ЭЛЕКТРОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПОСТЕЛИ
ELECTRODE DEVICE FOR BED CONDITION MONITORING

Изобретение относится к оборудованию для постели, в частности, больничной или клинической постели, тип которого обозначен в ограничительной части пункта 1. Кроме того, изобретение относится к способу определения, является ли влажной постельная простыня.
Главным образом, изобретение относится к оборудованию, устанавливаемому на постели в целях безопасного определения, является ли постель влажной. Данная проблема может возникнуть, если человек страдает недержанием или обильным потоотделением. Кроме того, потребность в надежном определении факта увлажнения постели может быть актуальной дома, в отношении детей, а также в хосписах или больницах, в отношении пожилых людей. Это стремление обусловлено принципами этики и гуманности, а также гигиеническими нормами и заботой о здоровье. Если существует вероятность увлажнения постели, желательно предусмотреть безопасное и надежное устройство сигнализации, позволяющее быстро решить указанную проблему путем подачи сигнала медицинскому персоналу о необходимости уборки постели.
Одним из видов оборудования для индикации факта влажности постели является так называемая "простыня для мочащих постель". Пример такой простыни известен из патента США 2668202 (Б.Д.Каплан). Подобная простыня представляет собой обычную простыню со встроенными электродами, с помощью которой можно измерить взаимную электрическую изоляцию электродов. Электроды могут быть расположены на простыне параллельно в один слой или организованы в несколько слоев. Когда простыня сухая, сопротивление высокое. Жидкость же уменьшает сопротивление между электродами, особенно, когда содержит соль, что свойственно жидкостям, выделяемым человеческим организмом.
Способ, позволяющий определить факт увлажнения простыни для мочащих постель и сигнализировать о нем, известен из патента США 4347503 (Отто А.Уйехара). Согласно этому способу электрическая цепь регулярно посылает электрические импульсы на электроды простыни. Если простыня влажная, импульсы проходят через простыню и запускают релейную функцию в тиристорном элементе, что приводит к выдаче предупредительного сигнала.
Простыня для мочащих постель и устройство индикации факта увлажнения простыни представляют собой по-своему отличные решения. Указанную простыню можно стирать и использовать снова, к тому же она является недорогой и практичной. Устройство индикации факта увлажнения простыни является замечательным еще и потому, что не требует непрерывной подачи напряжения. Сигнальная функция предусматривает энергосбережение, поскольку импульсы посылаются только периодически, и таким образом, большую часть времени измерительное оборудование находится в экономичном ждущем режиме.
Однако данное устройство имеет определенные недостатки, поскольку система не способна определять, подключены ли электроды к измерительной цепи. Между тем соединение может прерваться, когда пациент непреднамеренно задевает кабели или когда медицинский персонал проводит свои процедуры в отношении пациента. Может также иметь место неисправный монтаж электродов при установке оборудования на постели. Еще один вид нарушения может произойти, если электроды в простыне сломаются, например, из-за износа, с течением времени или частой стирки, и, следовательно, уменьшится их длина. В этом случае будет невозможно получить сигнал об увлажнении постели в любой точке простыни, а только в той зоне, где электроды не повреждены.
Еще одним недостатком указанного оборудования является то, что измерительная цепь питается от батареи. Это означает, что нужно следить за состоянием батареи, за ее способностью непрерывно поставлять энергию. Данное решение не принимает во внимание вопросы безопасности или комфорта пользователя. Пациент находится в непосредственном контакте с влажным участком простыни, поэтому даже слабые измеряющие токи будут беспокоить пользователя. Это воздействие особенно заметно при пульсирующем напряжении, упомянутом при описании известного уровня техники, когда наличие включающейся и выключающейся катушки может вызвать высокий уровень напряжения на электродах простыни для мочащих постель.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в разработке решения, которое обеспечивает бесперебойный мониторинг состояния постели, а также индикацию факта ее увлажнения, и при этом является недорогим и простым. Кроме того, это решение должно учитывать вопросы безопасности и комфорта пользователя.
В соответствии с изобретением поставленная задача решена путем создания простыни для мочащих постель, раскрытой в пункте 1 формулы, которая в том, что касается электродов, являющихся отдельными электродами, оснащена электрическими соединениями для по меньшей мере одной дополнительной точки электрода. Таким образом, обеспечена возможность измерения длины отдельного электрода и, соответственно, нахождения возможной неполадки. Поскольку электроды изготавливают из проводящего материала, их электрическое сопротивление является низким, и простое измерение электрического сопротивления электрода будет указывать на наличие неполадки. По этой причине можно легко определить, повреждена ли увлажняемая простыня или она полностью функциональна.
В одном из вариантов изобретения, соответствующем пункту 2 формулы, электрические разъемы на электродах выполнены таким образом, что первое соединение клеммы предусмотрено на одном конце электрода, называемом первым концом, а другое соединение клеммы предусмотрено на другом конце электрода, называемом другим концом электрода. Этот вариант является целесообразным, поскольку позволяет проверить на предмет неполадки всю длину электрода.
Особенно предпочтительным является вариант изобретения, в котором электрические соединения проведены к большему количеству точек электрода. Такой вариант позволяет определить, какая именно часть простыни для мочащих постель стала влажной, и следовательно, в зависимости от расположения влажного пятна, дает указание на тип телесной жидкости. Это означает, что вид проблемы немедленно доводится до медицинского персонала. Такое техническое решение представляет особую важность, если пациент находится дома или в специальном помещении, где медицинский персонал не всегда в пределах досягаемости. Электроды могут таким образом составлять единый длинный электрод с большим количеством электрически подсоединенных точек контроля или отдельных секций, которые могут рассматриваться как отдельные электроды.
Электрические соединения для подключения электродов к измерительной цепи оканчиваются штекерными соединениями, располагаемыми на увлажняемой простыне. Это техническое решение является предпочтительным, поскольку обеспечивает возможность подключения электродов к измерительной цепи, предназначенной для выявления факта влажности простыни для мочащих постель. Кроме того, это означает, что простыня легко может быть отделена от отсоединенных кабелей после своего использования.
Согласно одному из вариантов изобретения разъемы расположены на простыне совместной группой, предназначенной для подсоединения дополнительного разъема, установленного на кабеле для подключения электродов к измерительной цепи. Группировка разъемов организована симметрично, благодаря чему дополнительный разъем можно подключить несколькими способами, каждый раз обеспечивая электрическое соединение всех проводников разъема. В простейшем варианте, где каждый из по меньшей мере двух электродов имеет электрическое соединения с каждым концом электрода, имеют место четыре соединения, которые практически могут быть размещены в каждом углу квадрата. Поскольку не важно, какой электрод подключен к тому или иному порту измерительной цепи, очевидно, что разъемы можно вращать, и, следовательно, ввод можно обеспечить для каждого поворота на девяносто градусов, что дает четыре варианта правильного подключения. Подобная конструкция облегчает медицинскому персоналу подключение простыни к измерительной цепи, так как разъем можно соединять воедино произвольным образом. Выход кабеля обеспечивает возможность проведения кабеля до любой из четырех сторон, благодаря чему облегчается проводка кабеля к измерительной цепи по маршруту, исключающему возможность отсоединения кабеля от электрических контактов простыни.
Измерительная цепь выполнена с возможностью проверки электродов на предмет повреждения. Поскольку электрические соединения подведены к измерительной цепи с обоих концов электродов, можно выполнить простой тест на проводимость, т.е. измерить сопротивление соединения для проверки факта подключения измерительной цепи к электродам простыни и, кроме того, для проверки что они не отключены. Таким образом, обеспечиваются основные условия для обнаружения жидкости на простыне для мочащих постель. Очевидно, что такой тест следует выполнять для всех электрических проводников, составляющих электроды.
Измерительная цепь также выполнена с возможностью проверки электродов на соединение через короткое замыкание. Если с простыней для мочащих постель случилась какая-то ошибка и с электродами произошло короткое замыкание, это важно зарегистрировать, так как в этом случае требуется замена простыни на исправную. Данный тест включает в себя также тестирование на неполадки кабеля, соединяющего простыню для мочащих постель с электродами и разъемами, поэтому в конечном итоге неполадки следует искать в кабеле и в разъеме.
Если простыня для мочащих постель имеет большое число электродных секций, совместно составляющих электрод, измерительная цепь выполнена с возможностью проверки каждой секции. Если обнаружено, что электрод отключен, измерительная цепь реализует возможность подключения более одной точки электрода к одному и тому же измерительному порту. Таким образом, значение ошибки сводится к минимуму, и систему можно продолжать эксплуатировать до появления удобного случая для замены простыни полнофункциональной простыней. В этом случае было бы целесообразно, чтобы о ситуации ограниченной функциональности предупреждал оповещающий сигнал, информирующий обслуживающий персонал об ошибке. Тот факт, что измерительная цепь подсоединена к электродам в большем количестве точек, повышает надежность указания об увлажнении постели, поскольку поломка электрода в простыне не обязательно выводит из строя сам прибор.
Для повышения надежности индикации увлажнения постели измерительная цепь выполнена с возможностью измерения влажности простыни для мочащих постель. Измерительная цепь может определить это путем измерения электрических параметров между двумя или несколькими электродами. Используемый способ измерения позволяет измерять активное сопротивление, емкость или полное сопротивление между электродами. На практике измерения можно проводить с регулярностью, обеспечивающей компромисс между энергопотреблением и своевременным выявлением влажного состояния постели. Кроме того, чувствительность измерительной цепи должна быть адаптирована для проведения измерений, указывающих на наличие жидкости, содержащей проводящие ионы в концентрации, известной для телесных жидкостей.
В целях повышения надежности указания влажности постели измерительная цепь должна регулярно переключаться между выполнением первой функции, заключающейся в тестировании всех проводников в электродах на предмет их целостности и исправности, и выполнением второй функции, заключающейся в проведении измерений на предмет выявления влажности постели.
Измерительная цепь может быть расположена в собственном корпусе, в комплекте с блоком питания и средством подачи сигнала. В случае регулируемой кровати, содержащей приводную систему и управляющий блок, предпочтительно, чтобы управляющий блок дополнительно включал в себя измерительную цепь для подсоединения простыни, поскольку сигнал, указывающий на влажность постели, может передаваться окружающим через это подсоединение кровати, или быть представлен отдельно на панели управления кроватью. Аналогично сигнал от отдельной системы для оповещения о факте увлажнения постели может передаваться на управляющий блок для регулируемой кровати и тем самым быть составной частью информации, которая передается от приводной системы.
Для того чтобы повысить безопасность пользователя, измерительная цепь гальванически изолирована от управляющего блока, так что подача энергии происходит индуктивно. Таким образом подключение, которое человек в постели имеет к электросети, гальванически разделено на два контура, где первый контур обеспечивает приводную систему питанием от электросети через трансформатор, а второй контур индуктивного подключения поставляет только ограниченное количество энергии в измерительную цепь, а также в простыню для мочащих постель. Поскольку передача сигнала между управляющим блоком и измерительной цепью происходит оптическим способом с помощью оптопар, устраняются любые потенциальные ошибки.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает регулируемую постель,
фиг.2 изображает простыню для мочащих постель, с указанием положения электродов и электрических соединений,
фиг.3 изображает кабель, обеспечивающий электрическое соединение между простыней для мочащих постель и измерительной цепью,
фиг.4 изображает принципиальную схему гальванически изолированной электрической измеряющей цепи.
Фиг.1 показывает регулируемую постель 1, оборудованную двигателем в виде линейных электрических приводов 2, 3, 4, 5, обеспечивающих регулировку формы опоры и высоты постели. Линейные электрические приводы хорошо известны из патентов ЕР 531247, ЕР 586326, ЕР 647799 и ЕР 662573 (все принадлежат компании Линак А/С), в которых объясняется конструкция и функциональные возможности электрического линейного привода. Приводы регулируемой постели управляются панелью 6, которая, как и эти электрические приводы 2, 3, 4, 5, связана с управляющим блоком 7. Управляющий блок 7 соединен с источником питания, обеспечивающим электроэнергию для работы управляющего блока и для работы электрических приводов 2, 3, 4, 5. Электрические приводы 2, 3, 4, 5 связаны с управляющим блоком через кабель, оснащенный штекером. Управляющий блок 7 снабжен портами для подключения различных видов оборудования для приводной системы, причем указанные порты выполнены с возможностью приема от подключенного оборудования сигнала о произошедшем событии. Сигнал может генерироваться просто путем замыкания накоротко контактных точек порта. В другом варианте изобретения порт выполнен с возможностью приема сигнала в виде напряжения или тока.
Согласно еще одному варианту изобретения порт выполнен с возможностью подключения простыни 8 для мочащих постель, показанной на фиг.2. Эта простыня 8 используется в постели 1 для индикации факта увлажнения постели, с тем чтобы предупредить медицинский персонал о требующейся помощи. Простыня 8 для мочащих постель представляет собой нижнюю простыню постели, она снабжена двумя электродами 9, 10, которые проходят в этой простыне 8 в форме лабиринта. Каждый электрод 9, 10 в простыне 8 оснащен на обоих своих концах разъемом 11, 12; 13, 14. Таким образом, мониторинг электродов 9, 10 на предмет целостности и исправности можно осуществлять путем проверки соответствующего участка. Управляющий блок 7 выполнен с возможностью проведения тестирования, является ли подключенная простыня 8 полностью функциональной, осуществляемого путем выполнения простой проверки на проводимость между двумя разъемами 11, 12; 13, 14 и каждым электродом 9, 10. Если в ходе проверки установлен факт того, что простыня 8 является полностью функциональной, управляющий блок 7 переходит в другое состояние, в котором порты функционируют в качестве измерительной цепи, измеряя проводимость между двумя электродами, 9, 10. В нормальном состоянии, в котором простыня 8 для мочащих постель сухая, электрическая изоляция между электродами 9,10 является высокой. Если простыня стала влажной от телесной жидкости, содержащей соль, электрическая изоляция между электродами 9, 10 нарушается и, следовательно, электрический ток может течь от одного электрода 9, 10 к другому. Если электричество превышает некоторое пороговое значение, предупреждающий сигнал дает понять, что произошла ситуация, при которой постель стала влажной. Во время своего функционирования управляющий блок 7 выполняет последовательность действий, из которых первое заключается в определении, являются ли электроды 9, 10 простыни 8 неповрежденными и функциональными, второе действие заключается в определение того, существует ли прямое короткое замыкание или более высокая проводимость (увлажнение постели) между электродами 9, 10, и затем третьим и последним действием является пребывание в режиме ожидания. Продолжительность указанных двух определительных действий является короткой в целях экономии энергии. В силу этой причины режим ожидания, в котором измерительная цепь не активна, является сравнительно долгим по отношению к всему циклу, он должен быть рассчитан на основе подходящего компромисса с учетом того, как быстро следует получать сигнал об увлажнении постели после происшествия соответствующего инцидента.
Как показано на фиг.2, электрические разъемы 11, 12, 13, 14 расположены на простыне 8 в виде квадрата. Подобное решение показано на фиг.3 для кабеля 15, где разъемы 16, 17, 18, 19 соединены по двое с помощью соединительной вставки, однако также приемлемо использовать устройство, в котором четыре соединения 16, 17, 18, 19 установлены в форме квадрата. Поскольку разъемы 11, 12, 13, 14 на простыне 8, а также разъемы 16, 17, 18, 19 на кабеле 15 монтируются квадратично, две эти части можно соединять четырьмя различными способами, любой из которых обеспечивает надлежащее функционирование простыни 8 для мочащих постель. Это достигается за счет того, что пары электрических разъемов 11, 12; 13, 14 электродов 9, 10 устанавливают, как показано на фиг.2, под углом сто восемьдесят градусов (половина оборота) по отношению друг к другу относительно центральной точки в зоне подключения. Данное обстоятельство делает монтаж кабеля 15 на простыне 8 особенно простым, так как не нужно принимать во внимание какие-либо факторы, касающиеся маркировки соединений определенным образом. Кроме того, это дает преимущество, заключающееся в том, что соединение электрических разъемов 11, 12, 13, 14 простыни и электрических разъемов 16, 17, 18, 19 кабеля можно осуществлять способом, благодаря которому жильный участок 20 кабеля становится возможным проводить наиболее практичным образом при подключении простыни 8 к управляющему блоку 7. Например, может быть выбрана маршрутизация проводки кабеля 15, обеспечивающая лучшую защиту от случайного отсоединения от простыни 8, или маршрутизация проводки кабеля 15, при которой кабель 15 не может быть поврежден подвижными частями кровати при ее регулировке.
Причина, в силу которой электрические клеммы 11, 12, 13, 14 расположены на простыне квадратично, обусловлена их количеством. Если число соединений составляет, например, двенадцать, то они также могут быть расположены симметрично для обеспечения подключения кабеля под произвольным углом по отношению к электрическим разъемам в простыне для мочащих постель.
Электрические разъемы 11, 12, 13, 14 образуют соединения с электрическими разъемами 16, 17, 18, 19 кабеля 15. Особо подходящий тип имеет форму кнопки-защелки как для одежды. Другой конец кабеля 15 оснащен штекером 21 универсального типа, который вставляется в гнездо порта управляющего блока 7.
Особо предпочтительный вариант принципиальной схемы измерительной цепи приведен на фиг.4. Такая схема выгодно отличается тем, что простыня для мочащих постель и измерительная цепь гальванически изолированы от приводной системы. Это означает, что высока безопасность пользователя, заключающаяся в недопущении электрического удара. Напряжение для питания измерительной цепи берется от питания приводной системы, которая уже сама по себе гальванически изолирована от электрической сети, подключенной через первый трансформатор. Питание измерительной цепи поступает от еще одной индуктивной связи, снабженной генератором, питающим первичную катушку энергией, которая через индуктивную связь поставляет энергию для еще одной катушки, забираемую от этой последней катушки, являющейся вторичной катушкой. Электрическая энергия, получаемая от вторичной катушки, представляет собой пульсирующее электрическое напряжение, выпрямленное и сглаженное для подачи в измерительную цепь. Безопасность пользователя обеспечивается, в особенности, за счет того, что энергоснабжение, передаваемое с помощью катушки индуктивности, является настолько малым, что в принципе не может произойти ситуация, способная причинить вред пользователю. Диод Зенера, который подключен параллельно сглаживающему конденсатору, предотвращает накопление высокого напряжения на конденсаторе, благодаря чему его энергия поддерживается на низком уровне. При этом сигнальные маршруты, ведущие к измерительной цепи и обратно, оснащены гальванической изоляцией в виде оптопары, поэтому возможная ошибка в управляющем блоке не вызовет тока замыкания, являющегося потенциально опасным для человека. Энергия, используемая в измерительной цепи, берется исключительно от индуктивной связи. Система передачи исходящих и входящих сигналов измерительной цепи включает в себя один вход и один выход. При активации входа, отмеченного В, транзистор оптопары работает в качестве замыкателя накоротко для двух соединений простыни, которые подведены к концам терминалов двух электродов. Это означает, что два электрода последовательно соединяются через оптопары и будут коротко замыкаться тем же образом, что и при увлажнении постели. Измерительная цепь с усилителем С зарегистрирует это и подаст сигнал в точку А через оптопару, являющуюся выходом для информирования управляющего блока об увлажнении постели. Если управляющий блок подает оперативное напряжение на вход В, следует ожидать, что выход А активен. Если этого не происходит, управляющий блок может установить, что простыня была отключена или имела место поломка одного из электродов. Поэтому управляющий блок может сигнализировать об этом сотрудникам для того, чтобы они решили возникшую проблему. Конечно, существует вероятность, что функциональность простыни остается ограниченной, если произошла поломка в одном из ее электродов. Измерительная цепь поэтому может в ходе эксплуатации осуществлять регулярное тестирование, переключаясь попеременно между режимом проверки исправности электродов и соединений и режимом проверки на короткое замыкание между электродами. Тестирования и измерения можно проводить периодически через короткие промежутки времени, т.е. с интервалом в долю секунды. В зависимости от того, насколько скоро нужно получить сигнал о факте увлажнения постели, в период времени, через который измерительная цепь входит в режим ожидания, может быть вставлена пауза. Продолжительность паузы может быть очень длинной, например несколько минут. Описанные выше этапы проверки, измерения и ожидания и их временные интервалы управляются микропроцессором, который предусмотрен в управляющем блоке и снабжен программным кодом, обеспечивающим выполнение его функций.