基于智能检测与康复的多功能护理床

【作 者】蒋皆恢，潘晓洁，姜贤波，严壮志

1 上海大学通信与工程信息学院，上海市，200444

2 上海大学生物医学工程研究所，上海市，200444

3 上海大学机电工程与自动化学院，上海市，200444

基于智能检测与康复的多功能护理床

【作 者】蒋皆恢1,2，潘晓洁3，姜贤波1，严壮志1,2

1 上海大学通信与工程信息学院，上海市，200444

2 上海大学生物医学工程研究所，上海市，200444

3 上海大学机电工程与自动化学院，上海市，200444

随着社会老龄化的到来，开发同时适合医院、养老院、居家等使用的智能多功能护理床具有广泛的应用前景。该文通过列举和分析国内外最新产品，总结出现有智能护理床主要具备四大功能: 安全保障、辅助治疗、人体舒适度优化以及人机交互通信。最终，通过对比现有功能和实际需求，该文提出新型多功能护理床的四个功能发展趋势：生理参数监护、辅助睡眠、智能控温以及视频通信。

老龄化；多功能护理床；智能检测；康复；慢性疾病

0 引言

全球已进入了老龄化社会，随着人体衰老和各项机能的衰退，老年人群经常遇到慢性疾病的困扰，例如高血压、高血糖、高血脂、慢性肠胃、骨骼疾病以及呼吸道疾病等，而这些疾病将导致恶性疾病的发生，例如心肌梗死、脑卒中、糖尿病等。因此，如何在这些慢性疾病发生的初始阶段甚至未发生阶段帮助老年人建立健康的生活理念和行为方式，针对老年人群开展无创无损的自我健康监测、最终实现老年人健康自我管理，成为老年医疗健康研究中非常重要的课题之一，即“治未病”[1]。2008年世界卫生组织针对老年人群的一份健康调查报告表明“治未病”需从老年人日常生活“衣食住行”入手，即“建立健康的饮食运动习惯、保持充足和高质量的睡眠，以及良好的心态和社交圈”[2]。其中，是否拥有高质量的甜美睡眠被认为直接影响老年人的健康与生活质量。

睡床是关乎到人体睡眠的一个重要因素，在现实生活中，慢性疾病和术后康复老年人更需要一张合适的睡床，既有利于保证睡眠质量，又有利于使用者活动、康复锻炼。近年来，随着可穿戴智能医疗设备、物联网感知技术、海量健康数据分析技术以及新型诊疗技术的发展，基于智能检测与康复的多功能护理床逐渐成为老年福祉产品中热门的应用之一，国内外众多公司都曾针对智能床（床垫）进行过专项的研发，但是产品多数是适应医院病床而设计的功能性护理床，外形庞大、功能单一、价格昂贵，不适合养老院、居家等非专业医疗机构使用。 由于社区养老和家庭养老正成为目前主流养老形式，因此开发同时适合医院、养老院、居家等使用的智能多功能护理床，具有广泛的应用前景。

为了更好地了解目前市场上产品的优势与不足，本文对现有的基于智能检测与康复的多功能护理床展开综述，分析其优劣，最终提出新型多功能护理床的发展趋势和新技术展望。

1 国内外多功能护理床发展现状

上世纪90年代是智能护理床的启蒙发展阶段。由于科技水平、老龄化程度和劳动力成本等原因，美国和日本公司最早在智能护理床方面开展研发工作，至今为止这两个国家研发的产品最多、功能也最为丰富，其中又以八乐梦（Paramount Bed）、史赛克（Stryker）和屹龙（Hill-rom）这三家公司产品为代表。其产品特点包括设计生产高度专业化；技术先进；产品线覆盖面广、市场细分完善；有 FDA 等政府机构与行业间相互协调，制定并完善相应的标准来规范产品。从市场基本品类来分，国外产品可以分为两种：一是重症监护病房( Intensive Care Units, ICU)用医疗护理床，适合专业人员长时间看护和紧急医疗处理。这类护理床高度技术化，功能齐全，满足重症看护所需特殊要求，基本全电动化，但价格较昂贵。第二种是泛用型医疗护理床，适用范围广，可以从医院到专业看护机构再到家庭看护，其产品特点技术与功能性相对较低，电动手动均可，多样化程度高，价格较低。与国外产品相比，国内多功能智能护理床的研发仍处于起步阶段，大多以中小企业为主，缺乏自己的技术，局限于仿制和代工。产品的功能多为基础的日常护理，例如接二便和翻身，尚没有国外产品功能丰富，只能满足老年人的基本需求，但无法进一步提升他们的生活质量。国内代表性公司包括创明利、普康等[3]。以下为市场部分最新产品：

1.1 Stylish Hospital Bed

Stylish Hospital Bed（图1）是日本八乐梦公司设计生产的最新一款电动病床，能够升降靠背和膝盖；调整高度；显示和限制床体的角度；防止病人滑动；调整成包括特伦德伦伯卧位在内的多种辅助治疗的位置；基础的手动CPR（心肺复苏）功能和可选的电动CPR功能；可以在床上进行X光检查；具有护士控制面板；另外，为了保证安全，有脚轮防静电和防误操作的措施。

图 1 “Stylish Hospital Bed”电动病床[4]Fig.1 “Stylish Hospital Bed” electrical hospital bed

1.2 Electric and Manual Beds FL23SE

Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM(图2)是美国史赛克公司生产的最新一款产品，具有辅助翻身功能；可迅速将床放平后方便进行CPR(心肺复苏)；放置氧气瓶；四轮制动且有可伸缩调整方向的第五轮；对护理床进行监控和呼叫护士；为了保证患者的安全，可以固定患者防止自我伤害或受伤；床头设有患者帮助操控界面，在护理人员不在的时候帮助患者自己移动自己的位置；另外还有备用电池以防止移动过程中没电，增强续航能力，以及备有小夜灯。

图2 “Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM”护理床[5]Fig.2 “Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM” nursing bed

1.3 普康DA-6多功能电动护理床

DA-6 多功能电动护理床（图3）是普康医疗设备有限公司生产的一款高档护理病床，除了基础的背起等位置调节功能以外，此产品支持全体位背部拍片功能；床头两侧护栏内外有嵌入式按键，方便患者及医护人员操作；底部脚踏式控制器；床头配有安全锁和防撞轮。

图3 “普康DA-6”多功能电动护理床[6]Fig.3 “PuKang DA-6” multifunctional electrical nursing bed

2 多功能智能护理床功能分类

通过对于市场上多款现有产品的分析，我们发现多功能智能护理床的功能根据其目的大致可以分为以下几类：

安全保障功能 多功能护理床的首要功能是保障老年人基本的人身安全，包括应对突发的病情、防止不正确的使用和一些应急措施等。其功能包括离床检测、防滑等，代表产品有：Stryker S3 MedSurg Bed，邦恩多功能手动护理床SJ2-1等。

辅助治疗功能 为了方便进行治疗、基础检查或者辅助康复，多功能护理床的功能设计一般以床体的变形作为实现手段，如迅速将床放平以方便进行心肺复苏；也有改变床的部分材料以达到目的，如床上胸透。其功能主要包括体位选择、辅助复健等，代表产品有：Hill-rom的The TotalCare®Bariatric Plus Bed等。

人体舒适度优化功能 对于长期卧床的老人来说，一天大部分甚至全部的时间都在床上度过，长期保持一样的姿势。如果护理床设计的不够人性化会带来身体上的不适，所以，护理床的舒适程度对老人的生活质量有着极大的影响，为了提高舒适度，护理床被赋予了长度调节、压力重分配等功能。此外，部分多功能护理床还通过翻身等功能辅助老年人睡眠，代表产品有：vista medical 的BodiTrak Smart bed等。

人机交互与通信功能 为了更好地与医疗机构取得联系实现健康管理和疾病预警，以及有效地减轻护理人员的工作强度和难度，多功能护理床在智能运送，人机交互等功能方面都做出了一定的改进与优化，代表产品：Hill-Rom 的CompellaTMBariatric Bed等。

表1给出了现有市场上多功能智能护理床的功能名称、描述、常用技术以及相关代表产品[7-10]。

3 多功能智能护理床面临的机遇与挑战

目前，国内外企业对智能护理床市场正产生关注，多功能护理床研发在功能上正趋向多元化，并逐渐占领ICU以及康复医院市场。然而，随着社区养老和家庭养老的普及，多功能护理床的研发将面临新的机遇和挑战，多功能护理床的发展趋势可从以下几个方面展开：

(1) 生理参数监测 大部分老年人患有慢性病，为了能够掌握他们身体状况的变化，在慢性病导致一些突发疾病时可以及时发现和治疗，要对他们的各项生理参数（如血压、血糖等）进行长期和不间断监测。传统的人工监测，即通过医护工看护很难做到连续不间断监测。随着互联网，计算机和生物医学传感技术的不断发展，智能护理床可通过录像录音设备，红外传感设备以及超声传感设备装在床垫或者床的周围来获取老人的数据，通过计算机对数据进行处理，提取有关护理床的使用信息和老人的生理参数包括呼吸、脉搏或者体动[11-12]。此外，监测到的生理参数可通过无线传感技术传输至服务器或智能手机等终端进行储存和分析，提供给医生，实现远程医疗。

(2) 辅助睡眠 许多老年人的睡眠时间都很短，睡眠质量比较差，甚至有一部分老人需要长期服用安眠药，这极大地影响了老年人生活质量。如果智能护理床具备辅助睡眠的功能，例如助眠音乐和轻柔的按摩等，既可营造舒适的睡眠环境，帮助使用者更快入睡，进入深度睡眠，又可缓解使用者的身心疲劳，实现睡眠养生。

(3) 智能控温 老年人相较年轻人更易受寒且自身温度调节能力差，外界温度的变化将影响老年人睡眠质量，从而影响老年人身心健康。如果护理床的智能控温可以做到加热、降温或者两者兼顾，将有效提高老人的舒适感，并帮助医生更加准确地达到康复或治疗所需的温度。

(4) 视频通讯 子女的陪伴或看望是老人最为重要的精神需求，但是不少子女会因为工作等原因而无法陪伴在老人身边或者不能经常探望老人。视频通讯是一个不影响子女正常工作生活、又能满足老人经常见到子女的方法。 将这一功能融入护理床，可以更大程度地满足老年人精神需求，也可帮助子女实时地了解父母身体健康状况。

现今，随着技术不断发展，以上的功能实现已成为可能。然而，如何将以上功能融入到智能护理床并将其推向市场，仍将面临以下的几点挑战：

(1) 降低成本以实现推广 价格偏高是多功能智能护理床推广的一大阻碍，这就意味着，在研发时，要尽可能降低制造的成本，使价格达到更多人能承受的范围。因此，如何实现护理床功能的模块化，使得用户可以根据需求选择功能模块，减少冗余的功能，从而降低成本，是智能护理床研发的挑战之一。

(2) 提升用户体验 如何开发自然交互的人机接口，帮助老年人在无意识行为过程中享受新功能带来的便利是智能护理床研发的第二大挑战。在保证使用安全的前提下，简化用户接口，实现功能智能

化，提升用户体验，降低老年人群对电子产品和新技术的排斥性，可帮助老年人更快在非医院场景下接受智能护理床。

表 1 多功能智能护理床功能列表Tab.1 Function lists for multifunctional intelligent nursing beds

(3) 提高美学和文化融入感 中国老年人更倾向于选择木质床，而不是目前广泛在护理床上使用的塑料和金属，这是与国外不同之处。如何帮助老年用户群体在心理上接受多功能智能护理床，在美学设计和材料选择方面做出相应的调整，并与功能的实现进行协调，将是智能护理床研发的第三大挑战。

当然，在技术的不断发展与价格低廉化的趋势下，随着国内外公司对智能护理床市场的逐步重视，我们有理由相信目前智能护理床面临的挑战会被克服。在科研院所、设计院校以及公司的共同努力下，同时适合医院、养老院、居家等使用的智能多功能护理床可望在不久的将来面世。

致谢

潘洋、周虎成、魏麒悦、高正岳、方朝增、闫大禹、汪锋杰等参加了本文研究的资料收集与整理工作。

[1] 于普林, 石婧. 中国老龄化进程及其对社会经济的影响[J]. 中华老年医学杂志, 2014, 33(002), 113-115.

[2] WHO. WHO regional office for Europe, Healthy ageing profiles Guidance for producing local health profiles for older people[R]. 2008.

[3] 廖翼. 智能护理床的发展现状与趋势[J]. 医疗装备, 2013, 26:5-7.

[4] http://www.paramount.co.jp/english/product/detail/index/10/293.

[5] http://patientcare.stryker.com/en/products/beds/medical-surgicalbeds/electric-and-manual-beds.

[6] http://www.medwant.com/medical/bingfanghulishebei/ diandonghulichuang/60000696.html.

[7] Pouliot M, Joshi V, Goubran R, et al. Bed occupancy monitoring: data processing and clinician user interface design[C]//IEEE Eng Med Biol Soc, 2012, 5810-5814.

[8] Wai AAP, Huang W, Fook VFS, et al. Situation-Aware Patient Monitoring in and around the Bed Using Multimodal Sensing Intelligence[C]//IEEE Intellig Environm, 2010, 128-133.

[9] Taylor M, Grant T, Knoefel F, et al. Bed occupancy measurements using under mattress pressure sensors for long term monitoring of community-dwelling older adults[C]//IEEE Int Symp Med Meas Appl, 2013, 130-134.

[10] Aung Aung PW, Foo SF, Huang W, et al. Evaluation and analysis of multimodal sensors for developing in and around the bed patient monitoring system[C]// IEEE Eng Med Biol Soc, 2010, 2159-2162.

[11] Maki H, Ogawa H, Tsukamoto S, et al. A system for monitoring cardiac vibration, respiration, and body movement in bed using an infrared[C]// IEEE Eng Med Biol Soc, 2010, 5197-5200.

[12] Heise D, Skubic M. Monitoring pulse and respiration with a noninvasive hydraulic bed sensor[C]// IEEE Eng Med Biol Soc, 2010, 2119 - 2123.

Multifunctional Nursing Beds Based on lntelligent Detection and Recovery

【 Writers 】JIANG Jiehui1,2, PAN Xiaojie3, JIANG Xianbo1, YAN Zhuangzhi1,2
1 School of Communication and Information Technology, Shanghai University, Shanghai, 200444
2 Institute of Biomedical Engineering, Shanghai University, Shanghai, 200444
3 Institute of Electrical and Mechanical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai, 200444

aging, multifunctional nursing beds, intelligent detection, recovery, chronic disease

TH789

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2016.01.014

1671-7104(2016)01-0047-05

2015-09-14

上海大学大学生联合大作业重点项目“新型多功能老年智能护理床”；上海市科委“科技创新行动计划”（13DZ1941605）

蒋皆恢，E-mail: jiangjiehui@shu.edu.cn

严壮志，E-mail: zzyan@shu.edu.cn

【 Abstract 】With the advent of the aging society, there will be a wide range of applications if novel intelligent multifunctional nursing beds can be developed for hospitals, bead houses and families at the same time. By listing and analyzing existing products, this paper summarized four function categories for multifunctional nursing beds, including security assurance, treatment aid, comfortability optimization, and human-machine interaction and communication. Finally, by comparing existing functions and potential user requirements, this paper proposed four function development trends, including physiological parameter monitoring, sleep aid, intelligent temperature control, and video communication.