基于無線遙控技術防跌倒護理系統的設計

劉成友，秦航，劉康，常蕓，周蕾蕾，宋寧寧，鄭雪梅

1.南京醫科大學附屬南京醫院 a.醫療設備處；b.心血管內科，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學 土木學院，山東 青島 266000

基于無線遙控技術防跌倒護理系統的設計

劉成友1a，秦航1a，劉康2，常蕓1b，周蕾蕾1a，宋寧寧1a，鄭雪梅1b

1.南京醫科大學附屬南京醫院 a.醫療設備處；b.心血管內科，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學 土木學院，山東 青島 266000

目的設計一種能預防床邊跌倒事件、及時向值班護士醫生準確提供可能跌倒患者床位數、同時又能向陪床家屬預先提醒的裝置，從而避免更多床邊跌倒事件的發生。方法分析了危重患者跌倒原因，設計了以呼叫系統為依托，以壓力傳感器、磁力開關、無線遙控技術為手段的無線遙控技術防跌倒護理系統。結果無線遙控技術防跌倒護理系統能夠實現3種報警模式，分別是20 dB提示報警、60 dB警告報警、呼叫顯示及鈴聲提示報警。結論防跌倒護理系統具有結構簡單、外觀小巧、安裝隱蔽等優點，能夠顯著減少患者跌倒事件的發生

無線遙控技術；防跌倒護理；呼叫系統；壓力傳感器；磁力開關

引言

醫院是一個“老弱病殘孕”的集散地，在診療過程中不乏會出現各種危重患者，住院治療成為這類患者的必要治療手段[1]。病床也可稱為醫療床、護理床等，是住院患者在接受治療的過程中休養時使用的輔助設備，在醫療過程中病人跌倒已經屢見不鮮，跌倒是患者住院期間主要的不安全因素之一，在我國，跌倒位于住院護理不良事件前3位，而病人從病床上跌倒占總跌倒人數的35%以上[2-4]。以心血管患者為例，心腦血管疾病患者的年齡較大，自我保護能力以及創傷后恢復較慢，跌倒在心腦血管病區的患者中比較常見，有研究顯示，5%～15%的跌倒會造成腦部損傷、軟組織損傷、骨折和脫臼等傷害，后果較為嚴重[5-6]。

對于骨科、老年病房，跌倒現象更為嚴重。目前，防止患者床邊跌倒的常用做法以教育為主，結合防跌倒提示、病床護欄、呼叫提醒等措施，對于特殊患者，如癲癇患者，病房通常還會使用約束帶進行約束患者行為，雖然以上措施在一定程度上能夠減少床邊跌倒率，但是效果不明顯[7]。目前二三級醫院病房已經配備床頭呼叫系統，但當跌倒事件發生時，來不及、觸不到呼叫觸發器時有發生，更有甚者，觸發呼叫可能會成為跌倒事件誘因[8,9]。如何減少危重患者床邊跌倒率，已經成為困擾現代護理的主要難題。基于此，本文旨在設計一種能預防床邊跌倒事件、及時向值班護士醫生準確提供可能跌倒患者床位數、同時又能向陪床家屬預先提醒的裝置，從而避免更多床邊跌倒事件的發生。

1 原理

通過上述的介紹，我們提出了一種危重病房床邊無線防跌倒報警系統，防跌倒報警系統有病床及附屬裝置和報警裝置組成，該系統使用非接觸磁力開關、AD模塊、報警模塊以、無線發射/接收模塊以及數字顯示模塊，結合床頭呼叫系統，以實現快速準確的向值班醫生和護士提供可能出現床邊跌倒事件的床位數，并人性化地向患者和陪床家屬提供語音提示，減少或避免危重患者床邊跌倒事件的發生。

1.1 無線遙控技術

無線遙控是指實現對被控目標的非接觸遙遠控制，在工業控制、航空航天、家電領域應用廣泛。無線遙控和無線傳輸系統與有線和紅外設備相比提高了移動自由度。由此使無線遙控裝置和無線傳輸系統在工業領域的應用越來越多[10]。相對電纜連線的優點在于安裝成本低（無需布線、不用地下工程、沒有電纜槽），提高了靈活性并降低了維護成本。遙控系統一般由發射器和接收器兩部分組成，本系統使用脈沖編碼式無效遙控，發射器一般由指令鍵、指令編碼電路、調制電路、驅動電路、發射電路等幾部分組成，系統使用床體運動控制指令鍵發射脈沖信號，接收電路將發射器發射的已調制的編碼指令信號接收下來，經過解調、譯碼、放大等操作驅動呼叫做出響應[11-12]。

1.2 床頭呼叫系統

床頭呼叫系統是根據臨床的特殊情況，是為解決醫院住院患者和醫護人員之間建立直接、簡單聯系的裝置，床頭呼叫系統由安裝在病區護士站的呼叫主機和分別設置在病房床頭、病房衛生間的呼叫分機、走廊顯示屏組成，一旦病房床頭或衛生間有人按呼叫按鈕，護士站的主機就發出聲、光報警信號，同時，走廊顯示屏同步顯示呼叫床位號，護士人員便可以立刻趕往病房處理緊急情況[13]。本文使用深圳艾尼呼叫器，呼叫分機供電電壓為18 V，該供電電壓可作為無線遙控接收器供電電壓。

1.3 磁力開關

磁力開關是一種利用磁場信號來控制的線路開關動作的器件，也叫磁控開關。常用的磁力開關有單觸點和雙觸點兩種，在這里“磁”是指磁鐵，市場上面常用的磁鐵有橡膠磁、永磁鐵氧體、燒結釹鐵硼等[14]。開關是干式舌簧管（簡稱干簧管），它是一種有觸點的無源電子開關元件，具有結構簡單、體積小、便于控制等優點，常態下，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的簧片是分開的[15-16]。當有磁性物質靠近玻璃管時，在磁場磁力線的作用下，管內的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結點所接的電路連通。本系統使用兩組不同規格磁力開關，固定在左右護欄開關內的磁力開關使用圓柱-圓環形永磁鐵氧體磁力開關，固定左右護欄開關使用普通橡膠磁體磁力開關。

1.4 壓力傳感器

壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，現代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等，本系統選用壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性，4個傳感器以串聯形式連接，共同監控病人。

1.5 設計原理

綜上所述，我們使用3組傳感器/開關來監測危重患者的危險動作，其中使用壓力傳感器來監測患者是否離床，兩組磁力開關分別監測患者是否有離床意圖（人為打開并放下護欄），各元器件安裝位置，見圖1。

圖1 元器件安裝位置分布圖

3組傳感器/開關來監測危重患者的危險動作，本系統有3種報警方式，分別是20 dB提示報警、60 dB警告報警、呼叫顯示及鈴聲提示報警，其中語音提示（20/60 dB）面向患者和陪床家屬，呼叫顯示及鈴聲提示報警面向醫護人員，該報警方式使用無線遙控方式進行傳遞信號的。無線遙控技術防跌倒護理系統工作流程圖，見圖2。

醫生通過對患者進行評估，對需要防跌倒干預患者予以防跌倒警報護理，患者入院后，將無線發射器插入報警系統，并對裝置進行外圍配件以及輔助設備進行檢查。當3種報警均能實現時，即可對入院患者進行防跌倒護理。

2 討論與結論

報警系統設置了一種常態模式、一種關閉模式和3種報警模式，它們分別是：

（1）當患者未進行任何操作時，系統處于常態下，即患者未發生任何危險動作。

（2）當患者需要離床治療或在家人陪同下處理正常生理問題時，可將發射器熱拔除，此時系統呈現關閉狀態，所有動作均不會報警現象。

（3）當患者自行打開床體左側或右側的護欄折疊開關但未將護欄發下時，壓力傳感器能檢測患者重力，觸發第一組磁力開關，此時患者有離床意圖，系統會發出20 dB提示報警，提示患者不要離床。

圖2 無線遙控技術防跌倒護理系統工作流程圖

（4）當患者自行打開床體左側或右側的護欄折疊開關并將護欄發下時，壓力傳感器能檢測患者重力，觸發第一組和第二組磁力開關，此時患者有離床動作，系統會激發無線發射器以點觸發形式發射無線信號，安裝于設備帶內的無線接收器接收無線信號，并發送給接收器，接收器驅動觸發呼叫開關，此時呼叫系統開始工作，護士站、值班醫生辦公室會出現聲、光報警，顯示模塊會顯示報警的床位數此時醫護人員可以根據指令到指定病床進行處理，防止患者跌落。

（5）當患者放下護欄并離床時，壓力傳感器未能檢測患者重力，此時系統會發出高分貝（60 dB）警告報警，警告患者不要離床。

目前該報警系統已經使用與我院心內科病房，通過近3個月的實驗觀察，已經臨床護士記錄情況，該報警系統存在的優點主要有：結構簡單、外觀小巧、安裝隱蔽，信號傳輸使用無線發射/接收模塊完成，避免對病床進行機械性變更；采用熱插拔式裝置，對于需要預防跌倒的患者，將手動總開置于閉合狀態，當不需要對患者進行跌倒干預時，將手動總開關斷開即可；使用床頭呼叫系統，可以以數字顯示、語音提示方式向醫護人員準確、快速對可能跌倒患者進行定位；使用非接觸磁力開關，結構簡單，非接觸方式避免反復擠壓操作，大大提高裝置使用壽命；語音信號根據病人是否離床而發出不同分貝警報音，根據具體離床情況實現提醒患者和叫醒陪護人員的功能；預見性報警/提醒，可減少危重病房床邊無線防跌倒事件的發生，熱插拔設計，系統應變性較強。同時在使用期間我們也發現了一定的不足：系統可移植性不強，系統部分元器件與床體固定在一起，整體移植系統操作復雜；第二組磁力開關使用塑膠封裝式干簧管，堅固性較差；病房陪床家屬自主關閉報警系統時有發生。目前該系統仍在實驗觀察中，雖然本系統能夠明顯減少患者跌倒率，但仍有部分需要改進之處，將系統成熟、完善化仍任重而道遠。

[1] 李世明.人體動態穩定性理論及防跌倒擾動性訓練進展[J].體育科學,2011,31(4):67-74.

[2] 楊慧,李朝梁.臨床護理路徑在預防老年住院患者跌倒中的應用效果[J].實用臨床醫學,2014,15(3):81-83.

[3] 汪春華.跌倒風險分級護理在老年住院患者防跌倒護理中的應用[J].護理實踐與研究,2012,9(5):33-34.

[4] 鮑婧.跌倒風險分級護理在心內科患者防跌倒管理中的應用[J].護士進修雜志,2012,27(21):1958-1959.

[5] 陶成林,雷必成,楊揚戩.基于STM32的跌倒防護裝置研究[J].電子設計工程,2012,20(22):63-65.

[6] 王翠嬌,高鎮松,馬淑君,等.防跌倒護理風險管理在精神科住院患者的應用效果[J].臨床護理雜志,2013,12(1):59-60.

[7] 冷曉輝,解紅文,吳玉琴,等.社區護理干預對腦卒中患者防跌倒的效果研究[J].護士進修雜志,2013,28(7):627-629.

[8] 陳彩虹,施麗麗.PDCA循環模式在降低住院患者跌倒發生率中的應用[J].中國實用醫藥,2015,10(36):291-292.

[9] 鄭舒亮.腫瘤內科病人在院期間發生跌倒的原因及預見性護理分析[J].全科護理,2015,13(36):3717-3719.

[10] 張瑞得,于春曉,劉巧蓮.基于磁力開關延時技術的設備啟動預警裝置研究與應用[J].山東煤炭科技,2015,(2):137-138.

[11] 艾德躍.無線遙控技術在打鈴裝置上的應用[J].電世界, 2015,56(7):40-42.

[12] 劉鐵,楊維,戴玥.接觸網無線遙控開關站的通信安全技術研究[J].中國鐵道科學,2015,36(6):91-96.

[13] 蘇巧平,劉原,蘇海鵬.醫院床頭無線呼叫系統[J].中國科技信息,2008,(14):223-224.

[14] 任國晶,蔡春麗,汪大海.壓力傳感器位移分析及疲勞壽命預測[J].環境技術,2016,34(3):33.

[15] 常一帆.智能壓力傳感器系統設計[J].技術與市場,2016,23(7):207.

[16] 李昂陽.分析智能壓力傳感器系統的設計[J].中國新通信,2014,16(5):114.

本文編輯 袁雋玲

Design of Anti-Fall Care System Based on Wireless Remote Control Technology

LIU Cheng-you1a, QIN Hang1a, LIU Kang2, CHANG Yun1b, ZHOU Lei-lei1a, SONG Ning-ning1a, ZHENG Xue-mei1b

1.a.Department of Equipment; b.Department of Cardiovascular Medicine, Nanjing Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China; 2.College of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong 266000, China

ObjectiveIn order to lower the fall incidence among medical inpatients, we designed a system which could provide accurate information on the bed number of falling inpatients. Meanwhile the system could remind accompanying family members in advance.MethodsThrough analyzing the reasons of bed falling in the critically ill patients, we designed a wireless remote control care system that could increase the effect of fall prevention program. This design that developed by the means of pressure sensor, magnetic switch, wireless remote control technology was supported by a call system.ResultsThe falling prevention care system could realize three alarm modes, such as 20 decibels reminding alarm, 60 decibels warning alarm, and calling display and bell rings alarm.ConclusionThere are a lot of advantages of the system, including simple structure, compact appearance, concealed installation and so on. And the system can significantly reduce the rate of bed falling in patients.

wireless remote control technology; care in fall; calling system; pressure sensor; magnetic switch

R472

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.08.022

1674-1633(2017)08-0087-03

2016-08-17

南京醫科大學科技發展基金（2014NJMU035；2015NJMU056）。

鄭雪梅，副主任護師，主要研究方向為心內科臨床護理、護理教育學及護理管理學。

通訊作者郵箱：xmzheng@163.com