脉搏模拟单元

1.一种用于患者模拟器的脉搏搏动模拟设备，其中该设备包括：
基体，
位于该基体上方并与其平行的上部促动体，
在该基体的每个纵向端部处的一个杠杆体，其中这些杠杆体的下部枢轴地附接在该基体上且它们的上部枢轴地附接在该促动体上，以及
至少一条形状记忆合金促动导线，该促动导线的一端附接到连到该基体上的枢轴附件下面的每个杠杆体的下部、另一端附接到该基体上，并且其中该促动导线的长度可调，从而当没有电子脉冲传递时，该促动导线的长度使得该杠杆体向基体弯折并将该促动体保持住，以在该基体上方的第一距离处形成压缩位置，这样，当该促动导线由于施加电子脉冲而收缩时，它们将使该杠杆体转动些许角度并且从而使该促动体上升到该基体上方的第二距离处的伸展位置，其中第二距离大于第一距离。
2.根据权利要求1的设备，其中该基体(10)、杠杆体(20)以及该促动体(30)利用窄桥架部分(40，50)相互连接以形成一个连续互联结构。
3.根据权利要求2的设备，其中该窄桥架部分具有在0.1至1.0mm范围内的厚度。
4.根据权利要求3的设备，其中该窄桥架部分具有0.15mm的厚度。
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5.根据权利要求2至4中任意一项的设备，其中该连续互连结构由以尺寸30×8×5mm的长方体的整体形状的注塑成型塑料制成。
6.根据权利要求5的设备，其中该基体(10)配备有槽(11)，以便容纳该促动导线(60)。
7.根据权利要求5的设备，其中该促动导线(6)由具有0.025至0.508mm范围的直径的镍-钛制成。
8.根据权利要求7的设备，其中该促动导线具有0.076mm的直径。
9.根据权利要求8的设备，其中通过施加5,6,7,8,9,10,11,和12V中的一个电势、持续时长为5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29和30ms中的一个来促动该促动导线。
10.如权利要求5的设备，其中该连续互连结构的塑料材料由聚甲醛、聚缩醛、尼龙、聚丙烯、聚烯烃中的一种制成。

脉搏模拟单元\n[0001] 本发明涉及一种用于患者模拟器中的脉搏模拟单元\n背景技术\n[0002] 依据卑尔根大学外科研究系的Asgaut Viste所述，不当的医疗救治所导致的死亡要多于AIDS、交通事故、和乳腺癌所导致的死亡。出差错而对患者和他们的亲属造成严重的痛苦和/或损失涉及到了严肃的伦理方面的问题。另一方面是，与处理/减轻由错误的医疗救治所导致的损害相关的花费相比，医院/医疗机构在涉及防止发生不当的医疗救治方面存在巨大的经济和能力节省空间。\n[0003] 在危急安全的应用比如飞行、航行、工业过程等中，早就强制性地通过模拟潜在的事故/事件来培训员工处理紧急状况。这些场所的工作环境经常是技术复杂的，并且在事故发生和为避免严重后果所需采取的正确应对之间存在较短的时间裕度。典型地也存在由于判断失误、操作人员面对事故存在较大的压力所产生的高风险。已知，对潜在事故进行模拟并对职员进行演练以便对事故作出应对是降低在这些情况下作出错误判断及错误应对风险的有效手段。\n[0004] 在公共医疗卫生服务领域中，已经意识到使用患者模拟器对预期会遇到医疗紧急状况和实践救生技能的人员进行维持技能、培训和教育方面是有效的。患者模拟器是逼真的、交互式的类似人体的人体模型，其可提供一定范围内的临床功能并可对临床干预、指令控制和/或预编程方案作出响应。临床功能的例子可以是具有可变深度和速率的自主呼吸模式、发声声音、逼真的正常和不正常的心脏、呼吸和肠音、具有与脉搏同步的心律、可改变的解剖表现情形比如舌头水肿、咽部肿胀和喉咙痉挛、可调整的囟门与心律同步的血压，出血控制模块等等。\n[0005] 应当将患者模拟器制作成在感觉和外观上尽量与人体相似以提供与现实生活事件尽量逼真的模拟。提供这种逼真的假象的一方面是提供具有摸上去与真人的脉搏博动一样的脉搏搏动的患者模拟器。这种患者模拟器的脉搏搏动应当模拟在可能的医疗条件下的任意正常和不正常的心律，并且在患者模拟器的皮肤上感觉到的这些不同的心律应当与真人患者类似。\n发明内容\n[0006] 发明目的\n[0007] 本发明的主要目的是提供一种用于患者模拟器的脉搏搏动模拟单元，能够在患者模拟器上模拟任意正常和不正常的心律。\n[0008] 发明描述\n[0009] 本发明依据的事实是：当形状记忆合金的导线经受电流时将收缩且当去除电流时恢复到其初始长度，因而通过在能将导线的收缩移动转换成扩张力的机械结构中使用这种导线，可以利用形状记忆导线的收缩行为来模拟脉搏搏动，并可将这种机械结构设置在患者模拟器人体模型的人造皮肤的下面。通过对施加的电势差和传递到形状记忆合金导线的电子脉冲的持续时间两者进行控制，可以模拟任意的正常和不正常的心律。\n[0010] 本发明的第一方面涉及一种用于患者模拟器的脉搏搏动模拟设备，其中该设备包括：\n[0011] -基体，\n[0012] -位于该基体上方并与之平行的上部促动体，\n[0013] -在该基体的每个纵向端部处的一个杠杆体，其中在它们的下部枢轴地附接在该基体上并且它们的上部枢轴地附接在该促动体上，以及\n[0014] -至少一个形状记忆合金导线，该导线的一端附接到连到该基体上的枢轴附件下面的每个杠杆体的下部、另一端附接到该基体上，并且其中形状记忆合金促动导线的长度可调，从而当没有电子脉冲传递时，该导线的长度使得该杠杆体或多或少地朝向该基体弯折、并将该促动体保持住以便在基体上方的第一距离处形成压缩位置，这样的话，当该促动导线由于施加电子脉冲而收缩时，它们将使该杠杆体转动些许角度并且从而使该促动体上升到该基体上方第二距离处的伸展位置，其中第二距离＞第一距离。\n[0015] 当将适当的电势和持续时间的电脉冲传递给形状记忆合金促动导线时，电脉冲将对该导线进行加热并从而使导线收缩。该导线缩短的长度使该杠杆体的下端向基体拖拽。\n从而该杠杆体将围绕通过连到基体上的枢轴附件而形成的旋转轴转动些许角度，并且这种转动将依次推动该促动体远离该基体而使其向上部伸展位置移动。\n[0016] 通过采用向控制杠杆臂移动的形状记忆合金导线传递受控的电流脉冲模式的装置，随着调节所施加的电势差和持续时间两者，借由将该单元放置使得促动体从病人模拟器人体模型的人造皮肤下面施加脉动力，可使促动体做往复运动，以模拟任意正常和不正常心律。\n[0017] 根据本发明第一方面的所述单元具有这样的优点：它简单的机械结构使得具有较小外形尺寸和较低功耗的成本高效单元成为可能。这在例如婴儿或幼儿患者模拟器人造模型中使用时具有优势，还具有的优势在于发送到该单元的控制信号(脉冲)可直接来自人造模型的CPU。\n[0018] 图1示意性地示出了根据本发明第一方面的该单元的工作原理。图中示出了从侧面看并处于压缩位置的该单元。由刚性材料制成的基体1在每侧上都配备有一个杠杆体2，这些杠杆体2在点4处枢轴地附接在基体1上。每个杠杆体2还通过形状记忆合金导线6与该基体1相连接。在两个杠杆臂的顶部，通过采用两个枢轴附件5附接有促动体3。当将电子脉冲传递给形状记忆合金6时，形状记忆合金6将收缩并从而将该杠杆体2的下端朝该基体1拖拽、并从而迫使该杠杆体2围绕由连到基体上的枢轴附件4所形成的旋转轴转动些许角度。这种旋转运动将依次推动该促动体3远离该基体并使其朝向基体1上方的第二距离＞第一距离处的上伸展位置移动。通过采用向控制该杠杆体2运动的形状记忆合金导线6传递受控的电流脉冲模式的装置(未示出)，随着调节所施加的电势差和持续时间，借由放置该单元从而使促动体3从患者模拟器人体模型的人造皮肤下面施加脉动力，可使该促动体3做往复运动，以模拟任意的正常和不正常心律。\n[0019] 该脉搏搏动模拟单元可优选地刚好放置在患者模拟器的人造皮肤下的垂直位置的空腔中，也就是说，将该脉搏搏动模拟单元放置在该空腔中从而当处于压缩位置时，该基体处于空腔的底部，与此同时该促动体3与患者模拟器人体模型的人造皮肤的下侧相接触。然后，当该单元被启动从而使该促动体3升高到上部伸展位置时，将可感觉到类似于人造皮肤运动的脉搏搏动。\n[0020] 本发明可采用具有足够刚度的任意材料的支撑结构(基体2，杠杆体2以及促动体\n3)，以允许施加类似于模拟器人体模型的人造皮肤作用力的脉搏搏动，比如可包括各种聚合物材料、金属材料等。合适的材料的例子包括由聚甲醛、聚缩醛(polyacetol)、尼龙(PA \n6或PA 6.6)、聚丙烯、聚烯烃中的一种制成的聚合物材料。\n[0021] 本发明可采用当施加电流时能够缩短百分之几的任意形状记忆合金导线。合适的导线的例子是镍-钛促动导线，在施加电流将导线从室温加热上升到70-90摄氏度的情况下时，其长度会收缩2-5％。该导线商业上可从例如美国Dynalloy有限公司14762 Bentley Circle Tustin，CA 92780购得，其直径从0.025mm到0.508mm的范围可分别产生7至3562g的最大牵拉力。已经测试并发现直径0.076mm的导线适合于本发明，但是也可以采用其他的直径。\n附图说明\n[0022] 图1是根据本发明第一方面的设备从侧面看的示意图。\n[0023] 图2是本发明示例性实施例的附图。\n[0024] 图3是示出了在患者模拟器人体模型中本发明的示例性实施例的可能的布置的示意图。\n具体实施方式\n[0025] 将通过从侧面以及有些是从附图2的上部示出的示例性实施例对本发明进行更加详细的描述。\n[0026] 该示例性实施例100由两部分制成，一塑料结构和两条形状记忆合金促动导线\n3\n60。该塑料结构整体上呈长方体形状并且尺寸是30×5×8mm，并且包括由通过窄桥架部分\n40枢轴地连接两个杠杆体20的基体10组成的一块构件构成，并且每个杠杆体都通过窄桥架部分50与促动体30枢轴地连接。也就是说，该基体、杠杆体和促动体是由一块塑料制成的，以形成能够将促动导线的收缩转换为促动体伸展运动的连续互连结构。可利用压塑、注塑成型等形成、并由聚甲醛材料制成该塑料结构。\n[0027] 该窄桥架部分(40，50)是塑料结构区域，其足够薄以具有柔韧性(弹性)，从而当经受由收缩促动导线等所引起的机械力时而弯曲。该区域的厚度应该从0.1至1.0mm。在该示例性实施例中，该窄桥架部分的厚度是0.15mm。\n[0028] 该塑料结构可配备有沟槽11以容纳并保护促动导线60，免受在由人员使用患者模拟器人体模型用于实践救生技能等时所引起的压缩力。有利地，该塑料结构还可配备有端止区(31)以防止该塑料结构被压缩到促动导线60即将绷紧到其折断/断裂点的状态。\n[0029] 该形状记忆合金促动导线是0.076mm的镍-钛导线、并且由以下的电功率脉冲来促动：范围在5，6，7，8，9，10，11和12V中的一个电势、持续时长为5，6，7，8，9，10，11，12，\n13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29和30ms中的一个。采用这种导线，9V电势将产生600mA的电流并且该脉冲将有利地持续20ms，而12V电势将产生800mA的电流并且该脉冲将有利地持续15ms。取决于所要模拟的心律的预期特征，也可采用其他的组合。具有两条这样的导线的该单元的能耗典型地在每分钟100个脉冲下大约为0.5W。\n[0030] 图3示出了在患者模拟器人体模型102(图中仅示出了该人体模型的一小部分)的人造皮肤103内部的空腔101中设置示例性实施例100的可能的配置。该设备100从大致垂直于图2的视图的侧边看过去，这样该附图示出了一个杠杆体120和促动体130的端部。该设备处在压缩状态，在该状态下促动体130位于基体(未示出)上方的第一距离处。\n当将电子脉冲传递给促动导线，它们会收缩并且这种运动会转换为促动体130的向外的引导的运动，以致于其从下方推向皮肤103。对患者模拟器人体模型102上进行实践的人的手指104将注意并感觉到与脉搏搏动类似的这种运动。\n[0031] 参考：\n[0032] 1.\n[0033] https://bora.uib.no/bitstream/1956/1088/1/Asgaut％20Viste％201.pdf