CN104168941B - 用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的面罩定型设备(10)，其中，所述面罩定型设备(10)包括：图像投影单元(20)，其用于将图像(16)投影到人的面部(18)上，其中，所述图像(16)包括所述面部面罩的接触点中的至少一些，所述接触点表示所述面部面罩与所述人的面部(18)的潜在的接触点；控制单元(22)，其用于控制所述图像投影单元(20)，以调节所述图像(16)的维度、位置和/或取向，和/或以投影包括具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像，子图像包括面部面罩的接触点中的至少一些；以及，读取单元(24)，其用于读取包括关于所述图像(16)和/或选择的子图像的所述维度、位置和/或取向的信息的定型信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的面罩定型设备和相应的方法。
背景技术
面部轮廓和几何形状正被用于设计面罩和识别面罩在包括CPAP(恒定正气压)的许多医学领域中的用途。CPAP面罩用于向患者提供在高于环境压力的条件下的可呼吸的气体混合物，通常为空气。CPAP面罩形成围绕患者的面部的鼻子和嘴巴的密封，提供在空气源与患者的呼吸系统之间的理想地无泄漏的接口。CPAP面罩用于包括例如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的处置的广泛种类的医学处置过程中。在这样的处置期间，佩戴面罩的患者吸入经加压的空气，所述经加压的空气防止舌组织阻塞空气通道。由于经加压的空气的使用，面部面罩必须对患者的面部提供适当的密封。
CPAP面罩通常包括翻边和任选地由前额衬垫支撑的圆顶。翻边形成围绕患者的面部的密封，而圆顶处在患者的鼻子和嘴巴的上面，并且提供到空气源的导管。理想地，密封在正常使用的压力下是气密的。通常，CPAP面罩中的翻边包括硅胶垫片，以及具有类似的高弹性属性的其他材料。
除了良好的密封质量，面部面罩也应当以适当的拟合属性和舒适属性为特征。然而，CPAP面罩常常导致围绕患者的面部的刺激。这特别出现在医学环境中，在所述医学环境中，面罩可以被佩戴数小时或数天而不更换或从面部移除。这一情况的出现是因为硅胶垫片常常未密封好患者的面部，尤其是围绕鼻子的鼻梁和下侧。所产生的空气泄漏进患者的眼睛，引起刺激。能够通过向患者的面部更紧地推CPAP面罩而避免这些空气泄漏。然而，这一压力能够导致轻微的红色痕迹或开放性溃疡。额外地，个体对机械压力具有广泛变化的敏感性。皮肤和眼睛的刺激的组合降低患者的耐受性以及对利用面罩的医学过程的顺应性。
显然，患者的面部的尺寸和形状在人与人之间不同。为了最大限度地顺从CPAP治疗，需要定制CPAP面罩并且尽可能地使其调节到患者的面部。因此，需要从患者的面部捕获个性化的定型信息以定制CPAP面罩。已知的定型计量器基于袋子中的切口、塑料滑块、或接触患者的面部的包装上的模板。然而，已知的定型计量器覆盖患者的面部的一部分，并且从而阻碍试图拟合面部面罩的临床医生的视野。这继而将导致面部面罩的不准确的拟合。此外，当前的定型计量器并不适合于多患者使用，因为它们在接触患者的面部之后需要被清洁或消毒。额外地，已知的定型计量器是随每个面罩运输的附加的部件，并且从而创造大量的塑料废物。这些问题也适用于其他面罩类型或用于其他应用的面罩，像BiPAP面罩(双相气道正压)、用于消防员的面罩、军用面罩等。
发明内容
据此，本发明的目标是提供一种克服常规定型计量器和方法的缺点的面罩定型设备和相应的方法。
在本发明的第一方面，提出一种针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的面罩定型设备。所述面罩定型设备包括：图像投影单元，其用于将图像投影到人的面部上，其中，图像包括面部面罩的接触点中的至少一些，所述接触点表示面部面罩与人的面部的潜在接触点；控制单元，其用于控制所述图像投影单元，以调节图像的维度、位置和/或取向，和/或以投影包括具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像，子图像包括面部面罩的接触点中的至少一些；以及，读取单元，其用于读取包括关于图像和/或选择的子图像的维度、位置和/或取向的定型信息。
在本发明的另一方面，提出一种用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的方法。所述方法包括将图像投影到人的面部上，其中，图像包括面部面罩的接触点中的至少一些，所述接触点表示面部面罩与人的面部的潜在接触点；调节图像的维度、位置和/或取向，和/或投影包括具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像，子图像包括面部面罩的接触点中的至少一些；以及，读取包括关于图像和/或选择的子图像的维度、位置和/或取向的信息的定型信息。
当应用根据本发明所述的设备时，使用光线将在使用期间触及人的面部的面部面罩的至少一部分的外形或者表征具体的面罩的尺寸的其他标记物/关键点投影到人的面部上。借助于控制单元和图像投影单元，能够调节经投影的图像，以将经投影的面罩外形最优地拟合到人的面部。读取单元便于读取经调节的图像的定型信息，即，调节之后选择的图像。
而且，也可能投影具有两幅或更多幅子图像(随后或同时)的图像并且选择将经投影的面罩外形最佳地拟合到人的面部的子图像。子图像中的每个可以由此表示不同的面罩外形、面罩类型或面罩尺寸。然后也可以进一步调节所选的子图像，以找到最优拟合。
例如，根据本发明的面罩定型设备将给予面罩设计者/制造者针对人的适当的面罩尺寸的更为准确的量度，这是因为其不像已知的基于袋子里的切口、塑料滑块等的定型计量器那样妨碍视野。由于提出的定型设备不需要使其达到与人的面部的接触，因此当用于多人时不需要被消毒或清洁。此外，提出的定型设备是可重复使用的定型计量器，其消除运输与每个面罩一起的附件部件的需要，从而避免大量的塑料废物。通过应用根据本发明的定型设备，能够实现面部面罩的良好的拟合属性和密封属性。这继而引起高的佩戴舒适性和医学过程的高接受性。
本发明的优选实施例被定义在从属权利要求中。
在第一实施例中，图像投影单元被配置为投影包括面部面罩的缓冲垫的外形的图像。图像优选包括缓冲垫的外形，这是因为缓冲垫构成面部面罩的非常重要的接触部分。缓冲垫需要以高拟合质量为特征，以便提供良好的密封能力，并同时避免对皮肤和眼睛的刺激。
根据另一实施例，图像投影单元被配置为投影包括面部面罩的前额衬垫的外形的图像。未经正确调节的前额衬垫能够导致患者的面部上的轻微红色痕迹或者甚至开放性溃疡。因此，前额衬垫表示面部面罩的关键拟合特征。
在其他实施例中，图像投影单元被配置为投影包括表示面部面罩的不同尺寸、不同类型和/或不同区域的多个颜色的图像。利用这一实施例，临床医生能够同时将不同的子图像投影到患者的面部上，每个子图像使用不同的颜色并且每个子图像表示面部面罩的不同尺寸和/或不同类型。例如，这允许临床医生在第一步骤中选择最优子图像，并且然后在第二步骤中从该所选的子图像开始调节过程。而且，在第一步骤中，最佳拟合的面罩类型由此可以基于不同面罩的经投影的外形而已经被确定的，所述最好拟合的面罩类型然后根据在调节过程中获得的定型信息被适配。该实施例还允许直接选择多幅子图像中的一幅，并使用来自针对定制面罩设计的所选的子图像的定型信息。
在其他实施例中，控制单元被配置为控制图像投影单元，以单独调节接触点的点位置，并且读取单元被配置为读取包括接触点的点位置的定型信息。接触点的所有点位置的单独调节提供面罩外形的非常灵活的修正，并导致面部面罩的良好拟合能力。因此，能够提供以良好密封属性为特征的面罩。
在又一实施例中，控制单元被配置为控制图像投影单元，以修正图像的高度、宽度和/或角度。通过修正这些参数，能够确切地设置图像的维度、位置和/或取向。
在其他实施例中，调节单元包括用于图像的维度、位置和/或取向的手动调节的用户接口。借助于用户接口，临床医生能够手动调节图像，以便捕获针对定制面罩设计的定型信息或确定出于给定的面罩的范围的最佳拟合的面罩。
在另一实施例中，面罩定型设备还包括捕获单元，其用于捕获包括人的面部和被投影到人的面部上的图像的定型图像。例如，所述捕获单元的可能的实施例能够是记录到人的面部上的经投影的图像的视频设备。例如，在该实施例中，能够将缩放功能应用到定型图像，以更精确地分析被投影到人的面部上的图像。这提供改进面部面罩的拟合的可能性。
在其他实施例中，控制单元被配置为基于定型图像控制图像投影单元，以自动调节图像的维度、位置和/或取向。例如，自动调节能够基于由计算机程序分析的经捕获的定型图像完成，以便找到面罩的最佳拟合。在定型图像的分析之后，相应的设置命令被发送到控制单元。该过程显著减轻试图找到面部面罩的缓冲垫的最佳拟合外形的临床医生的工作。作为选项，图像能够首先被自动调节。在完成自动调节之后，缓冲垫的外形能够被手动修正以实现最佳拟合。
根据本发明的另一实施例，读取单元包括光学读取器件，其用于提供定型信息的光学表示。例如，光学表示能够是由照相机或图像传感器读取的面部面罩的缓冲垫和/或前额衬垫的经调节的外形的图像。
在其他实施例中，读取单元包括电气读取器件，其用于提供表示定型信息的电气值。所述电气值能够是电压值和/或电流值，其表示在图像已经被调节到人的面部之后的调节单元的设置。
根据本发明的另一实施例，读取单元可耦合接到计算机系统，用于将定型信息提供给计算机系统。定型信息能够被存储在用于将来参考的患者记录中的计算机系统中。基于定型信息，计算机系统能够推荐用于人的面罩定型、特定面罩或面罩类型。定型信息也能够被发送至系统，以制造定制的缓冲垫。
根据本发明的另一实施例，面罩定型设备还包括存储器，其用于将定型信息存储在患者的记录中。在该实施例中，定型信息被本地存储在定型设备上。额外地或备选地，定性信息能够被存储到计算机系统上的存储器。
在另一实施例中，面罩定型设备还包括处理单元，其被配置为基于定型信息从给定的面部面罩的范围中确定最佳拟合的面部面罩，或者确定面部面罩的定制的设计。在该实施例中，处理单元评估经调节的图像并且将经调节的图像与一些预定义的面罩外廓进行比较。最接近的匹配提供最佳拟合的面部面罩。
即使已经关于在医学处置中使用的面罩对一些实施例进行了描述，但应当理解，根据本发明的定型设备总体上能够用于确定在任何应用中使用的各种面部面罩的定型信息。
也应当理解，所要求保护的方法具有如所要求保护的设备以及在从属权利要求中定义的类似的和/或相同的优选实施例。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的并且得到阐明。在以下附图中
图1示出了用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的提出的面罩定型设备的优选实施例；
图2示出了提出的面罩定型设备的更详细的示意图；以及
图3示出了图示提出的用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的方法的流程图。
具体实施方式
图1图示了用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的面罩定型设备10。面罩定型设备10被电子耦合到计算机系统12。面罩定型设备10能够在睡眠实验室、医院中使用或者由其他医护人员使用，以便识别最佳面罩类型和/或面罩尺寸。由于面罩定型设备10理想地是便携式设备，因此其能够基本上在任何位置使用。对于面罩定型设备10的应用，人14站立在面罩定型设备10的前面。备选地，人14也能够以睡眠姿势躺下。临床医生然后通过使用面罩定型设备10将图像16投影到人的面部18上。经投影的图像16包括面部面罩的至少多个接触点。接触点表示面部面罩与人的面部18的潜在接触点。具体地，图像16能够包括面部面罩的缓冲垫和前额衬垫的外形。此外，经投影的图像16总体上能够包括面部面罩的所有接触点，这影响面部面罩在人的面部18上的佩戴舒适性。除此之外，经投影的图像16也能够包括多个颜色，其中，每个颜色表示面部面罩的不同尺寸或不同类型。不同颜色也能够识别面部面罩的不同问题区域(例如鼻梁或下巴的部位)，用于定型和拟合。
面罩定型设备10还提供调节图像16的维度、位置和/或取向的可能性。具体地，实时修正经投影的图像16的高度、宽度或角度以识别针对面部面罩的最优几何形状是可能的。在面罩定型设备10的任选的配置中，也可能单独调节面部面罩的所有接触点的点位置。这提供用于确定最佳拟合面部面罩轮廓的更加灵活的解决方案。一旦找到最优面部面罩几何形状，关于图像16的高度、宽度和/或角度的数据，相应地接触点的点位置就被传送到计算机系统12并且被存储在个人记录中，用于将来参考。基于个人记录，计算机系统12也能够推荐用于人14的面罩定型、特定面罩或面罩类型。数据也能够被发送到制造系统，以便制造定制面部面罩或修正标准面部面罩。
通过使用面罩定型设备10，能够实现面部面罩的非常准确的拟合，这是由于没有阻碍试图拟合面部面罩的临床医生的视野的切口、塑料滑块或模板。此外，面罩定型设备10能够应用于多个人14，而不需要清洁或消毒，这是由于面罩定型设备10与人的面部18之间没有直接接触。由于无需与每个面罩一起运输附加的部件以达到拟合目的，避免过量的废物。
描述的面部面罩能够应用在CPAP(恒定正气压)和例如BiPAP(双相气道正压)治疗中，即，应用在不同种类的患者界面中。然而，面部面罩的用途并不限于这些医学处置。面部面罩还能够在其他应用中使用，例如像用于消防员、军事应用的面罩或用于麻醉的面罩。
图2提供提出的面罩定型设备10的实施例的更详细的视图，所述面罩定型设备10被电连接到计算机系统12。面罩定型设备10包括用于将图像16投影到人的面部18上的图像投影单元20。除此之外，面罩定型设备10包括：控制单元22，其用于控制所述图像投影单元，以调节图像16的维度、位置和/或取向，和/或以投影具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像；以及，读取单元24，其用于读取包括关于图像16和/或子图像中的一幅的经调节的维度、位置和/或取向的信息的定型信息。继而，控制单元22包括用户接口26，其用于图像16的维度、位置和/或取向的手动调节。读取单元24包括电气读取器件28，其用于提供表示定型信息的电气值。此外，定型设备10包括处理单元32和用于存储定型信息的存储器30。
为了确定针对面部面罩的定型信息，图像投影单元20将光线(相应地将图像16)投影到人的面部18上。图像16通常包括缓冲垫外形、前额衬垫外形或其他关键的面罩标志。被投影到人的面部18上的光线能够包括表示面部面罩的不同尺寸或类型的多个颜色。
例如，临床医生然后能够操作控制单元22的用户接口26，以调节到人的面部18的经投影的缓冲垫外形。具体地，临床医生能够修正图像16的高度、宽度和/或角度。除此之外，临床医生也能够单独调节所有接触点的位置，其中，接触点表示面部面罩与人的面部18的潜在接触点(例如缓冲垫外形)。
读取单元24的电气读取器件28读取来自控制单元22的定型信息，其中，定型信息包括关于图像16的经调节的高度、宽度和/或角度以及接触点的经调节的点位置的信息。电气读取器件28使定型信息可用作数字信息或电气值，如电压或电流。另外，电气读取器件28将定型信息转送到计算机系统12和/或将本地存储器30上的定型信息存储在个人记录中。
在备选实施例中，读取单元24能够包括光学读取器件，其提供定型信息的光学表示，如屏幕上的最佳拟合面罩的3D图像。例如，光学读取器件可以包括记录被投影到人的面部上的图像的图像的照相机。这一经记录的图像能够然后被评估，以从中检索定型信息。备选地，光学读取器件(例如照相机或其他光学测量仪器)可以直接能够确定来自被投影到人的面部上的图像的定型信息。
基于所存储的定型信息，处理单元32能够从给定的面罩的范围中确定最佳拟合的面部面罩。备选地，这一功能也能够由计算机系统12提供。此外，也可能向制造定制面部面罩的制造系统提供定型信息。
图3示出了图示用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的提出的方法40的实施例的流程图。在第一步骤42中，图像16被投影到人的面部18上。图像16包括面部面罩的接触点中的至少一些，其中，接触点表示面部面罩与人的面部18的潜在接触点。
在进一步的步骤44中，包括例如缓冲垫外形的图像16的维度、位置和/或取向被修正，以便将缓冲垫外形调节到人14的特定面部几何形状。在该实施例中，图像16的调节通过应用由面罩定型设备10包括的额外的捕获单元来自动实施。捕获单元捕获包括人的面部18和被投影到人的面部18上的图像16的定型图像。捕获单元被配置为分析人的面部18上的图像16的位置，并且基于该分析向控制单元22提供新的设置。控制单元22继而基于所接收的设置来修正图像16的高度、宽度和/或角度。然后同样地，捕获单元能够分析新的定型图像。自动将图像16调节到人的面部18的手段减轻临床医生的工作。
在已经将图像16自动调节到人的面部18之后，临床医生能够检查所获得的结果。如果临床医生检测到改进的余地，他能够在进一步的步骤46中通过使用用户接口26手动调节图像16的维度、位置和/或取向。
在步骤48中，读取包括关于图像16的经调节的维度、位置和/或取向的信息的定型信息。定型信息然后被提供到本地处理单元32和/或计算机系统12。基于定型信息，能够从面罩的现有范围中拣选最佳拟合的面罩，或者能够使用定型信息来制造定做的面部面罩。
在备选实施例中，包括具有不同维度、位置和/或取向和/或表示面部面罩的不同尺寸、不同类型和/或不同区域的两幅或更多幅子图像的图像可以——同时或先后——被投影。然后可以选择最佳拟合用户的面部的子图像，并且可以针对所选的子图像获得定型信息。备选地，所选的子图像可以如上所述被进一步调节。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性的或范例性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开文本以及权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时能够理解和实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中引用的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。
Claims (15)
1.一种用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的面罩定型设备(10)，包括：
-图像投影单元(20)，其用于将图像(16)投影到人的面部(18)上，其中，所述图像(16)包括所述面部面罩的接触点中的至少一些，所述接触点表示所述面部面罩与所述人的面部(18)的潜在接触点；
-控制单元(22)，其用于控制所述图像投影单元(20)，以调节所述图像(16)的维度、位置和/或取向，和/或投影包括具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像，子图像包括面部面罩的接触点中的至少一些；以及
-读取单元(24)，其用于读取包括关于所述图像(16)和/或选择的子图像的所述维度、位置和/或取向的信息的定型信息。
2.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述图像投影单元(20)被配置为投影包括所述面部面罩的缓冲垫的外形的图像(16)。
3.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述图像投影单元(20)被配置为投影包括所述面部面罩的前额衬垫的外形的图像(16)。
4.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述图像投影单元(20)被配置为投影包括表示所述面部面罩的不同尺寸、不同类型和/或不同区域的多个颜色的图像(16)。
5.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述控制单元(22)被配置为控制所述图像投影单元(20)，以单独调节所述接触点的点位置，并且其中，所述读取单元(24)被配置为读取包括所述接触点的所述点位置的所述定型信息。
6.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述控制单元(22)被配置为控制所述图像投影单元(20)，以修正所述图像(16)的高度、宽度和/或角度。
7.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述控制单元(22)包括用户接口(26)，所述用户接口用于所述图像(16)的所述维度、位置和/或取向的手动调节。
8.根据权利要求1所述的面罩定型设备，还包括捕获单元，其用于捕获包括所述人的面部(18)和被投射到所述人的面部(18)上的所述图像(16)的定型图像。
9.根据权利要求8所述的面罩定型设备，其中，所述控制单元(22)被配置为基于所述定型图像控制所述图像投影单元(20)，以自动调节所述图像(16)的所述维度、位置和/或取向。
10.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述读取单元(24)包括光学读取器件，其用于提供所述定型信息的光学表示。
11.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述读取单元(24)包括电气读取器件(28)，其用于提供表示所述定型信息的电气值。
12.根据权利要求1所述的面罩定型设备，其中，所述读取单元(24)能被耦合到计算机系统(12)，以将所述定型信息提供给所述计算机系统(12)。
13.根据权利要求1所述的面罩定型设备，还包括存储器(30)，其用于将所述定型信息存储在患者的记录中。
14.根据权利要求1所述的面罩定型设备，还包括处理单元(32)，其被配置为基于所述定型信息从给定的面部面罩的范围中确定最佳拟合的面部面罩。
15.一种用于针对面部面罩的定制面罩设计来确定定型信息的方法(40)，包括：
-将图像(16)投影(42)到人的面部(18)上，其中，所述图像(16)包括所述面部面罩的接触点中的至少一些，所述接触点表示所述面部面罩与所述人的面部(18)的潜在接触点；
-调节(44、46)所述图像(16)的维度、位置和/或取向，和/或投影包括具有不同维度、位置和/或取向的两幅或更多幅子图像的图像，子图像包括面部面罩的接触点中的至少一些；以及
-读取(48)包括关于所述图像(16)和/或选择的子图像的所述维度、位置和/或取向的信息的定型信息。
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