人类。

当除颤器2连接到适配器3时，除颤器2将首先看到高阻抗，指示没有患者存在。

当电极垫5适当地附接在人体模型6上时，或者来自红外远程控制或蓝牙“(RTM)”单元的命令称电子垫5在人体模型上时，适配器3应向除颤器2呈现较低的(患者)阻抗。然后，适配器还将向除颤器2呈现ECG信号。呈现给除颤器的ECG可以源自适配器，或者ECG可以通过适配器自人体模型流出。

假设除颤器测量由适配器3提供但被感知为患者阻抗的阻抗，其中AC信号具有介于2kHz和100kHz之间的频率，并且电流低至10uA。

适配器还能够检测来自使用540Hz信号的AED(自动外部除颤器，HeartStart FR2“(RTM)”)的阻抗测量信号。

如上所述，当除颤器连接时，适配器3向其生成ECG信号。ECG信号可以由微控制器7生成，作为脉冲宽度调制(PWM)信号，其被低通滤波并衰减到10Ω连接的电阻器上的ECG电平。在起搏捕获期间，ECG生成器将对起搏生成响应。

在起搏期间，重要的是对起搏脉冲有感知上的立即的反应，并且起搏的ECG也示出在其他ECG源上。这就对通过所述系统从检测到起搏脉冲直到在所有ECG源上生成起搏QRS(Q波、R波和S波)的响应时间提出了要求。包括电平的起搏脉冲事件将通过链路单元8连接报告。

如上所述，可以从适配器3或人体模型6提供ECG信号。作为第三选择，ECG信号可以经由蓝牙“(RTM)”自诸如智能电话的无线设备流出。

电极能量通过对低值串联电阻器上的电压进行采样来测量。

由于电极5通过适配器3的电子设备与除颤器2隔离，因此来自除颤器的电击将永远不会到达电极。然而，电击的发生可以传达到人体模型6。如果人体模型6被配置为接收该信号，则人体模型6可以模拟对除颤电击的反应。

如上所述，训练垫5还耦合到计算单元7以及远程控制接收器17，诸如红外接收器和蓝牙“(RTM)”接口16。还有诸如LED的状态指示器24、电池和电源25、以及用于强制关断适配器3的可选的接通/断开的开关26。

图4更详细地示出了保护电路和连接控制20。除颤器保护电路具有在电击期间接收电流的双向二极管桥401。这是限制进入适配器3中的系统的剩余部分的电压的保护电路。另外，在二极管桥应该打开或不按预期工作的情况下，存在保护内部电路的保险装置410。除颤电缆1的导体分别连接到电网440和电网420。在该示例中，通常为低值的电流感测电阻器402(0.004欧姆)被串联放置在除颤电缆1的导体420中的一个和电网430之间。所述电流感测电阻器通常通过对所述电阻器两端的电压降进行采样或者通过测量电网420和电网430之间的电压差来测量电击能量和流经除颤电缆1的电流。接口电路的该实施例中所示的MOSFET 403、404和405充当开关，并用于在电网440和电网480之间产生导电路径。MOSFET403控制MOSFET 404和405的栅极电压，并且当404和405接通时，在电网440和电网480之间产生低阻抗路径。

图5示出了除颤电击的选择支持的波形。电击能量作为与除颤电路串联的小值电阻器上电压被测量，其中该电压表示整个除颤电路中的电流。

能量被计算为随着电击被输送的时间的推移的I²*R(电流²*电阻)的积分。

不同的除颤器具有在电压和时间上变化的不同的除颤波形。适配器3被配置为优先考虑具有截断的指数双相波形的更新的除颤器的准确度，牺牲了具有高电压的Edmark/Lown波形的除颤器的准确度。

来自除颤器的衍生电击的准确度可能会显著变化，通常超过15％。适配器被配置为考虑到这种变化。

来自除颤器的起搏脉冲是短持续时间的电流脉冲，旨在激起心跳。在除颤器上，通常可以设置速率和电流。除颤器的脉冲形状和持续时间可能会有所不同。通常，脉冲具有截断的指数形状，其中峰值被设置在起搏电流值。

起搏电流被测量为连接电阻器415上的电压降。

可以设置适配器3的起搏阈值，该起搏阈值影响其对起搏脉冲的响应。可选地，起搏阈值可以经由蓝牙“(RTM)”或红外线从远程控制中进行设置。

除颤器的接口或电阻电缆充当除颤能量沉积。它需要在整个电缆中具有分布式阻抗，并具有适当的强度和隔离，以充当除颤器电缆。合适的电缆可以具有以下特性：

电缆长度：电线：100cm+/-3cm

总电缆长度：102.5cm+/-3cm

电缆电阻：2x 60Ω+/-13％

由于电阻负载在电缆1中，因此适配器3可以被制造得非常小且轻，并且将作为除颤器电缆的集成部分出现。

Claims (13)

1.一种除颤训练系统，其实现活体除颤单元的使用，包括模块和电缆，所述电缆将所述模块和所述除颤单元互连，其中，所述电缆是具有模拟专利患者阻抗的阻抗并吸收由所述除颤器单元引起的电击脉冲的电阻电缆。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括适于耦合在所述模块和训练人体模型之间的一组训练垫，所述训练人体模型具有能够与所述训练垫进行通信的电子电路，所述模块具有将所述训练垫与所述电阻电缆隔离的电流隔离，所述模块还具有在所述训练垫与所述训练人体模型内的所述电子电路进行通信时能够进行感测的电子电路。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述模块还具有测量所述除颤电击的测量电路，所述模块还具有在所测量的电击之前和响应于所测量的电击向所述除颤单元提供ECG反馈的反馈电路。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括通信单元，所述通信单元在电击被输送到所述模块时传递电击已被输送到所述训练人体模型的事实，从而使所述人体模型对电击情况能够在临床上充分地做出反应，所述人体模型可选地具有用于储存训练课程的完整记录的储存器。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述模块包括耦合到所述除颤单元的ECG生成电路，所述ECG生成电路耦合到所述反馈电路，并且所述ECG生成单元生成源自适配器、所述人体模型或无线单元的ECG。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述模块还包括用于与远程控制设备进行通信的无线通信电路。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述远程控制设备适于接收关于所述除颤电击的信息，并且能够基于被储存在所述远程控制设备中的多个医疗场景中的选择的医疗场景向所述反馈电路提供患者反应ECG数据。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述除颤单元通过快速连接器连接到所述模块，所述快速连接器允许所述除颤单元与所述模块断开连接。

9.根据前述权利要求2至8中任一项所述的系统，其中，所述训练垫被配置为与所述人体模型内的电极形成电容耦合或电感耦合。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述人体模型内的所述电极被布置在所述人体模型的皮肤下方。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括待连接在所述适配器和所述人体模型之间的非导电电缆，从而为无源/非电子人体模型提供训练选项，并对人类受试者进行训练。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述适配器具有上电电路，所述上电电路检测除颤器阻抗测量信号的存在，并且当所述信号存在时上电所述适配器。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述适配器包括能够检测其定向和移动的加速计，在定向改变或检测到超过预置水平的移动时，触发所述适配器的上电。