数字化防褥疮气垫装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属防褥疮气垫装置的技术范畴，尤其是指采用数字化技术、气压连续可调的防褥疮气垫装置。
【背景技术】
[0002]截止2012年12月，中国60岁以上老年人为1.94亿，占总人口的14.3%;未来20年平均年增1000万左右，2050年老年人将达全国人口的三分之一，我国人口结构的老龄化进程呈持续的发展态势。社会进步以及医疗水平的不断提高，功能障碍群体(老年人、残疾人和伤员、病员)的生活品质问题越来越受到社会的广泛关注；随之而来的是功能障碍群体对多功能、多样化、实用可靠医疗护理器具的渴求。防褥疮气垫装置就是功能障碍群体普遍使用的基本医疗护理器具之一。
[0003]卧姿是功能障碍群体保持时间最长的姿势。人体长时间保持同一姿势，会在骨突部位因血液循环受阻，发生组织营养缺乏坏死。1930年，Eugene Landis指出皮肤毛细血管承受的最大压力为32mmHg，是医疗护理和科研领域公认的黄金法则。压疮(pressure sore)也称压力性溃疡(pressure ulcer)，指局部组织长时间受压，血液循环障碍，持续缺血、缺氧、营养不良而导致软组织溃烂和坏死。早期人们认为长时间卧床导致压疮产生，因此压疮也曾称为“席疮”、“褥疮”。相关研宄的不断深入，业界认识到任何体位上足够压力的长时间压迫都可能导致压疮的产生。因此，目前改用“压疮”或“压力性溃疡”术语，这种表述方法从压疮发生的病理生理学方面准确概括了压疮产生的实质:压疮皆因局部组织受压所致。
[0004]防褥疮气垫装置包括气垫，气泵和气垫控制器，气垫由多个可充/放气的气室(管)组成，气泵采用电磁静音空气压缩机。气垫控制器则基于模拟技术，通过可控硅调压电路开环控制气泵的供气量，调节气室(管)的充气压力大小、动态变更人体的受压值；借助电磁阀切换充/放气的气路，实现气管的交替充/放气、动态变更人体的受压位置；防褥疮气垫不断改变人体的受压位置、受压值以及其较大的人体受压面积，故具有良好的褥疮预防功能。防褥疮气垫装置历经三十余年的改良，无论是结构、性能，还是成本均取得長足进步，达到一个相对完善的程度。随着防褥疮气垫装置应用的广度从医疗机构延拓至家庭护理、应用的深度从单一医疗扩展至医疗兼顾舒适体验，现有防褥疮气垫装置在可靠性、易用性、可维护性和气压连续可调(用户体验)方面的缺陷日渐凸现，亟待解决；本发明围绕防褥疮气垫装置的缺陷展开。
[0005]首先，医务人员凭专业知识和工作经验，尚能确定防褥疮气垫装置的气压是否符合医疗要求，通常不再考虑患者体验的优劣；就普通家庭而言当然就勉为其难，只能在厂家的气压缺省值中三(強/中/弱)取一，既难确保气压满足医疗要求、用户的体验又往往欠佳，兼顾医疗要求和用户体验的理想境界可望不可及。因此，采用数字化技术、向用户呈现直观的气压显示值是十分必要的:普通家庭根据气压显示值，在满足医疗要求的气压范围内可选择用户体验最佳的气压，医务人员亦然。在数字化技术支持下，存储用户体验最佳的气压，在厂家缺省的运行模式外增设用户模式；用户模式具有良好的易用性，能大幅提升患者的舒适度、更好地符合医疗方面的要求。
[0006]其次，80年代推向市场的防褥疮气垫装置受限于当时的技术条件，气垫控制器采用的是模拟技术，通过可控硅调压电路开环控制气泵的供气量；迄今为止主流气垫控制器仍沿袭问世时的设计，技术合理性、产品可靠性和功能多样性更胜一筹的MCU+PWM闭环气压控制取而代之，有望全面提高防褥疮气垫装置的性能指标。
[0007]第三，医疗实践表明气垫管道上设置微孔是有益的，通过激光打出的微孔喷气，可保持局部干爽、空气流通、局部降温、防止细菌生长、抑制褥疮的发生。“人体仰卧状态下体表与防压疮床垫间压力分布研宄”的最新科研成果指出，肩背、骶、臀、肘、脚跟部与褥子接触处是褥疮常发部位。传统的气垫微孔均衡配置、不尽科学；更有效的微孔配置位置理应定位于肩背、骶、臀、肘、脚跟部与气垫的接触处。
[0008]本发明旨在弥补防褥疮气垫装置的不足。目前，较有代表性的知识产权成果综述如下:
[0009].发明专利“一种用于防褥疮气垫床带遥控的自动充放气装置及控制方法”(申请号201210561432.0)，提出气包的出气口通过管路分别与电磁阀1、电磁阀I1、电磁阀III的进气口连接，电磁阀I通过出气口 I与气垫床的A 口连接，电磁阀II通过出气口 II与气垫床的B 口连接，传感器设置在压力检测口内，压力检测口设置在气包的任意一出气口与电磁阀1、电磁阀I1、电磁阀III的进气口相连接的管路上；实现对防褥疮气垫床的充气压力和充气转换时间的自动控制，这样可满足用户对舒适度不同的需要。
[0010].发明专利“依照正躺或侧躺睡姿自动调整气垫床软硬度的装置及方法”(申请号201210016346.1)，提出装置包含一个床垫本体，该床垫本体内设置数个气垫，并于床垫本体内部以横向排列方式结合有数个重力检测元件，该气垫通过管体与一充/放气装置相连接，使充/放气装置可对气垫充气或放气，并将重力检测元件及充/放气装置与一控制装置相连接；通过重力检测元件触发的数量判断使用者处于正躺或侧躺的状态。
[0011].发明专利“气垫床控制器的气压调控方法”(申请号201210417422.X)，提出控制器所控制的至少一个泵对于气垫床的数个空气管条进行充气时，待空气管条的管压到达设定的最大管压值时，泵的电压值由原始电压值开始改变，且递减至大于零的设定的最小电压值，之后待空气管条的管压已降至最小管压值时，再开始递增泵的电压值而使回复至原始电压值。
[0012]上述有益探索，提出了防褥疮气垫床带遥控的自动充放气装置；依照正躺或侧躺睡姿自动调整气垫床软硬度的装置及方法；气垫床控制器的气压调控方法。研宄成果有一定的参考价值，但探索成果仍存在局限；因此，有必要在现有研宄成果的基础上作深入的研宄与创新，立足主流防褥疮气垫装置、采用数字化技术改进防褥疮气垫装置，探寻提高防褥疮气垫装置可靠性、易用性、可维护性和气压连续可调(用户体验)的新技术。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种数字化防褥疮气垫装置。
[0014]数字化防褥疮气垫装置由气垫单元、气泵单元和气垫控制单元组成；气垫单元包括每组2根气管、五组共10根气管的气垫，以及与每组气管一一对应连接的5支硅胶皮管；气泵单元包括气泵和贮气罐、以及在贮气罐内配置的压力传感器和5只三位三通电磁换向阀，5只三位三通电磁换向阀与5支硅胶皮管——对应连接；气垫控制单元包括MCU主控模块ATMEGA16、三位三通电磁换向阀驱动模块、气泵驱动模块和触摸屏人机交互模块，MCU主控模块ATMEGA16分别与贮气罐内配置的压力传感器和三位三通电磁换向阀驱动模块、气泵驱动模块、触摸屏人机交互模块相连；贮气罐气压采用PI闭环高精度控制；气垫气管的充/排气、气压，则通过5只三位三通电磁换向阀，采用开关量开环半定量控制。
[0015]所述的气垫单元包括10根气管构成的气垫和5支硅胶皮管，10根气管按2根一组分为五组:第I组气管和气管、第2组气管和气管、第3组气管和气管、第4组气管和气管、第5组气管和气管，5支硅胶皮管分别为:第I支硅胶皮管、第2支硅胶皮管、第3支硅胶皮管、第4支硅胶皮管、第5支硅胶皮管；
[0016]第I组气管和气管的进气口并联、与第I支硅胶皮管的一端连接，硅胶皮管另一端与贮气罐内配置的第I只三位三通电磁换向阀P端连接，其余4组气管的连接方式与第I组气管类同；气管材质选用有防水防漏功能的橡胶尼龙布和PVC布料；
[0017]在肩背、骶、臀、肘、脚跟部与气垫接触的五个区域，设置激光微孔、有利患者气垫接触处的皮肤干爽。
[0018]所述的气泵单元包括气泵和贮气罐，以及在贮气罐内配置的压力传感器和5只三位三通电磁换向阀:第I只三位三通电磁换向阀、第2只三位三通电磁换向阀、第3只三位三通电磁换向阀、第4只三位三通电磁换向阀、第5只三位三通电磁换向阀；气泵采用电磁静音空气压缩机，气泵的N端与220VAC的零线相连、气泵的L端经气泵驱动模块与220VAC的火线相连，MCU主控模块ATMEGA16调节气泵的供气量、气泵输出压力气体至贮气罐；
[0019]所述的压力传感器以MPXHZ640IA为核心，电容C232与MPXHZ640IA的脚2、3相连，脚2接入5V电源、脚3接地；电容C231与电阻R231并联，一端接地，另一端与MPXHZ6401A的脚4、MCU主控模块ATMEGA16的脚40相连；
[0020]所述的第I只三位三通电磁换向阀P、A、B端口分别与第I支硅胶皮管、大气、贮气罐连