CN101249293A - 符合人体工学设计的呼吸面罩及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种符合人体工学设计的呼吸面罩及其设计方法，包括具有面部三维特征的面罩体，其特点是：面罩体具有二十八个生理特征点和产品特征点，且面罩体与面部接触处呈三维特征曲线，面罩体中间过渡部分为曲线，呼吸面罩上配有呼吸节律与报警指示灯，与防漏气隔板。该呼吸面罩根据人的面部三维模型，提取特征点，建立了三维特征曲线，面罩与面部贴合紧密，同时减少对面部的压迫，适合于需长期进行无创呼吸的人士使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种呼吸面罩，尤其是一种适合长期进行无创呼吸人士，适用于家用呼吸机与睡眠呼吸机使用者佩戴的呼吸面罩。
背景技术
如今在科技高速发展的年代，医疗器械也得到了飞速的发展。人们对医疗器械的智能化和人性化的要求不断提高，对医疗器械产品的要求也从让医院作主逐渐转变为有了更多的自主选择。因此，对病患的满意度评估越来越为医疗器械的企业和医疗机构所重视。呼吸面罩是为人们提供缺氧防护的重要装置，是个人防护救生装备之一。其性能的优劣，对使用者的人身安全有至关重要的影响。
呼吸面罩的气密性一直是各方关注的焦点，不仅是因为气密性是判别一个呼吸面罩好坏的重要标准，同时由于气密性不佳还可能产生一系列的问题。就目前来说临床上所遇到的60％以上的问题是直接或者间接由于气密性的缺失而引起的。对于这个问题的焦点，无疑是优化方案的关键所在。
现在使用的面罩基本是国外面罩仿制而成，由于不同国家、民族和人种的人的面型特征有很大差异，因而面罩体的造型不符合我国人脸的三维面型特征，有80％以上使用者反映佩戴面罩不舒适，因而对于长期使用呼吸面罩者可根据自己的面型特征定做面罩。
传统的呼吸面罩在临床使用中的主要问题是：眼部肿胀、结膜充血，头带过紧，压力过高，皮肤过敏和鼻部破溃、口角干燥、鼻痒鼻堵、头痛、呛咳及给病人带来恐惧感。随着临床使用中对呼吸面罩要求的不断提高，符合人体工程设计的呼吸面罩的从根本上解决了这问题。符合人体工学设计的呼吸面罩可以完全抛弃现有的面罩分类方法，取而代之的针对每个人不同的脸型，不同的曲线而设计出来的专有面罩。
发明内容
本发明是要提供一种符合人体工学设计的呼吸面罩及其设计方法，该面罩可针对每个人不同的脸型，不同的曲线而设计出来的专有面罩，解决传统的呼吸面罩在临床使用中存在：眼部肿胀、结膜充血，头带过紧，压力过高，皮肤过敏和鼻部破溃、口角干燥、鼻痒鼻堵、头痛、呛咳及给病人带来恐惧感等问题。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种符合人体工学设计的呼吸面罩，包括具有面部三维特征的面罩体，其特点是：面罩体具有二十八个生理特征点和产品特征点，且面罩体与面部接触处呈三维特征曲线，面罩体中间过渡部分为曲线，呼吸面罩上配有呼吸节律与报警指示灯，与防漏气隔板。
上述面罩体与面部接触处呈三维特征曲线与使用者的面部轮廓曲线紧密贴合，且无漏气。
上述面罩体的二十八个生理特征点和产品特征点为：
特征点1：“中跟点”鼻中和鼻根点之间二分之一处；
特征点2：“左侧鼻梁点A”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点3：“左侧鼻梁点B”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点4：“左眶下点”生理特征点；
特征点5：“左侧提上唇肌肉A”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点6：“左侧提上唇肌肉B”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点7：“左侧提上唇肌肉C”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点8：“左侧说小肌A”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点9：“左侧说小肌B”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点10：“左侧说小肌C”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点11：“左侧说小肌D”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点12：“左侧口角点”生理特征点，当嘴正常闭合时，口裂末端之点；
特征点13：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点14：“左侧下颌点B”产品特征点，位于下颌上；
特征点15：“颏上下唇点”生理特征点，颏上点与下唇下方的凹沟之间；
特征点16.：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点17：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点18：“右侧口角点”生理特征点，当嘴正常闭合时，口裂末端之点；
特征点19：“右侧说小肌D”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点20：“右侧说小肌C”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点21：“右侧说小肌B”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点22：“右侧说小肌A”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点23：“右侧提上唇肌肉C”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点24：“右侧提上唇肌肉B”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点25：“右侧提上唇肌肉A”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点26：“右眶下点”生理特征点；
特征点27：“右侧鼻梁点B”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点28：“右侧鼻梁点A”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化。
一种符合人体工学设计的呼吸面罩的设计方法，具体步骤是：
(1)利用激光扫描技术，获得人脸三维数据，重建为人脸的三维模型；
(2)通过人脸的三维模型，进行面部三维特征的提取，提取出所要求的面部二十八个特征点既包括生理特征点也包括产品特征点；
(3)根据二十八个特征点，建立三维B样条曲线，作为呼吸面罩与面部接触处的三维特征曲线；
(4)呼吸面罩中间过渡部分的曲线进行参数化设计；其参数化设计主要根据多元统计学中的聚类分析方法，进行人脸面部特征分析与分类，根据呼吸面罩特点与面部特征，对不同类人脸设计相应的过渡曲线；
(5)利用三维特征曲线与过渡曲线构建呼吸面罩过渡曲面。上述中间过渡部分的曲线设计可以根据不同面部类型进行系列化设计，对面部贴合处的特征曲线进行个性化设计，以适合复杂的人脸面部曲线。
本发明的有益效果是：本发明可以解决传统的呼吸面罩在临床使用中存在：眼部肿胀、结膜充血，头带过紧，压力过高，皮肤过敏和鼻部破溃、口角干燥、鼻痒鼻堵、头痛、呛咳及给病人带来恐惧感等问题，适合长期进行无创呼吸人士，尤其适用于家用呼吸机与睡眠呼吸机使用者佩戴。
附图说明
图1是本发明的面部特征点选择与三维特征曲线示意图；
图2是呼吸面罩过渡层示意图；
图3是带有防漏气隔板、报警装置的多通道呼吸面罩示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实例对本发明作进一步的描述。
如图1至图3所示，本发明的符合人体工学设计的呼吸面罩，包括具有面部三维特征的面罩体。面罩体具有二十八个生理特征点和产品特征点，且面罩体与面部接触处呈三维特征曲线，面罩体中间过渡部分为曲线，所述呼吸面罩上配有呼吸节律与报警指示灯，与防漏气隔板。面罩体与面部接触处呈三维特征曲线与使用者的面部轮廓曲线紧密贴合，且无漏气。
特征点的选取。如图1所示，主要为：
1.“中跟点”鼻中和鼻根点之间二分之一处
2.“左侧鼻梁点A”产品特征点：贴合鼻梁曲线变化
3.“左侧鼻梁点B”产品特征点：贴合鼻梁曲线变化
4.“左眶下点”生理特征点
5.“左侧提上唇肌肉A”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
6.“左侧提上唇肌肉B”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
7.“左侧提上唇肌肉C”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
8.“左侧说小肌A”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
9.“左侧说小肌B”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
10.“左侧说小肌C”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
11.“左侧说小肌D”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
12.“左侧口角点”生理特征点：当嘴正常闭合时，口裂末端之点
13.“左侧下颌点A”产品特征点：位于下颌上，起贴合作用
14.“左侧下颌点B”产品特征点：位于下颌上，起贴合作用
15.“颏上下唇点”生理特征点：颏上点与下唇下方的凹沟之间
16.“左侧下颌点A”产品特征点：位于下颌上，起贴合作用
17.“左侧下颌点A”产品特征点：位于下颌上，起贴合作用
18.“右侧口角点”生理特征点：当嘴正常闭合时，口裂末端之点
19.“右侧说小肌D”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
20.“右侧说小肌C”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
21.“右侧说小肌B”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
22.“右侧说小肌A”产品特征点：位于说小肌上方，起贴合、支撑作用
23.“右侧提上唇肌肉C”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
24.“右侧提上唇肌肉B”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
25.“右侧提上唇肌肉A”产品特征点：位于提上唇肌肉上方，起贴合、支撑作用
26. “右眶下点”生理特征点
27.“右侧鼻梁点B”产品特征点：贴合鼻梁曲线变化
28.“右侧鼻梁点A”产品特征点：贴合鼻梁曲线变化
通过二十八个特征点进行B样条曲线的拟合，使之成为完全贴合人脸的个性化曲线，如图2所示。
中间过渡层的曲线是一条标准的、系列化的曲线，利用中间过渡曲线与特征曲线可以实现曲面的设计，使曲面既符合个性化设计的面部贴合要求也达到了标准化设计以及后期制作的设计需求。
防漏气设计就是在呼吸面罩与眼下部接触处，设计了符合人面部曲线的眼睛屏障，从而更有效地保护患者眼部的安全，减小在治疗过程中由于面罩漏气而造成的无法睁眼、眼部肿胀、结膜充血等并发症。
呼吸节律装置位于呼吸面罩的上方。斜面的设计能使得病人用眼睛的余光轻松看到节律灯而不刺激眼睛从而避免眼睛不适，心烦气躁等现象。节律灯可以根据呼吸机的冲吸气节奏做出准确的反应从而提醒病人呼吸机正在进行的动作。这样可以帮助病人做好心理和生理上的准备更好地帮助病人克服心理恐惧减小人机对抗。
三管路设计呼吸面罩的三个管路分别为：前端主通气口，左侧功能管路，右侧功能管路。三管路设计呼吸面罩能针对不同的应用环境，应用要求做出灵活的调整。
本发明的符合人体工学设计的呼吸面罩的设计方法，具体步骤是：
(1)利用激光扫描技术，获得人脸三维数据，重建为人脸的三维模型；
(2)通过人脸的三维模型，进行面部三维特征的提取，提取出所要求的面部二十八个特征点既包括生理特征点也包括产品特征点；
(3)根据二十八个特征点，建立三维B样条曲线，作为呼吸面罩与面部接触处的三维特征曲线；
(4)呼吸面罩中间过渡部分的曲线进行参数化设计；其参数化设计主要根据多元统计学中的聚类分析方法，进行人脸面部特征分析与分类，根据呼吸面罩特点与面部特征，对不同类人脸设计相应的过渡曲线；
(5)利用三维特征曲线与过渡曲线构建呼吸面罩过渡曲面。
上述中间过渡部分的曲线设计可以根据不同面部类型进行系列化设计，对面部贴合处的特征曲线进行个性化设计，以适合复杂的人脸面部曲线。
本发明是一种符合人体工学设计的呼吸面罩。可以减少传统呼吸面罩临床使用中的不足，适合长期进行无创呼吸人士，尤其适用于家用呼吸机与睡眠呼吸机使用者佩戴。
Claims (5)
1.一种符合人体工学设计的呼吸面罩，包括具有面部三维特征的面罩体，其特征在于，所述面罩体具有二十八个生理特征点和产品特征点，且面罩体与面部接触处呈三维特征曲线，面罩体中间过渡部分为曲线，所述呼吸面罩上配有呼吸节律与报警指示灯，与防漏气隔板。
2.根据权利要求1所述的符合人体工学设计的呼吸面罩，其特征在于，所述面罩体与面部接触处呈三维特征曲线与使用者的面部轮廓曲线紧密贴合，且无漏气。
3.根据权利要求1所述的符合人体工学设计的呼吸面罩，其特征在于，所述面罩体的二十八个生理特征点和产品特征点为：
特征点1：“中跟点”鼻中和鼻根点之间二分之一处；
特征点2：“左侧鼻梁点A”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点3：“左侧鼻梁点B”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点4：“左眶下点”生理特征点；
特征点5：“左侧提上唇肌肉A”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点6：“左侧提上唇肌肉B”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点7：“左侧提上唇肌肉C”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点8：“左侧说小肌A”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点9：“左侧说小肌B”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点10：“左侧说小肌C”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点11：“左侧说小肌D”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点12：“左侧口角点”生理特征点，当嘴正常闭合时，口裂末端之点；
特征点13：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点14：“左侧下颌点B”产品特征点，位于下颌上；
特征点15：“颏上下唇点”生理特征点，颏上点与下唇下方的凹沟之间；
特征点16.：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点17：“左侧下颌点A”产品特征点，位于下颌上；
特征点18：“右侧口角点”生理特征点，当嘴正常闭合时，口裂末端之点；
特征点19：“右侧说小肌D”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点20：“右侧说小肌C”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点21：“右侧说小肌B”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点22：“右侧说小肌A”产品特征点，位于说小肌上方；
特征点23：“右侧提上唇肌肉C”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点24：“右侧提上唇肌肉B”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点25：“右侧提上唇肌肉A”产品特征点，位于提上唇肌肉上方；
特征点26：“右眶下点”生理特征点；
特征点27：“右侧鼻梁点B”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化；
特征点28：“右侧鼻梁点A”产品特征点，贴合鼻梁曲线变化。
4.一种符合人体工学设计的呼吸面罩的设计方法，其特征在于，具体步骤是：
(1)利用激光扫描技术，获得人脸三维数据，重建为人脸的三维模型；
(2)通过人脸的三维模型，进行面部三维特征的提取，提取出所要求的面部二十八个特征点既包括生理特征点也包括产品特征点；
(3)根据二十八个特征点，建立三维B样条曲线，作为呼吸面罩与面部接触处的三维特征曲线；
(4)呼吸面罩中间过渡部分的曲线进行参数化设计；其参数化设计主要根据多元统计学中的聚类分析方法，进行人脸面部特征分析与分类，根据呼吸面罩特点与面部特征，对不同类人脸设计相应的过渡曲线；
(5)利用三维特征曲线与过渡曲线构建呼吸面罩过渡曲面。
5.根据权利要求4所述的符合人体工学设计的呼吸面罩的设计方法，其特征在于，所述中间过渡部分的曲线设计是根据不同面部类型进行系列化设计，对面部贴合处的特征曲线进行个性化设计，以适合复杂的人脸面部曲线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110921 Termination date: 20140410 |