CN111915950A - 无人化智能化医学培训训练舱 - Google Patents

Abstract

本发明是针对现有技术中公众很难进入到应急救护培训场地接受实际操作训练，公众无法接受专业、系统有效的应急救护培训的不足，提供一种无人化智能化医学培训训练舱，该舱包括舱体，在舱体内设置有医学教学用模拟人和用于无人化教学及规范动作展示的教学内容展示装置，模拟人和教学内容展示装置均与控制系统电连接，教学内容展示装置接收控制系统下发的教学内容并播放，采用本发明提供的无人化智能化医学培训训练舱，可以达到无人化智能化教学的目的了，促进了公众参与培训的主动性，方便公众利用碎片化时间进行反复训练和巩固，可以方便移动促进教学资源的合理流动，提供更为广阔的培训空间。

Description

无人化智能化医学培训训练舱

技术领域

本发明涉及医学培训训练用的场地设施。

背景技术

应急救护是一项利民利国的大事，是应对事故灾难、保护生命健康的有效手段，公众的应急救护能力培养是解决目前我国公共安全形势严峻的手段，但目前，我国仅针对医生、医学院在校学生提供比较专业的系统的应急救护培养和培训，对于公众只有在驾照考试等考核时才给予一些常识性的培训，这些培训也仅仅是对学员进行理论性的指导，学员很难有机会进行实际上手操作，且培训时间短，达不到使公众掌握应急救护知识，具有应急救护能力的要求。社会一直在积极倡导开展应急救护培训和培养，使更多公众掌握应急救护培养培训的能力和资质，但目前，由于培训设施和场地及师资的限制，公众的应急救救护培训仅停留在概念上和理论上，并无法得到实际实施。上述现状的原因在于，应急救护专业性很强，没有经过专门训练的人员无法掌握应急救护的操作手法，因此需专门人员进行指导，应急救护培训用的设施比较贵，只在特定的场所比如医院、医学院等医学人员培养单位才会配置，因此，普通公众很难接受到实际操作训练，实际情况是，医学救护如果仅停留在理论知识的了解层面，不进行实际操作训练和培养无法进行现场施救，很易造成对被救人员的第二次伤害，因此，当公从无法得到必要的操作培训时，再多的理论知识也仅仅是纸上谈兵，因此，当遇到危机时时刻大多数人员仅能拨打120等急救电话，错失最好的救助时机。因此，向公众提供能给予应急救护培训的设施场所成为当务之急。

采用上述培训模式受客观条件约束受训者主动性难以发挥，受训积极性受阻，不利于应急救护教学的开展；另外，现有技术中还存在培训场所固定，缺少培训的流动性，不能利用公众的碎片时间进行反复培训和巩固。

发明内容

本发明的目的是，针对采用现有技术公众很难进入到应急救护培训场地接受实际操作训练，公众无法接受专业、系统有效的应急救护培训的不足，提供一种无人化智能化医学培训训练舱，在该训练舱内公众可按教学内容展示在模拟人上进行训练操作。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种无人化智能化医学培训训练舱，包括舱体，在舱体内设置有医学教学用模拟人和用于无人化教学及规范动作展示的教学内容展示装置，模拟人和教学内容展示装置均与控制系统电连接，教学内容展示装置接收控制系统下发的教学内容并播放，在舱体内设置用于采集人员操作姿态的动作捕捉装置和/或采用智能模拟人，动作捕捉装置与控制系统电连接将采集到的动作姿态传送给控制系统，所述智能模拟人上设置有能识别操作操作动作是否符合规定的传感器，传感器与控制模块电连接，由传感器检测操作动作达到要求的程度，当动作达到设定要求时传感器按动作符合要求的程度向控制模块发送不同的信号；

所述舱体是封闭式的空间，在舱体上设置有门，门上设置有电子门锁，电子门锁受控制系统的控制，在舱门外设置人员信息采集装置，人员信息采集装置向身份识别系统传送采集到的人员信息，控制系统据身份识别系统的身份识别结果控制电子门锁开启；

所述控制模块按接收到的传感器发送的信号类型控制教学内容展示播放装置播放教学内容，所述的教学内容为分步引导式教学，具有操作错误提示及正确操作指导；所述分步引导式教学内容为情景式能力训练，包含情景化案例，所述情景化案例为模拟在不同环境、不同伤情/病情下的处置方法和手法的演示和讲解；

所述教学系统为分步引导式教学系统，所述的教学内容展示设备为视频播放系统，所述控制模块据收到到的信息类型控制所述视频播放系统分步播放；

所述训练舱为可移动式训练舱，设置有无线通讯网络装置和用于确定训练舱位置的定位系统；

所述训练舱设置在车体的上方，车体下方设置有车轮，舱体（10）固定设置在车体(90)上，车体(90)的一端设置有用于与牵引车连接的牵引连接装置(91)；

车体(90)底部设置有长度可调节的承重支腿(92)；当承重支腿(92)为伸长状态时，承重支腿(92)底端低于车轮最低点；当承重支腿(92)为缩短状态时，承重支腿(92)底端高于车轮最低点；

动作捕捉装置为Kinect体感设备，对人员的动作姿态进行图像采集；在舱体内设置与人脸识别系统相连接的面部信息采集装置；

模拟人设置在教学内容展示装置前方。

采用本发明提供的无人化智能化医学培训训练舱，在训练舱内通过教学内容展示装置传授训练内容和要点，通过动作捕捉装置捕捉受训人员的姿态信息供对操作姿态进行评价，和/或通过传感器采集人员操作动作位置、力度等信息，据检测到的操作动作的符合程度信息由控制模块控制教学内容展示装置展示不同的教学内容，因此，可以达到无人化智能化教学的目的。采用本训练舱促进了公众参与培训的主动性，方便公众利用碎片化时间进行反复训练和巩固。特别是当将训练舱设置成移动式的训练舱后，可以方便移动促进教学资源的合理流动，提供更为广阔的培训空间。该移动式训练舱是应急救护培训领域装备的创新，处于国内领先水平。

移动式训练方舱适用于公众应急救护培训的普及与推扩，其特点在于可根据公众的培训需求方便快捷的设立培训地点。

附图说明

图1是一种无人化医学教学培训训练舱实施例结构示意图；

图2是本发明中训练舱实施例内部俯视示意图；

图3为控制系统与身份识别系统、图像采集装置的摄像机连接原理结构示意图；

图4吹气量数据曲线；

图5为按压位置检测电路实施例；

图6为按压深度检测电路实施例；

图7为IT236输出信号波形；

图8按压深度测量数据曲线部分截取图；

图9为吹气量测量电路实施例；

图10为气道开放检测电路；

图11为心脏胸外按压训练装置实施例结构示意图。

附图标记说明，10、舱体；11、舱门；12、人员信息采集装置； 17、市电接口；18、显示屏； 20、模拟人；30、动作捕捉装置；40、教学内容播放展示装置； 60、交换机/路由器；70、GPS 信号接收机； 90、车体；91、牵引连接装置；92、承重支腿。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地描述：

本训练舱包括舱体，在舱体内设置有操作用的模拟人和用于无人化教学及规范动作展示的教学内容展示装置，该模拟人的类型和功能与教学内容展示装置中展示的教学内容相适应。常用的模拟人包括心肺复苏模拟人，急救包扎模拟人、胸外按压训练模拟人等。受训人员进入到舱体内后，可开启教学内容展示装置，按展示内容的指导在模拟人上进行操作训练。

常用的教学内容展示装置包括显示器和播放器，由播放器播放教学内容，教学内容在显示器上显示。教学内容展示装置的显示器设置在训练舱内，最好采用显示屏18或大屏投影屏，悬挂在训练舱的内壁上，优选的一种实施例中，教学内容展示装置包括大屏幕投影设备，其固定设置在舱体的内壁上，投影设备与播放器连接，播放器可以是本地播放器，也可以是网络播放器，教学内容展示装置主要用于教学内容展示。教学内容可包括规范动作演示的讲解，更好地是分节动作演示和解说，实行分步引导式教学，可以是应急救护内容展示教学，也可进行现场公众避难逃生技巧与自救互救演示教学。最好，教学内容展示装置与控制系统电连接，由控制系统下放教学展示内容。教学展示内容可以是情景式能力训练，展示的内容包含多种情景化案例，可模拟不同环境、不同伤情等实际现场情况，并对不同环境下不同伤情的处置方法和手法进行演示和讲解，以提高受训者现场急救思维及综合应对能力。最好采用分步引导式教学，采用交互式多媒体技术制作相关技能分步引导式操作教学课程，具有操作错误提示及正确操作指导。采用上述训练舱可达到无人化智能化教学。

更优选的一种智能化的方案中，在舱体内设置用于采集人员操作姿态的动作捕捉装置和/或采用智能模拟人，动作捕捉装置与控制系统电连接，本发明中优选的动作捕捉装置为摄像机，或者是动捕摄像机, 或者是Kinect体感设备，动作捕捉装置捕捉受训人员的操作姿态信息，并将该信息传送给控制系统。

智能模拟人上设置有传感器，传感器与控制系统电连接，由传感器检测学员在动作关键点处的动作的符合程度，可单独采用动作捕捉装置，或单独采用智能模拟人，更好地是同时设置动作捕捉装置和在模拟人身体上设置传感器，这样，既可以采集人员的操作姿态信息也可以检测操作动作的符合程度，对操作者的操作姿态和操作动作的符合程度同时进行采集，方便对操作姿态和操作动作的符合程度进行评价，为评价系统对操作者的操作情况进行评价提供更全面的信息。通常将摄像探头设置在训练舱内壁上，两个挂壁摄像探头安装于挂壁显示器上沿左右两侧、对准操作者手臂位置。本发明中，动作捕捉装置优选采用Kinect体感设备，通过Kinect体感设备对人员的动作姿态进行图像采集、并将图像信息传送给动作识别系统，通过动作识别系统分析、识别和判断，从而判定人员操作动作的姿态的规范程度或标准程度，比如手臂的伸直度的规范程度、按压垂直度的标准程度。其配置实例如下：机算机一台，其操作系统为Windows 8.1 SP1、内存为 8.00GB、处理器为主频为3.60GHz的 I7 CPU，每个模拟人对应设置一第二代 Kinect体感设备、内置Visual Studio2013 Expres软件开发平台， Kinect for Windows SDK 2.0 开发框架， OpenCV 2.4.8 开源库 [57-61] ，ACCESS 2013 数据库。RGB 彩色摄像头或称为Kinect 传感器设置在放置于距离胸外按压模拟病人胸外按压点2米处，高度与模拟病人平齐，使 Kinect 的视觉中心线与模拟人水平线垂直。

智能模拟人可采用如下结构。在模拟人身上体现动作关键点的部位设置传感器，教学演示中具备若干个动作关键点，每个动作关键点均作为检测点,操作人员在每个动作关键点处的操作动作是否符合要求均由传感器进行检测，由传感器检测每个动作达到要求的程度，当动作达到设定要求时传感器按动作符合要求的程度向控制模块发送不同的信号，控制模块对收到的数据进行处理，将处理后的数据上传到控制系统，并据收到的指定的信号类型,向教学系统发送播放或者暂停播放命令，同时人员进行下一步操作,直到整个训练动作完成。整个训练过程达到引导学员逐步进行训练的目的。控制模块可通过有线或无线的方式与控制系统进行通信。需要说明的是，该动作关键点并非狭义的某个点，而是在医学操作中决定操作是否符合规范的操作要点。训练的目的不同，动作关键点不同。比如，在心肺复苏急救中，施救者对于病人的急救操作需符合规范，比如对于胸外按压的位置、按压的深度、按压的速率、按压垂直力、按压姿势、手形以及人工呼吸的吹气量、吹气速率等均具有要求，则胸外按压的位置是位置类的动作关键点，学员施术过程中按压的位置必须正确，该关键点需检测学员施术的位置是否正确，而按压的深度、按压的速率、按压垂直力、以及人工呼吸的吹气量、吹气频次均为心肺复苏术中需要符合标准的项目，这些项目以数据的形式体现，为数据类的动作关键点，按压姿势、手形是操作的姿态，是姿态类的动作关键点。数据类的动作关键点中对于传感器的设置原则是在模拟人的相关部位设置传感器，以检测模拟人的器官的位置变化数据或操作人的操作数据，比如检测胸外按压的深度、速率时通过光栅检测，其具体设置位置据设计者的具体设计方案而定，检测按压垂直力时采用压力传感器进行检测，检测到的数据均传送给控制模块，由控制模块进行处理。又比如，在外伤急救操作中，对于止血操作时绷带的位置和力度具有要求，则绷带的位置和力度均为动作关键点，需要用传感器进行检测，再比如，对于骨折固定术中对固定位置和固定力度均有要求，则二者为动作关键点，固定位置是位置类的动作关键点，固定力度是数据类的动作关键点。本发明中，是否达到要求的程度包括操作位置是否正确，操作姿态、手势、顺序、节凑等是否符合要求，比如，在心肺复苏急救中，对于按压位置有具体的要求，需在人体的胸骨处实施按压，则胸骨位置为检测点，在胸骨设置压力开关，按压到正确位置时压力开关闭合，压力开关向控制模块发出信号，由控制模块进行识别、处理，当施术者按压到压力开关时被认为是达到要求的程度，由控制模块发出符合信号，也可在胸骨处设置多个压力开关，按不同位置的压力开关设定操作位置的符合程度，当控制模块收到不同位置的压力开关的信号时按位置的准确程度发送不同的信号，再比如，在打开气道的操作中，需使耳垂与下颌角的连线和病人仰卧的平面垂直，气道方可开放，在模拟人头骨后部与颈部接合处固定安装一接触式开关，当病人的气道打开时开关闭合，则证明检测到学员打开气道的程度否符合要求，则控制模块发送符合要求的信号。再比如，包扎急救中需将绷带绑在伤口的周围，如果是动脉出血，绷带需绑在近心端，因此，传感器设置在伤口的周围，如果是动脉出血，在近心端设置传感器，如果是普通伤口在伤口周围设置传感器即可，绷带的包扎需有一定的力度和时间，由压力传感器检测是否受到压力，受到压力则说明绷带位置正确，传感器检测受到压力的大小，当受到压力符合标准数据中存储的要求时，则说明操作动作达到要求的程度，控制模块据压力符合的程度发送不同的信号。再比如，骨折固定术中，对于固定位置有具体的要求，比如当小腿骨折时，需在踝关节和膝关节外侧固定，具体位置看具体的伤情，据具体伤情布置传感器位置，设定标准力度和时间，则当传感器检测到有压力且压力符合标准时，说明骨折固定术操作达到要求的程度。可以据不同的施救术设置检测点，设置传感器对学员的操作情况进行检测，学员操作的动作关键点都会被传感器检测到。本发明中优选法意公司出品的 STM32F4 系列的CPU。

最好在舱内设置与人脸识别系统相连接的面部信息采集装置，面部信息采集装置与控制系统电连接，受控制系统的控制，可时时采集人脸信息，并在控制系统的控制下随机截取操作人员的静态画面，为确保人员身份提供基础保证。面部信采集装置可以是摄像机，其摄像头设置在舱体内，比如舱体壁上，也可采用动捕装置的摄像头兼做面部信息采集装置。面部信采集装置与数字硬盘相连，将面部信息同时存入本地数字硬盘中，数字硬盘与控制系统电连接。当面倍信息采集装置采用摄像机时，本地数字硬盘采用数字硬盘录像机。

舱体可以是一个开放式的空间，允许人员自由进出，也可以是一个封闭式的管理空间，只允许附合特定条件的人员进入到此空间内接受操作训练。符合特定条件的人员通常是理论考试合格的人员，这些人员的信息可预先录入到控制系统的数据库中，身份识别模块将身份信

息采集装置采集到的人员信息与数据库中存储的人员信息进行比对，和存储的人员信息相符时证明此人理论考试合格，有权限在模拟人身上进行实际操作训练，可以进入到训练舱内。

当训练舱为封闭式的管理空间时，舱体设置有舱门，设置有门禁系统12，由门禁系统控制门开启。门禁系统包括电子门锁和身份识别系统，电子门锁设置在舱门上，电子门锁与控制系统电连接，控制系统与身份识别系统电连接，身份识别系统的人员信息采集装置12设置在门外，人员信息采集装置与身份识别系统电连接，人员进入舱门前由人员信息采集装置采集人员信息并将人员信息发送给身份识别系统，由身份识别系统对人员是否有资格进入到训练舱进行识别，控制系统据身份识别系统的识别结果控制门锁启或闭。采用人脸识别系统、密码登陆系统、验证码登录系统、扫码系统等身份识别系统、指纹识别系统作为身份识别系统对进入训练舱内接受训练的人员进行身份识别和确认，并将确认结果上传到控制系统。当身份识别系统为人脸识别系统时，人员信息采集装置为外部摄像机，由外部摄像机采集人员的面部信息并发送给身份识别系统，由身份识别系统识别人员面部信息并将识别结果发送给控制系统，由控制系统控制门锁启闭。人员信息采集装置与本地数字硬盘电连接。

舱体10可以设置两个或者两个以上的训练区域，不同的区域通过设置在舱体10中的隔板隔开，例如本实施例中设置了A区、B区两个训练区域，每个训练区域均设置有独立的模拟人20、动作捕捉装置、教学内容展示装置40、舱门11和门禁系统，这样采用一个舱体10可以同时进行多个人的培训或者考核。

最好将无人化医学教学培训训练舱本身设置成可移动式，在本实施例中舱体10固定设置在车体90上方，车体90上设置有用于与牵引车连接的牵引连接装置91，车体下方设置有底盘和车轮，舱体设置在车体上。这样在移动无人化医学教学培训训练舱时，可以使用拖车将无人化医学教学培训训练舱直接拖走，而无需起吊设备将舱体10转移到运输工具上再进行移动，使无人化医学教学培训训练舱的转移更快速、方便。车体90底部设置有长度可调节的承重支腿92。当承重支腿92为伸长状态时，承重支腿92底端低于车轮最低点，在无人化医学教学培训训练舱固定时支撑车体90，支腿92为缩短状态时，承重支腿92底端高于车轮最低点。当无人化医学教学培训训练舱需要转移时，防止承重支腿92影响车体90车轮的转动。训练舱采用可移动式，舱体可与整套设备一同转移，设备在完成某一地区的培训和考核任务后可以被快速的转移到其他地区，这样投入较少的设备可以满足更多地区的培训和考核需求，可以将大大降低普及应急救护所需要的设备成本和建设训练场的时间成本。承重本发明中采用液压千斤顶作为承重支腿。

无人化医学教学培训训练舱最好还设置交换机/路由器60，控制系统通过交换机/路由器60接入网络。最好还设置GPS 信号接收机70，GPS 信号接收机70通过交换机/路由器60接入网络，使受训者可以通过手机APP确定训练场的具体位置。交换机/路由器60和GPS信号接收机70可以设置在一起，安装在舱体10的顶部。动作捕捉装置30、教学内容播放展示装置40、门禁系统、人员信息采集装置等均可通过交换机/路由器与控制系统网络连接。

舱体10外壁上设置有市电接口17，动作捕捉装置30、教学内容播放展示装置40、门禁系统、交换机/路由器60、GPS 信号接收机70等各种电设备，分别通过电路与市电接口17连接。通过市电接口17连接外部电源给各用电设备供电，有助于持续供电保证电压稳定。当然也可以在舱体10中设置蓄电池，用蓄电池为各用电设备供电。

下面以心肺复苏操作训练为例进行说明。

该系统设置在训练舱内，预先在中央控制系统存入受训人员的信息，受训人员在训练舱门处通过外部摄像机进行面部信息采集，外部摄像机将采集到的人员面部信息存储在本地设置的硬盘录像机中，由人脸识别系统对进入到训练舱内的人员进行身份确认，并将确认结果上传到中央控制系统，经识别确认受训人员符合进入条件的，则获得进入训练舱内的权限，门锁开启，人员进入到训练舱内利用模拟人在教学内容展示装置的指导下进行操作训练。从门禁系统中进来的人员信息存储到服务器中。

训练系统包括一台配有双显示器的计算机、一台心肺复苏仿真模拟病人以及一个Kinect体感系统。仿真模拟病人内设置有传感器，用来采集CPR操作中相关抢救动作的数据，如按压位置、按压深度、按压速率、吹气量、吹气频率、气道开放等；Kinect 传感器捕获操作过程中人体的姿态并对其姿态情况进行判别，如通过外部摄像机拍摄学员的操作动作视频图像，据其人体骨骼追踪技术对所追踪的关节点的位置进行跟踪，计算出各关节点的位置，从而判别其手臂伸直情况与按压垂直度情况。评价系统据臂伸直情况与按压垂直度情况给出评价结果，数据采集装置采集到的按压位置、按压深度、按压速率、吹气量、吹气频率、气道开放信息经检测电路对每个动作达到要求的程度作出判定，根据检测电路的判定结果,控制模块采集数据并进行处理，控制模块据采集到的信号类型通知教学展示系统播放下一环节教学内容或重复进行本环节教学内容，直到完成本环节操作动作。控制模块可以将每个环节中采集到的数据发送给评价系统进行每个环节的评价，也可以在整个教学内容完成后控制模块采集整套检测数据,并发送给评价系统，由评价系统再根据标准数据进行判定,得出最后的评价结果。中央控制系统对评价结果进行存储，并保存采集到的数据。控制模块优选（模拟病人主控制芯片）功能集成度高的 ARM 处理器，如法意公司出品的STM32F4 系列的CPU。本项目选用的型号为 STM32F405RGT6 [42] 。

智能化模拟人实施例1

本实施例结构的胸外按压模拟人内设置有心脏胸外按压训练装置，包括：支撑座、托板200以及复位机构300；托板200为接受按压的受力板，复位机构使被按下的托板复位，由支撑座对复位机构进行支撑。复位机构包括滑轨303、滑块304、复位件308和连杆305，滑块和滑杆滑动连接，滑轨的一端固定设置在后支撑座302上，另一端固定设置在前支撑座301上，托板的一端铰接或转动连接在架体上，另一端与连杆305的上端铰接或转动连接，连杆305的下端与滑块铰接或转动连接。当复位件为压缩弹簧时套装设置在滑轨上，压缩弹簧设置在前支撑座与滑块间，了移动和安装方便，将复位机构设置在架体100上，使整个心脏胸外按压装置形成一个整体。优选的架体100包括两竖向平行设置的胸骨支撑座101和水平设置的底板102，底板102用于固定设置胸骨支撑座101和复位机构300，两胸骨支撑座101分别设置于底板102的前端的两侧，复位机构通过前支撑座和后支撑座固定设置在底板102上，前支撑座位于底板的前端，托板200通过其前端与两胸骨支撑座101顶部铰接连接，后端与连杆的上端铰接连接。托板200与两胸骨支撑座101由轴一201相铰接，托板200可水平设置或向上或向下倾斜设置。为托板200的下压预留出足够的运动空间，托板200的前端与架体100的上端转动连接或铰接，可使托板200绕轴一201转动，使托板可向上倾斜或向下倾斜或位于水平位置；复位机构300设置于架体100上并与托板200相连，用以将因受按压力而向下倾斜的托板200恢复至受压前的位置，采用本发明结构的心脏胸外按压训练装置进行按压训练时，由于托板与连杆的上端连接，连杆的下端与滑块连接，因此按压托板时滑块可在滑轨上滑动且挤压或拉动复位件，使得复位件被压缩或伸长并积累能量，当停止按压时，在复位件的复位作用下滑块反向移动，带动拉杆运动，使得托板回复到原位，因此可通过按压托板模仿对人体胸部的按压，托板的起伏运动与胸部起伏运动类似，实现对心脏胸外按压的训练。在胸骨部位优选剑突处设置压力开关或压力传感器一，压力开关或压力传感器一与控制模块电连接，为了对按压的深度和频率进行检测，设置测量装置400，测量装置400与控制模块连接，用以计算按压的深度和按压的频率。优选的测量装置400采用光栅，光栅尺401与滑块304连接，与光栅尺401相配合的光电开关402设置在底板102上，光电开关402与控制模块电信号连接，当按压时，托板向下位移带动滑块滑动，滑块带动光栅尺移动，光电开关识别光栅尺移动的齿数，每当运动一个齿光栅会有一个电平的变化并将此电平变化信号发送给控制模块，由控制模块根据光栅移动的齿数算出向下的位移量也就是计算出托板下降的高度，从而计算出按压的深度，通过光电开关感知光栅的通过频率来记录按压的频率，因此可通过光栅401与光电开关402的配合来计算滑块304移动的距离和往复频率，并将该结果发送至控制模块内，对胸部按压的深度进行了解，判断操作是否正确。控制模块可以为计算机，也可以是带信息处理的其它终端设备，如手机、平板等，本实施例中采用单片机进行数据处理，比如采用STM32F103RET6型号的单片机进行数据处理。由光电开关与单片机的输入端信号连接，光栅优选ST280光栅。为了能够识别托板的移动方向，在st280光栅内部集成2路光电开关，两路光电开关均与单片机信号连接，据光栅尺在运动时经过两个光电开关的时间差，判断托板的位移方向。在模拟人的嘴部和胸腔间设置模拟气管，在气管上设置压力传感器二，压力传感器二与控制模块电连接，当压力传感器二受到气体压力时，证明有吹气动作，向控制模块发出信号，评分模块按是否有信号进行评定，如果有信号，按数据分析模块记录的按压的频率、次数、深度、吹气的间隔是否符合规定进行评分。在模拟人头骨后部与颈部接合处固定安装一接触式开关，当头部后仰到位时，接触开关触合以开关量的形式通知控制模块是否进行了开放操作，控制模块将此信息通知评价系统。针对按压位置的检测，还可以采用如下数据采集装置的结构，在剑突处的周围设置多个薄膜式按键，按压位置检测电路如图 5所示，JP3 接口连接薄膜式按键，胸口位置对应的按键按下时，在模拟人的CPU 的 PC1~PC5 的对应引脚上输出“0”电平，将PC1~PC5 对应到单个字节的第 0~第 4位，则不同按键按下时，会得到 0xFE、0xFD、0xFB、0Xf7、0xEF 中的一个，将得到的字节做“或”操作后，装入上数据帧的第 5 个字节上传给上位机处理。上位监控端软件按照接收到数据帧格式的第 5 个字节，通过判断该字节的第 0~第 4 位哪一位为“0”来确定哪个按键被按下，无论按压正确错误与否，都会在数据库中记录当前学员操作的结果。

针对按压深度、速率的测量，电路图如图6所示：使用 IT236 光电管接收光栅的遮挡信号，其输出波形如图7所示，其两通道 A、B 输出为带有前后相位差的方波，为计算该方波的脉冲个数以及按压频率的变化，将该信号通过 74HC240 驱动整形后，输入给 CPU 正交计数捕获模块（PB6、PB7 对应了捕获模块的两个引脚），CPU 采集到相关脉冲数后，装入帧格式发送上位机处理。上位监控端软件接收到数据帧格式的第 3 个字节，该数据特点如图7所示，每按压一次会采集到图中一组单峰曲线的数据，有一次单峰的曲线就对应一次按压操作，结合脉冲峰值与弹簧的系数计算出按压深度，在计量按压个数同时启动定时器计时，就能够得到单位操作时间内的按压次数，通过得到的数据与复苏指南中的每分钟 100-120 次以及按压深度值的对比，来评判按压操作是否规范，并在数据库中记录当前学员操作的结果。

针对吹气量的相关测量，电路如图 9 所示，压力传感器 MPX2050 的输出通过运算放大器调理后输入到 CPU 片内 ADC 上，使用 STM32 系列特有的 DMA采样技术进行数据采集，采集到数据均值滤波后按照帧格式上传上位机处理。位监控端软件接收到数据帧格式的第 4 个字节，该数据特点如图 4-8 所示，每吹气一次会采集到图中一组单峰曲线的数据，邀请专业急救抢救人员采集其吹气量数据，同时使用标准气压计测量定标吹气量，通过采集得到的数据与复苏指南中吹气量值的对比，来评判吹气量及吹气次数的规范性，并在数据库中记录当前学员操作的结果

气道开放检测图 10气道开放检测电路

上位监控端软件按照接收到数据帧格式的第 7 个字节是“0x00”还是“0x01”来确定颈部是否移动到位，并在数据库中记录当前学员操作的结果。

智能化模拟人实施例2：外伤包扎救护模拟人

外伤模拟人压力传感器设置的原则是在伤口的周围设置传感器，对于动脉出血的模拟人，在伤口外的近心端设置传感器三，传感器三与控制模块电连接，与数据分析处理模块电连接，记录伤口处压力的时间和力度，当压力传感器三感受到压力时认定包扎位置正确，压力传感器三向控制模块发出信号，由数据分析处理模块记录受压的压力和时间，上述信息由评价模块接收，作出评价。

智能化模拟人实施例3：外伤骨折固定救护模拟人

压力传感器四固定设置在上下关节处，比如小腿骨折，在踝关节和膝关节外侧设置传感器四，具体位置看具体的伤情，据具体伤情布置传感器位置，传感器四与控制模块和评价模块分别电连接，传感器四受到压力证明固定位置正确，评价模块接受压力传感器四受到的压力和时间数据，据此和标准数据进行比较给出评价。

Claims (9)

1.一种无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，包括舱体，在舱体内设置有医学教学用模拟人和用于无人化教学及规范动作展示的教学内容展示装置，模拟人和教学内容展示装置均与控制系统电连接，教学内容展示装置接收控制系统下发的教学内容并播放，在舱体内设置用于采集人员操作姿态的动作捕捉装置和/或采用智能模拟人，动作捕捉装置与控制系统电连接将采集到的动作姿态传送给控制系统，所述智能模拟人上设置有能识别操作操作动作是否符合规定的传感器，传感器与控制模块电连接，由传感器检测操作动作达到要求的程度，当动作达到设定要求时传感器按动作符合要求的程度向控制模块发送不同的信号。

2.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，所述舱体是封闭式的空间，在舱体上设置有门，门上设置有电子门锁，电子门锁受控制系统的控制，在舱门外设置人员信息采集装置，人员信息采集装置向身份识别系统传送采集到的人员信息，控制系统据身份识别系统的身份识别结果控制电子门锁开启。

3.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，所述控制模块按接收到的传感器发送的信号类型控制教学内容展示播放装置播放教学内容，所述的教学内容为分步引导式教学，具有操作错误提示及正确操作指导；所述分步引导式教学内容为情景式能力训练，包含情景化案例，所述情景化案例为模拟在不同环境、不同伤情/病情下的处置方法和手法的演示和讲解。

4.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，所述教学系统为分步引导式教学系统，所述的教学内容展示设备为视频播放系统，所述控制模块据收到到的信息类型控制所述视频播放系统分步播放。

5.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，所述训练舱为可移动式训练舱，设置有无线通讯网络装置和用于确定训练舱位置的定位系统。

6.如权利要求5所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，所述训练舱设置在车体的上方，车体下方设置有车轮，舱体（10）固定设置在车体(90)上，车体(90)的一端设置有用于与牵引车连接的牵引连接装置(91)。

7.如权利要求6所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，车体(90)底部设置有长度可调节的承重支腿(92)；当承重支腿(92)为伸长状态时，承重支腿(92)底端低于车轮最低点；当承重支腿(92)为缩短状态时，承重支腿(92)底端高于车轮最低点。

8.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，动作捕捉装置为Kinect体感设备，对人员的动作姿态进行图像采集；在舱体内设置与人脸识别系统相连接的面部信息采集装置。

9.如权利要求1所述的无人化智能化医学培训训练舱，其特征在于，模拟人设置在教学内容展示装置前方。

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