CN109166433B - 一种医疗模拟人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医疗模拟人系统，其包括模拟人体、分别与模拟人体通信连接的模拟监护仪和主控电脑，主控电脑与模拟监护仪间通信连接，其中，主控电脑控制模拟人体进行动作模拟，模拟监护仪配合模拟人体模拟显示监测数据，模拟人体上设置有气液路模拟模块、脉搏模拟模块、呼吸模拟模块、眼睛模拟模块、药物识别模块、心肺复苏按压系统、心电模拟及除颤系统、紫绀模拟模块、抽搐模块、音频控制系统、供电系统，相较于现有高端复杂的模拟人，本发明模拟人大大简化了结构设计，降低了加工成本，其维护也更为简便，该模拟人对于人体脉搏、眼睛、肺部及气液路系统的模拟相较于现有技术更加真实，模拟人的模拟效果得到提升，提升了医疗教学效果。

Description

一种医疗模拟人系统

技术领域

本发明涉及医疗教学仪器及医疗器械测试设备，尤其涉及一种医疗模拟人系统系统。

背景技术

在医用研究和各种培训环境中，模拟人常用来模拟人体的结构和参数，模拟人可用于医生医学实践的操作训练，提高医学教学质量或者测试治疗动脉血管疾病器械的性能，而目前中低端模拟人对于人体生理结构、生理现象的仿真模拟效果较差，也影响了其教学训练的效果，而高端模拟人则存在结构复杂、造价高、无法大范围应用的问题。

因此，现有技术还有待进一步发展。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种医疗模拟人系统，以解决现有医疗模拟人系统模拟效果差或者以及成本过高的问题。

一种医疗模拟人系统，其中，包括模拟人体、分别与模拟人体通信连接的模拟监护仪和主控电脑，所述主控电脑与模拟监护仪间通信连接，其中，主控电脑控制模拟人体进行动作模拟，模拟监护仪配合模拟人体模拟显示监测数据，模拟人体上设置有气液路模拟模块、脉搏模拟模块、呼吸模拟模块、眼睛模拟模块、药物识别模块、心肺复苏按压系统、心电模拟及除颤系统、紫绀模拟模块、抽搐模块、音频控制系统、供电系统，主控电脑基于输入指令控制模拟人体的相应模块或系统进行动作，模拟监护仪基于模拟人体当前动作的模拟或系统显示对应的模拟数据。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述气液路模拟模块包括设置于模拟人中的液体管路和气体管路、推动液体管路中液体流动和气体管路中气体流动的气泵，所述气泵连接气体管路并向气体管路供气，所述气泵作为动力源推动液体管路中液体流动，通过气泵并使相应气体管路的电磁阀打开实现出气模拟，通过气泵驱动液体管路中液体流动并控制相应液体管路上的电磁阀开闭实现充水或充血模拟，其中，气体管路和液体管路的各支路管路上均设置有电磁阀、节流阀和气压传感器。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述脉搏模拟模块分别设置于模拟人体的双侧颈动脉、桡动脉、肱动脉、股动脉、腘动脉、足背动脉位置，实现相应位置脉搏的触诊模拟，所述脉搏模拟模块包括底壳、固定于底壳内的磁铁、设置于磁铁正上方的线圈，所述线圈设置于活动部件上，在磁铁作用下，主控电脑控制线圈通断电，通过线圈通断电推动活动部件在底壳内上下运动，实现脉搏模拟，其中，通过主控电脑对脉搏模拟模块脉搏强度进行设置，脉搏模拟模块具有四级可调脉搏强度。

所述的医疗模拟人系统，其中，

所述呼吸模拟模块包括用于模拟肺部起伏的自主呼吸模拟模块和肺部模拟装置，自主呼吸模拟模块包括，分别设置于模拟人体左右胸腔中气袋，气袋连接气泵并在气泵控制下模拟自主呼吸，肺部模拟装置通过模拟气管连通模拟人体嘴巴，其中，所述肺部模拟装置包括底座、活动连接至底座上的活动面板、设置于底座和活动面板之间的气囊、与气囊口连接的吹气通路、设置于吹气通路上的吹气阻力切换机构、以及设置于底座上用于连接活动面板实现吹气顺应性模拟的吹气顺应性切换机构，所述吹气通路另一端通过模拟气管与模拟人体嘴巴连通，模拟人口腔进气通过吹气通路进入气囊，进气过程中通过吹气阻力切换机构和吹气顺应性切换机构分别实现吹气阻力和吹气顺应性的控制。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述眼睛模拟模块包括壳体、设置于壳体内的眨眼机构、瞳孔收缩机构以及位于瞳孔收缩机构后面的光敏传感器，所述眨眼机构包括枢接于壳体前端的仿真眼皮、用于控制仿真眼皮转动的第一电机、用于实现第一电机和仿真眼皮传动连接的传动装置；所述瞳孔收缩机构包括设置于壳体前端并位于仿真眼皮后端的聚光镜和光阑、以及用于控制光阑转动的第二电机，其中第一电机、第二电机分别与主控电脑控制连接。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述药物识别模块设置于模拟人体的相应注射及口腔位置，用于通过无线射频技术识别设置有电子标签的模拟药物，所述主控电脑与药物识别模块连接，主控电脑通过药物识别模块读取到模拟药物信息后，模拟监护仪上根据主控电脑所读信息调用相应药物数据并显示。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述心肺复苏按压系统包括设置于模拟人体心肺位置的用于检测按压深度、按压频率、按压手位信息、按压回弹是否完全的压力传感单元和用于检测通气潮气量、通气频率的通气传感单元，所述压力传感单元和通气传感单元分别与主控电脑连接，主控电脑根据压力传感单元和通气传感单元获取的实时数据调用相关波形数据于模拟监护仪上显示。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述心电模拟及除颤系统包括用于产生模拟心电波形的模拟心电输出模块、以及设置于心电输出模块四周的用于检测除颤仪输出能量的除颤能量检测电路，主控电脑分别与模拟心电输出模块和除颤能量检测电路连接。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述紫绀模拟模块包括设置于嘴角和四肢末端的用于模拟肤色发紫现象的多个LED，该多个LED分别与主控电脑连接。

所述的医疗模拟人系统，其中，所述音频控制系统包括分别设置于模拟人体心脏、肺部和腹部的用于模拟心音、肺音和肠音的发音模块，各发音模块分别与主控电脑控制连接；

所述抽搐模块包括设置于模拟人体手臂位置用于控制模拟人体手臂抖动模拟抽搐的震动电机，所述震动电机的启停及震动幅度通过主控电脑控制调节。

本发明的医疗模拟人系统具有结构简单、性能可靠的特点，相较于现有高端复杂的模拟人系统，本发明模拟人大大简化了结构设计，降低了加工成本，其维护也更为简便，降低了维护成本，该模拟人对于人体脉搏、眼睛、肺部及气液路系统的模拟相较于现有技术更加真实，模拟人的模拟效果得到提升，也相应提升了模拟人的医疗教学等使用效果。

附图说明

图1为本发明实施例中医疗模拟人系统的系统功能架构图；

图2为本发明医疗模拟人系统中模拟人体躯干部分结构示意图；

图3为本发明医疗模拟人系统中模拟人体下肢结构示意图；

图4为本发明医疗模拟人系统中模拟人体上肢结构示意图；

图5为本发明医疗模拟人系统中模拟人体头部结构示意图；

图6为本发明医疗模拟人系统中用于模拟人体颈强直的实现机构结构示意图；

图7为本发明实施例中模拟人体中大腿气路、液路系统管路连接示意图；

图8为本发明实施例中模拟人体中身体气路管路连接示意图；

图9为本发明另一实施例中模拟人体中身体气路管路连接示意图；

图10为本发明实施例中模拟人体中体液管路连接示意图；

图11为本发明实施例中模拟人体中血液管路连接示意图；

图12为本发明实施例中模拟人体中气液路模拟模块中储液囊结构示意图；

图13为本发明实施例中模拟人体中气液路模拟模块的气体动力源剖面图；

图14为本发明实施例中模拟人体头部设置出气出液口位置示意图；

图15为本发明实施例中模拟人体脉搏模拟模块的结构示意图；

图16为本发明实施例中模拟人体脉搏模拟模块的剖面图；

图17为本发明实施例中模拟人体中呼吸模拟模块的结构示意图；

图18为本发明实施例中模拟人体中呼吸模拟模块的剖面图；

图19为本发明实施例中模拟人体中眼睛模拟模块的结构示意图；

图20为本发明实施例中模拟人体中眼睛模拟模块的内部结构示意图；

图21为本发明实施例中模拟人体的脚部上紫绀模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所述的一种医疗模拟人系统，该系统由主控电脑、模拟监护仪、模拟人体组成。模拟人体通过WIFI连接到主控电脑和模拟监护仪。模拟人体通过路由器，与主控电脑组成一个局域网进行通信。其中，主控电脑控制模拟人体进行动作模拟，模拟监护仪配合模拟人体模拟显示监测数据，模拟人体内集合多种用于模拟人体功能的模块和系统，能够较为全面地模拟人体的一些病例和急救，有利于医护人员的练习和学习医疗知识，具体的，模拟人体上设置有气液路模拟模块、脉搏模拟模块、呼吸模拟模块、眼睛模拟模块、药物识别模块、心肺复苏按压系统、心电模拟及除颤系统、紫绀模拟模块、抽搐模块、音频控制系统、供电系统，主控电脑基于输入指令控制模拟人体的相应模块或系统进行动作，模拟监护仪基于模拟人体当前动作的模拟或系统显示对应的模拟数据。

模拟人体包括躯干部位和活动连接至躯干部上的上肢、下肢和头部组成，其中，躯干部分如图2所示，下肢如图3所示，上肢如图4所示，头部如图5所示，躯干部分上设置连接孔用于连接上下肢和头部，躯干部分胸腔位置设置可活动蒙皮，以配合呼吸模拟模块模拟呼吸，同时对应胸腔上设置有属于音频控制系统部分的喇叭装置106，用于模仿心音听诊。躯干上还设置对应气液路模拟模块的导尿端口101，躯干腹部两侧设置穿刺位置102，胸腔上侧和腋下设置穿刺位置105，躯干腹部位置中部104对应呼吸模拟模块的气囊，实现吹气进胃效果。其中，下肢的小腿和大腿通过连接轴108枢接，下肢内置抽搐模块的震动电机107实现下肢抽搐模拟。头部的眼眶内置眼睛模拟模块，而头部的下颌109为可活动的，以模拟嘴巴张合动作。其中，所述头部主体内设置活动铁片C，下颌109左右两侧分别通过钢丝绳与活动铁片连接，颈部B位置两侧设置用于模拟颈动脉的脉搏模块，B位置中间设置有两个第一微型气囊，用于模拟喉痉挛和气道阻塞，并且强度可调，活动铁片的动作由第二微型气囊充气压力控制，第二微型气囊充气后会导致铁片压下，从而牵引钢丝绳带动下巴，模拟牙关紧闭。头部A位置设置喇叭用于接收语音，较佳的是，耳朵位置设置麦克风从而能够实现模拟人体的语音对讲功能。另外，模拟人体的喉管中设置有光耦检测器，用于检测真实的气管插管。

进一步的，下颌上设置磁铁，头部主体对应下颌磁铁位置设置有霍尔传感器，通过霍尔传感器和磁铁配合实现对操作人员对模拟人体提抬下颌动作的检测。另外，头部主体内也可设置霍尔传感器用于检测头部后仰动作。

进一步的，颈部后端D位置设置有如图6所示机构，通过该动作机构能够实现模拟人体头部抬起模拟颈强直状态，该动作机构的E位置用于设置第三微型气囊，通过第三微型气囊充气压力撑起活动板701进而带动连接头部主体的连接板702转动，从而将头部抬起，实现对颈强直的模拟，该动作机构中还设置有限位板703用于限制活动板动作幅度，防止动作过度。

如图7所示的设置于模拟人体中的气液路模拟模块，其中，包括设置于模拟人体中的液体管路和气体管路、推动液体管路中液体流动和气体管路中气体流动的动力系统，其中，所述动力系统包括气泵，所述气泵通过主管道连接气体管路并向气体管路供气，所述气泵作为动力源推动液体管路中液体流动，液体管路和气体管路的各支路上均设置电磁阀控制开闭，通过气泵并使相应气体管路的电磁阀打开实现出气模拟，通过气泵驱动液体管路中液体流动并控制相应液体管路上的电磁阀开闭实现充水或充血模拟。

具体的，如图8和图9所示，所述气体管路的各支路管路上均设置有电磁阀、节流阀和气压传感器。气压传感器主要作用检测气泵产生的气压，检测气压大于设定阈值则关闭气泵，气压低于阈值时则打开气泵。通过控制系统的逻辑运算，使得管路内的气压维持在恒定的范围内。

进一步的，所述气泵利用主连接管路通过四通分别与气体管路、驱动连接管路连通及用于补充气体的供气管连接，其中，气泵利用驱动连接管路推动液体管路中液体流动。其中，所述气泵连接的主连接管路上设置减压阀，驱动连接管路上设置有常开第一气阀，驱动连接管路上还连接有排气管路，排气管路上设置有常闭第二气阀。

正常情况下，图9中，气阀A常开，气阀B常闭，气体通过T2->T3->T4->T6->T7->T9；挤压水囊、血囊出液体。下图原理一样，每条管路都由电磁阀(等效开关)，节流阀(调制出水出气量)，气压传感器(检测气路气体流入气袋的压力)。

所述气路管路的支路管路包括分别模拟吐白沫吹气、咽痉挛、颈项强直、牙关紧闭、气道阻塞、舌水肿、咽部阻塞、右气胸充气、左气胸充气、右肺起伏、左肺起伏的管路，各支路管路通过供气口连接气泵，由气泵供气，各支路管路上分别设置电磁阀和节流阀，当进行模拟时电磁阀打开，使得相应支路管路内充气，相应的气压传感器进行检测反馈从而控制气泵供气，相应管路的气袋充气模拟相应的行为特征，例如模拟肺部起伏、气道阻塞等。

如图10和图11所示，所述液路管路包括体液模拟管路和血液模拟管路，体液模拟管路和血液模拟管路上均设置有电磁阀、节流阀和水压测量传感器。体液模拟管路的支路管路包括分别模拟流鼻涕、出汗、流泪、流口水、流脑脊液和导尿出水的管路。血液模拟管路包括分别模拟静脉血和动脉血的管路。

具体的，如图12和图13所示，所述体液模拟管路和血液模拟管路起始端分别设置用于储存模拟体液和模拟血液的储液囊，储液囊为软囊并设置于硬外壳810内，所述储液囊囊口与液路管路连接，所述硬外壳上设置第一进气孔，所述气泵通过驱动连接管路连接第一进气孔，气泵向硬外壳内泵入气体，推动硬外壳内气压升高，进而推动储液囊中液体进入相应液体管路中流动。所述储液囊包括与血液模拟管路连通的储血囊820和与水路模拟管路连通的储水囊830。储血囊820上设置有出液孔821，所述储水囊830上设置出水孔831，气泵通过控制管路向硬外壳中泵入气体，推动硬外壳内气压升高，从而使得储血囊和储水囊在气压作用下受压，推动液体进入相应液体模拟管路，以实现出血、出汗等人体生理现象模拟。模拟人各部位设置相应的出气出液口配合，如图14所示，模拟人额头位置设置出水孔用于模拟流汗，模拟人头部位于眼眶位置设置出水口用于模拟流泪，鼻腔旁边设置出水口用于模拟流鼻涕，嘴巴周边设置出气口和出水口用于模拟流口水和吐白沫等效果。

具体实施例中，气泵910设置于汽缸920内，气泵固定于固定座940上，汽缸上设置有第二进气孔921和用于连接控制管路的出气孔922。所述第二进气孔上设置有消音器930。消音器和汽缸能够作为消音系统，消除气泵工作时发出的噪音。另外，所述汽缸上还设置有泄压阀，以确保汽缸内保持适当气压。

进一步的，气体管路、血液模拟管路和体液模拟管路的各支路在靠近出气出液端设置有止水接口，气体管路、充血模拟管路和充水模拟管路分别通过止水接头连接出气出液端。

具体实施例中，所述气路管路中模拟吐白沫吹气支路管路通过三通与体液模拟管路中模拟流口水的支路管路连接。通过气路液路配合逼真模拟吐白沫吹气效果。另外，体液模拟管路上还连接有用于进行模拟体液补充的供水管，血液模拟管路上还连接有用于进行模拟血液补充的供血管。

气液路模拟模块使得模拟人体能够实现出汗和出血模拟，例如通过手臂中液路使模拟人体具有血压手臂功能，单独设计袖带式血压计通过听诊科罗特科夫音手动测量血压，音量可调节，血压读数与主控电脑设置的病情一致。

气液路模拟模块巧妙利用气路系统解决了液路系统动力源问题，大大简化了结构设计，降低了加工成本，利用气压推动液体流动的方式也使得模拟人出血、流汗等情形模拟更加真实，提升了模拟人的模拟效果。

如图15和图16所示的为设置于模拟人体内的脉搏模拟模块，其具体包括底壳110、固定于底壳110内的磁铁120、设置于磁铁正上方的线圈，所述线圈设置于活动部件上，在磁铁作用下，通过线圈通断电推动活动部件在底壳内上下运动，实现脉搏模拟。

具体的，所述磁铁通过托座130固定于底壳内，所述活动部件为顶盖140，所述顶盖外周设置有用于设置线圈的绕线141，所述绕线槽对应磁铁平行设置。

所述磁铁和顶盖之间设置有用于实现顶盖复位的复位弹簧150，所述复位弹簧底部通过固定柱160固定于磁铁中心点位置，复位弹簧顶部抵接顶盖内中心点位置，其中，所述顶盖内对应复位弹簧位置设置有抵接柱142。

较佳的是，所述磁铁和线圈之间还设置有用于导磁和限位的牛角座170，所述牛角座通过固定柱固定于磁铁中心点位置。所述牛角座中部用于放置复位弹簧，牛角座具有导磁作用，能够把磁导到线圈下方，从而增强磁铁和线圈间的相互作用。同时牛角座还具有限位，所述牛角座整体形状与顶盖内空间形状吻合，使顶盖罩设于牛角座上并在牛角座引导下上下移动。

优选的是，脉搏模拟模块模块还包括胶套180，所述胶套罩设于顶盖之上并与底壳扣接。具体的，所述胶套包括与顶盖形状吻合的隆起部181以及用于扣接底壳的扣脚182，所述底壳底部设置有与扣脚配合的卡条。

当然，脉搏模拟模块还包括连接线圈用于线圈通断电的导线，以及控制导线通断电的控制器，控制器连接主控电脑脉搏模拟模块还包括设置于模拟人脉搏位置用于感应人体触碰动作的触碰传感器，所述控制器与触碰传感器通信连接。所述触碰传感器可设置于底壳上。

脉搏模拟模块工作时，通过电磁感应原理，通电时，线圈产生磁力，与底部磁铁相斥(同极)，推动顶盖向上运动(模拟血流撞击血管)；未通电时，由弹簧和胶套的力，使脉搏回位；塑料壳上的触碰传感器，当感应到人体手(电容)触碰时，控制器则产生一个调制脉冲信号控制线圈电流，脉搏模拟模块模拟脉搏搏动，脉搏搏动强度和周期可调，因此可实现对人双侧颈动脉、桡动脉、肱动脉、股动脉、腘动脉、足背动脉的模拟。每两路为一组，每一组强度四级可调。同时脉搏的跳动频率和心音(心脏)同步，从而使模拟人体实现脉搏触诊功能。

上述脉搏模拟模块结构简单、工作可靠，并且加工成本低，易于推广，同时其可通过改变通电强度和通电波形即能实现对脉搏强度和周期模拟，从而使该模块能够模拟人体不同位置的脉搏情况，扩大了模块的适用范围，而且用户可根据需要设置医疗模拟人系统的脉搏模块工作状态。

进一步的，所述呼吸模拟模块包括用于模拟肺部起伏的自主呼吸模拟模块和肺部模拟装置，自主呼吸模拟模块包括，分别设置于模拟人体左右胸腔中气袋，气袋连接气泵并在气泵控制下模拟自主呼吸，肺部模拟装置通过模拟气管连通模拟人体嘴巴。所述另外，模拟人体各部位设置若干微型气囊，通过向微型气囊中注入一定量气体，模拟颈部强直、舌水肿、咽部梗阻、喉痉挛、牙关紧闭、胃胀气等。如图17和图18所示，所述肺部模拟装置包括底座410、活动连接至底座上的活动面板420、设置于底座和活动面板之间的气囊、与气囊口连接的吹气通路、设置于吹气通路上的吹气阻力切换机构、以及设置于底座上用于连接活动面板实现吹气顺应性模拟的吹气顺应性切换机构，所述吹气通路另一端与模拟人口腔连通，模拟人口腔进气通过吹气通路进入气囊，进气过程中通过吹气阻力切换机构和吹气顺应性切换机构分别实现吹气阻力和吹气顺应性的控制。

具体的，所述活动面板一侧通过活动轴430连接至底座上，使活动面板可相对底座绕活动轴上下翻动。进一步的，所述底座上设置有导柱411，所述活动面板对应导柱设置有滑动套421，滑动套随活动面板翻动沿导柱上下移动。其中，所述滑动套枢接于活动面板上，通过导柱和滑动套的设置确保活动面板能够相对底座翻动，另外，所述活动面板表面布设有加强筋422，以提高活动面板的整体结构强度。

另外，所述活动面板两侧通过弹性筋条连接底座，所述活动面板和底座上分别设置有用于固定弹性筋条的套柱423和412。通过弹性筋条能够将气袋限制在活动面板和底座之间，同时弹性筋条能够对活动面板提供回复力。

具体实施例中，所述吹气顺应性切换机构包括设置于活动面板底面的弹簧和设置于底座上用于勾住弹簧的电动卡钩440，其中，所述电动卡钩包括用于勾住弹簧的卡钩部和用于控制卡钩部动作的电磁铁。电磁铁对卡钩部具有磁吸效果，能够对电磁铁通断电来实现卡钩部的动作，而当卡钩部勾住弹簧时，使得活动面板对气囊的压力改变，从而改变了通过吹气通路进入气囊的吹气顺应性。优选的是，所述弹簧设置为两个，一个弹簧弹力为另一弹簧弹力的两倍，两弹簧分别设置于活动面板的两底角位置，对应两弹簧分别设置一电动卡钩。两个弹簧的力度不一样，呈两倍关系，则通过电动卡钩的控制可以实现0％、33％、67％，100％四挡的力，这样可根据需要对吹气顺应性进行设置。

另一具体实施例中，所述吹气阻力切换机构包括与气囊口连接的通气管500，所述通气管上设置进气口510，较佳的是，所述通气管上还设置有气压检测口520，可通过气压检测口检测吹气压力，所述通气管内嵌套有转动环620，所述转动环上对应进气口设置有多个孔径不同的阻力孔，该多个阻力孔环绕转动环周身设置，所述转动环通过步进电机610控制转动，步进电机驱动转动环转动使一阻力孔与进气口对应实现吹气阻力变换。优选的是，所述阻力孔为4个，该4个阻力孔的孔径设置分别能够实现100％、67％、33％、0％四档吹气阻力。

进一步的，所述吹气阻力切换机构还包括到位检测装置630，所述到位检测装置包括光电对管、设置于转动环上通过随转动环移位至光电对管中间实现到位检测的挡板。转动环在转动过程中，挡板进入光电对管之间，阻断光电对管信号对射，从而使光电对管检测到转动环的阻力孔到位，即阻力孔与吹气进口完成对位。

另外，所述肺部模拟装置还包括连接主控电脑的控制器，控制器电路板450固定于底座底面上，底面上设置卡钩固定控制器电路板，所述控制器与光电对管通信连接，所述控制器分别与电动卡钩和步进电机控制连接。所述控制器与设置于气压检测口的气压传感器通信连接。

该呼吸模拟模块结构简单、工作可靠，并且加工成本低，易于推广，同时其能够模拟吹气阻力和吹气顺应性效果，使得模拟更加真实，提升了模拟人的模拟效果。

如图19和图20所示的眼睛模拟模块，其包括壳体200、设置于壳体200内的眨眼机构、瞳孔收缩机构以及位于瞳孔收缩机构后面的光敏传感器。

具体的，所述眨眼机构包括枢接于壳体前端的仿真眼皮210、用于控制仿真眼皮转动的第一电机220、用于实现第一电机和仿真眼皮传动连接的传动装置。

其中，所述仿真眼皮通过枢轴230活动连接至壳体200上，所述仿真眼皮绕枢轴转动模拟眨眼动作。

所述传动装置包括设置于第一电机主轴上的主动轮240、设置于枢轴上并与枢轴同步转动的从动轮250、套接于主动轮和从动轮上实现主从动轮同步转动的皮带260，所述第一电机220设置于壳体后端，第一电机通过驱动主动轮转动，进而带动从动轮转动，最终带动仿真眼皮的转动。所述枢轴具体为带偏角的铜柱，从动轮固定于枢轴上并绕枢轴转动，仿真眼皮为1/4球体状，对应枢轴位置设置安装孔，带偏角的铜柱能够确保仿真眼皮随枢轴转动而转动，优选的是，所述主从动轮均为轮面具有轮齿的齿轮。进一步的，所述壳体上部设置有用于对仿真眼皮转动限位的限位座201。通过限位座防止仿真眼皮翻转过度。

具体实施例中，所述瞳孔收缩机构包括设置于壳体前端并位于仿真眼皮后端的聚光镜310和光阑320、以及用于控制光阑转动的第二电机330。第二电机控制光阑开闭，聚光镜聚合光线进入壳体内。进一步，所述瞳孔收缩机构还包括传动杆370，所述传动杆一端与第二电机主轴连接，传动杆另一端与光阑上拨杆连接，所述第二电机通过传动杆驱动光阑转动。

所述瞳孔收缩机构后部对应设置光敏传感器340，所述聚光片、光阑和光敏传感器从壳体前端至后端依次排布。聚光片聚合的光线通过光阑到达光敏传感器上。较佳的是，所述聚光片为外凸内平的凸透镜片，使外部光聚集到光阑后边的光敏传感器上。

优选实施例中，所述瞳孔收缩机构还包括用于检测仿真眼皮转动角度的眼皮角度传感器350和用于检测光阑转动角度的瞳孔角度传感器360。具体的，所述眼皮角度传感器具体对第二电机的主轴转动角度感测，所述瞳孔角度传感器具体对枢轴转动角度感测。

进一步的，所述眼睛模拟模块还包括连接主控电脑的控制器，所述控制器与第一电机和第二电机控制连接，所述控制器分别与眼皮角度传感器、瞳孔角度传感器及光敏传感器通信连接。其中，所述光敏传感器与控制器通信连接。控制器利用光敏传感器的反馈实现眼睛模拟模块对光反射作出反应，同时能够实现双眼的关联动作以确保模拟的真实性。

本发明的眼睛模拟模块能够实现自动眨眼，有慢、正常、快三种速度模式可以调节；眼睛状态可调节，有开、闭和半开三种状态模式。通过瞳孔角度传感器和眼皮角度传感器实现瞳孔自动对光反射，可调同步或非同步反射(同步：光照其中一只眼睛瞳孔，另一只眼睛瞳孔也会跟着变化；非同步：被照得瞳孔才会发生变化)；对光反射时可调正常及缓慢的反应速度；可自动模拟出神经损伤下瞳孔不等大的状况。为实现更逼真的仿真效果，所述光阑前面设置有带纹路的仿虹膜塑料片，光阑选择银色，光阑与仿虹膜塑料片重叠后效果更像人眼虹膜。另外，所述壳体环周设置有裙板202，通过裙板实现眼睛模拟模块的快速定位和安装。

上述医疗模拟人眼睛模拟模块能够模拟人眨眼状态且眨眼速度可调，同时该眼睛模拟模块还能根据光照大小模拟瞳孔变化，且实现类似人眼的光照反射。

具体的，所述药物识别模块设置于模拟人体的相应注射及口腔位置，具体设置在右手和口腔处，用于通过无线射频技术识别设置有电子标签的模拟药物，所述主控电脑与药物识别模块连接，主控电脑通过药物识别模块读取到模拟药物信息后，模拟监护仪上根据主控电脑所读信息调用相应药物数据并显示。

所述心肺复苏按压系统包括设置于模拟人体心肺位置的用于检测按压深度、按压频率、按压手位信息、按压回弹是否完全的压力传感单元和用于检测通气潮气量、通气频率的通气传感单元，所述压力传感单元和通气传感单元分别与主控电脑连接，主控电脑根据压力传感单元和通气传感单元获取的实时数据调用相关波形数据于模拟监护仪上显示。通过心肺复苏按压系统能够有效进行心肺复苏模拟训练。

其中，所述心电模拟及除颤系统包括用于产生模拟心电波形的模拟心电输出模块、以及设置于心电输出模块四周的用于检测除颤仪输出能量的除颤能量检测电路，主控电脑分别与模拟心电输出模块和除颤能量检测电路连接。模拟心电输出模块可在真实监护仪和除颤仪上显示II型心电波形，心电波形与主控电脑设置的病例一致。

具体实施例中，所述紫绀模拟模块包括设置于嘴角和四肢末端的用于模拟肤色发紫现象的多个LED，该多个LED分别与主控电脑连接。紫绀模拟模块模拟紫绀的严重程度与模拟监护仪显示血氧饱和度读数相一致。缺氧后嘴角、四肢末端变紫(或红色)，通过LED反映，LED亮度可调节，双手，双脚，嘴，共三处，每处有LED若干个，每一处可单独控制。如图21所示，脚部的紫绀模拟模块包括设置于脚背上的LED灯710，及设置于脚踝位置的LED灯730，脚部的LED灯受紫绀控制板720控制，脚部的脚趾位置设置模拟足背动脉和模拟足踝动脉，紫绀控制板720根据模拟足背动脉和模拟足踝动脉的状态变化继而控制相应位置的LED变化。

进一步的，所述音频控制系统包括分别设置于模拟人体心脏、肺部和腹部的用于模拟心音、肺音和肠音的发音模块，各发音模块分别与主控电脑控制连接。音频控制系统产生心音频率20-200次/分钟，肺音1-60次每分钟，心音5路，按照以下条件进行同步，其中一路在左手(柯氏音)，柯氏音和心音是同步的，人体有血压检测，当血压在80-120mmHg之间是，播放柯氏音，心音和脉搏同步，各通道音量8级可调。

所述抽搐模块基于模拟人体实现的模拟神经控制功能，模拟人体实现的模拟神经控制功能具体有自动眨眼，有慢、正常、快三种速度模式，可以调节。眼睛状态可调节，有开、闭和半开三种状态模式。瞳孔自动对光反射，可调同步或非同步反射。对光反射时可调正常及缓慢的反应速度。可自动模拟出神经损伤下瞳孔不等大的状况。

而抽搐模块则通过设置于模拟人体手臂上的震动电机进行实现，例如图3中腿部设置的震动电机实现腿部抽搐功能，所述震动电机的启停及震动幅度通过主控电脑控制调节。

另外，模拟人体通过设置传感器以及反馈机制实现操作自动识别功能，模拟人体上进行复苏气囊、复合管放置、气管插管、喉罩、面罩、鼻咽通气道、口咽通气道、插管固定等操作时，主控电脑能够识别上述操作并控制模拟人体和模拟监护仪进行状态适应性改变。

具体实施例中，模拟监护仪软件功能需要在Windows操作系统下运行，兼容触控平板电脑。模拟监护仪可显示以下波形：心电图、CO2、SpO2、肺毛压、动脉血压、中心静脉压、肺动脉压。

模拟监护仪可监测并显示以下参数：心率、脉搏、血氧饱和度、无创血压、外周体温、体核体温、有创动脉血压、肺动脉压、肺毛压、CO2、O2、N2O、呼吸率、TOF、PH、CVP、麻醉剂、HAL、ISO、ENF、SEV、DES、颅内压。

模拟监护仪可进行以下操作：可与临床使用的监护仪一样调节波形的增幅和速度。可与临床使用的监护仪一样调节各种监测参数的报警上下限，并在参数超出设定好的上下限时发出报警声。

本发明的医疗模拟人系统具有结构简单、性能可靠的特点，相较于现有高端复杂的模拟人系统，本发明模拟人大大简化了结构设计，降低了加工成本，其维护也更为简便，降低了维护成本，该模拟人对于人体脉搏、眼睛、肺部及气液路系统的模拟相较于现有技术更加真实，模拟人的模拟效果得到提升，也相应提升了模拟人的医疗教学等使用效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种医疗急救模拟人系统，其特征在于，包括模拟人体、分别与模拟人体通信连接的模拟监护仪和主控电脑，所述主控电脑与模拟监护仪间通信连接，其中，主控电脑控制模拟人体进行动作模拟，模拟监护仪配合模拟人体模拟显示监测数据，模拟人体上设置有气液路模拟模块、脉搏模拟模块、呼吸模拟模块、眼睛模拟模块、药物识别模块、心肺复苏按压系统、心电模拟及除颤系统、紫绀模拟模块、抽搐模块、音频控制系统、供电系统，主控电脑基于输入指令控制模拟人体的相应模块或系统进行动作，模拟监护仪基于模拟人体当前动作的模拟或系统显示对应的模拟数据；所述的模拟人体的颈部后端位置设置有模拟人体颈强直的实现机构，该机构设置第三微型气囊，通过第三微型气囊充气压力撑起活动板进而带动连接头部主体的连接板转动，该动作机构中还设置有限位板，限位板限制活动板动作幅度，防止动作过度；

其中，所述眼睛模拟模块包括壳体、设置于壳体内的眨眼机构、瞳孔收缩机构以及位于瞳孔收缩机构后面的光敏传感器，所述眨眼机构包括枢接于壳体前端的仿真眼皮、用于控制仿真眼皮转动的第一电机、用于实现第一电机和仿真眼皮传动连接的传动装置；所述瞳孔收缩机构包括设置于壳体前端并位于仿真眼皮后端的聚光镜和光阑、以及用于控制光阑转动的第二电机，其中第一电机、第二电机分别与主控电脑控制连接；所述瞳孔收缩机构还包括用于检测仿真眼皮转动角度的眼皮角度传感器和用于检测光阑转动角度的瞳孔角度传感器；具体的，所述眼皮角度传感器具体对第二电机的主轴转动角度感测，所述瞳孔角度传感器具体对枢轴转动角度感测。

2.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述气液路模拟模块包括设置于模拟人中的液体管路和气体管路、推动液体管路中液体流动和气体管路中气体流动的气泵，所述气泵连接气体管路并向气体管路供气，所述气泵作为动力源推动液体管路中液体流动，通过气泵并使相应气体管路的电磁阀打开实现出气模拟，通过气泵驱动液体管路中液体流动并控制相应液体管路上的电磁阀开闭实现充水或充血模拟，其中，气体管路和液体管路的各支路管路上均设置有电磁阀、节流阀和气压传感器。

3.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述脉搏模拟模块分别设置于模拟人体的双侧颈动脉、桡动脉、肱动脉、股动脉、腘动脉、足背动脉位置，实现相应位置脉搏的触诊模拟，所述脉搏模拟模块包括底壳、固定于底壳内的磁铁、设置于磁铁正上方的线圈，所述线圈设置于活动部件上，在磁铁作用下，主控电脑控制线圈通断电，通过线圈通断电推动活动部件在底壳内上下运动，实现脉搏模拟，其中，通过主控电脑对脉搏模拟模块脉搏强度进行设置，脉搏模拟模块具有四级可调脉搏强度。

4.根据权利要求2所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述呼吸模拟模块包括用于模拟肺部起伏的自主呼吸模拟模块和肺部模拟装置，自主呼吸模拟模块包括，分别设置于模拟人体左右胸腔中气袋，气袋连接气泵并在气泵控制下模拟自主呼吸，肺部模拟装置通过模拟气管连通模拟人体嘴巴，其中，所述肺部模拟装置包括底座、活动连接至底座上的活动面板、设置于底座和活动面板之间的气囊、与气囊口连接的吹气通路、设置于吹气通路上的吹气阻力切换机构、以及设置于底座上用于连接活动面板实现吹气顺应性模拟的吹气顺应性切换机构，所述吹气通路另一端通过模拟气管与模拟人体嘴巴连通，模拟人口腔进气通过吹气通路进入气囊，进气过程中通过吹气阻力切换机构和吹气顺应性切换机构分别实现吹气阻力和吹气顺应性的控制。

5.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述药物识别模块设置于模拟人体的相应注射及口腔位置，用于通过无线射频技术识别设置有电子标签的模拟药物，所述主控电脑与药物识别模块连接，主控电脑通过药物识别模块读取到模拟药物信息后，模拟监护仪上根据主控电脑所读信息调用相应药物数据并显示。

6.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述心肺复苏按压系统包括设置于模拟人体心肺位置的用于检测按压深度、按压频率、按压手位信息、按压回弹是否完全的压力传感单元和用于检测通气潮气量、通气频率的通气传感单元，所述压力传感单元和通气传感单元分别与主控电脑连接，主控电脑根据压力传感单元和通气传感单元获取的实时数据调用相关波形数据于模拟监护仪上显示。

7.根据权利要求1所述的医疗急救模 拟人系统，其特征在于，所述心电模拟及除颤系统包括用于产生模拟心电波形的模拟心电输出模块、以及设置于心电输出模块四周的用于检测除颤仪输出能量的除颤能量检测电路，模拟人体躯干部位表面设置多个用于连接心电监护仪或模拟监护仪的第一接头，以及连接除颤能量检测电路的第二接头，第一接头与模拟心电输出模块连接，主控电脑分别与模拟心电输出模块和除颤能量检测电路连接。

8.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述紫绀模拟模块包括设置于嘴角和四肢末端的用于模拟肤色发紫现象的多个LED，该多个LED分别与主控电脑连接。

9.根据权利要求1所述的医疗急救模拟人系统，其特征在于，所述音频控制系统包括分别设置于模拟人体心脏、肺部和腹部的用于模拟心音、肺音和肠音的发音模块，各发音模块分别与主控电脑控制连接；

所述抽搐模块包括设置于模拟人体手臂上用于控制模拟人体手臂抖动模拟抽搐的震动电机，所述震动电机的启停及震动幅度通过主控电脑控制调节。

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