CN112716779A - 一种心肺复苏板及其监测方法 - Google Patents

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王艺宇
王立伟
周瑾
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Abstract

本发明公开了一种心肺复苏板，包括用于支撑人体的壳体和用于对按压位置进行监测的定位装置，壳体内部设置与定位装置电连接的主控装置，所述主控装置包括控制器、用于单次按压计时的第一计时装置以及用于急救整体按压计时的第二计时装置，主控装置的控制模式具有成人模式和儿童模式，主控装置设有监测各项数据的按压分数计算模块、按压倾角计算模块、按压通气计数模块、按压频率计算模块、按压深度计算模块和按压回弹检测模块，并在壳体上设置对应的显示模块进行显示；本发明的心肺复苏板通过超声波发生器和超声波接收器进行按压位置的定位，依托定位装置实并结合两个计时装置，实现按压各项数据的全方位监测，结构精简，便于携带，监测结果精确度高。

Description

一种心肺复苏板及其监测方法
技术领域
本发明涉及急救辅助设备技术领域，具体涉及一种心肺复苏板及其监测方法。
背景技术
提高救护人员CPR质量是心肺复苏板的主要功能，其目的是在病人心搏骤停的时候，帮助救护人员在紧急情况下实现高质量的CPR，以此来提高病人的存活率，在2015年卫计委对心肺复苏的胸部按压回弹和按压分数做出明确要求，为使每次按压后胸部完全回弹，施救者需避免在按压间隙施压于患者胸上，并且胸外按压在整体心肺复苏中占比目标值至少为60％。
申请号为201711347739X发明专利申请公开了一种可监测心肺复苏质量的心肺复苏板，具有能监测心肺复苏质量的测量电极，可以提示按压频率与按压深度，但是对于胸腔回弹和按压分数无法进行有效监测，给予施救人员提醒，并且心肺复苏板常采用单独的传感器分别对按压数据进行监测，造成结构安装复杂，体积大不便携带等不足。
发明内容
技术目的：针对现有心肺复苏板在胸部回弹监测和按压分数监测上存在的不足，本发明公开了一种结构精简，可以有效监测按压频率、按压深度、按压分数和胸腔回弹程度的心肺复苏板及其监测方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种心肺复苏板，包括用于支撑人体的壳体和用于对按压位置进行检测的定位装置，壳体内部设置与定位装置电连接的主控装置，所述主控装置包括控制器、用于单次按压计时的第一计时装置以及用于急救整体按压计时的第二计时装置，主控装置的控制模式具有成人模式和儿童模式。
优选地，所述定位装置包括超声波发生器和设置在壳体上的超声波接收器，所述超声波发生器位于人体胸部按压部位。
优选地，所述超声波接收器的数量至少为3个，超声波接收器器在壳体上处于同一水平面内，主控装置设有按压分数计算模块、按压倾角计算模块、按压通气计数模块、按压频率计算模块、按压深度计算模块和按压回弹检测模块，所述壳体上对应的设有与主控装置电连接的按压分数显示模块、按压倾角显示模块、按压通气提示模块、按压频率显示模块、按压深度显示模块和按压回弹显示模块。
优选地，所述按压分数显示模块、按压倾角显示模块和按压频率显示模块均采用LCD液晶屏显示数据，按压深度显示模块和按压回弹显示模块采用RGB灯管显示，通过RGB灯管的不同颜色显示按压深度和胸部回弹程度。
优选地，所述按压频率显示模块还设置用于固定按压频率提醒的蜂鸣器。
一种上述心肺复苏板的监测方法，包括步骤：
S01、在急救按压过程中，人体躺在壳体上，超声波发生器位于人体胸口按压部位，随着按压，超声波发生器位置发生移动，根据超声波接收器进行定位，确定超声波发生器的空间坐标位置；
S02、主控装置记录超声波发生器的初始位置作为初始点，按压开始时，第一计时装置和第二计时装置分别开始计时，按压胸腔达到最大深度时，超声波发生器的位置记为按压的最低点，胸腔完全回弹后，超声波发生器的位置作为单次按压胸腔回弹的极点。
S03、主控装置根据超声波发生器初始点和最低点的位置，分别通过按压深度计算模块、按压倾角计算模块计算按压深度、按压倾斜角度，比较初始点和极点的位置，按压回弹检测模块判断胸腔是否完全回弹，分别将结果在按压深度显示模块、按压倾角显示模块和按压回弹显示模块进行显示；
S04、步骤S02中的第一计时装置，记超声波发生器从初始点到极点位置时间以及后续按压过程从极点到下个极点位置的时间为单次按压时间，按压频率计算模块取多组单次按压时间平均值计算按压频率，在按压频率显示模块上显示；急救过程中，第二计时装置始终保持计时，主控装置的控制器控制按压分数计算模块叠加第一计时装置单次按压时间，将叠加的时间总和与第二计时装置的测量时间进行计算，得到按压分数，按压分数计算模块将结果传输到按压分数显示模块，在按压分数显示模块上进行显示。
优选地，所述步骤S01中四面体定位，通过超声波发生器和设置在壳体边缘呈三角形布置的超声波接收器构成四面体，超声波发生器检测与三个超声波接收器的距离，三个超声波接收器之间的距离恒定，得到四面体六条边的长度，计算四面体的体积，利用等体积法和几何关系，得到超声波发生器的空间位置。
优选地，所述步骤S02中主控装置具有成人模式和儿童模式两种工作模式，每种工作模式有对应的按压深度要求和按压通气提示要求，按压深度显示模块和按压通气提示模块依据选取的工作模式进行工作。
优选地，所述步骤S04中，按压频率显示模块通过配有按照标准按压频率设置的蜂鸣器，在心肺复苏时进行标准按压频率提示。
有益效果：本发明所提供的一种心肺复苏板及其监测方法具有如下有益效果：
1、本发明采用超声波发生器和超声波接收器作为定位装置，实现对按压位置的精准监测，相较于在心肺复苏板壳体内设置传感器的监测方法，按压位置定位精确并且受心肺复苏板自身壳体形变影响小。
2、本发明超声波定位装置位于急救按压胸口位置，可以有效监测胸部回弹情况，通过按压回弹模块在心肺复苏板上显示，保证急救效果，便于急救人员及时调整，提升心肺复苏质量。
3、本发明通过设置与定位装置相关联的第一计时装置和第二计时装置，第一计时装置对单次按压进行计时，第二计时装置对急救过程整体时间进行计时，通过叠加单次按压时间，可以直接计算按压分数，并在心肺复苏板的按压分数显示模块进行显示，及时对急救人员进行提示，方便灵活提调整按压频率和间隔时间，提升心肺复苏质量。
4、本发明主控装置依据超声波发生器的按压起始点和最低点，计算按压倾角并进行显示，可以对急救人员进行提示，调整按压角度，找到正确的按压方位，保证按压方向垂直于患者身体平面，防止按压倾斜对人体造成二次伤害，减弱心肺复苏效果。
5、本发明通过依照标准按压频率设置的蜂鸣器配合按压频率显示模块，对急救按压进行提示和监测，提升心肺复苏质量。
6、本发明主控装置设有成人模式和儿童模式，依据急救对象的不同，选取对应的工作模式，通用性好。
7、本发明主控装置成人、儿童工作模式，通过同一按压深度显示模块和按压通气提示模块进行显示或提示，有效防止安装多组显示模块造成混乱，影响急救过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明工作流程图；
图2为本发明定位装置监测流程图；
图3为本发明定位装置定位原理几何示意图；
图4为本发明主控装置按压深度监测流程图；
图5为本发明按压深度显示模块工作流程图；
图6为本发明主控装置胸腔回弹监测流程图；
图7为本发明主控装置按压频率监测流程图；
图8为本发明主控装置按压分数监测流程图；
图9为本发明主控装置按压倾角监测流程图；
图10为本发明主控装置按压通气提示流程图。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明所提供的一种心肺复苏板，包括用于支撑人体的壳体和用于对按压位置进行检测的定位装置，壳体内部设置与定位装置电连接的主控装置，所述主控装置包括用于单次按压计时的第一计时装置以及用于急救整体按压计时的第二计时装置，主控装置的控制模式具有成人模式和儿童模式。
定位装置包括超声波发生器和设置在壳体上的超声波接收器，所述超声波发生器位于人体胸部按压部位，所述超声波接收器的数量至少为3个，超声波接收器在壳体内部处于同一水平面内，主控装置设有按压分数计算模块、按压倾角计算模块、按压通气计数模块、按压频率计算模块、按压深度计算模块和按压回弹检测模块，所述壳体上设有与主控装置各个模块对应的电连接的按压分数显示模块、按压倾角显示模块、按压通气提示模块、按压频率显示模块、按压深度显示模块和按压回弹显示模块。
其中，所述按压分数显示模块、按压倾角显示模块和按压频率显示模块均采用LCD液晶屏显示数据，按压深度显示模块和按压回弹显示模块采用RGB灯管显示，通过RGB灯管的不同颜色显示按压深度和胸部回弹程度，所述按压频率显示模块还设置用于固定按压频率提醒的蜂鸣器。
本发明心肺复苏板的监测方法包括步骤：
S01、在急救按压过程中，人体躺在壳体上，超声波发生器位于人体胸口按压部位，随着按压，超声波发生器位置发生移动，根据超声波接收器进行定位，确定超声波发生器的空间坐标位置；
S02、主控装置记录超声波发生器的初始位置作为初始点，按压开始时，第一计时装置和第二计时装置分别开始计时，按压胸腔达到最大深度时，超声波发生器的位置记为按压的最低点，胸腔完全回弹后，超声波发生器的位置作为单次按压胸腔回弹的极点。
S03、主控装置根据超声波发生器初始点和最低点的位置，分别通过按压深度计算模块、按压倾角计算模块计算按压深度、按压倾斜角度，比较初始点和极点的位置，按压回弹检测模块判断胸腔是否完全回弹，分别将结果在按压深度显示模块、按压倾角显示模块和按压回弹显示模块进行显示；
S04、步骤S02中的第一计时装置，记超声波发生器从初始点到极点位置时间以及后续按压过程从极点到下个极点位置的时间为单次按压时间，按压频率计算模块取多组单次按压时间平均值计算按压频率，在按压频率显示模块上显示；急救过程中，第二计时装置始终保持计时，主控装置的控制器控制按压分数计算模块叠加第一计时装置单次按压时间，将叠加的时间总和与第二计时装置的测量时间进行计算，得到按压分数，按压分数计算模块将结果传输到按压分数显示模块，在按压分数显示模块上进行显示。
如图1、图3所示，步骤S01中超声波接收器数量为三个，呈三角形设置在壳体内部，在壳体内部保持同一水平高度，通过超声波发生器发射信号，超声波接收器接收信号可以检测出超声波发生器与三个超声波接收器之间的距离。
图3中，以超声波发生器和超声波接收器为顶点建立四面体几何模型，点D代表急救时超声波发生器的位置，点A、B、C分别代表超声波接收器的位置，AB、AC、BC分别表示三个超声波接收器之间的直线距离，DA、DB、DC分别表示超声波发生器与超声波接收器之间的距离，记BC＝d1、AC＝d2、AB＝d3DB＝a1、DA＝a2、DC＝a3。
依照等体积法进行计算，记四面体ABCD的体积为V。
Figure BDA0002871430250000051
同时：
V＝S△ABC×DE
其中点E为点D在△ABC上的正投影点，DE与△ABC垂直，S△ABC表示△ABC的面积，通过两种计算方式得到的体积相等，可以得到DE的长度，即为超声波发生器与三个超声波接收器所在平面之间的距离，由于点A、B、C位置固定，以△ABC所在平面建立坐标系，将点A、B、C三点的初始坐标录入主控装置内，记点A、B、C三点的坐标分别为：A(xA，yA，zA)、B(xB，yB，zB)、C(xc，yc，zc)，点D的坐标记为D(x，y，z)
(x-xA)2+(y-yA)2＝AE2
(x-xB)2+(y-yB)2＝BE2
(x-xC)2+(y-yC)2＝CE2
其中，AE、BE、CE分别表示点A、B、C到点E的距离，即为三个超声波接收器与超声波发生器投影点之间的距离，最后可以计算出x，y的值，结合DE的长度得出点D的三维坐标。
主控装置依据超声波接收器反馈的距离信息以及预先输入的三个超声波接收器的坐标值，计算出超声波发生器的位置，处理过程如图2所示。
心肺复苏开始时，选定控制模式，超声波发生器向三个超声波接收器发射超声波，超声波接收器将检测的距离a1、a2、a3传输到主控装置，主控装置依据上述步骤计算，得出超声波接收器的坐标，超声波发射器的发射间隔为0.05秒，每隔0.05秒，主控装置检测一次超声波发生器的坐标，在按压过程中，向下按压时，超声波发生器的高度坐标减小，按压回弹过程中，超声波发生器的高度坐标增加，每次按压，高度坐标变化重复上述过程，每个按压到胸腔完全回弹的过程作为一个按压周期。
如图4所示，按压开始时，主控装置的按压深度计算模块检测超声波发生器初始位置作为按压初始点，以初始点作为高度坐标的最大值进行标定，每隔0.05秒检测一次超声波发生器位置，并与前一次测量位置进行比较，当超声波发生器的高度坐标减小到最小值后开始增加时，判断属于按压回弹阶段，记录高度最小时位置的超声波发生器坐标，将该位置的高度与初始点的高度差值的绝对值作为按压深度值，并判断按压深度值的范围，将结果在壳体上的按压深度模块上进行显示。
如图5所示，所述按压深度模块采用RGB灯管，RGB灯管有蓝绿红三种颜色，在成人模式下，当按压深度＜5cm时，接通蓝色RGB灯管；当按压深度≥5cm并且≤6cm时，接通绿色RGB灯管；当按压深度＞6cm时，接通红色RGB灯管；在儿童模式下，当按压深度＜4.5cm时，接通蓝色RGB灯管；当按压深度≥4.5cm并且≤5.5cm时，接通绿色RGB灯管；当按压深度＞5.5cm时，接通红色RGB灯管。
如图6所示，按压开始时，主控装置检测超声波发生器初始位置作为按压初始点，进行标定，每隔0.05秒检测一次超声波发生器位置，并与前一次测量位置进行比较，当超声波发生器的高度坐标在按压回弹阶段先增加然后减小时，判断处于下一按压周期，在按压回弹阶段到下一按压周期的按压阶段过程中超声波发生器的最高点作为胸腔回弹的极点，按压回弹检测模块将极点的高度坐标与初始点做比较，当二者差值的绝对值小于设定值时，胸腔完全回弹，大于设定值时，胸腔不完全回弹，主控装置将结果输送至壳体上的按压回弹检测模块进行显示，胸腔完全回弹，接通绿色RGB灯管，胸腔不完全回弹，接通红色RGB灯管。
如图7所示，按压开始时，主控装置检测超声波发生器初始位置作为按压初始点，主控装置依据按压初始点以及后续超声波发生器各个极点位置，控制第一计时装置进行计时，第一次按压计时周期为超声波发生器从初始点到第一个极点之间时间，后面的按压周期以从一个极点到下一个极点间的时间为一个按压周期，第一计时装置记录每个按压周期，将数据传输至主控装置的按压分数计算模块，按压分数计算模块取5组按压周期的平均值作为按压频率的计算基准，并在后续的计算中，将新输入的按压周期增加进来，并去掉最早的按压周期，始终保持5组数据进行计算，根据按压周期的平均值计算按压频率，将结果传输到壳体上按压频率显示模块的LCD液晶屏上进行显示，并且自按压开始，按压频率显示模块的蜂鸣器开始工作，按照设定的标准按压频率发出“滴”的声音进行提示，方便医护人员结合显示的实际按压频率进行按压调整。
如图8所示，按压开始时，主控装置检测超声波发生器初始位置作为按压初始点，主控装置记录第一计时装置单次测量的按压周期进行叠加，按压分数计算模块将叠加的结果与第二计时装置测量的总时间相除，计算按压分数，并将计算结果传输至壳体上的按压分数显示模块的LCD液晶屏上进行显示，主控装置与按压分数显示模块的数据传输设置0.5秒的时间间隔，控制按压分数刷新频率，便于观察。
如图9所示，依照步骤S01中对超声波发生器的定位原理，可以检测到超声波发生器的三维坐标信息，按压开始时，主控装置检测超声波发生器初始位置作为按压初始点，按压达到最大深度时，为最低点，胸腔回弹后再次向下按压的位置作为极点，初次检测，按压倾角计算模块以初始点和初次达到最低点位置的三维坐标进行计算，依据两点之间的坐标关系，可以计算出按压线路相对于竖直方向的倾角，后续计算依据每个按压周期的极点和最低点的坐标，计算出按压线路相对于竖直方向的倾角，并将计算结果输送至壳体按压倾角显示模块的LCD液晶屏上进行显示。
如图10所示，在按压开始时，按压通气计数模块对按压次数开始计数，超声波发生器从初始点到下一个极点记为1次按压，后续超声波发生器从一个按压的极点到下一个极点记为1次按压，主控装置依据按压开始时选定的控制模式进行按压通气提示，成人模式下，每按压30次通气2次，儿童模式下，每按压15次通气2次，主控装置依据选定的模式和按压次数进行按压通气提示，可以采用灯管闪烁或者声音进行提示。
本发明在使用时，让病人平躺在壳体的板面上，壳体设计采用常用的心肺复苏板形状，超声波发生器位于病人胸口部位，随着急救按压进行上下移动，设置在壳体上的各显示模块和主控装置，依据超声波发生器的空间位置变化，实现对各项按压数据的监测，辅助急救人员进行急救。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种心肺复苏板，其特征在于：包括用于支撑人体的壳体和用于对按压位置进行监测的定位装置，壳体内部设置与定位装置电连接的主控装置，所述主控装置包括控制器、用于单次按压计时的第一计时装置以及用于急救整体按压计时的第二计时装置主控装置的控制模式具有成人模式和儿童模式。
2.根据权利要求1所述的一种心肺复苏板，其特征在于：所述定位装置包括超声波发生器和设置在壳体上的超声波接收器，所述超声波发生器位于人体胸部按压部位。
3.根据权利要求2所述的一种心肺复苏板，其特征在于：所述超声波接收器的数量至少为3个，超声波接收器在壳体上处于同一水平面内，主控装置设有按压分数计算模块、按压倾角计算模块、按压通气计数模块、按压频率计算模块、按压深度计算模块和按压回弹检测模块，所述壳体上对应的设有与主控装置电连接的按压分数显示模块、按压倾角显示模块、按压通气提示模块、按压频率显示模块、按压深度显示模块和按压回弹显示模块。
4.根据权利要求3所述的一种心肺复苏板，其特征在于：所述按压分数显示模块、按压倾角显示模块和按压频率显示模块均采用LCD液晶屏显示数据，按压深度显示模块和按压回弹显示模块采用RGB灯管显示，通过RGB灯管的不同颜色显示按压深度和胸部回弹程度。
5.根据权利要求3所述的一种心肺复苏板，其特征在于：所述按压频率显示模块还设置用于固定按压频率提醒的蜂鸣器，按压通气提示模块通过闪烁的RGB灯进行通气提示。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种心肺复苏板的监测方法，其特征在于：包括步骤：
S01、在急救按压过程中，人体躺在壳体上，超声波发生器位于人体胸口按压部位，随着按压，超声波发生器位置发生移动，根据壳体上的超声波接收器进行定位，确定超声波发生器的空间坐标位置；
S02、主控装置记录超声波发生器的初始位置作为初始点，按压开始时，第一计时装置和第二计时装置分别开始计时，按压胸腔达到最大深度时，超声波发生器的位置记为按压的最低点，胸腔回弹结束后，将此时超声波发生器的位置作为单次按压回弹的极点；
S03、主控装置根据超声波发生器初始点和最低点的位置，分别通过按压深度计算模块、按压倾角计算模块计算按压深度、按压倾斜角度，比较初始点和极点的位置，按压回弹检测模块判断胸腔是否完全回弹，分别将结果在按压深度显示模块、按压倾角显示模块和按压回弹显示模块进行显示；
S04、步骤S02中的第一计时装置，记超声波发生器从初始点到极点位置时间以及后续按压过程从极点到下个极点位置的时间为单次按压时间，按压频率计算模块取多组单次按压时间平均值计算按压频率，在按压频率显示模块上显示，主控装置按照设定的频率读取第一计时装置的计时数据进行叠加，并与第二计时装置的时间进行计算，将结果传输到按压分数计算模块，并通过按压分数显示模块进行显示；急救结束后，第二计时装置计时停止。
7.根据权利要求6所述的一种心肺复苏板的监测方法，其特征在于：所述步骤S01中四面体定位，通过超声波发生器和设置在壳体内部呈三角形布置的超声波接收器构成四面体，超声波发生器检测与三个超声波接收器的距离，三个超声波接收器之间的距离恒定，得到四面体六条边的长度，计算四面体的体积，利用等体积法和几何关系，得到超声波发生器的空间位置。
8.根据权利要求6所述的一种心肺复苏板的监测方法，其特征在于：所述步骤S02中主控装置具有成人模式和儿童模式两种工作模式，每种工作模式有对应的按压深度要求和按压通气提示要求，按压深度显示模块和按压通气提示模块依据选取的工作模式进行工作。
9.根据权利要求6所述的一种心肺复苏板的监测方法，其特征在于：所述步骤S04中，按压频率显示模块通过配有按照标准按压频率设置的蜂鸣器，在心肺复苏时进行标准按压频率提示。
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