本发明属于医疗器械领域，涉及一种防褥疮气垫床。
背景技术：
压疮的发生主要与压力、剪切力、摩擦力及潮湿等外在因素有关，其中压力以及持续时间是最重要的致病因素。患者长时间处于一种体位时，会导致皮肤组织、肌肉等微循环受阻。
中国专利cn102670374a公开了一种可拆解全自动充气式防褥疮垫，包括垫体、气囊和气体调节装置，所述的气囊为两组或三组间隔排列的方式，气体调节装置交替给每组气囊供气，为单体气囊可拆卸结构。所述的垫体中间部位设有尿湿报警传感器，所述的气体调节装置中设有压力报警器可实现单体气囊漏气报警。
中国专利cn110772385a公开了一种基于柔性传感器的反馈式自调节褥疮监测预防智能设备，包括传感器层、气囊调节层和监控调控系统，所述的传感器层位于患者身下，收集患者压力、温度、湿度等信息并传至监控系统；所述的气囊调节层包括若干个气囊，排列后置于传感器层之下，每个气囊拥有独立的进气口及排气口，均有监测调控系统控制的电磁阀控制开启或封闭，且部分气囊上端开有出气孔，能够通过贯通传感器层的通孔向患者体表排气。
目前认为，压疮机制是持续压力作用超过受压区域皮肤的毛细血管承受压力，发生微循环血流障碍，影响局部组织血液供应，继而发生损伤、甚至坏死。有文献表明局部组织受压后引起的缺血缺氧性损伤是压疮发生的重要因素。压疮的发生虽有其复杂的内外因素，但在大多数情况下，压疮的发生及发展与受压区域皮肤的微循环状况密切相关，因此评估压疮易患组织的微循环状况，也是一种压疮风险预测的有效途径。目前用于防止褥疮产生的设备主要为翻身护理床、充气气垫等，给长期卧床患者定期进行翻身、抬背，或使用气垫床充放气来改变病人受压部位，避免压力集中，增加病变部位的空气流通，促进血液循环来减少褥疮等并发症。但上述专利缺乏对患者皮肤微环境的检测；对于长期卧床不能自理的重症患者不能实现局部压力的微调，效果欠佳，仍然需要大量的护理工作。因此有必要研制一种防褥疮气垫床，一方面对微循环状况和局部受力进行同步监测，另一方面利用反馈信息及时进行体位调整，预防压疮等皮肤问题的发生。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防褥疮气垫床。解决病人因长时间久卧而产生褥疮的问题而提出的一种防褥疮气垫床及翻身控制策略，在对卧床患者监测组织血流状况的同时也对患者受压部位进行压力检测，根据检测到的数值做出翻身或者改变患者的局部受力，防止肌肉组织萎缩、酸痛，从而防止褥疮等皮肤问题的发生。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防褥疮气垫床，该气垫床包括两层可拆卸充气床垫、组织血流和压力同步采集模块、数据传输模块、控制器模块、电源模块、报警模块；
所述控制器模块包括控制气囊充放气的控制器1、控制组织血流和压力采集模块的控制器2和总控制器；
所述总控制器分别与控制器1、控制器2和数据传输模块信号连接；
所述总控制器还与报警模块信号连接；
所述组织血流和压力同步采集模块与控制器1信号连接；
所述控制器2与第一充气泵和第二充气泵信号连接；
所述电源模块分别与组织血流和压力同步采集模块、控制器1、控制器2和总控制器电性连接；
所述数据传输模块与监护端信号连接；
所述可拆卸充气床垫包括上下两层，分为翻身层和多独立气囊层；
所述翻身层由左右对称的2个气囊单元固定于床垫底板上组成，2个气囊单元互不连通，气囊单元分别安装有排气口和充气口，排气口处和充气口处分别安装有排气阀和充气阀，排气口不与气管相连，充气口连接气管并与第一充气泵相连；
所述多独立气囊层的每个气囊单元均设有独立的进气口和排气口，排气口处安装有排气阀，排气口不与气管相连，充气口处均安装有进气阀与气管相连来控制气囊单元的充放气量大小并连接第二充气泵。
可选的，所述防褥疮气垫床包括两层可拆卸充气床垫和护理床床体两部分，两层可拆卸充气床垫通过暗扣连接固定于护理床床垫底板上。
可选的，所述多独立气囊层由若干个气囊单元排列在海绵垫上组成，各气囊单元将床垫分为三个区域：头部区域、背部及臀部区域、腿部区域；上述三个区域长度比例可调；
所述头部区域为一气囊枕，气囊枕中间可折叠；
所述背部及臀部区域为多个块状气囊单元呈横向或纵向均匀排列安装在海绵垫上；
所述腿部区域为柱形气囊条排列组成；
海绵垫大小与床垫底板一致，头部区域和背部及臀部区域左右对称并能左右折叠随翻身层一起完成翻身动作，气囊单元之间互不连通，气囊表面设有悬空层；
多独立气囊层的气囊间隙之间设有微小孔用于整个床垫结构的透气。
可选的，所述组织血流和压力采集模块为集成单元，采集患者肌肉组织血流灌注参数和压力分布情况，包括贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器；
贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器呈直线型排布，中间设有防止电磁干扰的薄膜，贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器固定在一块柔性薄片上。
可选的，所述组织血流和压力采集模块嵌入在多独立气囊层气囊单元的悬空层中，组织血流和压力采集模块的数量根据卧床患者不同体型进行排布。
可选的，所述组织血流和压力采集模块对组织血流和压力信息的同步采集，得到局部组织血流灌注和压力值之间的对应关系，分析出局部组织血液流动正常状况下临界值所对应的压力最大值，建立起血流灌注与对应体表压力之间的关系曲线，综合判断出压力最大阈值；
当局部超过压力阈值时，通过对相应的气囊进行充气对受压部位进行压力缓解，并持续对受压部位进行监测，建立压力-持续时间安全区域，超过压力-时间安全区域后控制器控制第一充气泵进行翻身。
本发明的有益效果在于：
(1)通过将防褥疮气垫和护理床相结合，在对病人进行受力调整的同时也可方便护理人员对病人进行移动，满足病人的护理需求。
(2)实现了对卧床患者高危局部血氧变化的重点监测，通过对压疮易患组织的微循环状况评估，预测早期压疮风险性。
(3)通过对病人的组织血流状况和卧姿压力的同步采集，可得到卧姿压力和血液循环状况的对应关系，最终得出在不影响血液循环状况情况下的压力最大值，对气囊压力的调整更加科学准确。
(4)可针对不同患者设置相应的压力阈值，个性化的调整患者需求，提高患者的舒适性。
(5)可根据检测到的参数信息对患者进行翻身或者局部压力调整并可通过不同位置气囊的充放气对患者进行波动式按摩，促进血液循环。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明实施例的床垫总体示意图；
图2为本发明实施例的翻身层示意图；
图3为本发明实施例的多独立气囊层示意图；
图4为本发明实施例的组织血流和压力同步采集模块结构示意图；
图5为本发明实施例的整体硬件流程图。
附图标记：1.床垫底板、2.翻身层、3.多独立气囊层、4.固定框架、5.第一充气泵、6.第二充气泵、7.充气管道、8.充气阀、9组织血流和压力同步采集模块、21.翻身气囊单元、22、翻身气囊单元、31气囊枕、32.矩形状气囊单元、33.柱形气囊条、34.微气孔、91.贴片式柔性压力传感器、92微型血流传感器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1床垫总体示意图所示：防褥疮床垫由上下两层床垫依次排布在护理床床垫底板1上，从上而下分别为多独立气囊层3和翻身层2构成，翻身层2实现大幅度翻身，多独立气囊层3实现局部压力调节。防褥疮床垫由固定框架4固定，固定框架4材料为工程塑料，用于增强床垫整体的稳固性。第一充气泵5通过充气管7与翻身层2相连，第二充气泵6通过充气管7与多独立气囊层3相连，充气管7连接有充气阀8与充气泵相连，充气泵采用静音泵，不会有太大噪声，影响病人休息。
具体地，如图2翻身层示意图所示：翻身层2由翻身气囊单元21和22通过暗扣连接在床垫底板1上，翻身气囊单元21、22大小一致且左右对称分布，每个翻身气囊单元设有独立的充气口和放气口，两个翻身气囊层互不连通，充气口与气管7相连，翻身气囊单元面料为tpu材料，当病人需要通过翻身进行体位变换时，控制器板1(图中未标识)控制翻身气囊单元21或22充气放气来辅助病人进行翻身，翻身完毕后翻身气囊单元自动放气恢复原状，控制器板1也可控制充气量大小来控制翻身角度，左右侧翻的角度为0—30°，控制参数大小在控制器程序中提前设定。
具体地，如图3多独立气囊层示意图所示：多独立气囊层3由若干个气囊单元排列组成，多独立气囊单元为pvc高分子材料。各个气囊单元将多独立气囊层分为三个区域：头部区域、背部及臀部区域和腿部区域。所述三个区域长度比例可调，具体的可根据。所述头部区域为一气囊枕31，所述背部及臀部区域为多个矩形状气囊单元32呈横向或纵向均匀排列安装在海绵垫上，图中所示为5行6列排列，每个气囊的形状类似于正方体，充气后为饱满圆润状态，贴合人体皮肤，与人体皮肤接触表面为矩形，具体表面大小可根据患者身高进行调整，该区域气囊间隙之间设有微小孔用于床垫结构的透气。所述腿部区域为柱形气囊条33排列而成，柱形气囊条33两端固定在固定框架4上，可根据患者身高单独灵活拆卸。通过对控制器模块设置程序可对多独立气囊层的不同气囊单元充气放气实现局部压力调整或波动式按摩。如对气囊枕31进行不同程度的充气放气可以对病人的仰卧角度进行调整，对于呼吸困难的患者，可以采用头部仰卧5°-10°，降低肩胛部和头部的最大压力和平均压力。对背部及臀部区域的多个矩形状气囊单元32，可根据组织血流和压力集成模块采集的数据进行局部压力调整，使卧床患者在不改变睡姿的情况下进行局部压力缓解。对腿部柱形气囊条33可进行间隔式充气放气，实现波动式按摩，使腿部曲线更加贴合床垫，提高患者舒适感。
如图4组织血流和压力同步采集模块结构示意图所示：组织血流和压力同步采集模块9为一集成单元，组织血流和压力同步采集模块9包括贴片式柔性压力传感器91和微型血流传感器92，两种传感器呈直线型排布，左边为贴片式柔性压力传感器91，右边为微型血流传感器92,中间有一薄膜93隔开，该薄膜93用于防止电磁干扰，所述贴片式柔性压力传感器91和和微型血流传感器型号不固定。该组织血流和压力同步采集模块9用于采集患者的血流和压力信号，将其嵌入在多独立气囊单元的悬空层中，组织血流和压力采集模块9的数量可以根据卧床患者不同体型进行排布，其中一种方案为：头部区域布置2个，背部及臀部区域阵列式气囊单元与组织和压力同步采集模块9一一对应，腿部区域在脚跟部位布置3—5个，通过对组织血流和压力信息的同步采集，得到局部组织血流状况和压力值之间的对应关系，分析出局部组织血液流动正常状况下临界值所对应的压力最大值，利用两个指标综合判断出压力最大阈值，满足不同个体的使用需求。
具体地，以一个患者为例，排列在床垫上的组织血流和压力同步采集模块9所采集的血流灌注量和对应体表压力值分别为(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)…(xn,yn)，组织血流和压力同步采集模块9位置信息分别为a1,a2,a3…an,根据采集到的血流灌注量和体表压力值建立血流灌注量和对应体表压力曲线，找到不影响血液循环的最低血液灌注量所对应的压力最大值作为压力阈值。患者的血流灌注量和体表压力值需要在实验中采集，如在实验过程中首先检测到患者仰卧位时骶尾部的血流灌注量和压力基线值分别为p1和f1,随着压力的增加，受压局部的皮肤小血管收缩，血流灌注量减少，局部组织小血管的收缩，从而导致局部组织微循环灌注障碍。当患者持续一个姿势卧床1h后，患者骶尾部血液灌注量减少至p2，体表压力值增加至f2，取这时的体表压力f2为最大压力阈值。如当患者采取仰卧位时，枕骨部、肩胛部、骶尾部和脚跟部为褥疮易发部位，通过上述方法依次得到易发部位的最大压力阈值fi(i＝1,2,3…)。当患者各易发部位卧姿压力达到对应阈值时，通过总控制器控制第二充气泵对该部位对应气囊模块充气(如骶尾部为a30和a31)，缓解相应部位的压力，并把达到压力阈值的部位作为重点部位持续观测血流灌注值和压力变化情况。通过此方法依次得到卧床患者仰卧位和侧卧位各部位压力与血流灌注量之间的对应关系，依次得到压力阈值，根据该关系绘制出身体各部位压力阈值与压力持续时间曲线，该曲线面积为压力安全区域面积，当超过压力安全区域面积时，总控制器第一充气泵对患者进行翻身，以防发生褥疮。
图5为整体硬件框图示意图：组织血流和压力采集模块9采集患者易患部位血流灌注情况和压力分布，将数据发送给控制器1，总控制器根据设定好的程序作出判断是否达到压力阈值，当采集到的压力值大于设定的压力阈值时，总控制器控制控制器2对第二充气泵对气囊单元充气放气，进行局部压力调整。当超过压力安全区域面积时，总控制器控制第一充气泵控制翻身层来调整患者体位，以防发生褥疮。
控制器2会控制第一充气泵进行翻身，改变患者体位。电源模块为整个控制系统提供电能。数据传输模块将同步采集到的血流和压力信号传至监护终端(可以为手机端或电脑端)，传输方式如wifi、zigbee、nb-iot等，用户在使用时可以提前在预设终端设置符合自身舒适度的气囊气压，当患者出现从床上跌落时，检测到的压力值为0，系统会自动报警或者根据gsm模块预设的手机号发送紧急短信，使监护人及时掌握使用者的身体状况并采取救援措施。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
1.一种防褥疮气垫床，其特征在于：该气垫床包括两层可拆卸充气床垫、组织血流和压力同步采集模块、数据传输模块、控制器模块、电源模块、报警模块；
所述控制器模块包括控制气囊充放气的控制器1、控制组织血流和压力采集模块的控制器2和主控制器；
所述主控制器分别与控制器1、控制器2和数据传输模块信号连接；
所述主控制器还与报警模块信号连接；
所述组织血流和压力同步采集模块与控制器1信号连接；
所述控制器2与第一充气泵和第二充气泵信号连接；
所述电源模块分别与组织血流和压力同步采集模块、控制器1、控制器2和主控制器电性连接；
所述数据传输模块与监护端信号连接；
所述气垫床包括两层可拆卸充气床垫和护理床床体两部分；
所述可拆卸充气床垫包括上下两层，分为翻身层和多独立气囊层；
所述翻身层由左右对称的2个气囊单元固定于床垫底板上组成，2个气囊单元互不连通，气囊单元分别安装有排气口和充气口，排气口处和充气口处分别安装有排气阀和充气阀，排气口不与气管相连，充气口连接气管并与第一充气泵相连；
所述多独立气囊层的每个气囊单元均设有独立的进气口和排气口，排气口处安装有排气阀，排气口不与气管相连，充气口处均安装有进气阀与气管相连来控制气囊单元的充放气量大小并连接第二充气泵。
2.根据权利要求1所述的一种防褥疮气垫床，其特征在于：气垫床包括两层可拆卸充气床垫和护理床床体两部分，两层可拆卸充气床垫通过暗扣连接固定于护理床床垫底板上。
3.根据权利要求1所述的一种防褥疮气垫床，其特征在于：所述多独立气囊层由若干个气囊单元排列在海绵垫上组成，各气囊单元将床垫分为三个区域：头部区域、背部及臀部区域、腿部区域；上述三个区域长度比例可调；
所述头部区域为一气囊枕，气囊枕中间可折叠；
所述背部及臀部区域为多个块状气囊单元呈横向或纵向均匀排列安装在海绵垫上；
所述腿部区域为柱形气囊条排列组成；
海绵垫大小与床垫底板一致，头部区域和背部及臀部区域左右对称并能左右折叠随翻身层一起完成翻身动作，气囊单元之间互不连通，气囊表面设有悬空层；多独立气囊层的气囊间隙之间设有微小孔用于整个床垫结构的透气。
4.根据权利要求1所述的一种防褥疮气垫床，其特征在于：所述组织血流和压力采集模块为集成单元，采集患者肌肉组织血流灌注参数和压力分布情况，包括贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器；
贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器呈直线型排布，中间设有防止电磁干扰的薄膜，贴片式柔性压力传感器和微型血流传感器固定在一块柔性薄片上。
5.根据权利要求1所述的一种防褥疮气垫床，其特征在于：所述组织血流和压力采集模块嵌入在多独立气囊层气囊单元的悬空层中，组织血流和压力采集模块的数量根据卧床患者不同体型进行排布。
6.根据权利要求1所述的一种防褥疮气垫床，其特征在于：所述组织血流和压力采集模块对组织血流和压力信息的同步采集，得到局部组织血流灌注和压力值之间的对应关系，分析出局部组织血液流动正常状况下临界值所对应的压力最大值，建立起血流灌注与对应体表压力之间的关系曲线，综合判断出压力最大阈值；
当局部超过压力阈值时，通过对相应的气囊进行充气对受压部位进行压力缓解，并持续对受压部位进行监测，建立压力-持续时间安全区域，超过压力-时间安全区域后控制器控制第一充气泵进行翻身。
技术总结