基于人因工程学的可调式多功能（病）床具设计

　　摘要：如何以便利的方式、合理的成本为不同的卧床者提供个性化的床具一直是一个有待解决的现实问题。本文基于大规模定制思想、市场细分方法及人因工程学，首先根据成年人身高数据将人群分成若干组，并针对每一组群的卧姿体态特征设计对应的仰卧床板和侧卧床板；在此基础上，开发设计了一种可依据人体身高以及卧姿来调整床板的可调式多功能（病）床具；该床具包括一套床板调整机构和、可实现不同种类的床板支撑板的切换；为便于床板支撑板的切换，也设计了一套床板托架升降机构；最后，将智能技术引入该床具设计中，可实现床板托架自动升降、床板支撑板的自动切换。可调式多功能（病人）床具的设计可为卧床者（病人）提升睡眠质量提供了良好的环境保证。
　　Abstract： Providing personalized service for the different patient by reasonable cost and convenient way has become a realistic problem. In this paper， based on mass customization， market segmentation and ergonomics， firstly， the population is divided into several groups according to the adult height data， and the supine positon" and the lateral position" bed plates are designed to each group； on this basis， the adjustable multifunction （hospital） bed is developed and it can adjust the bedplate supporting palte" types according to body height and prone position. The adjustable multifunctional bed includs a bed board adjusting mechanism， which can switch the different supporting plate； at the same time， a bed bracket lifting mechanism is also designed. Finally， the intelligent technology is used into the bed design and it can automatically switch the supporting plate and lift the bed bracket. The adjustable multifunction （hospital） bed can provides a good environment to ensure and improve sleeping quality for the patients.
　　关键词：人因工程学；床具；卧姿；体压分布
　　Key words： human factors；bed；prone position；body pressure distribution
　　中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0143-03

0 引言

　　随着科技进步、社会发展，人类的生活节奏越来越快，人们也越来越追求高质量的睡眠。睡眠质量不仅与当事人当时的生理、心理以及工作压力、生活事项密切相关，也取决于睡眠的环境。除周边的温湿度、光照度、噪声响度外，床具也是重要的影响睡眠质量的环境因素。
　　由于人体的特殊构造，使得人体的各部分质量与尺寸不相同，在外形上呈现凹凸不同的形态特征。因此，当人睡眠时，若床板面平整，人体后部凸出部分，如肩胛部、臀部、小腿后部、脚跟部以及头后部，将承受全部的人体重量，如图1所示，从而床板对这些部分产生较大的向上的作用力，而身体的其它部分因处悬空状态而承受弯折力，人体各部分受力不均，导致睡眠质量下降。为此，人们常用厚床垫或用弹簧垫来分散人体重量对凸出部位的压力、提升睡眠质量；进而将人机工程学理论与方法引入到床垫设计中[1]，依據睡眠时人体各部分承受的压力大小与分布（体压分布）来规划床垫各部分的软硬程度、力图使人体处于良好的休息状态[2][3]。
　　然而，人类群体的身高分布在一定的范围内，近似服从正态分布，故身高不同的人，他们凸出部分分布的范围也不同，比喻肩胛部与臀部、臀部与小腿后部之间的距离因人的身高差别而异，从而若想使不同的人都能得到良好的休息状态，则必须设计不同的与其本人相适应的床垫，而这即使在家庭生活中也很难实现这一理想状态，更不要说在医院这种针对大众的场所了。
　　本文在依人体尺寸数据（身高）将人群分组的情况下，根据人因工程学来设计开发一种适用于医院等大众场所使用的床具、来最大程度地帮助人们实现高质量睡眠。

1 总体设计思路

　　人类成年人身高分布有一定的范围，高昂的成本导致市场无法为每一人依据其体压分布定制一个合适的床垫，但我们可以采用大规模定制的方法，依据人们需求的差异对人群进行分类分组，立足市场细分、最大程度地满足人们对不同床垫的需求。涉及到本文设计目的，具体来说就是依据人类成年人身高、将人们分成若干组（比如，因中国男性成年人身高在1543～1814mm之间服从正态分布、女性成年人身高在1449～1697mm之间服从正态分布[4]，从1450mm到1850mm，每相距一定的长度（如50mm），即可将中国成年人分成若干组（如8组）），对每一组人群，测定该组的体态特征分布，如图2所示。再依据该体态特征分布，即可为该组群定制床板，在该定制床板上铺上与季节、温度相对应的床垫，即为该组群提供了能保证良好睡眠质量的床具。若针对不同的群组均定制对应的床板，便能以较低的价格、便利的方式为所有人群的高质量仰卧睡眠提供了床具保证。

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