具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器的制作方法

本实用新型涉及一种具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器,尤指一种便携的能实时显示按压效果的旨在广泛训练非专业人士，使其能正确掌握心肺复苏术基本要求的适合社会公众的心肺复苏训练器。

背景技术：

心肺复苏术(简称cpr)是挽救心跳、呼吸骤停的伤病员所采取的一项急救技术，也是最重要的急救技术之一，高质量的心肺复苏术是复苏成功的关键。cpr是最基本的救命技术，只要规范操做，就有可能使猝死患者起死回生。为了提高心肺复苏操作质量同时使心搏骤停患者及时得到救治，除了对医务人员加强心肺复苏技能的、规范化重复性培训外，同时也应该对社会大众进行心肺复苏技术的普及教育和较为规范的培训。因为心跳、呼吸骤停可能发生在任何场所，社区、学校、运动场、商场、运输工具中如飞机、高铁、汽车等，骤停发生后的4~6分钟内是最关键的时刻，被认为是心肺复苏抢救生命的黄金时间。抢救开始时间越早，抢救成功率越高，在现场每延迟1分钟进行cpr，病死率上升3%。从近10年心脏骤停（ca）患者的院前急救经验来看，大多数患者在施救人员到达现场前就已经死亡，或已经失去了最好的抢救时机。这就要求人们充分把握这黄金4分钟的抢救时间，而想缩短从心搏骤停到开始cpr的时间，需要全社会力量参与，必须让社会大众学会胸外按压。因此，非专业人士掌握cpr对及时、正确地挽救ca患者的生命显得愈来愈重要。

自2000年颁布第一部《2000国际心肺复苏（cpr）及心血管急救指南》以来，每5年，全球专家都会修订心肺复苏指南。最新的“2015指南”进一步强调高质量的胸外按压，主要表现为维持2010指南的强度，并有范围控制要求，（1）按压速率，2010指南加强为至少100次/分钟，2015指南要求在100~120次/分钟；（2）按压深度，2010指南加强为至少5cm，2015指南规定为5cm~6cm；另外，通过在操作流程上的修改也使胸外按压提前5~10秒，并增加胸外按压与人工通气的比例。鉴于指南的历次修改都强化了胸外按压及其质量，因此，对非专业人士进行cpr培训迫切需要一个能使受训者清楚了解掌握cpr技术关键的心肺复苏训练器。

现在市场上，国内外厂家的cpr训练产品，种类和品种不少，但是，能检测按压深度范围和按压速率范围的复苏训练器，常常价格昂贵、体积庞大，辅助设备较多，不便于携带；而价格适中、便于带到社区、中小学进行推广培训用的复苏训练器，常常功能过于简单，只有一个按压功能，对深度的控制没有范围指示，对按压速率只能依靠人工计数计时后统计或指导教师的现场简单提示，无法使每位学员培训后独自进行有效的反复练习。

有效的按压，是需要经过严格训练才能掌握的，因为，有统计数据表明，随按压速率增加，无效的按压次数（速率过快或过慢，深度多大或不足）显著增加。因此，需要一个既能便于携带到各个训练点，又能检测记录每次的按压深度同时显示按压实时速率和平均速率的心肺复苏训练器，这样有助于受训者训练过程中正确把握深度和速率，训练后可以回顾分析当日训练的得失，还可以日后调出先前训练的结果对比，这样更有利训练的改进、巩固和提高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器，其包括可相向移动的上端部件以及下端部件，所述上端部件与下端部件之间设有弹性件，上端部件与下端部件的任意一个设有用于检测位移量的检测装置，另一个设有与所述检测装置相适配的标尺，所述检测装置内设有至少两个光耦传感器，两个光耦传感器上下同轴或在标尺两边上下错开相向设置，所述标尺上设有间隔设置的黑白标志，两个光耦传感器的垂直间距小于标尺上黑白标志宽度的最小值。

所述检测装置设有轴向设置的插入口，沿插入口方向轴向设置至少两个光耦传感器，两个光耦传感器上下同轴或在标尺两边上下错开相向设置。

所述标尺为ⅰ型标尺，ⅰ型标尺底部设有初始标志，ⅰ型标尺的上端设置至少两个黑色标志，且所述两个黑色标志之间的距离等于黑色标志的宽度，所述初始标志的宽度大于两个光耦间的垂直距离，其初始状态是初始标志可处在任意一个光耦传感器或同时处于两个光耦传感器的光路中。

所述初始标志在标尺运动方向的宽度大于两个光耦传感器的垂直间距。

位于下侧的黑色标志的上端线至初始标志的上端线的距离为40mm。

所述标尺为ⅱ型标尺，ⅱ型标尺的黑色标志与透明标志的宽度均为1.5-2.5mmm，两个光耦传感器的垂直距离为1mm。

本实用新型的有益效果：

1、结构简单、体积小，能实时显示cpr训练中最需要掌握的两个指标：速率和深度；社会大众的cpr训练最基本的要求就是要求受训者能“在心肺复苏过程中，施救者应该以适当的速率（100~120次每分钟）和深度进行有效按压”。

2、方便携带，又具有高端专业cpr训练器的功能，能实时向受训者反馈按压速率和深度，并在一个按压周期后可以回放查看每一个按压动作的数据，分析无效按压主要出现的时间和原因，配以app软件可以记录受训者受训以来的所有操作记录和成长过程中的波形，有利于受训者温习和巩固训练技能。

3、电路设计简单，降低了硬件成本和安装调试维护成本，使用和携带更方便，更容易被社会大众所接受，克服了只有专业机构和大专院校才有能力使用cpr模型训练的弊端，有利于心肺复苏术(cpr)在全国的普及，使更多心脏骤停患者获得第一时间的院外施救，从而提高患者的抢救成功率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的ⅰ型标尺的示意图。

图3为本实用新型的ⅱ型标尺的示意图。

图4为本实用新型的ⅰ型标尺与光耦之间的误差示意图。

图5、6、7为本实用新型的ⅰ型标尺与光耦之间的状态示意图。

图8为本实用新型的ⅱ型标尺与光耦之间的状态示意图

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器，其包括可相向移动的上端部件1以及下端部件2，上端部件的底部设有圆柱，所述下端部件的底部设有圆筒，所述圆柱插设在所述圆筒内，且上端部件的圆柱长9cm、下端部件的圆筒高9cm。圆筒的外径与弹簧内径只差小于5mm。上端部件的圆柱上有一个凸条，下端部件的圆筒内有一个凹槽，上端部件圆柱插入圆筒，凸条与凹槽的宽度相差0.5mm。弹簧内径在4~6cm之间。

所述上端部件与下端部件之间设有弹性件，弹性件为弹簧，弹簧高度15cm，弹性系数1kg/mm，弹簧套在下端部件的圆柱外面，上端部件与下端部件的任意一个设有用于检测位移量的检测装置3，另一个设有与所述检测装置相适配的标尺5，所述检测装置内设有至少两个光耦传感器，两个光耦传感器4上下同轴或在标尺两边上下错开相向设置，所述标尺上设有黑白相间的标志，两个光耦传感器的垂直间距小于标尺上黑色标志和白色标志宽度的最小值。

该光耦传感器为槽型光耦，由槽型光耦和标尺组成位移传感器，其中两个光耦可以安装在标尺的一侧或两侧，安装的关键点在于两个光耦的垂直间距，根据所采用的标尺不同，间距也不同。两个光耦传感器的垂直间距小于标尺上黑色标志和白色标志宽度的最小值。槽型光耦的槽平面与标尺垂直，标尺中心轴与弹簧轴心平行。

所述检测装置设有轴向设置的插入口，沿插入口方向轴向设置至少两个光耦传感器，两个光耦传感器上下同轴或在标尺两边上下错开相向设置。

所述标尺底部设有初始标志，所述标尺的上端设置至少两个黑色标志，且所述两个黑色标志之间的距离等于黑色标志的宽度，所述初始标志的宽度需确保可以同时遮挡两个光耦传感器的光路。

其中标尺固定在上端部件上，根据需要可以进行拆卸更换成其他标尺类型。

实施例1

ⅰ型标尺上有初始标志、标志1和标志2三个标志，其中标志1以及标志2位黑色标志，标志1以及标志2之间为透明标志，起始标志、标志1、标志2宽度在6~10mm之间，一般取8mm。这样可以保证深度检测的最大误差不大于6mm。起始标志太窄，使光耦与标志的触发关系有二义性，使程序设别过程变得复杂，不利于程序调试；起始标志太宽，则会影响深度检测的精度。

其中标志2作为儿童按压基准，而标志1则作为成人按压基准。

检测装置中的两对光耦传感器与微控制器系统相连，呈上下同轴或在标尺两边上下错开相向安装，对于ⅰ型标尺，两个光耦的垂直间距小于等于6mm。

两对光耦中下面的一个光耦与下端部件平板的距离应大于6cm；标尺安装在上端部件平板的下方，调节标尺的上下位置，使ⅰ型标尺上起始标志遮挡两个光耦中的任何一个或同时遮挡两个光耦。这样，微控制器程序可以在保证误差不大于6mm的精度下检测到按压深度是否达到5cm、在5~6cm间和超过6cm

微控制器程序能检测出4cm左右、5cm左右和5~6cm的不同按压深度，并通过外接显示器或在移动设备上显示相应结果。

基于i型标尺，其具有以下几种状态：

0（x）、上光耦、下光耦均处于初始标志下方；

a（w）、上光耦被初始标志触发，下光耦位于初始标志下方；

b（v）、上、下光耦均被初始标志触发；

c（u）、上光耦位于初始标志上方,下光耦被初始标志触发；

d（t）、上、下光耦处于标志2与初始标志之间，且上、下光耦均不触发；

e（s）、上光耦被标志2触发、下光耦位于标志2下方；

f（r）、上、下光耦均被标志2触发；

g（q）、下光耦被标志2触发，上光耦位于标志2上方；

h（p）、上、下光耦位于标志1和标志2之间，且上、下光耦均不触发；

i（o）、上光耦被标志1触发，下光耦位于标志1下方；

j（n）、上、下光耦均被标志1触发；

k（m）、下光耦被标志1触发、上光耦位于标志1上方；

l、上、下光耦均位于标志1上方，且均不触发。

本实用新型公开了一种基于上述具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器的按压位移检测方法，其包括以下方式：

一、通过判断上侧光耦传感器以及下侧光耦传感器被初始标志或标志1、2触发的顺序判定当前训练器处于按压或是释放状态；

二、通过记录上侧光耦传感器或下侧光耦传感器依次被初始标志以及位于下侧的黑色标志触发之间的间隔时间，获取下压时间或回弹时间，并根据位于下侧的黑色标志与初始标志之间的间距，获取按压深度；

三、通过对上侧光耦传感器或下侧光耦传感器的与不同标志触发状态的顺序变化，来判断按压或释放的切换；

四、通过记录各个光耦传感器触发的时间，来获取按压保持时间或释放间隔时间。

静止时，可能的状态是状态a或状态b或状态c，这些都是允许的起始位置。如果发生状态a→状态b或状态b→状态c或状态c→状态d，都说明是当前运动状态是下压。状态0(x)，不是一个初始状态，该状态是释放时由于弹力的作用产生的一个过冲状态，该状态是从状态a(w)变化过来。从状态ｃ开始一次按压的计时，运动状态依次经过d、e、f、g后到达h状态时，说明按压深度已达4cm，则设置“儿童ok”标志。此后，经过i状态到达j状态时，设置“成人ok”标志和“儿童过强”标志。进入k状态时，记录“成人稍强”标志和“儿童超强”。进入l状态，设置“成人过强”标志和“儿童超强”标志。

由l状态进入m(k)状态，表明停止按压开始释放，记录按压时间，开始释放计时。接着由m状态顺序进入n(j)、o(i)、p(h)、q(g)、r(f)、s(e)、t(d)等状态，即逆序变化，说明都是在下降。特别需要注意的是，在l状态以前的任何一个状态都有可能停止按压进行释放，因此，如果检测到返回前一状态，都表明表明停止按压开始释放，记录按压时间，开始释放计时。当检测到状态发生正序变化时，说明开始一次新的按压，记录释放时间，开始按压计时，同时对按次数进行计数，同时计算出按压的瞬时速率，通过对按压次数和按压时间计数，得到平均按压速率，记录每一个按压过程中下压时间、按压保持时间、回弹时间和释放间隔时间。

控制器在显示和输出数据时，根据cpr训练模式的不同，输出不同的标志，同时输出各项按压数据：按压次数、按压时间、瞬时速率、平均速率和深度状态。

实施例2

ⅱ型标尺呈黑白相间的均匀条状，黑白条的宽度在1.5~2.5mm之间，一般取2mm，配合光耦的垂直间距1mm，这样可以使位移最小分辨率达到1mm，同时保证深度检测的最大误差不大于1mm。

检测装置中的两对光耦传感器与微控制器系统相连，呈上下同轴或在标尺两边上下错开相向安装，对于ⅱ型标尺，其垂直间距小于等于1mm。

使用ⅱ型标尺时，必须在设计硬件电路时保证两个光耦垂直距离小于ⅱ型标尺中黑白条纹的宽度的最小值，一般黑白条纹取等宽2mm，两个光耦的垂直距离1mm，因此，通过微处理器不断读取两个光耦的状态可以判断出标尺的移动方向和相对位移量，对相对位移量做积分，就得到标尺的累计位移，同时连续记录位移和时间，从而得到按压的位移时间轨迹并分析出相应数据(按压次数、按压时间、瞬时速率、平均速率)和通过程序设别可以获得有效按压次数。

基于ⅱ型标尺，本实用新型公开了一种基于上述具有深度速率检测功能的便携式心肺复苏训练器的按压位移检测方法，其包括以下状态：

a（00）、上光耦和下光耦传感器都位于透明标志n处；

b（01）、上光耦传感器被黑色标志n+1触发，下光耦传感器位于透明标志n处；

c（02）、上光耦传感器以及下光耦传感器均被黑色标志n+1触发；

d（03）、上光耦传感器位于透明标志n+2处，下光耦传感器被黑色标志n+1触发；

通过判断a、b、c、d中任意两个相邻状态的顺序变化或逆序变化，获得瞬时位移，并同时记录时间和位移，获得按压运动的二维数据序列，并生成按压波形，根据波形获取按压数据。

微处理器对光耦的输出信号上下沿跳变进行捕获，发现“状态00”→“状态01”、“状态01”→“状态02”、“状态02”→“状态03”和“状态03”→“状态00”这四种变化，说明在进行向下按压且位移量为1mm；发现“状态00”→“状态03”、“状态03”→“状态02”、“状态02”→“状态01”和“状态01”→“状态00”这四种变化，说明上端部件在向上运动且位移量为1mm。每检测到一次变化，就对位移量做积分，得到瞬时位移，同时记录时间和位移，这样就得到能标识按压运动的二维数据序列，在图形显示器上可以显示按压的波形。

运用通用的波峰检测实时算法，得出每次按压的瞬时频率、按压深度，判断按压质量，同时计算出平均速率和有效按压次数的占比。

实施例不应视为对本实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。

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