医用护理床防坠系统和方法 |
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| 申请号 | CN201710515619.X | 申请日 | 2017-06-29 | 公开(公告)号 | CN107174428A | 公开(公告)日 | 2017-09-19 |
| 申请人 | 杭州市第三人民医院; | 发明人 | 丁海飞; 方红薇; 沈玉萍; 陆乙君; 徐蓉; 张俊; 吴明光; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种医用护理床防坠系统和方法，系统由 薄膜 压 力 传感器 阵列模 块 、多通道选通和比例放大模块、护栏状态检测和控 制模 块、 信号 处理主控模块、直流载波通信模块、护士站监控终端组成。薄膜 压力传感器 采集卧床患者的体压分布，推断睡眠时的 位置 ；基于坠床统计资料， 自动调节 护栏；既降低了坠床事故率和护理工作量，又给患者提供了尽可能大的肢体 自由度 。碰珠 电触点 传感器检测护栏状态，采用固态继电器控制护栏状态，简单可靠；防坠系统采用24V直流供电，本质安全；护栏升降通过燕尾槽滑动副+ 锁 舌/孔实现，灵巧实用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种医用护理床防坠系统，其特征在于，系统由薄膜压力传感器阵列模块(100)、多通道选通和比例放大模块(200)、护栏状态检测和控制模块(300)、信号处理主控模块(400)、直流载波通信模块(500)、护士站监控终端(600)组成；医用护理床数＝N≥1，医用护理床防坠系统与医用护理床一一对应，护士站监控终端(600)数≡1；薄膜压力传感器阵列模块(100)经多通道选通和比例放大模块(200)、与信号处理主控模块(400)相连，护栏状态检测和控制模块(300)、与信号处理主控模块(400)相连，信号处理主控模块(400)经直流载波通信模块(500)与护士站监控终端(600)相连；信号处理主控模块(400)与护士站监控终端(600)组网，遵循Modbus--RTU协议，护士站监控终端(600)为主机，信号处理主控模块(400)为从机； |
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| 说明书全文 | 医用护理床防坠系统和方法技术领域背景技术[0002] 医疗护理床是卧床患者住院/回家治疗时不可或缺的标配器械。根据使用场合的不同，可分为家用护理床和医用护理床；本文讨论的对象定位医用护理床。若从护理功能的视角考量，又分成基础功能护理床和多功能护理床；基础功能护理床通过手摇的机械传动方式，提供起身、坐卧、吃饭等基本功能，自动化程度较低，舒适性体验较差；多功能护理床在基础功能护理床上，增设翻身、曲腿、入厕、洗头洗脚、生活娱乐等医疗和人性化功能，具有较高的自动化和舒适性。基础功能护理床的动力依靠人工手摇方式产生；多功能护理床的动力源则有气动、液压和电机三种类型，其中主流驱动方式是直流线性电动推杆。简言之，传统的手摇机械式医用基础功能护理床，现代的电动智能化医用多功能护理床，在差异化市场中相辅相成相得益彰；综合评估两者TCO，运维技术门槛，医用基础功能护理床的“江湖老大”地位仍“涛声依旧”，虽然医用多功能护理床的占比呈逐年增长态势。医用护理床的全球知名产品有：德国弗尔克公司的Model-S-382-Vis-à-vis多功能护理床，日本八乐梦公司的CA-29B电动护理床等；本文立足医用多功能护理床探讨防坠系统。 [0003] 医用多功能护理床简称医用护理床，由床体结构单元、动力驱动单元、控制通信单元组成；床体结构单元包括床架、床面板、靠背、护栏、附加结构(如餐桌、输液架等)；动力驱动单元的动力源，毋庸置疑首选直流线性电动推杆，动力驱动单元的的驱动机构，非连杆机构莫属；控制通信单元以MCU为核心，遵照医嘱执行护理：借助动力驱动单元调整床体姿态，与护士站监控终端交换信息。医用护理床设计需兼顾功能和安全两方面的要求；遵循《中华人民共和国医药行业标准，医用电气设备(第2部分)：医院电动床安全专用要求(YY0571 -2005)》，该标准等同国际标准IEC60601--2--38：1996《医用电气设备--第2 部分：医院电动床安全专用要求》及修改件1：1999。 [0004] 业界的不懈研发投入，推动着医用护理床的持续技术进步。床体结构单元突破了经典的可调三折床板设计，四、六、八折床板等新颖设计层出不穷，增加了床体结构单元的自由度和灵活性。动力驱动单元的连杆机构设计，不再拘泥低层次的功能实现和强度验证，旨在追求更高层次的体验满足：基于人体工学理论，应用《人体工程学图解》数据，优化连杆机构的结构和尺寸，使卧床患者转动中心和连杆机构转动中心的契合度MAX，即患者享有最佳的体验。控制通信单元的智能化日臻完善，提高了医用护理床的易用性可靠性，以及医院的护理品质和信息系统集成度。 [0005] 医用护理床厂商重视产品的功能，从侧翻身预防褥疮、屈伸腿身体康复，延拓至生理参数监护、辅助睡眠、温度控制。遗撼的是，厂商对护理时暴露出的坠床亊故缺失应有的关注；认识上有失偏颇、存在着严重误区，简单武断地将亊故全部归结于用户的疏忽过失，未曾尝试改进产品、补齐短板。厂商注意到产品选材的无害环保，也着力排除开关、外露电线触电的潜在危险，甚至设法避免视、听、触觉对患者的强烈刺激；但是多年来困扰医疗单位的坠床亊故，至今未列入厂商的议亊日程，减少或杜绝坠床亊故的针对性解决方案千呼万唤不出来。考察审视医用护理床的实际运行环境，一个不争的事实是，产品中存在的坠床亊故隐患将会被“实际运行环境”成倍放大。 [0006] 首先，我国的医护比例不合理。2010年，千人护士数1.52，医护比例1： 0.85。2015年，千人护士数2.36，注册护士324.1万，医护比例1:1.07；医护比例的倒置宭境终得逆转。2020年，根据国家卫计委颁布的愿景规划，注册护士 445万，千人护士数3.14。我国的护士培养，纵向对比成绩斐然；与发达国家1： 3的医护比例作横向比对，尚有很长的路要走。不难想象，护士日常的工作强度之大，承受的心理压大之大。因此，坠床隐患企盼护士强化巡查补救，既不现实又无可能。其次，护工队伍的现状令人堪忧。护士留出的巨大护理缺口，靠“中国特色”的护工填补。X省的护工调查数据如下，男女比例13.3％：86.7％， 50-59岁 49.9％，农业户口88％，小学及以下57.9％，未受过培训43.1％，未购买“三险”64.5％，整体队伍的职业认同感低。显然，坠床隐患企盼护工强化巡查补救，套用一句流行词“你想多了”。第三，我国的老龄化进程。2015年， 60/80岁以上老人2.12/0.2339亿，失能与半失能 4000万；2050年，60/80岁以上老人4.92/1.2亿；数以亿计的银发大军无疑是坠床隐患的第三件倍增放大器。 [0007] 医用护理床和防坠系统较有代表性的知识产权成果综述如下： [0008] ·发明专利“新型电动护理床”(ZL200610047957.7)，提出床中部设下凹区，区内设吻合滑板，背板通过驱动机构与滑板连接；背板放平作普通床；背板翘起与滑板向床体一侧滑出，可将腿下垂作沙发，读书、看报、吃饭等。 [0009] ·发明专利“护理床自动便解装置”(ZL200710175420.3)，提出床架下安装便解装置，包括堵垫机构、座便器机构、水平驱动机构和竖直驱动机构，方便病人大小便且不会污染环境。 [0010] ·发明专利“防褥疮按摩翻身护理床”(ZL200810158565.7)，提出移动床板通过左右连接板连接，左/右连接板与两个电动推缸相连，四个电动推缸均安装在移动架上。护理床病人移出一段距离再翻身，翻身后不会偏向一侧，可预防褥疮产生。 [0012] 上述有益探索，提出护理床的多功能设计和防坠举措。输入“护理床”检索“名称”，发明/实用专利达567/2694件；综观研究硕果，热点聚焦在护理床的功能设计：翻身防褥的辅助治疗，屈伸四肢的康复治疗，自动便解的生活便利等等。另一方面，涉及护理床安全方面的专利少之又少，围绕护理床防坠的专利更是廖若晨星。住院患者坠床，伤害患者的身体健康，增加医疗成本，易造成医疗纠纷。医用护理床的防坠系统是典型的系统工程；汇总坠床亊故的统计资料，分析挖掘亊故形成的内在规律，是系统工程成功的必要条件；界定系统工程实施时的约束边界，提出针对性的技术路线和解决方案，是系统工程成功的充分条件。 [0013] 分析坠床统计资料，坠床亊故具有统计意义的内在规律：坠床患者年龄， 50周岁以上的老年人居多；坠床高发时段，凌晨1-5点的深度睡眠期；坠床最大关联度的诱因亊件是患者便后，降下的护栏忘拉上催成的；故检测和自动调节护栏状态是必须的。此外，患者及亲属强烈排斥医嘱之外的束缚身体防坠方法；故勿越约束边界实现防坠。人体工学和《人体工程学图解》表明，坠床与睡眠时的位置有关。显然，通过薄膜压力传感器，采集患者的体压分布；推断睡眠时的位置亦是必须的。 发明内容[0014] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种医用护理床的防坠系统和方法。 [0015] 医用护理床防坠系统由薄膜压力传感器阵列模块、多通道选通和比例放大模块、护栏状态检测和控制模块、信号处理主控模块、直流载波通信模块、护士站监控终端组成；医用护理床数＝N≥1，医用护理床防坠系统与医用护理床一一对应，护士站监控终端数≡ 1；薄膜压力传感器阵列模块经多通道选通和比例放大模块、与信号处理主控模块相连，护栏状态检测和控制模块与信号处理主控模块相连，信号处理主控模块经直流载波通信模块、与护士站监控终端相连；信号处理主控模块与护士站监控终端组网，遵循Modbus--RTU协议，护士站监控终端为主机，信号处理主控模块为从机； [0016] 薄膜压力传感器阵列模块包括第1薄膜压力传感器、第2薄膜压力传感器、递增至第32薄膜压力传感器，共32只，薄膜压力传感器型号A301，几何参数Φ＝9.5mm、厚0.208mm；32只薄膜压力传感器轴对称、按头/背/座/腿部配置在长×宽＝1960mm×900mm矩形内，头部、背部、座部、腿部分别配置4、12、 8、8只薄膜压力传感器；令矩形上边的中点为坐标系原点，矩形右侧16只薄膜压力传感器的坐标如下： [0017]传感器序号 X坐标(mm) Y坐标(mm) 传感器序号 X坐标(mm) Y坐标(mm) 102 50 80 104 50 160 107 100 300 108 200 300 111 100 550 112 200 550 115 100 800 116 200 800 119 100 900 120 200 900 123 100 1000 124 200 1000 127 150 1250 128 300 1250 131 150 1500 132 300 1500 [0018] 所述的多通道选通和比例放大模块包括多通道选通电路、比例放大电路，多通道选通电路以ADG732芯片为核心、比例放大电路以AD8615为核心；第1 薄膜压力传感器、第2薄膜压力传感器、递增至第32薄膜压力传感器的32路输出，分别与ADG732脚12、11、…、40相连，即分别与ADG732端口S1、 S2、递增至S32相连；ADG732脚15、16、17、18、19分别与信号处理主控模块的ATmega128脚35、36、37、38、39相连，ADG732脚43与AD8615脚3 相连；R221和R222的一端接AD8615脚4，另一端分别接地、AD8615脚1，AD8615 脚1与信号处理主控模块的ATmega128脚61相连；薄膜压力传感器阵列模块输出32路压力信号，信号处理主控模块控制ADG732、从32路压力信号中选1、输出信号UD，UD经AD8615调理后输出UO＝(1+R222/R221)×UD，信号处理主控模块采样处理AD8615输出的UO。 [0019] 所述的护栏状态检测和控制模块包括护栏状态检测电路、护栏控制电路；护栏状态检测电路采用碰珠电触点传感器，护栏“拉上”/“降下”状态时，碰珠与导电定位块接触/脱离；导电定位块接地，为孔径上小下大的半圆台状体，与护栏的固定杆圆弧侧顶端齐平安装，碰珠电触点传感器嵌入护栏的升降杆，正对护栏的固定杆圆弧中心点；碰珠通过金属弹簧互连，一路经R301接5V，另一路与信号处理主控模块的ATmega128脚25相连；护栏“拉上”状态，碰珠经导电定位块接地，0V输出至ATmega128脚25，护栏“降下”状态，5V输出至 ATmega128脚25；护栏控制电路采用IRFP150型固态继电器SSR401，电磁铁L401； SSR401的控制端口接信号处理主控模块的ATmega128脚48，SSR401的两个输出端口经电源、L401相连；L401通/失电对应升降杆“降下”状态时锁舌的释放/锁定，升降杆“降下”状态时的锁舌锁定可借助附设的手动开关转入释放；锁舌和护栏控制电路嵌装在固定杆内，升降杆上预留锁舌孔； [0020] 防坠护栏的机械装置包括护栏的固定杆、护栏的升降杆，升降杆为两端圆弧的长方六面体，升降杆的底部安装压缩弹簧，弹力F≥升降杆重力+20N；固定杆与升降杆采用燕尾槽滑动副配合，升降杆沿固定杆圆弧长方六面体孔的平面壁燕尾槽升降滑动，升降滑动涉及“拉上”/“降下”两个状态的转换流程；“降下”状态转换成“拉上”状态：拨动手动开关或L401通电，锁定升降杆“降下”的锁舌缩回释放升降杆，升降杆底部的压缩弹簧推动升降杆向上滑动，直至碰珠与导电定位块接触、上限位、转换成“拉上”状态，“拉上”状态转换成“降下”状态：人工压下升降杆，锁舌伸出进入锁舌孔、锁定升降杆、下限位、转换成“降下”状态。 [0021] 所述的信号处理主控模块以ATmega128芯片为核心，ATmega128脚51、50、49分别与直流载波通信模块的MM1192脚1、5、6相连；ATmega128控制多通道选通电路，选通薄膜压力传感器阵列模块输出的32路压力信号中的1路，采集经比例放大电路调理后的该路压力信号；ATmega128通过护栏状态检测电路、护栏控制电路，检测和控制护栏的状态。 [0022] 所述的直流载波通信模块以MM1192芯片为核心；MM1192脚6、1分别经 R2、R1接地，C1两端分别与MM1192脚3、4相连；MM1192脚15、16分别经 R7和C6、R6和C5接入载波输出的负、正端，MM1192脚11与VCC和C2一端相连，C2另一端与MM1192脚13相连；D1和D2串联、D3和D4串联、D2和D4另一端接地，D1和D3另一端分别与MM1192脚14、12相连；R3、R4的一端分别与MM1192脚14、12相连，另一端分别与MM1192脚9和L1一端、脚10 和L2一端相连；L1、L2另一端并接R3，分别经C3、C4接入载波输出的正、负端；信号处理主控模块与护士站监控终端构成直流载波Modbus网络，采用RTU 报文帧格式：地址1字节，功能码1字节，数据占0～252字节，CRC校验2字节，报文帧之间≥3.5字符的时间间隔；报文帧的第一个字节为地址，地址取值范围为0～ 255，地址0为广播地址，功能码取值为1～255。 [0023] 所述医用护理床防坠系统的防坠方法，方法流程包括防坠方法的初始化流程，防坠方法的执行流程； [0024] 变量说明 [0025] 高危时间区high risk time interval，Time_HRI，Time_HRI∈[1,5] [0026] 高危患者high risk patient，Patient_HR，1/0＝是/否 [0027] 高危时间high risk time，Time_HR，1/0＝是/否 [0028] 护栏状态guardrail state，State_guardrail，1/0＝拉上/降下 [0029] 降下时间lower time，Time_lower [0030] 降下时间计数器lower time counter，Time_LC [0031] 降下时间0的值lower time0 value，Time0_LV＝0min [0032] 降下时间1的值lower time1 value，Time1_LV＝5min [0033] 降下时间2的值lower time2 value，Time2_LV＝15min [0034] 降下时间3的值lower time3 value，Time3_LV＝30min [0035] 降下时间4的值lower time4 value，Time4_LV＝60min [0036] 第1薄膜压力传感器的压力记为P101，以此类推至P132 [0037] 压力矩阵Press Matrix，MP[]9×4，初始化MP[]9×4＝FFFF [0038] MP[1,1]＝MP[1,4]＝MP[2,1]＝MP[2,4]≡FFFF，FFFF表征未用 [0039] MP[]9×4列1、2/3、4存储床的左、中偏左/中偏右、右传感器压力 [0040] MP[]9×4行1、2/3、4、5/6、7/8、9为床的头/背/座/腿传感器压力 [0041] MP[1,2]＝P101，MP[1,3]＝P102，MP[2,2]＝P103，MP[2,3]＝P104 [0042] MP[3,1]＝P105，MP[3,2]＝P106，MP[3,3]＝P107，MP[3,4]＝P108 [0043] …… [0044] MP[9,1]＝P129，MP[9,2]＝P130，MP[9,3]＝P131，MP[9,4]＝P132 [0045] 列传感器压力Press Column，PC[]1×4, k＝1、2、3、4 床中部和右侧的平卧位置判据 [0046] 判据1--正中卧：PC[3]＞PC[4]and PC[2]＞PC[4] [0047] 判据2--偏右卧：PC[3]＞PC[4]and PC[2]＜PC[4] [0048] 判据3--右侧卧：PC[3]＜PC[4]and PC[2]＜PC[3] [0049] 判据4--非规卧：上述3种判据之外，归入“偏右卧” [0050] 工况分类说明 [0051] 工况0--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、右侧卧，Time_lower＝Time0_LV[0052] 工况11--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、偏右卧，Time_lower＝Time1_LV[0053] 工况12--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、右侧卧，Time_lower＝Time1_LV[0054] 工况13--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、右侧卧，Time_lower＝Time1_LV[0055] 工况21--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、正中卧，Time_lower＝Time2_LV[0056] 工况22--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、偏右卧，Time_lower＝Time2_LV[0057] 工况23--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、偏右卧，Time_lower＝Time2_LV[0058] 工况24--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、右侧卧，Time_lower＝Time2_LV[0059] 工况31--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、正中卧，Time_lower＝Time3_LV[0060] 工况32--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、正中卧，Time_lower＝Time3_LV[0061] 工况33--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、偏右卧，Time_lower＝Time3_LV[0062] 工况4--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、正中卧，Time_lower＝Time4_LV[0063] 防坠方法的初始化流程 [0064] 按医嘱Patient_HR＝1/0、MP[]9×4＝FFFF [0065] Time_HR＝1、Time_HRI∈[1,5] [0066] State_guardrail＝Time_LC＝Time_lower＝0 [0067] Time0_LV＝0、Time1_LV＝5、Time2_LV＝15 [0068] Time3_LV＝30、Time4_LV＝60 [0069] 防坠方法的执行流程 [0070] 1、读时间、参照Time_HRI，Time_HR＝1或0 [0072] 3、读第1～32薄膜压力传感器压力P101～P132 [0073] 赋值压力矩阵MP[]9×4＝P101～P132 [0074] 4、计算列压力PC[]1×4，基于判据1～4，获平卧位置 [0075] 5、根据Patient_HR、Time_HR、平卧位置，得Time_lower [0076] 6、6-1State_guardrail＝1，则Time_LC＝0，返“1” [0077] 6-2State_guardrail＝0，Time_LC计时 [0078] 如果Time_LC＜Time_lower，返“1” [0079] 否则信号处理主控模块执行升降杆“拉上”操作 [0080] 报警、Time_LC＝0，返“1”。 [0081] 本发明与背景技术相比，具有的有益效果是： [0082] 薄膜压力传感器采集卧床患者的体压分布，推断睡眠时的位置；基于坠床统计资料，自动调节护栏；既降低了坠床事故率和护理工作量，又给患者提供了尽可能大肢体自由度。碰珠电触点传感器检测护栏状态，采用固态继电器控制护栏状态，简单可靠；防坠系统采用24V直流供电，本质安全；护栏升降通过燕尾槽滑动副+锁舌/孔实现，灵巧实用。附图说明 [0083] 图1(a)是医用护理床防坠系统的原理框图； [0084] 图1(b)是薄膜压力传感器阵列的排列图； [0085] 图1(c)是医用护理床的结构简图； [0086] 图2是多通道选通和比例放大模块的电路图； [0087] 图3(a)是护栏状态检测和控制模块的电路框图； [0088] 图3(b)是护栏状态检测电路图； [0089] 图3(c)是护栏控制电路图； [0090] 图3(d)是升降杆和护栏结构示意图； [0091] 图3(e)是锁舌和锁舌孔示意图； [0092] 图4是信号处理主控模块的电路图； [0093] 图5(a)是直流载波通信模块的电路图； [0094] 图5(b)是Modbus协议的RTU报文帧格式； [0095] 图6(a)是医用护理床防坠方法流程图； [0096] 图6(b)是防坠方法的初始化流程图； [0097] 图6(c)是防坠方法的执行流程图。 具体实施方式[0098] 如图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，医用护理床防坠系统由薄膜压力传感器阵列模块100、多通道选通和比例放大模块200、护栏状态检测和控制模块300、信号处理主控模块 400、直流载波通信模块500、护士站监控终端600 组成；医用护理床数＝N≥1，医用护理床防坠系统与医用护理床一一对应，护士站监控终端600数≡1；薄膜压力传感器阵列模块100经多通道选通和比例放大模块200、与信号处理主控模块400相连，护栏状态检测和控制模块300与信号处理主控模块400相连，信号处理主控模块400经直流载波通信模块500、与护士站监控终端600相连；信号处理主控模块400与护士站监控终端600组网，遵循Modbus--RTU协议，护士站监控终端600为主机，信号处理主控模块400 为从机； [0099] 薄膜压力传感器阵列模块100包括第1薄膜压力传感器101、第2薄膜压力传感器102、递增至第32薄膜压力传感器132，共32只，薄膜压力传感器型号 A301，几何参数Φ＝ 9.5mm、厚0.208mm；32只薄膜压力传感器轴对称、按头 /背/座/腿部配置在长×宽＝1960mm×900mm矩形内，头部、背部、座部、腿部分别配置4、12、8、8只薄膜压力传感器；令矩形上边的中点为坐标系原点，矩形右侧16只薄膜压力传感器的坐标如下： [0100] [0101] [0102] 医用多功能护理床简称医用护理床，由床体结构单元、动力驱动单元、控制通信单元组成；床体结构单元包括床架、床靠背、床护栏，餐桌和床输液架附加装置；控制通信单元以MCU为核心，遵照医嘱执行护理：借助动力驱动单元调整床体姿态，与护士站监控终端交换信息。 [0103] 说明1：考虑表述的完整性，简述了医用护理床的组成；医用护理床防坠系统独立于医用护理床。出于表述简洁性考量，轴对称配置的薄膜压力传感器只列出床右侧16只的坐标，左侧16只的坐标：Y坐标相同、X坐标取负。护士站监控终端属公知知识范畴，图中用虚线框标注，文中仅提及不展开描述。 [0104] 如图2所示，多通道选通和比例放大模块200包括多通道选通电路210、比例放大电路220，多通道选通电路210以ADG732芯片为核心、比例放大电路 220以AD8615芯片为核心；第1薄膜压力传感器101、第2薄膜压力传感器102、递增至第32薄膜压力传感器132的32路输出，分别与ADG732脚12、11、…、 40相连，即分别与ADG732端口S1、S2、递增至S32相连； ADG732脚15、 16、17、18、19分别与信号处理主控模块400的ATmega128脚35、36、37、38、 39相连，ADG732脚43与AD8615脚3相连；R221和R222的一端接AD8615脚 4，另一端分别接地、AD8615脚1，AD8615脚1与信号处理主控模块400的 ATmega128脚61相连；薄膜压力传感器阵列模块100输出32路压力信号，信号处理主控模块400控制ADG732、从32路压力信号中选1、输出信号UD，UD经AD8615调理后输出UO＝(1+R222/R221)×UD，信号处理主控模块400采样处理AD8615输出的UO。 [0105] 如图3(a)-3(e)所示，护栏状态检测和控制模块300包括护栏状态检测电路310、护栏控制电路320；护栏状态检测电路310采用碰珠电触点传感器，护栏“拉上”/“降下”状态时，碰珠与导电定位块接触/脱离；导电定位块接地，为孔径上小下大的半圆台状体，与护栏的固定杆圆弧侧顶端齐平安装，碰珠电触点传感器嵌入护栏的升降杆，正对护栏的固定杆圆弧中心点；碰珠通过金属弹簧互连，一路经R301接5V，另一路与信号处理主控模块400的ATmega128 脚25相连；护栏“拉上”状态，碰珠经导电定位块接地，0V输出至ATmega128 脚25，护栏“降下”状态，5V输出至ATmega128脚25；护栏控制电路320采用IRFP150型固态继电器SSR401，电磁铁L401；SSR401的控制端口接信号处理主控模块400的ATmega128脚48，SSR401的两个输出端口经电源、L401相连；L401通/失电对应升降杆“降下”状态时锁舌的释放/锁定，升降杆“降下”状态时的锁舌锁定可借助附设的手动开关转入释放；锁舌和护栏控制电路320嵌装在固定杆内，升降杆上预留锁舌孔； [0106] 防坠护栏的机械装置包括护栏的固定杆、护栏的升降杆，升降杆为两端圆弧的长方六面体，升降杆的底部安装压缩弹簧，弹力F≥升降杆重力+20N；固定杆与升降杆采用燕尾槽滑动副配合，升降杆沿固定杆圆弧长方六面体孔的平面壁燕尾槽升降滑动，升降滑动涉及“拉上”/“降下”两个状态的转换流程；“降下”状态转换成“拉上”状态：拨动手动开关或L401通电，锁定升降杆“降下”的锁舌缩回释放，升降杆底部的压缩弹簧推动升降杆向上滑动，直至碰珠与导电定位块接触、上限位、转换成“拉上”状态，“拉上”状态转换成“降下”状态：人工压下升降杆，锁舌伸出进入锁舌孔、锁定升降杆、下限位、转换成“降下”状态。 [0107] 说明2：鉴于表述的系统性，简述了防坠护栏机械装置的组成和工作流程。 [0108] 如图4所示，信号处理主控模块400以ATmega128芯片为核心，ATmega128 脚51、50、49分别与直流载波通信模块500的MM1192脚1、5、6相连； ATmega128控制多通道选通电路 210，选通薄膜压力传感器阵列模块100输出的32路压力信号中的1路，采集经比例放大电路 220调理后的该路压力信号； ATmega128通过护栏状态检测电路310、护栏控制电路320，检测和控制护栏的状态。 [0109] 说明3：ATmega128与多通道选通和比例放大模块200、护栏状态检测和控制模块300的连接，参见多通道选通和比例放大模块200、护栏状态检测和控制模块300的表述，本段不再赘述。 [0110] 如图5(a)、图5(b)所示，直流载波通信模块500以MM1192芯片为核心，MM1192脚6、1分别经R2、R1接地；C1两端分别与MM1192脚3、4相连， MM1192脚15、16分别经R7和C6、R6和C5接入载波输出的负、正端，MM1192 脚11与VCC和C2一端相连，C2另一端与MM1192脚13相连；D1和D2串联、 D3和D4串联、D2和D4另一端接地，D1和D3另一端分别与MM1192脚14、12 相连；R3、R4的一端分别与MM1192脚14、12相连，另一端分别与MM1192 脚9和L1一端、脚10和L2一端相连；L1、L2另一端并接R3，分别经C3、C4接入载波输出的正、负端；信号处理主控模块400与护士站监控终端600构成直流载波Modbus网络，采用RTU报文帧格式：地址1字节，功能码1字节，数据占0～252字节，CRC校验2字节，报文帧之间≥3.5字符的时间间隔；报文帧的第一个字节为地址，地址取值范围为0～255，地址0为广播地址，功能码取值为1～255。 [0111] 说明4：MM1192与ATmega128的连接，参见信号处理主控模块400的表述，本段不再赘述。 [0112] 如图6(a)、图6(b)、图6(c)所示，医用护理床防坠方法流程包括防坠方法的初始化流程，防坠方法的执行流程； [0113] 变量说明 [0114] 高危时间区high risk time interval，Time_HRI，Time_HRI∈[1,5] [0115] 高危患者high risk patient，Patient_HR，1/0＝是/否 [0116] 高危时间high risk time，Time_HR，1/0＝是/否 [0117] 护栏状态guardrail state，State_guardrail，1/0＝拉上/降下 [0118] 降下时间lower time，Time_lower [0119] 降下时间计数器lower time counter，Time_LC [0120] 降下时间0的值lower time0value，Time0_LV＝0min [0121] 降下时间1的值lower time1value，Time1_LV＝5min [0122] 降下时间2的值lower time2value，Time2_LV＝15min [0123] 降下时间3的值lower time3value，Time3_LV＝30min [0124] 降下时间4的值lower time4value，Time4_LV＝60min [0125] 第1薄膜压力传感器101的压力记为P101，以此类推至P132 [0126] 压力矩阵Press Matrix，MP[]9×4，初始化MP[]9×4＝FFFF [0127] MP[1,1]＝MP[1,4]＝MP[2,1]＝MP[2,4]≡FFFF，FFFF表征未用 [0128] MP[]9×4列1、2/3、4存储床的左、中偏左/中偏右、右传感器压力 [0129] MP[]9×4行1、2/3、4、5/6、7/8、9为床的头/背/座/腿传感器压力 [0130] MP[1,2]＝P101，MP[1,3]＝P102，MP[2,2]＝P103，MP[2,3]＝P104 [0131] MP[3,1]＝P105，MP[3,2]＝P106，MP[3,3]＝P107，MP[3,4]＝P108 [0132] …… [0133] MP[9,1]＝P129，MP[9,2]＝P130，MP[9,3]＝P131，MP[9,4]＝P132 [0134] 列传感器压力Press Column，PC[]1×4, k＝1、2、3、4 [0135] 床中部和右侧的平卧位置判据 [0136] 判据1--正中卧：PC[3]＞PC[4]and PC[2]＞PC[4] [0137] 判据2--偏右卧：PC[3]＞PC[4]and PC[2]＜PC[4] [0138] 判据3--右侧卧：PC[3]＜PC[4]and PC[2]＜PC[3] [0139] 判据4--非规卧：上述3种判据之外，归入“偏右卧” [0140] 工况分类说明 [0141] 工况0--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、右侧卧，Time_lower＝Time0_LV[0142] 工况11--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、偏右卧，Time_lower＝Time1_LV[0143] 工况12--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、右侧卧，Time_lower＝Time1_LV[0144] 工况13--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、右侧卧，Time_lower＝Time1_LV[0145] 工况21--Patient_HR＝1、Time_HR＝1、正中卧，Time_lower＝Time2_LV[0146] 工况22--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、偏右卧，Time_lower＝Time2_LV[0147] 工况23--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、偏右卧，Time_lower＝Time2_LV[0148] 工况24--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、右侧卧，Time_lower＝Time2_LV[0149] 工况31--Patient_HR＝1、Time_HR＝0、正中卧，Time_lower＝Time3_LV[0150] 工况32--Patient_HR＝0、Time_HR＝1、正中卧，Time_lower＝Time3_LV[0151] 工况33--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、偏右卧，Time_lower＝Time3_LV[0152] 工况4--Patient_HR＝0、Time_HR＝0、正中卧，Time_lower＝Time4_LV[0153] 防坠方法的初始化流程 [0154] 按医嘱Patient_HR＝1/0、MP[]9×4＝FFFF [0155] Time_HR＝1、Time_HRI∈[1,5] [0156] State_guardrail＝Time_LC＝Time_lower＝0 [0157] Time0_LV＝0、Time1_LV＝5、Time2_LV＝15 [0158] Time3_LV＝30、Time4_LV＝60 [0159] 防坠方法的执行流程 [0160] 1、读时间、参照Time_HRI，Time_HR＝1或0 [0161] 2、采集碰珠电触点传感器电压、State_guardrail＝1或0 [0162] 3、读第1～32薄膜压力传感器压力P101～P132 [0163] 赋值压力矩阵MP[]9×4＝P101～P132 [0164] 4、计算列压力PC[]1×4，基于判据1～4，获平卧位置； [0165] 5、根据Patient_HR、Time_HR、平卧位置，得Time_lower [0166] 6、6-1State_guardrail＝1，则Time_LC＝0，返“1”； [0167] 6-2State_guardrail＝0，Time_LC计时， [0168] 如果Time_LC＜Time_lower，返“1”； [0169] 否则信号处理主控模块400执行升降杆“拉上”操作 [0170] 报警、Time_LC＝0，返“1”。 |
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