本發(fā)明涉及呼吸閥，尤其涉及一種基于多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的呼吸閥自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，呼吸閥通常用于呼吸機(jī)的輔助裝置，幫助患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練和治療，呼吸閥需要符合相關(guān)的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，以確保在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)患者造成傷害；呼吸閥通常結(jié)合低壓安全閥和真空閥于一體，通過(guò)重力、彈簧或膜片張力等力量來(lái)控制閥門(mén)的開(kāi)閉；現(xiàn)有呼吸閥已經(jīng)集成了傳感器和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整呼吸過(guò)程中的壓力變化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

2、中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：cn116850547a公開(kāi)了一種帶有呼吸功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的呼吸訓(xùn)練數(shù)字口罩及訓(xùn)練系統(tǒng)，包含用以佩戴于人體面部的口罩支架(3)、配置于所述口罩支架(3)的口罩外殼(1)和呼吸閥組件以及實(shí)時(shí)呼吸監(jiān)控組件；所述口罩支架(3)設(shè)置有第一過(guò)氣孔(6)和第二過(guò)氣孔(7)；所述面罩組件設(shè)置有正對(duì)著所述第一過(guò)氣孔(6)的第一通孔(4)，以及和所述第二過(guò)氣孔(7)的第二通孔(5)；所述第一過(guò)氣孔(6)和所述第一通孔(4)能夠通過(guò)不同材質(zhì)和厚度的口罩濾棉(2)連通；所述呼吸閥組件配置于所述第二過(guò)氣孔(7)，用以連通所述第二過(guò)氣孔(7)和所述第二通孔(5)；所述呼吸閥構(gòu)造為單向閥，用以在使用者呼氣時(shí)打開(kāi)，吸氣時(shí)關(guān)閉；所述實(shí)時(shí)呼吸監(jiān)控組件包括配置于所述支撐組件的呼吸傳感器(10)、電源模塊(11)以及信號(hào)處理與通訊模塊(12)；所述電源模塊(11)與呼吸傳感器(10)以及所述信號(hào)處理與通訊模塊(12)電連接，所述呼吸傳感器(10)設(shè)置在所述第二過(guò)氣孔(7)內(nèi)側(cè)，用以檢測(cè)人體的呼吸情況；所述信號(hào)處理與通訊模塊(12)，用以接收所述呼吸情況，并將所述呼吸情況發(fā)送至監(jiān)控終端，以使所述監(jiān)控終端能夠生成受測(cè)人的呼吸圖譜與呼吸參數(shù)，并根據(jù)呼吸參數(shù)，確定訓(xùn)練參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)呼吸狀況以及呼吸訓(xùn)練的效果。由此可見(jiàn)，所述帶有呼吸功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的呼吸訓(xùn)練數(shù)字口罩及訓(xùn)練系統(tǒng)存在由于在檢測(cè)過(guò)程中咳嗽發(fā)生抖動(dòng)導(dǎo)致訓(xùn)練效果不理想，由于使用者重心偏移或肌肉疲勞導(dǎo)致呼吸閥的姿態(tài)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種基于多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的呼吸閥自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中由于在檢測(cè)過(guò)程中咳嗽發(fā)生抖動(dòng)導(dǎo)致訓(xùn)練效果不理想，由于使用者重心偏移或肌肉疲勞導(dǎo)致呼吸閥的姿態(tài)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的呼吸閥自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法，包括：

3、將呼吸閥舉起至面部啟動(dòng)呼吸閥并進(jìn)行呼吸訓(xùn)練測(cè)試；

4、采集進(jìn)行呼吸訓(xùn)練測(cè)試的測(cè)試特征參數(shù)，所述測(cè)試特征參數(shù)包括呼吸閥的平均振動(dòng)強(qiáng)度、每次呼吸過(guò)程中的呼吸通道的最大氣壓和若干次呼吸訓(xùn)練中呼吸閥的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；

5、根據(jù)所述三維姿態(tài)數(shù)據(jù)建立呼吸閥的姿態(tài)感知模型；

6、根據(jù)若干次呼吸過(guò)程中的呼吸通道的最大氣壓的衰減曲線建立黏液黏度的反演模型；

7、根據(jù)所述呼吸閥的平均振動(dòng)強(qiáng)度確定呼吸訓(xùn)練調(diào)整方式，包括調(diào)整呼吸閥的初始吹氣阻力并根據(jù)所述黏液黏度的反演模型計(jì)算下一次的訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻，

8、或，根據(jù)所述單次呼吸訓(xùn)練中呼吸閥的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)感知模型確定氣流偏移調(diào)整方式，包括對(duì)呼吸閥的呼吸通道進(jìn)行泄壓，

9、或，根據(jù)所述呼吸閥的手柄的握力調(diào)節(jié)呼吸閥間歇性注入脈沖吹氣阻力，或，將呼吸閥的吹氣阻力歸零；

10、控制所述呼吸閥按照所述呼吸訓(xùn)練調(diào)整方式完成實(shí)際呼吸訓(xùn)練。

11、進(jìn)一步地，根據(jù)若干次呼吸過(guò)程中的呼吸通道的最大氣壓的衰減曲線建立黏液黏度的反演模型，包括：

12、獲取連續(xù)若干次呼吸過(guò)程中的所述呼吸通道的最大氣壓，并繪制呼吸通道的最大氣壓的隨時(shí)間變化的衰減曲線；

13、根據(jù)所述衰減曲線構(gòu)建黏液黏度和最大氣壓的動(dòng)力學(xué)模型；

14、對(duì)所述動(dòng)力學(xué)模型求解輸出黏液黏度，并根據(jù)所述黏液黏度建立黏液黏度的反演模型。

15、進(jìn)一步地，所述調(diào)整呼吸閥的初始吹氣阻力并根據(jù)所述黏液黏度的反演模型計(jì)算下一次的訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻，包括：

16、獲取所述呼吸閥的平均振動(dòng)強(qiáng)度；

17、將所述平均振動(dòng)強(qiáng)度分別與預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度和預(yù)設(shè)第二平均振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比；

18、若所述平均振動(dòng)強(qiáng)度大于所述預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度，則判定抖動(dòng)對(duì)呼吸訓(xùn)練的有效性的影響程度不符合要求；

19、若所述平均振動(dòng)強(qiáng)度大于等于所述預(yù)設(shè)第二平均振動(dòng)強(qiáng)度，則降低所述呼吸閥的初始吹氣阻力，并在檢測(cè)到平均振動(dòng)強(qiáng)度小于等于預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度時(shí)恢復(fù)至訓(xùn)練吹氣阻力；

20、以及，根據(jù)所述黏液黏度的反演模型計(jì)算下一次訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻。

21、進(jìn)一步地，所述呼吸閥的初始吹氣阻力與所述平均振動(dòng)強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)；所述預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度小于所述預(yù)設(shè)第二平均振動(dòng)強(qiáng)度；

22、所述平均振動(dòng)強(qiáng)度為呼吸閥在單個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的若干監(jiān)測(cè)時(shí)刻的平均值。

23、進(jìn)一步地，對(duì)呼吸閥的呼吸通道進(jìn)行泄壓，包括：

24、若所述平均振動(dòng)強(qiáng)度大于所述預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度且小于所述預(yù)設(shè)第二平均振動(dòng)強(qiáng)度，則初步判定姿態(tài)對(duì)呼吸訓(xùn)練的準(zhǔn)確性影響程度不符合要求，并獲取所述單次呼吸訓(xùn)練中呼吸閥的三維姿態(tài)變化量；

25、若所述三維姿態(tài)變化量超過(guò)第二變化量閾值，則二次判定所述姿態(tài)對(duì)呼吸訓(xùn)練的準(zhǔn)確性影響程度不符合要求，并對(duì)呼吸閥的吹氣通道進(jìn)行泄壓。

26、進(jìn)一步地，所述三維姿態(tài)變化量為所述呼吸閥的手柄在所述單個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)結(jié)束時(shí)刻的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)與單個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)開(kāi)始時(shí)刻的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的變換矩陣；

27、其中，所述三維姿態(tài)數(shù)據(jù)包括坐標(biāo)量、旋轉(zhuǎn)向量以及平移向量。

28、進(jìn)一步地，根據(jù)所述呼吸閥的手柄的握力調(diào)節(jié)呼吸閥間歇性注入脈沖吹氣阻力，包括：

29、若所述三維姿態(tài)變化量超過(guò)第一變化量閾值，則初步判定呼吸檢測(cè)的穩(wěn)定性不符合要求，并獲取所述呼吸閥的手柄的握力；

30、若所述呼吸閥的手柄的握力小于等于預(yù)設(shè)第二握力，則二次判定所述呼吸檢測(cè)的穩(wěn)定性不符合要求；

31、若所述握力大于預(yù)設(shè)第一握力且小于等于所述預(yù)設(shè)第二握力，則判定疲勞強(qiáng)度為輕度，并將呼吸閥由固定吹氣阻力調(diào)節(jié)為間歇性注入脈沖吹氣阻力。

32、進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)為間歇性注入脈沖吹氣阻力后的所述間歇性注入脈沖吹氣阻力的脈沖頻率與所述握力成負(fù)相關(guān)關(guān)系；所述預(yù)設(shè)第一握力小于所述預(yù)設(shè)第二握力。

33、進(jìn)一步地，若所述握力小于等于所述預(yù)設(shè)第一握力，則判定疲勞強(qiáng)度為重度，并調(diào)節(jié)呼吸閥的吹氣阻力歸零。

34、進(jìn)一步地，所述握力通過(guò)設(shè)置在所述呼吸閥的手柄表面的壓電傳感器列陣檢測(cè)；所述三維姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置在呼吸閥的手柄內(nèi)部的九軸慣性傳感器檢測(cè)。

35、進(jìn)一步地，所述握力通過(guò)設(shè)置在所述呼吸閥的手柄表面的壓電傳感器列陣檢測(cè)；所述三維姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)置在呼吸閥的手柄內(nèi)部的九軸慣性傳感器檢測(cè)。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明所述方法通過(guò)建立姿態(tài)感知模型和黏液黏度的反演模型，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)呼吸閥在訓(xùn)練過(guò)程中姿態(tài)變化以及黏液黏度的變化，姿態(tài)感知模型基于九軸慣性傳感器獲取的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)算法分析得出使用者的姿態(tài)變化量進(jìn)而對(duì)使用者把控的呼吸閥進(jìn)行姿態(tài)捕捉和姿態(tài)感知，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)使用者在呼吸訓(xùn)練過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)判定，黏液黏度的反演模型則根據(jù)呼吸閥的吹氣氣壓反推出當(dāng)前的黏液黏度值，提高了呼吸訓(xùn)練的效率和安全性，避免由于姿態(tài)不當(dāng)導(dǎo)致呼吸不暢進(jìn)而導(dǎo)致呼吸訓(xùn)練不精準(zhǔn)；由于在使用者接觸呼吸閥使其位置變化的過(guò)程中使用者咳嗽導(dǎo)致抖動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)呼吸閥吹氣時(shí)吹氣氣流軌跡混亂進(jìn)而訓(xùn)練的效果下降，通過(guò)調(diào)整呼吸閥的初始吹氣阻力并根據(jù)所述黏液黏度的反演模型推測(cè)下一次的訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)了呼吸訓(xùn)練的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的提高；如果抖動(dòng)時(shí)由于使用者在訓(xùn)練過(guò)程中狀態(tài)差或意識(shí)不清醒導(dǎo)致重心偏移而抖動(dòng)，通過(guò)呼吸閥的泄壓使?fàn)顟B(tài)不好的使用者呼吸保持順暢，實(shí)現(xiàn)了呼吸閥的自適應(yīng)調(diào)節(jié)；由于使用者在訓(xùn)練時(shí)肌肉疲勞導(dǎo)致抖動(dòng)時(shí)通過(guò)呼吸閥間歇性注入脈沖吹氣阻力或調(diào)節(jié)阻力歸零，從而有效緩解使用者疲勞，提升了呼吸訓(xùn)練的舒適度。

37、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方法通過(guò)建立黏液黏度的反演模型，對(duì)使用者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并反映呼吸道內(nèi)黏液的狀態(tài)，過(guò)高的黏液黏度可能導(dǎo)致呼吸不暢和引起咳嗽進(jìn)而導(dǎo)致訓(xùn)練效果差，根據(jù)反演模型計(jì)算的下一次訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻，確保訓(xùn)練間隔與黏液代謝周期動(dòng)態(tài)匹配，實(shí)現(xiàn)了訓(xùn)練效果和訓(xùn)練穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的提高。

38、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方法通過(guò)判定抖動(dòng)對(duì)呼吸訓(xùn)練的有效性的影響程度，由于使用者在訓(xùn)練前排痰咳嗽導(dǎo)致在手握呼吸閥手柄時(shí)發(fā)生抖動(dòng)，在檢測(cè)到這一情況的發(fā)生時(shí)，為了避免吹氣氣壓過(guò)大導(dǎo)致對(duì)咳嗽的使用者造成傷害，降低呼吸閥的初始吹氣阻力，并在檢測(cè)到平均振動(dòng)強(qiáng)度減弱至預(yù)設(shè)第一平均振動(dòng)強(qiáng)度以下時(shí)，逐步恢復(fù)訓(xùn)練吹氣阻力，以確保訓(xùn)練的安全性和連續(xù)性，同時(shí)，根據(jù)黏液黏度的反演模型對(duì)處于排痰的使用者計(jì)算下一次的最佳訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻，由于咳嗽導(dǎo)致的抖動(dòng)影響訓(xùn)練效果，在最佳的訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)刻進(jìn)行訓(xùn)練有助于使用者的呼吸恢復(fù)平穩(wěn)和提高訓(xùn)練的有效性。

39、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方法通過(guò)判定呼吸訓(xùn)練出現(xiàn)異常，由于使用者在進(jìn)行呼吸訓(xùn)練的過(guò)程中的用力吹氣操作可能導(dǎo)致使用者缺氧進(jìn)而導(dǎo)致使用者狀態(tài)變差，在檢測(cè)到使用者的姿態(tài)發(fā)生明顯的改變時(shí)，對(duì)手柄發(fā)出振動(dòng)信號(hào)對(duì)使用者進(jìn)行狀態(tài)提醒進(jìn)而使使用者保持清醒，同時(shí)對(duì)吹氣通道進(jìn)行泄壓以避免意識(shí)不清醒的使用者呼吸出現(xiàn)不順暢的情況，實(shí)現(xiàn)了呼吸訓(xùn)練的安全性的提高。

40、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方法通過(guò)判定所述呼吸檢測(cè)的穩(wěn)定性，若手柄的振動(dòng)是由于使用者的肌肉疲勞導(dǎo)致的呼吸閥姿態(tài)不穩(wěn)定，對(duì)輕度疲勞的使用者間歇性注入脈沖吹氣阻力，通過(guò)間歇性阻力刺激增強(qiáng)呼吸肌群的本體感覺(jué)反饋，實(shí)現(xiàn)了呼吸訓(xùn)練的有效性的提高；對(duì)重度疲勞的使用者的呼吸閥的阻力歸零以強(qiáng)制結(jié)束訓(xùn)練，減少使用者在呼吸訓(xùn)練中的用力導(dǎo)致的肌肉疲勞程度加劇，實(shí)現(xiàn)了呼吸訓(xùn)練的穩(wěn)定性和效果的提升。

41、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方法通過(guò)設(shè)置壓電傳感器列陣和九軸慣性傳感器，九軸慣性傳感器通過(guò)檢測(cè)呼吸閥的手柄姿態(tài)進(jìn)而感知使用者姿態(tài)，壓電傳感器列陣感知手柄表面的壓力變化，從而準(zhǔn)確反映使用者的握力情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)呼吸訓(xùn)練的使用者的監(jiān)測(cè)效果的提高。