基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统及方法。该系统包括胎儿平产接生装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述胎儿平产接生装置包括平产接生平台、设置于平产接生平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有具有开口的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿；所述平产接生平台上与模拟胎儿脚部相对应位置设置有直线电机，所述直线电机的滑块与一水平推杆固定连接，该水平推杆通过一球头穿过所述模拟子宫与模拟胎儿脚部连接；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的转动角度传感器。本发明专利技术通过高仿真的虚拟胎儿平产接生的模拟，实现了操作模拟人员直观的胎儿平产接生体验、训练，对于医学生及相应护理人员的胎儿平产接生培训，具有极大的应用价值。

VR fetal simulation system and method based on normal delivery

The invention relates to a system and method for simulating the normal fetal delivery based on VR technology. The system includes a control device, and the normal fetal birth sensing unit, PC, VR virtual helmet; the normal fetal delivery device includes artificial abdominal skin imitation platform, set in the normal pregnant women delivered normal birth on the platform of the upper shell and the body shape of the shell covered on the abdomen; abdominal cavity arranged in the shell there is a simulation of the uterus opening, the uterus is arranged in the simulation simulation the normal fetus; birth and fetal foot platform simulation corresponding position is provided with a linear motor, the sliding block linear motor with a horizontal push rod is fixedly connected, the horizontal push rod through a ball head through the simulated uterus connected with simulated fetal foot; the control and sensing unit comprises a rotation angle sensor and the controller is connected with the controller. The virtual simulation of the high normal fetal birth, the fetus normal operation simulation directly delivered experience, training for medical students and the corresponding nursing staff training in fetal birth, has great application value.

【技术实现步骤摘要】
基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统及方法
本专利技术涉及一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统及方法。
技术介绍
胎儿平产接生是临床医学的重要组成部分；然而由于目前医患诊疗意识的提高、以及医学伦理学的发展，对于医学生及相关护理人员来说，直接对孕妇进行胎儿平产接生的模拟训练，显然是不可取的，且也难有足够多的孕妇能够满足越来越多的医学生及相关护理人员进行模拟；而现有的胎儿平产接生装置，又难以让训练人员得到高仿真的体验。因此本申请提出了一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统及方法，通过高仿真的虚拟胎儿平产接生的模拟，实现了操作模拟人员直观的胎儿平产接生体验、训练，对于医学生及相应护理人员的胎儿平产接生培训，具有极大的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，该系统实现了高仿真的虚拟胎儿平产接生的模拟。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，包括胎儿平产接生装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述胎儿平产接生装置包括平产接生平台、设置于平产接生平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有具有开口的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿；所述平产接生平台上与模拟胎儿脚部相对应位置设置有直线电机，所述直线电机的滑块与一水平推杆固定连接，该水平推杆通过一球头穿过所述模拟子宫与模拟胎儿脚部连接；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的转动角度传感器；所述转动角度传感器设置于模拟胎儿头部，用于检测模拟胎儿头部转动；所述控制器用于将转动传感器采集的信号传输给上位机处理；所述控制器还与所述直线电机相连，以控制直线电机工作；所述上位机上有平产接生互动软件，该平产接生互动软件根据所述胎儿平产接生装置上的孕妇上半身外形的壳体的相应位置建立VR孕妇仿真模型，从而使得模拟操作人员能够通过与所述上位机相连接的VR虚拟头盔在虚拟世界的相应位置处观看到该VR孕妇仿真模型。在本专利技术一实施例中，所述模拟子宫内还填充有浸没模拟胎儿部分的液体，用于模拟羊水。在本专利技术一实施例中，所述液体为水。在本专利技术一实施例中，所述球头与模拟胎儿脚部连接的方式为球头铰接。在本专利技术一实施例中，所述模拟子宫开口处为倾斜向上。在本专利技术一实施例中，所述控制器为ArduinoUNO控制器。在本专利技术一实施例中，所述转动角度传感器为MPU6050，该MPU6050集成了陀螺仪和加速度器。在本专利技术一实施例中，所述控制器及传感单元还包括一与所述控制器连接的控制面板。本专利技术还提供了一种采用上述所述基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统的胎儿平产接生模拟方法，包括如下步骤，S1：启动胎儿平产接生模拟系统，通过控制面板设置参数，进而由控制器驱动直线电机，设置模拟胎儿离模拟子宫开口的预设距离，上位机的平产接生互动软件在虚拟世界中建立相应的3D模型，该3D模型包括平产接生平台模型、VR孕妇仿真模型；S2：操作模拟人员戴上VR虚拟头盔，VR虚拟头盔即可实时显示步骤S1中建立的3D模型，并在视觉右上角跟随有菜单选项；S3：操作模拟人员通过点击菜单中的说明按钮，可查看胎儿平产接生各步的具体操作说明，操作模拟人员即可按照说明对VR孕妇仿真模型进行操作，操作过程中转动角度传感器检测操作模拟人员对模拟胎儿头部的旋转角度，并将旋转角度信号经控制器传输给上位机，同时直线电机缓慢推动模拟胎儿向着模拟子宫开口移动；S4：操作模拟人员完成胎儿平产接生操作后，上位机根据操作模拟人员的操作结果，判断操作模拟人员的整体操作是否符合标准。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过高仿真的虚拟胎儿平产接生的模拟，实现了操作模拟人员直观的胎儿平产接生体验、训练，对于医学生及相应护理人员的胎儿平产接生培训，具有极大的应用价值。附图说明图1为本专利技术基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统结构示意图。图2为本专利技术基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统电路框图。图3为本专利技术胎儿平产接生装置部分电路原理图。图中：1-平产接生平台，2-壳体，3-人造仿真腹部皮肤，4-模拟子宫，41-开口，5-模拟胎儿，6-直线电机，7-滑块，8-水平推杆，9-控制器，10-转动角度传感器，11-液体，12-控制面板。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1-3所示，本专利技术的一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，包括胎儿平产接生装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述胎儿平产接生装置包括平产接生平台、设置于平产接生平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有具有开口的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿；所述平产接生平台上与模拟胎儿脚部相对应位置设置有直线电机，所述直线电机的滑块与一水平推杆固定连接，该水平推杆通过一球头穿过所述模拟子宫与模拟胎儿脚部连接；球头与模拟胎儿脚部连接的方式为球头铰接；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的转动角度传感器；所述转动角度传感器设置于模拟胎儿头部，用于检测模拟胎儿头部转动；所述控制器用于将转动传感器采集的信号传输给上位机处理；所述控制器还与所述直线电机相连（控制器与直线电机之间需通过一伺服驱动器ASMT_01进行连接），以控制直线电机工作；所述上位机上有平产接生互动软件，该平产接生互动软件根据所述胎儿平产接生装置上的孕妇上半身外形的壳体的相应位置建立VR孕妇仿真模型，从而使得模拟操作人员能够通过与所述上位机相连接的VR虚拟头盔在虚拟世界的相应位置处观看到该VR孕妇仿真模型。所述模拟子宫内还填充有浸没模拟胎儿部分的液体，用于模拟羊水；所述液体为水或其他液体。所述模拟子宫开口处为倾斜向上。如图3所示，所述控制器为ArduinoUNO控制器。所述转动角度传感器为MPU6050，该MPU6050集成了陀螺仪和加速度器。所述控制器及传感单元还包括一与所述控制器连接的控制面板。ArduinoUNO控制器由3.3V电源供电，MPU6050将采集的模拟胎儿头部转动角度信号通过I2C总线传输给ArduinoUNO控制器处理，ArduinoUNO控制器还通过伺服驱动器ASMT_01来控制直线电机的工作，从而调整模拟胎儿的预置位置。所述控制及传感单元还可包括一leapmotion传感器，该leapmotion传感器设置与于模拟子宫内，以检测操作模拟人员在模拟子宫内的双手操作手势动作。本专利技术还提供了一种采用上述所述基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统的胎儿平产接生模拟方法，包括如下步骤，S1：启动胎儿平产接生模拟系统，通过控制面板设置参数，进而由控制器驱动直线电机，设置模拟胎儿离模拟子宫开口的预设距离，上位机的平产接生互动软件在虚拟世界中建立相应的3D模型，该3D模型包括平产接生平台模型、VR孕妇仿真模型；S2：操作模拟人员戴上VR虚拟头盔，VR虚拟头盔即可实时显示步骤S1中建立的3D模型，并在视觉右上角跟随有菜单选项；S3：操作模拟人员通过点击菜单中的说明按钮，可查看胎儿平产接生各步的具体操作说明，操作模拟人员即可按照说明对VR孕妇仿真模型进行操作，操作过程中转动角度传感器检测操作模拟人员对模拟胎儿头部的旋转角度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，其特征在于：包括胎儿平产接生装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述胎儿平产接生装置包括平产接生平台、设置于平产接生平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有具有开口的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿；所述平产接生平台上与模拟胎儿脚部相对应位置设置有直线电机，所述直线电机的滑块与一水平推杆固定连接，该水平推杆通过一球头穿过所述模拟子宫与模拟胎儿脚部连接；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的转动角度传感器；所述转动角度传感器设置于模拟胎儿头部，用于检测模拟胎儿头部转动；所述控制器用于将转动传感器采集的信号传输给上位机处理；所述控制器还与所述直线电机相连，以控制直线电机工作；所述上位机上有平产接生互动软件，该平产接生互动软件根据所述胎儿平产接生装置上的孕妇上半身外形的壳体的相应位置建立VR孕妇仿真模型，从而使得模拟操作人员能够通过与所述上位机相连接的VR虚拟头盔在虚拟世界的相应位置处观看到该VR孕妇仿真模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，其特征在于：包括胎儿平产接生装置、控制及传感单元、上位机、VR虚拟头盔；所述胎儿平产接生装置包括平产接生平台、设置于平产接生平台上的仿孕妇上半身外形的壳体、覆盖于壳体腹部上的人造仿真腹部皮肤；所述壳体腹部内腔中设置有具有开口的模拟子宫，该模拟子宫内设置有模拟胎儿；所述平产接生平台上与模拟胎儿脚部相对应位置设置有直线电机，所述直线电机的滑块与一水平推杆固定连接，该水平推杆通过一球头穿过所述模拟子宫与模拟胎儿脚部连接；所述控制及传感单元包括控制器及与该控制器连接的转动角度传感器；所述转动角度传感器设置于模拟胎儿头部，用于检测模拟胎儿头部转动；所述控制器用于将转动传感器采集的信号传输给上位机处理；所述控制器还与所述直线电机相连，以控制直线电机工作；所述上位机上有平产接生互动软件，该平产接生互动软件根据所述胎儿平产接生装置上的孕妇上半身外形的壳体的相应位置建立VR孕妇仿真模型，从而使得模拟操作人员能够通过与所述上位机相连接的VR虚拟头盔在虚拟世界的相应位置处观看到该VR孕妇仿真模型。2.根据权利要求1所述的基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，其特征在于：所述模拟子宫内还填充有浸没模拟胎儿部分的液体，用于模拟羊水。3.根据权利要求2所述的基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，其特征在于：所述液体为水。4.根据权利要求1所述的基于VR技术的胎儿平产接生模拟系统，其特征在于：所述球头与模拟胎儿脚部连接的方式为球头铰接。5.根据权利要求1所述的基于VR技术的胎儿...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭金，洪迎迎，陈强，
申请(专利权)人：泉州医学高等专科学校，福建水立方三维数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35