一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置

本发明涉及cpr心肺复苏培训装置领域，具体涉及一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置。

背景技术：

1、在当今医疗培训领域，心肺复苏(cpr)是一项至关重要的技能，对于提高心脏骤停患者的生存率至关重要。然而，现实中由于对尴尬、对身体接触和性别观念的担忧，旁观者在施行cpr时常常犹豫，尤其是对女性患者。这种犹豫加上性别间的生理差异可能导致对女性施行不当的cpr，进一步降低她们的存活率。传统cpr培训系统通常使用“复苏安妮”作为实体假人模型，并使用人工对用户进行培训，这样的设计并未充分考虑到女性生理特征的差异，及实施者的心理状态。

2、现有技术中，传统cpr培训系统主要依赖于“复苏安妮”等实体假人模型或使用vr(虚拟现实)技术，但很少有系统充分考虑到性别差异。在研究和实践中发现，现有技术在模拟女性心肺复苏过程中存在一系列问题，包括对女性身体结构和生理特征的忽视，以及在cpr培训中对性别差异的缺乏重视。

3、综上，现有技术中至少存在如下问题：

4、(1)传统cpr培训系统未能充分考虑到女性生理特征，导致在实际应用中对女性患者的救治效果不尽如人意。

5、(2)现有技术在培训过程中未能提供足够的真实感和互动性，限制了培训效果的提升。

6、总体而言，现有技术的不足之处限制了提高女性心脏骤停患者救治率的有效手段。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，关注女性生理特征和身体结构差异，使得培训过程充分适应女性患者，使得培训内容更加全面，增加了教学互动性，使得培训者获得足够的真实感和有效的互动体验。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，包括：

4、轻量化心肺复苏模拟器，由外置端和内置端构成，外置端设有承压装置、模拟按压装置和模拟人工呼吸装置，内置端用于采集模拟按压数据和模拟人工呼吸数据并传递至mr头显设备；

5、mr头显设备，由用户佩戴使用，开机后，其自动识别训练垫并产生混合现实场景，所述的混合现实场景包括低头视角下的训练垫、轻量化心肺复苏模拟器和虚拟女性人体模型，以及抬头视角下的可交互式虚拟培训大屏；

6、训练垫，显示女性平面模型并设有ar标记物，所述女性平面模型上适配心肺复苏按压位置处设有模拟器放置标记。

7、优选地，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，承压装置为具有一定高度的中空外壳结构，外壳结构的底板上对应模拟按压装置的位置处设有魔术贴，用于粘贴在训练垫上的模拟器放置标记处。

8、优选地，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，模拟按压装置包括弹簧组、按压顶盖和柔性外壁，所述的弹簧组安装在承压装置上，按压顶盖与弹簧组顶部连接，通过按压按压顶盖能够使得弹簧组压缩，所述的柔性外壁包覆在弹簧组外围。

9、优选地，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，模拟人工呼吸装置采用硅胶管，所述硅胶管一端接入内置端，另一端伸出承压装置外，用于传递用户模拟人工呼吸模拟时的吹气气体。

10、优选地，所述的轻量化心肺复苏模拟器的内置端包括控制模块、以及与控制模块连接的超声波距离传感器、气压传感器、iot模块和oled显示屏，所述的控制模块、超声波距离传感器、气压传感器、iot模块安装在承压装置内，oled显示屏安装在承压装置外壳上；

11、所述的超声波距离传感器用于检测用户的施力时的弹簧组压缩量，并将数值信息发送至控制模块；气压传感器连接模拟人工呼吸装置，用于监测吹气强度，并将数值信息发送至控制模块；所述iot模块用于将控制模块采集的传感器数值信息上传至mr头显设备，并传输到oled显示屏上实时显示传感器数值信息。

12、优选地，所述的mr头显设备内置图像识别模块，用户佩戴mr头显设备并低头看到混合现实场景中的训练垫和轻量化心肺复苏模拟器时，图像识别模块识别到训练垫上的女性平面模型并通过ar标记物定位，加载预设的虚拟女性人体模型到定位的指定位置处，现实场景下的训练垫、轻量化心肺复苏模拟器和虚拟场景下的虚拟女性人体模型叠加，形成低头视角下的混合现实场景。

13、优选地，所述的可交互式虚拟培训大屏与虚拟女性人体模型在虚拟建模场景中呈90°分布，用户佩戴mr头显设备并抬头时，能够看到可交互式虚拟培训大屏。

14、优选地，所述的可交互式虚拟培训大屏包括计时模块、指导模块和实时数据反馈模块；

15、所述的计时模块从轻量化心肺复苏模拟器中的压力传感器第一次接收到数据开始计时，将计时数据显示在大屏上以提醒用户进行心肺复苏所花费的时间长短和培训开始后用户的反应时长；

16、所述的指导模块以文字形式的培训内容显示在大屏上，用户点击不同按钮进行交互，培训内容包括观察环境、胸外按压、心肺复苏、aed自动体外除颤器四部分；

17、所述的实时数据反馈模块与轻量化心肺复苏模拟器通讯连接，将模拟按压装置的实时按压深度和实时按压频率、根据模拟按压装置的实时按压深度和实时按压频率模拟出的虚拟女性的心率和血压数据实时显示在大屏上。

18、优选地，所述的训练垫上还设有女性心肺复苏指导性文字。

19、优选地，所述的训练垫上显示的女性平面模型仅包含人体上半身，虚拟女性人体模型包含完整人体。

20、本发明具备的有益效果是：

21、(1)本发明提出的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置能够准确检测用户的模拟按压数据和模拟人工呼吸数据，模拟数据将实时上传至mr头显设备，为培训者提供详细的操作反馈和监测信息，有助于评估培训者的表现，进而提高培训效果。

22、(2)心肺复苏模拟器中的承压装置和模拟装置，模拟了更真实的按压感受和人工呼吸感受，使用户得到真实的心肺复苏模拟体验，结合训练垫为用户提供初步指导，使培训更加贴近实际应用场景。

23、(3)采用轻量化设计，使得整个培训装置更为便携，特别是在紧急情况下，女性心肺复苏培训装置可以快速部署，提供有效的急救培训。

技术特征：

1.一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，承压装置为具有一定高度的中空外壳结构(3)，外壳结构(3)的底板(4)上对应模拟按压装置的位置处设有魔术贴，用于粘贴在训练垫上的模拟器放置标记处。

3.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，模拟按压装置包括弹簧组(7)、按压顶盖(1)和柔性外壁(2)，所述的弹簧组(7)安装在承压装置上，按压顶盖(1)与弹簧组(7)顶部连接，通过按压按压顶盖(1)能够使得弹簧组压缩，所述的柔性外壁(2)包覆在弹簧组外围。

4.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的轻量化心肺复苏模拟器的外置端中，模拟人工呼吸装置采用硅胶管(6)，所述的硅胶管(6)一端接入内置端，另一端伸出承压装置外，用于传递用户模拟人工呼吸模拟时的吹气气体。

5.根据权利要求3所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的轻量化心肺复苏模拟器的内置端包括控制模块(9)、以及与控制模块(9)连接的超声波距离传感器(11)、气压传感器(8)、iot模块(10)和oled显示屏(5)，所述的控制模块(9)、超声波距离传感器(11)、气压传感器(8)、iot模块(10)安装在承压装置内，oled显示屏(5)安装在承压装置外壳上；

6.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的mr头显设备内置图像识别模块，用户佩戴mr头显设备并低头看到混合现实场景中的训练垫和轻量化心肺复苏模拟器时，图像识别模块识别到训练垫上的女性平面模型并通过ar标记物定位，加载预设的虚拟女性人体模型到定位的指定位置处，现实场景下的训练垫、轻量化心肺复苏模拟器和虚拟场景下的虚拟女性人体模型叠加，形成低头视角下的混合现实场景。

7.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的可交互式虚拟培训大屏与虚拟女性人体模型在虚拟建模场景中呈90°分布，用户佩戴mr头显设备并抬头时，能够看到可交互式虚拟培训大屏。

8.根据权利要求1或7所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的可交互式虚拟培训大屏包括计时模块、指导模块和实时数据反馈模块；

9.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的训练垫上还设有女性心肺复苏指导性文字。

10.根据权利要求1所述的结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，其特征在于，所述的训练垫上显示的女性平面模型仅包含人体上半身，虚拟女性人体模型包含完整人体。

技术总结本发明公开了一种结合混合现实的交互式轻量化女性心肺复苏培训装置，属于CPR心肺复苏培训装置领域。包括：轻量化心肺复苏模拟器，由外置端和内置端构成，外置端设有承压装置、模拟按压装置和模拟人工呼吸装置，内置端用于采集模拟按压数据和模拟人工数据并传递至MR头显设备；MR头显设备，由用户佩戴使用，开机后，其自动识别训练垫并产生混合现实场景，混合现实场景包括低头视角下的训练垫、轻量化心肺复苏模拟器和虚拟女性人体模型，以及抬头视角下的可交互式虚拟培训大屏；训练垫，显示女性平面模型并设有AR标记物，女性平面模型上适配心肺复苏按压位置处设有模拟器放置标记。本发明使得培训者获得足够的真实感和有效的互动体验。技术研发人员：赵艺钧,金朵拉,周扬,曹嘉诚受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27