一類多功能智能化病床的設計與研究

摘要：本文詳細介紹了一類多功能智能化病床的設計方案，從智能化病床的基本結構、功能原理、控制系統方面進行詳細分析。該病床能夠幫助病人實現翻身、坐起、屈膝、排便及吃飯等基本功能。同時通過軟硬件系統的設計實現了系統的智能化。本文的研究對于智能化病床的設計提供了有意義的參考。

引言

病床是病人在住院或療養期間重要的醫療器械。我國的醫療器械行業自建國初期至今經歷了三個發展階段：第一階段為建國后到改革開放之前。這一階段醫療器械產業從無到有，基本形成了一個較為獨立的產業分支。第二階段是改革開放后的十年，這一階段的主要特征是產業隊伍進一步膨脹并開始重新組合。第三個階段是1987年以后的高速發展時期。經過50年的建設，我國醫療器械工業布局和產業結構趨向合理。

本文針對現在醫院里使用的普通病床的改進和創新。無級調速自動升降病床不僅使普通的病床實現了自動升降，使病人休息起來更舒適，而且制造成本得到了很好的控制，能是大多數醫院用上這樣的病床，讓成千上萬的病人使用上這種舒適的療養工具。 并設計類智能化呼叫系統，利用單片機的通訊功能，設計出具有振鈴、顯示房號等功能的多功能病床呼叫系統，滿足了醫院的病房管理和護理的要求。

1. 智能化多功能病床的機構分析與設計

常見的一些新型護理病床有手動可升降病床、遙控氣動可升降病床、電動遙控病床等。本設計結合護理業的實際情況和病人的實際需要，我們這款多功能病床主要可以實現以下五大功能：幫助病人坐起功能，使病人在任何坐臥姿勢下感覺舒適（自主控制）；幫助病人屈膝功能，使病人腿部置于所需的舒適的位置（自主控制）；幫助病人左右翻身功能，實現病人的左右翻身（自主控制）；幫助病人排便功能，使病人在床上能很方便的排便（自主控制）；輔助病人用餐和看書的功能，

1.1. 床板結構設計

床板是承載病人和一些醫療器械的主體。要求床板能夠輕松協調的實現病人的翻身、仰坐等功能性動作。本文設計的床板分為8塊，相互間用合葉鉸接如圖1所示，左右翻時1、3、5、7或2、4、6、8一起繞X軸翻轉；坐起時1、2一起繞 軸翻轉；曲膝時5、6一起繞 軸向上翻轉，翻轉的同時7、8板同時被拖起，7、8板一起繞Y3相對于5、6板轉動，從而達到了曲膝的目的。圖中A、B為排便的滑板，排便時A、B分別沿Y軸正負方向往外滑動，打開一活門，從而滿足排便需要。未工作時床板平置于床架上，和普通的病床一樣。采用此種結構的床板，制造簡易，且很輕松的克服了各功能間的相互干擾，滿足了各個功能協調動作的要求。

1.2. 坐起屈膝的實現設計

對于病人坐、起、屈膝等動作的實現設計，本文采取坐起和曲膝的功能分別驅動的思路。分別是床板平置和坐起及曲膝動作完成之后的狀態。床板平置時，人躺在床上和普通病床一樣，當需要坐起時由圖中左邊的電動機驅動螺桿轉動，使得螺套向右運動，再由連桿帶動轉臂旋轉，最后由轉臂驅動床板繞軸旋轉，從而使人坐起。需要曲膝時，同樣右邊的電動機工作，通過螺旋傳動使得轉臂旋轉，將床板頂起，達到曲膝的目的。

1.3.左右翻身結構設計

左右翻身的實現同上面的原理，由另外一臺電動機驅動，通過螺旋傳動完成翻轉。電動機工作帶動螺桿轉動，同時帶動另外一個螺套向右運動，由連桿帶動轉臂旋轉，使得床板繞中心點旋轉。當電動機反轉時，同理使得床板繞中心點旋轉，從而達到左右翻的目的。

2.基于單片機的智能化病床呼叫系統設計

病房呼叫系統是一種應用于醫院病房、養老院等地方，用來聯系溝通醫護人員和病員的專用呼叫系統，是提高醫院護理水平的必備設備。以前當病人需要服務時就不得不親自到值班室去叫。安裝該呼叫系統后，在病人與護士之間架起一座及時溝通的橋梁，可在減少護理人員的同時，保證病人隨時能夠得到服務，讓每個病人及時得到最佳護理。它要求及時、準確可靠、簡便可行、利于推廣。利用單片機的通訊功能，設計出具有振鈴、顯示房號等功能的多功能病床呼叫系統，滿足了醫院的病房管理和護理的要求。

本文設計的智能病床呼叫系統硬件分為四個模塊：

2.1.主單片機AT89C52部分，主控制芯片。

2.2.病床呼叫模塊醫護響應LED燈，作為病床呼叫端。

2.3.響應按鈕模塊LCD，為醫護響應端。

2.4.液晶屏顯示模塊，顯示呼叫床位以及呼叫次數，更方便醫護管理。

本系統實現的主要功能是通過程序，完成病床號的顯示、呼叫燈的顯示。例如：1號病床呼叫時，對應1號床頭的呼叫燈亮，同時在呼叫中心的控制臺處，對應醫好床的呼叫燈亮。2、完成某段時間內對應病床呼叫次數的顯示；3、當呼叫中心醫護人員聽到呼叫后，按呼叫響應停止按鈕，呼叫等熄滅、同時病人對應病床呼叫次數顯示清零。

3.結論

本文主要研究了一類智能化病床的方案設計。主要內容為闡述了機電一體化方案設計方法和要做的具體工作。根據病人的實際需要，分析和設計了具有多種動作功能的病床基本結構，然后進行方案的總體設計，工藝原理的分析，最后實現了病人的翻身、坐起、屈膝、排便及吃飯等多種基本功能。

對于控制系統的實現，本文設計按照先將程序模塊化的思路，分別對系統的電機控制系統和呼叫系統進行分析設計。對系統進行了軟硬件的全面設計編程和分析。最后將幾個模塊結合起來在一個程序中綜合運用，并最終實現其功能。

作者簡介：

姓名：張金輝 出生年月：1979.10.1 性別：男 籍貫：云南 最高學歷：本科 目前職稱：助理工程師 主要研究方向：機電