基于物联网的患者护理辅助系统

技术领域

本发明涉及医疗通信技术领域，具体为基于物联网的患者护理辅助系统。

背景技术

随着医疗卫生行业的不断发展，医院的智能化、信息化程度逐渐提高，医疗体制也逐步完善，医院护理呼叫系统的应用也越来越广泛。现有技术中，护理呼叫系统包括管理主机以及设置在医院各处的、分别与管理主机相连接的护理呼叫设备。当患者有需要时，可以通过身边的护理呼叫设备发起呼叫请求，管理主机接收到呼叫请求后，判断呼叫请求的来源，向其它护理呼叫设备发送呼叫信息，呼叫信息中包括呼叫请求的来源，其它护理呼叫设备接收到呼叫信息后，播放发起呼叫请求的来源，以提醒医护人员。医护人员听到播放的信息后，可以通过护理呼叫设备接听呼叫，与患者通话，为患者提供帮助。但是现有的情况中会出现以下两种情况：

1采用按键式对于一些无力按动的患者无法达到检测的目的；采用触摸式的按键又会造成误动给护理人员带来不便。

2现有护理呼叫系统，应答系统接收到信号后，会安排护士处理，但是对于大型的医院存在同时多个呼叫的现象，应答之后没法确认哪个更紧急，因此在护士人手不足的情况下不能够精准快速的给紧急的患者进行处理。

因此设计一种可以自动识别患者呼叫等级的基于物联网的患者护理辅助系统成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有自动识别患者呼叫等级的基于物联网的患者护理辅助系统。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

基于物联网的患者护理辅助系统，包括作为服务器端的应答系统和作为物联网终端的呼叫终端，所述呼叫终端设有缓急检测模块，所述缓急检测模块用以辨识呼叫按键按下的状态确定发送高等级呼叫状态还是普通呼叫状态；还包括物联网检测终端，所述物联网检测终端包括床体状态检测模块、环境检测模块以及传输模块；当检测到呼叫按键为连续按下时且两次按下按键的时间间隔小于连续阈值Tc时，此时发送高等级呼叫状态；当呼叫按键为单独按下时，此时发送普通级呼叫状态；当呼叫按键为长时间保持按动状态或间断保持按动状态，同时未触发按键时，此时发送确认级呼叫状态；所述高等级呼叫状态优先于普通级呼叫状态；所述应答系统接收到呼叫终端的高等级或确认级的呼叫之后，启动呼叫终端匹配的物联网检测终端，通过人工识别或者人工智能识别是否为相应的等级，并根据结果安排护士进行服务。

更好的，所述呼叫按键按下的次数大于上限阈值N时，或，呼叫按键连续按下的时间大于正常阈值Ts时，判定为异常级呼叫状态，并启动物联网检测模块进行确认。

更好的，所述缓急检测模块包括感应线圈、放大电路、永磁铁，所述感应线圈和放大电路的输入端电气连接，所述放大电路和呼叫终端的控制器电气连接；所述感应线圈设置在按键的下部，所述永磁铁设置在按键的侧面，或者，所述永磁铁设置在按键的下部，所述永磁铁的磁场方向和感应线圈的轴线方向平行，所述感应线圈设置在按键的下部，当按键和永磁铁发生相对运动时，感应线圈产生电动势；控制器检测产生的电动势的变化，其中电动势变化的周期对应按键的时间间隔，其中连续波动的时间段内电动势的峰值或谷值的个数对应按键的次数。

更好的，所述感应线圈位于按键的下部时，永磁铁设置在感应线圈的两侧；所述永磁铁设于按键的下部时，永磁铁设置两个且两永磁铁相吸，所述感应线圈设置在两个永磁铁之间。

更好的，所述缓急检测模块为压力传感器，所述压力传感器设置在按键的下部，所述压力传感器和呼叫终端的控制器电气连接；控制器检测产生的压力值的变化，其中压力值变化的周期对应按键的时间间隔，其中连续波动的时间段内压力值的峰值的个数对应按键的次数。

进一步的，所述床体状态检测模块为压力传感器，所述压力传感器均匀设置在床体的外周上，所述环境检测模块为录音器。

进一步的，所述物联网检测终端常态下为待机状态，所述缓急检测模块检测到信号波动之后，启动物联网检测终端，所述物联网检测终端启动床体状态检测模块、环境检测模块采集环境信息；所述呼叫终端发送呼叫信息后，物联网检测终端将采集的信息发送到应答系统；应答系统根据物联网检测终端采集的数据判定呼叫终端发送的呼叫等级是否准确，如果准确则进行医护处理。

进一步的，判定呼叫终端发送的呼叫等级是否为高等级或普通级的方法包括以下步骤：计算每一个时间点任一两个压力传感器的差值，如果任意一个差值大于剧烈阈值，则说明患者在活动并在按动按键，如果没有则播放录音，通过录音人工判断。

进一步的，判定呼叫终端发送的呼叫等级是否为确认级的方法包括以下步骤：计算每一个时间点任一两个压力传感器的差值，如果任意一个差值大于剧烈阈值，同时存在该时间段内压力传感器的输出值保持波动状态。

进一步的，所述呼叫终端设有护士识别模块，还包括护士识别终端，所述护士识别终端佩戴在护士身上；当护士在呼叫终端对应的病床前护理作业时，呼叫终端的识别模块自动识别护士识别终端，并将护士的信息发送到应答系统；应答系统检测到有需要紧急处理的患者时，通过护士识别模块确定护士的位置并给距离最近的护士发送护理请求；所述护士识别模块为蓝牙模块，所述护士识别终端为设有蓝牙模块的手机、pda或平板；或者所述护士识别模块为射频读卡器，所述护士识别终端为射频卡，所述射频读卡器的识别范围大于病床的长度。

本发明的有益效果为：

通过本发明公开的技术方案可以实时识别患者的需求，判定患者是否需要进行紧急的护理操作，并安排相应的护士或者就近的护士对患者进行护理。应用本发明的技术方案可以提高护理工作的效率，进而提升护理服务的质量，同时降低了因护理不及时导致患者出现危急情况的概率。

附图说明

图1是本发明一种实施例的呼叫终端的按键的示意图；

图2是本发明另一种实施例的呼叫终端的按键的示意图；

图3是本发明整体系统的示意图。

图中：

130、护士识别模块；120、物联网检测终端；110、缓急检测模块；100、呼叫终端；200、应答系统；12、永磁铁；11、放大电路；10、感应线圈；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

本发明公开了一种基于物联网的患者护理辅助系统，主要用于解决目前呼叫护理系统中辅助确认患者要求护理服务的优先等级，解决护士因来回往复的多次行动导致护理工作劳动量的加大。该系统包括呼叫终端和应答系统，呼叫终端与应答系统之间通过有线或无线的方式实现数据的传输。

首先对呼叫终端进行了改进，包括对呼叫终端的按键的改进和在呼叫终端设置物联网检测终端。呼叫终端设有缓急检测模块，所述缓急检测模块用以辨识呼叫按键按下的状态确定发送高等级呼叫状态还是普通呼叫状态，即通过对按键的改进实现对按键按下状态的识别，根据按键按下的状态判定患者是真正需要护理还是误动导致的无效呼叫，或者是急需护士对进行患者的护理。

物联网检测终端包括床体状态检测模块、环境检测模块以及传输模块。床体状态检测模块主要用以检测床体的各个支撑机构的压力，以此判断患者是否在活动的状态。正常状态下实现呼叫按键的按下，身体的活动具有一定的规律，通过床体状态检测模块可以检测到上述规律，通过判断是否符合上述规律即可以实现按键按下的确认。环境检测模块主要用以采集环境数据，包括录制声音、录制视频或图像、采集气体等。如果病床为高端的病床，具有采集病人生理数据的仪器设备等，物联网检测终端还可以设置信号采集接口，用以获取各个仪器采集的数据，如心率、血压、血氧饱和度等。物联网检测终端采集上述数据同样可以作为判断依据。传输模块即通信模块，目前物联网检测终端使用的通信模块可以为WiFi模块、蓝牙模块、4G通信模块、NB-IoT通信模块等等。物联网检测模块将检测到的数据发送到应答系统，应答系统通过内部的程序判断并给出判断的结果。

基于上述系统，本发明还公开了一种判定呼叫状态的一种方法，包括以下步骤：

情形一：检测到呼叫按键连续的按下，此时判断相邻两次按下按键的时间间隔，如果时间间隔小于连续阈值Tc，说明患者或者陪护人员处于着急状态下多次按键呼叫的本能反应。此时如果是呼叫终端进行检测，则呼叫终端发送高等级呼叫状态给应答系统；如果是应答系统对呼叫进行检测，即呼叫终端将按键按下时呼叫发送给应答系统，应答系统根据上述方法进行判断，如果符合上述规律则判定为高等级呼叫状态，并进行优先处理。

根据按键的特性和人们快速按键的频率设定连续阈值Tc取值为100ms～200ms，本实施例中采用200ms。

在该种状态下存在小孩子以此为玩具进行按动玩耍的情况，为了避免该种情形导致的误呼叫，对按键的次数或者持续按键的时长做一下限定，也可以同时判定按键的次数和持续连续按键的时间，两者任意一个达到限值都会取消呼叫。此时所述呼叫按键按下的次数大于上限阈值N时，或，呼叫按键连续按下的时间大于正常阈值Ts时，判定为异常级呼叫状态，并启动物联网检测模块进行确认。其中上限阈值N可以为5～10，本实施例中限定为10，在连续按下10次及以上则判定为误动，不启动呼叫。其中正常阈值Ts设定为2～5s，本实施例中设定为3秒，在连续按动的动作持续3秒之后确定为异常级呼叫状态。

该状态下，可以取消呼叫，同时也可以发送呼叫信号，同时将物联网检测模块采集的数据发送到应答系统200，通过应答系统200的人工智能识别模块或者是通过管理人员手工确认是否是真实的呼叫。

情形二：当呼叫按键为独立按下，即在设定的时间范围内没有多次按下，如在5秒之内没有第二次按下按键。此时可以确认为正常的呼叫状态。

情形三：对应身体虚弱的患者，有时候会出现无法按动按钮或按键的情况，此时患者可能触摸到按键但是无法触发按键，使按键长时间处在扰动的状态。此时，患者需要服务但是无法呼叫护士。对于该状态，当呼叫按键为长时间保持按动状态或间断保持按动状态，同时未触发按键时，此时发送确认级呼叫状态。此时同样触发呼叫护士，给应答系统发送护理的请求。

情形四：误动的检测，在按钮被持续按压，如手持式的呼叫设备散落到床上且被患者压在身下，此时按键处于长时间的误动状态，此时检测按键按下并保持的时间长度，如果达到设定的异常误动阈值则忽略此次呼叫。其次，在受到撞击或者跌落产生撞击之后触发按键，此时检测按键按下的速度，通过检测信号的波动情况判断，如果触发按键的时间小于异常波动阈值，如小于10ms的状态则判定为异常的呼叫状态，并取消呼叫。

上述呼叫状态中，所述高等级呼叫状态优先于普通级呼叫状态。

上述情形中属于初步的判定，对于高等级呼叫状态和普通等级呼叫状态则判定的准确率较高，但是对于确认级的呼叫和取消呼叫的状态，则需要进一步确认，此时可以同步发送物联网检测终端检测的数据进行判断，或者是应答系统请求物联网检测终端发送采集的数据进行进一步的判断。

所述应答系统接收到呼叫终端的高等级或确认级的呼叫之后，启动呼叫终端匹配的物联网检测终端，通过人工识别或者人工智能识别是否相应的等级，并根据结果安排护士进行服务。

实现上述判别方式可以在呼叫终端100也可以在应答系统200。实现高等级呼叫状态和普通呼叫状态可以在上述两个装置中进行识别，在判定异常级呼叫状态时，则需要在呼叫终端100上进行，基于此，本发明中的缓急检测模块包括感应线圈10、放大电路11、永磁铁12，所述感应线圈10和放大电路11的输入端电气连接，所述放大电路11和呼叫终端的控制器电气连接。

如图1所示，所述感应线圈设置在按键的下部，所述永磁铁12设置在按键的侧面。或者如图2所示，所述永磁铁设置在按键的下部。在上述两种结构方式下，都必须设置所述永磁铁12的磁场方向和感应线圈10的轴线方向平行。此时，感应线圈和永磁铁发生相对运动时，感应线圈内部的磁通量发生改变，进而会在感应线圈两端产生电动势。感应线圈的外端连接电阻以产生环流。将其中一个感应线圈与电阻的连接点与运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端与控制器电气连接，控制器设有AD转换模块，进而可以检测出感应线圈10产生的电动势的大小。

控制器根据产生的电动势的变化进行识别。由于按动的状态是变化的，但是其变化的过程是有规律的，通过采集电动势变化的周期可以判定按键按下一次的时间，进而可以判定按键按下一次的时间间隔。该时间间隔可以为按键按下一次的时间周期，也可以是两次按键之间的间隔时间。进行两次按键之间的间隔时间的计算时，即检测按键产生的两个电动势波形图之间0电动势持续的时间长度。时间间隔为按键按下一次的周期时、时间间隔为两次按键之间的时间段两种状态下连续阈值Tc的取值方式不同。

通过计算在连续波动的时间段内电动势的峰值或谷值的个数对应按键的次数。获取时间间隔和按键的次数之后即可以根据本发明公开的方法进行判定。

按键都会有扰动状态和稳定的触发状态。本发明在检测到扰动状态也可以触发呼叫，以免因患者无法触发按键导致无法得到及时的救护。对于一些患者，在触摸到呼叫终端之后，对按键进行按动，但是由于自身比较虚弱，无法触发按键，通过本发明改进的按键，在波动状态下，会产生一个微弱的电动势，通过放大电路进行放大后会检测到一个波动的电压信号，根据电压信号持续的时间长短判定时候是需要护理但是无法按动按键的情况。设定满足确认级呼叫状态的波动电压信号的时间长度的1～5秒，本实施例采用1秒作为阈值，当波动的电压信号持续一秒之后即判定为确认级的呼叫状态，此时当波动状态持续一秒之后，判定为确认级呼叫状态。在该种状态下，可以拨通呼叫终端的通话系统进行确认，也可以读取物联网检测终端采集的数据进行判断。

更好的，为了使感应线圈产生较大的电动势，如图3所示，所述感应线圈10位于按键的下部时，永磁铁12设置在感应线圈10的两侧；所述永磁铁12设于按键的下部时，永磁铁设置两个且两永磁铁相吸，所述感应线圈10设置在两个永磁铁之间。

基于上述原理，可以采用检测按键压力的方式进行判定，上述原理中判定的依据为电动势，该方式中判定的依据为压力值，而最终状态下，压力值也是转换成了电压值。该方式中所述缓急检测模块为压力传感器，所述压力传感器设置在按键的下部，所述压力传感器和呼叫终端的控制器电气连接。压力传感器可以设置在按键的下部，此时按键的下部设有复位的弹簧，压力传感器设置在弹簧与按键之间。压力传感器也可以设置在按键本身的复位弹簧与其支撑机构之间。对于复位机构的按键或者按钮则直接安装在按键的下部进行承力。

控制器检测产生的压力值的变化，其中压力值变化的周期对应按键的间隔时间，其中连续波动的时间段内压力值的峰值的个数对应按键的次数。其判定的方式与上述方式相同。

本实施例中通过检测患者在床体上的活动规律判断其是否在按下呼叫按键的操作。为了检测该状态，本实施例中床体状态检测模块为压力传感器。其中压力传感器均匀设置在床体的外周上。具体的，床体本身的主体形状为矩形，其下部设有支撑腿。在该实施例中，可以在床体上部平面的下部设置传感器矩阵，此时传感器均匀分布在患者身体的下部的床体表面上。每一个传感器检测一个部位的压力值，可以通过压力值检测出受压力的范围，进而可以确定患者躺在床上的位置，而在患者活动的过程中，各个压力传感器的压力值会发生变化，进而可以判断出患者移动或挪动身体部位的变化。通过人工智能深入学习各种按键的动作下的传感器矩阵各个压力传感器的变化情况，达到智能识别按下呼叫按键的功能。

更为简单的，在床板与床板的支撑腿之间设置压力传感器，最多的情况下，在床体下部的周边设置压力传感器，一周可以设置6到8个。再去拿取呼叫终端或者够到呼叫按键的情况下，各个压力传感器的受力情况不同，通过判定这种不同可以判定是否是按动呼叫按键。更好的，在执行拿取呼叫终端或者够到呼叫按键各个压力传感器的压力值不同，为了保证更好的的准确率，对执行动作期间的任意两个压力传感器的压力值做差值，通过与设定的执行拿取呼叫终端或者够到呼叫按键的压力值差值比较，确定是否是在进行护理呼叫。

判定呼叫终端发送的呼叫等级是否为高等级或普通级的方法包括以下步骤：

计算每一个时间点任一两个压力传感器的差值，如果任意一个差值大于剧烈阈值，则说明患者在活动并在按动按键。如呼叫终端在床体的没有个方位上，为了呼叫患者会向该方位挪动，此时该方位对应的压力传感器的压力值会增大，远离该方位的压力传感器的压力值会减小，此时这个量压力传感器的差值就会大于剧烈阈值，通过实际的测试和统计确定合适的剧烈阈值。

进一步的，在检测到两个压力传感器的差值大于剧烈阈值的时候，检测在改时间段之内，压力传感器的压力值是否是变化的状态，如果是变化的状态则确定为按下呼叫按键的操作，如果保持稳定则说明没有去按动按键。

所述环境检测模块为录音器或者摄像头。环境检测模块用以采集环境信息，包括患者的说明信息，患者的图像信息。物联网检测终端采集这些信息并将这些信息发送到应答系统，以便应答系统进行确认护理呼叫是否是真实的。

为了达到节能的效果，所述物联网检测终端常态下为待机状态，所述缓急检测模块检测到信号波动之后，启动物联网检测终端，物联网检测终端启动后采集信息。所述物联网检测终端启动床体状态检测模块、环境检测模块采集环境信息。所述呼叫终端发送呼叫信息后，物联网检测终端将采集的信息发送到应答系统。

应答系统在确定为高等级呼叫状态和确认级呼叫状态时，根据物联网检测终端采集的数据判定呼叫终端发送的呼叫等级是否准确，如果准确则进行安排医护工作。

本实施例公开了采用床体检测模块判定的方法，在床体检测模块判定不准确的情况下，则播放环境检测模块采集的录音信息，通过人工判断录音的内容进行确认。或者接通语音通话进行判定。

更好的，为了准确的确认护士在的位置以便于安排就近的护士去处理护理工作，在呼叫终端上还设置有护士识别模块130。同时在护士身上配置与之配合使用的护士识别终端。当护理人员或者护士靠近呼叫终端的时候，呼叫终端的护士识别模块130自动识别护士识别终端，并将读取的数据发送给应答系统。护士识别终端中存储有护士的信息，如护士的姓名、编号等。

在应答系统相应患者的呼叫之后，应答系统可以根据呼叫终端发送的护士位置数据确定与呼叫的患者最近的护士去给该患者提供服务。尤其是，当患者需要紧急的处理的时候。通过护士识别模块确定护士的位置并给距离最近的护士发送护理请求。

基于上述功能，护士识别模块为蓝牙模块，所述护士识别终端为设有蓝牙模块的手机、pda或平板。呼叫终端的蓝牙模块为始终开启的状态，并且具有自动连接蓝牙模块的功能，当呼叫终端的蓝牙模块连接到其他蓝牙模块之后发送获取信息的指令，如果没有信息回复则断开蓝牙模块，如果有信息回复且识别信息为护理人员佩戴的护士识别终端，则将获取的数据发送给应答系统。如果接收的信息不是护士识别终端，则断开。该配置的方式可以有效避免连接患者及其陪护人员的蓝牙模块。此时，护士识别终端内部存储的信息应包括一个识别信息，该识别信息可以确认连接的模块为护理人员的识别终端。

除了上述主动式的连接方式，还可以采用被动式的连接方式，即所述护士识别模块为射频读卡器，所述护士识别终端为射频卡，所述射频读卡器的识别范围大于病床的长度。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。