一款多功能護(hù)理床創(chuàng)新設(shè)計(jì)的構(gòu)思

喬家宇　陳季云　黃浩　周子豪

【摘 要】隨著人口的老齡化、養(yǎng)老問(wèn)題的日益突出，實(shí)現(xiàn)護(hù)理的自動(dòng)化是當(dāng)今的社會(huì)需求，本文提出了一款多功能護(hù)理床創(chuàng)新設(shè)計(jì)的構(gòu)思，通過(guò)操作控制器，可活動(dòng)床板能托住人體完成坐起、躺下、左側(cè)躺和右側(cè)躺等動(dòng)作，有一定的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】多功能護(hù)理床；創(chuàng)新設(shè)計(jì)；機(jī)械結(jié)構(gòu)；單片機(jī)

0 引言

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)人口結(jié)構(gòu)日趨老齡化，但目前與老齡化趨勢(shì)相適應(yīng)的老年人護(hù)理行業(yè)相對(duì)滯后，養(yǎng)老護(hù)理還是以傳統(tǒng)的方法為主。尤其對(duì)于長(zhǎng)期臥床不起的老年人或病人，由于無(wú)力翻身、行動(dòng)不便等原因，護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度自不必說(shuō)，更有甚者，若不能及時(shí)翻身，臀部和后背長(zhǎng)期局部受壓，引起血液循環(huán)不暢，導(dǎo)致產(chǎn)生褥瘡，嚴(yán)重危害病人的健康。如何減少護(hù)理工作的壓力，如何改善養(yǎng)老行業(yè)的現(xiàn)狀，等等一系列的問(wèn)題亟待解決，護(hù)理人員的服務(wù)水平、醫(yī)療器械質(zhì)量等都被納入了人們關(guān)注的范圍，醫(yī)療護(hù)理床就是不可或缺的醫(yī)療器械之一?，F(xiàn)用的護(hù)理床功能單一、操作不便，已無(wú)法滿足現(xiàn)代人的需求，如何設(shè)計(jì)出更高技術(shù)含量的多功能護(hù)理床，已成為我們最為關(guān)心的內(nèi)容，也是未來(lái)醫(yī)療護(hù)理行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。

1 多功能護(hù)理床市場(chǎng)調(diào)研分析

創(chuàng)新是提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，要想設(shè)計(jì)出成功的產(chǎn)品，不僅要實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新，更要注重新產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)情況。通過(guò)調(diào)研我們得到第一手資料，了解到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已有護(hù)理床的相關(guān)信息，并結(jié)合用戶體驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，得出現(xiàn)有醫(yī)療護(hù)理床存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出適宜的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

1.1 國(guó)內(nèi)外已有產(chǎn)品的相關(guān)信息

傳統(tǒng)的醫(yī)療護(hù)理床均為功能簡(jiǎn)單的手搖式護(hù)理床或者簡(jiǎn)易的電動(dòng)護(hù)理床，基本只包含床體的升降功能，但是病人上廁所、翻身等行為都無(wú)法通過(guò)醫(yī)療護(hù)理床完成，只能借助醫(yī)護(hù)人員的外力來(lái)進(jìn)行一系列行為。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)控制、信息網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，醫(yī)療護(hù)理床的發(fā)展趨勢(shì)將是網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和智能化的多功能護(hù)理床。日、美、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家，已開發(fā)研制出各種檔次的多功能護(hù)理床，而且技術(shù)比較領(lǐng)先，但價(jià)格昂貴，普通消費(fèi)者難以享用。自21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)掀起了生產(chǎn)多功能護(hù)理床的熱潮，一些制造類企業(yè)發(fā)現(xiàn)了護(hù)理設(shè)備的市場(chǎng)潛力，引進(jìn)并生產(chǎn)了一些多功能護(hù)理床設(shè)備，市面上銷售的多功能護(hù)理床基本都是可調(diào)的三折床板設(shè)計(jì)，在翻身方面采用三板聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了側(cè)翻36°～45°的功能，同時(shí)也有一些廠家使用了不同原理的便盆和活門的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但很多廠家都只注重短暫的利益回報(bào)，幾乎忽視了用戶體驗(yàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要性，比如，已有產(chǎn)品在翻身方面雖采用三板聯(lián)動(dòng)，但側(cè)翻角度過(guò)小，在無(wú)人看護(hù)的情況下依然不能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)側(cè)翻功能，此外，大小便功能雖能實(shí)現(xiàn)，但臀部活門設(shè)計(jì)欠佳，有的護(hù)理床甚至無(wú)活門，總之這個(gè)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)總體上來(lái)說(shuō)尚處于起步階段。

1.2 多功能護(hù)理床功能需求分析

多功能護(hù)理床的普及是為了給更多需要被看護(hù)的老年人及病人帶來(lái)更周全的照料，因此人性化設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)成為多功能護(hù)理床設(shè)計(jì)過(guò)程中著重考慮的因素。為了更好地實(shí)現(xiàn)多功能護(hù)理床設(shè)計(jì)的完整性和完善性，我們走訪了本地部分醫(yī)院，主要對(duì)老年人護(hù)理存在的問(wèn)題、護(hù)理床的需求程度進(jìn)行了調(diào)查，并結(jié)合市場(chǎng)上現(xiàn)有多功能護(hù)理床的用戶體驗(yàn)情況，總結(jié)出擬創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多功能護(hù)理床應(yīng)能滿足如下功能需求：①能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)坐起、平躺，左右翻身不低于90°，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右側(cè)睡。因?yàn)閷?duì)于癱瘓病人來(lái)說(shuō)，側(cè)翻身一定要超過(guò)90°，才能把側(cè)身的重心移向一側(cè)，實(shí)現(xiàn)側(cè)睡，否則根本實(shí)現(xiàn)不了人體的側(cè)翻功能，人背部的皮膚仍壓在床板上，皮膚表層血管仍受壓，生褥瘡的條件未消除。②能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)大小便，應(yīng)該具備比較人性化的臀部活門設(shè)計(jì)，既能方便大小便，又不至于側(cè)翻身時(shí)存在身體從活門中暴露之類的不雅。③能實(shí)現(xiàn)起背、曲腿等功能，實(shí)現(xiàn)躺姿自由化。以上幾點(diǎn)用戶所需是當(dāng)下市場(chǎng)上的醫(yī)療護(hù)理床所缺失的，若能創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一款多功能護(hù)理床能滿足上述幾點(diǎn)，不僅能提高護(hù)理水平，造福人類，也能給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

2 多功能護(hù)理床的總體設(shè)計(jì)方案

針對(duì)前期的調(diào)研結(jié)果，歸納出本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新之處，并以此為依據(jù)進(jìn)行多功能護(hù)理床的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)，主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，比如，多功能護(hù)理床的總體布局、各功能模塊的機(jī)構(gòu)形式，以及選取合適的驅(qū)動(dòng)和控制方式等等。

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從機(jī)械結(jié)構(gòu)上說(shuō)，多功能護(hù)理床可分為主體和附件兩大部分，主體包括側(cè)翻、起背，以及臀部活門等功能模塊，附件包括床墊、護(hù)欄、輸液架和餐桌等輔助設(shè)施，其中主體是護(hù)理床的核心部分，也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，下面就以側(cè)翻、起背兩大主體功能為例說(shuō)明創(chuàng)新設(shè)計(jì)的構(gòu)思。

2.1.1 翻身功能的實(shí)現(xiàn)

床板縱向可設(shè)計(jì)成三板聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由A、B、C三塊組成，如圖1所示，板與板之間分別用鉸鏈1和2聯(lián)接，床板B下部裝有翻身拉桿D，D的兩端有鉸鏈，其中的一端鉸鏈穿在固定于機(jī)架上的鉸鏈孔中，另一端與床板鉸鏈2連在一起，這樣，A、B兩板可以繞鉸鏈2旋轉(zhuǎn)0°～180°，考慮到實(shí)際應(yīng)用的需要，A、B兩板一起翻轉(zhuǎn)時(shí)取105°，即可使人體側(cè)臥在C板上，實(shí)現(xiàn)側(cè)睡，同理B、C兩板也可一起翻轉(zhuǎn)105°，實(shí)現(xiàn)另一側(cè)睡，E為機(jī)械手，機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)可由電動(dòng)推桿的伸出與收縮實(shí)現(xiàn)。

為了滿足人體對(duì)躺姿的不同需求，床面縱向設(shè)計(jì)成五部分，四節(jié)點(diǎn)，人體在床上可以屈伸成任意姿勢(shì)，頸、腰、膝、腳四大關(guān)節(jié)可以自由擺布，如圖2所示。按照人體動(dòng)作規(guī)律來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，起背時(shí)先抬頭后起背，當(dāng)電動(dòng)推桿4伸出時(shí)，抬枕梁上抬，使頭板2上抬至需要的角度，然后直接接觸背板1，使背板在0°～90°之間轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人體上半身坐起來(lái)，復(fù)位時(shí)先平躺后放頭，當(dāng)電動(dòng)推桿4收回時(shí)，背板1先放平，再讓頭板2放平。

2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如果把多功能護(hù)理床的各個(gè)功能機(jī)構(gòu)比作“身體”，那么控制系統(tǒng)則是“大腦”，是完成各個(gè)動(dòng)作的核心。本設(shè)計(jì)中控制系統(tǒng)的功能主要是完成起背、側(cè)翻、曲腿等相關(guān)動(dòng)作，通過(guò)對(duì)直線推桿的控制來(lái)完成，由于原動(dòng)件數(shù)目較少，控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)采用集中式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的框圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)原理框圖

單片機(jī)負(fù)責(zé)識(shí)別遙控器按鍵、輸出驅(qū)動(dòng)模塊控制信號(hào)，紅外線接收模塊將遙控器發(fā)出的信號(hào)解調(diào)，然后經(jīng)單片機(jī)讀取以識(shí)別該遙控器按鍵值。系統(tǒng)依據(jù)遙控器的按鍵值，將控制信號(hào)傳輸給特定的驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊接收到控制信號(hào)之后，驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而使電動(dòng)推桿拉長(zhǎng)或縮短。在電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，與其固定連接的位置傳感器連續(xù)地將位置信號(hào)反饋給單片機(jī)，通過(guò)比較反饋值與設(shè)定值，以確定電動(dòng)推桿的運(yùn)動(dòng)是否到位。在編制程序時(shí)應(yīng)該要設(shè)定自鎖和互鎖功能，即每次只準(zhǔn)一個(gè)功能動(dòng)作，只有該功能停下后，才能啟動(dòng)另一功能動(dòng)作，比如，只有在平躺的情況下才能實(shí)現(xiàn)左右翻身功能，同時(shí)也應(yīng)該能響應(yīng)中斷，在電動(dòng)推桿的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一旦觸發(fā)中斷就輸出剎車信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文是針對(duì)長(zhǎng)期臥床不起的老年人或病人的護(hù)理要求而提出的，是在前期調(diào)研比較的基礎(chǔ)上提出的一種設(shè)計(jì)構(gòu)思。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是床板采用分塊模式，可根據(jù)使用的需要實(shí)現(xiàn)多種組合結(jié)構(gòu)，通過(guò)電動(dòng)推桿的協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)人體的側(cè)翻身、起背等動(dòng)作。今后，還需進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際，研制出多功能護(hù)理床樣機(jī)，對(duì)其結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可靠性問(wèn)題更深入分析，也希望在養(yǎng)老問(wèn)題日益突出的時(shí)代，此款設(shè)計(jì)能為病患老年人帶來(lái)福音。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐慧.老年人護(hù)理床的功能需求調(diào)研與分析[J].包裝工程，2015（10）：74-78.

[2]平英英.淺談我國(guó)老年護(hù)理床的現(xiàn)狀與展望[J].中國(guó)保健營(yíng)養(yǎng)，2012（5）：226-227.

[3]晉新敏，梁兆培.基于行動(dòng)障礙的老年人家用護(hù)理床的設(shè)計(jì)研究[J].湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，35（3）：76-80.

[4]陳琛.基于用戶體驗(yàn)的多功能醫(yī)療護(hù)理床設(shè)計(jì)研究[D].武漢：湖北工業(yè)大學(xué)，2014.

[責(zé)任編輯：王楠]