Модуль имитации пульса Российский патент 2023 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к обучающим устройствам, предназначенным для приобретения прочных сенсорно-моторных навыков по диагностике состояния пациента и может быть использовано в тренажерах-симуляторах биологических организмов.

Предшествующий уровень техники.

Аналогом является изобретение, RU (11) 2 124 762 (13) C1, МПК G09B 23/32 (1995.01) - Тренажер для обучения приемам экстренной травматологической и реанимационной помощи, где для цели эффективного обучения приемам диагностики с помощью пульса имитаторы пульса установлены на бедренных артериях и содержат катушки и постоянные магниты, свободно размещенные над указанными катушками и оперативно взаимодействующие с электромагнитными полями этих катушек, подключенных к системе управления тренажером.

Указанный тренажер не позволяет изменять вариации сердечных ритмов, ограничивая спектр имитаций сердечных патологий.

Аналогом также может являться изобретение RU (11) 98114969 (13) A (51) МПК G09B 23/32 (2000.01)24. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что в верхней и нижней конечностях муляжа установлены имитаторы пульса, совмещенные с датчиком прижатия артерии, каждый из которых содержит корпус, закрепленный под сквозным отверстием, выполненным в оболочке конечности, в области лучевой и бедренной артерии, в основании корпуса сделано сквозное отверстие и под ним закреплена оптоэлектронная пара, а внутри корпуса, с возможностью перемещения установлен подпружиненный корпус имитатора пульса, содержащий шток, постоянный магнит, жестко соединенный с основанием штока и электромагнит, между которыми расположена демпфирующая прокладка, причем указанные оптоэлектронная пара и электромагнит подключены к системе управления процессом обучения. Представленный тренажер сложен в конструкции, не автономен-взаимосвязан с имитатором работы артерии.

Еще одним аналогом может являться устройство для обучения аускультации и связанные с ним методы, представляющий собой систему аускультации, которая включает в себя манекен, имеющий, по крайней мере, один встроенный динамик, бесконтактное устройство, встроенное в манекен и способное обнаруживать близость устройства аускультации, контроллер, способный взаимодействовать с бесконтактным устройством и принимать сигнал, второй контроллер, предназначенный для переопределения первого контроллера и базу данных, хранящую множество звуковых файлов (патент US 9064428 (В2), СРС G09B 23/28 (2013.01)). В данном тренажере, который излучает ответный сигнал о наличии пульса лишь обнаружив близость аускультативного устройства, представлен процесс обучения для отработки практических навыков только по аускультации (выслушиванию звуков) пульса. Однако тренажер, ввиду устройства звуковой имитации пульса, не предполагает возможности пальпации (осязания) пульса. Отсутствует техническая реализация сенсорного способа определения пульса пациента.

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; имитаторы кровеносных сосудов; ручной насос, позволяющий имитировать биение артериального пульса.

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.

Задачей заявленного изобретения является разработка устройств имитации пульса биологического существа как модуля в составе медицинского тренажера для комплексного обучения врачей по диагностированию состояния пациента в целях оказания первой медицинской помощи при различных клинических ситуациях.

В заявляемом модуле имитации пульса генератором сигнала подается электрический сигнал определенной формы, сформированный при помощи цифро-аналогового 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.

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.

Техническим результатом является создание модуля, обеспечивающего моделирование сигналов функционирования сердца пациента при проведении обучающих медицинских процедур для использования в медицинских тренажерах.

Сущность изобретения поясняется схемой (фиг. 1), на которой представлен общий вид модуля имитатора пульса (конструктивная схема).

Модуль имитатора пульса (1), генератор сигнала (2), цифро-аналоговый 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).

Модуль имитатора пульса (1) содержит генератор сигнала (2), последовательно соединенный с цифро-аналоговым 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).

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.

Сигнал определенной формы формируется генератором сигнала (2) с помощью цифро-аналогового 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).

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.

Достоинства изобретения - низкая цена его реализации, простой способ установки, низкие затраты энергии.

Варианты реализации изобретения - из одного герметичного корпуса (замкнутого объема) может выходить (несколько) N - каналов.

Источники информации, принятые во внимание:

1. https://mirmanekenov.ru/тренажер-грудной-клетки-для-катетеризации-вен-система-centralineman.

Изобретение относится к обучающим устройствам, предназначенным для приобретения прочных сенсорно-моторных навыков по диагностике состояния пациента и может быть использовано в тренажерах-симуляторах биологических организмов. Модуль имитатора пульса (1) состоит из расположенного внутри него генератора электрического сигнала (2), соединенного с цифро-аналоговым преобразователем (3), подключенным к фильтру нижних частот (4), который последовательно соединен с усилителем звуковых частот D-класса (5) и электродинамическим излучателем (6). К электродинамическому излучателю (6) с возможностью колебаний при подаче на него электрического сигнала примыкает мембрана (7), соединенная с герметичным корпусом (8). Из герметичного корпуса (8) выходит жесткий канал (9), соединенный с эластичным каналом (10) с возможностью создания на поверхности эластичного канала механических пульсаций, ощутимых при касании пальцами руки. Обеспечивается моделирование сигналов функционирования сердца пациента при проведении обучающих медицинских процедур для использования в медицинских тренажерах. 1 ил.

Модуль имитатора пульса, отличающийся тем, что состоит из расположенного внутри него генератора электрического сигнала с возможностью подачи электрического сигнала на цифро-аналоговый преобразователь, соединенного с цифро-аналоговым преобразователем, подключенным к фильтру нижних частот, последовательно соединенному с усилителем звуковых частот D-класса и электродинамическим излучателем, при этом к электродинамическому излучателю с возможностью колебаний при подаче на него электрического сигнала примыкает мембрана, расположенная в герметичном корпусе и соединенная с герметичным корпусом, а из герметичного корпуса выходит жесткий канал, соединенный с эластичным каналом с возможностью создания на поверхности эластичного канала механических пульсаций, ощутимых при касании пальцами руки.