CN110215363A - 病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床 - Google Patents

病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床，调节装置包括微处理器、激光测距传感器、数控面板、电机和机械传动装置；微处理器与激光测距传感器、电机和数控面板连接，电机与机械传动装置连接；数控面板用于将患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度、升降角度信号或升降控制信号发送至微处理器，微处理器用于向激光测距传感器发送测距控制信号，激光测距传感器用于采集其与床头顶端之间的竖直距离，微处理器用于计算床头的抬升角度和患者头部的抬升高度并发送至数控面板进行显示，微处理器用于控制电机动作，电机通过机械传动装置带动床头升降。本申请运行安全可靠、操作使用方便。

Description

病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床
技术领域
本申请属于医疗器械技术领域，具体涉及一种病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床。
背景技术
目前，病床床头的升降主要依靠手摇方式，而升降角度则依靠机械指针式角度测量工具。这种角度测量工具实质上为一片固定安装在床头的扇形薄板，扇形薄板的两侧边分别与床头6的床栏平行和垂直，在扇形薄板上用三种颜色来标识0°～30°区间、30°～45°区间和45～90°区间。工作人员抬升病床床头时，根据垂直边线在薄板刻度区域的位置来获知床头抬升的角度。实际上，在现有技术中，由于各类病床摇把的安装位置不同，往往存在工作人员难以边调节角度边观察角度指示值的情况，这就导致工作人员经常根据感觉来设置床头的抬升角度，病床床头的调节非常不方便。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种病床床头升降调节装置、调节方法及升降式病床。
根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种病床床头升降调节装置，其包括电源、微处理器、激光测距传感器、数控面板、电机和机械传动装置；
所述数控面板用于将接收到的病床上患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度、升降角度信号或升降控制信号发送至所述微处理器；
所述微处理器用于向所述激光测距传感器发送测距控制信号；
所述激光测距传感器用于采集其与所述床头之间的竖直距离并发送给所述微处理器；
所述微处理器还用于根据接收到的竖直距离和所述激光测距传感器与床头和床身连接处之间的水平距离计算得到病床床头的抬升角度；根据病床床头的抬升角度和患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度计算得到病床上患者头部的抬升高度；
所述微处理器还用于实时地将所述病床床头的抬升角度和病床上患者头部的抬升高度发送至所述数控面板进行显示；
所述微处理器还用于控制所述电机动作，所述电机通过所述机械传动装置带动所述床头相对于床身转动，以实现所述床头的升降。
上述病床床头升降调节装置中，所述微处理器计算得到病床床头的抬升角度θ为θ＝arctanay/ax，其中，ax表示所述激光测距传感器与床头和床身连接处之间的水平距离，ay表示所述激光测距传感器与床头之间的竖直距离；
所述微处理器计算得到病床上患者头部的抬升高度H为：H＝L×sinθ，其中，L表示病床上患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度。
上述病床床头升降调节装置中，所述数控面板上设置有数控按键和OLED显示屏，所述数控按键中包括数字键、抬升键和下降键。
上述病床床头升降调节装置中，所述机械传动装置包括机械转轮、丝杠、皮带和机械四连杆；所述电机输出轴的转轮通过皮带与所述机械转轮连接，所述机械转轮与丝杠连接，所述丝杠与机械四连杆连接；所述电机的转动通过所述皮带带动丝杠转动，所述丝杠的转动推动所述机械四连杆转动，所述机械四连杆的转动带动所述床头的升降，床头升降到所需位置时，通过所述丝杠机械固定所述床头。
上述病床床头升降调节装置中，所述机械传动装置包括底座、蜗杆、涡轮、丝杆和丝杆螺母；所述蜗杆、涡轮和丝杆均设置在所述底座上，所述丝杆螺母滑动设置在所述丝杆上；所述蜗杆与涡轮啮合，所述涡轮与丝杆匹配设置；所述电机与蜗杆连接，所述丝杆螺母与床头固定连接。
进一步地，所述传动装置采用两个，两个所述机械传动装置中的所述蜗杆通过铰接杆连接。
进一步地，所述机械传动装置还包括连接杆，所述丝杆螺母通过所述连接杆与床头连接。
上述病床床头升降调节装置中，所述病床床头升降调节装置中还设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器与微处理器连接。
根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种病床床头升降调节方法，其包括以下步骤：
获取床头升降信号，所述床头升降信号包括升降角度信号和升降控制信号；
采集床头顶端的初始高度。
根据床头顶端的初始高度以及床头顶端在水平面上的投影与床头和床身连接处之间的水平距离，计算得到床头顶端的初始抬升角度。
将初始抬升角度与获取的升降角度进行比较，如果初始抬升角度大于获取的升降角度，则控制床头下降，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止；如果初始抬升角度小于获取的升降角度，则控制床头抬升，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止。
响应升降控制信号，控制床头抬升或下降，直至不再获取升降控制信号或达到抬升上限为止。
根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种升降式病床，其包括床头、床身以及上述任一项所述的病床床头升降调节装置，所述床头设置在所述床身的顶部，所述床头与床身的连接处设置有转轴；所述病床床头升降调节装置用于调节所述床头的升降。
根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请病床床头升降调节装置根据工作人员输入的床头升降角度信号和升降控制信号能够自动调节床头的升降角度和患者头部位置的抬升高度，同时能够实时显示床头的升降角度以及患者头部位置的抬升高度，这样方便工作人员或患者能够自主掌控升降过程。
与人工升降相比，电机均匀升降带来的舒适感更好。
本申请病床床头升降调节装置还具有结构简单、运行安全可靠、操作使用方便等优点
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种病床床头升降调节装置的原理图。
图2为本申请实施例提供的一种病床床头升降调节装置的使用状态示意图。
图3为本申请实施例提供的一种病床床头升降调节装置中机械传动装置的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的一种病床床头升降调节方法的流程图。
附图标记说明：
1、微处理器；
2、激光测距传感器；
3、数控面板；
4、电机；
5、机械传动装置；51、底座；52、蜗杆；53、丝杆；54、丝杆螺母；55、铰接杆；56、连接杆；
6、床头；
7、床身。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。
本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
如图1所示，本申请提供了一种病床床头升降调节装置，其包括电源(图中未示出)、微处理器1、激光测距传感器2、数控面板3、电机4和机械传动装置5。
电源与微处理器1、激光测距传感器2、数控面板3以及电机4连接，微处理器1通过SPI总线与激光测距传感器2和电机4连接，微处理器1通过GPIO口与数控面板3连接，电机4与机械传动装置5连接。
数控面板3用于将接收到的病床上患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度L、升降角度信号或升降控制信号发送至微处理器1。
微处理器1用于向激光测距传感器2发送测距控制信号。
激光测距传感器2位于床头6下方，且设置在床身7所在的水平面上。床头6与床身7的连接处设置有转轴。激光测距传感器2与转轴之间的水平距离为ax，其中，该水平距离ax为定值。激光测距传感器2与床头6之间的竖直距离为ay，竖直距离ay随着床头6的升降变化。激光测距传感器2用于采集床头6的高度，床头6的高度即为激光测距传感器2与床头6之间的竖直距离ay。
微处理器1用于接收激光测距传感器2采集到的激光测距传感器2与床头6之间的竖直距离ay，并根据激光测距传感器2与床头6之间的竖直距离ay和激光测距传感器2与转轴之间的水平距离ax计算得到病床床头6的抬升角度θ，抬升角度θ为：θ＝arctanay/ax；根据病床床头6的抬升角度θ和病床上患者头部位置与转轴之间的长度L计算得到病床上患者头部的抬升高度H为：H＝L×sinθ。
微处理器1还用于实时地将床头6的抬升角度和病床上患者头部的抬升高度发送至数控面板3进行显示。
微处理器1还用于控制电机4动作，电机4通过机械传动装置5带动床头6的底端绕转轴转动，从而实现床头6顶端的升降。
上述实施例中，微处理器1可以采用型号为ATMEGA128L的单片机。可以理解的是，实际应用中还可以选用其他型号的单片机。
激光测距传感器2采用分辨率为1mm的传感器，具体地，可以采用型号为LDM301的传感器。可以理解的是，实际应用中还可以选用其他型号的激光测距传感器2。
电源可以采用型号为SGM2019的电源芯片。可以理解的是，实际应用中还可以选用其他型号的电源芯片。
数控面板3上设置有数控按键和OLED显示屏。其中数控按键中包括数字键、抬升键和下降键等。
可以设置微处理器1控制激光测距传感器2每0.5s采集一次床头6顶端的所在高度。
在一个具体的实施例中，机械传动装置5包括机械转轮、丝杠、皮带和机械四连杆。其中，电机4输出轴的转轮通过皮带与机械转轮连接，机械转轮与丝杠连接，丝杠与机械四连杆连接。电机4的转动通过皮带带动丝杠转动，丝杠的转动推动机械四连杆转动，机械四连杆的转动带动床头6的升降，床头升降到所需位置时，通过丝杠机械固定床头6。可以理解的是，实际应用中还可以选用其他能够推动或拉动病床床头升降的机械传动装置5。本申请采用的机械传动装置5为现有技术，在此不再赘述。
在另一个具体的实施例中，如图3所示，机械传动装置5包括底座51、蜗杆52、涡轮(图中未示出)、丝杆53和丝杆螺母54。其中，蜗杆52、涡轮和丝杆53均设置在底座51上，丝杆螺母54滑动设置在丝杆53上。蜗杆52与涡轮啮合，涡轮与丝杆53匹配设置。电机4与蜗杆52连接，丝杆螺母54与床头6固定连接。
微处理器1控制电机4运转时，电机4带动蜗杆52转动，与蜗杆52啮合的涡轮转动，丝杆53也随之转动，滑动设置在丝杆53上的丝杆螺母54便可以沿丝杆53上下移动，与丝杆螺母54固定连接的床头6随着丝杆螺母54的上下移动抬升或下降，这样床头6就可以调整到所需的位置，便于患者依靠，提高患者的使用体验。
在本实施例中，机械传动装置5可以采用两个，两个机械传动装置5中的蜗杆52通过铰接杆55连接，从而保证两个机械传动装置5同步运动，确保床头6同步抬升或下降。
另外，机械传动装置5还包括连接杆56，丝杆螺母54通过连接杆56与床头6连接。连接杆56能够增大机械传动装置5于床头6的接触面积，方便抬升或降低床头6。
在一个具体的实施例中，微处理器1、激光测距传感器2和电源可以集成在一起并置于床头6下方适当位置，数控面板3和电机4分别通过导线与微处理器1连接。
上述实施例中，为保证病床床头升降调节装置的安全性和稳定性，病床床头升降调节装置中还设置有蜂鸣器，蜂鸣器与微处理器1连接。微处理器1中还设置有抬升角度上限值和抬升高度上限值，当工作人员通过数控面板3输入的床头升降角度大于抬升角度上限值时，微处理器1控制蜂鸣器进行蜂鸣报警，以对工作人员进行提示。当工作人员通过数控面板3输入的床头升降控制信号导致抬升高度大于抬升高度上限值时，微处理器1控制蜂鸣器进行蜂鸣报警，以对工作人员进行提示。
本申请病床床头升降调节装置根据工作人员输入的床头升降角度信号和升降控制信号能够自动调节床头6的升降角度和患者头部位置的抬升高度，同时能够实时显示床头6的升降角度以及患者头部位置的抬升高度，这样方便工作人员或患者能够自主掌控升降过程；而且与人工升降相比，电机4均匀升降带来的舒适感更好。另外，本申请病床床头升降调节装置还具有结构简单、运行安全可靠、操作使用方便等优点。
如图4所示，本申请还提供了一种病床床头升降调节方法，其包括以下步骤：
获取床头升降信号，其中，床头升降信号包括升降角度信号和升降控制信号。
采集床头顶端的初始高度。
根据床头顶端的初始高度以及床头顶端在水平面上的投影与床头和床身连接处之间的水平距离，计算得到床头顶端的初始抬升角度。
将初始抬升角度与获取的升降角度进行比较，如果初始抬升角度大于获取的升降角度，则控制床头下降，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止；如果初始抬升角度小于获取的升降角度，则控制床头抬升，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止。
响应升降控制信号，控制床头抬升或下降，直至不再获取升降控制信号或达到抬升上限为止。
下面结合本申请提供的病床床头升降调节装置，对病床床头升降调节方法进行详细说明。采用病床床头升降调节方法对病床床头6进行升降调节时，根据数控面板3接收到的升降信号的不同，其升降调节过程略有不同。
当数控面板3接收到的升降信号为升降角度信号时，病床床头6的升降调节具体过程为：
数控面板3接收床头升降角度信号并发送给微处理器1。
微处理器1控制激光测距传感器2对当前病床床头6的初始高度进行采集，激光测距传感器2将采集到的初始高度反馈给微处理器1。
微处理器1根据床头6的初始高度以及激光测距传感器2与转轴之间的水平距离ax计算得到床头6的初始抬升角度。
微处理器1将初始抬升角度与接收到的床头升降角度进行比较，如果初始抬升角度大于接收到的床头升降角度，则微处理器1控制电机4反转(或正转)，电机4通过机械传动装置5带动床头6的一端绕转轴向下转，直至床头6的抬升角度等于床头升降角度为止；如果初始抬升角度小于接收到的床头升降角度，则微处理器1控制电机4正转(或反转)，电机4通过机械传动装置5带动床头6的一端绕转轴向上转，直至床头6的抬升角度等于床头升降角度为止；如果初始抬升角度等于接收到的床头升降角度，则电机4不需要动作。
数控面板3接收病床上患者头部位置与转轴之间的长度L并发送给微处理器1。
微处理器1根据该长度L以及床头6与床身7之间的夹角实时计算得到病床上患者头部的抬升高度H。微处理器1将床头6的抬升角度和病床上患者头部的抬升高度发送至数控面板3进行实时显示。
当数控面板3接收到的升降信号为升降控制信号时，病床床头6的升降调节具体过程为：
数控面板3接收床头升降控制信号并发送给微处理器1。
微处理器1控制电机4转动，电机4通过机械传动装置5带动床头6的一端绕转轴向上转(或向下转)，直至数控面板3不再接收到床头升降控制信号，微处理器1控制电机4停止转动。
在微处理器1控制电机4转动的过程中，微处理器1控制激光测距传感器2对当前病床床头6的抬升高度进行采集，并根据抬升高度以及激光测距传感器2与转轴之间的水平距离ax计算得到床头6的抬升角度；根据抬升角度和病床上患者头部位置与转轴之间的长度计算得到病床上患者头部的抬升高度；微处理器1将床头6的抬升角度和患者头部的抬升高度均发送至数控面板3进行显示。
在实际使用过程中，工作人员可以根据需要通过数控面板3输入床头升降角度，床头升降至要求的高度时，还可以通过数控面板3输入升降控制信号，使得床头6在现有高度的基础上能够进行微调，进一步满足患者的需求。
本申请还提供了一种升降式病床，其包括床头6、床身7以及上述任一项所述的病床床头升降调节装置，床头6设置在床身7的顶部，床头6与床身7的连接处设置有转轴。病床床头升降调节装置中的微处理器1、激光测距传感器2和电源集成在一起，并置于床头6下方，数控面板3和电机4分别通过导线与微处理器1连接。
本申请升降式病床中通过设置病床床头升降调节装置，能够实现病床床头抬升角度的自动化控制和精确定位，通过数控面板3输入抬升角度进行自动控制或者通过数控面板3的抬升键或下降键进行实时控制，且随着床头6的抬升或下降，能够实时显示床头6的升降角度以及患者头部位置的抬升高度。本申请升降式病床中能够让患者实现头部高度的自主调节，更能满足患者的需求。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种病床床头升降调节装置，其特征在于，包括电源、微处理器、激光测距传感器、数控面板、电机和机械传动装置；
所述数控面板用于将接收到的病床上患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度、升降角度信号或升降控制信号发送至所述微处理器；
所述微处理器用于向所述激光测距传感器发送测距控制信号；
所述激光测距传感器用于采集其与所述床头之间的竖直距离并发送给所述微处理器；
所述微处理器还用于根据接收到的竖直距离和所述激光测距传感器与床头和床身连接处之间的水平距离计算得到病床床头的抬升角度；根据病床床头的抬升角度和患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度计算得到病床上患者头部的抬升高度；
所述微处理器还用于实时地将所述病床床头的抬升角度和病床上患者头部的抬升高度发送至所述数控面板进行显示；
所述微处理器还用于控制所述电机动作，所述电机通过所述机械传动装置带动所述床头相对于床身转动，以实现所述床头的升降。
2.根据权利要求1所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述微处理器计算得到病床床头的抬升角度θ为θ＝arctanay/ax，其中，ax表示所述激光测距传感器与床头和床身连接处之间的水平距离，ay表示所述激光测距传感器与床头之间的竖直距离；
所述微处理器计算得到病床上患者头部的抬升高度H为：H＝L×sinθ，其中，L表示病床上患者头部位置与床头和床身连接处之间的长度。
3.根据权利要求1或2所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述数控面板上设置有数控按键和OLED显示屏，所述数控按键中包括数字键、抬升键和下降键。
4.根据权利要求1或2所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述机械传动装置包括机械转轮、丝杠、皮带和机械四连杆；所述电机输出轴的转轮通过皮带与所述机械转轮连接，所述机械转轮与丝杠连接，所述丝杠与机械四连杆连接；所述电机的转动通过所述皮带带动丝杠转动，所述丝杠的转动推动所述机械四连杆转动，所述机械四连杆的转动带动所述床头的升降，床头升降到所需位置时，通过所述丝杠机械固定所述床头。
5.根据权利要求1或2所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述机械传动装置包括底座、蜗杆、涡轮、丝杆和丝杆螺母；所述蜗杆、涡轮和丝杆均设置在所述底座上，所述丝杆螺母滑动设置在所述丝杆上；所述蜗杆与涡轮啮合，所述涡轮与丝杆匹配设置；所述电机与蜗杆连接，所述丝杆螺母与床头固定连接。
6.根据权利要求5所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述传动装置采用两个，两个所述机械传动装置中的所述蜗杆通过铰接杆连接。
7.根据权利要求5所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述机械传动装置还包括连接杆，所述丝杆螺母通过所述连接杆与床头连接。
8.根据权利要求1或2所述的病床床头升降调节装置，其特征在于，所述病床床头升降调节装置中还设置有蜂鸣器，所述蜂鸣器与微处理器连接。
9.一种病床床头升降调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取床头升降信号，所述床头升降信号包括升降角度信号和升降控制信号；
采集床头顶端的初始高度。
根据床头顶端的初始高度以及床头顶端在水平面上的投影与转轴之间的水平距离，计算得到床头顶端的初始抬升角度。
将初始抬升角度与获取的升降角度进行比较，如果初始抬升角度大于获取的升降角度，则控制床头下降，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止；如果初始抬升角度小于获取的升降角度，则控制床头抬升，直至床头当前的抬升角度等于获取的升降角度为止。
响应升降控制信号，控制床头抬升或下降，直至不再获取升降控制信号或达到抬升上限为止。
10.一种升降式病床，其特征在于，包括床头、床身以及权利要求1～8任一项所述的病床床头升降调节装置，所述床头设置在所述床身的顶部，所述床头与床身的连接处设置有转轴；所述病床床头升降调节装置用于调节所述床头的升降。
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