摘要：隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，人口老齡化進程不斷加快，獨居老人逐年增加。老年人身體各項機能逐步下降，手臂和腰部力量不足，導致老年人在起床和臥床時會出現(xiàn)一定困難，很可能會進一步加劇老年人的腰肌勞損。針對以上問題，以老年人為服務對象，設計了一種輔助老年人起臥床的裝置。該裝置通過機電結合以及機構組合的方式，幫助老年人完成從躺在床上到坐起，再從坐起到站立這一系列動作，也可在老年人需要躺下時，通過裝置的逆運作提供一定的輔助。該裝置操作簡單，充分解決了目前老年人腰臂力量不足導致的起臥床困難的問題。

關鍵詞：獨居老人;輔助起臥床裝置;起背模塊;曲腿模塊;輔助起身模塊

1 研究背景

隨著城市化進程的加快以及我國進入老齡化社會，居住在城市中的高齡族群規(guī)模日益增大[1]。城市獨居老人是特殊的老年人群體，因其生理、認知功能的退化，他們在日常生活起居方面會面臨許多問題。大多數(shù)獨居老人由于身體各項機能逐步下降，在日常的起臥床方面都出現(xiàn)了一定的困難，因此，亟需設計一款滿足老年人需求的輔助起臥床裝置，以幫助獨居老人提高生活自理能力。

在2017年國務院辦公廳印發(fā)的《關于制定和實施老年人照顧服務項目的意見》中提到：大力扶持專業(yè)服務機構并鼓勵其他組織和個人為居家老年人提供生活照料、醫(yī)療護理、精神慰藉等服務。現(xiàn)階段的輔助起臥床機械裝置大多為醫(yī)院里復雜的醫(yī)療床或需要其他人輔助操作的機械裝置[2-3]，不適用于獨自生活起居的老年人?；谝陨媳尘埃疚脑O計了一款多功能輔助起臥床裝置來服務老年人，能夠輔助老年人獨立完成起臥床，旨在幫助有基本活動能力的老年人減輕腰背負擔。

2 裝置整體介紹

本裝置為輔助老年人起臥床的裝置，如圖1所示。裝置整體主要由起背模塊、曲腿模塊和輔助起身模塊3部分組成。起背模塊主要采用四桿機構，使用舵機驅動，可將床上半部分旋轉一定角度，幫助老人起背。曲腿模塊由3個電動推桿構成，1號推桿控制推動大腿板向上旋轉，2號、3號推桿帶動小腿板旋轉下放，輔助老年人完成曲腿動作。輔助起身模塊由電動推桿推動滑塊，帶動整個床身傾斜至合適的角度，配合床身尾部的扶手，輔助老人站立。

該裝置整體使用流程：當老年人處于平躺狀態(tài)時，起背模塊驅動，背部床板向上立起，帶動老人上身抬起。同時，曲腿模塊驅動小腿處床板下翻，使老年人小腿下垂，形成坐起姿勢。隨后，輔助起身模塊驅動，使老年人由坐起姿勢逐步調整至站立姿勢。老年人抓住床身兩側的扶手，稍微使力，完成站立動作。躺下時，由扶手引導老年人站立至正確位置，床板抬升承接老年人，并輔助老年人至坐下姿勢。隨后曲腿模塊與起背模塊恢復至水平狀態(tài)，完成輔助老年人平穩(wěn)躺下的目的。

2.1? ? 起背模塊設計

起背模塊主要由底部的推桿、推桿連接的桿件、滑塊以及背部靠板組成，如圖2所示，①為床的背部靠板，②為安裝在背部靠板底部的滑塊，③為連接滑塊和推桿的連桿，④為推動背部靠板向上旋轉的動力推桿。

底部的推桿是一個行程為150 mm的電動推桿，是將電動機的旋轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅動裝置，底部推桿在電機的帶動下推動桿件，連桿與電動推桿的連接處固定，滑塊與連桿的連接處固定。連桿和電動推桿一端均有鉸鏈，可繞鉸鏈旋轉。背部靠板上設有滑軌對滑塊進行限位，使其只可在滑軌上進行直線運動，背部靠板的旋轉角度為0°～70°，背部靠板旋轉角度可由老年人自己控制。

裝置運作時，電機正轉驅動推桿向外推出伸長，由于電動推桿與連桿的連接處固定，隨著電動推桿的伸長，連桿繞鉸鏈向上旋轉，帶動滑塊沿軌道向背部靠板軸處移動。連桿長度不變，在連桿鉸鏈與背部靠板轉軸的直線距離不變的情況下，連桿與鉛垂線所成角度變小，則背部推桿與水平線所成角度必然變大，因此背部靠板必然會被向上推起，最終實現(xiàn)幫助老年人起背的目的。當完成起背動作后，床背部靠板需要下放時，則電機反轉，使得推桿向下收回，桿件旋轉角度變小，滑塊滑動，沿軌道向遠離背部靠板方向移動，使得背部靠板趨于放平。起背模塊在一定程度上控制了背部靠板的角度[4-5]，具有較強的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2? ? 曲腿模塊設計

該模塊由大腿板、小腿板、滑塊、推桿1和推桿2組成，如圖3所示，①為大腿板，長度570 mm，②為滑塊，③為小腿板，長度510 mm，④為推桿1，⑤為推桿2。其中，電動推桿1固定，與地面垂直呈90°，無鉸鏈，只可定向伸縮。推桿1一端連接滑塊，大腿板下設有滑軌對滑塊進行限位，只可沿著滑軌做上下直線運動。推桿2一端連接一個固定在大腿板上的鉸鏈，使其可以隨大腿板運動，并繞鉸鏈在一定角度內活動，另外一端通過連桿連接在小腿板上，連桿與推桿2的連接處可活動，但其與小腿板連接處固定，使得連桿與小腿板始終呈90°。

裝置運作時，電機先驅動推桿1伸長，使頂端滑塊在豎直方向增加一定高度，與此同時，滑塊在大腿板底部滑槽內向遠離大腿板轉動軸的方向做直線運動，使得大腿板繞軸可向上旋轉15°抬起，令大腿板和背部靠板形成一個角度，使人體微陷入夾角中，在床體抬升的過程中固定人體。同時，推桿1收縮，小腿板在其作用下向下垂落，轉動75°，將老年人的小腿放下，且兩腿部推板角度固定，最終將老年人安放至合適的坐姿，為接下來的床板抬升，幫助老年人站立做好準備。

2.3? ? 輔助起身模塊設計

輔助起身模塊機構簡圖如圖4所示，該裝置主要由①大齒輪、②床板、③床邊扶手、④小齒輪以及⑤電動推桿組成。

當裝置需要輔助老人站立時，電動推桿正轉，推桿可以伸長將床板頂起一個角度，角度從0°～25°可調，確保老年人在起立時可以得到床板的助力。床板擬設計尺寸為長200 mm、寬120 mm、高50 mm。在床板抬升的同時，床邊的扶手也同步升起，可以在老年人站立時受到助力以后利用旁邊的扶手支撐。床邊扶手的長度為660 mm，可以使老年人在使用床邊扶手的時候得到最大助力。床邊扶手與床板之間由一對大小齒輪連接。由小齒輪和床邊扶手連接，讓小齒輪控制床邊扶手的旋轉，而床板則由大齒輪控制，大齒輪的旋轉決定了床板的旋轉角度，大小齒輪之間正常嚙合[6]，大齒輪直徑為113 mm，小齒輪直徑為37 mm，通過一定的傳動比使得當大齒輪轉動1圈時，小齒輪轉動3圈，當床板轉動25°時，床邊扶手轉動75°，使老年人站立時能夠最大程度地受到床板的助力，自己可以利用床邊扶手站立。

3 結語

本文設計的適用于獨居老人的輔助起臥床裝置主要包含起背、曲腿以及輔助起身三大模塊，可以大大減輕老年人獨立起臥床時面臨的困難。相較于現(xiàn)有的老年人輔助起臥床裝置，本文設計的裝置具有以下優(yōu)勢：（1）利用電動推桿、齒輪等，實現(xiàn)了輔助老年人起臥床時的起背、曲腿以及起身功能，可以有效減輕老年人的腰背負擔。（2）裝置采用連桿機構與齒輪機構的匹配設計，用簡單的結構即可滿足老年人起臥床時的所有需求，相比于現(xiàn)在一些專業(yè)的、繁瑣的起臥床機械結構更簡單、效率更高，具有廣闊的發(fā)展前景。

[參考文獻]

[1] 徐興，胡飛.基于城市社區(qū)高齡者生活型態(tài)的用戶角色構建設計研究[J].包裝工程，2018，39（2）：8-12.

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[6] 張建國，譚云麗，薛強.基于人機工程的多功能護理床設計[J].制造業(yè)自動化，2010，32（6）：88-90.

收稿日期：2020-07-07

作者簡介：周杰（1999—），男，湖北浠水人，研究方向：輔助起臥機械。