CN112802388A - 一种清醒插管教学模拟假人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清醒插管教学模拟假人，包括模拟假人头部，所述的模拟假人头部的咽喉部向下延伸出模拟气管和模拟食管，所述的模拟气管的分叉端部分别连接两个模拟肺叶，所述的模拟肺叶均通过管路与气泵相连，还包括纤支镜，所述的纤支镜包括导引管和手柄，所述的导引管内部设置有贯穿延伸至端部的摄像头和导气管，所述的导气管的一端与二氧化碳传感器相连。本发明其模拟肺叶可以模拟肺部的二氧化碳从气管外逸的情况，可以用带有二氧化碳传感器的纤支镜来引导气管插管进行操作训练。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体为一种清醒插管教学模拟假人。
背景技术
气管插管是指将特制的气管内导管经声门置入气管的技术。这一技术能为气道通畅、通气供氧、呼吸道吸引和防止误吸等提供最佳条件。紧急气管插管技术已成为心肺复苏及伴有呼吸功能障碍的急危重症患者抢救过程中的重要措施。气管插管术是急救工作中常用的重要抢救技术，是呼吸道管理中应用最广泛、最有效、最快捷的手段之一，是医务人员必须熟练掌握的基本技能，对抢救患者生命、降低病死率起到至关重要的作用。
目前插管手术主要分为非清醒插管和清醒插管，其中非清醒插管适用于一般患者，可以采用直接可视化(如内窥镜)的方式进行，而有些患者无法采用非清醒插管，如气道有肿瘤等影响观察，对于这样的病人需要采用清醒插管，插管过程中病人可以保持自主呼吸。
在给病人做清醒气管插管的时候，需要把插管插入病人的气管中，由于插管的前端是在患者的体内进行操作，无法直接观察，目前的操作都是依靠医生的经验进行，容易将插管插入到食道中，一次性成功率较低，需要反复摸索，既耽误时间，虽然有局部麻醉，但是还会增加病人的痛苦。为此申请人设计了一种根据呼气末二氧化碳气体浓度引导插管的方法及装置CN110812649B，这种方法主要依赖于检测病人气道二氧化碳浓度，这种新的清醒插管方式需要医生对气管插管进行多加练习，这就需要气道插管教学训练平台来供医生们进行练习，现在气道插管教学训练平台多是采用气囊来模拟肺叶与气管相连，通过插管通气来观察模拟肺叶是否鼓起来判断插管是否正确插入到气管中，而练习二氧化碳浓度引导插管时需要采集病人的气管二氧化碳浓度数据，目前现有的气道插管练习装置都不具备这种功能。
发明内容
本发明提供了一种清醒插管教学模拟假人，其模拟肺叶可以模拟肺部的二氧化碳从气管外逸的情况，可以用带有二氧化碳传感器的纤支镜来引导气管插管进行操作训练。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种清醒插管教学模拟假人，包括模拟假人头部，所述的模拟假人头部的咽喉部向下延伸出模拟气管和模拟食管，所述的模拟气管的分叉端部分别连接两个模拟肺叶，所述的模拟肺叶均通过管路与气泵相连，还包括纤支镜，所述的纤支镜包括导引管和手柄，所述的导引管内部设置有贯穿延伸至端部的摄像头和导气管，所述的导气管的一端与二氧化碳传感器相连。
气泵会将带有二氧化碳的空气输入到模拟肺叶中，模拟肺叶中的气体会缓慢从模拟气管中向外逸出，以模拟真实人体的气管中的气体情况。
作为优选，所述的模拟气管通过管路与打气气囊相连通，通过按压打气气囊可以模拟呼气的波动性。
作为优选，所述的模拟肺叶为橡胶气袋，在气泵通入气体后会鼓胀起来。
作为优选，所述的模拟假人头部固定在一平台底板上，使模拟假人头部的放置平稳，方便进行训练。
作为优选，所述的导气管绕着摄像头均匀布置有若干根。
作为优选，所述的手柄上安装有显示屏或者手柄外接大屏幕。
另外，为了使本专利的模拟假人可以适用其他的气管插管引导操作，所述的清醒插管教学模拟假人还包括一磁光引导套管和体外永磁体，所述的磁光引导套管包括套管，所述的套管的前端设置有体内永磁体和LED光源，所述的套管内有沿轴向的中空的光导纤维通道和导丝通道，所述的光导纤维穿过光导纤维通道，用于导通LED光源与电源盒中的电源，所述的体外永磁体用于在体外利用磁力引导体内永磁体的运动，所述的导丝通道内可穿过一导丝，所述的导丝用于气管插管的引导定位。
再者，所述的清醒插管教学模拟假人包括与气管插管配套的自动化系统，所述的自动化系统包括微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块、无线传输模块和App，所述的微控制器的输出端分别与无线传输模块、显示模块和压控模块的输入端电连接，微控制器的输入端与运算放大模块的输入端电连接，运算放大模块的输入端与压控模块的输出端电连接，压控模块用于采集气管插管上的气囊内的气压，无线传输模块的输出端与应用软件App的输入端相连，微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块和无线传输模块的输入端均匀外部电源的输出端电连接，所述的压控模块还包括充气泵、卸压阀、吸物泵，所述充气泵可以为气管插管上的气囊提供相应的压力，所述的卸压阀用于卸掉气囊内压力，吸物泵可以模拟根据要求吸取呼吸道内分泌物。
通过本专利所述的模拟假人可以训练模拟上述自动化系统对气管插管的辅助，完成对安装有上述自动化系统的气管插管装置的结构与功能进行测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
模拟假人通过气泵将气体通入到模拟肺叶中，使模拟肺叶可以模拟肺部的二氧化碳从气管外逸的情况，可以用带有二氧化碳检测功能的纤支镜来引导气管插管进行操作训练，可以用于困难气道的插管的训练，提高临床插管的成功率。
附图说明
图1为本发明的主视结构图；
图2为本发明的导引管的剖面结构；
图3为本发明所述的磁光引导套管的结构示意图；
图4为本发明所述的与气管插管配套的自动化系统的系统图。
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，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1-2示，本发明提供一种清醒插管教学模拟假人，包括模拟假人头部1，所述的模拟假人头部1的咽喉部向下延伸出模拟气管2和模拟食管3，所述的模拟气管2的分叉端部分别连接两个模拟肺叶6，所述的模拟肺叶6均通过管路8与气泵7相连，还包括纤支镜，所述的纤支镜包括导引管9和手柄10，所述的导引管9内部设置有贯穿延伸至端部的摄像头11和导气管12，所述的导气管12的一端与二氧化碳传感器相连。
气泵7会将带有二氧化碳的空气输入到模拟肺叶6中，模拟肺叶6中的气体会缓慢从模拟气管2中向外逸出，以模拟真实人体的气管中的气体情况。
插管时，将纤支镜从模拟假人头部1的口部插入，摄像头11对纤支镜的插入具有视频指导作用，在摄像头11的前端可以安装照明灯，与实际操作相符合，而模拟肺叶6外逸出的二氧化碳会通过导气管12被二氧化碳传感器会检测到，获得二氧化碳的浓度，根据浓度判断和引导纤支镜是否插入到模拟气管2中，再根据二氧化碳浓度来确定插管在模拟气管2中的合理位置，纤支镜定位以后再将插管沿着纤支镜插入到模拟气管2指定的位置，一般来说纤支镜是朝着二氧化碳的浓度较高的位置进行移动，移动到二氧化碳的浓度最高的位置就是模拟气管2的位置。
作为优选方案，所述的导气管12有四根，绕着摄像头11均匀布置。
一般来说比较合理的插管位置是插管伸入到模拟气管2的中心位置，通过导引管9的一端离模拟气管2的中心位置越远，4个导气管12采集到的气体的二氧化碳浓度区别就越大。当四个导气管12采集到的气体的二氧化碳浓度相近时，表明导引管9的端部已经位于模拟气管2的中心位置。
所述的模拟气管2通过管路8与打气气囊5相连通，通过按压打气气囊5可以模拟呼气的波动性。
作为优选方案，所述的模拟肺叶6为橡胶气袋，在气泵7通入气体后会鼓胀起来。
所述的模拟假人头部1固定在一平台底板4上，使模拟假人头部1的放置平稳，方便进行训练。
为了操作方便，可以在所述的手柄10上安装有显示屏，也可以将手柄10外接大屏幕上，操作者以便看着屏幕上的视频影像和二氧化碳浓度的实时数据来判断插管是否已经插到位。
作为本专利的另一种实施例，如图3所示，为了使本专利的模拟假人可以适用其他的气管插管引导操作，所述的清醒插管教学模拟假人还包括一磁光引导套管和体外永磁体，所述的磁光引导套管包括套管20，所述的套管20的前端设置有体内永磁体21和LED光源22，所述的套管20内有沿轴向的中空的光导纤维通道28和导丝通道29，所述的光导纤维24穿过光导纤维通道28，用于导通LED光源22与电源盒25中的电源，所述的体外永磁体用于在体外利用磁力引导体内永磁体21的运动，所述的导丝通道29内可穿过一导丝27，所述的导丝27用于气管插管的引导定位。
模拟假人的颈部可以设计呈透光材料，使LED光源22可以从假人外部观察到，这样通过体内永磁体21和体外永磁体的相互作用，可以实现套管20在假人喉部的移动，通过LED光源22可以判断套管20的位置，定位好以后再插入导丝27进行定位，保持导丝27的位置后将磁光引导套管取出，沿着导丝27插入气管插管，达到指定位置。
此种设计针对呼吸道分省物或出血堵塞、抢救场所因缺乏喉镜等设备而难以准确进行气管插管的患者、以及部分婴幼儿患者因喉头水肿或气管发育不良等情况下，传统气管插管难以准确定位，采用磁光引导气管插管装置可避免呼吸道分泌物或出血等因素干扰，利用体外永磁体引导作用顺利完成紧急和特殊情况下的气管插管，尤其是婴幼儿患者颈部组织薄嫩，利用磁光引导气管插管装置前端的LED灯红光可清晰显示插管位置是否正确，避免反复插管导致喉头水肿、组织损伤和渗血等并发症，从而迅速有效建立气道通气，恢复供氧，避免组织器官缺氧和二氧化碳潴留，避免脑损伤，挽救生命，实现安全转运和及时手术，并改善患者预后情况。
利用本专利的假人可以对上述操作进行反复地练习，提高医生插管的熟练度。
再者，如图4所示，所述的清醒插管教学模拟假人包括与气管插管配套的自动化系统，所述的自动化系统包括微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块、无线传输模块和App，所述的微控制器的输出端分别与无线传输模块、显示模块和压控模块的输入端电连接，微控制器的输入端与运算放大模块的输入端电连接，运算放大模块的输入端与压控模块的输出端电连接，压控模块用于采集气管插管上的气囊内的气压，无线传输模块的输出端与应用软件App的输入端相连，微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块和无线传输模块的输入端均匀外部电源的输出端电连接，所述的压控模块还包括充气泵、卸压阀、吸物泵，所述充气泵可以为气管插管上的气囊提供相应的压力，所述的卸压阀用于卸掉气囊内压力，吸物泵可以模拟根据要求吸取呼吸道内分泌物。
其中，微控制器采用一款基于ATmega328P的微控制器板ArduinoUno，它有14个数字输入/输出引脚，其中包含装置所需的VCC、GND、SDA、SCL引脚，6个模拟输入，16MHz晶振时钟，USB连接，电源插孔，只需要通过USB数据线连接电脑就可实现供电、程序下载和数据通讯，操作简单，微控制器负责给传感器供电，接收并处理传感器采集的数据，对压控模块进行控制。
压控模块采用高精度数字压力传感器BMP180进行气囊内气压数据的采集，传感器采用Arduino控制板上的3.3V电压源供电，基本原理为压阻效应，测量时，单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可以得到正比于力变化的信号输出。
无线传输模块采用的无线传输模块为HC-06从机蓝牙模块，此模块由3.3V电源供电，具有VCC、GND、TXD、RXD四个引脚，通过LED引脚状态，微控制器可判断蓝牙是否已经连接，led灯闪烁表示蓝牙不在连接状态，常亮状态时表示蓝牙打开端口完成连接，从机能与各种带蓝牙功能的电脑、主机、具有蓝牙功能的手机等智能端匹配，有效距离为10m，所述压控模块采集到数据，经过运算放大电路输入到微控制器中，微控制器可将处理后的数据通过无线传输模块发送至手机端APP。
在使用时：启动自动化气管插管装置，设置好参数，下载程序后，观察到各模块开始工作；装置共有五个按键，分为：“充气泵”、“泄压阀”、“抽液泵”、“数值加”、“数值减”；当按下“充气泵”时，充气泵开始工作，当气囊内压力值低于程序设定的1.96KPa时充气泵自动工作，高于2.94KPa时充气泵停止工作；使用“泄压阀”按键时，须关闭充气泵，泄压阀可以泄掉气囊内的压力；按下“抽液泵”按键，抽液泵开始工作，可以吸出气管内气囊上部的分泌。物，防止其流入肺部造成感染；按下“数值加”与“数值减”两个按键，可以调整参数设置，升高或降低气囊内气压上下限初始设定值；充气泵与泄压阀工作时，气压传感器采集到数据后通过运算放大模块放大后传送给微控制器，可以实时监测气囊内压力值并通过显示模块显示，微控制器通过无线传输模块可以实时传输数据至手机端App，实现数据保存。
通过本专利所述的模拟假人可以训练模拟上述自动化系统对气管插管的辅助，完成对安装有上述自动化系统的气管插管装置的结构与功能进行测试。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种清醒插管教学模拟假人，包括模拟假人头部(1)，所述的模拟假人头部(1)的咽喉部向下延伸出模拟气管(2)和模拟食管(3)，所述的模拟气管(2)的分叉端部分别连接两个模拟肺叶(6)，其特征在于，所述的模拟肺叶(6)均通过管路(8)与气泵(7)相连，还包括纤支镜，所述的纤支镜包括导引管(9)和手柄(10)，所述的导引管(9)内部设置有贯穿延伸至端部的摄像头(11)和导气管(12)，所述的导气管(12)的一端与二氧化碳传感器相连。
2.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的模拟气管(2)通过管路(8)与打气气囊(5)相连通。
3.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的模拟肺叶(6)为橡胶气袋。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的模拟假人头部(1)固定在一平台底板(4)上。
5.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的导气管(12)绕着摄像头(11)均匀布置有若干根。
6.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的手柄(10)上安装有显示屏或者手柄(10)外接大屏幕。
7.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的清醒插管教学模拟假人还包括一磁光引导套管和体外永磁体，所述的磁光引导套管包括套管(20)，所述的套管(20)的前端设置有体内永磁体(21)和LED光源(22)，所述的套管(20)内有沿轴向的中空的光导纤维通道(28)和导丝通道(29)，所述的光导纤维(24)穿过光导纤维通道(28)，用于导通LED光源(22)与电源盒(25)中的电源，所述的体外永磁体用于在体外利用磁力引导体内永磁体(21)的运动，所述的导丝通道(29)内可穿过一导丝(27)，所述的导丝(27)用于气管插管的引导定位。
8.根据权利要求1所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的清醒插管教学模拟假人包括与气管插管配套的自动化系统，所述的自动化系统包括微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块、无线传输模块和App，所述的微控制器的输出端分别与无线传输模块、显示模块和压控模块的输入端电连接，微控制器的输入端与运算放大模块的输入端电连接，运算放大模块的输入端与压控模块的输出端电连接，压控模块用于采集气管插管上的气囊内的气压，无线传输模块的输出端与应用软件App的输入端相连，微控制器、压控模块、运算放大模块、显示模块和无线传输模块的输入端均匀外部电源的输出端电连接。
9.根据权利要求8所述的清醒插管教学模拟假人，其特征在于：所述的压控模块还包括充气泵、卸压阀、吸物泵，所述充气泵可以为气管插管上的气囊提供相应的压力，所述的卸压阀用于卸掉气囊内压力，吸物泵可以模拟根据要求吸取呼吸道内分泌物。
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- 2021-01-05 CN CN202110006632.9A patent/CN112802388A/zh active Pending
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