CN116229789A - 一种模拟人及利用模拟人进行心跳模拟的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种模拟人及利用模拟人进行心跳呼吸模拟的方法。模拟人包括模拟人体、心跳发生器、双水平呼吸机和控制器；所述控制器、所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述模拟人体内；所述控制器与所述心跳发生器信号连接，用于控制所述心跳发生器的工作状态；所述控制器与所述双水平呼吸机信号连接，用于控制所述双水平呼吸机的工作状态。本发明实施例的有益效果是：通过控制器来控制心跳发生器和双水平呼吸机，对人体的心跳和呼吸进行模拟，进而方便实现心冲击波标准计量和医用模拟临床检测。

Description

一种模拟人及利用模拟人进行心跳模拟的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种模拟人及利用模拟人进行心跳模拟的方法。

背景技术

随着技术的发展，非接触式体征检测已经成熟度越来越高，在临床上非接触式体征检测在心率、呼吸率等方面的检测在人体上的准确度已经可以满足医学临床的需求，非接触式体征检测和多参数仪同时对人体的监测准确度是在医学允许范围内一致的。

但目前来看，行业内还没有出现一个可以作为标准计量的具有心跳和呼吸肺部运动功能的模拟人，尤其是没有可以模拟早搏、房颤、心律不齐等事件的模拟人生标准发生器，也没法模拟在呼吸上下沿出现心率异常的设备，导致在医疗器械检验过程中，非接触式体征检测系统无法确定标准。同时，在相关非接触式体征检测系统的生产过程中，厂家也需要类似的标准计量工具，可以方便、准确的检验其产品质量，而不是需要用人体多参数监护仪检测到的数据做对比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟人及利用模拟人进行心跳模拟的方法，其能够提供人体多参数监护仪检测到的数据做对比，方便、准确的检测其产品质量。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种模拟人，其包括模拟人体、心跳发生器、双水平呼吸机和控制器；

所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述模拟人体内；

所述控制器与所述心跳发生器信号连接，用于控制所述心跳发生器的工作状态；

所述控制器与所述双水平呼吸机信号连接，用于控制所述双水平呼吸机的工作状态。

在优选的实施方式中，模拟人还包括控制终端，所述控制终端与所述控制器信号连接，用于向控制器发送配置参数。

在优选的实施方式中，模拟人还包括云端服务器，所述云端服务器连接所述控制器和所述控制终端；

所述云端服务器用于发送配置参数给所述控制器；

或，所述云端服务器用于接收所述控制终端发来的配置参数，并将所述配置参数发送给所述控制器。

在优选的实施方式中，所述模拟人体包括背部壳体和腹部蒙皮，所述腹部蒙皮覆盖设置在所述背部壳体上，形成内部空腔，所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述内部空腔内。

在优选的实施方式中，所述心跳发生器包括电磁铁、铁块、不锈钢芯、限位块和导向杆；

所述电磁铁设置在所述不锈钢芯内，所述不锈钢芯上设置有通孔，所述导向杆穿过所述通孔设置；

所述导向杆的一端设置有限位块，所述铁块滑动设置在所述导向杆上，所述铁块和所述限位块之间设置有缓冲装置；

所述控制器用于控制电磁铁的吸合与断开；

在优选的实施方式中，所述缓冲装置包括缓冲弹簧和缓冲块，所述缓冲块连接所述限位块，所述缓冲弹簧两端分别连接所述缓冲块和所述铁块。

在优选的实施方式中，所述控制器包括电源、微控制单元、通讯模块和指示灯；

所述电源连接所述微控制单元，用于给所述控制器供电；

所述微控制单元连接所述通讯模块和所述指示灯。

在优选的实施方式中，模拟人还包括充气肺囊；

所述双水平呼吸机通过通气管路连接充气肺囊。

第二方面，本发明还提供了一种利用上述任一项所述的模拟人进行心跳模拟的方法，设置心率为n，设置心跳发生器通电时间为c毫秒，心跳发生器断电时间为(60/n×1000-c)毫秒，即可模拟心率为n次/分钟的规律性心跳的BCG冲击波。

在优选的实施方式中，设置心率为n，正常的心率的个数x，早搏的提前时间量y毫秒；

早搏的模拟过程为：

For i＝1to x

心跳发生器通电时间：c毫秒

If(x-i)>0then

心跳发生器断电时间：(60/n*1000-c)毫秒

End

Next i

心跳发生器断电时间：(60/n*1000-c-y)毫秒

心跳发生器通电时间：c毫秒

心跳发生器断电时间：(60/n*1000-c+y)毫秒

重复上述过程。

在优选的实施方式中，心率为n时，房颤发生的BCG心冲击波波形为：

每次的所述心跳发生器通电时间为(c+随机数R1)毫秒，其中，随机数R1在[-0.2×c，0.2×c]区间内变化；

每次所述心跳发生器断电的时间为[(60/n×1000-c)-随机数R1]毫秒。

在优选的实施方式中，心率为n，心率不齐间隔为b/1000秒的窦性心率不齐情况的模拟过程为：

i＝1

开始循环

心跳发生器通电时间c毫秒

If i是奇数

心跳发生器断电时间为[(60/n*1000-c)+b/2]毫秒

Else if i是偶数

心跳发生器断电时间为[(60/n*1000-c)-b/2]毫秒

End if

i＝i+1

结束循环

其中，b为窦性心率不齐的差距时间，单位为毫秒。

在优选的实施方式中，模拟呼吸引发的窦性心律不齐的方式为：

设置所述双水平呼吸机的呼吸频率为e，吸气上升占比d，则每一次的呼吸持续时间为60/e×1000毫秒，吸气时间为60/e×1000×d毫秒，呼气时间为60/e×1000×(1-d)毫秒；设置吸气时的心率与呼气时的心率比为f；

模拟呼吸引发的窦性心率不齐过程如下：

开始第一次心跳：心跳发生器通电时间为c毫秒

按照呼吸频率为e，吸气上升占比d，呼吸机持续工作

开始计时

判断是否处于触发心跳的时刻，如果到了触发心跳的时刻：

If计时属于吸气的时间段

心跳发生器断电时间为(60/n*1000-c)/(1+(f-1)/2)毫秒心跳发生器通电时间为c/(1+(f-1)/2)毫秒

Else计时属于呼气的时间段

心跳发生器断电时间为(60/n*1000-c)*(1+(f-1)/2)毫秒心跳发生器通电时间为c*(1+(f-1)/2)毫秒

End if

结束计时。

本发明实施例的有益效果是：

通过控制器来控制心跳发生器和双水平呼吸机，来对人体的心跳和呼吸进行模拟，进而方便实现心冲击波标准计量和医用模拟临床检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的模拟人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的模拟人的充气肺囊的设置位置示意图；

图3为本发明实施例提供的模拟人的心跳发生器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的模拟人的控制器的结构示意图。

图标：

1：模拟人体；2：心跳发生器；3：充气肺囊；4：控制器；5：通气管路；6：限位块；7：缓冲块；8：弹簧；9：铁块；10：电磁铁；11：不锈钢芯；12：通孔；13：导向杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一方面，本发明提供一种模拟人，如图1所示，包括模拟人体1、心跳发生器、双水平呼吸机和控制器；所述控制器、所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述模拟人体1内；所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均与所述控制器信号连接。

双水平呼吸机与控制器之间的连接方式可以是通过线缆进行连接用于传输数据信息，也可以是通过蓝牙、红外、WiFi等无线传输方式进行连接用于数据信息的传输。

控制器为模拟人的数据处理器，其对心跳发生器和双水平呼吸机的参数进行配置和处理，达到对人体心跳和呼吸的模拟。

更具体的，在本实施例中，通过心跳发生器模拟人体1心跳状态，通过双水平呼吸机模拟人体1呼吸状态，通过控制器对心跳发生器和双水平呼吸机进行控制，以模拟不同状态下的人的心率和呼吸，用于实现心冲击波标准计量和医用模拟临床检测。

在可选的实施方式中，模拟人还包括控制终端，所述控制终端与所述控制器信号连接，用于向控制器发送配置参数。

具体的，在本实施例中，控制终端为手机端或者电脑端，通过蓝牙wifi、4G或网线与控制器通讯，通过远程就可以设置模拟的心跳冲击波和肺部呼吸运动情况，不需要去接触模拟人体1，也就不会给计量带来额外的振动信号引起误差。在可选的实施方式中，模拟人还包括云端服务器，所述云端服务器连接所述控制器和所述控制终端；所述云端服务器用于发送配置参数给所述控制器；或，所述云端服务器用于接收所述控制终端发来的配置参数，并将所述配置参数发送给所述控制器。

在本实施例中，如果选择手机通过蓝牙方式与控制器进行通讯，发送配置参数给控制器调整心跳发生器和双水平呼吸机的工作状态，则不需要云端服务器程序。

如果是手机端通过wifi或4G的方式与控制器进行通讯，控制心跳发生器和双水平呼吸机，或者是通过电脑端程序与控制器通讯，控制心跳发生器和双水平呼吸机：则先要将控制心率与呼吸的参数指令发到云端服务器，再由云端服务器发送给控制器，控制器接收到配置参数后，控制心跳发生器和双水平呼吸机的工作状态，此时心跳发生器和双水平呼吸机会与云端服务器程序保持常连接，进行数据的交互，包括接收心率呼吸控制参数，返回控制成功或者失败的指令。

通过云端服务器的设置，能够使得控制端对心跳发生器和双水平呼吸机的控制更加自动化和智能化，提高检测的准确性。

当云端服务器根据参数对控制器进行自动配置参数时，云端服务器也相当于是控制终端。

在可选的实施方式中，所述模拟人体1包括背部壳体和腹部蒙皮，所述腹部蒙皮覆盖设置在所述背部壳体上，形成内部空腔，所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述内部空腔内。

具体的，在本实施例中，背部壳体为塑料外壳，用于模拟人体1背部；胸腹蒙皮为硅胶材质，用于模拟人体1皮肤，其内部形成内部空腔，可以在内部空腔内安放心跳发生器2、双水平呼吸机等设备。

更具体的，在本实施例中，心跳发生器2先固定在缓存材质上后，之后再固定在塑料外壳上。双水平呼吸机连接的肺囊通过支持结构和胸腹蒙皮紧密接触。

在可选的实施方式中，所述心跳发生器2包括电磁铁10、铁块9、不锈钢芯11、限位块6和导向杆13；所述电磁铁10设置在所述不锈钢芯11内，所述不锈钢芯11上设置有通孔12，所述导向杆13穿过所述通孔12设置；所述导向杆13的一端设置有限位块6，所述铁块9滑动设置在所述导向杆13上，所述铁块9和所述限位块6之间设置有缓冲装置。

具体的，在本实施例中，如图3所示，心跳发生器2包括电磁铁10、铁块9、不锈钢芯11、限位块6和导向杆13。具体的，不锈钢芯11上设置有通孔12，在通孔12的一端设置有沉孔，导向杆13穿过通孔12设置，铁块9设置在导向杆13上，且铁块9设置在沉孔内。当电磁铁10通电时，铁块9在电磁铁10的作用下，向不锈钢芯11方向移动，与不锈钢芯11之间产生撞击，当电磁铁10断电时，铁块9在缓冲装置的作用下与不锈钢芯11分离。

心跳发生器2主要由电磁铁10、铁块9、不锈钢芯11、弹簧8、缓冲块7、限位块6组成，电磁铁10通电吸合铁块9、电磁铁10断电铁块9回弹产生冲击振动，来模拟心冲击波。电磁铁10的通电时间、断电时长可以通过控制器4的I/O口控制。

在可选的实施方式中，所述缓冲装置包括缓冲弹簧8和缓冲块7，所述缓冲块7连接所述限位块6，所述缓冲弹簧8两端分别连接所述缓冲块7和所述铁块9。

在本实施例中，导向杆13的两端均设置有缓冲块7。

在本实施例中，缓冲弹簧8与铁块9之间进行固定连接，使得铁块9在下行或上行时均具有一定的缓冲，不会造成直接碰撞，降低了冲击力。

在可选的实施方式中，如图4所示，所述控制器4包括电源、微控制单元、通讯模块和指示灯；所述电源连接所述微控制单元，用于给所述控制器4供电；所述微控制单元连接所述通讯模块和所述指示灯。

在本实施例中，电源输入给整个控制器4供电，微控制单元(以下简称MCU)是整个控制器4的核心，具体的，在本实施例中，MCU为STM32。

在本实施例中，通讯模块包括wifi模块和蓝牙模块，wifi模块用来和云端服务器通讯，蓝牙模块用来和手机端、双水平呼吸机通讯。

在本实施例中，通讯模块也可以选择4G模块或者网线通讯模块。

在本实施例中，蓝牙模块与手机端进行交互，接收手机对心跳发生器2的配置，包括心率、电磁铁10的吸合时间、电磁铁10的断电时间等；并将蓝牙配置成功的消息反馈给MCU。

一般来说，例如控制每分钟心跳60次，就可以设置为通电15毫秒，断电985毫秒，即可产生每分钟60次心跳的模拟效果。

控制器通过Wifi、4G、网线等接收云端服务器程序对心跳发生器2的配置，包括心率、电磁铁10的吸合时间、电磁铁10的断电时间等；并将配置成功的消息反馈给云端服务器。

MUC通过I\O口控制心跳发生器2,I\O口输出高电平心跳发生器2的电磁铁10吸合，I\O口输出低电平心跳发生器2的电磁铁10断开；I\O口高低电平的时间控制，能精确到毫秒级，对控制心跳模拟提供了非常良好的效果。

在本实施例中，指示灯用以显示控制器的工作情况。

在本实施例中，电源接通后，指示灯提示系统自动工作。接收指令模拟心跳发生过程中，指示灯闪烁，提升心跳模拟器正在工作。

特殊心跳的模拟过程：

(1)通过控制I\O口高低电平的时间，可以模拟心率不齐情况；

(2)通过控制I\O口高低电平的时间，可以模拟早搏、房颤等过程；

(3)通过控制I\O口高低电平的时间，可以模拟其他异常心跳事件等情况；

在可选的实施方式中，如图2所示，还包括充气肺囊3；所述双水平呼吸机通过通气管路5连接充气肺囊3。

在本实施例中，模拟人体1的侧面设置有电源(5V输入)和气流输入端口。气流输入端口与管道连接通到充气肺囊3。模拟人体1还包括模拟肺，由充气肺囊3、通气管路5、泄气管路等构成，模拟肺放到胸腹蒙皮下方。

在本实施例中，双水平呼吸机内置于模拟人体内，通过管路与气流输入端口连接；

在可选的实施方式中，双水平呼吸机可以置于模拟人体外部，通过管路与气流输入端口连接；

双水平呼吸机主要有充气、抽气功能，可以通过蓝牙或者wifi、4G、网线等方式接收呼吸率、呼吸上下沿时间占比等数据，控制充气肺囊3的充气和泄气，模拟肺部呼吸运动。

也就是说，双水平呼吸机和充气肺囊3、通气管路5、泄气管路等构成模拟肺，模拟肺部呼吸运动。

具体的，双水平呼吸机通过通气管路5与充气肺囊3连接，通过双水平呼吸机控制吸气、放气，可以对充气肺囊3进行充气和放气，模拟胸廓运动。

控制器通过蓝牙或者wifi/4G/网线等模式，可以远程双水平呼吸机设置为“ST”模式，设置吸气压、呼气压、上升时间、吸气占比等参数，可以设置胸腹运动上升、下降的曲线。设置呼吸率，例如“20”，即每分钟的呼吸次数(一次完整的吸气、呼气的时间＝60秒/呼吸率)。可以设置呼气触发、吸气触发、上升时间、吸气占比、呼气压、吸气压等参数，模拟不同情况下人体肺部呼吸运动，可以模拟正常人、慢阻肺、呼吸急促、呼吸缓慢等各种情况。

双水平呼吸机的呼吸率参数可以通过控制器进行设置，也可以利用控制终端通过蓝牙方式或者wifi、4G、网线等方式进行控制，来配置双水平呼吸机的参数，模拟肺部呼吸运动，也可以通过手动方式人工设定。

第二方面，本发明提供一种利用前述实施方式任一项所述的模拟人进行心跳模拟的方法，设置心率为n，设置心跳发生器2的通电时间(以下简称：通电时间)为c毫秒，心跳发生器2的断电时间(以下简称：断电时间)为(60/n×1000-c)毫秒，即可模拟心率为n次/分钟的规律性心跳的BCG冲击波。

首先设置心率为n，默认的心跳发生器2的通电时间为c毫秒(一般默认为15毫秒，即控制心跳发生器2的通电时间上电15毫秒)，心跳发生器2的断电时间为(60/n×1000-c)毫秒，即可模拟心率为n次/分钟的规律性心跳的BCG冲击波。

控制终端通过wifi或者蓝牙，将参数发生给控制器4，参数配置的数据主要采用字节流或者json的方式发送，发送的内容主要包括心率模式、心率次数、心跳发生器2的通电时间、断电时间、正常心率个数、异常心率个数、早搏提前时间等。控制器4根据参数配置，I/O口输出高低电平控制心跳发生器2的电磁铁吸合模拟不同的心跳情况。

举例：一般来说，例如控制每分钟心跳60次，就可以设置为通电15毫秒，断电985毫秒，即可产生每分钟60次心跳的模拟效果。发送的控制命令为：正常频率、60、15、985、1、0、0。

在本实施例中，还可以进行早搏事件的模拟。具体方式如下：

首先设置心率为n，默认心跳发生器2的通电时间为c毫秒，一般默认为15毫秒，即控制心跳发生器2的通电时间上电15毫秒，心跳发生器2的断电时间为(60/n×1000-c)毫秒，即可模拟心率为n次/分钟的规律性心跳的BCG冲击波。

一般的早搏事件是x个正常+1个早搏，常见的比如1个正常+1个早搏称二联律，2个正常+1个早搏称三联律。

然后设置正常的心率的个数x，早搏的提前时间量y毫秒。

一个简单的循环即可完成：

For i＝1to x

心跳发生器通电时间：c毫秒

If(x-i)>0then

心跳发生器断电时间：(60/n×1000-c)毫秒

End

Next i

心跳发生器断电时间：(60/n×1000-c-y)毫秒

心跳发生器通电时间：c毫秒

心跳发生器断电时间：(60/n×1000-c+y)毫秒

重复上述循环过程；

举例：一般来说，例如控制每分钟心跳60次,2个正常+1个早搏称三联律,早搏时间是200ms。发送的控制命令为：早搏、60、15、985、2、1、200。

在可选的实施方式中，心率为n时，房颤发生的BCG心冲击波波形为：

每次的所述心跳发生器2通电时间为(c+随机数R1)毫秒，其中随机数R1在[-0.2×c，0.2×c]区间内变化；

每次心跳发生器2断电的时间为[(60/n×1000-c)-随机数R1]毫秒。

房颤模拟主要是模拟突发的心率变异事件，临床上主要观察到的是R-R期的绝对不等，我们模拟的是心率冲击(BCG)波形中的J-J峰值的绝对不等。

首先设置心率为n，默认心跳发生器2的通电时间为c毫秒，则心跳发生器2断电时间为(60/n×1000-c)毫秒。

设置模拟房颤开始：

每次心跳发生器2的通电时间为(c+随机数R1)毫秒，其中随机数R1在[-0.2×c，0.2×c]区间内变化。

每次心跳发生器2断电的时间为[(60/n×1000-c)-随机数R1]毫秒。

即可模拟心率为n的时候，房颤发生的BCG心冲击波波形。

在本实施例中，还可以进行窦性心率不齐的模拟，具体方式如下：

在临床医学上，相邻R-R间期大于0.12秒即为窦性心率不齐。

首先设置心率为n，默认心跳发生器2的通电时间为c毫秒，则心跳发生器2断电时间为(60/n×1000-c)毫秒，窦性心率不齐的差距时间为b毫秒，一般情况下设置b为大于120。

发生模拟窦性心率不齐的控制过程如下：

i＝1

开始循环

心跳发生器通电时间c毫秒

If i是奇数

心跳发生器断电时间为[(60/n×1000-c)+b/2]毫秒

Else if i是偶数

心跳发生器断电时间为[(60/n×1000-c)-b/2]毫秒

End if

i＝i+1

结束循环

即可模拟心率为n，心率不齐间隔为b/1000秒的窦性心率不齐情况。

在可选的实施方式中，模拟呼吸引发的窦性心律不齐的方式为：

设置所述双水平呼吸机的呼吸频率为e，吸气上升占比d，则每一次的呼吸持续时间为60/e×1000毫秒，吸气时间是60/e×1000×d毫秒，呼气时间是60/e×1000×(1-d)毫秒；设置吸气时的心率与呼气时的心率比为f，其中，f一般可以设置为1.1。

“呼吸性窦性心律不齐”，这是一种正常生理现象，它的特点是随呼吸的变化而变换，吸气时心率可增加数跳，呼气时又可减慢数跳，其快慢周期恰好等于一个呼吸周期，屏气时心律转为规则。这种随呼吸变化的“窦性心律不齐”

首先设置心率为n，默认心跳发生器2的通电时间为c毫秒，则心跳发生器2断电时间为(60/n×1000-c)毫秒。

设置双水平呼吸机的呼吸频率为e，吸气上升占比d。则每一次的呼吸持续时间为60/e×1000毫秒，吸气时间是60/e×1000×d毫秒，呼气时间是60/e×1000×(1-d)毫秒。

设置吸气时的心率与呼气时的心率比为f，其中f一般可以设置为1.1。

模拟呼吸引发的窦性心率不齐的过程如下：

开始第一次心跳：心跳发生器2的通电时间为c毫秒

按照呼吸频率为e，吸气上升占比d，呼吸机持续工作

开始计时

判断是否处于触发心跳的时刻，如果到了触发心跳的时刻：

If计时属于吸气的时间段

心跳发生器断电时间为(60/n×1000-c)/(1+(f-1)/2)毫秒心跳发生器的通电时间为c/(1+(f-1)/2)毫秒

Else计时属于呼气的时间段

心跳发生器断电时间为(60/n×1000-c)×(1+(f-1)/2)毫秒心跳发生器的通电时间为c×(1+(f-1)/2)毫秒

End if

结束计时

由上述可以看出，本发明提供的模拟人，在使用时，将医用双水平呼吸机连接充气气囊管路接口，打开电源，将心跳发生器接通电源，通过手机调节双水平呼吸机的呼吸率参数，在5-50区间变化，其余参数默认值；通过手机设置心跳发生器的心率输出值，心率输出值在20-300之间变化。

仪器使用完毕后，应送货仪器存储地点，交由仪器管理人员接收。

具有远程控制心跳和呼吸肺部运动功能的模拟人，其不仅可以设置心跳+呼吸的模式，还可以设置为单独的心跳模式或单独的呼吸模式。

通过调整模拟人体1，还可以设置平躺、侧卧模式。

通过外部人为的翻动模拟人体1，还可以模拟体动、翻身等情况。

通过动态调整呼吸率、心率的值，例如：呼吸率逐渐归0、心率模拟心衰的过程，可以模拟人濒死的过程。

通过配置特殊心跳的模拟过程，可以模拟心率不齐、早搏、房颤、多种异常心跳事件等情况。

本发明涉及一种可以远程控制模拟早搏、房颤事件的具有心跳和呼吸运动的模拟人，由手机端、云端、控制器、心跳发生器、双水平呼吸机为主要组成部分，将上述部件置入全身或者半身的模拟人体1中，即可产生一种可以远程控制模拟早搏、房颤事件的具有心跳和呼吸运动的模拟人。通过手机端远程控制，可选蓝牙模式，也可选连接云端TCP/IP方式数据传输控制，控制器硬件通过蓝牙或者wifi/4G/网线，接收心率控制数据采用电磁铁10吸合的方式产生模拟的BCG，即心冲击波。可以在手机端随意调整模拟人的心率、呼吸频率，设置模拟早搏、房颤事件，设置模拟早搏、房颤事件和呼吸上下沿的关系，方便实现BCG标准计量和医用模拟临床检测。

本发明适用于医院、医疗器械检验领域、标准计量等的多种环境。

使用本发明的技术方案，可以对非接触式体征监测设备的检测和计量进行定标，填补了行业空白。

本发明实施例的有益效果是：

通过控制器来控制心跳发生器和双水平呼吸机，对人体的心跳和呼吸进行模拟，进而方便实现心冲击波标准计量和医用模拟临床检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种模拟人，其特征在于，包括模拟人体、心跳发生器、双水平呼吸机和控制器；

所述控制器、所述心跳发生器和所述双水平呼吸机均设置在所述模拟人体内；

所述控制器与所述心跳发生器信号连接，用于控制所述心跳发生器的工作状态；

所述控制器与所述双水平呼吸机信号连接，用于控制所述双水平呼吸机的工作状态。

2.根据权利要求1所述的模拟人，其特征在于，还包括控制终端，所述控制终端与所述控制器信号连接，用于向控制器发送配置参数。

3.根据权利要求2所述的模拟人，其特征在于，还包括云端服务器，所述云端服务器连接所述控制器和所述控制终端；

所述云端服务器用于发送配置参数给所述控制器；

或，所述云端服务器用于接收所述控制终端发来的配置参数，并将所述配置参数发送给所述控制器。

4.根据权利要求1所述的模拟人，其特征在于，所述心跳发生器包括电磁铁、铁块、不锈钢芯、限位块和导向杆；

所述电磁铁设置在所述不锈钢芯内，所述不锈钢芯上设置有通孔，所述导向杆穿过所述通孔设置；

所述导向杆的一端设置有限位块，所述铁块滑动设置在所述导向杆上，所述铁块和所述限位块之间设置有缓冲装置；

所述控制器用于控制电磁铁的吸合与断开；

所述缓冲装置包括缓冲弹簧和缓冲块，所述缓冲块连接所述限位块，所述缓冲弹簧两端分别连接所述缓冲块和所述铁块；

或，所述控制器包括电源、微控制单元、通讯模块和指示灯；

所述电源连接所述微控制单元，用于给所述控制器供电；

所述微控制单元连接所述通讯模块和所述指示灯。

5.根据权利要求1所述的模拟人，其特征在于，还包括充气肺囊；

所述双水平呼吸机通过通气管路连接充气肺囊。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的模拟人进行心跳模拟的方法，其特征在于，设置心率为n，设置心跳发生器通电时间为c毫秒，断电时间为(60/n×1000-c)毫秒，即可模拟心率为n次/分钟的规律性心跳的BCG冲击波。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，心率为n，正常的心率的个数x，早搏的提前时间量y毫秒；

早搏的模拟过程为：

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心跳发生器断电时间：(60/n*1000-c-y)毫秒

心跳发生器通电时间：c毫秒

心跳发生器断电时间：(60/n*1000-c+y)毫秒

重复上述过程。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，心率为n时，房颤发生的BCG心冲击波波形为：

每次的所述心跳发生器通电时间为(c+随机数R1)毫秒，其中，随机数R1在[-0.2×c，0.2×c]区间内变化；

每次所述心跳发生器断电的时间为[(60/n×1000-c)-随机数R1]毫秒。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，心率为n，心率不齐间隔为b/1000秒的窦性心率不齐情况的模拟过程为：

其中，b为窦性心率不齐的差距时间，单位为毫秒。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，模拟呼吸引发的窦性心律不齐的方式为：

设置所述双水平呼吸机的呼吸频率为e，吸气上升占比d，则每一次的呼吸持续时间为60/e×1000毫秒，吸气时间为60/e×1000×d毫秒，呼气时间为60/e×1000×(1-d)毫秒；设置吸气时的心率与呼气时的心率比为f；

模拟呼吸引发的窦性心率不齐过程如下：

开始第一次心跳：心跳发生器通电时间为c毫秒

按照呼吸频率为e，吸气上升占比d，呼吸机持续工作

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