多功能护理床发展现状与趋势

刘 杰，朱凌云，2*，苟向锋，2

（1.天津工业大学机械工程学院，天津 300387；2.天津市现代机电装备技术重点实验室，天津 300387）

0 引言

我国已于1999年进入老龄化社会，老龄人口绝对数大，增长快[1-2]。因此解决老年人护理问题，让老年人能更好地享受生活变得尤为重要。多功能智能护理床辅助卧床老人完成背部起落、腿部屈曲与伸展、左右侧翻身等身体姿势的调整，降低了褥疮、关节黏连等常见病发症的发病率，解决了老年人的护理问题。本文主要对多功能护理床的国内外研究现状和关键技术进行概述，并对其未来发展方向进行展望。

1 国内外多功能护理床研究现状

国内外多功能护理床产品众多、功能各异，各护理床对卧床老人的护理重点有所不同。卧床老人可根据实际失能程度，选择适合自身实际功能需求的多功能护理床。下文将按照卧床老人的实际功能需求，从国内外多功能护理床的功用方面介绍其研究现状。

1.1 国外研究现状

欧美、日本等少数的发达国家对多功能护理床研发较早，研制时间较长，机械结构设计较合理，功能配置较齐全[3]。经过长期发展，国外部分企业已具备批量生产多功能护理床的能力，如日本的松下公司、八乐梦公司，美国的Stryker Medical公司、Hill-rom公司等[4-6]。现阶段国外主要利用传感器技术、互联网技术和先进科技产品研制高端智能护理床[7-8]，如Hill-rom公司设计的护理床（如图1所示）[9]。

国外众多科研机构针对下肢存在运动障碍，不能独立上下床、室内行走的一般卧床患者，设计了可由床转换成轮椅的多功能护理床。同时，该类护理床还配备了部分其他辅助功能，患者可根据自身实际需求程度进行相应选择。

图1 Hill-rom公司设计的护理床[9]

2009年，日本松下公司研制了一种护理床（如图2所示）[10]。该护理床可在护理人员的操控下，自动转变成轮椅，患者户外活动时，省去了被再次转移到普通轮椅上的过程；同时该床还安装有一个液晶显示屏，卧床患者可以借此观看电视、控制家用电器和监控室内环境等。2010年，松下公司又对该护理床进行了改进，添加了语音识别技术。该护理床功能齐全，能满足一般卧床患者的使用要求，且与现代科技相结合，丰富了卧床患者的生活。日本Murate Machinery公司研制了一款多功能电动遥控护理床，该床分为主床体与电动轮椅2个部分，电动轮椅嵌于主床体内部，患者平躺时，轮椅与主床体嵌合成一个平面；患者坐起时，轮椅平面脱离主床面，收缩变形成坐姿形态，此时患者可以乘坐该轮椅离开床体，四处活动，分离后轮椅相对较小，运动灵活[11]。美国Devicelink公司早期生产了一款床和轮椅相互融合的护理床，如图3所示，患者可以通过人机界面控制该护理床转变成轮椅，辅助卧床患者户外活动[12]。

图2 松下公司研制的护理床[10]

图3 Devicelink公司研制的护理床[12]

长期卧床患者需经常变换体位，护理人员工作量大、劳动强度高。为使患者得到更细致的照顾，减轻护理人员劳动强度，众多研发机构设计了具有多体位变换的护理床。同时，设计人员为帮助患者远离褥疮，还在多功能护理床上添加了相应辅助功能。

德国弗尔克公司生产了一款多体位变换的多功能护理床[13]，该床安装了射频识别装置，在患者需要照顾时能自动提醒护理人员，方便护理人员及时满足患者的需求，使患者得到更加细致的照顾。美国麻省理工学院Basmajian等[14]提出利用滚动床单复位卧床患者的新颖设计，卧床患者可被轻轻地支撑在带有制动滚轮类似吊床式的活动床单上，当护理人员移动患者和更换床单时，几乎不会在患者身体上产生剪切力，既减轻了护理人员的劳动强度，又减少了对患者造成的伤害，并且此设计也可以运用到床对椅和床对床的转移过程中。韩国科学技术院Seo等[15]研制出一种具有压力传感器分布的护理床，该床不仅能准确判断患者的卧床体位，还能利用配套的机械手协助患者做出相应动作。美国德州大学拉斯分校Manohar等[16]结合现有护理床结构，在床褥下安装了压力传感器，通过分析监测数据，实时判断卧床患者体位，当患者某一体位持续时间达到预定值时，护理床会自动调整卧床患者的姿势，有效避免褥疮的发生。新西兰梅西大学Gaddam等[17]设计了一种基于无线监控传感器的护理床，如图4所示。该护理床在各床脚处安装有无线监测装置，当监测到患者出现无法预料的异常情况时，系统会向护理人员发送警告消息。新加坡理工学院Jaichandar等[18]设计了一种预防压疮的护理床，如图5所示。该床通过温度传感器检测患者和护理床之间的温度，当检测到温度脱离预定值时，不仅会自动采取加热或制冷措施调节温度，还会及时提醒护理人员，避免发生意外情况。墨西哥Vázquez-Santacruz等[19]利用传感器技术设计了一种能对患者姿势进行分类识别的多功能护理床，该床可以判断患者的位姿是否符合移动病床的相关条件，当条件允许时，患者可以独自控制护理床移动位置，且能规避移动过程中对自身造成的伤害。

图4 Gaddam等[17]设计的护理床

图5 Jaichandar等[18]设计的护理床

1.2 国内研究现状

我国的护理床研制也有很长的历史，针对不同功能需求的卧床患者，设计了众多具备多种辅助功能的护理床。如背起功能，帮助起床较费力卧床患者背起的护理床；翻身功能，帮助需要经常翻身的卧床患者翻身的护理床以及辅助床上排便功能，帮助生活不能自理、大小便失禁的卧床患者解决排便问题的护理床等。我国护理床机械结构已十分完善，并不弱于发达国家[20]。在传感器应用、控制方式选择等方面，近些年我国已投入大量人力、物力，成果相对显著。下文主要介绍我国针对不同失能程度的卧床老人研制的多功能智能护理床。

1999年，汪吉鹏等[21]利用可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）设计了一款护理床，能辅助实现抬背、屈腿以及侧翻身。该护理床有别于传统的机械机构护理床，其将机电一体化应用到产品中，帮助卧床患者实现多体位变换的同时，充分降低了护理人员的劳动强度，也迈出了我国智能护理床的重要一步。

2006年，Zhang等[22]研究了一种智能护理床，护理人员可以通过语音、键盘或远程网络等来控制调整护理床的姿态。同时，该床还可以监测患者的心率、血压和体温等生理参数，当结果出现异常时，系统会自动报警，及时通知护理人员。

2009年，汪烨[23]设计开发了一种护理床，护理人员可以通过语音或键盘来控制护理床调整姿态以及辅助患者排便等。其将辅助排便装置智能化，减少了护理人员的工作量。该产品还申请了专利，成为具有自主知识产权的家用与医用多功能护理床。

2013年，胡木华等[24]开发了E-bed系列多功能护理床（如图6所示），具有辅助支背、屈腿及翻身等多种功能，还可自动转换成轮椅，在床椅分离后，可由遥控器控制座椅的移动，利用碰撞传感器和巡线传感器可以实现两者的自动连接；同时该护理床还安装有血压、体温等生理参数监测及报警系统，可对患者进行实时监测；其安装的智能液晶显示屏可以供患者进行多种互联网操作；而且该护理床突破了传统护理床的设计理念，对已有产品的特点进行了综合，集多种护理功能于一身，方便使用。

图6 胡木华等[24]设计的E-bed护理床

2014年，Ma等[25]设计的护理床如图7所示，其安装有按钮、语音和远程操作等多种控制系统，控制模式多样，且该护理床的传动系统均采用电力驱动，充分减少了护理人员的工作量。

图7 Ma等[25]设计的护理床

2015 年，刘继忠等[26]研发了一种安装有音视频远程监护系统的多功能护理床（如图8所示），该床可以帮助护理人员对卧床患者进行远程音、视频交互，生理参数采集，信息数据管理等，充分发挥了现代互联网的高科技性能。

图8 刘继忠等[26]设计的护理床

2016年，高振斌等[27]设计了一款安装有智能监控系统的护理床，该系统可以实时监控护理床姿态并自动处理异常状况，同时可对患者的部分生理参数进行监测。该系统的使用提高了护理床的自动化程度及安全性，丰富了护理床的功能。

2018年，蒋皆恢等[28]设计了一款基于物联网+技术的智能护理床，该护理床采用闭合控制模式、模块化设计，护理人员可通过移动智能终端对其进行远程控制，突破了以往对控制距离的限制，控制更具现代化。

近年来，我国充分将现代科技产品应用到护理床上，辅助患者完成某项动作，更具先进性，同时，多种监测装置的安装使护理卧床患者更具针对性、更加智能化。我国正努力进军护理床的高端市场。华东理工大学的Lin等[4]、天津理工大学的李锋[10]（如图9所示）、台湾大学的Peng等[29]、江南大学的Ning等[30]（如图10所示），众多高校师生为了更好地实现护理床辅助背部起/落、侧翻身、抬/落腿、辅助排便、转变轮椅等基础功能，对传动机构、床体布局、尺寸大小等方面进行了优化。同时，我国也开发了一些与护理床配套使用的辅助产品，如Hu等[31]设计了一种可以监测患者与床垫之间温度、湿度和压力的装置，李期盛[32]研发了一款安装了压力传感器的智能护理床垫（如图11所示），Lui等[33]为护理床开发了一个非接触式眼动仪，这些配套产品丰富了我国护理床的功能。

近些年我国高端智能护理床快速发展，成果显著，但仍存在一些问题。同国外相比，我国现阶段对多功能护理床关键技术的运用还不成熟，部分产品存在结构干涉、功能不齐全、人机交互不灵敏、智能化程度不高等问题。

2 多功能护理床关键技术分析

多功能护理床的研制解决了卧床患者一定的生活护理问题，改善了卧床患者的生活环境，提高了医院、养老院等护理机构的服务水平。通过分析国内外典型多功能护理床的特点，概括出以下6点护理床设计生产的关键技术：

（1）人机工程学原理。人机工程学的理论基础是实现以人为中心的设计，充分将“人”这一因素考虑到产品设计中，人机工程学已经发展成为衡量当代产品设计水平的重要指标。人机工程学中详细给出了有关护理床设计的多方面介绍，严格按照人机工程学的要求进行设计，护理床的性能将会得到最根本的保障。

图9 李锋[10]设计的护理床

图10 Ning等[30]设计的护理床

图11 李期盛[32]研制的护理床

（2）多姿态调整机构。护理床分为普通护理床和多功能护理床，两者最大的区别是多功能护理床能够辅助卧床患者完成各种姿态的调整[34]。各姿态的调整变化避免了某一部位长期受压，从而降低了褥疮的发病率。

（3）辅助排便装置。解决卧床患者排便问题，是护理人员和卧床患者的迫切需求。安装辅助排便装置既解决了卧床患者的排泄问题，又减轻了护理人员的工作量。

（4）人机交互装置。在使用多功能护理床时需要使用者不断地发出指令，与之进行交流，信息传递的准确性与高效性影响着护理床使用的体验感[35]。目前的有线按键控制、无线遥控控制、智能平板控制、语音控制、肌电信号控制和互联网远程控制等多种人机交互方式各有特点[36]，使用人员应按照自身实际情况选择合适的交互方式。

（5）生理参数监测装置。多功能智能护理床大多安装有监测患者体温、心率、血压等生理参数的传感器[37]，当监测到的数据不在正常范围内时，系统会及时发出警告信号，护理人员和医生可根据监测到的数据采取相应处理措施。

（6）生活娱乐平台。较先进的多功能护理床大多安装有语音通话设备、电视机、平板显示器等供卧床患者娱乐的相关设施，这些仪器的安装丰富了卧床患者的日常生活。

3 多功能护理床的发展展望

充分利用护理床的关键技术，发展高端智能护理床，使其跻身世界先进行列，我国应在以下6个方面做出突破：

（1）人性化。护理床产品使用者多，个体之间存在差异，若想满足大多数使用者的要求，设计生产者就要从细节出发，做到更加人性化。无论是护理床的外形尺寸还是功能属性都要充分依照人机工程学的相关标准进行设计，使其符合大多数使用者的使用习惯。

（2）智能化。现代科技发展迅速，智能产品与生活联系日益密切。多功能护理床的发展也应跟随时代潮流，将智能控制、智能产品应用到护理床的设计生产中，使用人员可以更方便地下达指令，卧床患者也可通过智能产品了解当今社会的发展状况。

（3）模块化。应按照一定标准对护理床进行模块化划分，根据不同的用户需求，快速生产不同功能属性和控制方式的护理床，将各功能组合，进行等级化划分，使其更接近临床实际需求；模块化可降低制造成本，使其更具实用性，同时也有利于产品的改良升级。

（4）标准化。国内护理床行业要严格按照产品设计生产的有关标准进行生产，使产品规范化、通用化，有利于不同品牌之间的交流，促进产品更优速发展。

（5）一体化。护理床制造企业应根据自己在技术、产品和市场上的优势，利用自身条件，努力实现设计、生产、营销一体化，提高附加品的应用价值和产品的综合性能。

（6）经济性。高端护理床推广较慢，主要是价格高，设计生产者要充分利用现有资源，努力降低生产成本，使价格亲民，促进产品快速投入市场。

4 结语

本文通过讨论国内外多功能护理床的研究现状，得出护理床应具有的六项关键技术：符合人机工程学原理、能够进行各种姿态调整、辅助患者排便、人机交互方式实用化、具有生理参数监测功能、具有生活娱乐平台。国内外多功能护理床的设计生产者应根据卧床患者的实际功能需求，对多功能护理床各功能进行组合，将护理床进行等级划分，使其更贴近临床实际需求。如患者仅失去下肢活动能力时，可选择仅具有转变轮椅功能的护理床；如患者长期卧床时，护理床应具备各项基础辅助功能，如翻身、抬背、屈腿、如厕等，设计生产者不必追求产品功能的齐全。我国护理床行业要向高端化发展，应在产品的设计生产中注重其关键技术的运用，使其功能等级划分更明显，更加人性化、智能化、模块化、标准化、一体化，并充分考虑其经济性。