тренажер для выработки навыков проведения ветеринарных мероприятий

Формула изобретения

1. Тренажер для выработки навыков проведения ветеринарных мероприятий, преимущественно введения внутримышечных и внутривенных инъекций и взятия проб крови у животного, содержащий муляж частей тела животного, блок питания, комплекс имитации систем жизнедеятельности организма животного, измерительный комплекс с датчиками технологических параметров и блоком оценки и контроля, выход которого подключен к блоку индикации, и механизм воздействия на животное, отличающийся тем, что в качестве муляжа частей тела животного использован муляж головы и шеи животного, а комплекс имитации включает узлы моделирования систем кровообращения и дыхания животного, первый из которых включает блок задания режима и соединенные последовательно емкость для жидкости, насос, имеющий электропривод и подключенный первым входом к первому выходу блока задания режима, имитатор яремной вены и дроссель, при этом узел моделирования системы дыхания содержит мембранный пневматический исполнительный механизм, преобразователь вакуума и блок установки ритма, подключенный через преобразователь вакуума к подмембранной полости камеры указанного исполнительного механизма, надмембранная полость которого сообщена с атмосферой посредством глушителя, при этом в качестве механизма воздействия на животное использован инъектор, а в качестве датчиков технологических параметров датчик давления жидкости на выходе имитатора яремной вены, датчики физических свойств жидкости на выходе узла моделирования системы кровообращения и датчик давления на выходе преобразователя вакуума, выход последнего из которых подключен к первому входу блока установки ритма, второй вход которого объединен с первым входом блока оценки и контроля и соединен с выходом одного из датчиков физических свойств жидкости на выходе узла моделирования системы кровообращения, а выход блока установки ритма связан с вторым входом блока оценки и контроля, при этом третий и четвертый входы последнего связаны с вторым выходом блока задания режима и первым выходом датчика давления жидкости на выходе имитатора яремной вены, второй выход которого подключен к объединенным входу блока задания режима и второму входу электропривода насоса, причем входы питания всех блоков и датчиков тренажера соединены с соответствующими выходами блока питания.

2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков физических свойств жидкости на выходе узла моделирования системы кровообращения применены датчики электропроводности и цвета жидкости, а емкость для жидкости и рабочая полость инъектора заполнены жидкостями, имеющими различный цвет и величину электропроводности.

3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчиков технологических параметров дополнительно использованы датчики положения и характера ввода иглы инъектора в имитатор яремной вены, выходы которых подключены к пятому и шестому входам блока оценки и контроля.

4. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что в комплекс имитации систем жизнедеятельности организма животного дополнительно введен узел моделирования механических реакций шейно-головного отдела тела животного на внешнее воздействие, включающий имеющие привод пневматические исполнительные механизмы и блок управления перемещением, первый и второй выходы которого подключены соответственно к седьмому входу блока оценки и контроля и к входам управления приводов пневматических исполнительных механизмов, а в качестве датчиков технологических параметров дополнительно применены датчики шумового и механического воздействия, выходы которых соединены с входами блока управления перемещением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обучающим устройствам и предназначено для приобретения прочных сенсорно-моторных навыков ветеринарными специалистами для взятия крови и введения антибиотиков животным как в кровеносную систему, так и в мышечную ткань.

Известны тренажеры для выработки профессиональных навыков обслуживания животных (выполнения приемов подготовки вымени коров к доению). Так, "Тренажер для обучения машинному доению" /1/, "Искусственное вымя учебных стендов для животноводов" /2/, "Комплексный тренажер для обучения машинному доению" /3/, а также другие аналоги /4, 5, 6/ позволяют лишь сформировать прочные навыки и приемы подготовки коров к машинному доению или оказанию помощи при тяжелых родах /7/.

В учебном процессе подготовки медицинских работников используются так называемые "куклы", на которых обучаемые могут освоить начальные навыки выполнения анестезии. Приобретение же навыков проведения подобных операций ветеринарными работниками производится, как правило, только на живых объектах, где не учитывается не только качество выполнения какого-то приема (действия), но и отсутствует даже элементарная достоверная оперативная информация, что, естественно, затрудняет не только подготовку квалифицированных специалистов, но и приводит к травмированию объекта обслуживания животного. Неумелое обращение с животными вызывает у них отрицательные реакции, которые, в свою очередь, снижают активность обучаемых, вызывая у них зачастую боязнь и страх проведения ветеринарно-профилактических мероприятий.

Наиболее близким по своей сущности является "Тренажер для формирования навыков машинного доения" /8/, который выбран за прототип. Однако и он не позволяет сформировать навыки ветеринарного обслуживания животных.

Цель данного изобретения расширить функциональные и дидактические возможности указанных биотехнических тренажеров за счет совершенствования конструктивно-технологических параметров (свойств), представления, в последующем, возможности использования их для подготовки ветеринарных специалистов по проведению лечебно-профилактических мероприятий и оказания помощи животным.

Предлагаемый тренажер /чертеж/ состоит из муляжа частей тела (головы и шеи) животного 1, в котором установлены имитатор яремной вены 2, выполненный из эластичной трубки и соединенный с одной стороны с емкостью 3, которая заполняется прозрачной жидкостью Ж₀ с низкой электропроводимостью _o (например, дистиллированная вода), через электромагнитный пульсо-насос 4.

К другому концу имитатора 2 подсоединены датчик давления 5, преобразующий давление в электрические сигналы, дроссель 6, который позволяет имитировать артериальное давление P в сердечно-сосудистой системе, датчик электропроводности 7 и трубка 8 для визуального контроля цвета жидкости Ж₂ (электропроводность ₂ ), представляющую смесь двух жидкостей Ж₀ и Ж₁. Электромагнитный пульсо-насос 4, датчик пульсирующего давления 5, датчик электропроводности 7 соединены с первым и вторым выходом блока питания 9 и входами блока задания режима 10.

Блок задания режима 10 позволяет обеспечить естественный сердечный цикл с параметрами частоты сокращения f_с (1/мин), систолическое давление P_сист. (при сокращении) в пределах 130.160 мм рт.ст. диастолическое P_диа. (при расслаблении) 107.90 мм рт.ст. разовый объем заменителя крови, выталкиваемый за цикл g_раз (до 580 мм³), интенсивность кровообращения G_о (кровотока) (30. 35 л/мин). Это достигается, во-первых, тем, что генератор прямоугольных импульсов, установленный в блоке задания режима 10, может изменять частоту генерируемых сигналов (f_с); во-вторых, изменяя ход диафрагмы пульсо-насоса 4 можно изменять параметры g_раз и G_о; в-третьих, при изменяющемся сечении рабочего отверстия дросселя 6 от положения "min" и "max" изменяются и имитируются физиологические параметры: скорость движения жидкости V_k от 5.8 до 6. 12 м/с; P_сист.; P_диа; пульсовое давление P_п, определяемое как разность P_сист. и P_диа (P_п P_сист P_диа).

Блок 11 позволяет создать у обучаемого ощущение характера действия органов дыхания животного (частоты, глубины), что является одним из моментов контроля его функционального состояния.

Пневмо-механический исполнительный механизм имитатора органов дыхания состоит из преобразователя вакуума (пульсатора) 12, вакуумметрического датчика давления 13, камеры 14 с глушителями шума 15. Камера 14 установлена в грудной части муляжа 1, а глушитель шума 15 в его носовой полости. (Штрих-пунктирные линии указывают на местонахождение пульсатора 12 и глушителя шума 15 в тренажере).

Для имитации внешних реакций животного (поворот шеи, головы) в тренажере установлены пневмомеханические исполнительные устройства 16, последовательность работы которых определяется состоянием генератора случайных величин, установленного в блоке имитаций движений 17 (механических реакций) животного, или от датчиков раздражений 18, 19 (шум, удар, окрик), установленных в соответствующих участках муляжа 1, срабатывающих при грубом обращении обучаемого с тренажером.

Блоки 10, 11, 17 соединяются в технологической последовательности с блоком оценки и контроля 20, где обучаемому представляется сведение о физиологическом состоянии органов сердечно-сосудистой системы (f_с, g_раз, G_о, P_п), дыхания, электропроводности жидкости Ж₂, зависящей от количества (объема) впрыснутой жидкости Ж₁, при помощи штатного инструмента 21 (шприца).

В блок оценки и контроля 20 введены исходные данные, характеризующие изменение характера работы сердца при стрессовых ситуациях (боль, шум, удары, окрики и т.д. реакция на изменение концентрации в крови углекислого газа CO₂, а также распределение интенсивности кровотока G_о в основных органах животного (надпочечник, мозг, щитовидная железа, ткани и т.д.), наличие кровеносного депо в печени, легких, селезенке и т.д. Корректировка отмеченных выше параметров функционирования сердечно-сосудистой системы производится как вручную обучающим (инструктором) перед началом работы, так и от блоков имитации 10, 17 автоматически в ходе самого процесса обучения с учетом стрессоустойчивости животного.

Для определения параметров (ориентации) и характера вхождения иглы шприца 21 в имитатор 2 на первом устанавливаются датчики положения 22 и характера ввода 23, учитывающие угол наклона и число действий (движений) обучаемого при прокалывании стенки имитатора 2. На предлагаемом тренажере можно освоить навыки и выработать профессиональные приемы не только введения внутривенных (внутримышечных) лекарственных препаратов (жидкость Ж₁), но и взятия крови у животных.

Структурно-функциональная и логическая схема тренажера предусматривает возможность работы в двух режимах "Репетиция" с выдачей оперативной информации на блоке оценки и контроля 20 или расширенной информации на дополнительно устанавливаемом телесинтезаторе 24 (видеомагнитофоне, персональном компьютере), функционально-объединенных с блоком 20, что существенно повышает дидактические возможности тренажера, как обучающего устройства. "Контроль" после окончания отведенного времени на выработку навыков обучаемому указываются допущенные ошибки и дается оценка качества отрабатываемых приемов и по необходимости подкрепляющая информация.

Элементы пневмомеханической части тренажера соединяются между собой и автономным вакуумным насосом 25 или штатной вакуумпроводной линией (например, любой доильной установкой) с помощью трубопроводов 26.

Работает тренажер следующим образом: в начале выбирается режим работы ("Репетиция", "Контроль"), подключается источник вакуума, устанавливаются параметры (f_с, g_раз, G_о, P_п) на блоках имитации 10, 11, 17. Затем обучаемый наполняет шприц 21 имитатором лекарственного препарата (Ж₁) и вводит определенное его количество в имитатор яремной вены 2. Жидкость Ж₁, имеющая большую электопроводность, чем основная (рабочая) жидкость Ж₀(₁> _o) и яркий цвет, смешивается с ней, увеличивая тем самым электропроводность смеси (₁> ₂> _o) и изменяет окраски жидкости Ж₁ (жидкость Ж₂ яркого цвета).

Это явление характеризует момент точного введения иглы и соответствующей дозы в яремную вену, что определяется визуально по трубке 8 или выдается в текстовой форме на блоке 20 в соответствии с электрическим сигналом от датчика 7 (возможен вариант представления и звуковой информации).

При помощи датчиков 22, 23 контролируется угол вхождения иглы шприца 21 в имитатор яремной вены 2, характер введения (за один прием или несколько движений), длительность этого приема, точность прохождений иглы через стенку и т.д.

При грубом обращении с животным срабатывают датчики 18, 19, подающие сигнал через блок 17 устройства 16, которые обеспечивают перемещение муляжа 1 в трехмерном пространстве на определенные углы (в плоскостях X₀Y, X₀Z, Y₀Z). Посредством пульсирующего потока жидкости от насоса 4 и создания гидравлического сопротивления в трубопроводе дросселирующим устройством 6 происходит имитация характера движения крови (P_сист., P_диа, G_о, P_п) в яремной вене 2.

Изменение ритма работы сердечно-сосудистой системы и органов дыхания на начальном этапе производится за счет ручек управления, выведенных с блоков 10, 11 на одну из панелей блока 20, а также автоматически, как имитация реакции физиологических связей органов на впрыск лекарственных препаратов, взятие крови (на фиг. 1 эта связь отмечена пунктирной линией).

Таким образом, создаются условия (имитируются ситуации), наиболее приближенные к реальному процессу работы ветеринарного работника с животным, что обеспечивает качественное формирование профессиональных навыков и мастерства обучаемых, способствует когнивации учебного процесса, т.е. росту познавательных способностей будущих специалистов.

Предлагаемый тренажер может успешно использоваться в аграрных учебных заведениях (вузах, техникумах, колледжах, училищах) при изучении специальных ветеринарных дисциплин, а при небольших доработках в медицинских учебных подразделениях.

Источники информации

1. А.с. N 918961, G 09 B 9/20, 1982, БИ N 13.

2. А.с. N 1257691, G 09 B 9/00, 1986, БИ N 34.

3.А.с. N 1359798, G 09 B 23/30, 1987, БИ N 46.

4. А.с. N 1442140, A 01 J 7/00, 1988, БИ N 45.

5. А.с. N 1511758, G 09 B 9/00, A 01 J 7/00, 1989, БИ N 36.

6. Карташов Л.П. Поздняков В.Д. Тренажеры и имитаторы для обучения животноводов, ВНИИТЭИ, 1988 (депонированная рукопись N 471 ВС-88).

7. Карташов Л.П. Поздняков В.Д. Тренажеры для обучения. Саратов, 1984.

8. А.с. СССР N 1683590, кл. A 01 J 7/00, G 09 B 9/00, 1991, БИ N 38.