智能測控壓瘡翻身床的研制

陳春梅，王麗華，顧海燕，陳衛(wèi)軍，王健

南通大學第二附屬醫(yī)院 老年病科，江蘇 南通 226001

智能測控壓瘡翻身床的研制

陳春梅，王麗華，顧海燕，陳衛(wèi)軍，王健

南通大學第二附屬醫(yī)院 老年病科，江蘇 南通 226001

研制一種智能壓瘡測控翻身床，能精確地測量患者受壓部位的壓力，為壓瘡的防治提供指導性數(shù)據(jù)。該床內(nèi)置專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可繪制壓力-時間安全區(qū)域曲線，并提交計算機系統(tǒng)做出評估和判斷，若超出壓力-時間安全區(qū)域，則自動改變患者受壓部位壓力。臨床應用效果良好。

智能測控褥瘡翻身床；壓力傳感器；壓瘡預防

壓瘡又稱為壓力性潰瘍、壓褥（Pressure ulcers，Pu），是指身體局部組織長期受壓，造成血液循環(huán)障礙，組織營養(yǎng)缺乏，致使皮膚失去正常功能而引起的組織破損和壞死[1]。壓瘡不僅可使局部組織損壞加重病人的痛苦，而且當其發(fā)展至壞死潰瘍期損壞可深達骨面，細菌極易進入血液循環(huán)引起敗血癥而危及病人生命。因此，其是危重癥病人和老年病人死亡的原因之一。壓瘡發(fā)生與眾多危險因素有關，主要包括：壓力因素、營養(yǎng)狀況、年齡、皮膚濕度等，甚至與心理應激反應有關[2]。其持續(xù)壓力的存在是關鍵的因素，減壓設施在壓瘡防治中起到了關鍵作用。

壓瘡的發(fā)生如上所述，前人也做出了大量的研究和工作，但沒能從根本上解決壓瘡的發(fā)生問題。究其原因是受限于客觀條件，無法得到局部組織的壓力數(shù)據(jù)。針對以上問題，自主研制了一種基于壓力測量、并結(jié)合專家評分系統(tǒng)的智能測控壓瘡翻身床。

1 設計思路及測量方法

預防壓瘡的一個重要環(huán)節(jié)就是選擇一種合適的起壓力緩解作用的器具。而對患者來說，科學使用預防壓瘡的用具，特別是局部減壓和各種減壓設備的合理應用，是預防壓瘡的重要措施。本研究的出發(fā)點是測量局部組織受壓的壓力和時間，在引起組織破損或壞死的壓力和時間達到危險狀態(tài)前報警或預處理，以有效地控制壓瘡的發(fā)生。

智能測控壓瘡翻身床由壓力測量電路，床體控制電路和嵌入式計算機系統(tǒng)組成。具有壓力測量準確，自動消除局部組織壓力，對壓瘡的防治提供指導性數(shù)據(jù)等優(yōu)點，能有效地控制壓瘡的發(fā)生。

壓力測量方法：在病人的受壓部位墊放特制的恒溫測壓水墊，將病人局部組織的壓力通過壓力傳感器將壓力信號提取輸送到壓力處理模塊，壓力處理模塊將微弱的電信號無失真地放大并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送到計算機系統(tǒng)。這里要說明一下，壓瘡的發(fā)生除去壓力因素外，也和病人的個體差異有關，如年齡、皮膚情況、身體狀況、精神狀況等，臨床常采用評分系統(tǒng)計算并顯示個體差異評分值。本研究是將壓力值及個體差異評分值送交計算機，計算機可結(jié)合個體差異評分值及壓力值繪制出時間壓力安全區(qū)域，超過安全區(qū)域計算機將發(fā)出報警或預處理。預處理是通過計算機控制的翻身床變換角度以改變病人局部組織的壓力，抑制壓瘡的發(fā)生。

2 自動壓瘡測控系統(tǒng)設計

2.1 硬件設計

測控翻身床由壓力傳感器、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、嵌入式計算機芯片、床控電路等組成。系統(tǒng)框圖，見圖1。

圖1 自動褥瘡測控系統(tǒng)框圖

2.1.1 嵌入式計算機芯片

嵌入式計算機芯片采用ARM 處理器，是一種通用的32位RISC處理器，相比16位的同頻處理器性能更強大，耗電少、功能強。大量采用寄存器，使指令執(zhí)行速度更快，指令長度固定，尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。

2.1.2 高精度A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器

高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將測得的壓力模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以供計算機處理。本研究采用△-∑轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器運用了電荷平衡技術，其分辨率可達24位；利用內(nèi)部的校準系統(tǒng)，可設置ADC傳遞函數(shù)的“0”點、增益斜率，從而消除系統(tǒng)通道的失調(diào)和增益誤差。A/D轉(zhuǎn)換電路，見圖2。

2.1.3 顯示模塊

顯示界面分為數(shù)據(jù)區(qū)域及壓力曲線圖區(qū)域兩部分：數(shù)據(jù)區(qū)域可顯示病人體重（kg）、當前受壓部位壓力（mmHg）；壓力曲線圖是，壓力信號A/D采樣的數(shù)值隨時間點排列的曲線中以縱坐標Y為壓力軸中橫坐標X為時間軸，其壓力曲線，見圖3。圖中X×Y即為壓力-時間面積，陰影部分為安全區(qū)域范圍，區(qū)域面積的大小隨個體差異而改變。一旦計算機系統(tǒng)檢測到壓力曲線超出安全區(qū)域，立即發(fā)出報警信號，通知醫(yī)護人員處理。

圖3 壓力-時間安全區(qū)域曲線

2.1.4 床控單元

床控系統(tǒng)是智能褥瘡防治翻身床的最終執(zhí)行單元，根據(jù)計算機指令改變床體多部位角度，自動協(xié)助患者多角度翻身。智能壓瘡防控翻身床不僅能抬高床頭床尾，且能自動協(xié)助患者沿軸線30～90°側(cè)臥，及時消除局部壓力，改善組織的灌流量及氧含量。采用特制床墊可使局部壓力分散至全身及隔墊上，能及時地消除局部壓力，改變患者受壓部位以控制及預防壓瘡的發(fā)生。床控單元采用計算機直流伺服控制系統(tǒng)，它器由計算機，床控電路及伺服電機組成（圖4）。床控電路根據(jù)計算機指令分別控制4個直流伺服電機，即分別控制翻身、抬頭、抬腳、床體升降，以達到控制體位之目的。

圖2 A/D轉(zhuǎn)換電路圖

圖4 床控單元組成

2.1.5 專家系統(tǒng)

采用國際公認的諾頓評分系統(tǒng)，使用非常方便，只需在觸控屏上點擊“評分”，即可彈出諾頓評分系統(tǒng)界面（表1），點擊相應的評分欄，其分值自動出現(xiàn)在分數(shù)欄中，選擇完畢后，電腦會自動累計分值，系統(tǒng)評判時根據(jù)評分系數(shù)乘以采樣壓力值來確認安全區(qū)域面積。

2.2 軟件設計

2.2.1 主程序流程（圖5）

當系統(tǒng)上電并完成單片機、外圍芯片、各種參數(shù)的初始化后，即進入主循環(huán)。在主循環(huán)中，定時掃描觸摸屏，當掃描到觸摸屏有按鍵按下時，有標志位產(chǎn)生，即進入鍵值計算并執(zhí)行相應的處理。

圖5 主程序流程圖

2.2.2 觸控屏設計

在人機操作界面的開發(fā)過程中，最基礎的工作就是按鍵的設計。按鍵用 “bmp" 位圖來實現(xiàn)，而且與背景圖片分開。在點擊按鍵時，要做以下處理：

（1）讀“點擊坐標”數(shù)據(jù)。

（2）檢測按鍵是否在點擊范圍內(nèi)，一般用if 語句來實現(xiàn)：if(chx>x1 && chx

chy>y1 && chy

其中，chx、chy 為“點擊坐標”（觸摸屏坐標），x1、y1、x2、y2 分別為按鍵左上角和右上角的坐標。

（3）當點擊的位置在按鍵的范圍之內(nèi)，說明已經(jīng)點中按鍵，這時用一個反色矩形指令將按鍵反色，代表某按鍵被點中。

（4）在未松開按鍵之前，按鍵應處于反色狀態(tài)即被按住狀態(tài)。而當松開按鍵時，顯示終端會向串口發(fā)送1個字節(jié)：0XF3。以檢測串口是否讀到0XF3來結(jié)束這一過程。

3 結(jié)論

自主研制的智能壓瘡防控翻身床，可對患者的體重及受壓部位壓力進行自動監(jiān)測并繪制出壓力-時間安全區(qū)域曲線，如超出壓力-時間安全區(qū)域，則自動改變患者受壓部位以控制及預防壓瘡的發(fā)生。內(nèi)置的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可靠，數(shù)據(jù)可隨時更新。

智能壓瘡防治翻身床的優(yōu)點：① 臨床實用性高，對壓瘡地防治能提供指導性數(shù)據(jù)，降低壓瘡的發(fā)生率。② 可減少護理的基礎工作量。③ 可降低病人的治療費用，減少醫(yī)患糾紛的發(fā)生。④ 采用直流安全電壓，安全性高。該智能壓瘡防治翻身床已在臨床使用，效果良好。

表1 諾頓評分系統(tǒng)的評分結(jié)果

[1] 殷磊.護理學基礎[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2000:128.

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The Research and Development of the Intelligent Bedsore Observation Turning-over Bed

CHEN Chun-mei, WANG Li-hua,GU Hai-yan, CHEN Wei-jun,WANG Jian
Senile Disease Department, Second Affiliated Hospital of Nantong University,Nantong Jiangsu 226001, China

The essay introduces a kind of intelligent bedsore observation turning over bed which precisely carries on the measurement of the pressure of patient's bearing spot, draws up the pressure time safety zone curve automatically with its embedded data base, and makes the related data submit to computer for appraisal and judgment. If the result surpasses the pressure time safety zone, it automatically changes the patient’s bearing spot pressure to control and prevent the re-occurrence of the bedsore.

intelligent bedsore observation turning-over bed; pressure sensor; bedsore prevention control

TH777

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.01.004

1674-1633(2012)01-0016-03

2011-08-05

南通市社會發(fā)展基金（S2009067）。

本文作者：陳春梅，主管護師，主要從事護理管理工作。

作者郵箱：luck_wj@163.com