智能护理床技术发展

曹武警，喻洪流，雷毅，王振平，王露露

上海理工大学 医疗器械与食品学院(上海， 200093)



智能护理床技术发展

曹武警，喻洪流，雷毅，王振平，王露露

上海理工大学 医疗器械与食品学院(上海， 200093)

【摘要】该文对护理床的国内外研究进展进行概述， 通过重点分析国际上比较有代表性的几款智能护理床的技术状况， 对智能护理床的发展趋势提出了展望。

【关键词】智能护理床； 智明检测； 老龄化

0引言

世界卫生组织规定,60岁以上老年人达到人口总数的10%或者65岁以上老年人达到7%, 称为人口老龄化[1]。据调查， 目前全世界60岁以上老年人口总数已达6亿， 有60多个国家的老年人口达到或超过人口总数的10%， 进入了人口老龄化社会行列[2]。人口老龄化的迅速发展， 引起了联合国及世界各国政府的重视和关注[3]。而我国老年人口数量之大， 位居世界之最。另外， 由于我国人口众多， 每年因为各种疾病、 工伤、 交通事故等原因造成的残障人士也逐年增加， 他们存在不同程度的能力丧失， 如行动、 视力及语言等[4]。为了能够更好地服务这些弱势群体， 为了实现2015年“人人享有康复服务”的宏伟目标， 中央和地方政府也在大力扶持康复器械产业的发展， “十一五”、 “十二五”以来， 科技部已经累计投入与康复器械相关的国家“973”、 “863”及“科技支撑计划”等项目经费达近5亿元。

护理床是一种为了方便照顾残障者发明的护理产品， 其分类方式较多。例如按驱动方式可分为手动和电动护理床。按护理的对象病况可分为重症护理床(Critical Care Beds)、 强化护理床(Intensive Care Beds)、 中期护理床(Intermediate Care Beds)和儿童护理床(Paediatric Care Beds[5-7]等。按床板的拆分的块数可分为二折床、 三折床、 四折床等， 通常情况下床板的折数越多， 它的机械功能越复杂， 能实现的护理功能越多。例如二折床通常只能实现患者起背和平躺的功能， 而七折床可以实现起背、 抬腿、 翻身、 排便处理等诸多功能。目前在国内的相关企业和研究所中， 对护理床的机械功能研究基本已经十分完善， 并不弱于欧美等国。缺少的是智能控制技术、 人机交互和传感器融合技术， 这些关键技术的缺失导致高智能化的护理床技术只掌握在发达国家手中。而国内市面上高智能化护理床难觅踪影或者价格让大多数需要的家庭难以承受。

对于患者和家庭来说护理床是十分重要的， 增强护理能力， 减轻家庭和社会负担， 帮助患者早日回归社会。智能护理床可以智能地辅助患者翻身、 起背、 屈伸腿等活动防止褥疮， 也可以智能地辅助患者排便， 便于清洁， 减轻护理强度。本文主要介绍智能护理床， 对其发展和国内外现状进行描述分析， 并推测智能护理床的广阔的市场前景和未来的发展趋势。

由于目前护理床功能概念划分模糊， 还没有统一的分类方法， 本文将对护理床按如下方式进行分类以便于描述：

(1)按照功能分为医疗辅助类的护理床和生活护理类的护理床。

(2)按照结构分为一体式护理床和床椅分离式护理床。

(3)按照控制方式分为手动护理床、 普通电动护理床、 智能护理床。

(4)按照使用场合分为居家型护理床和医护型护理床。

1国内外护理床研究概况

从技术上来讲， 国内目前的研发目光更多地集中在基于中国人体人机工程学的设计[8]， 而国外公司对于护理床产品的研制包括工艺、 智能化等方面。此外高端智能的护理床只有少数发达国家企业才有大批量的研制生产， 如美国的Stryker Medical公司， 瑞典Getinge AB集团下的的ArjoHuntleigh公司， 日本的Paramount bed公司等。国内大部分高智能护理床目前仍然停留在实验室阶段， 例如北京航空航天大学的床椅一体化服务机器人[9]、 上海理工大学的多功能康复护理床机器人等。以下描述几款比较有代表性的智能护理床与技术参数。

(1)InTouch护理床 美国Stryker Medical 公司开发了一款InTouch护理床[10-11]， 除了有普通护理床的起背升降安全护栏等功能以外， 独特集成了可播放的24种语言的临床短语， 便于诊治各国患者， 并且能够记录多达50位患者的体重变化图， 护理人员能够据此调整护理计划， 最大地帮助患者。该护理床还能够定制自动清洁和定时的翻身改变患者体位， 内置压疮评估量表Braden Scale， 方便医生和护理人员了解患者的情况， 定制不同的康复计划。还可以播放音乐和自然中美妙的声音， 舒缓患者的压力。在ICU病房使用InTouch护理床可以实现数据同步。

(2)Totalcare P500 护理床 美国Hill-rom 公司开发了一款Totalcare P500 护理床[12-13]， 在结构上支持平躺、 起背、 站立等功能， 其集成了该公司研发的Microclimate系统。其数字部分功能包括可以记录并储存多位患者的信息， 并且能够检测床面四个区域的压力、 温度、 摩擦等信息， 基于患者的体重为参考， 智能地对发生褥疮的高危区域进行干燥和散热处理， 减少了褥疮发生的可能， 并且此款护理床支持无手CPR和20°的特伦德伦伯卧位一键转换和复位、 一键警报等紧急施救功能， 保障使用者的生命安全。

(3) Enterprise 9000护理床 瑞典ArjoHuntleigh公司开发了一款Enterprise 9000护理床[14-15]， 它拥有非常便利的自清洁、 除菌的能力。此护理床的所有组件都是通过模块化设计， 均可以拆卸和替换， 便于维护。此款护体床可以较为精确地测量记录患者的体重， 误差在500 g以内， 最大承载重量为250 kg， 可以电动地调节床面的高度、 倾斜、 起背、 曲膝、 抬腿等功能。并且能将这些变化的角度值以数字形式显示在控制板上。另外考虑到紧急状况出现的可能， 此款护理床支持自动CPR和两边手动的CPR。护理床上带有蒸发式的清洁除菌系统， 这套系统可以使护理床保持清洁状态， 提高患者的舒适度也降低了护理人员的护理强度。

(4) Qualitas Gamma护理床 日本PARAMOUNT BED公司研发了一款Qualitas Gamma护理床[16-17]， 设计以安全、 主动、 高效、 高质为原则， 在机械功能上实现了起背、 抬腿、 高低调节、 特伦德伯伦卧位变换， 控制方式有患者控制和护理人员控制两种， 操作便利。而且依据人机工程学的理论在所有的按键都有防误按设计， 保障使用者的安全。制作上选择特殊材料加工， 可以与X光兼容。此护理床的脚部床尾板可以通过感应患者脚的位置来自动调节， 另外此款护理床上有着吸氧机， CPR、 输液架的接口， 另附有用于肌肉牵引的机架， 尽量保障患者的生命安全和提高康复治疗的效果。

(5) Robotic bed护理床 日本Panasonic公司开发了一款Robotic bed[18]， 它依照人机工程学的设计， 让床体可以像轮椅一样带动使用者坐起并开出床框， 预防褥疮也拓展了患者的活动空间， 同时这款护理床也包含着一个先进的家电控制器和屏幕以及第三方的视频监护设备， 这种床大大减少了护理人员的工作强度。

(6) 多功能康复护理床机器人 上海理工大学康复工程与技术研究所2013年与企业合作， 设计了一种多功能康复护理床机器人， 这种护理床具有轮椅式自动床体分离、 对接功能， 轮椅式床主体具有站立、 翻身、 大小便处理等护理功能， 并能进行居家无障碍环境控制。

综上所述， 目前国内外护理床研究的技术可概括为如下几点：

(1)在将患者从平躺姿态转换为坐的姿态或转换为站立的姿态所用的姿态转换设计上， 有多种类型的机构， 例如四边形机构或者机器人臂机构等[19]。

(2)当前对患者体位的检测有多种方式， 例如， 压力传感器分析、 图像分析、 温度检测等。[20]

(3)对于护理床脚轮的设计， 可选用万向轮和中控轮等。

(4)注重CAD和CAM辅助设计， 相比传统工艺从设计到制作都降低成本， 提高效率。

(5)智能护理床在尽可能减少护理人员的劳动强度的前提下， 考虑到患者的需求并进行大量的人机工程学设计。

(6)控制方式智能化， 例如， 可以通过PLC等控制方式例如实现定时翻身、 语音控制、 自动烘干等[21]。

2智能护理床核心技术分析

从上述的几款代表性的智能护理床进行对比分析， 得出智能护理床需要的核心技术如下：

(1)智能护理床多功能智能测控技术 智能护理床可以实现患者家庭监护功能、 信息传递通讯、 紧急逃生等功能、 家庭环境控制系统功能、 生理信息检测、 娱乐益智功能和其他辅助功能， 降低多功能智能护理床成本， 增加其外型的舒适度， 以适应各式医院、 家庭、 福利院等场合。

(2) 智能护理床日常生活护理技术 智能护理床实现患者饮食照料、 移动功能、 体位变换、 大小便的排泄、 躯体移动等功能， 提高日常生活护理机器人的护理工作的人性化、 准确化， 降低其成本， 以适应各式医院、 家庭、 福利院等场合。

(3)智能护理机床智能交互技术 由于智能护理床主要护理对象是重残卧床患者， 这些患者大部分丧失了肢体运动功能， 无法像正常人一样用肢体操作机器， 因此需要研发适合该机器人的智能交互技术， 特别是眼动控制、 语音控制、 嘴动控制以及基于图像识别的机械臂自动定位技术。

3智能护理床发展展望

基于目前国内外的研究状况， 智能护理床的研究依然是任重而道远。护理床与患者的接触可以说是康复器械中最为紧密的， 而且随着社会老龄化加剧， 脑卒中偏瘫全瘫患者逐渐增多， 护理床尤其是智能护理床所具有的社会价值也将越来越大。

在欧美和日本， 护理床的市场价值也日益壮大， 如2011年在美国医用护理床的市场份额达到53亿美元[22]。据日本机器人协会估测， 到2025 年， 日本国内机器人市场份额将达9 310 亿日元(合74.5 亿美元)。而这些机器人将主要应用于医疗护理和福利服务方面[23]。

在我国由于技术起步晚， 护理床的普遍率和技术水平比起欧美等国还是较为逊色的， 但是国家目前也在大力推进康复护理产业， 在《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确提出， 到2015年每千名老人拥有30张养老床位的具体指标。按照上述养老机构及日间照料中心的发展趋势， 预计全国未来5年内， 将新建立600万张养老机构新床位及数万个日间照料中心。另外在国家863计划的支持下， 我国在服务机器人研究和产品研发方面已取得一定成绩， 其中包括助老/助残方向[24]通过生物机械学、 人机工程学、 智能控制技术、 人机交互和传感器融合技术等提升护理的技术水平， 相信国内的智能护理床水平也会有着大幅提升， 再加上国家的大力扶持， 智能护理床必将有着广阔的前景。

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Research Status of Intelligent Nursing Bed

CAO Wujing, YU Hongliu, LEI Yi, WANG Zhenping, WANG Lulu

School of Medical Instrument and food Ergineering, University of

Shanghai for Science and Technology(Shanghai, 200093)

【Abstract】The paper overviews the research progress of the nursing bed, introducing and analyzing some kinds of typical intelligent nursing bed, and proposing the prospects of intelligent nursing bed.

【Key words】intelligent nursing bed， intelligent detection, aging

收稿日期：(2015-05-25)

【中图分类号】TH789

【文献标志码】A

文章编号：1674-1242(2015)04-0217-04

作者简介：曹武警，E-mail: 1440085665@qq.com

doi:10.3969/j.issn.1674-1242.2015.04.007