多功能護理學床的設計

1、-!多功能護理床一、總功能描述1、可輔助病人由仰臥位改為坐位2、可輔助實現(xiàn)床的加寬功能，從而3、所有動作均由手動或電動完成二、功能分析與求解1、功能分析如圖所示支背功能側向翻身功能多功能護理床排便功能-!小腿彎曲（坐立）功能2、功能分解將多功能護理床從結構上分為電源， 控制系統(tǒng)部分，平面連桿機構（包括伸縮機構），齒輪齒條機構以及床的面板與框架。電源控制系統(tǒng)多功能護理床平面連桿機構機械結構齒輪齒條機構床的面板及框架三、功能元求解功能一：由仰臥位改為坐位方案一：機構簡圖-!1背部支板2連桿3電動推桿4機架方案分析：機構依靠電動推桿 3 的相對運動是長度發(fā)生變化， 由于長度的變化使得構件 2 發(fā)生轉

2、動，從而使背部支板 1 繞鉸鏈點轉動實現(xiàn)支背運動。該機構原動件為 1，自由度為 1，具有確定的運動。方案二：機構簡圖-!1背部支板2電動推桿3機架方案分析：電動推桿 2 的長度變化直接帶動背部支板 1 繞鉸鏈轉動，該機構原動件為 1，自由度為 1，具有確定的運動，并且結構簡單，占用的空間小。功能四：小腿彎曲（坐立）功能方案一：機構簡圖：-!1小腿支撐板2電動推桿3機架功能分析：當電動推桿 2 伸長時，直接帶動小腿支撐板1 繞鉸鏈點轉動。 該機構原動件為 1，自由度為 1，具有確定的運動，并且結構簡單，占用的空間小，易于實現(xiàn)。久臥的病人需要坐立，此時支背機構與曲腿機構同時或分開運動，實現(xiàn)病人的坐

3、立。而且當病人需要排便時，也可以使曲腿機構動作，更加方便病人排便。方案二：機構簡圖：-!1小腿支撐板2滑塊3連桿4電動推桿5機架功能分析：當電動推桿 4 伸長時，使得連桿3 繞著轉動副轉動，從而帶動滑塊2和小腿支撐板發(fā)生相對運動，使得支撐板繞鉸鏈轉動， 輔助病人完成去小腿及坐立的功能。四、總功能求解1、動力裝置此多功能護理床采用電機驅動或手動，電動驅動方式響應速度快， 傳動平穩(wěn)，容易控制，并且工作狀態(tài)不會受到環(huán)境的影響。考慮到家庭用電以及床下的空間， 采用交流電機和直線電動推桿。它們的機械特性以及過載能力較強， 低速平穩(wěn)性好，控制方便，還可以實現(xiàn)正反轉，自動化程度高，所以采用。2、能量傳遞系統(tǒng)

4、常用的有機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)，這里采用機械系統(tǒng)，例如四桿或六桿機構，齒輪齒條機構，推桿的直線運動等。3、原動件原動件采用電動直線推桿。4、執(zhí)行機構從動件與原動件組成執(zhí)行機構，例如四桿機構，六桿機構，剪式升縮機構，齒輪齒條機構。需要根據不同的方案選擇不同的機構。5、調節(jié)機構-!對于電動機的轉速調節(jié)可以使用伺服電機。6、控制系統(tǒng)這里用到的控制單元為單片機。五、確定總功能解及評價采用形態(tài)學矩陣來確定來決定總功能方案12功能元功能元解系統(tǒng)可行方案動力源電動手動傳動系統(tǒng)推桿傳動絲杠傳動執(zhí)行系統(tǒng)機械系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)單片機系統(tǒng)可設計機構支背功能四桿機構六桿機構側向翻身功能四桿機構六桿機構排便功能

5、齒輪齒條排便機構小腿彎曲（坐立）功能四桿機構曲柄滑塊機構由表格所示：整個系統(tǒng)可行的方案有N=2*2*2*1=8 種。系統(tǒng)可設計的機構有N=2*2*1*2=8 種。總功能評價：-!1、為方便病人的控制動力源選擇電動，并易于病人對床的電動控制。2、傳動系統(tǒng)選用直線推桿，摩擦小，損失的功耗少，噪聲小。3、執(zhí)行系統(tǒng)采用連桿機構以及齒輪齒條機構。六、系統(tǒng)功能原理簡圖七、系統(tǒng)結構設計圖1背部支撐板 2大腿支撐板 3小腿支撐板；線框 4 右側側翻機構安裝位置 5曲小腿機構安裝位置 6左側側翻機構安裝位置 7便口 8支背機構安裝位置 9控制部分安裝位置 10電源部分安裝位置側視結構簡圖-!對于那些長期臥床不起

6、的老年人以及病人，該群圖是社會的弱者， 需要全社會的關愛，尤其需要一種適合他們心理和生理特征的生活工具。電動護理床正是基于這樣的狀況下而產生的解決該群體的困難而且滿足了他們日常生活需要同時減輕護理人員護理強度的一種新型工具。該課題的研究對于提高學生的工程能力，拓展生存空間有著非常重要的意義， 以及為今后護理床的研究做一個前期的準備工作，具有重要的社會意義。課題的主要技術要求：(1). 最大負載： 150Kg；(2). 背板擺動角度： 0°80°；(3). 屈腿角度： 0° 45 °； (4). 轉動速度：5deg/sec ； (5).總體尺寸：900X4

7、00X1900mm。-!課題工作量要求：完成包括總裝配圖、部件圖、主要零件圖在內的圖紙不少于1.5張A0, 主要零件圖總圖幅不少于一張 A1，控制電路原理圖 1 張 A1；設計計算說明書不少于 1.5 萬字；外文技術資料翻譯不少于2 萬印刷符號。1本課題所涉及的問題在國內（外）的研究現(xiàn)狀綜述多功能醫(yī)用護理床是針對生活不能自理、 危重和癱瘓病人特殊需要而設計的。醫(yī)用護理床能調節(jié)床的背部和腳部的角度， 通過線控或聲控協(xié)助病人抬背或翻身等動作， 可以緩解骶尾部皮膚的壓力。 在醫(yī)院和家庭里有大量的生活不能自理、殘疾、重病、癱瘓、截癱、腦癱等人群，這對護理他的護士還是家人來說， 都是相當辛苦的一個工作，

8、不僅給家人帶來了無法言喻的辛苦， 也給家人的心理蒙上了厚厚的陰影。一旦有了多功能醫(yī)用護理床， 即使不能自理者， 臥床病人也可以利用護理床的升降背、 曲腿及側翻功能主動挺腰、 抬臀，既有利于功能鍛煉，又能有效預防褥瘡的發(fā)生。 針對市場需求設計開發(fā)一種結構簡單、工作可靠、使用方便的多功能護理床， 對于醫(yī)療事業(yè)具有重要的意義。隨著社會經濟的迅速發(fā)展， 人民生活水平不斷提高， 人口壽命不斷延長，思想的進步，城市人口正逐步進入老齡化 , 人口老齡化已成為世界范圍內的社會問題。 據統(tǒng)計，歐洲發(fā)達國家和日本的老年人獨居率已高達 40%，如此之高的比例迫使社會采取措施解決老年人的護理服務問題。如果完全依靠家庭

9、人工照料， 與西方國家子女與老年人-!分居、家庭規(guī)模小型化的觀念有抵觸之處。 我國 60歲及其以上老年人口已達 1.32 億, 占全國總人口的 10%, 并以年均 3.32%的速度持續(xù)增長，其中“空巢家庭”占所有老齡家庭總數的 25.8%, 在一些大城市中該比例更大，解決因身體虛弱臥床不起或因疾患導致生活不能自理的老年人的家庭照料與看護問題是人口老齡化國家所面臨的共同問題。為此 , 國家也大力加強了對護理機器人的研發(fā)扶持力度， 為偏癱病人或長期使用病床的病人提供一個集護理和排泄等各功能于一體的多功能護理床。現(xiàn)在家庭需求護理床的潛力日益增加 , 以前是簡易的護理床 , 后來加上護欄、餐桌，再后來

10、加上大便孔、輪子。現(xiàn)在產生了很多集多功能為一體的多功能電動護理床 , 極大的提高了患者的康復護理水平 , 也為護理人員提供了極大的方便 , 所以操作簡單 , 功能強大的護理產品越來越受到追捧。辛紹杰等基于人體工學原理和現(xiàn)代機械設計理論， 采用機器人化的多自由度結構、 多軸協(xié)調控制設計多功能電動護理床。 該護理床主要由床體部分、運動部分、動力部分、電源部分、控制系統(tǒng)和輔助解便系統(tǒng)組成，通過按鍵控制完成平躺、抬背、坐起、屈或伸腿等基本動作；通過仿真分析，優(yōu)化了多功能護理床的結構，使其符合人體工學原理；通過單片機控制器技術控制各個機構功能的實現(xiàn)。汪燁采用機械一體化結合思想， 為缺乏自理能力的人設計研

11、制了易于使用的多功能電動護理床。此護理床通過 PLC控制各個床面板之間的協(xié)調運動， 該護理床最大的亮點不僅可以通過鍵盤來控制， 而且可以通過語音控制進行多位姿的運動。 此系統(tǒng)的語音控制部分， 在硬-!件上，系統(tǒng)的核心部件是采用Infineon 公司的 UniSpeech芯片，外擴一塊 Flash 、電源、語音輸入輸出設備以及控制鍵盤。該芯片專為語音識別和語音處理應用領域設計，擁有8位高速增強型M8051核心(25MIPS)和16位定點 DSP核心（ 100MIPS）的雙核（ DSP+MCU）架構，保證了語音控制的可靠性。 控制是此系統(tǒng)程序設計的核心部分，電機控制程序一方面接收控制面板和語音指令

12、，另一方面保證電機能準確的完成相應的動作， 即使在程序復位等非正常狀態(tài)下也能保證電機本身、護理床和病人的安全。陳磊等設計了一種可用于多功能護理床上的潔便機構及其控制電路。此護理床基于電機及電動推桿驅動的要求，采用集成H橋芯片BTS7960B實現(xiàn)對電機正反轉和轉速的控制，完成控制電路的設計。 采用ANSYS對主要乘力部件進行有限元分析，在滿足額定受力要求的前提下，確保機構能夠安全進行。潔便機構是此護理床的主體機構，該護理床可以實現(xiàn)便蓋的啟閉、尿便處理器的升起、大小便的處理、尿便處理器的下降等功能，此機構智能化程度高，操作方便，可實現(xiàn)患者的衛(wèi)生自理。劉偉成等通過對市場上的現(xiàn)有護理床集便裝置的結構以

13、及使用率進行了深入的研究分析， 對現(xiàn)有的護理床集便裝置進行了重新的結構設計。通過建立其運動模型、進行仿真研究，確定和驗證了其合理性，為了滿足病人的潔便需求，針對護理床結構，設計并制作了具有自動封口打包功能的多功能護理床， 此護理床具有結構簡單、 加工方便、能夠有效的實現(xiàn)自動封口打包、便于操作等優(yōu)點。這樣，病人的-!排泄問題就可以得以很好地解決。姚銀花等考慮到現(xiàn)有護理床控制功能方面的不完善，基于 SoC單片機 C8051F020，對護理床控制部分和遙控部分的硬件電路、軟件程序及系統(tǒng)抗干擾的設計， 研發(fā)了一個智能控制系統(tǒng)， 實現(xiàn)了病人使用遙控器對醫(yī)療護理床各個部分的智能控制 , 體現(xiàn)了醫(yī)療護理的自動化、智能化。本系統(tǒng)具有操作簡單、可靠性高、精度高、成本低等特點，很大程度上降低了護理人員的勞動強度， 提高收護理人員的護理質量和自護理能力。護理床在國內的設計研究尚處于初級階段，產品的功能、結構、造型有待進一步的完善， 結構功能單一的護理床已經逐漸隱退。從近年來的發(fā)展來看，國內的護理床發(fā)展迅速，各種結構、功能等等各異的護理床層出不窮， 發(fā)展方向主要向機器人模塊化的自動控