[實用新型]用于模擬人體胸廓非線性彈力的不等變形彈簧組

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820075384.3
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN201221583Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝新武;田豐;孫秋明;倪愛娟;王政;胡名璽;劉長軍;劉圣軍;張彥軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所
• 主分類號: F16F3/04
• 分類號: F16F3/04;A61H31/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及及模擬人心肺復(fù)蘇(Cardiopulmonary?Resuscitation，CPR)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體指用于模擬人體胸廓非線性彈力的不等變形彈簧組。

背景技術(shù)

心肺復(fù)蘇胸外心臟按壓是心肺復(fù)蘇3大關(guān)鍵技術(shù)之一，醫(yī)學(xué)上對按壓方法的推薦值為頻率80-100次/分鐘、深度4-5cm、位置：胸骨下1/3。為對心肺復(fù)蘇胸外心臟按壓的培訓(xùn)，國內(nèi)外開發(fā)了多種心肺復(fù)蘇模擬人。心肺復(fù)蘇模擬人模擬人體的某些特征，其中對人體胸廓在心肺復(fù)蘇胸外按壓時的力-胸骨位移關(guān)系模擬直接影響到按壓時模擬人的手感(包括阻力大小、胸壁回彈速度與力度等)與人體胸廓是否相似，是心肺復(fù)蘇模擬人的重要技術(shù)之一。而對人體胸廓在心肺復(fù)蘇胸外按壓時的力-胸骨位移關(guān)系的研究成果主要有：1993年Gruben對16個不同特征的人進(jìn)行心肺復(fù)蘇胸外按壓試驗，得到典型人體胸廓在心肺復(fù)蘇胸外心臟按壓下力-位移關(guān)系的模型公式：

F＝29.4x+22.3x²-1.35x³+0.325x⁴+(0.710+0.887x)x′+c????[1]

其中F表示力，單位為N，x表示位移，單位cm，c表示誤差項。該模型的力表達(dá)式是位移的函數(shù)，包含高次項和一階導(dǎo)數(shù)項，可以看作是彈性力F_e和阻尼力F_d的和：

F＝F_e+F_d???????????????????????????????????????????????[2]

F_e＝29.4x+22.3x²-1.35x³+0.325x⁴??[3]

F_d＝(0.710+0.887x)x′????????????[4]

從[3]式可以看出，彈性力是一條非線性曲線。

心肺復(fù)蘇模擬人技術(shù)中，對力-胸骨位移關(guān)系的模擬，現(xiàn)有的模擬人位于胸腔的阻力提供機(jī)構(gòu)通常采用線性壓縮彈簧，一種是單簧結(jié)構(gòu)，即采用一個線性壓縮彈簧在胸廓內(nèi)部提供阻力；另一種是多簧結(jié)構(gòu)，即采用多個彈簧在模擬人胸壁下的多個點(diǎn)支撐提供阻力，各個彈簧的自由長度相等，按壓時同時起作用，相當(dāng)于多個彈簧并聯(lián)，其阻力等于各個彈簧的阻力之和，即各彈簧剛度乘以總變形量的和。它們存在的問題主要是：在CPR按壓操作下力-位移是線性關(guān)系，與人體胸廓彈性力的非線性特征不符；彈簧剛度選擇不合適，CPR模擬人胸廓阻力大小與人體胸廓真實阻力不同。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的不足，提供一種用于模擬人體胸廓非線性彈力的不等變形彈簧組。

本實用新型用于模擬人體胸廓非線性彈力的不等變形彈簧組由至少2個不同高度的不等變形并列線性壓縮彈簧組成彈簧組，所述彈簧內(nèi)、外徑互相嵌套；所述彈簧組安裝于套筒中，彈簧組頂端固定上面板，所述套筒固定于下面板。

本實用新型所述彈簧組的剛度曲線擬合公開發(fā)表的人體胸廓的彈性力曲線，即上述公式[3]。

本實用新型所述下面板設(shè)置用于安裝彈簧的至少2個同心圓環(huán)凹槽，所述凹槽內(nèi)外徑尺寸與彈簧內(nèi)外徑緊密配合。

本實用新型的有益效果是：1、本實用新型在同類方法中首次應(yīng)用不等變形并列組合彈簧組結(jié)構(gòu)，獲得變剛度的效果，使得按壓-松弛過程的彈性阻力與公開文獻(xiàn)的典型人體的彈性力一致，從而能夠在該模擬機(jī)構(gòu)上獲得更接近真實人體的按壓手感，提高在該機(jī)構(gòu)上進(jìn)行心肺復(fù)蘇胸外心臟按壓手法訓(xùn)練的效果。2、本實用新型采用的不等變形并列組合彈簧組結(jié)構(gòu)彈簧數(shù)量、剛度及尺寸可以根據(jù)需要調(diào)整，可根據(jù)正常成人的彈性力大小，適當(dāng)修改參數(shù)重新設(shè)計，從而可以：a、模擬阻力偏大(胖人)、阻力偏小(瘦人、女性)以及小孩等的胸廓彈性力；b、適當(dāng)增加彈簧數(shù)量，提高模擬精度。3、相比設(shè)計單個非線性彈簧實現(xiàn)對人體胸廓非線性彈力的模擬，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計成本低廉。

附圖說明

圖1是彈簧組分段線性擬合彈性力曲線(即公式[3]的曲線)示意圖；

圖2是彈簧組(2彈簧)的結(jié)構(gòu)剖面圖。

具體實施方式

如圖2所示，1#彈簧2，2#彈簧3同軸設(shè)置于彈簧套筒4內(nèi)，上面板1固定于1#彈簧2頂端，1#彈簧2、2#彈簧3和套筒4的底端分別固定于下面板5。工作過程：在上面板正中位置進(jìn)行心肺復(fù)蘇胸外心臟按壓操作，隨著深度的增加，上面板先后接觸到1#彈簧，2#彈簧，按壓-松弛過程呈接近人體胸廓表現(xiàn)的非線性彈性力。