CN117159293A - 一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统，所述系统包括主体模块（100）、支撑模块（200）和智能模块（300），所述主体模块（100）按照对应于患者身体不同部位的方式设置有可调整的结构面，所述支撑模块（200）在所述结构面设置有用于支撑身体不同部位并由所述智能模块（300）调节布置位置和/或状态参数的若干枕部，若干所述枕部形成相对布置状态可调整的支撑区。针对现有技术无法在与对应部位保持接触的情况下发生移动以调整患者俯卧侧身体位的缺陷，本发明改进了呼吸辅助系统的结构，能够使得患者被动调整体位，改善呼吸状态，也减少长期卧床对身体的损伤程度。

Description

一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统。

背景技术

俯卧通气体位是指利用翻身床、翻身装置或者人工徒手进行翻身，使患者在俯卧位状态下进行呼吸或机械通气的体位状态。俯卧通气体位可有效改善患者血氧饱和度，也能有效改善肺通气/血流比例，使背侧萎陷的肺泡复张，肺及气管的分泌物在重力作用下也能得到良好的引流，并且能减少心脏和纵隔对下垂肺区的压迫。

具体地，当患者处于仰卧位时，背侧位于心脏后方一部分肺泡通气不良甚至完全未通气，而背侧通气差但血流多，腹侧通气好但血流少，使得患者在仰卧位状态下通气/血流比例失调。当转变成俯卧位时，背侧通气得到明显改善，心脏后方通气不良的肺泡明显减少，萎陷的肺泡复张，通气/血流比例更好。同时，在重力作用下，气道内的分泌物也能得到很好的引流。

俯卧通气体位适用于：（1）所有类型的新冠肺炎患者；（2）痰多不易咳出的患者；（3）顽固性低氧血症且由常规机械通气不能纠正的患者；（4）清醒俯卧位患者，被要求处于清醒状态，意识清楚，能够自主翻身或者配合翻身，并且能够在呼吸困难时进行呼救，并且能耐受体位的改变。其注意事项包括：（1）俯卧位前2小时应暂停进食；（2）身体放松，手肘或肩部不要用力，避免平板支撑或俯卧撑体位；（3）24小时内累积俯卧位大于12小时，可分次趴，每2小时后变换体位，医务人员及监护人协助患者脸部翻向对侧，并将枕头更换至对侧，尽可能让患者保持舒适；（4）导管妥善固定，避免俯卧位时导管受压、扭曲、过度牵拉；（5）治疗时间视病情需要有所不同，循序渐进，逐步延长；（6）配合监测血氧饱和度及呼吸频率，如有不适，及时反馈给医务人员。

为改善俯卧通气体位下患者的体验并提升呼吸辅助治疗的质量，现有技术提供有关于俯卧位通气治疗的辅助支撑装置或是呼吸辅助系统。

例如，公开号为CN116327513A的专利申请公开有一种重症患者俯卧位呼吸治疗辅助装置，其主要针对长时间俯卧位通气下的压疮、俯卧位调整、管线布置以及缺乏压力监测等问题，其方案通过由若干分隔布置的气囊对患者不同部位进行适应性支撑的方式来执行俯卧侧身调节。公开号为CN115120441A的专利申请公开有一种便捷式智能化俯卧位通气治疗装置，该装置在支撑护垫内设置若干传感器以实时监测患者俯卧位通气治疗时受压部位的温度及压力，可实现对于患者支撑作用的精细调整。

患者在俯卧位时的重点支撑部位在于侧面部（颧骨以上）、肩胸部、左右髋部以及膝部。腹部必须要处于悬空状态，需绝对避免腹部受压而挤压膈肌上抬，进而影响肺部呼吸。

然而，在上述方案的俯卧位侧身调整过程中，对于上述重点支撑部位的支撑垫或气囊，无法在与对应部位保持接触的情况下发生移动以调整患者俯卧侧身体位，或者无法暂时与对应部位脱离接触以在患者俯卧侧身体位调整后重新接触。装置对于患者在俯卧位下的侧身体位调整受限而无法进行较大幅度的调整，或者依靠患者自主调整会导致支撑部位的改变而降低侧身体位调整后的支撑舒适度。尤其是在患者头部佩戴呼吸面罩的情况下，侧身体位调整过程需要避免呼吸面罩与支撑装置发生干涉，且用于支撑头部的支撑结构需进行适应性调整，以在患者身体中轴线与支撑结构的相对位置不发生较大变化的情况下适应头部侧面在侧身体位调整过程中的体位变化。

尤其是针对意识清楚但由于身体机能一定程度丧失而导致主动调整不便或主动调整不受控的患者，为满足其在俯卧位侧身调整过程中的被动体位调整需求以及在俯卧过程中为改善局部压迫或肢体僵硬而实施被动体位调整的需求，需要尽量使用支撑结构承载对应部位来进行被动体位调整，从而避免人工搬动或患者不受控的自主调整过程带来支撑部位的非预期变化，也可避免加重患者的呼吸负担或导致护理工作量及仪器干涉风险的显著增加。

如上所述，现有技术中的呼吸辅助系统存在较多缺陷。本发明希望能够提供一种能够使得患者在被动状态下完成俯卧位的体位舒适调整的呼吸辅助系统。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

现有技术中的呼吸辅助治疗装置，对身体起支撑作用的是支撑垫或气囊，其无法在与对应身体部位保持接触的情况下发生移动以调整患者俯卧侧身体位，或者无法暂时与对应部位脱离接触以在患者俯卧侧身体位调整后重新接触。这使得呼吸辅助治疗装置无法动态地调整患者的身体体位，也无法及时发现患者的呼吸异常状态。

本发明希望能够提供一种与患者的身体相匹配的呼吸辅助系统，能够提高身体的被动调整效率，避免支撑部位的无效支撑以及无效翻转。

针对现有技术之不足，本发明从第一方面公开了一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统，系统可以包括主体模块、支撑模块和智能模块，主体模块按照对应于患者身体不同部位的方式设置有可调整的结构面，支撑模块包括在结构面设置的用于支撑身体不同部位并由智能模块调节布置位置和/或状态参数的若干枕部。若干枕部形成相对布置状态可调整的支撑区。

与现有技术的普通俯卧装置不同，本发明通过将主体模块设置为多个结构面，多个结构面能够为身体的各个部位提供差异性的支撑和推动，使得身体更容易被翻转至需要的体位，减少了在翻转过程中导致的翻转效率低或者过度翻转的情况的发生。不仅如此，本发明还在结构面上设置枕部。枕部上设置有若干传感器。枕部与身体的表面直接或者间接地接触。通过枕部内的传感器采集身体多个部位的压力、温度等信息，能够快速判断身体的体位是否已经被翻转为指定的体位。若身体的体位未被翻转至指定的体位，身体可以继续被结构面推动和调整，直至由枕部的传感器采集的各项数据与指定体位相匹配。本发明通过将俯卧通气体位的呼吸辅助装置改进为智能化的系统，能够自动辅助调整对象调整体位，减轻了监护人的护理难度，也能够为调整对象提供专业的翻身帮助，使得调整对象的呼吸更顺畅。

根据一种优选实施方式，智能模块可以包括监测单元、处理器和执行单元，监测单元采集若干枕部表面的压力参数和/或温度参数，处理器基于压力参数和/或温度参数计算枕部与身体表面的支撑匹配度并生成调节方案，执行单元响应于调节方案来调节至少一个枕部的相对角度、相对高度和/或两个支撑区之间的相对距离。

现有技术中的翻身辅助装置或者系统，由于无法判断调整对象的体位是否被调整到位，因此还需要监护人或者医护人员判断调整对象的体位是否翻转成功。或者，现有技术中的翻身辅助装置，仅能为体位调整提供部分帮助，无法完成全自动的体位调整。基于现有技术的缺陷，本发明通过设置枕部来采集枕部与身体接触的参数，根据采集的参数来科学分析身体的体位应当被翻转的部位、被翻转的角度和高度等，根据与枕部接触的参数来分析并判断身体是否被翻转到位。因此，本发明能够在不需要监护人的帮助下实现身体的自动翻转。

根据一种优选实施方式，主体模块可以包括驱动单元和非连续的若干结构面。驱动单元与智能模块以有线和/或无线的方式连接。响应于智能模块发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面移动和/或转动以实现所在支撑区的布置状态的调整。

本发明通过驱动单元来驱动结构面移动、翻转和升降，以便能够给身体的对应部位足够的推力，在正确的方向推动身体翻转，使得身体被翻转至指定体位。身体的各个部位应该被施加的推力大小、推力方向由智能模块根据身体的生理特征以及体位的差异计算得出，并且由驱动单元来最后实施。在结构面移动使得身体的体位已经被调整到位的情况下，结构面还能够给出部分辅助力来使得身体的体位被维持，避免体位由于被调整对象的主动移动而变化，也能够使得身体更舒适。

根据一种优选实施方式，响应于智能模块发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面移动以实现相邻的支撑区的枕部的相对距离的调整，以使得支撑区与身体部位相匹配。

当身体的体位需要调整时，身体的各个部位需要被推动的受力点是不同的。不同体位存在差异，其被推动的受力点不同。例如，推动腹部和推动背部，就应当存在不同的受力点。腹部柔软，承受力较弱，能够以较小的力来实现翻转效果的受力点较少。背部骨骼多，能够被有效翻转的受力点就多。因此，智能模块基于体位的特征，选择受力点，然后驱动结构面移动以使得枕部移动至能覆盖受力点的位置以对受力点施力，才能够提高身体被翻转的效率。枕部的移动就会导致出现相邻枕部之间的相对距离的变化。相对距离的变化是智能模块在选择受力点后计算得到的。

根据一种优选实施方式，响应于智能模块发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面转动以实现枕部与身体的接触面积和/或压力达到预设值。身体的体位是具有独特的特点的。当身体的体位发生变化，其与各个枕部之间的接触面积、由接触产生的压力也会对应变化。当一个人从A体位变化至B体位时，其对枕部的压力方向、接触面积的变化趋势甚至数值的变化范围是存在规律的。该规律可以通过一定数量的样本数据计算得到。例如，在由A体位到B体位的变化过程中，枕部与身体的接触面积和/或压力的变化范围被存储，智能模块判断枕部与身体的接触面积和/或压力是否达到预设值。若达到预设值，那么体位被调整成功。否则，体位可能没有被调整成功。

根据一种优选实施方式，监测单元可以包括温度传感器、压力传感器和/或生理信息传感器。监测单元设置于枕部的表层结构，以在枕部表面与身体接触的情况下采集压力参数、温度参数和/或生理信息参数。根据压力参数能够确认身体与枕部之间的力的大小，根据温度参数能够确认身体与枕部之间的接触位置。体位不同，身体与枕部之间的接触位置也不同。根据生理信息参数（例如脉搏参数、呼吸参数）能够确认当前体位是否舒适。若体位使得生理信息参数向不好的趋势变化，那么智能模块能够继续生成体位的微调整的调节方案。

根据一种优选实施方式，智能模块还包括至少一个交互单元。响应于由交互单元发送的调节模式信息，智能模块中的处理器调整调节方案。调节模式信息可以包括调整周期、调整体位和/或舒适度。通过设置交互单元，使得监护人员或者医护人员根据被调整对象的真实需求来进行个性化调节。各个患者的病情有区别，其所需要的调整周期和调整的指定体位是不同的。不仅如此，基于患者的身体的生理特征的个体差异，对于枕部支撑的舒适度的感受也是不同的。若不设置交互单元，在智能模块依据预设模式自行调整调节方案的情况下，所得到的调节方案是大众化的调节方案，不属于完全个性化的调节方案。因此，设置交互单元，使得医务人员或者监护人通过交互单元输入需要调整的信息，能够合理安排患者的体位的调整周期，匹配适合患者的当前治疗方案。

根据一种优选实施方式，智能模块与呼吸机的控制模块以有线和/或无线的方式连接。在呼吸状态异常的情况下，智能模块向呼吸机的控制模块发送呼吸调节信息以调节呼吸过程中的气体压力。为患者进行俯卧通气体位翻身时，在呼吸状态异常的情况下，容易使得患者的呼吸状态出现变化，尤其对于肺泡受损的患者，体位的变化对呼吸的影响较大。为了避免在身体被翻转的过程中导致的呼吸不稳定的情况发生，智能模块能够根据异常状态情况及时为患者提供足够的氧气，缓解患者的呼吸障碍的情况。或者，智能模块根据异常状态情况及时发现呼吸装置是否脱离。

根据一种优选实施方式，智能模块以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态。在呼吸状态异常的情况下，智能模块以与第一采集周期不同的第二采集周期来监测患者的呼吸状态。当患者的体位发生变化时，呼吸状态可能会出现不稳定的情况。当呼吸状态明显变差时，就可能导致患者的脑部缺氧。因此，当患者被翻身时，若采集周期不变，极有可能会在呼吸异常之后几秒甚至几分钟之后才发现该情况，此时已经发生血氧不足或者脑氧不足，非常容易导致患者的脑部进一步损伤。当患者被翻身时，应当提高采集密度，即调整采集周期来密切观察患者的呼吸状态，以便及时发现呼吸异常的情况。

根据一种优选实施方式，智能模块以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态。在呼吸状态正常的情况下，智能模块执行调节方案以调节身体体位，响应于体位调整开始或完成的信号，智能模块以与第一采集周期不同的第三采集周期来监测患者的呼吸状态。在患者被翻身的过程中，若患者的呼吸没有明显阻碍，那么在翻身后也可能导致呼吸不稳定的情况。但是，在翻身后呼吸出现异常的频率低于翻身过程中呼吸出现异常的频率。因此，选择以恰当的采集周期来监测翻身后的呼吸状态，也能够避免呼吸异常情况被延迟发现的弊端。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的呼吸辅助系统的简化的结构示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的呼吸辅助系统与呼吸机的控制模块的连接示意图；

图3是本发明提供的一种优选实施方式的呼吸辅助系统对呼吸状态采集周期的控制逻辑示意图。

附图标记列表

100：主体模块；101：框架；102：第一结构面；103：第二结构面；104：第三结构面；105：第一驱动单元；106：第二驱动单元；107：第三驱动单元；200：支撑模块；201：第一支撑区；202：第二支撑区；203：第三支撑区；204：头枕部；205：肩胸枕部；206：髋枕部；207：膝枕部；300：智能模块；301：监测单元；302：处理器；303：执行单元；304：交互单元；400：控制模块。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

现有技术中的呼吸辅助治疗装置，对身体起支撑作用的是支撑垫或气囊，其无法在与对应身体部位保持接触的情况下发生移动以调整患者俯卧侧身体位，或者无法暂时与对应部位脱离接触以在患者俯卧侧身体位调整后重新接触。其根本原因在于，人与人之间的骨骼大小不同，例如身高不同、身体宽窄不同，这就导致了同一个呼吸辅助治疗装置对身材趋近于标准的患者的体位进行被动调整的效率较高，对于身材不标准的患者的体位进行被动调整的效率较低。这也使得呼吸辅助治疗装置无法动态地调整患者的体位，也无法及时发现患者的呼吸异常状态。

本发明希望能够提供一种与患者的身体相匹配的呼吸辅助系统，能够提高身体的被动调整效率，避免身体的支撑部位的无效支撑以及无效翻转。

本发明提供一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统。

本发明对部分名词术语进行说明。

相对距离指支撑区中心之间的距离，同时对应结构面中心之间的距离，相对距离改变同时也会改变布置在不同支撑区的枕部的相对距离。

相对高度指支撑区处于水平状态时，沿垂直于支撑区的方向进行高度调整时的高度变化。

旋转角度是指支撑区围绕布置患者的纵向轴线转动后与纵向轴线所在水平面的夹角。

相对角度是指不同支撑区的旋转角度之间的角度差。

被动调整指患者几乎无需自主动作而仅依靠智能模块300控制主体模块100和支撑模块200实施的运动即可被动地完成对应的调整过程。

被动侧身调整指患者在设定周期（一般为2小时）实施，或是触发实施（由患者、监护人员或医护人员指令触发）的侧身体位调整。被动侧身调整可包括：左右侧面部受压交换、手臂上下摆位交换以及腿部摆位交换。

被动舒适调整指患者在设定周期（可自主设定）实施，或者触发实施（由患者、监护人员或医护人员指令触发）的体位调整，主要是用于在侧身体位调整之间实施并用于预防或改善局部压迫或肢体僵硬的细微体位调整。被动舒适调整可通过调整结构以及温度压力来提升俯卧位患者的舒适度。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统，系统可以包括主体模块100、支撑模块200和智能模块300。主体模块100按照对应于患者身体不同部位的方式设置有可调整的结构面。支撑模块200包括若干枕部。枕部设置在结构面，用于支撑身体不同部位。若干枕部由智能模块300调节布置位置和/或状态参数。若干枕部形成相对布置状态可调整的支撑区。

在被动侧身调整以及被动舒适调整的过程中，若干与患者不同身体部位对应的支撑区的相对布置状态会发生变化，并且与支撑区对应设置的用于支撑患者特定身体部位的枕部也会出现布置位置以及状态参数的调整。

如图1所示，智能模块300可以包括监测单元301、处理器302和执行单元303。处理器302分别与监测单元301和执行单元303以有线和/或无线的方式连接，以实现数据信息的传输。处理器302为能够生成本发明的调节方案的专用集成芯片、服务器、CPU等硬件模块。处理器302不一定设置于枕部中，也可以设置在枕部外，通过无线的方式与监测单元301和执行单元303远程连接。

监测单元301采集若干枕部表面的压力参数和/或温度参数。优选地，监测单元301可以包括温度传感器、压力传感器和/或生理信息传感器。监测单元301设置于枕部的表层结构，以在枕部表面与身体接触的情况下采集压力参数、温度参数和/或生理信息参数。优选地，监测单元301中的各个传感器的表面设置有柔软织物，以提高与身体表面接触的舒适度。

处理器302基于接收的压力参数和/或温度参数计算枕部与身体表面的支撑匹配度并生成调节方案。具体地，处理器302基于接收的压力参数和/或温度参数判断对身体的对应部位是否进行了有效支撑。

执行单元303响应于调节方案来调节至少一个枕部的相对角度、相对高度和/或两个支撑区之间的相对距离。具体地，执行单元303用于根据调节方案来生成针对各个枕部的具体控制指令，使得枕部的移动、转动能够使得身体被动调整体位。

如图1所示，主体模块100可以包括框架101、驱动单元和非连续的若干结构面。驱动单元与智能模块300以有线和/或无线的方式连接。响应于智能模块300发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面移动和/或转动以实现所在支撑区的布置状态的调整。

具体地，框架101为支架。框架101上设置有与头部位置对应的第一结构面102、与上半身对应的第二结构面103、与下半身对应的第三结构面104。第一结构面102由第一驱动单元105将其与框架101连接并进行移动、转动的驱动。第二结构面103由第二驱动单元106将其与框架101连接并进行移动、转动的驱动。第三结构面104由第三驱动单元107将其与框架101连接并进行移动、转动的驱动。驱动单元可基于电机及电缸等电动结构的作用来改变结构面相对于框架101的布置位置以及偏转角度。驱动单元可以是电机、驱动杆的组合，不限于单一的驱动设备。

与现有技术的呼吸辅助装置相比，本发明的多个结构面能够基于人体构造来推动和转动人体，对身体的恰当位置施加恰当的力，辅助人体翻动。具体地，本发明的多个结构面能够由智能模块300控制。在人体无法主动翻转的情况下，多个结构面协同将身体被动翻转，使得身体能够快速翻转，节省了监护人的大量时间和精力。

相比于现有技术只能对身体的单一部位施加推力的呼吸辅助装置，本发明通过多个结构面对身体不同部位同时施加大小不同的推力，提高身体的被动翻转效率。

虽然通过多个结构面对身体的不同部位分别施加推力，能够将身体被动翻转。但是，身体是否被翻转至指定体位，对身体当前的推动位置是否恰当都是无法确定的。因此，为了进一步解决该技术问题，本发明在结构面上设置与身体直接或间接接触的枕部，通过枕部内传感器采集的信息来对身体的体位进行确认。

本发明基于枕部内传感器采集的信息来确认身体体位的原理是：当身体处于某个体位时，其与枕部的接触面积、接触位置都是可以预测的。接触面积、接触位置可以通过能够采集体温数据的若干传感器的位置信息来确定。例如，当身体处于俯卧通气体位时，其与枕部的接触面积就比较大，接触位置涉及人体的上躯干、腿部、髋部等。

结构面的表面设置有枕部。例如，第一结构面102的表面设置有头枕部204。第二结构面103的表面设置有肩胸枕部205。第三结构面104的表面设置有髋枕部206和膝枕部207。髋枕部206和膝枕部207之间存在间隔。

基于若干结构面的分布形成多个支撑区。支撑区包括第一支撑区201、第二支撑区202和第三支撑区203。支撑区还可以划分为更多的区。第一支撑区201与第一结构面102的移动区域相对应。第二支撑区202与第二结构面103的移动区域相对应。第三支撑区203与第三结构面104的移动区域相对应。

为了与不同身高、胖瘦的身体相适应，也为了使得枕部能够移动至身体的有效部位并推动身体，本发明将结构面设置为可移动的，并且划分了支撑区。

本发明通过控制结构面的移动，使得支撑区能够变化并适应不同的身体，有利于结构面上的枕部来对身体形成有效的支撑。

支撑区的相对布置状态变化主要用于适应不同体型患者，并实现患者体位的显著改变。相对布置状态包括相对距离、相对高度和相对角度。相对布置状态的变化包括相对距离变化、相对高度变化和相对角度变化。例如，相对距离调整用于改变支撑区的间距，适用于不同身高的患者。相对高度调整用于改变支撑区的布置高度，使得部分支撑区可承托患者升高，使得患者可暂时与部分支撑区（对应头部的支撑区）脱离接触以便于体位调整。相对角度调整用于调节患者身体部位的翻转角度，实现身体体位的变化。患者身体部位的相对翻转过程能够活动关节，即相当于旋转拉伸运动，例如头部和上半身的相对旋转可作为针对肩颈的旋转拉伸，上半身和下半身的相对旋转可作为针对腰腹及髋关节的旋转拉伸，由此可显著地提升患者处于俯卧通气体位时体位改变的便利性。

处于俯卧通气体位的患者在睡眠过程中也存在被动侧身调整以及被动舒适调整的需求。被动侧身调整依据系统结构及控制来实施，使得患者在被动状态下完成俯卧通气体位下的侧身调整，例如头部受压位置进行左右轮换，或左右腿部配合进行屈膝或伸直的轮换，无需从睡梦状态中醒来，可有效保证俯卧位通气时的睡眠质量。被动舒适调整依据系统结构及控制来实施，使得患者在被动状态下完成俯卧位下的舒适调整，例如，调整局部位置的支撑压力和支撑温度，保证接触位置的通风散热效果。

响应于监测单元301的采集信息，处理器302需要对当前的身体体位进行评估。在当前的身体体位以及舒适度与调节方案有偏差的情况下，对患者的身体体位进行调整。

优选地，处理器302存储有与人体各个部位对应的压力数据样本和/或温度数据样本。或者，处理器302与至少一个数据库或者存储器以有线和/或无线的方式连接。数据库或者存储器中存储有压力样本数据和/或温度样本数据。处理器302将当前各个枕部接收到的压力数据和/或温度数据与压力数据样本和/或温度数据样本进行对比，判断各个枕部的当前位置是否与当前人体的各个部位相匹配。若压力数据和/或温度数据与压力数据样本和/或温度数据样本的误差小于10%，说明匹配度恰当。优选地，处理器302还能够根据反馈压力数据的压力传感器的位置的坐标或编号数据来确定人体的轮廓，从而校准各个枕部的当前位置与当前人体的各个部位相匹配的匹配度。

在压力数据和/或温度数据与压力数据样本和/或温度数据样本的误差大于10%的情况下，说明该枕部与当前的人体部位不对应，有偏差，并结合人体的轮廓来确定该枕部的移动方向、转动角度和偏移距离，以使得各个枕部能够与人体的各个部位相匹配。只有匹配度高，各个枕部才能够对人体的各个部位施加有效的力、有效的转动角度、有效的升降高度和有效的位移，才能够准确使得人体改变体位至指定体位。

例如，以监护床的纵向轴线为基准，支撑区可围绕纵向轴线进行旋转。第一支撑区201对应患者头部，其围绕纵向轴线顺时针旋转10度，第二支撑区202对应患者上半身，其围绕纵向轴线逆时针旋转10度，则第一支撑区201和第二支撑区202的旋转角度之差为20度，即相对角度为20度。

枕部的布置位置调整及状态参数调整主要用于实现患者体位的局部优化调整。例如，布置位置调整可改变枕部对于患者身体的支撑位置及支撑角度，或者承载患者对应身体部位（手部、腿部）进行移动以实现手臂上下摆位交换以及腿部摆位交换。状态参数调整可改变枕部对于对应身体部位的支撑压力及支撑温度，可实现支撑效果的局部优化调整。再例如，调整支撑压力以适应不同身体部位的组织结构特性，对于支撑区面积较大的区域调整其支撑温度以辅助散热或保温。

因此，本发明适用于意识清楚但由于身体机能一定程度丧失而导致主动调整不便或主动调整不受控的患者，可有效满足其在俯卧位侧身调整过程中的被动体位调整需求以及在俯卧过程中为改善局部压迫或肢体僵硬而实施被动体位调整的需求。

根据一种优选实施方式，响应于智能模块300发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面移动以实现相邻的支撑区的枕部的相对距离的调整，以使得支撑区与身体部位相匹配。

具体地，在枕部与人体的各个部位不匹配、有偏差的情况下，智能模块300中的处理器302根据人体的轮廓数据、压力数据和/或温度数据计算结构面与人体各个部位的偏差距离，从而计算出各个结构面之间的与当前人体的生理特征相匹配的相对距离数据。响应于该相对距离数据，驱动单元驱动与其连接的结构面移动，使得各个结构面移动至指定位置，实现支撑区与身体部位相匹配的效果。

支撑区的相对距离的调整可配合枕部的布置位置调整以及状态参数调整来适应不同体型的患者，为与患者对应的身体部位施加适宜的支撑形状及支撑力度。例如调整枕部的充气区域以及充气压力来形成支撑良好的支撑形状以及支撑力度。

本发明通过移动结构面来调整支撑区的变化，使得支撑区能够与患者的身高、胖瘦相匹配，为患者提供恰当的支撑力，例如，当枕部在患者的腰部提供支撑力，能够有效使得患者被动翻身。当枕部与患者的臀部接触并提供支撑力，那么身体臀部被推动。臀部肌肉较多使得身体容易滑动，枕部推动身体翻动的效果就会变差。

因此，基于患者的身体特征来适应性调节结构面，调节枕部的充气区域、充气压力，既能够提升枕部的舒适程度，又能够使得枕部对身体进行有效支撑，也能够提升对身体的翻转效率。

根据一种优选实施方式，响应于智能模块300发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面转动以实现枕部与身体的接触面积和/或压力达到预设值。

具体地，当人体体位与指定体位不相同且需要被动侧身调整时，智能模块300中的处理器302根据人体的轮廓数据计算人体需要被侧身翻转的角度以及选择施加力的结构面，计算各个结构面的升降高度、水平移动距离和/或翻转角度以实现将人体推动调整至指定体位。在被动侧身调整完成后，处理器302基于监测单元301反馈的压力数据和/或温度数据来确认各个枕部是否将人体体位调整翻转至指定的体位。

其中，当人体被动维持某个体位时，各个支撑区的枕部承受的压力数据应该是存在比例关系的。由于人的身高、胖瘦不同，其对枕部的压力数据不同，但是基于人体的骨骼结构相同，人体的各个部位对各个枕部的压力是存在近似的比例关系的。因此，当各个支撑区的枕部承受的压力比例数据（压力数据的比例）与比例样本数据的偏差较小（例如小于5%），那么说明结构面已经将人体被动调整至指定体位。若当各个支撑区的枕部承受的压力比例数据与比例样本数据的偏差较大（例如大于5%），那么说明结构面没有将人体被动调整至指定体位。处理器302需要基于当前人体体位重新计算各个结构面的升降高度、水平移动距离和/或翻转角度，并且通过控制结构面的移动来将人体再次推动调整至指定体位。响应于智能模块300发出的控制指令，驱动单元驱动与其连接的结构面转动以实现枕部与身体的接触面积和/或压力达到预设值。

因此，对于指定体位，智能模块300控制驱动单元来驱动结构面的移动，使得枕部与身体的接触面积和/或压力达到预设值，就能够使得身体受到对应的推力并进行翻转或者调整，从当前体位改变为指定体位。

智能模块300还包括至少一个交互单元304。响应于由交互单元304发送的调节模式信息，智能模块300中的处理器302调整调节方案。调节模式信息可以包括调整周期、调整体位和/或舒适度。

由于呼吸辅助系统的调整对象一般为行动障碍的患者，因此其体位的调节方案、治疗方案需要由医护人员或者监护人员通过交互单元304设置。这使得调节方案能够基于治疗方案来进行调整。

交互单元304与处理器302以有线和/或无线的方式连接。交互单元304可以包括显示屏幕、按键、单片机等硬件。交互单元304例如是能够在智能设备运行且交互信息的交互程序、网页。交互单元304还可以是单独的手持终端设备。智能设备例如是智能手机、智能手表、智能眼镜、VR仿真设备、计算机、笔记本电脑、平板电脑等设备。

当调节方案需要被调整时，医护人员或者监护人员通过交互单元304调节被动侧身调整体位、调整周期和/或舒适度。通过交互单元304输入针对当前患者的特殊要求，能够避免结构面或者枕部对患者身体的伤害。例如，若患者的某个臂部或者腿部受伤，与该臂部或者腿部对应的枕部以及结构面是不适合提供支撑力的。医护人员或者监护人能够通过交互单元304输入特殊信息，以使得智能模块300能够基于患者的身体的特殊情况改变调节方案。通过交互单元304来改变调节方案，使得呼吸辅助系统能够自动按照调整周期来自动调整体位，避免了医护人员或者监护人员频繁观测时间的缺陷，也节省了医护人员或者监护人员的监护精力，使得医护人员或者监护人员将更多的注意力放在患者的照护方面。

当患者处于清醒状态时，呼吸辅助系统可实施半被动的侧身调整，支撑模块200的支撑区进行相对高度调整，使得患者头部脱离第一支撑区201。患者可进行自主摆头以配合对应第一支撑区201的支撑形状变化，从而实现清醒状态下的侧身体位调整。

支撑区的相对高度的调整可配合枕部的布置位置调整以及状态参数调整来实施被动侧身调整，使得布置在与患者头部对应的支撑区的枕部可与患者头部脱离接触，从而允许患者转动已经受压的头部侧面以进行左右侧轮换。该种方式可有效降低在侧身体位调整过程中呼吸面罩与设备及结构发生相互干涉的风险。同时，枕部的布置位置调整以及状态参数的采集可用于对身体部位（手部、腿部）进行移动，以实现手臂上下摆位交换以及腿部摆位交换的效果。

支撑区的相对角度的调整可配合枕部的布置位置调整以及状态参数调整来实施被动舒适调整。被动舒适调整可包括旋转拉伸、支撑位置轮换、支撑压力调整、以及支撑压力周期变化以实现按摩拉伸的功效。

在被动侧身调整以及被动舒适调整过程中，为保证支撑模块200对于患者限定的稳定性，尤其是在支撑区通过相对角度变化对患者实施旋转拉伸的过程中，枕部可通过调整枕部的充气区域以及充气压力来形成支撑良好的支撑形状以及支撑力度，并且左右侧的支撑形状以及支撑力度可区别设置，从而适应身体部位偏转带来的变化以保证对于患者身体部位的有效约束及限定。

在旋转拉伸的过程中，相邻的支撑区可向相反方向实施偏转，在保证相同的旋转拉伸角度的情况下，可降低支撑区的相对水平方向的偏转角度，可避免因偏转程度过大而造成支撑不足、甚至患者移位的情况。

具体地，当患者处于清醒状态或睡眠状态时，呼吸辅助系统也可实施完全被动的侧身调整，即对支撑模块200的支撑区进行相对高度调整，使得患者的除开头部的身体部位均跟随对应的支撑区（第二支撑区202和第三支撑区203）逐渐抬升一定高度。与患者头部对应的第一支撑区201对于头部的支撑力逐渐减小。与此同时，与患者头部对应的第一支撑区201改变支撑形状（例如通过充放气实施），使得支撑形状的改变能够对患者头部施加作用以促使其从头部一侧受力的状态转变为头部另一侧受力的状态。患者的除头部的身体部位均跟随对应的支撑区逐渐下降一定高度，直至恢复至正常俯卧状态，从而完成患者头部的完全被动的侧身调整。

同时，限定头部对应的支撑区的布置位置（主要对应额头、头上部侧面）并控制支撑形状的变化过程，避免对布置呼吸面罩的口鼻位置产生干涉。

根据腿部及手部的被动侧身的需要调整所述设置。例如，对应膝盖位置的枕部可在第三支撑区203进行斜向移动，使得腿部可在屈膝状态和伸直状态之间进行被动轮换。与手臂位置对应的枕部可在第二支撑区202进行斜向移动，使得手部可在上摆过肩和下摆状态之间进行被动轮换。其中的“斜向移动”指枕部的移动路线与监护床的纵向轴线呈一定角度且角度可变。枕部的移动路线可以为直线或曲线。

如上所述，本发明能够智能调控各个枕部的相对布置状态，为不同类型的患者实施被动体位调整提供便利，可有效降低医护人员及监护人员依靠人工实施体位调整的工作量，可避免人工搬动或患者不受控的自主调整过程带来支撑部位的非预期变化，也可避免加重患者的呼吸负担或增加与仪器干涉的风险。

在被动调整身体体位的过程中，还需要考虑患者的呼吸状态，避免由于身体体位的变化导致的呼吸状态异常。

睡眠呼吸暂停低通气综合征，是指每晚睡眠过程中呼吸暂停反复发作30 次以上或睡眠呼吸暂停低通气指数(AHI，Apnea Hypopnea Index) ≥ 5 次/ 小时并伴有嗜睡等临床症状。睡眠时反复出现的睡眠呼吸暂停现象容易造成大脑、血液严重缺氧，形成低氧血症，而诱发高血压、脑心病、心率失常、心肌梗死、心绞痛，进而诱发人体多个系统的疾病。

因此，呼吸辅助系统还需要监护患者的呼吸状态，尤其是在患者发生体位调整或患者是具有睡眠呼吸暂停低通气综合症等呼吸疾病的情况下，呼吸机的输出参数（输出压力和输出周期）需根据患者的呼吸状态以及体位状态进行调整，例如，改变体位后，呼吸机的输出压力需要针对性地调整。对于睡眠呼吸暂停低通气综合症，需要对应增加呼吸机的输出压力。

基于此需求，如图2所示，本发明将智能模块300与呼吸机的控制模块400以有线和/或无线的方式连接。在呼吸状态异常的情况下，智能模块300向呼吸机的控制模块400发送呼吸调节信息以调节呼吸过程中的气体压力。

普通的呼吸机，只能在呼吸异常状态出现时报警，无法配合患者的身体体位变化来调整气体压力，因此无法实现使得患者一直保持有足够氧气且氧气不会大量浪费的效果。

由于智能模块300与呼吸机的控制模块400之间传输的数据量较多，如果持续传输数据，会产生大量的待处理和待分析的数据，增加了智能模块300的工作量，同时也没有明显地提高工作效率。因此，本发明中，智能模块300以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态。第一采集周期例如是10S，即每间隔10S从呼吸机的控制模块400采集一次呼吸状态信息。第一采集周期的设置范围为0~30S。优选地，第一采集周期例如是5S、10S、15S、20S、25S和30S。根据第一采集周期来采集呼吸状态信息，能够减少智能模块300的数据处理量，也能够减少数据的传输量，减少智能模块300对呼吸状态反馈的延迟现象。

在呼吸状态异常的情况下，智能模块300以与第一采集周期不同的第二采集周期来监测患者的呼吸状态。优选地，第二采集周期的周期长度小于第一采集周期的周期长度。

具体地，当发现患者的呼吸频率异常时，智能模块300将第一采集周期调节为第二采集周期来采集患者的呼吸状态信息以监测患者的呼吸状态。

当判断呼吸频率异常不小于两次时，智能模块300按照能够改善患者呼吸的方式来被动调整患者的侧身体位，以使得患者的呼吸状态改善。优选地，在患者的呼吸状态改变为呼吸状态正常的情况下，智能模块300将第二采集周期调节为第一采集周期。

在患者被动调整侧身体位后，其呼吸状态依然没有改善的情况下，智能模块300向至少一个预警模块发送预警指令，以使得预警模块发出预警信息。

由于呼吸异常导致的缺氧对脑部损伤非常大，身体的体位变化容易导致呼吸变化。在被动翻身过程中以及被动翻身后都可能出现呼吸异常的情况。若采集周期不变的话，若采集周期较长则不能够及时发现呼吸状态异常的情况。若采集周期较短则导致无效数据较多，数据处理量较大。

因此本发明通过设置不同的采集周期，并且根据身体的不同体位的呼吸状态来调节采集周期，能够避免呼吸异常状态被延迟发现，还能够实现及时预警。

根据一种优选实施方式，智能模块300以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态。在呼吸状态正常的情况下，智能模块300执行调节方案以调节身体体位，响应于调整开始或完成的信号，智能模块300以与第一采集周期不同的第三采集周期来监测患者的呼吸状态。

优选地，在呼吸状态正常的情况下，在开始执行调节方案之前的第一时刻至完成调节方案后的第二时刻的时间段内按照第三采集周期来监测患者的呼吸状态。优选地，第一时刻与开始执行调节方案的时刻之间的第一时间差的范围为0±5S。第二时刻与完成调节方案的时刻之间的第二时间差的范围为0±5S。如此设置，使得按照第三采集周期来监测患者的呼吸状态的时长能够覆盖或者大部分覆盖患者的被动体位调整的时长，以及时监测患者的呼吸状态的变化，保证患者的安全。

第三采集周期小于第一采集周期，但是大于第二采集周期。即第三采集周期的周期长度介于第一采集周期和第二采集周期的周期长度之间。周期越短，采集呼吸状态信息的频率越高。

采用第三采集周期来提高呼吸状态信息的采集频率，能够观察患者被动侧身翻转对自身呼吸的影响，避免患者出现呼吸障碍。当在第一时刻至第二时刻的时间段内，患者的呼吸状态一直正常时，智能模块300将第三采集周期调节为第一采集周期。反之，当在第一时刻至第二时刻的时间段内，患者的呼吸状态有变差的趋势时，智能模块300将第三采集周期调节为第二采集周期。

具体地，如图3所示，本发明的呼吸辅助系统的智能模块300按照不同的采集周期来从呼吸机的控制模块400监测患者的呼吸状态。呼吸辅助系统调节采集周期的控制逻辑如图3所示。

第一种情况，发现患者的呼吸状态异常时执行的控制逻辑如下所示。

S1：按照第一采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息；在未调整体位的情况下，执行步骤S2；

S2：基于呼吸状态信息判断呼吸是否异常；在判断呼吸异常的情况下，执行步骤S3；

S3：按照第二采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息；执行步骤S4；

S4：在至少两次采集的呼吸状态都为呼吸异常的情况下，通过调节不同结构面来被动调整患者的体位为侧身体位；执行步骤S5或S6；

S5：按照第二采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息，若判断呼吸状态变化为正常呼吸状态，执行步骤S1；

S6：按照第二采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息，若判断呼吸状态变化为异常呼吸状态，执行步骤S7；

S7：向预警模块发送预警指令。

第二种情况，在对患者进行被动调整体位后执行的控制逻辑如下所示。

S1：按照第一采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息；在收到调整体位的指令的情况下，执行步骤S8；

S8：调整身体体位；执行步骤S9；

S9：按照第三采集周期向控制模块400发送请求指令以获取当前的呼吸状态信息；执行步骤S10；

S10：若判断呼吸状态为正常状态，执行步骤S1；若判断呼吸状态变化为异常呼吸状态，执行步骤S7。

如上所示，本发明的智能模块300通过完整的控制逻辑来执行不同的采集周期，在减少数据传输的同时获取有效的呼吸状态信息，实现了与患者的被动调整体位相关的呼吸状态的监测，避免由于体位的被动调整导致的呼吸异常现象被忽略的情况发生。

优选地，智能模块300通过患者的被动体位调节的历史体位数据以及与体位关联的呼吸状态信息，标记导致呼吸状态较好的一类身体体位和导致呼吸状态较差的二类身体体位。

智能模块300基于对呼吸状态的影响将身体体位进行优先级调整。导致呼吸状态较好的一类身体体位的优先级别靠前，导致呼吸状态较差的二类身体体位的优先级别靠后。这样就将不利于患者呼吸的身体体位的调整顺序设置在最后。除非监护人员指定某个二类身体体位需要短暂保持，否则不通过控制结构面来将患者被动调整至二类身体体位。

二类身体体位不应当被从优先级信息中直接删除。二类身体体位具有被实施的医学意义。需要本发明的呼吸辅助系统来被动调节身体体位的患者，普遍属于身体不能自主控制的患者。因此，患者的身体需要被调整至不同的体位来减少或者缓解身体肌肉被压迫的损伤情况。若只将身体调整至一类身体体位，患者的身体的某个部位必然会由于长期压迫而出现压疮。这显然也是监护人不希望发生的。因此，将患者的身体被动调整至二类身体体位是存在医疗需要的意义的。本发明进一步改进以提高二类身体体位被实施时的安全程度。

优选地，响应于将身体体位调整为某个二类身体体位的指令后，智能模块300中的处理器302向交互单元304发送用于提醒监护人在场的语音信息和/或图像信息，使得在患者被调整为二类身体体位的过程中和直至调整完成后，监护人始终在旁边监护，避免患者发生呼吸异常的危险情况。或者，当患者发生呼吸状态异常的情况且触发预警时，监护人能够在旁边立即采取措施以对患者施救。

优选地，处理器302基于交互单元304的指令设置二类身体体位的维持时间。当患者处于二类身体体位的维持时间达到指定时间后，处理器302自动将患者的身体体位调整为某个一类身体体位，以改善患者的呼吸状态。这样有利于减少压疮的产生。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种针对俯卧通气体位的呼吸辅助系统，其特征在于，所述系统包括主体模块（100）、支撑模块（200）和智能模块（300），

所述主体模块（100）按照对应于身体不同部位的方式设置有可调整的结构面，

所述支撑模块（200）包括在所述结构面设置的用于支撑身体不同部位并由所述智能模块（300）调节布置位置和/或状态参数的若干枕部，若干所述枕部形成相对布置状态可调整的支撑区。

2.根据权利要求1所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述智能模块（300）包括监测单元（301）、处理器（302）和执行单元（303），

所述监测单元（301）采集若干所述枕部表面的压力参数和/或温度参数，

所述处理器（302）基于所述压力参数和/或温度参数计算所述枕部与身体表面的支撑匹配度并生成调节方案，

所述执行单元（303）响应于所述调节方案来调节至少一个所述枕部的相对角度、相对高度和/或两个所述支撑区之间的相对距离。

3.根据权利要求2所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述主体模块（100）包括驱动单元和非连续的若干结构面，

所述驱动单元与所述智能模块（300）以有线和/或无线的方式连接，

响应于所述智能模块（300）发出的控制指令，所述驱动单元驱动与其连接的所述结构面移动和/或转动以实现所在支撑区的布置状态的调整。

4.根据权利要求3所述的呼吸辅助系统，其特征在于，响应于所述智能模块（300）发出的控制指令，所述驱动单元驱动与其连接的所述结构面移动以实现相邻的所述支撑区的所述枕部的相对距离的调整，以使得所述支撑区与身体部位相匹配。

5.根据权利要求4所述的呼吸辅助系统，其特征在于，响应于所述智能模块（300）发出的控制指令，所述驱动单元驱动与其连接的所述结构面转动以实现所述枕部与身体的接触面积和/或压力达到预设值。

6.根据权利要求5所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述监测单元（301）包括温度传感器、压力传感器和/或生理信息传感器，

所述监测单元（301）设置于所述枕部的表层结构，以在所述枕部表面与身体接触的情况下采集压力参数、温度参数和/或生理信息参数。

7.根据权利要求2~6任一项所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述智能模块（300）还包括至少一个交互单元（304），

响应于由所述交互单元（304）发送的调节模式信息，所述智能模块（300）中的所述处理器（302）调整所述调节方案，

所述调节模式信息包括调整周期、调整体位和/或舒适度。

8.根据权利要求1~6任一项所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述智能模块（300）与呼吸机的控制模块（400）以有线和/或无线的方式连接，

在呼吸状态异常的情况下，所述智能模块（300）向呼吸机的所述控制模块（400）发送呼吸调节信息以调节呼吸过程中的气体压力。

9.根据权利要求8所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述智能模块（300）以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态，

在呼吸状态异常的情况下，所述智能模块（300）以与第一采集周期不同的第二采集周期来监测患者的呼吸状态。

10.根据权利要求8所述的呼吸辅助系统，其特征在于，所述智能模块（300）以第一采集周期监测患者的呼吸状态并判断呼吸状态，

在呼吸状态正常的情况下，所述智能模块（300）执行调节方案以调节身体体位，响应于体位调整开始或完成的信号，所述智能模块（300）以与第一采集周期不同的第三采集周期来监测患者的呼吸状态。