超轻型可行驶多功能病床的研究

吴倩茹，常建华，刘云鹏，罗田，张振武

（宁夏医科大学公共卫生与管理学院，宁夏 银川 750001）

1 智能病床发展现状

1.1 发展背景

人工智能发展至今，智能化产品已渗入我们的生活。改革开放后，我国医疗系统进入高速发展阶段，人们对医疗生活的便利性及舒适度的要求也越来越高。紧随其后的是互联网的应用广泛以及国家一系列政策性文件的发布，如《健康中国2020 战略研究报告》，这些都加快推动了我国医疗系统数字化的发展、快速进入信息时代进程。当前，我国大部分医院的病人信息采集及处理信息系统逐渐完善，但是，现阶段医院内病床仍处于传统阶段。人工智能在病床上的研究与应用较少，而现在随着人口老龄化的速度加快，病人及其家属对医疗水平的要求也愈来愈高，护理行业受到了严峻挑战。病床是住院、疗养时最重要的医疗设备之一，所以配置符合要求的病床已成为每个医疗单位核心的问题。

1.2 调研分析

智能病床于大部分人来说知之甚微，国内一线城市智能病床发展较快，而三线城市等交落后地区的智能病床的发展甚至仍然处于滞后的状态。本小组成员通过整理学校多组社会实践报告统计得出，银川市民约有45%以上对医疗器械方面的智能化发展比较关注，其中35%以上希望能够普及智能病床的应用，但由于受限于社会发展水平，只有极少数人接触并使用过智能医疗器械，大部分人还仅仅处于“听说”的地步。对于银川而言，医疗器械的等级远远比不上北京上海等一线城市，这就使得银川乃至整个宁夏区内人民大部分都迫切希望本地的医疗器械水平能够有一个与“质量与数量”并行的飞跃。此外，根据对宁夏医科大学总医院进行实地考察分析，宁夏医科大学附属医院现有实际开放病床2000 多张，极大一部分为普通病床，只具有简单的升降功能，在应急处理方面还是存在不足。医院护士指出：“医院是为患者服务的场所，一切资源只有一个目的，那就是减轻患者的疼痛并尽最大的努力治愈患者，在病床方面，并不要求病床具有多么高的科技技术，只要能够最大可能地解决患者的疑难问题，就是好病床！”从而可知，智能病床应以患者的需求为目标，减轻患者的痛苦与心理负担，从而更快地恢复。同时，医院护士，相关医生迫切地表达出他们对智能病床的期望，“智能病床如果能以最早的时间，最好的成果，最低的成本进入病房，那将是患者之福，老百姓之福！”在采访患者时，便有患者指出“如果智能病床能够减轻我们的疼痛，让我们的家属不再为我们分心，而且使用费用低的话，那就最好不过了。”因此，我们在设计智能病床的时候，不仅考虑到功能，效率，经济性,还要考虑到它的使用价值，要具有普遍适用性。

无论是对医生还是病人而言，相对普通的病床，智能病床不再只具有单一的功能。它将会集自动行驶、助翻身、餐桌、远程遥控等功能于一体。在无人看护与医护人员紧缺的情况下提高医疗效率。人们普遍希望通过某种智能病床产品来分担他们的压力。当下，大众所希望的智能病床功能具有以下几方面：在不伤害到患者的前提下，帮患者完成基本的生理活动。如不便行动的病人可通过智能病床自行调整舒适的床位；通过智能病床获得病人的人体生理活动，对病人身体做实时监测；按照既定路线进入病人指定科室进行检查以此减轻医护人员的负担。

1.3 调研得出的问题总结

但现阶段在国内，相关智能技术尚未成熟，导致智能病床远达不到人们所期盼的效果。另外国家对研究相关项目的资金投入不足，加之地方医疗单位不愿花费资金购进智能病床，人们对智能病床的认识不足，更加减缓了智能病床的发展。智能病床的出现，会减轻护工的工作强度，照顾生活无法自理的老人，或者长期在家疗养的病人、无人看护的残疾人等。随着科技的发展，智能病床将会开创护理的新天地。

2 工作原理

2.1 遥控运动

该超轻型可行驶多功能病床分为床体部分和实时监测部分，二者之间采用无线通讯的方式连接。床体利用利用碳纤维增强环氧树脂复合材料打造，以车作为载体，采用51 单片机作为主控芯片与各模块互相协作，实现遥控运动的功能，通过200m 蓝牙无线遥控模块与单片机结合，单片机通过读取遥控模块信号给电机驱动模块相应的信号以控制车的前后左右运动与转圈。

2.2 减震避障行驶

四轮驱动并且均加装减震器, 利用超声波传感器避障进行智能行驶，前后均加装差速器确保其可以灵活转弯，且智能病床的避震功能也可使重伤患者减轻摇晃的痛苦。利用光传感器的性能，为其制定明确路线，可实现精准行驶的功能，避障减震及精准行驶功能可以使那些需要从病房移动到手术室，CT 室或是到医院公园晒太阳的患者更加安全平稳的行驶过去。

2.3 实时的体质特征监控

体温、湿度的检测我们可以采用最简单的体温计、湿度计，在搭配体重重量传感系统，对体重进行监督，在对于我们主打的自主移动，目前提出两个方法，一是使用红外线感光技术，在移动时通过地上的横线进行引导，这种方法简单成本低 但是风险性较高，成功率低，二是使用最新提出的5G 技术，5G 技术使用的范围中有一项是智能家电的控制，通过远程操作对家电开关进行控制，此方法成功率高，安全性强，但相应的成本高，技术要求高，不易实现。

此外，在智能病床上可以安装一些智能系统，如温控系统，水平调整器，智能病床会对病人进行实时的体质特征监控，并且将监控数据发送给电脑、手机等客户端以便人们进行查看与控制设备，为确保安全性与距离性可以选择蓝牙连接客户端与智能病床，蓝牙传输的抗干扰能力与安全性都相对于网络传输强，现阶段特殊的蓝牙设备传输距离只能在100m 范围之内进行，超过这个距离都会链接不上，且蓝牙的使用范围广，基本不受其他外电路及其他环境影响，同时蓝牙可以双向传递数据，当病床上的蓝牙模块接收到客户端发送来的指令时可以及时做出反应。

3 创新点

本组设计的智能病床具有以下创新特色：

（1）碳纤维复合材料。利用碳纤维复合材料打造的床体不笨重，轻便但质地坚硬。

（2）自动餐桌。床尾的自动餐桌有折叠和展开的功能，便于患者进食和其他的活动。

（3）按摩功能。按摩功能对于一些术后患者的康复治疗和术前患者的缓解疼痛都有一定的帮助，可以使患者在舒服的基础上很快痊愈。

（4）升降功能。床头的升降功能对于那些不能自己起身和需要半卧的患者来说是一个既方便又舒适的功能。

（5）避障减震。具有避障减震功能，病床可载病人自动、安全平稳的行驶到指定科室进行检查。

（6）智能手机控制端。护士无需打扰病人就能方便了解病人的体温数据等状况，在护士站的监测终端上一目了然。

4 智能病床发展趋势分析

4.1 符合群众需求

随着我国人口老龄化增长速度逐渐加快，医疗行业同样迎来了十分严峻的考验，医院所应具有的医疗护理水平以及医疗设备与智能化技术结合成为了当前急需解决的重要问题。我国智能化医疗设备发展速度发展迅速，正向成熟的方向发展，促进医疗设备的智能化、将传统的医疗设备与计算机技术、自动控制等技术互相融合已逐渐发展成为新潮流。由于智能病床的造价较普通病床相对昂贵且与传统医疗设备相结合的智能化技术尚不成熟。

目前我国医院均采用普通病床，这些病床的功能仅限于为病人提供躺着的空间，并无其他功能。而一些病人由于疾病的原因，无法自由的进行各种行为，例如喝水、进食等行为皆需要在家属及护士的帮助下才能完成，并且长时间在病床上躺着也会大大增加患者肺部感染及褥疮的风险。一方面给病人产生了不便，另一方面也增加了医护人员负担。因此智能病床既可以减轻病人在进行翻身、进食等活动时所经历的不便，也能够减轻陪床家属负担及医护人员的劳动强度。智能病床的研发能够为医生提供更高效率诊断以及更为及时的治疗，并且随着智能化在生产生活等各个方面的应用，智能病床的研究能够使我国在医疗设备的智能化发展方面得到一定的突破。

我国在智能医疗设备方面的市场需求，减轻医疗行业在医护人员数量上的需求，以及医护人员的工作量，提高普通民众对智能化设备的认识，促进我国的其他方面智能化的应用及发展。

4.2 丰富化和普及化

未来智能病床功能的发展趋势也会更加的丰富化和普及化。产品的研究不仅能减轻护理行业的压力，还能够保护病人的隐私及尊严。但现在我们要做的不仅仅是完善智能病床的各个功能，还需要相关部门的大力宣传，使智能病床受到更大的关注，促进产品技术的发展。我们的研究团队考虑了患者的需求，结合相关技术，设计这一款满足社会需求的智能医疗床，使患者能够更加灵活地控制周围环境，在无人看护的情况下，也能照顾好自己，但在当前医院的病床普遍无法满足该需求，而智能病床的出现让病人可直接用语言下命令或动动手指通过按钮就可以实现。