一種預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊設計

張淑卿 薛松梅 王 靜

（新鄉醫學院三全學院，河南 新鄉 453003）

0 引言

壓力性損傷（Pressure injury）又稱壓力性潰瘍，是由于身體局部皮膚長期受壓，從而影響血液循環，導致皮膚和皮下組織營養缺乏而出現的損傷、潰瘍，甚至壞死等損壞現象，好發于受壓骨骼突出部位，如骶尾骨、腳踝、足跟等部位［1］。壓力性損傷本身并不是原發疾病，大多是對長期臥床人群護理不當造成的。壓力性損傷不僅會加重長期臥床人群的痛苦、延長病程，還有可能會引起敗血癥，進而危及患者生命安全［2］。

根據國家統計局2021 年發布的第七次全國人口普查數據情況顯示，我國60 歲及以上人口數量為26 401萬人，占全國總人口的18.70%，其中，65歲及以上人口數量為19 063 萬人，占全國總人口的13.50%。中國人口老齡化速度還在加快，預計到2050 年，老年人口的規模將達到4.5 億。老年人因身體機能下降，患腦卒中、關節疾病等的風險增加，易導致失能或半失能狀態［3］。根據國務院發展研究中心公管所課題組的測算，全國65 歲及以上的失能老年人為2 127萬，需要提供專業照護的有257萬人。民政部發布的數據顯示，截至2020年10月，我國僅有30萬名養老護理從業人員。據此估算，我國尚有227 萬養老護理人員的缺口，無法滿足老年人在照護方面的需求。隨著我國80歲及以上的高齡老人比重持續上升，照護人員的缺口也將進一步加大。部分人群由于意外、疾病等原因，也會導致失能或半失能狀態，被迫長期臥床，在日常生活中也需要對其進行翻身、按摩等照護。綜上所述，我國專業照護資源暫時無法滿足失能或半失能人群對日常照護的需求［4］?；诖?，本研究設計出一種預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊，以提高失能或半失能人群的日常生活質量。

科學規范的壓力性損傷護理措施能從源頭上預防壓力性損傷的發生，減輕患者痛苦［5］。近年來，諸多學者對壓力性損傷預防問題進行深入研究。在體位和按摩方面，王永琳［6］、張玲霞等［7］、王芳芳等［8］的研究成果顯示，適宜的體位護理和按摩局部受壓部位，能有效預防壓力性損傷發生；在壓力和時間方面，紀京緒等［9］認為臥床的時間越長，患者發生壓力性損傷的概率就越大。一般情況下，當人體皮膚承受9.33 kPa的壓力超過2 h后，受壓組織會出現不可逆的病理性改變。而當這種壓力增加到14.4 kPa時，受壓組織可能出現壞死的情況。由此可知，減輕臥床人群的局部皮膚長時間受壓是預防壓力性損傷的重要方法。在環境因素方面，楊曉蘭［10］、侯靜［11］、施宇等［12］經過研究發現，部分失能或半失能患者在排泄方面存在問題，如大小便失禁等，導致局部皮膚長時間處于潮濕環境中，容易滋生細菌，增加患壓力性損傷的風險。楊曉蘭［10］的研究結果表明，在潮濕環境中，患者發生壓力性損傷的風險會比正常情況下要增加五倍，對長期臥床并伴有尿失禁的病人定時翻身和保持皮膚干燥顯得尤為重要。賴文娟等［13］研究發現，隨著大數據、云計算、物聯網和移動互聯網等信息技術的快速發展，智能化護理設備也逐漸進入臨床試驗階段，智能化護理設備在臨床護理中逐步推廣應用，對減輕護理人員工作壓力、保障臨床護理安全等起到積極作用。該智能護理便攜式床墊加入了WiFi模塊和手機APP，對提高用戶自我管理能力和家庭照顧能力、改善失能或半失能人群的生活質量具有重要意義。

1 研發背景

在壓力性損傷護理中，預防的重要性要大于治療［14］。目前，常見的壓力性損傷預防方式有人工護理、電動護理床護理、氣墊床護理等［15］。

傳統的預防壓力性損傷的方式主要以單人、雙人、多人等翻身按摩為主，在照護中要做到“六勤”，即勤觀察、勤翻身、勤按摩、勤擦洗、勤整理、勤更換［16］。但這種方式既耗時費力，又存在皮膚受損的潛在危險［17］，且因經濟困難、人員不足、專業性受限等［18］，導致居家照護的護理質量無法得到有效保障。

電動護理床在居家照護中的應用較為廣泛，通過電腦編程來控制床體的機械運動，使護理床能協助長期臥床人群完成半坐臥位、側臥位等體位變換，但存在床體體積較大、功能相對單一、可移動性差等問題［19］。

氣墊床能有效預防壓力性損傷問題，其工作原理如下，將開放的氣室封閉在一個防水的外殼內，通過調節充氣量來實現對床墊軟硬程度的調整，并具備一定的按摩效果。然而，市面上大部分氣墊床的面料為尼龍面料，雖然其耐用、易于洗滌，但存在透氣性差、不吸汗等問題。在臥床人員出汗后，床單容易潮濕，導致皮膚出現濕疹、皮炎等問題。此外，由于使用頻率較高，氣泵要連續工作，會導致氣墊表面發生磨損，再加上沒有及時清洗晾干，會縮減氣墊床的使用壽命［20］。

2 預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊設計

2.1 結構設計

本研究設計的預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊結構如圖1 所示，其基本尺寸為2 000 mm×900 mm×1 000 mm，主要結構有面料層、壓力感應層、復合材料層。面料層采用透氣綿軟耐用的面料，且可換洗，能循環使用。整個床墊分為“兩個區域、三個部分”，兩個區域是指頭肩軀干區域和下肢區域，三個部分是指在下肢區從中間縱向分隔開，橫向可左右抬升，縱向可向下折疊。圖1中虛線部分可折疊，實線部分被分隔開來，可向下折疊。這樣的設計有助于患者下肢進行屈伸運動，可多向折疊的設計也使照護人員在為臥床人員做日常皮膚護理時更加省力。考慮到長期臥床患者的局部皮膚受壓情況，設計時加入了壓力感應層，在接觸面受到的壓力信息傳至壓力感應層后，將會自動啟動檢測模塊，用于記錄接觸面受壓時長。復合材料層與家用床體緊密貼合，可防止床墊脫離床體，提高床墊的安全系數。

圖1 預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊結構（單位：mm）

2.2 硬件設計

通過模塊之間的相互協作來實現床墊的智能化操作，可以達到協助患者翻身、對患者按摩的目的。預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊硬件結構如圖2所示。具體硬件模塊及功能如下。

圖2 預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊硬件結構

CAN 總線模塊。CAN 總線模塊是整個電路的核心部分，可用來傳輸信號。通過各模塊之間的通信對模塊進行控制，從而實現床墊的智能化。

WiFi 模塊。利用WiFi 進行網絡通信，通過手機APP實現對床墊的遠程智能控制。

監測模塊。當床墊接觸面受壓時，監測模塊開始工作，主要用于監測接觸面受壓時間是否達到設定時間（受壓時間可根據臥床人員的自身意愿及病情，通過手機APP來進行調節）。

預警模塊。當監測模塊監測到接觸面受壓時間超過設定值時，預警模塊會通過手機APP和智能遙控器發出振動預警（共發出兩次預警，預警的間隔為10 min），從而提示護理人員需要對臥床人員的局部皮膚進行護理，以預防壓力性損傷的發生。

按摩模塊。當預警模塊第二次發出預警信息，且沒有收到反饋時，按摩模塊會自動運行，接觸面可通過壓力感應層上壓敏片上下移動來對患者進行按摩。

緊急停止模塊。當智能床墊在協助臥床人員翻身時，若因患者體位不合適而出現墜床、翻身過度等安全隱患，可通過啟動緊急停止按鈕暫停，來保護患者。

動作控制模塊。動作控制模塊通過改變床墊軀干部、下肢部的角度，從而幫助患者翻身、腿部屈伸，并協助患者上下床。為保障臥床人員安全，該模塊為手動控制，可通過手機APP 來實現控制。

2.3 軟件設計

該預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊采用CAN 總線模塊通信網絡連接，通過函數接口可完成各模塊的調用［21］，預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊軟件操控流程如圖3所示。

圖3 預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊操作流程

通電后，該床墊會自動初始化各模塊，依次判斷接觸面受壓是否超過2 h、預警模塊是否收到反饋解除預警，并根據該床墊的運行狀況來執行相應指令。此外，該床墊還設置了緊急停止系統和動作控制系統。開始運行后，該床墊會根據設定，按照不同模式進行工作。同時，為滿足不同臥床人群的不同需求，可手動設定監測模塊內部接觸面的受壓時間、預警模塊報警時長及間隔時間等功能?；颊呖筛鶕陨硇枨螅謩哟蜷_按摩功能，從而緩解局部肌肉疲勞。

2.4 操作方法

該智能床墊在通電后會自動化初始各功能模塊。臥床人員平躺在床墊上，壓力感應模塊在感應到皮膚接觸面受壓的同時，會觸發監測模塊，系統會自動記錄接觸面的受壓時長。當系統監測到床墊接觸面受壓時長大于或等于2 h 時，會立即觸發預警模塊，手機APP 會發出指令，床墊預警模塊發出震動預警，共發出兩次預警，預警時長為5 s，預警時間間隔為10 min。在第一次預警發出后，若預警未被解除，10 min 后將自動發出第二次預警，若預警仍未被解除，系統將會觸發自動按摩模塊，可通過裝置壓力感應層上的壓敏片的機械性上下移動來實現自動按摩。按摩時間自動設置為15 min，按摩結束即為該裝置運行的一個循環。該智能床墊還有緊急停止模塊和控制模塊，當發現患者處于墜床、肢體被夾等危險狀態時，可通過手機APP上的緊急停止按鈕，終止系統運行，從而確?；颊甙踩？刂颇K主要用于協助患者完成各種基本體位，如翻身、半坐、抬腿等。為保障患者安全，控制模塊為手動控制，需要通過手機APP來進行操作。

3 結語

現階段，我國人口發展趨勢已由人口均衡化發展轉為人口老齡化非均衡式發展，老年人口在社會中所占的比例越來越高。人口結構變化使家庭結構發生變化，導致家庭養老功能弱化和家庭負擔變重，給社會發展帶來沉重負擔。當前，國內專業護理資源不足，本研究設計的預防壓力性損傷的智能護理便攜式床墊在臥床人群皮膚護理領域中具有良好的應用前景，可有效提高護理資源的利用率，降低個人、家庭及社會的醫療人力成本，同時也順應了《“十四五”優質高效醫療衛生服務體系建設實施方案》的要求，且其結構設計合理、使用方便、安全可靠，在臨床推廣應用和社會使用等方面均具有重要的應用價值［22］。

本研究設計的智能護理便攜式床墊包括多個模塊。其中，動作控制模塊可幫助患者實現多種體位的變換、預警模塊使床墊具有較高的安全性，按摩模塊可實現對患者皮膚局部受壓部位的按摩，以緩解受壓部位血液循環障礙，能有效降低壓力性損傷發生的概率；監測模塊可實時監測患者局部皮膚的受壓時長，當局部皮膚持續受壓達到預設時長，且沒有收到手機APP的外部反饋，監測模塊將發出預警信息，促使照護人員及時為臥床人群翻身，減輕患者局部皮膚所承受壓力，從而降低壓力性損傷發生的可能性；動作控制模塊可協助照護人員幫助患者翻身，及時清理局部皮膚，維持局部皮膚干燥，從而降低壓力性損傷發生的風險。