基于無線遙控技術(shù)防跌倒護理系統(tǒng)的設(shè)計

劉成友，秦航，劉康，常蕓，周蕾蕾，宋寧寧，鄭雪梅

1.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 a.醫(yī)療設(shè)備處；b.心血管內(nèi)科，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學(xué) 土木學(xué)院，山東 青島 266000

基于無線遙控技術(shù)防跌倒護理系統(tǒng)的設(shè)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(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院 a.醫(yī)療設(shè)備處；b.心血管內(nèi)科，江蘇 南京 210006；2.青島理工大學(xué) 土木學(xué)院，山東 青島 266000

目的設(shè)計一種能預(yù)防床邊跌倒事件、及時向值班護士醫(yī)生準(zhǔn)確提供可能跌倒患者床位數(shù)、同時又能向陪床家屬預(yù)先提醒的裝置，從而避免更多床邊跌倒事件的發(fā)生。方法分析了危重患者跌倒原因，設(shè)計了以呼叫系統(tǒng)為依托，以壓力傳感器、磁力開關(guān)、無線遙控技術(shù)為手段的無線遙控技術(shù)防跌倒護理系統(tǒng)。結(jié)果無線遙控技術(shù)防跌倒護理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)論防跌倒護理系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、外觀小巧、安裝隱蔽等優(yōu)點，能夠顯著減少患者跌倒事件的發(fā)生

無線遙控技術(shù)；防跌倒護理；呼叫系統(tǒng)；壓力傳感器；磁力開關(guān)

引言

醫(yī)院是一個“老弱病殘孕”的集散地，在診療過程中不乏會出現(xiàn)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(yī)療床、護理床等，是住院患者在接受治療的過程中休養(yǎng)時使用的輔助設(shè)備，在醫(yī)療過程中病人跌倒已經(jīng)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(shù)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(chuàng)傷后恢復(fù)較慢，跌倒在心腦血管病區(qū)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(yán)重[5-6]。

對于骨科、老年病房，跌倒現(xiàn)象更為嚴(yán)重。目前，防止患者床邊跌倒的常用做法以教育為主，結(jié)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(yī)院病房已經(jīng)配備床頭呼叫系統(tǒng)，但當(dāng)?shù)故录l(fā)生時，來不及、觸不到呼叫觸發(fā)器時有發(fā)生，更有甚者，觸發(fā)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(jīng)成為困擾現(xiàn)代護理的主要難題?；诖?，本文旨在設(shè)計一種能預(yù)防床邊跌倒事件、及時向值班護士醫(yī)生準(zhǔn)確提供可能跌倒患者床位數(shù)、同時又能向陪床家屬預(yù)先提醒的裝置，從而避免更多床邊跌倒事件的發(fā)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(tǒng)，防跌倒報警系統(tǒng)有病床及附屬裝置和報警裝置組成，該系統(tǒng)使用非接觸磁力開關(guān)、AD模塊、報警模塊以、無線發(fā)射/接收模塊以及數(shù)字顯示模塊，結(jié)合床頭呼叫系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的向值班醫(yī)生和護士提供可能出現(xiàn)床邊跌倒事件的床位數(shù)，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(fā)生。

1.1 無線遙控技術(shù)

無線遙控是指實現(xiàn)對被控目標(biāo)的非接觸遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。無線遙控和無線傳輸系統(tǒng)與有線和紅外設(shè)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(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多[10]。相對電纜連線的優(yōu)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(tǒng)一般由發(fā)射器和接收器兩部分組成，本系統(tǒng)使用脈沖編碼式無效遙控，發(fā)射器一般由指令鍵、指令編碼電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成，系統(tǒng)使用床體運動控制指令鍵發(fā)射脈沖信號，接收電路將發(fā)射器發(fā)射的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，經(jīng)過解調(diào)、譯碼、放大等操作驅(qū)動呼叫做出響應(yīng)[11-12]。

1.2 床頭呼叫系統(tǒng)

床頭呼叫系統(tǒng)是根據(jù)臨床的特殊情況，是為解決醫(yī)院住院患者和醫(yī)護人員之間建立直接、簡單聯(lián)系的裝置，床頭呼叫系統(tǒng)由安裝在病區(qū)護士站的呼叫主機和分別設(shè)置在病房床頭、病房衛(wèi)生間的呼叫分機、走廊顯示屏組成，一旦病房床頭或衛(wèi)生間有人按呼叫按鈕，護士站的主機就發(fā)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(guān)

磁力開關(guān)是一種利用磁場信號來控制的線路開關(guān)動作的器件，也叫磁控開關(guān)。常用的磁力開關(guān)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(jié)釹鐵硼等[14]。開關(guān)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(guān)元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于控制等優(yōu)點，常態(tài)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(dāng)有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在磁場磁力線的作用下，管內(nèi)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(jié)點所接的電路連通。本系統(tǒng)使用兩組不同規(guī)格磁力開關(guān)，固定在左右護欄開關(guān)內(nèi)的磁力開關(guān)使用圓柱-圓環(huán)形永磁鐵氧體磁力開關(guān)，固定左右護欄開關(guān)使用普通橡膠磁體磁力開關(guān)。

1.4 壓力傳感器

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)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(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)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(tǒng)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(lián)形式連接，共同監(jiān)控病人。

1.5 設(shè)計原理

綜上所述，我們使用3組傳感器/開關(guān)來監(jiān)測危重患者的危險動作，其中使用壓力傳感器來監(jiān)測患者是否離床，兩組磁力開關(guān)分別監(jiān)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(guān)來監(jiān)測危重患者的危險動作，本系統(tǒng)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(yī)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(shù)防跌倒護理系統(tǒng)工作流程圖，見圖2。

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

2 討論與結(jié)論

報警系統(tǒng)設(shè)置了一種常態(tài)模式、一種關(guān)閉模式和3種報警模式，它們分別是：

（1）當(dāng)患者未進行任何操作時，系統(tǒng)處于常態(tài)下，即患者未發(fā)生任何危險動作。

（2）當(dāng)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(fā)射器熱拔除，此時系統(tǒng)呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)，所有動作均不會報警現(xiàn)象。

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

圖2 無線遙控技術(shù)防跌倒護理系統(tǒng)工作流程圖

（4）當(dāng)患者自行打開床體左側(cè)或右側(cè)的護欄折疊開關(guān)并將護欄發(fā)下時，壓力傳感器能檢測患者重力，觸發(fā)第一組和第二組磁力開關(guān)，此時患者有離床動作，系統(tǒng)會激發(fā)無線發(fā)射器以點觸發(fā)形式發(fā)射無線信號，安裝于設(shè)備帶內(nèi)的無線接收器接收無線信號，并發(fā)送給接收器，接收器驅(qū)動觸發(fā)呼叫開關(guān)，此時呼叫系統(tǒng)開始工作，護士站、值班醫(yī)生辦公室會出現(xiàn)聲、光報警，顯示模塊會顯示報警的床位數(shù)此時醫(yī)護人員可以根據(jù)指令到指定病床進行處理，防止患者跌落。

（5）當(dāng)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(tǒng)會發(fā)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(tǒng)已經(jīng)使用與我院心內(nèi)科病房，通過近3個月的實驗觀察，已經(jīng)臨床護士記錄情況，該報警系統(tǒng)存在的優(yōu)點主要有：結(jié)構(gòu)簡單、外觀小巧、安裝隱蔽，信號傳輸使用無線發(fā)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(yù)防跌倒的患者，將手動總開置于閉合狀態(tài)，當(dāng)不需要對患者進行跌倒干預(yù)時，將手動總開關(guān)斷開即可；使用床頭呼叫系統(tǒng)，可以以數(shù)字顯示、語音提示方式向醫(yī)護人員準(zhǔn)確、快速對可能跌倒患者進行定位；使用非接觸磁力開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡單，非接觸方式避免反復(fù)擠壓操作，大大提高裝置使用壽命；語音信號根據(jù)病人是否離床而發(fā)出不同分貝警報音，根據(jù)具體離床情況實現(xiàn)提醒患者和叫醒陪護人員的功能；預(yù)見性報警/提醒，可減少危重病房床邊無線防跌倒事件的發(fā)生，熱插拔設(shè)計，系統(tǒng)應(yīng)變性較強。同時在使用期間我們也發(fā)現(xiàn)了一定的不足：系統(tǒng)可移植性不強，系統(tǒng)部分元器件與床體固定在一起，整體移植系統(tǒng)操作復(fù)雜；第二組磁力開關(guān)使用塑膠封裝式干簧管，堅固性較差；病房陪床家屬自主關(guān)閉報警系統(tǒng)時有發(fā)生。目前該系統(tǒng)仍在實驗觀察中，雖然本系統(tǒng)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(tǒng)成熟、完善化仍任重而道遠(yuǎn)。

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

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

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

[4] 鮑婧.跌倒風(fēng)險分級護理在心內(nèi)科患者防跌倒管理中的應(yīng)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(shè)計工程,2012,20(22):63-65.

[6] 王翠嬌,高鎮(zhèn)松,馬淑君,等.防跌倒護理風(fēng)險管理在精神科住院患者的應(yīng)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(qū)護理干預(yù)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(huán)模式在降低住院患者跌倒發(fā)生率中的應(yīng)用[J].中國實用醫(yī)藥,2015,10(36):291-292.

[9] 鄭舒亮.腫瘤內(nèi)科病人在院期間發(fā)生跌倒的原因及預(yù)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(guān)延時技術(shù)的設(shè)備啟動預(yù)警裝置研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2015,(2):137-138.

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

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

[13] 蘇巧平,劉原,蘇海鵬.醫(yī)院床頭無線呼叫系統(tǒng)[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(yù)測[J].環(huán)境技術(shù),2016,34(3):33.

[15] 常一帆.智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計[J].技術(shù)與市場,2016,23(7):207.

[16] 李昂陽.分析智能壓力傳感器系統(tǒng)的設(shè)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(yī)科大學(xué)科技發(fā)展基金（2014NJMU035；2015NJMU056）。

鄭雪梅，副主任護師，主要研究方向為心內(nèi)科臨床護理、護理教育學(xué)及護理管理學(xué)。

通訊作者郵箱：xmzheng@163.com