基于自适应压力判测的意外离床看护设备的制作方法

本项目作品涉及智能医疗设备领域，具体涉及一种基于自适应压力判测的意外离床看护设备及算法。

背景技术：

在当今信息化高度发展的时代，许多场合都需要智能化的设备来减少人们的工作量，同时还能提高工作的可靠性。现在医院病房的管理基本上还是传统的人工现场巡视的管理方式，护士和家属的大部分时间还是用在病人的看护上，精神注意力要非常高，病房看护人员的体力消耗、时间付出和精神压力也非常大，而且效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网和WiFi/GSM移动通信技术，设计一种基于自适应压力判测的意外离床看护设备及算法，提供被看护人意外离床方面的智能辨识功能，并可在特定手机、手环、专用显示设备和电脑上实现提醒，以提高看护过程效率，减少看护人的体力付出和精神压力，降低看护意外事故。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明给出的一种基于自适应压力判测的意外离床看护设备及算法，包括m个(m≥3)L型扁平长条束口气囊气压围带、智能数据处理WiFi节点、数据处理WiFi主机和智能监控终端组成。其特征是：m个L型扁平长条束口气囊气压围带均束缚在病床的上半部，每个束口处均嵌入有一个薄膜压力传感器；智能数据处理WiFi节点具有Y个(Y≥m)数模转换通道；每一个薄膜压力传感器的输出与智能数据处理WiFi节点的一个数模转换通道相连接；智能数据处理WiFi节点具有基于阀值T的m值判定算法，可判测出实际接入的薄膜压力传感器个数m值，并向数据处理WiFi主机发送m值和对应m个通道的压力数据P_i(i∈[1,m])；数据处理WiFi主机内运行有意外离床判测算法。

智能监控终端具有意外离床判测算法，其算法步骤包括：

(1)在病人尚未躺卧，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

(i)将意外离床事件逻辑变量清零，UFB＝0；

(ii)接收薄膜压力传感器连接的数量值m；

(iii)建立m个h级深度的先入先出数据结构队列FIFOA_i，i∈[1,m]；

(iv)接收压力数据P_i，并以i为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOA_i中，队列中的每个元素编号为P_id，d∈[1,h]；

(v)当m个队列第一次接收满h个压力数据时，计算总压力初值，

(2)在病人躺卧、初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行压力数据循环采集计算：

(i)持续接收压力数据P_i，并以i为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOA_i中；

(ii)当m个队列第二次接收满h个压力数据时，计算总压力最大值和总病人压力P_p＝P_m-P₀。

(iii)持续接收压力数据P_i，以T_m为周期，循环计算总实时压力和实时压力变化量△P＝P_rt-P₀。

(3)状态判定：

(i)当UFB＝0时，将实时压力变化量△P与总病人压力P_p进行比较，若△P_rt<0.5P_p时，认定发生意外离床事件，将意外离床事件逻辑变量置位，UFB＝1。

(ii)跳转至压力数据循环采集计算。

(4)状态恢复：

(i)当UFB＝1时，将实时压力变化量△P_rt与总病人压力P_p进行比较，若△P_rt>0.8P_p时，认定发生意外离床事件恢复，将意外离床事件逻辑变量清零，UFB＝0。

(ii)跳转至压力数据循环采集计算。

所述智能监控终端包括具有网络通讯功能的计算机、手机、手环或是专用显示设备。且至少具有一种及以上的声音、图像、振动形式的报警功能。

所述智能监控终端在UFB＝1时，触发报警功能，在UFB＝0时，报警消除。

所述薄膜压力传感器的工作电源由智能数据处理WiFi节点提供。

与现有技术相比本发明的优点在于：

(1)在意外离床报警方面，采用在床上放置气囊的方式进行监测，使得在病人起身离床的瞬间即发出报警，避免病人离床下地行走可能出现的意外跌倒事故。同时，判测算法包含了报警的自复位功能，即当病人回到床上时，自动消除报警，减少人工手动复位的不便。

(2)在意外离床的监测方面，采用m个气囊薄膜压力传感器和h个反馈量进行综合判别，避免了单一传感器反馈引起的误判别，提高了判别的可靠性。

(3)在气囊薄膜压力传感器的配置上，可以连接Y以内的任意个数，智能数据处理WiFi节点能够自动识别m的个数，提高了应用的自适应性。

(4)在意外离床监测算法方面，设置了环境初值判测初始化模块，总压力初值根据每个病人的应用个案实际情况实时计算，使得设备可以适用于不同身高、体重的病人看护，提高了设备的灵活性和自适应性。

(5)在人机接口方面，远程智能监控终端可以是具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备，赋予本设备应用在人机接口的良好可适应性、界面的友好性。

本发明设计针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网+和WiFi/GSM移动通信技术，实现对被看护人的意外离床方面的智能辨识和远程提醒功能。

对于辨识结果能具备针对手机、手环、特定显示设备和远程PC机平台的声、光、震动和显示报警功能，使得医务人员及家属对看护活动的体力消耗、时间付出和精神压力大大减少。

本发明实现对医院病人以及其他特殊人群活动状态的监控，可有效减少医务人员及家属的对看护活动的体力付出和精神压力，提供看护过程的便捷性，同时增强医院管理的可靠性，减少不必要的医疗伤害事故的发生，对医院管理人员以及家属来说非常有实用意义。

附图说明

图1为本发明的一个实施案例总体结构原理图。

图2为L型扁平长条束口气囊气压围带结构组成原理图。

图3为智能数据处理WiFi节点结构组成原理图。

图4为病床上各部件的安装示意图。

图5为数据处理WiFi主机结构组成原理图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

参见附图1，本发明装置所述及内容分别安置于病房1和远程智能监控终端2。

m个L型扁平长条束口气囊气压围带3均束缚在病床4的上半部，每个气压围带3均与智能数据处理WiFi节点5相连接，智能数据处理WiFi节点5与数据处理WiFi主机6通过WiFi进行数据通讯，意外离床判测算法7运行于数据处理WiFi主机6中，数据处理WiFi主机6的判测结果通过WiFi或是Internet传递到远程智能监控终端2中。远程智能监控终端2至少包括一种及以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。

参见附图2，所述的L型扁平长条束口气囊气压围带3由L型气囊8、气嘴9、薄膜压力传感器10、束带11、束扣12和组成。L型扁平长条束口气囊气压围带3通过束带11束缚在病床4上，并通过束扣12束紧，气囊8固定于束带11上，并放置于床面上，与躺卧的病人身体接触。L型气囊8上部扁平，横截面相对较大，束口处窄小，横截面相对较小。薄膜压力传感器10安装于L型气囊8的束口处，可以较灵敏地检测出气囊气压力的变化。L型气囊8通过安装于束口附近的气嘴9充气，形成一定的初始气压。当病人躺卧于L型气囊8上时，L型气囊8的气压发生变化。该气压通过薄膜压力传感器10检测出来。

参见附图3，智能数据处理WiFi节点5由模数转换单元、CPU单元、电源、WiFi模块以及必要的按键及外围电路组成。智能数据处理WiFi节点5具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥m，在其CPU单元的控制下，每一隔T_m周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道。

参见附图4，进一步示出了m个L型扁平长条束口气囊气压围带3，病床4和智能数据处理WiFi节点5相连接的方式。智能数据处理WiFi节点5的电源为各个薄膜压力传感器10提供工作电压；智能数据处理WiFi节点5的模数转换单元Y个通道，与m个薄膜压力传感器10的输出端相连，在其CPU单元的控制下，以T_m为周期，循环采集Y个通道。CPU单元对采集到的这Y个数据进行判别，当某个数据高于某个阀值T时，则可判定该通道连接了某个薄膜压力传感器10的输出，否则判定该通道未连接薄膜压力传感器。由此，可以智能地判定智能数据处理WiFi节点5实际连接的L型扁平长条束口气囊气压围带3的个数m值。最后，在其CPU单元的控制下，以Tm为周期，通过WiFi模块将判定到的m值，和m个薄膜压力传感器气压数据P_i(i∈[1,m])传送给数据处理WiFi主机6。

参见附图5，数据处理WiFi主机6由CPU单元、WiFi模块、外围电路、独立拨码按钮，以及受独立拨码按钮控制的电源、启停、初值判测、发声、振动、发光功能电路组成。数据处理WiFi主机6接收智能数据处理WiFi节点5传送过来的m值和m个薄膜压力传感器的气压数据Pi，交由意外离床判测算法7进行运算，形成是否发生病人意外离床事件的判测。判测结果一方面直接输送给本主机的发声报警功能电路、振动报警功能电路、发光报警功能电路，形成声光电报警，另一方面通过WiFi或Internet传送给远程智能监控终端5的各种设备，以使得看护人员实时收到病人的卧床情况。通过独立拨码按钮，看护人员可以控制本主机的发声、振动、发光各个功能电路的声光电报警使能和禁止。看护人员通过启停功能电路、初值判测功能电路，可实现对意外离床判测算法7进行启停或是初始化复位控制。

意外离床判测算法7的算法步骤包括：

(1)在病人尚未躺卧，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

(i)将意外离床事件逻辑变量清零，UFB＝0；

(ii)接收薄膜压力传感器连接的数量值m；

(iii)建立m个h级深度的先入先出数据结构队列FIFOA_i，i∈[1,m]；

(iv)接收压力数据P_i，并以i为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOA_i中，队列中的每个元素编号为P_id，d∈[1,h]；

(v)当m个队列第一次接收满h个压力数据时，计算总压力初值，

(2)在病人躺卧、初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行压力数据循环采集计算：

(i)持续接收压力数据P_i，并以i为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOA_i中；

(ii)当m个队列第二次接收满h个压力数据时，计算总压力最大值和总病人压力P_p＝P_m-P₀。

(iii)持续接收压力数据P_i，以T_m为周期，循环计算总实时压力和实时压力变化量△P＝P_rt-P₀。

(3)状态判定：

(i)当UFB＝0时，将实时压力变化量△P与总病人压力P_p进行比较，若△P_rt<0.5P_p时，认定发生意外离床事件，将意外离床事件逻辑变量置位，UFB＝1。

(ii)跳转至压力数据循环采集计算。

(4)状态恢复：

(i)当UFB＝1时，将实时压力变化量△P_rt与总病人压力P_p进行比较，若△P_rt>0.8P_p时，认定发生意外离床事件恢复，将意外离床事件逻辑变量清零，UFB＝0。

(ii)跳转至压力数据循环采集计算。

所述智能数据处理WiFi节点具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥m，在其CPU单元的控制下，每一隔T_m周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道，并通过对Y个通道数据的判别智能地获知连接的L型扁平长条束口气囊气压围带m的数量。

远程智能监控终端2至少包括一种以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。这些设备至少具有一种及以上的声、光、振动和图像形式的报警功能。利用LabVIEW或是Android开发相应的App功能软件，使得其在收到UFB＝1时，触发报警功能，在UFB＝0时，报警消除。