本發(fā)明涉及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體涉及一種用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高仿真前額流血模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、在動(dòng)物醫(yī)學(xué)教育和培訓(xùn)領(lǐng)域，模擬裝置的使用已成為提升獸醫(yī)專業(yè)學(xué)生及從業(yè)者實(shí)踐技能的關(guān)鍵手段。特別是在處理動(dòng)物前額流血等緊急情況時(shí)，高仿真模擬裝置提供了一個(gè)安全、可控的訓(xùn)練環(huán)境，使學(xué)員能夠在不危及真實(shí)動(dòng)物的情況下，熟悉并掌握相關(guān)急救技能，不僅有助于保護(hù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的權(quán)益，也符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物3r原則：替代(replacement)、減少(reduction)和改善(refinement)的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)動(dòng)物保護(hù)法律和倫理規(guī)范。

2、盡管現(xiàn)有的前額流血模擬裝置在設(shè)計(jì)和選材上已經(jīng)力求高仿真，但在模擬流血的逼真度方面仍存在挑戰(zhàn)。真實(shí)的前額流血情況往往伴隨著復(fù)雜的傷口形態(tài)、大小、深度以及出血速度的變化，以及傷口的觸感和血液流動(dòng)的動(dòng)態(tài)性，而現(xiàn)有裝置可能無法完全模擬這些復(fù)雜情況。此外，在模擬流血過程中，裝置的穩(wěn)定性和可重復(fù)性也是關(guān)鍵因素。然而，現(xiàn)有裝置可能受到多種因素的影響，如材料老化、操作誤差等，導(dǎo)致模擬效果的穩(wěn)定性和可重復(fù)性較差。這不僅影響了訓(xùn)練結(jié)果的一致性，還可能給學(xué)員帶來困惑和誤解，降低了模擬訓(xùn)練的效果。

3、為此，有必要提出一種用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高仿真前額流血模擬裝置，能夠提升模擬訓(xùn)練的逼真度、穩(wěn)定性和可重復(fù)性，從而滿足學(xué)生及從業(yè)者對(duì)高質(zhì)量實(shí)踐訓(xùn)練的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高仿真前額流血模擬裝置，通過設(shè)計(jì)傷口形狀、面積和深度可調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)，并添加根據(jù)傷口調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)血流調(diào)節(jié)，提高模擬訓(xùn)練的真實(shí)性和可重復(fù)性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高仿真前額流血模擬裝置，包括支撐座，支撐座頂部固定連接有外殼，外殼包括設(shè)備塊和傾斜的前額模型塊，前額模型塊與設(shè)備塊固定連接，前額模型塊外表面固定連接有皮下層氣囊，皮下層氣囊上設(shè)有用于模擬泵流血液的流血組件，皮下層氣囊遠(yuǎn)離前額模型塊一側(cè)可拆卸連接有表皮層，表皮層上開設(shè)有傷口孔，表皮層下方設(shè)有水平牽動(dòng)組件和用于牽動(dòng)皮下層氣囊豎向凹陷的豎向牽動(dòng)組件；

3、前額模型塊上開設(shè)有對(duì)應(yīng)傷口孔的預(yù)留口，水平牽動(dòng)組件包括若干沿預(yù)留口周向布置的第一電控伸縮桿，若干第一電控伸縮桿均與前額模型塊內(nèi)壁固定連接，第一電控伸縮桿的輸出軸均固定連接有水平牽動(dòng)塊，若干水平牽動(dòng)塊能夠相互貼合形成一個(gè)圓環(huán)，且水平牽動(dòng)塊頂部均設(shè)有用于將皮下層氣囊與水平牽動(dòng)塊組件彈性伸縮連接成一個(gè)整體的連接組件，第一電控伸縮桿上均套設(shè)有第一負(fù)壓管，第一負(fù)壓管內(nèi)壁均滑動(dòng)配合有套設(shè)于對(duì)應(yīng)第一電控伸縮桿輸出軸上的第一活塞，第一活塞均將第一負(fù)壓管分為第一恒壓腔和第一負(fù)壓腔，第一負(fù)壓腔均連通有調(diào)節(jié)組件，當(dāng)?shù)谝回?fù)壓腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)時(shí)，調(diào)節(jié)組件能夠同步調(diào)節(jié)血液組件的血流流通情況。

4、上述方案的技術(shù)原理如下：支撐座的設(shè)計(jì)用于作為整個(gè)裝置的支撐基礎(chǔ)；通過皮下層氣囊與表皮層的設(shè)計(jì)模擬動(dòng)物前額的皮膚和皮下組織，真實(shí)地模擬動(dòng)物皮膚的觸感、彈性和紋理。表皮層上開設(shè)有傷口孔，用于模擬傷口效果；通過水平牽動(dòng)組件的設(shè)計(jì)，牽動(dòng)皮下層氣囊對(duì)應(yīng)預(yù)留口位置的部分發(fā)生水平伸縮，模擬傷口形狀和面積的變化；通過設(shè)計(jì)豎向牽動(dòng)組件拉扯部分皮下層氣囊通過預(yù)留口進(jìn)入前額模型塊與隔板之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)傷口深度的模擬；通過設(shè)計(jì)流血組件實(shí)現(xiàn)模擬動(dòng)物前額受傷從傷口處流血的效果；特別的，設(shè)計(jì)第一負(fù)壓管和調(diào)節(jié)組件的配合，通過第一電控伸縮桿的伸縮對(duì)血液的流動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)。

5、采用上述方案有以下有益效果：

6、1、本方案，本方案通過水平牽動(dòng)組件和豎向牽動(dòng)組件的設(shè)計(jì)配合，水平牽動(dòng)組件通過若干沿預(yù)留口周向布置的第一電控伸縮桿驅(qū)動(dòng)水平牽動(dòng)塊，再通過連接組件牽動(dòng)皮下層氣囊，使其表面的傷口孔形成不同的間隙，以模擬不同的傷口形狀和面積，此時(shí)，豎向牽動(dòng)組件拉扯皮下層氣囊部分進(jìn)入前額模型塊內(nèi)，形成傷口的深度模擬，使模擬裝置高度還原真實(shí)傷口的多樣性，實(shí)現(xiàn)對(duì)傷口形狀、面積和深度的模擬，為動(dòng)物醫(yī)學(xué)教育和培訓(xùn)提供了更為真實(shí)、有效的訓(xùn)練環(huán)境。

7、2、本方案，設(shè)計(jì)表皮層與皮下氣囊層的可拆卸連接，當(dāng)完成一次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)后，通過拆卸取下表皮層，待下次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，安裝新的表皮層并開設(shè)新的傷口孔以完成新的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)模擬裝置使用狀態(tài)的效果。這一過程節(jié)省了新實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備時(shí)間，還提高了實(shí)驗(yàn)或訓(xùn)練的連續(xù)性和效率。

8、3、本方案，第一負(fù)壓管及其內(nèi)部的第一活塞和調(diào)節(jié)組件的設(shè)計(jì)，使得當(dāng)?shù)谝浑娍厣炜s桿收縮時(shí)，即模擬傷口面積增大時(shí)，第一負(fù)壓腔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)組件同步調(diào)節(jié)血液組件的血流流通情況，從而模擬同步流出血液的流速和流量，增加了模擬訓(xùn)練的復(fù)雜性和真實(shí)性，還能夠模擬實(shí)際傷口在受到外力作用時(shí)血液流出的動(dòng)態(tài)變化。

9、進(jìn)一步，前額模型塊的中心部為平板形結(jié)構(gòu)，而前額模型塊的邊緣為圓角形結(jié)構(gòu)。

10、有益效果：平板形結(jié)構(gòu)的中心部能夠模擬動(dòng)物前額部位的平面特征，而圓角形結(jié)構(gòu)的邊緣則模擬了動(dòng)物頭部輪廓的自然過渡，使得整個(gè)前額模型塊在形態(tài)上更加接近真實(shí)動(dòng)物的前額，不僅提升了視覺上的逼真度，還使得在模擬傷口時(shí)能夠更準(zhǔn)確地反映傷口在不同位置上的形態(tài)變化。

11、進(jìn)一步，皮下層氣囊由聚酯纖維和聚酰胺纖維材料為主體制成而以聚氨酯為涂層。

12、有益效果：聚酯纖維和聚酰胺纖維都是高強(qiáng)度、耐磨損的材料，它們作為皮下層氣囊的主體制成，能夠確保氣囊在長(zhǎng)時(shí)間使用和反復(fù)拉伸下仍能保持其形狀和結(jié)構(gòu)完整性，不易破損或變形。此外，聚氨酯涂層具有良好的防水性能，能夠有效防止水分滲透到氣囊內(nèi)部，從而保護(hù)氣囊內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)和模擬血液不受水分侵蝕。此外，將聚酯纖維和聚酰胺纖維結(jié)合的設(shè)計(jì)，以及聚氨酯涂層的處理，使得皮下層氣囊在受到外力作用時(shí)能夠表現(xiàn)出良好的伸縮性和彈性，使得氣囊能夠緊密貼合前額模型塊的表面，形成逼真的傷口模擬效果，并在模擬傷口變化時(shí)能夠快速響應(yīng)和調(diào)整。

13、進(jìn)一步，豎向牽動(dòng)組件包括平行于前額模型塊的隔板，隔板表面固定連接有第二電控伸縮桿，第二電控伸縮桿的輸出軸同軸固定連接有豎向牽動(dòng)塊，皮下層氣囊底部與豎向牽動(dòng)塊表面固定連接。

14、有益效果：通過第二電控伸縮桿的伸縮運(yùn)動(dòng)，可以精確地控制豎向牽動(dòng)塊的豎向位移，進(jìn)而帶動(dòng)皮下層氣囊部分進(jìn)入或退出前額模型塊內(nèi)，從而模擬不同深度的傷口，使得模擬裝置能夠高度還原真實(shí)傷口的多樣性和復(fù)雜性。

15、進(jìn)一步，表皮層由硅膠、密度范圍為150kg/m3-200kg/m3的海綿和纖維材料混合制成。

16、有益效果：硅膠作為一種高仿真材料，能夠模擬真實(shí)皮膚的柔軟度和彈性；結(jié)合密度范圍為150kg/m3-200kg/m3的海綿的支撐性，使得表皮層在觸感上更加接近真實(shí)動(dòng)物皮膚，為學(xué)員提供了更為真實(shí)的操作體驗(yàn)；海綿的加入還提升了表皮層的耐用性和抗撕裂性，在模擬實(shí)驗(yàn)過程中，即使受到較大的外力作用，表皮層也不易破損或撕裂，確保模擬裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命；此外，纖維材料的添加使得表皮層具有一定的吸濕和透氣性，有助于保持模擬傷口部位的干燥感。

17、進(jìn)一步，連接組件均包括伸縮繩，伸縮繩一端與皮下層氣囊的底面固定連接，伸縮繩另一端與對(duì)應(yīng)的水平牽動(dòng)塊固定連接。

18、有益效果：伸縮繩的設(shè)計(jì)使得皮下層氣囊能夠在水平方向上自由移動(dòng)，同時(shí)保持與水平牽動(dòng)塊的穩(wěn)定連接。該設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了模擬裝置的靈活性，還使其能夠適應(yīng)不同形狀和大小的傷口模擬需求，提高了模擬的真實(shí)性和多樣性；通過伸縮繩的連接，操作人員可以更加便捷地調(diào)整皮下層氣囊的位置和形態(tài)，無需復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)或額外的操作步驟，簡(jiǎn)化了模擬裝置的使用流程，提高了實(shí)驗(yàn)或培訓(xùn)的效率。此外，相較于傳統(tǒng)的固定連接，通過伸縮繩的連接能夠減少皮下層氣囊再拉伸時(shí)超過拉伸極限被拉壞的概率，提高皮下層氣囊的使用壽命。

19、進(jìn)一步，流血組件包括設(shè)備塊內(nèi)固定連接有液泵，液泵連通有與隔板可拆卸連接的儲(chǔ)液罐，儲(chǔ)液罐內(nèi)填裝有模擬血液，儲(chǔ)液罐連通有第一過液管，第一過液管貫穿隔板延伸至前額模型塊內(nèi)連通有若干與第一電控伸縮桿對(duì)應(yīng)的第二過液管，皮下層氣囊上開設(shè)有若干出液孔，第二過液管均與對(duì)應(yīng)的過液孔連通。

20、有益效果：液泵結(jié)合第一過液管和第二過液管的配合設(shè)計(jì)，能夠精確控制模擬血液的流出速度和量，使得流血效果與真實(shí)傷口極為相似，提升了模擬裝置的真實(shí)感，還有助于學(xué)員在訓(xùn)練中更好地理解和應(yīng)對(duì)真實(shí)傷口的流血情況。

21、進(jìn)一步，模擬血液由水、紅色食用色素、甘油、淀粉和抗凝劑混合制成。

22、有益效果：紅色食用色素賦予模擬血液逼真的紅色，使其在外觀上與真實(shí)血液相似，增強(qiáng)了模擬傷口的真實(shí)感；而甘油作為保濕劑和增稠劑，可以增加模擬血液的粘稠度和光澤度，使其更加接近真實(shí)血液的質(zhì)地；淀粉的加入可以增加模擬血液的稠度和穩(wěn)定性，防止其在流動(dòng)過程中過快消散或變?。豢鼓齽┑募尤肟梢苑乐鼓M血液在儲(chǔ)存和使用過程中凝固，保持其流動(dòng)性和穩(wěn)定性。由于模擬血液主要由水、紅色食用色素和甘油等組成，因此在使用后易于清洗，不會(huì)留下難以去除的污漬或殘留物，并且簡(jiǎn)單明了，易于配制和儲(chǔ)存，降低實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的維護(hù)成本和工作量。

23、進(jìn)一步，調(diào)節(jié)組件均包括固定連接于隔板上的第二負(fù)壓管，第二負(fù)壓管內(nèi)壁滑動(dòng)配合有第二活塞，第二活塞將第二負(fù)壓管內(nèi)部分為第二恒壓腔和第二負(fù)壓腔，第二負(fù)壓腔與第一負(fù)壓腔通過氣管連通，第二負(fù)壓腔底壁開設(shè)有水平的置管道和豎向的調(diào)節(jié)孔，對(duì)應(yīng)的第二過液管的管身從置管道內(nèi)穿過，第二活塞底部固定連接有與第二活塞一體成形的調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿遠(yuǎn)離第二活塞一端延伸至調(diào)節(jié)孔內(nèi)貼合該第二過液管的管壁外側(cè)。

24、有益效果：相較于傳統(tǒng)的模擬裝置往往需要人工手動(dòng)調(diào)節(jié)流血速度，不僅操作繁瑣，而且容易引入誤差，通過第一負(fù)壓腔跟隨第一電控伸縮桿的收縮引起的負(fù)壓作用力，引入第二負(fù)壓腔對(duì)運(yùn)輸血液的過液管進(jìn)行流通面積的控制，使裝置自動(dòng)根據(jù)傷口的面積和形狀動(dòng)態(tài)的完成流血速度的調(diào)節(jié)，模擬傷口的流血速度與真實(shí)傷口的流血情況高度匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)人工的節(jié)約，提高了模擬的逼真度和準(zhǔn)確性。

25、進(jìn)一步，控制系統(tǒng)包括接收模塊、識(shí)別模塊、分析模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；

26、接收模塊，用于接收用戶輸入的傷口圖像或傷口參數(shù)，所述傷口參數(shù)包括傷口的面積、傷口形狀控制點(diǎn)和傷口深度，并將傷口圖像傳遞到識(shí)別模塊進(jìn)行識(shí)別提取對(duì)應(yīng)的傷口參數(shù)，而當(dāng)接收到傷口參數(shù)時(shí)，則將各參數(shù)直接傳遞到分析模塊；

27、識(shí)別模塊，用于識(shí)別傷口圖像中的色彩分界，繪制出傷口的邊緣形狀線，根據(jù)邊緣形狀線添加若干對(duì)應(yīng)第一電控伸縮桿位置和方向的控制點(diǎn)并計(jì)算控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過分析傷口圖像的色彩深淺，判斷并計(jì)算出傷口的深度，再將各控制點(diǎn)的坐標(biāo)以及傷口深度數(shù)據(jù)傳遞到分析模塊中；

28、分析模塊，用于分析并計(jì)算各控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各控制點(diǎn)的中心坐標(biāo)以及各控制點(diǎn)與中心坐標(biāo)的距離，然后計(jì)算并轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)第一電控伸縮桿的驅(qū)動(dòng)功率，同時(shí)直接將傷口深度轉(zhuǎn)化為第二電控伸縮桿的驅(qū)動(dòng)功率，將各驅(qū)動(dòng)功率傳遞到驅(qū)動(dòng)模塊；

29、驅(qū)動(dòng)模塊，用于接收分析模塊傳遞的各第一電控伸縮桿和第二電控伸縮桿的驅(qū)動(dòng)功率，并將這些功率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再將驅(qū)動(dòng)信號(hào)被傳遞到對(duì)應(yīng)的第一電控伸縮桿和第二電控伸縮桿上，從而驅(qū)動(dòng)它們進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。

30、有益效果：通過高度自動(dòng)化和智能化的控制系統(tǒng)，模擬裝置能夠模擬出各種真實(shí)傷口場(chǎng)景，如刀傷、槍傷、燒傷等。這些模擬場(chǎng)景不僅逼真度高，而且具有高度的可變性和可控性，有助于學(xué)員在訓(xùn)練中更好地適應(yīng)和處理各種復(fù)雜情況，傳統(tǒng)的傷口模擬訓(xùn)練往往需要大量的真實(shí)材料或模型，成本高昂且資源浪費(fèi)嚴(yán)重，引入控制系統(tǒng)的模擬裝置則能夠大大減少這種浪費(fèi)，通過精確模擬和動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高效且經(jīng)濟(jì)的訓(xùn)練效果。

31、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。