多功能护理床的研究与开发.doc

多功能护理床的研究与开发 随着人民生活水平的提高和医疗保健行业的进步, 护理床人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。据报道, 我国 60 岁及其以上老年人口已达 1.32 亿, 占全国总人口的 10%, 并以年均 3.32%的速度持续增长 。人口老龄化的趋势使老人更容易患上慢性疾病, 其中突出的问题就是高龄老年人自我照料能力减弱, 对家庭、社区、政府依赖程度加大。用何种社会保健方式来解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的家庭照料与看护问题是人口老龄化国家所面临的共同问题。社会上因各种原因导致长期卧床病人大量存在, 这种人主要由家庭护理, 护理费用高昂, 劳动强度大, 护理条件有待改善。为此, 国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度。本课题正是在这样的基础上展开的, 主要目的是为偏瘫病人或长期使用病床的病人提供一个集护理和排泄功能于一体的多功能护理床。??? 1 多功能护理床的机械结构??? 多功能护理床的机械设计主要为方便瘫痪病人治疗与康复时的日常生活的部分自理、病人平躺时的体位的改变。同时结合医院或者家庭不同场所的需求, 设计有信息传递、输液和病理维护的配套装置。??? 1.1 多功能护理床的整体设计因为床体本身的构件要实现多种功能, 包括平躺、仰起、左侧翻、右侧翻、脚踏板装置( 在脚的下部,脚可以借助用来移动身体)、侧顶被装置( 将被褥顶起的装置)、穿/脱裤装置、顶腰架装置, 洁便门开关装置及冲洗马桶和冲洗身体的装置, 另外还有烘干和抽风的设备。各个部分可以独立的运行来完成相应的动作, 同时将单个功能组合起实现复杂的功能。譬如病人躺在床上排泄问题的解决, 改变床靠背板的仰角或者左右的侧翻以取得舒适的姿态, 护理人员对洁便池的清洗等, 多种可以选装的传感器用来测量病人的身体病理参数并传输到医护的数据处理端。??? 1.2 各项功能的实现??? 比较简单的动作, 如单独的靠背板起降, 无刷电机带动传动杆增加或减少仰角来实现; 比较复杂的功能, 如脚蹬升起的状态下, 病人可以自己用脚来改变自己身体的位置, 并配合靠背板的升降以达到舒适的体位; 复杂的功能如多功能护理床大/小便解决的问题, 这牵扯到脚蹬板装置、靠背板的升降、侧顶被及退/穿裤装置、洁便门的开合、身体冲洗器位置的调整、冲洗马桶及抽风装置合理密切的配合, 并按照功能的实现逐步进行。??? 1.3 多功能护理床的各项技术参数??? * 本多功能护理床的几何尺寸 长: 195cm宽: 100cm 高: 65cm??? * 各项升降装置的升起角度靠背板仰角的活动角度: 0°～75°左/右侧翻的角度: 0°～45°??? * 床体内需要升起或者打开装置的动作空间脚踏板升起高度: 15cm侧顶被架升起高度: 15cm顶腰架升起高度: 13cm 洁便门打开行程: 25cm??? * 水箱容量: 15L 洁洗水的水温: 30°±1°??? * 选装的身体参数传感器 体温、血压、心跳频率、日排泄量等??? * 电源供应 220V /50Hz 交流外供电源 24V 蓄电池直流供电??? 2 多功能护理床的控制单元在多功能护理床的各种功能的实现过程中, 嵌入式控制系统担负了信息处理和信息输出功能。多功能护理床课题研究中采用了嵌入式控制器去实现各种体位的改变, 人体排泄问题的解决, 同时肩负着病人多种身体参数的检测和通讯。??? 2.1 控制方案的对比与采纳在多功能护理床的控制系统中, 有几种可以实现的控制方案:??? 2.1.1 手动控制方案, 这种方法实现起来简单, 并能相应的满足各种需求, 但控制方式比较复杂, 而且各种操作之间容易混在一起, 难以实现各种互斥功能之间的互锁。??? 2.1.2 全自动的控制方案, 此方案完全由嵌入式控制器来实现各种功能, 按照人体的习惯或者体位变换以及各项执行单元实现的要求来控制执行电机的动作, 实现各项操作, 这样病人可以最大限度从操作中解脱出来, 虽然这种方式简单易操作, 不过病人在护理中会有不同的要求, 而全自动控制只能按照固定的模式进行控制, 不能满足固定模式以外变化的要求,一旦在全自动控制过程中发生不必要的动作, 病人就无法去改变执行单元, 而实际应用中不允许发生不必要的动作, 所以全自动控制在护理床的应用中并不十分理想。??? 2.1.3 自动控制和手动控制结合的方案, 由上面的两种方案的具体结合而成, 在不影响病人各项功能实现的单一动作时, 均采用自动控制, 在隐含有隐患因素的自动控制操作中采用手动控制, 同时确保整个多功能护理床在嵌入式处理器出现故障时自动切换到手动操作, 这样可以有效的消除各种潜在的人为或者控制器存在的隐患。针对以上三种控制思想的分析, 本着以人为本的设计思想,