基于家庭化產(chǎn)房服務(wù)模式的智能硬件設(shè)計(jì)*

姚世京，姜召軍，孫婷婷，李 霞，辛 莉，鄧 飛

（1.河北瑞華醫(yī)療器械有限公司，河北 石家莊 050001；2.河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050018；3.石家莊市第四醫(yī)院，河北 石家莊 050035）

隨著我國生育政策的逐步放開，新生兒數(shù)量和高齡產(chǎn)婦數(shù)量顯著增加，高危妊娠占比連年增加，然而醫(yī)護(hù)人員卻無法同比例擴(kuò)增。產(chǎn)房是婦幼保健的核心部門，承擔(dān)著母嬰安全的首要責(zé)任。產(chǎn)房的醫(yī)療診護(hù)工作量大幅攀升，服務(wù)管理挑戰(zhàn)也日益加劇，在當(dāng)前社會(huì)和家庭對(duì)生育保健愈發(fā)重視的背景以及多種不利因素綜合疊加下，我國婦幼保健體系承受的壓力越來越大。因此，依托最新科技對(duì)傳統(tǒng)軟硬件升級(jí)并創(chuàng)新服務(wù)管理模式，從而構(gòu)建以人為本的家庭化產(chǎn)房，實(shí)施個(gè)性化、精細(xì)化、親情化診療護(hù)理模式，成為解決當(dāng)前社會(huì)婦幼保健壓力的優(yōu)選方案[1]。

1 家庭化產(chǎn)房的研究背景

懷孕和分娩是女性自然健康的生理過程。為保證胎兒的正常發(fā)育，懷孕期孕婦用自己的血液為胎兒提供營養(yǎng)和氧氣，并把胎兒代謝的產(chǎn)物回收到體內(nèi)，這個(gè)過程對(duì)母體和胎兒都是重大的身心刺激。分娩時(shí)，因?yàn)榕詴?huì)經(jīng)歷長時(shí)間體力消耗才能夠?qū)⑻悍置涑鰜恚援a(chǎn)婦的子宮、心臟等器官均處于非正常狀態(tài)，身體極為虛弱，抵抗力下降，容易受到病原體侵犯，且由于氣溫變化、過度勞累等原因而產(chǎn)生疾病，因此分娩及產(chǎn)后時(shí)間段對(duì)產(chǎn)婦極為重要，也是調(diào)整身心恢復(fù)到孕前狀態(tài)的最佳時(shí)機(jī)。

目前國內(nèi)傳統(tǒng)的生育過程是：產(chǎn)婦在待產(chǎn)室待到指定階段再轉(zhuǎn)運(yùn)至產(chǎn)房，分娩結(jié)束后再轉(zhuǎn)至產(chǎn)后病房，期間多次轉(zhuǎn)換房間。然而醫(yī)護(hù)人員經(jīng)常需要同時(shí)照顧多位產(chǎn)婦，工作忙碌且繁重，經(jīng)常無法顧及每位產(chǎn)婦的心情，加重了產(chǎn)婦的焦慮和恐懼。

為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)房管理服務(wù)的不足，近幾年提出了構(gòu)建家庭化產(chǎn)房的理念，即從孕婦入院待產(chǎn)、產(chǎn)婦生產(chǎn)到產(chǎn)后恢復(fù)期在同一房間完成，其工作目標(biāo)是：一切以產(chǎn)婦為中心，將一體化產(chǎn)床、婦科檢查燈、胎兒監(jiān)護(hù)儀、新生兒護(hù)理臺(tái)、嬰兒輻射保暖臺(tái)和空氣凈化消毒機(jī)等醫(yī)療器械按需求進(jìn)行整體設(shè)置[2]，根據(jù)產(chǎn)婦的不同階段，給予其個(gè)體化的護(hù)理方案；開發(fā)系列化的非醫(yī)療器械類智能硬件，并進(jìn)行機(jī)動(dòng)設(shè)置，提供溫馨周到的特定服務(wù)功能，照顧產(chǎn)婦和嬰兒在產(chǎn)房內(nèi)的生活需求，營造出家庭氛圍，消除產(chǎn)婦不良情緒[3]；提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，減低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 家庭化產(chǎn)房的服務(wù)特征

婦幼保健體系下的家庭化產(chǎn)房應(yīng)具有以下3個(gè)服務(wù)特征。

1）服務(wù)模式便捷化。隨著“三胎”政策的實(shí)行，產(chǎn)科住院人數(shù)增多比例與產(chǎn)科工作人員增加比例二者相差甚遠(yuǎn)，并且產(chǎn)科工作急，產(chǎn)婦情況變化快，工作預(yù)見性難，因此要求各種配套設(shè)施及醫(yī)護(hù)的協(xié)調(diào)愈加高效便捷。

2）工作過程無菌化。產(chǎn)房作為新生命的起點(diǎn)，為了守護(hù)產(chǎn)婦和新生兒的安全，必須配備無菌專柜、空氣消毒機(jī)，采取保暖、降溫措施；定期做好清潔工作、消毒工作和細(xì)菌培養(yǎng)檢驗(yàn)檢疫工作；尤其對(duì)于疑似患有傳染病的產(chǎn)婦，分娩時(shí)必須采取隔離措施，及時(shí)消毒，嚴(yán)防職業(yè)暴露。

3）智能家庭化。實(shí)現(xiàn)“入院—待產(chǎn)—分娩—產(chǎn)后—出院”全程都在同一房間內(nèi)完成，無需轉(zhuǎn)運(yùn)；支持各種人工智能、虛擬顯示，具備房內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)、智慧科技凈水器，可以隨時(shí)通過語音調(diào)控房間電視、窗簾以及燈光，齊全的醫(yī)療設(shè)施、生活設(shè)施及家人的全程陪伴將給產(chǎn)婦帶來更加舒適的生產(chǎn)體驗(yàn)。

3 面向家庭化產(chǎn)房建設(shè)的智能硬件開發(fā)

3.1 功能定位

家庭化產(chǎn)房自身獨(dú)立構(gòu)建系統(tǒng)，包括實(shí)現(xiàn)管理、運(yùn)行、規(guī)劃、服務(wù)功能的軟件系統(tǒng)，也包括用于治療診斷的醫(yī)療器械型標(biāo)準(zhǔn)硬件和執(zhí)行特定生活服務(wù)功能的非醫(yī)療器械型非標(biāo)準(zhǔn)硬件。家庭化產(chǎn)房的非標(biāo)準(zhǔn)硬件是系列化的，例如親子?jì)雰捍病⑺退帣C(jī)器人、移動(dòng)輸液椅、運(yùn)動(dòng)助行器、洗澡按摩機(jī)等，可根據(jù)實(shí)際需求隨時(shí)擴(kuò)充開發(fā)，主要基于產(chǎn)房的場景和環(huán)境進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。

本文重點(diǎn)介紹親子?jì)雰捍埠退退帣C(jī)器人的設(shè)計(jì)，親子?jì)雰捍材軌驅(qū)崿F(xiàn)床體的任意自由度移動(dòng)，控制起伏和掀被、蓋被和防蹬被等功能，保護(hù)嬰兒舒適睡眠；送藥機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的定向受控運(yùn)動(dòng)，將藥物送到指定位置并設(shè)置定時(shí)服藥提醒，督促產(chǎn)婦吃藥并減輕醫(yī)護(hù)人員的工作量。

3.2 親子?jì)雰捍驳脑O(shè)計(jì)

1）功能背景。嬰兒床是產(chǎn)房的重要生活用具，能夠避免產(chǎn)婦壓到嬰兒，保證產(chǎn)婦和嬰兒都擁有好的睡眠質(zhì)量。傳統(tǒng)嬰兒床結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，主要采用圍欄式，上床身和下支撐等寬等長，通過在最下方的四足位置增加滾輪和驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎半徑大，占地面積大，在空間狹窄的產(chǎn)房集體生活環(huán)境內(nèi)，轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)受限，通常只能進(jìn)行單一的推拉往復(fù)運(yùn)動(dòng)，甚至經(jīng)常無處擺放；另外，嬰兒經(jīng)常會(huì)發(fā)生踢掉被子或蒙住頭的危險(xiǎn)狀況，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成不可挽回的后果。因此，家庭化產(chǎn)房內(nèi)的親子?jì)雰捍?，具備?shí)現(xiàn)360°全方向自由移動(dòng)功能，并具備自動(dòng)掀被、蓋被功能，守護(hù)寶寶安全，減輕陪護(hù)人員的壓力。

2）工作原理。親子?jì)雰捍驳恼w結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 親子?jì)雰捍驳恼w結(jié)構(gòu)圖

整體運(yùn)動(dòng)控制過程：3套萬向輪能夠在驅(qū)動(dòng)底盤不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下進(jìn)行360°全方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)外罩體及固定床體、活動(dòng)床體同步運(yùn)動(dòng)；也能夠驅(qū)動(dòng)底盤繞中心旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生水平位移，進(jìn)而帶動(dòng)外罩體及固定床體、活動(dòng)床體原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。以上兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)親子?jì)雰捍苍谕黄矫鎯?nèi)的任意自由度運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)床體和緩起伏運(yùn)動(dòng)控制過程：微型氣泵通過吹氣、放氣控制氣囊墊鼓、縮，進(jìn)而帶動(dòng)活動(dòng)床體上下起伏運(yùn)動(dòng)；如果采用多塊組合式氣囊墊，還能使床體產(chǎn)生波浪式運(yùn)動(dòng)效果。壓簧起到增強(qiáng)起伏運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性效果；如果氣囊墊偶爾起伏運(yùn)動(dòng)幅度過大，壓簧能夠起到降幅降頻作用。蓋被、掀被運(yùn)動(dòng)控制過程：活動(dòng)被為外表覆蓋被，不是內(nèi)部包裹被，將其一端固定在滑桿上，另一端固定在活動(dòng)床體的尾部，滑桿被驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)沿滑軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)蓋被和掀被動(dòng)作，由于活動(dòng)被的頭部端被滑桿支撐固定，因此不會(huì)覆蓋嬰兒的口鼻，也不會(huì)被蹬掉。

3.3 送藥機(jī)器人的開發(fā)

1）功能背景。很多孕產(chǎn)婦在分娩和康復(fù)期間需要定時(shí)服用藥物，一般護(hù)士將藥物一次性發(fā)給產(chǎn)婦或家屬，要求自主定時(shí)定量服藥，但是經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)婦或家屬遺忘現(xiàn)象；對(duì)于有特殊病情的產(chǎn)婦，需要護(hù)士每次親自上門提醒，而護(hù)士面向整個(gè)科室服務(wù)，工作量很大。因此，設(shè)計(jì)了一種送藥機(jī)器人，既能像掃地機(jī)器人般受控定向運(yùn)動(dòng)，將藥物按時(shí)送到孕產(chǎn)婦面前，同時(shí)又集成智能藥盒功能，提醒或監(jiān)督產(chǎn)婦定時(shí)定量服藥。

2）工作原理。送藥機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)見第93頁圖2。

圖2 送藥機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)圖

整體運(yùn)動(dòng)控制過程：運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的多個(gè)萬向輪組合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)送藥機(jī)器人的穩(wěn)定站立，并且在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下能夠360°全方向運(yùn)動(dòng)以及原地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)外殼體同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送藥機(jī)器人的整體機(jī)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)功能。定位吸附或脫離地面控制過程：絲杠正反向旋轉(zhuǎn)能夠驅(qū)動(dòng)吸附平臺(tái)沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。如果需要送藥機(jī)器人能夠承受一定的側(cè)向力矩或橫向力矩，即需要送藥機(jī)器人整體機(jī)構(gòu)在地面上能夠牢固定位并保持穩(wěn)定不動(dòng)，控制吸附平臺(tái)向下移動(dòng)，使各真空吸盤的下部柔性吸附端穿過運(yùn)動(dòng)底盤的工藝孔接觸到光滑的地面，微型真空泵吸氣使真空吸盤牢固吸附在地面上，絲杠和導(dǎo)軌將吸附力傳遞給外殼體，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)底盤在固定位置保持穩(wěn)定不動(dòng)；反之，微型真空泵放氣，吸附平臺(tái)向上移動(dòng)帶動(dòng)真空吸盤脫離地面，使送藥機(jī)器人繼續(xù)能夠受控運(yùn)動(dòng)。用藥提醒功能控制過程：設(shè)置多組藥箱，每組的藥箱內(nèi)分別放置單次藥量，并設(shè)置在滑軌上連接齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條，每個(gè)齒輪分別連接舵機(jī)，舵機(jī)由定時(shí)器控制，可以分別設(shè)定時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，舵機(jī)將帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)齒條，齒條將相應(yīng)的藥箱推出，用戶自行取藥服用，對(duì)用戶形成吃藥提醒。

4 結(jié)束語

孕產(chǎn)期作為女性重要的人生節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)后激素的極速變化及身體免疫力的降低均會(huì)對(duì)其身心造成不良影響，因此一個(gè)舒適的家庭化產(chǎn)房能夠帶給產(chǎn)婦安全感和歸屬感，并會(huì)極大地降低產(chǎn)婦出現(xiàn)悲傷、焦慮、孤獨(dú)和恐懼等情緒的可能性，最大程度上避免產(chǎn)后抑郁的發(fā)生。本團(tuán)隊(duì)研發(fā)的親子?jì)雰捍埠退退帣C(jī)器人對(duì)現(xiàn)存的家庭化產(chǎn)房進(jìn)行了智能化硬件設(shè)計(jì)，可以給產(chǎn)婦及陪護(hù)人員帶來便利，充分保證其在使用過程中的實(shí)用性和穩(wěn)定性，具備廣闊的應(yīng)用前景。