詹家偉 張 玉 吳 倩 吳作成 吳易澤 丁 鵬

（湖北大學(xué)知行學(xué)院 機(jī)械及自動(dòng)化學(xué)院 武漢 430011）

引言

隨著我國(guó)老齡化人口數(shù)量的激增，老年人的健康和護(hù)理問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)約79.1 %的老人至少患有一種慢性非傳染性疾病，這些老年人自我照料能力逐漸減弱，在80歲以上的男性老人中，可以自己照顧自己的只占35.7 %。老年病人躺在床上難以動(dòng)彈時(shí)，不僅自己身體上會(huì)難受，家人每日照顧也麻煩，讓病人自己心里也不舒服。其次大多數(shù)老人勤儉節(jié)約，不愿意買(mǎi)比較貴的護(hù)理床，為了在居家養(yǎng)老中解決護(hù)理老人過(guò)程中許多不方便的地方，讓照顧的人輕松，讓被照顧的人舒適，同時(shí)價(jià)格實(shí)惠的研究前提下，設(shè)計(jì)一款多功能輔助床架用于失能老人家庭的護(hù)理十分有必要。

此多功能輔助床架具有幫助老人翻身、坐起二大功能及其他小功能，以便解決老人護(hù)理過(guò)程中的需要大量人員和體力的問(wèn)題，而且此多功能輔助床架還可以讓老人以自己的感覺(jué)和意愿自行設(shè)置和調(diào)整臥姿，舒適自如。而且使用的是簡(jiǎn)單容易加工且低成本的連桿機(jī)構(gòu)，適合家庭輔助使用，對(duì)護(hù)理人員的依賴(lài)程度大大降低，同時(shí)對(duì)其操作的安全性和遙控功能的使用，這款多功能輔助床架可用于失能老人家庭的護(hù)理人員及家屬應(yīng)對(duì)起到一定的作用。

1 功能設(shè)計(jì)要求

結(jié)合老年人護(hù)理的實(shí)際需要，多功能輔助床架應(yīng)具有以下4大功能：

1）輔助老人坐起功能，讓腰部使不上力的老人輕松坐起。

2）輔助老人左右翻身功能，讓老人自主控制左右翻身狀態(tài)。

3）上抬老人功能，給老人移動(dòng)換床更加方便。

4）定時(shí)翻身功能，給臥床老人定時(shí)翻身，促進(jìn)臥床老人體內(nèi)血液循環(huán)。

以上4個(gè)功能中，所有功能都采用電動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，讓老人可以根據(jù)實(shí)際需要自主點(diǎn)動(dòng)控制，按照自己的感覺(jué)和意愿調(diào)整臥姿，遙控操作也比較簡(jiǎn)單、人性化。還能實(shí)現(xiàn)老人左右側(cè)臥（也就是接近90 °的翻身），定時(shí)的翻身有利于老人的睡眠，有利于血液循環(huán)，防止出現(xiàn)酸痛麻木。

2 整體設(shè)計(jì)（圖1）

圖1 整體設(shè)計(jì)圖

用安裝在床頭的兩根電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)人的坐起。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步齒輪旋轉(zhuǎn)，使三節(jié)電動(dòng)推桿升起，將人推起。用安裝在床的前角部位的同步電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)人的上抬。左側(cè)的同步電動(dòng)推桿上抬實(shí)現(xiàn)人的翻身。該病床上面鋪的一層強(qiáng)力布，用二節(jié)電動(dòng)推桿連接，實(shí)現(xiàn)老人的左右翻身，還可進(jìn)行定時(shí)翻身的實(shí)現(xiàn)。用安裝在輔助中的微型壓力傳感器感測(cè)人對(duì)床的壓力變化進(jìn)行對(duì)應(yīng)的亮燈、一側(cè)推桿上抬等動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)輔助老人晚間的起夜等活動(dòng)。床頭桿上安裝聲音傳感器以感應(yīng)鬧鐘的聲音，如果此時(shí)壓力傳感器感應(yīng)到有人躺在床上，三五分鐘后三節(jié)電動(dòng)推桿就會(huì)啟動(dòng)，輔助老人坐起，同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)器提醒老人吃藥。

3 控制系統(tǒng)（圖2）

圖2 控制系統(tǒng)方案圖

輔助床架適用于普通家庭，而三節(jié)電動(dòng)推桿與二節(jié)電動(dòng)推桿電壓皆為24 V，家用電源220 V，所以需連接一個(gè)能將220 V轉(zhuǎn)換為24 V的變壓器。需定時(shí)輔助老人翻身，則開(kāi)關(guān)K2、K4為定時(shí)開(kāi)關(guān)，需要定時(shí)給老人翻身時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)K1、K3、K5，設(shè)定定時(shí)開(kāi)關(guān)K2/K4的閉合時(shí)間，到時(shí)自動(dòng)閉合開(kāi)關(guān)K2/K4，一側(cè)三根電動(dòng)推桿通電啟動(dòng)，升高推動(dòng)老人左/右翻身。

閉合開(kāi)關(guān)K1、K2、K4，兩根三節(jié)電動(dòng)推桿通電啟動(dòng)，升高推動(dòng)老人坐起；

閉合開(kāi)關(guān)K1、K2、K3，一側(cè)電動(dòng)推桿通電啟動(dòng)，升高推動(dòng)老人左翻身；

閉合開(kāi)關(guān)K1、K4、K5，一側(cè)電動(dòng)推桿通電啟動(dòng)，升高推動(dòng)老人右翻身。

4 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

對(duì)多功能輔助床架需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行方案選擇、部件尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核，在保證功能實(shí)現(xiàn)的條件下能安全有效運(yùn)行。該床架在保證自身強(qiáng)度的條件，可安裝在老人自家床上，可根據(jù)原有床的大小改變寬度和高度。例如改變伸縮支撐桿的長(zhǎng)度使床架適用于不同高度的床。轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)桿收放布使床架適應(yīng)不同寬度的床。平時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)桿使緊定螺釘豎直，向上扭轉(zhuǎn)螺釘使套筒套住緊定螺釘，運(yùn)動(dòng)桿便不能轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)搭扣，運(yùn)動(dòng)桿便能擺動(dòng)，這些簡(jiǎn)易安裝過(guò)程可有子女和社區(qū)助老人員幫忙，這時(shí)三節(jié)電動(dòng)推桿啟動(dòng)帶動(dòng)桿擺動(dòng)，直到三節(jié)電動(dòng)推桿靠住支撐桿不動(dòng)，就實(shí)現(xiàn)了輔助人的坐起；一側(cè)的三節(jié)電動(dòng)推桿和二節(jié)電動(dòng)推桿啟動(dòng)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)桿，就實(shí)現(xiàn)了輔助人的翻身。需要上抬時(shí)，扣上搭扣，向上扭轉(zhuǎn)螺釘使套筒套住緊定螺釘，運(yùn)動(dòng)桿便不能轉(zhuǎn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)桿不能擺動(dòng)，這時(shí)三節(jié)電動(dòng)推桿和二節(jié)電動(dòng)推桿啟動(dòng)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)桿，就實(shí)現(xiàn)了人的上抬。傳感器感知人的狀態(tài)，決定什么時(shí)候啟動(dòng)電動(dòng)推桿、小夜燈、語(yǔ)音播報(bào)器。

1）分別位于四個(gè)角的四根豎直支撐桿，位于相同一端的兩根所述豎直支撐桿之間還連接有水平伸縮桿，兩端的所述豎直支撐桿均設(shè)為多節(jié)的電動(dòng)推桿，位于左端的第一電動(dòng)推桿的伸縮節(jié)數(shù)大于右端的第二電動(dòng)推桿的伸縮節(jié)數(shù)，所述第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的頂部均固定安裝有一個(gè)外球面軸承；

位于同一側(cè)的兩根所述豎直支撐桿之間通過(guò)兩節(jié)水平支撐桿進(jìn)行連接，兩節(jié)所述水平支撐桿之間通過(guò)十字萬(wàn)向節(jié)連接，兩節(jié)所述水平支撐桿的端部分別穿過(guò)兩端的所述外球面軸承，且與所述外球面軸承之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，相對(duì)的兩節(jié)所述水平支撐桿之間還連接有承載布，所述承載布的兩端分別與兩側(cè)的所述水平支撐桿之間固定連接；

兩塊底部支撐板，位于同一側(cè)的兩個(gè)豎直支撐桿的底部之間通過(guò)底部支撐板固定連接，所述第一電動(dòng)推桿的底部與所述底部支撐板的一端鉸接，所述第二電動(dòng)推桿與所述底部支撐板的另一端固定連接；

兩塊限位板，兩塊所述限位板分別位于所述床架的兩側(cè)，且兩塊所述限位板的長(zhǎng)度均小于所述底部支撐板的長(zhǎng)度，兩塊所述限位板的一端固定，另一端正對(duì)所述第一電動(dòng)推桿。

2）位于同一側(cè)的兩根所述水平支撐桿之間還連接有鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括底座、分別固定在所述底座兩端的外球面軸承、固定在所述底座上的兩個(gè)套筒以及固定在所述十字萬(wàn)向節(jié)上的分別與兩個(gè)所述套筒螺紋配合的螺桿；位于左端的所述外球面軸承與所述底座之間通過(guò)搭扣進(jìn)行固定連接，位于右端的所述外球面軸承固定安裝在所述底座上，同一側(cè)的兩根所述水平支撐桿分別穿過(guò)兩端的所述外球面軸承后通過(guò)所述十字萬(wàn)向節(jié)連接；兩根所述螺桿之間成垂直交叉設(shè)置；兩個(gè)所述套筒的底部均固定連接有一根調(diào)節(jié)螺桿，通過(guò)所述調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)所述套筒的高度。

3）兩個(gè)所述底座的底部均還固定連接有一根第三電動(dòng)推桿，所述第三電動(dòng)推桿的底部與所述底部支撐桿固定連接，頂部與所述底座固定連接。

4）水平支撐桿的端部均固定安裝有把手。限位板的另一端設(shè)置與所述第一端的電動(dòng)推桿相配合的圓弧凹槽。

5）第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的底部均固定安裝有一個(gè)萬(wàn)向輪。

6）限位板固定在所述第三電動(dòng)推桿上或者是固定在所述第二電動(dòng)推桿上，當(dāng)固定在所述第二電動(dòng)推桿上時(shí)，所述第三電動(dòng)推桿穿過(guò)所述限位板。

7）第一電動(dòng)推桿的頂端固定連接有一根連接桿，所述連接桿上固定安裝有一個(gè)外球面軸承，所述第二電動(dòng)推桿的頂部固定安裝有一個(gè)安裝座，所述安裝座上固定安裝有一個(gè)外球面軸承。

5 結(jié)語(yǔ)

市面上的翻身帶、移位帶等都是人力驅(qū)動(dòng)的，需要其他人配合使用。而本設(shè)計(jì)為電力驅(qū)動(dòng)，老人自己便可操作使用。具有拆洗方便、利用和適應(yīng)老人原有的床，與護(hù)理床相比更適用于普通家庭；同時(shí)在緊急情況下可做移動(dòng)擔(dān)架，移動(dòng)老人；市面上的護(hù)理床、床墊等最多只能實(shí)現(xiàn)約45 °的左右翻身或約90 °的單側(cè)翻身，且存在起背盲區(qū)的問(wèn)題。而本設(shè)計(jì)可可實(shí)現(xiàn)人的原位翻身，有效減少起背盲區(qū)的問(wèn)題。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的緊縮結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向節(jié)三種狀態(tài)：固定方向擺動(dòng)，固定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以及完全固定不動(dòng)。本設(shè)計(jì)機(jī)械部分功能適用性強(qiáng)，加以牢固而安全輕質(zhì)的復(fù)合材料來(lái)制造，進(jìn)一步優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全性，具有良好的使用前景。