基于智能檢測與康復的多功能護理床

【作 者】蔣皆恢，潘曉潔，姜賢波，嚴壯志

1 上海大學通信與工程信息學院，上海市，200444

2 上海大學生物醫學工程研究所，上海市，200444

3 上海大學機電工程與自動化學院，上海市，200444

基于智能檢測與康復的多功能護理床

【作 者】蔣皆恢1,2，潘曉潔3，姜賢波1，嚴壯志1,2

1 上海大學通信與工程信息學院，上海市，200444

2 上海大學生物醫學工程研究所，上海市，200444

3 上海大學機電工程與自動化學院，上海市，200444

隨著社會老齡化的到來，開發同時適合醫院、養老院、居家等使用的智能多功能護理床具有廣泛的應用前景。該文通過列舉和分析國內外最新產品，總結出現有智能護理床主要具備四大功能: 安全保障、輔助治療、人體舒適度優化以及人機交互通信。最終，通過對比現有功能和實際需求，該文提出新型多功能護理床的四個功能發展趨勢：生理參數監護、輔助睡眠、智能控溫以及視頻通信。

老齡化；多功能護理床；智能檢測；康復；慢性疾病

0 引言

全球已進入了老齡化社會，隨著人體衰老和各項機能的衰退，老年人群經常遇到慢性疾病的困擾，例如高血壓、高血糖、高血脂、慢性腸胃、骨骼疾病以及呼吸道疾病等，而這些疾病將導致惡性疾病的發生，例如心肌梗死、腦卒中、糖尿病等。因此，如何在這些慢性疾病發生的初始階段甚至未發生階段幫助老年人建立健康的生活理念和行為方式，針對老年人群開展無創無損的自我健康監測、最終實現老年人健康自我管理，成為老年醫療健康研究中非常重要的課題之一，即“治未病”[1]。2008年世界衛生組織針對老年人群的一份健康調查報告表明“治未病”需從老年人日常生活“衣食住行”入手，即“建立健康的飲食運動習慣、保持充足和高質量的睡眠，以及良好的心態和社交圈”[2]。其中，是否擁有高質量的甜美睡眠被認為直接影響老年人的健康與生活質量。

睡床是關乎到人體睡眠的一個重要因素，在現實生活中，慢性疾病和術后康復老年人更需要一張合適的睡床，既有利于保證睡眠質量，又有利于使用者活動、康復鍛煉。近年來，隨著可穿戴智能醫療設備、物聯網感知技術、海量健康數據分析技術以及新型診療技術的發展，基于智能檢測與康復的多功能護理床逐漸成為老年福祉產品中熱門的應用之一，國內外眾多公司都曾針對智能床（床墊）進行過專項的研發，但是產品多數是適應醫院病床而設計的功能性護理床，外形龐大、功能單一、價格昂貴，不適合養老院、居家等非專業醫療機構使用。 由于社區養老和家庭養老正成為目前主流養老形式，因此開發同時適合醫院、養老院、居家等使用的智能多功能護理床，具有廣泛的應用前景。

為了更好地了解目前市場上產品的優勢與不足，本文對現有的基于智能檢測與康復的多功能護理床展開綜述，分析其優劣，最終提出新型多功能護理床的發展趨勢和新技術展望。

1 國內外多功能護理床發展現狀

上世紀90年代是智能護理床的啟蒙發展階段。由于科技水平、老齡化程度和勞動力成本等原因，美國和日本公司最早在智能護理床方面開展研發工作，至今為止這兩個國家研發的產品最多、功能也最為豐富，其中又以八樂夢（Paramount Bed）、史賽克（Stryker）和屹龍（Hill-rom）這三家公司產品為代表。其產品特點包括設計生產高度專業化；技術先進；產品線覆蓋面廣、市場細分完善；有 FDA 等政府機構與行業間相互協調，制定并完善相應的標準來規范產品。從市場基本品類來分，國外產品可以分為兩種：一是重癥監護病房( Intensive Care Units, ICU)用醫療護理床，適合專業人員長時間看護和緊急醫療處理。這類護理床高度技術化，功能齊全，滿足重癥看護所需特殊要求，基本全電動化，但價格較昂貴。第二種是泛用型醫療護理床，適用范圍廣，可以從醫院到專業看護機構再到家庭看護，其產品特點技術與功能性相對較低，電動手動均可，多樣化程度高，價格較低。與國外產品相比，國內多功能智能護理床的研發仍處于起步階段，大多以中小企業為主，缺乏自己的技術，局限于仿制和代工。產品的功能多為基礎的日常護理，例如接二便和翻身，尚沒有國外產品功能豐富，只能滿足老年人的基本需求，但無法進一步提升他們的生活質量。國內代表性公司包括創明利、普康等[3]。以下為市場部分最新產品：

1.1 Stylish Hospital Bed

Stylish Hospital Bed（圖1）是日本八樂夢公司設計生產的最新一款電動病床，能夠升降靠背和膝蓋；調整高度；顯示和限制床體的角度；防止病人滑動；調整成包括特倫德倫伯臥位在內的多種輔助治療的位置；基礎的手動CPR（心肺復蘇）功能和可選的電動CPR功能；可以在床上進行X光檢查；具有護士控制面板；另外，為了保證安全，有腳輪防靜電和防誤操作的措施。

圖 1 “Stylish Hospital Bed”電動病床[4]Fig.1 “Stylish Hospital Bed” electrical hospital bed

1.2 Electric and Manual Beds FL23SE

Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM(圖2)是美國史賽克公司生產的最新一款產品，具有輔助翻身功能；可迅速將床放平后方便進行CPR(心肺復蘇)；放置氧氣瓶；四輪制動且有可伸縮調整方向的第五輪；對護理床進行監控和呼叫護士；為了保證患者的安全，可以固定患者防止自我傷害或受傷；床頭設有患者幫助操控界面，在護理人員不在的時候幫助患者自己移動自己的位置；另外還有備用電池以防止移動過程中沒電，增強續航能力，以及備有小夜燈。

圖2 “Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM”護理床[5]Fig.2 “Electric and Manual Beds FL23SE/FL23SM” nursing bed

1.3 普康DA-6多功能電動護理床

DA-6 多功能電動護理床（圖3）是普康醫療設備有限公司生產的一款高檔護理病床，除了基礎的背起等位置調節功能以外，此產品支持全體位背部拍片功能；床頭兩側護欄內外有嵌入式按鍵，方便患者及醫護人員操作；底部腳踏式控制器；床頭配有安全鎖和防撞輪。

圖3 “普康DA-6”多功能電動護理床[6]Fig.3 “PuKang DA-6” multifunctional electrical nursing bed

2 多功能智能護理床功能分類

通過對于市場上多款現有產品的分析，我們發現多功能智能護理床的功能根據其目的大致可以分為以下幾類：

安全保障功能 多功能護理床的首要功能是保障老年人基本的人身安全，包括應對突發的病情、防止不正確的使用和一些應急措施等。其功能包括離床檢測、防滑等，代表產品有：Stryker S3 MedSurg Bed，邦恩多功能手動護理床SJ2-1等。

輔助治療功能 為了方便進行治療、基礎檢查或者輔助康復，多功能護理床的功能設計一般以床體的變形作為實現手段，如迅速將床放平以方便進行心肺復蘇；也有改變床的部分材料以達到目的，如床上胸透。其功能主要包括體位選擇、輔助復健等，代表產品有：Hill-rom的The TotalCare?Bariatric Plus Bed等。

人體舒適度優化功能 對于長期臥床的老人來說，一天大部分甚至全部的時間都在床上度過，長期保持一樣的姿勢。如果護理床設計的不夠人性化會帶來身體上的不適，所以，護理床的舒適程度對老人的生活質量有著極大的影響，為了提高舒適度，護理床被賦予了長度調節、壓力重分配等功能。此外，部分多功能護理床還通過翻身等功能輔助老年人睡眠，代表產品有：vista medical 的BodiTrak Smart bed等。

人機交互與通信功能 為了更好地與醫療機構取得聯系實現健康管理和疾病預警，以及有效地減輕護理人員的工作強度和難度，多功能護理床在智能運送，人機交互等功能方面都做出了一定的改進與優化，代表產品：Hill-Rom 的CompellaTMBariatric Bed等。

表1給出了現有市場上多功能智能護理床的功能名稱、描述、常用技術以及相關代表產品[7-10]。

3 多功能智能護理床面臨的機遇與挑戰

目前，國內外企業對智能護理床市場正產生關注，多功能護理床研發在功能上正趨向多元化，并逐漸占領ICU以及康復醫院市場。然而，隨著社區養老和家庭養老的普及，多功能護理床的研發將面臨新的機遇和挑戰，多功能護理床的發展趨勢可從以下幾個方面展開：

(1) 生理參數監測 大部分老年人患有慢性病，為了能夠掌握他們身體狀況的變化，在慢性病導致一些突發疾病時可以及時發現和治療，要對他們的各項生理參數（如血壓、血糖等）進行長期和不間斷監測。傳統的人工監測，即通過醫護工看護很難做到連續不間斷監測。隨著互聯網，計算機和生物醫學傳感技術的不斷發展，智能護理床可通過錄像錄音設備，紅外傳感設備以及超聲傳感設備裝在床墊或者床的周圍來獲取老人的數據，通過計算機對數據進行處理，提取有關護理床的使用信息和老人的生理參數包括呼吸、脈搏或者體動[11-12]。此外，監測到的生理參數可通過無線傳感技術傳輸至服務器或智能手機等終端進行儲存和分析，提供給醫生，實現遠程醫療。

(2) 輔助睡眠 許多老年人的睡眠時間都很短，睡眠質量比較差，甚至有一部分老人需要長期服用安眠藥，這極大地影響了老年人生活質量。如果智能護理床具備輔助睡眠的功能，例如助眠音樂和輕柔的按摩等，既可營造舒適的睡眠環境，幫助使用者更快入睡，進入深度睡眠，又可緩解使用者的身心疲勞，實現睡眠養生。

(3) 智能控溫 老年人相較年輕人更易受寒且自身溫度調節能力差，外界溫度的變化將影響老年人睡眠質量，從而影響老年人身心健康。如果護理床的智能控溫可以做到加熱、降溫或者兩者兼顧，將有效提高老人的舒適感，并幫助醫生更加準確地達到康復或治療所需的溫度。

(4) 視頻通訊 子女的陪伴或看望是老人最為重要的精神需求，但是不少子女會因為工作等原因而無法陪伴在老人身邊或者不能經常探望老人。視頻通訊是一個不影響子女正常工作生活、又能滿足老人經常見到子女的方法。 將這一功能融入護理床，可以更大程度地滿足老年人精神需求，也可幫助子女實時地了解父母身體健康狀況。

現今，隨著技術不斷發展，以上的功能實現已成為可能。然而，如何將以上功能融入到智能護理床并將其推向市場，仍將面臨以下的幾點挑戰：

(1) 降低成本以實現推廣 價格偏高是多功能智能護理床推廣的一大阻礙，這就意味著，在研發時，要盡可能降低制造的成本，使價格達到更多人能承受的范圍。因此，如何實現護理床功能的模塊化，使得用戶可以根據需求選擇功能模塊，減少冗余的功能，從而降低成本，是智能護理床研發的挑戰之一。

(2) 提升用戶體驗 如何開發自然交互的人機接口，幫助老年人在無意識行為過程中享受新功能帶來的便利是智能護理床研發的第二大挑戰。在保證使用安全的前提下，簡化用戶接口，實現功能智能

化，提升用戶體驗，降低老年人群對電子產品和新技術的排斥性，可幫助老年人更快在非醫院場景下接受智能護理床。

表 1 多功能智能護理床功能列表Tab.1 Function lists for multifunctional intelligent nursing beds

(3) 提高美學和文化融入感 中國老年人更傾向于選擇木質床，而不是目前廣泛在護理床上使用的塑料和金屬，這是與國外不同之處。如何幫助老年用戶群體在心理上接受多功能智能護理床，在美學設計和材料選擇方面做出相應的調整，并與功能的實現進行協調，將是智能護理床研發的第三大挑戰。

當然，在技術的不斷發展與價格低廉化的趨勢下，隨著國內外公司對智能護理床市場的逐步重視，我們有理由相信目前智能護理床面臨的挑戰會被克服。在科研院所、設計院校以及公司的共同努力下，同時適合醫院、養老院、居家等使用的智能多功能護理床可望在不久的將來面世。

致謝

潘洋、周虎成、魏麒悅、高正岳、方朝增、閆大禹、汪鋒杰等參加了本文研究的資料收集與整理工作。

[1] 于普林, 石婧. 中國老齡化進程及其對社會經濟的影響[J]. 中華老年醫學雜志, 2014, 33(002), 113-115.

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[4] http://www.paramount.co.jp/english/product/detail/index/10/293.

[5] http://patientcare.stryker.com/en/products/beds/medical-surgicalbeds/electric-and-manual-beds.

[6] http://www.medwant.com/medical/bingfanghulishebei/ diandonghulichuang/60000696.html.

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Multifunctional Nursing Beds Based on lntelligent Detection and Recovery

【 Writers 】JIANG Jiehui1,2, PAN Xiaojie3, JIANG Xianbo1, YAN Zhuangzhi1,2
1 School of Communication and Information Technology, Shanghai University, Shanghai, 200444
2 Institute of Biomedical Engineering, Shanghai University, Shanghai, 200444
3 Institute of Electrical and Mechanical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai, 200444

aging, multifunctional nursing beds, intelligent detection, recovery, chronic disease

TH789

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2016.01.014

1671-7104(2016)01-0047-05

2015-09-14

上海大學大學生聯合大作業重點項目“新型多功能老年智能護理床”；上海市科委“科技創新行動計劃”（13DZ1941605）

蔣皆恢，E-mail: jiangjiehui@shu.edu.cn

嚴壯志，E-mail: zzyan@shu.edu.cn

【 Abstract 】With the advent of the aging society, there will be a wide range of applications if novel intelligent multifunctional nursing beds can be developed for hospitals, bead houses and families at the same time. By listing and analyzing existing products, this paper summarized four function categories for multifunctional nursing beds, including security assurance, treatment aid, comfortability optimization, and human-machine interaction and communication. Finally, by comparing existing functions and potential user requirements, this paper proposed four function development trends, including physiological parameter monitoring, sleep aid, intelligent temperature control, and video communication.