闫书豪 杨洪波 蔡黎明

0 引言

人口老龄化是社会发展的重要趋势，是人类文明进步的体现，也是今后较长一段时期我国的基本国情[1-2]。2015年1月，全国老龄工作委员会办公室、民政部等联合启动的“第四次中国城乡老年人生活状况抽样调查”结果显示，我国60岁以上老年人口有2.2亿，占总人口的15.5%，其中15%为80岁以上的高龄老人，15%为失能和半失能老人，重度失能人群已达940万，部分失能患者1 894万人；长期卧床、生活不能自理的约有2 700万人。高龄、失能半失能和空巢独居老年人等养老服务重点对象的持续增加，对养老服务和智能养老产品的需求更加旺盛、多样且迫切，其中失能老人因自身条件所限，有大量的卧床时间，作为失能老人日常生活的“必需品”，多功能护理床的功能设计直接影响到失能老人的体验感受，因此智能化的多功能护理床的发展变得非常重要。

目前面向失能老人多功能护理床普遍具有体位调整、两便、翻身、助浴等功能。现阶段，尽管国内外有许多研究机构和公司都宣称实现了失能老人生活照护的一体化，但是在养老院和社区，面向失能老人的多功能护理床并没有得到真正的推广，其中一个重要原因是高端的多功能护理床仍然存在一定的技术瓶颈，尚不能满足普遍性推广的应用条件。与此同时，多功能护理床的部分功能设计未能考虑到老人的体验感，也未能从根本上缓解护理人员的工作量，诸多问题丞待解决。

2019年11月21日，《国家积极应对人口老龄化中长期规划》中提出：“强化应对人口老龄化的科技创新能力。深入实施创新驱动发展战略，把技术创新作为积极应对人口老龄化的第一动力和战略支撑，全面提升国民经济产业体系智能化水平。提高老年服务科技化、信息化水平，加大老年健康科技支撑力度，加强老年辅助技术研发和应用。”

为此本文主要对现有智能护理床的国内外研究现状和关键技术进行总结和概述，并且对未来发展方向进行了展望，最后提出了一种可行的解决方案。

1 国内外研究现状

多功能护理床是传统护理床将近代微电脑技术应用于传统护理床，需要网络技术、传感器技术、机电控制技术与医学的交叉，在满足卧床患者日常功能需求的同时，减轻了护理人员的机械劳动强度[3]。国内外各护理床对失能老人的护理重点有所不同，老人可以根据实际失能程度的不同来选择满足自身不同使用需求的多功能护理床。本文将从失能老人实际使用需求出发，从国内外多功能护理床的功能方面介绍其现状。

1.1 国外研究现状

国外的高端多功能护理床起步于重症监护室ICU，对于护理床产品的研制偏重舒适性、工艺性、安全性、先进传感器技术等[4-5]。目前高端智能多功能护理床的研发主要集中在发达国家企业，如美国的Hillrom公司、Stryker Medical公司，瑞典的ArjoHuntleigh公司，日本的松下公司、parramount bed公司等[6-8]。

美国Hillrom公司[9]成立于1929年，从“让医院有家的温暖”这一口号开始，产品覆盖普通病床(Hillrom® 900)、ICU护理床(ProgressTM、TotalCare SpO2RT)、长期护理床(VersaCare)等，Progressa和TotalCare SpO2RT作为ICU护理床已经超出了传统意义床的功能，已经可以作为一个治疗设备辅助护理人员预防和治疗患者的并发症比如谵妄、呼吸机相关肺炎 (VAP)、ICU 获得性衰弱、压疮 ，并且应用于早期康复方案。VersaCare通过新一代气垫床技术(Advanced Microclimate)，利用床面内的气流和材料技术结合，保持患者的皮肤凉爽和干燥，防止过多热量和湿气积聚。作为长时期护理床，提供了先进的压疮护理解决方案，同时配备多种智能传感器，实现离床监测、体质量监测、床头抬高报警等。美国的Stryker Medical公司推出的InTouch重症监护床，除了提供普通护理床的体位调整，还集成了39个预先录制的24种语言的临床短语，保证了护理人员与患者之间的交流，还可以通过选择特定声音或音乐模块来创建一个舒缓的环境。

瑞典的ArjoHuntleigh公司[10]开发了应用于重症的Citadel护理床系统，可以定制床架与患者之间的接触力，提供接触表面压力重新分配的选择。区别于Hillrom、Strker medical公司专注医院用床，ArjoHuntleigh公司针对社区居家还开发了Minuet 2系列护理床，可以实现电动靠背、护膝和高度调节，兼容人体压疮管理。

日本松下公司研制的一款护理床[11]在护理人员的操作下可以实现电动轮椅的转换，其主体分为主床体和电动轮椅两部分，老人平躺时，轮椅和主床体组合成为完整的床面；老人需要活动时，轮椅平面脱离主床面，变形成为电动轮椅，省去了床椅转运的过程。之后松下公司还对其进行了升级，加装有语音识别功能和液晶显示器，丰富了老人的生活，提升了老人的使用体验。日本的parramount bed公司[12]作为全球医用床领导者，其产品的实用性和安全性广受赞誉，护理床的护栏通过特殊的结构设计，当其从内部受压时无法被打开，从而有效防止了老人从内部误操作，导致坠床。parramount bed公司研发的背膝联动程序，帮助老人在背部上升时减轻身体下滑，使老人始终保持舒适的姿势。为了减轻背部上升时往脚侧滑落和对腹部的压力，背板上升时会往后方和上方同时移动，有助于老人舒适地坐在床上，辅助老人轻松离床。床垫也是采用了不同软硬度的聚氨酯泡沫，厚度仅125 mm，可以自然拉伸，既舒适又可以均匀支撑身体，其良好的拉伸性能也可以在体位调整过程中减轻皮肤和床垫之间的摩擦。

1.2 国内研究现状

我国的护理床研制也有较长时间，针对不同程度的失能老人，设计了众多不同功能的护理床，例如起背、翻身、两便等功能。

1999年，汪吉鹏等[13]利用可编程逻辑控制器控制电动推杆，设计了新型电动护理床，能辅助抬背、屈腿以及侧翻身，迈出了我国智能护理床的重要一步。

2006年，Zhang等[14]设计了一款多功能护理床，该床可以监测老人的血压、呼吸率、心率、体温等生理参数，并且具备报警功能，可以在生理参数出现异常时，及时做出通知。该床还具备语音控制功能，可以用来控制调整护理床的姿态。

2009年汪烨[15]设计出一种能够实现侧翻、曲腿和支背3种动作的多功能自动翻身床。目前大部分的电动护理床都将侧翻、曲腿和支背3种功能作为最基本功能。在满足相同功能的基础上，大家选择不同的机构例如液压作为驱动源形式，追求更加细节的设计：起背过程中防挤压、防侧移、动力分析等研究。

着眼于市场上现有的护理床产品，2015年，江苏慧明智能科技有限公司推出了家用平板智能电动护理床，可以实现体位调整、自动翻身、全自动大小便、冲洗、烘干、远程监控、远程体检、生命体征数据采集等功能。为了解决两便问题，还有企业研发出了可穿戴的大小便护理机器人[16]，但通过前期的走访以及调研，发现关于这些两便的先进方案目前仍然有推广不利和护工不接受的问题。但是往往在解决原先两便问题的时候，又引入了新的问题，比如造成环境污染、护理过程复杂度加大、成本提高等。洗浴护理[16]作为近年来新的需求，也有越来越多的研究[17-20]，但是仍存在安全性、便利性的问题。

2015年，徐慧等[20]对老年人护理床的功能需求进行了研究，尝试得出适宜的设计研发策略，调查指出护理人员耗时最长的是两便护理和洗浴护理两大项，其实护理床的两便功能早在2010年，南昌大学的白建军[21]就将多功能护理床与智能服务机器人融合,实现了床与轮椅的结合，并具备智能坐便功能。其中的智能坐便可以实现自动冲水、温水冲洗、暖风烘干、大小便收集、除臭等功能。护理床本身的两便收集作为主要技术难题，目前的主要解决方案是手动人工清洗、水循环处理、自动打包3种[22]。

对于传统护理床而言，患者想从床上坐到轮椅，需要护理人员辅助才能实现，由于长期卧床身体条件下降，容易在转移过中产生损伤。为了避免患者因长期卧床引起心理和生理上的负担，国内许多研发机构通过轮椅与床之间的结合，研发出多种轮椅床的设计。不同于床直接变成轮椅的设计，北京航空航天大学的胡木华等[23]开发了E-bed系列多功能护理床，其采用可分离式床架结构，除了具有辅助支背、屈腿及翻身等基本功能，还可自动转换成轮椅，在床椅分离后，遥控器控制座椅的移动。

2018年华南理工大学付西敏[24]将语音识别的功能加入轮椅床，提高了轮椅式护理床的人机交互能力，降低了操作要求。目前轮椅床的应用慢慢聚焦于控制方式以及附加的康复功能[25-28]。

新材料、新型传感器应用、以及新的人机交互方式也是护理床研发的未来趋势之一。生命体征监测系统作为多功能护理床的附件，常常用于监测患者体温、心率、血压等生理参数和人体压力等健康管理指标[29-31]，当监测到的数据不在正常范围内时，系统会及时发出警告信号，护理人员和医生可根据监测到的数据采取相应处理措施。护理床的人机交互方式越来越多。目前的手控盒带线控制、手控盒遥控控制、平板和手机终端控制、语音控制、肌电控制、眼动控制和互联网远程控制等多种人机交互方式各有特点，使用人员可以按照自身实际身体状态和习惯选择合适的交互方式[32-34]。图1为国内护理床发展路线图。

图1 国内外护理床发展路线Figure 1 Development route of nursing bed at home and abroad

随着在多功能护理床核心关键问题的深入研究，舒适性和智能化是必然的发展趋势。近年来，虽然出现的新型多功能护理床具备众多优点，但更多的是应用于普通老人或者半失能老人。面向全失能老人，仍然需要研发更具有针对性的智能护理设备。多功能护理床很可能会出现一种新型的样式或者形式，在实现护理床本身的基本体位翻身功能以外，可以在非转运的情况下，既能实现老人在床的洗浴护理，又能实现室外环境的模拟和视频陪护，以满足失能老人的生理和心理需求。

2 关键技术分析

智能护理床的研发在一定程度上解决了失能老人的生活护理问题，改善了卧床老人的生活环境，降低了护理人员劳动强度，提高了医院、社区等护理机构的护理环境水平。通过以上对国内外护理床特点的分析，概括出以下护理床设计生产的关键技术。

(1)人机工程学原理。人机工程学理论是将“人”的因素充分考虑到设计当中，实现以人为中心的设计，是衡量当代产品设计水平的重要指标。在护理床设计过程中需要严格按照人机工程学的要求进行设计，护理床的性能将得到保障。

(2)多姿态调整功能。智能护理床和普通护理床最大的区别就是智能护理床能根据需要，实时地完成对失能老人的姿态调整，从而避免老人在长期卧床过程中某些部位长期受压，降低褥疮的发病率。

(3)两便处理装置。帮助卧床老人解决两便问题，是护理人员和卧床老人的迫切需要。智能护理床安装两便处理装置不仅可以解决失能老人两便难题，而且可以减轻护理人员工作负担。

(4)洗浴功能。失能老人卧床洗浴问题一直未能得到合理的解决，而对于失能老人而言，一个良好的洗浴体验不仅是解决了个人卫生难题，而且也可以给到老人良好的照护体验。

(5)生理参数监测功能。智能护理床大多数都具备对老人的体温、呼吸率、心率、血压等生理参数的监测设备，通过传感器反馈回来的数据对老人的多个生理参数进行实时监测，当出现数据不在正常范围内的情况时，系统会及时发出警告信号，方便护理人员和医生及时地做出相应的处理措施。

(6)多媒体娱乐平台。当前较为先进的一些护理床一般安装有平板电脑、电视机、通话设备等供老人使用的多媒体设备，这些设备的安装丰富了老人的日常生活。

3 展望

观察国内护理床的发展趋势，多功能护理床的研发是朝以下几个方向进展的。(1)智能化。集成更多的功能满足日常生活护理，实现助餐、助行、体位变换、两便、安全监护、报警等功能。(2)舒适性。在多功能化的基础上，面向不同的护理床用户，个体之间存在差异，若想满足大多数使用者的要求，设计生产者就要从细节出发，做得更人性化，更舒适。(3)人性化。作为服务于失能老人的“必需品”，要想满足大多数使用者的要求，设计生产者必须从一开始就把人性化因素考虑进来，从细节出发，充分考虑失能老人的实际使用情况，严格按照人机工程学标准进行设计，使其符合大部分使用者的使用习惯。(4)模块化。对于失能老人而言，由于失能程度的不同，对护理床功能的需求也会有所差异。设计者和生产者应该按照一定的标准对护理床进行模块化划分，根据老人不同的需求，快速完成模块化组装。模块化不仅可以增加实用性，还有利于产品进行后续的改良升级。

但是面对失能老人，还是缺乏合适的解决方案。应该在结构形式和功能需求上另辟蹊径，跳出原来传统多功能护理床的设计思路，设计新型的生命舱形式的方案。图2为生命舱方案图。

图2 生命舱方案Figure 2 Life cabin plan