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 機械及自動化學(xué)院 武漢 430011）

引言

隨著我國老齡化人口數(shù)量的激增，老年人的健康和護理問題受到越來越多的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計約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彈時，不僅自己身體上會難受，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，不愿意買比較貴的護理床，為了在居家養(yǎng)老中解決護理老人過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，同時價格實惠的研究前提下，設(shè)計一款多功能輔助床架用于失能老人家庭的護理十分有必要。

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，以便解決老人護理過程中的需要大量人員和體力的問題，而且此多功能輔助床架還可以讓老人以自己的感覺和意愿自行設(shè)置和調(diào)整臥姿，舒適自如。而且使用的是簡單容易加工且低成本的連桿機構(gòu)，適合家庭輔助使用，對護理人員的依賴程度大大降低，同時對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理人員及家屬應(yīng)對起到一定的作用。

1 功能設(shè)計要求

結(jié)合老年人護理的實際需要，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，給老人移動換床更加方便。

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

以上4個功能中，所有功能都采用電動控制實現(xiàn)，讓老人可以根據(jù)實際需要自主點動控制，按照自己的感覺和意愿調(diào)整臥姿，遙控操作也比較簡單、人性化。還能實現(xiàn)老人左右側(cè)臥（也就是接近90 °的翻身），定時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（圖1）

圖1 整體設(shè)計圖

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

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)電動推桿與二節(jié)電動推桿電壓皆為24 V，家用電源220 V，所以需連接一個能將220 V轉(zhuǎn)換為24 V的變壓器。需定時輔助老人翻身，則開關(guān)K2、K4為定時開關(guān)，需要定時給老人翻身時，閉合開關(guān)K1、K3、K5，設(shè)定定時開關(guān)K2/K4的閉合時間，到時自動閉合開關(guān)K2/K4，一側(cè)三根電動推桿通電啟動，升高推動老人左/右翻身。

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

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

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

4 細節(jié)設(shè)計

對多功能輔助床架需要實現(xiàn)的功能進行方案選擇、部件尺寸計算及強度校核，在保證功能實現(xiàn)的條件下能安全有效運行。該床架在保證自身強度的條件，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度使床架適用于不同高度的床。轉(zhuǎn)動運動桿收放布使床架適應(yīng)不同寬度的床。平時轉(zhuǎn)動運動桿使緊定螺釘豎直，向上扭轉(zhuǎn)螺釘使套筒套住緊定螺釘，運動桿便不能轉(zhuǎn)動，打開搭扣，運動桿便能擺動，這些簡易安裝過程可有子女和社區(qū)助老人員幫忙，這時三節(jié)電動推桿啟動帶動桿擺動，直到三節(jié)電動推桿靠住支撐桿不動，就實現(xiàn)了輔助人的坐起；一側(cè)的三節(jié)電動推桿和二節(jié)電動推桿啟動帶動運動桿，就實現(xiàn)了輔助人的翻身。需要上抬時，扣上搭扣，向上扭轉(zhuǎn)螺釘使套筒套住緊定螺釘，運動桿便不能轉(zhuǎn)動，且運動桿不能擺動，這時三節(jié)電動推桿和二節(jié)電動推桿啟動帶動運動桿，就實現(xiàn)了人的上抬。傳感器感知人的狀態(tài)，決定什么時候啟動電動推桿、小夜燈、語音播報器。

1）分別位于四個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)的電動推桿，位于左端的第一電動推桿的伸縮節(jié)數(shù)大于右端的第二電動推桿的伸縮節(jié)數(shù)，所述第一電動推桿和第二電動推桿的頂部均固定安裝有一個外球面軸承；

位于同一側(cè)的兩根所述豎直支撐桿之間通過兩節(jié)水平支撐桿進行連接，兩節(jié)所述水平支撐桿之間通過十字萬向節(jié)連接，兩節(jié)所述水平支撐桿的端部分別穿過兩端的所述外球面軸承，且與所述外球面軸承之間轉(zhuǎn)動連接，相對的兩節(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)的兩個豎直支撐桿的底部之間通過底部支撐板固定連接，所述第一電動推桿的底部與所述底部支撐板的一端鉸接，所述第二電動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度均小于所述底部支撐板的長度，兩塊所述限位板的一端固定，另一端正對所述第一電動推桿。

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套筒以及固定在所述十字萬向節(jié)上的分別與兩個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搭扣進行固定連接，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兩端的所述外球面軸承后通過所述十字萬向節(jié)連接；兩根所述螺桿之間成垂直交叉設(shè)置；兩個所述套筒的底部均固定連接有一根調(diào)節(jié)螺桿，通過所述調(diào)節(jié)螺桿調(diào)節(jié)所述套筒的高度。

3）兩個所述底座的底部均還固定連接有一根第三電動推桿，所述第三電動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推桿相配合的圓弧凹槽。

5）第一電動推桿和第二電動推桿的底部均固定安裝有一個萬向輪。

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

7）第一電動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外球面軸承，所述第二電動推桿的頂部固定安裝有一個安裝座，所述安裝座上固定安裝有一個外球面軸承。

5 結(jié)語

市面上的翻身帶、移位帶等都是人力驅(qū)動的，需要其他人配合使用。而本設(shè)計為電力驅(qū)動，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，與護理床相比更適用于普通家庭；同時在緊急情況下可做移動擔(dān)架，移動老人；市面上的護理床、床墊等最多只能實現(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)的問題。而本設(shè)計可可實現(xiàn)人的原位翻身，有效減少起背盲區(qū)的問題。創(chuàng)新設(shè)計的緊縮結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)萬向節(jié)三種狀態(tài)：固定方向擺動，固定方向轉(zhuǎn)動，以及完全固定不動。本設(shè)計機械部分功能適用性強，加以牢固而安全輕質(zhì)的復(fù)合材料來制造，進一步優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全性，具有良好的使用前景。