智能護(hù)理床技術(shù)發(fā)展

曹武警，喻洪流，雷毅，王振平，王露露

上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院(上海， 200093)

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智能護(hù)理床技術(shù)發(fā)展

曹武警，喻洪流，雷毅，王振平，王露露

上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院(上海， 200093)

【摘要】該文對護(hù)理床的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行概述， 通過重點(diǎn)分析國際上比較有代表性的幾款智能護(hù)理床的技術(shù)狀況， 對智能護(hù)理床的發(fā)展趨勢提出了展望。

【關(guān)鍵詞】智能護(hù)理床； 智明檢測； 老齡化

0引言

世界衛(wèi)生組織規(guī)定,60歲以上老年人達(dá)到人口總數(shù)的10%或者65歲以上老年人達(dá)到7%, 稱為人口老齡化[1]。據(jù)調(diào)查， 目前全世界60歲以上老年人口總數(shù)已達(dá)6億， 有60多個(gè)國家的老年人口達(dá)到或超過人口總數(shù)的10%， 進(jìn)入了人口老齡化社會行列[2]。人口老齡化的迅速發(fā)展， 引起了聯(lián)合國及世界各國政府的重視和關(guān)注[3]。而我國老年人口數(shù)量之大， 位居世界之最。另外， 由于我國人口眾多， 每年因?yàn)楦鞣N疾病、 工傷、 交通事故等原因造成的殘障人士也逐年增加， 他們存在不同程度的能力喪失， 如行動(dòng)、 視力及語言等[4]。為了能夠更好地服務(wù)這些弱勢群體， 為了實(shí)現(xiàn)2015年“人人享有康復(fù)服務(wù)”的宏偉目標(biāo)， 中央和地方政府也在大力扶持康復(fù)器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， “十一五”、 “十二五”以來， 科技部已經(jīng)累計(jì)投入與康復(fù)器械相關(guān)的國家“973”、 “863”及“科技支撐計(jì)劃”等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)達(dá)近5億元。

護(hù)理床是一種為了方便照顧殘障者發(fā)明的護(hù)理產(chǎn)品， 其分類方式較多。例如按驅(qū)動(dòng)方式可分為手動(dòng)和電動(dòng)護(hù)理床。按護(hù)理的對象病況可分為重癥護(hù)理床(Critical Care Beds)、 強(qiáng)化護(hù)理床(Intensive Care Beds)、 中期護(hù)理床(Intermediate Care Beds)和兒童護(hù)理床(Paediatric Care Beds[5-7]等。按床板的拆分的塊數(shù)可分為二折床、 三折床、 四折床等， 通常情況下床板的折數(shù)越多， 它的機(jī)械功能越復(fù)雜， 能實(shí)現(xiàn)的護(hù)理功能越多。例如二折床通常只能實(shí)現(xiàn)患者起背和平躺的功能， 而七折床可以實(shí)現(xiàn)起背、 抬腿、 翻身、 排便處理等諸多功能。目前在國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)和研究所中， 對護(hù)理床的機(jī)械功能研究基本已經(jīng)十分完善， 并不弱于歐美等國。缺少的是智能控制技術(shù)、 人機(jī)交互和傳感器融合技術(shù)， 這些關(guān)鍵技術(shù)的缺失導(dǎo)致高智能化的護(hù)理床技術(shù)只掌握在發(fā)達(dá)國家手中。而國內(nèi)市面上高智能化護(hù)理床難覓蹤影或者價(jià)格讓大多數(shù)需要的家庭難以承受。

對于患者和家庭來說護(hù)理床是十分重要的， 增強(qiáng)護(hù)理能力， 減輕家庭和社會負(fù)擔(dān)， 幫助患者早日回歸社會。智能護(hù)理床可以智能地輔助患者翻身、 起背、 屈伸腿等活動(dòng)防止褥瘡， 也可以智能地輔助患者排便， 便于清潔， 減輕護(hù)理強(qiáng)度。本文主要介紹智能護(hù)理床， 對其發(fā)展和國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行描述分析， 并推測智能護(hù)理床的廣闊的市場前景和未來的發(fā)展趨勢。

由于目前護(hù)理床功能概念劃分模糊， 還沒有統(tǒng)一的分類方法， 本文將對護(hù)理床按如下方式進(jìn)行分類以便于描述：

(1)按照功能分為醫(yī)療輔助類的護(hù)理床和生活護(hù)理類的護(hù)理床。

(2)按照結(jié)構(gòu)分為一體式護(hù)理床和床椅分離式護(hù)理床。

(3)按照控制方式分為手動(dòng)護(hù)理床、 普通電動(dòng)護(hù)理床、 智能護(hù)理床。

(4)按照使用場合分為居家型護(hù)理床和醫(yī)護(hù)型護(hù)理床。

1國內(nèi)外護(hù)理床研究概況

從技術(shù)上來講， 國內(nèi)目前的研發(fā)目光更多地集中在基于中國人體人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)[8]， 而國外公司對于護(hù)理床產(chǎn)品的研制包括工藝、 智能化等方面。此外高端智能的護(hù)理床只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家企業(yè)才有大批量的研制生產(chǎn)， 如美國的Stryker Medical公司， 瑞典Getinge AB集團(tuán)下的的ArjoHuntleigh公司， 日本的Paramount bed公司等。國內(nèi)大部分高智能護(hù)理床目前仍然停留在實(shí)驗(yàn)室階段， 例如北京航空航天大學(xué)的床椅一體化服務(wù)機(jī)器人[9]、 上海理工大學(xué)的多功能康復(fù)護(hù)理床機(jī)器人等。以下描述幾款比較有代表性的智能護(hù)理床與技術(shù)參數(shù)。

(1)InTouch護(hù)理床 美國Stryker Medical 公司開發(fā)了一款I(lǐng)nTouch護(hù)理床[10-11]， 除了有普通護(hù)理床的起背升降安全護(hù)欄等功能以外， 獨(dú)特集成了可播放的24種語言的臨床短語， 便于診治各國患者， 并且能夠記錄多達(dá)50位患者的體重變化圖， 護(hù)理人員能夠據(jù)此調(diào)整護(hù)理計(jì)劃， 最大地幫助患者。該護(hù)理床還能夠定制自動(dòng)清潔和定時(shí)的翻身改變患者體位， 內(nèi)置壓瘡評估量表Braden Scale， 方便醫(yī)生和護(hù)理人員了解患者的情況， 定制不同的康復(fù)計(jì)劃。還可以播放音樂和自然中美妙的聲音， 舒緩患者的壓力。在ICU病房使用InTouch護(hù)理床可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。

(2)Totalcare P500 護(hù)理床 美國Hill-rom 公司開發(fā)了一款Totalcare P500 護(hù)理床[12-13]， 在結(jié)構(gòu)上支持平躺、 起背、 站立等功能， 其集成了該公司研發(fā)的Microclimate系統(tǒng)。其數(shù)字部分功能包括可以記錄并儲存多位患者的信息， 并且能夠檢測床面四個(gè)區(qū)域的壓力、 溫度、 摩擦等信息， 基于患者的體重為參考， 智能地對發(fā)生褥瘡的高危區(qū)域進(jìn)行干燥和散熱處理， 減少了褥瘡發(fā)生的可能， 并且此款護(hù)理床支持無手CPR和20°的特倫德倫伯臥位一鍵轉(zhuǎn)換和復(fù)位、 一鍵警報(bào)等緊急施救功能， 保障使用者的生命安全。

(3) Enterprise 9000護(hù)理床 瑞典ArjoHuntleigh公司開發(fā)了一款Enterprise 9000護(hù)理床[14-15]， 它擁有非常便利的自清潔、 除菌的能力。此護(hù)理床的所有組件都是通過模塊化設(shè)計(jì)， 均可以拆卸和替換， 便于維護(hù)。此款護(hù)體床可以較為精確地測量記錄患者的體重， 誤差在500 g以內(nèi)， 最大承載重量為250 kg， 可以電動(dòng)地調(diào)節(jié)床面的高度、 傾斜、 起背、 曲膝、 抬腿等功能。并且能將這些變化的角度值以數(shù)字形式顯示在控制板上。另外考慮到緊急狀況出現(xiàn)的可能， 此款護(hù)理床支持自動(dòng)CPR和兩邊手動(dòng)的CPR。護(hù)理床上帶有蒸發(fā)式的清潔除菌系統(tǒng)， 這套系統(tǒng)可以使護(hù)理床保持清潔狀態(tài)， 提高患者的舒適度也降低了護(hù)理人員的護(hù)理強(qiáng)度。

(4) Qualitas Gamma護(hù)理床 日本PARAMOUNT BED公司研發(fā)了一款Qualitas Gamma護(hù)理床[16-17]， 設(shè)計(jì)以安全、 主動(dòng)、 高效、 高質(zhì)為原則， 在機(jī)械功能上實(shí)現(xiàn)了起背、 抬腿、 高低調(diào)節(jié)、 特倫德伯倫臥位變換， 控制方式有患者控制和護(hù)理人員控制兩種， 操作便利。而且依據(jù)人機(jī)工程學(xué)的理論在所有的按鍵都有防誤按設(shè)計(jì)， 保障使用者的安全。制作上選擇特殊材料加工， 可以與X光兼容。此護(hù)理床的腳部床尾板可以通過感應(yīng)患者腳的位置來自動(dòng)調(diào)節(jié)， 另外此款護(hù)理床上有著吸氧機(jī)， CPR、 輸液架的接口， 另附有用于肌肉牽引的機(jī)架， 盡量保障患者的生命安全和提高康復(fù)治療的效果。

(5) Robotic bed護(hù)理床 日本Panasonic公司開發(fā)了一款Robotic bed[18]， 它依照人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)， 讓床體可以像輪椅一樣帶動(dòng)使用者坐起并開出床框， 預(yù)防褥瘡也拓展了患者的活動(dòng)空間， 同時(shí)這款護(hù)理床也包含著一個(gè)先進(jìn)的家電控制器和屏幕以及第三方的視頻監(jiān)護(hù)設(shè)備， 這種床大大減少了護(hù)理人員的工作強(qiáng)度。

(6) 多功能康復(fù)護(hù)理床機(jī)器人 上海理工大學(xué)康復(fù)工程與技術(shù)研究所2013年與企業(yè)合作， 設(shè)計(jì)了一種多功能康復(fù)護(hù)理床機(jī)器人， 這種護(hù)理床具有輪椅式自動(dòng)床體分離、 對接功能， 輪椅式床主體具有站立、 翻身、 大小便處理等護(hù)理功能， 并能進(jìn)行居家無障礙環(huán)境控制。

綜上所述， 目前國內(nèi)外護(hù)理床研究的技術(shù)可概括為如下幾點(diǎn)：

(1)在將患者從平躺姿態(tài)轉(zhuǎn)換為坐的姿態(tài)或轉(zhuǎn)換為站立的姿態(tài)所用的姿態(tài)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)上， 有多種類型的機(jī)構(gòu)， 例如四邊形機(jī)構(gòu)或者機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)等[19]。

(2)當(dāng)前對患者體位的檢測有多種方式， 例如， 壓力傳感器分析、 圖像分析、 溫度檢測等。[20]

(3)對于護(hù)理床腳輪的設(shè)計(jì)， 可選用萬向輪和中控輪等。

(4)注重CAD和CAM輔助設(shè)計(jì)， 相比傳統(tǒng)工藝從設(shè)計(jì)到制作都降低成本， 提高效率。

(5)智能護(hù)理床在盡可能減少護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的前提下， 考慮到患者的需求并進(jìn)行大量的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。

(6)控制方式智能化， 例如， 可以通過PLC等控制方式例如實(shí)現(xiàn)定時(shí)翻身、 語音控制、 自動(dòng)烘干等[21]。

2智能護(hù)理床核心技術(shù)分析

從上述的幾款代表性的智能護(hù)理床進(jìn)行對比分析， 得出智能護(hù)理床需要的核心技術(shù)如下：

(1)智能護(hù)理床多功能智能測控技術(shù) 智能護(hù)理床可以實(shí)現(xiàn)患者家庭監(jiān)護(hù)功能、 信息傳遞通訊、 緊急逃生等功能、 家庭環(huán)境控制系統(tǒng)功能、 生理信息檢測、 娛樂益智功能和其他輔助功能， 降低多功能智能護(hù)理床成本， 增加其外型的舒適度， 以適應(yīng)各式醫(yī)院、 家庭、 福利院等場合。

(2) 智能護(hù)理床日常生活護(hù)理技術(shù) 智能護(hù)理床實(shí)現(xiàn)患者飲食照料、 移動(dòng)功能、 體位變換、 大小便的排泄、 軀體移動(dòng)等功能， 提高日常生活護(hù)理機(jī)器人的護(hù)理工作的人性化、 準(zhǔn)確化， 降低其成本， 以適應(yīng)各式醫(yī)院、 家庭、 福利院等場合。

(3)智能護(hù)理機(jī)床智能交互技術(shù) 由于智能護(hù)理床主要護(hù)理對象是重殘臥床患者， 這些患者大部分喪失了肢體運(yùn)動(dòng)功能， 無法像正常人一樣用肢體操作機(jī)器， 因此需要研發(fā)適合該機(jī)器人的智能交互技術(shù)， 特別是眼動(dòng)控制、 語音控制、 嘴動(dòng)控制以及基于圖像識別的機(jī)械臂自動(dòng)定位技術(shù)。

3智能護(hù)理床發(fā)展展望

基于目前國內(nèi)外的研究狀況， 智能護(hù)理床的研究依然是任重而道遠(yuǎn)。護(hù)理床與患者的接觸可以說是康復(fù)器械中最為緊密的， 而且隨著社會老齡化加劇， 腦卒中偏癱全癱患者逐漸增多， 護(hù)理床尤其是智能護(hù)理床所具有的社會價(jià)值也將越來越大。

在歐美和日本， 護(hù)理床的市場價(jià)值也日益壯大， 如2011年在美國醫(yī)用護(hù)理床的市場份額達(dá)到53億美元[22]。據(jù)日本機(jī)器人協(xié)會估測， 到2025 年， 日本國內(nèi)機(jī)器人市場份額將達(dá)9 310 億日元(合74.5 億美元)。而這些機(jī)器人將主要應(yīng)用于醫(yī)療護(hù)理和福利服務(wù)方面[23]。

在我國由于技術(shù)起步晚， 護(hù)理床的普遍率和技術(shù)水平比起歐美等國還是較為遜色的， 但是國家目前也在大力推進(jìn)康復(fù)護(hù)理產(chǎn)業(yè)， 在《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確提出， 到2015年每千名老人擁有30張養(yǎng)老床位的具體指標(biāo)。按照上述養(yǎng)老機(jī)構(gòu)及日間照料中心的發(fā)展趨勢， 預(yù)計(jì)全國未來5年內(nèi)， 將新建立600萬張養(yǎng)老機(jī)構(gòu)新床位及數(shù)萬個(gè)日間照料中心。另外在國家863計(jì)劃的支持下， 我國在服務(wù)機(jī)器人研究和產(chǎn)品研發(fā)方面已取得一定成績， 其中包括助老/助殘方向[24]通過生物機(jī)械學(xué)、 人機(jī)工程學(xué)、 智能控制技術(shù)、 人機(jī)交互和傳感器融合技術(shù)等提升護(hù)理的技術(shù)水平， 相信國內(nèi)的智能護(hù)理床水平也會有著大幅提升， 再加上國家的大力扶持， 智能護(hù)理床必將有著廣闊的前景。

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Research Status of Intelligent Nursing Bed

CAO Wujing, YU Hongliu, LEI Yi, WANG Zhenping, WANG Lulu

School of Medical Instrument and food Ergineering, University of

Shanghai for Science and Technology(Shanghai, 200093)

【Abstract】The paper overviews the research progress of the nursing bed, introducing and analyzing some kinds of typical intelligent nursing bed, and proposing the prospects of intelligent nursing bed.

【Key words】intelligent nursing bed， intelligent detection, aging

收稿日期：(2015-05-25)

【中圖分類號】TH789

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

文章編號：1674-1242(2015)04-0217-04

作者簡介：曹武警，E-mail: 1440085665@qq.com

doi:10.3969/j.issn.1674-1242.2015.04.007