摘 要 隨著人民生活水平的提高和智能技術(shù)向養(yǎng)老服務(wù)領(lǐng)域的不斷滲透，普通護理床已難以滿足臥床患者的照護與康復(fù)需求。研發(fā)可以解決長期臥床患者護理與康復(fù)問題，減輕照護人員勞動強度的智能多功能護理床已成為國內(nèi)外的研究熱點。本文針對國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究熱點，從體位調(diào)整、二便護理、生理參數(shù)監(jiān)護及床上康復(fù)訓(xùn)練4個方面將智能多功能護理床的研究現(xiàn)狀進行綜述。

關(guān)鍵詞 失能；智能；多功能護理床

中圖分類號：R473 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1533（2024）14-0005-04

引用本文 宋品芳， 白姣姣. 失能患者智能多功能護理床的研發(fā)與展望[J]. 上海醫(yī)藥， 2024， 45（14）： 5-8.

基金項目：上海現(xiàn)代護理職業(yè)教育集團特聘兼職教師資助計劃（hlzjtpgr202426）

Research development and prospect of intelligent multifunctional nursing beds for disabled patients

SONG Pinfang， BAI Jiaojiao

（Nursing Department of Huadong Hospital Affiliated to Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT With the improvement of people’s living standards and the continuous penetration of intelligent technology into the elderly care services， ordinary nursing beds have been unable to meet the care and rfK7yTD5W5VAmlqE4m2PYzQ==ehabilitation needs of bedridden patients. Research and development can solve the problems of nursing and rehabilitation for the long-term bedridden patients， intelligent multifunctional nursing beds that reduce the labor intensity of caregivers have become a research hotspot at home and abroad. This article summarizes the research status of the intelligent multifunctional nursing bed from four aspects： body position adjustment， stool and urine care， physiological parameter monitoring， and bed rehabilitation training facing to the research hotspot at home and abroad.

KEY WORDS disability； intelligence； multifunctional nursing bed

目前，我國是世界上老年人口最多的國家。國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截止2023年末，全國60歲及以上人口高達2.97億人，占全國人口的21.1%，其中65歲及以上人口達2.68億人，占全國人口的15.4%[1]。據(jù)2021年全國老齡辦等發(fā)布的第四次中國城鄉(xiāng)老年人生活狀況抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，我國失能、半失能老年人占老年人口18.3%[2]。按當(dāng)前數(shù)據(jù)推算，至2023年底，我國失能、半失能狀態(tài)的老年人已達5 435萬人。此外，因事故或疾病導(dǎo)致傷殘的人數(shù)也在增加。隨著人民生活水平的提高和智能技術(shù)向養(yǎng)老服務(wù)領(lǐng)域的不斷滲透，普通護理床已難以滿足臥床患者的照護與康復(fù)需求。研發(fā)可以解決長期臥床患者護理與康復(fù)問題，減輕照護人員負擔(dān)的智能多功能護理床已成為國內(nèi)外的研究熱點。本文針對國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究熱點，從床上智能體位調(diào)整功能、床上智能二便護理功能、生理參數(shù)監(jiān)護及床上康復(fù)訓(xùn)練4個方面將智能多功能護理床的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 床上智能體位調(diào)整功能

智能護理床的體位調(diào)整功能在普通護理床的基礎(chǔ)上增加了檢測模塊和體位調(diào)整控制模塊，在操作系統(tǒng)中設(shè)置自行檢測患者體位擺放時間，預(yù)警壓力風(fēng)險閾值，以自動控制的方式使無法改變體位的長期臥床患者完成多種位姿切換，實現(xiàn)體位調(diào)整，一方面節(jié)省了大量人力，一方面降低了壓力性損傷的發(fā)生風(fēng)險。

1.1 傳感器進行體位調(diào)整的依據(jù)

壓力傳感器通過檢測人體與床接觸面的壓力分布和大小指導(dǎo)翻身，是目前研究最多的翻身傳感器類型。李期盛[3]利用壓力分布式傳感器采集的壓力分布數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確地識別睡姿和睡姿持續(xù)的時間，在達到預(yù)設(shè)時間時及時報警并自動幫助患者調(diào)整睡姿。任志斌等[4]通過柔性壓力傳感器獲得幾何特征的壓力圖像，在對圖像進行特征提取后基于模糊粗糙集算法實現(xiàn)對睡姿的分類識別，同時，還可以追蹤局部區(qū)域的壓力變化。另外，溫度傳感器也應(yīng)用于體位調(diào)整設(shè)計中，根據(jù)人體與床面接觸的溫度隨時間延長而發(fā)生改變的原理，Jaichandara等[5]設(shè)計了一款通過床面的溫度傳感器檢測患者和護理床之間溫度變化的護理床。利用溫度傳感器檢測翻身的設(shè)計想法新穎，且制作成本較低，不失為利于產(chǎn)品推廣與普及的一種方法。

1.2 體位調(diào)整的控制方式

1.2.1 定時程序控制

通過護理床控制系統(tǒng)的程序設(shè)定不同體位的調(diào)整頻率，可實現(xiàn)多體位的自動調(diào)整。程序控制下的姿態(tài)調(diào)整具有定時不會遺漏的優(yōu)點，但過于機械化，不適合有自主姿態(tài)變動意愿的半失能患者。

1.2.2 按鍵控制方式

通過按鍵控制方式讓有自主意愿、尚能控制按鍵的患者可以自行調(diào)整舒適體位，同時提高了患者自我效能感和舒適度。按鍵控制的形式包括床邊遙控按鈕[6]和終端界面按鍵[7-8]兩種。患者通過按下遙控設(shè)備上的按鈕或點擊終端界面上的按鍵發(fā)出控制信號控制智能護理床的調(diào)整。

1.2.3 人機交互控制

為達到讓無法控制按鍵的重度失能患者也能完成與護理床交互的目的，研究人員研發(fā)了如語音控制護理床[9]、眼控護理床[10]、腦控護理床[11-12]等一系列智能護理床。戴金祥[13]給控制多功能護理床系統(tǒng)的移動端APP還增加了遠程語音控制方式，用戶可使用語音口令遠程控制護理床，實時幫助患者實現(xiàn)翻身、抬背等功能，且一個賬戶允許多護理床終端連接，易于推廣，能長期穩(wěn)定地運行。Kassem等[7]設(shè)計了一款名為MedBed的智能數(shù)字醫(yī)療床，可以識別來自患者的語音指令，通過智能手機定制的應(yīng)用程序進行交流，可以在醫(yī)療保健中心應(yīng)用。張鐵等[14]以及譚林等[15]研究的智能護理床系統(tǒng)，患者可以通過聲音控制護理床的體位調(diào)整。邱桐[12]通過腦機接口檢測患者的腦電信號進而識別患者的運動意圖使患者可以獨立控制病床的運動。多種控制方式的創(chuàng)新和出現(xiàn)進一步豐富了人機交互方式，為惠及更廣大的失能人群提供基礎(chǔ)。

2 床上智能二便護理功能

2.1 二便檢測

這一功能主要針對無法自主控制大小便的生活不能自理者，利用傳感器對患者進行大小便檢測。

2.1.1 單一傳感器

目前，智能護理床大多采用單一傳感器對患者進行二便檢測。單一傳感器的種類不盡相同，但都是通過所檢測內(nèi)容變化是否達到閾值的原理來判斷是否有排泄。單一傳感器雖種類有限，但對降低智能護理床的制造成本和護理床的推廣與普及有一定的應(yīng)用價值。Fischer等[16]采用一種紡織材料的濕度傳感器，使得傳感器的安裝和清洗更加容易，大大增加了患者的舒適度。濕度感應(yīng)器用于尿失禁的檢測效果較好，但對于大便的檢測是否能做到同樣的靈敏度，還需進一步研究。荀錦錦[17]利用紅外對射傳感器檢測大小便，紅外線對射傳感器的發(fā)射電路發(fā)出紅外光脈沖信號，當(dāng)紅外接收端被大小便遮擋住紅外線以后，接收器電路產(chǎn)生電脈沖信號，經(jīng)過開關(guān)控制元件輸出開關(guān)信號，智能護理床便開始進行排泄物的收集和清潔工作。

2.1.2 多個傳感器

由于單一排便檢測傳感器存在檢測準(zhǔn)確率不高、有誤報或漏報等問題，有研究者提出利用多個傳感器結(jié)合多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)來提高大小便檢測的準(zhǔn)確率。劉曉軍[18]根據(jù)排泄時周邊環(huán)境溫濕度和氨氣濃度變化，采用溫濕度傳感器和氨氣傳感器采集智能護理床便盆周圍的溫濕度和氨氣濃度信息，實時檢測失能老人的排便信息。2015年Wang等[19]開發(fā)出的排泄護理支持機器人（ECSR），由一個帶水箱的便攜式衛(wèi)生間和一個能夠自主移動并與他人進行協(xié)作的移動機器人組成。ECSR通過2個加速度傳感器識別患者的體位并自動修改自身的位置和方向，以配合患者進行排泄。

2.2 便后清潔

智能護理床的便后清潔功能是在患者完成排泄以后，對排泄物進行收集沖洗、臀部清洗和暖風(fēng)烘干的過程。這一設(shè)計不僅讓排泄物更完整地被收集，也很好地保護了臥床患者的自尊心和照護人員的照護體驗。

2.2.1 沖洗和清洗

沖洗模塊是便盆內(nèi)的噴頭噴水，排泄物在泵的抽吸作用下排進污水收納箱，清洗模塊是升降噴頭伸到患者排泄處進行清洗，清洗完畢后升降噴頭收縮回去。臀部清洗噴頭可以伸縮，使排便處清洗更有針對性，但清洗效果是否可靠、能否完全替代人工清洗，還需更多研究與改進。王帥[20]設(shè)計水壓大小可調(diào)的水泵驅(qū)動電路來滿足沖洗糞便（水壓較大）、清洗人體排便處（水壓較溫和）等不同的水壓需求，利用氣泵將糞便快速吸入污水箱。張安坤[21]利用過濾器凈化水源，防止水中病菌對患者造成傷害。劉淼[22]設(shè)計的一款智能家用排泄護理機，實現(xiàn)了清洗液儲存容器和污廢液收納箱的空間優(yōu)化，適合居家環(huán)境使用，此護理床還增添了紫外線消毒裝置，殺菌效果可靠，但紫外線消毒燈的清洗與更換是否方便，還需研究者進一步研究。現(xiàn)有設(shè)計多需要使用者自己按下沖洗和清洗按鈕來控制2個過程，只適合半失能者使用，若增加人機交互控制方式，如語音控制等，則能惠及更廣大的失能人群。

2.2.2 加熱和烘干

加熱器能夠?qū)⒈愫笄鍧嵉乃春秃娓傻娘L(fēng)溫加熱到適宜人體的溫度，提高便后清潔的舒適性。烘干器用于烘干患者清潔后的皮膚。但由于烘干器鼓風(fēng)機的噪音較大，會影響到患者安靜的休息環(huán)境和實際的使用體驗，故目前又出現(xiàn)其他種類的烘干器解決這一問題。王帥[20]設(shè)計的大小便處理模塊在清洗完后利用振動小噪聲低的真空氣泵進行吹風(fēng)以干燥皮膚。張光騰[23]設(shè)計恒溫?zé)犸L(fēng)出口吹出熱風(fēng)幫助患者吹干。

3 智能生理參數(shù)監(jiān)護功能

目前，臨床常規(guī)應(yīng)用的監(jiān)護儀，如心電監(jiān)護儀、多導(dǎo)睡眠儀等，通過監(jiān)測電極與人體相應(yīng)部位接觸的方式獲取人體生理信號。這種接觸式的監(jiān)測方式有很高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性[24]，但也具有不便攜、妨礙導(dǎo)線多、影響患者休息、探頭脫落導(dǎo)致監(jiān)測中斷等問題，存在著一定的安全隱患。故引發(fā)了醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域生理信號其他監(jiān)測方式的革新。

非接觸生理信號監(jiān)測方法是指監(jiān)測設(shè)備與目標(biāo)間隔一定距離，在對目標(biāo)無約束情況下，通過外來能量媒介或感應(yīng)目標(biāo)生物信息獲得生理信號[24]。非接觸監(jiān)測方式患者舒適度較好，在醫(yī)院外的長期監(jiān)測中具有很大的應(yīng)用價值。例如廣泛使用的額溫槍和紅外熱成像測溫儀就是一種非接觸式體溫測量方式。床墊式非接觸生理信號監(jiān)測系統(tǒng)通過床墊中安裝的壓電薄膜傳感器獲取人體睡眠狀態(tài)下壓力信號，利用經(jīng)驗小波變換方法分離心沖擊（BCG）和呼吸信號等單一模態(tài)分量，實時采集心率、呼吸、睡眠等生理信號數(shù)據(jù)[25]。高翔團隊[26]研發(fā)的基于聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）壓電電纜傳感器的非接觸式睡眠質(zhì)量檢測系統(tǒng)，將傳感器內(nèi)置于床墊，采集和分析生理信號，實現(xiàn)了對睡眠過程中覺醒期、眼動期、淺睡眠和深睡眠的識別。劉思佳和劉宏彬[27]通過床墊中傳導(dǎo)的呼吸振動信號監(jiān)測呼吸，并進行了去噪處理，實驗表明提取的呼吸信號效果較好，可避免噪聲干擾。非接觸生理信號采集形式可以在人安穩(wěn)睡眠時無干擾進行，更適合在患者睡眠時進行監(jiān)測。

4 床上智能機械設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練

因事故或疾病導(dǎo)致肢體運動功能障礙的人數(shù)在急劇增加，長期臥床也容易引發(fā)肌肉萎縮、關(guān)節(jié)僵硬等并發(fā)癥，采取及時有效的康復(fù)治療以恢復(fù)運動功能極為重要。傳統(tǒng)多功能護理床利用床面屈大小腿板塊的運動輔助患者進行下肢康復(fù)訓(xùn)練[28]，但實際康復(fù)效果有待進一步驗證。國內(nèi)外高校及研究機構(gòu)大多開發(fā)康復(fù)機器人為患者進行專業(yè)化的康復(fù)訓(xùn)練，智能化程度高，效果顯著，但價格昂貴。研究者則進一步將康復(fù)機器人與護理床相結(jié)合，設(shè)計適合臥床患者的肢體康復(fù)模塊。林惠艷等[29]發(fā)明具有康復(fù)訓(xùn)練功能的分體式機器人護理床，除了輔助患者對其上半身、腰部和下半身進行康復(fù)訓(xùn)練外，還能將護理床進行分離，實現(xiàn)床椅轉(zhuǎn)換，使患者不局限于臥床下的康復(fù)訓(xùn)練，有效提高康復(fù)效果。

康復(fù)護理床結(jié)合可穿戴智能設(shè)備，能夠?qū)崟r監(jiān)測、智能評估患者的生理參數(shù)和運動軌跡，及時提供個性化的康復(fù)訓(xùn)練指導(dǎo)，確定鍛煉時間和強度控制[30]。還有研究表明，可穿戴智能設(shè)備聯(lián)合深度學(xué)習(xí)模型可以客觀、定量地檢測并記錄患者的康復(fù)數(shù)據(jù)，為醫(yī)生評估患者的康復(fù)進展，制訂科學(xué)的康復(fù)方案提供參考。此外，可穿戴智能設(shè)備結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為失能患者提供真實的視覺和聽覺反饋，增強患者康復(fù)訓(xùn)練的參與度和樂趣[31]。

5 展望

隨著失能人群數(shù)量的逐年增多，長期臥床患者照護者任務(wù)艱巨，通過智能多功能護理床的設(shè)計與應(yīng)用可以解決長期臥床患者的護理問題，減輕照顧負擔(dān)。國外對智能護理床的研究起步較早，功能比較完善，先進化程度較高，關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用相對成熟，但價格較高，技術(shù)的可持續(xù)性和穩(wěn)定性還需要進一步提高。我國對智能護理床的研發(fā)起步較晚，但隨著傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)以及大數(shù)據(jù)算法的高速發(fā)展，智能多功能護理床關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與運用也在快速發(fā)展，期待未來滿足更多失能患者個性化的康復(fù)護理需求的智能化多功能護理床得以實現(xiàn)。

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