一種壓力分布式傳感器及其智能病床監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種壓力分布式傳感器及其智能病床監(jiān)控系統(tǒng)和 監(jiān)控方法，具體涉及慣性傳感器、壓力分布式傳感器分別在檢測病床運動狀態(tài)和人體壓力 分布的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)用病床是一種用于醫(yī)院病房內(nèi)提供承載患者的設(shè)備。部分醫(yī)用病床可以通過外 力改變姿態(tài)達(dá)到輔助調(diào)整患者體位的目的，其中有些附件具有促進患者康復(fù)的效果。不同 種類醫(yī)用病床各有優(yōu)勢，但隨著人們對醫(yī)療保障的需求，病床在不失安全性的前提下逐 漸復(fù)雜化。
[0003] 雖然我國有很多企業(yè)在生產(chǎn)醫(yī)療器械，但是我國基層醫(yī)療裝備（包括醫(yī)用病床） 仍然堪憂。當(dāng)前社區(qū)、農(nóng)村醫(yī)療器械匱乏，整體水平不高。即使在大城市的郊區(qū)也有相當(dāng) 一部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院的醫(yī)療器械與儀器的狀況令人擔(dān)憂?；鶎俞t(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的醫(yī)療器械和設(shè) 備中，大約有15%是二十世紀(jì)七十年代前后的產(chǎn)品，有60%是八十年代中期以前的產(chǎn)品。 醫(yī)用病床在國內(nèi)的發(fā)展從相對滯后到與世界接軌，由于發(fā)展時間短更新?lián)Q代不完全，使 得市場上充斥著各種階段的醫(yī)用病床。這其中有不可移動的板床、手動床、電動病床等。
[0004] 板床是一種價格低廉的產(chǎn)品。該產(chǎn)品設(shè)計簡單、便于維修、安全性高。它可以通過 增加預(yù)設(shè)附件達(dá)到增加附加功能的目的。雖然它技術(shù)含量低、對患者的幫助較少等缺點， 但還是有一定市場。板床在病房中使用多為臨時加床或未及時更新?lián)Q代的產(chǎn)品。
[0005] 手動床是一種相對低端的產(chǎn)品。通過手搖絲杠、手扳氣動閥門等驅(qū)動床板改變角 度的方式幫助患者調(diào)整體位。這一功能的增加彌補了板床對患者幫助較少的缺點。手動床 所要求的工業(yè)能力及制造工藝并不難，這為降低批量生產(chǎn)的門檻起著至關(guān)重要的作用。目 前我國生產(chǎn)的手動床不僅在逐步替換醫(yī)院中使用的板床，而且還有很多以家庭病床的形 式流入社區(qū)或出口國外，現(xiàn)在普通醫(yī)院大部分是這種類型的病床。
[0006] 電動病床是相對高級一些的產(chǎn)品。它大都是使用電動推桿代替絲杠工作，并使用 電動控制，省時省力。由于電控制的特點，控制鍵可以安裝在任何允許病床接受到信號 的范圍內(nèi)。這大大的提高了控制自由度，并且通過附件的升級，還可以實現(xiàn)權(quán)限分配的 可能。電動驅(qū)動產(chǎn)品精度更高，便于流水線作業(yè)。由于對生產(chǎn)場地、原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工 藝、人員素質(zhì)等都有高的要求，生產(chǎn)成本較高，在醫(yī)院中作為普及型病床還需要一定的 投資，但是它已經(jīng)作為ICU重癥監(jiān)護室、手術(shù)室、造影室等特種醫(yī)用病床使用。
[0007] 本發(fā)明是普通電動病床的升級版，將普通電動病床接入到互聯(lián)網(wǎng)，任何一臺能聯(lián) 網(wǎng)的電腦或手機都能對病床進行操控，將醫(yī)用病床作為醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施中的一個角色，必然 要經(jīng)歷優(yōu)勝劣汰的過程，只有本著保持性能、低廉價格、保質(zhì)期長、操作簡單的設(shè)計理念進 行研發(fā)，產(chǎn)品才會有持久的市場競爭力。期待看到醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施更安全、更有效、更廉價， 使越來越多的人都能享受到更好的醫(yī)療服務(wù)及設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于建立一個病床管理平臺，將一個醫(yī)院眾多的病床進行統(tǒng)一有效 的管理，對病人的生理狀態(tài)進行直接有效的監(jiān)測，方便醫(yī)生和護士及時了解病人的身體狀 況。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種壓力分布式傳感器包括壓感導(dǎo)電材料、梳狀電極、PCB板、74HC138芯片和⑶4067 芯片，所述的74HC138芯片和⑶4067芯片位于PCB板下方，梳狀電極焊接在PCB板上，所述 的壓感導(dǎo)電材料覆蓋在所述的焊有梳狀電極的PCB板上，所述的梳狀電極以行和列的排列 方式均勻分布在所述的PCB板上，壓感導(dǎo)電材料與每個梳狀電極構(gòu)成一個可變電阻，其阻 值隨壓力改變而變化，一個梳狀電極即為一個壓力采集點，所述的壓力采集點與CD4067芯 片電連接，所述的74HC138芯片與⑶4067芯片電連接。
[0010] 所述的壓力分布式傳感器內(nèi)的⑶4067芯片個數(shù)為6個，所述的74HC138芯片個數(shù) 為一個，所述的梳狀電極的個數(shù)為96個。
[0011] 一種基于嵌入式的智能病床監(jiān)控系統(tǒng)包括電動病床、服務(wù)器、Web端、樹莓派、 Arduino、攝像頭、慣性傳感器和權(quán)利要求1所述的壓力分布式傳感器；電動病床中設(shè)有控 制器和電機，用于調(diào)整病床的姿態(tài)；Web端與服務(wù)器相連，服務(wù)器按照TCP/IP協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò) 與樹莓派相連，樹莓派與Arduino、攝像頭、慣性傳感器相連，壓力分布式傳感器和控制器分 別與Arduino連接，控制器與電機相連；壓力分布式傳感器安裝于病床床板上方，慣性傳感 器共3個，設(shè)置于病床的患者起背區(qū)域；攝像頭安裝于床頭； Web端用于人機交互；服務(wù)器用于對Web端的數(shù)據(jù)支持，同時與樹莓派之間進行數(shù)據(jù)交 換；攝像頭的圖像數(shù)據(jù)和Arduino處理后的壓力分布式傳感器數(shù)據(jù)通過樹莓派發(fā)送至服務(wù) 器；慣性傳感器獲取得到的數(shù)據(jù)通過樹莓派分別發(fā)送給Arduino和服務(wù)器；Web端的控制指 令通過服務(wù)器、樹莓派、Arduino發(fā)送給控制器。
[0012] 所述的控制器包括AT89C51單片機和繼電器。
[0013] 所述的電機為直線電機，共有4臺，分別控制電動病床的背部運動、翻身運動、便 盆開關(guān)以及曲腿運動。
[0014] 所述的系統(tǒng)的基于嵌入式的智能病床監(jiān)控方法是， 1) 當(dāng)病人以同一姿勢長時間躺在病床上，通過安裝在病床上的壓力分布式傳感器檢測 病人身體長時間受壓區(qū)域的壓力大小和時間，當(dāng)壓力大小和時間達(dá)到設(shè)定閾值時，監(jiān)控系 統(tǒng)會提醒病人及時翻身以免皮膚組織長時間受壓產(chǎn)生慢性壓瘡； 2) Web端設(shè)置了電動病床的控制按鍵，病人躺在床上只要通過Web端登錄服務(wù)器就 可以擺脫對病床遙控器的依賴直接通過Web端實現(xiàn)對病床姿態(tài)的調(diào)整以滿足自身的需 要；當(dāng)有按鍵按下，控制信號通過服務(wù)器發(fā)送給樹莓派，樹莓派通過串口通訊的方式發(fā)送給 Arduino,Arduino先判斷控制信號再將控制命令發(fā)送給AT89C51，AT89C51再通過控制繼電 器的通斷控制對應(yīng)直線電機的運行，從而實現(xiàn)病床姿態(tài)的調(diào)整； 3) 監(jiān)控系統(tǒng)裝有攝像頭，攝像頭通過USB接口與樹莓派相連，攝像頭每隔一段時間采 集的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送個樹莓派，樹莓派再通過以太網(wǎng)把圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器，醫(yī)護人員通 過登錄服務(wù)器可以及時通過攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)對病人的狀態(tài)進行監(jiān)護； 4) 安裝在床板上的慣性傳感器實時檢測病床的姿態(tài)，慣性傳感器把檢測的角度數(shù)據(jù)反 饋給樹莓派，實現(xiàn)病床的反饋控制，限制病床姿態(tài)調(diào)整的極限位置，避免病人在誤操作時發(fā) 生危險。
[0015] 所述的每一張電動病床有一個固定的IP，在Web端可以錄入病人的相關(guān)個人信 息，數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器中，并且在Web端上可以添加新的病床，只要綁定一個IP就可以將病 床與服務(wù)器相連，通過服務(wù)器可以管理多個病床，滿足醫(yī)院對眾多病人的監(jiān)護。
[0016] 本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)的特點： 1.采用慣性傳感器測量相應(yīng)監(jiān)測點的運動角度，慣性傳感器安裝在病床的床板上，會 隨著床板的運動而運動，慣性傳感器單元再將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳給樹莓派。樹莓派作為 單臺病床的數(shù)據(jù)中心再將病床的狀態(tài)信息上傳至服務(wù)器，服務(wù)器再通過Web端顯示相應(yīng)的 數(shù)據(jù)。
[0017] 2.米用壓力分布式傳感器測量病人躺下時背部的壓力分布，根據(jù)同一部位的受壓 時間和壓力大小提醒病人翻身以免皮膚長時間受壓導(dǎo)致組織受損。
[0018] 3.服務(wù)