獨(dú)居老人的輔助起臥床裝置設(shè)計(jì)

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，人口老齡化進(jìn)程不斷加快，獨(dú)居老人逐年增加。老年人身體各項(xiàng)機(jī)能逐步下降，手臂和腰部力量不足，導(dǎo)致老年人在起床和臥床時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定困難，很可能會(huì)進(jìn)一步加劇老年人的腰肌勞損。針對(duì)以上問(wèn)題，以老年人為服務(wù)對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種輔助老年人起臥床的裝置。該裝置通過(guò)機(jī)電結(jié)合以及機(jī)構(gòu)組合的方式，幫助老年人完成從躺在床上到坐起，再?gòu)淖鸬秸玖⑦@一系列動(dòng)作，也可在老年人需要躺下時(shí)，通過(guò)裝置的逆運(yùn)作提供一定的輔助。該裝置操作簡(jiǎn)單，充分解決了目前老年人腰臂力量不足導(dǎo)致的起臥床困難的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：獨(dú)居老人;輔助起臥床裝置;起背模塊;曲腿模塊;輔助起身模塊

1 研究背景

隨著城市化進(jìn)程的加快以及我國(guó)進(jìn)入老齡化社會(huì)，居住在城市中的高齡族群規(guī)模日益增大[1]。城市獨(dú)居老人是特殊的老年人群體，因其生理、認(rèn)知功能的退化，他們?cè)谌粘Ｉ钇鹁臃矫鏁?huì)面臨許多問(wèn)題。大多數(shù)獨(dú)居老人由于身體各項(xiàng)機(jī)能逐步下降，在日常的起臥床方面都出現(xiàn)了一定的困難，因此，亟需設(shè)計(jì)一款滿足老年人需求的輔助起臥床裝置，以幫助獨(dú)居老人提高生活自理能力。

在2017年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于制定和實(shí)施老年人照顧服務(wù)項(xiàng)目的意見(jiàn)》中提到：大力扶持專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)并鼓勵(lì)其他組織和個(gè)人為居家老年人提供生活照料、醫(yī)療護(hù)理、精神慰藉等服務(wù)。現(xiàn)階段的輔助起臥床機(jī)械裝置大多為醫(yī)院里復(fù)雜的醫(yī)療床或需要其他人輔助操作的機(jī)械裝置[2-3]，不適用于獨(dú)自生活起居的老年人。基于以上背景，本文設(shè)計(jì)了一款多功能輔助起臥床裝置來(lái)服務(wù)老年人，能夠輔助老年人獨(dú)立完成起臥床，旨在幫助有基本活動(dòng)能力的老年人減輕腰背負(fù)擔(dān)。

2 裝置整體介紹

本裝置為輔助老年人起臥床的裝置，如圖1所示。裝置整體主要由起背模塊、曲腿模塊和輔助起身模塊3部分組成。起背模塊主要采用四桿機(jī)構(gòu)，使用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，可將床上半部分旋轉(zhuǎn)一定角度，幫助老人起背。曲腿模塊由3個(gè)電動(dòng)推桿構(gòu)成，1號(hào)推桿控制推動(dòng)大腿板向上旋轉(zhuǎn)，2號(hào)、3號(hào)推桿帶動(dòng)小腿板旋轉(zhuǎn)下放，輔助老年人完成曲腿動(dòng)作。輔助起身模塊由電動(dòng)推桿推動(dòng)滑塊，帶動(dòng)整個(gè)床身傾斜至合適的角度，配合床身尾部的扶手，輔助老人站立。

該裝置整體使用流程：當(dāng)老年人處于平躺狀態(tài)時(shí)，起背模塊驅(qū)動(dòng)，背部床板向上立起，帶動(dòng)老人上身抬起。同時(shí)，曲腿模塊驅(qū)動(dòng)小腿處床板下翻，使老年人小腿下垂，形成坐起姿勢(shì)。隨后，輔助起身模塊驅(qū)動(dòng)，使老年人由坐起姿勢(shì)逐步調(diào)整至站立姿勢(shì)。老年人抓住床身兩側(cè)的扶手，稍微使力，完成站立動(dòng)作。躺下時(shí)，由扶手引導(dǎo)老年人站立至正確位置，床板抬升承接老年人，并輔助老年人至坐下姿勢(shì)。隨后曲腿模塊與起背模塊恢復(fù)至水平狀態(tài)，完成輔助老年人平穩(wěn)躺下的目的。

2.1? ? 起背模塊設(shè)計(jì)

起背模塊主要由底部的推桿、推桿連接的桿件、滑塊以及背部靠板組成，如圖2所示，①為床的背部靠板，②為安裝在背部靠板底部的滑塊，③為連接滑塊和推桿的連桿，④為推動(dòng)背部靠板向上旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力推桿。

底部的推桿是一個(gè)行程為150 mm的電動(dòng)推桿，是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置，底部推桿在電機(jī)的帶動(dòng)下推動(dòng)桿件，連桿與電動(dòng)推桿的連接處固定，滑塊與連桿的連接處固定。連桿和電動(dòng)推桿一端均有鉸鏈，可繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)。背部靠板上設(shè)有滑軌對(duì)滑塊進(jìn)行限位，使其只可在滑軌上進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，背部靠板的旋轉(zhuǎn)角度為0°～70°，背部靠板旋轉(zhuǎn)角度可由老年人自己控制。

裝置運(yùn)作時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)推桿向外推出伸長(zhǎng)，由于電動(dòng)推桿與連桿的連接處固定，隨著電動(dòng)推桿的伸長(zhǎng)，連桿繞鉸鏈向上旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊沿軌道向背部靠板軸處移動(dòng)。連桿長(zhǎng)度不變，在連桿鉸鏈與背部靠板轉(zhuǎn)軸的直線距離不變的情況下，連桿與鉛垂線所成角度變小，則背部推桿與水平線所成角度必然變大，因此背部靠板必然會(huì)被向上推起，最終實(shí)現(xiàn)幫助老年人起背的目的。當(dāng)完成起背動(dòng)作后，床背部靠板需要下放時(shí)，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，使得推桿向下收回，桿件旋轉(zhuǎn)角度變小，滑塊滑動(dòng)，沿軌道向遠(yuǎn)離背部靠板方向移動(dòng)，使得背部靠板趨于放平。起背模塊在一定程度上控制了背部靠板的角度[4-5]，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2? ? 曲腿模塊設(shè)計(jì)

該模塊由大腿板、小腿板、滑塊、推桿1和推桿2組成，如圖3所示，①為大腿板，長(zhǎng)度570 mm，②為滑塊，③為小腿板，長(zhǎng)度510 mm，④為推桿1，⑤為推桿2。其中，電動(dòng)推桿1固定，與地面垂直呈90°，無(wú)鉸鏈，只可定向伸縮。推桿1一端連接滑塊，大腿板下設(shè)有滑軌對(duì)滑塊進(jìn)行限位，只可沿著滑軌做上下直線運(yùn)動(dòng)。推桿2一端連接一個(gè)固定在大腿板上的鉸鏈，使其可以隨大腿板運(yùn)動(dòng)，并繞鉸鏈在一定角度內(nèi)活動(dòng)，另外一端通過(guò)連桿連接在小腿板上，連桿與推桿2的連接處可活動(dòng)，但其與小腿板連接處固定，使得連桿與小腿板始終呈90°。

裝置運(yùn)作時(shí)，電機(jī)先驅(qū)動(dòng)推桿1伸長(zhǎng)，使頂端滑塊在豎直方向增加一定高度，與此同時(shí)，滑塊在大腿板底部滑槽內(nèi)向遠(yuǎn)離大腿板轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向做直線運(yùn)動(dòng)，使得大腿板繞軸可向上旋轉(zhuǎn)15°抬起，令大腿板和背部靠板形成一個(gè)角度，使人體微陷入夾角中，在床體抬升的過(guò)程中固定人體。同時(shí)，推桿1收縮，小腿板在其作用下向下垂落，轉(zhuǎn)動(dòng)75°，將老年人的小腿放下，且兩腿部推板角度固定，最終將老年人安放至合適的坐姿，為接下來(lái)的床板抬升，幫助老年人站立做好準(zhǔn)備。

2.3? ? 輔助起身模塊設(shè)計(jì)

輔助起身模塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4所示，該裝置主要由①大齒輪、②床板、③床邊扶手、④小齒輪以及⑤電動(dòng)推桿組成。

當(dāng)裝置需要輔助老人站立時(shí)，電動(dòng)推桿正轉(zhuǎn)，推桿可以伸長(zhǎng)將床板頂起一個(gè)角度，角度從0°～25°可調(diào)，確保老年人在起立時(shí)可以得到床板的助力。床板擬設(shè)計(jì)尺寸為長(zhǎng)200 mm、寬120 mm、高50 mm。在床板抬升的同時(shí)，床邊的扶手也同步升起，可以在老年人站立時(shí)受到助力以后利用旁邊的扶手支撐。床邊扶手的長(zhǎng)度為660 mm，可以使老年人在使用床邊扶手的時(shí)候得到最大助力。床邊扶手與床板之間由一對(duì)大小齒輪連接。由小齒輪和床邊扶手連接，讓小齒輪控制床邊扶手的旋轉(zhuǎn)，而床板則由大齒輪控制，大齒輪的旋轉(zhuǎn)決定了床板的旋轉(zhuǎn)角度，大小齒輪之間正常嚙合[6]，大齒輪直徑為113 mm，小齒輪直徑為37 mm，通過(guò)一定的傳動(dòng)比使得當(dāng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1圈時(shí)，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)3圈，當(dāng)床板轉(zhuǎn)動(dòng)25°時(shí)，床邊扶手轉(zhuǎn)動(dòng)75°，使老年人站立時(shí)能夠最大程度地受到床板的助力，自己可以利用床邊扶手站立。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的適用于獨(dú)居老人的輔助起臥床裝置主要包含起背、曲腿以及輔助起身三大模塊，可以大大減輕老年人獨(dú)立起臥床時(shí)面臨的困難。相較于現(xiàn)有的老年人輔助起臥床裝置，本文設(shè)計(jì)的裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）利用電動(dòng)推桿、齒輪等，實(shí)現(xiàn)了輔助老年人起臥床時(shí)的起背、曲腿以及起身功能，可以有效減輕老年人的腰背負(fù)擔(dān)。（2）裝置采用連桿機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的匹配設(shè)計(jì)，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即可滿足老年人起臥床時(shí)的所有需求，相比于現(xiàn)在一些專業(yè)的、繁瑣的起臥床機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、效率更高，具有廣闊的發(fā)展前景。

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收稿日期：2020-07-07

作者簡(jiǎn)介：周杰（1999—），男，湖北浠水人，研究方向：輔助起臥機(jī)械。