安寝一老年人自动排便处理控制系统设计与研究

赵明举 张敢

【摘 要】本文介绍设计了一种安寝一老年人自动排便处理系统设备，主要有智能护理控制主机和智能护理床构成。智能护理主机主要可以通过生物化学反应电化学传感器能够识别人体大便的传感器，通过水位探针来采集人体尿液的产生和感知净水箱里面的水位;通过MKB0908来感知卧床病人在产生大小便过程中体温、心率和血压的变化，上水和排污系统可以通过电磁阀的通过过程来产生。系统中央处理器（ARM）可以实时、动态显示病人出现大小便过程的生命体质特征参数，完成对大、小便之后的冲洗、收集、烘干、上水、排污等系列工作。智能护理床主要有自动/手动起背（0?～30?）、防下滑、调节防下滑、防侧滑有效防止倒（30?～60?）、自动反身功能（0?～30?），符合护理标准、保护长期卧床人员的腰脊功能（起背时背板带动床垫向上、向后自动拉升，床垫和后背保持相对位置保持不变）、紧急断电功能、配备夜护感应灯。

【关键词】ARM控制器;智能护理;大小便;传感器

一、绪论

老年人卧床大小便护理仪设备将使卧床病人彻底告别便盆和尿不湿的传统护理年代，避免了异性护理的尴尬，让使用者不再感觉自己是个累赘而产生的负罪感，让护理工作变得更加轻松。然而由于该弱势群体数量大、护理人员紧缺和护理费用高等问题，导致这些弱势群体的家庭护理矛盾日益凸显。目前市场上的长期卧床病人大小便清洁护理机在“智能护理”方面己比较完善，已经具有大小便自动识别与回收、温水清洗与自动烘干等功能，达到了“人性化”护理的要求，但在使用过程中仍然需要专门的“陪护人员”，对于绝大多数现代家庭而言，无论从人力还是财力，这都将是一个沉重的负担，同时也限制了大小便清洁护理机在家庭中的推广使用，因此，社会迫切需要一种在现有护理功能的基础上能够实现“无人护理”功能的新型大小便清洁护理机。

二、智能护理床主要设计功能

1、自动/手动起背（0?～30?）;

2、防下滑、调节防下滑、防侧滑有效防止倒（30?～60?）;

3、自动反身功能（0?～30?），符合护理标准;

4、保护长期卧床人员的腰脊功能（起背时背板带动床垫向上、向后自动拉升，床垫和后背保持相对位置保持不变）;

5、紧急断电功能;

6、配备夜护感应灯;

三、智能护理控制主机主要功能

1、智能护理控制装置主要功能：

① 自动感应功能

②自动收集功能、自动清洗功能和自动烘干功能

③模式设置自由设置功能

④大小便冲洗功能

⑤身体冲洗功能

病人身体的冲洗，需要有合理的控制流程，包括水温、水压的控制和烘干排风温度和风速的控制，还能够控制冲洗喷头的方向，能够使病人感到舒适，而且又能够冲洗干净。当大小便被收集完成后，系统迅速进入冲洗环节，干净温水通过喷嘴对集便器内部和使用者隐部位进行清洁。喷出的净水是都是经过预加热的，可根据使用者的要求设置合适的水温范围。

烘干完成后，即本次大小便清理工作结束，大小便斗恢复与人体皮肤的非紧密接触状态，保持通风透气效果。

⑥储污容器的检测

当储污容器污水接近容量限制时，系统能够报警，并不在进行排污处理，以防止污水溢出，本设计采用智能型非接触式液位感应器，该器件采用了先进的信号处理技术及高速信号处理芯片，突破了容器壁厚的影响，实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触检测。液位传感器（探头）安装于被测容器外壁的上下方（液位的高位与低位），非金属容器无需对其开孔、安装简易、不影响生产。

⑦储水桶的检测，净水的加热控制

统能够检测到储水桶是否放置，以及储水桶内剩余水量是否越下限，并提示护理人及时加水，加热桶的加热控制模块设计有水温检测和水位检测，防止水温过高烫伤病人皮肤，以及防止加热桶干烧等措施。

⑧人机交互功能

护理机采用LCD液晶大屏显示，结合触摸功能可以实现系统的参数设置和数据查询（包括各个传感器的状态），以及报警信息的查询。

2、智能护理控制装置系统主要构成方案

系统主要由ARM单片机主控板、按键板和LCD显示模块、传感/变送器模块、执行机构模块、4G全网通通信模块等几部分组成。报警信息通过4G无线通讯模块以及手机APP的形式查看病人情况，有报警就提示监护人及时回家处理。

三、项目研究的创新点

本项目拟在用独特的大小便检测装置，完成人机交互功能和自动控制系统研发，提供一种新的解决方案。

1 独特的大小便检测装置

老年人卧床大小便护理设备研发其中第一阶段总体实现过程可利用现有的温度、湿度、压力、光电等现有传感器对信号进行放大、采集、分析来实现部分相关功能;同时也可以结合卧床老人产生大小便時压力、心率、气味等生物特征来研制出的传感器来采集相关信号实现相关功能。

2 人机交互功能设计

可以通过手机、PC机终端实时查看卧床老人有无大、小便产生。第一阶段做出对产生污物，实现冲洗相关功能对应实物模型。

3 管道堵塞智能检测功能

在使用过程中有时候会因为某些造成管道堵塞，特别是大便时排污管道极易造成管道阻塞。该设备通过检测判断出水口是否有水流出，在结合排污风机和水泵工作状态。判断管道是否阻塞，并能够及时关闭控制，产生报警信息，通知护理监护人员及时处理，排除故障。

四、结论

针对卧床不起的相关人群，大小便护理设备可使病人彻底告别便盆和尿不湿的传统护理年代，避免了异性护理的尴尬，让使用者不再感觉自己是个累赘而产生的负罪感，让护理工作变得更加轻松。

可解决卧床病人带来的护理人员紧缺和护理费用高、无人照看等系列问题。大小便清洁护理机在家庭中的推广使用，解决了中国目前面临老龄化社会进程中难题，能够实现针对卧床病人“无人护理”的社会难题，提高家庭生活的幸福指数。

题目来源：

2021年度郑州科技学院校级横向预研科研项目，项目类别：自然科学，项目名称《安寝-老年人自动排便处理控制系统研发》。