ITMI951630A1

ITMI951630A1 - MANNEQUIN FOR THE SIMULATION OF HEART PATHOLOGIES

Info

Publication number: ITMI951630A1
Application number: IT95MI001630A
Authority: IT
Inventors: Alberto Rovetta; Massimo Pagani; Cas Livio Dei; Marco Pedevilla; Stefano Martinini
Original assignee: Pharmacia Spa
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1997-01-26
Also published as: ITMI951630A0; IT1277357B1; AU6700296A; WO1997005591A1

Abstract

Manichino atto a simulare patologie cardiache per l'addrestramento di cardiologi, il manichino comprendente un involucro sagomato ricoperto da una membrana elastica ed alloggiante almeno un trasduttore elettromeccanico atto a trasmettere ad un'area definita di detta membrana delle pulsazioni con frequenza variabile ed ampiezza anche variabile, il trasduttore essendo del tipo a magnete permanente fisso ed a bobina mobile posizionata tra le espansioni polari del magnete e percorsa dalla corrente alimentata da un sistema computerizzato.Manikin suitable for simulating cardiac pathologies for the training of cardiologists, the manikin comprising a shaped casing covered by an elastic membrane and housing at least an electromechanical transducer suitable for transmitting pulsations with variable frequency and variable amplitude to a defined area of said membrane , the transducer being of the fixed permanent magnet and moving coil type positioned between the polar expansions of the magnet and crossed by the current supplied by a computerized system.

Description

Descrizione di un'invenzione industriale avente titolo: Description of an industrial invention entitled:

"MANICHINO PER LA SIMULAZIONE DI PATOLOGIE CARDIACHE" "MANNEQUIN FOR THE SIMULATION OF HEART DISEASE"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

L'invenzione concerne un manichino atto a simulare patologie cardiache ed utilizzabile per l'addestramento di cardiologi. The invention relates to a manikin suitable for simulating cardiac pathologies and usable for training cardiologists.

L'ideale/ per addestrare gli studenti ed i cardiologi, sarebbe quello di potere avere a disposizione persone aventi le pio svariate patologie cardiache per rilevarne i sintomi specifici e diversi per ciascuna patologia: tale possibilità, in pratica non esiste, col risultato che l'addestramento diventa necessariamente superficiale od incompleto ed in ogni caso insoddisfacente. The ideal / to train students and cardiologists, would be to be able to have people with various cardiac pathologies available to detect the specific and different symptoms for each pathology: this possibility, in practice, does not exist, with the result that the training necessarily becomes superficial or incomplete and in any case unsatisfactory.

Per superare questi problemi, sono stati realizzati dei manichini riproducenti le sembianze del tronco e delle braccia ed anche della testa di una persona vera e propria: tali manichini alloggiano dei sensori e dei trasduttori (cioè dei dispositivi che trasformano un segnale elettrico in movimento meccanico ) che permettono di generare , per i principali punti dei manichini stessi, suoni e movimenti caratteristici delle patologie più diverse e tipici per tali punti. I suoni possono essere rilevati tramite uno stetoscopio, mentre i movimenti sono rilevabili sia per osservazioni diretta che per la palpazione. To overcome these problems, mannequins have been created reproducing the appearance of the trunk and arms and also of the head of a real person: these mannequins house sensors and transducers (i.e. devices that transform an electrical signal into mechanical movement) which allow to generate, for the main points of the mannequins themselves, sounds and movements characteristic of the most diverse and typical pathologies for such points. Sounds can be detected using a stethoscope, while movements are detectable both by direct observation and by palpation.

Manichini di tale tipo sono descritti nei brevetti US-A-3 .662.076 , US-A-3.888 .020, US-A-3.947.974, US-A-4.601 .665, US-A-4 .828.501 , US-A-4.932.879, GB-A-2 .193 .029 ed EP-A-0.561.658 . Mannequins of this type are described in US-A-3 .662.076, US-A-3.888 .020, US-A-3.947.974, US-A-4.601 .665, US-A-4 .828.501, US- A-4.932.879, GB-A-2 .193 .029 and EP-A-0.561.658.

Questi brevetti, oltre a descrivere dispositivi atti ad emettere suoni rilevabili con uno stetoscopio e dei trasduttori elettromeccanici atti ad impartire movimenti in zone ben definite della superficie del manichino, illustrano i più svariati sistemi (pilotati da registratori o da sistemi computerizzati) per comandare la desiderata emissione di suoni o la voluta sequenza di movimenti nei vari punti di ciascun manichino, in funzione della patologia che si vuole simulare. These patents, in addition to describing devices capable of emitting sounds detectable with a stethoscope and electromechanical transducers capable of imparting movements in well-defined areas of the surface of the manikin, illustrate the most varied systems (driven by recorders or computerized systems) to control the desired emission of sounds or the desired sequence of movements in the various points of each manikin, according to the pathology to be simulated.

Limitando la nostra attenzione al sistema di trasmissione del movimento alle zone di interesse del manichino, si può notare che il brevetto US-A-3.662.076 descrive una serie di camme azionate in modo continuo e sempre nello stesso senso da un motore elettrico a velocità variabile, tali camme comprimendo delle pompette che trasmettono un movimento oscillatorio a dei pistoni posizionati al di sotto ed a contatto con membrana elastica che simula la pelle del manichino; il brevetto US-A-4,601,665 descrive un sistema in cui i pistoni posizionati al di sotto ed a contatto con la "pelle" del manichino sono costituiti dagli steli di trasduttori elettromeccanici in cui gli stessi steli fanno parte di un magnete permanente o di un materiale ferromagnetico traslabile telescopicamente all'interno della cavità di un solenoide fisso percorso da una corrente elettrica alimentata dal sistema di pilotaggio di tale dispositivo; ed il brevetto GB-A-2 .193.029 descrive una realizzazione del manichino in cui diverse parti costitutive del petto del manichino sono montate su perni sui quali esse possono essere fatte basculare tra due posizioni per attrazione elettromagnetica. Limiting our attention to the movement transmission system to the areas of interest of the manikin, it can be noted that the US-A-3,662,076 patent describes a series of cams operated continuously and always in the same direction by an electric motor at speed variable, these cams by compressing small pumps which transmit an oscillatory movement to pistons positioned below and in contact with an elastic membrane which simulates the skin of the manikin; the US-A-4,601,665 patent describes a system in which the pistons positioned below and in contact with the "skin" of the manikin are constituted by the stems of electromechanical transducers in which the same stems are part of a permanent magnet or material ferromagnetic telescopically movable inside the cavity of a fixed solenoid through which an electric current is fed by the driving system of this device; and the patent GB-A-2 .193.029 describes an embodiment of the manikin in which different constituent parts of the manikin's chest are mounted on pins on which they can be made to tilt between two positions by electromagnetic attraction.

Tutti i dispositivi citati sono facilmente pilotabili in modo da trasmettere alla "pelle" del manichino delle oscillazioni di frequenza fissa o variabile, ma nessuno di essi permette di realizzare anche, a volontà ed in modo molto semplice, una variazione della ampiezza della oscillazione meccanica della "pelle" del manichino in corrispondenza della zona ove è posizionato il relativo trasduttore elettromeccanico. All the aforementioned devices can be easily controlled in order to transmit oscillations of fixed or variable frequency to the "skin" of the manikin, but none of them allows to realize, at will and in a very simple way, a variation of the amplitude of the mechanical oscillation of the "skin" of the manikin in correspondence with the area where the relative electromechanical transducer is positioned.

Scopo principale della presente invenzione è quindi quello di realizzare un manichino per la simulazione di patologie cardiache, il quale sia atto a trasmettere a zone prescelte della "pelle" del manichino delle oscillazioni meccaniche di frequenza e specialmente di ampiezza variabili tra un minimo ed un massimo compatibili con la patologia che si vuole simulare. The main purpose of the present invention is therefore to produce a manikin for the simulation of cardiac pathologies, which is able to transmit mechanical oscillations of frequency and especially of amplitude varying between a minimum and a maximum to selected areas of the "skin" of the manikin. compatible with the pathology to be simulated.

Altro scopo è quello di realizzare un manichino del tipo sopra citato, il quale sia di semplice ed economica realizzazione e di sicuro funzionamento . Another object is to provide a mannequin of the aforementioned type, which is simple and inexpensive to manufacture and safe to operate.

Questi ed altri scopi ancora vengono realizzati con un manichino comprendente un involucro sagomato esternamente ricoperto da una membrana elastica ed internamente alloggiente almeno un trasduttore elettromeccanico agente su una zona limitata di detta membrana per trasmettere ad essa delle pulsazioni conseguenti ad impulsi elettrici alimentati a detto trasduttore da un sistema computerizzato, caratterizzato dal fatto che detto trasduttore elettromeccanico è del tipo a magnete permanente fisso ed a bobina mobile posizionata e mobile tra le espansioni polari del magnete e percorsa dalla corrente alimentata da un sistema di pilotaggio computerizzato. These and still other objects are achieved with a manikin comprising a shaped casing externally covered by an elastic membrane and internally housing at least one electromechanical transducer acting on a limited area of said membrane to transmit to it pulsations resulting from electrical impulses fed to said transducer from a computerized system, characterized in that said electromechanical transducer is of the fixed permanent magnet and moving coil type positioned and mobile between the pole pieces of the magnet and traversed by the current fed by a computerized driving system.

Preferibilmente detto trasduttore elettromeccanico è costituito da un motore lineare. Preferably said electromechanical transducer is constituted by a linear motor.

Al fine di rendere più chiara la comprensione della struttura e delle caratteristiche del manichino secondo l’invenzione, ne verrà ora descritta una realizzazione data a titolo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento all'unito disegno in cui: In order to clarify the understanding of the structure and characteristics of the mannequin according to the invention, an embodiment will now be described given purely by way of non-limiting example with reference to the joint drawing in which:

- la Figura 1 è una vista schematica ed in sezione longitudinale di un manichino ricoperto dalla membrana elastica simulante la "pelle" di un paziente, e - Figure 1 is a schematic and longitudinal section view of a manikin covered by the elastic membrane simulating the "skin" of a patient, and

la Figura 2 rappresenta schematicamente il particolare ingrandito di uno dei trasduttori alloggiati nel manichino. Figure 2 schematically represents the enlarged detail of one of the transducers housed in the manikin.

Il manichino schematizzato nei disegni comprende un involucro sagomato (realizzato, ad esempio, in alluminio, od in lamiera metallica, od in policarbonato) 1 simulante un torace umano ed esternamente ricoperto da una membrana elastica 2 (ad esempio costituita da una pellicola di gomma o di silicone) a sua volta simulante la pelle umana. The manikin schematized in the drawings comprises a shaped casing (made, for example, of aluminum, or of metal sheet, or of polycarbonate) 1 simulating a human thorax and externally covered by an elastic membrane 2 (for example consisting of a rubber film or silicone) in turn simulating human skin.

Nell'involucro sono ricavate delle finestre in corrispondenza delle zone ove si desidera rilevare movimenti tipici di certe patologie cardiache. Nel disegno è stata rappresentata, per semplicità, una di tali finestre posizionata in corrispondenza del punto cuore, mentre nel collo del manichino è stato previsto un altro punto di esame, in corrispondenza di una carotide. Windows are made in the casing in correspondence with the areas where it is desired to detect movements typical of certain cardiac pathologies. For the sake of simplicity, the drawing shows one of these windows positioned at the heart point, while another examination point has been provided in the neck of the manikin, at a carotid artery.

All'interno della cavità toracica delimitata dall'involucro 1 è alloggiato un motore elettrico lineare M comprendente un'asta mobile 3 posizionata tra le espansioni polari 4 di un magnete permanente,. L'asta mobile 3, che è a contatto con la membrana elastica 2, ingloba una o più bobine elettriche che sono alimentate da un sistema di pilotaggio computerizzato atto a provocare in tale asta delle oscillazioni di frequenza ed ampiezza dipendenti dal segnale elettrico alimentato alla bobina incorporata nell'asta stessa. A linear electric motor M comprising a movable rod 3 positioned between the pole pieces 4 of a permanent magnet is housed inside the thoracic cavity delimited by the casing 1. The movable rod 3, which is in contact with the elastic membrane 2, incorporates one or more electric coils which are powered by a computerized driving system capable of causing oscillations of frequency and amplitude in said rod depending on the electrical signal fed to the coil. incorporated in the auction itself.

Il motore elettrico lineare non viene descritto più in dettaglio perchè tali tipi di motori sono di per se ben noti: una realizzazione dello stesso è, ad esempio, illustrata nel brevetto US-A-4 .998.420. The linear electric motor is not described in more detail because these types of motors are well known per se: an embodiment of the same is, for example, illustrated in US-A-4 .998.420.

Un motore lineare è vantaggiosamente utilizzabile in corrispondenza del punto cuore del manichino ove esso permette di simulare in modo perfetto l'itto. A linear motor can advantageously be used in correspondence with the heart point of the manikin where it allows to simulate the ict in a perfect way.

Motori lineari sono utilizzabili anche in altri punti del manichino, mentre in altri punti ciò non è possibile a causa dello spazio disponibile troppo limitato. Linear motors can also be used in other points of the manikin, while in other points this is not possible due to the limited space available.

Ad esempio, nel collo del manichino, in corrispondenza di ciascuna carotide ove si desidera rilevare la pulsazione derivante dal battito cardiaco, il trasduttore elettromeccanico L (si veda la Fig. 1) è del tutto simile ad un comune altoparlante cui sia stata parzialmente asportata la membrana flessibile: tale trasduttore comprende un magnete permanente 5 tra le cui espansioni polari è posizionata una bobina mobile 6 alla quale è solidale una cupola 7 che è a contatto con la membrana 2. For example, in the neck of the manikin, in correspondence with each carotid where it is desired to detect the pulsation deriving from the heartbeat, the electromechanical transducer L (see Fig. 1) is quite similar to a common loudspeaker which has been partially removed flexible membrane: this transducer comprises a permanent magnet 5 between whose pole pieces there is a mobile coil 6 to which a dome 7 is integral which is in contact with the membrane 2.

La bobina 6 viene alimentata da un sistema computerizzato (facilmente realizzabile da un tecnico del ramo e, del resto, del tutto simile a quanto dettagliatamente descritto nei brevetti anteriori citati nella introduzione di questa descrizione) che provoca lo spostamento assiale della bobina 6 (e quindi della cupola 7 e della membrana 2 con essa in contatto), con oscillazioni di frequenza ed ampiezza regolabili in modo da riprodurre esattamente i movimenti che si avrebbero in corrispondenza della carotide di un vero e proprio paziente, affetto dalle più diverse patologie cardiache. The coil 6 is powered by a computerized system (which can be easily realized by a person skilled in the art and, moreover, completely similar to what is described in detail in the prior patents cited in the introduction of this description) which causes the axial displacement of the coil 6 (and therefore of the dome 7 and of the membrane 2 in contact with it), with adjustable frequency and amplitude oscillations so as to exactly reproduce the movements that would occur in correspondence with the carotid artery of a real patient, affected by the most diverse cardiac pathologies.

Nel particolare ingrandito di Fig. 2 è stata anche rappresentata una porzione di membrana 8 avente la funzione di molla elastica che trattiene la bobina 6 tra le espansioni polari del magnete permanente . In the enlarged detail of Fig. 2, a portion of membrane 8 has also been shown having the function of an elastic spring which holds the coil 6 between the pole pieces of the permanent magnet.

Trasduttori analoghi a quello indicata con la lettera L sono vantaggiosamente utilizzabili anche in corrispondenza di altri punti del manichino per semplicità non rappresentati nel disegno, ad esempio in corrispondenza dei polsi, dell'arteria brachiale e dell'inguine (radiale). Transducers similar to that indicated by the letter L can advantageously also be used at other points of the manikin for simplicity not shown in the drawing, for example at the wrists, the brachial artery and the (radial) groin.

Se il manichino comprende più di un trasduttore elettromeccanico ciascuno di essi sarà pilotato indipendentemente dagli altri per riprodurre le vere e proprie caratteristiche dei movimenti che sarebbero rilevabili in un paziente. If the manikin includes more than one electromechanical transducer, each of them will be piloted independently of the others to reproduce the real characteristics of the movements that would be detectable in a patient.

Claims

CLAIMS 1. Manikin suitable for simulating cardiac pathologies comprising a shaped envelope externally covered by an elastic membrane and internally housing at least one electromechanical transducer acting on a limited area of said membrane to transmit to it pulsations resulting from electrical impulses fed to said transducer by a system computerized, characterized in that said electromechanical transducer is of the fixed permanent magnet and moving coil type positioned and mobile between the pole pieces of the magnet and traversed by the current fed by a computerized driving system.

2. Manikin according to claim 1, characterized in that said electromechanical transducer is constituted by a linear motor.