CN110234408A - 患者模拟器及相关设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置和方法，根据该装置和方法，患者模拟器用于模拟人类患者的呼吸模式，患者模拟器包括模拟呼吸系统和模拟气道系统。模拟呼吸系统包括肺阀、与肺阀连通的模拟肺、以及包括缸体和将缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞的呼吸泵，第一腔室经由至少第一流动路径与肺阀连通，并且第二腔室经由至少第二流动路径与肺阀连通。模拟气道系统配置成经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通。在若干示例性实施例中，使用患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式包括使活塞在缸体内往复运动。

Description

患者模拟器及相关设备、系统和方法

相关文献的交叉引用

本申请要求于2017年1月27日提交的美国专利申请第62/451,557的申请日和优先权的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般涉及用于教导(teach，教学)患者护理的患者模拟器系统，并且更具体地，涉及与患者模拟器系统一起用于进行患者护理活动的模拟呼吸系统。

背景技术

随着医学科学的发展，为教导患者护理提供非人类交互形式(format，格式)变得越来越重要。虽然期望的是在允许与真实患者接触之前对医务人员进行患者护理协议的培训，但是教科书和教学式闪视卡片(flash card)对学生来说缺乏可通过实践练习获得的重要益处。另一方面，由于与患者有关的固有风险，允许没有经验的学生对允许动手实践的实际患者执行医疗程序不能被认为是可行的替代方案。非人类交互设备和系统可用于教导成功识别和治疗各种患者状况所需的技能，而不会使实际患者处于危险之中。

例如，通常使用医疗器械来教导患者护理教育以在物理模拟器上执行患者护理活动，例如人体模型(manikin)——人体模型可以是用于教育和指导目的的真人大小的解剖人体模型(anatomical human model)。医疗人员和医学生可以使用这样的培训设备和系统来教导和评估能力(competency，资格)，例如患者护理、医学知识、基于实践的学习和改进、基于系统的实践、专业化和沟通。患者也可以使用培训设备和系统来学习进行自我检查的适当方法。然而，现有的模拟器不能表现出准确的症状并且不能对学生刺激作出适当的回应，从而未能为学生提供真实的医学培训。现有的模拟器也不能看起来和感觉逼真，这无法改善培训过程。因此，尽管现有的物理模拟器在许多方面已经足够，但它们并不足以用于所有方面。因此，需要提供一种用于进行患者护理培训课程的模拟器，该模拟器通过例如更加真实和/或包括附加模拟特征来克服现有模拟器的上述缺陷。

附图说明

图1是根据示例性实施例的患者模拟器系统的立体图，该患者模拟器系统包括模拟脐(umbilicus)、模拟臂、模拟躯干、模拟腿部和模拟头部。

图2是根据示例性实施例的图1的患者模拟器系统的放大视图。

图3是根据示例性实施例的图1和图2的模拟脐的分解图。

图4是根据示例性实施例的图1至图3的模拟脐的剖视图。

图5是根据示例性实施例的图1至图4的模拟脐的立视图。

图6是根据示例性实施例的图1的患者模拟器系统的立体图，该患者模拟器系统包括气胸系统。

图7是根据示例性实施例的图6的患者模拟器系统的放大视图。

图8是根据示例性实施例的图6和图7的气胸系统的立视图，该气胸系统包括插入件和保持架(cage)。

图9是根据示例性实施例的图6至图8的气胸系统的分解图。

图10是根据示例性实施例的图6至图9的气胸系统的剖视图。

图11是根据示例性实施例的图1的模拟臂的立视图，每个模拟臂经由铰接接头(articulation joint)连接到上躯干支架。

图12是根据示例性实施例的图11的上躯干支架的立体图。

图13是根据示例性实施例的图11的铰接接头的立体图。

图14是根据示例性实施例的图1和图11的模拟臂的立体图，该模拟臂包括上臂、前臂和手部，上臂包括脉冲囊，并且前臂通过主轴(spindle)可操作地联接到上臂。

图15是根据示例性实施例的图14的脉冲囊的立体图。

图16是根据示例性实施例的图14的上臂的立体图。

图17是根据示例性实施例的图14的主轴的立体图。

图18是根据示例性实施例的图14的前臂的立体图。

图19是根据示例性实施例的连接到图14和图17的主轴的凸缘的立体图。

图20是根据示例性实施例的保持架的立体图，该保持架连接到患者模拟器系统的外皮肤并且可拆卸地连接到图19的凸缘。

图21是根据示例性实施例的图14的手部的立体图。

图22是根据示例性实施例的下躯干支架的立视图，该下躯干支架可操作地联接到图11和图12的上躯干支架和图1的模拟腿部。

图23是根据示例性实施例的图1的模拟腿部的立体图，该模拟腿部各自包括骨内(IO)组件。

图24是根据示例性实施例的图23的IO组件的立体图。

图25是根据示例性实施例的适于可操作地联接到图1的患者模拟器系统的模拟呼吸系统的示意图，该模拟呼吸器系统包括模拟肺、肺阀(lung valve)、呼吸泵、气道阀、腹部扩张袋、腿部扩张袋和气道系统。

图26是根据示例性实施例的图25的肺阀的分解图，该肺阀包括分配器和阀盖。

图27是根据示例性实施例的图25和图26的肺阀的立视图，其中分配器处于第一旋转位置。

图28是根据示例性实施例的图25至图27的肺阀的立视图，其中分配器处于第二旋转位置。

图29是根据示例性实施例的图25至图28的肺阀的立视图，其中分配器处于第三旋转位置。

图30是根据示例性实施例的图25至图29的肺阀的立视图，其中分配器处于第四旋转位置。

图31是根据示例性实施例的图25至图30的肺阀的立视图，其中分配器处于第五旋转位置。

图32是根据示例性实施例的图25至图31的肺阀的立视图，其中分配器处于第六旋转位置。

图33是根据示例性实施例的图25至图32的肺阀的立视图，其中分配器处于第七旋转位置。

图34是根据示例性实施例的图25的呼吸泵的立体图。

图35是根据示例性实施例的图25的模拟肺的前视立体图。

图36是根据示例性实施例的图25和图35的模拟肺的后视立体图。

图37是根据示例性实施例的图25的气道阀的立体图。

图38是根据示例性实施例的图25的腹部扩张袋的立体图。

图39是根据示例性实施例的定位在图1的患者模拟器系统中的图25的腹部扩张袋的立体图。

图40是根据示例性实施例的图25的气道系统的前视立体图。

图41是根据示例性实施例的图25和图40的气道系统的后视立体图。

图42是根据示例性实施例的图25、图40和图41的气道系统的前立视图。

图43是根据示例性实施例的图25及图40至图42的气道系统的剖视图。

图44是根据示例性实施例的与图1的模拟头部一起使用的下颌(mandible)组件的立体图，该下颌组件包括颊部(cheek)支架、颚部(jaw)支架、滑动下颌、驱动马达和双瓣(double-lobed)驱动凸轮。

图45是根据示例性实施例的图44的双瓣驱动凸轮的立体图。

图46是根据示例性实施例的图44的颚部支架的立体图。

图47是根据示例性实施例的图44的颊部支架的立体图。

图48是根据示例性实施例的图44的滑动下颌的立体图。

图49是根据示例性实施例的图1的模拟头部的立体图，该模拟头部包括内骨骼颅骨和结合有模拟囟门(fontanelle)的皮肤层。

图50是根据示例性实施例的图49的内骨骼颅骨的立体图。

图51是根据示例性实施例的图49的模拟头部的剖视图。

图52是根据示例性实施例的图51的模拟头部的放大视图。

具体实施方式

为了促进对本公开原理的理解，现在将参考附图中示出的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应该理解的是，这不旨在限制本公开的范围。如本公开涉及的本领域技术人员通常会想到的，对所描述的装置、器械、方法以及本公开原理的任何进一步应用的任何改变和进一步修改都是完全考虑的。特别地，完全考虑的是，关于一个实施例描述的特征、组件和/或步骤可以与关于本公开其他(多个)实施例描述的特征、组件和/或步骤组合。然而，为了简洁，将不单独描述这些组合的多次迭代。为了简单化，在某些情况下，所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

健康护理(healthcare)模拟的目标之一是建立一个以可重现的方式紧密模仿关键临床病例的教学环境。在过去几年中，高保真无线(tetherless，无绳的)模拟器(例如，Gaumard科学股份有限公司提供的那些)的引入已经证明是在创建逼真的教学环境方面的重大进步。本公开涉及一种患者模拟器系统，其通过增加可用于在各种临床情况下培训医务人员的模拟器的外观、感觉和功能的真实性来扩展模拟器的功能。本文公开的患者模拟器系统提供了培训平台，在该培训平台上可以执行团队建设场景以用于医学治疗技能的发展和患者安全的进步。

特别地，本文公开的患者模拟器系统可以是、或包括母体(maternal)患者模拟器、或者是母体患者模拟器、相关胎儿(feral)患者模拟器和/或婴儿(newborn)患者模拟器的一部分，其与先前可用的模拟器相比具有更好的真实性和功能性。下面详细描述了有利于改进真实性和功能性的一些各种特征。本公开的患者模拟器系统允许使用者练习一系列不同的模拟分娩和/或新生儿(neonatal)场景。

因此，患者模拟器系统便于在分娩和/或新生儿场景的范围培训使用者，并且相应地评估使用者对不同模拟分娩和/或新生儿场景的响应。因此，可以在模拟环境中获得和/或改善使用者的医疗技能，而不会危及活的患者。

此外，患者模拟器系统允许多个使用者在特定的分娩和/或新生儿场景下同时与患者模拟器进行作业，从而在基于团队的现实环境中促进团队培训和评估。通过允许多个使用者同时与患者模拟器系统交互，该系统便于实时培训和评估OB/GYN或儿科团队在各种分娩场景、新生儿场景和/或患者安全场景(如举例来说，医院发生火灾的场景)中的合作成果。在一些实施例中，患者模拟器系统提供术前护理模拟以及术后护理模拟，从而允许使用者体验、解决和评估术前和术后管理，包括术前获取患者病史和术后并发症的处理。

例如，在一些实施例中，患者模拟器系统允许在特定分娩和/或新生儿场景的操作期间实际接收和运输患者模拟器通过医院(例如，从急诊室到手术室)，此外，患者模拟器系统可用于在实际医院或其他医疗环境中进行患者安全训练(drill)。

在一些实施例中，患者模拟器系统包括被设计为增强教育体验的特征。例如，在一些实施例中，该系统包括处理模块，该处理模块用于在患者模拟器系统的操作期间模拟不同的医疗和/或手术场景。在一些实施例中，该系统包括摄影机系统，该摄影机系统允许实时视频的过程的可视化和为事后情况说明目的进行的记录拍摄(capture，捕捉)。在一些实施例中，为患者模拟器系统提供了在交互式软件包中预编程的医疗场景的工作簿，从而提供了可在其上执行团队建设场景的平台，用于发展医学治疗技能和一般患者安全。因此，本文公开的患者模拟器系统提供了一种系统，该系统可以容易地扩展和更新而无需大量费用，并且使得使用者能够通过“动手(hands-on)”培训来学习全面的医疗和手术技能，而在模拟患者治疗情况下不会牺牲通过使用者使用标准手术器械所获得的经验。

在示例性实施例中，如图1至图5所示，患者模拟器系统通常由附图标记10表示。患者模拟器系统10包括模拟头部12、模拟颈部14、模拟躯干16、模拟臂18a和18b、模拟腿部20a和20b、以及模拟皮肤22。模拟脐24可操作地联接到模拟躯干16。模拟脐24包括上部26和封闭系统基部28。在若干示例性实施例中，上部26可拆卸地联接到封闭系统基部28。上部26包括模拟脐带30、脐带塞32、脐带倒钩配件34a和34b、以及O形环36a和36b。O形环36a和36b密封地接合脐带倒钩配件34a和34b的外部，这些配件可操作地联接到脐带塞32并延伸穿过脐带塞32。脐带塞32还可操作地联接到模拟脐带30的下端。此外，包围在模拟脐带30内的是y形模拟脐动脉(未示出)和模拟脐静脉(未示出)，其中y形模拟脐动脉的上端邻近模拟脐带30的上端定位，以及模拟脐静脉的上端邻近模拟脐带30的上端定位。模拟脐静脉和y形模拟脐动脉的各自的下端连接到脐带倒钩配件34a和34b。

封闭系统基部28包括容座(receptacle)38、皮肤层40、上部脐带塞接收器42、下脐带塞接收器44、塞接收器倒钩配件46a和46b、O形环48a和48b、以及锁环50。皮肤层40嵌入模拟躯干16上的模拟皮肤22，并且限定了包含上脐带塞接收器42的袋52。脐带塞32由上脐带塞接收器42接收，使得脐带倒钩配件34a和34b可操作地联接到上脐带塞接收器42并延伸穿过上脐带塞接收器42。结果，O形环36a和36b与上脐带塞接收器42密封地接合。此外，塞接收器倒钩配件46a和46b可操作地联接到下脐带塞接收器44并且延伸穿过下脐带塞接收器44，该接收器接合上脐带塞接收器42和邻近袋52的皮肤层40。结果，O形环48a和48b分别密封地接合在塞接收器倒钩配件46a和46b与脐带倒钩配件34a和34b之间。除了或者代替分别在塞接收器倒钩配件46a和46b与脐带倒钩配件34a和34b之间密封地接合，O形环48a和48b可以密封地接合在上脐带塞接收器42与下脐带塞接收器44之间。皮肤层40的一部分由容座38接合并接收，使得垫圈(gasket)54设置在容座38与皮肤层40之间并且密封地接合容座38和皮肤层40。此外，下脐带塞接收器44可操作地联接到容座38并且延伸穿过容座38(经由锁环50)。

在若干示例性实施例中，y形模拟脐动脉(未示出)的一个或两个上端可用于执行脐动脉导管插入术的培训过程。为了便于脐动脉导管插入术的培训过程，模拟循环系统(未示出)可操作地联接到塞接收器倒钩配件46b，该配件通过至少脐带倒钩配件34b可操作地联接到模拟脐动脉。在脐动脉导管插入术的培训过程期间，模拟循环系统通过至少塞接收器倒钩配件46b和脐带倒钩配件34b向模拟脐动脉提供气动或液压脉冲。

在若干示例性实施例中，模拟脐静脉的上端(未示出)可用于执行脐静脉导管插入术的培训程序。为了便于脐静脉导管插入术的培训过程，排出管线(line)56可操作地联接到塞接收器倒钩配件46a，该配件通过至少脐带倒钩配件34a可操作地联接到模拟脐静脉。如图5所示，排出管线56限定了与管道(水槽)存水弯(trap)类似的独特的几何形状。这种独特的几何形状允许将流体预加载到排出管线56中，以便稍后在脐静脉导管插入术的培训过程中使用。更具体地，在脐静脉导管插入术的培训过程期间，可以通过模拟脐静脉从排出管线56移除预加载的流体，或者可以通过模拟脐静脉将额外的流体引入排出管线56。在通过模拟脐静脉将额外的流体引入排出管线56的情况下，预加载的流体通过患者模拟器系统10的后部排出。

在若干示例性实施例中，通过O形环36a和36b与上脐带塞接收器42的密封接合、O形环48a和48b分别在塞接收器倒钩配件46a和46b与脐带倒钩配件34a和34b之间的密封接合、O形环48a和48b在上部脐带塞接收器42与下脐带塞接收器44之间的密封接合、垫圈54在容座38与袋52之间的密封接合、或者上述密封接合的任意组合来防止或至少减少脐动脉导管插入术的培训过程和/或脐静脉导管插入术的培训过程期间的流体泄漏。

在示例性实施例中，如图6至图10所示，气胸系统58可操作地联接到模拟躯干16。气胸系统58包括插入件60和保持架62。在若干示例性实施例中，插入件60可拆卸地联接到保持架62。在若干示例性实施例中，保持架62在注射模制过程期间“浮动”，以确保在模拟躯干16的模拟皮肤22内的适当定向(orientation)。插入件60包括皮肤层64、脂肪组织66、肋68、胸内筋膜70和胸膜腔72。在若干示例性实施例中，皮肤层64是或包括患者模拟器系统10的模拟皮肤22，或者是模拟皮肤22的一部分。皮肤层64限定了容纳脂肪组织66、肋68、胸内筋膜70和胸膜腔72的袋。更具体地，脂肪组织66、肋68和胸内筋膜70夹在皮肤层64与胸膜腔72之间，并且肋64夹在脂肪组织66与胸内筋膜70之间。此外，脂肪组织66接合皮肤层64，并且胸内筋膜70接合胸膜腔74。胸膜腔72包括壁胸膜74和内脏胸膜76。在若干示例性实施例中，气胸系统58在位于模拟躯干16的腋中线上的肋64之间切割时出血，允许排出流体并释放所留下(trapped)的空气。

在示例性实施例中，如图11至图21所示，模拟臂18a和18b可操作地联接到上躯干支架78。还连接到上躯干支架78的是用于致动模拟臂18a和18b的臂马达80a和80b，如下面将进一步详细讨论的。上躯干支架78包括后板82、侧板84a和84b、以及颈板86。颈板86从后板82向上延伸(如图12所示)，侧板84a和84b从后板82的相对侧横向延伸。此外，侧板84a和84b分别包括从其横向延伸的安装板88a和88b，并且颈板86包括从其横向延伸的安装板90。模拟臂18a和18b分别经由铰接接头92a和92b可操作地联接到安装板88a和88b，并且模拟头部12经由铰接接头94可操作地联接到安装板90。在若干示例性实施例中，铰接接头92a、92b和94基本上彼此相同，因此，结合图13，下面仅详细描述铰接接头92a；然而，以下描述适用于铰接接头92a、92b和94中的每一个。

转到图13，铰接接头92a包括球96、夹紧件(clamp)98和夹紧螺钉100。夹紧件98是包括夹爪(jaw)102a和102b的大致U形的支架，夹爪102a和102b分别具有穿过其形成的开口104a和104b。开口104a和104b接收并保持球96在夹爪102a和102b之间。夹爪102a和102b还分别包括通孔106a和螺纹孔106b。夹紧螺钉100延伸穿过通孔106a并与螺纹孔106b螺纹接合，以调节由夹爪102a和102b施加在球96上的夹紧力。如上所述，模拟臂18a经由铰接接头92a可操作地联接到安装板88a。更具体地，铰接接头92a的球96连接到上躯干支架78的安装板88a，并且铰接接头92a的夹紧件98连接到模拟臂18a。结果，由夹爪102a和102b施加在球96上的夹紧力确定了臂18a对绕铰接接头92a运动的阻力。返回参照图12，夹紧件107连接到上躯干支架78的后板82，与颈板86相对。夹紧件107与夹紧件98基本相同，并且形成与铰接接头92a基本相同的一铰接接头的一部分，这将在下面进一步详细讨论。

在若干示例性实施例中，模拟臂18b经由铰接接头92b可操作地联接到安装板88b的方式与模拟臂18a经由铰接接头92a可操作地联接到安装板88a的方式相同，因此不再详细讨论。在若干示例性实施例中，模拟头部12经由铰接接头94可操作地联接到安装板90的方式与模拟臂18a经由铰接接头92a可操作地联接到安装板88a的方式相同，因此不再详细讨论。

在若干示例性实施例中，模拟臂18a和18b基本上彼此相同，因此，结合图14至图21，下面仅详细描述模拟臂18a；但是，下面的描述适用于模拟臂18a和18b。转到图14，模拟臂18a包括上臂108、前臂110和手部112。铰接接头92a的夹紧件98连接到上臂108。上臂108包括与夹紧件98相对的枢轴支架114。肩部插入件116和脉冲模块118(模拟循环系统向其提供气动或液压脉冲)可操作地联接到上臂108。为了模拟前臂的旋前和旋后以及肘关节(joint)的平面旋转，前臂110通过主轴120可操作地联接到上臂108。主轴120包括毂122和枢轴支架124。主轴120的枢轴支架124可枢转地联接到上臂108的枢轴支架114。前臂110包括转环(swivel ring)126、与转环126相对的枢轴支架128、以及与一个或多个导管配件132可操作地联接的安装板130。转环126可旋转且可拆卸地联接到主轴120的毂122。另外，保持架134附接到前臂110的模拟皮肤(未示出)，并且凸缘136连接到主轴120。凸缘136包括突片(tab)138。保持架134包括容纳凸缘136的突片138的内部滑道(raceway，滚道)140，以及将突片138锁定在内部滑道140内的位置的线圈销142。以这种方式，保持架134可旋转且可拆卸地联接到凸缘136，使得前臂110和前臂110的模拟皮肤各自被允许相对于主轴120旋转和从主轴120分离。手部112包括可枢转地联接到前臂110的枢轴支架128的枢转支架144、与电子电路板148连接的安装板146、以及与模拟臂18a的臂致动线(未示出)连接的致动板150。

返回参照图11，臂马达80a连接到上躯干支架78的侧板84a以致动臂致动线，该臂致动线从臂马达80a途径管道(未示出)、主轴120的毂122和前臂110的引导管配件132，到达手部112的致动板150。通过臂马达80a对臂致动线的取回在前臂110与手部112之间、于其各自的枢轴支架128和144之间的可枢转连接处产生第一力矩。第一力矩使得手部112围绕枢轴支架128和144之间的可枢转连接并相对于前臂110枢转。通过臂马达80a对臂致动线的取回还在上臂108与前臂110之间、于其各自的枢轴支架114和128之间的可枢转连接处产生第二力矩。第二力矩使前臂110围绕枢转支架114和128之间的可枢转连接并相对于上臂108枢转。在若干示例性实施例中，在臂马达80a取回臂致动线的过程中，在第二力矩使前臂110相对于上臂108枢转之前，第一力矩使手部112相对于前臂110枢转。随后通过臂马达80a放出(payout)臂致动线，允许根据重力和模拟皮肤22的弹性特性而使模拟臂18a松弛。

在示例性实施例中，如图22和图23所示，模拟腿部20a和20b可操作地联接到下躯干支架151。还连接到下躯干支架151的是一对腿部马达152a和152b，用于分别致动模拟腿部20a和20b，这将在下面进一步详细讨论。下躯干支架151包括后板154、顶板156、支撑板158a和158b、以及侧板160a和160b。侧板160a和160b分别支撑腿部马达152a和152b，并从后板154的相对侧横向延伸。支撑板158a和158b从后板154向上延伸，顶板156连接到支撑板158a和158b。结果，在后板154、顶板156和支撑板158a和158b之间限定了空白空间159。

球162连接到顶板156。球162基本上与球96相同，并且形成与铰接接头92a基本相同的一铰接接头的一部分。球162作为其一部分的铰接接头还包括连接到上躯干支架78的后板154的夹紧件107。结果，上躯干支架78经由铰接接头(包括球162和夹紧件107)可操作地联接到下躯干支架151，其方式基本上与模拟臂18a经由铰接接头92a可操作地联接到安装板88a的方式相同。

夹紧件164a和164b连接到后板154，邻近侧板160a和160b。夹紧件164a和164b与夹紧件98基本相同，并且每个夹紧件形成基本上与铰接接头92a相同的一铰接接头的一部分。夹紧件164a和164b作为其一部分的铰接接头还包括分别连接到模拟腿部20a和20b的球166a和166b。结果，下躯干支架151经由各自的铰接接头(包括夹紧件164a和164b以及球166a和166b)可操作地联接到模拟腿部20a和20b，该方式类似于模拟臂18a经由铰接接头92a可操作地联接到安装板88a的方式。

在若干示例性实施例中，模拟腿部20a和20b基本上彼此相同，因此，结合图23，下面仅详细描述模拟腿部20b；然而，下面的描述适用于模拟腿部20a和20b。转到图23，模拟腿部20b包括限定上腿部170、下腿部172和脚部174的腿部插入件168，上述每个都提供用于模拟腿部20b的各种其他部件的安装结构。腿部插入件168的尺寸和形状被配置成在模拟腿部20b被致动时模拟患者的腿部运动。通过嵌入上腿部170和下腿部172中的一个或多个引导管配件175促进模拟腿部20b的致动，这将在下面进一步详细讨论。

上腿部170与外支撑板176接合，外支撑板176包括从其横向延伸的安装板178。模拟关节的球166b(将模拟腿部20b连接到下躯干支架151)连接到安装板178。嵌入在上腿部170中的是夹层板180，该夹层板连接到支撑板176，使得上腿部170的一部分夹在支撑板176与夹层板180之间。结果，夹层板180、支撑板176和球166b一起支撑上腿部170，并且便于腿部插入件168围绕将模拟腿部20b连接到下躯干支架151的模拟关节进行铰接。腿部扩张袋182和脉冲模块184(模拟循环系统为其提供气动或液压脉冲)嵌入上腿部170中。

下腿部172可枢转地联接到上腿部170。可操作地联接到下腿部172的是模拟骨内(IO)骨骼186、IO保持夹(retaining clip)188和IO组件190。模拟IO骨骼186模拟患者的胫骨，并且在模拟腿部20b的致动期间提供腿部插入件168的结构增强。模拟IO骨骼186包括突出部192，该突出部模拟被称为胫骨结节的解剖学标志。IO保持夹188嵌入在下腿部172中，并且接收与模拟IO骨骼186相邻的IO组件190。转到图24，IO组件190包括贮存器194和皮肤垫196，皮肤垫196嵌在下腿部172的皮肤22上。排放管198连接到IO组件190的贮存器194并且穿过下腿部172的后部。在若干示例性实施例中，模拟IO骨骼186和IO组件190可用于执行IO灌注培训过程。

返回参考图23，脚部174可枢转地联接到下腿部172。可操作地联接到脚部174的是毛细管压力件(press)，以再填充(CPTR)组件200、脚部紫绀插入件202和腿部致动线系带(tire-off)204。CPTR组件200包括CPTR壳体206和CPTR透镜208。CPTR壳体206嵌入在脚部174中，并且容纳CPTR壳体206及压力传感器(未示出)、LED(未示出)和CPTR电路板(未示出)。CPTR透镜208是半透明部件，其以拇指印刷的形式分散来自LED的光，并且在其下表面上包括用于CPTR电路板的凹槽210。CPTR透镜208、压力传感器、LED和CPTR电路板的组合一起模拟按压患者皮肤以迫使血液离开受压区域的效果，并释放患者的皮肤以允许血液返回到受压区域。CPTR组件200还包括用于压下压力传感器并激活CPTR组件200的集成杆(未示出)。脚部紫绀插入件202是嵌在脚部174的尖端的透明(或半透明)部件，其分散蓝光以模拟紫绀状态。腿部致动线系带204嵌入脚部174中，并为模拟腿部20b的腿部致动线(未示出)提供锚定点。

返回参照图22，腿部马达152b连接到下躯干支架151的侧板160b以致动腿部致动线，该腿部致动线从腿部马达152b途径管(未示出)、引导管配件175的腿部插入件168，到达脚部174的腿部致动线系带204。腿部马达152b对腿部致动线的取回在下腿部172与脚部174之间、于两者之间的可枢转连接处产生第三力矩。第三力矩使脚部174围绕所述可枢转连接并相对于下腿部172枢转。腿部马达152b对腿部致动线的取回还在上腿部170与下腿部172之间、于两者之间的可枢转连接处产生第四力矩。第四力矩使得下腿部172围绕所述可枢转连接并相对于上腿部170枢转。在若干示例性实施例中，在腿部马达152b取回腿部致动线的过程中，在第四力矩使下腿部172相对于上腿部170枢转之前，第三力矩使脚部174相对于下腿部172枢转。随后通过腿部马达152b放出腿部致动线，允许根据重力以及腿部插入件168和模拟皮肤22的弹性特性使模拟腿部20b松弛。

在示例性实施例中，如图25所示，患者模拟器系统10包括模拟呼吸系统212，其包括呼吸泵214、肺阀216、模拟左肺218和模拟右肺220、以及气道阀222。呼吸泵214包括缸体(cylinder，气缸)224和将缸体224分成腔室228和230的活塞226。在活塞226的向上冲程期间(如图25中所示从右到左)，呼吸泵214在腔室228中产生正压力并在腔室230中产生负(真空)压力。相反，在活塞226的向下冲程期间(如图25中从左到右)，呼吸泵214在腔室228中产生负(真空)压力并且在腔室230中产生正压力。

肺阀216包括呼吸端口A、B、C和D。肺阀216的呼吸端口A经由管线L1与气道阀222和呼吸泵214的腔室230两者连通。肺阀216的呼吸端口B与模拟右肺220连通。肺阀216的呼吸端口C与模拟左肺218连通。肺阀216的呼吸端口D经由管线L2与呼吸泵214的腔室228连通，管线L2的直径大于线L1的直径。此外，气道阀222包括气道端口C、T和A。气道阀222的气道端口C经由管线L1与呼吸泵214的腔室230和肺阀216的呼吸端口A两者连通。气道阀222的气道端口T与腹部扩张袋231连通。气道阀222的气道端口A与气道系统232和模拟腿部20a和20b的腿部扩张袋182连通。

肺阀216可配置在自发呼吸配置与辅助呼吸配置之间，在自发呼吸配置中，呼吸端口D与呼吸端口B和C中的一个或两个连通，而在辅助呼吸配置中，呼吸端口A和D两者都与呼吸端口B和C中的一个或两个连通。类似地，气道阀222可配置在气道端口A与气道端口C连通的气道配置以及气道端口C与气道端口T连通的腹部配置之间。因此，通过精确控制肺阀216和气道阀222各自的配置操作模拟呼吸系统212，以及由活塞226产生的呼吸幅度和频率。

在操作中，当肺阀216处于自主呼吸配置并且气道阀222处于气道配置时：活塞226的每个向上冲程迫使空气经由管线L1从腔室228进入模拟左肺218和模拟右肺220中的一个或两个，并在气道系统232中产生负(真空)压力；并且活塞226的每个向下冲程使空气经由管线L1从模拟左肺218和模拟右肺220中的一个或两个抽吸到腔室228中，并在气道系统232中产生正压力。结果，活塞226的向上冲程和向下冲程(当肺阀216处于自主呼吸配置并且气道阀222处于气道配置时)：模拟患者胸腔的上升和下降；并且使气道系统232以模拟患者呼吸模式的方式吸气和呼气。

此外，当肺阀216处于自主呼吸配置并且气道阀222处于腹部配置时：活塞226的每个向上冲程在腹部扩张袋231中产生负(真空)压力，并迫使空气从腔室228经由管线L1进入模拟左肺218和模拟右肺220中的一个或两个；活塞226的每个向下冲程在腹部扩张袋231中产生正压力，并使空气经由管线L1从模拟左肺218和模拟右肺220中的一个或两个抽出到腔室228中。结果，活塞226的向上冲程和向下冲程(当肺阀216处于自主呼吸配置并且气道阀222处于腹部配置时)：模拟患者胸腔的上升和下降；并且使腹部扩张袋231分别以模拟患者呼吸窘迫的方式(即，肚子收缩)排气和充气。

最后，当肺阀216处于辅助呼吸配置并且气道阀222处于气道配置时：活塞226的每个向上冲程在气道系统232中产生负(真空)压力，同时允许空气从肺阀216通过管线L1到达气道系统232；并且活塞226的每个向下冲程在气道系统232中产生正压力，同时允许空气经由管线L1从气道系统232逸出到肺阀216。结果，活塞226的向上冲程和向下冲程(当肺阀216处于辅助呼吸配置并且气道阀222处于气道配置时)在气道系统232中产生模拟患者呼吸喘气的压力波动。该压力波动由可操作地联接到气道系统232的呼吸机(未示出)感测，然后该呼吸机被激活以辅助(即，通气)模拟呼吸系统212。一旦呼吸机被激活，它就与气道阀222和腿部扩张袋182(经由例如阀VI)连通。因此，(多个)腿部扩展袋182容纳由激活的呼吸机强制进入模拟呼吸系统212的任何过量空气。或者，阀VI可用于防止或至少减少呼吸机与腿部扩张袋182之间的连通，从而模拟肺顺应性降低的患者。

在示例性实施例中，如图26至图33所示，肺阀216包括阀体233、分配器234和阀盖236。阀体233容纳分配器234。阀马达238经由马达联接器240可操作地联接到分配器234。呼吸端口A、B、C和D通过阀盖236形成。在示例性实施例中，呼吸端口A、B、C和D沿着阀盖236的圆周以大约90度的间隔间隔开。在若干示例性实施例中，呼吸端口A、B、C和D沿着阀盖236的圆周以大约80度至大约100度的间隔间隔开。阀盖236包括端面242，该端面限定从呼吸端口D延伸的流体释放件244。分配器234包括限定流体释放件248的端面246。阀盖236连接到阀体233以包围分配器234，使得阀盖236的端面242密封地接合分配器234的端面246。使用可操作地联接到分配器234的编码器轴和可操作地联接到阀盖236的电位计来确定分配器234相对于阀盖236的周向位置。阀盖236的端面242中的流体释放件244成形为，无论分配器234的周向取向如何，均使得呼吸端口D与分配器234的端面246上的流体释放件248流体连通。此外，分配器234的端面246上的流体释放件248成形为使得肺阀216可通过分配器234的旋转在自发呼吸配置和辅助呼吸配置之间致动。

在自主呼吸配置中，分配器234可定位以下位置之间：左肺禁用(disabled)位置(图28)，其中呼吸端口D与呼吸端口B连通但不与呼吸端口C连通；正常呼吸位置(图29)，其中呼吸端口D与呼吸端口B和C两者连通；以及右肺禁用位置(图30)，其中呼吸端口D与呼吸端口C连通但不与呼吸端口B连通。类似地，在辅助呼吸配置，分配器234可定位在以下位置之间：左肺禁用位置(图31)，其中呼吸端口A和D两者都与呼吸端口B连通但不与呼吸端口C连通；限制流量位置(图32)，其中呼吸端口A和D两者都以限制的流速与呼吸端口B和C连通；正常呼吸位置(图33)，其中呼吸端口A和D两者都以正常流速与呼吸端口B和C连通；以及右肺禁用位置(图34)，其中呼吸端口A和D两者都与呼吸端口C连通但不与呼吸端口B连通。

在示例性实施例中，如图34所示，呼吸泵214包括马达250、容纳在曲轴箱252内的偏心曲柄(未示出)、杆254、缸体224和活塞226。呼吸泵214可包括提高效率并防止或至少减少噪音产生的特征。例如，在若干示例性实施例中，马达250是无刷马达。此外，在若干示例性实施例中，活塞226由轻质自润滑材料制成，例如石墨。此外，在若干示例性实施例中，缸体224由精密加工的玻璃制成。呼吸泵214还包括可操作地联接到马达250的控制板256，以精确地控制由活塞226(通过偏心曲柄和杆254)产生的呼吸幅度和频率。

在示例性实施例中，如图35和图36所示，模拟左肺218和模拟右肺220形成肺顺应性组件258的一部分。肺顺应性组件258包括背板260、压力板262和顺应性马达264。模拟左肺218和模拟右肺220被困(trap，捕获)在背板260与压力板262之间。顺应性马达264连接到背板260以致动顺应性致动线(未示出)，该顺应性致动线途径背板260并连接到压力板262。顺应性致动线的这种致动调节由压力板262施加在模拟左肺218和模拟右肺220上的夹紧力，以模拟与肺顺应性及其相关并发症的临床表现相关的解剖学和生理学现象。肺顺应性组件258还包括可操作地联接到压力板262的模拟肋265，以模拟患者的肋的外观和感觉。另外，连接到肺顺应性组件258的背板260的是胸部偏转组件264，其包括一对片簧266a和266b。片簧266a和266b分别包括弯曲传感器(flex sensor)268a和268b，其轮廓对应于片簧并固定于片簧上。片簧266a和266b也连接到上躯干支架78的后板82。在操作中，片簧266a和266b使得肺顺应性组件258能够相对于上躯干支架78的后板82偏转，该偏转由弯曲传感器268a和268b测量。以这种方式，片簧266a和266b模拟患者的胸部偏转而不占据背板260后面的区域。

在示例性实施例中，如图37所示，气道阀222包括阀体270、阀盖272和阀转子274。阀转子274通常是圆柱形的并且包括端面276和弯曲侧表面278，弯曲侧表面278分别具有穿过其中形成的交叉通道280a和280b。阀体270通常是圆柱形的，并且包括具有穿过其形成的气道端口C的端面282，以及具有穿过其形成的气道端口T和A的弯曲侧表面284。气道端口C、T和A均包括配件286。与端面282相对的阀盖272连接到阀体270，以包围阀转子274。阀马达288结合到阀盖272中并且经由马达联接器(未示出)可操作地联接到阀转子274。阀转子274相对于阀体270的圆周位置由阀马达288控制。阀转子274的通道280a和280b以及阀体270的气道端口C、T和A定位成使得气道阀222可通过阀转子274的旋转在气道配置与腹部配置之间致动，在气道配置，气道端口A与气道端口C连通，而在腹部配置，气道端口C与气道端口T连通。更具体地，在气道配置，气道端口A经由阀转子274的交叉通道280a和280b与气道端口C连通。类似地，在腹部配置，气道端口C经由阀转子274的交叉通道280a和280b与气道端口T连通。

在示例性实施例中，如图38和图39所示，腹部扩张袋231模拟腹腔的收缩和扩张。当组合使用时，腹部扩张袋231和呼吸泵214能够精确控制呼吸幅度和频率，伴随着与患者腹部相关的所有基本医学和生理现象。图39中最清楚地示出了腹部扩张袋231在患者模拟器系统10中的位置。在若干示例性实施例中，腹部扩张袋231的至少一部分在由下躯干支架151限定的空白空间159内延伸。

在示例性实施例中，如图40至图43所示，气道系统232包括气道单元290、皮肤层292、鼻管294a和294b、食道管296和气管导管298。皮肤层292被形成为模拟患者的面部(包括模拟的眼睑、鼻孔、脸颊和嘴唇)并且可操作地联接到气道单元290和鼻管294a和294b。鼻管294a和294b通过一对鼻管衬套299a和299b连接到皮肤层292的模拟鼻孔。在若干示例性实施例中，皮肤层292是或包括患者模拟器系统10的模拟皮肤22，或者是该模拟皮肤的一部分。气道单元290包括口腔300和内部气道302。口腔300和内部气道302包括解剖学方面恰当的模拟特征，例如，模拟舌头304、模拟会厌306和模拟声带(未示出)。另外，扬声器307可操作地联接到气道单元190，并且可听地连通到口腔300中以模拟患者的声音。可操作地联接到邻近口腔300的气道单元290的外部的是发光二极管(LED)308和位于LED308与皮肤层292之间的透明(或半透明)包覆模制件310。透明包覆模制件310将皮肤层292(例如，模拟嘴唇和脸颊)下方的光从LED 308漫射，以模拟患者面部的各种状态，包括例如紫绀、黄疸、苍白和发红。

食道管296可操作地联接到气道单元290并与内部气道302连通。类似地，气管导管298可操作地联接到气道单元290、邻近食道管296，并与内部气道302连通。此外，气管导管298可操作地联接到模拟呼吸系统212，并与气道阀222和腿部扩张袋182连通。O形环311密封接合在气管导管298与气道单元290之间，以便于与各种气管插管装置气密密封。气管导管深度传感器312可操作地联接到气管导管298，以确保适当地执行各种气管内培训程序。另外，鼻管294a和294b可操作地联接到气道单元290并且与内部气道302连通，与食道管296和气管导管298相对。

在若干示例性实施例中，口腔300和内部气道302成形为便于用于在气管导管298和食道管296附近插入和放置喉罩气道的培训程序。在若干示例性实施例中，鼻管294a和294b以及内部气道302成形为便于鼻气管插管(nasogastric)的培训程序。在若干示例性实施例中，鼻管294a和294b以及内部气道302成形为便于插入和放置鼻饲管的培训程序。在若干示例性实施例中，模拟呼吸系统212和气道系统232组合地在各种培训过程期间实现真实的肺反馈，例如，气管插管的培训程序、阀袋罩通气(valve bag maskventilation)的培训程序、或此处讨论的其他培训程序。

在示例性实施例中，如图44至图48所示，患者模拟器系统10的模拟头部12包括下颌组件314，下颌组件314可操作地联接到皮肤层292并且配置成打开和闭合模拟嘴唇。下颌组件314包括颊部支架316、颚部支架318、滑动下颌320、驱动马达322和双瓣驱动凸轮324。颊部支架316包括基板326、颊板328a和328b、钩板330和后板332。颊板328b和钩板330从基板326的相对端横向延伸，并分别限定安装件334a和334b，驱动马达322可操作地联接到安装件334a和334b。后板332在与基板326相对的方向上从钩板330横向延伸，并且颊板328a从后板332横向延伸。组合地，钩板330、后板332和颊板328a限定了双瓣驱动凸轮324在其中延伸的空间。钩板330以及颊板328a和328b在平行间隔的平面中延伸，并且后板332和基板326在垂直间隔的平面中延伸。

颚部支架318包括基板336和从基板336的相对端横向延伸的侧板338a和338b。侧板338a和338b可枢转地联接到颊部支架316的颊板328a和328b。此外，侧板338a包括可操作地联接到双瓣驱动凸轮324的集成杆340。结果，驱动马达322对双瓣驱动凸轮324进行的旋转使颚部支架318围绕侧板338a和338b与颊板328a和328b之间的可枢转连接枢转。双瓣驱动凸轮324成形为当处于中心(或中性)位置时能够不受限制地操纵颚部支架318。

滑动下颌320是大致U形的部件，其包括下颌本体342和连接到下颌本体342的相对端的滑动件344a和344b。滑动件344a和344b分别包括槽346a和346b。此外，穹形缓冲件348a和348b分别连接到滑动件344a和344b，与下颚本体342相对。穹形缓冲件348a和348b用作患者模拟器系统10的模拟头部12内的解剖学标志。滑动下颌320通过延伸穿过槽346a和346b的紧固件连接到颚部支架318。结果，滑动下颌320可相对于颚部支架318在颚部支架318的基板336互补地接合下颌本体342的再入位置与穹形缓冲件348a和348b接合基板336的相对端的突出位置之间移动。以这种方式，颚部支架318和滑动下颌320可一起操作以模拟患者颚部的形式和功能。滑动下颌320还连接到皮肤层292，以进一步增强患者面部的皮肤层292的模拟。

在示例性实施例中，如图49至图52所示，患者模拟器系统10的模拟头部12还包括内骨骼颅骨350和皮肤层352，模拟囟门354结合到皮肤层352中。在若干示例性实施例中，模拟囟门354与皮肤层352一体形成。此外，在若干示例性实施例中，皮肤层352是或者包括患者模拟器系统10的模拟皮肤22，或者是该模拟皮肤22的一部分。内骨骼颅骨350包括通常呈患者囟门形状的凹入形(indented)囟门区域356。邻近凹入形囟门区域356延伸穿过内骨骼颅骨350的是囟门配件358和脉冲配件360。模拟囟门354包括形成在皮肤层352中的脉冲囊362和囟门囊364。囟门囊364在内骨骼颅骨350的凹入形囟门区域356内延伸，并且脉冲囊362邻近囟门囊364延伸。脉冲囊362可操作地联接到脉冲配件360，并与模拟循环系统(未示出)连通以接收气动或液压脉冲。囟门囊364可操作地联接到囟门配件358，并与模拟呼吸系统212连通以接收正压力或负(真空)压力。该正压力或负(真空)压力在模拟囟门354中产生肿胀或凹陷状态。

在若干示例性实施例中，囟门配件358和脉冲配件360基本上彼此相同，因此，结合图52，下面仅详细描述脉冲配件360；然而，下面的描述适用于囟门配件358和脉冲配件360。转到图52，脉冲配件360包括连接到皮肤层352的凸形(male，阳)联接器366和连接到内骨骼颅骨350的凹形(female，阴)联接器368。O形环370在凸形联接器366上的环形凹槽内延伸，与皮肤层352相对。凹形联接器368接收凸形联接器366，并且通过O形环370密封地接合。可操作地联接到凹形联接器368而与凸形联接器366相对的是脉冲空气供应管线372，其与模拟循环系统连通以接收气动或液压脉冲。以类似的方式，囟门空气供应管线374连接到囟门配件358的凹形连接器(图52中不可见)，并与模拟呼吸系统212连通以接收正压力或负(真空)压力。

本公开介绍了一种患者模拟器，其包括模拟呼吸系统和模拟气道系统，该模拟呼吸系统包括肺阀；第一模拟肺，与肺阀连通；呼吸泵，其包括缸体和将缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞，第一腔室通过至少第一流动路径与肺阀连通，第二腔室通过至少第二流动路径与肺阀连通，以及活塞适于在缸体内往复运动；模拟气道系统配置成通过至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通。在若干示例性实施例中，患者模拟器还包括气道阀，该气道阀包括第一端口、第二端口和第三端口，并且可在气道配置与腹部配置之间致动，在气道配置，第一端口与第三端口连通但不与第二端口连通，而在腹部配置，第一端口与第二端口连通但不与第三端口连通；其中第一端口与呼吸泵的第二腔室连通；其中第三端口与模拟气道系统连通；并且其中，当气道阀处于气道配置时，第一端口和第三端口形成第三流动路径的一部分。在若干示例性实施例中，气道阀的第二端口与患者模拟器的腹部扩张袋连通，使得当气道阀处于腹部配置时：活塞在第一方向上的每个冲程在腹部扩张袋中产生压力下降，并迫使空气经由至少第一流动路径从呼吸泵的第一腔室进入第一模拟肺，并且活塞沿与第一方向相反的第二方向的每个冲程在腹部扩张袋中产生压力增加，并经由至少第一流动路径将空气从第一模拟肺抽出并使其进入呼吸泵的第一腔室；并且其中，腹部扩张袋中压力的增加和减少模拟人类患者的呼吸窘迫。在若干示例性实施例中，肺阀包括第一端口、第二端口和第三端口，并且可在自发呼吸配置与辅助呼吸配置之间致动，在自发呼吸配置，第一端口与第二端口连通，而在辅助呼吸配置，第一端口和第三端口两者均与第二端口连通；其中，呼吸泵的第一腔室经由至少第一流动路径与第一端口连通；其中，第一模拟肺与第二端口连通；并且其中，呼吸泵的第二腔室经由至少第二流动路径与第三端口连通。在若干示例性实施例中，肺阀还包括第四端口，该第四端口布置成使得在自主呼吸配置，第一端口与第二端口和第四端口中的一个或两个连通，并且在辅助呼吸配置，第一端口和第三端口两者都与第二端口和第四端口中的一个或两个连通；并且其中，模拟呼吸系统还包括与第四端口连通的第二模拟肺。在若干示例性实施例中，第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分彼此连通，并且与呼吸泵的第二腔室连通。在若干示例性实施例中，当肺阀处于自主呼吸配置并且模拟气道系统经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通时：活塞在第一方向上的每个冲程迫使空气从呼吸泵的第一腔室经由至少第一流动路径进入第一模拟肺，并在气道系统中产生压力减小以模拟人类患者呼吸的吸气；并且活塞在与第一方向相反的第二方向上的每个冲程将空气经由至少第一流动路径从第一模拟肺抽出而进入呼吸泵的第一腔室中，并在气道系统中产生压力增加以模拟人类患者呼吸的呼气。在若干示例性实施例中，当肺阀处于辅助呼吸配置并且模拟气道系统经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通时：活塞在第一方向上的每个冲程在气道系统中产生压力减小，同时允许空气经由第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分从肺阀的第三端口逸出到气道系统；并且活塞在与第一方向相反的第二方向上的每个冲程在气道系统中产生压力增加，同时允许空气经由第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分从气道系统逸出到肺阀的第三端口；并且在活塞在第一方向和第二方向上的相应冲程期间，空气从肺阀的第三端口到气道系统的逸出(反之亦然)，在气道系统中产生模拟人类患者呼吸气喘的压力波动。在若干示例性实施例中，第二流动路径的至少一部分的直径小于第一流动路径的直径，以促进所述压力波动。在若干示例性实施例中，机械通气机(ventilator)可操作地联接到模拟气道系统并且可配置为感测所述压力波动。

本公开还介绍了一种方法，其包括使用患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式，该患者模拟器包括模拟呼吸系统和模拟气道系统，模拟呼吸系统包括肺阀、与肺阀连通的第一模拟肺、以及呼吸泵，呼吸泵包括缸体和将缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞，第一腔室经由至少第一流动路径与肺阀连通，第二腔室经由至少第二流动路径与肺阀连通；并且模拟气道系统配置成经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通；其中，使用患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式包括使活塞在缸体内往复运动。在若干示例性实施例中，该方法还包括将患者模拟器的气道阀致动为气道配置，气道阀包括与呼吸泵的第二腔室连通的第一端口、第二端口和与模拟气道系统连通的第三端口；其中，当气道阀处于气道配置时，第一端口与第三端口连通，但不与第二端口连通，使得第一端口和第三端口形成第三流动路径的一部分。在若干示例性实施例中，该方法还包括使用患者模拟器模拟人类患者体内的呼吸窘迫；其中，气道阀的第二端口与患者模拟器的腹部扩张袋连通；并且其中，使用患者模拟器模拟人类患者体内的呼吸窘迫包括：当气道阀处于腹部配置时，活塞在第一方向上形成冲程以在腹部扩张袋中产生压力减小，并且迫使空气经由至少第一流动路径从呼吸泵的第一腔室进入第一模拟肺；以及当气道阀处于腹部配置时，活塞在与第一方向相反的第二方向上形成冲程以在腹部扩张袋中产生压力增加，并使空气经由至少第一流动路径从第一模拟肺抽出到呼吸泵的第一腔室中。在若干示例性实施例中，肺阀包括第一端口、第二端口和第三端口，呼吸泵的第一腔室经由至少第一流动路径与第一端口连通，第一模拟肺与第二端口连通，呼吸泵的第二腔室经由至少第二流动路径与第三端口连通；该方法还包括在第一端口与第二端口连通的自主呼吸配置与第一端口和第三端口两者都与第二端口连通的辅助呼吸配置之间致动肺阀。在若干示例性实施例中，肺阀还包括第四端口，该第四端口布置成使得在自主呼吸配置，第一端口与第二端口和第四端口中的一个或两个连通，并且在辅助呼吸配置，第一端口和第三端口两者都与第二端口和第四端口中的一个或两个连通；并且模拟呼吸系统还包括与第四端口连通的第二模拟肺。在若干示例性实施例中，第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分彼此连通并且与呼吸泵的第二腔室连通。在若干示例性实施例中，使用患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式包括：当肺阀处于自主呼吸配置并且模拟气道系统经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通时，活塞在第一方向上形成冲程以迫使空气经由至少第一流动路径从呼吸泵的第一腔室进入第一模拟肺，并在气道系统中产生压力减小以模拟人类患者呼吸的吸气；当肺阀处于自主呼吸配置并且模拟气道系统经由至少第三流动路径与呼吸泵的第二腔室连通时，活塞在与第一方向相反的第二方向上形成冲程以使空气经由至少第一流动路径从第一模拟肺抽出到呼吸泵的第一腔室中，并在气道系统中产生压力增加以模拟人类患者呼吸的呼气。在若干示例性实施例中，该方法还包括使用患者模拟器产生气道系统中的压力波动，以模拟人类患者呼吸喘气；其中，使用患者模拟器在气道系统中产生压力波动以模拟人类呼吸喘气包括：活塞在第一方向上形成冲程以在气道系统中产生压力减小，同时允许空气经由第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分从肺阀的第三端口逸出到气道系统；并且活塞在与第一方向相反的第二方向上形成冲程以在气道系统中产生压力增加，同时允许空气经由第二流动路径和第三流动路径的至少相应部分从气道系统逸出到肺阀的第三端口。在若干示例性实施例中，第二流动路径的至少一部分的直径小于第一流动路径的直径，以促进所述压力波动。在若干示例性实施例中，该方法还包括将机械通气机可操作地联接到模拟气道系统，该机械通气机可配置为感测所述压力波动。

本公开还介绍了一种患者模拟器系统，其包括模拟呼吸系统，模拟呼吸系统包括模拟左肺和模拟右肺、肺阀、呼吸泵、气道泵、腹部扩张袋、腿部扩张袋、以及气道系统。在示例性实施例中，呼吸泵包括缸体和将缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞，活塞适于在缸体中往复运动。在示例性实施例中，肺阀包括第一呼吸端口、第二呼吸端口、第三呼吸端口和第四呼吸端口，第一呼吸端口经由第一管线与呼吸泵的第二腔室连通，第二呼吸端口经由第二管线与气道阀和呼吸泵的第一腔室两者连通，并且第三呼吸端口和第四呼吸端口分别与模拟左肺和模拟右肺连通，其中第二管线的直径相对小于第一管线的直径。在示例性实施例中，肺阀可在以下配置之间致动：第一呼吸配置，其中第一呼吸端口与第三呼吸端口和第四呼吸端口中的一个或两个连通；以及第二呼吸配置，其中第一呼吸端口和第二呼吸端口都与第三呼吸端口和第四呼吸端口中的一个或两个连通。

本公开还介绍了一种患者模拟器系统，其包括模拟躯干、模拟臂和模拟腿部，模拟躯干包括使模拟臂互连的上躯干支架、以及使模拟腿部互连的下躯干支架。在示例性实施例中，模拟臂和模拟腿部分别经由铰接接头连接到上躯干支架和下躯干支架，每个该铰接接头包括夹紧件、球和夹紧螺钉。

本公开还介绍了一种包括模拟头部的患者模拟器系统，该模拟头部包括内骨骼颅骨以及皮肤层，模拟囟门结合到该皮肤层中。在示例性实施例中，模拟囟门包括脉冲囊和在皮肤层中形成的囟门囊。在示例性实施例中，模拟颅骨包括凹入形囟门区域、囟门配件和脉冲配件，囟门配件和脉冲配件各自延伸穿过邻近凹入形囟门区域的内骨架颅骨。在示例性实施例中，囟门囊在内骨骼颅骨的凹入形囟门区域内延伸，可操作地联接到囟门配件，并与患者模拟器系统的模拟呼吸系统连通以接收正压力或负(真空)压力。在示例性实施例中，脉冲囊邻近囟门囊延伸，可操作地联接到脉冲配件，并与患者模拟器系统的模拟循环系统连通以接收气动或液压脉冲。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的用于患者模拟器系统的模拟呼吸系统。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的肺阀。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的呼吸泵。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的气道阀。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的气道系统。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的方法。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的系统。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的装置。

本公开还介绍了根据本公开的一个或多个方面的套件。

应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在前述内容中进行变化。

在各种实施例中，各种实施例的元件和教导可以整体或部分地组合在各种实施例中的一些或全部中。另外，各种实施例的一个或多个元件和教导可以至少部分地省略和/或至少部分地与一个或多个其他元件和各种实施例的教导相结合。

在各种实施例中，虽然不同的步骤、过程和程序被描述以表现为不同的动作，但是一个或多个步骤、一个或多个过程和/或一个或多个程序也可以以不同的顺序、同时和/或顺序地执行。在各种实施例中，步骤、过程和/或程序可以合并到一个或多个步骤、过程和/或程序中。

在各种实施例中，可以省略每个实施例中的一个或多个操作步骤。此外，在一些情况下，可以采用本公开的一些特征而无需相应地使用其他特征。此外，上述实施例和/或变型中的一个或多个可以整体或部分地与任何一个或多个其他上述实施例和/或变型组合。

在某些实施例的前述描述中，为了清楚而采用特定术语。然而，本公开不旨在限于如此选择的特定术语，并且应理解的是，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的其他技术等同物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上方”和“下方”等术语用作方便以提供参考点的词语，而不应被解释为限制性术语。

在本说明书中，词语“包含”应理解为其“开放”意义，即，视为“包括”的意义，因而不限于其“封闭”意义，即“仅包含”的意义。相应的含义应归于它们出现的相应词语“包括”、“包含”和“具有”。

尽管上面已经详细描述了各种实施例，但是所描述的实施例仅是说明性的而非限制性的，并且本领域技术人员将容易理解，在各种实施例中可以进行许多其他修改、改变和/或替换而不实质上脱离本公开的新颖教导和优点。因此，所有这些修改、改变和/或替换旨在包括在如以下权利要求所限定的本公开的范围内。在权利要求中，任何装置加功能的条款旨在覆盖这里描述的执行所述功能的结构，并且不仅包括结构等同物，还包括等同结构。此外，申请人的明确意图是不要应用(invoke)35U.S.C.§112的第6段对于本文任何权利要求的任何限制，除了权利要求明确使用“装置”一词以及相关功能的那些之外。

Claims (20)

1.一种患者模拟器，其包括：

模拟呼吸系统，其包括：

肺阀；

第一模拟肺，其与所述肺阀连通；以及

呼吸泵，其包括缸体和将所述缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞，所述第一腔室经由至少第一流动路径与所述肺阀连通，所述第二腔室经由至少第二流动路径与所述肺阀连通，且所述活塞适于在所述缸体内往复运动；

以及

模拟气道系统，其配置成经由至少第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通。

2.根据权利要求1所述的患者模拟器，还包括气道阀，所述气道阀包括第一端口、第二端口和第三端口，并且能在气道配置与腹部配置之间致动，在所述气道配置，所述第一端口与所述第三端口连通，但不与所述第二端口连通，而在腹部配置，所述第一端口与所述第二端口连通，但不与所述第三端口连通；

其中，所述第一端口与所述呼吸泵的第二腔室连通；

其中，所述第三端口与所述模拟气道系统连通；以及

其中，当所述气道阀处于所述气道配置时，所述第一端口和所述第三端口形成所述第三流动路径的一部分。

3.根据权利要求2所述的患者模拟器，其中，所述气道阀的第二端口与所述患者模拟器的腹部扩张袋连通，使得当所述气道阀处于所述腹部配置时：

所述活塞在第一方向上的每个冲程在所述腹部扩张袋中产生压力减小，并且迫使空气经由至少所述第一流动路径从所述呼吸泵的第一腔室进入所述第一模拟肺；以及

所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上的每个冲程在所述腹部扩张袋中产生压力增加，并且使空气经由至少所述第一流动路径从所述第一模拟肺抽出到所述呼吸泵的第一腔室；

以及其中，所述腹部扩张袋中压力增加和减小模拟人类患者的呼吸窘迫。

4.根据权利要求1所述的患者模拟器，其中，所述肺阀包括第一端口、第二端口和第三端口，并且能在自发呼吸配置和辅助呼吸配置之间致动，在所述自发呼吸配置，所述第一端口与所述第二端口连通，而在所述辅助呼吸配置，所述第一端口和所述第三端口两者都与所述第二端口连通；

其中，所述呼吸泵的第一腔室经由至少所述第一流动路径与所述第一端口连通；

其中，所述第一模拟肺与所述第二端口连通；以及

其中，所述呼吸泵的第二腔室经由至少所述第二流动路径与所述第三端口连通。

5.根据权利要求4所述的患者模拟器，其中，所述肺阀还包括第四端口，所述第四端口布置成使得在所述自主呼吸配置，所述第一端口与所述第二端口和所述第四端口中的一个或两个连通，并且在所述辅助呼吸配置，所述第一端口和所述第三端口两者都与所述第二端口和所述第四端口中的一个或两个连通；以及

其中，所述模拟呼吸系统还包括与所述第四端口连通的第二模拟肺。

6.根据权利要求4所述的患者模拟器，其中，所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分彼此连通，并且与所述呼吸泵的第二腔室连通。

7.根据权利要求4所述的患者模拟器，其中，当所述肺阀处于所述自主呼吸配置并且所述模拟气道系统经由至少所述第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通时：

所述活塞在第一方向上的每个冲程迫使空气经由至少所述第一流动路径从所述呼吸泵的第一腔室进入所述第一模拟肺，并且在所述气道系统中产生压力减小以模拟人类患者呼吸的吸气；以及

所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上的每个冲程使空气经由至少所述第一流动路径从所述第一模拟肺抽出到所述呼吸泵的第一腔室中，并在所述气道系统中产生压力增加以模拟人类患者呼吸的呼气。

8.根据权利要求4所述的患者模拟器，其中，当所述肺阀处于所述辅助呼吸配置并且所述模拟气道系统经由至少所述第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通时：

所述活塞在第一方向上的每个冲程在所述气道系统中产生压力减小，同时允许空气经由所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分从所述肺阀的第三端口逸出到所述气道系统；以及

所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上的每个冲程在所述气道系统中产生压力增加，同时允许空气经由所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分从所述气道系统逸出到所述肺阀的第三端口；以及

其中，在所述活塞在所述第一方向和所述第二方向上的相应冲程期间，空气从所述肺阀的第三端口逸出到所述气道系统，反之亦然，在所述气道系统中产生压力波动，模拟人类患者呼吸喘气。

9.根据权利要求8所述的患者模拟器，其中，所述第二流动路径的至少一部分的直径小于所述第一流动路径的直径，以促进所述压力波动。

10.根据权利要求8所述的患者模拟器，其中，机械通气机能操作地联接到所述模拟气道系统，并且能配置为感测所述压力波动。

11.一种方法，其包括：

使用患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式，所述患者模拟器包括：

模拟呼吸系统，其包括：

肺阀；

第一模拟肺，与所述肺阀连通；以及

呼吸泵，其包括缸体和将所述缸体分成第一腔室和第二腔室的活塞，所述第一腔室经由至少第一流动路径与所述肺阀连通，且所述第二腔室经由至少第二流动路径与所述肺阀连通；

以及

模拟气道系统，其配置成经由至少第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通；

其中，使用所述患者模拟器模拟人类患者的呼吸模式包括使所述活塞在所述缸体内往复运动。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述患者模拟器的气道阀致动为气道配置，所述气道阀包括与所述呼吸泵的第二腔室连通的第一端口、第二端口和与所述模拟气道系统连通的第三端口；

其中，当所述气道阀处于所述气道配置时，所述第一端口与所述第三端口连通，但不与所述第二端口连通，使得所述第一端口和所述第三端口形成所述第三流动路径的一部分。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括使用所述患者模拟器模拟人类患者体内的呼吸窘迫；

其中，所述气道阀的第二端口与所述患者模拟器的腹部扩张袋连通；以及

其中使用所述患者模拟器模拟所述人类患者体内的呼吸窘迫包括：

当所述气道阀处于所述腹部配置时，所述活塞在第一方向上形成冲程，以在所述腹部扩张袋中产生压力减小并迫使空气经由至少所述第一流动路径从所述呼吸泵的第一腔室进入所述第一模拟肺；以及

当所述气道阀处于腹部配置时，所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向上形成冲程，以在所述腹部扩张袋中产生压力增加并使空气经由至少所述第一流动路径从所述第一模拟肺抽出到所述呼吸泵的第一腔室。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述肺阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述呼吸泵的第一腔室经由至少所述第一流动路径与所述第一端口连通，所述第一模拟肺与所述第二端口连通，以及所述呼吸泵的第二腔室经由至少所述第二流动路径与所述第三端口连通；以及

其中，所述方法还包括在自发呼吸配置与辅助呼吸配置之间致动所述肺阀，在所述自发呼吸配置，所述第一端口与所述第二端口连通，在所述辅助呼吸配置，所述第一端口和所述第三端口两者都与所述第二端口连通。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述肺阀还包括第四端口，所述第四端口布置成使得在所述自主呼吸配置，所述第一端口与所述第二端口和所述第四端口中的一个或两个连通，以及在所述辅助呼吸配置，所述第一端口和所述第三端口两者都与所述第二端口和所述第四端口中的一个或两个连通；以及

其中，所述模拟呼吸系统还包括与所述第四端口连通的第二模拟肺。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分彼此连通，并且与所述呼吸泵的第二腔室连通。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，使用所述患者模拟器模拟所述人类患者的呼吸模式包括：

当所述肺阀处于所述自主呼吸配置并且所述模拟气道系统经由至少所述第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通时，活塞在第一方向上形成冲程，以迫使空气经由至少所述第一流动路径从所述呼吸泵的第一腔室进入所述第一模拟肺，并在所述气道系统中产生压力减小以模拟人类患者呼吸的吸气；以及

当所述肺阀处于所述自主呼吸配置并且所述模拟气道系统经由至少所述第三流动路径与所述呼吸泵的第二腔室连通时，所述活塞在与所述与第一方向相反的第二方向上形成冲程，以使空气经由至少所述第一流动路径从所述第一模拟肺抽出到所述呼吸泵的第一腔室中，并在所述气道系统中产生压力增加以模拟人类患者呼吸的呼气。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括：使用所述患者模拟器在所述气道系统中产生压力波动以模拟所述人类患者呼吸喘气；

其中，使用所述患者模拟器在所述气道系统中产生压力波动以模拟人类患者呼吸喘气包括：

所述活塞在第一方向上形成冲程，以在所述气道系统中产生压力减小，同时允许空气经由所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分从所述肺阀的第三端口逸出到所述气道系统；以及

所述活塞在与所述第一方向相反的第二方向形成冲程，以在所述气道系统中产生压力增加，同时允许空气经由所述第二流动路径和所述第三流动路径的至少相应部分从所述气道系统逸出到所述肺阀的第三端口。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第二流动路径的至少一部分的直径小于所述第一流动路径的直径，以促进所述压力波动。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括将机械通气机能操作地联接到所述模拟气道系统，所述机械通气机能配置为感测所述压力波动。