Nghiên cứu thiết kế chế tạo giường y tế dạng module

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TỐNG NHỰT PHƯƠNG

STUDY ON DESIGN AND MANUFACTURING OF
MODULLAR MEDICAL BED
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
GIƯỜNG Y TẾ DẠNG MODULE
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử
Mã số: 60.52.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2019


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS NGUYỄN TẤN TIẾN ................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN ..................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS. TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG.........
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 01 tháng 07 năm 2019
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS VÕ TƯỜNG QUÂN

2. PGS. TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN
3. PGS. TS NGUYỄN THANH PHƯƠNG
4. TS. LÊ ĐỨC HẠNH
5. TS. ĐOÀN THẾ THẢO
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TỐNG NHỰT PHƯƠNG ............................ MSHV: 1519027 .............
Ngày, tháng, năm sinh: 17/04/1993 .......................................... Nơi sinh: Đồng Nai.........
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử ..................................... Mã số : 60.52.01.14
I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO GIƯỜNG Y TẾ
THEO DẠNG MODULE
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tìm hiểu tổng quan về vấn đề nghiên cứu các chức năng và cấu trúc giường y tế,
từ đó đề xuất cấu trúc dạng module.
Thiết kế đảm bảo an toàn cho người dùng cả phần cơ khí và điện.

Thiết kế hệ thống điện- điều khiển.
Chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống điều khiển.
Thực nghiệm giường
Kết luận

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 13/08/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài) 02/06/2019
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ họ hàm, học vị, họ, tên) : PGS.TS NGUYỄN TẤN
TIẾN
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy ở bộ môn Cơ Điện Tử, các Thầy trong khoa
Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và
truyền thụ kiến thức cho em trong suốt thời gian học ở trường.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Tấn Tiến và Thầy Dương Văn
Tú vì đã nhiệt tình hướng dẫn, định hướng và đưa ra những lời khuyên hết sức bổ ích
cho em trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể anh em ở HiTech Mechatronics Lab và
cơng ty Vũ An đã giúp đỡ nhiệt tình giúp em hồn thành mơ hình cơ khí một cách tốt
nhất.

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Abstract: This paper presents the results of studying and designing modullar medical
bed for nursing process of the patient. Mechanical structure is designed for each
function. The basic functions of medical bed are deigned modularly, can be
exchangeable to make the desired products. The power-control system is designed to be
user-friendly. To test the model and control stability, the Prototyping model was
manufacturing and modified at VU AN Trading and Production Company and HiTech
Mechatronics Lab.
Luận văn trình bày kết quả quá trình nghiên cứu thiết kế và chế tạo giường y tế dạng
module phục vụ cho quá trình điều dưỡng của bệnh nhận. Kết cấu cơ khí được thiết kế
theo từng chức năng. Các chức năng cơ bản của giường được thiết kế dạng mơ đun, có
thể thay thế lắp lẫn nhau, để tạo thành sản phẩm theo nhu cầu cụ thể. Hệ thống điệnđiều khiển được thiết kế để tạo sự thân thiện với người dùng. Để kiểm chứng mơ hình
và độ ổn định điều khiển, mơ hình prototyping đã được chế tạo và hiệu chỉnh tại công
ty TM&SX VŨ AN và HiTech Mechatronics Lab.

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trơng bất kỳ cơng trình nào
khác.
Tác giả

Tống Nhựt Phương

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. ii
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH HÌNH VẼ.............................................................................................. vii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ......................................................................................... xi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..........................................................................................1
1.1 Cấu tạo chung của giường y tế ...............................................................................1
1.2 Các chức năng của giường y tế ..............................................................................1
1.3 Khảo sát cấu trúc giường y tế trong và ngoài nước đảm bảo các chức năng .........2
1.3.1 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nâng hạ + dốc, đứng đầu ......................2
1.3.2 Phân loại các cơ cấu theo chức năng dốc, đứng đầu .......................................6
1.3.3 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nâng hạ..................................................8
1.3.4 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nghiêng trái phải .................................10
1.3.5 Phân loại các cơ cấu theo chức năng ngồi các tư thế ....................................11
1.3.6 Giường chống loét của PGS.TS Võ Tường Quân .........................................13
1.3.7 Giường chống hoại tử cho người bất động của Kỹ sư Nguyễn Long Uy Bảo
................................................................................................................................14
1.4 Tiêu chuẩn về giường y tế ....................................................................................16
1.4.1 Tiêu chuẩn về kích thước...............................................................................16
1.4.2 Tiểu chuẩn thử tải ..........................................................................................18
1.4.3 Tiêu chuẩn an toàn .........................................................................................24
1.5 Đề xuất mơ hình module với các u cầu kỹ thuật cho giường y tế ....................28
1.5.1 Công nghệ thiết kế Module............................................................................28
1.5.2 Ý tưởng giường y tế dạng Module ................................................................29
1.6 Nội dung thực hiện ...............................................................................................31

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ ...............................................................................32
2.1 Thiết kế cơ cấu dẫn động .....................................................................................32
2.1.1 Các phương án nguồn dẫn động cho giường y tế ..........................................32
2.1.2 Thiết kế nguồn dẫn động bằng tay.................................................................33
2.1.3 Thiết kế dẫn động bằng điện..........................................................................33
2.2 Thiết kế nguyên lý các cụm chức năng của giường .............................................33
iv


2.2.1 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cho cụm mặt giường............................................33
2.2.2 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cho cụm nâng hạ giường .....................................36
2.2.3 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cho cụm nghiêng trái/phải ...................................38
2.2.4 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cho cụm dốc chân/đầu .........................................39
2.2.5 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cụm nâng hạ lưng ................................................40
2.2.6 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cụm nâng hạ đùi ..................................................43
2.2.7 Thiết kế nguyên lý cơ cấu cho cụm trống trượt khi nâng lưng .....................44
2.3 Thiết kế đảm bảo tối ưu về mặt chuyển động và cơng suất .................................45
2.3.1 Mơ hình hóa động lực học cho cụm nâng/ hạ lưng .......................................45
2.3.2 Mơ hình hóa động lực học cho cụm nâng hạ chân ........................................48
2.3.3 Mô hình hóa động lực học cho cụm nâng/hạ chiều cao ................................50
2.3.4 Tối ưu cụm cơ cấu nâng/hạ lưng ...................................................................51
2.3.5 Tối ưu cụm cơ cấu nâng/hạ chân ...................................................................54
2.3.6 Tối ưu cơ cấu cụm nâng/hạ chiều cao ...........................................................57
2.4 Tính cơng suất các nguồn truyền động, chọn động cơ phù hợp ..........................59
CHƯƠNG 3: GIƯỜNG Y TẾ THEO DẠNG MODULE ...........................................61
3.1 Tình hình nghiên cứu về giường y tế theo dạng module .....................................61
3.2 Bản chất của thiết kế giường y tế theo dạng module ...........................................61
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN-ĐIỀU KHIỂN .....................................76
4.1 Thiết kế hệ thống điện cho giường y tế................................................................76
4.1.1 Tiêu chí thiết kế hệ thống điện ......................................................................76

4.1.2 Phương án điều khiển ....................................................................................76
4.1.3 Lựa chọn thiết bị ............................................................................................78
4.1.4 Sơ đồ mạch điện ............................................................................................84
4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển cho giường y tế ......................................................85
4.2.1 Các chế độ điều khiển ....................................................................................85
4.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển .....................................................................86
4.2.3 Giải thuật điều khiển ......................................................................................86
4.2.4 Giao diện màn hình điều khiển ......................................................................91
CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM GIƯỜNG Y TẾ RÚT RA KẾT LUẬN ....................94
5.1 Kết quả chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh ..........................................................94
5.1.1 Phần cơ khí ....................................................................................................94
5.1.2 Phần điện –điều khiển ....................................................................................97
v


5.2 Thực nghiệm ........................................................................................................99
5.3 Nhận xét .............................................................................................................101
5.3.1 Đánh giá kết quả ..........................................................................................101
5.3.2 Hướng phát triển đề tài ................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................103

vi


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ chung của giường y tế. ..........................................................................1
Hình 1.2 Các chức năng của khung đế. ..........................................................................2
Hình 1.3 Các chức năng của khung trên. ........................................................................2
Hình 1.4 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 1 .........................................................3
Hình 1.5 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 2 .........................................................4

Hình 1.6 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 3 .........................................................5
Hình 1.7 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 4 .........................................................6
Hình 1.8 Ví dụ cơ cấu dốc, đứng đầu 1 ..........................................................................6
Hình 1.9 Ví dụ cơ cấu dốc, đứng đầu 2 ..........................................................................7
Hình 1.10 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 1 ..................................................................................8
Hình 1.11 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 2 ..................................................................................9
Hình 1.12 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 3 ..................................................................................9
Hình 1.13 Ví dụ cơ cấu nghiêng trái phải .....................................................................10
Hình 1.14 Ví dụ cơ cấu ngồi các tư thế 1 .....................................................................11
Hình 1.15 Ví dụ cơ cấu ngồi các tư thế 2 .....................................................................12
Hình 1.16 Giường chống loét của PGS.TS Võ Tường Quân .......................................13
Hình 1.17 Giường chống hoại tử cho người bất động của KS. Nguyễn Long Uy Bảo 14
Hình 1.18 Kích thước cơ bản của giường y tế đa năng ................................................16
Hình 1.19 Giới hạn các góc của từng khung giường ....................................................17
Hình 1.20 Sơ đồ kiểm tra khả năng chịu tải .................................................................18
Hình 1.21 Sơ đồ kiểm tra độ bền chắc của mặt giường ................................................19
Hình 1.22 Sơ đồ kiểm tra độ bền va đập.......................................................................19
Hình 1.23 Sơ đồ kiểm tra ổn định vị trí ........................................................................20
Hình 1.24 Vị trí kiểm tra cạnh bên giường ...................................................................21
Hình 1.25 Vị trí kiểm tra theo chiều dọc giường khi khơng có Head/Foot Board .......21
Hình 1.26 Vị trí kiểm tra theo chiều dọc giường khi có Head/Foot Board ..................22
Hình 1.27 Thử tải theo vùng phân bố đều của mặt giường ..........................................23
Hình 1.28 Giá trị lực theo các phương để kiểm tra bền cho lan can ............................24
Hình 1.29 7 vùng khơng gian nguy hiểm .....................................................................25
Hình 1.30 Tiêu chuẩn an tồn cho tay ..........................................................................27
Hình 1.31 Tiêu chuẩn an tồn cho chân........................................................................28
Hình 1.32 Giường y tế theo dạng module.....................................................................30
vii

Hình 2.1 Cấu tạo cụm mặt giường ................................................................................34
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý cụm mặt giường bán phần ..................................................34
Hình 2.3 Sơ đồ ngun lý cụm mặt giường tồn phần .................................................35
Hình 2.4 Cơ cấu nâng hạ giường dạng xếp...................................................................36
Hình 2.5 Cơ cấu nâng hạ dạng hình bình hành .............................................................36
Hình 2.6 Cơ cấu nâng hạ giường dạng địn bẩy............................................................37
Hình 2.7 Cơ cấu nâng hạ giường dạng ba trục thẳng đứng ..........................................37
Hình 2.8 Cơ cấu nâng hạ giường dạng bốn trục thẳng đứng ........................................37
Hình 2.9 Cơ cấu nghiêng dạng culit lắc ........................................................................38
Hình 2.10 Cơ cấu nghiêng dạng tay quay con trượt .....................................................38
Hình 2.11 Cơ cấu địn bẩy cho nghiêng trái phải .........................................................39
Hình 2.12 Cơ cấu dốc chân/đầu dạng culit lắc .............................................................39
Hình 2.13 Cơ cấu dốc chân/đầu dạng tay quay con trượt .............................................40
Hình 2.14 Cơ cấu dốc chân/đầu dạng địn bẩy .............................................................40
Hình 2.15 Cơ cấu nâng đỡ lưng ....................................................................................40
Hình 2.16 Nguyên lý sử dụng cơ cấu tay quay con trượt lệch tâm cho nâng hạ lưng ..41
Hình 2.17 Nguyên lý sử dụng cơ cấu culit lắc cho nâng hạ lưng .................................41
Hình 2.18 Nguyên lý sử dụng cơ cấu địn bẩy ..............................................................42
Hình 2.19 Khảo sát nguyên lý nâng hạ lưng bằng phần mềm SAM ............................43
Hình 2.20 Minh họa cơ cấu nâng đùi và chân ..............................................................43
Hình 2.21 Nguyên lý sử dụng cơ cấu culit lắc cho nâng hạ đùi ...................................44
Hình 2.22 Nguyên lý sử dụng cơ cấu tay quay con trượt cho nâng hạ đùi...................44
Hình 2.23 Nguyên lý sử dụng cơ cấu đòn bẩy cho nâng hạ đùi ...................................44
Hình 2.24 Nguyên lý truyền động cụm chống trượt .....................................................45
Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng lưng ...............................................................45
Hình 2.26 Phân tích hình học cơ cấu nâng lưng ...........................................................47
Hình 2.27 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng chân ..............................................................48
Hình 2.28 Phân tích lực cơ cấu nâng hạ .......................................................................50
Hình 2.29 Giải thuật tối ưu cho cơ cấu nâng lưng ........................................................52
Hình 2.30 Đồ thị quan hệ giữa góc quay 𝛽 và tích số 𝐷. 𝐷1 ........................................53

Hình 2.31 Đồ thị quan hệ giữa góc quay 𝛽 và góc 𝛼𝑙ư𝑛𝑔 ...........................................53
Hình 2.32 Giải thuật tối ưu cơ cấu nâng chân ..............................................................55
Hình 2.33 Đồ thị quan hệ giữa góc nâng cụm đùi-chân và lực trên khâu dẫn .............56
viii


Hình 2.34 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng hạ ..................................................................58
Hình 3.1 Mơ hình 3D thể hiện vị trí lắp các cụm chức năng của giường y tế ..............62
Hình 3.2 Thiết kế 3D của module khung thân giường .................................................62
Hình 3.3 Thiết kế 3D của các module chức năng .........................................................63
Hình 3.4 Kết cấu trục kết nối của các module chức năng ............................................64
Hình 3.5 Phương pháp lắp các module với khung thân giường ...................................64
Hình 3.6 Ví dụ 1 thể hiện tính module của giường y tế ...............................................65
Hình 3.7 Ví dụ 2 thể hiện tính module của giường y tế ...............................................65
Hình 3.8 Ví dụ 3 thể hiện tính module của giường y tế ...............................................67
Hình 3.9 Tổ hợp các lựa chọn bộ truyền động cho chức năng của giường y tế ...........68
Hình 3.10 Hình ảnh minh họa các lựa chọn bộ truyền động ........................................71
Hình 4.1 PLC Siemens S7-1200 ...................................................................................77
Hình 4.2 Màn hình HMI Weintek MT8071iP ..............................................................78
Hình 4.3 Động cơ và driver cho hệ thống giường y tế .................................................79
Hình 4.4 Module Opto PC817 ......................................................................................80
Hình 4.5 Encoder Hengstler RI41-O/3600ER.11KB ...................................................80
Hình 4.6 cảm biến tiệm cận Fotek PM12-04N .............................................................81
Hình 4.7 Module 2 Relay ..............................................................................................82
Hình 4.8 Nguồn cho vi điều khiển và cho động cơ ......................................................83
Hình 4.9 Sơ đồ mạch điện cảu PLC và HMI ................................................................84
Hình 4.10 Sơ đồ mạch điện của encoder và cảm biến tiềm cận ...................................84
Hình 4.11 Sơ đồ mạch điện của Module Opto .............................................................85
Hình 4.12 Sơ đồ mạch điện của Module Relay ............................................................85
Hình 4.13 Sơ đồ mạch điện của Driver và động cơ ......................................................85

Hình 4.14 Sơ đồ điều khiển hệ thống ...........................................................................86
Hình 4.15 Giải thuật chính điều khiển hoạt động của giường ......................................87
Hình 4.16 Chương trình con đưa về vị trí home ...........................................................88
Hình 4.17 Chương trình con điều khiển hoạt động giường bằng tay ...........................90
Hình 4.18 Chương trình con lưu vị trí giường ..............................................................91
Hình 4.19 Chương trình con điều khiển động cơ chạy đến vị trí đã lưu ......................91
Hình 4.20 Giao diện màn hình chính ............................................................................92
Hình 4.21 Giao diện chế độ điều khiển bằng tay ..........................................................92
Hình 4.22 Minh họa chế độ hoạt động..........................................................................93
ix


Hình 4.23 Giao diện màn hình lưu vị trí .......................................................................93
Hình 4.24 Cửa sổ chọn vị trí lưu...................................................................................93
Hình 5.1 Hình ảnh thực tế tủ điện-điều khiển giường y tế ...........................................97
Hình 5.2 Hình ảnh thực tế giao diện chính của màn hình HMI....................................97
Hình 5.3 Hình ảnh thực tế giao diện ở chế độ Manual .................................................98
Hình 5.4 Hình ảnh thực tế giao diện ở chế độ Set Functions .......................................98
Hình 5.5 Hình ảnh thực tế giao diện Choose Functions ...............................................98
Hình 5.6 Hình ảnh thực nghiệm chức năng dốc đầu ....................................................99
Hình 5.7 Hình ảnh thực nghiệm chức năng đứng đầu ..................................................99
Hình 5.8 Hình ảnh thực nghiệm chức năng nâng lưng ...............................................100
Hình 5.9 Hình ảnh thực nghiệm chức năng nâng hạ đùi ............................................100
Hình 5.10 Hình ảnh thực nghiệm chức năng nghiêng trái/phải ..................................101

x


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Các vùng nguy hiểm của giường y tế và kích thước yêu cầu của mỗi vùng .25

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của giường y tế sẽ thiết kế và chế tạo ..............................31
Bảng 2.1 Kết quả tối ưu cơ cấu nâng lưng ....................................................................51
Bảng 2.2 Thông số động cơ Linak LA31 cho cơ cấu nâng lưng ..................................54
Bảng 2.3 Kết quả tối ưu cơ cấu nâng chân ...................................................................55
Bảng 2.4 Thông số động cơ Linak LA31 cho cơ cấu nâng chân ..................................57
Bảng 2.5 Thực hiện giải thuật trên ta được kết quả bài toán tối ưu ..............................58
Bảng 2.6 Thông số động cơ Linak LA31 cơ cấu nâng hạ.............................................59
Bảng 3.1 Lựa chọn cấu hình ở chức năng dẫn động cho hệ thống ...............................67
Bảng 3.2 Lựa chọn cấu hình ở module tay vịn/lan can cho hệ thống ...........................72
Bảng 3.3 Tính lego trong lắp ráp ..................................................................................72
Bảng 3.4 Tính module trong việc tháo lắp thêm phụ trợ vào giường y tế ....................75
Bảng 4.1 Thông số Acquy.............................................................................................83
Bảng 5.1 Chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh cụm mặt giường.....................................94
Bảng 5.2 Chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh cụm nâng hạ, dốc chân/đầu ...................95
Bảng 5.3 Chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh cụm co/ duỗi chân/lưng, ngồi ................96
Bảng 5.4 Chế tạo, thử nghiệm và hiệu chỉnh cụm chống trượt khi nâng lưng .............96

xi


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Cấu tạo chung của giường y tế
Thông thường giường y tế bao gồm hai phần chính: khung đế và khung trên, hai
khung này được liên kết bằng các cơ cấu thực hiện các chức năng khác nhau như dốc
đầu, dốc chân,...
Khung
đỡ chân

Khung
đỡ đùi

Khung
đỡ lưng

Khung trên

Khung đế

Hình 1.1 Sơ đồ chung của giường y tế.
-

Khung đế là khung đỡ toàn bộ giường, ở trên khung đế người ta thường thiết kết
có thêm bánh xe đỡ, bánh xe truyền động, hệ thống phanh, dẫn hướng để dễ dàng
trong di chuyển và vận hành giường.

-

Khung trên là khung chứa các cơ cấu thực hiện chức năng như xoay đầu lưng,
mơng đùi, cẳng chân, từ đó hình thành nên các tư thế ngồi khác nhau.

1.2 Các chức năng của giường y tế
Giường y tế có 5 chức năng cơ bản do khung dưới và khung trên đảm nhiệm.
-

Phần khung đế thực hiện các chức năng:
 Nâng hạ độ cao.
 Dốc đầu, đứng đầu.
 Nghiêng trái, phải.

 Đứng.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Nâng hạ độ cao

Dốc đầu

Nghiêng trái

Nghiêng phải

Đứng đầu

Đứng

Hình 1.2 Các chức năng của khung đế.
-

Phần khung trên thực hiện chức năng: Ngồi và nằm các tư thế.

Nâng hạ lưng

Nâng hạ đùi

Nâng hạ chân

Ngồi

Hình 1.3 Các chức năng của khung trên.
1.3 Khảo sát cấu trúc giường y tế trong và ngoài nước đảm bảo các chức năng
 Ngoài nước

Ở nước ngồi điển hình như Hoa Kỳ, Thụy Điển đặc biệt quan tâm đến việc
thiết kế, chế tạo giường y tế đa năng để chăm sóc người bệnh. Các hãng nổi tiếng
như Hill-rom, ArjoHuntleigh, Kreg,…
Một số giường y tế trên thế giới:
1.3.1 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nâng hạ + dốc, đứng đầu
 Cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 1
Sản phẩm: Enterprise 3000, 5000, 8000, 9000 của công ty ArjoHuntleigh; Bari
10A, Intouch, Gobed, Electric của công ty Stryker; 3LE780H, 3LA780H,
2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

346860H, 346900H của công ty Malvestio; Elegance Series, Classic Series,
Vanguard Series của công ty Chang Gung Medical Technology; HM 2002 D, HM
2002 E, HM 2002 C, HM 2002 B, HM 2005 J của công ty Hospimetal Ind. Met.
de Equip. Hospitalares,…
3

4

5

6

7

8

2

9
1

a) Enterprise 5000 của ArjoHuntleigh

10

b) Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.4 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 1
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa khoảng 185kg.
 Chiều rộng của giường là 1030mm.
 Chiều dài của giường có khả năng mở rộng từ 2300mm đến 2420mm.
 Chiều cao của mặt giường có khả năng thay đổi từ 320mm đến 760mm so
với sàn.
 Có thể dốc đầu, dốc chân ±12𝑜
 Hệ thống pin dự phịng, khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Có thể thực hiện được nhiều chức năng: nâng hạ, dốc/ đứng đầu,
kết cấu thoáng dễ dàng vệ sinh. Có khả năng mở rộng phù hợp với nhiều
kích cỡ bệnh nhận.
 Nhược điểm: Khơng thể kết hợp thực hiện chức năng đứng thẳng được.

 Cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 2
Sản phẩm: The Valiant HD, SHD của công ty TransferMaster; 5380 S của công
ty Volker AG; Vitality của công ty Tecnimoem; …

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
2

3

4

5

1

6

a) Vitality của Tecnimoem
b) Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.5 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 2
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 150kg.
 Chiều rộng của giường là 900mm.
 Chiều dài của giường là 1960mm.
 Chiều cao của mặt giường có thể thay đổi từ 390mm đến 770mm.
 Có thể dốc đầu, dốc chân ±15𝑜 .
 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.

Nhận xét:
 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thống dễ dàng vệ sinh. Có thể thực hiện nhiều
chức năng: nâng hạ, dốc/ đứng đầu.
 Nhược điểm: Bánh xe di chuyển khi thực hiện chức năng, khơng có hệ thống
pin dự phịng, khơng có khả năng mở rộng giường.
 Cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 3
Sản phẩm: Bari Rehab Platform của công ty Size wise,…

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

a) Bari Rehab Platform, Size wise
3

4

2

5

1

6

10

9

8

7

b) Sơ đồ ngun lý
Hình 1.6 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 3
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 450kg.
 Chiều rộng cửa giường có khả năng mở rộng từ 990mm đến 1220mm.
 Chiều dài của giường là 2180mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 380mm đến 760mm.
 Có thể dốc đầu, dốc chân ±15𝑜 .
 Có hệ thống pin dự phịng, khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Các bánh xe không di chuyển khi làm việc. Kết cấu thống dễ vệ
sinh.
 Nhược điểm: Khơng thể kết hợp thực hiện chức năng đứng thẳng.
 Cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 4
Sản phẩm: S3, Epic II của công ty Stryker; S962-2S, S962-2MA, S962-2S2,
S962-2MB, S962-2W của công ty Volker AG; Eleganza 3, Latera Acute,
Eleganza Smart, Latera Thema, Altura Thema, Image, Multicare, Eleganza 3XC,
của công ty Linet;…

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

2

3

1

4

b) Sơ đồ nguyên lý

a) Eleganza 3, Linet

Hình 1.7 Ví dụ cơ cấu nâng hạ + dốc, đứng đầu 4
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 250kg.
 Chiều rộng của giường là 1045mm.
 Chiều dài của giường có khả năng mở rộng từ 2145mm đến 2480mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 395mm đến 775mm.
 Có thể dốc đầu, dốc chân ±16𝑜 .
 Hệ thống pin dự phịng, khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thoáng dễ vệ sinh, các bánh xe không chuyển
động khi làm việc.
 Nhược điểm: Phải sử dụng các khớp và actuator đặc biệt nên giá thành cao.
1.3.2 Phân loại các cơ cấu theo chức năng dốc, đứng đầu
 Cơ cấu dốc, đứng đầu 1
Sản phẩm: HM.2004D của công ty Hospimetal Ind. Met. de Equip.
Hospitalares; …
1

2

3

4
5

b) Sơ đồ ngun lý

a) HM.2004D của Hospimetal

Hình 1.8 Ví dụ cơ cấu dốc, đứng đầu 1
6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Thơng số và đặc tính kỹ thuật :
 Chịu được tải trọng tối đa là 180kg.
 Chiều rộng của giường là 1050mm.
 Chiều dài của giường là 2150mm.
 Chiều cao của giường là 680mm.


Có thể dốc, đứng đầu ±12𝑜 .

 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét :
 Ưu điểm : Kết cấu đơn giản, thoáng dễ vệ sinh, che chắn được động cơ
bên dưới, các bánh xe không di chuyển khi làm việc.
 Nhược điểm : Chỉ có thể thực hiện được chức năng dốc, đứng đầu.
 Cơ cấu dốc, đứng đầu 2

Sản phẩm: Hospitec của công ty Sotec Medical; …
3
2

5

4

6
1

7

a) Hospitec của Sotec Medical
b) Sơ đồ ngun lý
Hình 1.9 Ví dụ cơ cấu dốc, đứng đầu 2
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 150kg.
 Chiều rộng của giường là 900mm.
 Chiều dài của giường là 2000mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 400mm đến 900mm.
 Có thể dốc, đứng đầu ±15𝑜 .
 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thống dễ vệ sinh.

 Nhược điểm: Khơng có hệ thống pin dự phòng.
1.3.3 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nâng hạ
 Cơ cấu nâng hạ 1
Hình 1.1 Sản phẩm: Multitech của công ty Rotec International; Nules-Plus,
Viana-Plus, Recom-Plus, Marina của công ty Tecnimoem; X'Press II,
XXL X'Press, Medicalys II, XXL Divisys của công ty Winncare Group;
Pratic, Interval, Alois, Interval XXL của công ty Vermeiren; Atlantique,
Atlas của công ty Sotec Medical; Novos, Terno Plus của công ty Linet; …
3

4

2

5

1

6

7

b) Sơ đồ ngun lý

a) Nules-Plus của Tecnimoem

Hình 1.10 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 1
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Tải trọng tối đa cho phép là 135kg.
 Chiều rộng của giường là 900mm.

 Chiều dài của giường là 1960mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 380mm đến 800mm.
 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Khung trên di chuyển lên thẳng đứng và luôn song song với khung
dưới, do đó trong q trình nâng hạ mặt giường luôn nằm ngang.
 Nhược điểm: Phần khung dưới hở nhiều sẽ dễ làm người dùng dễ bị kẹt tay.
 Cơ cấu nâng hạ 2
Sản phẩm: Harmony, Victory của công ty Orthos XXI; …

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
4

3

5

2

6
1
7

b) Sơ đồ nguyên lý

a) Victory của Orthos XXI

Hình 1.11 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 2
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Tải trọng tối đa cho phép là 150kg.
 Chiều rộng của giường là
 Chiều dài của giường là
 Chiều cao của mặt giường có thể thay đổi từ 380mm đến 480mm.
 Có thể dốc, đứng đầu ±14𝑜 .
 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Khung trên di chuyển luôn song song với khung dưới.
 Nhược điểm: Khung trên di chuyển khơng theo hướng thẳng đứng nên sẽ
tốn diện tích để đặt giường.
 Cơ cấu nâng hạ 3
Sản phẩm: HM 2004 J của công ty Hospimetal Ind. Met. de Equip. Hospitalares;
…
3

4

2
1
5
6
7

a)

HM 2004 J của cơng ty Hospimetal

b)

Sơ đồ ngun lý

Hình 1.12 Ví dụ cơ cấu nâng hạ 3
9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Tải trọng tối đa cho phép là 180kg.
 Chiều rộng của giường là 850mm.
 Chiều dài của giường là 2100mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 550mm đến 800mm.
 Có khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Cơ cấu nhỏ gọn tiết kiệm được không gian, dễ dàng vệ sinh.
 Nhược điểm: Hai khung di chuyển song song nhưng không thẳng hàng với
nhau. Các chi tiết cần cứng vững hơn nếu cùng lực tác dụng so với cơ cấu
nâng hạ 1, 2. Khơng có hệ thống pin dự trữ.
1.3.4 Phân loại các cơ cấu theo chức năng nghiêng trái phải
Sản phẩm: 71900103, 727T0049, của công ty Karismedica SpA; ...
2

3

1

4
5

6

b) Sơ đồ nguyên lý

a) 727T0049 của Karismedica

Hình 1.13 Ví dụ cơ cấu nghiêng trái phải
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 270kg.
 Chiều rộng của giường là 880mm.
 Chiều dài của giường là 2000mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 450mm đến 850mm.
 Có thê dốc, đứng đầu ±19𝑜 .
 Có hệ thống pin dự phịng, khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

 Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, tiết kiệm không gian.
 Nhược điểm: Sử dụng các actuator đặc biệt nên giá thành sẽ cao.
1.3.5 Phân loại các cơ cấu theo chức năng ngồi các tư thế
 Cơ cấu ngồi các tư thế 1
Sản phẩm: Enterprise 3000, 5000, 8000, 9000 của công ty ArjoHuntleigh, các
sản phẩm giường y tế của Linet; ...
1

2

9

8

3

7

6

5

4

b) Sơ đồ nguyên lý

a) Enterprise 3000 của ArjoHuntleigh

Hình 1.14 Ví dụ cơ cấu ngồi các tư thế 1
Thơng số và đặc tính kỹ thuật:
 Chịu được tải trọng tối đa là 230kg.
 Chiều rộng của giường là 1020mm.
 Chiều dài của giường là 2370mm.
 Chiều cao của giường có thể thay đổi từ 380mm đến 790mm.
 Có thể dốc/đứng đầu +12𝑜 /−8𝑜 .
 Có hệ thống pin dự phịng, khóa và dẫn hướng bánh xe.
Nhận xét:
 Ưu điểm: Điều khiển được cả 3 góc lưng, đùi, chân so với giá.
 Nhược điểm: Do actuator ở chân đặt tại khâu giá, nên khó xác định góc ở

chân so với đùi để điều khiển theo ý muốn.
 Cơ cấu ngồi các tư thế 2
Sản phẩm: Các giường của hãng Hill-rom, Linet; ...

11