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心肺复苏是指针对心脏和呼吸骤停所采取的“救命技术”。在临床医学教学中,心肺复苏是医科学生必须掌握的重要临床技能之一。随着医学模拟技术的发展,借助医学教学模型来代替真实患者进行临床教学成为了培养医科学生临床技能的一种有效途径。传统的心肺复苏教学模拟人其胸外按压机构大都是机械式的,颈动脉搏动和瞳孔缩放病症反应大多数采用电磁铁来模拟,该类型的模拟人在实际胸外按压时虽能实现按压完全弹回,但按压力觉与真实情况有一定差异。采用以气动驱动的胸腔模拟器其刚度具有非线性特性,能较真实地模拟不同年龄段人的胸腔硬度,此外还可模拟瞳孔和颈动脉在心肺复苏急救成功前后的状态。因此,本文根据2010国际心肺复苏指南,研制了一种新型的气动反应式心肺复苏教学模拟人,选用空气弹簧作为胸腔模拟器,设计了瞳孔和颈动脉模拟器以及嵌入式控制系统,并对各模拟器和模拟人实验系统进行了模拟实验。 首先,根据2010国际心肺复苏指南,分析了气动反应式心肺复苏教学模拟人的功能要求,提出了气动反应式心肺复苏教学模拟人的总体方案,设计了气动反应式心肺复苏教学模拟人组成原理,并对组成原理中的气源元件、控制元件、胸腔模拟器进行了选型以及通过数学建模和ANSYS找形分析设计了瞳孔和颈动脉模拟器。 其次,设计了嵌入式控制系统的硬件部分,包括上/下位机主控芯片选择,电源模块、电磁换向阀模块、电气比例减压阀模块和光电传感器检测模块电路设计等。 然后,开发了心肺复苏教学模拟人嵌入式软件系统,包括下位机程序设计、上位机Linux开发平台搭建和上位机应用程序开发等。 最后,对各模拟器进行了实验研究,并对模拟人实验系统进行了模拟实验。 实验结果表明:所设计的气动反应式心肺复苏教学模拟人能满足心肺复苏技能的要求,可为开发新型的适用于学员心肺复苏技能训练的教学工具提供指导。