安寢一老年人自動排便處理控制系統設計與研究

趙明舉 張敢

【摘 要】本文介紹設計了一種安寢一老年人自動排便處理系統設備，主要有智能護理控制主機和智能護理床構成。智能護理主機主要可以通過生物化學反應電化學傳感器能夠識別人體大便的傳感器，通過水位探針來采集人體尿液的產生和感知凈水箱里面的水位;通過MKB0908來感知臥床病人在產生大小便過程中體溫、心率和血壓的變化，上水和排污系統可以通過電磁閥的通過過程來產生。系統中央處理器（ARM）可以實時、動態顯示病人出現大小便過程的生命體質特征參數，完成對大、小便之后的沖洗、收集、烘干、上水、排污等系列工作。智能護理床主要有自動/手動起背（0?～30?）、防下滑、調節防下滑、防側滑有效防止倒（30?～60?）、自動反身功能（0?～30?），符合護理標準、保護長期臥床人員的腰脊功能（起背時背板帶動床墊向上、向后自動拉升，床墊和后背保持相對位置保持不變）、緊急斷電功能、配備夜護感應燈。

【關鍵詞】ARM控制器;智能護理;大小便;傳感器

一、緒論

老年人臥床大小便護理儀設備將使臥床病人徹底告別便盆和尿不濕的傳統護理年代，避免了異性護理的尷尬，讓使用者不再感覺自己是個累贅而產生的負罪感，讓護理工作變得更加輕松。然而由于該弱勢群體數量大、護理人員緊缺和護理費用高等問題，導致這些弱勢群體的家庭護理矛盾日益凸顯。目前市場上的長期臥床病人大小便清潔護理機在“智能護理”方面己比較完善，已經具有大小便自動識別與回收、溫水清洗與自動烘干等功能，達到了“人性化”護理的要求，但在使用過程中仍然需要專門的“陪護人員”，對于絕大多數現代家庭而言，無論從人力還是財力，這都將是一個沉重的負擔，同時也限制了大小便清潔護理機在家庭中的推廣使用，因此，社會迫切需要一種在現有護理功能的基礎上能夠實現“無人護理”功能的新型大小便清潔護理機。

二、智能護理床主要設計功能

1、自動/手動起背（0?～30?）;

2、防下滑、調節防下滑、防側滑有效防止倒（30?～60?）;

3、自動反身功能（0?～30?），符合護理標準;

4、保護長期臥床人員的腰脊功能（起背時背板帶動床墊向上、向后自動拉升，床墊和后背保持相對位置保持不變）;

5、緊急斷電功能;

6、配備夜護感應燈;

三、智能護理控制主機主要功能

1、智能護理控制裝置主要功能：

① 自動感應功能

②自動收集功能、自動清洗功能和自動烘干功能

③模式設置自由設置功能

④大小便沖洗功能

⑤身體沖洗功能

病人身體的沖洗，需要有合理的控制流程，包括水溫、水壓的控制和烘干排風溫度和風速的控制，還能夠控制沖洗噴頭的方向，能夠使病人感到舒適，而且又能夠沖洗干凈。當大小便被收集完成后，系統迅速進入沖洗環節，干凈溫水通過噴嘴對集便器內部和使用者隱部位進行清潔。噴出的凈水是都是經過預加熱的，可根據使用者的要求設置合適的水溫范圍。

烘干完成后，即本次大小便清理工作結束，大小便斗恢復與人體皮膚的非緊密接觸狀態，保持通風透氣效果。

⑥儲污容器的檢測

當儲污容器污水接近容量限制時，系統能夠報警，并不在進行排污處理，以防止污水溢出，本設計采用智能型非接觸式液位感應器，該器件采用了先進的信號處理技術及高速信號處理芯片，突破了容器壁厚的影響，實現了對密閉容器內液位高度的真正非接觸檢測。液位傳感器（探頭）安裝于被測容器外壁的上下方（液位的高位與低位），非金屬容器無需對其開孔、安裝簡易、不影響生產。

⑦儲水桶的檢測，凈水的加熱控制

統能夠檢測到儲水桶是否放置，以及儲水桶內剩余水量是否越下限，并提示護理人及時加水，加熱桶的加熱控制模塊設計有水溫檢測和水位檢測，防止水溫過高燙傷病人皮膚，以及防止加熱桶干燒等措施。

⑧人機交互功能

護理機采用LCD液晶大屏顯示，結合觸摸功能可以實現系統的參數設置和數據查詢（包括各個傳感器的狀態），以及報警信息的查詢。

2、智能護理控制裝置系統主要構成方案

系統主要由ARM單片機主控板、按鍵板和LCD顯示模塊、傳感/變送器模塊、執行機構模塊、4G全網通通信模塊等幾部分組成。報警信息通過4G無線通訊模塊以及手機APP的形式查看病人情況，有報警就提示監護人及時回家處理。

三、項目研究的創新點

本項目擬在用獨特的大小便檢測裝置，完成人機交互功能和自動控制系統研發，提供一種新的解決方案。

1 獨特的大小便檢測裝置

老年人臥床大小便護理設備研發其中第一階段總體實現過程可利用現有的溫度、濕度、壓力、光電等現有傳感器對信號進行放大、采集、分析來實現部分相關功能;同時也可以結合臥床老人產生大小便時壓力、心率、氣味等生物特征來研制出的傳感器來采集相關信號實現相關功能。

2 人機交互功能設計

可以通過手機、PC機終端實時查看臥床老人有無大、小便產生。第一階段做出對產生污物，實現沖洗相關功能對應實物模型。

3 管道堵塞智能檢測功能

在使用過程中有時候會因為某些造成管道堵塞，特別是大便時排污管道極易造成管道阻塞。該設備通過檢測判斷出水口是否有水流出，在結合排污風機和水泵工作狀態。判斷管道是否阻塞，并能夠及時關閉控制，產生報警信息，通知護理監護人員及時處理，排除故障。

四、結論

針對臥床不起的相關人群，大小便護理設備可使病人徹底告別便盆和尿不濕的傳統護理年代，避免了異性護理的尷尬，讓使用者不再感覺自己是個累贅而產生的負罪感，讓護理工作變得更加輕松。

可解決臥床病人帶來的護理人員緊缺和護理費用高、無人照看等系列問題。大小便清潔護理機在家庭中的推廣使用，解決了中國目前面臨老齡化社會進程中難題，能夠實現針對臥床病人“無人護理”的社會難題，提高家庭生活的幸福指數。

題目來源：

2021年度鄭州科技學院校級橫向預研科研項目，項目類別：自然科學，項目名稱《安寢-老年人自動排便處理控制系統研發》。