一种智能远程心衰患者监护床垫的制作方法

1.本实用新型涉及医疗护理用品领域，具体涉及一种智能远程心衰患者监护床垫。


背景技术：

2.心力衰竭简称心衰，各种心脏结构或功能性疾病导致左室充盈和(或)射血功能受损，心排量不能满足机体组织代谢需要，以肺循环和(或)体循环淤血，器官、组织血液灌注不足为临床表现的一组综合征。临床心衰患者常合并体液潴留，体液的管理是治疗心衰的重要手段之一，贯穿于急、慢性心衰治疗的整个阶段，是心衰治疗的基石。体液管理的好坏决定了临床心衰的转归及预后，也是衡量着临床医生的医疗水平。目前临床上主要通过测体重、监测尿量、计算出入量、评估水肿测度等人工粗略手段来综合判断，不同层次医生主观判断差异大，无固定标准，缺乏客观性、准确性。临床实际应用中，亟待一种准确、高效、便捷、客观的手段来评估体液潴留的情况。
3.生物电阻抗分析(bioelectrical impedance analysis,bia)技术具有操作简便、廉价、无损伤、无电离辐射、可重复的卓越优势，有望解决这一难题。目前，人体内水分测量的主流做法时通过测量人体电阻抗来分析人体的水分含量。最早是由thomasset在1962年进行的，之后在1977年nyboer系统性地论证了人体阻抗分析的理论基础，并一直沿用至今。生物电阻抗是一个由电阻(resistance，r)和电容(capacitive reactance，xc)两个分量组成的复合量，电阻r、体长l、横截面积a及容积v存在如下关系：r＝ρl/a、v＝al＝ρl2/r。在理想状态下，利用人体的导电特性，将人体视作一个均质的圆柱体导电模型，借助置于体表的电极向人体输入微小电流，检测相应的电阻抗及其变化。细胞作为机体最小的组成单位，在细胞膜内外存在不同浓度的离子分布维持着“外﹢内﹣”的电容特性，其液体容量则由富含电解质的细胞内液(intracellular water,icw)和细胞外液(extracellular water,ecw)组成，有着良好的电阻特性。可以将人体的等效电路视作是若干个电阻、电容互相串并联构成的电路模型。人体组织中脂肪组织含水较少，非脂肪组织含水较多，脂肪组织较非脂肪组织拥有更大的电阻抗。为此，当电流加于人体时，电流将主要经由非脂肪组织传导，其通过细胞内外路径的电流与所施加的电流频率相关。使用低频电流输入人体时，由于细胞膜的电容作用，电流只能在细胞外传递，所测出的阻抗则可粗认为是细胞外液ecw的阻抗值；使用高频电流输入人体时，电流穿透细胞膜内外，同时经过ecw和icw传递，所测出的阻抗值可粗认为是两者的总和，即细胞总液(total body water,tbw)的阻抗值，tbw-ecw即为icw的阻抗值。
4.单频生物阻抗分析：是最常用的测量人体成分的方法，多用于全身阻抗测量。利用500ua-800ua的电流，在单频率50khz下，采用四极法来测量身体内的tbw，缺点是不能区分icw和ecw，多被用来评价儿童、老年人及不同疾病状态患者的身体成分。
5.多频生物阻抗分析：是一种在可靠的频率范围内(例如1khz～500khz),利用不同的频率所测量的阻抗值来精准测量脂肪与非脂肪，tbw、ecw、icw、蛋白质、骨矿质等更多的人体成分信息。该方法在chertow、moissl等人在原试验的基础上进一步验证，并对预测公
式进行校正，进一步提高了其精确度被临床广泛应用。此外，bia还应用于测定体脂肪量(腹部总脂肪、内脏脂肪(visceral adipose tissue，vat)和皮下脂肪(subcutaneous adipose tissue，sat))和去脂体重(fat free mass，ffm)，且比ct更为便捷、安全、廉价，且优于传统腰围测量法。应用bia技术建立了儿童青少年ffm的推算方程：ffm＝2.222sex+0.290wt+0.427h2/z+1.547；以及我国肥胖人群ffm推算方程：ffm＝0.846wt-0.185h2/z-2.361sex-24.977(sex:性别(男性＝1,女性＝0)，wt:体重(kg)，h:身高(cm),z:生物电阻抗(ψ))。
6.鉴于躯干部分占总体阻抗的比例很小，占全身总电阻抗的5％左右，而头部由于被颅骨包围，且骨质本身电导率很多，所以一般也不会用于测量。人体bia实际测量时，采用整体电阻抗分析，于四个肢体末端放置电极进行测量。目前绝大部分人体成分分析仪(如韩国研发出inbody系列)用以分析人体水分含量的仪器结构类似于跑步机，需要测量自身水分含量的人需要站立在踏板上，输入自身身高后将双手握在测量手柄上，站立一段时间后即可读出自身的水分含量。上述水分含量分析存在以下缺陷：1、无法对卧床的心衰患者进行实时监测；2、无法获取心衰患者的血氧饱和度以及心率变化并远程传输至监护人员的移动终端，以便于监护人员及时做出救护措施。


技术实现要素：

7.本实用新型为了解决上述技术问题，设计了一种智能远程心衰患者监护床垫，该床垫可应用于卧床的心衰患者，对其体内的水分含量进行实时监测，同时该床垫还可实时获取心衰患者的体重、血氧饱和度和心率并将这些重要的监测参数远程发送至监护人员的移动终端中，便于监护人员及时阻止以及救护。
8.为了达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现的：
9.一种智能远程心衰患者监护床垫，包括硬质底板和软质垫体，垫体粘贴固定于底板上，底板的一侧设有功能操作台，底板的四个角部固定有重量传感器，重量传感器与功能操作台连接；
10.所述的功能操作台上设有显示屏、操作按键和若干插孔，插孔中插接有一对足部电极片、一对手腕电极片和一个多功能监测手环，功能操作台的一侧引出有电源线；
11.所述的多功能监测手环中固定有血氧饱和度传感器和心率传感器；
12.所述的底板由盖板和槽板组成，盖板固定于槽板顶部，槽板中固定有隔板，隔板将槽板内的空间分隔为第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔的四个角部开有工作孔，重量传感器的导线从工作孔中插入第一容置腔中，第二容置腔中固定有pcb电路板，重量传感器、显示屏和操作按键均与pcb电路板连接；
13.所述的pcb电路板上固定有ac插头、电源模块、存储模块、模数转换模块、处理芯片、通信模块、数模转换模块、可编程定时模块、脉冲合成模块、功率放大模块和脉冲变压模块，pcb电路板的端部固定有一对足部电极片插头、一对腕部电极片插头和一个监测手环插头，ac插头与电源模块连接，电源模块、存储模块、模数转换模块、通信模块和数模转换模块均与处理芯片连接，数模转换模块与可编程定时模块连接，可编程定时模块与脉冲合成模块连接，脉冲合成模块与功率放大模块连接，功率放大模块与脉冲变压模块连接，脉冲变压模块与一对足部电极片插头连接，一对手腕电极片插头和监测手环插头均与模数转换模块连接，血氧饱和度传感器和心率传感器通过监测手环插头与模数转换模块连接。
14.进一步的，所述的血氧饱和度传感器选用反射式光电传感器。
15.本实用新型的有益效果是：该床垫可应用于卧床的心衰患者，对其体内的水分含量进行实时监测，同时该床垫还可实时获取心衰患者的体重、血氧饱和度和心率并将这些重要的监测参数远程发送至监护人员的移动终端中，便于监护人员及时阻止以及救护。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是智能远程心衰患者监护床垫的整体结构示意图；
18.图2是所述的底板的结构示意图；
19.图3是所述的pcb电路板的结构示意图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.1-底板，2-垫体，3-重量传感器，4-功能操作台，5-显示屏，6-操作按键，7-插孔，8-电源线，9-足部电极片，10-多功能监测手环，11-盖板，12-槽板，13-第一容置腔，14-第二容置腔，15-pcb电路板，16-ac插头，17-电源模块，18-存储模块，19-模数转换模块，20-处理芯片，21-通信模块，22-数模转换模块，23-可编程定时模块，24-脉冲合成模块，25-功率放大模块，26-脉冲变压模块，27-监测手环插头，28-腕部电极片插头，29-足部电极片插头。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1-3所示，一种智能远程心衰患者监护床垫，包括硬质底板1和软质垫体2，垫体2粘贴固定于底板1上，底板1的一侧设有功能操作台4，底板1的四个角部固定有重量传感器3，重量传感器3与功能操作台4连接；
24.所述的功能操作台4上设有显示屏5、操作按键6和若干插孔7，插孔中插接有一对足部电极片9、一对手腕电极片和一个多功能监测手环10，功能操作台4的一侧引出有电源线8；
25.所述的多功能监测手环10中固定有血氧饱和度传感器和心率传感器；
26.所述的底板1由盖板11和槽板12组成，盖板11固定于槽板12顶部，槽板12中固定有隔板，隔板将槽板内的空间分隔为第一容置腔13和第二容置腔14，第一容置腔13的四个角部开有工作孔，重量传感器3的导线从工作孔中插入第一容置腔13中，第二容置腔14中固定有pcb电路板15，重量传感器3、显示屏5和操作按键6均与pcb电路板15连接；
27.所述的pcb电路板上固定有ac插头16、电源模块17、存储模块18、模数转换模块19、处理芯片20、通信模块21、数模转换模块22、可编程定时模块23、脉冲合成模块24、功率放大模块25和脉冲变压模块26，pcb电路板的端部固定有一对足部电极片插头29、一对腕部电极
片插头28和一个监测手环插头27，电源线8与ac插头16连接，ac插头16与电源模块17连接，电源模块17、存储模块18、模数转换模块19、通信模块21和数模转换模块22均与处理芯片20连接，数模转换模块22与可编程定时模块23连接，可编程定时模块23与脉冲合成模块24连接，脉冲合成模块25与功率放大模块25连接，功率放大模块25与脉冲变压模块26连接，脉冲变压模块26与一对足部电极片插头29连接，一对手腕电极片插头28和监测手环插头27均与模数转换模块19连接，血氧饱和度传感器和心率传感器通过监测手环插头27与模数转换模块19连接。处理芯片20收到操作按键6输入的调节指令后向数模转换模块输出一个数字量，数模转换模块22将其转换为模拟电压，该模拟电压的大小决定了脉冲的幅度；可编程定时模块23通过编程产生脉冲，脉冲合成模块24收到可编程定时模块23输入的脉冲信号后将其与模拟电压合成为目标脉冲并输送至功率放大模块25，功率放大模块25驱动脉冲变压模块26，脉冲变压模块26对输入的电压脉冲进行升压并输出至足部电极片插头29处并最终通过一对足部电极片9传输足部。
28.本实施例中，所述的血氧饱和度传感器选用max30102血氧传感器芯片，该芯片是反射式的，芯片中有两个发光二极管，分别将波长为660nm的红光和880nm的红外光射向腕部，通过另一侧的光电二极管接收反射光线，通过发射与接收的光强差来计算出血氧度。
29.本实施例中，处理芯片20选用stc89c52型处理芯片；电源模块17选用ams1117-3.3v型电源芯片，数模转换模块22选用tlc5671型数模转换芯片，通信模块21选用lora无线通信模块，可编程定时模块23选用8253型计数器芯片；脉冲合成模块24选用74hc14型芯片；功率放大模块25选用lm3886型功放芯片，脉冲变压模块26选用er2826型脉冲变压器模块。
30.本装置的一个具体的应用为：将电源线8接入市电，电源模块17将输入的220v交流电转换成3.3.v直流电并对处理芯片20进行供电，心衰患者卧躺在垫体2上，测量心衰患者的身高并通过操作按键6输入至处理芯片20中，处理芯片20将数据存储至存储模块18中，随后将一对足部电极片9和一对腕部电极片分别粘贴固定心衰患者的足踝和腕部上，将足部电极片和腕部电极片的导联线分别插接至足部电极片插头29和腕部电极片插头28中，将多功能监测手环10缠绕并固定于心衰患者的手腕上，将其插接至监测手环插头27中，通过操作按键6设定输出的脉冲电压，处理芯片20接收到脉冲电压输出指令后输出数字信号至数模转换模块22，数模转换模块22将数值信号转换成模拟电信号并传输至可编程定时模块23中，可编程定时模块23产生脉冲电压信号并输出至脉冲合成模块24收到可编程定时模块23输入的脉冲信号后将其与模拟电压合成为目标脉冲并输送至功率放大模块25，功率放大模块25驱动脉冲变压模块26，脉冲变压模块26对输入的电压脉冲进行升压并输出至足部电极片插头29，脉冲电压经过人体后传输至腕部的手腕电极片中，手腕电极片将收集的脉冲信号转换成模拟电信号并传输至模数转换模块19，模数转换模块19将模拟电信号转换成数字信号并传输至处理芯片20中，处理芯片20根据脉冲电压的降幅和心衰患者的身高计算出该患者的生物性阻抗，而生物性阻抗与身体的含水量成正相关，处理芯片20计算出心衰患者的体内含水量；底板的四个角部的重量传感器3将心衰患者的体重实时传输至模数转换模块19中，模数转换模块19将其转换成数字信号并传输至处理芯片20中，处理芯片20将所有重量传感器3传输至的重量相加得到底板、垫体、心衰患者的体重、衣物的总重量，通过操作按键输入减去底板、垫体和衣物重量的指令，处理芯片20减去相关重量后即可得到心衰患者的体重；多功能监测手环10将监测的心率和血氧饱和度模拟电信号传输至模数转换模块
19中进行数模转换并，最后处理芯片20将患者的身体含水量、心率和血氧饱和度信息发送至显示屏5上进行显示同时将上述信息发送至通信模块21中，通信模块21将其无线发送至移动终端中。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
32.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。