基本信息
- 项目名称：
- 卧床病人智能翻身防褥疮气垫
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 对于长期卧床病人，若护理不当，就比较容易产生褥疮。随着上海进入老年化社会，卧床老人的护理越发显得重要。 本作品是一种用于卧床病人护理的，使用单片机控制的智能翻身气垫。可直接放置在普通的床架上。设置了无线电和声音遥控装置，用于截瘫和其他卧床病人自主控制翻身；还具有单片机定时设置，能按用户设定的时间，自动帮助自主意识不强的卧床病人定时翻身。除此之外，还具有按摩功能，并能依靠一个放在卧床者头背部的、可充气的三角形气垫，帮助病人坐起，以方便喂食，减少食物呛入气管的几率。 本作品获得上海市教委的资助（学校配套合计2万元），已提供给上海市第五人民医院以及闵行区红旗敬老院等单位的卧床病人试用，基本符合设计目标。本作品已申请国家发明专利。
- 详细介绍：
- 本智能气垫主要由左右2个气道组成，采用了单片机技术，能够智能地控制左右2气道循环充放气，使整个气垫形成左侧和右侧的气道（或称“气囊”）高度不同，从而可以使卧床者从左侧睡改变为仰卧，再进而变为右侧睡。反之，也可以产生相反的过程。 本气垫能均分卧床者的体重，具有“无线电遥控翻身”、“语音控制翻身”、“设定定时翻身”等3种智能翻身功能，能智能地改变卧床者皮肤的受压点，可防止褥疮的发生。 本智能气垫还设置了压力开关，以防气道爆裂；还在三个侧面设置了护栏，以防卧床病人跌落。还设置了三角形的靠背气垫，可以将病人的头背部缓慢推起，成60度角坐起。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：卧床病人的自理能力较差，固定的睡姿易导致褥疮。身体肥胖的病人，帮助他们翻身十分吃力，老年化家庭更是苦不堪言。如果雇护工，每年支出约2~3万元（上海），其中翻身的护理费约占30%，家庭负担较重。我们设计了能智能翻身的卧具，减少病人由于褥疮带来的痛苦，较大地减轻家庭的护理负担。 基本思路：（1）均分病人体重（采用气囊，减小骨骼突出部位皮肤的受压）；（2）定时翻身（由护理人采用单片机设定）；（3）自主控制翻身（采用无线遥控或声控技术）；（4）防滑跌（设计气垫护栏）；（5）防爆裂（安装压力开关）；（6）必须设计轻巧（采用气垫技术）。 创新点：（1）可实现多种模式的定时翻身和按摩，智能化程度高；（2）能实现无线遥控和声控自主翻身；（3）安装充气护栏，防止病人翻滚下床，增加安全系数；（4）使用压力开关，使得气囊在充气时不会爆炸；放气时的终止压力能够得到控制。 技术关键：（1）单片机程序编制；（2）外围测控电路；（3）无线遥控和声控电路；（4）充放气气路设计。 主要技术指标： （1）长宽高：2m×1.1m×0.4m；（2）净重：4kg；（3）充气最大压力：0.015MPa；（4）充气流量> 4 lpm；（5）可设定的翻身周期：20~180min；（6）最大无线遥控距离：10m；（7）最大语音遥控距离：1m（环境噪声：40dB）；（8）消耗功率：充气时的功率40W，静态功率：0.2W
科学性、先进性
- （1）与普通席梦思相比，气垫能均分卧床者的体重，减小皮肤的局部压迫，从而减少了发生褥疮的几率； （2）通过单片机来控制左右气囊的充放气程度，缓慢地改变左右侧的倾斜度，从而可以使卧床者由仰卧改变为左卧，或右卧，改变卧床病人的睡姿和皮肤的受力点，进一步防止发生褥疮； （3）与普通的气垫比较，我们采用单片机控制，智能程度高。程序设计了对左右两个气道进行循环充放气，使它们产生波动，对皮肤产生按摩作用，改善局部血液循环； （4）设置了压力开关，能防止气道的爆裂； （5）与其他气垫相比，本作品具有人性化设计，包含了无线遥控、声控和定时翻身，使得翻身形式多样化和可控化； （6）完全放气后，体积小，重量轻，可以折叠，方便运输。重新打开时，将之摊平到床架上，铺上床单，插上电源，按下充气按键即可，不需要专业技术人员安装； （7）还加工了一个能帮助卧床病人“坐起来”的三角形靠背气垫，放置于腰部以上位置。充气后能逐渐将病人推起，以便于喂食及护理。
获奖情况及鉴定结果
- （1）2008.1，参展上海新国际博览中心举办的中国国际工业博览会； （2）2008.2，获“上海市闵行区群众性科研项目”三等奖； （3）2008.5，获上海市教委 “大学生创新活动计划项目”资助，学校配套合计2万元； （4）2009.2，获国家知识产权局的发明专利申请号，某密封材料有限公司与课题组进行了合作洽谈； （5）2009年5~6月，给上海市闵行区、青浦区的敬老院，以及上海市第五人民医院病人试用； （6）2009.5，参加“全国科技活动周暨上海科技节——与世博同行大型主题展”； （7）2009.5，在同济大学，参加上海市教委举办“大学生创新活动论坛”； （8）2009.6，参加“挑战杯”上海市选拔赛获一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 拟产学研联合生产；已有一家压力器具有限公司就合作生产事项，与本课题组进行了初步的洽谈。
作品可展示的形式
- 实物作品，现场演示，录像及原理动画。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：将气垫放置于普通床架上，铺上床单，接通电源，选择不同的翻身方式或定时时间，即可开始充气和智能翻身。 技术特点和优势：有多种翻身方式，智能化程度高。具有遥控和声控控制方式，能定时翻身和按摩。 适应范围：长期卧床病人、老年人。可以在家庭、护理院、医院等场所使用。 推广前景： 至2008年，全国65岁以上老年人已接近1亿人，并以每年3%的速度增长。我国目前约有40多万长期卧床病人，所以有较好的推广前景。 市场分析：全国的护理床销量逐年上升。若市场占有率固定，本作品的销量将随整个市场一同增长；若在类似的价格下，由于本作品的人性化和智能化以及科技含量较高，销路有可能超过其他护理床。经济效益预测：每台元器件成本约540元，若销售价定为成本的2倍（1080元），除去其他费用及人工支出，利润约为差价的1/3（180元）。若初期销量为上海市市场总量的2%（约1200台），则初期的利润可达21万元。
同类课题研究水平概述
- （1）国内目前使用的防褥疮床有：脉冲式充气床垫、海绵式褥疮垫、水床等。以上均不能产生自动翻身动作。 （2）国内罗丽珊等人所研究的《自动交替承托侧翻床分散和减少体压及预防褥疮的应用研究》的项目，可通过单片机控制直流电机，带动连杆机构交替承托改变床面支撑角度,使病人完成背部受压点变换，需要较复杂的机械结构。 （3）上海电机学院机械学院的于忠海、张欢欢、辛绍杰等老师研制的“基于ADAMS的多功能床” ，利用机械系统动力学仿真软件ADAMS对多功能床机构的运动参数进行了仿真计算，提出了一种基于单自由度平面连杆机构的钢结构护理床。在一个电动机的驱动下左右，以及上下几块床板，按人坐起的动作,实现抬背、屈腿和踏脚等3个功能动作，同步完成。 （4）韩国AD防褥疮垫：垫体外观颜色新颖，块状设计，具有两个基本功能：一是有较好地分散压力，能使压力分散在较大的面积上。二是承重的界面有较好的透气和散热性能。 （5）美国辊式直接接触型的防褥疮床技术：辊轮提供了表面按摩的功能，刺激皮肤从而有利于血液的循环。但该技术所采用的辊式按摩相对于人体，显得比较硬，不如本作品的气垫按摩。 （6）粤华公司生产的粤华牌褥疮防治床垫：该产品从上至下分A、B两组气道，每12分钟，A、B两组气道循环充放气，起波动作用，使床垫具有按摩和透气性能，促进血液循环。 缺点是：只有上下按摩，不能左右翻身，不能由用户设定按摩的方式和时间间隔。 （7）常州嘉泰医用器械有限公司的家用医用护理床：不锈钢制，利用手摇机械臂，调整左右床板的斜度，达到翻身的目的。缺点：智能化水平低，摇动吃力。 总之，国内外现有的防褥疮技术及产品大多局限在局部受力分散，没有翻身和将卧床者推坐起来的功能。而本作品是通过气垫的高度差促成人体翻身，实现身体受力转移和按摩作用，从而达到防止褥疮的作用。与现有产品相比，本作品的人性化和智能化水平较高。
