RU218889U1

RU218889U1 - Pulse simulation module

Info

Publication number: RU218889U1
Application number: RU2022119335U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Гусаров; Игорь Владимирович Цветов; Евгений Валерьянович Данилов; Алексей Александрович Сидоров; Руслан Ринатович Валиахметов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭЙДОС"
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Полезная модель относится к области медицинской техники и может быть использована для обучения медицинского персонала диагностике состояния пациентов и отработке практических навыков по оказанию первой медицинской помощи. Полезная модель предназначена для имитации пульса пациента. Сущность полезной модели заключается в том, что при подаче электрического сигнала определенной формы на электродинамический излучатель происходит колебание присоединенной к излучателю мембраны, при этом в замкнутом объеме герметичного корпуса, примыкающего к мембране, возникают волны разряжения-сжатия. Полученные волны перемещаются по исходящему из корпуса жесткому каналу, далее, отражаясь от его стенок, попадают в эластичный канал, ударяясь о стенки которого создают на поверхности эластичного канала механические пульсации, ощутимые при касании пальцами руки. Технический результат заявляемого модуля заключается в получении реалистичных пульсаций, максимально схожих с пульсацией сердечного ритма живого человека.

The utility model relates to the field of medical technology and can be used to train medical personnel in diagnosing the condition of patients and developing practical skills in providing first aid. The utility model is designed to simulate the patient's pulse. The essence of the utility model lies in the fact that when an electrical signal of a certain form is applied to an electrodynamic emitter, the membrane attached to the emitter vibrates, while in the closed volume of the sealed housing adjacent to the membrane, rarefaction-compression waves occur. The received waves move along the rigid channel emanating from the body, then, being reflected from its walls, they fall into the elastic channel, hitting the walls of which create mechanical pulsations on the surface of the elastic channel, which are felt when touched by the fingers of the hand. The technical result of the proposed module is to obtain realistic pulsations that are as similar as possible to the heart rate pulsation of a living person.

Description

Полезная модель относится к обучающим устройствам, предназначенным для приобретения прочных сенсорно-моторных навыков по диагностике состояния пациента, и может быть использована в тренажерах-симуляторах биологических организмов.The utility model relates to training devices designed to acquire strong sensory-motor skills for diagnosing a patient's condition, and can be used in simulators of biological organisms.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Аналогом является полезная модель патент № RU (11) 187572 (13) U1 - Устройство для формирования пульсирующих потоков в фантомах кровеносных сосудов.An analogue is the utility model patent No. RU (11) 187572 (13) U1 - Device for the formation of pulsating flows in the phantoms of blood vessels.

Формирование пульсирующего потока в тканеимитирующем фантоме обеспечивается сочетанием насоса с регулируемым расходом, двух электромоторов, деформирующих гибкую трубку в разных направлениях на регулируемое количество градусов, а также вибромотора, обеспечивающего колебания стенок гибкой трубки с регулируемой амплитудой, что позволяет имитировать пульсации жидкости в гибких трубках по аналогии с пульсациями кровотока, вызванными работой клапанов сердца.The formation of a pulsating flow in a tissue-simulating phantom is provided by a combination of a pump with an adjustable flow rate, two electric motors that deform the flexible tube in different directions by an adjustable number of degrees, and a vibration motor that provides oscillations of the walls of the flexible tube with adjustable amplitude, which makes it possible to simulate fluid pulsations in flexible tubes by analogy with pulsations of blood flow caused by the work of the heart valves.

Представленный тренажер для решения поставленной задачи имитации биения пульса основан на сложной конструкции (требует дополнения электромотором, насосом), не автономен - взаимосвязан с работой большого комплекса устройств.The presented simulator for solving the task of simulating a pulse beat is based on a complex design (requires addition of an electric motor, pump), is not autonomous - it is interconnected with the operation of a large complex of devices.

В качестве прототипа выбран тренажер [1] (https://mirmanekenov.ru/тренажер-грудной-клетки-для-катетеризации-вен-система-centralineman) с венозным симулятором, предназначенный для тренировки пункции и катетеризации подключичной, внутренней яремной и других магистральных вен. Известный тренажер [1] включает: блок для ультразвукового исследования, выполненный из искусственной ткани, имитирующей структуру человеческого тела; искусственную кровь на водной основе; имитаторы кровеносных сосудов; емкость с искусственной кровью; ручной насос, позволяющий имитировать биение артериального пульса.As a prototype, a simulator [1] (https://mirmanekenov.ru/chest-trainer-for-catheterization-of-veins-system-centralineman) with a venous simulator, designed to train puncture and catheterization of the subclavian, internal jugular and other main veins. Known simulator [1] includes: a block for ultrasound, made of artificial tissue that mimics the structure of the human body; water-based artificial blood; blood vessel simulators; a container with artificial blood; a hand pump that simulates the beating of an arterial pulse.

Представленный тренажер в целях решения поставленной задачи имитации биения пульса, основан на сложной взаимозависимой конструкции, не автономен - взаимосвязан с имитатором сосудов, требует дополнения ручным насосом, при этом на тренажере, предполагающем только ультразвуковые исследования, исключена возможность реализации определения пульса методом пальпации.The presented simulator, in order to solve the task of simulating the pulse beat, is based on a complex interdependent design, is not autonomous - it is interconnected with the vascular simulator, it requires the addition of a hand pump, while on the simulator, which involves only ultrasonic researches, the possibility of realization of definition of pulse by a method of a palpation is excluded.

Задачей заявленной полезной модели является разработка устройств имитации пульса биологического существа в составе медицинского тренажера для комплексного обучения врачей по диагностированию состояния пациента в целях оказания первой медицинской помощи при различных клинических ситуациях.The objective of the claimed utility model is to develop devices for simulating the pulse of a biological being as part of a medical simulator for the comprehensive training of doctors in diagnosing a patient's condition in order to provide first aid in various clinical situations.

В заявляемом модуле имитации пульса генератором сигнала подается электрический сигнал определенной формы, сформированный при помощи цифроаналогового преобразователя. Далее сигнал проходит через присоединенный пассивный или активный фильтр нижних частот и усилитель звуковых частот D-класса, к которому, в свою очередь, подключен электродинамический излучатель, затем сигнал попадает на примыкающую к излучателю мембрану, соединенную с герметичным корпусом. При этом в замкнутом объеме герметичного корпуса возникают волны разряжения-сжатия. Полученные волны перемещаются по жесткому каналу, отражаясь от его стенок, волны попадают в эластичный канал, ударяясь о стенки которого создают на поверхности эластичного канала механические пульсации, ощутимые при касании пальцами руки, что и является техническим решением требуемой задачи.In the proposed pulse simulation module, the signal generator supplies an electrical signal of a certain shape, generated using a digital-to-analog converter. Further, the signal passes through an attached passive or active low-pass filter and a D-class audio amplifier, to which, in turn, an electrodynamic emitter is connected, then the signal enters the membrane adjacent to the emitter, connected to a sealed housing. In this case, rarefaction-compression waves arise in the closed volume of the hermetic housing. The resulting waves move along a rigid channel, reflected from its walls, the waves enter the elastic channel, hitting the walls of which create mechanical pulsations on the surface of the elastic channel, which are felt when touched by the fingers of the hand, which is the technical solution to the required problem.

Усилитель звуковых частот D-класса имеет коэффициент полезного действия порядка 90 процентов и, таким образом, позволяет минимизировать затраты энергии и нагрев усилителя при относительно большой выходной мощности. Уровень выходной мощности усилителя подбирается в соответствии с параметрами электродинамического излучателя и получаемых с его помощью волн разряжения-сжатия.The D-class audio amplifier has an efficiency of about 90 percent and thus minimizes power consumption and amplifier heating at relatively high output power. The output power level of the amplifier is selected in accordance with the parameters of the electrodynamic emitter and the rarefaction-compression waves obtained with its help.

Техническим результатом является создание модуля, обеспечивающего моделирование сигналов функционирования сердца пациента при проведении обучающих медицинских процедур для использования в медицинских тренажерах.The technical result is the creation of a module that provides simulation of the patient's heart functioning signals during training medical procedures for use in medical simulators.

Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлен общий вид модуля имитатора пульса (конструктивная схема).The essence of the utility model is illustrated by the drawing (Fig. 1), which shows a general view of the pulse simulator module (structural diagram).

Модуль имитатора пульса (1), генератор сигнала (2), цифроаналоговый преобразователь (3), пассивный или активный фильтр нижних частот (4), усилитель звуковых частот D-класса (5), электродинамический излучатель (6), мембрана (7), герметичный корпус (замкнутый объем) (8), жесткий канал (9), эластичный канал (10).Pulse simulator module (1), signal generator (2), digital-to-analog converter (3), passive or active low-pass filter (4), D-class audio amplifier (5), electrodynamic radiator (6), diaphragm (7), hermetic body (closed volume) (8), rigid channel (9), elastic channel (10).

Модуль имитатора пульса (1) содержит генератор сигнала (2), последовательно соединенный с цифроаналоговым преобразователем (3), пассивным или активный фильтром нижних частот (4) и усилителем звуковых частот D-класса (5), к которому присоединен электродинамический излучатель (6) с мембраной (7), ограниченной замкнутым объемом герметичного корпуса (8), с исходящим из него жестким каналом (9) с присоединенным к нему эластичным каналом (10).The pulse simulator module (1) contains a signal generator (2) connected in series with a digital-to-analogue converter (3), a passive or active low-pass filter (4) and a D-class audio frequency amplifier (5), to which an electrodynamic emitter (6) is attached with a membrane (7) limited by a closed volume of a sealed housing (8), with a rigid channel (9) coming out of it with an elastic channel (10) attached to it.

Поставленная задача создания модуля имитации пульса (1) достигается тем, что при подаче электрического сигнала определенной формы на электродинамический излучатель (6) происходит колебание примыкающей к нему мембраны (7), при этом в замкнутом объеме герметичного корпуса (8), присоединенного к мембране (7), возникают волны разряжения-сжатия, которые, перемещаясь по исходящему из герметичного корпуса (8) жесткому каналу (9), отражаются от его стенок, попадают в эластичный канал (10), и далее, ударяясь о стенки эластичного канала, создают на поверхности эластичного канала механические пульсации, ощутимые при касании пальцами руки, полученные пульсации максимально реалистично похожи на пульсации пульса живого человека.The task of creating a pulse simulation module (1) is achieved by the fact that when an electrical signal of a certain shape is applied to the electrodynamic emitter (6), the membrane (7) adjacent to it oscillates, while in the closed volume of the sealed housing (8) attached to the membrane ( 7), rarefaction-compression waves arise, which, moving along the rigid channel (9) emanating from the sealed housing (8), are reflected from its walls, fall into the elastic channel (10), and then, hitting the walls of the elastic channel, create on surface of the elastic channel, mechanical pulsations, felt when touched by the fingers of the hand, the resulting pulsations are most realistically similar to the pulsations of the pulse of a living person.

Сигнал определенной формы формируется генератором сигнала (2) с помощью цифроаналогового преобразователя (3) и далее, проходя через пассивный или активный фильтр нижних частот (4), подается на усилитель звуковых частот D-класса (5), к которому, в свою очередь, подключен электродинамический излучатель (6).A signal of a certain shape is generated by a signal generator (2) using a digital-to-analog converter (3) and then, passing through a passive or active low-pass filter (4), it is fed to a D-class audio frequency amplifier (5), to which, in turn, an electrodynamic emitter (6) is connected.

Усилитель звуковых частот D-класса (5) имеет коэффициент полезного действия порядка 90 процентов и, таким образом, позволяет минимизировать затраты энергии и нагрев усилителя (5) при относительно большой выходной мощности. Уровень выходной мощности усилителя (5) подбирается в соответствии с параметрами электродинамического излучателя (6) и получаемых с его помощью волн разряжения-сжатия.The D-class audio amplifier (5) has an efficiency of about 90 percent and thus minimizes the power consumption and heating of the amplifier (5) at a relatively high output power. The output power level of the amplifier (5) is selected in accordance with the parameters of the electrodynamic emitter (6) and the rarefaction-compression waves obtained with its help.

Достоинства полезной модели - низкая цена его реализации, простой способ установки, низкие затраты энергии.The advantages of the utility model are the low price of its implementation, a simple installation method, and low energy costs.

Источники информации, принятые во внимание:Sources of information taken into account:

1. https://mirmanekenov.ru/тренажер-грудной-клетки-для-катетеризации-вен-система-centralineman1. https://mirmanekenov.ru/chest-simulator-for-vein-catheterization-system-centralineman

Claims

A pulse simulator module, characterized in that it consists of a signal generator located inside it with the possibility of supplying a signal to a digital-to-analog converter connected to a digital-to-analog converter connected to a low-pass filter connected in series with a D-class audio frequency amplifier and an electrodynamic emitter, while to an electrodynamic emitter with the possibility of oscillation when an electrical signal is applied to it is adjacent to a membrane located in a sealed housing and connected to a sealed housing, and a rigid channel emerges from the sealed housing, connected to an elastic channel with the possibility of creating mechanical pulsations on the surface of the elastic channel that are felt when touched by fingers hands.