本發(fā)明屬醫(yī)用護理床技術(shù)范疇，特別是指薄膜壓力傳感器采集臥床患者的體壓分布，推斷睡眠時的位置，參照墜床統(tǒng)計資料調(diào)節(jié)護欄的防墜系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：醫(yī)療護理床是臥床患者住院/回家治療時不可或缺的標(biāo)配器械。根據(jù)使用場合的不同，可分為家用護理床和醫(yī)用護理床；本文討論的對象定位醫(yī)用護理床。若從護理功能的視角考量，又分成基礎(chǔ)功能護理床和多功能護理床；基礎(chǔ)功能護理床通過手搖的機械傳動方式，提供起身、坐臥、吃飯等基本功能，自動化程度較低，舒適性體驗較差；多功能護理床在基礎(chǔ)功能護理床上，增設(shè)翻身、曲腿、入廁、洗頭洗腳、生活娛樂等醫(yī)療和人性化功能，具有較高的自動化和舒適性。基礎(chǔ)功能護理床的動力依靠人工手搖方式產(chǎn)生；多功能護理床的動力源則有氣動、液壓和電機三種類型，其中主流驅(qū)動方式是直流線性電動推桿。簡言之，傳統(tǒng)的手搖機械式醫(yī)用基礎(chǔ)功能護理床，現(xiàn)代的電動智能化醫(yī)用多功能護理床，在差異化市場中相輔相成相得益彰；綜合評估兩者tco，運維技術(shù)門檻，醫(yī)用基礎(chǔ)功能護理床的“江湖老大”地位仍“濤聲依舊”，雖然醫(yī)用多功能護理床的占比呈逐年增長態(tài)勢。醫(yī)用護理床的全球知名產(chǎn)品有：德國弗爾克公司的model-s-382-vis-à-vis多功能護理床，日本八樂夢公司的ca-29b電動護理床等；本文立足醫(yī)用多功能護理床探討防墜系統(tǒng)。醫(yī)用多功能護理床簡稱醫(yī)用護理床，由床體結(jié)構(gòu)單元、動力驅(qū)動單元、控制通信單元組成；床體結(jié)構(gòu)單元包括床架、床面板、靠背、護欄、附加結(jié)構(gòu)(如餐桌、輸液架等)；動力驅(qū)動單元的動力源，毋庸置疑首選直流線性電動推桿，動力驅(qū)動單元的的驅(qū)動機構(gòu)，非連桿機構(gòu)莫屬；控制通信單元以mcu為核心，遵照醫(yī)囑執(zhí)行護理：借助動力驅(qū)動單元調(diào)整床體姿態(tài)，與護士站監(jiān)控終端交換信息。醫(yī)用護理床設(shè)計需兼顧功能和安全兩方面的要求；遵循《中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)用電氣設(shè)備(第2部分)：醫(yī)院電動床安全專用要求(yy0571-2005)》，該標(biāo)準(zhǔn)等同國際標(biāo)準(zhǔn)iec60601--2--38：1996《醫(yī)用電氣設(shè)備--第2部分：醫(yī)院電動床安全專用要求》及修改件1：1999。業(yè)界的不懈研發(fā)投入，推動著醫(yī)用護理床的持續(xù)技術(shù)進步。床體結(jié)構(gòu)單元突破了經(jīng)典的可調(diào)三折床板設(shè)計，四、六、八折床板等新穎設(shè)計層出不窮，增加了床體結(jié)構(gòu)單元的自由度和靈活性。動力驅(qū)動單元的連桿機構(gòu)設(shè)計，不再拘泥低層次的功能實現(xiàn)和強度驗證，旨在追求更高層次的體驗滿足：基于人體工學(xué)理論，應(yīng)用《人體工程學(xué)圖解》數(shù)據(jù)，優(yōu)化連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸，使臥床患者轉(zhuǎn)動中心和連桿機構(gòu)轉(zhuǎn)動中心的契合度max，即患者享有最佳的體驗。控制通信單元的智能化日臻完善，提高了醫(yī)用護理床的易用性可靠性，以及醫(yī)院的護理品質(zhì)和信息系統(tǒng)集成度。醫(yī)用護理床廠商重視產(chǎn)品的功能，從側(cè)翻身預(yù)防褥瘡、屈伸腿身體康復(fù)，延拓至生理參數(shù)監(jiān)護、輔助睡眠、溫度控制。遺撼的是，廠商對護理時暴露出的墜床亊故缺失應(yīng)有的關(guān)注；認識上有失偏頗、存在著嚴(yán)重誤區(qū)，簡單武斷地將亊故全部歸結(jié)于用戶的疏忽過失，未曾嘗試改進產(chǎn)品、補齊短板。廠商注意到產(chǎn)品選材的無害環(huán)保，也著力排除開關(guān)、外露電線觸電的潛在危險，甚至設(shè)法避免視、聽、觸覺對患者的強烈刺激；但是多年來困擾醫(yī)療單位的墜床亊故，至今未列入廠商的議亊日程，減少或杜絕墜床亊故的針對性解決方案千呼萬喚不出來?？疾鞂徱曖t(yī)用護理床的實際運行環(huán)境，一個不爭的事實是，產(chǎn)品中存在的墜床亊故隱患將會被“實際運行環(huán)境”成倍放大。首先，我國的醫(yī)護比例不合理。2010年，千人護士數(shù)1.52，醫(yī)護比例1：0.85。2015年，千人護士數(shù)2.36，注冊護士324.1萬，醫(yī)護比例1:1.07；醫(yī)護比例的倒置宭境終得逆轉(zhuǎn)。2020年，根據(jù)國家衛(wèi)計委頒布的愿景規(guī)劃，注冊護士445萬，千人護士數(shù)3.14。我國的護士培養(yǎng)，縱向?qū)Ρ瘸煽冹橙唬慌c發(fā)達國家1：3的醫(yī)護比例作橫向比對，尚有很長的路要走。不難想象，護士日常的工作強度之大，承受的心理壓大之大。因此，墜床隱患企盼護士強化巡查補救，既不現(xiàn)實又無可能。其次，護工隊伍的現(xiàn)狀令人堪憂。護士留出的巨大護理缺口，靠“中國特色”的護工填補。x省的護工調(diào)查數(shù)據(jù)如下，男女比例13.3％：86.7％，50-59歲49.9％，農(nóng)業(yè)戶口88％，小學(xué)及以下57.9％，未受過培訓(xùn)43.1％，未購買“三險”64.5％，整體隊伍的職業(yè)認同感低。顯然，墜床隱患企盼護工強化巡查補救，套用一句流行詞“你想多了”。第三，我國的老齡化進程。2015年，60/80歲以上老人2.12/0.2339億，失能與半失能4000萬；2050年，60/80歲以上老人4.92/1.2億；數(shù)以億計的銀發(fā)大軍無疑是墜床隱患的第三件倍增放大器。醫(yī)用護理床和防墜系統(tǒng)較有代表性的知識產(chǎn)權(quán)成果綜述如下：·發(fā)明專利“新型電動護理床”(zl200610047957.7)，提出床中部設(shè)下凹區(qū)，區(qū)內(nèi)設(shè)吻合滑板，背板通過驅(qū)動機構(gòu)與滑板連接；背板放平作普通床；背板翹起與滑板向床體一側(cè)滑出，可將腿下垂作沙發(fā)，讀書、看報、吃飯等?！ぐl(fā)明專利“護理床自動便解裝置”(zl200710175420.3)，提出床架下安裝便解裝置，包括堵墊機構(gòu)、座便器機構(gòu)、水平驅(qū)動機構(gòu)和豎直驅(qū)動機構(gòu)，方便病人大小便且不會污染環(huán)境?！ぐl(fā)明專利“防褥瘡按摩翻身護理床”(zl200810158565.7)，提出移動床板通過左右連接板連接，左/右連接板與兩個電動推缸相連，四個電動推缸均安裝在移動架上。護理床病人移出一段距離再翻身，翻身后不會偏向一側(cè)，可預(yù)防褥瘡產(chǎn)生?！ぐl(fā)明專利“具有防墜功能的智能護理床”(申請?zhí)?00810037052.0)，提出采用四個荷重傳感器、二套紅外線探測裝置，采集判斷病人的重心位置和狀態(tài)，預(yù)防墜床事故的發(fā)生。上述有益探索，提出護理床的多功能設(shè)計和防墜舉措。輸入“護理床”檢索“名稱”，發(fā)明/實用專利達567/2694件；綜觀研究碩果，熱點聚焦在護理床的功能設(shè)計：翻身防褥的輔助治療，屈伸四肢的康復(fù)治療，自動便解的生活便利等等。另一方面，涉及護理床安全方面的專利少之又少，圍繞護理床防墜的專利更是廖若晨星。住院患者墜床，傷害患者的身體健康，增加醫(yī)療成本，易造成醫(yī)療糾紛。醫(yī)用護理床的防墜系統(tǒng)是典型的系統(tǒng)工程；匯總墜床亊故的統(tǒng)計資料，分析挖掘亊故形成的內(nèi)在規(guī)律，是系統(tǒng)工程成功的必要條件；界定系統(tǒng)工程實施時的約束邊界，提出針對性的技術(shù)路線和解決方案，是系統(tǒng)工程成功的充分條件。分析墜床統(tǒng)計資料，墜床亊故具有統(tǒng)計意義的內(nèi)在規(guī)律：墜床患者年齡，50周歲以上的老年人居多；墜床高發(fā)時段，凌晨1-5點的深度睡眠期；墜床最大關(guān)聯(lián)度的誘因亊件是患者便后，降下的護欄忘拉上催成的；故檢測和自動調(diào)節(jié)護欄狀態(tài)是必須的。此外，患者及親屬強烈排斥醫(yī)囑之外的束縛身體防墜方法；故勿越約束邊界實現(xiàn)防墜。人體工學(xué)和《人體工程學(xué)圖解》表明，墜床與睡眠時的位置有關(guān)。顯然，通過薄膜壓力傳感器，采集患者的體壓分布；推斷睡眠時的位置亦是必須的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種醫(yī)用護理床的防墜系統(tǒng)和方法。醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)由薄膜壓力傳感器陣列模塊、多通道選通和比例放大模塊、護欄狀態(tài)檢測和控制模塊、信號處理主控模塊、直流載波通信模塊、護士站監(jiān)控終端組成；醫(yī)用護理床數(shù)＝n≥1，醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)與醫(yī)用護理床一一對應(yīng)，護士站監(jiān)控終端數(shù)≡1；薄膜壓力傳感器陣列模塊經(jīng)多通道選通和比例放大模塊、與信號處理主控模塊相連，護欄狀態(tài)檢測和控制模塊與信號處理主控模塊相連，信號處理主控模塊經(jīng)直流載波通信模塊、與護士站監(jiān)控終端相連；信號處理主控模塊與護士站監(jiān)控終端組網(wǎng)，遵循modbus--rtu協(xié)議，護士站監(jiān)控終端為主機，信號處理主控模塊為從機；薄膜壓力傳感器陣列模塊包括第1薄膜壓力傳感器、第2薄膜壓力傳感器、遞增至第32薄膜壓力傳感器，共32只，薄膜壓力傳感器型號a301，幾何參數(shù)φ＝9.5mm、厚0.208mm；32只薄膜壓力傳感器軸對稱、按頭/背/座/腿部配置在長×寬＝1960mm×900mm矩形內(nèi)，頭部、背部、座部、腿部分別配置4、12、8、8只薄膜壓力傳感器；令矩形上邊的中點為坐標(biāo)系原點，矩形右側(cè)16只薄膜壓力傳感器的坐標(biāo)如下：傳感器序號x坐標(biāo)(mm)y坐標(biāo)(mm)傳感器序號x坐標(biāo)(mm)y坐標(biāo)(mm)102508010450160107100300108200300111100550112200550115100800116200800119100900120200900123100100012420010001271501250128300125013115015001323001500所述的多通道選通和比例放大模塊包括多通道選通電路、比例放大電路，多通道選通電路以adg732芯片為核心、比例放大電路以ad8615為核心；第1薄膜壓力傳感器、第2薄膜壓力傳感器、遞增至第32薄膜壓力傳感器的32路輸出，分別與adg732腳12、11、…、40相連，即分別與adg732端口s1、s2、遞增至s32相連；adg732腳15、16、17、18、19分別與信號處理主控模塊的atmega128腳35、36、37、38、39相連，adg732腳43與ad8615腳3相連；r221和r222的一端接ad8615腳4，另一端分別接地、ad8615腳1，ad8615腳1與信號處理主控模塊的atmega128腳61相連；薄膜壓力傳感器陣列模塊輸出32路壓力信號，信號處理主控模塊控制adg732、從32路壓力信號中選1、輸出信號ud，ud經(jīng)ad8615調(diào)理后輸出uo＝(1+r222/r221)×ud，信號處理主控模塊采樣處理ad8615輸出的uo。所述的護欄狀態(tài)檢測和控制模塊包括護欄狀態(tài)檢測電路、護欄控制電路；護欄狀態(tài)檢測電路采用碰珠電觸點傳感器，護欄“拉上”/“降下”狀態(tài)時，碰珠與導(dǎo)電定位塊接觸/脫離；導(dǎo)電定位塊接地，為孔徑上小下大的半圓臺狀體，與護欄的固定桿圓弧側(cè)頂端齊平安裝，碰珠電觸點傳感器嵌入護欄的升降桿，正對護欄的固定桿圓弧中心點；碰珠通過金屬彈簧互連，一路經(jīng)r301接5v，另一路與信號處理主控模塊的atmega128腳25相連；護欄“拉上”狀態(tài)，碰珠經(jīng)導(dǎo)電定位塊接地，0v輸出至atmega128腳25，護欄“降下”狀態(tài)，5v輸出至atmega128腳25；護欄控制電路采用irfp150型固態(tài)繼電器ssr401，電磁鐵l401；ssr401的控制端口接信號處理主控模塊的atmega128腳48，ssr401的兩個輸出端口經(jīng)電源、l401相連；l401通/失電對應(yīng)升降桿“降下”狀態(tài)時鎖舌的釋放/鎖定，升降桿“降下”狀態(tài)時的鎖舌鎖定可借助附設(shè)的手動開關(guān)轉(zhuǎn)入釋放；鎖舌和護欄控制電路嵌裝在固定桿內(nèi)，升降桿上預(yù)留鎖舌孔；防墜護欄的機械裝置包括護欄的固定桿、護欄的升降桿，升降桿為兩端圓弧的長方六面體，升降桿的底部安裝壓縮彈簧，彈力f≥升降桿重力+20n；固定桿與升降桿采用燕尾槽滑動副配合，升降桿沿固定桿圓弧長方六面體孔的平面壁燕尾槽升降滑動，升降滑動涉及“拉上”/“降下”兩個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換流程；“降下”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“拉上”狀態(tài)：撥動手動開關(guān)或l401通電，鎖定升降桿“降下”的鎖舌縮回釋放升降桿，升降桿底部的壓縮彈簧推動升降桿向上滑動，直至碰珠與導(dǎo)電定位塊接觸、上限位、轉(zhuǎn)換成“拉上”狀態(tài)，“拉上”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“降下”狀態(tài)：人工壓下升降桿，鎖舌伸出進入鎖舌孔、鎖定升降桿、下限位、轉(zhuǎn)換成“降下”狀態(tài)。所述的信號處理主控模塊以atmega128芯片為核心，atmega128腳51、50、49分別與直流載波通信模塊的mm1192腳1、5、6相連；atmega128控制多通道選通電路，選通薄膜壓力傳感器陣列模塊輸出的32路壓力信號中的1路，采集經(jīng)比例放大電路調(diào)理后的該路壓力信號；atmega128通過護欄狀態(tài)檢測電路、護欄控制電路，檢測和控制護欄的狀態(tài)。所述的直流載波通信模塊以mm1192芯片為核心；mm1192腳6、1分別經(jīng)r2、r1接地，c1兩端分別與mm1192腳3、4相連；mm1192腳15、16分別經(jīng)r7和c6、r6和c5接入載波輸出的負、正端，mm1192腳11與vcc和c2一端相連，c2另一端與mm1192腳13相連；d1和d2串聯(lián)、d3和d4串聯(lián)、d2和d4另一端接地，d1和d3另一端分別與mm1192腳14、12相連；r3、r4的一端分別與mm1192腳14、12相連，另一端分別與mm1192腳9和l1一端、腳10和l2一端相連；l1、l2另一端并接r3，分別經(jīng)c3、c4接入載波輸出的正、負端；信號處理主控模塊與護士站監(jiān)控終端構(gòu)成直流載波modbus網(wǎng)絡(luò)，采用rtu報文幀格式：地址1字節(jié)，功能碼1字節(jié)，數(shù)據(jù)占0～252字節(jié)，crc校驗2字節(jié)，報文幀之間≥3.5字符的時間間隔；報文幀的第一個字節(jié)為地址，地址取值范圍為0～255，地址0為廣播地址，功能碼取值為1～255。所述醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)的防墜方法，方法流程包括防墜方法的初始化流程，防墜方法的執(zhí)行流程；變量說明高危時間區(qū)highrisktimeinterval，time_hri，time_hri∈[1,5]高?；颊遠ighriskpatient，patient_hr，1/0＝是/否高危時間highrisktime，time_hr，1/0＝是/否護欄狀態(tài)guardrailstate，state_guardrail，1/0＝拉上/降下降下時間lowertime，time_lower降下時間計數(shù)器lowertimecounter，time_lc降下時間0的值lowertime0value，time0_lv＝0min降下時間1的值lowertime1value，time1_lv＝5min降下時間2的值lowertime2value，time2_lv＝15min降下時間3的值lowertime3value，time3_lv＝30min降下時間4的值lowertime4value，time4_lv＝60min第1薄膜壓力傳感器的壓力記為p101，以此類推至p132壓力矩陣pressmatrix，mp[]9×4，初始化mp[]9×4＝ffffmp[1,1]＝mp[1,4]＝mp[2,1]＝mp[2,4]≡ffff，ffff表征未用mp[]9×4列1、2/3、4存儲床的左、中偏左/中偏右、右傳感器壓力mp[]9×4行1、2/3、4、5/6、7/8、9為床的頭/背/座/腿傳感器壓力mp[1,2]＝p101，mp[1,3]＝p102，mp[2,2]＝p103，mp[2,3]＝p104mp[3,1]＝p105，mp[3,2]＝p106，mp[3,3]＝p107，mp[3,4]＝p108……mp[9,1]＝p129，mp[9,2]＝p130，mp[9,3]＝p131，mp[9,4]＝p132列傳感器壓力presscolumn，pc[]1×4,k＝1、2、3、4床中部和右側(cè)的平臥位置判據(jù)判據(jù)1--正中臥：pc[3]＞pc[4]andpc[2]＞pc[4]判據(jù)2--偏右臥：pc[3]＞pc[4]andpc[2]＜pc[4]判據(jù)3--右側(cè)臥：pc[3]＜pc[4]andpc[2]＜pc[3]判據(jù)4--非規(guī)臥：上述3種判據(jù)之外，歸入“偏右臥”工況分類說明工況0--patient_hr＝1、time_hr＝1、右側(cè)臥，time_lower＝time0_lv工況11--patient_hr＝1、time_hr＝1、偏右臥，time_lower＝time1_lv工況12--patient_hr＝1、time_hr＝0、右側(cè)臥，time_lower＝time1_lv工況13--patient_hr＝0、time_hr＝1、右側(cè)臥，time_lower＝time1_lv工況21--patient_hr＝1、time_hr＝1、正中臥，time_lower＝time2_lv工況22--patient_hr＝1、time_hr＝0、偏右臥，time_lower＝time2_lv工況23--patient_hr＝0、time_hr＝1、偏右臥，time_lower＝time2_lv工況24--patient_hr＝0、time_hr＝0、右側(cè)臥，time_lower＝time2_lv工況31--patient_hr＝1、time_hr＝0、正中臥，time_lower＝time3_lv工況32--patient_hr＝0、time_hr＝1、正中臥，time_lower＝time3_lv工況33--patient_hr＝0、time_hr＝0、偏右臥，time_lower＝time3_lv工況4--patient_hr＝0、time_hr＝0、正中臥，time_lower＝time4_lv防墜方法的初始化流程按醫(yī)囑patient_hr＝1/0、mp[]9×4＝fffftime_hr＝1、time_hri∈[1,5]state_guardrail＝time_lc＝time_lower＝0time0_lv＝0、time1_lv＝5、time2_lv＝15time3_lv＝30、time4_lv＝60防墜方法的執(zhí)行流程1、讀時間、參照time_hri，time_hr＝1或02、采集碰珠電觸點傳感器電壓、state_guardrail＝1或03、讀第1～32薄膜壓力傳感器壓力p101～p132賦值壓力矩陣mp[]9×4＝p101～p1324、計算列壓力pc[]1×4，基于判據(jù)1～4，獲平臥位置5、根據(jù)patient_hr、time_hr、平臥位置，得time_lower6、6-1state_guardrail＝1，則time_lc＝0，返“1”6-2state_guardrail＝0，time_lc計時如果time_lc＜time_lower，返“1”否則信號處理主控模塊執(zhí)行升降桿“拉上”操作報警、time_lc＝0，返“1”。本發(fā)明與
背景技術(shù)：
相比，具有的有益效果是：薄膜壓力傳感器采集臥床患者的體壓分布，推斷睡眠時的位置；基于墜床統(tǒng)計資料，自動調(diào)節(jié)護欄；既降低了墜床事故率和護理工作量，又給患者提供了盡可能大肢體自由度。碰珠電觸點傳感器檢測護欄狀態(tài)，采用固態(tài)繼電器控制護欄狀態(tài)，簡單可靠；防墜系統(tǒng)采用24v直流供電，本質(zhì)安全；護欄升降通過燕尾槽滑動副+鎖舌/孔實現(xiàn)，靈巧實用。附圖說明圖1(a)是醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)的原理框圖；圖1(b)是薄膜壓力傳感器陣列的排列圖；圖1(c)是醫(yī)用護理床的結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是多通道選通和比例放大模塊的電路圖；圖3(a)是護欄狀態(tài)檢測和控制模塊的電路框圖；圖3(b)是護欄狀態(tài)檢測電路圖；圖3(c)是護欄控制電路圖；圖3(d)是升降桿和護欄結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(e)是鎖舌和鎖舌孔示意圖；圖4是信號處理主控模塊的電路圖；圖5(a)是直流載波通信模塊的電路圖；圖5(b)是modbus協(xié)議的rtu報文幀格式；圖6(a)是醫(yī)用護理床防墜方法流程圖；圖6(b)是防墜方法的初始化流程圖；圖6(c)是防墜方法的執(zhí)行流程圖。具體實施方式如圖1(a)、圖1(b)、圖1(c)所示，醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)由薄膜壓力傳感器陣列模塊100、多通道選通和比例放大模塊200、護欄狀態(tài)檢測和控制模塊300、信號處理主控模塊400、直流載波通信模塊500、護士站監(jiān)控終端600組成；醫(yī)用護理床數(shù)＝n≥1，醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)與醫(yī)用護理床一一對應(yīng)，護士站監(jiān)控終端600數(shù)≡1；薄膜壓力傳感器陣列模塊100經(jīng)多通道選通和比例放大模塊200、與信號處理主控模塊400相連，護欄狀態(tài)檢測和控制模塊300與信號處理主控模塊400相連，信號處理主控模塊400經(jīng)直流載波通信模塊500、與護士站監(jiān)控終端600相連；信號處理主控模塊400與護士站監(jiān)控終端600組網(wǎng)，遵循modbus--rtu協(xié)議，護士站監(jiān)控終端600為主機，信號處理主控模塊400為從機；薄膜壓力傳感器陣列模塊100包括第1薄膜壓力傳感器101、第2薄膜壓力傳感器102、遞增至第32薄膜壓力傳感器132，共32只，薄膜壓力傳感器型號a301，幾何參數(shù)φ＝9.5mm、厚0.208mm；32只薄膜壓力傳感器軸對稱、按頭/背/座/腿部配置在長×寬＝1960mm×900mm矩形內(nèi)，頭部、背部、座部、腿部分別配置4、12、8、8只薄膜壓力傳感器；令矩形上邊的中點為坐標(biāo)系原點，矩形右側(cè)16只薄膜壓力傳感器的坐標(biāo)如下：醫(yī)用多功能護理床簡稱醫(yī)用護理床，由床體結(jié)構(gòu)單元、動力驅(qū)動單元、控制通信單元組成；床體結(jié)構(gòu)單元包括床架、床靠背、床護欄，餐桌和床輸液架附加裝置；控制通信單元以mcu為核心，遵照醫(yī)囑執(zhí)行護理：借助動力驅(qū)動單元調(diào)整床體姿態(tài)，與護士站監(jiān)控終端交換信息。說明1：考慮表述的完整性，簡述了醫(yī)用護理床的組成；醫(yī)用護理床防墜系統(tǒng)獨立于醫(yī)用護理床。出于表述簡潔性考量，軸對稱配置的薄膜壓力傳感器只列出床右側(cè)16只的坐標(biāo)，左側(cè)16只的坐標(biāo)：y坐標(biāo)相同、x坐標(biāo)取負。護士站監(jiān)控終端屬公知知識范疇，圖中用虛線框標(biāo)注，文中僅提及不展開描述。如圖2所示，多通道選通和比例放大模塊200包括多通道選通電路210、比例放大電路220，多通道選通電路210以adg732芯片為核心、比例放大電路220以ad8615芯片為核心；第1薄膜壓力傳感器101、第2薄膜壓力傳感器102、遞增至第32薄膜壓力傳感器132的32路輸出，分別與adg732腳12、11、…、40相連，即分別與adg732端口s1、s2、遞增至s32相連；adg732腳15、16、17、18、19分別與信號處理主控模塊400的atmega128腳35、36、37、38、39相連，adg732腳43與ad8615腳3相連；r221和r222的一端接ad8615腳4，另一端分別接地、ad8615腳1，ad8615腳1與信號處理主控模塊400的atmega128腳61相連；薄膜壓力傳感器陣列模塊100輸出32路壓力信號，信號處理主控模塊400控制adg732、從32路壓力信號中選1、輸出信號ud，ud經(jīng)ad8615調(diào)理后輸出uo＝(1+r222/r221)×ud，信號處理主控模塊400采樣處理ad8615輸出的uo。如圖3(a)-3(e)所示，護欄狀態(tài)檢測和控制模塊300包括護欄狀態(tài)檢測電路310、護欄控制電路320；護欄狀態(tài)檢測電路310采用碰珠電觸點傳感器，護欄“拉上”/“降下”狀態(tài)時，碰珠與導(dǎo)電定位塊接觸/脫離；導(dǎo)電定位塊接地，為孔徑上小下大的半圓臺狀體，與護欄的固定桿圓弧側(cè)頂端齊平安裝，碰珠電觸點傳感器嵌入護欄的升降桿，正對護欄的固定桿圓弧中心點；碰珠通過金屬彈簧互連，一路經(jīng)r301接5v，另一路與信號處理主控模塊400的atmega128腳25相連；護欄“拉上”狀態(tài)，碰珠經(jīng)導(dǎo)電定位塊接地，0v輸出至atmega128腳25，護欄“降下”狀態(tài)，5v輸出至atmega128腳25；護欄控制電路320采用irfp150型固態(tài)繼電器ssr401，電磁鐵l401；ssr401的控制端口接信號處理主控模塊400的atmega128腳48，ssr401的兩個輸出端口經(jīng)電源、l401相連；l401通/失電對應(yīng)升降桿“降下”狀態(tài)時鎖舌的釋放/鎖定，升降桿“降下”狀態(tài)時的鎖舌鎖定可借助附設(shè)的手動開關(guān)轉(zhuǎn)入釋放；鎖舌和護欄控制電路320嵌裝在固定桿內(nèi)，升降桿上預(yù)留鎖舌孔；防墜護欄的機械裝置包括護欄的固定桿、護欄的升降桿，升降桿為兩端圓弧的長方六面體，升降桿的底部安裝壓縮彈簧，彈力f≥升降桿重力+20n；固定桿與升降桿采用燕尾槽滑動副配合，升降桿沿固定桿圓弧長方六面體孔的平面壁燕尾槽升降滑動，升降滑動涉及“拉上”/“降下”兩個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換流程；“降下”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“拉上”狀態(tài)：撥動手動開關(guān)或l401通電，鎖定升降桿“降下”的鎖舌縮回釋放，升降桿底部的壓縮彈簧推動升降桿向上滑動，直至碰珠與導(dǎo)電定位塊接觸、上限位、轉(zhuǎn)換成“拉上”狀態(tài)，“拉上”狀態(tài)轉(zhuǎn)換成“降下”狀態(tài)：人工壓下升降桿，鎖舌伸出進入鎖舌孔、鎖定升降桿、下限位、轉(zhuǎn)換成“降下”狀態(tài)。說明2：鑒于表述的系統(tǒng)性，簡述了防墜護欄機械裝置的組成和工作流程。如圖4所示，信號處理主控模塊400以atmega128芯片為核心，atmega128腳51、50、49分別與直流載波通信模塊500的mm1192腳1、5、6相連；atmega128控制多通道選通電路210，選通薄膜壓力傳感器陣列模塊100輸出的32路壓力信號中的1路，采集經(jīng)比例放大電路220調(diào)理后的該路壓力信號；atmega128通過護欄狀態(tài)檢測電路310、護欄控制電路320，檢測和控制護欄的狀態(tài)。說明3：atmega128與多通道選通和比例放大模塊200、護欄狀態(tài)檢測和控制模塊300的連接，參見多通道選通和比例放大模塊200、護欄狀態(tài)檢測和控制模塊300的表述，本段不再贅述。如圖5(a)、圖5(b)所示，直流載波通信模塊500以mm1192芯片為核心，mm1192腳6、1分別經(jīng)r2、r1接地；c1兩端分別與mm1192腳3、4相連，mm1192腳15、16分別經(jīng)r7和c6、r6和c5接入載波輸出的負、正端，mm1192腳11與vcc和c2一端相連，c2另一端與mm1192腳13相連；d1和d2串聯(lián)、d3和d4串聯(lián)、d2和d4另一端接地，d1和d3另一端分別與mm1192腳14、12相連；r3、r4的一端分別與mm1192腳14、12相連，另一端分別與mm1192腳9和l1一端、腳10和l2一端相連；l1、l2另一端并接r3，分別經(jīng)c3、c4接入載波輸出的正、負端；信號處理主控模塊400與護士站監(jiān)控終端600構(gòu)成直流載波modbus網(wǎng)絡(luò)，采用rtu報文幀格式：地址1字節(jié)，功能碼1字節(jié)，數(shù)據(jù)占0～252字節(jié)，crc校驗2字節(jié)，報文幀之間≥3.5字符的時間間隔；報文幀的第一個字節(jié)為地址，地址取值范圍為0～255，地址0為廣播地址，功能碼取值為1～255。說明4：mm1192與atmega128的連接，參見信號處理主控模塊400的表述，本段不再贅述。如圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)所示，醫(yī)用護理床防墜方法流程包括防墜方法的初始化流程，防墜方法的執(zhí)行流程；變量說明高危時間區(qū)highrisktimeinterval，time_hri，time_hri∈[1,5]高?；颊遠ighriskpatient，patient_hr，1/0＝是/否高危時間highrisktime，time_hr，1/0＝是/否護欄狀態(tài)guardrailstate，state_guardrail，1/0＝拉上/降下降下時間lowertime，time_lower降下時間計數(shù)器lowertimecounter，time_lc降下時間0的值lowertime0value，time0_lv＝0min降下時間1的值lowertime1value，time1_lv＝5min降下時間2的值lowertime2value，time2_lv＝15min降下時間3的值lowertime3value，time3_lv＝30min降下時間4的值lowertime4value，time4_lv＝60min第1薄膜壓力傳感器101的壓力記為p101，以此類推至p132壓力矩陣pressmatrix，mp[]9×4，初始化mp[]9×4＝ffffmp[1,1]＝mp[1,4]＝mp[2,1]＝mp[2,4]≡ffff，ffff表征未用mp[]9×4列1、2/3、4存儲床的左、中偏左/中偏右、右傳感器壓力mp[]9×4行1、2/3、4、5/6、7/8、9為床的頭/背/座/腿傳感器壓力mp[1,2]＝p101，mp[1,3]＝p102，mp[2,2]＝p103，mp[2,3]＝p104mp[3,1]＝p105，mp[3,2]＝p106，mp[3,3]＝p107，mp[3,4]＝p108……mp[9,1]＝p129，mp[9,2]＝p130，mp[9,3]＝p131，mp[9,4]＝p132列傳感器壓力presscolumn，pc[]1×4,k＝1、2、3、4床中部和右側(cè)的平臥位置判據(jù)判據(jù)1--正中臥：pc[3]＞pc[4]andpc[2]＞pc[4]判據(jù)2--偏右臥：pc[3]＞pc[4]andpc[2]＜pc[4]判據(jù)3--右側(cè)臥：pc[3]＜pc[4]andpc[2]＜pc[3]判據(jù)4--非規(guī)臥：上述3種判據(jù)之外，歸入“偏右臥”工況分類說明工況0--patient_hr＝1、time_hr＝1、右側(cè)臥，time_lower＝time0_lv工況11--patient_hr＝1、time_hr＝1、偏右臥，time_lower＝time1_lv工況12--patient_hr＝1、time_hr＝0、右側(cè)臥，time_lower＝time1_lv工況13--patient_hr＝0、time_hr＝1、右側(cè)臥，time_lower＝time1_lv工況21--patient_hr＝1、time_hr＝1、正中臥，time_lower＝time2_lv工況22--patient_hr＝1、time_hr＝0、偏右臥，time_lower＝time2_lv工況23--patient_hr＝0、time_hr＝1、偏右臥，time_lower＝time2_lv工況24--patient_hr＝0、time_hr＝0、右側(cè)臥，time_lower＝time2_lv工況31--patient_hr＝1、time_hr＝0、正中臥，time_lower＝time3_lv工況32--patient_hr＝0、time_hr＝1、正中臥，time_lower＝time3_lv工況33--patient_hr＝0、time_hr＝0、偏右臥，time_lower＝time3_lv工況4--patient_hr＝0、time_hr＝0、正中臥，time_lower＝time4_lv防墜方法的初始化流程按醫(yī)囑patient_hr＝1/0、mp[]9×4＝fffftime_hr＝1、time_hri∈[1,5]state_guardrail＝time_lc＝time_lower＝0time0_lv＝0、time1_lv＝5、time2_lv＝15time3_lv＝30、time4_lv＝60防墜方法的執(zhí)行流程1、讀時間、參照time_hri，time_hr＝1或02、采集碰珠電觸點傳感器電壓、state_guardrail＝1或03、讀第1～32薄膜壓力傳感器壓力p101～p132賦值壓力矩陣mp[]9×4＝p101～p1324、計算列壓力pc[]1×4，基于判據(jù)1～4，獲平臥位置；5、根據(jù)patient_hr、time_hr、平臥位置，得time_lower6、6-1state_guardrail＝1，則time_lc＝0，返“1”；6-2state_guardrail＝0，time_lc計時，如果time_lc＜time_lower，返“1”；否則信號處理主控模塊400執(zhí)行升降桿“拉上”操作報警、time_lc＝0，返“1”。說明5：不失一股性，本文僅討論床中部和右側(cè)的平臥位置判據(jù)，床中部和左側(cè)的平臥位置判據(jù)類同；統(tǒng)計表明，坐姿與斜平臥的墜床概率相對而言極小，故納入通常的平臥位置范疇處理。約束肢體活動自由度能有效降低墜床亊故率，但臥床患者排斥自由度的約束；因此，必須兼顧雙方的訴求，尋找兩者的平衡點。如果薄膜壓力傳感器增加到128只；如果采集了不同性別、不同身高、不同睡姿和坐姿、不同平臥位置下的薄膜壓力傳感器輸出的壓力數(shù)據(jù)，并建立樣本數(shù)據(jù)庫；則防墜系統(tǒng)采集薄膜壓力傳感器數(shù)據(jù)，調(diào)用樣本數(shù)據(jù)庫，基于相似原理、可高效高精度獲得臥床患者的睡姿和位置。當(dāng)前第1頁12