简易护理床的设计分析

2016-02-26李洋洋陈子超孙成通张成茂

科技视界 2016年3期

李洋洋　陈子超　孙成通　张成茂

【摘要】简易护理床主要由床身、运动执行机构、动力部分、控制部分和辅助装置组成。主要介绍翻身机构、屈腿机构和抬背机构的简易设计，设计能轻松完成在床病人的各种体姿和位姿的要求。各床面的摆动角度和结构尺寸应该符合人体工程学的要求。

【关键词】简易护理床；人体工程学；翻身机构；模拟装配

0 引言

随着当前人口老龄化速度的加快，人的生活水平不断提高以及医疗保健行业的蓬勃发展，人口老龄化的现象已成为世界范围内的重大的社会问题，要用何种社会保健服务的方法去解决身体虚弱而卧床不起或者因疾患导致生活而不能自理的老人家庭护理问题已经成为我国要解决的一个社会问题，针对老年患者服务的护理型病床的需求量正不断增加。为此我国加大了对医疗护理设备和器械研发的扶持力度，方便老年患者和长期卧床的患者使用。

1 总体设计方案

护理床要满足病人的康复和在床生活所必须的体姿要求。为了避免长时间不翻身引起的血液循环不畅，关节活动功能下降，以及褥疮的发生，在设计护理床时必修能实现翻身坐立和排便等功能。简易护理床应用在医院的护理室以及家庭的卧室，考虑应用环境对噪声的限制，所以在选择电机时，噪音应该控制在20分贝以内，而且要在电动机上加上减震和降低噪声的材料。

在满足病人舒适度的要求和护理人员的工作强度要求满足的前提下，简易护理床在应用设计是应该满足以下几点要求：

（1）能轻松完成在床病人的各种体姿和位姿的要求。

（2）护理床的床面的摆动角度和结构尺寸应该符合人体工程学的要求。

（3）在保证护理床安全可靠的前提下床身整体的布局结构应该在一定的尺寸范围内。

（4）简易护理床在考虑其简易的同时，要考虑床体的辅助性装置是否合理可靠

（5）采用低于对人体安全伤害的DC24V电压，对控制系统及其动力系统提供相应的动力驱动电。选择电动舵机工作推力5kN，拉力3kN，工作时n=4.5mm/s。

2 动力执行部分的设计

简易护理床主要由床身、运动执行机构、动力部分、控制部分和辅助装置组成。护理床的床板设计成四折结构，由背板部分和臀板部分，腿板部分和脚板部分组成。辅助装置是独立于床身的部分，启用时需要用臀板的上下移动来完成。

2.1 翻身机构

机构采用电控摇杆机构来实现，推动一侧的床板，床板沿着于中间板的连接部分为轴心O进行一定角度的旋转，推动病人实现翻身的运动。机构的用电控摇杆推动翻转面的角度是在一定的范围内，设计推杆3的原始长度在260mm，架子的最大值长度为210mm。翻身机构示意如图1所示

2.2 抬背机构

抬背功能是实现病人在护理床上的半卧和坐立的功能。在使用时连杆推动背板向上移动，背板在移动时沿着中板的铰链旋转，这样就完成抬背的动作。在模拟是发现会有角加速度的现象发生，使得病人在抬背时有不适感。进一步改善优化在设计时目标函数翻转的角度的最大和最小值作为优化设计的重点，优化是选用3个设计变量当做变量值，设定运动学方程，使得角加速度时产生的不适感得到了优化设计。抬背机构如图2所示。

2.3 屈腿机构

机构可以使得活动板弯曲平行摇杆可以连接于铰链和床身，另外一端连接弯曲板，线性推杆和连架感用铰链连接，通过摇杆的上下运动来实现弯曲动作。屈腿机构如图3所示。

3 Pre/Engineer三维模型仿真运动分析

在各部分零件按1：1的实际设计下，在Pre/Engineer的三维模型模拟的环境下按照装配工艺进行模拟装配和各个构件之间的分析运动仿真。观察其个各零部件之间有没有运动干涉的情况，装配时能不能符合工艺规程，分析是否符合原始设计要求，以便于实现简易护理床的现实使用的目的。

4 结束语

简易护理床的翻身屈腿等机构的设计结合了人体工程学，并用Pre/E进行了建模仿真设计分析。简易护理床结构简单，使用方便，噪音小，不仅符合老年人的护理标准，还适合家庭护理的基本要求。

【参考文献】

[1]江豪，王威，刘永平.多功能护理床的研究与开发[J].微计算机信息，2006，22（7）：117-119，193.

[2]张建国，郭艳萍，薛强.多功能电动床水平抬升机构的运动学分析及仿真[J].现代制造工程，2011（11）：72-77.

[3]辛绍杰，张欢欢，马西沛.多功能电动护理床的研制[J].上海电动机学院学报，2013，06-3022-08.

[4]李炳威.结构的优化设计[M].北京：科学出版社，1979：1-27.

[5]张振坤，陶志荣，史惠，等.DKC1型多功能康复病床[J].山西护理杂志，1994，8（6）： 188-189.