Разработка и исследование возможностей кровати-трансформера для людей с ограниченными функциями

Магистерская диссертация посвящена разработке и исследованию медицинской кровати-трансформер. В процессе исследования физических возможностей человека, использующего и обслуживающего реабилитационную кровать, была спроектирована установка “Кровать-трансформер”. В процессе создания установки было спроектировано несколько вариаций конструкции кровати с разным функционалом, а также в работе проведено исследование на сравнение приводов для трансформации кровати. В работе освещены такие темы как “Появление и трансформация с течением времени многофункциональных медицинских кроватей” и “Особенности больных с ограниченными возможностями”. Проведены финансовые расчеты и исследования безопасности при производстве и эксплуатации конструкции.

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ…………………………………………………………………………… 2

ЗАДАНИЕ …………………………………………………………………………………………………….. 4

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА «ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ,
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ» ………………………… 6

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА «СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» …………… 7

Реферат …………………………………………………………………………………………………………. 9

Нормативные ссылки …………………………………………………………………………………… 10

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 15

Объект проектирования и актуальность разработки …………………………………… 16

Цели проводимой работы……………………………………………………………………….. 16

Обоснование для разработки ………………………………………………………………….. 16

Основное содержание работы ………………………………………………………………… 16

Методы исследования ……………………………………………………………………………. 16

Источники для разработки ……………………………………………………………………… 16

Задачи, предполагаемые к выполнению в условиях диссертации…………….. 16

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………………………….. 17

1.1 Медицинская кровать. Появление и трансформация с течением времени 17

1.2 Особенности больных с ограниченными возможностями …………………….. 18

1.3 Конструкция и функциональные особенности реабилитационных кроватей
…………………………………………………………………………………………………………………. 26

1.4 Современные медицинские кровати. Обзор производителей и предложений
…………………………………………………………………………………………………………………. 30

2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ ……………………………………………………………. 36

Конструкция №1……………………………………………………………………………………….. 36
Конструкция №2……………………………………………………………………………………….. 56

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТАНОВКИ …………………………………….. 67

Расчетная схема с актуатором …………………………………………………………………… 69

Расчетная схема с гидроцилиндром …………………………………………………………… 76

Расчетная схема с реечной передачей………………………………………………………… 83

4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 91

4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………. 91

4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 91

4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………….. 92

4.1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 96

4.2 Планирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ
……………………………………………………………………………………………………………….. 100

4.2.1 Структура предполагаемых работ в рамках НИОКР ……………………… 100

4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………… 102

4.3 Бюджет опытно-конструкторских работ …………………………………………….. 105

4.3.1 Материальные затраты …………………………………………………………………. 105

4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………….. 107

4.3.3 Основная заработная плата …………………………………………………………… 108

4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей работ ………………… 109

4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……… 109

4.3.6 Формирование бюджета затрат ОКР …………………………………………….. 110

4.4 Анализ и оценка научно-технического уровня исследования ……………… 111
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………… 114

Введение…………………………………………………………………………………………………. 114

5.1 Производственная безопасность ………………………………………………………… 114

5.2 Анализ выявленных вредных факторов при производстве и эксплуатации
проектируемого решения ………………………………………………………………………… 116

5.2.1 Недостаточная освещенность рабочей зоны ………………………………….. 116

5.2.1.1 Расчёт освещения в больничной палате …………………………………… 117

5.2.2 Повышенный уровень шума …………………………………………………………. 119

5.2.3 Отклонение показателей микроклимата………………………………………… 120

5.2.4 Химические вещества …………………………………………………………………… 120

5.3 Анализ выявленных опасных факторов при производстве и эксплуатации
проектируемого решения ………………………………………………………………………… 121

5.3.1 Пониженная температура поверхностей оборудования, материалов 121

5.3.2 Электрический ток ……………………………………………………………………….. 121

5.3.3 Острые кромки, заусенцы, шероховатости на поверхности заготовок,
деталей оснастки и инструментов …………………………………………………………. 122

5.3 Экологическая безопасность………………………………………………………………. 122

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 123

5.4.1 Необходимые действия при возникновении пожара в помещении …. 124

Вывод……………………………………………………………………………………………………… 124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 125

Список литературы ……………………………………………………………………………………. 128

ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………… 133

(справочное) ………………………………………………………………………………………………. 133

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ………………………………………………………………………………………. 139
ПРИЛОЖЕНИЕ В ……………………………………………………………………………………… 140

ПРИЛОЖЕНИЕ Г ………………………………………………………………………………………. 141

ПРИЛОЖЕНИЕ Д ……………………………………………………………………………………… 142

ПРИЛОЖЕНИЕ Е………………………………………………………………………………………. 142

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж …………………………………………………………………………………….. 143

ПРИЛОЖЕНИЕ И ……………………………………………………………………………………… 143

ПРИЛОЖЕНИЕ К ……………………………………………………………………………………… 144

В ходе выполнения магистерской диссертации были систематизированы и
закреплены знания в сфере профессиональной деятельности. Основная цель про-
екта достигалась путем последовательного решения поставленных задач:
1. Проведен обзор кроватей для реабилитации больных, и проанализиро-
ваны их конструкции.
2. Разработаны и проанализированы несколько конструкций кроватей.
3. Составлена математическая модель подъёмного устройства кровати, в
которой проведено сравнение нескольких разных устройств подъема.
4. Определена экономическая и ресурсоэффективная составляющая ра-
боты. Произведен расчет требующихся затрат на реализацию НИОКР, опреде-
лены сильные, слабые стороны проекта.
5. Рассмотрены вопросы, связанные с организацией рабочего места меди-
цинского работника, осуществляющего уход за больным. Составлен перечень
опасных и вредных факторов, оказывающих влияние на пациента.
В ходе исследований проекта «Кровать-трансформер» были разработаны и
исследованы несколько установок. Исследование проводились для приводных
механизмов: подъёма и трансформации кровати.
Первая конструкция кровати разрабатывалась с несколькими приводными
устройствами: актуаторами и редукторами с моторами. Актуаторы не подошли
т.к. имеют небольшой коэффициент раздвижения, также имеют довольно высо-
кую стоимость. Конструкции с редукторами вполне устраивала, но в ходе работы
над проектом были изменены требования заказчика к установке, и пришлось от-
казаться от данной конструкции и заняться разработкой принципиально новой
конструкции.
Вторая конструкция кровати представляет собой раму (основание) на ко-
тором расположен механизм подъёма, аккумулятор и контроллер, сверху на ме-
ханизм подъёма установлена линия кровати с элементами трансформации. Подъ-
ёмный механизм реализован при помощи двух стадий подъёма. Первая стадия
рейка-шестерня в роли шестерни выступает выходной «вал» редуктора «Волна»,
вторая стадия подъёма реализована при помощи зубчатого зацепления шестерни
и зубчатого сегмента. В роли шестерёнки выступает редуктор «Волна». Транс-
формация линии кровати происходит в центральной несущей трубе при помощи,
установленной в ней редукторов «Волна» с моторами. На выходной вал редук-
тора надевается специальный механизм «Хомут», который как бы обнимает вы-
ходной вал редуктора и передает движение уже на спинку или бёдерную части
кровати. Привод голенной части кровати был реализован при помощи червяч-
ного редуктора с тягами, на краю которых установлен вал роликами, ролики пе-
ремещаются по направляющей. В результате голенная часть поднимается и опус-
кается.
В данной работе было выполнено исследование выполнения массажа раз-
ными людьми. Каждый человек определённого роста, следовательно, для удоб-
ства выполнения массажа и высокого качества, в кровати предусмотрен меха-
низм подъёма до 1100 мм.
Было проведено исследование погрузки и снятие больного с кровати на ко-
ляску. В результате для удобной трансформации больного установлена мини-
мальная высота кровати 500 мм, такая же, как и у коляски. Также для удобства
сделан разборный подлокотник кровати. Пока самостоятельное перемещение
больного с кровати на коляску не представляется возможным этот вопрос оста-
ётся на доработку.
В разделе математическое моделирование были исследованы три подъём-
ных устройства, которые планировалось устанавливать в конструкции: актуатор,
гидроцилиндр и редуктор с мотором. Из исследования было выявлено, что все
устройства могут использоваться в конструкции. Но самым оптимальным для
нашей установки был редуктор с мотором. Т.к. актуатор обладает низким коэф-
фициентом раздвижения, а гидроцилиндр предполагает наличие отдельной
насосной станции, что будет не рентабельным использованием в кровати т.к.
кровать мобильна.
В итоге, разработан новый образец медицинской функциональной кровати
для компании ТехноМед, соответствующий медицинским стандартам и имею-
щий эстетически приятный внешний вид. Кровать эргономична, мобильна,
удобна в эксплуатации, как для медицинского персонала, так для пациентов,
имеет сборные и разборные узлы.

1. Вибрация в технике / под ред. В.Н. Челомея. – М.: Машиностроение,
1978. – Т. 6. – 456 с.
2. Дерюшева В.Н. Модели пневмогидравлического узла с учётом свойств
формирователя импульса и нагрузки: дис. … канд. техн. наук – Томск,
2009. – 178с.
3. Ивович В.А., Онищенко В.Я. Защита от вибраций в машиностроении. –
М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.
4. Приводныетехнологии.https://tech-
privod.com/index.pl?act=PRODUCT&id=1212Датаобращения
03.11.2019г.
5. Техническиетаблицы
https://tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/Frication/FrictionToVariousPairs/
Дата обращения 03.11.2019.
6. Безопасность жизнедеятельности. Расчёт искусственного освещения.
Методические указания к выполнению индивидуальных заданий для
студентов дневного и заочного обучения всех специальностей. – Томск:
Изд. ТПУ, 2005. –
7. Техэксперт. Правила по охране труда работников дезинфекционного
дела и по содержанию дезинфекционных станций, дезинфекционных
отделов, отделений профилактической дезинфекции санитарно-эпиде-
миологических станций, отдельных дезинфекционных установок.
http://docs.cntd.ru/document/901728136. Дата обращения 28.03.2020.
8. Техэксперт. ГОСТ 12.1.003-2014 Система стандартов безопасности
труда(ССБТ).Шум.Общиетребованиябезопасности.
http://docs.cntd.ru/document/1200118606. Дата обращения 04.04.2020.
9. Техэксперт. ГОСТ 12.4.026-2015 Система стандартов безопасности
труда (ССБТ). Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сиг-
нальная. Назначение и правила применения. Общие технические требо-
вания и характеристики. http://docs.cntd.ru/document/1200136061. Дата
обращения 04.04.2020.
10.Техэксперт. ГОСТ 12.1.012-2004 Система стандартов безопасности
труда (ССБТ). Вибрационная безопасность. Общие требования.
http://docs.cntd.ru/document/1200059881. Дата обращения 04.04.2020.
11.Техэксперт. ГОСТ 12.4.299-2015. Система стандартов безопасности
труда. Cредства индивидуальной защиты органов дыхания. Рекоменда-
ции по выбору, применению и техническому обслуживанию.
http://docs.cntd.ru/document/1200121959. Дата обращения 04.04.2020.
12.Техэксперт. ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Оборудование производственное. Общие требования безопас-
ностиhttp://docs.cntd.ru/document/901702428.Датаобращения
04.04.2020.
13.Техэксперт. ГОСТ 12.2.062-81 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Оборудование производственное. Ограждения защитные.
http://docs.cntd.ru/document/9051598. Дата обращения 04.04.2020.
14.Техэксперт. ГОСТ Р 22.0.02-2016 Безопасность в чрезвычайных ситуа-
циях. Термины и определения. http://docs.cntd.ru/document/1200139176.
Дата обращения 04.04.2020.
15.Техэксперт. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микро-
климатупроизводственныхпомещений.
http://docs.cntd.ru/document/901704046. Дата обращения 04.04.2020.
16.Техэксперт. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к пер-
сональным электронно-вычислительным машинам и организации ра-
боты.http://docs.cntd.ru/document/901865498.Датаобращения
04.04.2020.
17.Техэксперт. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к
естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и
общественных зданий. http://docs.cntd.ru/document/901859404. Дата об-
ращения 04.04.2020.
18.Техэксперт. СанПиН 2.1.3.2630-10 Санитарно-эпидемиологические тре-
бования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность.
http://docs.cntd.ru/document/902217205. Дата обращения 04.04.2020.
19. Медицинскаяэнциклопедия.[Электронныйресурс]URL:
http://www.medical-enc.ru (Дата обращения 04.04.2020 г.)
20.Основы дизайна и средовое проектирование/ Шимко В.Т.; М.: Архитек-
тура – С, 2004 г.
21.Методика художественного конструирования/ М.: ВНИИТЭ, 1978 г.
22.Дизайн. Иллюстрированный словарь-справочник/ Минервин Г.Б.,
Шимко В.Т., Ефимов А.В.; М.: Архитектура, 2004 г.
23.НПБ 105-03. Нормы пожарной безопасности. Определение категорий
помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и по-
жарной опасности.
24.Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. 123 –
ФЗ. 2013.
25.Алгоритмы и методы трансформации промышленных изделий в ди-
зайне на основе примеров / Ельцов А. В., Скуба Д. В.; Молодой ученый,
2012 г.
26.Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. Н.А. Белова – М.: Знание,
2000 г.
27.Охрана труда/ Мотузко Ф.Я.; М.: Высшая школа, 1989 г.
28.Освещение рабочих мест/ Самгин Э.Б.; М.: МИРЭА, 1989 г.
29.Основы эргономики/ Зинченко В.П.; М.: МГУ, 1979 г.
30.Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбереже-
ние: учебно-методическое пособие / И.Г. Видяев, Г.Н. Серикова, Н.А.
Гаврикова, Н.В. Шаповалова, Л.Р. Тухватулина З.В. Криницына; Том-
ский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского поли-
технического университета, 2014 г.
31.Промышленный дизайн и бионика [Электронный ресурс] URL:
http://ru.wikipedia.org (Дата обращения 12.04.2020 г.)
32.Техническаяэстетика[Электронныйресурс]URL:
http://uniip.ru/juornal/arhiv/soderghanie/385-av1-2013/421-1-2013-
obednina (Дата обращения 12.04.20 г.)
33.71. Материаловедение для дизайнеров интерьеров Том 1./ Володина Е.
– М.: Ridero.ru, 2015 – 42 c.
34.Принципы универсального дизайна как основа формирования профес-
сиональных компетенций дизайнеров/ Давыдова Е. М., Радченко В. Ю.,
Радченко О. С. // Филологические науки. Вопросы теории и практики. –
2016 – №. 4-1(58). – C. 186-190
35.ПозицияФаулера[Электронныйресурс]URL:
http://www.pozvonochnik.info/text/21/content/45/(Датаобращения
09.03.2020 г.)
36.Виды медицинских функциональных кроватей [Электронный ресурс]
URL: http://www.medtechnology.ru (Дата обращения 11.03.2020 г.)
37.Рама Балканского [Электронный ресурс] URL: http://zabota-market.ru
(Дата обращения 15.03.2020 г.)
38.76. Invacare [Электронный ресурс] URL: http://www.invacare.com (Дата
обращения 18.03.2017 г.)
39.ProMedic [Электронный ресурс] URL: http://www.promedic-health.com
(Дата обращения 18.03.2020 г.)
40.Армед [Электронный ресурс] URL: http://www.armed-russia.ru (Дата об-
ращения 18.03.2020 г.)
41.Белва [Электронный ресурс] URL: https://www.belva.ru (Дата обраще-
ния 18.03.2020 г.)
42.Американское управление по контролю над продуктами и лекарствами
FDA [Электронный ресурс] URL: https://www.fda.gov (Дата обращения
21.03.2020 г.)
43.Промышленныйдизайн[Электронныйресурс]URL:
http://ru.wikipedia.org (Дата обращения 10.03.2020 г.);
44.Промышленный дизайн/ Кочегаров Б.Е.; ДВТГУ. — Владивосток, 2006
г.
45.Основы теории дизайна/ Розенсон И. А.; СПб.: Питер, 2006 г.
46.Дизайн и время. — СПб.: Арт-родник, 2009 г.
47.Дизайн как он есть/ Глазычев В. Л.; М.: Европа, 2006 г.
48.Графический дизайн. Фирменный стиль, новейшие технологии и креа-
тивные идеи/ Туэмлоу Э.; М.: АСТ, 2007 г.
49.Моделирование как метод научного исследования/ Глинский Б.А.; М.,
1965 г.
50.Словесный образ и зримое изображение (живопись — фотография —
слово) / Сапаров М. А.; Литература и живопись. — Л.:Наука, 1982 г.
51.Коллектив авторов. Техническая эстетика. Труды ВНИИТЭ: Проблемы
формообразованияикомпозициипромышленныхизделий.—
ВНИИТЭ, 1975 г.
52.История дизайна/ Михайлов С.М.; Том 1,2: Учеб. Для вузов. — Москва:
Союз Дизайнеров России, 2004 г.
53.Дизайн промышленных товаров «Строфа»/ Дональд А. Норман. 2004 г.
54.ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования.
55.СНиП 2.08.02-89 Общественные здания и сооружения.
56.Охрана труда/ Мотузко Ф.Я. – М.: Высшая школа 1989 г.
57.Освещение рабочих мест/ Самгин Э.Б. – М.: МИРЭА, 1989 г.
58.ГОСТ 12.2.033-78 «ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя.
Общие эргономические требования».