智能测控压疮翻身床的研制

陈春梅，王丽华，顾海燕，陈卫军，王健

南通大学第二附属医院 老年病科，江苏 南通 226001

智能测控压疮翻身床的研制

陈春梅，王丽华，顾海燕，陈卫军，王健

南通大学第二附属医院 老年病科，江苏 南通 226001

研制一种智能压疮测控翻身床，能精确地测量患者受压部位的压力，为压疮的防治提供指导性数据。该床内置专家系统数据库，可绘制压力-时间安全区域曲线，并提交计算机系统做出评估和判断，若超出压力-时间安全区域，则自动改变患者受压部位压力。临床应用效果良好。

智能测控褥疮翻身床；压力传感器；压疮预防

压疮又称为压力性溃疡、压褥（Pressure ulcers，Pu），是指身体局部组织长期受压，造成血液循环障碍，组织营养缺乏，致使皮肤失去正常功能而引起的组织破损和坏死[1]。压疮不仅可使局部组织损坏加重病人的痛苦，而且当其发展至坏死溃疡期损坏可深达骨面，细菌极易进入血液循环引起败血症而危及病人生命。因此，其是危重症病人和老年病人死亡的原因之一。压疮发生与众多危险因素有关，主要包括：压力因素、营养状况、年龄、皮肤湿度等，甚至与心理应激反应有关[2]。其持续压力的存在是关键的因素，减压设施在压疮防治中起到了关键作用。

压疮的发生如上所述，前人也做出了大量的研究和工作，但没能从根本上解决压疮的发生问题。究其原因是受限于客观条件，无法得到局部组织的压力数据。针对以上问题，自主研制了一种基于压力测量、并结合专家评分系统的智能测控压疮翻身床。

1 设计思路及测量方法

预防压疮的一个重要环节就是选择一种合适的起压力缓解作用的器具。而对患者来说，科学使用预防压疮的用具，特别是局部减压和各种减压设备的合理应用，是预防压疮的重要措施。本研究的出发点是测量局部组织受压的压力和时间，在引起组织破损或坏死的压力和时间达到危险状态前报警或预处理，以有效地控制压疮的发生。

智能测控压疮翻身床由压力测量电路，床体控制电路和嵌入式计算机系统组成。具有压力测量准确，自动消除局部组织压力，对压疮的防治提供指导性数据等优点，能有效地控制压疮的发生。

压力测量方法：在病人的受压部位垫放特制的恒温测压水垫，将病人局部组织的压力通过压力传感器将压力信号提取输送到压力处理模块，压力处理模块将微弱的电信号无失真地放大并转换为数字信号送到计算机系统。这里要说明一下，压疮的发生除去压力因素外，也和病人的个体差异有关，如年龄、皮肤情况、身体状况、精神状况等，临床常采用评分系统计算并显示个体差异评分值。本研究是将压力值及个体差异评分值送交计算机，计算机可结合个体差异评分值及压力值绘制出时间压力安全区域，超过安全区域计算机将发出报警或预处理。预处理是通过计算机控制的翻身床变换角度以改变病人局部组织的压力，抑制压疮的发生。

2 自动压疮测控系统设计

2.1 硬件设计

测控翻身床由压力传感器、模／数转换器、嵌入式计算机芯片、床控电路等组成。系统框图，见图1。

图1 自动褥疮测控系统框图

2.1.1 嵌入式计算机芯片

嵌入式计算机芯片采用ARM 处理器，是一种通用的32位RISC处理器，相比16位的同频处理器性能更强大，耗电少、功能强。大量采用寄存器，使指令执行速度更快，指令长度固定，寻址方式灵活简单，执行效率高。

2.1.2 高精度A/D（模/数）转换器

高精度A/D模数转换器是将测得的压力模拟信号转换为数字信号，以供计算机处理。本研究采用△-∑转换器，该转换器运用了电荷平衡技术，其分辨率可达24位；利用内部的校准系统，可设置ADC传递函数的“0”点、增益斜率，从而消除系统通道的失调和增益误差。A/D转换电路，见图2。

2.1.3 显示模块

显示界面分为数据区域及压力曲线图区域两部分：数据区域可显示病人体重（kg）、当前受压部位压力（mmHg）；压力曲线图是，压力信号A/D采样的数值随时间点排列的曲线中以纵坐标Y为压力轴中横坐标X为时间轴，其压力曲线，见图3。图中X×Y即为压力-时间面积，阴影部分为安全区域范围，区域面积的大小随个体差异而改变。一旦计算机系统检测到压力曲线超出安全区域，立即发出报警信号，通知医护人员处理。

图3 压力-时间安全区域曲线

2.1.4 床控单元

床控系统是智能褥疮防治翻身床的最终执行单元，根据计算机指令改变床体多部位角度，自动协助患者多角度翻身。智能压疮防控翻身床不仅能抬高床头床尾，且能自动协助患者沿轴线30～90°侧卧，及时消除局部压力，改善组织的灌流量及氧含量。采用特制床垫可使局部压力分散至全身及隔垫上，能及时地消除局部压力，改变患者受压部位以控制及预防压疮的发生。床控单元采用计算机直流伺服控制系统，它器由计算机，床控电路及伺服电机组成（图4）。床控电路根据计算机指令分别控制4个直流伺服电机，即分别控制翻身、抬头、抬脚、床体升降，以达到控制体位之目的。

图2 A/D转换电路图

图4 床控单元组成

2.1.5 专家系统

采用国际公认的诺顿评分系统，使用非常方便，只需在触控屏上点击“评分”，即可弹出诺顿评分系统界面（表1），点击相应的评分栏，其分值自动出现在分数栏中，选择完毕后，电脑会自动累计分值，系统评判时根据评分系数乘以采样压力值来确认安全区域面积。

2.2 软件设计

2.2.1 主程序流程（图5）

当系统上电并完成单片机、外围芯片、各种参数的初始化后，即进入主循环。在主循环中，定时扫描触摸屏，当扫描到触摸屏有按键按下时，有标志位产生，即进入键值计算并执行相应的处理。

图5 主程序流程图

2.2.2 触控屏设计

在人机操作界面的开发过程中，最基础的工作就是按键的设计。按键用 “bmp" 位图来实现，而且与背景图片分开。在点击按键时，要做以下处理：

（1）读“点击坐标”数据。

（2）检测按键是否在点击范围内，一般用if 语句来实现：if(chx>x1 && chx

chy>y1 && chy

其中，chx、chy 为“点击坐标”（触摸屏坐标），x1、y1、x2、y2 分别为按键左上角和右上角的坐标。

（3）当点击的位置在按键的范围之内，说明已经点中按键，这时用一个反色矩形指令将按键反色，代表某按键被点中。

（4）在未松开按键之前，按键应处于反色状态即被按住状态。而当松开按键时，显示终端会向串口发送1个字节：0XF3。以检测串口是否读到0XF3来结束这一过程。

3 结论

自主研制的智能压疮防控翻身床，可对患者的体重及受压部位压力进行自动监测并绘制出压力-时间安全区域曲线，如超出压力-时间安全区域，则自动改变患者受压部位以控制及预防压疮的发生。内置的专家系统数据库可靠，数据可随时更新。

智能压疮防治翻身床的优点：① 临床实用性高，对压疮地防治能提供指导性数据，降低压疮的发生率。② 可减少护理的基础工作量。③ 可降低病人的治疗费用，减少医患纠纷的发生。④ 采用直流安全电压，安全性高。该智能压疮防治翻身床已在临床使用，效果良好。

表1 诺顿评分系统的评分结果

[1] 殷磊.护理学基础[M].北京:人民卫生出版社,2000:128.

[2] 张晓明,胡凤云,杜燕,等.急性损伤期和非急性损伤期病人的褥疮的临床特点及护理[J].中华护理杂志,2002,37(7):491-493.

[3] 叶磊,廖燕.气垫床对卧床病人局部受压程度的影响[J].中华护理杂志,2007,42(4):369-370.

[4] 何华英,杜峻,李雪霜.Water low危险因素评估表及分级护理法预防压疮效果观察[J].护理学杂志,2005,20(19):9-11.

[5] 赵援,龚意.按摩式气垫床在危重病人预防压疮中的运用[J].护理实践与研究,2008,5(3):40-41.

[6] 王英,蒙张敏,黄丹莉,等.压疮评估和预防的循证医学证据[J].中国实用护理杂志,2006,22(3):37-39.

[7] 张东,谢存禧,吴剑.机器人化多功能护理床的研究与开发[J].机器人技术与应用,2003,16(6):21-25.

[8] 陈保民.一种新型放疗定位床的设计[J].中国医疗设备,2008,23(7):22-24.

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

南通市社会发展基金（S2009067）。

本文作者：陈春梅，主管护师，主要从事护理管理工作。

作者邮箱：luck_wj@163.com