[发明专利]一种产钳操作模拟训练器及其操作方法

权利要求书

1.一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括高性能计算机系统及显示设备、下位机系统、产妇系统、胎儿系统以及产钳系统，高性能计算机系统由硬件系统与软件系统组成，软件系统包括三维场景模型以及控制程序，显示设备为投影仪或大屏幕高分辨率显示器，下位机系统由控制器及外围电路组成，产妇系统由产妇盆腔模型以及用于模拟盆腔及产道肌肉的气囊组成，胎儿系统包括带有胎头的胎儿模型、胎头三维空间跟踪定位器、牵引力传感器、关节连接装置以及胎头驱动装置，产钳系统包括产钳、夹紧力传感器和产钳三维空间跟踪定位器；外力通过产钳作用于胎头，产钳和胎头的位置及姿态参数通过三维空间跟踪定位器传输至高性能计算机，胎头所受牵引力及所受产钳夹紧力分别通过牵引力传感器和夹紧力传感器传输至下位机系统，下位机系统将数据传送至高性能计算机，运行于高性能计算机的软件系统平台，软件系统根据所采集的位置姿态数据对三维场景模型的三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现，软件系统依据受力数据产生胎头移动控制指令发送至下位机系统，下位机系统控制胎头驱动装置驱动胎头移动。

2.根据权利要求1所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于产妇系统设置有至少一个气囊，气囊置于产妇盆腔模型的盆腔以及产道边缘处，气囊设置有气压监控设备，气压监控设备对气囊气压进行手动或自动调节，用于模拟不同情况下的产妇盆腔及产道肌肉；或者胎儿系统置于产妇盆腔模型内部，胎头纵向轴与产妇盆腔模型的产道纵向轴平行，胎头三维空间跟踪定位器的定位探头置于胎头的中轴线上，胎头与牵引力传感器相连，牵引力传感器连接多自由度机械关节，多自由度机械关节上套有柔性管，传动杆一端连接多自由度机械关节，另一端连接胎头驱动装置，胎头驱动装置为电动机或气压液压机构。

3.一种产钳操作模拟训练器，其特征在于包括一台高性能计算机系统、一套三维空间跟踪定位器、一个下位机系统、一个牵引力传感器和一个夹紧力传感器以及胎头驱动装置，高性能计算机系统为整个模拟训练器系统的核心，负责整个系统的控制、显示以及交互，三维空间跟踪定位器用于产钳以及胎头的位置姿态的检测，三维空间跟踪定位器由主机盒以及定位探头组成，将定位探头分别固定在产钳以及胎头上，主机盒接受定位探头信号并处理后通过串口发送给高性能计算机，下位机系统主控制器为单片机或PLC控制器，负责产钳夹紧力传感器以及牵引力传感器的数据处理、传送，还负责执行高性能计算机系统发出的驱动指令，下位机系统与计算机之间通过串口连接。

4.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于夹紧力传感器安置于产钳的钳叶前端内侧，产钳三维空间跟踪定位器的定位探头安置于产钳的手柄端。

5.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于高性能计算机的计算机系统中建立有至少由产妇盆腔3D模型、胎儿3D模型以及产钳3D模型组成的三维场景，计算机系统中的图形驱动模块根据三维空间跟踪定位器获取的位置姿态信息对三维场景中各3D模型的位置姿态进行更新，将实际操作动作在三维场景中实时同步再现；或者在三维场景中设置有多个视窗，从多个角度对产钳操作进行监视，通过三维场景实时地将产妇产道内部产钳与胎头的动作及移动轨迹在显示设备上显示出来；或者三维场景中产妇盆腔3D模型与胎头3D模型结合处设置有钳叶优选置入路径，系统以图像、声音文字的形式实时地引导钳叶置入路径的修正，计算机系统设置有钳叶置入路径记录模块，记录钳叶的移动轨迹，对操作技术进行评分考核。

6.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于其特征在于产妇系统设有产力模拟模块，根据设定参数模拟出不同类型的间歇性的产力，并以图表或者文字的方式显示。

7.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于产钳操作模拟训练器设置有力反馈通道，通过牵引力传感器获取操作者所施加的牵引力后与模拟的产妇产力以时间点为参考进行对比并绘制曲线。

8.根据权利要求1、2或者3所述的产钳操作模拟训练器，其特征在于其特征在于高性能计算机系统设置有产钳牵引力记录模块，记录产钳对胎头施加的牵引力大小及时间，以时间点为参考与给定的产妇产力对比，对操作技术进行评分考核。