Данная статья посвящена перспективам применения кинетических модулей в качестве источников электропитания для беспроводных кнопок вызова медицинского персонала. Авторы рассмотрели ограничения систем с использованием гальванических элементов и предложили новое решение на основе кинетических модулей. Кроме того, отмечается потенциал применения данной технологии в системах безопасности (включая использование в образовательных учреждениях) для оперативного оповещения в чрезвычайных ситуациях.
Одной из важных задач, решаемых медицинскими учреждениями, специализирующимися на стационарном лечении пациентов, является обеспечение непрерывного контроля их состояния, необходимого для своевременного реагирования в случае его ухудшения.

Способы дистанционного контроля состояния пациентов
Существует несколько способов решения данной задачи.

В идеальном случае к пациенту подключают специализированные медицинские приборы, в автоматическом режиме осуществляющие контроль параметров его здоровья и передающие их на пульты дежурного медицинского персонала. К сожалению, подобные приборы достаточно дороги и обеспечить ими всех пациентов, как правило, не удается. Наиболее широкое применение они получили исключительно в отделениях реанимации.

Второй, значительно более распространенный, способ – установка в палатах стационарных кнопок вызова медицинского персонала. Использование таких кнопок подразумевает вызов медицинского персонала по инициативе самого пациента. В случае ухудшения самочувствия пациент нажимает кнопку, инициируя передачу сигнала на пульт дежурного медицинского персонала. Основные достоинства использования данного способа – низкая стоимость реализации и высокая эксплуатационная надежность. Вместе с тем данный способ имеет один серьезный недостаток – стационарное размещение кнопок, заложенное на этапе проектирования медицинского учреждения, не обеспечивает доступ к ним всех пациентов в случае перепрофилирования помещений медицинского учреждения или изменения расстановки больничных коек в палатах. К недостаткам данных кнопок можно отнести также неудобство их использования для маломобильных пациентов (кнопки, как правило, устанавливаются в изголовьях больничных коек) и их территориальную привязанность (часть времени пациенты находятся за пределами палат).

Альтернативой стационарных кнопок, лишенной всех перечисленных недостатков, являются портативные адресные беспроводные кнопки, использующие для передачи сигналов радиоканал.

Преимущества и недостатки радиоканальных кнопок
Адресными кнопками можно обеспечить всех пациентов, вне зависимости от их количества и мест размещения больничных коек. Такие кнопки всегда под рукой, а если в помещениях медицинского учреждения, доступ в которые разрешен пациентам, установить адресные приемные устройства, то сигнал вызова можно будет не только принять, но и локализовать место нахождения пациента, идентифицировав его по уникальному адресу, присвоенному кнопке.

Несмотря на очевидные преимущества, у беспроводных кнопок также имеется большой недостаток: их электропитание осуществляется от автономных гальванических элементов. Гальванические элементы, вне зависимости от технологий их изготовления, имеют ограниченный ресурс и требуют постоянного контроля значения остаточной емкости. Большая загруженность медицинского персонала не всегда позволяет оперативно выявить беспроводные кнопки с гальваническими элементами, выработавшими свой ресурс. Это может привести к отказу кнопки в критически важный для пациента момент.

Кроме того, необходимость в постоянной замене гальванических элементов потребует от руководства медицинского учреждения планирования финансовых расходов с учетом риска возникновения проблем с их поставкой.

Вещества, входящие в состав гальванических элементов, токсичны. Отработавшие ресурс гальванические элементы отнесены к отходам II класса опасности, их утилизация требует использования специальных дорогостоящих технологий.

Плюсы кинетического модуля электропитания
Решением, позволяющим нейтрализовать главный недостаток беспроводных кнопок, является использование в качестве источника электропитания кинетических модулей. Кинетический модуль – это устройство, преобразующее кинетическую энергию движения в электрическую.

Его ключевое преимущество – отсутствие элементов накопления и длительного хранения электроэнергии, так как она генерируется исключительно в момент физического воздействия. Это устраняет необходимость периодической замены ограниченного по ресурсу источника хранения энергии, тем самым повышая надежность работы питаемых от него устройств.

Наиболее подходящим для применения в качестве источника энергии беспроводной кнопки вызова медицинского персонала является кинетический модуль коммутационного типа, основанный на применении электромагнитной индукции. Принцип действия данного модуля продемонстрирован на рис. 1.


Генерация электроэнергии возникает в процессе перемагничивания размещенного в катушке сердечника за счет его поворота в полях двух разнополярно ориентированных пар магнитов.
Сравнительно небольшие габаритные размеры данного кинетического модуля позволяют разместить его под нажимным механизмом практически любой модели беспроводной кнопки.

Исследования показали, что дальность передачи сигнала беспроводными кнопками данного типа достигает 30–50 м в зависимости от уровня электромагнитного фона объекта и свойств среды распространения радиоволн. Это позволяет использовать их в стационарных и мобильных медицинских учреждениях.

Весомым преимуществом беспроводных кнопок, оснащенных кинетическими модулями, является легкость их герметизации, отсутствие необходимости периодического вскрытия корпуса, что значительно упрощает конструкцию герметичной оболочки.


Требования к конструкции кнопок вызова
Особенности использования кнопок вызова медицинского персонала предъявляют специфические требования к их конструкции. Так, округлый корпус кнопки не должен иметь острых элементов, а его ребра также должны быть скруглены. Поверхность кнопки должна иметь рифленое (шероховатое) покрытие, препятствующее выскальзыванию из рук пациентов. Корпус кнопки должен обладать прочностью и быть устойчивым к падению на твердую поверхность с высоты до 2 м.

Оптимальный диаметр кнопки 50–70 мм, толщина – 15–20 мм. Масса кнопки также имеет важное значение, ее длительное ношение не должно причинять неудобства пациенту. Круглую клавишу нажимного механизма следует размещать по центру кнопки в углублении, препятствующем ее случайному нажатию. Диаметр клавиши должен составлять не менее 30 мм. Поверхность клавиши должна иметь небольшие тактильные выступы, предназначенные для ее обнаружения невизуальным способом. На рис. 2 приведены возможные варианты исполнения кнопок вызова.


Цвет корпуса кнопок вызова должен выбираться по принципу максимальной чувствительности для человеческого глаза. В соответствии с рекомендациями по эргономике таким цветом является желтый, он лучше всего воспринимается людьми любого возраста и является последним цветом, воспринимаемым слабовидящими. Традиционный цвет клавиши вызова – красный, который ассоциируется с опасностью или ситуацией требующей повышенного внимания.

Наличие световой индикации подтверждения отправки сигнала также крайне важно для пациентов. Уверенность в том, что помощь уже на подходе, придаст пациенту сил и избавит от тревожных мыслей. Световой индикатор при этом может размещаться как непосредственно в корпусе кнопки, так и быть вмонтирован в полупрозрачную клавишу нажимного механизма.

Следует признать, что по набору функциональных возможностей кнопки вызова медицинского персонала с кинетическими модулями, в силу вполне понятных причин, не могут конкурировать с используемыми в качестве тревожных кнопок мобильными устройствами сотовой связи. Однако они имеют одно неоспоримое преимущество – высокую надежность, обусловленную отсутствием необходимости обслуживания и готовностью передать тревожное сообщение в любой момент времени.

В настоящее время разработан ряд прототипов беспроводных кнопок вызова медицинского персонала, использующих в качестве источника электропитания кинетические модули.

Возможные сферы применения
В рамках расширения сферы применения указанные прототипы кнопок вызова посредством использования радиоканального объектового блока были сопряжены с некоторыми системами, применяемыми в служебной деятельности подразделениями вневедомственной охраны войск национальной гвардии Российской Федерации.

Блок радиоканальный принимает сигнал от кнопки вызова и передает тревожное извещение посредством сетей сотовой связи на мобильные телефоны заинтересованных лиц, обеспечивая практически неограниченную дальность трансляции тревожных извещений.

При этом он также способен принимать сигналы более чем от 100 адресных устройств (кнопок вызова) и транслировать извещения посредством СМС-сообщений или телефонных вызовов (без речевого оповещения) по 10 номерам.

Резюме
Таким образом, радиоканальные кнопки вызова с кинетическими модулями – перспективное направление для развития систем экстренной помощи. Они будут востребованы подразделениями вневедомственной охраны войск национальной гвардии Российской Федерации, частными лицами и социальными учреждениями.

Кстати, когда статья была уже подготовлена к печати, в стране произошли очередные трагические события – нападение на учащихся и сотрудников образовательных учреждений Подмосковья и Санкт-Петербурга.

Невольно подумалось, как бы сложилась ситуация, если бы каждый сотрудник учебного учреждения имел возможность в критической ситуации оперативно передать сигнал тревоги. Здесь и была бы незаменима надежная, обладающая огромным эксплуатационным ресурсом, не требующая обслуживания радиоканальная тревожная кнопка на основе кинетического модуля.