普通家庭助老护理床架的设计与开发

詹家伟 张 玉 吴 倩 吴作成 吴易泽 丁 鹏

（湖北大学知行学院 机械及自动化学院 武汉 430011）

引言

随着我国老龄化人口数量的激增，老年人的健康和护理问题受到越来越多的关注。据统计约79.1 %的老人至少患有一种慢性非传染性疾病，这些老年人自我照料能力逐渐减弱，在80岁以上的男性老人中，可以自己照顾自己的只占35.7 %。老年病人躺在床上难以动弹时，不仅自己身体上会难受，家人每日照顾也麻烦，让病人自己心里也不舒服。其次大多数老人勤俭节约，不愿意买比较贵的护理床，为了在居家养老中解决护理老人过程中许多不方便的地方，让照顾的人轻松，让被照顾的人舒适，同时价格实惠的研究前提下，设计一款多功能辅助床架用于失能老人家庭的护理十分有必要。

此多功能辅助床架具有帮助老人翻身、坐起二大功能及其他小功能，以便解决老人护理过程中的需要大量人员和体力的问题，而且此多功能辅助床架还可以让老人以自己的感觉和意愿自行设置和调整卧姿，舒适自如。而且使用的是简单容易加工且低成本的连杆机构，适合家庭辅助使用，对护理人员的依赖程度大大降低，同时对其操作的安全性和遥控功能的使用，这款多功能辅助床架可用于失能老人家庭的护理人员及家属应对起到一定的作用。

1 功能设计要求

结合老年人护理的实际需要，多功能辅助床架应具有以下4大功能：

1）辅助老人坐起功能，让腰部使不上力的老人轻松坐起。

2）辅助老人左右翻身功能，让老人自主控制左右翻身状态。

3）上抬老人功能，给老人移动换床更加方便。

4）定时翻身功能，给卧床老人定时翻身，促进卧床老人体内血液循环。

以上4个功能中，所有功能都采用电动控制实现，让老人可以根据实际需要自主点动控制，按照自己的感觉和意愿调整卧姿，遥控操作也比较简单、人性化。还能实现老人左右侧卧（也就是接近90 °的翻身），定时的翻身有利于老人的睡眠，有利于血液循环，防止出现酸痛麻木。

2 整体设计（图1）

图1 整体设计图

用安装在床头的两根电动推杆实现人的坐起。电动机转动带动同步齿轮旋转，使三节电动推杆升起，将人推起。用安装在床的前角部位的同步电动推杆实现人的上抬。左侧的同步电动推杆上抬实现人的翻身。该病床上面铺的一层强力布，用二节电动推杆连接，实现老人的左右翻身，还可进行定时翻身的实现。用安装在辅助中的微型压力传感器感测人对床的压力变化进行对应的亮灯、一侧推杆上抬等动作以实现辅助老人晚间的起夜等活动。床头杆上安装声音传感器以感应闹钟的声音，如果此时压力传感器感应到有人躺在床上，三五分钟后三节电动推杆就会启动，辅助老人坐起，同时语音播报器提醒老人吃药。

3 控制系统（图2）

图2 控制系统方案图

辅助床架适用于普通家庭，而三节电动推杆与二节电动推杆电压皆为24 V，家用电源220 V，所以需连接一个能将220 V转换为24 V的变压器。需定时辅助老人翻身，则开关K2、K4为定时开关，需要定时给老人翻身时，闭合开关K1、K3、K5，设定定时开关K2/K4的闭合时间，到时自动闭合开关K2/K4，一侧三根电动推杆通电启动，升高推动老人左/右翻身。

闭合开关K1、K2、K4，两根三节电动推杆通电启动，升高推动老人坐起；

闭合开关K1、K2、K3，一侧电动推杆通电启动，升高推动老人左翻身；

闭合开关K1、K4、K5，一侧电动推杆通电启动，升高推动老人右翻身。

4 细节设计

对多功能辅助床架需要实现的功能进行方案选择、部件尺寸计算及强度校核，在保证功能实现的条件下能安全有效运行。该床架在保证自身强度的条件，可安装在老人自家床上，可根据原有床的大小改变宽度和高度。例如改变伸缩支撑杆的长度使床架适用于不同高度的床。转动运动杆收放布使床架适应不同宽度的床。平时转动运动杆使紧定螺钉竖直，向上扭转螺钉使套筒套住紧定螺钉，运动杆便不能转动，打开搭扣，运动杆便能摆动，这些简易安装过程可有子女和社区助老人员帮忙，这时三节电动推杆启动带动杆摆动，直到三节电动推杆靠住支撑杆不动，就实现了辅助人的坐起；一侧的三节电动推杆和二节电动推杆启动带动运动杆，就实现了辅助人的翻身。需要上抬时，扣上搭扣，向上扭转螺钉使套筒套住紧定螺钉，运动杆便不能转动，且运动杆不能摆动，这时三节电动推杆和二节电动推杆启动带动运动杆，就实现了人的上抬。传感器感知人的状态，决定什么时候启动电动推杆、小夜灯、语音播报器。

1）分别位于四个角的四根竖直支撑杆，位于相同一端的两根所述竖直支撑杆之间还连接有水平伸缩杆，两端的所述竖直支撑杆均设为多节的电动推杆，位于左端的第一电动推杆的伸缩节数大于右端的第二电动推杆的伸缩节数，所述第一电动推杆和第二电动推杆的顶部均固定安装有一个外球面轴承；

位于同一侧的两根所述竖直支撑杆之间通过两节水平支撑杆进行连接，两节所述水平支撑杆之间通过十字万向节连接，两节所述水平支撑杆的端部分别穿过两端的所述外球面轴承，且与所述外球面轴承之间转动连接，相对的两节所述水平支撑杆之间还连接有承载布，所述承载布的两端分别与两侧的所述水平支撑杆之间固定连接；

两块底部支撑板，位于同一侧的两个竖直支撑杆的底部之间通过底部支撑板固定连接，所述第一电动推杆的底部与所述底部支撑板的一端铰接，所述第二电动推杆与所述底部支撑板的另一端固定连接；

两块限位板，两块所述限位板分别位于所述床架的两侧，且两块所述限位板的长度均小于所述底部支撑板的长度，两块所述限位板的一端固定，另一端正对所述第一电动推杆。

2）位于同一侧的两根所述水平支撑杆之间还连接有锁紧装置，所述锁紧装置包括底座、分别固定在所述底座两端的外球面轴承、固定在所述底座上的两个套筒以及固定在所述十字万向节上的分别与两个所述套筒螺纹配合的螺杆；位于左端的所述外球面轴承与所述底座之间通过搭扣进行固定连接，位于右端的所述外球面轴承固定安装在所述底座上，同一侧的两根所述水平支撑杆分别穿过两端的所述外球面轴承后通过所述十字万向节连接；两根所述螺杆之间成垂直交叉设置；两个所述套筒的底部均固定连接有一根调节螺杆，通过所述调节螺杆调节所述套筒的高度。

3）两个所述底座的底部均还固定连接有一根第三电动推杆，所述第三电动推杆的底部与所述底部支撑杆固定连接，顶部与所述底座固定连接。

4）水平支撑杆的端部均固定安装有把手。限位板的另一端设置与所述第一端的电动推杆相配合的圆弧凹槽。

5）第一电动推杆和第二电动推杆的底部均固定安装有一个万向轮。

6）限位板固定在所述第三电动推杆上或者是固定在所述第二电动推杆上，当固定在所述第二电动推杆上时，所述第三电动推杆穿过所述限位板。

7）第一电动推杆的顶端固定连接有一根连接杆，所述连接杆上固定安装有一个外球面轴承，所述第二电动推杆的顶部固定安装有一个安装座，所述安装座上固定安装有一个外球面轴承。

5 结语

市面上的翻身带、移位带等都是人力驱动的，需要其他人配合使用。而本设计为电力驱动，老人自己便可操作使用。具有拆洗方便、利用和适应老人原有的床，与护理床相比更适用于普通家庭；同时在紧急情况下可做移动担架，移动老人；市面上的护理床、床垫等最多只能实现约45 °的左右翻身或约90 °的单侧翻身，且存在起背盲区的问题。而本设计可可实现人的原位翻身，有效减少起背盲区的问题。创新设计的紧缩结构可实现万向节三种状态：固定方向摆动，固定方向转动，以及完全固定不动。本设计机械部分功能适用性强，加以牢固而安全轻质的复合材料来制造，进一步优化控制系统的安全性，具有良好的使用前景。