CN109907908A - 基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，包括传感器层、气囊调节层和监测调控系统，所述的传感器层位于患者身下，其上分布若干传感器，收集患者皮肤微环境信息，包括压力、温度和湿度，并传输至监测调控系统；所述的气囊调节层包括若干个气囊，排列后置于传感器层之下，每个气囊拥有独立的进气口及排气口，均由监测调控系统控制的电磁阀控制开启或封闭，且部分气囊上端开有出气孔，能够通过贯通传感器层的通孔向患者体表排气。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用综合性智能设备，能准确监测患者卧床时的体表压力、温度和湿度，并进行反馈调节，从而最大限度的消除褥疮致病因素。
背景技术
褥疮(又称压疮，压力性溃疡)是由于局部皮肤及皮下组织长期受压致使血管、淋巴管损害，发生持续缺血、缺氧，营养不良而致组织溃烂坏死，多发生于无肌肉包裹或肌肉层较薄、缺乏脂肪组织保护又经常受压的骨隆突处(European Pressure Ulcer AdvisoryPanel[EPUAP],1998)。褥疮的诱发因素包括：1)压力因素，包括垂直压力(最主要的因素)、摩擦力、剪力；2)潮湿等物理性刺激因素；3)全身营养状况；4)年龄。褥疮长期以来一直是临床护理工作中的难题，不仅给患者带来了痛苦、并发症，甚至死亡，而且明显延长了住院时间，同时给患者的生活质量带来巨大的负面影响。在我国，医院褥疮发生率已经成为评价医疗护理质量好坏的重要标志之一，列入三级综合医院评审标准中。目前应用于临床针对病因的主要预防措施是：1)避免局部组织长期受压，定期更换体位，使骨骼突出部位交替地减轻压迫；2)妥善安置病人体位并使用合适的减压设备；3)保持皮肤微环境的干燥及清洁。目前国内、国外均无完善的褥疮监测预防系统或设备，实时监测领域尚属空白，而预防主要通过定期且繁重的临床护理工作进行更换并妥善安置患者体位以及使用不同种类的减压设备来完成。减压设备目前主要使用褥疮支撑性工具，主要以床垫形式呈现，分为非电力驱动式和电力驱动式，例如弹性泡沫、硅胶床垫、液体流动床垫、充气床垫、自动压力交替床垫等。非电力驱动床垫释压方式为被动式，通过其材料自身特性进行表面压力重新分配，依赖于材料本身的浸没和包裹能力，材料顺应性强，则对接触物浸没和包裹的面积就大，局部压强则低，能进行更有效的压力分配，因此具有无法主动调节以及具体减压效果不明等缺点。电力驱动式床垫虽可主动调节接触表面而进行主动压力重新分配，但此类分配属于人工设定固定程式的盲目表面压力重新分配，具体压力分配方式无量化客观依据及具体统一规范，减压效果是否适合患者个体则更无法监测获知。对于患者皮肤局部微环境的湿度及温度，没有相应的监测辅助设备，也没有相应的具体量化评估指标，基本依靠人工粗放式的定期检查及护理性介入，或者忽略此项内容不计。最后，对于患者体位的更换及更换后妥善安置则完全依赖医务人员人工护理的介入，人力资源占用率极高。因此在目前精准医疗时代背景下，由于医疗辅助设备所存在的诸多不足，褥疮的监测、预防及治疗自动化、智能化程度极低，极大程度上仍依赖于人工医疗护理工作的大量投入。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，能够准确持续的识别和监测患者在不同体位下身体压力量化分布状况以及皮肤微环境湿度温度量化变动情况，反馈性释放身体接触区域高压部压力，反馈性调节皮肤微环境湿度及温度，从根本上监测、预防卧床患者、手术中患者褥疮的发生，建立全新的医疗护理模式及理念，推动医疗护理自动化智能化的进程，最大程度上减轻医疗及护理工作强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，包括传感器层、气囊调节层和监测调控系统；所述的传感器层位于患者身下，其上分布若干传感器，收集患者皮肤微环境信息，包括压力、温度和湿度，并传输至监测调控系统；所述的气囊调节层包括若干个气囊，排列后置于传感器层之下，每个气囊拥有独立的进气口及排气口，均由监测调控系统控制的电磁阀控制开启或封闭，且部分气囊上端开有出气孔，能够通过贯通传感器层的通孔向患者体表排气。
所述各个气囊的进气口连接一个高压气体储存区，由气体压缩装置向高压气体储存区供气加压；所述的监测调控系统接收传感器信号输入，输出调控信号，控制气体压缩装置和各个气囊的电磁阀，进而调节气囊内的压力。
所述的传感器包括柔性压力传感器、柔性温度传感器和柔性湿度传感器。
所述的柔性压力传感器、柔性温度传感器和柔性湿度传感器分别与气囊一一对应，形成多个独立的压力、温度、湿度调节单元；压力调节单元在数量上及表面积上均大于温度、湿度调节单元的总和。
所述的高压气体储存区内设置传感器进行压力监测，当高压气体储存区内气压减小至设定阈值以下，则监测调控系统控制起动气体压缩装置，将干燥冷空气压缩至高压气体储存区，直至高压气体储存区内气压高过设定阈值。
本发明的有益效果是：(1)实现了个体化精准压力的实时、持续监测，评估不同患者在不同体位身体压力重新分配的量化效果，并可进行反馈式自动高压释放及压力再分配，最终使患者在该体位下身体接触部的压力分布均衡且达到最佳，有效延长该体位的恒定保持时间；(2)实现了个体化精准湿度温度的实时、持续监测，提供患者皮肤微环境湿度温度实时量化数据，并可自动反馈性调节患者皮肤微环境内的湿度及温度，有效维持微环境内湿度温度稳定；(3)实现了个体化、精准、实时、持续性的压力、湿度、温度量化数据采集，为制定精准的个体化最佳医疗及护理方案提供客观依据；(4)实现临床医疗护理工作的自动化、智能化及规范化，改变当前粗放、主观的人工医疗护理模式及理念，有利于解放劳动力、节省医疗成本，规范诊疗护理措施，实现个体化精准医疗；(5)从根本上解决了长期卧床患者褥疮的发生监测、评估、预防以及辅助性治疗过程所存在的诸多问题，减少患者的痛苦，提高医护人员工作效率，实现精准医疗护理，推进医院临床自动化、智能化进程，节省整体医疗资源及成本。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明实施例的结构示意图；
图3是传感器层各类传感器排布结构之一示意图；
图4是传感器层各类传感器排布结构之二示意图；
图中，1-柔性压力传感器，2-柔性温度传感器，3-柔性湿度传感器，4-压力调节气囊，5-温度调节气囊，6-温度调节气囊微孔，7-湿度调节气囊，8-湿度调节气囊微孔，9-传感器层，10-支撑外壁，11-气囊支撑，12-压力调节气囊进气控制电磁阀，13-压力调节气囊排气控制电磁阀，14-压力调节气囊进气口，15-压力调节气囊排气口，16-温度调节气囊进气控制电磁阀，17-温度调节气囊进气口，18-湿度调节气囊进气电磁阀，19-湿度调节气囊进气口，20-排放气体储室，21-总排放口，22-高压气体储室，23-高压气体储室压力传感器，24-高压气体储室无线信号传输设备，25-气体压缩设备，26-传感器信号收集调控设备，27-计算机或智能手机监测处理系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供了一种反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，包括传感器层、气囊调节层、支撑系统、气体压缩装置和监测调控系统；所述的传感器层位于设备上表面，患者躺于其上，收集患者皮肤微环境信息，通过蓝牙传输系统输至监测调控系统；所述的气囊调节层位于传感器层之下，每个气囊上方或与压力传感器、或与温度传感器、或与湿度传感器相接触，每个气囊下方拥有进气口及排气口，均由接受监测调控系统控制的电磁阀控制；所述的支撑系统包括气囊支撑区以及高压气体储存区；所述的气体压缩装置可根据调控信号调节高压气体储存区内气体压力，供应气囊内气体的输入；所述的监测调控系统用于接收传感器信号输入，经识别处理后，输出调控信号，控制气体压缩装置、气囊调节层的气体输入或排出。
当患者或被监测者平躺于此发明上后，身体表面突出部位将首先接触到传感器层9，包括柔性压力传感器1、柔性温度传感器2和柔性湿度传感器3，并进一步将身体压力由接触点传导至下方的压力调控气囊4之上，由支撑外壁10和气囊支撑11进行初平衡；柔性压力传感器1、柔性温度传感器2和柔性湿度传感器3与下方的压力调节气囊4、温度调节气囊5、湿度调节气囊7一一对应，形成一个个较为独立的压力、温度、湿度调节单元；压力调节单元在数量上及表面积上均大于温度、湿度调节单元，因此身体压力主要承载于压力调控气囊4之上。
柔性压力传感器1将身体接触区域内的压力值及分布经传感器信号收集调控设备26传送至计算机或智能手机监测处理系统27，建立起可视化压力监测界面，显示被监测者所有受压区域内实时压力高低量化分布图以及激活的每个压力调节单元上的压力量化持续变化曲线；根据患者体重及某体位身体接触面积，计算机或智能手机监测处理系统27将估算该体位下理想压力并设置压力阈值(由体重和理想体表接触面积求解，并稍高于理想压力)，并与受压区域内柔性压力传感器1测得的压力相比较，且定义出高压区及低压区；此时计算机或智能手机监测处理系统27将调控信息经过传感器信号收集调节设备26发送至高压区域内气压调节气囊4上的压力调节气囊排气控制电磁阀13和压力调节气囊进气控制电磁阀12，开放排气口15、关闭进气口14，允许排气释压；同时，计算机或智能手机监测处理系统27还将调控信息经过传感器信号收集调节设备26发送至低压区域内气压调节气囊4上的压力调节气囊排气控制电磁阀13和压力调节气囊进气控制电磁阀12，关闭排气口15、开放进气口14，允许充气增压；气压调节气囊4排出气体将进入排放气体储室20，经由总排放口21进入环境。此反馈式压力调控直至皮肤接触部位受压区域内各压力调节单元压力低于压力阈值时停止。
此外，温度调节单元上的柔性温度传感器2记录到身体接触部位局部微环境的温度，通过传感器信号收集调节设备26将温度信息传送至计算机或智能手机监测处理系统27，建立可视化温度监测界面，并显示每个温度调节单元的动态温度变化曲线；提前设置体表温度阈值，一旦温度调节单元上的柔性温度传感器2监测到局部温度超过阈值，则计算机或智能手机监测处理系统27通过传感器信号收集调节设备26将温度调节信号反馈式发送至温度调节气囊进气控制电磁阀16，开放温度调节气囊进气口17，允许高压气体储室22内的气体进入温度调节气囊5，进而从温度调节气囊微孔6弥散入皮肤接触区微环境内，增加气体流动而稀释高温降低温度。此反馈式温度调控过程直至皮肤接触部位微环境温度低于温度阈值时停止。
同时，湿度调节单元上的柔性湿度传感器3记录到身体接触部位局部微环境的湿度，通过传感器信号收集调节设备26将湿度信息传送至计算机或智能手机监测处理系统27，建立可视化湿度监测界面，并显示每个湿度调节单元的动态湿度变化曲线；提前设置皮肤微环境湿度阈值，一旦湿度调节单元上的柔性湿度传感器3监测到局部湿度超过阈值，则计算机或智能手机监测处理系统27通过传感器信号收集调节设备26将湿度调节信号反馈式发送至湿度调节气囊进气控制电磁阀18，开放湿度调节气囊进气口19，允许高压气体储室22内的气体进入湿度调节气囊7，进而从湿度调节气囊微孔8弥散入皮肤接触区微环境内，增加气体流动带走湿热空气，达到除湿效果。此反馈式湿度调控过程直至皮肤接触部位微环境湿度低于湿度阈值时停止。
压力调节气囊4，温度调节气囊5和湿度调节气囊7的高压气体供应来自于高压气体储室22，室内压力由高压气体储室压力传感器23监测，并通过高压气体储室无线信号传输设备24将信息传送至计算机或智能手机监测处理系统27。当高压气体储室22内气压减小至阈值范围以下，则计算机或智能手机监测处理系统27通过传感器信号收集调节设备26发送调控信号至气体压缩设备25，将干燥冷空气压缩至高压气体储室内22内以升高气压。此反馈式气压调控过程直至高压气体储室22内压力高于气压阈值时停止。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和有益效果。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，包括传感器层、气囊调节层和监测调控系统，其特征在于：所述的传感器层位于患者身下，其上分布若干传感器，收集患者皮肤微环境信息，包括压力、温度和湿度，并传输至监测调控系统；所述的气囊调节层包括若干个气囊，排列后置于传感器层之下，每个气囊拥有独立的进气口及排气口，均由监测调控系统控制的电磁阀控制开启或封闭，且部分气囊上端开有出气孔，能够通过贯通传感器层的通孔向患者体表排气。
2.根据权利要求1所述的基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，其特征在于：所述各个气囊的进气口连接一个高压气体储存区，由气体压缩装置向高压气体储存区供气加压；所述的监测调控系统接收传感器信号输入，输出调控信号，控制气体压缩装置和各个气囊的电磁阀，进而调节气囊内的压力。
3.根据权利要求1所述的基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，其特征在于：所述的传感器包括柔性压力传感器、柔性温度传感器和柔性湿度传感器。
4.根据权利要求3所述的基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，其特征在于：所述的柔性压力传感器、柔性温度传感器和柔性湿度传感器分别与气囊一一对应，形成多个独立的压力、温度、湿度调节单元；压力调节单元在数量上及表面积上均大于温度、湿度调节单元的总和。
5.根据权利要求1所述的基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，其特征在于：所述的高压气体储存区内设置传感器进行压力监测，当高压气体储存区内气压减小至设定阈值以下，则监测调控系统控制起动气体压缩装置，将干燥冷空气压缩至高压气体储存区，直至高压气体储存区内气压高过设定阈值。
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