CN110801354B - 一种预防压疮的翻身床及其控制方法 - Google Patents
一种预防压疮的翻身床及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110801354B CN110801354B CN201911111143.9A CN201911111143A CN110801354B CN 110801354 B CN110801354 B CN 110801354B CN 201911111143 A CN201911111143 A CN 201911111143A CN 110801354 B CN110801354 B CN 110801354B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- patient
- bed
- turn
- height
- over
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 206010011985 Decubitus ulcer Diseases 0.000 title claims abstract description 28
- 208000004210 Pressure Ulcer Diseases 0.000 title claims abstract description 28
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims abstract description 66
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims abstract description 15
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 claims description 23
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 10
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 2
- 238000003062 neural network model Methods 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
- A61G7/001—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons with means for turning-over the patient
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
- A61G7/002—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons having adjustable mattress frame
- A61G7/015—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons having adjustable mattress frame divided into different adjustable sections, e.g. for Gatch position
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
- A61G7/05—Parts, details or accessories of beds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
- A61G7/05—Parts, details or accessories of beds
- A61G7/0527—Weighing devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G7/00—Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
- A61G7/05—Parts, details or accessories of beds
- A61G7/057—Arrangements for preventing bed-sores or for supporting patients with burns, e.g. mattresses specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
- A61G2203/00—General characteristics of devices
- A61G2203/10—General characteristics of devices characterised by specific control means, e.g. for adjustment or steering
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nursing (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Invalid Beds And Related Equipment (AREA)
Abstract
本发明提供一种预防压疮的翻身床,包括:床体框架;撑框架,其固定支撑设置在床体框架内侧中部;4块床板,其为长方体板状结构,且顶点围绕一点铰接在支撑框架上,并铺成长方体结构支撑设置在床体框架上;其中,相邻所述床板之间相互铰接,位于所述长方体结构轴向一侧的床板相邻顶点铰接设置在所述床体框架上;一对升降机构,其对称设置在支撑框架径向两侧,用于驱动所述床板升起或者放下。实现患者左半身和右半身的相对翻转,解决了卧床病人实时翻身困难的问题。本发明还提供一种预防压疮的翻身床的控制方法,能够采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态,以及患者坐卧翻转频率、左半身的翻转频率和右半身的翻转频率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,更具体的是,本发明涉及一种预防压疮的翻身床及其控制方法。
背景技术
临床上,对于很多卧床的病人,为了预防压疮,都需要隔一段时间对病人进行一次翻身操作,而在大多数情况下,护士可能来不及为患者翻身,而临床上也很少有家属能够及时做到隔一段时间对病人进行一次翻身操作,而且夜间患者入睡又不好去将患者叫醒而为其翻身,这样也就导致了很多患者因为翻身不到位而引起压疮。
中国发明专利201811279092.6提供一种翻身床,设置有侧翻机构,通过侧翻电机输出轴的外伸和/或内收,通过轻舟组件带动侧翻外框相对侧翻内框向一侧转动,从而带动安装在侧翻外框上的床体随之向一侧翻转。但是在带动床体翻转时其实是带动整个床板向一侧翻转,如果患者躺在床板上,当床板整体向一侧翻转时,患者也是躺在床板上一起向一侧翻转,实质上,患者的身体没有离开床板,需要借助外力才能够实现病人的翻转,而床板的倾斜仅仅是为翻转病人助力而已,并没有有效的解决卧床病人的实时翻身问题。
中国发明专利201510824278.5提供一种气动翻身床,其由气动转盘、弯曲中心轴、下床、上床、联结固定档等组成,通过转盘的转动反复轮换,实现下床变上床,上床变下床反复轮换,则实现卧床病员反复翻身。此结构虽然实现了病人的翻身,但是这个翻身过程对于患者来说实在是太痛苦了,首先上床和下床的间距大于患者的身厚,在翻身过程中,一定会对身体造成磕碰,卧床的病人一般体制较差,根本禁不起这样的翻转;其次,当上床变下床的时候,患者就是面部向下,很容易造成窒息;最后,上下床板的存在,会带给病人强烈的空间束缚感,体验感会非常差。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种预防压疮的翻身床,通过四块铰接的床板和升降机构,实现患者左半身和右半身的相对翻转,解决了卧床病人实时翻身困难的问题。
本发明的另一个目的是提供一种预防压疮的翻身床的控制方法,能够采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态,以及患者坐卧翻转频率、左半身的翻转频率和右半身的翻转频率。
本发明还能根据床板上患者的状态和意识状态精确控制患者坐起高度、左半身翻起高度和右半身翻起高度,实现卧床病人实时翻身的同时,提高翻身舒适性。
本发明提供的技术方案为:
一种预防压疮的翻身床,包括:
床体框架;以及
支撑框架,其固定支撑设置在所述床体框架内侧中部;
4块床板,其为长方体板状结构,且顶点围绕一点铰接在所述支撑框架上,并铺成长方体结构支撑设置在所述床体框架上;
其中,相邻所述床板之间相互铰接,位于所述长方体结构轴向一侧的床板相邻顶点铰接设置在所述床体框架上;
一对升降机构,其对称设置在所述支撑框架径向两侧,用于驱动所述床板升起或者放下,所述升降机构包括:
驱动机构,其固定设置在所述支撑框架上;
升降柱,其垂直所述床板设置,且一端与所述驱动机构的输出端螺纹连接;
其中,当所述驱动机构正转时,所述升降柱远离所述驱动机构运动;当所述驱动机构反转时,所述升降柱靠近所述驱动机构运动;
一对支撑柱,其对称垂直固定设置在所述支撑板轴向两端,且顶端与对应所述床板底面接触。
优选的是,还包括:
滑轨,其对称设置在位于所述长方体结构轴向另一侧的所述床体框架底部,且相对一侧设置有滑槽;
动力机构,其固定设置在所述床体框架底部;
导向杆,其轴向一端与所述动力机构的输出端螺纹连接;
其中,当所述动力机构正转时,所述导向杆远离所述动力机构运动;当所述动力机构反转时,所述导向杆靠近所述动力机构运动;
滑杆,其垂直可旋转穿过所述导向杆另一端;
一对滑轮,其对称可旋转套设在所述滑杆两端,且设置在所述滑槽内,所述滑轮能够沿所述滑槽轴向滑动;
连接臂,其一端可旋转套设在所述滑杆上,另一端铰接有支撑臂;
连接杆,其两端可旋转设置在所述床体框架径向两侧,且中部固定穿过所述支撑臂;
支撑杆,其对称固定设置在所述连接杆两侧,且顶端与所述床板底面接触。
优选的是,所述滑轮包括:
轮柱,其设置在所述滑槽内;
轮板,其设置在所述轮柱远离滑槽一端,用于限制所述轮柱沿所述床体框架径向运动;
其中,所述轮柱的直径小于所述滑槽的宽度,所述轮板的直径大于所述滑槽的宽度。
优选的是,还包括:
多个挡板,其周向均匀铰接设置在所述床体框架顶部;
多个通槽,其均匀设置在所述挡板上,用于透气。
优选的是,还包括:
多个呼吸频率传感器,其分别设置在所述床板上,用于检测患者的呼吸频率;
多个重量传感器,其分别设置在所述床板上,用于检测所述床板上患者的重量;
控制器,其与所述呼吸频率传感器、重量传感器、动力机构和驱动机构连接,用于接收所述呼吸频率传感器和重量传感器的检测数据,并控制所述动力机构和驱动机构工作。
一种预防压疮的翻身床的控制方法,采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态和翻身床的工作参数,具体包括如下步骤:
步骤一、输入患者的卧床年限以及患者的行动能力,按照采样周期,通过传感器检测患者的呼吸频率以及左右床板上患者的重量;
步骤二、确定三层BP神经网络的输入层神经元向量x={x1,x2,x3,x4,x5};其中,x1为患者的卧床年限,x2为患者的行动能力,x3为患者的呼吸频率,x4为左床板上患者的重量,x5为右床板上患者的重量;
其中,所述输入层神经元值x2={0,0.5,1,1.5},x2=0时,患者无行动能力,x2=0.5时,患者颈部以下无行动能力,x2=1时,患者胸部以下无行动能力,x2=1.5时,患者腰部以下无行动能力;
步骤三、所述输入层向量映射到隐层,隐层的神经元为m个;
步骤四、得到输出层神经元向量o={o1,o2,o3,o4};其中,o1为患者意识状态,o2为患者坐卧翻转频率,o3为患者左半身的翻转频率,o4为患者右半身的翻转频率;
优选的是,当患者处于清醒状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
其中,Hs为患者坐起高度,Hl为患者左半身翻起高度,Hr为患者右半身翻起高度,Y0为标准卧床年限,Hs0为标准坐起高度,Hl0为左半身标准翻起高度,Hr0为右半身标准翻起高度,m0为患者体重,e为自然对数的底数。
优选的是,当患者处于睡眠状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
其中,HS为患者坐起高度,Hl为患者左半身翻起高度,Hr为患者右半身翻起高度,Y0为标准卧床年限,HS0为标准坐起高度,Hl0为左半身标准翻起高度,Hr0为右半身标准翻起高度,m0为患者体重,e为自然对数的底数,x3s为患者睡眠状态时的呼吸频率,x3w为患者清醒状态时的呼吸频率。
优选的是,所述隐层的神经元为5个。
优选的是,所述隐层及所述输出层的激励函数均采用S型函数fj(x)=1/(1+e-x)。
本发明所述的有益效果:
(1)本发明提供的预防压疮的翻身床,通过四块铰接的床板和升降机构,实现患者左半身和右半身的相对翻转,解决了卧床病人实时翻身困难的问题。
(2)本发明提供的预防压疮的翻身床的控制方法,能够基于BP神经网络确定患者意识状态,以及患者坐卧翻转频率、左半身的翻转频率和右半身的翻转频率。还能精确控制患者坐起高度、左半身翻起高度和右半身翻起高度,实现卧床病人实时翻身的同时,提高翻身舒适性。
附图说明
图1为本发明所述预防压疮的翻身床的结构示意图。
图2为本发明所述预防压疮的翻身床的结构示意图。
图3为本发明所述预防压疮的翻身床的结构示意图。
图4为本发明所述预防压疮的翻身床的结构示意图。
图5为本发明所述预防压疮的翻身床的结构示意图。
图6为本发明所述预防压疮的翻身床的局部结构放大示意图。
图7为本发明所述预防压疮的翻身床的侧剖结构示意图。
图8为本发明所述预防压疮的翻身床的横剖结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明可以有许多不同的形式实施,而不应该理解为限于再次阐述的实施例,相反,提供这些实施例,使得本公开将是彻底和完整的。在附图中,为了清晰起见,会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。
如图1-8所示,本发明提供一种预防压疮的翻身床,其特征在于,包括:床体框架100;以及设置在床体框架内侧中部的支撑框架110。4块床板120,其为长方体板状结构,且顶点围绕一点铰接在支撑框架110上,并铺成长方体结构支撑设置在床体框架100上;其中,相邻床板120之间相互铰接,并且位于长方体结构轴向一侧的床板120相邻顶点铰接设置在床体框架100上使得床板120围成的长方体结构的轴向另一侧能够沿其径向对称轴翻转,实现床板120的坐卧转换。并且左右两侧的床板120能够沿长方体结构轴向对称轴翻转,进而能够实现躺在床板120上的患者的左半身和右半身的翻转。
在支撑框架110径向两侧对称设置有一对升降机构130,用于驱动长方体结构左右两侧的床板120升起或者放下(即沿长方体结构轴向对称轴翻转)。由于一对升降机构130的结构完全一致,在此仅以其中一个升降机构130的结构为例具体说明升降机构130的结构。
所述的升降机构130包括:驱动机构131(优选驱动电机),其固定设置在支撑框架110上;且输出端螺纹连接有升降柱132,其垂直床板120。当驱动电机131正转时,升降柱132远离驱动电机131运动;当驱动电机131反转时,升降柱132靠近驱动电机131运动;在升降柱132的另一端水平(即垂直升降柱132)固定设置有支撑板133,支撑板133的中心与升降柱132固定连接。在支撑板133的轴向两端对称垂直设置有支撑柱134,且在初始状态时(即床板水平放置时),支撑柱134顶端与对应床板120底面接触。
当驱动电机132驱动升降柱132远离驱动电机132运动时,带动支撑柱134升起,进而将对应床板120升起,实现床板120沿长方体结构的轴向对称轴翻转。当驱动电机132再驱动升降柱132靠近驱动电机132运动时,带动支撑柱134降落,进而将对应床板120放下,实现床板120的升起和放下,即实现患者的左半身和右半身的翻身。
在位于长方体结构轴向另一侧的床体框架100底部对称设置滑轨140,其相对一侧设置有滑槽141;并在床体框架底部100上固定设置有动力机构142(优选动力电机),其输出端螺纹连接有导向杆143,当动力电机正转时,导向杆143远离动力电机运动;当动力电机142反转时,导向杆143靠近动力电机143运动;在导向杆143另一端垂直并通过轴承可旋转穿过有滑杆144,在滑杆144轴向两端对称设置有滑轮145,且该滑轮145设置在滑槽141内,所述的滑轮145在导向杆143的驱动下能够沿滑槽141轴向滑动;同时在滑杆144与导向杆143的连接处也可旋转套设有连接臂146,即连接臂146与导向杆143铰接,并在铰接处通过轴承可旋转穿过有滑杆144。连接臂146的另一端铰接有支撑臂147。连接杆148,其两端通过轴承可旋转设置在床体框架100径向两侧,且中部固定穿过支撑臂147另一端。在连接杆的轴向两侧固定设置有支撑杆149,在床板120水平放置时,支撑杆149的顶端与对应床板120底面接触。
当动力电机143驱动导向杆143远离动力电机143运动时,连接臂146和支撑臂147相向转动,当支撑臂147相向连接臂146转动时,由于连接杆148与支撑臂147固定连接,使得连接杆148跟随支撑臂147旋转。由于支撑杆149与连接杆148固定连接,当连接杆148旋转时,支撑杆149也一起旋转并升起,进而使得床板升起,实现床板由卧式转换为坐式。同理,当动力电机143驱动导向杆143靠近动力电机143运动时,支撑杆149旋转并降落,进而使得床板降落,实现床板由坐式转换为卧式,即实现患者的坐卧转换。
作为本发明的优选实施例,所述的滑轮145包括轮柱1451,其设置在滑槽141内,轮柱1451的直径小于滑槽141的宽度,使得轮柱145能够在滑槽141内无阻碍滑动,还包括轮板1452,其设置在轮柱1451远离滑槽141一端,且与轮柱1451一体成型,轮板1452的直径大于滑槽141的直径,通过两侧轮柱1451和轮板1452能够限制两侧轮柱1451沿床体框架100径向运动,即限制滑杆144沿床体框架100的径向运动。
在床体框架100的顶部周向(及围绕床板120)均匀铰接设置有多个挡板150,在使用时,可以将挡板150竖起并锁定,避免在翻身过程中患者跌落地面,在不使用时,可以将挡板150放下,方便患者上床和下床,此种结构为现有常见结构,其具体结构在此不做赘述。在挡板150上还均匀设置有通槽(图中未示出),能够更好的通风透气。
本实施例中,还包括:多个呼吸频率传感器,其分别设置在床板120上,用于检测患者的呼吸频率,以判定患者的意识状态(清醒或者睡眠);多个重量传感器,其分别设置在床板120上,用于检测床板120上患者的重量,以方便判断患者是偏右还是偏左躺卧。控制器,其与呼吸频率传感器、重量传感器、动力机构和驱动机构连接,用于接收呼吸频率传感器和重量传感器的检测数据,并控制动力机构和驱动机构工作。
本发明提供的预防压疮的翻身床,通过四块铰接的床板和升降机构,实现患者左半身和右半身的相对翻转以及坐卧的转换,解决了卧床病人实时翻身困难的问题。
本发明还提供一种预防压疮的翻身床的控制方法,采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态和翻身床的工作参数,具体包括如下步骤:
步骤一、建立BP神经网络模型。
BP模型上各层次的神经元之间形成全互连连接,各层次内的神经元之间没有连接,输入层神经元的输出与输入相同,即oi=xi。中间隐含层和输出层的神经元的操作特性为:
opj=fj(netpj)
其中p表示当前的输入样本,ωji为从神经元i到神经元j的连接权值,opj为神经元j的当前输入,opj为其输出;fj为非线性可微非递减函数,一般取为S型函数,即fj(x)=1/(1+e-x)。
本发明采用的BP网络体系结构由三层组成,第一层为输入层,共n个节点,对应了表示翻身床的n个检测信号,这些信号参数由数据预处理模块给出;第二层为隐层,共m个节点,由网络的训练过程以自适应的方式确定;第三层为输出层,共p个节点,由系统实际需要输出的响应确定。
该网络的数学模型为:
输入向量:x=(x1,x2,...,xn)T
中间层向量:y=(y1,y2,...,ym)T
输出向量:o=(o1,o2,...,op)T
本发明中,输入层节点数为n=5,输出层节点数为p=4,隐藏层节点数m=5。
输入层5个参数分别表示为:x1为患者的卧床年限,x2为患者的行动能力,x3为患者的呼吸频率,x4为左床板上患者的重量,x5为右床板上患者的重量;
其中,所述输入层神经元值x2={0,0.5,1,1.5},x2=0时,患者无行动能力,x2=0.5时,患者颈部以下无行动能力,x2=1时,患者胸部以下无行动能力,x2=1.5时,患者腰部以下无行动能力;
输出层4个参数分别表示为:o1为患者意识状态,o2为患者坐卧翻转频率,o3为患者左半身的翻转频率,o4为患者右半身的翻转频率;
步骤二、进行BP神经网络的训练。
建立好BP神经网络节点模型后,即可进行BP神经网络的训练。根据产品的历史经验数据获取训练的样本,并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值,隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值。
(1)训练方法
各子网采用单独训练的方法;训练时,首先要提供一组训练样本,其中的每一个样本由输入样本和理想输出对组成,当网络的所有实际输出与其理想输出一致时,表明训练结束;否则,通过修正权值,使网络的理想输出与实际输出一致;各子网训练时的输出样本如表1所示。
表1网络训练用的输出样本
(2)训练算法
BP网络采用误差反向传播(Backward Propagation)算法进行训练,其步骤可归纳如下:
第一步:选定一结构合理的网络,设置所有节点阈值和连接权值的初值。
第二步:对每个输入样本作如下计算:
(a)前向计算:对l层的j单元
式中,为第n次计算时l层的j单元信息加权和,为l层的j单元与前一层(即l-1层)的单元i之间的连接权值,为前一层(即l-1层,节点数为nl-1)的单元i送来的工作信号;i=0时,令 为l层的j单元的阈值。
若单元j的激活函数为sigmoid函数,则
且
若神经元j属于第一隐层(l=1),则有
若神经元j属于输出层(l=L),则有
(b)反向计算误差:
对于输出单元
对隐单元
(c)修正权值:
第三步:输入新的样本或新一周期样本,直到网络收敛,在训练时各周期中样本的输入顺序要重新随机排序。
BP算法采用梯度下降法求非线性函数极值,存在陷入局部极小以及收敛速度慢等问题。更为有效的一种算法是Levenberg-Marquardt优化算法,它使得网络学习时间更短,能有效地抑制网络陷于局部极小。其权值调整率选为
Δω=(JTJ+μI)-1JTe
其中J为误差对权值微分的雅可比(Jacobian)矩阵,I为输入向量,e为误差向量,变量μ是一个自适应调整的标量,用来确定学习是根据牛顿法还是梯度法来完成。
在系统设计时,系统模型是一个仅经过初始化了的网络,权值需要根据在使用过程中获得的数据样本进行学习调整,为此设计了系统的自学习功能。在指定了学习样本及数量的情况下,系统可以进行自学习,以不断完善网络性能。
(2.3.1)当患者处于清醒状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
(2.3.2)当患者处于睡眠状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
其中,Hs为患者坐起高度,Hl为患者左半身翻起高度,Hr为患者右半身翻起高度,Y0为标准卧床年限,Hs0为标准坐起高度,Hl0为左半身标准翻起高度,Hr0为右半身标准翻起高度,m0为患者体重,e为自然对数的底数,x3s为患者睡眠状态时的呼吸频率,x3w为患者清醒状态时的呼吸频率。
本发明提供的预防压疮的翻身床的控制方法,能够采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态,以及患者坐卧翻转频率、左半身的翻转频率和右半身的翻转频率。本发明还能根据床板上患者的状态和意识状态精确控制患者坐起高度、左半身翻起高度和右半身翻起高度,实现卧床病人实时翻身的同时,提高翻身舒适性。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (3)
1.一种预防压疮的翻身床的控制方法,其特征在于,包括:
床体框架;以及
支撑框架,其固定支撑设置在所述床体框架内侧中部;
4块床板,其为长方体板状结构,且顶点围绕一点铰接在所述支撑框架上,并铺成长方体结构支撑设置在所述床体框架上;
其中,相邻所述床板之间相互铰接,位于所述长方体结构轴向一侧的床板相邻顶点铰接设置在所述床体框架上;
一对升降机构,其对称设置在所述支撑框架径向两侧,用于驱动所述床板升起或者放下,所述升降机构包括:
驱动机构,其固定设置在所述支撑框架上;
升降柱,其垂直所述床板设置,且一端与所述驱动机构的输出端螺纹连接;
其中,当所述驱动机构正转时,所述升降柱远离所述驱动机构运动;当所述驱动机构反转时,所述升降柱靠近所述驱动机构运动;
支撑板,其垂直且中心固定设置在所述升降柱另一端;
一对支撑柱,其对称垂直固定设置在所述支撑板轴向两端,且顶端与对应所述床板底面接触;
具体包括建立BP神经网络模型:
采集床板上患者的状态,并基于BP神经网络确定患者意识状态和翻身床的工作参数,具体包括如下步骤:
步骤一、输入患者的卧床年限以及患者的行动能力,按照采样周期,通过传感器检测患者的呼吸频率以及左右床板上患者的重量;
步骤二、确定三层BP神经网络的输入层神经元向量x={x1,x2,x3,x4,x5};其中,x1为患者的卧床年限,x2为患者的行动能力,x3为患者的呼吸频率,x4为左床板上患者的重量,x5为右床板上患者的重量;
其中,所述输入层神经元值x2={0,0.5,1,1.5},x2=0时,患者无行动能力,x2=0.5时,患者颈部以下无行动能力,x2=1时,患者胸部以下无行动能力,x2=1.5时,患者腰部以下无行动能力;
步骤三、所述输入层向量映射到隐层,隐层的神经元为m个;
步骤四、得到输出层神经元向量o={o1,o2,o3,o4};其中,o1为患者意识状态,o2为患者坐卧翻转频率,o3为患者左半身的翻转频率,o4为患者右半身的翻转频率;
其中,还包括对所述BP神经网络进行训练,包括:
建立BP神经网络节点模型,并根据产品的历史经验数据获取训练的样本,并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值,隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值;
输入训练样本,对每个子网进行单独训练,其中的每一个样本由输入样本和理想输出对组成,当网络的所有实际输出与其理想输出一致时,表明训练结束;否则,通过修正权值,使网络的理想输出与实际输出一致,其中,所述BP神经网络采用误差反向传播算法进行训练;
当患者处于清醒状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
其中,Hs为患者坐起高度,Hl为患者左半身翻起高度,Hr为患者右半身翻起高度,Y0为标准卧床年限,Hs0为标准坐起高度,Hl0为左半身标准翻起高度,Hr0为右半身标准翻起高度,m0为患者体重,e为自然对数的底数。
当患者处于睡眠状态时:
控制患者坐起高度为:
控制患者左半身翻起高度为:
控制患者右半身翻起高度为:
其中,Hs为患者坐起高度,Hl为患者左半身翻起高度,Hr为患者右半身翻起高度,Y0为标准卧床年限,Hs0为标准坐起高度,Hl0为左半身标准翻起高度,Hr0为右半身标准翻起高度,m0为患者体重,e为自然对数的底数,x3s为患者睡眠状态时的呼吸频率,x3w为患者清醒状态时的呼吸频率。
2.如权利要求1所述的预防压疮的翻身床的控制方法,其特征在于,所述隐层的神经元为5个。
3.如权利要求2所述的预防压疮的翻身床的控制方法,其特征在于,所述隐层及所述输出层的激励函数均采用S型函数fj(x)=1/(1+e-x)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911111143.9A CN110801354B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种预防压疮的翻身床及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911111143.9A CN110801354B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种预防压疮的翻身床及其控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110801354A CN110801354A (zh) | 2020-02-18 |
CN110801354B true CN110801354B (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=69502643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911111143.9A Active CN110801354B (zh) | 2019-11-14 | 2019-11-14 | 一种预防压疮的翻身床及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110801354B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111643116B (zh) * | 2020-07-03 | 2023-03-31 | 吉林大学 | 一种仿生智能超声检查体位变换装置 |
CN115350015B (zh) * | 2022-10-21 | 2022-12-20 | 昌乐县人民医院 | 一种卧床病患护理床 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106333811A (zh) * | 2016-10-03 | 2017-01-18 | 成都美爱康医疗科技有限公司 | 一种睡眠呼吸暂停自动翻身床 |
CN109939328A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-28 | 深圳前海爱起科技有限公司 | 睡眠调节方法及设备 |
CN110013235A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-16 | 张恒运 | 一种智能家居睡眠装置及系统 |
CN209107863U (zh) * | 2018-09-03 | 2019-07-16 | 陕西爱佰德智能科技有限公司 | 一种智能柔性医疗护理床 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004121837A (ja) * | 2002-09-11 | 2004-04-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 可動ベッド |
CN211356344U (zh) * | 2019-11-14 | 2020-08-28 | 华中科技大学同济医学院附属协和医院 | 一种预防压疮的翻身床 |
-
2019
- 2019-11-14 CN CN201911111143.9A patent/CN110801354B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106333811A (zh) * | 2016-10-03 | 2017-01-18 | 成都美爱康医疗科技有限公司 | 一种睡眠呼吸暂停自动翻身床 |
CN209107863U (zh) * | 2018-09-03 | 2019-07-16 | 陕西爱佰德智能科技有限公司 | 一种智能柔性医疗护理床 |
CN109939328A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-28 | 深圳前海爱起科技有限公司 | 睡眠调节方法及设备 |
CN110013235A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-16 | 张恒运 | 一种智能家居睡眠装置及系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于卷积神经网络的脊髓损伤者卧位姿态的识别算法研究;吴玉琳;;信息记录材料(第12期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110801354A (zh) | 2020-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110801354B (zh) | 一种预防压疮的翻身床及其控制方法 | |
CN102824254A (zh) | 一种辅助护理移乘装置 | |
CN107361953A (zh) | 瘫痪病人护理床 | |
CN206342630U (zh) | 一种辅助床上排便护理床 | |
CN2354541Y (zh) | 万能病床 | |
CN101766521A (zh) | 使瘫痪病人翻身和体位升降的综合护理架 | |
CN203736421U (zh) | 轮椅床 | |
CN201157478Y (zh) | 医用清洗床 | |
CN217938559U (zh) | 一种带称重功能的升降护理床 | |
CN107928917B (zh) | 电推杆实现三个功能的护理装置 | |
CN211356344U (zh) | 一种预防压疮的翻身床 | |
CN213250546U (zh) | 一种可调节高度的护理垫 | |
CN210991726U (zh) | 肛周坐浴器 | |
CN210408850U (zh) | 一种翻身护理床 | |
CN214713101U (zh) | 一种具有自动升降护栏的病床 | |
JPH0357223Y2 (zh) | ||
CN217960572U (zh) | 一种带有床头、床尾、床侧升降功能的护理床 | |
CN110960368A (zh) | 一种失能老人护理床 | |
CN215689265U (zh) | 一种电动姿态调整护理床 | |
CN220002159U (zh) | 一种带齿轮齿条正反旋转护理床机构 | |
KR102586633B1 (ko) | 인공지능을 이용한 욕창예방 의료용 로봇 침대의 제어 방법 및 시스템 | |
CN215132092U (zh) | 一种具有辅助翻身功能的心内科护理床 | |
CN219375249U (zh) | 一种病床床头升降调节装置及升降式病床 | |
CN220002153U (zh) | 一体式鸟巢护理床 | |
CN214318439U (zh) | 一种折叠升降式基础护理用架 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |