本發(fā)明涉及熱量控制，具體涉及一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在夏季高溫條件下，無論是進(jìn)行常規(guī)的體能活動還是高強(qiáng)度的體能訓(xùn)練，人體都會面臨巨大的生理挑戰(zhàn)。當(dāng)外界環(huán)境溫度過高，且個體進(jìn)行劇烈運動時，體內(nèi)產(chǎn)生的熱量若無法及時有效散發(fā)，將導(dǎo)致體溫急劇上升，進(jìn)而引發(fā)中暑現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下甚至可能發(fā)展為勞力型熱射病。這種疾病以其發(fā)病急驟、病情兇險著稱，若不及時進(jìn)行干預(yù)治療，將對患者的生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時也對部隊的戰(zhàn)斗力造成不可估量的損失。

2、然而，當(dāng)前部隊基層、急救現(xiàn)場以及醫(yī)院內(nèi)的施救人員普遍對熱射病的認(rèn)識不足，缺乏有效應(yīng)對這一緊急狀況的知識和技能。這種現(xiàn)狀迫切要求我們在醫(yī)療培訓(xùn)和應(yīng)急救援領(lǐng)域加強(qiáng)對高溫環(huán)境下體溫管理技能的培訓(xùn)，以提升相關(guān)人員的應(yīng)急處理能力。

3、遺憾的是，現(xiàn)有的模擬訓(xùn)練設(shè)備在模擬高溫環(huán)境下體溫急劇變化及其管理過程方面存在明顯不足。這些設(shè)備大多僅關(guān)注于基礎(chǔ)生命體征的模擬，如心率、血壓等，而忽略了高溫條件下體溫調(diào)控機(jī)制的復(fù)雜性以及由此產(chǎn)生的體溫急劇上升和下降過程。這種局限性導(dǎo)致培訓(xùn)過程中無法真實再現(xiàn)高溫環(huán)境下人體體溫變化的實際情況，從而限制了培訓(xùn)效果，使得受訓(xùn)人員在面對真實情況時可能無法迅速、準(zhǔn)確地做出判斷和應(yīng)對。

4、因此，開發(fā)一種能夠全面模擬高溫環(huán)境下體溫急劇變化及其管理過程的熱量控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)及方法，用于解決上述技術(shù)問題。

2、第一方面，提供了一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)及方法，包括：

3、仿真人皮，覆蓋有頭頸部、軀干、手臂和下肢，形成模擬人體的外觀；

4、閉環(huán)溫度控制電路板，設(shè)置于仿真人皮的內(nèi)部，用于控制體溫；

5、核心體溫調(diào)節(jié)模塊，設(shè)置于仿真人皮的腹腔區(qū)域，與閉環(huán)溫度控制電路板電連接，用于調(diào)節(jié)模擬體溫；

6、傳導(dǎo)水循環(huán)管路，其貫穿于仿真人皮內(nèi)部，連接核心體溫調(diào)節(jié)模塊與仿真人皮的體表部分，用于傳遞熱量；

7、熱交換區(qū)，設(shè)置于仿真人皮的額頭、頸部、腋下及大腿根部，通過傳導(dǎo)水循環(huán)管路與核心體溫調(diào)節(jié)模塊連接，用于模擬降溫措施；

8、體溫測量區(qū)，設(shè)置于仿真人皮的耳蝸、咽部、腋下及肛門，與閉環(huán)溫度控制電路板連接，用于實時顯示模擬體溫。

9、進(jìn)一步的，所述閉環(huán)溫度控制電路板包括：

10、微控制器；

11、熱敏檢測模塊，包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，設(shè)置于核心體溫調(diào)節(jié)模塊，另包括第三溫度傳感器，設(shè)置于體表，并與微控制器電連接，用于檢測并傳輸溫度數(shù)據(jù)；

12、用戶界面模塊，包括按鍵輸入模塊、顯示模塊和計時器模塊，并與微控制器電連接，用于輸入預(yù)設(shè)體溫參數(shù)，顯示體溫數(shù)據(jù)及操作狀態(tài)和記錄體溫調(diào)節(jié)過程的時間。

13、進(jìn)一步的，所述核心體溫調(diào)節(jié)模塊包括熱源單元、核心水箱、中心儲水箱、第一水泵和第二水泵；

14、所述熱源單元與核心水箱連接，所述核心水箱通過第一水泵與中心儲水箱相連，所述中心儲水箱通過第二水泵與核心水箱形成循環(huán)水路。

15、進(jìn)一步的，所述熱源單元內(nèi)置于核心水箱中，所述熱源單元包括：

16、加熱片，安裝于核心水箱的一端，用于對核心水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱。

17、制冷片，安裝于核心水箱的一端，且緊鄰加熱片，用于對核心水箱內(nèi)的水進(jìn)行冷卻。

18、第一溫度傳感器，安裝于核心水箱內(nèi)部，位于加熱片和制冷片之間，用于實時監(jiān)測核心水箱內(nèi)的水溫。

19、保溫件，安裝于核心水箱的外部。

20、制熱水循環(huán)管路，一端與加熱片連接，另一端在核心水箱內(nèi)部形成循環(huán)回路。

21、散熱水循環(huán)管路，一端與制冷片連接，另一端延伸至散熱水箱，形成獨立的循環(huán)回路。

22、三通閥，安裝于制熱水循環(huán)管路與散熱水循環(huán)管路的交匯處。

23、散熱水箱，安裝于核心水箱的一側(cè)。

24、進(jìn)一步的，所述中心儲水箱還包括：第二溫度傳感器，安裝于中心儲水箱內(nèi)部，用于實時監(jiān)測中心儲水箱溫度值，判定其是否達(dá)標(biāo)，以此評定操作成功與否。

25、進(jìn)一步的，所述傳導(dǎo)水循環(huán)管路在仿真人皮內(nèi)部模擬人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，將核心水箱的熱量通過水循環(huán)傳遞至體表熱交換區(qū)和體溫測量區(qū)。

26、進(jìn)一步的，所述體表熱交換區(qū)包括第一熱交換區(qū)和第二熱交換區(qū)，所述第一熱交換區(qū)設(shè)置于仿真人皮的額頭、頸部、側(cè)腹、腋下及大腿根部和肛門結(jié)直腸內(nèi)壁，所述第二熱交換區(qū)設(shè)置于上肢及小腿骨髓。

27、進(jìn)一步的，所述第一熱交換區(qū)和所述第二熱交換區(qū)均通過傳導(dǎo)水循環(huán)管路與核心體溫調(diào)節(jié)模塊連接。

28、進(jìn)一步的，所述體溫測量區(qū)包括第三溫度傳感器和散熱元件，設(shè)置于仿真人皮的耳蝸、咽部、腋下及肛門。

29、第二方面，提供了一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制方法，基于前文任意一項所述的用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

30、s01、設(shè)定預(yù)設(shè)的核心體溫值，并通過閉環(huán)溫度控制電路板輸入；

31、s02、利用第一溫度傳感器實時采集核心水箱溫度數(shù)據(jù)；

32、s03、微控制器根據(jù)實時數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值的比較結(jié)果，自動調(diào)節(jié)熱源單元的加熱和制冷元件功率；

33、s04、通過中心儲水箱和傳導(dǎo)水循環(huán)管路將調(diào)節(jié)后的熱量傳遞至體表熱交換區(qū)和體溫測量區(qū)；

34、s05、第二溫度傳感器采集中心儲水箱溫度并在用戶界面模塊實時通過顯示模塊顯示模擬體溫；

35、s06、中心儲水箱溫度傳導(dǎo)至測量區(qū)后，第三溫度傳感器感知溫度，通過散熱元件將模擬體溫數(shù)據(jù)反饋至模擬人表面。

36、采用上述技術(shù)方案的發(fā)明，具有如下優(yōu)點：

37、本發(fā)明所提出的熱量控制系統(tǒng)及方法通過高度仿真的模擬體驗、精確的體溫調(diào)控能力、全面的熱交換模擬、實時的體溫監(jiān)測與反饋以及多樣化的訓(xùn)練模式等技術(shù)特點，為高溫環(huán)境下體溫管理模擬訓(xùn)練提供了全面而有效的解決方案，顯著提升了訓(xùn)練的真實性和有效性。

技術(shù)特征：

1.一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閉環(huán)溫度控制電路板包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述核心體溫調(diào)節(jié)模塊包括熱源單元、核心水箱、中心儲水箱、第一水泵和第二水泵；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源單元內(nèi)置于核心水箱中，所述熱源單元包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中心儲水箱還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳導(dǎo)水循環(huán)管路在仿真人皮內(nèi)部模擬人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，將核心水箱的熱量通過中心儲水箱經(jīng)水循環(huán)傳遞至體表熱交換區(qū)和體溫測量區(qū)，并同時將體表熱交換區(qū)由于降溫措施成功降溫的水傳遞回中心儲水箱。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述體表熱交換區(qū)包括第一熱交換區(qū)和第二熱交換區(qū)，所述第一熱交換區(qū)設(shè)置于仿真人皮的額頭、頸部、腋下、側(cè)腹及大腿根部和肛門結(jié)直腸內(nèi)壁，所述第二熱交換區(qū)設(shè)置于上肢及小腿骨髓。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱交換區(qū)和所述第二熱交換區(qū)均通過傳導(dǎo)水循環(huán)管路與核心體溫調(diào)節(jié)模塊連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述體溫測量區(qū)包括第三溫度傳感器和散熱元件，設(shè)置于仿真人皮的耳蝸、咽部、腋下及肛門。

10.一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1至9中任意一項所述的用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及熱量控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于體溫管理模擬訓(xùn)練的熱量控制系統(tǒng)及方法，包括仿真人皮，覆蓋有頭頸部、軀干、手臂和下肢；閉環(huán)溫度控制電路板設(shè)于仿真人皮的內(nèi)部；核心體溫調(diào)節(jié)模塊設(shè)于仿真人皮的腹腔區(qū)域，與閉環(huán)溫度控制電路板電連接；傳導(dǎo)水循環(huán)管路，其貫穿于仿真人皮內(nèi)部，連接核心體溫調(diào)節(jié)模塊與仿真人皮的體表部分；熱交換區(qū)設(shè)于仿真人皮的額頭、頸部、腋下及大腿根部，通過傳導(dǎo)水循環(huán)管路與核心體溫調(diào)節(jié)模塊連接；體溫測量區(qū)設(shè)于仿真人皮上，與閉環(huán)溫度控制電路板連接。上述發(fā)明提出的熱量控制系統(tǒng)及方法通過高度仿真的模擬體驗、精確的體溫調(diào)控能力、全面的熱交換模擬、實時的體溫監(jiān)測與反饋以及多樣化的訓(xùn)練模式技術(shù)特點。

技術(shù)研發(fā)人員：徐以溱,劉歡慶,王震,吳朋,唐昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍陸軍特色醫(yī)學(xué)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28