自动更换床单设备装置的制作方法

本发明属于医疗器械领域，特别是自动更换床单设备装置。

背景技术：

现阶段，医疗资源依然紧张，导致医护人员的工作量大，特别是床单的更换，更是频繁，卧床病人需要经常更换，病人出院后需要更换，对于一些不能自理的病人，床单很容易被污染，其更换的频率更大，且有时候改换床单的时候，病人自己并不知道自己的床单应该换，导致医护人员工作量大，在更换床单的过程中，收取需要更换的床单较容易，但将新床单铺在床垫上是耗费体力的部分，因为为了防止病人频繁翻身使床单产生褶皱，一般需要将床单的边压紧在床垫下，利用病人自身的重力经床垫将床单压紧，保证床单能始终紧紧包裹住床垫，同时为了保证床单能很好的包裹住床垫，在铺床单时，床单要对称放置床垫上，这就需要医护医院耗费一定的体力去将床单整理好，一般只是安排一个护士来完整铺床的工作，所以，在一个人的情况下，完整此项工作费时费力且工作量大。

所以本发明提供一个新的技术方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述问题，为克服现有阶段中存在的问题，本发明提供自动更换床单设备装置，可有效解决现有现在医护人员铺设床单工作量大的问题，保证床单更能裹紧床垫。

其解决的技术方案是，自动更换床单设备装置，包括床体、控制电路，其特征在于，床体的床板下部有固定在床体上的固定架，固定架上装有升降电机，固定架上装有支撑架，支撑架上有多根竖向的支撑杆，支撑杆穿过床板并与床板上的床垫相接触，升降电机的输出轴经升降机构与支撑架相连接，构成支撑架可上下移动的结构；床板的四个角及床板的中间位置处的两边各有一个拉紧装置，拉紧装置包括固定筒，固定筒内有一个盲孔，固定筒的上部有一个通孔，通孔的下端与盲孔相连通，盲孔的腔体上端有一个挡块，挡块上有一个竖杆，竖杆的上端穿过通孔并置于固定筒的外部，竖杆的上端有一个挂钩，挡块的下端有置于盲孔内的弹簧，挡块的下端面上装有绳索，固定架上装有拉紧电机，多个拉紧装置上的绳索的另一端缠绕在拉紧电机的输出轴上，床垫的外缘面上装有多个U形卡箍；

所述控制电路包括温湿度检测模块、定时提醒模块、MCU模块、升降电机控制模块、拉紧电机控制模块、平整度检测模块、语音模块、按键或遥控器、紫外线消毒控制模块，温湿度检测模块、定时提醒模块、平整度检测模块、按键或遥控器连接MCU模块，MCU模块连接升降电机控制模块、拉紧电机控制模块、语音模块、紫外线消毒控制模块，温湿度检测模块、紫外线消毒控制模块设于床垫上，定时提醒模块、MCU模块、语音模块设于床板上，升降电机控制模块设于升降电机处，拉紧电机控制模块、平整度检测模块设于拉紧电机处。

本发明结构巧妙且人性化设计，能够自动检测床单的使用状态，语音提醒病人或医护人员更换传单，且医护人员在铺新床单是基本上不用弯腰，降低了劳动强度，在保证床单平整度的情况下，能更好的让床单裹紧床垫，还能紫外线消毒。

附图说明

图1为本发明床垫被升高状态下的主视剖面图。

图2为本发明的控制电路模块图。

图3为本发明图1中A部分的放大图。

图4为本发明拉紧装置的主视剖面图（放大图）。

图5为本发明U形卡箍将床单卡紧在床垫上时的主视剖面图。

图6为本发明床垫的俯视图。

图7为本发明床单的俯视图。

图8为发明拉紧电机和定位套筒的主视图。

图9为图7的俯视图。

图10为本发明升降电机、升降机构、固定架和支撑架的连接图（放大图）。

图11为本发明的升降电机控制原理图。

图12为本发明的拉紧电机控制原理图。

图13为本发明的左上语音模块电路图、右上温湿度检测模块电路图、正下定时提醒模块电路图。

图14为本发明的单片机原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

由图1至图14给出，本发明包括自动更换床单设备装置，包括床体、控制电路，其特征在于，床体的床板1下部有固定在床体上的固定架2，固定架2上装有升降电机3，固定架2上装有支撑架4，支撑架4上有多根竖向的支撑杆，支撑杆穿过床板1并与床板1上的床垫5相接触，升降电机3的输出轴经升降机构与支撑架4相连接，构成支撑架4可上下移动的结构；床板1的四个角及床板1的中间位置处的两边各有一个拉紧装置，拉紧装置包括固定筒6，固定筒6内有一个盲孔7，固定筒6的上部有一个通孔，通孔的下端与盲孔7相连通，盲孔7的腔体上端有一个挡块9，挡块9上有一个竖杆10，竖杆10的上端穿过通孔并置于固定筒6的外部，竖杆10的上端有一个挂钩11，挡块9的下端有置于盲孔7内的弹簧12，挡块9的下端面上装有绳索13，固定架2上装有拉紧电机14，多个拉紧装置上的绳索的另一端缠绕在拉紧电机14的输出轴上，床垫5的外缘面上装有多个U形卡箍16；

所述控制电路包括温湿度检测模块、MCU模块、升降电机控制模块、拉紧电机控制模块、平整度检测模块、按键或遥控器、紫外线消毒控制模块，温湿度检测模块、平整度检测模块、按键或遥控器连接MCU模块，MCU模块连接升降电机控制模块、拉紧电机控制模块、紫外线消毒控制模块，温湿度检测模块、紫外线消毒控制模块设于床垫5上， MCU模块设于床板1上，升降电机控制模块设于升降电机3处，拉紧电机控制模块、平整度检测模块设于拉紧电机14处。

所述的升降机构包括固定框17，固定框17固定在固定架2上，升降电机3的输出轴上连接有丝杠18，丝杠18竖向置于固定框17内，丝杠18上旋装有升降螺母19，升降螺母19与支撑架4相连，升降电机3的输出轴带动丝杠18转动，丝杠18带动升降螺母19在丝杠18上进行上下移动，进而带动支撑架4进行上下移动。

所述的拉紧电机14输出轴的上端有多个固定在固定架2上的定位套筒20，多个定位套筒20的上端朝向与之对应的固定在床板1上的拉紧装置，每个拉紧装置上的绳索穿过定位套筒20缠绕在拉紧电机14的输出轴上。

所述的床垫5上有与多个拉紧装置对应的让位孔21。

所述与多个拉紧装置对应的拉紧孔23设置在床单22上。

所述拉紧电机控制模块包含光耦PC1、光耦PC2，单片机U3的引脚40经低压变频器连接光耦PC1的引脚2，光耦PC1的引脚1经电阻R12连接接电源+5V, 光耦PC1的引脚3连接地，光耦PC1的引脚4经电阻R13连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极经电阻R14连接三极管Q2的基极，三极管Q1的发射极接电源+5V, 三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极分别连接继电器K1线圈下端和二极管D10的正极，继电器K1线圈上端和二极管D10的负极连接电源VDD, 单片机U3的引脚39经低压变频器连接光耦PC2的引脚2，光耦PC2的引脚1经电阻R15连接接电源+5V, 光耦PC2的引脚3连接地，光耦PC2的引脚4经电阻R16连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极经电阻R17连接三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接电源+5V, 三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极分别连接继电器K2线圈下端和二极管D4的正极，继电器K2线圈上端和二极管D4的负极连接电源VDD,继电器K1公共端和继电器K2公共端连接220V端子 H1引脚1，继电器K1常开触点分别连接经电容C5上端、拉紧电机14的引脚1，继电器K2常开触点分别连接电容C5下端、拉紧电机14的引脚2, 拉紧电机14的引脚2连接到220V端子H1引脚2；

所述升降电机控制模块包括光耦U2，光耦U2的引脚1通过电阻R18连接电源+5V，光耦U2的引脚2连接单片机U3的引脚23，光耦U2的引脚3连接地，光耦U2的引脚4分别连接电阻R19一端、电阻R20一端，电阻R19另一端连接电源+12V，电阻R20另一端分别连接电容C6一端、三极管Q5的基极，电容C6另一端连接电源+12V，三极管Q5的发射极和二极管D6负极连接电源+12V，三极管Q5的集电极分别连接二极管D6的正极、接地电容C7一端、升降电机3上端、二极管D5负极，二极管D5正极连接地，升降电机3下端分别连接电阻R21一端、电阻R22一端、电阻R23一端，电阻R23另一端分别连接电容C8一端、单片机U3的引脚8，电容C8另一端连接地。

为了使该发明更具有人性化，所述的自动更换床单设备装置，还包括定时提醒模块，定时提醒模块设于床板1上，其特征在于，所述定时提醒模块包括时钟芯片U4，时钟芯片U4的引脚1分别连接晶振Y1的引脚2、电容C1一端，时钟芯片U4的引脚2分别连接晶振Y1的引脚1、电容C2一端，电容C1和电容C2另一端接地，时钟芯片U4的引脚4连接地，时钟芯片U4的引脚3分别连接电阻R7一端、单片机U3的引脚9，时钟芯片U4的引脚5分别连接电阻R8一端、单片机U3的引脚1，时钟芯片U4的引脚6分别连接电阻R9一端、单片机U3的引脚2，时钟芯片U4的引脚7分别连接电阻R10一端、单片机U3的引脚20，电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10另一端连接电源+5V0，时钟芯片U4的引脚8分别连接二极管D1负极、二极管D2负极、接地电容C3一端，二极管D1正极连接电源+5V0，二极管D2正极连接电池BT1正极，电池BT1负极连接地；

所述温湿度检测模块包括传感器D3，传感器D3的引脚1连接电源+3.3V，传感器D3的引脚2连接地，传感器D3的引脚2分别连接电阻R11的一端、单片机U3的引脚38，电阻R11的另一端连接电源+3.3V，电容C4的一端连接电源+3.3V，电容C4的另一端连接地。

为了使该发明使用更加方便，所述的自动更换床单设备装置，还包括语音模块，语音模块设于床板1上，其特征在于，所述语音模块包括语音芯片U1，语音芯片U1的引脚2连接单片机U3的引脚13，语音芯片U1的引脚3连接单片机U3的引脚15，语音芯片U1的引脚4连接蜂鸣器LS1的负极，语音芯片U1的引脚5连接蜂鸣器LS1的正极，语音芯片U1的引脚6和电容C10一端连接电源+5V0，语音芯片U1的引脚7和电容C10另一端连接地。

本发明具体使用的情况如下: 实施例一，由于每个病人的情况不一样，所需要的温湿条件也不一样，温湿度检测模块实时检测病人床单使用的情况，MCU模块可供选择较多，以型号为STC15F2K60S2单片机U3为核心的MCU模块为例，可以通过植入不同的程序进行控制本发明，以温度22度-24度、湿度50%-60%为适宜条件，当温湿度检测模块检测的温湿度范围超过程序设定的温湿度范围，或定时提醒模块检测到了需要更换传单的时间（病人床单正常情况下一般一周二次），语音模块就会发出语音提示病人或医护人员更换床单，医护人员可以通过遥控器或按键（按键设于床垫上）控制MCU模块启动更换床单程序（此为现有技术，不再详述），当需要更换床单时，启动更换床单程序，升降电机3控制模块控制升降电机3正转，升降电机3的输出轴带动丝杠18转动，丝杠18带动升降螺母19在丝杠18上向上移动，进而带动支撑架4向上移动，当升降电机上升一定高度时，升降电机自动停止，医护人员取下床垫的外缘面上多个U形卡箍，拿走床单，之后，取出新床单，依次将拉紧装置内的挂钩挂在与其对应的床单上的拉紧孔内，当确定全部挂钩挂好后，医护人员再次通过按键或遥控器控制MCU模块进入下个程序，拉紧电机控制模块控制拉紧电机14正转，由于拉紧电机14输出轴的上端有多个固定在固定架2上的定位套筒20，多个定位套筒20的上端朝向与之对应的固定在床板1上的拉紧装置，每个拉紧装置上的绳索穿过定位套筒20缠绕在拉紧电机14的输出轴上，当拉紧电机14正转时，带动多个拉紧装置上的绳索拉紧，此时平整度检测模块检测拉紧电机转动的圈数，MCU模块内的单片机分析此时拉紧电机转动的圈数和升降电机此时的高度（此高度信号是程序启动第一个阶段时所保留的信号），当MCU模块内的单片机分析没有拉紧导致不平整后，控制拉紧电机正反转调节，待完成分析平整后，语音提醒模块提示医护人员完成此动作，此时，拉紧电机反转，绳索回位，挂钩11在弹簧的作用下回位，医护人员此时将挂钩从床单的拉紧孔23中取出，完成床单的拉紧和平整，之后医护人员通过U形卡箍将床单固定在床垫上，固定完成后，医护人员通过按键或遥控器进入下个程序，MCU模块控制升降电机反转，升降电机3的输出轴带动丝杠18转动，丝杠18带动升降螺母19在丝杠18上向下移动，进而带动支撑架4向下移动，待移动到其实位置时，并且紫外线消毒控制模块启动，对新床单进行消毒（该技术为现有技术，不在详述），待全部完成后，语音提醒模块提示此次更换床单过程结束，紫外线消毒控制模块不局限于换床单时消毒，通常不换床单时也可以通过按键或遥控器单独进行紫外线消毒这一步骤。

实施例二，在实施例一的基础上，为了使更换床单的过程更加方便，该发明的挂钩和拉紧孔设有相应的标记码，床单的左侧及对应的拉紧孔设为1，床单的右侧及对应的拉紧孔设为2，床单的四角及对应的拉紧孔设为3，医护人员或病人在换床单的时候能够根据标记码更快地将挂钩挂在相对应的拉紧孔内。

实施例三，在实施例一的基础上，所述拉紧电机控制模块受控于单片机U3，通过控制拉紧电机的正反转从而控制床单拉紧绳索的拉紧与松开，包含光耦PC1、光耦PC2，拉紧时，单片机U3的引脚40输出低电平经低压变频器连接光耦PC1的引脚2，光耦PC1的引脚1经电阻R12连接电源+5V, 光耦PC1的引脚3连接地，此时光耦导通，光耦PC1的引脚4为低电平经电阻R13连接PNP型三极管Q1的基极，由于PNP型三极管Q1的发射极接电源+5V，PNP型三极管Q1的集电极为高电平，经电阻R14连接NPN型三极管Q2的基极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2导通， NPN型三极管Q2的集电极分别连接继电器K1线圈下端和二极管D10的正极，继电器K1线圈上端和二极管D10的负极连接电源VDD,继电器线圈得电，常开触点闭合，拉紧电机引脚1和引脚2 接通220V端子 H1，拉紧电机正转，拉紧绳子，拉紧后，单片机U3的引脚39输出低电平经低压变频器连接光耦PC2的引脚2，光耦PC2的引脚1经电阻R15连接电源+5V, 光耦PC2的引脚3连接地，此时光耦导通，光耦PC2的引脚4为低电平经电阻R16连接PNP型三极管Q3的基极，由于PNP型三极管Q3的发射极接电源+5V，PNP型三极管Q3的集电极为高电平，经电阻R17连接NPN型三极管Q4的基极，NPN型三极管Q4的发射极接地，NPN型三极管Q4导通， NPN型三极管Q4的集电极分别连接继电器K2线圈下端和二极管D4的正极，继电器K2线圈上端和二极管D4的负极连接电源VDD,继电器线圈得电，常开触点闭合，拉紧电机引脚3和引脚2 接通220V端子 H1，拉紧电机反转，松开绳子，拉紧电机引脚1和引脚3之间连接启动电容C5；所述升降电机控制模块用于更换床单前后，控制升降电机的启动和停止以及速率，而且可以实时的读回升降电机的运行状态，光耦U2的引脚1通过电阻R18连接电源+5V，上拉电阻使光耦电位嵌位在高电平同时有限流作用，光耦U2的工作状态由单片机U3的引脚8输出的高低电平控制，当单片机U3的引脚8输出低电平时，光耦U2导通，由于光耦U3的引脚3连接地，此时光耦U2的引脚4为低电位，光耦U2的引脚4经上拉电阻R19钳位后通过电阻R20限流送入PNP型三极管Q5的基极，PNP型三极管Q5 加正向偏压导通，集电极电位为+12V，此时电源+12V、升降电机、电阻R21、电阻R21构成流通回路，电机运转，PNP型三极管Q5的发射极和集电极反向并接二极管D6，二极管D6起保护作用，避免三极管被瞬时高压击穿，电容C6为发射结旁路电容，用于提高抗干扰能力，电容C7、二极管D5，电阻R14和电容C8构成采集电路，用于检测升降电机的启动状态、停止状态、运转速率，并将电压信号传送到单片机U3的引脚8，由单片机分析处理，输出控制信号到光耦U2引脚2，从而控制升降电机状态。

实施例四，在实施例一的基础上，所述定时提醒模块用于在设定定时时间到达时（一般一周二次，可设为72H）发出指令给单片机，单片机控制发出需更换床单信号，每次更换后单片机控制，时间清零重新计时，包括时钟芯片U4，时钟芯片U4的引脚1、引脚2为外部震荡端用于高精度计时，由晶振Y1、电容C1、电容C2组成，时钟芯片U4的引脚4连接地，时钟芯片U4的引脚3为中断输出端，设定时间到时，向单片机输出低电平，经上拉电阻R7后连接单片机U3的引脚9，时钟芯片U4的引脚5为数据端用于设定时间输入，经上拉电阻R8后连接单片机U3的引脚1，时钟芯片U4的引脚6时钟端低电平时允许数据端设定时间输入，经上拉电阻R9后连接单片机U3的引脚2，时钟芯片U4的引脚7为时钟输出端经上拉电阻R10后连接单片机U3的引脚20，时钟芯片U4的引脚8为电源端一方面由二极管D1接电源+5V和接地电容C3提供，另一方面由二极管D2、电池BT1提供，保证在断电的时候，可以通过电池给时钟芯片供电，以保持时间的继续走动；所述温湿度检测模块（由于不合理的温湿度不仅影响人的舒适度，还有助于细菌的繁殖）用于实现对温度、湿度的检测，将温湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再应用单片机进行数据的分析和处理（温度低于20℃，湿度高于85％），发出需更换床单信号，包括型号为DHT11的传感器D3，传感器D3的引脚1为电源端连接电源+3.3V，传感器D3的引脚2连接地，传感器D3的引脚2为信号输出端分别连接电阻R11的一端、单片机U3的引脚38，电阻R11的另一端连接电源+3.3V，电容C4的一端连接电源+3.3V，电容C4的另一端连接地。

实施例五，在实施例一的基础上，所述语音模块用于当定时提醒模块设定定时时间到或者设定定时时间内温湿度检测模块检测到湿度或温度异常时单片机控制语音模块发声提示床单更换，发出音质清晰的“请更换床单”提示音，床单被拉紧平整后发出音质清晰的“床单已平整”提示音，床单更换动作整个完成后发出音质清晰的“床单更换已完成”提示音，包括语音芯片U1，语音芯片U1的引脚2为时钟控制端连接单片机U3的引脚13，语音芯片U1的引脚3为数据端连接单片机U3的引脚15，时钟控制端低电平时允许单片机文字数据传输到语音芯片，语音芯片将文字转换成声音，从PWM口引脚4和引脚5输出到蜂鸣器LS1的负极和正极，蜂鸣器功率放大后发声，语音芯片U1的引脚6和电容C10一端连接电源+5V，语音芯片U1的引脚7和电容C10另一端连接地，用于滤除干扰。

以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。