林宗德，陳 文，林新英，李和仙

（閩南理工學(xué)院，福建 石獅 362700）

引言

目前市面上沒有較好的處理人體排泄物的糞便護(hù)理裝置產(chǎn)品。已開發(fā)的人體排泄處理裝置主要分為兩種類型：一種是依靠人工清理的裝置，它的核心仍是傳統(tǒng)手提便盆、紙尿褲等，患者在使用這種設(shè)備時(shí)需要有人幫忙護(hù)理、擦洗排泄部位；另一種是利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的清理設(shè)備，這種設(shè)備減少了護(hù)理人員的部分工作，但無法讓用戶自己實(shí)現(xiàn)完全排泄過程。據(jù)調(diào)查顯示，世界上有多家生產(chǎn)大、小便清理機(jī)產(chǎn)品的，但在用戶使用時(shí)都需要護(hù)理人員幫忙。主要應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)養(yǎng)老院、福利院、家政服務(wù)公司和有老人行動(dòng)不便的家庭[1]。

當(dāng)下全球人口老年化呈不斷上升趨勢(shì)，“十三五”期間，60 歲及以上老年人口年均凈增800 萬左右，到2030 年總量將突破4 億。在這些老年人中，有一大部分人是生活不能自理，需要有人長期照料。另一部分則是由于天災(zāi)人禍等原因?qū)е铝艘恍┤顺霈F(xiàn)生活不能自理的問題。這一類生活不能自理人群護(hù)理的核心問題是大、小便的清理工作，尤其是長期臥床的老年人，大、小便清理工作較麻煩。目前在市面上所銷售的大、小便清理機(jī)存在著諸多的不足之處，給患者、家屬及護(hù)工帶來了諸多不便[2]。

1 主要研究?jī)?nèi)容

其主要研究?jī)?nèi)容是應(yīng)用人工智能處理算法，設(shè)計(jì)一款可以供臥床老人、傷殘人士及其他長期臥床行動(dòng)不便用戶使用的免脫穿糞便智能處理器。它能夠幫助臥床老人，傷殘人士及其他用戶躺在床上，不用脫褲子，不用護(hù)工協(xié)助的情況下，實(shí)現(xiàn)大、小便的收集、人體沖洗、烘干等過程，獨(dú)立完成大、小便排泄過程，減少護(hù)理人員工作壓力，減輕家庭經(jīng)濟(jì)壓力，實(shí)現(xiàn)人性化的護(hù)理服務(wù)，提出新的護(hù)理理念。系統(tǒng)主要由主機(jī)清理器，多功能便褲，連接兩者之間的管道及感應(yīng)導(dǎo)線三部分組成。具體研究方案有以下幾方面：

1）電源轉(zhuǎn)換模塊：AC220 V 轉(zhuǎn)換DC24 V、DC12 V 和DC5 V。

2）單片機(jī)控制模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，可對(duì)系統(tǒng)各個(gè)流程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功能要求。

3）語音電路模塊：主要作用是實(shí)現(xiàn)語音播放，對(duì)當(dāng)前狀態(tài)及下個(gè)狀態(tài)進(jìn)行播報(bào)，同時(shí)對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。

4）溫度感應(yīng)電路：選擇數(shù)字型DS18B20 傳感器作為溫度感應(yīng)器元件，通過單片機(jī)程序?qū)囟冗M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，保證溫度的變化在設(shè)定范圍內(nèi)。

5）水箱加熱反饋電路：主要保證水溫在設(shè)定范圍35～37.5 ℃。

6）排泄物自動(dòng)感應(yīng)模塊：對(duì)大小便進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)清理器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)收集大小便功能。

7）各類執(zhí)行負(fù)載：本系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行負(fù)載有氣泵、負(fù)壓電機(jī)、兩位三通閥、水泵、風(fēng)扇等配件，對(duì)系統(tǒng)給出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)功能要求。

8）多功能短褲：多功能短褲是整個(gè)清理器的重要組成部分，其組成有污槽、氣條及特殊處理的紡織布料。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能檢測(cè)自動(dòng)處理器系統(tǒng)如下頁圖1 所示，其主要由電源、清理機(jī)、多功能短褲三部分組成。接通電源，用戶穿著內(nèi)帶傳感器多功能短褲，通過管道、感應(yīng)線連接到糞便處理器上，用戶可以通過遙控器選擇自動(dòng)/手動(dòng)工作方式，系統(tǒng)將通過管道及感應(yīng)線啟動(dòng)清理器完成大、小便收集，對(duì)人體排泄部位進(jìn)行溫水沖洗、熱氣烘干等流程，即完成一次大、小便全過程。系統(tǒng)主要分為三部分來完成，分別是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各類執(zhí)行配件選擇及管道設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)微處理器電路為核心，還包括各傳感器電路，光耦合器電路、電源轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路等其他電路。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是結(jié)合硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)置I/O 口，傳感器信號(hào)檢測(cè)完成控制應(yīng)用程序的編寫，實(shí)現(xiàn)需要完成的指命[3-4]。各類執(zhí)行配件選擇及管道設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件系統(tǒng)需要選擇與之相匹配的各類執(zhí)行配件，同時(shí)將各種執(zhí)行配件之間用硅膠管按一定的功能連接起來，通過單片機(jī)程序來驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行負(fù)載動(dòng)作，完成整個(gè)系統(tǒng)功能。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

3 具體技術(shù)路線

系統(tǒng)控制電路及各類執(zhí)行負(fù)載設(shè)計(jì)由系統(tǒng)控制電路、各類執(zhí)行負(fù)載、多功能短褲等組成，如圖2 所示。系統(tǒng)控制電路包括電源轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)系統(tǒng)、語音電路、無線接收模塊、繼電器控制電路、溫度傳感器電路、水箱加熱反饋電路、水箱水位檢測(cè)模塊、晶閘管控制電路、排泄物自動(dòng)感應(yīng)電路等[5]。各類執(zhí)行負(fù)載包括溢流閥、水泵、氣泵、負(fù)壓電機(jī)及二位三通閥、多功能短褲包括大、小便感應(yīng)器、氣囊、污槽等。

圖2 系統(tǒng)控制電路及各類執(zhí)行負(fù)載模塊

4 人性化設(shè)計(jì)

多功能短褲是整個(gè)清理器的重要組成部分，直接與用戶身體接觸，是收集大小便的重要附件，其組成有污槽、氣條及特殊處理的紡織布料。功能是清理器在工作時(shí)，短褲內(nèi)形成兩個(gè)空腔，一個(gè)小便空腔、另一個(gè)是大便空腔，兩空腔可以提供大小便防止沖洗時(shí)水漏到空腔外面，保證床鋪干凈。

系統(tǒng)提供自動(dòng)/手動(dòng)工作方式，用戶可以通過遙控器選擇自動(dòng)/手動(dòng)工作方式，來滿足自己的排便需求，系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)默認(rèn)處于自動(dòng)工作模式，系統(tǒng)通過感應(yīng)大、小便來啟動(dòng)清理器，將通過管道及感應(yīng)線啟動(dòng)清理器完成大、小便收集，對(duì)人體排泄部位進(jìn)行溫水沖洗、熱氣烘干等流程，即完成一次大、小便全過程。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)智能處理大、小便清理器可供臥床老人、傷殘人士及其他長期臥床行動(dòng)不便用戶使用。它能夠幫助臥床老人、傷殘人士及其他用戶躺在床上，穿多功能褲子，不用護(hù)工協(xié)助的情況下，獨(dú)立完成大、小便排泄過程，解決了倫理尷尬的現(xiàn)象，維護(hù)了用戶的尊嚴(yán)，減少了護(hù)理人員工作壓力，減輕了家庭經(jīng)濟(jì)壓力，實(shí)現(xiàn)了人性化的護(hù)理服務(wù)，提出了新的護(hù)理理念，促進(jìn)了智能養(yǎng)老的發(fā)展，顯現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景。