基于傳感技術的智能床位監測系統

【作者】陳敏亞，陸靚亮南京醫科大學附屬無錫市人民醫院，無錫市，214000

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基于傳感技術的智能床位監測系統

【作者】陳敏亞，陸靚亮
南京醫科大學附屬無錫市人民醫院，無錫市，214000

【摘要】基于應用傳感技術開發設計了智能床位監測系統，通過在病床上安裝傳感器，在不接觸患者身體的情況下，對患者的心率、呼吸、翻身及在/離床、睡眠質量等信息進行實時動態采集、分析統計，實現床位監測、異常事件提醒等功能。系統經過一年的臨床應用，得到了患者及醫護人員的肯定。

【關 鍵 詞】傳感技術；生命體征；跌倒；墜床；睡眠質量

0　引言

目前醫院普遍使用固定或移動的醫療監護設備進行患者生理參數的采集，通過線纜將數據傳輸到監護中心。建立在線纜連接基礎上的傳統監護系統往往成本高、體積大、不便于攜帶，比較適合醫院重癥監護病房的急危重病人的監測[1]。對于普通護理單元，大多數醫院只配置幾臺移動的醫療監護設備用于手術后或需要監護的病人使用，而普通病人的生命體征是由護理人員定時到床邊進行手工采集，無法做到所有病人實時、連續、長時間的生命體征監測。隨著物聯網、傳感技術的發展，多參數、可穿戴式的無線醫療監測設備越來越受到關注，為需要經常測量生理參數的患者(如慢性病人或者老年患者等)隨時隨地接受監護成為可能。

1　傳感技術

傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號器件。國際電工委員會(IEC: International Electrotechnical Committee)的定義為：“傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”[2]。 傳感技術包含了眾多的高新技術，利用被識別(或診斷)對象與特征信息間的關聯關系模型對輸入的特征信息集進行辨識、比較、分類和判斷。

我院設計的智能床位監測系統應用力敏、振動及溫度等多參數結合的傳感器，安裝在病床上，在不接觸患者身體的情況下，對患者的心率、呼吸率及體動翻身、在/離床等數據進行動態實時連續的采集、分析統計，實現床位監測、異常事件提醒等功能，打破了傳統采集生命體征的方式。

2　系統架構

智能床位監測系統由傳感器、傳輸網絡、控制器(中間件)、床位系統四部分組成，傳感器安裝在病床的指定位置(固定在床架上)，實現對體征數據的采集，并通過無線方式(WIFI)實時傳輸給物聯網AP，物聯網AP將數據統一傳輸到控制器(中間件)，控制器對協議進行統一的過濾轉換、算法分析，并將結構化的體征信息保存到后臺數據庫，護士工作站通過床位監測系統對病床進行統一的監測，從而滿足醫院不同病區對生命體征及病人異常狀態監測的需求。系統架構見圖1。

3　系統設計

生命體征、睡眠質量等信息對疾病診治具有非常重要的參考意義，而目前大多數醫院的普通護理單元無法實現所有患者生命體征的實時數據采集。在設計智能床位監測系統時，主要解決以下幾方面的問題：

傳感器 能采集心率、呼吸率、體動等數據；電源使用直流供電，無需經常更換電池；信號通過WIFI無線傳輸。

監測方式 非接觸式監測方式，不影響患者正常活動，增加患者的體驗度。

軟件系統 能監測到整個護理單元所有床位的患者信息；系統能為醫護人員提供患者在床/離床、翻身體動和心率呼吸、睡眠質量等數據，并且可以進行個性化參數設置，出現異常情況時，系統能及時報警提醒醫護人員進行干預；系統可在不同終端使用，如PC端、移動PDA端等。

圖1　系統架構Fig.1 System structure

4　系統功能

生命體征監測 系統對床位病人連續24 h不間斷監測，包括體溫、心率、呼吸、體動，并且可以自由配置床位病人的體征預警，對體征項數據達到危險值的床位進行實時報警，例如可以對體溫超過38 ℃的病人進行及時報警。

離床、墜床監視 系統對病人進行離床、墜床的實時監測與報警，同時也支持自由配置對指定床位進行預警設置，如設置5號床位夜間離床超過10 min就進行報警提醒。

褥瘡的風險管理 系統對于長期臥床的病人，根據設定的時間間隔和上次動作發生的時間，自動生成短消息提醒看護人員再次移動患者。能夠對褥瘡的風險進行分析并及時報警，護士可以對不同風險等級的病人進行有效監護，如風險等級高的病人，得褥瘡的風險概率相對較大。

睡眠質量分析 系統對床位病人每天的睡眠質量進行分析，通過與長期趨勢和醫護標準在睡眠時間、躁動、夜間心率和呼吸率的對比來監控夜間睡眠質量，包括淺睡時長、深睡時長、翻身情況等，并可以與前期睡眠進行對比，見圖2。

5　應用情況

圖2　睡眠質量分析Fig.2 Sleep quality analysis

基于傳感技術的智能床位監測系統可以準確檢測多達十項生命體征指標，如心率、體溫、呼吸、離床時間等。醫護人員在履行日常工作職責的同時可通過各種移動終端（PDA，iPad等）和非移動終端（計算機，工作站）全天候監控監護對象，實時查看監護對象的健康數據和接受警告信息，見圖3。通過后臺服務器，系統每天都會出一份病人昨夜的體征情況，主要包括體征情況、睡眠情況、在離床情況、昨夜心率趨勢圖、呼吸趨勢、翻身情況以及通過知識庫給出的分析建議。監護人員可進行數據的分析和對比來判斷病患的睡眠模式，參考安靜時的心率和呼吸率以及睡眠質量等指標，有利于臨床的診斷和治療。

圖3　智能床位監測系統Fig.3 Intelligent beds monitoring system

6　結論

基于傳感技術的智能床位監測系統是信息技術在臨床應用的新探索，通過在醫療機構對病患的實時監護，可推廣到居家養老院進行體征的監控[3]。相信在當今廣泛倡導個性化醫療、精益醫療的過程中，傳感設備在日常生活中采集的數據將對疾病診斷和治療發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 譚杏飛, 藍惠蘭, 李艷敏, 等. 重癥監護臨床信息系統在ICU的應用[J]. 國際醫藥衛生導報, 2015, 21(8): 1147-1150．

[2] 陳雷. 點評多國儀器展中的傳感器[J].國外電子測量技術, 2012, 2(2): 19-23.

[3] 徐蕾, 陳敏亞. 可穿戴醫療設備在醫療監測系統中的應用[J]. 中國數字醫學, 2015, 10(05): 23-24．

The Intelligent Beds Monitoring System Based on Sensor Technology

【Writers】CHEN Minya, LU Liangliang
Wuxi People’s Hospital Affi liated to Nanjing Medical University, Wuxi, 214000

【Abstract】An intelligent beds monitoring system based on sensor technology is developed. Through the installation of sensors in the bed, the patient’s vital signs like heart rate, breathing rate can be acquired, other information such as roll over, in/out of bed can be real-time monitored. Also, the system can automatically analysis data and remind the nurse if abnormal events happened. After one year's clinical application, the system received the affi rmation from patients and medical staff.

【Key words】sensing technology, vital signs, fall down, drop of bed, sleep quality

【中圖分類號】TP277

【文獻標志碼】A

doi:10.3969/j.issn.1671-7104.2016.02.007

文章編號：1671-7104(2016)02-0101-02

收稿日期：2015-12-01

基金項目：國家高技術研究發展計劃(“863”計劃)(2012AA02A611)；無錫市醫院管理中心2015年度醫學科研面上項目（YGZXM1538）

作者簡介：陳敏亞，E-mail: minyachen@126.com