全地形智能轉(zhuǎn)移床的研究設(shè)計(jì)

屈李安 趙大運(yùn) 劉潤澤 趙益賢 孫麗杰

（山東英才學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250104）

1 概述

隨著人類活動(dòng)空間的擴(kuò)大, 壽命的增長, 生活節(jié)奏的加快,現(xiàn)代化程度的提高, 以及交通運(yùn)輸多樣化因素, 各種急癥和意外事故的發(fā)生率明顯提高。對(duì)此需要采取有效的現(xiàn)場急救, 途中醫(yī)療監(jiān)護(hù)及醫(yī)院的強(qiáng)化救治, 否則就有可能導(dǎo)致一些可以挽救的生命失去救治機(jī)會(huì)。[1]Evans 和Winslow 報(bào)道，53%的人工呼吸機(jī)支持的病人在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中有氧飽和度、心率、血壓的重大改變，[2]Kanter 報(bào)道院內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)增加監(jiān)護(hù)病人的并發(fā)癥, 轉(zhuǎn)運(yùn)的病人死亡率比平常高9.6%，[3]對(duì)于急診病人的轉(zhuǎn)運(yùn),其重要性顯而易見。

再有我國邊疆遼闊，地形復(fù)雜多樣，在高山存雪地區(qū)以及山體陡坡地區(qū)普通的急救運(yùn)輸設(shè)備根本無法行駛，人力運(yùn)輸、畜力運(yùn)輸或者情況緊急下的空投方式運(yùn)輸，其應(yīng)用難度較大，而且有局限性。相關(guān)的研究表明，全地形轉(zhuǎn)移病床憑借著自身的優(yōu)勢(shì)以及良好的產(chǎn)品性能，在未來的發(fā)展中占有很大的優(yōu)勢(shì)。在產(chǎn)品研究階段，合理地設(shè)計(jì)出方案可以減少生產(chǎn)周期，從而更好地提高轉(zhuǎn)移病人的效率，節(jié)約生產(chǎn)的成本，可以使用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)并且結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)全地形車結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與震動(dòng)做出相應(yīng)的研究分析，給予病人快速的轉(zhuǎn)移。因此設(shè)計(jì)了一款全地形智能轉(zhuǎn)移床。

2 全地形智能轉(zhuǎn)移床的總體設(shè)計(jì)

2.1 全地形智能轉(zhuǎn)移床的三維模型

全地形智能轉(zhuǎn)移床由床身、動(dòng)力機(jī)械、升降部分、橫向滑軌轉(zhuǎn)移部分、角度定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等裝置組成。可獨(dú)立工作也可應(yīng)用于不同的臨床環(huán)境。通過角度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置滿足患者在轉(zhuǎn)移中對(duì)體位的需求。解決了病人進(jìn)行手術(shù)后轉(zhuǎn)移的困難。利用履帶傳送實(shí)現(xiàn)特殊地形下患者的平穩(wěn)轉(zhuǎn)運(yùn)。橫向滑軌轉(zhuǎn)移部分實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化智能化，用齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑軌的自動(dòng)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過角度調(diào)節(jié)裝置達(dá)到翻身的要求，軸傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。床身輸液架可保證患者在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中必須的生命支持。其三維模型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2.2 轉(zhuǎn)移床的床身設(shè)計(jì)

2.2.1 升降裝置的設(shè)計(jì)

液壓升降平臺(tái)適用于各種場合，其升降平穩(wěn)準(zhǔn)確、頻繁啟動(dòng)、載重量大，工業(yè)企業(yè)中各類升降作業(yè)難點(diǎn)都可以通過液壓升降平臺(tái)有效的解決，達(dá)到生產(chǎn)作業(yè)輕松自如的目的[4]。所以在轉(zhuǎn)移床的使用上便采用液壓控制升降臺(tái)。作為一種單自由度機(jī)構(gòu)-X 型剪式機(jī)構(gòu)，在實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。其對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具有放大的平行位移的特點(diǎn)。在升起條件下相同的情況下，X 型剪式機(jī)構(gòu)的縱向尺寸和縱向尺寸變動(dòng)幅度都比較小，并且它的位移放大率較大。X 型剪叉機(jī)構(gòu)由中間用樞軸連接，在平面內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)的剪桿組成。每根剪桿又可以分為兩段，一端鉸接和一端固接的梁單元連接而成。剪桿作為機(jī)構(gòu)折疊變化的對(duì)象，鉸點(diǎn)約束剪桿的變化，折疊過程及剪桿圍繞鉸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，最后達(dá)到指定位置。從而完成一個(gè)折疊過程[3]。X 型剪叉機(jī)構(gòu)是升降平臺(tái)的主體，也是主要承力構(gòu)件[5]。采用液壓控制升降臺(tái)的起落，從而進(jìn)行轉(zhuǎn)移床與手術(shù)臺(tái)，病床的對(duì)接。實(shí)現(xiàn)病人不動(dòng)式轉(zhuǎn)移，減少患者的術(shù)后活動(dòng)度。液壓升降裝置如圖2 所示。

圖1 全地形智能轉(zhuǎn)移床三維模型示意圖

2.2.2 橫向滑軌轉(zhuǎn)移裝置的設(shè)計(jì)

病人住院治療期間，特別是病人處于自理功能障礙的情況且需要在兩個(gè)不同功能病床之間移動(dòng)時(shí)，一般采用直接搬運(yùn)患者的方式進(jìn)行，在上述被動(dòng)移動(dòng)的過程中，無法保證患者的固定體位和平穩(wěn)度，難免會(huì)使病患的體位體態(tài)發(fā)生改變，給患者帶來一些不必要的二次傷害。在醫(yī)院人員比較緊張的情況下，對(duì)于手術(shù)后的病者進(jìn)行術(shù)后轉(zhuǎn)移，或者是其他環(huán)境下傷者的轉(zhuǎn)移可能需要耗費(fèi)大量的人力。在做手術(shù)前要將病人從病床上轉(zhuǎn)運(yùn)到推車上，到了手術(shù)室要將病人從推車上轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)到手術(shù)床上，手術(shù)結(jié)束后要將病人從手術(shù)床轉(zhuǎn)運(yùn)到推車上，到了病房又將病人從推車上轉(zhuǎn)運(yùn)到病床上；每一位病人會(huì)經(jīng)歷4 次轉(zhuǎn)運(yùn)；如果轉(zhuǎn)運(yùn)過程中操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致病人受到傷害，并且也增加了護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也可能使護(hù)理人員身體上受到損害[6]。所以設(shè)置了橫向滑軌轉(zhuǎn)移裝置，避免病患的體位體態(tài)發(fā)生改變，減少搬運(yùn)。避免了患者受到二次傷害，同時(shí)減輕了護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。橫向滑軌轉(zhuǎn)移裝置如圖3 所示。

2.2.3 體位調(diào)節(jié)板的設(shè)計(jì)

在實(shí)際的臨床工作中，對(duì)于某些特殊患者。例如：盆腔內(nèi)巨大腫瘤者、嚴(yán)重肝病引起大量腹水者。為避免出現(xiàn)平臥位時(shí)由于異物壓迫下腔靜脈所導(dǎo)致的“仰臥性低血壓”，患者需要被動(dòng)的采取側(cè)臥位。對(duì)于胎膜早破的孕婦，為了避免臍帶脫垂的發(fā)生，需要采取臀高足低位。但是，目前國內(nèi)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移床，多只能實(shí)現(xiàn)頭部支撐。傳統(tǒng)的病床及方式并不能滿足患者對(duì)于特殊固定體位的要求。所以設(shè)計(jì)了體位調(diào)節(jié)板。以便于滿足特殊固定體位的要求。如圖4、圖5 所示。

圖2 升降裝置

圖3 橫向滑軌轉(zhuǎn)移裝置

圖4 體位調(diào)節(jié)板

2.2.4 角度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)

為了提高穩(wěn)定性和適應(yīng)性，滿足全地形移動(dòng)。在各種復(fù)雜的環(huán)境下能夠達(dá)到如履平地的通過。盡可能的減少在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中對(duì)傷、病員的二次傷害。并且要求操作簡便、可靠性高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用方法簡單維修維護(hù)方便。使用角度傳感器將指令傳遞給液壓伸縮桿實(shí)現(xiàn)角度調(diào)節(jié)。角度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置如圖5所示。

圖5 角度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置

3 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足不同地形的使用，采用了萬向輪與履帶底盤相配合工作。履帶底盤使車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、可靠，其越障能力、地形適應(yīng)能力強(qiáng)，可原地轉(zhuǎn)彎。

不銹鋼護(hù)欄，可以安防護(hù)病人。經(jīng)過不同的拋光工藝，形成鏡光、亞光、拉絲表面等現(xiàn)代工業(yè)化加工的裝飾效果，而且不銹鋼在冷加工、熱加工、焊接等方面都具有良好的物理性能。高端的不銹鋼護(hù)欄構(gòu)配件采用的是不銹鋼材質(zhì)制作，有著超強(qiáng)的機(jī)械性能和優(yōu)越的耐腐蝕性能，使得產(chǎn)品具有良好的抗水平荷載性能、抗垂直荷載性能、抗軟重物撞擊性能，保障了運(yùn)輸過程中對(duì)病人的安全保障。

4 結(jié)論

智能醫(yī)用器械是今后時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，本是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，進(jìn)行了改善，提出的一種可智能化轉(zhuǎn)移的醫(yī)療用床。智能全地形轉(zhuǎn)移床通過角度定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、履帶驅(qū)動(dòng)裝置、橫向滑軌轉(zhuǎn)移裝置、智能動(dòng)力機(jī)械系統(tǒng)等避免了上述傷害，解決了特殊體位的需求，可以實(shí)現(xiàn)患者不動(dòng)式的轉(zhuǎn)移，是一種在轉(zhuǎn)移病患的過程中能夠基本完全消除痛苦煎熬的一種外因方法。并且減少了醫(yī)護(hù)人員浪費(fèi)，提高了工作效率也為患者爭取了寶貴的搶救“黃金四分鐘”，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療設(shè)備與機(jī)械智能化的結(jié)合。