醫用翻身床設計

●20.設計與研究機械2007 年第9期總第34卷醫用翻身床設計陳波，王德玉，張旭偉，梁春平，吳光武，蘭圖(西南石油大學(xué)，四川成都610500)摘要:結合癱瘓病人的需求，設計了一種能自動(dòng)實(shí)現抬頭.屈腿、左右側翻以及周時(shí)實(shí)現拍頭和屈腿等功能的癱瘼病人多功能翻身床?？紤]到該翻身床要實(shí)現各項功能，特將床板分制成入個(gè)部分。慕動(dòng)方式上采用液壓驅動(dòng)方式，每個(gè)動(dòng)作實(shí)觀(guān)都是由兩個(gè)液壓舡網(wǎng)時(shí)直接熙動(dòng)，上升和下降則通過(guò)改變換向閥方向秉賓現?？刂撇糠植捎脝纹瑱C控制。練合考忠市場(chǎng)、醫晚及匾疔驟械相關(guān)郝門(mén)園素，充分考慮了人機因素，確保各項勸能實(shí)觀(guān)的同時(shí)讓病人咸受到更多的宜人性。關(guān)鍵詞:翻身床;難瘓病人; 護理中國分類(lèi)號: R197.39文獻標積碼: A文章編號: 1006-0316 (2007) 09 -0020-03Turn-over bed design for medical useCHEN Bo, WANG De-yu, ZHANG Xu-wei, LIANG Chun-ping, WU Guang wu, LAN Tu(Southwest Petroleum University, Cbengdu 610500, China)Abstract: A kind of multifunction turn-over bed for paralyzed patients is introduced in this paper, which has the functions ofraising hbead, curling legs, side huming over from left to right separately, or raising head and curling legs at the same timeaccording to patient's requirement. The bed is composed of 8 parts and hydraulic drive is adopted. Each movement is directlydriven by both bhydraulic cylinders. Rising and fllig of the bed is realied by means of diverting valves. A single-chipmicrocomputer is used as its control part. The whole system ensures patients' comfort, because of synthesizing some factorssuch as market, hospital, medical equipmeat, related sectors and also considering ergonomics fl.Key words: turn-over bed; paralyzed patients; nursing全世界大約有700萬(wàn)癱瘓病人，而中國大約有- -種能夠方便實(shí)現病人翻身的翻身床。140萬(wàn)癱瘓病人,隨著(zhù)我國綜合國力的增強，社會(huì )針對國內目前癱瘓病人護理床的現狀,本著(zhù)“以對癱瘓病人的投入也逐年在增多，市場(chǎng)對癱瘓病人人為本” 的設計理念，設計制作- -種成本低、 功能用品的種類(lèi)、檔次、質(zhì)量和數量也提出了更高的要齊全、操作簡(jiǎn)單的翻身床具有十分重要的現實(shí)意義。求。而我國癱瘓病人用品的設計生產(chǎn)水平還停留在初級階段,其產(chǎn)品多為- -些科技含量較低、功能單1翻身床方案設計、價(jià)格低廉的產(chǎn)品;許多性能優(yōu)越、功能多樣、技術(shù)含量高的醫療器材，如電腦控制的翻身床、自1.1 功能動(dòng)升降的電動(dòng)翻身床、理療床等產(chǎn)品與國外同類(lèi)產(chǎn)經(jīng)過(guò)設計調查,該翻身床主要具備以下功能:品相比有很大的差距。(1)實(shí)現抬頭和屈腿功能;經(jīng)過(guò)設計調查,病人對翻身床的要求不僅是抬(2)實(shí)現在抬頭的同時(shí),也能實(shí)現屈腿動(dòng)作;頭、屈腿兩個(gè)功能，更需要側翻和同時(shí)實(shí)現抬頭和(3)實(shí)現左、右側翻動(dòng)作。屈腿兩個(gè)動(dòng)作的翻身床。對于護理人員來(lái)說(shuō)，每天為病人翻身、上藥、更換床上用品等工作相當繁重,1.2 :中國煤化工而手動(dòng)翻身費力費時(shí)，相當困難,因此,迫切需要MHCN M H G把電能轉換為機械能，通過(guò)液壓泵把機械能轉化為液體壓能，再由收稿日期: 2007-05~06作耆簡(jiǎn)介:陳波(1965-),男,黑龍江齊齊哈爾人,教授,主要研究方向為產(chǎn)品設計、人性化設計。機械2007年第9期 總第34卷設計與研究;●21●液壓缸(達)將液壓能轉化為機械能從而達到能在幾個(gè)翻身動(dòng)作中，只有抬頭的角度大，運動(dòng)量傳遞和做功的目的。該方案響應速度快,運動(dòng)平幅度大，要求拾頭動(dòng)作達到的最大角位移能達到穩，是比較理想的驅動(dòng)系統。根據運動(dòng)要求，對床80°,其對液壓缸行程要求比較大,為了盡量減小安板的驅動(dòng)選用液壓系統。所以在設計此次多功能自裝尺寸，就以該部分為入手點(diǎn)確定各個(gè)缸的行程和動(dòng)翻身床時(shí)選用液壓驅動(dòng)(液壓驅動(dòng)如圖1所示)。位置。-方面癱瘓病人翻身床的總高限制(限制在2勾4曲570 mm以下);而且根據液壓缸自身結構限制，其ICX% 2X6 05X% 2X出總長(cháng)至少要比實(shí)際行程長(cháng)250 mm,只有盡量減小缸的行程才能保證安裝，所以就要求頭部支點(diǎn)位置距轉軸的距離要小;另- -方面，在承載的情況下考慮床的運動(dòng)平穩性和減小對床體承載能力的要求，應該讓支點(diǎn)與該面的重心盡量重合。兼顧考慮以上兩方面因素,經(jīng)過(guò)反復的優(yōu)化計算,最終確定液壓缸支撐點(diǎn)到抬頭動(dòng)作轉軸的距離圖1液壓驅動(dòng)原理圖為210 mm,到側翻動(dòng)作轉軸的距離為240 mm;上考慮到該系統的應用對象是病床,要求響應速下的安裝距離為450 mm。度快，運動(dòng)平穩、緩慢,我們采用的兩個(gè)液壓缸同令液壓缸的行程為x,根據它們之間的關(guān)系(圖時(shí)同步驅動(dòng)，這樣就可以更好地保證上述要求了。2)可以建立如下關(guān)系式:(210- 210cos 80)2 +(450+ 210sin 80)2 =(450+ x)1.3結構解得x 220 mm,符合x(chóng)≤250 mm的條件,考在設計翻身床的整個(gè)過(guò)程都是以病人為中心，慮到安裝誤差等,最終確定液壓缸行程為230 mm。為了能讓病人在使用過(guò)程中最大限度的舒適，我們床畫(huà)轉軸采用了雙缸同時(shí)工作，即每執行任何一一個(gè)動(dòng)作都有兩個(gè)液壓缸同時(shí)工作(液壓缸布置圖如圖2所示)。/80根據人的重量分布，前面的兩個(gè)液壓缸缸和后面的450兩個(gè)液壓缸工作時(shí)承受的重量分別為人體的60%和60%，但是為了工作側翻時(shí)達到前后兩個(gè)缸同步工液天紅/450+x作，后面兩個(gè)缸到轉軸的距離是前面的兩個(gè)缸到轉軸距離的三分之二，這樣就能達到平衡。圖3床頭運動(dòng)軌跡圖為了使液壓系統在工作過(guò)程中更加平穩，在液壓系統的回油路上還要添加一個(gè)背壓閥，經(jīng)過(guò)計算該背壓閥壓力為0.3 MPa,考慮管路的油路阻力和損團2液壓缸布置圖失以及工作環(huán)境低噪聲，綜上所述，可選用流量為翻身床采用電機驅動(dòng)液壓泵運動(dòng),然后液壓泵195 m/s 和壓力為2.5 MPa 的葉片液壓泵就完全滿(mǎn)再將液壓能轉化進(jìn)行工作的。每個(gè)動(dòng)作的實(shí)現都有足要求中國煤化工兩個(gè)液壓缸同時(shí)同步工作，動(dòng)作的上升和下降則是2翻MYHCNMHG通過(guò)控制電磁換向閥來(lái)實(shí)現的，而且每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間長(cháng)短可以隨使用者的需求而確定。為了降低加工成本，盡量采用市場(chǎng)上的標準零●22●設計與研究機械2007 年第9期總第34卷部件，同時(shí)參考有關(guān)醫療器械行業(yè)標準，床頭、萬(wàn)3結論向輪和扶手直接購買(mǎi)。床體主要分為床面和支架兩大部分，整個(gè)床由萬(wàn)向輪、床面、床頭、液壓缸、由于在設計的過(guò)程中始終把功能和成本結合，液壓系統、液壓缸底部鉸及基座組成，如圖4所示。在設計中盡可能 采用標準件設計，使制造成本盡可能減少，在一定意義上可以解決癱瘓病人由于長(cháng)年臥床所承受得疾病和心理的痛苦，同時(shí)也解決了醫院的護理人員在護理過(guò)程中的工作負擔。該醫用翻身床可廣泛適用于各大醫院，療養院、康復中心、家庭等。由筆者指導制作的醫用翻身床(圖5)于2006年參加第二屆全國大學(xué)生機械創(chuàng )新設計大賽獲二等獎。1.萬(wàn)向輪2.床面3.床頭4.液壓缸5.液壓系統6.液壓缸底部球鉸及基座圖4床體框架整體簡(jiǎn)圖床面根據人身體結構特點(diǎn)分成四個(gè)功能段,分圖5翻身床外形圖別支撐上半身,臀部,大腿和小腿。每個(gè)功能段又參考文獻:為分為兩塊，各個(gè)小塊采用鉸鏈聯(lián)接。為了減小床[1]許萬(wàn)里，等微機控制病理床的研制與開(kāi)發(fā)[]哈爾濱理工大學(xué)學(xué)的重量,床面的材料使用沖壓成矩形條的鐵皮焊接報，2001, (6).而成。支架直接用方鋼焊接而成，四根立柱為螺栓[2喻恒鋒，等介紹-種新型“醫用升降翻身車(chē)"叮解放軍醫學(xué)情聯(lián)接,方便拆卸。報，2004, (6).我國高檔數控系統產(chǎn)業(yè)化模式在沈陽(yáng)形成我國科技人員自主研發(fā)的中高檔數控系統，首次成批配產(chǎn)數控機床及國產(chǎn)數控系統產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的示范意義套安裝在沈陽(yáng)機床集團6大類(lèi)、11 個(gè)型號的30臺數控機床和里程碑意義,應在全國行業(yè)范圍內加以推廣。該示范工程上,取得國內權威專(zhuān)家的認可。這種以政府推動(dòng)、科技公司在高檔數控機床五軸聯(lián)動(dòng)高速加工中心產(chǎn)品上，成功替代了研制、機床企業(yè)大膽使用國產(chǎn)數控系統的示范工程，成為我原配的國外同類(lèi)數控系統產(chǎn)品，具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)高國促進(jìn)高檔數控系統產(chǎn)業(yè)化,打破依賴(lài)進(jìn)C局面的有效模式。檔數控系統和數控機床已達到了 國際先進(jìn)水平。同時(shí)宰先實(shí)8月28日至29日,由沈陽(yáng)機床集團、沈陽(yáng)高精數控技現了國產(chǎn)中高檔數控系統在國產(chǎn)數控機床上的批量應用,找術(shù)有限公司及中國科學(xué)院沈陽(yáng)計算技術(shù)研究所聯(lián)合實(shí)施的到了技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)化的結合點(diǎn)?！皣a(chǎn)數控機床應用國產(chǎn)數控系統示范工程"項目,通過(guò)了為在國產(chǎn)中高檔數控系統產(chǎn)業(yè)化、規?；矫媛氏葘?shí)現國家發(fā)改委重大辦、中國機床工具工業(yè)協(xié)會(huì )和沈陽(yáng)市經(jīng)委聯(lián)突破， 今年4月2日,在國家發(fā)改委重大辦(高檔數控機床合組織的鑒定驗收。示范工程鑒定驗收專(zhuān)家組由中國機床工與基礎制造裝備重大專(zhuān)項領(lǐng)導小組辦公室入遼寧省有關(guān)部門(mén)具工業(yè)協(xié)會(huì )、中國機械科學(xué)研究總院、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所的大力支持和沈陽(yáng)市委、市政府的大力推動(dòng)下，政府投入補等科研院所、大學(xué)、機床行業(yè)及用戶(hù)等專(zhuān)家、學(xué)者組成。專(zhuān)貼資金克豐數控公司和中科院家組一致認為:在遼寧省和沈陽(yáng)市政府的大力推動(dòng)下，“國產(chǎn)沈陽(yáng)計中國煤化工集中攻關(guān)，利用沈數控機床應用國產(chǎn)數控系統示范工程”正式實(shí)施，邁出了國陽(yáng)機床YHC N M H G中高檔數控系統，產(chǎn)中高檔數控系統產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵一步作為國內首次國產(chǎn)中形成"三位一體”的示范工程，在中高檔數控系統國產(chǎn)化上高檔數控機床批量配套國產(chǎn)數控系統項目具有創(chuàng )新性，對國實(shí)現了 沈陽(yáng)制造的突破。(信息采源:東北新聞網(wǎng)2007-9- 12)