喬家宇　陳季云　黃浩　周子豪

【摘 要】隨著人口的老齡化、養(yǎng)老問題的日益突出，實現護理的自動化是當今的社會需求，本文提出了一款多功能護理床創(chuàng)新設計的構思，通過操作控制器，可活動床板能托住人體完成坐起、躺下、左側躺和右側躺等動作，有一定的實用價值。

【關鍵詞】多功能護理床；創(chuàng)新設計；機械結構；單片機

0 引言

21世紀以來，我國人口結構日趨老齡化，但目前與老齡化趨勢相適應的老年人護理行業(yè)相對滯后，養(yǎng)老護理還是以傳統(tǒng)的方法為主。尤其對于長期臥床不起的老年人或病人，由于無力翻身、行動不便等原因，護理人員的勞動強度自不必說，更有甚者，若不能及時翻身，臀部和后背長期局部受壓，引起血液循環(huán)不暢，導致產生褥瘡，嚴重危害病人的健康。如何減少護理工作的壓力，如何改善養(yǎng)老行業(yè)的現狀，等等一系列的問題亟待解決，護理人員的服務水平、醫(yī)療器械質量等都被納入了人們關注的范圍，醫(yī)療護理床就是不可或缺的醫(yī)療器械之一。現用的護理床功能單一、操作不便，已無法滿足現代人的需求，如何設計出更高技術含量的多功能護理床，已成為我們最為關心的內容，也是未來醫(yī)療護理行業(yè)發(fā)展的大勢所趨。

1 多功能護理床市場調研分析

創(chuàng)新是提高產品競爭力的有效手段，要想設計出成功的產品，不僅要實現技術的創(chuàng)新，更要注重新產品的用戶體驗情況。通過調研我們得到第一手資料，了解到國內外市場上已有護理床的相關信息，并結合用戶體驗進行對比分析，得出現有醫(yī)療護理床存在的問題，在此基礎上提出適宜的創(chuàng)新設計方案。

1.1 國內外已有產品的相關信息

傳統(tǒng)的醫(yī)療護理床均為功能簡單的手搖式護理床或者簡易的電動護理床，基本只包含床體的升降功能，但是病人上廁所、翻身等行為都無法通過醫(yī)療護理床完成，只能借助醫(yī)護人員的外力來進行一系列行為。近年來，隨著計算機控制、信息網絡的飛速發(fā)展，醫(yī)療護理床的發(fā)展趨勢將是網絡化、數字化和智能化的多功能護理床。日、美、歐等發(fā)達國家，已開發(fā)研制出各種檔次的多功能護理床，而且技術比較領先，但價格昂貴，普通消費者難以享用。自21世紀以來，我國掀起了生產多功能護理床的熱潮，一些制造類企業(yè)發(fā)現了護理設備的市場潛力，引進并生產了一些多功能護理床設備，市面上銷售的多功能護理床基本都是可調的三折床板設計，在翻身方面采用三板聯動，實現了側翻36°～45°的功能，同時也有一些廠家使用了不同原理的便盆和活門的聯動機構，但很多廠家都只注重短暫的利益回報，幾乎忽視了用戶體驗在產品設計中的重要性，比如，已有產品在翻身方面雖采用三板聯動，但側翻角度過小，在無人看護的情況下依然不能自動實現側翻功能，此外，大小便功能雖能實現，但臀部活門設計欠佳，有的護理床甚至無活門，總之這個產業(yè)在我國總體上來說尚處于起步階段。

1.2 多功能護理床功能需求分析

多功能護理床的普及是為了給更多需要被看護的老年人及病人帶來更周全的照料，因此人性化設計應當成為多功能護理床設計過程中著重考慮的因素。為了更好地實現多功能護理床設計的完整性和完善性，我們走訪了本地部分醫(yī)院，主要對老年人護理存在的問題、護理床的需求程度進行了調查，并結合市場上現有多功能護理床的用戶體驗情況，總結出擬創(chuàng)新設計的多功能護理床應能滿足如下功能需求：①能自動實現坐起、平躺，左右翻身不低于90°，能自動實現左右側睡。因為對于癱瘓病人來說，側翻身一定要超過90°，才能把側身的重心移向一側，實現側睡，否則根本實現不了人體的側翻功能，人背部的皮膚仍壓在床板上，皮膚表層血管仍受壓，生褥瘡的條件未消除。②能自動實現大小便，應該具備比較人性化的臀部活門設計，既能方便大小便，又不至于側翻身時存在身體從活門中暴露之類的不雅。③能實現起背、曲腿等功能，實現躺姿自由化。以上幾點用戶所需是當下市場上的醫(yī)療護理床所缺失的，若能創(chuàng)新設計出一款多功能護理床能滿足上述幾點，不僅能提高護理水平，造福人類，也能給生產企業(yè)帶來經濟效益。

2 多功能護理床的總體設計方案

針對前期的調研結果，歸納出本設計可實現的創(chuàng)新之處，并以此為依據進行多功能護理床的結構分析與設計，主要包括機械結構設計和控制系統(tǒng)設計兩個方面，比如，多功能護理床的總體布局、各功能模塊的機構形式，以及選取合適的驅動和控制方式等等。

2.1 機械結構設計

從機械結構上說，多功能護理床可分為主體和附件兩大部分，主體包括側翻、起背，以及臀部活門等功能模塊，附件包括床墊、護欄、輸液架和餐桌等輔助設施，其中主體是護理床的核心部分，也是設計的關鍵所在，下面就以側翻、起背兩大主體功能為例說明創(chuàng)新設計的構思。

2.1.1 翻身功能的實現

床板縱向可設計成三板聯動機構，由A、B、C三塊組成，如圖1所示，板與板之間分別用鉸鏈1和2聯接，床板B下部裝有翻身拉桿D，D的兩端有鉸鏈，其中的一端鉸鏈穿在固定于機架上的鉸鏈孔中，另一端與床板鉸鏈2連在一起，這樣，A、B兩板可以繞鉸鏈2旋轉0°～180°，考慮到實際應用的需要，A、B兩板一起翻轉時取105°，即可使人體側臥在C板上，實現側睡，同理B、C兩板也可一起翻轉105°，實現另一側睡，E為機械手，機械手的轉動可由電動推桿的伸出與收縮實現。

為了滿足人體對躺姿的不同需求，床面縱向設計成五部分，四節(jié)點，人體在床上可以屈伸成任意姿勢，頸、腰、膝、腳四大關節(jié)可以自由擺布，如圖2所示。按照人體動作規(guī)律來進行設計，起背時先抬頭后起背，當電動推桿4伸出時，抬枕梁上抬，使頭板2上抬至需要的角度，然后直接接觸背板1，使背板在0°～90°之間轉動，實現人體上半身坐起來，復位時先平躺后放頭，當電動推桿4收回時，背板1先放平，再讓頭板2放平。

2.2 控制系統(tǒng)設計

如果把多功能護理床的各個功能機構比作“身體”，那么控制系統(tǒng)則是“大腦”，是完成各個動作的核心。本設計中控制系統(tǒng)的功能主要是完成起背、側翻、曲腿等相關動作，通過對直線推桿的控制來完成，由于原動件數目較少，控制系統(tǒng)較為簡單，本設計采用集中式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的框圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)原理框圖

單片機負責識別遙控器按鍵、輸出驅動模塊控制信號，紅外線接收模塊將遙控器發(fā)出的信號解調，然后經單片機讀取以識別該遙控器按鍵值。系統(tǒng)依據遙控器的按鍵值，將控制信號傳輸給特定的驅動模塊。驅動模塊接收到控制信號之后，驅動直流伺服電機正轉或反轉，從而使電動推桿拉長或縮短。在電動推桿運動的同時，與其固定連接的位置傳感器連續(xù)地將位置信號反饋給單片機，通過比較反饋值與設定值，以確定電動推桿的運動是否到位。在編制程序時應該要設定自鎖和互鎖功能，即每次只準一個功能動作，只有該功能停下后，才能啟動另一功能動作，比如，只有在平躺的情況下才能實現左右翻身功能，同時也應該能響應中斷，在電動推桿的整個運動過程中，一旦觸發(fā)中斷就輸出剎車信號。

3 結語

本文是針對長期臥床不起的老年人或病人的護理要求而提出的，是在前期調研比較的基礎上提出的一種設計構思。其設計特點是床板采用分塊模式，可根據使用的需要實現多種組合結構，通過電動推桿的協(xié)調配合實現人體的側翻身、起背等動作。今后，還需進一步結合實際，研制出多功能護理床樣機，對其結構優(yōu)化和可靠性問題更深入分析，也希望在養(yǎng)老問題日益突出的時代，此款設計能為病患老年人帶來福音。

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[責任編輯：王楠]