劉 杰，朱凌云，2*，茍向鋒，2

（1.天津工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院，天津 300387；2.天津市現(xiàn)代機電裝備技術(shù)重點實驗室，天津 300387）

0 引言

我國已于1999年進入老齡化社會，老齡人口絕對數(shù)大，增長快[1-2]。因此解決老年人護理問題，讓老年人能更好地享受生活變得尤為重要。多功能智能護理床輔助臥床老人完成背部起落、腿部屈曲與伸展、左右側(cè)翻身等身體姿勢的調(diào)整，降低了褥瘡、關(guān)節(jié)黏連等常見病發(fā)癥的發(fā)病率，解決了老年人的護理問題。本文主要對多功能護理床的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)進行概述，并對其未來發(fā)展方向進行展望。

1 國內(nèi)外多功能護理床研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外多功能護理床產(chǎn)品眾多、功能各異，各護理床對臥床老人的護理重點有所不同。臥床老人可根據(jù)實際失能程度，選擇適合自身實際功能需求的多功能護理床。下文將按照臥床老人的實際功能需求，從國內(nèi)外多功能護理床的功用方面介紹其研究現(xiàn)狀。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

歐美、日本等少數(shù)的發(fā)達國家對多功能護理床研發(fā)較早，研制時間較長，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計較合理，功能配置較齊全[3]。經(jīng)過長期發(fā)展，國外部分企業(yè)已具備批量生產(chǎn)多功能護理床的能力，如日本的松下公司、八樂夢公司，美國的Stryker Medical公司、Hill-rom公司等[4-6]?，F(xiàn)階段國外主要利用傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和先進科技產(chǎn)品研制高端智能護理床[7-8]，如Hill-rom公司設(shè)計的護理床（如圖1所示）[9]。

國外眾多科研機構(gòu)針對下肢存在運動障礙，不能獨立上下床、室內(nèi)行走的一般臥床患者，設(shè)計了可由床轉(zhuǎn)換成輪椅的多功能護理床。同時，該類護理床還配備了部分其他輔助功能，患者可根據(jù)自身實際需求程度進行相應(yīng)選擇。

圖1 Hill-rom公司設(shè)計的護理床[9]

2009年，日本松下公司研制了一種護理床（如圖2所示）[10]。該護理床可在護理人員的操控下，自動轉(zhuǎn)變成輪椅，患者戶外活動時，省去了被再次轉(zhuǎn)移到普通輪椅上的過程；同時該床還安裝有一個液晶顯示屏，臥床患者可以借此觀看電視、控制家用電器和監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境等。2010年，松下公司又對該護理床進行了改進，添加了語音識別技術(shù)。該護理床功能齊全，能滿足一般臥床患者的使用要求，且與現(xiàn)代科技相結(jié)合，豐富了臥床患者的生活。日本Murate Machinery公司研制了一款多功能電動遙控護理床，該床分為主床體與電動輪椅2個部分，電動輪椅嵌于主床體內(nèi)部，患者平躺時，輪椅與主床體嵌合成一個平面；患者坐起時，輪椅平面脫離主床面，收縮變形成坐姿形態(tài)，此時患者可以乘坐該輪椅離開床體，四處活動，分離后輪椅相對較小，運動靈活[11]。美國Devicelink公司早期生產(chǎn)了一款床和輪椅相互融合的護理床，如圖3所示，患者可以通過人機界面控制該護理床轉(zhuǎn)變成輪椅，輔助臥床患者戶外活動[12]。

圖2 松下公司研制的護理床[10]

圖3 Devicelink公司研制的護理床[12]

長期臥床患者需經(jīng)常變換體位，護理人員工作量大、勞動強度高。為使患者得到更細致的照顧，減輕護理人員勞動強度，眾多研發(fā)機構(gòu)設(shè)計了具有多體位變換的護理床。同時，設(shè)計人員為幫助患者遠離褥瘡，還在多功能護理床上添加了相應(yīng)輔助功能。

德國弗爾克公司生產(chǎn)了一款多體位變換的多功能護理床[13]，該床安裝了射頻識別裝置，在患者需要照顧時能自動提醒護理人員，方便護理人員及時滿足患者的需求，使患者得到更加細致的照顧。美國麻省理工學(xué)院Basmajian等[14]提出利用滾動床單復(fù)位臥床患者的新穎設(shè)計，臥床患者可被輕輕地支撐在帶有制動滾輪類似吊床式的活動床單上，當(dāng)護理人員移動患者和更換床單時，幾乎不會在患者身體上產(chǎn)生剪切力，既減輕了護理人員的勞動強度，又減少了對患者造成的傷害，并且此設(shè)計也可以運用到床對椅和床對床的轉(zhuǎn)移過程中。韓國科學(xué)技術(shù)院Seo等[15]研制出一種具有壓力傳感器分布的護理床，該床不僅能準(zhǔn)確判斷患者的臥床體位，還能利用配套的機械手協(xié)助患者做出相應(yīng)動作。美國德州大學(xué)拉斯分校Manohar等[16]結(jié)合現(xiàn)有護理床結(jié)構(gòu)，在床褥下安裝了壓力傳感器，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時判斷臥床患者體位，當(dāng)患者某一體位持續(xù)時間達到預(yù)定值時，護理床會自動調(diào)整臥床患者的姿勢，有效避免褥瘡的發(fā)生。新西蘭梅西大學(xué)Gaddam等[17]設(shè)計了一種基于無線監(jiān)控傳感器的護理床，如圖4所示。該護理床在各床腳處安裝有無線監(jiān)測裝置，當(dāng)監(jiān)測到患者出現(xiàn)無法預(yù)料的異常情況時，系統(tǒng)會向護理人員發(fā)送警告消息。新加坡理工學(xué)院Jaichandar等[18]設(shè)計了一種預(yù)防壓瘡的護理床，如圖5所示。該床通過溫度傳感器檢測患者和護理床之間的溫度，當(dāng)檢測到溫度脫離預(yù)定值時，不僅會自動采取加熱或制冷措施調(diào)節(jié)溫度，還會及時提醒護理人員，避免發(fā)生意外情況。墨西哥Vázquez-Santacruz等[19]利用傳感器技術(shù)設(shè)計了一種能對患者姿勢進行分類識別的多功能護理床，該床可以判斷患者的位姿是否符合移動病床的相關(guān)條件，當(dāng)條件允許時，患者可以獨自控制護理床移動位置，且能規(guī)避移動過程中對自身造成的傷害。

圖4 Gaddam等[17]設(shè)計的護理床

圖5 Jaichandar等[18]設(shè)計的護理床

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國的護理床研制也有很長的歷史，針對不同功能需求的臥床患者，設(shè)計了眾多具備多種輔助功能的護理床。如背起功能，幫助起床較費力臥床患者背起的護理床；翻身功能，幫助需要經(jīng)常翻身的臥床患者翻身的護理床以及輔助床上排便功能，幫助生活不能自理、大小便失禁的臥床患者解決排便問題的護理床等。我國護理床機械結(jié)構(gòu)已十分完善，并不弱于發(fā)達國家[20]。在傳感器應(yīng)用、控制方式選擇等方面，近些年我國已投入大量人力、物力，成果相對顯著。下文主要介紹我國針對不同失能程度的臥床老人研制的多功能智能護理床。

1999年，汪吉鵬等[21]利用可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）設(shè)計了一款護理床，能輔助實現(xiàn)抬背、屈腿以及側(cè)翻身。該護理床有別于傳統(tǒng)的機械機構(gòu)護理床，其將機電一體化應(yīng)用到產(chǎn)品中，幫助臥床患者實現(xiàn)多體位變換的同時，充分降低了護理人員的勞動強度，也邁出了我國智能護理床的重要一步。

2006年，Zhang等[22]研究了一種智能護理床，護理人員可以通過語音、鍵盤或遠程網(wǎng)絡(luò)等來控制調(diào)整護理床的姿態(tài)。同時，該床還可以監(jiān)測患者的心率、血壓和體溫等生理參數(shù)，當(dāng)結(jié)果出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動報警，及時通知護理人員。

2009年，汪燁[23]設(shè)計開發(fā)了一種護理床，護理人員可以通過語音或鍵盤來控制護理床調(diào)整姿態(tài)以及輔助患者排便等。其將輔助排便裝置智能化，減少了護理人員的工作量。該產(chǎn)品還申請了專利，成為具有自主知識產(chǎn)權(quán)的家用與醫(yī)用多功能護理床。

2013年，胡木華等[24]開發(fā)了E-bed系列多功能護理床（如圖6所示），具有輔助支背、屈腿及翻身等多種功能，還可自動轉(zhuǎn)換成輪椅，在床椅分離后，可由遙控器控制座椅的移動，利用碰撞傳感器和巡線傳感器可以實現(xiàn)兩者的自動連接；同時該護理床還安裝有血壓、體溫等生理參數(shù)監(jiān)測及報警系統(tǒng)，可對患者進行實時監(jiān)測；其安裝的智能液晶顯示屏可以供患者進行多種互聯(lián)網(wǎng)操作；而且該護理床突破了傳統(tǒng)護理床的設(shè)計理念，對已有產(chǎn)品的特點進行了綜合，集多種護理功能于一身，方便使用。

圖6 胡木華等[24]設(shè)計的E-bed護理床

2014年，Ma等[25]設(shè)計的護理床如圖7所示，其安裝有按鈕、語音和遠程操作等多種控制系統(tǒng)，控制模式多樣，且該護理床的傳動系統(tǒng)均采用電力驅(qū)動，充分減少了護理人員的工作量。

圖7 Ma等[25]設(shè)計的護理床

2015 年，劉繼忠等[26]研發(fā)了一種安裝有音視頻遠程監(jiān)護系統(tǒng)的多功能護理床（如圖8所示），該床可以幫助護理人員對臥床患者進行遠程音、視頻交互，生理參數(shù)采集，信息數(shù)據(jù)管理等，充分發(fā)揮了現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的高科技性能。

圖8 劉繼忠等[26]設(shè)計的護理床

2016年，高振斌等[27]設(shè)計了一款安裝有智能監(jiān)控系統(tǒng)的護理床，該系統(tǒng)可以實時監(jiān)控護理床姿態(tài)并自動處理異常狀況，同時可對患者的部分生理參數(shù)進行監(jiān)測。該系統(tǒng)的使用提高了護理床的自動化程度及安全性，豐富了護理床的功能。

2018年，蔣皆恢等[28]設(shè)計了一款基于物聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的智能護理床，該護理床采用閉合控制模式、模塊化設(shè)計，護理人員可通過移動智能終端對其進行遠程控制，突破了以往對控制距離的限制，控制更具現(xiàn)代化。

近年來，我國充分將現(xiàn)代科技產(chǎn)品應(yīng)用到護理床上，輔助患者完成某項動作，更具先進性，同時，多種監(jiān)測裝置的安裝使護理臥床患者更具針對性、更加智能化。我國正努力進軍護理床的高端市場。華東理工大學(xué)的Lin等[4]、天津理工大學(xué)的李鋒[10]（如圖9所示）、臺灣大學(xué)的Peng等[29]、江南大學(xué)的Ning等[30]（如圖10所示），眾多高校師生為了更好地實現(xiàn)護理床輔助背部起/落、側(cè)翻身、抬/落腿、輔助排便、轉(zhuǎn)變輪椅等基礎(chǔ)功能，對傳動機構(gòu)、床體布局、尺寸大小等方面進行了優(yōu)化。同時，我國也開發(fā)了一些與護理床配套使用的輔助產(chǎn)品，如Hu等[31]設(shè)計了一種可以監(jiān)測患者與床墊之間溫度、濕度和壓力的裝置，李期盛[32]研發(fā)了一款安裝了壓力傳感器的智能護理床墊（如圖11所示），Lui等[33]為護理床開發(fā)了一個非接觸式眼動儀，這些配套產(chǎn)品豐富了我國護理床的功能。

近些年我國高端智能護理床快速發(fā)展，成果顯著，但仍存在一些問題。同國外相比，我國現(xiàn)階段對多功能護理床關(guān)鍵技術(shù)的運用還不成熟，部分產(chǎn)品存在結(jié)構(gòu)干涉、功能不齊全、人機交互不靈敏、智能化程度不高等問題。

2 多功能護理床關(guān)鍵技術(shù)分析

多功能護理床的研制解決了臥床患者一定的生活護理問題，改善了臥床患者的生活環(huán)境，提高了醫(yī)院、養(yǎng)老院等護理機構(gòu)的服務(wù)水平。通過分析國內(nèi)外典型多功能護理床的特點，概括出以下6點護理床設(shè)計生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)：

（1）人機工程學(xué)原理。人機工程學(xué)的理論基礎(chǔ)是實現(xiàn)以人為中心的設(shè)計，充分將“人”這一因素考慮到產(chǎn)品設(shè)計中，人機工程學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為衡量當(dāng)代產(chǎn)品設(shè)計水平的重要指標(biāo)。人機工程學(xué)中詳細給出了有關(guān)護理床設(shè)計的多方面介紹，嚴(yán)格按照人機工程學(xué)的要求進行設(shè)計，護理床的性能將會得到最根本的保障。

圖9 李鋒[10]設(shè)計的護理床

圖10 Ning等[30]設(shè)計的護理床

圖11 李期盛[32]研制的護理床

（2）多姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)。護理床分為普通護理床和多功能護理床，兩者最大的區(qū)別是多功能護理床能夠輔助臥床患者完成各種姿態(tài)的調(diào)整[34]。各姿態(tài)的調(diào)整變化避免了某一部位長期受壓，從而降低了褥瘡的發(fā)病率。

（3）輔助排便裝置。解決臥床患者排便問題，是護理人員和臥床患者的迫切需求。安裝輔助排便裝置既解決了臥床患者的排泄問題，又減輕了護理人員的工作量。

（4）人機交互裝置。在使用多功能護理床時需要使用者不斷地發(fā)出指令，與之進行交流，信息傳遞的準(zhǔn)確性與高效性影響著護理床使用的體驗感[35]。目前的有線按鍵控制、無線遙控控制、智能平板控制、語音控制、肌電信號控制和互聯(lián)網(wǎng)遠程控制等多種人機交互方式各有特點[36]，使用人員應(yīng)按照自身實際情況選擇合適的交互方式。

（5）生理參數(shù)監(jiān)測裝置。多功能智能護理床大多安裝有監(jiān)測患者體溫、心率、血壓等生理參數(shù)的傳感器[37]，當(dāng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)時，系統(tǒng)會及時發(fā)出警告信號，護理人員和醫(yī)生可根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)采取相應(yīng)處理措施。

（6）生活娛樂平臺。較先進的多功能護理床大多安裝有語音通話設(shè)備、電視機、平板顯示器等供臥床患者娛樂的相關(guān)設(shè)施，這些儀器的安裝豐富了臥床患者的日常生活。

3 多功能護理床的發(fā)展展望

充分利用護理床的關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展高端智能護理床，使其躋身世界先進行列，我國應(yīng)在以下6個方面做出突破：

（1）人性化。護理床產(chǎn)品使用者多，個體之間存在差異，若想滿足大多數(shù)使用者的要求，設(shè)計生產(chǎn)者就要從細節(jié)出發(fā)，做到更加人性化。無論是護理床的外形尺寸還是功能屬性都要充分依照人機工程學(xué)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，使其符合大多數(shù)使用者的使用習(xí)慣。

（2）智能化?，F(xiàn)代科技發(fā)展迅速，智能產(chǎn)品與生活聯(lián)系日益密切。多功能護理床的發(fā)展也應(yīng)跟隨時代潮流，將智能控制、智能產(chǎn)品應(yīng)用到護理床的設(shè)計生產(chǎn)中，使用人員可以更方便地下達指令，臥床患者也可通過智能產(chǎn)品了解當(dāng)今社會的發(fā)展?fàn)顩r。

（3）模塊化。應(yīng)按照一定標(biāo)準(zhǔn)對護理床進行模塊化劃分，根據(jù)不同的用戶需求，快速生產(chǎn)不同功能屬性和控制方式的護理床，將各功能組合，進行等級化劃分，使其更接近臨床實際需求；模塊化可降低制造成本，使其更具實用性，同時也有利于產(chǎn)品的改良升級。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化。國內(nèi)護理床行業(yè)要嚴(yán)格按照產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，使產(chǎn)品規(guī)范化、通用化，有利于不同品牌之間的交流，促進產(chǎn)品更優(yōu)速發(fā)展。

（5）一體化。護理床制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己在技術(shù)、產(chǎn)品和市場上的優(yōu)勢，利用自身條件，努力實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、營銷一體化，提高附加品的應(yīng)用價值和產(chǎn)品的綜合性能。

（6）經(jīng)濟性。高端護理床推廣較慢，主要是價格高，設(shè)計生產(chǎn)者要充分利用現(xiàn)有資源，努力降低生產(chǎn)成本，使價格親民，促進產(chǎn)品快速投入市場。

4 結(jié)語

本文通過討論國內(nèi)外多功能護理床的研究現(xiàn)狀，得出護理床應(yīng)具有的六項關(guān)鍵技術(shù)：符合人機工程學(xué)原理、能夠進行各種姿態(tài)調(diào)整、輔助患者排便、人機交互方式實用化、具有生理參數(shù)監(jiān)測功能、具有生活娛樂平臺。國內(nèi)外多功能護理床的設(shè)計生產(chǎn)者應(yīng)根據(jù)臥床患者的實際功能需求，對多功能護理床各功能進行組合，將護理床進行等級劃分，使其更貼近臨床實際需求。如患者僅失去下肢活動能力時，可選擇僅具有轉(zhuǎn)變輪椅功能的護理床；如患者長期臥床時，護理床應(yīng)具備各項基礎(chǔ)輔助功能，如翻身、抬背、屈腿、如廁等，設(shè)計生產(chǎn)者不必追求產(chǎn)品功能的齊全。我國護理床行業(yè)要向高端化發(fā)展，應(yīng)在產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)中注重其關(guān)鍵技術(shù)的運用，使其功能等級劃分更明顯，更加人性化、智能化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化，并充分考慮其經(jīng)濟性。