医学治疗模拟装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月17日提交的美国专利申请no.62/080,439、于2014年11月17日提交的美国专利申请no.62/080,440、于2014年11月17日提交的美国专利申请no.62/080,444、于2014年11月18日提交的美国专利申请no.62/081,042、于2015年3月4日提交的美国专利申请no.62/128,100、以及于2015年4月9日提交的美国专利申请no.62/145,018的优先权，上述申请中的每个申请的内容通过参引并入本文。

本发明总体上涉及医学模拟，并且更具体地，涉及用于训练护理提供者以提供医学治疗的模拟装置。

背景技术：

通常，与患者护理和治疗相关的护理学生或医科学生的培训过程可能会采用不提供现实的患者反馈的人体模型。缺乏反馈使得护理学生或医科学生难以获得在与实际患者合作时进行适当医学治疗或护理所需的教育。因此，需要用于训练医疗护理提供者以提供治疗的改进的系统和装置。

技术实现要素：

本发明的各方面是医学治疗模拟系统和装置。

根据本发明的一个方面，公开了一种静脉治疗模拟装置。静脉治疗模拟装置包括覆盖物、至少一个管、贮存器和处理器。覆盖物构造成固定至受试者。覆盖物具有抗针内层和位于抗针内层的外侧的至少一个导电层。至少一个管位于覆盖物内的至少一个导电层下面。贮存器适于储存流体。贮存器联接成向至少一个管提供流体。处理器耦合至至少一个导电层。处理器配置成对针穿过至少一个导电层插入进行检测并且在检测到针的插入时产生信号。

根据本发明的另一方面，公开了一种导管治疗模拟装置。导管治疗模拟装置包括覆盖物、管、传感器、贮存器、阀和处理器。覆盖物构造成固定至受试者。覆盖物包括尺寸设定为接纳导管的开口。管与覆盖物中的开口联接。传感器联接至管。传感器能够操作成对导管插入管中进行检测。贮存器适于储存流体。贮存器联接成向管提供流体。阀定位成控制流体在贮存器与管之间的流动。处理器联接至传感器。处理器配置成对导管插入管中超过预定阈值进行检测，并且在检测到导管插入管中超过预定阈值时打开阀。

根据本发明的再一方面，公开了一种除颤治疗模拟装置。除颤治疗模拟装置包括壳体、耦接至壳体的显示器、耦接至壳体的一个或更多个输入装置、以及位于壳体内的处理器。显示器能够操作成向使用者显示图像。一个或更多个输入装置能够由使用者操作成模拟向受试者施加除颤信号。处理器被编程为向使用者产生除颤信号已经被施加至受试者的信号并且在显示器上显示模拟的患者心律。

根据本发明的又一方面，公开了一种胸部治疗模拟装置。胸部治疗模拟装置包括覆盖物、贮存器、马达和处理器。覆盖物构造成固定至受试者。覆盖物覆盖受试者的躯干的至少一部分并且包括开口。贮存器与开口联接。马达联接至贮存器。马达能够操作成将空气经由开口周期性地泵送入和泵送出贮存器。处理器联接至马达。处理器配置成根据受试者的模拟呼吸模式操作马达以将空气泵送入和泵送出贮存器。

根据本发明的再一方面，公开了一种用于便于在活的受试者上模拟执行医疗程序的装置。该装置包括覆盖物、模拟治疗结构部、至少一个反馈装置和至少一个处理器。覆盖物构造成固定至活的受试者并且覆盖活的受试者的身体的至少一部分。模拟治疗结构部构造成模拟与医疗程序相关联的结构。至少一个反馈装置构造成向活的受试者提供反馈信号。至少一个处理器连接至模拟治疗结构部和至少一个反馈装置。处理器被编程为基于由治疗提供者与模拟治疗结构部之间的交互而产生的输入来操作反馈装置以提供反馈信号。

附图说明

当结合附图阅读时，根据以下详细描述将最佳地理解本发明，其中，相同的元件具有相同的附图标记。当存在多个相似元件时，单个附图标记可以分配给多个相似元件，其中，小写字母标记指代特定元件。当总体性地指代元件或指代非特定的一个或更多个元件时，可以删除小写字母标记。这强调根据惯例，附图的各个特征未按比例绘制，除非另有说明。相反，为清楚起见，可以扩大或缩小各个特征的尺寸。附图包括如下：

图1是图示了根据本发明的各方面的示例性医学治疗模拟装置的图；

图2是图示了图1的医学治疗模拟装置相对于人类受试者的示例性传感器布置的图；

图3是图示了图1的医学治疗模拟装置相对于人类受试者的示例性音频反馈布置的图；

图4是图示了图1的医学治疗模拟装置的示例性气管造口结构部和传感器布置的图；

图5是图示了图1的医学治疗模拟装置的替代的示例性气管造口术结构部和传感器布置的图；

图6a和图6b是图示了图1的医学治疗模拟装置的医疗的示例性表面层的图；

图7是图示了图1的医学治疗模拟装置的示例性流体反馈系统的图；以及

图8是图示了根据本发明的各方面的示例性静脉治疗模拟装置的图；

图9是图示了图8的静脉治疗模拟装置的覆盖物的截面的图；

图10是图示了图8的静脉治疗模拟装置的流体流动路径的图；

图11是图示了根据本发明的各方面的示例性导管治疗模拟装置的图；

图12是图示了图11的示例性导管治疗模拟装置的生殖器的图；

图13a和13b是分别图示了图11的示例性导管治疗模拟装置的力传感器处于未压缩构型和压缩构型的图；

图14是图示了根据本发明的各方面的示例性除颤治疗模拟装置的图；

图15是图示了根据本发明的各方面的示例性胸部治疗模拟装置的图；

图16是图示了图15的胸部治疗模拟装置的覆盖物的图；以及

图17是图示了图15的胸部治疗模拟装置的压力单元的图。

具体实施方式

本文通过模拟特定医学治疗来描述本发明的各方面。然而，本领域普通技术人员将理解的是，本文中所描述的示例性装置可以用于模拟各种医疗状况的治疗，并且不限于本文所公开的任何特定治疗。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道适于通过所公开的装置进行模拟的其他医学治疗。

相对于常规训练装置，本文中所公开的示例性装置可以特别地适于向医疗护理提供者提供增强水平的反馈。可以在治疗期间向护理提供者提供音频和/或触觉反馈，以加强适当的技术。同样，可以提供该反馈来纠正治疗误差，要不然护理提供者在模拟治疗期间可能会努力检测治疗误差。使用本发明的示例性装置提供反馈可以理想地提高医疗护理提供者的能力以舒适且有效地治疗患者。

示例性气管造口术治疗模拟装置

参照附图，图1图示了根据本发明的各方面的示例性医学治疗模拟装置100。装置100可用于训练医疗护理提供者来治疗气管造口术患者。通常，装置100包括覆盖物110、气管造口术结构部120、一个或更多个管130、至少一个传感器140和至少一个反馈装置150。下面描述装置100的另外的细节。

覆盖物110构造成固定至正在扮演患者角色的受试者。当固定至受试者时，覆盖物110构造成覆盖受试者的颈部和上部躯干。在示例性实施方式中，覆盖物110的形状设计成与患者的颈部和上部躯干类似，如图1至图3所示。如上所述的成形覆盖物110期望限制覆盖物110的尺寸，并且允许覆盖物110的轮廓紧密地符合受试者的身体，从而允许受试者扮演气管造口术患者。

覆盖物110可以由多个件形成，该多个件连接以限定用于装置100的部件的围封件。在示例性实施方式中，覆盖物110是由前壳112a和后壳112b形成的壳体，如图1所示。图1示出了前壳112a和后壳112b两者的内侧表面。前壳112a构造成以可移除的方式连接至后壳112b以形成覆盖物110。壳112a和壳112b可以例如通过带、按钮、卡扣或本领域已知的任何其他结构附接。在示例性实施方式中，壳112a和壳112b通过设置在壳112a和壳112b的上端和下端处的卡扣114附接。

在示例性实施方式中，覆盖物110可以由设计成最佳地模拟气管造口术患者的身体的三个单独部件形成。这些件包括可附接的硬壳112a和112b、用于模拟患者的皮肤(“人造皮肤”)的柔软且柔韧的前表面材料、以及用于为受试者穿戴覆盖物110提供舒适感的柔软后表面材料。装置100的操作部件(例如，传感器和反馈装置)设置在覆盖物110的硬壳内，这由此为这些部件提供保护并且帮助隐藏布线和其他物品。

在图6a和图6b中示出了人造皮肤层180的示例性实施方式。人造皮肤层180可以包括声音衰减材料181以便使在覆盖物110内产生的声音衰减，如下面将更详细地论述的。人造皮肤还可以在硬壳112a和硬壳112b中的一者或两者的外侧上提供材料层，以模拟患者的身体。在示例性实施方式中，材料层包括记忆泡沫182、pvc183和尼龙弹性体层184。替代性地，人造皮肤可以包括硅树脂，其中，记忆泡沫的内部层邻近受试者身体定位以获得舒适性。应当理解的是，图6b中示出的人造皮肤层180的层的选择、顺序和厚度仅出于说明的目的提供，而并非意在为限制性的。本领域普通技术人员将根据本文的描述大体知道用于模拟患者皮肤的其他适当的材料。

人造皮肤180的层可以经由一个或更多个附接机构附接至覆盖物110的硬壳的边缘。适当的附接机构包括例如钩环紧固件185、锚固件186、粘合剂或双面胶带187，如图6a所示。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道其他适当的附接机构。

后壳112b还包括用于将覆盖物110固定至受试者的多个带116。在示例性实施方式中，后壳112b包括构造成环绕受试者的肩部的一对带，如图1所示。带116可用于在模拟治疗期间将装置100固定至受试者。后壳112b还可以包括泡沫层，该泡沫层在后壳112b的后部上以改善受试者穿戴覆盖物110的舒适性。

本领域普通技术人员将理解的是，可以省略后壳112b。在这样的实施方式中，带可以从前壳112a延伸，并且覆盖物110的内部部件可以全部联接至前壳112a。

气管造口术结构部120设置在覆盖物110上。结构部120被设计成模拟被植入实际气管造口患者中的结构。因此，结构部120设置在覆盖物110的颈部上。在示例性实施方式中，结构部120包括气管造口术面板122和附接至气管造口术面板122的气管造口术管124。出于说明的目的，在图4中提供了用于本发明的适当的气管造口术结构部120。

虽然在本实施方式中，结构部120涉及气管造口术治疗，但是应当理解的是，本发明不限于此。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于模拟医学治疗的其他适当的结构。

管130定位在覆盖物110内并且连接至气管造口术结构部120。管130被设计成模拟实际气管造口术患者的呼吸道。因此，管130具有与患者的支气管相对应的形状和尺寸。在示例性实施方式中，管130包括通向分叉134的第一长度的管道132以及从该分叉延伸的一对管136a和136b。覆盖物110内的管130的示例性布置由图2和图3中的图示出。在模拟的医学治疗期间，可以要求护理提供者将吸入管插入通过气管造口术结构部120并插入管130中，以便模拟患者肺部130的导液。

传感器140联接至气管造口术结构部120。传感器140检测在受试者的模拟治疗期间气管造口术结构部120的任何操作。下面阐述了气管造口术结构部120的操作的示例。

在一个示例性实施方式中，传感器包括法向力传感器140a。在该实施方式中，传感器140a构造成检测在模拟治疗期间气管造口术结构部120上的力。力可以是与气管造口术结构部垂直(例如，与图4中的气管造口术面板122垂直)的力。传感器140a可以是位于气管造口术面板122后面并构造成检测气管造口术面板122上的法向力的电子力传感器，如图4所示。在实际的气管造口术患者中，气管造口术面板上的过度力(例如超过2lbs的法向力)可能是不适的根源。因此，气管造口术结构部120上的力的检测可能是期望的，以便训练护理提供者以限制结构部120上的过度的力并防止实际患者的不适。

在以上实施方式中，所使用的力传感器是力敏电阻器(fsr)。fsr是当没有施加力时具有几乎无限电阻的动态电阻器。随着施加的力增大，fsr的电阻率非线性地减小。在该实施方式中，跨越传感器测量的电压可以转换成对气管造口术结构部120施加的力的检测。

在另一示例性实施方式中，传感器包括旋转传感器140b。在该实施方式中，一个或更多个力传感器140b构造成检测在模拟治疗期间气管造口术结构部120的旋转。气管造口术结构部120的旋转可以是气管造口术面板122的轴向旋转，如图4中的框形箭头所示。传感器140b可以包括位于气管造口术面板122后面的相对的可旋转凸出部上的一对力传感器，如图4所示，使得面板122在任一方向上的旋转在相邻的力传感器上提供力。气管造口术面板122的旋转量可以通过确定由传感器140b检测到的对应的力来测量(该力随着旋转位移的增加以可确定的方式增加)。在实际气管造口术患者中，如同力一样，气管造口术面板的过度旋转(例如，超过4度的轴向旋转)也可能是不适的根源。因此，气管造口术结构部120的旋转检测可能是期望的，以便训练护理提供者限制结构部120上的过度旋转并防止实际患者的不适。

在另一示例性实施方式中，传感器包括基于弹簧的传感器140c。在该实施方式中，基于弹簧的传感器140c构造成检测在模拟治疗期间气管造口术结构部120上的力。力可以是与气管造口术结构部垂直(例如，与图5中的气管造口术面板122垂直)的力。传感器140c可以是下述机械力传感器：该机械力传感器构造成当气管造口术面板122上的法向力被传递通过联接至气管造口术面板122的弹簧141时检测该力，如图5所示。例如，传感器可以包括由具有与人的喉部的响应相对应的弹簧常数的弹簧保持断开的电路。当超过力阈值时，电路闭合，从而发出由气管造口术结构部120接收的过度力的信号。可能是期望将气管造口术结构部120联接至如图5所示的基于弹簧的传感器，以在由护理提供者进行的模拟治疗期间提供气管造口术结构部120的逼真运动。

基于弹簧的传感器140c还可以包括适于在气管造口术结构部120上存在过度力期间闭合的电路。在示例性实施方式中，基于弹簧的传感器140c包括通过弹簧141间隔开预定距离的电路触点。当(例如)过度力施加至气管造口术面板122时，弹簧141被压缩，并且电路触点闭合。电路触点的闭合可以用于自动操作一个或更多个反馈装置150，使得一旦检测到过度力就提供反馈。

除了设置有联接至气管造口术结构部120的一个或更多个传感器140之外，装置100还可以包括联接至管130的一个或更多个传感器142。在示例性实施方式中，传感器142是下述力传感器：该力传感器联接至管130以检测在模拟治疗期间插入的吸入管与管130的内壁之间的任何接触。在特别优选的实施方式中，传感器142是下述力传感器：该力传感器联接至管130的分叉134，以检测与分叉134的接触，其中，与分叉134的接触被确定为高于预定量(例如，超过0.5lbs)的任何力。在实际气管造口术患者中，与患者的支气管的这种接触可能会引起刺激。因此，分叉134上的接触的检测可能是期望的，以便训练护理提供者以限制这种接触并对气管造口术患者提供有效治疗。

提供传感器140的类型和位置的上述示例是出于说明的目的，而并非意在为限制性的。应当理解的是，可以使用公开的传感器的任何组合，并且可以使用传感器的附加类型和位置，而并不会脱离本发明的范围。用于装置100的其他可能的传感器对于本领域普通技术人员而言将是已知的。

反馈装置150也联接至覆盖物110。反馈装置150构造成基于由传感器140检测到的操作来向装置100的使用者(即护理提供者)提供反馈。反馈可以在由传感器140检测到的操作超过预定阈值时提供。例如，当气管造口术结构部120上的力超过预定极限时或者当气管造口术结构部120旋转超过预定量时，可以提供反馈给使用者。附加地，反馈可以在检测到管130的接触时提供给使用者。

在示例性实施方式中，反馈装置150是振动马达。振动马达在受试者的模拟治疗期间产生覆盖物110的可以被使用者感觉到的振动。用作反馈装置150的适当的振动马达包括例如由precisionmicrodrives提供的无轴振动马达(型号310-101；尺寸10mm)。

在另一示例性实施方式中，反馈装置150是音响警报器。警报器在受试者的模拟治疗期间产生可以被使用者听到的声音。本领域普通技术人员根据从本文的描述知道用作音响警报器的适当的扬声器。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道其他反馈装置或其组合。

除了向护理提供者提供反馈之外或者替代向护理提供者提供反馈，反馈装置150也可以向穿戴装置100的受试者提供反馈。在示例性实施方式中，反馈装置150可以联接至覆盖物110的带116，以便仅向受试者提供反馈(例如，振动反馈)，如图1所示。这样的反馈可以用作信号，以使受试者以预定的方式对模拟治疗做出回应，而不直接指示护理提供者已经提供了不适当或不期望的治疗。

在装置100使用多个传感器140的情况下，可能期望根据正被检测的信息提供不同类型的反馈。例如，装置100可以构造成当在气管造口术结构部120上提供过度的力或旋转时提供振动反馈，并且可以构造成当在管130中发生接触时提供可听见的反馈。

在示例性实施方式中，由装置100使用的每个传感器可以具有设置在特定位置中或设置成特定类型(例如，在每个带116中)的其自身的反馈装置150，以便供使用者和/或受试者确定哪个传感器已经在模拟治疗期间被触发。例如，用于气管造口术结构部120的传感器140可以包括左带116中的反馈装置150，并且用于管130的传感器142可以包括右带116中的反馈装置150。根据本文的描述，传感器检测和反馈的其他可能的组合对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。

装置100不限于上述组件，而是可以包括替代或附加部件，如本领域普通技术人员鉴于下面的示例将理解的。

例如，装置100可以包括微控制器160。在示例性实施方式中，微控制器160与传感器140和反馈装置150以通信的方式连接。微控制器160处理由传感器140检测到的信息，并且确定感测到的操作(力，旋转等)是否超过由微控制器160储存的预定阈值。如果微控制器160确定超过任何阈值，则微控制器160发送信号以操作反馈装置150向装置100的使用者提供反馈。

对于另一示例，装置100可以包括一个或更多个扬声器170。扬声器170定位在覆盖物110内并且构造成在受试者的模拟治疗期间发出声音。可以训练护理提供者以在提供治疗期间听取声音(例如，患者的肺内的噪音)。因此，装置100可以包括多个扬声器，所述多个扬声器位于覆盖物110内且在与护理提供者被训练以听取声音所在的区域相对应的位置处。

图3中提供了扬声器170的示例性布置。用作扬声器170的适当的扬声器包括例如由visaton提供的微型扬声器(型号：k28wp；尺寸：8ohm(欧姆)2.3cm)。在该实施方式中，模拟的肺音可以在覆盖物110的与前胸部位置相对应的四个正确的解剖学区域中被听诊，以便模拟医疗状况比如肺炎、需要气管抽吸的上呼吸道中的粘液积聚、需要模拟气雾化药物给药的哮喘(肺中的空气通道的收缩)、以及指示治疗选择有效的最终正常的肺音。附加地，扬声器170的布置可以包括对应于后胸部的后表面，以便允许在4个至8个肺区域中的后肺部听诊，并且包括与上述肺音相同的选项。

扬声器170发出护理提供者将期望在与患者的不同医疗状况相对应的治疗期间从患者听到的模拟患者声音，如上所述。优选地，这些声音足够安静，使得这些声音在不使用听诊器的情况下对护理提供者而言是听不到的。

扬声器170可以与一个或更多个微控制器172连接，用于控制从扬声器170发出的声音，如图1和图3所示。微控制器172可以与覆盖物110一起定位，或者可以远离覆盖物110设置。同样地，扬声器170与微控制器172之间的连接可以是无线的或有线的。在示例性实施方式中，护理提供者的训练者可以控制在模拟的医学治疗期间从扬声器170发出的声音。该控制可以包括对以下方面进行控制的能力：扬声器170何时发出声音、哪个扬声器170发出声音、发出什么声音以及这些声音发出多高。替代性地，除反馈装置150的操作之外，微控制器160还可以控制从扬声器170发出的声音。

对于又一示例，装置100可以包括在治疗期间模拟呼吸道中的分泌物的选项。在气管造口术患者的实际医学治疗期间，粘液可能在患者的支气管/上呼吸道中积聚。这种积聚可能需要抽吸或气管造口术护理，以在抽吸时提供逼真的感觉。因此，如图7所示，装置100可以包括一个或更多个贮存器190，所述一个或更多个贮存器190适于储存具有与在患者中发现的粘液相对应的粘度的流体。这些贮存器中的每个贮存器均可以包括适于释放一个或更多个管130中的流体的一个或更多个阀192。贮存器流体可以通过重力进料的方式被释放到管130中，或者贮存器190还可以包括一个或更多个致动器或泵(比如蠕动泵，未示出)，用于在患者的模拟治疗期间将流体推入管130中。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于流体贮存器的适当的泵和阀。

可以通过与以上关于扬声器170所论述的系统大致相同的系统来控制包含模拟粘液的贮存器190。例如，贮存器190的阀192可以在模拟治疗的过程期间以预定方式电耦接至微控制器160并由微控制器160控制，如图7所示。替代性地，护理提供者的训练者可以使用有线或无线地连接至流体贮存器的一个或更多个微控制器控制在模拟的医学治疗期间流体从贮存器的释放。

示例性静脉治疗模拟装置

图8至图10图示了根据本发明的各方面的示例性静脉治疗模拟装置200。装置200可用于训练医疗护理提供者进行静脉治疗。总体上，装置200包括覆盖物210、至少一个管220、贮存器230和处理器240。下面描述装置200的另外的细节。

覆盖物210构造成固定至正在扮演患者角色的受试者。在示例性实施方式中，覆盖物210适于围绕受试者的手臂穿戴，如图8所示。优选地，覆盖物210可以以一个或更多个件滑动到受试者的手臂上。覆盖物210理想地具有薄的轮廓，以允许覆盖物210紧密地适应受试者的手臂的形状。

覆盖物210由多层形成。如图9所示，覆盖物210包括抗针内层212、中间层214和位于内层212和中间层214的外侧(相对于受试者的手臂)的至少一个导电层216。覆盖物210的层被选择成促进静脉治疗的模拟同时为穿戴装置200的受试者提供保护。下面阐述有关覆盖物210的层的另外的细节。

抗针内层212防止受试者在静脉治疗的模拟期间无意中被针扎。抗针内层212可以由对针穿透具有高抵抗性的任何柔性织物或材料形成。在示例性实施方式中，内层212由hexarmor提供的品牌材料形成。替代性地，内层212可以由沿着受试者的手臂的轮廓挠曲地重叠的小刚性板形成。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于形成抗针内层212的其他适当的材料。

内层212可以是连续的，或者可以由位于期望进行静脉治疗的位置的材料补片形成。在内层212不连续的情况下，内层212可以联接至基底层211以提供形成内层212的单独的件的结构。基底层211可以由与受试者的手臂的轮廓相合的材料比如形成。

中间层214位于抗针内层212与外导电层216之间。中间层214使装置200的管220稳定。中间层214可以具有基于管220的直径选择的厚度，比如管220的直径的1/2的厚度直至大于管220的直径的厚度，使得管220可以至少部分地或完全地嵌入中间层214的材料中或由中间层214的材料所覆盖。为此，中间层214可以具有限定在中间层214中用于接纳管220的一个或更多个通道。在示例性实施方式中，中间层214由硅橡胶形成。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于形成中间层214的其他适当的材料。

导电层216位于内层212和中间层214的外部。导电层216使装置200能够确定针已插入装置200中的时间，如下所述。导电层216可以由任何柔性导电材料或织物形成。在示例性实施方式中，导电层216由其中包含多个导电丝的织物形成。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道其他适当的导电织物。

覆盖物210还可以包括在导电层216外部的人造皮肤层218。皮肤层218由选择用于模拟患者皮肤的外观和感觉的材料比如硅树脂形成。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道其他适当的材料。

在示例性实施方式中，导电层216和皮肤层218能够在装置200的使用期间或之后从中间层214移除。这可能是优选的，以使管220从中间层214移除以进行清洁或更换。

管220定位在覆盖物210内位于导电层216下面。在示例性实施方式中，管220至少部分地嵌入中间层214中，以防止管220在覆盖物210内移动。管220在模拟静脉治疗期间接纳模拟血液。管220由诸如硅树脂之类的材料形成，该材料允许针在模拟治疗期间穿过管220。管220期望沿着覆盖物210的实长(例如，从使用者的手腕至使用者的肘部之上)伸展，以便沿受试者的手臂提供多个不同的针插入位置。

管220在一个端部处连接至贮存器230。贮存器230适于储存流体。在操作中，贮存器230在模拟的静脉治疗期间储存模拟血液。模拟血液可以例如由水和一种或更多种粘性凝胶、润滑剂或染料的组合形成，以实现所需的流量和颜色以模拟血液。贮存器230联接至管220，以便向管220提供模拟血液。

在示例性实施方式中，贮存器230是注射器泵的一部分，如图10所示。注射器泵适于对贮存器230中的流体施加压力，以便使流体流入并流动通过管220。注射器泵可以进一步施加压力，使得管220内的流体在模拟的静脉治疗期间处于压力下。流体可以通过使用一个或更多个阀232保持在压力下，如图10所示。图10中示出了注射器泵，但应当理解的是，其他结构可以与贮存器230结合使用，以使流体流入并流动通过管220。这种结构包括例如手动泵或蠕动泵。

管220可以在其另一端部处连接至收集器234。收集器234收集已经流动通过管220的模拟血液。收集器234可以包括单向阀，以防止收集器234中的流体回流到管220中。收集器234可以包括一个或更多个排放出口236以允许收集器234中的流体的排出。为了使管220排空，当没有流体储存在贮存器230中时，压力可以从注射器泵施加，以便将空气迫压到管220中并使管220中的任何剩余流体被泵送到收集器234中。

管220与贮存器230和收集器234之间的连接可以是在覆盖物210的内部或外部。在示例性实施方式中，贮存器230和收集器234在覆盖物210的外部，以便提供针对流体泵送出贮存器230和/或流体从收集器234排出的简化控制。在该实施方式中，管220离开覆盖物210(例如，如图8所示，靠近受试者的肩部/腋窝)，以便与贮存器230和收集器234连接。

处理器240耦接至导电层216。处理器240构造成通过检测来自导电层216的信号来检测在模拟的静脉治疗期间针插入穿过导电层216。用作处理器240的适当的处理器包括例如处理器。其他适当的处理元件对本领域普通技术人员而言将是已知的。

下面对处理器240的用以检测针插入的示例性操作进行描述。导电层216具有预定电阻，该预定电阻可以通过在导电层216上施加小电压而由处理器240来监测。在针插入期间，层216中的导电纤维可能会由于与针的接触而移动或移位。与针的该接触以可以由处理器240检测的方式改变导电层216的电阻。因此，处理器240可以感测导电层216的电阻的变化，以便检测针的插入。

替代性地，在包括多个导电层216的实施方式中，处理器240可以采用另一种检测方法。在这样的实施方式中，多个导电层216可以被绝缘层(比如硅橡胶层)隔开。在金属针的插入期间，针在导电层216之间产生短路。处理器240可以通过向导电层216中的一个导电层施加小电压来检测该短路。因此，处理器240可以感测多个导电层216之间的短路，以便检测针的插入。

不管检测方法如何，处理器240进一步配置成在检测到针的插入时产生信号。该信号被提供给穿戴装置200的受试者，以便提示受试者模拟或扮演已被针扎的患者的角色。受试者执行的动作或陈述可以由受试者或负责模拟的一个或更多个人预先确定。

在示例性实施方式中，处理器240电连接至反馈装置250。反馈装置250可以是以上关于反馈装置150论述的装置中的任何装置。在优选实施方式中，反馈装置250是触觉信号发生器，比如振动马达。在该实施方式中，处理器240配置成在检测到针的插入时致动振动马达，以向受试者提供触觉信号。该信号优选地被实时提供，使得受试者可以在针插入装置200中时模拟患者的角色。

处理器240可以与覆盖物210一起定位，或者可以位于覆盖物210的外部。在任一实施方式中，处理器240可以包括用于与导电层216和/或反馈装置250连接的一个或更多个导线242。反馈装置250可以优选地远离覆盖物210定位，使得执行模拟的静脉治疗的使用者不能告诉已经向受试者提供了触觉信号。在示例性实施方式中，反馈装置250可以联接至受试者的躯干或相对的手臂，并且可以通过离开覆盖物210的、与受试者的肩部或腋窝相邻的一个或更多个导线接收来自处理器240的信号。

示例性导管治疗模拟装置

图11至图13图示了根据本发明的各方面的示例性导管治疗模拟装置300。装置300可用于训练医疗护理提供者执行导管插入治疗，比如导尿。总体上，装置300包括覆盖物310、管320、贮存器330、传感器340、阀350和处理器360。下面描述装置300的另外的细节。

覆盖物310构造成固定至正在扮演患者角色的受试者。在示例性实施方式中，覆盖物310适于被穿戴成覆盖受试者躯干的下部，如图11所示。覆盖物310理想地具有薄的轮廓，以允许覆盖物310紧密地适应受试者的形状。覆盖物310可以包括以上关于覆盖物110和覆盖物210所描述的层中的任何层，以便更好地模拟患者的外观和感觉。

在装置300意在模拟导尿插管的情况下，覆盖物310的至少一部分311的形状设计成模拟受试者的生殖器。图12中示出了形状设计成与男性受试者的生殖器相对应的覆盖物310的示例性部分。覆盖物310的该部分包括开口312，该开口312的尺寸设定为在模拟导管插入期间接纳导管。

管320与覆盖物310中的开口312联接。管320在模拟导管插入期间接纳导管。管320由诸如硅树脂之类的材料形成，该材料允许其在模拟治疗期间挠曲和膨胀。

管320在一个端部处连接至贮存器330。贮存器330适于储存流体。在操作中，贮存器330在模拟的导管插入期间储存模拟尿液。模拟尿液可以例如由水和一种或更多种粘性凝胶、润滑剂或染料的组合形成，以实现所需的流量和颜色以模拟尿液。

贮存器330联接至管320，以便向管320提供模拟的尿液。在示例性实施方式中，贮存器330联接至与管320连通的隔室332。

在优选实施方式中，贮存器330位于覆盖物310的外表面的紧下方、紧邻形状设计成模拟生殖器的部分。在该区域中，贮存器330可以模拟受试者的膀胱。这可能希望使执行模拟导管插入的使用者能够触诊或查看贮存器330以确定贮存器330包含流体以及确定受试者应当插导管。

传感器340联接至管320。传感器340可以定位在隔室332内，例如在导管插入的路径中。传感器340可操作成检测导管的插入。传感器340与处理器360通信以确定导管何时插入超过预定阈值。预定阈值可以例如基于导管的插入的距离或者由导管施加的插入的力。

在示例性实施方式中，传感器340感测在插入期间由导管施加的力。在该实施方式中，传感器340与定位成在插入期间被导管接触的板342进行力通信，如图13a和图13b所示。板342可以联接至弹簧344，并且在插入期间通过导管抵抗弹簧344的偏置力而线性地移动。弹簧344的基部然后可以联接至传感器340。在插入期间，传感器340经由弹簧344的压缩来检测板342上的力，并将检测到的力传递至处理器360。预定的力可以是例如在常规导管插入期间使导管进入人膀胱所需的力的量。

在替代性实施方式中，传感器340感测导管何时被插入预定距离。在该实施方式中，传感器340可以包括构造成检测导管何时已经到达管320内的预定位置的光学或光传感器。预定位置可以是例如管320与贮存器330或隔室332之间的连接区域。传感器340然后可以在导管已经插入至预定距离时将信号发送至处理器360。

在另一替代性实施方式中，传感器340检测管320的直径的变化，以确定何时插入导管。传感器340可以检测开口312处的直径变化以检测初始插入，或者可以检测沿着管320的预定点处的直径变化，该预定点比如为管320与贮存器330之间的连接区域。传感器340可以使用定位成与管320的外周相接触的一个或更多个挠性传感器来检测管320的直径变化。传感器340然后可以在插入导管时向处理器360发送信号。

阀350定位成控制贮存器330与管320之间的流体的流动。阀350可以定位在管320或贮存器330内，或者可以定位在连接贮存器330和管320的单独管或其他结构内。阀350与处理器360通信，使得阀可以由处理器360致动(打开或关闭)。在示例性实施方式中，阀350是扭转阀。

当阀350被打开时，流体从贮存器330流向管320。流体可以在重力作用下或在压力下流动通过阀350。在示例性实施方式中，装置300包括联接至贮存器330的加压元件334，以将贮存器330内的流体推动通过阀350朝向管320。流体从贮存器330流入隔室332中。当流体填充隔室332时，流体开始在来自重力和/或加压元件的压力下进入导管。然后，作为模拟导管插入治疗的一部分，导管内的流体流出装置300。用作加压元件334的适当元件包括例如蠕动泵和/或注射器泵。

除阀350之外，装置300还可以包括用于贮存器330的单独的阀，以便防止在覆盖物310内从贮存器330泄漏。在该实施方式中，贮存器330可以构造成从覆盖物310移除，例如以便彻底清洁并干燥。

处理器360联接至传感器340。处理器360配置成对导管何时插入管320中超过预定阈值(例如，以上所描述的力阈值或距离阈值)进行检测。处理器360进一步配置成当处理器360检测到导管插入超过预定阈值时致动阀350以允许流体离开贮存器330并进入导管，如上所述。在阀350是扭转阀的情况下，处理器360可以操作马达352，该马达352构造成使阀在打开位置与关闭位置之间扭转。

处理器360进一步配置成在检测到导管插入超过预定阈值时产生信号。该信号被提供至穿戴装置300的受试者，以便促使受试者模拟或扮演插有导管的患者的角色。受试者执行的动作或陈述可由受试者或负责模拟的一个或更多个人预先确定。

在示例性实施方式中，处理器360电连接至反馈装置370。反馈装置370可以是以上关于反馈装置150和250所论述的装置中的任何装置。在优选实施方式中，反馈装置370是触觉信号发生器，比如振动马达，该振动马达在受试者可以感觉到振动的位置比如在覆盖物310内联接至受试者。在该实施方式中，处理器360配置成在检测到导管插入超过预定距离时致动振动马达以给受试者提供触觉信号。该信号优选地实时提供，使得受试者可以例如在导管初始插入管320中时或者在流体从贮存器330流入导管中时模拟患者的角色。

示例性除颤治疗模拟装置

图14图示了根据本发明的各方面的示例性除颤治疗模拟装置400。装置400可用于训练医疗护理提供者进行除颤治疗。总体上，装置400包括壳体410、显示器420、一个或更多个输入装置430和处理器440。下面描述装置400的另外的细节。

壳体410容纳装置400的部件。为了提供真实的模拟，壳体410具有对应于常规除颤器的形状、尺寸和外观。壳体410可以由顶部部分412a和底部部分412b形成。壳体410可以构造成插入标准电源插座中，以便为装置400的部件供电。

在示例性实施方式中，壳体410匹配由hewlettpackard提供的codemaster^tm100除颤器的外观。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于构建壳体410的其他适当的除颤器。

显示器420耦接至壳体410。显示器420向使用者显示图像，比如关于除颤治疗的信息或患者的状态。显示器420定位在壳体410中的显示器开口422中。与壳体410相似，显示器420具有与除颤器的常规显示器相对应的形状、尺寸和外观。显示器420的选择可以基于由壳体410构建的除颤器的类型。适当的显示器包括例如液晶显示器、发光二极管显示器或本领域普通技术人员已知的其他视觉显示器。

输入装置430设置在壳体410上。输入装置430使使用者能够将信号、指令或信息输入到装置400中。输入装置430可以是按钮、旋钮、拨盘、键、开关或实现信息输入的其他结构。与显示器420相似，输入装置具有与常规除颤器上的输入装置相对应的形状、尺寸和外观。输入装置430的选择可以基于由壳体410构建的除颤器的类型。

输入装置430能够由使用者操作以模拟向受试者施加除颤信号。常规的除颤器包括输入装置(比如旋钮或开关)，所述输入装置在由使用者致动时使除颤器将电能施加至附接至患者的一个或更多个电极。装置400包括输入装置430，输入装置430在由使用者致动时使装置400模拟这种除颤信号的施加。这样的输入装置430可以包括用于控制模拟除颤信号的功率的拨盘，以及用于模拟除颤信号的施加的按钮432。然而，装置400实际上不施加除颤信号。装置400可以通过向使用者提供模拟反馈或通过向受试者发信号来向使用者提供模拟反馈来模拟除颤信号的施加，如将在下面更详细地论述的。

处理器440设置在壳体410内，与显示器420和输入装置430通信。处理器440被编程为向使用者产生已经将除颤信号施加至受试者的信号。在示例性实施方式中，输入装置430包括按钮432，按钮432能够由使用者操作以模拟将除颤信号施加至受试者。在该实施方式中，处理器440被编程为产生嘟嘟声(例如，使用一个或更多个扬声器)以向使用者发出除颤信号已经被施加至受试者的信号。

在示例性实施方式中，处理器440电连接至反馈装置450。反馈装置450可以是以上关于反馈装置150和反馈装置250论述的装置中的任何装置。在优选实施方式中，反馈装置450是触觉信号发生器，比如在受试者可以感觉到振动的位置处联接至受试者的振动马达。在该实施方式中，处理器440配置成响应于使用者致动输入装置430以模拟向受试者施加除颤信号而致动振动马达以向受试者提供触觉信号。该信号优选实时地提供，使得受试者可以响应于使用者致动适当的输入装置430而模拟经受除颤信号的患者的角色。

在优选实施方式中，装置400包括构造成连接至受试者的多个补片460。每个补片460经由相应的导线连接至壳体410的外部的部分462。补片460构造成在除颤期间模拟附接至患者的电极。为此，补片460可以包括粘附部，该粘附部用于直接粘附至受试者或例如经由一层或更多层布或经由覆盖物间接粘附至受试者。补片460中的一个或更多个补片可以包括反馈装置450。

除了以上功能之外，补片460可以以某些附加方式使用。例如，补片460可以包括用于与处理器440进行有线耦合的电极，以便检测/显示受试者的实际心律。这些信息可以用于模拟受试者在模拟除颤之后的健康心律。替代性地，补片460可以构造成提供关于受试者上或覆盖物上的补片的正确定位的反馈。例如，结合本文所描述的覆盖物中的一个覆盖物，如果补片460没有定位在覆盖物上的正确位置，则补片460可以提供振动或听觉信号。这种定位可以使用与补片460上的一个或更多个结构接触或者检测补片460上的一个或更多个结构的已知的电或磁传感器来检测。

处理器440进一步被编程为在显示器420上显示受试者的心律。心律可以是受试者的实际心律，或者可以是模拟的心律。在示例性实施方式中，装置400还包括与处理器440通信的存储器。存储器储存一个或更多个模拟患者心律以用于由处理器440显示在显示器420上。储存的患者心律可以包括不健康的心律(比如心室心动过速或心室颤动)以在模拟除颤信号的施加之前进行显示，并且可以包括在除颤信号的模拟施加之后显示的正常健康的心律。

处理器440可以进一步配置成与壳体410外部的一个或更多个计算装置进行无线通信。在示例性实施方式中，处理器440包括用于与外部计算装置通信的无线收发器442。可以通过外部计算装置无线地选择、控制或触发心律的显示或除颤信号的模拟施加。附加地，反馈装置450的致动可以经由外部计算装置无线地控制或触发。该设置可以使指导者能够控制模拟除颤治疗的进展和效果。

示例性胸部治疗模拟装置

图15至图17图示了根据本发明的各方面的示例性胸部治疗模拟装置500。装置500可用于训练医疗护理提供者进行诸如胸腔引流之类的胸部治疗。总体上，装置500包括覆盖物510、压力单元520和处理器550。下面描述装置500的另外的细节。

覆盖物510构造成固定至正在扮演患者角色的受试者。在示例性实施方式中，覆盖物510适于覆盖受试者躯干的至少一部分，如图15所示。覆盖物510理想地具有薄的轮廓，以允许覆盖物510紧密地适应受试者胸部的形状。覆盖物510可以包括以上关于覆盖物110和覆盖物210所描述的层中的任何层，以便更好地模拟患者的外观和感觉。

为了更好地模拟需要胸腔引流的患者的躯干，覆盖物510的表面的形状设计成模拟受试者胸部的轮廓，包括受检者的肋骨。如图16所示，覆盖物510包括开口512。开口512的尺寸设定为与来自常规胸部排放系统的排放管连接，该常规胸部排放系统比如为由新罕布什尔州哈德森的atriummedicalcorporation(艾瑞姆医疗设备有限公司)出售的胸部排放系统。

压力单元520与覆盖物510的开口512处于流体流动连通。压力单元520可以形成在覆盖物510内，或者可以在覆盖物510的外部。在示例性实施方式中，压力单元520设置在壳体521中且在覆盖物510的外部并且经由管522连接至开口512，如图15所示。管522经由与受试者的腋窝相邻的区域进入覆盖物510，并且从覆盖物510的内侧与开口512连接。压力单元520可以例如设置在受试者使用的枕头的下面，以便隐藏压力单元520免被医疗护理提供者看到。总体上，压力单元520包括贮存器530和马达540。压力单元520还可以包括用于为马达540供电的一个或更多个电源524。下面提供压力单元520的另外的细节。

贮存器530被联接用于例如经由管522与开口512进行流体流动。在操作中，贮存器530储存空气，空气移入贮存器530和移出贮存器530，以在模拟胸部治疗期间在受试者的模拟呼吸期间模拟呼吸的空气。在示例性实施方式中，贮存器530是注射器泵的一部分，如图17所示。注射器泵包括柱塞532，该柱塞532用于向贮存器530中的空气施加压力以便模拟受试者的呼吸并使空气流入和流出贮存器530。

马达540联接至贮存器530。马达540能够操作成将空气周期性地泵送入和泵送出贮存器530。在其中贮存器530是注射器泵的实施方式中，马达540包括杆542和适配器544，用于将马达540联接至注射器泵的柱塞532。马达540通过使注射器泵的柱塞周期性地移动来改变贮存器530的尺寸，从而将空气泵送入和泵送出贮存器530。马达540以设计成模拟受试者呼吸的频率将空气泵送入和泵送出贮存器530，如下面将描述的。在示例性实施方式中，马达540是步进马达。本领域普通技术人员将根据本文的描述知道用于与贮存器530结合使用的其他适当的马达540。

处理器550联接至马达540。处理器550配置成根据受试者的模拟呼吸模式操作马达540以将空气泵送入和泵送出贮存器530。特别地，处理器550可以操作马达540以将空气泵送到贮存器530中进而模拟受试者吸入气体，以及将空气泵送出贮存器530以模拟受试者呼出气体。

通过在这两个动作之间周期性地交替，马达540可以随着空气流入和流出贮存器530而模拟受试者的呼吸节奏。这些呼吸模式可以由进行模拟胸部治疗的医疗护理提供者通过监测空气流入和流出开口512来监测。这种监测可以用于训练医疗护理提供者检测胸部患者的症状，比如呼吸困难或胸部漏气。

由马达540和处理器550模拟的呼吸模式可以是受试者的实际呼吸模式，或者可以是模拟呼吸模式。在一个示例性实施方式中，装置500包括联接至覆盖物510的至少一个传感器560。传感器560构造成感测受试者的实际呼吸模式。传感器560将感测到的实际呼吸模式传达至处理器550。然后，处理器550配置成操作马达540，以便通过所感测的实际呼吸模式实时地将空气泵送入和泵送出贮存器530。

在示例性实施方式中，传感器560包括围绕受检者躯干的至少一部分缠绕的可拉伸电阻器。电阻器用作电位计。当电阻器随着受试者的呼吸及时膨胀和收缩时，可拉伸电阻器的电阻变化。电阻器随着在吸气期间受试者的胸部扩张而膨胀，并且电阻器随着在呼气期间受试者的胸部收缩而收缩。这允许处理器550通过传感器560的电阻变化及时地感测受试者的呼吸模式。

在替代示例性实施方式中，装置500还包括与处理器550通信的存储器。存储器储存一个或更多个模拟呼吸模式以供处理器550用于操作马达540。储存的呼吸模式可以包括不健康的呼吸模式(比如来自患有胸部漏气的患者)，并且可以包括健康的正常呼吸模式。

处理器550可以与覆盖物510一起定位，或者可以在覆盖物510外部，比如在压力单元520内。在任一实施方式中，处理器550可以包括用于与马达540和/或传感器560连接的一个或更多个导线552。处理器550可以进一步配置成向受试者提供反馈。例如，指导者可以向处理器550提供信号，以便使处理器550致动一个或更多个反馈装置进而促使受试者采取预定的呼吸模式，或者以预定方式改变其当前的呼吸模式。这种反馈可以使用本文中所描述的结构中的任何结构提供至受试者。

组合的和其他医学治疗模拟装置

虽然本文描述了许多单独的医学治疗模拟装置，但是本领域普通技术人员将理解的是，本文中所描述的示例性装置中的两个或更多个示例性装置可以组合在单个装置中。例如，气管造口术治疗装置100可以与静脉治疗装置200和/或导管治疗装置300形成为单个装置。在这些组合中，覆盖物可以扩展为包括用于模拟相关联的医学治疗的所有必需部件。此外，可以通过组合所公开的装置来产生全身覆盖，以便实现多个不同的模拟医学治疗的性能。

尽管本文参照具体实施方式说明和描述了本发明，但是本发明并非意在限于示出的细节。相反，可以在不背离本发明的情况下，在权利要求的等同物的范畴和范围内，在细节上进行各种修改。