CN111150579B - 多功能充气护理床的控制系统 - Google Patents

Abstract

多功能充气护理床的控制系统包括：控制单元、设定单元、显示单元、检测单元、报警单元。根据临床的需要设置不同的功能，通过对床板不同的组合与移动方向，可对患者进行头背部升降、腿伸曲、左侧翻、右侧翻，改变患者的体位。气囊分成数组，能方便的改变患者躯体的受力部位。根据室温，气囊可选择不同的充气气源，充气气体经制冷或加热处理成可调温的气源，能调节气囊的温度，必要时可作为冰毯或热毯使用。检测单元随时检测各工作状态，保证各部件工作正常，确保患者使用安全；显示、报警进一步保证使用的安全性。通过对床板与气囊组合调节，能进一步提高护理的质量，减轻护理的工作量。增设体位变换的时间设定，实现自动变换患者的体位。

Description

多功能充气护理床的控制系统

技术领域

本发明涉及护理床，更具体的说是一种多功能充气护理床的控制系统。

背景技术

护理床是针对一些特殊的人群所设计的专用器具，根据患者病情的不同与各自身体具体情况的差异，护理床应具有的功能也有所区别。使用护理床的主要目的是：便于患者在床上活动，防止压疮的产生，适应护理的需要。对不能自理的患者要能够被动的进行一些躯体活动，改变患者躯体位置或受压部位。使用护理床防止压疮的产生是主要目的；对可进行部分自主运动的患者，不但要防止压疮的产生，还要能在床上进行一些活动，如吃饭、看书等。护理床要多种多样，功能区别较大，如可调节体位、进行翻身、使用气垫改变躯体压力部位、手动操作或电动控制等。从床板数量与床板间调节来说现有二种，1、整体床面，不可调床板间的高度(角度)，只可对整个床面进行的调节(转动)；2、分段床面，床板由数块板组成，可调节床板间的高度(角度)。从床垫分有一般床垫与充气床垫；充气床垫分为整体气囊垫与组合气囊垫。

发明内容

对于完全不能自理的患者，其活动全靠其他人的护理，防止压疮的产生非常重要，防止压疮的产生，一个重要的措施就是经常更换受压部位。更换受压部位通常有二种方法：1、变换体位(利用床面的改变)；2、将某部位分为作力部位与非作力部位二类(利用二组充气垫相互充放气或利用护垫)。

多功能充气护理床主要是针对完全不能自理的患者设计的，同时综合考虑不同患者护理需求。多功能充气护理床包括床架、体位调节系统、气动系统、控制系统、附件。体位调节系统、气动系统是多功能充气护理床的基础(硬件)，决定多功能充气护理床能实现何种功能，控制系统是多功能充气护理床的中枢(软件)，多功能充气护理床具有的功能只能通过控制系统控制、调节体位调节系统、气动系统的充气气囊等来完成。

多功能充气护理床的控制系统包括：控制单元、设定单元、显示单元、检测单元、报警单元。

设定单元包括：床面调节、充气气体的选择、压力及温度设定、气囊分组、各气囊组的充气时间与放气时间设定、按摩方式与时间设定、温度与压力的报警值设定。

充气气体的选择分三挡：1、正常气体；2、加热气体；3、制冷气体。选择正常气体与选择加热气体、制冷气体采用二种不同控制方式。

床面控制由三个部分组成：1、床板位移选择，(1)、上板与下板；(2)、左板；(3)、右板。2、床板的上升与下降。3、床板的复位。床面控制设有互锁与联调功能，床板位移选择中的上板(左上板、右上板)与下板(左下板、右下板)、左板(左上板、左中板、左下板)、右板(右上板、右中板、右下板)实行三键只能选一键，另二键被锁住；上板(左上板、右上板)与下板(左下板、右下板)二键可互调。控制单元进行气囊分组，设定充气、放气时间及压力值形成受压部位与非受压部位；换能容器内安置压力传感器、温度传感器控制换能容器内压力、温度；气囊内安置压力传感器控制气囊内压力；回气电磁阀前安置温度传感器检测回气温度，通过控制器调节进气电磁阀、回气电磁阀、气泵工作状态，控制气囊内气流速度、稳定气囊内压力、温度。

体位变换的时间设定，实现自动变换患者的体位；按摩分为气动式与电动式二类。

显示单元包括：换能容器设定的压力及温度、实测的压力及温度；各气囊组设定的充气时间与放气时间及工作状态；按摩方式与时间及工作状态、温度与压力的报警值及报警状态。

检测单元包括：压力、温度及电流、限位检测。

报警单元包括：压力、温度、床板升降异常的声、光报警指示。

压力传感器、温度传感器安装在换能容器内、回气端、气囊中。限位检测采用行程开关或光控器安装在床架上。

控制单元的输入端连接设定单元、检测单元、输出端连接显示单元、报警单元、压缩泵、充气电磁阀组件、回气电磁阀组件、补气电磁阀、放气电磁阀、电动按摩元件、加热元件、制冷元件、调节装置。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的方框示意图。

图中：1、控制单元；2、设定单元；3、检测单元；4、显示单元；5、报警单元；6、压缩泵；7、充气电磁阀组件；8、回气电磁阀组件；9、补气电磁阀；10、放气电磁阀；11、加热元件；12、制冷元件；13、调节装置；14、电动按摩元件。

具体实施方式

患者使用护理床有的只是短时间，有的需要长时间；有的患者完全不能自主活动，有的可进行部分自主活动。护理床在医院使用，外部条件比较好，使用对象不确定，需要的功能多；护理床在家庭使用，条件受限，使用对象确定，需要功能比较少。护理床作为护理患者的器具，应适应不同患者的不同需要，所以，多功能充气护理床是为了能满足不同患者的不同需求，设计时分为多种不同的功能，可根据需要进行选择性组合。

多功能充气护理床的控制系统是控制床面活动、气囊分组、气囊组充、放气时间、气体压力、气体温度、气体流量等工作状态，包括控制单元、设定单元、显示单元、检测单元、报警单元。

一、控制单元。

控制单元是控制部分的核心，它接收设定单元的信息，根据检测单元检测的实际数据，经分析、处理、控制各相应部件的工作，并在显示单元中给予显示，如检测发现异常能发出报警，并做出对应处理。

控制单元采用单片机作为分析、处理、控制中心，它的输入端连接设定单元与检测单元，输出端连接显示单元、报警单元、加热元件、制冷元件、气泵、充气电磁阀组件、排气电磁阀、回气电磁阀组件、补气电磁阀、调节装置及电动按摩元件。控制单元从输入端接收设定单元与检测单元发出的相关信息；根据设定的信息并对检测单元检测到的信息作比较，经分析、对比处理后，从输出端给加热元件、制冷元件、气泵、充气电磁阀组件、排气电磁阀、回气电磁阀组件、补气电磁阀、调节装置及电动按摩元件做出相关指令，控制加热元件、制冷元件、气泵、充气电磁阀组件、排气电磁阀、回气电磁阀组件、补气电磁阀、调节装置及电动按摩元件的工作状态，同时给显示单元相关信号，显示单元显示相关信息，如有异常，给报警单元相关信号，报警单元发出对应的报警。

二、设定单元

设定单元包括：床面调节、充气气体选择、压力及温度设定、气囊分组及各气囊组的充气时间与放气时间设定、按摩方式与时间设定、温度与压力的报警值设定、体位变换的时间设定。设定单元可与控制单元直接连接(有线)，也可以采用遥控(无线)与控制单元相接。

(一)、床面位移的选择、调节

多功能充气护理床的一些功能是利用各床板间的相互位移来调节床面完成的，调节床板的位移使患者做到头背部的升降、腿的伸曲、左侧翻、右侧翻，除手动操作外，依靠设定单元来选择、控制单元来进行控制调节装置工作。在设定单元中的床面控制由三个部分组成：1、床板位移选择，(1)、上板与下板；(2)、左板；(3)、右板。2、床板的上升与下降。3、床板的复位。

在八块组合活动床板由于存在左上板、左下板及右上板、右下板二个方向的位移，在实际使用时患者在头背部的升降、腿的伸曲时不能与左侧翻、右侧翻同时进行，左侧翻与右侧翻也不能与头背部的升降与腿的伸曲可同时进行。在选择头背部的升降、腿的伸曲时，左上板与右上板、左下板与右下板的调节装置可同时进行工作，并将左中板与右中板的调节装置锁住，禁止工作；当选择左侧翻或右侧翻时，只能左中板或右中板的调节装置可工作，同时，右中板或左中板的调节装置工作时、左上板、左下板及右上板、右下板的调节装置均被锁住，禁止工作，以防误操作，给患者带来伤害。故在床面控制设时设定互锁与联调功能，即在床板位移选择中的上板(左上板、右上板)与下板(左下板、右下板)、左板(左上板、左中板、左下板)、右板(右上板、右中板、右下板)实行三键只能选一键，另二键被锁住；上板(左上板、右上板)与下板(左下板、右下板)二键可互调。采用“床面的复位”键，按下“床面的复位”键后床面恢复到原始状态(床面处于水平)，再进行下一步的操作(床板位移选择进行更改)。上升与下降键实行共用键，减少键的数量。如在床板位移选择键转换时应用联动功能(先进行复位，后进行转换)，可不必再设置“床面的复位”键，全由控制单元负责处理。在选择头背部的升降或腿的伸曲时，在左上板与左中板、右上板与右中板、左下板、右下板设有的调节装置工作，在选择头背部的升降或腿的伸曲时，需要二套调节装置同步工作才能完成，采用联调功能，即控制上板或下板位移的二套调节装置一起、同步启动与停止，保证上板或下板位移速度、距离一致。

在对上板、下板、左板、右板进行升降时，先按下选择键，再按上升或下降键，对应的床板进行位移，松开上升或下降键，床板停止位移；当床板位移到设定最大距离(起点与终点)时，触动限位装置工作，限位装置工作后给控制单元一个信号，控制单元将停止床板的位移。增设体位变换的时间设定，实现自动变换患者的体位。

(二)、充气气体的选择

充气气体的选择分三挡：1、正常气体；2、加热气体；3、制冷气体。选择正常气体时，加热元件、制冷元件、温度传感器均不工作，只有压力传感器起检测作用。气囊组在充气过程中，充气电磁阀得电打开，回气电磁阀失电关闭，给气囊充气，保持气囊内压力与换能容器内压力相等；气囊组在放气过程中，回气电磁阀得电打开，充气电磁阀失电关闭，回气电磁阀得电后，经一个原设定(固定)时间或气囊内压力达到一个定值(与充气时的压力最大值的差值)，回气电磁阀失电关闭，气囊内气体没有排光，保持一定的压力，减少每次充气的量，此压力低于充气气囊内的压力，充气的气囊组与放气的气囊组存在一定的压力(高度)差，压力(高度)高的气囊组为患者受力部位，压力低的为非压力部位(悬空)。

选择加热气体或制冷气体时，加热元件或制冷元件、温度传感器、压力传感器工作，气囊组在充气过程中，充气电磁阀与回气电磁阀得电打开，充气初始时，充气电磁阀的开口比回气电磁阀开口大，气囊进气大于出气，给气囊充气，气囊内压力升高，温度升高或降低，当气囊内压力与换能容器内压力相等时，充气电磁阀的开口与回气电磁阀开口相同，气囊进气与出气相等，保持气囊内压力稳定。通过回气端温度传感器检测值与设定温度作比较，调节充气电磁阀与回气电磁阀的实际开口、调节气泵的转速，保证气囊内的压力及气囊进气端与出气端的温度差在允许值内。气囊组在放气初始时，回气电磁阀开口大于放气电磁阀开口，气囊出气大于进气，气囊内压力降低。经原设定(固定)时间或气囊内达到一个定值(与充气时的压力最大值的差值)，回气电磁阀开口与放气电磁阀开口相等，保持气囊内压力及温度稳定。

(三)、充气床垫的控制、调节

1、压力、温度设定与调节。充气床垫是为改变患者实际受压部位而设计、采用的部件，根据气候，结合患者的情况，能给患者提供适宜充气床垫的温度，采用可调节温度(加热或制冷)的气体为气囊充气；根据患者体重的不同设定充气床垫充气的压力。在实际使用中，对充气床垫中的气囊内气体的压力与温度要求不太高，可允许一定的误差，在给气囊充气稳定时的最高值可用换能容器内的压力表示。设定单元中气体压力及温度是设定换能容器内气体压力及温度，当换能容器内气体压力达到设定值时，控制单元停止气泵从外部吸入气体进到换能容器内；当换能容器内气体压力低于设定值时，控制单元启动气泵及补气电磁阀的工作，给换能容器进行补充气体；当换能容器内气体压力高于设定值时，控制单元启动放气电磁阀的工作，换能容器中排出多余的气体；保证换能容器内的气体压力的恒定。当换能容器内气体温度达到设定值时，控制单元停止加热(制冷)元件的工作；当换能容器内气体温度低于(高于)设定值时，控制单元启动加热(制冷)元件的工作，保证换能容器内的气体温度的稳定。

2、气囊分组及各气囊组的充气时间与放气时间设定。为了定时、定位的更换患者实际受压部位与非受压部位，将气囊进行不同的组合与不同时间的充、放气来实现，防止患者压疮的产生。多功能充气护理床的充气床垫是由若干个气囊组成的，可通过编排分成数组，气囊分组可由控制单元完成，也可在充气床垫生产时就确定，每个气囊组分别由一个充气(进气)电磁阀与回气(出气)电磁阀控制，并在回气电磁阀前端或后端放置一个温度传感器，测量回气的温度，由控制单元与设定的气体温度作比较，对气泵、充气电磁阀、回气电磁阀进行对应的调整，以保证床垫整体的温度平衡。当回气端温度明显低于进气端设定的温度时，调高气泵的转速、扩大充气电磁阀与回气电磁阀的开口面积，增大气囊内气体流通速度，提高回气端的温度；随着回气端温度升高，控制单元逐步调低气泵的转速、减少充气电磁阀与回气电磁阀的开口面积，减少气囊内气体流通速度；在与设定温度基本相同(必定存在的一定的误差)时，稳定气泵的转速、充气电磁阀与回气电磁阀的开口面积，保持气囊内气体流通速度，维持回气端的温度。在确定气囊分组后可根据患者的实际情况给各个气囊组分别设定充气时间与放气时间，各个气囊组之间的充气时间与放气时间可不重合，也可存在一定的重合。在每组气囊中安置压力传感器和温度传感器。

(四)、按摩方式选择与时间设定

按摩分为气动式与电动式二类，气动按摩是利用快速给气囊充、放气来实现，不需要另加元件；电动按摩是在一块长方形软材料(布毯)中安装一些电动按摩元件(作为附件的按摩毯)，在需要使用时放置到患者相应的部位。在需要对患者进行按摩时选择按摩的方式(电动或气动)、设定按摩的时间，按摩开始工作，到达设定工作时间后停止。如采用的是电动按摩，则应及时取出按摩毯。

三、显示单元

采用显示屏，在显示屏中可显示设定的压力及温度、实际的压力及温度；各气囊组设定的充气时间与放气时间及工作状态；按摩方式与时间及工作状态、温度与压力的报警值及报警状态等。

四、检测单元

检测单元是保证设备正常进行的必要部件，包括压力、温度及电流、限位检测。控制气泵工作的压力传感器安置在换能容器内，检测换能容器内压力值；作比较用的压力传感器在每组气囊内设置一个。在换能容器内放置温度传感器，温度传感器检测换能容器内气体的实际温度，控制单元控制加热元件、制冷元件的工作，调节换能容器内气体的实际温度；在每组气囊组的回气端放置温度传感器，温度传感器检测回气端气体的温度，以便控制单元控制气泵转速、充气电磁阀与回气电磁阀开口，保证回气的温度。电流传感器实时检测电器部件的实际电流，防止出现过流。限位装置是限制床板的位移范围，防止床板超过允许的位移范围，当限位装置工作时，控制单元停止相关床板的位移。

五、报警单元

报警单元采用声、光报警指示，报警指示可合并到显示单元中去。当换能容器内气体的压力及温度超过设定的压力和温度、床板的升降出现异常(过流、过位)时，发出对应报警，并使控制单元对相关单元停止工作。

Claims (1)

1.一种多功能充气护理床的控制系统，其特征在于，包括：控制单元、设定单元、显示单元、检测单元、报警单元；

控制单元采用单片机作为分析、处理、控制中心，输入端连接设定单元与检测单元，输出端连接显示单元、报警单元、加热元件、制冷元件、气泵、充气电磁阀组件、排气电磁阀、回气电磁阀组件、补气电磁阀、调节装置及电动按摩元件；控制单元从输入端接收设定单元与检测单元发出的相关信息；从输出端控制加热元件、制冷元件、气泵、充气电磁阀组件、排气电磁阀、回气电磁阀组件、补气电磁阀、调节装置及电动按摩元件的工作状态，给显示单元相关信号，如有异常，给报警单元相关信号；

压力、温度设定与调节：采用加热或制冷的气体为气囊充气；根据患者体重的不同设定充气床垫充气的压力；换能容器内安置压力传感器、温度传感器、气囊内安置压力传感器、回气电磁阀前安置温度传感器检测回气温度，回气温度通过控制单元调节进气电磁阀、回气电磁阀、气泵工作状态，控制气囊内气流速度、稳定气囊内压力、温度；

气囊分组及各气囊组的充气时间与放气时间设定：若干个气囊通过编排分成数组，气囊分组由控制单元完成，每个气囊组分别由一个充气电磁阀与回气电磁阀控制，并在回气电磁阀前端或后端放置一个温度传感器；设定充气、放气时间及压力值形成受压部位与非受压部位；电磁阀采用可调节电磁阀；

设定单元包括：床面调节、充气气体选择、压力及温度设定、气囊分组及各气囊组的充气时间与放气时间设定、按摩方式与时间设定、温度与压力的报警值设定、体位变换的时间设定；

床面调节由三个部分组成：(1)、床板位移选择，①、上板与下板；②、左板；③、右板；(2)、床板的上升与下降；(3)、床板的复位；

八块组合活动床板左上板、左下板及右上板、右下板二个方向的位移，头背部的升降、腿的伸曲时不能与左侧翻、右侧翻同时进行，左侧翻、右侧翻不能与头背部的升降与腿的伸曲同时进行；头背部的升降、腿的伸曲时，左上板与右上板、左下板与右下板的调节装置同时进行工作；左侧翻或右侧翻时，只能左中板或右中板的调节装置可工作；

床面控制互锁与联调功能：在床板位移选择中的上板与下板、左板、右板实行三键只能选一键，另二键被锁住；上板与下板二键可互调；

“床面的复位”键床面恢复到原始状态；选择头背部的升降或腿的伸曲时，在左上板与左中板、右上板与右中板、左下板、右下板设有的调节装置工作，选择头背部的升降或腿的伸曲时，采用联调功能；

充气气体的选择分三挡：1、正常气体，2、加热气体，3、制冷气体；

选择正常气体时，加热元件、制冷元件、温度传感器均不工作，只有压力传感器起检测作用；气囊组在充气过程中，充气电磁阀得电打开，回气电磁阀失电关闭，给气囊充气；气囊组在放气过程中，回气电磁阀得电打开，充气电磁阀失电关闭，回气电磁阀得电后，经一个设定时间或气囊内压力达到一个定值，回气电磁阀失电关闭，充气的气囊组与放气的气囊组存在一定的压力差；

选择加热气体或制冷气体时，加热元件或制冷元件、温度传感器、压力传感器工作，气囊组在充气过程中，充气电磁阀与回气电磁阀得电打开，充气初始时，充气电磁阀的开口比回气电磁阀开口大，给气囊充气，气囊内压力升高，温度升高或降低，当气囊内压力与换能容器内压力相等时，充气电磁阀的开口与回气电磁阀开口相同，气囊进气与出气相等，保持气囊内压力稳定；通过回气端温度传感器检测值与设定温度作比较，调节充气电磁阀与回气电磁阀的实际开口、调节气泵的转速，保证气囊内的压力及气囊进气端与出气端的温度差在允许值内；气囊组在放气初始时，回气电磁阀开口大于放气电磁阀开口，气囊出气大于进气，气囊内压力降低；经设定时间或气囊内达到一个定值，回气电磁阀开口与放气电磁阀开口相等，保持气囊内压力及温度稳定；

显示单元包括：换能容器设定的压力及温度、实测的压力及温度；各气囊组设定的充气时间与放气时间及工作状态；按摩方式与时间及工作状态、温度与压力的报警值及报警状态；

检测单元包括：压力、温度及电流、限位检测；

报警单元包括：压力、温度、床板升降异常的声、光报警指示；

按摩分为气动与电动；限位检测采用行程开关或光控器安装在床架上。