專利名稱：符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種呼吸面罩，尤其是一種適合長期進(jìn)行無創(chuàng)呼吸人士，適用于家用呼吸機(jī)與睡眠呼吸機(jī)使用者佩戴的呼吸面罩。

背景技術(shù)：
如今在科技高速發(fā)展的年代，醫(yī)療器械也得到了飛速的發(fā)展。人們對醫(yī)療器械的智能化和人性化的要求不斷提高，對醫(yī)療器械產(chǎn)品的要求也從讓醫(yī)院作主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛烁嗟淖灾鬟x擇。因此，對病患的滿意度評估越來越為醫(yī)療器械的企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)所重視。呼吸面罩是為人們提供缺氧防護(hù)的重要裝置，是個人防護(hù)救生裝備之一。其性能的優(yōu)劣，對使用者的人身安全有至關(guān)重要的影響。
呼吸面罩的氣密性一直是各方關(guān)注的焦點，不僅是因為氣密性是判別一個呼吸面罩好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)，同時由于氣密性不佳還可能產(chǎn)生一系列的問題。就目前來說臨床上所遇到的60％以上的問題是直接或者間接由于氣密性的缺失而引起的。對于這個問題的焦點，無疑是優(yōu)化方案的關(guān)鍵所在。
現(xiàn)在使用的面罩基本是國外面罩仿制而成，由于不同國家、民族和人種的人的面型特征有很大差異，因而面罩體的造型不符合我國人臉的三維面型特征，有80％以上使用者反映佩戴面罩不舒適，因而對于長期使用呼吸面罩者可根據(jù)自己的面型特征定做面罩。
傳統(tǒng)的呼吸面罩在臨床使用中的主要問題是眼部腫脹、結(jié)膜充血，頭帶過緊，壓力過高，皮膚過敏和鼻部破潰、口角干燥、鼻癢鼻堵、頭痛、嗆咳及給病人帶來恐懼感。隨著臨床使用中對呼吸面罩要求的不斷提高，符合人體工程設(shè)計的呼吸面罩的從根本上解決了這問題。符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩可以完全拋棄現(xiàn)有的面罩分類方法，取而代之的針對每個人不同的臉型，不同的曲線而設(shè)計出來的專有面罩。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩及其設(shè)計方法，該面罩可針對每個人不同的臉型，不同的曲線而設(shè)計出來的專有面罩，解決傳統(tǒng)的呼吸面罩在臨床使用中存在眼部腫脹、結(jié)膜充血，頭帶過緊，壓力過高，皮膚過敏和鼻部破潰、口角干燥、鼻癢鼻堵、頭痛、嗆咳及給病人帶來恐懼感等問題。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是 一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩，包括具有面部三維特征的面罩體，其特點是面罩體具有二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點，且面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線，面罩體中間過渡部分為曲線，呼吸面罩上配有呼吸節(jié)律與報警指示燈，與防漏氣隔板。
上述面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線與使用者的面部輪廓曲線緊密貼合，且無漏氣。
上述面罩體的二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點為 特征點1“中跟點”鼻中和鼻根點之間二分之一處； 特征點2“左側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化； 特征點3“左側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化； 特征點4“左眶下點”生理特征點； 特征點5“左側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點6“左側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點7“左側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點8“左側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點9“左側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點10“左側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點11“左側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點12“左側(cè)口角點”生理特征點，當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點； 特征點13“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上； 特征點14“左側(cè)下頜點B”產(chǎn)品特征點，位于下頜上； 特征點15“頦上下唇點”生理特征點，頦上點與下唇下方的凹溝之間； 特征點16.“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上； 特征點17“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上； 特征點18“右側(cè)口角點”生理特征點，當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點； 特征點19“右側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點20“右側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點21“右側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點22“右側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方； 特征點23“右側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點24“右側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點25“右側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方； 特征點26“右眶下點”生理特征點； 特征點27“右側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化； 特征點28“右側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化。
一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩的設(shè)計方法，具體步驟是 (1)利用激光掃描技術(shù)，獲得人臉三維數(shù)據(jù)，重建為人臉的三維模型； (2)通過人臉的三維模型，進(jìn)行面部三維特征的提取，提取出所要求的面部二十八個特征點既包括生理特征點也包括產(chǎn)品特征點； (3)根據(jù)二十八個特征點，建立三維B樣條曲線，作為呼吸面罩與面部接觸處的三維特征曲線； (4)呼吸面罩中間過渡部分的曲線進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計；其參數(shù)化設(shè)計主要根據(jù)多元統(tǒng)計學(xué)中的聚類分析方法，進(jìn)行人臉面部特征分析與分類，根據(jù)呼吸面罩特點與面部特征，對不同類人臉設(shè)計相應(yīng)的過渡曲線； (5)利用三維特征曲線與過渡曲線構(gòu)建呼吸面罩過渡曲面。上述中間過渡部分的曲線設(shè)計可以根據(jù)不同面部類型進(jìn)行系列化設(shè)計，對面部貼合處的特征曲線進(jìn)行個性化設(shè)計，以適合復(fù)雜的人臉面部曲線。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可以解決傳統(tǒng)的呼吸面罩在臨床使用中存在眼部腫脹、結(jié)膜充血，頭帶過緊，壓力過高，皮膚過敏和鼻部破潰、口角干燥、鼻癢鼻堵、頭痛、嗆咳及給病人帶來恐懼感等問題，適合長期進(jìn)行無創(chuàng)呼吸人士，尤其適用于家用呼吸機(jī)與睡眠呼吸機(jī)使用者佩戴。



圖1是本發(fā)明的面部特征點選擇與三維特征曲線示意圖； 圖2是呼吸面罩過渡層示意圖； 圖3是帶有防漏氣隔板、報警裝置的多通道呼吸面罩示意圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖與實例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1至圖3所示，本發(fā)明的符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩，包括具有面部三維特征的面罩體。面罩體具有二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點，且面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線，面罩體中間過渡部分為曲線，所述呼吸面罩上配有呼吸節(jié)律與報警指示燈，與防漏氣隔板。面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線與使用者的面部輪廓曲線緊密貼合，且無漏氣。
特征點的選取。如圖1所示，主要為 1.“中跟點”鼻中和鼻根點之間二分之一處 2.“左側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點貼合鼻梁曲線變化 3.“左側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點貼合鼻梁曲線變化 4.“左眶下點”生理特征點 5.“左側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 6.“左側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 7.“左側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 8.“左側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 9.“左側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 10.“左側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 11.“左側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 12.“左側(cè)口角點”生理特征點當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點 13.“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點位于下頜上，起貼合作用 14.“左側(cè)下頜點B”產(chǎn)品特征點位于下頜上，起貼合作用 15.“頦上下唇點”生理特征點頦上點與下唇下方的凹溝之間 16.“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點位于下頜上，起貼合作用 17.“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點位于下頜上，起貼合作用 18.“右側(cè)口角點”生理特征點當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點 19.“右側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 20.“右側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 21.“右側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 22.“右側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點位于說小肌上方，起貼合、支撐作用 23.“右側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 24.“右側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 25.“右側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點位于提上唇肌肉上方，起貼合、支撐作用 26. “右眶下點”生理特征點 27.“右側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點貼合鼻梁曲線變化 28.“右側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點貼合鼻梁曲線變化 通過二十八個特征點進(jìn)行B樣條曲線的擬合，使之成為完全貼合人臉的個性化曲線，如圖2所示。
中間過渡層的曲線是一條標(biāo)準(zhǔn)的、系列化的曲線，利用中間過渡曲線與特征曲線可以實現(xiàn)曲面的設(shè)計，使曲面既符合個性化設(shè)計的面部貼合要求也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計以及后期制作的設(shè)計需求。
防漏氣設(shè)計就是在呼吸面罩與眼下部接觸處，設(shè)計了符合人面部曲線的眼睛屏障，從而更有效地保護(hù)患者眼部的安全，減小在治療過程中由于面罩漏氣而造成的無法睜眼、眼部腫脹、結(jié)膜充血等并發(fā)癥。
呼吸節(jié)律裝置位于呼吸面罩的上方。斜面的設(shè)計能使得病人用眼睛的余光輕松看到節(jié)律燈而不刺激眼睛從而避免眼睛不適，心煩氣躁等現(xiàn)象。節(jié)律燈可以根據(jù)呼吸機(jī)的沖吸氣節(jié)奏做出準(zhǔn)確的反應(yīng)從而提醒病人呼吸機(jī)正在進(jìn)行的動作。這樣可以幫助病人做好心理和生理上的準(zhǔn)備更好地幫助病人克服心理恐懼減小人機(jī)對抗。
三管路設(shè)計呼吸面罩的三個管路分別為前端主通氣口，左側(cè)功能管路，右側(cè)功能管路。三管路設(shè)計呼吸面罩能針對不同的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)用要求做出靈活的調(diào)整。
本發(fā)明的符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩的設(shè)計方法，具體步驟是 (1)利用激光掃描技術(shù)，獲得人臉三維數(shù)據(jù)，重建為人臉的三維模型； (2)通過人臉的三維模型，進(jìn)行面部三維特征的提取，提取出所要求的面部二十八個特征點既包括生理特征點也包括產(chǎn)品特征點； (3)根據(jù)二十八個特征點，建立三維B樣條曲線，作為呼吸面罩與面部接觸處的三維特征曲線； (4)呼吸面罩中間過渡部分的曲線進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計；其參數(shù)化設(shè)計主要根據(jù)多元統(tǒng)計學(xué)中的聚類分析方法，進(jìn)行人臉面部特征分析與分類，根據(jù)呼吸面罩特點與面部特征，對不同類人臉設(shè)計相應(yīng)的過渡曲線； (5)利用三維特征曲線與過渡曲線構(gòu)建呼吸面罩過渡曲面。
上述中間過渡部分的曲線設(shè)計可以根據(jù)不同面部類型進(jìn)行系列化設(shè)計，對面部貼合處的特征曲線進(jìn)行個性化設(shè)計，以適合復(fù)雜的人臉面部曲線。
本發(fā)明是一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩。可以減少傳統(tǒng)呼吸面罩臨床使用中的不足，適合長期進(jìn)行無創(chuàng)呼吸人士，尤其適用于家用呼吸機(jī)與睡眠呼吸機(jī)使用者佩戴。
權(quán)利要求
1.一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩，包括具有面部三維特征的面罩體，其特征在于，所述面罩體具有二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點，且面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線，面罩體中間過渡部分為曲線，所述呼吸面罩上配有呼吸節(jié)律與報警指示燈，與防漏氣隔板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩，其特征在于，所述面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線與使用者的面部輪廓曲線緊密貼合，且無漏氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩，其特征在于，所述面罩體的二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點為
特征點1“中跟點”鼻中和鼻根點之間二分之一處；
特征點2“左側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化；
特征點3“左側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化；
特征點4“左眶下點”生理特征點；
特征點5“左側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點6“左側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點7“左側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點8“左側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點9“左側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點10“左側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點11“左側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點12“左側(cè)口角點”生理特征點，當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點；
特征點13“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上；
特征點14“左側(cè)下頜點B”產(chǎn)品特征點，位于下頜上；
特征點15“頦上下唇點”生理特征點，頦上點與下唇下方的凹溝之間；
特征點16.“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上；
特征點17“左側(cè)下頜點A”產(chǎn)品特征點，位于下頜上；
特征點18“右側(cè)口角點”生理特征點，當(dāng)嘴正常閉合時，口裂末端之點；
特征點19“右側(cè)說小肌D”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點20“右側(cè)說小肌C”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點21“右側(cè)說小肌B”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點22“右側(cè)說小肌A”產(chǎn)品特征點，位于說小肌上方；
特征點23“右側(cè)提上唇肌肉C”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點24“右側(cè)提上唇肌肉B”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點25“右側(cè)提上唇肌肉A”產(chǎn)品特征點，位于提上唇肌肉上方；
特征點26“右眶下點”生理特征點；
特征點27“右側(cè)鼻梁點B”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化；
特征點28“右側(cè)鼻梁點A”產(chǎn)品特征點，貼合鼻梁曲線變化。
4.一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩的設(shè)計方法，其特征在于，具體步驟是
(1)利用激光掃描技術(shù)，獲得人臉三維數(shù)據(jù)，重建為人臉的三維模型；
(2)通過人臉的三維模型，進(jìn)行面部三維特征的提取，提取出所要求的面部二十八個特征點既包括生理特征點也包括產(chǎn)品特征點；
(3)根據(jù)二十八個特征點，建立三維B樣條曲線，作為呼吸面罩與面部接觸處的三維特征曲線；
(4)呼吸面罩中間過渡部分的曲線進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計；其參數(shù)化設(shè)計主要根據(jù)多元統(tǒng)計學(xué)中的聚類分析方法，進(jìn)行人臉面部特征分析與分類，根據(jù)呼吸面罩特點與面部特征，對不同類人臉設(shè)計相應(yīng)的過渡曲線；
(5)利用三維特征曲線與過渡曲線構(gòu)建呼吸面罩過渡曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩的設(shè)計方法，其特征在于，所述中間過渡部分的曲線設(shè)計是根據(jù)不同面部類型進(jìn)行系列化設(shè)計，對面部貼合處的特征曲線進(jìn)行個性化設(shè)計，以適合復(fù)雜的人臉面部曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種符合人體工學(xué)設(shè)計的呼吸面罩及其設(shè)計方法，包括具有面部三維特征的面罩體，其特點是面罩體具有二十八個生理特征點和產(chǎn)品特征點，且面罩體與面部接觸處呈三維特征曲線，面罩體中間過渡部分為曲線，呼吸面罩上配有呼吸節(jié)律與報警指示燈，與防漏氣隔板。該呼吸面罩根據(jù)人的面部三維模型，提取特征點，建立了三維特征曲線，面罩與面部貼合緊密，同時減少對面部的壓迫，適合于需長期進(jìn)行無創(chuàng)呼吸的人士使用。
文檔編號G06T15/00GK101249293SQ20081003581
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者王殊軼, 錢省三, 尹勛超, 儲佳軼, 肖福利 申請人:上海理工大學(xué)