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刘成友1a，秦航1a，刘康2，常芸1b，周蕾蕾1a，宋宁宁1a，郑雪梅1b

1.南京医科大学附属南京医院 a.医疗设备处；b.心血管内科，江苏南京 210006；2.青岛理工大学土木学院，山东青岛 266000

[摘要]目的设计一种能预防床边跌倒事件、及时向值班护士医生准确提供可能跌倒患者床位数、同时又能向陪床家属预先提醒的装置，从而避免更多床边跌倒事件的发生。方法分析了危重患者跌倒原因，设计了以呼叫系统为依托，以压力传感器、磁力开关、无线遥控技术为手段的无线遥控技术防跌倒护理系统。结果无线遥控技术防跌倒护理系统能够实现3种报警模式，分别是20 dB提示报警、60 dB警告报警、呼叫显示及铃声提示报警。结论防跌倒护理系统具有结构简单、外观小巧、安装隐蔽等优点，能够显著减少患者跌倒事件的发生

[关键词]无线遥控技术；防跌倒护理；呼叫系统；压力传感器；磁力开关

引言

医院是一个“老弱病残孕”的集散地，在诊疗过程中不乏会出现各种危重患者，住院治疗成为这类患者的必要治疗手段[1]。病床也可称为医疗床、护理床等，是住院患者在接受治疗的过程中休养时使用的辅助设备，在医疗过程中病人跌倒已经屡见不鲜，跌倒是患者住院期间主要的不安全因素之一，在我国，跌倒位于住院护理不良事件前3位，而病人从病床上跌倒占总跌倒人数的35%以上[2-4]。以心血管患者为例，心脑血管疾病患者的年龄较大，自我保护能力以及创伤后恢复较慢，跌倒在心脑血管病区的患者中比较常见，有研究显示，5%～15%的跌倒会造成脑部损伤、软组织损伤、骨折和脱臼等伤害，后果较为严重[5-6]。

对于骨科、老年病房，跌倒现象更为严重。目前，防止患者床边跌倒的常用做法以教育为主，结合防跌倒提示、病床护栏、呼叫提醒等措施，对于特殊患者，如癫痫患者，病房通常还会使用约束带进行约束患者行为，虽然以上措施在一定程度上能够减少床边跌倒率，但是效果不明显[7]。目前二三级医院病房已经配备床头呼叫系统，但当跌倒事件发生时，来不及、触不到呼叫触发器时有发生，更有甚者，触发呼叫可能会成为跌倒事件诱因[8,9]。如何减少危重患者床边跌倒率，已经成为困扰现代护理的主要难题。基于此，本文旨在设计一种能预防床边跌倒事件、及时向值班护士医生准确提供可能跌倒患者床位数、同时又能向陪床家属预先提醒的装置，从而避免更多床边跌倒事件的发生。

1 原理

通过上述的介绍，我们提出了一种危重病房床边无线防跌倒报警系统，防跌倒报警系统有病床及附属装置和报警装置组成，该系统使用非接触磁力开关、AD模块、报警模块以、无线发射/接收模块以及数字显示模块，结合床头呼叫系统，以实现快速准确的向值班医生和护士提供可能出现床边跌倒事件的床位数，并人性化地向患者和陪床家属提供语音提示，减少或避免危重患者床边跌倒事件的发生。

1.1 无线遥控技术

无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。无线遥控和无线传输系统与有线和红外设备相比提高了移动自由度。由此使无线遥控装置和无线传输系统在工业领域的应用越来越多[10]。相对电缆连线的优点在于安装成本低（无需布线、不用地下工程、没有电缆槽），提高了灵活性并降低了维护成本。遥控系统一般由发射器和接收器两部分组成，本系统使用脉冲编码式无效遥控，发射器一般由指令键、指令编码电路、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成，系统使用床体运动控制指令键发射脉冲信号，接收电路将发射器发射的已调制的编码指令信号接收下来，经过解调、译码、放大等操作驱动呼叫做出响应[11-12]。

1.2 床头呼叫系统

床头呼叫系统是根据临床的特殊情况，是为解决医院住院患者和医护人员之间建立直接、简单联系的装置，床头呼叫系统由安装在病区护士站的呼叫主机和分别设置在病房床头、病房卫生间的呼叫分机、走廊显示屏组成，一旦病房床头或卫生间有人按呼叫按钮，护士站的主机就发出声、光报警信号，同时，走廊显示屏同步显示呼叫床位号，护士人员便可以立刻赶往病房处理紧急情况[13]。本文使用深圳艾尼呼叫器，呼叫分机供电电压为18 V，该供电电压可作为无线遥控接收器供电电压。

1.3 磁力开关

磁力开关是一种利用磁场信号来控制的线路开关动作的器件，也叫磁控开关。常用的磁力开关有单触点和双触点两种，在这里“磁”是指磁铁，市场上面常用的磁铁有橡胶磁、永磁铁氧体、烧结钕铁硼等[14]。开关是干式舌簧管（简称干簧管），它是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单、体积小、便于控制等优点，常态下，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的[15-16]。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。本系统使用两组不同规格磁力开关，固定在左右护栏开关内的磁力开关使用圆柱-圆环形永磁铁氧体磁力开关，固定左右护栏开关使用普通橡胶磁体磁力开关。

1.4 压力传感器

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等，本系统选用压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性，4个传感器以串联形式连接，共同监控病人。

1.5 设计原理

综上所述，我们使用3组传感器/开关来监测危重患者的危险动作，其中使用压力传感器来监测患者是否离床，两组磁力开关分别监测患者是否有离床意图（人为打开并放下护栏），各元器件安装位置，见图1。

图1 元器件安装位置分布图

注：1.床架；2.床板；3.床尾挡板；4.床头挡板；5.护栏；6.横杆；7.竖杆；8.护栏折叠开关；9.插槽；10.挡柱；11.第二磁体；12.第二干簧管；13.压力传感器。

3组传感器/开关来监测危重患者的危险动作，本系统有3种报警方式，分别是20 dB提示报警、60 dB警告报警、呼叫显示及铃声提示报警，其中语音提示（20/60 dB）面向患者和陪床家属，呼叫显示及铃声提示报警面向医护人员，该报警方式使用无线遥控方式进行传递信号的。无线遥控技术防跌倒护理系统工作流程图，见图2。

医生通过对患者进行评估，对需要防跌倒干预患者予以防跌倒警报护理，患者入院后，将无线发射器插入报警系统，并对装置进行外围配件以及辅助设备进行检查。当3种报警均能实现时，即可对入院患者进行防跌倒护理。

2 讨论与结论

报警系统设置了一种常态模式、一种关闭模式和3种报警模式，它们分别是：

（1）当患者未进行任何操作时，系统处于常态下，即患者未发生任何危险动作。

（2）当患者需要离床治疗或在家人陪同下处理正常生理问题时，可将发射器热拔除，此时系统呈现关闭状态，所有动作均不会报警现象。

（3）当患者自行打开床体左侧或右侧的护栏折叠开关但未将护栏发下时，压力传感器能检测患者重力，触发第一组磁力开关，此时患者有离床意图，系统会发出20 dB提示报警，提示患者不要离床。

图2 无线遥控技术防跌倒护理系统工作流程图

（4）当患者自行打开床体左侧或右侧的护栏折叠开关并将护栏发下时，压力传感器能检测患者重力，触发第一组和第二组磁力开关，此时患者有离床动作，系统会激发无线发射器以点触发形式发射无线信号，安装于设备带内的无线接收器接收无线信号，并发送给接收器，接收器驱动触发呼叫开关，此时呼叫系统开始工作，护士站、值班医生办公室会出现声、光报警，显示模块会显示报警的床位数此时医护人员可以根据指令到指定病床进行处理，防止患者跌落。

（5）当患者放下护栏并离床时，压力传感器未能检测患者重力，此时系统会发出高分贝（60 dB）警告报警，警告患者不要离床。

目前该报警系统已经使用与我院心内科病房，通过近3个月的实验观察，已经临床护士记录情况，该报警系统存在的优点主要有：结构简单、外观小巧、安装隐蔽，信号传输使用无线发射/接收模块完成，避免对病床进行机械性变更；采用热插拔式装置，对于需要预防跌倒的患者，将手动总开置于闭合状态，当不需要对患者进行跌倒干预时，将手动总开关断开即可；使用床头呼叫系统，可以以数字显示、语音提示方式向医护人员准确、快速对可能跌倒患者进行定位；使用非接触磁力开关，结构简单，非接触方式避免反复挤压操作，大大提高装置使用寿命；语音信号根据病人是否离床而发出不同分贝警报音，根据具体离床情况实现提醒患者和叫醒陪护人员的功能；预见性报警/提醒，可减少危重病房床边无线防跌倒事件的发生，热插拔设计，系统应变性较强。同时在使用期间我们也发现了一定的不足：系统可移植性不强，系统部分元器件与床体固定在一起，整体移植系统操作复杂；第二组磁力开关使用塑胶封装式干簧管，坚固性较差；病房陪床家属自主关闭报警系统时有发生。目前该系统仍在实验观察中，虽然本系统能够明显减少患者跌倒率，但仍有部分需要改进之处，将系统成熟、完善化仍任重而道远。

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LIU Cheng-you1a, QIN Hang1a, LIU Kang2, CHANG Yun1b, ZHOU Lei-lei1a, SONG Ning-ning1a, ZHENG Xue-mei1b

1.a.Department of Equipment; b.Department of Cardiovascular Medicine, Nanjing Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210006, China; 2.College of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao Shandong 266000, China

Abstract:ObjectiveIn order to lower the fall incidence among medical inpatients, we designed a system which could provide accurate information on the bed number of falling inpatients. Meanwhile the system could remind accompanying family members in advance.MethodsThrough analyzing the reasons of bed falling in the critically ill patients, we designed a wireless remote control care system that could increase the effect of fall prevention program. This design that developed by the means of pressure sensor, magnetic switch, wireless remote control technology was supported by a call system.ResultsThe falling prevention care system could realize three alarm modes, such as 20 decibels reminding alarm, 60 decibels warning alarm, and calling display and bell rings alarm.ConclusionThere are a lot of advantages of the system, including simple structure, compact appearance, concealed installation and so on. And the system can significantly reduce the rate of bed falling in patients.

Key words:wireless remote control technology; care in fall; calling system; pressure sensor; magnetic switch

基金项目：南京医科大学科技发展基金（2014NJMU035；2015NJMU056）。

通讯作者：郑雪梅，副主任护师，主要研究方向为心内科临床护理、护理教育学及护理管理学。

基于无线遥控技术防跌倒护理系统的设计