[發明專利]一種基于混合現實技術的助產模擬系統及其方法

在審

• 申請號: 202210245402.2
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114627708A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 肖倩;郭黎;謝征;張明娜
• 申請（專利權）人: 首都醫科大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28;G16H50/50;G06Q50/20
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 何志欣

1.一種基于混合現實技術的助產模擬系統，包括用于顯示胎兒的三維模型以及傳輸數據的模擬助產操作的混合現實設備和孕婦腹部模型其特征在于，還包括：

所述孕婦腹部模型包括孕婦腔體和胎兒模型，所述胎兒模型位于所述孕婦腔體內部并基于傳感模塊定位出所述胎兒模型的體態特征于建模模塊進行幾何三維模型建模；其中，

所述幾何三維模型響應于使用者的助產操作進行微動和/或體態特征的改變并實時響應于所述孕婦腹部模型以同步改變所述胎兒模型，所述幾何三維模型通過所述混合現實設備顯示于使用者眼前。

2.如權利要求1所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，所述系統設有傳感模塊用于對胎兒姿態進行定位，所述傳感模塊于所述胎兒模型的頭部、臀部和背部分別設有定位傳感器并將數據傳輸至所述建模模塊基于胎兒模型體態進行建模，

所述傳感模塊于所述轉動機構還設有角度傳感器，基于所述胎兒模型的水平轉動角度以及水平旋轉角度確認所述胎兒模型的體態并將數據與定位傳感器檢測數據進行校對。

3.如權利要求2所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，所述孕婦腔體內設有用于調整所述胎兒模型體態特征的轉動機構，所述轉動機構基于調整所述胎兒模型的水平轉動角度以及水平旋轉角度以調整體態特征，所述轉動機構包括軸支撐裝置、旋轉裝置和轉動平臺，其中，

所述軸支撐裝置設置于所述胎兒模型內部并從所述胎兒模型的頭部貫穿至臀部以支撐所述胎兒模型，

所述旋轉裝置豎向設置并其豎向上端與所述軸支撐裝置連接，其連接處位于所述胎兒模型的頸部以使得所述軸支撐裝置能夠帶動所述胎兒模型以自身為軸線進行旋轉，

所述轉動平臺連接于所述旋轉裝置的豎向下端并帶動所述旋轉裝置以所述轉動平臺中心為轉動點進行轉動，

所述旋轉裝置和轉動平臺于所述角度傳感器連接以傳輸所述胎兒模型的水平轉動角度以及水平旋轉角度。

4.如權利要求3所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，所述旋轉裝置與軸支撐裝置位于胎兒模型的頸部位置連接，胎兒模型的頭部與其余部分分離以使得胎兒模型能夠以頸部為轉動點在所述旋轉裝置帶動下進行旋轉，所述旋轉裝置包括外殼、蝸輪、蝸桿以及電機，其中外殼與軸支撐裝置旋轉連接，使得胎兒模型能夠以外殼為轉動點進行旋轉，

所述轉動平臺由伺服電機、伺服驅動器和平臺構成，所述伺服驅動器精準控制所述伺服電機跟隨所需要的胎兒模型體征控制量進行轉動調控，從而實現對平臺轉動的調控，伺服驅動器發出控制信號前，伺服電機靜止不動；伺服驅動器發出控制信號時，伺服電機立即轉動；伺服驅動器停止發出控制信號時，伺服電機即刻停轉。

5.如權利要求4所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，所述系統還包括：

建模模塊，用于對胎兒幾何三維模型進行建模；

反饋模塊，用于使用力反饋裝置進行模擬操作，將所述幾何三維模型的形變與使用者手部操作相結合，并用于基于預設方案給出反饋；

指導模塊，用于顯示出與胎兒空間位置適配的標準手模型，并顯示正確操作步驟，以幫助使用者進行訓練。

6.如權利要求5所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，

所述建模模塊包括：

胎兒幾何模型單元，用于載入胎兒幾何三維模型進行建模，所述幾何三維模型基于胎兒的不同體征具有若干種模型；

物理單元，用于對使用者的雙手操作和胎兒的模型提供物理特性，附加所述幾何三維模型受外力時發生形變的效果，以及將反饋力輸出到所述胎兒模型混合現實中。

7.如權利要求6所述的基于混合現實技術的助產模擬系統，其特征在于，所述系統還包括投影模塊，用于將基于混合現實技術的胎兒模型和胎兒情況投放至擴展屏進行影像觀看。