一类多功能智能化病床的设计与研究

摘要：本文详细介绍了一类多功能智能化病床的设计方案，从智能化病床的基本结构、功能原理、控制系统方面进行详细分析。该病床能够帮助病人实现翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭等基本功能。同时通过软硬件系统的设计实现了系统的智能化。本文的研究对于智能化病床的设计提供了有意义的参考。

引言

病床是病人在住院或疗养期间重要的医疗器械。我国的医疗器械行业自建国初期至今经历了三个发展阶段：第一阶段为建国后到改革开放之前。这一阶段医疗器械产业从无到有，基本形成了一个较为独立的产业分支。第二阶段是改革开放后的十年，这一阶段的主要特征是产业队伍进一步膨胀并开始重新组合。第三个阶段是1987年以后的高速发展时期。经过50年的建设，我国医疗器械工业布局和产业结构趋向合理。

本文针对现在医院里使用的普通病床的改进和创新。无级调速自动升降病床不仅使普通的病床实现了自动升降，使病人休息起来更舒适，而且制造成本得到了很好的控制，能是大多数医院用上这样的病床，让成千上万的病人使用上这种舒适的疗养工具。 并设计类智能化呼叫系统，利用单片机的通讯功能，设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统，满足了医院的病房管理和护理的要求。

1. 智能化多功能病床的机构分析与设计

常见的一些新型护理病床有手动可升降病床、遥控气动可升降病床、电动遥控病床等。本设计结合护理业的实际情况和病人的实际需要，我们这款多功能病床主要可以实现以下五大功能：帮助病人坐起功能，使病人在任何坐卧姿势下感觉舒适（自主控制）；帮助病人屈膝功能，使病人腿部置于所需的舒适的位置（自主控制）；帮助病人左右翻身功能，实现病人的左右翻身（自主控制）；帮助病人排便功能，使病人在床上能很方便的排便（自主控制）；辅助病人用餐和看书的功能，

1.1. 床板结构设计

床板是承载病人和一些医疗器械的主体。要求床板能够轻松协调的实现病人的翻身、仰坐等功能性动作。本文设计的床板分为8块，相互间用合叶铰接如图1所示，左右翻时1、3、5、7或2、4、6、8一起绕X轴翻转；坐起时1、2一起绕 轴翻转；曲膝时5、6一起绕 轴向上翻转，翻转的同时7、8板同时被拖起，7、8板一起绕Y3相对于5、6板转动，从而达到了曲膝的目的。图中A、B为排便的滑板，排便时A、B分别沿Y轴正负方向往外滑动，打开一活门，从而满足排便需要。未工作时床板平置于床架上，和普通的病床一样。采用此种结构的床板，制造简易，且很轻松的克服了各功能间的相互干扰，满足了各个功能协调动作的要求。

1.2. 坐起屈膝的实现设计

对于病人坐、起、屈膝等动作的实现设计，本文采取坐起和曲膝的功能分别驱动的思路。分别是床板平置和坐起及曲膝动作完成之后的状态。床板平置时，人躺在床上和普通病床一样，当需要坐起时由图中左边的电动机驱动螺杆转动，使得螺套向右运动，再由连杆带动转臂旋转，最后由转臂驱动床板绕轴旋转，从而使人坐起。需要曲膝时，同样右边的电动机工作，通过螺旋传动使得转臂旋转，将床板顶起，达到曲膝的目的。

1.3.左右翻身结构设计

左右翻身的实现同上面的原理，由另外一台电动机驱动，通过螺旋传动完成翻转。电动机工作带动螺杆转动，同时带动另外一个螺套向右运动，由连杆带动转臂旋转，使得床板绕中心点旋转。当电动机反转时，同理使得床板绕中心点旋转，从而达到左右翻的目的。

2.基于单片机的智能化病床呼叫系统设计

病房呼叫系统是一种应用于医院病房、养老院等地方，用来联系沟通医护人员和病员的专用呼叫系统，是提高医院护理水平的必备设备。以前当病人需要服务时就不得不亲自到值班室去叫。安装该呼叫系统后，在病人与护士之间架起一座及时沟通的桥梁，可在减少护理人员的同时，保证病人随时能够得到服务，让每个病人及时得到最佳护理。它要求及时、准确可靠、简便可行、利于推广。利用单片机的通讯功能，设计出具有振铃、显示房号等功能的多功能病床呼叫系统，满足了医院的病房管理和护理的要求。

本文设计的智能病床呼叫系统硬件分为四个模块：

2.1.主单片机AT89C52部分，主控制芯片。

2.2.病床呼叫模块医护响应LED灯，作为病床呼叫端。

2.3.响应按钮模块LCD，为医护响应端。

2.4.液晶屏显示模块，显示呼位以及呼叫次数，更方便医护管理。

本系统实现的主要功能是通过程序，完成病床号的显示、呼叫灯的显示。例如：1号病床呼叫时，对应1号床头的呼叫灯亮，同时在呼叫中心的控制台处，对应医好床的呼叫灯亮。2、完成某段时间内对应病床呼叫次数的显示；3、当呼叫中心医护人员听到呼叫后，按呼叫响应停止按钮，呼叫等熄灭、同时病人对应病床呼叫次数显示清零。

3.结论

本文主要研究了一类智能化病床的方案设计。主要内容为阐述了机电一体化方案设计方法和要做的具体工作。根据病人的实际需要，分析和设计了具有多种动作功能的病床基本结构，然后进行方案的总体设计，工艺原理的分析，最后实现了病人的翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭等多种基本功能。

对于控制系统的实现，本文设计按照先将程序模块化的思路，分别对系统的电机控制系统和呼叫系统进行分析设计。对系统进行了软硬件的全面设计编程和分析。最后将几个模块结合起来在一个程序中综合运用，并最终实现其功能。

作者简介：

姓名：张金辉 出生年月：1979.10.1 性别：男 籍贯：云南 最高学历：本科 目前职称：助理工程师 主要研究方向：机电