基于传感技术的智能床位监测系统

【作者】陈敏亚，陆靓亮南京医科大学附属无锡市人民医院，无锡市，214000



基于传感技术的智能床位监测系统

【作者】陈敏亚，陆靓亮
南京医科大学附属无锡市人民医院，无锡市，214000

【摘要】基于应用传感技术开发设计了智能床位监测系统，通过在病床上安装传感器，在不接触患者身体的情况下，对患者的心率、呼吸、翻身及在/离床、睡眠质量等信息进行实时动态采集、分析统计，实现床位监测、异常事件提醒等功能。系统经过一年的临床应用，得到了患者及医护人员的肯定。

【关 键 词】传感技术；生命体征；跌倒；坠床；睡眠质量

0　引言

目前医院普遍使用固定或移动的医疗监护设备进行患者生理参数的采集，通过线缆将数据传输到监护中心。建立在线缆连接基础上的传统监护系统往往成本高、体积大、不便于携带，比较适合医院重症监护病房的急危重病人的监测[1]。对于普通护理单元，大多数医院只配置几台移动的医疗监护设备用于手术后或需要监护的病人使用，而普通病人的生命体征是由护理人员定时到床边进行手工采集，无法做到所有病人实时、连续、长时间的生命体征监测。随着物联网、传感技术的发展，多参数、可穿戴式的无线医疗监测设备越来越受到关注，为需要经常测量生理参数的患者(如慢性病人或者老年患者等)随时随地接受监护成为可能。

1　传感技术

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号器件。国际电工委员会(IEC: International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”[2]。 传感技术包含了众多的高新技术，利用被识别(或诊断)对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。

我院设计的智能床位监测系统应用力敏、振动及温度等多参数结合的传感器，安装在病床上，在不接触患者身体的情况下，对患者的心率、呼吸率及体动翻身、在/离床等数据进行动态实时连续的采集、分析统计，实现床位监测、异常事件提醒等功能，打破了传统采集生命体征的方式。

2　系统架构

智能床位监测系统由传感器、传输网络、控制器(中间件)、床位系统四部分组成，传感器安装在病床的指定位置(固定在床架上)，实现对体征数据的采集，并通过无线方式(WIFI)实时传输给物联网AP，物联网AP将数据统一传输到控制器(中间件)，控制器对协议进行统一的过滤转换、算法分析，并将结构化的体征信息保存到后台数据库，护士工作站通过床位监测系统对病床进行统一的监测，从而满足医院不同病区对生命体征及病人异常状态监测的需求。系统架构见图1。

3　系统设计

生命体征、睡眠质量等信息对疾病诊治具有非常重要的参考意义，而目前大多数医院的普通护理单元无法实现所有患者生命体征的实时数据采集。在设计智能床位监测系统时，主要解决以下几方面的问题：

传感器 能采集心率、呼吸率、体动等数据；电源使用直流供电，无需经常更换电池；信号通过WIFI无线传输。

监测方式 非接触式监测方式，不影响患者正常活动，增加患者的体验度。

软件系统 能监测到整个护理单元所有床位的患者信息；系统能为医护人员提供患者在床/离床、翻身体动和心率呼吸、睡眠质量等数据，并且可以进行个性化参数设置，出现异常情况时，系统能及时报警提醒医护人员进行干预；系统可在不同终端使用，如PC端、移动PDA端等。

图1　系统架构Fig.1 System structure

4　系统功能

生命体征监测 系统对床位病人连续24 h不间断监测，包括体温、心率、呼吸、体动，并且可以自由配置床位病人的体征预警，对体征项数据达到危险值的床位进行实时报警，例如可以对体温超过38 ℃的病人进行及时报警。

离床、坠床监视 系统对病人进行离床、坠床的实时监测与报警，同时也支持自由配置对指定床位进行预警设置，如设置5号床位夜间离床超过10 min就进行报警提醒。

褥疮的风险管理 系统对于长期卧床的病人，根据设定的时间间隔和上次动作发生的时间，自动生成短消息提醒看护人员再次移动患者。能够对褥疮的风险进行分析并及时报警，护士可以对不同风险等级的病人进行有效监护，如风险等级高的病人，得褥疮的风险概率相对较大。

睡眠质量分析 系统对床位病人每天的睡眠质量进行分析，通过与长期趋势和医护标准在睡眠时间、躁动、夜间心率和呼吸率的对比来监控夜间睡眠质量，包括浅睡时长、深睡时长、翻身情况等，并可以与前期睡眠进行对比，见图2。

5　应用情况

图2　睡眠质量分析Fig.2 Sleep quality analysis

基于传感技术的智能床位监测系统可以准确检测多达十项生命体征指标，如心率、体温、呼吸、离床时间等。医护人员在履行日常工作职责的同时可通过各种移动终端（PDA，iPad等）和非移动终端（计算机，工作站）全天候监控监护对象，实时查看监护对象的健康数据和接受警告信息，见图3。通过后台服务器，系统每天都会出一份病人昨夜的体征情况，主要包括体征情况、睡眠情况、在离床情况、昨夜心率趋势图、呼吸趋势、翻身情况以及通过知识库给出的分析建议。监护人员可进行数据的分析和对比来判断病患的睡眠模式，参考安静时的心率和呼吸率以及睡眠质量等指标，有利于临床的诊断和治疗。

图3　智能床位监测系统Fig.3 Intelligent beds monitoring system

6　结论

基于传感技术的智能床位监测系统是信息技术在临床应用的新探索，通过在医疗机构对病患的实时监护，可推广到居家养老院进行体征的监控[3]。相信在当今广泛倡导个性化医疗、精益医疗的过程中，传感设备在日常生活中采集的数据将对疾病诊断和治疗发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 谭杏飞, 蓝惠兰, 李艳敏, 等. 重症监护临床信息系统在ICU的应用[J]. 国际医药卫生导报, 2015, 21(8): 1147-1150．

[2] 陈雷. 点评多国仪器展中的传感器[J].国外电子测量技术, 2012, 2(2): 19-23.

[3] 徐蕾, 陈敏亚. 可穿戴医疗设备在医疗监测系统中的应用[J]. 中国数字医学, 2015, 10(05): 23-24．

The Intelligent Beds Monitoring System Based on Sensor Technology

【Writers】CHEN Minya, LU Liangliang
Wuxi People’s Hospital Affi liated to Nanjing Medical University, Wuxi, 214000

【Abstract】An intelligent beds monitoring system based on sensor technology is developed. Through the installation of sensors in the bed, the patient’s vital signs like heart rate, breathing rate can be acquired, other information such as roll over, in/out of bed can be real-time monitored. Also, the system can automatically analysis data and remind the nurse if abnormal events happened. After one year's clinical application, the system received the affi rmation from patients and medical staff.

【Key words】sensing technology, vital signs, fall down, drop of bed, sleep quality

【中图分类号】TP277

【文献标志码】A

doi:10.3969/j.issn.1671-7104.2016.02.007

文章编号：1671-7104(2016)02-0101-02

收稿日期：2015-12-01

基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2012AA02A611)；无锡市医院管理中心2015年度医学科研面上项目（YGZXM1538）

作者简介：陈敏亚，E-mail: minyachen@126.com