CN111192495A - 一种模拟人aed培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟人AED培训系统，其包括模拟人和AED训练器，所述模拟人的除颤电极片贴附区的皮肤设置为透光或半透光皮肤，所述模拟人的胸腔内部设置有视觉识别系统；所述AED训练器的两个除颤电极片上设置有光源，所述AED训练器的两个除颤电极片分别贴附到所述模拟人的两个除颤电极贴附区时，所述视觉识别系统检测两个所述除颤电极片发射光源并计算两个所述除颤电极片的坐标位置，所述模拟人体内的中心处理器根据两个所述除颤电极片的坐标计算所述模拟人的心肌中心是否位于两个所述除颤电极片中心的连线上。本发明的模拟人AED培训系统实现了精确检测电极片的位置，能够确定电极片位置的优良程度，更有利于培训过程中对操作的判断或评价。

Description

一种模拟人AED培训系统

技术领域

本发明涉及心肺复苏培训技术领域，特别是涉及模拟人AED培训系统。

背景技术

心肺在复苏急救过程中，AED的使用直接关系到抢救是否成功。因此，在心肺复苏技能培训中，AED使用的培训是非常关键的环节。其中最关键的是两个电极片的粘贴位置，将直接关系到除颤效果。在除颤治疗理论中，通过AED对两个电极片放电，放电电流能量通过两个电极片下的皮肤并经过心脏，使得全部心肌在同一时间完成除极，以期实现电复律。在此过程中，人体是导体性质，由于电流总是优先经电阻最小的路径通过，因此，AED的除颤放电电流总是优先从两个电极片的直线连线路径通过，为达到最好的对心肌进行的电除颤效果，两个电极片的粘贴位置最优情况为：两个电极片的粘贴位置中心连线经过心肌中点。这在实际操作AED或者进行AED培训的过程中，是非常关键的一点。在实际的AED操作中，一个电极片贴在患者上右肩，另一个贴在患者的左腹下，但这些仍然只是一个大致的位置，其只要能够满足两个电极片的连线经过心肌中点即可达到最优化的效果，因此就需要在AED的培训过程中，训练学员明白并练习两个电极片与心脏三者的直线关系。但传统的模拟人AED训练器培训方式为：在模拟人的靠近右肩和左腹处设置标准的贴附区，如果电极片未能准确贴附到贴附区，及时两个电极片的连线经过心肌中心，也被视为不合格，很显然这种方式是不够准确、科学的。

另外，在实际的急救环境中，粘贴好的电极片可能因意外情况脱落，此时AED会报警警示，因此需要在培训过程的模拟人和模拟AED训练器也需要提供此电极片脱落报警功能，以便提高训练的真实度，而现有的模拟人AED培训系统则无法实现此功能。

电极片粘贴时间，在对抢救过程或者培训过程进行事后分析过程中，AED到达时间是关键因素，AED到达时间可以以电极片第一次粘贴为准，所以监测到电极片第一次粘贴在患者或者模拟人上的时间是很重要的，而现有的模拟人AED培训系统则无法实现此功能。

电极片通讯功能实现模拟人与AED训练器之间的通讯识别。在培训环境下，可能会在同一个场景有多个模拟人和多个AED训练器。而培训过程数据和培训报告是包含模拟人监测的信息以及AED训练器的使用信息两者的合并。所以，需要在AED训练器与模拟人之间需要灵活的进行通讯识别匹配，以将两者数据实时的或事后的合并。即：贴上电极片后，模拟人可以识别出某一特定的AED训练器，而现有的模拟人AED培训系统则无法实现此功能。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题是克服现有模拟人AED培训存在的不足，进而提供一种能够更加科学进行AED除颤训练，并能够实现除颤电极片初次贴附记录、检测电极片是否脱落等功能的模拟人AED培训系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模拟人AED培训系统，其包括模拟人和AED训练器，所述模拟人的除颤电极片贴附区的皮肤设置为透光或半透光皮肤，所述模拟人的胸腔内部设置有用于从所述除颤电极片贴附区接收光照的视觉识别系统；所述AED训练器的两个除颤电极片上设置有光源，所述AED训练器的两个除颤电极片分别贴附到所述模拟人的两个除颤电极贴附区时，所述视觉识别系统检测两个所述除颤电极片发射光源并计算两个所述除颤电极片的坐标位置，所述模拟人体内的中心处理器根据两个所述除颤电极片的坐标计算所述模拟人的心肌中心是否位于两个所述除颤电极片中心的连线上。

优选的，所述视觉识别系统包括一个或两个以上的摄像头，所述摄像头的拍摄视野指向所述模拟人的除颤电极片贴附区。

优选的，所述视觉识别系统上设置有两个摄像头，两个所述摄像头的拍摄视野分别指向两个所述除颤电极片贴附区。

优选的，所述模拟人平躺时，两个所述摄像头与所述心肌中心的水平投影位于同一直线或同一点上，两个所述摄像头的射向向背设置。

优选的，两个所述除颤电极片的光源设置在所述除颤电极片的中心位置，所述除颤电极片的远离光源的一侧为非透光面。

优选的，两个所述光源所在位置的坐标为基于同一坐标系原点的坐标参数。

优选的，所述心肌中心所在的位置为坐标系原点。

优选的，两个所述光源所在位置的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，则所述心肌中心到两个所述除颤电极片中心的连线的距离D通过如下公式计算：

其中：

优选的，所述模拟人的除颤电极片贴附区以外的皮肤为非透光皮肤或透光度小于所述除颤电极片贴附区的皮肤。

优选的，所述AED训练器通过所述除颤电极片发出规律的亮灭变化的光识别号，所述模拟人基于接收的光识别号作为秘钥与所述AED训练器建立无线数据连接；所述模拟人将接监测到的所述除颤电极片的粘贴时刻心系、电极片脱落信息实时通过无线数据连接传输给所述AED训练器。

本发明的有益效果：

本发明的模拟人AED培训系统实现了精确检测电极片的位置，并且精确的确定电极片位置的优良程度，更有利于培训过程中对操作的判断或评价，同时更有利于培训者理解并练习粘贴电极片时最优情况为电极片与心脏三者一线。另外，避免了除颤电极片正确粘贴位置是绝对位置点这种可能产生错误判别的评价方式，实现了以是否“三者一线”为评价电极片粘贴位置优良程度的依据。

本发明的模拟人AED培训实现了AED训练器与模拟人之间的通讯，并以通讯信息作为自动匹配识别建立无线连接，在培训场景中有多个AED训练器和模拟人时，随便哪一个AED训练器使用在某个模拟人时，在粘贴电极片后即可自动建立无线连接配对，无需人工匹配。通过建立无线连接，并实现了信息共享，AED训练器可模拟真实AED对电极片的脱落报警和提示，同时可记录电极片初次粘贴的时间。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的模拟人AED培训系统的结构示意图；

图2是本发明的模拟人AED培训系统从头部向脚方向的模拟人结构示意图；

图3是本发明的模拟人与AED训练器建立数据传输的原理框图；

图4是AED训练器与除颤电极连接的结构示意图；

图5是除颤电极中心处设置光源的结构示意图；

图6是摄像头检测到其中一种光源时的结构示意图；

图7是摄像头检测到光源位于摄像头影线中线的实示意图(L0表示影像中线)；

图8表示其中一种光源规律性亮灭的图谱；

图9表示两种除颤电极的贴附后的连线均经过心肌中心O；

图10表示除颤电极C1和C2贴附后未能经过心肌中心O。

图中附图标记表示为：

1-模拟人；11、12-除颤电极片贴附区；2-AED训练器；20-光源；21、22-除颤电极片；3-视觉识别系统；31、32-摄像头；4-心肌中心。

具体实施方式

参见图1-3，一种模拟人AED培训系统，其包括模拟人1和AED训练器2(AED为自动体外除颤器的简称)，所述模拟人1的除颤电极片贴附区11、12的皮肤设置为透光或半透光皮肤，所述模拟人1的胸腔内部设置有用于从所述除颤电极片贴附区11、12接收光照的视觉识别系统3；所述AED训练器2的两个除颤电极片21、22上设置有光源20，所述AED训练器2的两个除颤电极片21、22分别贴附到所述模拟人1的两个除颤电极贴附区11、12时，所述视觉识别系/3检测两个所述除颤电极片21、22发射的光源20并计算两个所述除颤电极片21、22的坐标位置，所述模拟人1体内的中心处理器根据两个所述除颤电极片21、22的坐标计算所述模拟人的心肌中心4是否位于两个所述除颤电极片中心的连线上。

本发明的模拟人AED培训系统在进行实际的培训过程中，只要能够通过两个光源检测到两个除颤电极片的贴附点的连线与心肌中心位于同一直线上，则可判断本次受训者的操作达到了标准要求，如图9所示，除颤电极D1、D2(实线圆)与除颤电极F1、F2(虚线圆)虽贴附位置有偏差，但这两种贴附位置的连线均经过心肌中心O点，那么这两种除颤培训都是比较理想有效的；而图10所述的除颤电极C1和C2贴附后的连线偏离了心肌中心O点，则该情况下的培训效果不够理想。当然，若心肌中心与两光源的连线有一定偏差，那么心肌中心距离该直线的法向距离的大小则可用于判断电极片的位置正确程度。本技术方案的两个除颤电极片的贴附位置并非如传统AED培训系统那样是位置位移确定的(传统的培训方式为：在模拟人的靠近右肩和左腹处设置标准的贴附区，如果电极片未能准确贴附到贴附区，及时两个电极片的连线经过心肌中心，也被视为不合格)，受训者在进行培训时可将两个除颤电极片在贴附区域进行自由的移动，只要其根据主观判断保证两个除颤电极片的连线经过心肌中心即可达到除颤培训的目的。另外，当视觉识别系统未检测到光源时，即可判断为电极片未粘贴；当第一次检测到光源的时刻即为电极片粘贴时刻；当视觉识别系统检测到光源消失超过预定时间，可判断为电极片脱落。

参见图1，作为优选的实施方式，本实施例的所述视觉识别系统3包括两个摄像头31、32，两个所述摄像31、32的拍摄视野分别指向两个所述除颤电极片贴附区11、12，所述模拟人平躺时，两个所述摄像头31、32与所述心肌中心4的水平投影位于同一直线上，两个所述摄像头的射向向背设置，参见图1的A箭头和B箭头指示的方向。在其他实施例中，两个所述摄像头的位置也可与所述心肌中心的水平投影位于重合，也即光纤的发射均从心肌中心处项两侧的除颤电极贴附区发射。

参见图4-5，为了提高视觉识别提系统对两个光源的识别能力，两个所述除颤电极片21、22的光源设置在所述除颤电极片21、22的中心位置，所述除颤电极片21、21的远离光源的一侧为非透光面。

为了便于对两个光源位置的识别和标定，两个所述光源20所在位置的坐标为基于同一坐标系原点的坐标参数。本实施例优选所述心肌中心4所在的位置为坐标系原点(0，0，0)，两个所述光源20所在位置的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，则所述心肌中心4到两个所述除颤电极片中心的连线的距离D通过如下公式计算：

其中：

当D＝0时，两电极片中心点与心肌中心点三点一线，证明此时为最佳的贴片位置，若D值越小，则除颤电极片所粘贴位置越趋于优良，即D值可表示电极片粘贴位置正确程度。

为了进一步提高视觉识别系统对光源的识别能力，所述模拟人的除颤电极片贴附区11、12以外的皮肤设置为非透光皮肤或透光度小于所述除颤电极片贴附区的皮肤。参见图6为摄像头拍摄的一种可能的影像，此时只能识别到除颤电极片的中心光源位置附近为亮斑点，其余由于皮肤不透光或半透光为深黑色；结合模拟人外形的几何3D尺寸以及摄像头的位置信息，可以得到光源亮斑点在图片影像的每一个位置点都对应于模拟人皮肤表面上的某一点，进而解析出图片影像中光源亮斑点的位置信息即可对应出模拟人皮肤表面的点坐标参数。

如图7所示光源亮斑点位于摄像头影像的中心线L0上，说明光源位于摄像头朝向位置正中即位于摄像头连线上，即心肌中心点(坐标系原点)到除颤电极片中心连线(两光源连线)的距离D为0，此时为最佳的贴片位置。

当摄像头拍摄到的影像中，没有特定特征的光源亮斑点时，说明电极片未粘贴或粘贴的位置偏离了除颤电极片的贴附区；当摄像头拍摄的图片影像第一次解析出有了该光源亮斑点特征时，说明此时是电极片的粘贴时刻，此信息被模拟人内部处理器所获取。

本实施例的所述AED训练器2通过控制所述除颤电极片上的光源发出规律的亮灭变化的光识别号，所述模拟人1基于接收的光识别号作为秘钥与所述AED训练器建立无线数据连接；所述模拟人将接监测到的所述除颤电极片的粘贴时刻心系、电极片脱落信息实时通过无线数据连接传输给所述AED训练器。亮灭变化的具体形式不限，且有无数种，该识别号作为每组模拟人AED培训系统的秘钥(唯一识别号)，使同组的模拟人和AED训练器建立起无线网络连接，进而实现数据传输。如图8即示出了一种除颤电极片中心光源的亮灭变化的时序图(识别号)，这个光源随着除颤电极片贴附时间的延长而进行有规律的亮灭变化，该亮、灭变化的时序特征是受到AED训练器控制的，可代表AED训练器的，摄像头通过不断实时的解析光源亮灭情况及亮灭所持续的时间，可获取该时序信息，即AED训练器通过控制中心光源的亮灭变化实时发送AED训练器的识别号给模拟人，以便同组的模拟人和AED训练器建立无线数据连接，参见图3所示。无线数据连接后，模拟人将所获取的电极片粘贴时刻信息和电极片脱离信息等无线传递给AED训练器，AED训练器据此进行记录或者根据实际情况进行实时报警。

本发明的模拟人AED培训系统实现了精确检测电极片的位置，并且精确的确定电极片位置的优良程度，更有利于培训过程中对操作的判断或评价，同时更有利于培训者理解并练习粘贴电极片时最优情况为电极片与心脏三者一线。另外，避免了除颤电极片正确粘贴位置是绝对位置点这种可能产生错误判别的评价方式，实现了以是否“三者一线”为评价电极片粘贴位置优良程度的依据。

本发明的模拟人AED培训实现了AED训练器与模拟人之间的通讯，并以通讯信息作为自动匹配识别建立无线连接，在培训场景中有多个AED训练器和模拟人时，随便哪一个AED训练器使用在某个模拟人时，在粘贴电极片后即可自动建立无线连接配对，无需人工匹配。通过建立无线连接，并实现了信息共享，AED训练器可模拟真实AED对电极片的脱落报警和提示，同时可记录电极片初次粘贴的时间。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟人AED培训系统，其特征在于：包括模拟人和AED训练器，所述模拟人的除颤电极片贴附区的皮肤设置为透光或半透光皮肤，所述模拟人的胸腔内部设置有用于从所述除颤电极片贴附区接收光照的视觉识别系统；所述AED训练器的两个除颤电极片上设置有光源，所述AED训练器的两个除颤电极片分别贴附到所述模拟人的两个除颤电极贴附区时，所述视觉识别系统检测两个所述除颤电极片发射光源并计算两个所述除颤电极片的坐标位置，所述模拟人体内的中心处理器根据两个所述除颤电极片的坐标计算所述模拟人的心肌中心是否位于两个所述除颤电极片中心的连线上。

2.根据权利要求1所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述视觉识别系统包括一个或两个以上的摄像头，所述摄像头的拍摄视野指向所述模拟人的除颤电极片贴附区。

3.根据权利要求2所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述视觉识别系统上设置有两个摄像头，两个所述摄像头的拍摄视野分别指向两个所述除颤电极片贴附区。

4.根据权利要求3所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述模拟人平躺时，两个所述摄像头与所述心肌中心的水平投影位于同一直线或同一点上，两个所述摄像头的射向向背设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：两个所述除颤电极片的光源设置在所述除颤电极片的中心位置，所述除颤电极片的远离光源的一侧为非透光面。

6.根据权利要求5所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：两个所述光源所在位置的坐标为基于同一坐标系原点的坐标参数。

7.根据权利要求6所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述心肌中心所在的位置为坐标系原点。

8.根据权利要求6或7所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：两个所述光源所在位置的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，则所述心肌中心到两个所述除颤电极片中心的连线的距离D通过如下公式计算：

其中：

9.根据权利要求1-8任一项所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述模拟人的除颤电极片贴附区以外的皮肤为非透光皮肤或透光度小于所述除颤电极片贴附区的皮肤。

10.根据权利要求9所述的模拟人AED培训系统，其特征在于：所述AED训练器通过所述除颤电极片发出规律的亮灭变化的光识别号，所述模拟人基于接收的光识别号作为秘钥与所述AED训练器建立无线数据连接；所述模拟人将接监测到的所述除颤电极片的粘贴时刻心系、电极片脱落信息实时通过无线数据连接传输给所述AED训练器。

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