專利名稱：用于模擬可變的肺順應(yīng)性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于模擬可變的肺順應(yīng)性的裝置。本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種允許肺順應(yīng)性改變的患者模擬器，即當(dāng)提供氧氣(人 工呼吸)時肺所產(chǎn)生的阻力。這為呼吸系統(tǒng)疾病的診斷和治療提供了機(jī)會。
背景技術(shù)：
肺順應(yīng)性定義為“每單位壓力變化的肺的體積變化。盡管這很明顯不是肺部的壓 力-體積特性的完整描述，但在實(shí)踐中其作為肺部相對剛性的衡量仍然有用。肺部的剛度 越大，順應(yīng)性就越差。導(dǎo)致纖維狀組織在肺部堆積的疾病或者肺泡空間的浮腫會使肺順應(yīng) 性下降。在肺氣腫或者年齡增長的情況下肺順應(yīng)性的下降會增加，這可能是由于這兩種情 況下彈性組織的變化”-www. biology-online, org。人肺的順應(yīng)性通常不是線性的。在患者的肺順應(yīng)性由于導(dǎo)致肺順應(yīng)性下降的其中一種疾病而降低的情形下，醫(yī) 生、護(hù)理人員和其他衛(wèi)生保健人員實(shí)施復(fù)蘇術(shù)是非常有益的。Leardal醫(yī)療科學(xué)院(Medical AS)提出了一種具有肺部模擬器的人體模型，該肺 部模擬器能夠模擬肺順應(yīng)性的變化。在WO 2005/032327的實(shí)施方式中描述了這種裝置，在 該實(shí)施方式中，一個或多個肺設(shè)置于胸腔中的兩個板件之間。兩個板件之間的間距或者使 得兩個板件分離運(yùn)動的阻力可以改變，以能夠使得肺部膨脹更困難。下板件固定，同時上板 件可移動。當(dāng)肺部通過人工呼吸充氣時迫使上板件上升，以模擬胸腔的上升。這種通氣的通 常阻力是由胸腔上升時的胸腔皮膚伸展引起的。為了增加肺部的剛性，啟動將上胸腔板件 朝著下板件向下拉的致動器。這對肺囊施加了壓力，并讓使用者更加難以將空氣吹入肺部。 所述致動器包括氣動的操作機(jī)構(gòu)或者電動機(jī)械機(jī)構(gòu)，同時帶子(strap)為松緊帶(elastic strap)、帶(band)或者拉伸彈簧(tensionspring)。盡管這個裝置實(shí)現(xiàn)了期望的結(jié)果，但是卻相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，涉及到很多部件。并且也很 難通過致動器設(shè)置所需順應(yīng)性的量。還公知有一些其他的裝置可以用來設(shè)置特定的肺順應(yīng)性同一申請人的另一申請US3736362公開了用兩個彈簧來增加順應(yīng)性。所述彈簧的 預(yù)緊力可以調(diào)整?？墒?，該申請中并沒有顯示調(diào)整工具，其調(diào)整極可能需要通過更換彈簧或 者某種手動調(diào)整進(jìn)行。這就意味著順應(yīng)性的調(diào)整需要花費(fèi)很多時間，并且在應(yīng)用中很少進(jìn) 行調(diào)整。DE3049583公開了 一組彈簧，可以調(diào)整所述彈簧的張力從而使順應(yīng)性變化。這種調(diào) 整必須通過旋轉(zhuǎn)一組螺母來手動進(jìn)行。這種方法也很難將順應(yīng)性設(shè)置為合理準(zhǔn)確的值。US Re29317描述了采用可調(diào)整的彈簧來改變順應(yīng)性。在此情況下，通過使得滑塊 沿著軌道滑動來進(jìn)行調(diào)整，所述彈簧的一端固定到所述滑塊上。所述滑塊通過螺釘固定到 軌道上。這種調(diào)整也必須手動完成，并且也很難設(shè)置為預(yù)定值。US 4430893所示與US Re29317基本相同，并且涉及到相同的缺點(diǎn)。上述現(xiàn)有技術(shù)的裝置還具有另一個共同的缺點(diǎn)。實(shí)際順應(yīng)性和期望順應(yīng)性之間沒有直接關(guān)系。這意味著將一臺計(jì)算機(jī)連接到所述人體模型上，所述計(jì)算機(jī)沒有能力或者只 有有限的能力知道肺部設(shè)置的順應(yīng)性。結(jié)果就是，當(dāng)人體模型的身體條件確定時，不能考慮 或者只能有限地考慮所述順應(yīng)性。這意味著，由于計(jì)算機(jī)不能獲得實(shí)際順應(yīng)性的準(zhǔn)確值，所 以就不能根據(jù)使用者的操作給出正確的反饋。因此，本發(fā)明的一個額外目的就是提供一種 用于設(shè)置順應(yīng)性的工具，該工具能將順應(yīng)性設(shè)置為當(dāng)計(jì)算機(jī)向使用者反饋時能夠獲得信息 并且能夠考慮的大量數(shù)值之一。一些現(xiàn)有技術(shù)的裝置不僅使肺部順應(yīng)性變化，還使肺部體積變化。這非常不必要， 因?yàn)樵诩词鬼槕?yīng)性變化肺部的體積實(shí)際上仍然保持不變的情形下，其并不能產(chǎn)生與真實(shí)患 者相同的效果。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個目的是提供一種說明書開始部分所述類型的裝置，該裝置 很容易調(diào)整為具有不同的順應(yīng)性，并能夠給出準(zhǔn)確的并可識別的順應(yīng)性值。所述值應(yīng)當(dāng)與 患者模擬器或者環(huán)境的溫度不相關(guān)?；颊吣M器可以用于室內(nèi)或者室外，所以溫度可以變 化數(shù)十?dāng)z氏度。此外，順應(yīng)性值應(yīng)該與肺所選用的材料無關(guān)。應(yīng)該能夠用另一個肺代替所述肺，并 且無需對裝置進(jìn)行調(diào)整就能獲得正確的順應(yīng)性值。上述目的通過用于模擬可變化的肺順應(yīng)性的裝置來實(shí)現(xiàn)，該裝置包括具有兩個主 部件的結(jié)構(gòu)，人造肺設(shè)置于兩個主部件之間，所述兩個主部件適于當(dāng)所述肺吸氣膨脹時通 過所述肺而彼此遠(yuǎn)離移動，并且所述兩個主部件適于在呼氣階段朝向彼此移動，以迫使空 氣從所述肺排出；以及偏壓工具，所述偏壓工具設(shè)置于兩個主部件之間以提供用于使兩個 主部件朝向彼此移動的力，其中所述偏壓工具包括至少一個彈簧，所述至少一個彈簧在彈 簧保持機(jī)構(gòu)的作用下選擇性地連接到在兩個主部件之間。優(yōu)選地，所述保持機(jī)構(gòu)包括彈簧夾持工具和致動器，所述致動器用于在彈簧夾持 位置和彈簧釋放位置之間移動所述彈簧夾持工具。這樣就能遠(yuǎn)距離地調(diào)整順應(yīng)性值。如果致動器為螺線管，就實(shí)現(xiàn)了裝置的簡單和緊湊、如果偏壓工具包括至少兩個彈簧，當(dāng)通過各自的彈簧保持機(jī)構(gòu)啟動時，所述兩個 彈簧能夠選擇性地連接到兩個主部件之間，并且所述彈簧具有不同的彈性系數(shù)，就能夠在 多個順應(yīng)性值之間進(jìn)行選擇。如果裝置還包括基本偏壓工具，所述基本偏壓工具固定連接在所述兩個主部件之 間，從而模擬正常的肺提供基本的肺順應(yīng)性。所述兩個主部件優(yōu)選地通過鉸鏈鉸接，并且所述至少一個彈簧與所述鉸鏈相對設(shè) 置。這就實(shí)現(xiàn)了裝置的簡單和緊湊，以及順應(yīng)性值良好的可預(yù)見性。如果兩個主部件包括一對基本呈板形的部件，那么就很容易在所述板件之間容納 人造肺。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述裝置包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)包含有順應(yīng)性值和相應(yīng)的 彈簧組的表格，這些彈簧的組合能夠給出各個順應(yīng)性值，所述計(jì)算機(jī)適于接收期望的順應(yīng) 性值并在所述表格的基礎(chǔ)上確定需要被啟動的彈簧的組合，并向這些彈簧的彈簧保持機(jī)構(gòu) 發(fā)送信號，從而使得能夠產(chǎn)生期望的順應(yīng)性值的組合的彈簧連接在兩個主部件之間。這樣，
4指令者或者計(jì)算機(jī)程序可以輸入期望的順應(yīng)性值而不用考慮其作用的彈簧的多種可能的組合。如果彈簧夾持工具為鉤件，所述構(gòu)件帶有朝向彈簧的傾斜表面以及鄰近于所述傾 斜表面的切口，所述傾斜表面適于鄰靠所述彈簧的環(huán)，并且將所述環(huán)引導(dǎo)至切口，從而使得 所述環(huán)被切口鉤住，這樣就提供了一種將彈簧自動連接到兩個主部件之間的簡單工具。


下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)描述，其中圖1所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的透視圖；圖2所示為彈簧處于接合狀態(tài)的圖1中的裝置的部分縱截面；圖3所示為彈簧處于分離狀態(tài)的圖1中的裝置的部分縱截面；以及圖4至圖7所示為具有成套的兩個彈簧的裝置在沒有彈簧、一個彈簧或者兩個彈 簧作用下的壓力-體積的圖表。
具體實(shí)施例方式圖1所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的單元。所述單元用于放置在復(fù)蘇術(shù)練習(xí)人 體模型的胸腔中，就像由Laerdal Medical AS制造并以SimMan注冊商標(biāo)銷售的人體模型。 可是，所述單元也可以包括在其他類型的復(fù)蘇術(shù)練習(xí)設(shè)備中。當(dāng)下文用到方向詞語例如“下”和“上”時，這些詞語目的在于指示如圖中所示部 分的方向或者位置，也用來指示裝置使用時的一般方向?？墒?，需要注意的是，所述裝置的 方向和其使用時的方向可以和圖中所示的方向偏離。所述單元包括人造肺1，正如本領(lǐng)域所公知地，所述人造肺1優(yōu)選地由塑料薄片材 料制成。所述肺設(shè)置于肺保持結(jié)構(gòu)2中，所述肺保持結(jié)構(gòu)2具有兩個主部件。所述第一主 部件為下固定件3，所述第二主部件為上壓緊板4。所述固定件和壓緊板相互之間通過鉸鏈 5鉸接在一起。所述肺1設(shè)置于所述主部件3和4之間，所以當(dāng)空氣被強(qiáng)迫進(jìn)入肺1時使得 肺1膨脹，所述壓緊板4從所述固定將3向上提升，并且繞著所述鉸鏈5旋轉(zhuǎn)。所述鉸鏈5 可以為任何能夠允許壓緊板4相對于固定件3旋轉(zhuǎn)的類型，但是在本實(shí)施方式中，所述鉸鏈 5包括鉸鏈銷6和一對孔環(huán)9，所述鉸鏈銷6的兩端分別容納在銷孔7中，所述銷孔7分別 形成在從固定件3上垂直伸出的柱8上，所述一對孔環(huán)9從所述壓緊板4上伸出。為了在模擬呼氣階段將空氣從肺1中排出，彈性帶10形式的偏壓工具在所述壓緊 板4和固定件3之間作用，因此產(chǎn)生使壓緊板4朝向固定件3移動的偏壓力。所述壓緊板4 具有鉤件11，所述固定件具有鉤件12，以能夠分別容納所述彈性帶10的端部。所述彈性帶 10可以優(yōu)選為環(huán)形橡膠帶。優(yōu)選地，彈性帶分別設(shè)置于所述肺保持結(jié)構(gòu)2的兩個縱向側(cè)。在包括鉸鏈5的所述肺保持結(jié)構(gòu)2的端部，定位有所述肺5的進(jìn)出口。氣道阻尼 閥13連接到所述固定件3上，并與所述肺1的進(jìn)出口連接。氣道管道14連接到所述閥13 上。當(dāng)?shù)湫偷貋碜杂趶?fù)蘇術(shù)袋或者復(fù)蘇練習(xí)者的空氣被迫進(jìn)入所述管道，所述空氣進(jìn)入閥 13并在與人類呼吸道阻力量相對應(yīng)的預(yù)定程度上受到限制。所述閥的阻力可以調(diào)整從而模 擬正常阻力或者病態(tài)阻力。壓力管道15也連接到閥13上。肺中的壓力可以通過這個管道 15監(jiān)測。所述閥13為現(xiàn)有技術(shù)因此將不再進(jìn)一步介紹。
在所述肺保持結(jié)構(gòu)2與所述鉸鏈5相對的端部設(shè)置有順應(yīng)性設(shè)置工具16。所述順 應(yīng)性設(shè)置工具包括一對彈簧17和18，優(yōu)選地為螺旋彈簧，所述彈簧連接到所述壓緊板4的 邊緣。所述連接可以為任何適當(dāng)?shù)姆绞?，但是在?yōu)選實(shí)施方式中，所述連接方式為從所述壓 緊板4的邊緣突出的銷19，彈簧17和18上的環(huán)20滑動地套在所述銷19上，環(huán)形部21限 制所述銷19從而防止所述環(huán)20從所述銷19上滑動脫離。這結(jié)構(gòu)可以很容易通過將所述 彈簧朝向所述結(jié)構(gòu)的鉸鏈端傾斜并將環(huán)20穿入環(huán)形部21和銷19之間而使環(huán)20滑動到銷 19上。所述銷在上側(cè)具有凹槽31 (見圖2)，從而進(jìn)一步防止彈簧與銷分離。在所述彈簧17和18的相反端可以選擇性連接到彈簧保持機(jī)構(gòu)22和32。所述彈 簧保持機(jī)構(gòu)22和32在圖2和圖3中最佳展示。圖2所示為彈簧17和18處于接合狀態(tài)下 的彈簧保持結(jié)構(gòu)的部分縱截面。所述機(jī)構(gòu)包括鉤件23，所述鉤件23成形有切口 24，并形成 了肩部25，所述肩部25下面可以容納彈簧17和18上的環(huán)26。鉤件23在所述肩部25與 所述切口相對的上側(cè)具有傾斜表面27。所述鉤件連接到螺線管28，所述螺線管28能使鉤 件滑動到如圖2所示的位置。當(dāng)所述螺線管不通電時，彈簧29用于使鉤件返回到圖3所示 的位置。所述鉤件可以在滑動表面30上在所示的兩個位置之間滑動。所述彈性帶10的彈性適于使得當(dāng)只有彈性帶在壓緊板4和固定件3之間作用并 且所述彈簧17和18分離時，肺具有普通健康肺的順應(yīng)性。為了模擬順應(yīng)性的增加，利用所 述保持機(jī)構(gòu)22和32的鉤件23連接彈簧17和18中的一個或者兩個。為了接合彈簧17和 18，所述螺線管28通電從而克服彈簧29的力將所述鉤件拖動并保持在使得所述肩部25定 位在彈簧17和18的正下方的位置，即圖2所示位置。然后所述壓緊板4由于肺1的排氣 而降低，彈簧17和18的環(huán)26撞擊傾斜表面27上，并向下滑動刀所述肩部25的尖端，進(jìn)而 滑進(jìn)切口 24中并最終抵靠在所述肩部25的下側(cè)。所述肩部的下側(cè)向下朝向所述肩部25 的尖端略微傾斜，從而使得所述環(huán)就不能輕易從所述切口 24中脫離。當(dāng)所述壓緊板4由于肺充氣膨脹而再次向上移動時，所述彈簧的力與這個運(yùn)動相 反，因此增加了肺充氣膨脹的阻力，即順應(yīng)性增加。當(dāng)需要減小順應(yīng)性時，所述螺線管斷電，所以鉤件就移動到圖3所示的位置，當(dāng)所 述肩部25不再位于所述彈簧17和18之下時。所述彈簧的環(huán)26就能夠滑出所述切口 24 從而與所述鉤件23脫離。因此，所述彈簧不能限制所述壓緊板4的運(yùn)動。本發(fā)明的裝置可以具有任意數(shù)量的彈簧17和18，只限制于沿所述壓緊板4的邊緣 的可用空間。如實(shí)施方式中所示，所述裝置具有兩個彈簧，所述兩個彈簧可以具有不同的彈 性系數(shù)。通過連接兩個彈簧17和18、只連接彈簧17、只連接彈簧18或者兩個彈簧都不連 接，可以設(shè)置四種順應(yīng)性值。如果人體模型在一側(cè)或者分別在兩側(cè)胸腔中具有兩個肺，每一 個肺都可以裝備根據(jù)本發(fā)明的裝置。這樣就能將不同彈性系數(shù)的彈簧用于兩個裝置中。因 此，分別帶有兩個彈簧的兩個裝置一起使用可以在總共16種不同的順應(yīng)性中選擇。優(yōu)選地，計(jì)算機(jī)可以用于控制螺線管28。所述計(jì)算機(jī)可以包含不同順應(yīng)性值和與 每個值相對應(yīng)的彈簧組合的表格。設(shè)置了特定的順應(yīng)性之后會發(fā)射一組發(fā)送給螺線管的信 號，所述螺線管會使得組合中的彈簧接合從而獲得期望的順應(yīng)性值。所述表格看起來類似 下面的理論表格1，給出了不同彈簧激活或不激活的組合情況下的體積-壓力。這樣，所述 壓力就可以通過軟管15測量，如上所述，并且肺的體積可以通過查表確定。在所述實(shí)施例 中，測量壓力25毫巴(mbar)意味著如果彈簧2起作用，肺的實(shí)際體積應(yīng)為325毫升(ml)。
表格1圖4至圖7所示為被測彈簧組實(shí)際的壓力_體積值。每個曲線表示一種“患者”的 特定情況。這些值在計(jì)算機(jī)中以類似于表格1的表格表示。這意味著設(shè)置的順應(yīng)性與實(shí)際的順應(yīng)性始終是相應(yīng)的。因此就可以在計(jì)算中將順 應(yīng)性考慮進(jìn)來，并且計(jì)算機(jī)可以簡單的確定練習(xí)者是否對模擬的患者提供了最優(yōu)的治療， 并且將CPR (心肺復(fù)蘇術(shù))的質(zhì)量反饋給學(xué)員。對CPR的質(zhì)量重要的值也可以存儲起來用 于以后查看。還可以為特定的疾病指定特定的彈簧組合，所以教員可以將人體模型設(shè)置為模擬 一種具有特定順應(yīng)性程度的特定疾病，并且計(jì)算機(jī)會給所述螺線管通電，從而連接彈簧組 合獲得該順應(yīng)性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他方式來實(shí)施本發(fā)明。例如由于裝置具有可以平行移 動的壓緊板也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所以結(jié)構(gòu)的兩個主部件之間的連接不是必須使用鉸 鏈。也可以實(shí)用其它裝置來使得彈簧接合而不使用螺線管操作式鉤件，例如對連接于彈簧 的永久磁鐵作用的電磁鐵。所述致動器也可以是氣動的，液動的或者由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)的 螺桿，也可以使用其他類型的偏壓工具，像彈性帶、氣壓彈簧、錐形彈簧或者片簧，來代替螺 旋彈簧以增加順應(yīng)性。因此，上述或者其他修改落在本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明的自由選 擇之內(nèi)。
權(quán)利要求
用于模擬可變的肺順應(yīng)性的裝置，該裝置包括具有兩個主部件的結(jié)構(gòu)，人造肺設(shè)置在所述兩個主部件之間，所述兩個主部件適于當(dāng)所述肺吸氣膨脹時通過所述肺而彼此遠(yuǎn)離移動，并且所述兩個主部件適于在呼氣階段朝向彼此移動，以迫使空氣從所述肺排出；以及偏壓工具，該偏壓工具用于提供使所述兩個主部件朝向彼此移動的力，其特征在于，所述偏壓工具包括至少一個彈簧，當(dāng)通過彈簧保持機(jī)構(gòu)啟動時，能夠選擇性地連接所述至少一個彈簧，以施加所述力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述彈簧選擇性地連接在所述兩個主部 件之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述彈簧保持機(jī)構(gòu)包括彈簧夾持工具 和致動器，該致動器適于在彈簧夾持位置和彈簧釋放位置之間移動所述彈簧夾持工具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述致動器為螺線管。
5.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述偏壓工具包括至少兩個 彈簧，當(dāng)通過各自的彈簧保持機(jī)構(gòu)啟動時，所述至少兩個彈簧能夠選擇性地連接在所述兩 個主部件之間，所述彈簧具有不同的彈性系數(shù)。
6.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括基本偏壓工 具，該基本偏壓工具固定連接在所述兩個主部件之間，從而模擬正常的肺提供基本的肺順 應(yīng)性。
7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述兩個主部件通過鉸鏈鉸 接，并且所述至少一個彈簧與所述鉸鏈相對設(shè)置。
8.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述兩個主部件包括一對基 本呈板形的部件。
9.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì) 算機(jī)包含順應(yīng)性值和相應(yīng)的彈簧組的表，所述彈簧通過組合能夠形成各個順應(yīng)性值，所述 計(jì)算機(jī)適于接收期望的順應(yīng)性值并根據(jù)所述表確定需要被驅(qū)動的彈簧的組合，并且向所述 彈簧的彈簧保持機(jī)構(gòu)發(fā)送信號，從而使得能夠產(chǎn)生所述期望的順應(yīng)性值的組合的彈簧連接 在所述兩個主部件之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述彈簧夾持工具為鉤 件，所述鉤件具有朝向所述彈簧的傾斜表面和鄰近于所述傾斜表面的切口，所述傾斜表面 適于鄰靠所述彈簧的環(huán)并將該環(huán)引導(dǎo)至所述切口，從而使所述環(huán)被鉤在所述切口中。全文摘要
用于模擬可變肺順應(yīng)性的裝置，包括具有兩個主部件(3，4)的結(jié)構(gòu)，人造肺(1)設(shè)置于所述兩個主部件(3，4)之間，當(dāng)所述肺(1)吸氣膨脹時所述主部件(3，4)能夠在肺(1)的作用下相對于彼此遠(yuǎn)離移動，當(dāng)肺(1)處于排氣階段時所述主部件(3，4)能夠朝向彼此移動從而迫使空氣從肺(1)排出；和偏壓工具(17，18)，所述偏壓工具用于提供使兩個主部件(3，4)朝向彼此移動的力。所述偏壓工具包括至少一個彈簧(17，18)，所述至少一個彈簧能夠選擇性地連接，以在彈簧保持機(jī)構(gòu)(22，32)的作用下施加力。
文檔編號G09B23/28GK101911151SQ200980101522
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者E·埃格蘭德斯達(dá)爾, E·梅斯塔德, ф·戈默 申請人:挪度醫(yī)療器械有限公司