RU2848164C1 - Симуляционный комплекс для обучения студентов и медицинского персонала лечебным процедурам при обмороке пациента - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам обучения в медицине. Технический результат заключается в том, что изобретение повышает эффективность обучения медицинского персонала за счет повышения реалистичности процесса моделирования реальных лечебных процедур. Технический результат достигается за счет того, что симуляционный комплекс для обучения медицинского персонала лечебным процедурам при обмороке пациента включает: сменный модуль крышки с элементом имитации кожи человека, которая включает контур сброса/накачки давления воздуха (Т1) и искусственную вену (В1), блок контроля прокола (БКП); и основание, включающее: микрокомпьютер Raspberry Pi, контур вены (В2), выполненный в виде замкнутой системы для циркуляции жидкости и соединенный с В1; контур сброса/накачки воздуха (Т2), выполненный в виде замкнутой системы для контроля давления воздуха и соединенный с Т1, блок контроля зажима вены жгутом (БКЗ), который содержит тензодатчик и контроллер тензодатчика, показания которых передаются на микроконтроллер Raspberry Pi, который выполнен с возможностью на основании полученных данных определять наличие зажима. 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для обучения студентов, медицинских сестер, врачей общей практики, врачей-анестезиологов, реаниматологов и др. Кроме того, изобретение предназначено для обучения медицинского персонала действиям при «Имитация обморока пациента на стоматологическом приеме».

Медицинский комплекс предназначен для использования в рамках учебного процесса и процесса переподготовки в медицинских учреждениях и учебных заведениях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники известен универсальный тренажер для обучения допплерометрии, пункции и катетеризации сосудов под ультразвуковым контролем (RU 2739667 C1 Опубликовано: 28.12.2020), в котором включающий ультразвуковой блок из ткани, имитирующей структуру человеческого тела, искусственную кровь, имитаторы кровеносных сосудов, емкость с искусственной кровью и ручной насос.

Наиболее близкий к заявленному решению является система обучения и оценки выполнения медицинским персоналом инъекционных и хирургических минимально-инвазивных процедур (RU2687564 C1 Опубликовано 15.05.2019), в которой раскрывается тренажер, включающий анатомическую модель части человека, выполненную в виде многослойного анатомического муляжа, инструмент для тестирования, выполненный с возможностью проникновения сквозь слои муляжа и снабженный иглой и датчиком положения, блок сбора и передачи данных выполнения задания, связанный с датчиками положения, инструментом для тестирования и выводами токопроводящих элементов муляжа, связанный с компьютером,

Недостатком известных устройств является то, что известные устройства не выполнены с возможностью установки на робот-манипулятор, что сужает сферу применения при обучении медперсонала, а также то, что известное устройство не реализовано для отслеживания объема введенной внутривенной инъекции и попадания/промаха прокола, отсутствие которых не может обеспечивает качественное, надежное и полномерное обучение обучающихся.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Рис.1. – Структурная электрическая схема программно-аппаратного комплекса «Имитация обморока пациента на стоматологическом приеме»

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С целью устранения по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники, задачей заявленного изобретения является улучшение качества обучения медперсонала и иных обучающихся, совершенствовании заботы о пациентах и повышении эффективности обучения за счет высокого уровня реалистичности.

Технический результат заявленного решения сводится к моделированию ситуации максимально приближенные к реальному физическому процессу и обучению проведения лечебных процедур.

Дополнительный технический результат сводится к усовершенствованию известных устройство в сфере обучения студентов и медперсонала.

Дополнительный технический результат сводится к расширению арсенала технических средств.

Указанные технические результаты достигаются благодаря использованию симуляционного комплекса для обучения студентов и медицинского персонала лечебным процедурам при обмороке пациента, включающий в себя:

- сменный модуль крышки с элементом имитации кожи человека, реализованный из силикона на основе олова с твердостью 10 по шкале Шора, включающий в себя:

контур сброса/накачки давления воздуха (Т1) и искусственную вену (В1), при этом они расположены друг под другом и выполнены с возможностью имитации выпячивания вены

блок контроля прокола (БКП), находящийся внутри силиконового элемента и работающий по принципу ёмкостного датчика, который состоит из двух металлизированных пластин, при этом пластины подключены к портам микрокомпьютера Raspberry Pi, а при осуществлении прокола металлизированных пластин происходит их замыкание, что свидетельствует о промахе,

- основание, включающее:

микрокомпьютер Raspberry Pi

контур вены (В2), выполненный в виде замкнутой системы для циркуляции жидкости и соединенный с В1;

контур сброса/накачки воздуха (Т2), выполненный в виде замкнутой системы для контроля давления воздуха и соединенный с Т1,

блок контроля зажима вены жгутом (БКЗ) содержит тензодатчик и контроллер тензодатчика, показания которых передаются на микроконтроллер Raspberry Pi, который выполнен с возможностью на основании полученных данных определять наличие зажима вены

при этом

контур В2 содержит в себе насос перекачки жидкости и емкость, которая оснащена резиновой мембраной (РМ), выполненной с возможностью выравнивания давления в контуре, причем мембрана сцеплена с находящимся на ней магнитом (М) посредством клейкой основы, а положение магнита определяется с помощью аналогового датчика Холла, который подключен к микрокомпьютеру Raspberry Pi, при этом положение магнита изменяется пропорционально введению/выведению жидкости из системы, а выведение жидкости из системы происходит через вентиль сброса, причем управление насосом перекачки жидкости осуществляется посредством ШИМ модуляции

контур сброса/накачки воздуха T1-Т2 содержит воздушный насос, который управляется микрокомпьютером Raspberry Pi за счет ШИМ модуляции, а подключение насоса к контуру осуществляется через фитинг, при этом сброс давления осуществляется через вентиль сброса

причем сменный модуль крышки, а также основание, изготовлены с использованием технологии 3D-печати из PETG-пластика.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для имитации выведения пациента из обморока разработан комплекс-симулятор «Имитация обморока пациента на стоматологическом приеме». При выполнении соответствующего образовательного кейса «пациент падает в обморок», обучающийся должен реализовать алгоритм выведения пациента из комы посредством ввода лекарственных средств за счет специальных манипуляций и внутривенной инъекция, выполняемой с соблюдением всех необходимых правил. Обучающийся должен быть в медицинских перчатках.

Последовательность действий обучаемого при проведении внутривенной инъекция:

• Подготавливаются стерильные инструменты: шприц с препаратом, игла и спиртовая салфетка.

Наложение жгута:

• На симулятор накладывается жгут (место установки тензодатчика). Вена (В1) начинает становиться видимой и легко доступной за счет наддува контура Т1.

Обработка места инъекции:

• «Кожа» в месте предполагаемого укола дезинфицируется спиртовой салфеткой для предотвращения инфицирования.

Введение иглы:

• После выбора вены игла аккуратно вводится под углом в вену.

• При попадании в вену необходимо потянуть поршень шприца на себя, чтобы убедиться, что в шприце появляется кровь – это признак того, что игла в вене, иначе за счет блока контроля прокола (БКП) на дисплей, который находится на корпусе основания, выводится сообщение о промахе (КРАСНЫЙ сигнал). При успешном попадании на дисплее выводится ЗЕЛЕНЫЙ информационный сигнал.

Введение препарата:

• После подтверждения попадания в вену препарат медленно вводится. На дисплее отображается объем (V) введенной жидкости в мл, который автоматический рассчитывается посредством микроконтроллера Raspberry Pi на основании данных, полученных с датчиков

• При необходимости жгут снимается.

Завершение:

• После введения препарата игла аккуратно извлекается.

• Место инъекции снова обрабатывается спиртовой салфеткой, и на него накладывается ватный тампон или повязка, чтобы остановить кровотечение.

Разработанный модуль позволяет отслеживать попадание/ промах прокола и объем введённой жидкости (V) в мл.

Заявленный комплекс, в соответствии с рис. 1 включает следующие блоки:

• Электропитание (5V, 1A);

• Насос для перекачки жидкости;

• Воздушный насос;

• Блок контроля зажима (резистивный тензодатчик и контроллер HX711);

• Блок измерения объема жидкости (датчик Холла);

• Блок контроля прокола (емкостный датчик);

• Блок обработки данных (микрокомпьютер Raspberry Pi).

Комплекс состоит из двух частей сменного модуля крышки с имитацией кожи с проводящим жидкость каналом и основания с установленными компонентами.

Сменный модуль крышки выполнен с использованием технологии 3D-печати из PETG-пластика. На его поверхности располагается имитация кожи пациента из силикона на основе олова с твердостью 10 по шкале Шора.

Внутри силиконовой структуры залит блок контроля прокола (БКП), работающий по принципу ёмкостного датчика и состоящий из двух металлизированных пластин. Устройство позволяет определять попадание и прокол В1. БКП представляет собой две металлизированные медные пластины, подключенные через XC3 к GPIO портам микрокомпьютера Raspberry Pi. При осуществлении прокола металлизированных пластин происходит их замыкание, что свидетельствует о промахе.

Кроме того, в силикон интегрированы контур вены В1 и контур Т1 для накачки и сброса давления воздуха, расположенные друг под другом, для имитации выпячивания вены. Силикон фиксируется к основанию с помощью четырёх болтов М3x12 DIN 933, гаек М3 DIN 933 и шайб М3 DIN 933. Соединение сменного модуля с крышкой и имитацией кожи к основанию, на котором установлены все компоненты, осуществляется через четыре шурупа 4x16 ГОСТ 1145–80. Ниже представлена реализация основания с установленными компонентами, корпус которой выполнен с использованием технологии 3D-печати из PETG-пластика.

Основание содержит в себе два контура:

– контур вены (В1) – замкнутая система для циркуляции жидкости;

– контур сброса/накачки воздуха (Т1) – замкнутая система для контроля давления воздуха.

Венозный контур В1 представляет собой замкнутую циркуляторную систему для прокачки жидкости. Подключение к контуру (латексным трубкам) осуществляется через фитинги (Ф). Контур содержит в себе емкость, которая оснащена резиновой мембраной (РМ) для выравнивания давления с наклеенным на мембрану магнитом (М). Положение магнита определяется с помощью аналогового датчика Холла SS49E, который подключен к микрокомпьютеру Raspberry Pi. Положение магнита изменяется пропорционально введению/выведению жидкости из системы. Выведение жидкости из системы происходит через вентиль сброса.

Управление насосом перекачки жидкости осуществляется посредством ШИМ модуляции.

Контур сброса/накачки воздуха T1: Т1 представляет собой замкнутую систему сброса/накачки давления воздуха. Воздушный насос управляется микрокомпьютером Raspberry Pi за счет ШИМ модуляции. Подключение насоса к контуру (латексной трубке) осуществляется через фитинг (Ф). Сброс давления осуществляется через вентиль сброса.

Блок контроля зажима вены жгутом (БКЗ) содержит тензодатчик и контроллер тензодатчика, показания передаются через SPI микрокомпьютером Raspberry Pi.

Соединение основания с установленными компонентами к руке робота Promobot ROBO-C осуществляется через болт М3x12 DIN 933 (1 шт.).

Подключение устройства к микрокомпьютеру осуществляется через жгут (Ж).

Основа аппаратной платформы представляет собой микрокомпьютер Raspberry Pi 4 Model B.

Комплекс может использоваться как автономно, так и в составе роботизированной системы в интегрированном варианте (в этом случае установка производится на руку робота-имитатора) и позволяет производить оценку следующих видов манипуляций:

• Объем введенной внутривенной инъекции [мл];

• Попадание/промах прокола.

Комплекс предназначен для использования в рамках учебного процесса и процесса переподготовки в медицинских учреждениях и учебных заведениях.

К эксплуатации прибора допускается персонал, имеющий образование не ниже среднего специального, после изучения руководства, а также студенты и другие обучающиеся под их руководством.

Claims (13)

1. Симуляционный комплекс для обучения медицинского персонала лечебным процедурам при обмороке пациента, включающий в себя:
2. - сменный модуль крышки с элементом имитации кожи человека, реализованный из силикона на основе олова с твердостью 10 по шкале Шора, включающий в себя:
3. контур сброса/накачки давления воздуха (Т1) и искусственную вену (В1), при этом они расположены друг под другом и выполнены с возможностью имитации выпячивания вены;
4. блок контроля прокола (БКП), находящийся внутри силиконового элемента и работающий по принципу емкостного датчика, который состоит из двух металлизированных пластин, при этом пластины подключены к портам микрокомпьютера Raspberry Pi, а при осуществлении прокола металлизированных пластин происходит их замыкание, что свидетельствует о промахе;
5. - основание, включающее:
6. микрокомпьютер Raspberry Pi;
7. контур вены (В2), выполненный в виде замкнутой системы для циркуляции жидкости и соединенный с В1;
8. контур сброса/накачки воздуха (Т2), выполненный в виде замкнутой системы для контроля давления воздуха и соединенный с Т1;
9. блок контроля зажима вены жгутом (БКЗ), который содержит тензодатчик и контроллер тензодатчика, показания которых передаются на микроконтроллер Raspberry Pi, который выполнен с возможностью на основании полученных данных определять наличие зажима вены;
10. при этом
11. контур В2 содержит в себе насос перекачки жидкости и емкость, которая оснащена резиновой мембраной (РМ), выполненной с возможностью выравнивания давления в контуре, причем мембрана сцеплена с находящимся на ней магнитом (М) посредством клейкой основы, а положение магнита определяется с помощью аналогового датчика Холла, который подключен к микрокомпьютеру Raspberry Pi, при этом положение магнита изменяется пропорционально введению/выведению жидкости из системы, а выведение жидкости из системы происходит через вентиль сброса, причем управление насосом перекачки жидкости осуществляется посредством ШИМ модуляции,
12. контур сброса/накачки воздуха T1-Т2 содержит воздушный насос, который управляется микрокомпьютером Raspberry Pi за счет ШИМ модуляции, а подключение насоса к контуру осуществляется через фитинг, при этом сброс давления осуществляется через вентиль сброса,
13. причем сменный модуль крышки, а также основание изготовлены с использованием технологии 3D-печати из PETG-пластика.