TWI564851B - Interactive Cardiopulmonary Resuscitation Teaching Aids and Methods - Google Patents

Description

互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法

本發明提供一種心肺復甦術教學之技術領域，尤指其技術上提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，其可獨立完成，生動易懂的影片及簡捷清楚的提示，配合操作數據立即回饋，並得以反覆練習達到快速、準確、熟練的狀態，並可驗證教育成果者。

按，習知前案參閱申請案號第103100652號「心肺復甦術」教學系統及方法，其包含有一影音輸入模組、一影像處理模組、一指引模組以及一輸出模組；其中影像輸入模組係利用於偵測及擷取使用者於執行胸部按壓步驟時的動態影像，以產生複數個狀態影像訊號；影像處理模組係耦接至影像輸入模組，接收並處理所取得之狀態影像訊號，在執行分析運算後將這些狀態影像訊號轉化成姿勢訊號，然後再將姿勢訊號整合轉化為一軌跡訊號；指引模組係耦接至影像處理模組，在接收軌跡訊號後，即根據軌跡訊號進行分析運算，並取得多種動態姿勢參數，然後對前述動能姿勢參數執行運算分析，以取得確效訊號，再 檢視此確效訊號，經過分析與判讀結果後，以作出至少一種回饋指示；輸出模組耦接至指引模組，以接收回饋指示，再將回饋指示輸出，導引該使用者正確地操作該胸部按壓步驟。

上述習知前案，其利用一外架攝影機輸入影像，運用影像辨識僅監視按壓姿勢，利用影像辨識監督使用者的姿勢是否標準，不標準則立即以語音系統來提醒，達到使用者可以專注於練習按壓胸腔的動作(叫叫CAB的C動作)。

惟，習知前案為影像辨識，且只針對練習按壓胸腔的動作(C)，本發明主要把各種感測器安裝於CPR人體操作平台，不需額外架設影像辨識設備，而且除了練習按壓胸腔的動作(C)，其他步驟包括(叫叫CAB)，其為呼叫病患(叫)、呼叫緊急醫療系統(叫)、胸外心臟按摩(C)、打開呼吸道(A)、給予人工呼吸(B)，皆可判定使用動作是否正確。

習知另一為「急救訓練輔助裝置」，是參加2014ARM Design Contest設計競賽Cortex-M分組的季軍。唯相較於本發明，該案流程上面沒有「暢通呼吸道」的過程，操作介面上，本發明畫面豐富度更勝此作品，互動性更為自由，本發明的系統擁有更多的選擇，除了可以選擇單項的練習模式，亦可選教學模式或考試模式。

習知又一為laerdal公司(www.laerdal.com)的產 品，然而該公司產品流程上無「暢通呼吸道」的過程。且該公司此系統僅供專業醫護人員，且無提供教學模式，而且必須一人在旁邊監督。反觀本發明的輔具裝置可供一般民眾，甚至專業醫護人員操作，除了可以更準確地透過評分標準來檢測是否通過標準的CPR，而教學軟體適時的提示，可以達到操作者自我監督、自我練習的目的，互動軟體可視為一教師或教練。另者，在無線傳輸的部分，本發明採用藍芽設備，該公司產品採用WLAN設備。

習知再一為美國專利US4932879號「COMPACT INTERACTIVE TRAINING MANIKIN SYSTEM」，唯該案完全為硬體設計部分，無軟體部分，更無互動式的教學或練習功能。

本發明之主要目的在於提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，本發明心肺復甦術(Cardiopulmonary Resuscitation,CPR)輔具裝置評測「按壓」的標準，係利用壓力感測器與超音波感測器，壓力感測器用於監控使用者是否按壓於正確的位置(兩乳頭連線中間)，超音波感測器用於監控使用者每次按壓的深度，是否有達到CPR的標準(至少下壓5公分)，CPR教學軟體軟體會計算使用者的按壓速率，給於適當的提示(如太快、太慢或太淺等)。CPR教學軟體搭配影片的教學與文字的解說，讓使 用者能更輕鬆理解CPR。

為達上述目的，本發明提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，係包含有：一CPR人體操作平台、一CPR互動式教學軟體其間以藍芽無線連接，CPR人體操作平台可包含人體模型單元、感測元件單元及中央處理器，CPR互動式教學軟體包含無線傳輸單元及互動介面單元，教學步驟包括(叫叫CAB)，其為呼叫病患(叫)、呼叫緊急醫療系統(叫)、胸外心臟按摩(C)、打開呼吸道(A)、給予人工呼吸(B)，無需人員協助即可獨立操作，生動易懂的影片及簡捷清楚的提示，配合操作數據立即回饋，並得以反覆練習達到快速、準確、熟練的狀態，並可設成教學、練習或考試的模式，以達確實驗證教育成果者。

為達上述目的，本發明提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，其中CPR互動教學軟體提供三種模式，分別為教學模式、練習模式與考試模式，其中教學模式：採取標準CPR程序一次流程，如拍肩、撥打119、按壓30下、壓額提下巴、吹氣兩次，每項都需要符合標準才得已過關。練習模式：任選步驟練習，若有不達標準，會給予適當提示。考試模式：採取標準CPR程序一次流程，採取扣分制度，依照制定的標準扣分。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上 述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

10‧‧‧CPR人體操作平台

11‧‧‧人體模型單元

12‧‧‧電源

20‧‧‧感測元件單元

21‧‧‧按鈕

22‧‧‧壓力感測器

23‧‧‧超音波感測器

24‧‧‧陀螺儀

25‧‧‧氣壓感測器

30‧‧‧中央處理單元

40‧‧‧CPR互動式教學軟體

41‧‧‧無線傳輸單元

411‧‧‧藍芽傳送端

412‧‧‧藍芽接收端

42‧‧‧互動介面單元

50‧‧‧智慧裝置

51‧‧‧影音顯示裝置

61‧‧‧即時圖表

62‧‧‧教學影片

63‧‧‧文字解說

71‧‧‧撥號鍵盤

72‧‧‧LED提示燈條

73‧‧‧AED貼片

74‧‧‧類比霍爾磁力感測器

第一圖係本發明之CPR人體操作平台之其一實施例示意圖。

第二圖係本發明之CPR人體操作平台裝設LED提示燈條之其一實施例示意圖。

第三圖係本發明之CPR人體操作平台貼設AED貼片之其一實施例示意圖。

第四圖係本發明其一實施例之示意圖。

第五圖係本發明互動介面單元顯示叫叫CAB之叫叫之示意圖。

第六圖係本發明互動介面單元顯示叫叫CAB之C之示意圖。

第七圖係本發明互動介面單元顯示叫叫CAB之A之示意圖。

第八圖係本發明互動介面單元顯示叫叫CAB之B之示意圖。

第九圖係本發明教學模式之系統流程方塊圖。

第十圖係本發明考試模式之系統流程方塊圖。

本發明係提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法之設計者。

為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，茲配合實施方式及圖式詳述如後：

參閱第一至第八圖所示，本發明提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置，係包含有：一CPR人體操作平台10，前述CPR人體操作平台10包含設有一人體模型單元11、數感測元件單元20以及一中央處理單元30，數感測元件單元20包括於人體模型單元11兩邊肩膀安裝按鈕21，人體模型單元11兩乳連線胸骨上方安裝壓力感測器22及超音波感測器23，陀螺儀24安裝於人體模型單元11額頭內，氣壓感測器25裝在人體模型單元11胸腔內，人體模型單元11內並裝設有一電源12與前述中央處理單元30，中央處理單元30與電源12電連結，中央處理單元30分別與按鈕21、壓力感測器22、超音波感測器23、陀螺儀24、氣壓感測器25電連結；一CPR互動式教學軟體40，前述CPR互動式教學軟體40包含設有一無線傳輸單元41及一互動介面單元42，無線傳輸單元41包括一藍芽傳送端411與一藍芽接收端412，藍芽傳送端411設於人體模型單元11內，並與中央處理單元30電連結，藍芽接收端412裝於一智慧裝置50 內，前述智慧裝置50內並載有前述CPR互動式教學軟體40，並以一影音顯示裝置51作為互動介面單元42，前述影音顯示裝置51連接前述智慧裝置50，影音顯示裝置51得以顯示全部感測元件單元20的即時資訊，包含目前所在的步驟、學員按壓心臟與吹氣的次數和目前所在步驟感測元件單元20所偵測到值的即時圖表61，並播放教學影片62與詳細的文字解說63(參閱第五至第八圖所示)，讓學員能夠隨時調整自己的動作，並學習到正確且標準動作。

參閱第一圖所示，所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元11身上得裝設一撥號鍵盤71，前述撥號鍵盤71與前述中央處理單元30電連結，藉由撥號鍵盤71測試學員呼叫緊急醫療系統步驟。

參閱第二圖所示，所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元11內部依據叫叫CAB步驟正確操作位置裝設有數LED提示燈條72，前述數LED提示燈條72與前述中央處理單元30電連結，在教學流程中可以利用LED提示燈條72顯示正確位置。

參閱第三圖所示，所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元之自動體外心臟去顫器(Automated External Defibrillator，AED)貼片73貼設位置內，裝設有類比霍爾磁力感測器74，前述類比霍爾磁力感測器74與前述中央處理單元30電連結，學員將AED貼 片73貼至正確的人體模型單元11AED貼設位置上，類比霍爾磁力感測器74便會測得AED貼片73是否貼上，據以判定學員之AED操作是否正確。

參閱第四圖所示，所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述智慧裝置50包括桌上電腦、手提電腦、平板電腦、智慧手機、PDA或手持式智慧裝置。

參閱第九圖所示，一種使用前述互動式心肺復甦術教學輔具裝置之教學方法，包括：一教學模式，其步驟為：(a)叫叫CAB之叫：拍肩2下，是否完成，是則下一步驟，否則再回(a)步驟；(b)叫叫CAB之叫：撥打119，是否完成，是則下一步驟，否則再回(b)步驟；(c)叫叫CAB之C：壓胸30下，是否完成，是則下一步驟，否則再回(c)步驟；(d)叫叫CAB之A：暢通呼吸道，是否完成，是則下一步驟，否則再回(d)步驟；(e)叫叫CAB之B：人工呼吸2次，是否完成，是則下一步驟，否則再回(e)步驟；(f)使用AED：電擊貼片貼至正確位置，是否完成，否則再回(f)步驟，是則結束。

一種使用前述互動式心肺復甦術教學輔具裝置 之教學方法，包括：一練習模式，包括叫叫CAB與使用AED，6種練習可供選擇。

選擇(a)步驟則：(a)叫叫CAB之叫：拍肩2下，是否完成，是則重新再回(a)步驟，否則繼續做到完成為止。

選擇(b)步驟則：(b)叫叫CAB之叫：撥打119，是否完成，是則重新再回(b)步驟，否則繼續做到完成為止。

選擇(c)步驟則：(c)叫叫CAB之C：壓胸30下，是否完成，是則重新再回(c)步驟，否則繼續做到完成為止。

選擇(d)步驟則：(d)叫叫CAB之A：暢通呼吸道，是否完成，是則重新再回(d)步驟，否則繼續做到完成為止。

選擇(e)步驟則：(e)叫叫CAB之B：人工呼吸2次，是否完成，是則重新再回(e)步驟，否則繼續做到完成為止。

選擇(f)步驟則：(f)使用AED：電擊貼片貼至正確位置，是否完成，是則重新再回(f)步驟，否則繼續做到完成為止。

參閱第十圖所示，一種使用前述互動式心肺復甦術教學輔具裝置之教學方法，包括：一考試模式，其步 驟為：(a)叫叫CAB之叫叫：20秒內完成，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(b)叫叫CAB之C：下壓深度5公分，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(c)頻率每分鐘100~120次，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(d)按壓位置正確，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(e)中斷不超過10秒，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(f)彈至原位，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(g)叫叫CAB之A：15秒內完成，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(h)叫叫CAB之B：吹氣時間0.7~1.2秒/次，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟； (i)不過度吹氣或吹氣不會太少，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(j)使用AED：電擊貼片是否貼至正確位置，是否完成，是則計分並結束，否則扣分；是否零分，是則結束，否則計分並結束。

本發明主要以互動式CPR教學為主軸，且可視互動式CPR教學為一教師，透過CPR人體操作平台10及CPR互動式教學軟體40以及學員三方的互動來達到有效學習CPR之目的，其中透過針對感測元件單元20操作時測量的數據判定CPR操作是否正確，並透過藍芽的無線傳輸回傳至CPR互動式教學軟體40，學員能夠透過CPR互動式教學軟體40經互動介面單元42之影音顯示裝置51來觀看教學步驟，並播放教學影片來教導學員正確動作，且其互動介面單元42會顯示學員正處於第幾個步驟、按壓和吹氣的次數資訊，透過互動介面單元42上的影片、文字解說、即時回饋學員的操作資訊，藉此達到無需人員或教師在旁邊教導，仍可以自我學習CPR。藉由感測元件單元20可以準確的接收學員的操作資訊，無線傳輸單元41可有效的降低使用空間需求並提高其可攜性，透過智慧裝置50能快速的連接本發明並開始互動式教學，本發明此種簡單、快速、有效且互動性高的學習方式，更能夠有有效提升全民CPR 教學普及率，達到全民學習CPR的目的。本發明有教學與練習及考試模式，學員可以自學並透過測驗得知學習成果，可廣泛運用於各學校學生或社區里民之CPR學習用，未來可以認證為專業考試評比系統，可輔助CPR裁判評分以解決教學人力不足的問題，更可推廣至證照認證之考試與取得證照。

前述胸部按壓的判斷方式(叫叫CAB中的C)，其中壓力感測器22裝在兩乳連線胸骨上方，作為偵測按壓位置是否正確，而超音波感測器23則用以判斷按壓深度，利用按壓深度來判定是否按壓正確，若壓力小但按壓深度正確則代表按壓位置錯誤。

由其上述可知，本發明之互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，確為業界首見而符合發明專利之新穎性要件者，而其全面性之創新設計，符合發明專利之進步性要件，而互動軟體可視為一教師，感測元件可以準確判斷學員動作，並可反覆練習或考試，據以評鑑學員學習效果，符合較佳之產業利用性者。

前文係針對本發明之較佳實施例為本發明之技術特徵進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在不脫離本發明之精神與原則下對本發明進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

綜上所述，本發明係提供一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置及方法，其確已達到本發明之所有目的，另其組合結構之空間型態未見於同類產品，亦未曾公開於申請前，已符合專利法之規定，爰依法提出申請。

10‧‧‧CPR人體操作平台

11‧‧‧人體模型單元

40‧‧‧CPR互動式教學軟體

41‧‧‧無線傳輸單元

412‧‧‧藍芽接收端

42‧‧‧互動介面單元

50‧‧‧智慧裝置

51‧‧‧影音顯示裝置

Claims (8)

1. 一種互動式心肺復甦術教學輔具裝置，包括：一CPR人體操作平台，前述CPR人體操作平台包含設有一人體模型單元、數感測元件單元以及一中央處理單元，數感測元件單元包括於人體模型單元兩邊肩膀安裝按鈕，人體模型單元兩乳連線胸骨上方安裝壓力感測器及超音波感測器，陀螺儀安裝於人體模型單元額頭內，氣壓感測器裝在人體模型單元胸腔內，人體模型單元內並裝設有一電源與前述中央處理單元，中央處理單元與電源電連結，中央處理單元分別與按鈕、壓力感測器、超音波感測器、陀螺儀、氣壓感測器電連結；一CPR互動式教學軟體，前述CPR互動式教學軟體包含設有一無線傳輸單元及一互動介面單元，無線傳輸單元包括一藍芽傳送端與一藍芽接收端，藍芽傳送端設於人體模型單元內，並與中央處理單元電連結，藍芽接收端裝於一智慧裝置內，前述智慧裝置內並載有前述CPR互動式教學軟體，並以一影音顯示裝置作為互動介面單元，前述影音顯示裝置連接前述智慧裝置，影音顯示裝置得以顯示全部感測元件單元的即時資訊，包含目前所在的步驟、學員按壓心臟與吹氣的次數和目前所在步驟感測元件單元所偵測到值的即時圖表，並播放教學影片與詳細的文字解說，讓學員能夠隨時調整自己的動作，並學習到正確且標準動 作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元身上得裝設一撥號鍵盤，前述撥號鍵盤與前述中央處理單元電連結，藉由撥號鍵盤測試學員呼叫緊急醫療系統步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元內部依據叫叫CAB步驟正確操作位置裝設有數LED提示燈條，前述數LED提示燈條與前述中央處理單元電連結，在教學流程中可以利用LED提示燈條顯示正確位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述人體模型單元之自動體外心臟去顫器(Automated External Defibrillator，AED)貼片貼設位置內，裝設有類比霍爾磁力感測器，前述類比霍爾磁力感測器與前述中央處理單元電連結，學員將AED貼片貼至正確的人體模型單元AED貼設位置上，類比霍爾磁力感測器便會測得AED貼片是否貼上，據以判定學員之AED操作是否正確。
5. 如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置，其中前述智慧裝置包括桌上電腦、手提電腦、平板電腦、智慧手機、PDA或手持式智慧裝置。
6. 一種如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦 術教學輔具裝置之教學方法，更包括：一教學模式，其步驟為：(a)叫叫CAB之叫：拍肩2下，是否完成，是則下一步驟，否則再回(a)步驟；(b)叫叫CAB之叫：撥打119，是否完成，是則下一步驟，否則再回(b)步驟；(c)叫叫CAB之C：壓胸30下，是否完成，是則下一步驟，否則再回(c)步驟；(d)叫叫CAB之A：暢通呼吸道，是否完成，是則下一步驟，否則再回(d)步驟；(e)叫叫CAB之B：人工呼吸2次，是否完成，是則下一步驟，否則再回(e)步驟；(f)使用AED：電擊貼片貼至正確位置，是否完成，否則再回(f)步驟，是則結束。
7. 一種如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置之教學方法，更包括：一練習模式，包括叫叫CAB與使用AED，6種練習可供選擇，選擇(a)步驟則：(a)叫叫CAB之叫：拍肩2下，是否完成，是則重新再回(a)步驟，否則繼續做到完成為止；選擇(b)步驟則：(b)叫叫CAB之叫：撥打119，是否完成，是則重新再回(b) 步驟，否則繼續做到完成為止；選擇(c)步驟則：(c)叫叫CAB之C：壓胸30下，是否完成，是則重新再回(c)步驟，否則繼續做到完成為止；選擇(d)步驟則：(d)叫叫CAB之A：暢通呼吸道，是否完成，是則重新再回(d)步驟，否則繼續做到完成為止；選擇(e)步驟則：(e)叫叫CAB之B：人工呼吸2次，是否完成，是則重新再回(e)步驟，否則繼續做到完成為止；選擇(f)步驟則：(f)使用AED：電擊貼片貼至正確位置，是否完成，是則重新再回(f)步驟，否則繼續做到完成為止。
8. 一種如申請專利範圍第1項所述之互動式心肺復甦術教學輔具裝置之教學方法，更包括：一考試模式，其步驟為：(a)叫叫CAB之叫叫：20秒內完成，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(b)叫叫CAB之C：下壓深度5公分，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(c)頻率每分鐘100~120次，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟； (d)按壓位置正確，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(e)中斷不超過10秒，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(f)彈至原位，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(g)叫叫CAB之A：15秒內完成，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(h)叫叫CAB之B：吹氣時間0.7~1.2秒/次，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(i)不過度吹氣或吹氣不會太少，是否完成，是則下一步驟，否則扣分；是否零分，是則結束，否則下一步驟；(j)使用AED：電擊貼片是否貼至正確位置，是否完成，是則計分並結束，否則扣分；是否零分，是則結束，否則計分並結束。