医用翻身床设计

●20.设计与研究机械2007 年第9期总第34卷医用翻身床设计陈波，王德玉，张旭伟，梁春平，吴光武，兰图(西南石油大学，四川成都610500)摘要:结合瘫痪病人的需求，设计了一种能自动实现抬头.屈腿、左右侧翻以及周时实现拍头和屈腿等功能的瘫瘼病人多功能翻身床。考虑到该翻身床要实现各项功能，特将床板分制成入个部分。慕动方式上采用液压驱动方式，每个动作实观都是由两个液压舡网时直接熙动，上升和下降则通过改变换向阀方向秉宾现。控制部分采用单片机控制。练合考忠市场、医晚及匾疔骤械相关郝门园素，充分考虑了人机因素，确保各项劝能实观的同时让病人咸受到更多的宜人性。关键词:翻身床;难痪病人; 护理中国分类号: R197.39文献标积码: A文章编号: 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全世界大约有700万瘫痪病人，而中国大约有- -种能够方便实现病人翻身的翻身床。140万瘫痪病人,随着我国综合国力的增强，社会针对国内目前瘫痪病人护理床的现状,本着“以对瘫痪病人的投入也逐年在增多，市场对瘫痪病人人为本” 的设计理念，设计制作- -种成本低、 功能用品的种类、档次、质量和数量也提出了更高的要齐全、操作简单的翻身床具有十分重要的现实意义。求。而我国瘫痪病人用品的设计生产水平还停留在初级阶段,其产品多为- -些科技含量较低、功能单1翻身床方案设计、价格低廉的产品;许多性能优越、功能多样、技术含量高的医疗器材，如电脑控制的翻身床、自1.1 功能动升降的电动翻身床、理疗床等产品与国外同类产经过设计调查,该翻身床主要具备以下功能:品相比有很大的差距。(1)实现抬头和屈腿功能;经过设计调查,病人对翻身床的要求不仅是抬(2)实现在抬头的同时,也能实现屈腿动作;头、屈腿两个功能，更需要侧翻和同时实现抬头和(3)实现左、右侧翻动作。屈腿两个动作的翻身床。对于护理人员来说，每天为病人翻身、上药、更换床上用品等工作相当繁重,1.2 :中国煤化工而手动翻身费力费时，相当困难,因此,迫切需要MHCN M H G把电能转换为机械能，通过液压泵把机械能转化为液体压能，再由收稿日期: 2007-05~06作耆简介:陈波(1965-),男,黑龙江齐齐哈尔人,教授,主要研究方向为产品设计、人性化设计。机械2007年第9期 总第34卷设计与研究;●21●液压缸(达)将液压能转化为机械能从而达到能在几个翻身动作中，只有抬头的角度大，运动量传递和做功的目的。该方案响应速度快,运动平幅度大，要求拾头动作达到的最大角位移能达到稳，是比较理想的驱动系统。根据运动要求，对床80°,其对液压缸行程要求比较大,为了尽量减小安板的驱动选用液压系统。所以在设计此次多功能自装尺寸，就以该部分为入手点确定各个缸的行程和动翻身床时选用液压驱动(液压驱动如图1所示)。位置。-方面瘫痪病人翻身床的总高限制(限制在2勾4曲570 mm以下);而且根据液压缸自身结构限制，其ICX% 2X6 05X% 2X出总长至少要比实际行程长250 mm,只有尽量减小缸的行程才能保证安装，所以就要求头部支点位置距转轴的距离要小;另- -方面，在承载的情况下考虑床的运动平稳性和减小对床体承载能力的要求，应该让支点与该面的重心尽量重合。兼顾考虑以上两方面因素,经过反复的优化计算,最终确定液压缸支撑点到抬头动作转轴的距离图1液压驱动原理图为210 mm,到侧翻动作转轴的距离为240 mm;上考虑到该系统的应用对象是病床,要求响应速下的安装距离为450 mm。度快，运动平稳、缓慢,我们采用的两个液压缸同令液压缸的行程为x,根据它们之间的关系(图时同步驱动，这样就可以更好地保证上述要求了。2)可以建立如下关系式:(210- 210cos 80)2 +(450+ 210sin 80)2 =(450+ x)1.3结构解得x 220 mm,符合x≤250 mm的条件,考在设计翻身床的整个过程都是以病人为中心，虑到安装误差等,最终确定液压缸行程为230 mm。为了能让病人在使用过程中最大限度的舒适，我们床画转轴采用了双缸同时工作，即每执行任何一一个动作都有两个液压缸同时工作(液压缸布置图如图2所示)。/80根据人的重量分布，前面的两个液压缸缸和后面的450两个液压缸工作时承受的重量分别为人体的60%和60%，但是为了工作侧翻时达到前后两个缸同步工液天紅/450+x作，后面两个缸到转轴的距离是前面的两个缸到转轴距离的三分之二，这样就能达到平衡。图3床头运动轨迹图为了使液压系统在工作过程中更加平稳，在液压系统的回油路上还要添加一个背压阀，经过计算该背压阀压力为0.3 MPa,考虑管路的油路阻力和损團2液压缸布置图失以及工作环境低噪声，综上所述，可选用流量为翻身床采用电机驱动液压泵运动,然后液压泵195 m/s 和压力为2.5 MPa 的叶片液压泵就完全满再将液压能转化进行工作的。每个动作的实现都有足要求中国煤化工两个液压缸同时同步工作，动作的上升和下降则是2翻MYHCNMHG通过控制电磁换向阀来实现的，而且每个动作的时间长短可以随使用者的需求而确定。为了降低加工成本，尽量采用市场上的标准零●22●设计与研究机械2007 年第9期总第34卷部件，同时参考有关医疗器械行业标准，床头、万3结论向轮和扶手直接购买。床体主要分为床面和支架两大部分，整个床由万向轮、床面、床头、液压缸、由于在设计的过程中始终把功能和成本结合，液压系统、液压缸底部铰及基座组成，如图4所示。在设计中尽可能 采用标准件设计，使制造成本尽可能减少，在一定意义上可以解决瘫痪病人由于长年卧床所承受得疾病和心理的痛苦，同时也解决了医院的护理人员在护理过程中的工作负担。该医用翻身床可广泛适用于各大医院，疗养院、康复中心、家庭等。由笔者指导制作的医用翻身床(图5)于2006年参加第二届全国大学生机械创新设计大赛获二等奖。1.万向轮2.床面3.床头4.液压缸5.液压系统6.液压缸底部球铰及基座图4床体框架整体简图床面根据人身体结构特点分成四个功能段,分图5翻身床外形图别支撑上半身,臀部,大腿和小腿。每个功能段又参考文献:为分为两块，各个小块采用铰链联接。为了减小床[1]许万里，等微机控制病理床的研制与开发[]哈尔滨理工大学学的重量,床面的材料使用冲压成矩形条的铁皮焊接报，2001, (6).而成。支架直接用方钢焊接而成，四根立柱为螺栓[2喻恒锋，等介绍-种新型“医用升降翻身车"叮解放军医学情联接,方便拆卸。报，2004, (6).我国高档数控系统产业化模式在沈阳形成我国科技人员自主研发的中高档数控系统，首次成批配产数控机床及国产数控系统产业的发展具有重大的示范意义套安装在沈阳机床集团6大类、11 个型号的30台数控机床和里程碑意义,应在全国行业范围内加以推广。该示范工程上,取得国内权威专家的认可。这种以政府推动、科技公司在高档数控机床五轴联动高速加工中心产品上，成功替代了研制、机床企业大胆使用国产数控系统的示范工程，成为我原配的国外同类数控系统产品，具有自主知识产权的国产高国促进高档数控系统产业化,打破依赖进C局面的有效模式。档数控系统和数控机床已达到了 国际先进水平。同时宰先实8月28日至29日,由沈阳机床集团、沈阳高精数控技现了国产中高档数控系统在国产数控机床上的批量应用,找术有限公司及中国科学院沈阳计算技术研究所联合实施的到了技术创新和产业化的结合点。“国产数控机床应用国产数控系统示范工程"项目,通过了为在国产中高档数控系统产业化、规模化方面率先实现国家发改委重大办、中国机床工具工业协会和沈阳市经委联突破， 今年4月2日,在国家发改委重大办(高档数控机床合组织的鉴定验收。示范工程鉴定验收专家组由中国机床工与基础制造装备重大专项领导小组办公室入辽宁省有关部门具工业协会、中国机械科学研究总院、中科院沈阳自动化所的大力支持和沈阳市委、市政府的大力推动下，政府投入补等科研院所、大学、机床行业及用户等专家、学者组成。专贴资金克丰数控公司和中科院家组一致认为:在辽宁省和沈阳市政府的大力推动下，“国产沈阳计中国煤化工集中攻关，利用沈数控机床应用国产数控系统示范工程”正式实施，迈出了国阳机床YHC N M H G中高档数控系统，产中高档数控系统产业化的关键一步作为国内首次国产中形成"三位一体”的示范工程，在中高档数控系统国产化上高档数控机床批量配套国产数控系统项目具有创新性，对国实现了 沈阳制造的突破。(信息采源:东北新闻网2007-9- 12)