殘障人用室內移動升降機

【作 者】武 博，蔡 萍，吉小軍，劉棟才

1 上海交通大學儀器科學與工程系，上海，200240

2 國家康復輔具研究中心，北京，100020

因腦癱、偏癱、截癱及脊椎損傷等喪失自主運動能力的患者，多數下肢截肢者和老年性疾病等行走功能障礙者，對家庭、社區或政府護理機構的依賴程度很大。目前隨著獨生子女家庭成為普遍態勢及老齡化社會的到來，護理難已經成為迫切需要解決的社會問題。有軌室內移動升降機作為一種殘障人移動輔助器具，具有輪椅等地面移動輔具不具備的優勢，能有效解決殘障人入廁、入浴等基本生活問題，并且避免了復雜地面情況的干擾。圖1所示反映了有軌升降機在居室內的使用情況[1]。

圖1 有軌室內移動升降機使用示意圖Fig.1 A illustrative drawing of the use of indoor rail lift

上世紀70年代后期，發達國家已經開始研究室內移動升降機。1976年，美國James設計了一種通過懸臂承載重量的輔助升降裝置，如圖2所示[7]，該升降裝置擁有可升降的懸臂和可轉動的吊架，方便了患者的轉接。1998年，美國Capaldi等設計了一種實現室內空間轉移的有軌升降系統，如圖3所示[11]，升降機通過在固定的軌道上的移動來運送使用者。，2006年，在日本東京舉辦的第32回國際康復輔具展上展出的可推升降機有18種，固定類有軌類升降機架有29種，升降架的配套產品有25種。目前，國家開始重視對康復輔具的研制，并列入國家支撐計劃，研發具有自主知識產權的升降機產品。

圖2 輔助升降裝置Fig.2 Assisted lift device

圖3 有軌升降系統Fig.3 Rail lift system

1 各類升降機產品形式及特點

殘障人用室內移動升降機，根據移動和動力源的不同、是否獨立操作、是固定于一隅還是可移動和是否限定移動患者類別等，有多種系列。按照固定方式和結構的不同，目前國外升降機產品分成固定升降機、手推升降機和有軌升降機等幾種類別。固定升降機通常與輪椅、手扶車等其它輔具配合使用，成本比較低，安裝方便，占用空間小。手推升降機的升降動力源有電動式、液壓式和手卷式等。便攜式有軌升降機可以手提到不同地點使用，在軌式電動升降機為下肢殘障者提供了在預定移動區域內完全自理生活的可能。

1.1 固定升降機

固定升降機由懸臂升降裝置、可拆分支撐承載結構、立式支架和固定裝置組成，通常安裝在臥室、廁所、浴室等需要護理的地方，其支架可固定于地面、天花板以及門外的墻壁上，不但可以幫助用戶從輪椅等裝置中轉移至浴缸或者床上，還可以幫助用戶上下樓梯。固定升降機使用吊具來承載使用者，不同結構的吊具適合不同姿勢的用戶，通常使用者在傳送的過程中正坐于吊座中，對于病情嚴重的患者則可以使用具有多根吊帶的吊床。固定升降機擁有可脫卸吊臂、馬達，便于拆卸，可用于狹小的空間，但靈活性較差，移動范圍小，如圖4所示[2]。

圖4 固定升降機Fig.4 Fixed lift

1.2 手推升降機

手推升降機底盤移動靈活，活動范圍大，還可以折疊和拆裝，節省空間。懸吊式手推升降機由懸臂升降裝置、可拆分支撐承載結構、地面滾動底座等部件組成，如圖5所示[3]。懸吊式手推升降機同樣使用吊具來承載使用者，使用上較固定升降機更為靈活。臺座式手推升降機綜合了懸吊式手推升降機和輪椅的部分特點，通過可以升降的座椅來傳送使用者，如圖6所示[4]。

1.3 有軌升降機

有軌升降機分便攜式和在軌式兩種，除了在垂直方向能上下移動外，有軌升降機還可沿著軌道進行水平運動。圖7（a）所示為便攜式有軌升降機，其通過卷揚帶吊掛在軌道掛鉤上，裝卸方便，可以手提到不同地點使用。其軌道多為自立式結構，對房屋結構要求不高，不需要對房頂進行改造。

在軌式電動升降機是移動輔具中的高端產品，軌道通常采用頂置式，圖7（b）所示反映了在軌式升降機安裝在軌道上的情形。這種移動升降機可由患者自行操作，如果在起居環境的預定移動區域內軌道鋪設完備，行走功能障礙者完全可以在居室內自主料理生活。

圖5 懸吊式手推升機Fig.5 Suspended type push lift

圖6 臺座式手推升降機Fig.6 Chair type push lift

圖7 兩種不同類型的有軌升降機Fig.7 Two different types of rail lift

2 升降機的技術與試驗要求

1998年，國際標準化組織制定了關于升降機類產品的技術和試驗標準（編號ISO10535）：Hoists for the transfer of disabled persons—Requirements and test methods（殘疾人運送用升降架技術要求和試驗方法），對升降裝置的最大負荷、上升或下降的最大速度和耐久性等作了明確的要求。此外，該標準特別體現了對安全性的要求，如要求所有承載緊固件能夠自鎖或者安裝有鎖定裝置，電動升降裝裝置應備有一個易于觸到且能與電源斷開的應急裝置等。該標準規定了諸多測試項目，包括升降度試驗、靜載強度試驗、動載荷強度試驗、壽命試驗、操縱力試驗、制動距離試驗、噪聲試驗和電池電量試驗等，應嚴格保證產品的可靠性。

軟支撐吊具用于承載使用對象，應柔軟、輕便，并且使用方便，如在材料上使用新型的輕質高分子材料，入浴移動需要便于解衣和防水等。另外，軟支撐吊具還有一些穩定性、安全性和舒適性的指標，如吊具應價廉、美觀耐用和易于維護保養，并具有合適的厚度；制作材料要具有抗菌性，密度和硬度適中，兼有彈性與塑性和有良好的阻尼特性；有助于身體軟組織壓力（表面壓力，剪切力和摩擦力）的分布均勻；良好的熱傳導性并透氣防濕，有利于促進穩定和減小峰值壓力；防壓瘡和創傷，等等。

3 有軌室內移動升降機基本組成

有軌室內移動升降機，由驅動電機、可充電電池、高可靠性、高效率的傳動單元、可靠的安全裝置和操作人性化的人機接口和軟支撐吊具數部分構成。

(1) 驅動電機

升降機的動力由驅動電機提供。有軌室內移動升降機要求電機體積小、重量輕、運行平穩并能夠輸出較大的力矩。由于交流電機的供電電纜會給移動帶來不便，另還存在用電安全問題，因此各類升降機大都采用直流電機。無刷直流電機相對普通直流電機而言，可靠性高、壽命長、沒有換向噪聲，但價格相對較高，因此前者常用在升降機的高端產品中。

(2) 傳動單元

有軌室內升降機的傳動單元主要由蝸輪蝸桿、傳動齒輪和卷帶輪所組成。蝸輪蝸桿傳動比大，其特有的自鎖特性能在斷電時終止機構的運行。傳動齒輪用以進一步增加輸出扭矩和減速。

(3) 安全裝置

有軌室內升降機的安全裝置包括蝸輪蝸桿、限位開關、緊急下降開關和電池報警裝置。蝸輪蝸桿傳動具有自鎖功能，在意外斷電時可以防止墜落。限位開關用以感知升降運動的極限位置，在極限位置時會立即關斷電源，使升降機停止運行。使用緊急下降開關，可以使升降機在斷電或者不需要動力的情況時下降。電池報警裝置用于監測電池電量，并在電量不足時發出報警信號。

(4) 電量監測報警和電池充電

有軌室內移動升降機中的直流電機通常由鉛酸蓄電池供電。《殘疾人運送用升降架技術要求和試驗方法》中規定：對于所有用電池供電的室內升降機，為保證其啟動后能完成最大負載時一個完整的升降周期，應設有一個報警裝置。該報警裝置在電池電量不足時發出報警信號，此時需使用充電器來進行充電，并且電池剩余電量能提供完成最大負載下一個完整的升降周期所需的動力。在軌式升降機的充電器安裝于軌道末端，通常是在睡床上方軌道處，以利用使用者休息的時間充電。升降機的電池通過接到機體外的凸形觸點，與充電器的相應叉形簧片端子接觸。便攜式軌道升降機的機體上配置有充電接口，將機體取下進行充電即可。

(5) 軟支撐吊具

軟支撐吊具的設計應該盡可能使使用者脊柱處于生理體位，保持正常的生理曲度，身體各部分肌肉處于放松狀態，身體曲伸部位的角度以及受壓部位要利于人體保持正常的血液循環。吊具的材料選擇有尼龍織布、抗菌棉布或聚酯網眼布等。尼龍織布具有結實、柔軟、耐磨的特點；抗菌棉布是天然材料，具有抗菌性；聚酯網眼布具有透氣、結實、柔軟的特點。此外，還可以根據使用者的自身狀況、使用場合和移動要求設計成不同的結構和形狀，諸如適合手或/和腿部殘疾的患者（如圖8（a））、神經不良或和頭部僵直的患者、躺著的患者（如圖8（b））、以及適合如廁時使用（如圖8（c））和適合患者步行訓練（如圖8（d））等[1]。

圖8 不同用途的吊具Fig.8 Slings for different users

4 結語

殘障人用室內移動升降能有效地提高行走功能障礙者的生活質量，并解決一些護理難的問題。借鑒國外產品的設計理念，升降機產品的設計應綜合利用已有的成熟技術，遵循安全、可靠和方便使用的原則，在保證質量的前提下降低成本，并充分考慮個體殘障情況的差異性，不斷完善各種需求功能。

[1] http://www.meidenkohsan.co.jp

[2] http://www.og-giken.co.jp

[3] http://www.liko.se

[4] http://www.barrierfreelifts.com

[5] Hoists for the transfer of disabled persons—Requirements and test methods[s]．ISO10535，2006.

[6] Roger Bostelman, James Albus．Survey of patient mobility and lift technologies: Toward advancements and standards [R]．Intelligent Systems Division National Institute of Standards and Technology, 2006.

[7] James．Lifting means [P]．United States Patent: 3,962,737,1976-06-15.

[8] Lawless D. McCord, et al．Transfer hoist for disabled person [P]United States Patent: 4,372,452, 1983-02-08.

[9] Stefan Horcher, et al．Device for lifting and/or transporting of a person, in particular a patient lifter [P]．United States Patent:5,649,329, 1997-07-22.

[10] Duane L. Roy, et al．Patient lifting and transfer system [P]．United States Patent: 5,694,654, 1997-12-09.

[11] Capaldi, et al．Patient lift mechanism [P]．United States Patent:5,809,591, 1998-09-22.

[12] Willi Horcher, et al．Device for movement/transfer of a person[P]．United States Patent: 6,219,862, 2001-04-24.

[13] Wake．Patient lift and transfer apparatus [P]．United States Patent: 6,715,167, 2004-04-06.