基于社會需求背景下一種新式輪椅的研發(fā)

張 馳 李金澤 胡 淼 劉 巍

（北華大學(xué) 吉林吉林 132013）

一、研究背景及意義

老年化問題是我國面臨的一個急需解決的社會問題。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年末，我國65周歲及以上老年人口達(dá)到1.76億人，占總?cè)丝诘?2.6%，人口老齡化給社會發(fā)展帶來了諸多影響，已引起了政府和社會的廣泛關(guān)注，此部分老年人會逐漸的減退各項生理功能，主要表現(xiàn)為降低四肢的靈活程度、降低個人自理能力等[1-3]。同時，截止到2010年底，我國各類殘疾人人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到8502萬，其中患有肢體殘疾的人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2472萬[4]，人口進(jìn)入老齡化最直接的影響就是老年人的正常生活會受到極大的不便，給正常的生活需要造成了嚴(yán)重的影響。此外，人口老齡化也會給每個家庭生活造成一定的負(fù)擔(dān)，有很多子女會為了照顧老年人耽誤正常的工作和休息，同樣每年各種事故的頻發(fā)也會使殘障人士的數(shù)量增多，所以說如何利用現(xiàn)代化技術(shù)使老年人和殘障人士的生活變得更加便利顯得尤為重要。隨著老齡化程度的不斷加劇和信息社會的深入發(fā)展，提高老年人行動便捷性的智能化養(yǎng)老助老產(chǎn)品需求日益高漲[5]。

現(xiàn)今社會輪椅的使用率還是比較高的，傳統(tǒng)的國內(nèi)無論是手動輪椅還是電動輪椅功能相對來說都是比較單一的，對于老年人或者是殘障人士來說無法滿足其需求的，所以在傳統(tǒng)的輪椅基礎(chǔ)上研制出功能多樣，使用靈活的新一代輪椅來滿足這種需要是時代所驅(qū)，以便更好地為老年人和殘障人士服務(wù)，提高他們的生活水平。例如針對行動不便人群使用的輪椅，設(shè)計一種可用于輪椅上的姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)以及安裝GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行智能定位等，均是重要的創(chuàng)新設(shè)計方案[6-7]。本文通過對傳統(tǒng)輪椅的分析和對輪椅需求人士的了解，確定所設(shè)計的輪椅幾大重點特色功能：第一是在兩側(cè)扶手及座位下設(shè)計了儲物空間，放置應(yīng)急藥品，提高病人在戶外時自救的能力；第二是本輪椅擁有獨有的監(jiān)測使用者生命體征功能，對病人進(jìn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)監(jiān)控，實時監(jiān)控病人；設(shè)立實時定位系統(tǒng)，與患者家人以及醫(yī)院建立定位系統(tǒng)；第三是可通過靠背與底座之間的連接轉(zhuǎn)軸，做到調(diào)節(jié)輪椅的舒適度以及應(yīng)急時變成一個擔(dān)架，方便對使用者的搬運(yùn)；第四，根據(jù)輪椅的基本功能對其進(jìn)行設(shè)計，確定儲物空間，體征監(jiān)測模塊，定位模塊，輪椅變成擔(dān)架轉(zhuǎn)換。

二、設(shè)計方案

（一）常用功能

1.存儲藥箱

在滿足正常輪椅的功能前提下我們將會在輪椅的扶手雙側(cè)面加裝應(yīng)急醫(yī)藥箱，當(dāng)病人在突發(fā)狀況時，可以在手觸及的范圍之內(nèi)及時地拿到藥箱中的藥物，為了方便起見，將藥箱的箱蓋設(shè)置成滑蓋模式，方便推拉即可打開藥箱，在藥箱的內(nèi)部也是分成了不同的隔斷，將不同的藥品放在不同的隔斷之內(nèi)，這樣方便進(jìn)行藥物的尋找及安放，不至于由于藥物的混亂導(dǎo)致病情的延誤和處理。

2.生命體征監(jiān)測功能

本項功能主要是在生命體征監(jiān)測的過程中當(dāng)人體的生命體征參數(shù)發(fā)生變化時，機(jī)器系統(tǒng)會在第一時間發(fā)出警報提醒監(jiān)測人，最主要的監(jiān)測目標(biāo)是人體的心率變化以及身體的溫度和呼吸速率變化來判斷人體的生命體征是否正常，是否需要及時地借助他人的幫助等一系列情況；這個生命體征監(jiān)測主要是應(yīng)用到了各種傳感器集中在監(jiān)測系統(tǒng)末端，采集人體信號主要是通過傳感器自身的模數(shù)轉(zhuǎn)換將采集到的數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的形式上傳到服務(wù)器當(dāng)中，進(jìn)行信號的處理及傳輸轉(zhuǎn)換[8]。

3.定位功能

目前市面上的定位器及各種模塊技術(shù)是非常成熟的，本設(shè)計可以選擇給個人使用的基于GPS跟蹤定位器，它不僅具有體積小巧、外觀時尚、耐用、精度高的特點，這款應(yīng)用產(chǎn)品主要是基于GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自動獲取GPS信息和其他數(shù)據(jù)數(shù)值，通過手機(jī)短信的方式將這些數(shù)據(jù)反饋給我們的用戶，達(dá)到一個及時追蹤的效果。我們用的這款定位器在全球范圍內(nèi)可以實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控目標(biāo)，實現(xiàn)全天24小時定位，定位精度可在3-5米，這樣可以保證及時地找到輪椅位置，保證使用者的安全，同時也可以設(shè)定輪椅所在的活動范圍，一旦輪椅的軌跡范圍超出了我們預(yù)先設(shè)置好的范圍之內(nèi)，我們的手機(jī)將會接收到報警提示，當(dāng)遇到緊急情況時，可以通過緊急求救按鈕向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號碼或監(jiān)控號碼發(fā)出緊急求救信號，并回傳目標(biāo)定位數(shù)據(jù)，同時對定位器設(shè)置速度后，定位器將在超速時自動向預(yù)先設(shè)定的授權(quán)號碼或監(jiān)控號碼報警并回傳目標(biāo)位置、速度等信息。將定位器設(shè)定為移動報警的狀態(tài)后，當(dāng)移動的范圍超出500米（可根據(jù)需要自行設(shè)置），定位器將自動向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號碼或監(jiān)控號碼報警并回傳目標(biāo)位置、速度等信息，定位器低電時會自動向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號碼或監(jiān)控號碼報警并上傳位置數(shù)據(jù)。

4.擔(dān)架功能

設(shè)計的輪椅在坐墊部位與下面車輪框架是通過手?jǐn)Q螺絲進(jìn)行固定的，設(shè)計成4個螺絲，一邊兩個，那么會起到一個很好的固定作用，同時也會很方便地進(jìn)行固定和取下。同時坐墊與靠背也是通過卡簧進(jìn)行連接，主要目的是當(dāng)我們的輪椅使用者一旦遇到突發(fā)情況，需要進(jìn)入救護(hù)車或者是需要擔(dān)架的時候我們可以將靠背放下變成平板簡易擔(dān)架，同時將手?jǐn)Q螺絲擰下與底盤脫落可以及時將輪椅使用者抬走，既可以節(jié)約時間，又可以大大的簡便工作路程，方便又實用。

三、設(shè)計思路概述

此款輪椅的主要設(shè)計思路是在傳統(tǒng)的電驅(qū)動輪椅的基礎(chǔ)上加裝存儲藥箱、生命體征監(jiān)測系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和擔(dān)架功能，首先是在兩側(cè)手扶的下面加裝藥箱，通過滑蓋式藥箱蓋來解決手動開藥箱蓋的問題，方便解決輪椅使用者對于藥物的需求和及時觸及藥物的方便需求；生命體征監(jiān)測儀掛在靠背上面，通過走輪椅電源進(jìn)行供電，時刻監(jiān)聽輪椅使用者的生命體征，一旦出現(xiàn)突發(fā)情況可以及時得到反饋和救治；定位系統(tǒng)可以在輪椅使用者無人陪護(hù)的情況下進(jìn)行使用，可以走輪椅電源，也可以根據(jù)需要自行供電，因為其小巧，可以安裝在輪椅的任何安全可觸及的范圍，同時可以根據(jù)需要進(jìn)行使用范圍的設(shè)定等，極大地滿足用戶地使用要求；擔(dān)架功能主要是在突發(fā)情況需要轉(zhuǎn)運(yùn)輪椅使用者時進(jìn)行使用，雖然使用頻率不是很高，但是為了應(yīng)對突發(fā)情況的需要，也是在輪椅的整體框架上進(jìn)行了可拆卸的合理設(shè)計，滿足突發(fā)情況的使用。

四、設(shè)計結(jié)果

通過對設(shè)計的新型輪椅的反復(fù)推敲與論證，對于加裝的主要四點功能技術(shù)在現(xiàn)今社會已經(jīng)是成熟技術(shù)，不涉及到任何未開發(fā)的前沿科技，所以說我們設(shè)計的新式輪椅達(dá)到投入使用的要求和符合使用標(biāo)準(zhǔn)，滿足當(dāng)今社會使用要求，達(dá)到預(yù)期效果。

五、總結(jié)與展望

隨著現(xiàn)代社會對于輪椅的需求量也是不斷增加，越來越多的科研人員也是不斷地投入到輪椅的研發(fā)工作當(dāng)中，如何研發(fā)出使用效果好，同時還要滿足各種人群的使用，價格上的優(yōu)勢也成為研發(fā)人員所要考慮到的問題。相對于市面上國外或者是主流高端產(chǎn)品的價格還是很昂貴的，所以說針對這些原因，設(shè)計的這款實用性輪椅還是有很多優(yōu)點的。其主要優(yōu)勢在于：（1）簡便藥箱設(shè)計：滿足各種實用人群的需要，方便又實用；（2）生命體征監(jiān)測儀：時刻監(jiān)測使用者的生命體征數(shù)值；（3）定位器：使用者獨自外出時定位系統(tǒng)可以即時顯示所處位置；（4）擔(dān)架功能：遇到特殊情況，方便使用。實踐證明，該創(chuàng)新型輪椅功能完善、移動靈活、操作簡便、安全度與舒適度高，具有一定的應(yīng)用前景[9]。