超輕型可行駛多功能病床的研究

吳倩茹，常建華，劉云鵬，羅田，張振武

（寧夏醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，寧夏 銀川 750001）

1 智能病床發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展背景

人工智能發(fā)展至今，智能化產(chǎn)品已滲入我們的生活。改革開放后，我國醫(yī)療系統(tǒng)進入高速發(fā)展階段，人們對醫(yī)療生活的便利性及舒適度的要求也越來越高。緊隨其后的是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用廣泛以及國家一系列政策性文件的發(fā)布，如《健康中國2020 戰(zhàn)略研究報告》，這些都加快推動了我國醫(yī)療系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展、快速進入信息時代進程。當(dāng)前，我國大部分醫(yī)院的病人信息采集及處理信息系統(tǒng)逐漸完善，但是，現(xiàn)階段醫(yī)院內(nèi)病床仍處于傳統(tǒng)階段。人工智能在病床上的研究與應(yīng)用較少，而現(xiàn)在隨著人口老齡化的速度加快，病人及其家屬對醫(yī)療水平的要求也愈來愈高，護理行業(yè)受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。病床是住院、療養(yǎng)時最重要的醫(yī)療設(shè)備之一，所以配置符合要求的病床已成為每個醫(yī)療單位核心的問題。

1.2 調(diào)研分析

智能病床于大部分人來說知之甚微，國內(nèi)一線城市智能病床發(fā)展較快，而三線城市等交落后地區(qū)的智能病床的發(fā)展甚至仍然處于滯后的狀態(tài)。本小組成員通過整理學(xué)校多組社會實踐報告統(tǒng)計得出，銀川市民約有45%以上對醫(yī)療器械方面的智能化發(fā)展比較關(guān)注，其中35%以上希望能夠普及智能病床的應(yīng)用，但由于受限于社會發(fā)展水平，只有極少數(shù)人接觸并使用過智能醫(yī)療器械，大部分人還僅僅處于“聽說”的地步。對于銀川而言，醫(yī)療器械的等級遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上北京上海等一線城市，這就使得銀川乃至整個寧夏區(qū)內(nèi)人民大部分都迫切希望本地的醫(yī)療器械水平能夠有一個與“質(zhì)量與數(shù)量”并行的飛躍。此外，根據(jù)對寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院進行實地考察分析，寧夏醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院現(xiàn)有實際開放病床2000 多張，極大一部分為普通病床，只具有簡單的升降功能，在應(yīng)急處理方面還是存在不足。醫(yī)院護士指出：“醫(yī)院是為患者服務(wù)的場所，一切資源只有一個目的，那就是減輕患者的疼痛并盡最大的努力治愈患者，在病床方面，并不要求病床具有多么高的科技技術(shù)，只要能夠最大可能地解決患者的疑難問題，就是好病床！”從而可知，智能病床應(yīng)以患者的需求為目標(biāo)，減輕患者的痛苦與心理負(fù)擔(dān)，從而更快地恢復(fù)。同時，醫(yī)院護士，相關(guān)醫(yī)生迫切地表達(dá)出他們對智能病床的期望，“智能病床如果能以最早的時間，最好的成果，最低的成本進入病房，那將是患者之福，老百姓之福！”在采訪患者時，便有患者指出“如果智能病床能夠減輕我們的疼痛，讓我們的家屬不再為我們分心，而且使用費用低的話，那就最好不過了?！币虼耍覀冊谠O(shè)計智能病床的時候，不僅考慮到功能，效率，經(jīng)濟性,還要考慮到它的使用價值，要具有普遍適用性。

無論是對醫(yī)生還是病人而言，相對普通的病床，智能病床不再只具有單一的功能。它將會集自動行駛、助翻身、餐桌、遠(yuǎn)程遙控等功能于一體。在無人看護與醫(yī)護人員緊缺的情況下提高醫(yī)療效率。人們普遍希望通過某種智能病床產(chǎn)品來分擔(dān)他們的壓力。當(dāng)下，大眾所希望的智能病床功能具有以下幾方面：在不傷害到患者的前提下，幫患者完成基本的生理活動。如不便行動的病人可通過智能病床自行調(diào)整舒適的床位；通過智能病床獲得病人的人體生理活動，對病人身體做實時監(jiān)測；按照既定路線進入病人指定科室進行檢查以此減輕醫(yī)護人員的負(fù)擔(dān)。

1.3 調(diào)研得出的問題總結(jié)

但現(xiàn)階段在國內(nèi)，相關(guān)智能技術(shù)尚未成熟，導(dǎo)致智能病床遠(yuǎn)達(dá)不到人們所期盼的效果。另外國家對研究相關(guān)項目的資金投入不足，加之地方醫(yī)療單位不愿花費資金購進智能病床，人們對智能病床的認(rèn)識不足，更加減緩了智能病床的發(fā)展。智能病床的出現(xiàn)，會減輕護工的工作強度，照顧生活無法自理的老人，或者長期在家療養(yǎng)的病人、無人看護的殘疾人等。隨著科技的發(fā)展，智能病床將會開創(chuàng)護理的新天地。

2 工作原理

2.1 遙控運動

該超輕型可行駛多功能病床分為床體部分和實時監(jiān)測部分，二者之間采用無線通訊的方式連接。床體利用利用碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料打造，以車作為載體，采用51 單片機作為主控芯片與各模塊互相協(xié)作，實現(xiàn)遙控運動的功能，通過200m 藍(lán)牙無線遙控模塊與單片機結(jié)合，單片機通過讀取遙控模塊信號給電機驅(qū)動模塊相應(yīng)的信號以控制車的前后左右運動與轉(zhuǎn)圈。

2.2 減震避障行駛

四輪驅(qū)動并且均加裝減震器, 利用超聲波傳感器避障進行智能行駛，前后均加裝差速器確保其可以靈活轉(zhuǎn)彎，且智能病床的避震功能也可使重傷患者減輕搖晃的痛苦。利用光傳感器的性能，為其制定明確路線，可實現(xiàn)精準(zhǔn)行駛的功能，避障減震及精準(zhǔn)行駛功能可以使那些需要從病房移動到手術(shù)室，CT 室或是到醫(yī)院公園曬太陽的患者更加安全平穩(wěn)的行駛過去。

2.3 實時的體質(zhì)特征監(jiān)控

體溫、濕度的檢測我們可以采用最簡單的體溫計、濕度計，在搭配體重重量傳感系統(tǒng)，對體重進行監(jiān)督，在對于我們主打的自主移動，目前提出兩個方法，一是使用紅外線感光技術(shù)，在移動時通過地上的橫線進行引導(dǎo)，這種方法簡單成本低 但是風(fēng)險性較高，成功率低，二是使用最新提出的5G 技術(shù)，5G 技術(shù)使用的范圍中有一項是智能家電的控制，通過遠(yuǎn)程操作對家電開關(guān)進行控制，此方法成功率高，安全性強，但相應(yīng)的成本高，技術(shù)要求高，不易實現(xiàn)。

此外，在智能病床上可以安裝一些智能系統(tǒng)，如溫控系統(tǒng)，水平調(diào)整器，智能病床會對病人進行實時的體質(zhì)特征監(jiān)控，并且將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送給電腦、手機等客戶端以便人們進行查看與控制設(shè)備，為確保安全性與距離性可以選擇藍(lán)牙連接客戶端與智能病床，藍(lán)牙傳輸?shù)目垢蓴_能力與安全性都相對于網(wǎng)絡(luò)傳輸強，現(xiàn)階段特殊的藍(lán)牙設(shè)備傳輸距離只能在100m 范圍之內(nèi)進行，超過這個距離都會鏈接不上，且藍(lán)牙的使用范圍廣，基本不受其他外電路及其他環(huán)境影響，同時藍(lán)牙可以雙向傳遞數(shù)據(jù)，當(dāng)病床上的藍(lán)牙模塊接收到客戶端發(fā)送來的指令時可以及時做出反應(yīng)。

3 創(chuàng)新點

本組設(shè)計的智能病床具有以下創(chuàng)新特色：

（1）碳纖維復(fù)合材料。利用碳纖維復(fù)合材料打造的床體不笨重，輕便但質(zhì)地堅硬。

（2）自動餐桌。床尾的自動餐桌有折疊和展開的功能，便于患者進食和其他的活動。

（3）按摩功能。按摩功能對于一些術(shù)后患者的康復(fù)治療和術(shù)前患者的緩解疼痛都有一定的幫助，可以使患者在舒服的基礎(chǔ)上很快痊愈。

（4）升降功能。床頭的升降功能對于那些不能自己起身和需要半臥的患者來說是一個既方便又舒適的功能。

（5）避障減震。具有避障減震功能，病床可載病人自動、安全平穩(wěn)的行駛到指定科室進行檢查。

（6）智能手機控制端。護士無需打擾病人就能方便了解病人的體溫數(shù)據(jù)等狀況，在護士站的監(jiān)測終端上一目了然。

4 智能病床發(fā)展趨勢分析

4.1 符合群眾需求

隨著我國人口老齡化增長速度逐漸加快，醫(yī)療行業(yè)同樣迎來了十分嚴(yán)峻的考驗，醫(yī)院所應(yīng)具有的醫(yī)療護理水平以及醫(yī)療設(shè)備與智能化技術(shù)結(jié)合成為了當(dāng)前急需解決的重要問題。我國智能化醫(yī)療設(shè)備發(fā)展速度發(fā)展迅速，正向成熟的方向發(fā)展，促進醫(yī)療設(shè)備的智能化、將傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備與計算機技術(shù)、自動控制等技術(shù)互相融合已逐漸發(fā)展成為新潮流。由于智能病床的造價較普通病床相對昂貴且與傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備相結(jié)合的智能化技術(shù)尚不成熟。

目前我國醫(yī)院均采用普通病床，這些病床的功能僅限于為病人提供躺著的空間，并無其他功能。而一些病人由于疾病的原因，無法自由的進行各種行為，例如喝水、進食等行為皆需要在家屬及護士的幫助下才能完成，并且長時間在病床上躺著也會大大增加患者肺部感染及褥瘡的風(fēng)險。一方面給病人產(chǎn)生了不便，另一方面也增加了醫(yī)護人員負(fù)擔(dān)。因此智能病床既可以減輕病人在進行翻身、進食等活動時所經(jīng)歷的不便，也能夠減輕陪床家屬負(fù)擔(dān)及醫(yī)護人員的勞動強度。智能病床的研發(fā)能夠為醫(yī)生提供更高效率診斷以及更為及時的治療，并且隨著智能化在生產(chǎn)生活等各個方面的應(yīng)用，智能病床的研究能夠使我國在醫(yī)療設(shè)備的智能化發(fā)展方面得到一定的突破。

我國在智能醫(yī)療設(shè)備方面的市場需求，減輕醫(yī)療行業(yè)在醫(yī)護人員數(shù)量上的需求，以及醫(yī)護人員的工作量，提高普通民眾對智能化設(shè)備的認(rèn)識，促進我國的其他方面智能化的應(yīng)用及發(fā)展。

4.2 豐富化和普及化

未來智能病床功能的發(fā)展趨勢也會更加的豐富化和普及化。產(chǎn)品的研究不僅能減輕護理行業(yè)的壓力，還能夠保護病人的隱私及尊嚴(yán)。但現(xiàn)在我們要做的不僅僅是完善智能病床的各個功能，還需要相關(guān)部門的大力宣傳，使智能病床受到更大的關(guān)注，促進產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展。我們的研究團隊考慮了患者的需求，結(jié)合相關(guān)技術(shù)，設(shè)計這一款滿足社會需求的智能醫(yī)療床，使患者能夠更加靈活地控制周圍環(huán)境，在無人看護的情況下，也能照顧好自己，但在當(dāng)前醫(yī)院的病床普遍無法滿足該需求，而智能病床的出現(xiàn)讓病人可直接用語言下命令或動動手指通過按鈕就可以實現(xiàn)。