CN108392343B - 压力感受型床垫系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力感受型床垫系统，其特征在于，包括：床垫本体，床垫本体由矩阵排列的支撑装置组成；布置在床垫本体四周的人体轮廓识别单元；计算机。本发明将卧床患者的身体受压部位的状况，通过压力感受器传递给计算机系统，对数据进行系统分析，并通过感受器自动调整床垫支撑装置，达到预防压疮发生，促进压疮愈合的目的；同时也有利于护理人员利用数据，进行科学地判断，提高护理服务质量和效率。

Description

压力感受型床垫系统

技术领域

本发明涉及一种床垫系统，适用于长期卧床、脊髓损伤、运动障碍、体位受限、感知功能障碍、无自理能力等患者，能够预防和减少压疮发生，促进压疮愈合。

背景技术

目前长期卧床、脊髓损伤、运动障碍、体位受限、严重认知功能障碍、无自理能力等患者由于无法自行变换体位，造成身体局部组织长期受压，血液循环障碍，发生持续缺血、缺氧、营养不良而导致的组织破损和坏死，形成压疮。压疮本身不是原发疾病，大多是因其他原发疾病未得到很好的护理而引起的并发症；一旦发生压疮，不仅会增加患者痛苦，延长康复时间，严重时还可继发感染引起败血症，甚至危及生命。

目前临床有各类压疮评估风险量表对患者发生压疮的高危因素进行评估，而对于身体局部组织受压范围、程度、持续时间等方面，仅限于临床个人经验的判断。护士在日常护理工作中必须加强对卧床病人的护理，减少压疮的发生，但目前由于全世界护理人员的缺乏，护理人员集治疗、护理、健康指导于一身，导致临床护理工作应接不暇，护士有时会疏于定时给患者翻身，导致患者压疮的发生。

目前，中国已经成为世界上老年人口最多的国家，也是人口老龄化发展速度最快的国家之一。预计到2040年，65岁及以上老年人口占总人口的比例将超过20%。同时，老年人口高龄化趋势日益明显：80岁及以上高龄老人正以每年5%的速度增加，到2040年将增加到7400多万人。2006年，国家颁布实施《国民经济和社会发展"十一五"规划纲要》、《关于加快实现社会福利社会化的意见》、《关于加快发展养老服务业的意见》等政策文件，鼓励和调动社会力量，推动养老机构较快发展。2005年底，全国城乡有社会福利院、敬老院、养老院、老年公寓和老年护理院等养老服务机构39546个，总床位149.7万张，其中农村乡镇敬老院29681个，总床位89.5万张。故今后护理人员还将面临更大的服务人群。而美国注册护士每千人口占9.16%，中国注册护士每千人口仅占1.72%，中国护理人员严重紧缺。

而目前的床垫无感应功能，不能感应卧床患者受压部位的压力，无自动调整卧床患者受压部位的压力，如长期卧床的病患得不到有效护理，不及时翻身调整体位，容易发生压疮。虽然目前临床有气垫床、气圈等减压装置，但其未与床垫结合起来；若发现压疮高危患者，医护人员需将这些减压装置另外放入，加大了护理工作量。另外，如因脊髓损伤或病情危重等导致患者体位活动受限，在医护人员加入这些减压装置的同时也有可能造成患者的病情变化。

发明内容

本发明的目的是：防止长期卧床的病患形成压疮；促进压疮愈合。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种压力感受型床垫系统，其特征在于，包括：

床垫本体，床垫本体由矩阵排列的支撑装置组成；每个支撑装置具有压力感受器，通过压力感受器测量躺在床垫本体上的使用者对当前支撑装置的压力；每个支撑装置的上端具有弹性及压力自适应变形能力；所有支撑装置在计算机的控制下调节高度，从而调节各支撑装置对使用者的各相应部位的压力；

布置在床垫本体四周的人体轮廓识别单元，计算机通过人体轮廓识别单元识别使用者的身体轮廓信息，并计算得到当前身体轮廓相对于床垫本体的位置信息，从而得到使用者各个部位的位置信息；

计算机，结合身体轮廓信息、人体各个部位的位置信息以及各压力感受器测量得到的压力获得人体体重压力分布地形图，该人体体重压力分布地形图以时间为横轴、以压力为纵轴，依据人体体重压力分布地形图得到体重压力分布面积，再结合使用者的体重，计算得到平均压力=体重/体重压力分布面积，若某压力感受器测量得到的压力大于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向下缓慢移位，使压力以一定速率降低，若某感受器测量得到的压力小于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向上缓慢移位，使压力以一定速率上升，所有支撑装置均调整到位后，由计算机重新计算平均压力，根据新的平均压力对各支撑装置进行调整。

优选地，所述人体轮廓识别单元包括红外摄像头及参照红外光源，以所述床垫本体的中心点为原点，床垫本体的长轴为x轴、短轴为y轴，垂直于床垫本体平面经过原点的直线为z轴，建立三维坐标体系，沿该三维坐标体系的x轴、y轴、z轴分别设置红外摄像头；在所述床垫本体四周分别设置参照红外光源；所述计算机利用红外摄像头及参照红外光源，并基于红外成像技术获取所述身体轮廓信息。

优选地，所述支撑装置的高度在所述计算机的控制下依预先设定的正弦曲线波浪形变化。

优选地，所述支撑装置采用机械臂或通过管道与充水装置相连的腔室。

本发明提供了一种压力感受型的床垫系统装置，将卧床患者的身体受压部位的状况，通过压力感受器传递给计算机系统，对数据进行系统分析，并通过感受器自动调整床垫支撑装置，达到预防压疮发生，促进压疮愈合的目的；同时也有利于护理人员利用数据，进行科学地判断，提高护理服务质量和效率。

本发明具有如下优点：

1）根据感受器感知卧床时骨突部位的压力，预测压疮易患部位，为护理人员提供详细的数据，为临床判断提供科学的依据。

2）通过支撑装置实现床垫本体的可调节，使其依据病人身体塑形，加大床面与病人皮肤的接触面积，减小病人单位面积皮肤的压力，预防压疮的发生。

3）通过支撑装置变化高度，使体重压力由不同位置支撑装置轮替承担，避免局部组织长期受压，预防压疮的发生。

4）根据压力感受器监测的数据，可发出预警提醒护理人员及时辅助变换体位，预防压疮发生。对于已经发生压疮的病人，可以使压疮部位对应的支撑装置高度发生变化，减少甚至去除压疮部位的皮肤压力，促进压疮愈合。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。

本发明提供的压力感受型床垫系统由软件部件及硬件部件组成。硬件部分包括计算机、数据传输线路、床垫本体、人体轮廓识别单元。软件部分包括位置信息计算模块、压力信息计算模块、结果输出模块及指令输出模块。

人体轮廓识别单元包括红外摄像头以及参照红外光源。以床垫本体中心点为原点，床垫本体的长轴为x轴，床垫本体的短轴为y轴，垂直于床垫本体平面经过原点的直线为z轴，建立三维坐标体系。在该三维坐标体系中，沿x轴、y轴、z轴分别设置红外摄像头，红外摄像头用于拍摄获取包含被检者和参照红外光源的图像。床垫本体的四周则设置参照红外光源。计算机的位置信息计算模块依据红外摄像头获取的信息，基于红外成像技术获取躺在床垫本体上的使用者的身体轮廓信息，随后采用人体轮廓识别技术计算使用者身体各个部位相对于床垫本体的位置信息（主要是四肢位置信息和胸壁位置信息），可以由结果输出模块将得到的位置信息输出。

床垫本体由支撑网架及矩阵排列相互独立的支撑装置构成。每个支撑装置具有压力感受器，且支撑装置上端具有弹性及压力自适应变形能力。各支撑装置的位置信息及压力感受器测得的压力数据传输到计算机上运行的位置信息计算模块及压力信息计算模块，通过位置信息计算模块得到使用者身体各个部位相对于床垫本体的位置信息后，再结合压力感受器测得的压力数据可以得出体重压力分布地形图，该体重压力分布地形图以时间为横轴、以压力为纵轴。在持续监测中可以通过计算曲线下面积得出各个部位皮肤的压力负荷，据此预测压疮易患部位。依据人体体重压力分布地形图得到体重压力分布面积，再结合使用者的体重，计算得到平均压力=体重/体重压力分布面积，若某压力感受器测量得到的压力大于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向下缓慢移位，使压力以一定速率降低，若某感受器测量得到的压力小于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向上缓慢移位，使压力以一定速率上升，所有支撑装置均调整到位后，由计算机重新计算平均压力，根据新的平均压力对各支撑装置进行调整。本发明根据压力数据，由指令输出模块发出指令使不同位置的支撑装置调整高度，使床面依照病人身体轮廓塑形，加大床面与皮肤的接触面积，减小单位面积皮肤的压力，从而达到预防压疮发生的目的。

本发明使不同位置的支撑装置依次正弦曲线式变化高度，使支撑装置形成麦浪式起伏，使体重压力由不同位置支撑装置轮替承担。支撑装置正弦曲线式起伏的方向可以沿x轴，y轴，或始于床体四周任意一点，穿过原点，终止于对侧床体边缘。起伏的频率，幅度，方向等参数皆由程序控制。

支撑装置可以采用通过管道与充水装置相连的腔室。腔室上部由弹性材料构成，充水后可以突出于支撑网架表面，受压后可以变形。预先向腔室充水使每个腔室内压力相同，病人上床后腔室内压力发生变化。若需要使得压力下降，则充水减少，腔室回缩；若需要压力上升，则增加腔室内的充水量，腔室突出，从而使床面依据病人身体塑形，加大床面与病人皮肤的接触面积，减小病人单位面积皮肤的压力。

病人仰卧位，皮肤有压疮。腔室沿x轴自头部向下肢产生起伏，先使头颈及肩背部对应的腔室充水增多，腔室突出，承担更多的压力负荷，达到峰值后头颈及肩背部对应的腔室充水减少，腔室回缩，同时腰背部对应的腔室充水增多，腔室突出，承担更多的压力负荷，达到峰值后腰背部对应的腔室充水减少，腔室回缩，同时骶尾部及下肢对应的腔室充水增多，腔室突出，承担更多的压力负荷。每个腔室承担的压力负荷呈正弦曲线样周期性变化，整个床垫呈麦浪式起伏。

本发明的支撑装置也可以采用机械臂。机械臂接受指令输出模块发出的指令可以伸长或缩短，每个机械臂具有压力感受器，机械臂上端平面可以依据压力变化角度，使压力与机械臂上端平面呈垂直关系。

病人上床前启动软件系统，此时机械臂压力感受器测得的数据是机械臂自身的重量。病人上床后压力感受器测得的数据发生变化，机械臂的位置信息及压力感受器测得的压力变化信息传输到程序，结合病人身体位置信息经程序计算可以得出体重压力分布地形图，据此预测压疮易患部位。

根据压力数据，程序发出指令使高压力的机械臂回缩，使低压力的机械臂伸长，同时机械臂上端平面依据压力变化角度，从而使床面依据病人身体塑形，加大床面与病人皮肤的接触面积，减小病人单位面积皮肤的压力。

病人侧卧位，骨盆部位有压疮，压疮位置及范围信息输入程序。机械臂沿x轴自下肢向头部产生起伏，先使下肢骨盆部对应的机械臂伸长，承担更多的压力负荷，达到峰值后下肢骨盆部对应的机械臂回缩，同时腹部对应的机械臂伸长，承担更多的压力负荷，达到峰值后腹部对应的机械臂回缩，同时头颈及胸部对应的机械臂伸长，承担更多的压力负荷。每个机械臂承担的压力负荷呈正弦曲线样周期性变化，整个床垫呈麦浪式起伏。

对于已经发生压疮的病人，可以把压疮的位置信息输入程序，程序据此发出指令给支撑装置变化高度，减少甚至去除压疮部位的皮肤压力，周围健康皮肤承受的压力相应增大，促进压疮愈合。

根据压力数据，本发明还可以发出预警提醒护理人员辅助病人变换体位。

本发明具有如下优点：

1）通过压力感受器感受身体受压部位的压力，为护理人员提供详细数据，为临床判断提供科学的依据。

2）通过床垫中不同位置的压力感受器，利用红外线成像技术获取被病人身体轮廓信息，将使用者卧床时受压部位的压力变化传输到程序，预测压疮部位。

3）使不同位置的支撑装置依次变化高度，使支撑装置形成麦浪式起伏，使体重压力由不同位置支撑装置轮替承担，减小单位面积皮肤承受的压力，从而达到预防压疮发生，促进压疮愈合的目的。

4）可以发出预警提醒护理人员辅助病人变换体位。

5）床垫利用红外线成像不需要接触病人，不需要可见光源，不影响病人休息。

6）应用范围广，不但适用于临床各大医院，也适用于养老院、康复疗养院等。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (4)

1.一种压力感受型床垫系统，其特征在于，包括：

床垫本体，床垫本体由矩阵排列的支撑装置组成；每个支撑装置具有压力感受器，通过压力感受器测量躺在床垫本体上的使用者对当前支撑装置的压力；每个支撑装置的上端具有弹性及压力自适应变形能力；所有支撑装置在计算机的控制下调节高度，从而调节各支撑装置对使用者的各相应部位的压力；

布置在床垫本体四周的人体轮廓识别单元，计算机通过人体轮廓识别单元识别使用者的身体轮廓信息，并计算得到当前身体轮廓相对于床垫本体的位置信息，从而得到使用者各个部位的位置信息；

计算机，结合身体轮廓信息、人体各个部位的位置信息以及各压力感受器测量得到的压力获得人体体重压力分布地形图，该人体体重压力分布地形图以时间为横轴、以压力为纵轴，依据人体体重压力分布地形图得到体重压力分布面积，再使用者的体重，计算得到平均压力＝体重/体重压力分布面积，若某压力感受器测量得到的压力大于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向下缓慢移位，使压力以一定速率降低，若某感受器测量得到的压力小于平均压力，则计算机控制对应的支撑装置向上缓慢移位，使压力以一定速率上升，所有支撑装置均调整到位后，由计算机重新计算平均压力，根据新的平均压力对各支撑装置进行调整。

2.如权利要求1所述的一种压力感受型床垫系统，其特征在于，所述人体轮廓识别单元包括红外摄像头及参照红外光源，以所述床垫本体的中心点为原点，床垫本体的长轴为x轴、短轴为y轴，垂直于床垫本体平面经过原点的直线为z轴，建立三维坐标体系，沿该三维坐标体系的x轴、y轴、z轴分别设置红外摄像头；在所述床垫本体四周分别设置参照红外光源；所述计算机利用红外摄像头及参照红外光源，并基于红外成像技术获取所述身体轮廓信息。

3.如权利要求1所述的一种压力感受型床垫系统，其特征在于，所述支撑装置的高度在所述计算机的控制下依预先设定的正弦曲线波浪形变化。

4.如权利要求1所述的一种压力感受型床垫系统，其特征在于，所述支撑装置采用机械臂或通过管道与充水装置相连的腔室。