CN109009707A - 一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，属于辅助医疗器械技术领域。技术方案是：采用电动推杆驱动担架机构在机体框架结构上下移动；机体框架结构上设有控制系统和显示系统；担架机构中部设有倾角传感器，向控制系统提供担架机构的平衡信号；担架机构下部安装称重传感器和距离探测传感器，向控制系统提供担架机构获得的支撑力和担架机构距离障碍物的距离信号。本发明的有益效果：能够解决瘫痪、卒中、骨折、残疾、下肢活动失能、手术等患者的“躯体移动”问题，帮助患者就医期间在多个检测平台间转换，避免患者和医护人员出现难以控制身体姿态甚至摔倒的情况造成二次伤害。

Description

一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机
技术领域
本发明涉及一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，属于辅助医疗器械技术领域。
技术背景
瘫痪、卒中、骨折、残疾、下肢活动失能等患者的“躯体移动”问题长期困扰患者和医护人员，特别是患者就医期间在多个检测平台间转换。上下病床、病床与手术床换床，病床与CT/核磁/B超检查床换床，病床与救护车换床。每次换床都需要身体强壮有力的看护和辅助人员移动患者躯体，将患者躯体“托起”或“抱起”安放到医疗床具上。在移动过程中工作强度大、存在操作不便和安全隐患的问题，极易引起患者和医护人员出现难以控制身体姿态甚至摔倒的情况造成二次伤害。已有技术中，采用底盘和在底盘的顶部设有剪叉式升降机构用以驱动顶部床板，从而托举患者移动。例如中国专利公告号CN206044892U、名称为“重症病人换床移位装置”，可以为患者提供一种与换床移位的运动能力；但是存在如下缺点：移动患者时连同床板一起移动，空间要求大。患者与床板不能自动分离，患者换床时仍然需要其他辅助。功能单一、使用不方便，无法控制床板和患者的多向滑动；存在安全隐患，无法满足患者在多种工况下的移位需要。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，帮助患由床铺到担架无人工搬运，实现患者上下方向离开床铺、在狭窄空间（核磁/CT/B超室内）左右方向换床、与救护车前后方向换床的多维度换床移动，解决已有技术存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，包含机体框架结构、通过多连杆悬挂在机体框架的担架机构，采用电动推杆驱动担架机构在机体框架结构上下移动；机体框架结构上设有控制系统和显示系统；担架机构中部设有倾角传感器，向控制系统提供担架机构的平衡信号；担架机构下部安装称重传感器和距离探测传感器，向控制系统提供担架机构获得的支撑力和担架机构距离障碍物的距离信号。
所述机体框架结构的四角分别设有支撑腿，支撑腿可以向两侧张开；所述担架机构采用电动推杆组构成多连杆机构，推、拉动担架机构向两侧摆动，自动绷紧或放松担架布。
所述机体框架结构，长度210厘米，宽度110厘米，比ISO9001标准医用护理床长200厘米、宽100厘米宽大，四条支撑腿可以开合，最大张开宽度140厘米，支撑腿张开后确保机体框架结构可以从护理床的床头或床尾推入。
所述担架机构包含两根担架杆和担架布，担架机构整体长190厘米、宽80厘米。使用时在患者身下预先铺好担架布，担架布长190厘米、宽80厘米，担架布的两侧有挂钩；将担架机构的担架杆列于患者身体两侧，将担架布两侧的挂钩与担架杆连接，驱动担架杆绷紧担架布，自动控制担架布的松紧度，确保负重120公斤不松动；担架杆上等距设有可调松紧的安全带，将患者与担架杆固定良好。
所述机体框架结构包含承重纵梁和前后滑动梁，所述担架机构可以沿着机体框架的承重纵梁和前后滑动梁向前滑出；前后滑动梁悬挂着担架机构可以沿着承重纵梁前后滑动，使担架机构离开机体框架结构，与救护车接驳。
承重纵梁采用双面凹槽设计，内外槽分别悬挂前后滑动梁，前后滑动梁两端分别固定两只垂直的电动拉杆上端；电动拉杆下端连接担架机构，四只电动拉杆同时上下运动时，带动担架机构上下运动，使患者离开床面；前后滑动梁中间分别设置两只斜向拉杆，斜向拉杆一端固定在前后滑动梁中央，另一端连接垂直的电动拉杆，通过驱动程序控制斜向拉杆运行，使担架机构侧向移动。
本发明机体框架结构上设有控制系统，担架机构设有传感器，向控制系统提供患者移动的实时信息，供控制系统驱动、配平担架机构。
所述控制系统为嵌入式控制系统，包括处理器、传感器接口、显示屏、驱动电路、控制面板、应急开关、电源。
所述机体框架结构上设有包括前轮和后轮的行走系统，均采用带刹车的随动万向轮。所述机体框架结构的四条支撑腿可以折叠，方便救护车携带。
本发明帮助患者实现患者与床铺之间无外力托举换床，承载患者完成不同方向运动和换床。担架传感器组发出实时监测信号，控制系统接收、分析信号，发出控制命令，驱动拉杆组运行；为患者移位提供起重、多向移位、安全防护的功能。
本发明的有益效果：能够解决瘫痪、卒中、骨折、残疾、下肢活动失能、手术等患者的“躯体移动”问题，帮助患者就医期间在多个检测平台间转换，完成上下病床、病床与手术床换床、病床与CT/核磁/B超检查床换床、病床与救护车之间的起重、移位、安全防护、无损伤搬运。避免患者和医护人员出现难以控制身体姿态甚至摔倒的情况造成二次伤害。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是本发明实施例担架机构侧向移动示意图；
图3 是本发明实施例担架机构自动张紧示意图
图4是本发明实施例担架机构向前方移动示意图；
图5 是本发明实施例系统结构图；
图6 是本发明实施例控系统程序框图；
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，组成包括车体1、控制系统2、执行系统3、电池及电池控制器4；参见图1结构示意图
车体1 ：包括车体框架结构1.1、支撑腿1.2、担架机构1.3、电源盒1.4、系统中控台1.5。
车体框架结构1.1包括：左承重纵梁1.1-0、右承重纵梁1.1-1、前承重横梁1.1-2 、后承重纵梁1.1-3。以90度固定在连接部件1.1-4的轴线两侧。连接部件1.1-4下端面插入支撑腿连接轴1.2-0 ，通过上下水平压力轴承及轴承锁母固定。左承重纵梁1.1-0、右承重纵梁1.1-1设计截面为工字型，工字型左右面分别是 前滑动梁1.1-5、后滑动梁1.1-6的滑轨。其中前滑动梁1.1-5 通过轨内挂点1.1-7、轴1.1-8和胶轮轴承1.1-9在左-右承重纵梁1.1-0和1.1-1轨道内侧滑动，1.1-6后滑动梁通过1.1-10轨外挂点、1.1-11轴和1.1-12胶轮轴承在1.1-0与1.1-1左右承重纵梁外侧轨道内滑动。前滑动梁1.1-5 、后滑动梁1.1-6两端有4个拉杆挂点电磁锁紧器1.1-13，连接升降电动推杆3.1.1-D1、3.1.1-D2、3.1.1-D3、3.1.1-D4上端。拉杆挂点电磁锁紧器1.1-13松开时前滑动梁1.1-5 、后滑动梁1.1-6可以自由滑动，锁死时不能滑动。1.1-5 前滑动梁、1.1-6后滑动梁中间有安装固定轴1.1-15，分别固定外摆电动推杆3.2-D5、外摆电动推杆3.2-D6、外摆电动推杆3.2-D7、外摆电动推杆3.2-D8上端。
支撑腿1.2 包括：支撑腿连接轴1.2-0 插入连接部件1.1-4下端面、 折叠关节1.2-1。下端安装1.2-2 自锁万向轮。参见图2担架机构侧向移动示意图
担架机构1.3 包括：担架机构上挂点1.3-0 ，连接升降电动推杆3.1.1-D1、3.1.1-D2、3.1.1-D3、3.1.1-D4下端。担架支撑横梁1.3-1 通过 轴1.3-2 与担架左右摇臂1.3-3 上端轴接。1.3-3 担架左右摇臂下端与担架张紧推杆组3.3-D9、担架左杆1.3-4、担架右杆1.3-5连接。担架张紧推杆组3.3-D9伸长时，推动左右担架杆1.3-5远离，担架杆挂钩1.3-6等距分布在1.3-4、1.3-5上。勾住担架布挂钩1.3-7，使担架布1.3-8绷紧.反之则放松。在担架左杆1.3-4、担架右杆1.3-5两端安装万向滑轮1.3-9.在万向滑轮1.3-9底座中安装传感器组2.1。在其中：因前后对称，仅描述单侧。参见图3 担架机构自动张紧示意图
控制系统2：包括传感器组2.1、运动方向控制台2.2、显示屏2.3、中控系统板2.4。
传感器组2.1，接收发送运行状态信号。例如：倾角传感器2.1-1测量担架倾角，重量传感器2.1-2测量担架外摆或向前送出后是否获得支撑，测距传感器2.1-3测量担架机构1.3到目标位置的距离。将采集到的数据传输到中控系统板2.4进行处理。参见图4 担架机构向前方移动示意图
运动方向控制台2.2，发出控制移位机运行的信号；例如：使用者按动手柄上的按钮、开关或触摸屏完成选择切换多种运行模式发送给控制信号处理模块2.4-2，控制担架机构1.3的运动方向和运动速度。
显示屏2.3，接收显示信号输出模块2.4-4数据，在显示终端上显示。
中控系统板2.4，包括：电源检测处理模块2.4-0、中央控制模块2.4-1、控制信号接收处理模块2.4-2、驱动信号处理输出模块2.4-3、显示信号输出模块2.4-4、 APP应用模块2.4-5 、GPS模块2.4-6、系统自检模块2.4-7。例如：电源检测处理分模块2.4-0，读入电池保护电路4.2信号，电池电压高于设定值则正常运行，若低于设定值则向显示模块2.4-4发出系统缺电报警，通过LED显示，扬声器报警。系统自检模块2.4-7，成系统自检，若不正常则向显示模块2.4-4发出系统错误报警。控制信号处理模块2.4-2接收中央控制模块2.4的驱动执行分模块发出的指令，读入倾角信号2.1-2的水平值和起始状态值进行比较。如果重心超出预设则停止外摆动作。读入重量传感器2.1-2担架重量分担信号。超出重心范围后，如果没有担架重量分担信号或分担数值没有达到预定值则停止外摆和输送，1.1-13拉杆挂点电磁锁锁紧。使移位机在符合操作人员控制运行的同时保持平衡。测距传感器2.1-3信号经过控制信号处理模块2.4-2处理后传送给显示信号输出模块2.4-4。
执行系统3：包括升降电动推杆组3.1、外摆电动推杆组3.2、担架张紧推杆组3.3。
升降电动推杆组3.1驱动及安装位置，例如：使用升降电动推杆3.1.1-D1、3.1.1-D2、3.1.1-D3、3.1.1-D4上端对称安装于前滑动梁1.1-5 、后滑动梁1.1-6下端的拉杆挂点电磁锁紧器1.1-13。下端连接担架机构上挂点1.3-0 。例如：使用电动推杆组3.1，执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令。例如： 升降电动推杆组3.1伸长时，带动担架机构1.3下降，反之上升。例如：电磁锁紧器1.1-13的位置可以调节，以改变升降电动推杆组3.1的极限位置。其中：因D1、D2 与D3、D4前后对称，仅描述单侧。
外摆电动推杆组3.2驱动及安装位置，例如：使用外摆电动推杆3.2-D5、外摆电动推杆3.2-D6、外摆电动推杆3.2-D7、外摆电动推杆3.2-D8上端安装于前滑动梁1.1-5 、后滑动梁1.1-6上的安装固定轴1.3-7。下端固定在升降电动推杆组3.1-D1中间支撑吧部件3.2-L、3.1-D2中间支撑吧部件3.2-R，通过组合动作使担架体侧向摆动。例如：执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令，外摆电动推杆组3.2-D5伸长、外摆电动推杆组3.2-D6缩短，担架机构1.3向外摆动。例如： 执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令，外摆电动推杆组3.2-D5缩短、外摆电动推杆组3.2-D6伸长，担架机构1.3向内摆动。其中：因D5、D6 与D7、D8前后对称，仅描述单侧。
担架张紧推杆组3.3驱动及安装位置，担架张紧推杆组3.3-D9一端连接 担架左摇臂1.3-3下端，一端连接担架右摇臂1.3-3下端。例如： 执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令，担架张紧推杆组3.3-D9伸长、使担架布1.3-8绷紧。例如： 执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令，担架张紧推杆组3.3-D9缩短、使担架布1.3-8放松。其中：因3.3-D10 与3.3-D9前后对称，仅描述单侧。
电池及电池控制器4，包括：一块或多块可充电电池组4.1、电池保护电路4.2、充电电路4.3和电源适配器4.4。例如：一块或多块可充电电池组4.1串联或并联安置于电池仓中。例如：电池保护电路4.2等安置于电池仓中。在过压或过温错误状态发生时，该器件将自动关断，以保护充电设备、控制系统和充电状态下的电池。例如：充电电路4.3安置于电池仓中，直接驱动一个外部LED来指示电池充电状态。器件温度和充电状态被充分监测，以防错误状况发生。例如：电源适配器4.4实现电源系统与110~220v交流电或车载12V直流电的连接，连接孔位于4电池仓。
本发明的具体实施例如下：
实施例一：一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机托举患者离开原床位，完成病床与手术床之间上下移位换床。
1．将担架布1.3-8铺设到患者身体下方。
2．将担架机构1.3提升到上限位置。
3．将车体1移动到到患者上方，控制担架机构1.3向下运动，直至担架左杆1.3-4、担架右杆1.3-5与患者床面接触。
4．将担架布挂钩1.3-7勾住对应的担架杆挂钩1.3-6，按动控制按钮使担架张紧推杆组3.3-D9、3.3-D9伸长，绷紧担架布。
5．按动控制按钮使升降电动推杆组3.1-D1、3.1-D2、3.1-D3、3.1-D4同步缩短。托举患者升高离开床面。
实施例二：一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机带动患者向一侧平移，完成在狭小空间里患者由病床到CT/核磁/B超检查床之间的左右侧换床。
1．按实施例一托举患者离开病床，推行到检查床侧面。
2．启动担架机构1.3外摆程序。读入位置传感器信号，判断距到检测床的位置。在显示屏上显示。
3．读入平衡传感器 信号，
4．执行驱动信号处理输出模块2.4-3发出的控制指令，外摆电动推杆组3.2-D5、3.2-D7伸长、外摆电动推杆组3.2-D6、3.2-D8缩短，担架机构1.3外摆。
5．读入担架下方承重信号，若没有获得有效支撑则红色指示灯闪亮，外摆电动推杆组停止运行。若获得有效支撑则，绿色指示灯闪亮可以继续外摆。
6．外摆到位后停止运行
实施例三：一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机带动患者向前方平移，完成患者由病床到救护车间换床。
按实施例一托举患者离开病床，向两侧分开支撑腿1.2，使车体1贴近救护车后舱门。
1.推动担架机构1.3，使前滑动梁1.1-5沿左承重纵梁1.1-0和右承重纵梁1.1-1轨道内侧滑动，后滑动梁1.1-6沿左承重纵梁1.1-0和右承重纵梁1.1-1轨道内侧滑动外侧轨道内滑动。
2.接收担架下方承重信号，判断推动担架机构1.3是否获得支撑。
3.若没有获得有效支撑则拉杆挂点电磁锁紧器1.1-13锁死，红色指示灯闪亮。若获得有效支撑则，绿色指示灯闪亮可以继续滑行。
4.滑行到位后停止。
实施例四：一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机支撑腿可以折叠或缩进，方便跟随救护车搬运。
1.推行车体1贴近救护车后舱门。
2.读入位置传感器信号，判断距到救护车舱底的位置。在显示屏上显示。
3.将担架机构1.3推入车舱，读入担架下方承重信号，若获得有效支撑则，绿色指示灯闪亮可以折叠支撑腿1.2。
4.到位后停止运行。

Claims (5)

1.一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，其特征在于：包含机体框架结构、通过多连杆悬挂在机体框架的担架机构，采用电动推杆驱动担架机构在机体框架结构上下移动；机体框架结构上设有控制系统和显示系统；担架机构中部设有倾角传感器，向控制系统提供担架机构的平衡信号；担架机构下部安装称重传感器和距离探测传感器，向控制系统提供担架机构获得的支撑力和担架机构距离障碍物的距离信号。
2.根据权利要求1所述的一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，其特征在于：所述机体框架结构的四角分别设有支撑腿，支撑腿可以向两侧张开；所述担架机构采用电动推杆组构成多连杆机构，推、拉动担架机构向两侧摆动，自动绷紧或放松担架布。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，其特征在于：所述机体框架结构包含承重纵梁和前后滑动梁，所述担架机构可以沿着机体框架的承重纵梁和前后滑动梁向前滑出；前后滑动梁悬挂着担架机构可以沿着承重纵梁前后滑动，使担架机构离开机体框架结构，与救护车接驳。
4.根据权利要求3所述的一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，其特征在于：承重纵梁采用双面凹槽设计，内外槽分别悬挂前后滑动梁，前后滑动梁两端分别固定两只垂直的电动拉杆上端；电动拉杆下端连接担架机构，四只电动拉杆同时上下运动时，带动担架机构上下运动，使患者离开床面；前后滑动梁中间分别设置两只斜向拉杆，斜向拉杆一端固定在前后滑动梁中央，另一端连接垂直的电动拉杆，通过驱动程序控制斜向拉杆运行，使担架机构侧向移动。
5.根据权利要求1所述的一种具有四个空间自由度的多功能医用移位机，其特征在于：所述担架机构包含两根担架杆和担架布，在患者身下预先铺好担架布，担架布的两侧有挂钩；将担架机构的担架杆列于患者身体两侧，将担架布两侧的挂钩与担架杆连接，驱动担架杆绷紧担架布，担架杆上等距设有可调松紧的安全带，将患者与担架杆固定良好。
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