一种压力分布式传感器及其智能病床监控系统和监控方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗设备领域，涉及一种压力分布式传感器及其智能病床监控系统和 监控方法，具体涉及惯性传感器、压力分布式传感器分别在检测病床运动状态和人体压力 分布的应用。
【背景技术】
[0002] 医用病床是一种用于医院病房内提供承载患者的设备。部分医用病床可以通过外 力改变姿态达到辅助调整患者体位的目的，其中有些附件具有促进患者康复的效果。不同 种类医用病床各有优势，但随着人们对医疗保障的需求，病床在不失安全性的前提下逐 渐复杂化。
[0003] 虽然我国有很多企业在生产医疗器械，但是我国基层医疗装备（包括医用病床） 仍然堪忧。当前社区、农村医疗器械匮乏，整体水平不高。即使在大城市的郊区也有相当 一部分乡镇卫生院的医疗器械与仪器的状况令人担忧。基层医疗卫生机构的医疗器械和设 备中，大约有15%是二十世纪七十年代前后的产品，有60%是八十年代中期以前的产品。 医用病床在国内的发展从相对滞后到与世界接轨，由于发展时间短更新换代不完全，使 得市场上充斥着各种阶段的医用病床。这其中有不可移动的板床、手动床、电动病床等。
[0004] 板床是一种价格低廉的产品。该产品设计简单、便于维修、安全性高。它可以通过 增加预设附件达到增加附加功能的目的。虽然它技术含量低、对患者的帮助较少等缺点， 但还是有一定市场。板床在病房中使用多为临时加床或未及时更新换代的产品。
[0005] 手动床是一种相对低端的产品。通过手摇丝杠、手扳气动阀门等驱动床板改变角 度的方式帮助患者调整体位。这一功能的增加弥补了板床对患者帮助较少的缺点。手动床 所要求的工业能力及制造工艺并不难，这为降低批量生产的门槛起着至关重要的作用。目 前我国生产的手动床不仅在逐步替换医院中使用的板床，而且还有很多以家庭病床的形 式流入社区或出口国外，现在普通医院大部分是这种类型的病床。
[0006] 电动病床是相对高级一些的产品。它大都是使用电动推杆代替丝杠工作，并使用 电动控制，省时省力。由于电控制的特点，控制键可以安装在任何允许病床接受到信号 的范围内。这大大的提高了控制自由度，并且通过附件的升级，还可以实现权限分配的 可能。电动驱动产品精度更高，便于流水线作业。由于对生产场地、原材料供应、生产工 艺、人员素质等都有高的要求，生产成本较高，在医院中作为普及型病床还需要一定的 投资，但是它已经作为ICU重症监护室、手术室、造影室等特种医用病床使用。
[0007] 本发明是普通电动病床的升级版，将普通电动病床接入到互联网，任何一台能联 网的电脑或手机都能对病床进行操控，将医用病床作为医疗基础设施中的一个角色，必然 要经历优胜劣汰的过程，只有本着保持性能、低廉价格、保质期长、操作简单的设计理念进 行研发，产品才会有持久的市场竞争力。期待看到医疗基础设施更安全、更有效、更廉价， 使越来越多的人都能享受到更好的医疗服务及设备。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于建立一个病床管理平台，将一个医院众多的病床进行统一有效 的管理，对病人的生理状态进行直接有效的监测，方便医生和护士及时了解病人的身体状 况。
[0009] 本发明采用的技术方案如下： 一种压力分布式传感器包括压感导电材料、梳状电极、PCB板、74HC138芯片和⑶4067 芯片，所述的74HC138芯片和⑶4067芯片位于PCB板下方，梳状电极焊接在PCB板上，所述 的压感导电材料覆盖在所述的焊有梳状电极的PCB板上，所述的梳状电极以行和列的排列 方式均匀分布在所述的PCB板上，压感导电材料与每个梳状电极构成一个可变电阻，其阻 值随压力改变而变化，一个梳状电极即为一个压力采集点，所述的压力采集点与CD4067芯 片电连接，所述的74HC138芯片与⑶4067芯片电连接。
[0010] 所述的压力分布式传感器内的⑶4067芯片个数为6个，所述的74HC138芯片个数 为一个，所述的梳状电极的个数为96个。
[0011] 一种基于嵌入式的智能病床监控系统包括电动病床、服务器、Web端、树莓派、 Arduino、摄像头、惯性传感器和权利要求1所述的压力分布式传感器；电动病床中设有控 制器和电机，用于调整病床的姿态；Web端与服务器相连，服务器按照TCP/IP协议通过网络 与树莓派相连，树莓派与Arduino、摄像头、惯性传感器相连，压力分布式传感器和控制器分 别与Arduino连接，控制器与电机相连；压力分布式传感器安装于病床床板上方，惯性传感 器共3个，设置于病床的患者起背区域；摄像头安装于床头； Web端用于人机交互；服务器用于对Web端的数据支持，同时与树莓派之间进行数据交 换；摄像头的图像数据和Arduino处理后的压力分布式传感器数据通过树莓派发送至服务 器；惯性传感器获取得到的数据通过树莓派分别发送给Arduino和服务器；Web端的控制指 令通过服务器、树莓派、Arduino发送给控制器。
[0012] 所述的控制器包括AT89C51单片机和继电器。
[0013] 所述的电机为直线电机，共有4台，分别控制电动病床的背部运动、翻身运动、便 盆开关以及曲腿运动。
[0014] 所述的系统的基于嵌入式的智能病床监控方法是， 1) 当病人以同一姿势长时间躺在病床上，通过安装在病床上的压力分布式传感器检测 病人身体长时间受压区域的压力大小和时间，当压力大小和时间达到设定阈值时，监控系 统会提醒病人及时翻身以免皮肤组织长时间受压产生慢性压疮； 2) Web端设置了电动病床的控制按键，病人躺在床上只要通过Web端登录服务器就 可以摆脱对病床遥控器的依赖直接通过Web端实现对病床姿态的调整以满足自身的需 要；当有按键按下，控制信号通过服务器发送给树莓派，树莓派通过串口通讯的方式发送给 Arduino,Arduino先判断控制信号再将控制命令发送给AT89C51，AT89C51再通过控制继电 器的通断控制对应直线电机的运行，从而实现病床姿态的调整； 3) 监控系统装有摄像头，摄像头通过USB接口与树莓派相连，摄像头每隔一段时间采 集的图像数据发送个树莓派，树莓派再通过以太网把图像数据发送给服务器，医护人员通 过登录服务器可以及时通过摄像头采集的图像数据对病人的状态进行监护； 4) 安装在床板上的惯性传感器实时检测病床的姿态，惯性传感器把检测的角度数据反 馈给树莓派，实现病床的反馈控制，限制病床姿态调整的极限位置，避免病人在误操作时发 生危险。
[0015] 所述的每一张电动病床有一个固定的IP，在Web端可以录入病人的相关个人信 息，数据保存在服务器中，并且在Web端上可以添加新的病床，只要绑定一个IP就可以将病 床与服务器相连，通过服务器可以管理多个病床，满足医院对众多病人的监护。
[0016] 本发明监测系统的特点： 1.采用惯性传感器测量相应监测点的运动角度，惯性传感器安装在病床的床板上，会 随着床板的运动而运动，惯性传感器单元再将数据通过无线网络传给树莓派。树莓派作为 单台病床的数据中心再将病床的状态信息上传至服务器，服务器再通过Web端显示相应的 数据。
[0017] 2.米用压力分布式传感器测量病人躺下时背部的压力分布，根据同一部位的受压 时间和压力大小提醒病人翻身以免皮肤长时间受压导致组织受损。
[0018] 3.服务