CN114596766A - 一种心外科模拟模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种心外科模拟模型，包括人形外壳和控制器，人形外壳内包括模拟肺部的储液箱和模拟心脏的心脏外壳，心脏外壳内连接有液泵机构，包括泵箱，泵箱内滑动配合有滑动杆，泵箱上开设有模拟人体瓣膜的瓣膜结构，泵箱与储液箱通过特定顺序连通，通过滑动杆的滑动能够带动泵箱内的液体流动，并通过流量计测定液体循环周期，从而得到不同状态下人体的不同状态数值，方便在教学中讲解病症的危害性，并通过检测装置模拟反馈血压值，滑动杆与扩缩机构配合，能够使得心脏外壳具有扩缩的动作，并通过检测装置检测心脏跳动状态，在控制器控制下用户能够得到不同的心脏状态数据，并以此做诊断训练，结构巧妙，值得推广。

Description

一种心外科模拟模型

技术领域

本发明属于医学教具的技术领域，尤其涉及一种心外科模拟模型。

背景技术

随着人们饮食习惯的改变以及不规律的作息时间的影响，心血管疾病呈现年轻化、普遍化的趋势，但培养一名合格的优秀的心外科医生是很不容易的，心脏手术的难度性较大，刚步入行业的心外科医生往往需要很久的实践才能成为一名合格的心外科医生，在现有的医学教学中，大量的理论知识是非常重要的，医学实践均是建立在理论的基础上的才有意义，然后现有的心外科实践教具大多偏向与纯实践操作，忽略了诊断与急救这方面的重要性，因此大多的模型仅仅模拟操作或者心脏跳动，不具备模拟心脏各项指标的功能，功能过于单一，教学效果不理想的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种心外科模拟模型，解决了现有的心外科模型功能过于单一，教学效果不理想的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

发明内容部分：一种心外科模拟模型，包括底座，其特征在于，所述底座上安装有配套使用的人体模型和控制器，所述人体模型包括人形外壳，所述人形外壳内安装有固定板，所述固定板上安装有固定连接在人形外壳内的骨架，所述骨架内置有安装在固定板上的用于模拟肺部的两个储液箱，两个所述储液箱之间置有安装在固定板上的心脏外壳，所述心脏外壳内固定连接有支架，所述支架上横向固定连接有导杆，所述导杆两侧置有与两个储液箱连通的液泵机构用于模拟血液的流通，所述储液箱内设置有用于检测液体流量的流量计，所述导杆上配合有固定连接在支架上的扩缩机构用于模拟心脏的跳动。

本发明的有益效果：

1、本发明包括人形外壳和控制器，控制器内设定有特定程序用于驱动人形外壳内各个机构的动作，人形外壳内包括模拟肺部方储液箱、模拟人体骨骼的骨架和模拟心脏的心脏外壳，心脏外壳内连接有液泵机构以及扩缩机构用于模拟血液循环和心脏跳动，能够真实的模拟人体心肺之间血液的循环功能，所述储液箱内设置有流量计测定血液循环周期，从而能够得到不同状态下人体的不同状态数值，方便在教学中讲解病症的危害性，提高模拟的仿真性；

2、本发明的液泵机构包括泵箱，泵箱内滑动配合有滑动杆，所述泵箱上开设有模拟心室和心房开口的通孔，通孔内设置有瓣膜机构用于保证液体单向流动从而模拟血液流动顺序，瓣膜机构内设置有被控制器控制调节瓣膜打开大小的机构，从而模拟血管阻塞造成的血压升高，并通过检测装置将数据通过控制器反馈给用户，具有高仿真性；

3、本发明的扩缩机构能够在液泵机构工作的同时，扩张心脏外壳从而模拟心脏实际跳动时的状态，并设置有检测装置用于检测心脏外壳扩张的幅度与规律，并将数据反应给用户，能够满足新人医生的诊断训练，结构巧妙，值得推广。

附图说明

图1是本发明的立体视图。

图2是本发明的人形模型视图。

图3是本发明的部分结构视图一。

图4是本发明的部分结构视图一的局部视图A。

图5是本发明的部分结构视图二。

图6是本发明的部分结构视图三。

图7是本发明的部分结构视图四。

图8是本发明的部分结构视图五。

图9是本发明的部分结构视图六。

图10是本发明的瓣膜机构结构视图。

图11是本发明的瓣膜机构结构视图的剖视图C。

图中，1、底座；2、控制器；3、人形外壳；4、固定板；5、骨架；6、储液箱；7、心脏外壳；8、支架；9、导杆；10、连通管；11、泵箱；12、滑动杆；13、气缸；14、通孔；15、外筒；16、内置板；17、凹槽；18、挡块；19、电磁铁；20、连接座；21、连接杆；22、轨道座；23、连接板；24、顶杆；25、第一弹簧；26、转轴；27、电磁抱死阀；28、支板；29、导柱；31、滑动板；32、第二弹簧；32、压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例一，结合附图1-11，一种心外科模拟模型，包括底座1，所述底座1上安装有配套使用的人体模型和控制器2，预设的，所述底座1上铰接有一支撑板，人体模型安装在支撑板上，在装置工作时，将支撑板抬起一定角度后能够锁死，在不需要使用时能够将支撑板放平从而收起人体模型，满足实现本功能的结构已属于常见的支撑结构，本实施例中不再公开新的支撑结构，预设的，控制器2具有控制驱动的功能，根据设定的问题用户能够选择不同的答案选项，答案选项对应不同的结果，控制器将根据设定的程序在用户选择不同的答案后驱动不同的机构完成相应的动作，上述动作流程在现有的技术手段中是比较容易得到的，本实施例不再提供具体的设计流程，所述人体模型包括人形外壳3，所述人体外壳3的外形仿照真人采用硅胶材质制成，所述人形外壳3内安装有固定板4，所述固定板4上安装有固定连接在人形外壳3内的骨架5，预设的，所述骨架5仿照人体内脊骨和助骨的造型，所述骨架5分为上下两个部分，骨架5上端形成环形腔的助骨部分与底端仿照脊骨的部分之间可拆卸连接，所述人体外壳3正前方不密封设置，能够漏出安装在人体外壳3内的骨架5，所述骨架5内置有安装在固定板4上用于模拟肺部的两个储液箱6，预设的，两个储液箱6之间不直接连通，两个储液箱6内置有装满液体的水箱，为了方便后续描述，将两个储液箱6按照其模拟对应的左肺和右肺进行编号，即右肺为第一储液箱，左肺为第二储液箱，预设的，在本实施例中流动的液体用于模拟血液，两个所述储液箱6之间置有安装在固定板上的心脏外壳7，所述心脏外壳7采用硅胶材质制成，心脏外壳7左侧与塑料材质制成的连通管10固定连接，所述连通管10固定连接在固定板上，预设的，心脏外壳7因采用硅胶材质具有较好的弹性，其左端与具有韧性的塑料材质的连通管10连接在一起，能够保证连通管10对心脏外壳7的支撑作用，同时连通管10外形用于模拟人体主动脉和静脉，既满足心脏外壳7内机构的连线同时具有隐藏内部结构，简洁美观的效果，所述心脏外壳7内置有与连通管10固定连接的支架8，所述支架8上横向固定连接有导杆9，所述导杆9两侧置有与两个储液箱6连通的液泵机构用于模拟血液的流通，预设的，本装置在使用时，根据不同的问题程序，控制器将控制装置内的机构作出不同的动作，从而模拟实际人体处于不同状态时，心脏相对应的各种状态，在本实施例中，液泵机构将作为驱动模拟血液的液体流动的动力机构，其对应于实际人体的心脏搏动时驱动血液流动的动力，从而保证液体和血液循环的顺序一致，所述液泵机构包括两个固定连接在支架8上的泵箱11，预设的，两个泵箱11分别对应左心房、左心室和右心房、右心室，即在本实施例中，一个泵箱11包含人体的心房和心室，两个所述泵箱11共同与滑动连接在导杆9上的滑动杆12滑动配合，满足通过滑动杆12的滑动能够带动泵箱11内压力发生改变，即在滑动杆12向远离泵箱11处移动时泵箱11内压力变小，反之泵箱11内压力变大，从而能够满足随着滑动杆12的滑动，能够控制泵箱11内进水或排水，所述滑动杆12被固定连接在支架8上的气缸13驱动，所述气缸13被控制器2控制，从而使得控制器2能够控制滑动杆30的滑动，预设的，控制器2通过气动阀控制气缸13，能够控制进入气缸13的气体压力的大小，以及气缸13伸缩的频率，两个所述泵箱11左侧分别与两个储液箱6连通，所述泵箱11与储液箱6的通路上设置有开设在支架8上的四个通孔14，预设的，四个通孔14对应左心室、左心房、右心室和右心房的出口，为了方便后续确定每个通孔14的位置，设定第一通孔对应右心房，第二通孔对应右心室，第三通孔对应左心房，第四通孔对应左心室，设定开设第一通孔和第二通孔的为第一泵箱，开设第三通孔和第四通孔的第二泵箱，即液体从第一储液箱经过第一通孔流入第一泵箱，从第二通孔流出进入第二储液箱，再从第二储液箱流出经过第三通孔进入第二泵箱，随后又从第四通孔流入第二储液箱内，四个所述通孔14内安装有瓣膜机构用于模拟血液在心脏的腔室内的流动顺序；

所述瓣膜机构包括固定连接在通孔14内的外筒15，所述外筒15内滑动连接有弧形的内置板16，所述外筒15内侧壁和内置板16外侧壁之间滑动配合，外筒15侧壁上开设有多个凹槽17，预设的，在使用时，内置板16的两侧都将充满液体，在任意一侧压力增大时，都将挤压推动内置板16向另一侧滑动，当内置板16凸出的一侧液体压力增大时，内置板16将向凹陷一侧的方向移动，在到达极限位置后，内置板16将处于凹槽17开设的范围内，从而使得内置板16的两侧通过凹槽17被连通，允许液体从凹槽17内流动，反之，当内置板16凹陷端的液体压力增大时，内置板16将向凸出端的方向移动，在到达极限位置后，内置板16的侧壁将完全超出凹槽17的范围，从而使得外筒15内被内置板16密封，从而形成单向流动结构，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔与第四通孔内均固定连接有特定方向的瓣膜机构，用于保证液体在两个泵箱11内具有设定的流动方向，在本实施例中，所述储液箱6内设置有流量计，流量计用于计量储液箱6内流动的液体总量，预设的，而人体内的血液含量与体重密切相关，约占人体重的7%到8%，在人体安静时血液循环整体一周需要20至25秒，健康成年人体安静时每分钟心脏跳动60至100，预设的，在本实施例中，设定初始状态下默认，人体重130斤、血液占7%、人体血液循环一周为20秒，气泵13驱动滑动杆30每分钟伸出60次模拟心脏跳动60次，由此能够通过流量计测得20秒内流动的液体的总量，此液流动总量将会被设定为对照血液总量，满足控制器2能够根据用户输入的体重计算出当前人体的血液总量，能够与对照血液总量对比，从而计算出在血液循环周期不变的情况下，心脏每分钟跳动的次数，由此能够模拟，肥胖患者相对于正常体重患者心脏增加跳动的次数，以及更深入的模拟在血管发生堵塞的情况时，心脏每分钟跳动次数为正常数值60次，初始血液总量的血液循环一周所需的时间，以及模拟在改变三个设定数值中的任意一个或两个，或者在改变血管状态时，三个数值相对于初始状态设定值发生的变化，从而得到不同状态下人体的不同状态数值的目的，从而方便在教学中讲解病症的危害性；

在本实施例中，所要测定的状态数值，除了由流量计测定的血液总量数值外，还需要测定心脏跳动的幅度、次数以及血压值，预设的，本发明中设置有压力检测机构，包括贯穿第二泵箱并深入第二泵箱内的压力传感器32，所述压力传感器32与控制器2电连接，能够将测得的压力数值传输给控制器2，从而实现检测泵箱11内压力的功能，预设的，在本装置使用时，压力传感器32用于体现血压值，通过控制器2将压力传感器32传输的数值做出处理后反馈给用户，如设定瓣膜全部打开，人体心跳每分60次，20秒内血液循环一周时，压力传感器测得的压力值即为正常人体的血压值，从而能够通过压力传感器在例如血管出现阻塞情况时，血压的改变数值，为模拟血管出现阻塞情况，在本实施例中，所述任意一个凹槽17内径向滑动配合有滑动连接在支架8上的挡块18，满足通过挡块18的滑动控制凹槽17的打开程度，从而模拟血管堵塞造成的血压升高的情况，预设的，本实施例提供了一种控制挡块18滑动的方式，所述挡块18尾部安装有磁铁，挡块尾部与固定连接在支架8上的电磁铁19配合，预设的，所述电磁铁19被控制器2控制得电以及得电的强弱，在电磁铁19未得电时，磁铁与电磁铁19相吸，从而使得挡块18处于打开凹槽17不密封凹槽17的状态，当电磁铁19得电时，电磁铁19将与磁铁相斥，通过控制电磁铁19得电的强弱也将控制凹槽17打开的程度，在凹槽17完全密封后，液体能够流通的空间减少，在滑动杆12滑动的速度不变时，将使得泵箱11内的液体压力增大，从而模拟不同原因造成的血压升高的情况；

在本实施例中，测定心跳频率以及幅度的数值需要满足能够模拟心脏的跳动，故，所述导杆9上配合有固定连接在支架8上的扩缩机构用于模拟心脏的跳动，所述扩缩机构包括固定连接在支架8上的连接座20，所述连接座20上滑动连接有多个径向分布的连接杆21，所述连接杆21外端固定连接有弧形的连接板23，本实施例中连接杆21的数目为八个，可根据不同情况选择连接杆的安装数目，还包括多个横向开设在滑动杆12上与连接杆21滑动配合的轨道座22，满足随着滑动杆12的滑动连接杆21将在轨道座22的作用下被顶起，通过连接杆21带动弧形的连接板23的起伏撑起心脏外壳7伸缩，用于模拟心跳的跳动，预设的，所述轨道座22分为两种，两种轨道座22将连接杆21顶起的高度不同，两种轨道座22不规律分布在滑动杆12上，从而避免过大的伸缩减少心脏外壳7的使用寿命，多个所述连接板21之间置有滑动连接在导杆9上的顶杆24，所述顶杆24与滑动杆12之间置有第一弹簧25，满足在滑动杆12被气泵13带动向顶杆处24滑动时，第一弹簧25将会被挤压，从而使得顶杆24受力从而顶动心脏外壳7向外扩，但因心脏外壳7本身具有弹性，故顶杆24的顶阔效果要小于连接杆21的顶阔作用，同时因第一弹簧25的作用，起到一定的缓冲作用，避免损坏心脏外壳7，多个所述连接板23与顶杆24之间连接有弹性绳，弹性绳起到一定的连接作用，能够在一定程度上撑起心脏外壳7，避免心脏外壳7因为连接板23和顶板24的撑起而出现一部分的凹陷，影响模拟心脏跳动的美观，预设的，在本实施例中，存在模拟心脏早搏、心律不齐等心跳异常的病症情况，在选择此情况模拟时，滑动杆的伸出次数以及气泵13内通入气体的压力都将由控制器2控制，从而能够模拟在此病症出现时，血液循环的状态，从而利于分析此病症的危害性，利于教学的实施，所述连接座20上铰接有多个转轴26，所述转轴26上缠绕有与顶杆24连接的拉绳，多个所述转轴26与连接座20之间分别置有扭簧，满足在扭簧作用下拉绳将会被收紧，每个所述转轴26处各配合有安装在连接座20上的电磁抱死阀27，所述电磁抱死阀27被控制器2控制得电，在电磁抱死阀27未得电时不会影响转轴26的转动，预设的，在顶杆24被顶动时拉绳将拉动转轴26进行转动，在控制器2接收到进行心跳早搏模拟时，控制器2将控制电磁抱死阀27按照设定的程序进行间隔得电，在电磁抱死阀27得电时，将会抱死转轴26限制转轴26的转动，在转轴26被限制转动时，顶杆24将被拉绳作用限制其在第一弹簧25被压缩时对心脏外壳7产生压力，从而模拟出心尖扩张幅度不大的情况，本实施例中设置有用于检测心脏外壳7扩张幅度的幅度检测仪，用于模拟实际得到的心律数值，所述幅度检测仪包括设置在心脏外壳7周围的支板28，预设的，在本实施例中，幅度检测仪共设置有两个，一个位于心脏外壳7下方固定连接在骨架5上，用于检测连接杆26顶起心脏外壳7扩张的幅度，另一个设置在心脏外壳7右侧连接在人形外壳3上（附图中未画出），用于检测顶板24顶动心脏外壳7扩张的幅度，所述支板28上竖向固定连接有导柱29，所述导柱29上滑动配合有滑动板30，所述滑动板30与支板28之间置有第二弹簧31，预设的，在第二弹簧31的作用下滑动板30将处于远离支板28距离最远处，在心脏外壳7扩张时将会顶着滑动板30克服第二弹簧31在导柱29上滑动，从而将心脏外壳7的扩张通过滑动板30的滑动反映出来，预设的，本实施例中提供了一种检测滑动板30滑动距离的方式，所述导柱29与支板28之间组成滑动电阻结构，满足通过检测回路电压的变化反应心脏外壳7压缩支板28的距离，即在心脏外壳7挤压滑动板30时，将会使得回路中的电阻增大，从而改变回路的电压，控制器2将根据回路中的电压变化反映心脏跳动的幅度大小，预设的，通过设置幅度检测仪和血压检测仪，本发明也具有诊断训练的功能，能够在控制器2内设定所要模拟病症时各个机构的动作，血压检测数值与幅度检测数值以及心跳频率，将通过控制器2反馈给用户，用户能够根据此数值做出诊断训练，在控制器内选择诊断的病症，并由控制器2进行判断。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种心外科模拟模型，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）上安装有配套使用的人体模型和控制器（2），所述人体模型包括人形外壳（3），所述人形外壳（3）内安装有固定板（4），所述固定板（4）上安装有固定连接在人形外壳（3）内的骨架（5），所述骨架（5）内置有安装在固定板（4）上用于模拟肺部的两个储液箱（6），两个所述储液箱（6）之间置有安装在固定板（4）上的心脏外壳（7），所述心脏外壳（7）内置有与连通管（10）固定连接的支架（8），所述支架（8）上横向固定连接有导杆（9），所述导杆（9）两侧置有与两个储液箱（6）连通的液泵机构用于模拟血液的流通，所述储液箱（6）内设置有用于检测液体流量的流量计，所述导杆（9）上配合有固定连接在支架（8）上的扩缩机构用于模拟心脏的跳动。

2.根据权利要求1所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述心脏外壳（7）采用硅胶材质制成，心脏外壳（7）左侧与塑料材质制成的连通管（10）固定连接，所述连通管（10）固定连接在固定板（4）上。

3.根据权利要求2所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述液泵机构包括两个固定连接在支架（8）上的泵箱（11），两个所述泵箱（11）共同与滑动连接在导杆（9）上的滑动杆（12）滑动配合，所述滑动杆（12）被固定连接在支架（8）上的气缸（13）驱动，两个所述泵箱（11）左侧分别与两个储液箱（6）连通，所述泵箱（11）与储液箱（6）的通路上设置有开设在支架（8）上的四个通孔（14），四个所述通孔（14）内安装有瓣膜机构用于模拟血液在心脏的腔室内的流动顺序。

4.根据权利要求3所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述瓣膜机构包括固定连接在通孔（14）内的外筒（15），所述外筒（15）内滑动连接有弧形的内置板（16），所述外筒（15）内侧壁和内置板（16）外侧壁之间滑动配合，外筒（15）侧壁上开设有多个凹槽（17），所述任意一个凹槽（17）内径向滑动配合有滑动连接在支架（8）上的挡块（18），所述挡块（18）尾部安装有磁铁，挡块（18）尾部与固定连接在支架（8）上的电磁铁（19）配合。

5.根据权利要求1所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述扩缩机构包括固定连接在支架（8）上的连接座（20），所述连接座（20）上滑动连接有多个径向分布的连接杆（21），还包括多个横向开设在滑动杆（12）上与连接杆（21）滑动配合的轨道座（22），满足随着滑动杆（12）的滑动连接杆（21）将在轨道座（22）的作用下被顶起，所述连接杆（21）外端固定连接有弧形的连接板（23），多个所述连接板（23）之间置有滑动连接在导杆（9）上的顶杆（24），所述顶杆（24）与滑动杆（12）之间置有第一弹簧（25），多个所述连接板（23）与顶杆（24）之间连接有弹性绳。

6.根据权利要求5所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述连接座（20）上铰接有多个转轴（26），所述转轴（26）上缠绕有与顶杆（24）连接的拉绳，多个所述转轴（26）与连接座（20）之间分别置有扭簧，每个所述转轴（26）处各配合有安装在连接座（20）上的电磁抱死阀（27）。

7.根据权利要求3所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述幅度检测仪包括固定连接在骨架（5）上的支板（28），所述支板（28）上竖向固定连接有导柱（29），所述导柱（29）上滑动配合有滑动板（30），所述滑动板（30）与支板（28）之间置有第二弹簧（31），所述导柱（29）与支板（28）之间组成滑动电阻结构，满足通过检测回路电压的变化反应心脏外壳（7）压缩支板（28）的距离。

8.根据权利要求3所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述压力检测机构包括贯穿泵箱（11）伸入泵箱（11）内的压力传感器（32），用于检测泵箱（11）内的液体压力变化。

9.根据权利要求5所述一种心外科模拟模型，其特征在于，所述轨道座（22）分为两种，两种轨道座（22）将连接杆（21）顶起的高度不同，两种轨道座（22）不规律分布在滑动杆（12）上。

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