多功能病床设计-多功能病床

摘要

随着我国社会人口结构老龄化趋势日趋明显，对医护护理行业有了更高的要求。医用病床的质量可靠性以及功能多样化，大大方便了护理人员的操作，提升了护理行业的整体服务水平，取得了较好的社会效益和经济效益。

本文针对危重病人、瘫痪病人及行动不便的病人设计了一款多功能病床，该病床具有帮助病人坐起、屈膝、排便、翻身等功能，解决了再护理行业中的诸多不便，促进了我国护理行业医疗器械的发展。

本文采用了自顶向下的设计方法，首先拟定了病床的整体设计方案，然手对病床的总体框架、抬腿部件、抬背部件、整床升降等部件进行了分别详细的设计。并采用先进的计算机辅助设计软件solidworks对多功能病床进行了建模和分析，绘制了主要零部件的CAD工程图。采用机械力学理论详细分析了多功能病床的主要零部件，确保了机构运行的安全性和稳定性。最后，本文对多功能病床的控制系统进行了设计和分析。

关键词：多功能；病床；设计；

目录

摘要 (1)

目录 (2)

1 多功能病床总体设计 (3)

1.1研究背景及意义 (3)

1.2拟定总体设计方案 (4)

2 病床的结构设计 (7)

2.1 侧翻机构的设计 (7)

2.2抬背机构的设计 (8)

2.3曲腿机构的设计 (9)

2.4电机的选择 (11)

3 病床结构的校核与分析 (16)

3.1床底架杆校核 (16)

3.2抬背杆校核 (17)

3.3病床的三维建模 (19)

4 病床控制系统设计 (22)

4.1控制系统原理及方案 (22)

4.2控制系统的硬件设计 (24)

4.3控制系统的软件设计 (29)

总结 (34)

参考文献 (35)

1 多功能病床总体设计

1.1研究背景及意义

多功能医用病床是针对生活不能自理的病人、危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的，能随意调节床的背部和脚部的角度。即使不能自理者，护理人员也可通过床边的控制器进行操作，减少照顾病、残患者的劳动强度。本文设计了一种用于医院重症病人用的多功能床，解决病人身体和生理方面的需要（抬背、翻身等），也减轻护理人员的劳动强度。针对市场需求开发设计一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能病床并进行动态仿真，对于产品的产业化具有重要的意义。

随着社会经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，人口寿命不断延长，思想的进步，城市人口正逐步进入老龄化,人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。据统计，欧洲发达国家和日本的老年人独居率已高达40%，如此之高的比例迫使社会采取措施解决老年人的护理服务问题。如果完全依靠家庭人工照料，与西方国家子女与老年人分居、家庭规模小型化的观念有抵触之处。我国60岁及其以上老年人口已达1.32 亿, 占全国总人口的10%, 并以年均3.32%的速度持续增长。其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的25.8%,在一些大城市中该比例更大，解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的家庭照料与看护问题是人口老龄化国家所面临的共同问题[1]。为此, 国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度。为偏瘫病人或长期使用病床的病人提供一个集护理和排泄等各功能于一体的多功能病床，极大的提高了患者的康复护理水平,也为护理人员提供了极大的方便,所以操作简单,功能强大的护理产品越来越受到追捧。

病床在国内的设计研究尚处于初级阶段，产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外病床的研究以德国、日本为代表，各种护理功能正在逐步完善，成熟。但因其价格昂贵（一般售价在20 万人民币以上），很难为一般的消费者所接受。病床的基本分类情况如下

[1]：

从近年来的发展来看，国内的发展迅速，各种结构、功能等等各异的病床层出不穷。发展方向主要向机器人模块化的自动控制方向发展。

结构功能单一的病床已经逐渐隐退。如今病床床体本身的构件要实现多种功能, 包括平躺、仰起、曲腿、左侧翻、右侧翻、、洁便门开关装置及冲洗马桶和冲洗身体的装置, 另外还有烘干和抽风的设备。各个部分可以独立的运行来完成相应的动作, 同时将单个功能组合起实现复杂的功能。譬如病人躺在床上排泄问题的解决, 改变靠背板的仰角或者左右的侧翻以取得舒适的姿态, 护理人员对洁便池的清洗等[2]。

本文主要研究目的是为了解决老年人，不能自理的病人、残疾人、瘫痪病人、产妇等这一类人的痛苦。让他（她）在没有他人一直照顾时能够自理。

1.2拟定总体设计方案

按照床的整体分布，家用电动护理床可以分为总体框架、抬腿部件、抬背部件、整床升降，部件智能座便系统五大功能模块。

通过分析现有的病床设计，我们很容易发现，为了实现床面某一个特定的体位姿态，传统的设计方法就会设计一套特定的机构与之对应。当位姿数目越来越多时，所需机构数目也随之增加，同时空间体积也随之膨胀。而床体的总体积是有一定限制的，即床体的长、宽、高尺寸必须按照有关病床标准规定限制在某一个空间范围之内，才能够既满足病人的舒适感的要求又满足空间限制要求。多机构协调的技术是源于模仿人体的运动，人体的运动具有极大的柔性。受此启发将病床的床面进一步加以细分，成为彼此之间相互独立的12个面板。

如图2-1所示。图1-1中，床面板1、床面板2与床面板3对应于人体的背部，床面板4、床面板5和床面板6对应于人体的臀部，人体的腿与脚分别对应于床面板7、床面板8、床面板9和床面板10、床面板11、床面板12。通过各个床面板之间的协调运动，采用单动或联动方式来实现病床所需的各种体位位姿。

图1-1 多功能医用病床床面板图

为了满足患者在使用病床时的舒适程度以及有效的减缓护理人员的护理强度。病床结构在设计时应满足以下几个方面的要求:

(1) 能够实现护理所需的各种体位位姿要求。

(2) 各个活动床面板的摆动角度范围应参照有关医疗护理要求以及人体的舒适感，各床面板摆动角度及标准如下：

背板摆动角度：0°～75°

左/右翻身摆动角度：0°～75°

腿板摆动角度：0°～45°

(3) 病床床体的可靠性、稳定性和安全性要符合医护要求。

(4) 床体的结构尺寸有一定的空间范围限制。

多功能医用病床从结构和功能上分为：床框架、平面连杆机构、床板、控制系统组成。