电动护理床的远程压力监测系统设计及卧姿体压分布研究

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随着我国社会老龄化进程加剧,老年人的照护需求日益增长和多元化,但我国康复辅具的配置、护理人员的匮乏以及部分城乡地区经济发展与医疗资源分布的不平衡,仍然无法与老年人的健康养老需求相匹配。因此在传统辅具的基础上,发展远程医疗服务模式,对于解决老年人长期照护与现有医疗资源配置相脱节的矛盾意义重大。老年人由于各种疾病的出现,导致身体机能逐渐衰退,卧床休养时由于翻身不及时,往往产生压疮。因此监测人床界面的体压分布,对于电动床体位调整策略的形成具有重要意义。本研究结合软硬件技术,设计了卧姿体压监护系统,对比了姿态识别算法,并对卧姿体位调整策略的制定进行了初步研究。主要研究工作包括以下几个方面:首先,针对人床界面压力测量的功能需求,集成传感器、物联网等软硬件技术设计了一套适用于长期卧床患者进行远程照护的人体卧姿体压分布监护系统,包括下位机和上位机两部分。下位机集成了多位点压力传感器阵列、主控制器、无线传输模块和信号调理电路,通过无线传输通信技术把信号实时上传至上位机;上位机基于Qt平台并结合My SQL数据库进行GUI显示界面的开发,能够实现数据的接收,存储以及调用,并且能够对卧姿体压分布进行热力图显示。通过上下位机的结合,实现了卧姿体压分布的采集、传输和显示。其次,基于卧姿体压分布监护系统,针对智能化姿态识别的功能需求,对K近邻、支持向量机和随机森林三种算法进行分类器设计。基于电动床平躺、抬背、左侧躺、右侧躺、左翻身、右翻身六种姿势,分别利用三种分类器进行对比和筛选,最终随机森林的识别效果最好。根据SPI TACTILUS压力床垫采样密度的简化,利用随机森林分类器对传感器阵列排布进行了优化。最后,针对卧姿体位调整的策略需求,本文基于电动床平台,研究了不同角度下人体不同卧姿体压分布的特点。根据不同姿势下体表与床垫接触的压力热点部位,对人体区域进行划分,分析了不同区域压力指标随角度的变化规律。设计实验对比分析了老年人与青年人在不同姿态下的压力分布,结合舒适度主观评分和压力客观指标得出了舒适度参考阈值。综上所述,本研究设计了卧姿体压分布监护系统,采用算法分类器实现了电动床姿态识别,并对卧姿体位调整策略进行了初步探究,为长期卧床患者实现远程监护提供了依据。
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