团队成员：张之 韩熙 刘刚 黎盛鸣

凡是曾经照顾过身体不能自理而且卧床不起患者的医院护工、患者家属都有一个体会，在帮助患者完成饮食护理、卫生护理的同时，帮助患者翻身是一件非常重要的工作。如果患者不能及时翻身，非常容易长褥疮。虽然褥疮本身并不危急生命，但是由于褥疮引起的各种并发症却会危急生命。据有关文献报道，每年约有6万人死于褥疮并发综合症。

帮助患者翻身是一项体力劳动，如果患者是在医院病房住院期间至少要聘请2名专门的医院护工，才能帮助患者完成翻身的动作。而对于在家照顾病人的患者家属来说就不是一件很容易的事情了。我们可以设想一下，如果患者家属在家庭中照顾身体不能自理而且卧床不起的病人，白天需要买菜、做饭、打扫卫生、洗衣服等等，到了晚上还要安排其他家属值守。这对整个家庭来说都是一件非常辛苦的工作。

因此，我们就想能否开发一种设施，减少褥疮的发生，减轻医院护工、患者家属的工作强度呢？

我们对传统医疗保健气床垫进行了改进，使用水泵对气囊充水，并采用热电制冷（制热）技术和单片机控制技术，利用半导体制冷片，实现制冷剂清洁水的循环，对床垫温度进行控制和调节。实现了床垫温度的控制；水泵对气囊按照一定时序充水，达到床垫上下运动的效果，起到按摩功效；正是由于这种不断运动避免了皮肤与床垫长期接触，缓解了持续的压力，从而减少了褥疮的发生，最起码能够让患者家属在晚上睡个安稳觉。

实施方案

1.水路循环系统

该系统主要由水泵、床垫、水箱、输水管道组成。水通过水泵从水箱压入床垫的1、3、5……水道，而2、4、6……水道抽水，（如下图所示），然后当水充满时，两边水道交换抽水和注水，如此循环充水，可以使床垫表面波动起伏，达到按摩效果。

2.水路设计(www.daowen.com)

水路由海蓝管、电磁阀门、直流离心泵和床垫组成。

系统共设计2条水道，出水道与进水道。每条水道分别有2个支路对应水床上的两组水囊，使用4个电磁阀安装在此4条水路来控制水的流入、流出。完成两组水囊交替性的充、放水，达到按摩保健的效果。

水泵工作，打开1号阀门，向一组水囊冲水；冲水完毕后1号阀门关闭，打开3号阀门，第一组水囊放水；放水完毕后3号阀门关闭，打开2号阀门，向第二组水囊充水；冲水完毕后2号阀门关闭，打开4号阀门，第二组水囊放水；之后循环工作，如下图所示。

1）水箱设计　水箱由两层结构组成，两层中间由泡沫隔板隔开，从而保证水箱与外界隔热，水箱上部设有一个进水口，一个浮子水位传感器口，底部有5个散热风扇进行散热。水箱侧面是一个出水口和一个温度传感器开口。

2）单片机控制系统：该系统由单片机、温度传感器、水位传感器、水路控制电磁阀、半导体制冷片、散热风扇等部件构成。单片机通过温度传感器、水位传感器传回的数据时刻监视系统运行的情况，温度传感器控制水温，当达到人体适宜的温度再打开电磁阀向床垫注水。水位传感器防止水泵扬程过大而压力大导致床垫爆裂。单片机还通过一定的时序控制电磁阀、制冷片、散热风扇的开闭，使系统安全稳定运行。同时单片机还能接受人工手动控制的信号（触摸屏、红外遥控器），手动设置温度、按摩效果等。

3.热电制冷原理

热电制冷又称作温差电制冷，或半导体制冷，它是利用热电效应（即帕米尔效应）的一种制冷方法。当两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时，两个接头处分别发生了吸放热现象，这就是热电制冷的依据。实际中，由于半导体材料具有较高的热电势可以成功地用来做成小型热电制冷器。如下图所示的N型半导体和p型半导体构成的热电偶制冷元件。用铜板和铜导线将N型半导体和p型半导体连接成一个回路，铜板和铜导线只起导电的作用。此时，一个接点变热，一个接点变冷。如果电流方向反向，那么结点处的冷热作用互易。

半导体制冷片的产冷量一般很小，所以不宜大规模和大制冷量使用。但由于它的灵活性强，简单方便冷热切换容易，非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所。作品中，我们在水箱四周安装多个制冷片，对水箱中的循环水进行制冷或者升温，现实对水温度的调节。