CN114209568A - 一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其中：胸部按摩器安装于背心正面的内侧，腹部按摩器安装于背心正面的内侧，信号处理器与电源接口、第一无线模块均电连接；无线控制面板包括手动模式和自动模式，在手动模式时，通过手动调节胸部按摩器和/或腹部按摩器动作；在自动模式时，通过输入患者的体征数据与云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，并预下载驱动参数至信号处理器中，胸部按摩器和/或腹部按摩器根据信号处理器内的驱动参数动作。本发明穿戴方便、使用简单、大数据信息化反馈、自动化操作、监测呼吸与可辅助呼吸相结合，具有预防并治疗手术室外镇静及麻醉过程中呼吸抑制的作用。

Description

一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，更具体地说，特别涉及一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置。
背景技术
内镜检查全球应用广泛，目前，镇静及麻醉在患者内镜检查和治疗的应用中已成为临床实践的主要内容，丙泊酚由于其起效快、恢复时间短等良好的药代动力学特性，已被国际指南推荐并普遍应用于无痛内镜(包括胃肠道内窥镜、无痛支纤镜检查、无痛人流等领域)检查中，但丙泊酚易引起呼吸抑制，即患者呼吸频率减慢和潮气量降低，有时甚至会引起患者的呼吸暂停。尤其在胃镜检查中，内窥镜占据患者口咽部，麻醉医师无法进行有效及时的呼吸管理；且食道的置管刺激以及关键步骤的检查和治疗使患者需达到深度镇静以抑制应激反应，这些情况均增加了呼吸抑制的风险。据报道，无痛胃镜中低氧血症的发生率可达1.8％-69％，低通气量是无痛胃镜中低氧血症发生的主要原因，对于不耐受低氧的患者如老年、肥胖患者易发生严重的低氧血症需要中断胃镜操作进行面罩通气加压给氧甚至气管插管治疗，长时间的低氧血症也是诱发心律失常和冠状动脉缺血等心血管意外最常见的原因，但目前对于无痛胃镜中患者出现的呼吸抑制多以预防为主，如检查前充分预吸氧、调整体位、加强监测、用呼吸抑制副作用较少的药物优化组合，声门上喷气氧合和通气(Supraglottic jet oxygenation and ventilation(SJOV))及高流量鼻导管吸氧治疗(high-flow nasal cannula oxygen(HFNO))，虽能在一定程度减少呼吸抑制的发生率，但均不能早期发现呼吸抑制避免严重低氧血症的发生，且因相关副作用在临床上仍未能得到广泛应用，尚无一种操作简单且集早期监测有效预防并且能够早期治疗呼吸抑制的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，以克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，包括背心、胸部按摩器、腹部按摩器、微型计算机、无线控制面板、云平台及无创呼吸面罩附件，所述背心包括背心正面和背心背面，所述背心正面的顶部开设有领口，所述背心正面的两侧开设有袖口，所述胸部按摩器安装于背心正面的内侧且与人体胸部相对应，所述腹部按摩器安装于背心正面的内侧且与人体腹部相对应，所述微型计算机安装于背心背面的内侧，所述微型计算机包括电源接口、信号处理器和第一无线模块，所述信号处理器与电源接口、第一无线模块均电连接，所述信号处理器与胸部按摩器、腹部按摩器电连接；若使用附件，所述信号处理器与无创呼吸面罩电连接；所述无线控制面板包括手动模式和自动模式，在所述无线控制面板为手动模式时，通过手动调节所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作；在所述无线控制面板为自动模式时，通过输入患者的体征数据与所述云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，并预下载所述驱动参数至信号处理器中，所述胸部按摩器和/或腹部按摩器根据所述信号处理器内的驱动参数动作。若使用附件，在所述无线控制面板为手动模式时，通过手动调节所述无创呼吸面罩加压呼吸治疗频率及压力；在所述无线控制面板为自动模式时，则通过输入患者的体征数据与所述云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，并预下载所述驱动参数至信号处理器中，所述无创呼吸面罩治疗根据所述信号处理器内的驱动参数动作。
进一步地，所述无线控制面板包括显示模块、启动模块、模式选择模块、输入模块、压力调节模块、频率调节模块和第二无线模块，所述启动模块与模式选择模块连接，所述模式选择模块与输入模块、压力调节模块、频率调节模块均连接，所述显示模块与模式选择模块连接，所述第二无线模块与输入模块、压力调节模块、频率调节模块均连接；所述模式选择模块内包括手动模式和自动模式，若选择所述模式选择模块为手动模式时，所述输入模块被锁定，通过所述压力调节模块和频率调节模块手动调节参数以驱动所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作；若选择所述模式选择模块为自动模式时，所述压力调节模块和频率调节模块被锁定，通过输入模块输入患者的体征数据，第二无线模块将输入的患者体征数据发送至所述云平台内并与云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，再通过第二无线模块下载所述驱动参数并由第一无线模块传送至所述信号处理器中。
进一步地，所述患者体征数据至少包括患者的年龄、性别和基础疾病类型，所述驱动参数至少包括胸部按摩器及腹部按摩器的动作信号、压力调节信号和频率调节信号以及腹部按摩器的动作信号、压力调节信号和频率调节信号，采用多个患者体征数据和对应的驱动参数组成样本集，再通过卷积神经网络对所述样本集训练得到所述体征参数模型。
进一步地，所述云平台内包括存储模块和比对模块，所述存储模块采用表格的方式对体征参数模型进行存储，所述比对模块在将输入的患者体征数据与所述云平台内预设的体征参数模型进行比对查找时，比对模块将输入的患者体征数据与体征参数模型内的患者体征数据进行相似度比对，若输入的患者体征数据内的每个项目均与所述体征参数模型内的患者体征数据的项目相似度达到第一预设值则比对成功，否则按照预设规则降低所述第一预设值的数值再次进行比对直至比对成功。
进一步地，所述云平台内还包括判断模块，所述判断模块用于判断比对成功的比对次数，若比对次数为一次则按照比对成功的所述体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数驱动所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作，若比对成功的次数为至少两次，则将所述比对成功的所述体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数在所述显示模块中显示并关闭所述模式选择模块的自动模式并启动所述手动模式，在手动模式下以显示模块中所显示的驱动参数为基础，按照预设调节规则修正所述驱动参数直至患者感觉最佳并记录所述修正后的驱动参数和对应的患者体征数据至所述体征参数模型中。
进一步地，所述胸部按摩器及腹部按摩器内还设有压力传感器，所述压力传感器用于实时采集胸部及腹部的压力波动数据，所述信号处理器根据所述压力波动数据计算压力波形和呼吸频率，并将所述压力波形和呼吸频率通过第一无线模块和第二无线模块传输到显示模块中进行显示，在通过驱动参数驱动胸部按摩器和/或腹部按摩器动作时实时监测所述压力波形和呼吸频率，若压力波形和/或呼吸频率低于或超过预设值或者正常值范围区间则发出相应级别的警报。
进一步地，所述腹部按摩器的内侧吸附式安装有发热模块，所述发热模块采用暖宝宝发热片构成。
进一步地，所述背心正面的两侧上方和中下方均设有用于调节背心大小的可调节的卡扣，所述卡扣采用弹性尼龙材料或硅胶材质。
进一步地，所述胸部按摩器、腹部按摩器为机械式结构或气动式结构。
进一步地，所述背心正面和背心背面由内之外均依次包括透水层、吸水层和透气层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，可以通过手动或自动方式对胸部按摩器和/或腹部按摩器进行按压的幅度和频率的调节处理，基于大数据可以更好适应不同性别、年龄的患者，具有穿戴方便、使用简单、自动化操作、可监测呼吸、辅助呼吸并预防及治疗手术室外麻醉过程中呼吸抑制的作用，若选用无创呼吸面罩附件可进行无创呼吸面罩治疗，可拓展用于其他呼吸疾病低血症氧的治疗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置的正面结构图。
图2是本发明基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置的背面结构图。
图3是本发明基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置的原理图。
图4是本发明中无线控制面板的原理图。
图5是本发明中云平台的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1-图3所示，本实施例公开了一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，包括背心、胸部按摩器3、腹部按摩器4、微型计算机5、无线控制面板6、云平台7和无创呼吸面罩8，其中，背心包括背心正面1和背心背面2，背心正面1的顶部开设有领口，背心正面1的两侧开设有袖口，便于穿着，胸部按摩器3安装于背心正面1的内侧且与人体左右胸部相对应，腹部按摩器4安装于背心正面1的内侧且与人体腹部中部相对应(腹部按摩器4安装于背心正面1剑突下2cm的内侧)，微型计算机5安装于背心背面2的内侧，微型计算机5包括电源接口50、信号处理器51和第一无线模块52，信号处理器51与电源接口50、第一无线模块52均电连接，信号处理器51与胸部按摩器3、腹部按摩器4电连接，电源接口50可以连接外部电源，为整个装置供电；无线控制面板6包括手动模式和自动模式，在无线控制面板6为手动模式时，通过手动调节胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作；在无线控制面板6为自动模式时，通过输入患者的体征数据与所述云平台7内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，并预下载所述驱动参数至信号处理器51中，胸部按摩器3和/或腹部按摩器4根据所述信号处理器51内的驱动参数动作。本实施例将无线控制面板6分为手动控制和自动控制，便于操作人员进行选择，既能应对专业人员的操作，又能实现“傻瓜式”操作，使用更加方便，应用范围更广。
无创呼吸面罩8内具有无线控制面板对应的芯片，根据临床治疗需求，可选择用于需要无创呼吸患者，配戴后患者的即时呼吸监控数据反馈至大数据云端，可启动控制模块，同时无创呼吸面罩可外连接氧源，启动无创呼吸治疗。
参阅图4所示，本发明中的无线控制面板6包括显示模块60、启动模块61、模式选择模块62、输入模块63、压力调节模块64、频率调节模块65和第二无线模块66，其中，启动模块61与模式选择模块62连接，模式选择模块62与输入模块63、压力调节模块64、频率调节模块65均连接，显示模块60与模式选择模块62连接，第二无线模块66与输入模块63、压力调节模块64、频率调节模块65均连接；模式选择模块62内包括手动模式和自动模式，若选择模式选择模块62为手动模式时，输入模块63被锁定，通过压力调节模块64和频率调节模块65手动调节参数以驱动所述胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作(若选用附件可驱动无创呼吸面罩通气)；若选择所述模式选择模块62为自动模式时，压力调节模块64和频率调节模块65被锁定，通过输入模块63输入患者的体征数据，第二无线模块66将输入的患者体征数据发送至云平台7内并与云平台7内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，再通过第二无线模块66下载所述驱动参数并由第一无线模块52传送至信号处理器51中。
本实施例中，所述的患者体征数据至少包括患者的年龄、性别和基础疾病类型，基础疾病类型可以决定患者的承受按压幅度和频率的最大值，设定安全预设区间，避免过度而造成患者的不适，在实际使用可以根据具体的需求进行设定，所述的驱动参数至少包括胸部按摩器3的动作信号、压力调节信号和频率调节信号以及腹部按摩器4的动作信号、压力调节信号和频率调节信号，采用多个患者体征数据和对应的驱动参数组成样本集，再通过卷积神经网络对所述样本集训练得到体征参数模型。具体在应用时，可以将样本集分为一定比例的训练集和一定比例的验证集，通过卷积神经网络对训练集进行训练，在训练完成后通过验证集进行验证，以得到更加精确的体征参数模型。
参阅图5所示，本发明中的云平台7内包括存储模块70和比对模块71，存储模块70采用表格的方式对体征参数模型进行存储，比对模块71在将输入的患者体征数据与云平台7内预设的体征参数模型进行比对查找时，比对模块71将输入的患者体征数据与体征参数模型内的患者体征数据进行相似度比对，若输入的患者体征数据内的每个项目均与体征参数模型内的患者体征数据的项目相似度达到第一预设值则比对成功，否则按照预设规则降低所述第一预设值的数值再次进行比对直至比对成功。其中，第一预设值可以根据实际情况进行设定，例如设定为90％，预设的规则也可以根据需要进行设定，例如每次降低2％或3％。
具体的，所述云平台7内还包括判断模块72，所述判断模块72用于判断比对成功的比对次数，若比对次数为一次则按照比对成功的所述体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数驱动所述胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作，若比对成功的次数为至少两次，即连续降低两次第一预设值的大小，则将比对成功的体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数在显示模块60中显示并关闭所述模式选择模块62的自动模式并启动所述手动模式，这是由于在这种情况下如果采用自动模式在驱动胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作时患者并不能比较舒适，因此更换模式为手动模式，在手动模式下以显示模块60中所显示的驱动参数为基础，按照预设调节规则修正所述驱动参数直至患者感觉最佳并记录所述修正后的驱动参数和对应的患者体征数据至所述体征参数模型中，这样可以更加完善自动模式的体征参数模型，使得自动模式的应用更加完善，即只要使用本发明就会使自动模式内的体征参数模型更加充实和完善。
具体的，所述胸部按摩器3内还设有压力传感器(图未示)，压力传感器可以在胸部按摩器3的内侧表面上，所述压力传感器用于实时采集胸部的压力波动数据，信号处理器51根据压力波动数据计算压力波形和呼吸频率，并将压力波形和呼吸频率通过第一无线模块52和第二无线模块66传输到显示模块60中进行显示，在通过驱动参数驱动胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作时实时监测压力波形和呼吸频率，若压力波形和/或呼吸频率低于或超过预设值或者正常值范围区间则发出相应级别的警报，具体可以在背心上设置警报器来实现。
本发明中，所述腹部按摩器4的内侧吸附式安装有发热模块，所述发热模块采用暖宝宝发热片构成，具体主要由铁粉，活性炭粉，盐和水构成，发热的原理是铁粉自然养化放出热量，这样可以在腹部按摩时使患者更加的舒适。
本发明中，所述背心正面1的两侧上方和中下方均设有用于调节背心大小的可调节的卡扣，卡扣采用弹性尼龙材料或硅胶材质，适应于不同体型患者。
本发明中，所述胸部按摩器3、腹部按摩器4为机械式结构或气动式结构，机械式可以采用现有的滚动式按摩结构，气动式可以采用现有的气囊式结构。
本发明中，所述背心正面1和背心背面2由内之外均依次包括透水层、吸水层和透气层，避免在作业时由于患者出汗而导致背心不能使用的问题。
本发明的工作原理为：患者入室行胃肠道内窥镜检查时，穿戴好按摩背心，取左侧卧位侧躺于治疗床上，双腿微屈，双手自然贴于身侧，操作者按下无线控制面板6的启动模块61，可以根据需要选择手动模式或自动模式，若选择为手动模式时，将输入模块63被锁定，通过压力调节模块64和频率调节模块65手动调节参数以驱动胸部按摩器3和/或腹部按摩器4动作；若选择模式选择模块62为自动模式时，压力调节模块64和频率调节模块65被锁定，通过输入模块63输入患者的体征数据，第二无线模块66将输入的患者体征数据发送至云平台7内并与云平台7内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，再通过第二无线模块66下载驱动参数并由第一无线模块52传送至信号处理器51中，例如驱动参数为按压幅度2cm，频率100次/min。
本发明可以通过手动或自动方式对胸部按摩器和/或腹部按摩器进行按压的幅度和频率的调节，基于大数据可以更好适应不同性别、年龄的患者，具有穿戴方便、使用简单、自动化操作、可辅助呼吸并预防手术室外麻醉过程中呼吸抑制的作用。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，包括背心、胸部按摩器、腹部按摩器、微型计算机、无线控制面板、云平台及无创呼吸面罩，所述背心包括背心正面和背心背面，所述背心正面的顶部开设有领口，所述背心正面的两侧开设有袖口，所述胸部按摩器安装于背心正面的内侧且与人体胸部相对应，所述腹部按摩器安装于背心正面的内侧且与人体腹部相对应，所述微型计算机安装于背心背面的内侧，所述微型计算机包括电源接口、信号处理器和第一无线模块，所述信号处理器与电源接口、第一无线模块均电连接，所述信号处理器与胸部按摩器、腹部按摩器电连接；所述无线控制面板包括手动模式和自动模式，在所述无线控制面板为手动模式时，通过手动调节所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作；在所述无线控制面板为自动模式时，通过输入患者的体征数据与所述云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，并预下载所述驱动参数至信号处理器中，所述胸部按摩器和/或腹部按摩器根据所述信号处理器内的驱动参数动作，所述无创呼吸面罩内包括与无线控制面板对应的芯片，该无创呼吸面罩用于在患者佩戴后将呼吸监控数据反馈至云平台。
2.根据权利要求1所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述无线控制面板包括显示模块、启动模块、模式选择模块、输入模块、压力调节模块、频率调节模块和第二无线模块，所述启动模块与模式选择模块连接，所述模式选择模块与输入模块、压力调节模块、频率调节模块均连接，所述显示模块与模式选择模块连接，所述第二无线模块与输入模块、压力调节模块、频率调节模块均连接；所述模式选择模块内包括手动模式和自动模式，若选择所述模式选择模块为手动模式时，所述输入模块被锁定，通过所述压力调节模块和频率调节模块手动调节参数以驱动所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作；若选择所述模式选择模块为自动模式时，所述压力调节模块和频率调节模块被锁定，通过输入模块输入患者的体征数据，第二无线模块将输入的患者体征数据发送至所述云平台内并与云平台内预设的体征参数模型进行比对查找以得出对应的驱动参数，再通过第二无线模块下载所述驱动参数并由第一无线模块传送至所述信号处理器中。
3.根据权利要求2所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述患者体征数据至少包括患者的年龄、性别、基础疾病类型和患者的实时呼吸参数反馈数据，所述驱动参数至少包括胸部按摩器以及腹部按摩器的动作信号、压力调节信号和频率调节信号，采用云平台大数据信息中多个患者体征数据和对应的驱动参数组成样本集，再通过卷积神经网络对所述样本集训练得到所述体征参数模型。
4.根据权利要求3所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述云平台内包括存储模块和比对模块，所述存储模块采用表格的方式对体征参数模型进行存储，所述比对模块在将输入的患者体征数据与所述云平台内预设的体征参数模型进行比对查找时，比对模块将输入的患者体征数据与体征参数模型内的患者体征数据进行相似度比对，若输入的患者体征数据内的每个项目均与所述体征参数模型内的患者体征数据的项目相似度达到第一预设值则比对成功，否则按照预设规则在预设区间内降低所述第一预设值的数值再次进行比对直至比对成功。
5.根据权利要求4所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述云平台内还包括判断模块，所述判断模块用于判断比对成功的比对次数，若比对次数为一次则按照比对成功的所述体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数驱动所述胸部按摩器和/或腹部按摩器动作，若比对成功的次数为至少两次，则将所述比对成功的所述体征参数模型内的患者体征数据所对应的驱动参数在所述显示模块中显示并关闭所述模式选择模块的自动模式并启动所述手动模式，在手动模式下以显示模块中所显示的驱动参数为基础，按照预设调节规则修正所述驱动参数直至患者感觉最佳并记录所述修正后的驱动参数和对应的患者体征数据至所述体征参数模型中。
6.根据权利要求2所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述胸部按摩器及腹部按摩器内还设有压力传感器，所述压力传感器用于实时采集胸部及腹部的压力波动数据，所述信号处理器根据所述压力波动数据计算压力波形和呼吸频率，并将所述压力波形和呼吸频率通过第一无线模块和第二无线模块传输到显示模块中进行显示，在通过驱动参数驱动胸部按摩器和/或腹部按摩器动作时实时监测所述压力波形和呼吸频率，若压力波形和/或呼吸频率低于或超过预设值或者正常值范围区间则发出相应级别的提醒及警报，因此该装置同时具有呼吸监测的作用。
7.根据权利要求1所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述腹部按摩器的内侧吸附式安装有发热模块，所述发热模块采用暖宝宝发热片构成。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述背心正面的两侧上方和中下方均设有用于调节背心大小的可调节的卡扣，所述卡扣采用弹性尼龙材料或硅胶材质。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述胸部按摩器、腹部按摩器为机械式结构或气动式结构。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的基于大数据反馈的用于呼吸辅助的胸腹部处理装置，其特征在于，所述背心正面和背心背面由内之外均依次包括透水层、吸水层和透气层。
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