一种检测面罩漏气的方法与流程

1.本发明涉及检测面罩漏气的方法，具体涉及利用加速度检测面罩漏气的方法。


背景技术：

2.在医疗过程中经常会使用面罩进行治疗，现有的呼吸面罩装置一般都是通过对比患者吸入气体流量以及患者呼出气体流量来检测面罩装置有无漏气。但是，现有的笑气镇痛装置等装置，气体是按照笑气总流量和笑气浓度供应的，这种笑气供应装置无法检测出患者是否完全接收了设备供应的全部气体，如果面罩漏气，笑气装置无法根据气体流量检测出是否漏气。笑气供应装置的面罩如果漏气，会导致患者的治疗效果减弱，还会造成氧气和笑气资源的浪费。同时，泄漏的笑气也会污染室内空气，使医护人员暴露在笑气中，损害医护人员的身体健康。


技术实现要素：

3.为了解决笑气装置中面罩漏气的检测问题，本技术提供一种检测面罩漏气的方法。
4.一种检测面罩漏气的方法，包括以下步骤：
5.采集一段时间内的面罩边缘的振动加速度，根据所述振动加速度计算加速度衍生数据，根据所述加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气。
6.进一步地，所述加速度衍生数据包括：加速度均方差，加速度频率或加速度的平滑滤波值中的一种或多种。
7.进一步地，根据所述加速度均方差，加速度频率以及加速度的平滑滤波值判断面罩是否漏气，当根据其中两种或两种以上加速度衍生数据均判断面罩漏气，则最终判断面罩漏气。
8.进一步地，根据所述振动加速度计算加速度衍生数据，根据所述加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气，具体包括：对所述振动加速度进行高通滤波，得到滤波数据，计算所述滤波数据的均方差，如果所述均方差超过设定的阈值则判断面罩漏气。
9.进一步地，根据所述振动加速度计算加速度衍生数据，根据所述加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气，具体包括：利用傅里叶变换计算所述振动加速度的频率，并累加所述频率在第一范围频率和第二范围频率的数值，，所述第一范围频率低于所述第二范围频率，如果所述第一范围频率的数值低于所述第二范围频率的数值，则判断面罩漏气。
10.进一步地，根据所述振动加速度计算加速度衍生数据，根据所述加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气，具体包括：对所述振动加速度进行平滑滤波，得到平滑滤波值，计算所述平滑滤波值与所述平滑滤波值的平均值的均值差，所述均值差中的零点个数超过设定的阈值，则判断面罩漏气。
11.进一步地，采集面罩边缘的振动加速度的采样频率大于等于500hz。
12.本发明还公开了一种面罩，包括：加速度单元，主控单元以及电源，所述加速度单元连接所述主控单元，所述加速度单元位于面罩的边缘；所述加速度单元采集面罩边缘的振动加速度，所述主控单元根据所述振动加速度计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据判断面罩是否漏气。
13.进一步地，所述主控单元包括计算模块和通信模块，所述计算模块连接通信模块，所述通信模块连接主机。
14.本发明还公开了一种笑气供应装置，其中包括上述的面罩以及主机。
15.本发明的有益效果为：
16.本方法利用漏气时面罩的振动频率会变快的原理，采集面罩边缘的振动加速度，并通过滤波、傅里叶变换等方式处理加速度数据形成加速度衍生数据，再根据加速度衍生数据判断面罩是否漏气。本方法可以检测出面罩是否漏气，在漏气时及时同时医护人员，让医护人员调整面罩，从而使患者得到更好的治疗效果，也避免了医护人员暴露在治疗气体如笑气中，保护医护人员的身体健康。还减少了治疗气体的浪费。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
18.图1是优选的实施例的检测面罩漏气的方法；
19.图2是面罩的组成示意图。
具体实施方式
20.为使得本技术的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
21.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
22.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
23.实施例1
24.本实施例提供一种检测面罩漏气的方法，具体包括：
25.采集一段时间内的面罩边缘的振动加速度acc[t]，根据振动加速度计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气。
[0026]
本实施例中的加速度衍生数据为加速度均方差，设定参数是均方差阈值，具体判断方法为：
[0027]
s1，采集面罩边缘的振动加速度，采样到的振动加速度为acc[t]。
[0028]
s2，对振动加速度进行高通滤波，得到滤波数据acc[f]，计算滤波数据的均方差std_f：
[0029]
mean为acc[f]的均值。
[0030]
其中，高通滤波采用iir2阶巴特沃兹高通滤波器。高通滤波的目的是除去患者呼吸以及身体摆动带来的影响，患者呼吸的频率一般很低，在10hz-20hz之间，而漏气时面罩的振动频率很高，可达到上百赫兹，本实施例中采用60hz的高通截至频率。
[0031]
s3，判断面罩是否漏气，如果所述均方差超过阈值则判断面罩漏气。如果面罩没有漏气，则均方差std_f的值较小，如果面罩漏气，则均方差std_f的值会明显偏大，如果均方差std_f的值超过阈值thstd_f，则面罩有可能漏气。thstd_f的值可以通过实验和临床数据的分析设定。
[0032]
实施例2
[0033]
本实施例提供一种检测面罩漏气的方法，具体包括：
[0034]
采集一段时间内的面罩边缘的振动加速度acc[t]，根据振动加速度计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气。
[0035]
本实施例中的加速度衍生数据为加速度频率，设定参数是第一、第二范围频率的数值比值，具体判断方法为：
[0036]
利用傅里叶变化计算所述振动加速度acc[t]的频率acc[fft]，并累加频率acc[fft]在第一范围频率5hz-40hz之间的数值fft_sum1和第二范围频率100hz-250hz之间的数值fft_sum2，如果第一范围频率的数值fft_sum1低于所述第二范围频率的数值fft_sum2，则判断面罩漏气。
[0037]
如果面罩没有漏气，主要的振动能量会集中在5hz-40hz之间，fft_sum1会大于fft_sum2；如果面罩漏气，主要的振动能量会集中到100hz-250hz，fft_sum1会小于fft_sum2。
[0038]
实施例3
[0039]
本实施例提供一种检测面罩漏气的方法，具体包括：
[0040]
采集一段时间内的面罩边缘的振动加速度acc[t]，根据振动加速度计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气。
[0041]
本实施例中的加速度衍生数据为加速度的平滑滤波值，设定参数是过零点个数的阈值，具体判断方法为：
[0042]
对振动加速度acc[t]按照平滑滤波函数进行平滑滤波，得到平滑滤波值acc[maf]，所述平滑滤波值与所述平滑滤波值的平均值相减得到均值差，均值差中的零点个数超过阈值，则判断面罩漏气。平滑滤波函数如下：
[0043]
m为平滑滤波函数的阶数，本实施例中阶数选择为10。
[0044]
将acc[maf]减去acc[maf]的均值，得到均值差acc[m]，统计acc[m]中过零点的个数，如果面罩没有漏气，面罩的收缩是有规律的，过零点的个数较少。如果面罩漏气，面罩振动会带来大量的过零点的数值。因此如果过零点的个数超过阈值thzero，则面罩有可能漏气。本实施例中thzero的个数选择为20，thzero可以通过实验和临床数据的分析设定。
[0045]
实施例4
[0046]
本实施例提供一种检测面罩漏气的方法，具体包括：
[0047]
采集一段时间内的面罩边缘的振动加速度acc[t]，根据振动加速度计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据以及设定参数的关系判断面罩是否漏气。
[0048]
如图1所示，本实施例中的加速度衍生数据包括加速度均方差，加速度频率或加速度的平滑滤波值，根据所述加速度均方差，加速度频率以及加速度的平滑滤波值判断面罩是否漏气，当根据其中两种或两种以上加速度衍生数据均判断面罩漏气，则最终判断面罩漏气。
[0049]
(1)根据加速度均方差进行判断，具体包括：
[0050]
对振动加速度进行高通滤波，得到滤波数据acc[f]，计算滤波数据的均方差std_f：
[0051]
mean为acc[f]的均值。
[0052]
如果面罩没有漏气，则均方差std_f的值较小，如果面罩漏气，则均方差std_f的值会明显偏大，如果均方差std_f的值超过阈值thstd_f，则面罩有可能漏气。thstd_f的值可以通过实验和临床数据的分析设定。
[0053]
如果均方差std_f的值超过阈值thstd_f，则记该次判断结果为1，如果std_f的值没有超过阈值thstd_f，则记该次判断结果为0。
[0054]
(2)根据加速度频率进行判断，具体包括：
[0055]
利用傅里叶变化计算所述振动加速度acc[t]的频率acc[fft]，并累加频率acc[fft]在第一范围频率5hz-40hz之间的数值fft_sum1和第二范围频率100hz-250hz之间的数值fft_sum2，如果第一范围频率的数值fft_sum1低于所述第二范围频率的数值fft_sum2，则判断面罩漏气。
[0056]
如果fft_sum1的值小于fft_sum2的值，则记该次判断结果为1，如果fft_sum1的值大于fft_sum2的值，则记该次判断结果为0。
[0057]
(3)根据加速度的平滑滤波值进行判断，具体包括：
[0058]
对振动加速度acc[t]按照平滑滤波函数进行平滑滤波，得到平滑滤波值acc[maf]，所述平滑滤波值与所述平滑滤波值的平均值相减得到均值差，均值差中的零点个数超过阈值，则判断面罩漏气。平滑滤波函数如下：
[0059]
m为平滑滤波函数的阶数，本实施例中阶数选择为10。
[0060]
将acc[maf]减去acc[maf]的均值，得到均值差acc[m]，统计acc[m]中过零点的个
数，如果面罩没有漏气，面罩的收缩是有规律的，过零点的个数较少。如果面罩漏气，面罩振动会带来大量的过零点的数值。因此如果过零点的个数超过阈值thzero，则面罩有可能漏气。本实施例中thzero的个数选择为20，thzero可以通过实验和临床数据的分析设定。
[0061]
如果均值差acc[m]的值超过阈值thzero，则记该次判断结果为1，如果均值差acc[m]的值没有超过阈值thzero，则记该次判断结果为0。
[0062]
将上述(1)(2)(3)的判断结果相加，如果相加结果大于等于2，则表示上述三种方式中有至少两种方式判断出此时面罩漏气，则最终得出面罩漏气的结果。
[0063]
本实施例结合多种计算检测方法，能够避免只有一种检测方法时的误判断，提高漏气判断的正确率，不给医护人员增添误判断的人为检查工作量，帮助医护人员更好地治疗，也给患者提供更精确地笑气供应。
[0064]
上述实施例1-4中采集面罩边缘的振动加速度acc[t]的采样频率为500hz。
[0065]
实施例5
[0066]
一种面罩，如图2所示，用于实现上述实施例1-4任一项的方法，包括：
[0067]
加速度单元，主控单元以及电源，加速度单元连接所述主控单元，加速度单元位于面罩的边缘。
[0068]
加速度单元采集面罩边缘的振动加速度数据，主控单元根据振动加速度数据计算加速度衍生数据，根据加速度衍生数据判断面罩是否漏气。主控单元包括计算模块和通信模块，计算模块连接通信模块，通信模块连接主机，将结果发送至主机，主机可及时显示或报警来通知医护人员此面罩漏气。
[0069]
其中，主控单元为低功耗蓝牙主控芯片，型号为nrf52832，加速度单元为加速度芯片，型号为bma280，电源为电池，型号为cr2032。
[0070]
实施例6
[0071]
一种笑气供应装置，包括上述实施例5所述的面罩、主机、笑气供应设备以及氧气供应设备。
[0072]
笑气供应设备和氧气供应设备都连接面罩，通过面罩将氧气与笑气供应给患者。面罩连接主机，当面罩判断出现漏气现象时，将此信息发送至主机，医护人员通过主机知晓面罩漏气后，去调整患者的面罩。
[0073]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。
[0074]
所述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0075]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0076]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。