基于組合創新法的鏟式擔架的創新設計

楊曉荷

摘要：對組合創新法進行了闡述，并運用組合創新法在產品創新設計過程中的應用進行了實踐。本文以鏟式擔架的創新設計為例，首先建立鏟式擔架的黑箱子模型，接下來運用了組合創新法的方法完成新型鏟式擔架的設計。

關鍵詞：創新設計；組合創新法；鏟式擔架

當今世界的重大科技創新，大都是組合創新即集成創新，而原始創新也往往只是集成創新中的核心技術。因此，必須強調組合（集成）創新，而不只是考慮“能否”。晶體管的發明者肖克萊認為： “ 所謂創造就是把以前獨立的發明組合起來。” 技術史研究表明， 進入50 年代以來， 技術發展開始由單項突破走向多項組合， 即依靠發現新的科學技術原理而實現的獨立技術發明已相對減少， 它們逐漸讓位于“ 組合型” 的新技術。因此， 組合創新法是一種比較重要的方案創造的方法。所謂組合創新法， 就是按照一定的技術原理， 將兩個或多個技術因素通過巧妙的綜合， 獲得具有新功能的新產品、新材料、新工藝等的技術方法[1]。

1 組合創新法為產品創新設計提供新思路

根據構成組合的各種要素，將組合創新法分為以下幾類：技術組合創新法、功能組合創新法、材料組合創新法、結構組合創新法、多種組合創新法和綜合組合創新法[2]。

組合創新法目前在產品創新設計中已經得到了廣泛的應用，例如西班牙的門澤乃斯氣流發電廠，圍繞“ 如何提高太陽能利用技術” 這一問題， 把溫室技術、風力發電技術、排煙技術、建筑技術等多種技術組合起來形成的一種綜合技術。不僅如此成熟的蒸汽技術衍生了蒸汽輪船、蒸汽機車的出現；還有各種各樣的組合家具、組合工具、工業上的組合機床和各種綜合機械化設備、乃至現代工業中的流水生產線、工廠制度、醫院制度的出現， 都是功能相近組合創新的結果。

除了以上組合創新的方式，目前還出現了很多其他的組合創新的方式，例如角型組合創新法、線型組合創新方法、樹型組合創新法等方式。例如生產磨刀石的迪斯柯公司運用樹型組合創新法，以獨家切割設計優勢為樹根，以切割技術、切割刀片、切割機械為三大樹干，以切割技術系列、切割刀片系列、切割機械系列為枝葉，才保證公司長期立于不敗之地。

2 新式鏟式擔架中的設計需求分析

目前，臨床護理工作中避免不了要搬運患者，特別是外科患者要手術室搬運回病房，內科患者也有需要出病室檢查等需求。目前大多數時候要采用擔架車、輪椅或幾個護工一同手抬、抱、背等方式搬運患者的方式，極不方便。調查表明，在搬運遇危重、骨折不宜過多活動的患者，以及手術后仍留有各種引流管道等的患者的時候，如果采用不恰當的搬運方式，極容易加重患者病情甚至造成新的損傷，所以設計出方便轉運患者的輔助性器械是極其有必要的。

依據以上需求，急需設計一款新型擔架，完成患者的轉運工作，同時該產品要適合在病房、手術室等狹小空間內的移動和轉動；轉運患者的過程不宜過于復雜，同時還要保證患者的安全；另外轉運患者的過程最好是自動化完成，減輕醫護人員的負擔。

首先以抽象方式，給鏟式擔架建立一個黑箱子的功能模型。該功能模型包括三個輸入與輸出類型。同時被稱為物質、能量、信息的輸入，在技術體系和產品的表達方面，這些類型是非常有效的（如圖1）[3]。

圖2顯示了患者和醫護人員在使用新型鏟式擔架時所建立的黑箱子模型。從圖2可以看到，黑箱子模型在第一時間內把患者和醫護人員對新型鏟式擔架車的需求轉化成對設計問題技術上的理解。設計系統把新型鏟式擔架的物質、能量、信息轉換成所希望的輸出。對轉運患者這件事來說，保證患者不受到二次傷害才能保證活動順利的執行，另外操作要盡量簡單、方便，減輕醫護人員工作量為物質流。能量流為擔架轉運病人的過程，信息流為醫護人員操作控制擔架。在獲取轉運病人的黑箱子模型后，開始運用組合創新法對于新型鏟式擔架進行3 組合創新法中功能組合法在新式鏟式擔架中的應用

功能組合法又稱為強行關系法，將使用范圍相同，但功能各異的兩種或多種現有產品作為組合項，根據各組合項在其結構上的可共用性，將其不同的功能賦與一種新的結構，從而創造多功能新技術、產品的方法。功能組合法的操作模式如下：A、確定使用范圍；B、選擇組合項；C、分析各組合項的結構特征；D、設計組合方式；E、提出新技術、新產品設計方案。根據新型鏟式擔架的黑箱子模型，運用功能組合法，首先選擇組合項。

鏟式擔架作為一種新型擔架，目前主要應用于完成醫院外部患者的轉運工作，其操作簡單，并且保證最大程度降低對于患者的二次傷害。但是目前的鏟式擔架（如圖3）若想在醫院內完成患者的轉運，還是存在一定的困難。例如醫院內部空間較狹小，鏟式擔架在操作時要保證患者前后兩側有足夠的空間；某些時候，患者在轉運過程中還要考慮吊瓶的位置等實際問題。4 新型鏟式擔架的組合創新設計

在新型鏟式擔架大致分為4部分，為框架部分、控制部分、擔架部分和移動部分。新型擔架的框架部分以及移動部分參照手動靜態搬運車設計完成，擔架部分參照鏟式擔架設計，如圖5。

整體采用框架式設計，保證了鏟起患者以及轉運患者過程中的穩定性，框架整體尺寸略大于病床，整體高度為170cm，方便在病房等狹小空間內的移動。另外在框架上附有可90°旋轉的置物架。

在移動部分設計中，主要分為前輪和后輪兩個部分，后輪為兩個萬向輪，而前輪被安裝在長板上，是為了增加擔架轉動時的直徑，方便在狹小的空間里進行較大角度的轉動。長板帶動前輪自由轉動，在調整到合適位置時，可以對前輪進行固定。控制部分主要包括控制面板和控制箱兩部分，控制箱被安置在底部，增加底部重量，防止因擔架重量過輕，在轉動過程中失去控制。控制面板安裝在擔架的尾部，方便醫護人員操作，并且控制面板可以上下移動的同時可以進行360°轉動。在操作面板上還安裝有緊急按鈕，當有意外發生時，可選擇切斷電源。

擔架部分的設計主要從兩方面考慮，一方面是擔架移動至病床邊時，擔架板應如何放置；另一方面是擔架板要如何完成鏟起患者的動作作。考慮到以上兩個方面，擔架安置在轉動軸上，轉動軸兩端固定在扇形板上，扇形板頂端被固定住，底部可自由轉動，擔架板可繞固定點進行圓周轉動。將擔架移動至床邊前，先將兩個擔架板調整至外側，而鏟起病人時只需稍作調整即可。采用扇形板是考慮到，鏟起病人過程中，擔架板與床面是需要存在角度的，而鏟起病人后，病人與擔架板不易與床面距離過大，所以轉動軸采取圓周運動方式最佳。而擔架板內部部分中空，在鏟起病人時，擔架板就會發生形變，減小病人與擔架板之間的摩擦。另外在擔架兩側預留安裝安全帶的位置，保證病人的安全。

該新型鏟式擔架最適合1-2人操作，相比手動靜態車和鏟式擔架操作起來更容易，半自動化控制，操作更加準確，同時省時省力。在材質方面，目前選用鋁合金材質，材質輕，同時控制生產成本。除了鋁合金材質，擔架板還可以選用硬塑料材質，對于更多其他材質的確定還需要更多的其他研究來確定。

5 結論

依據市場需求，確定產品的針對用戶群及功能，建立了新型鏟式擔架的黑箱子模型；闡述了組合創新法，尤其是功能創新法的原理與方法，在確定產品的適用范圍后，選擇合適的組合項，采取適當的組合方式，獲取創新設計方案；對新型鏟式擔架進行詳細的設計，包括四大部分，并進行了建模與渲染，得到了較詳盡的設計圖。

組合創新設計對于產品的創新具有相互推動的作用。一種技術的廣泛應用將會滲透到設計的各個領域，形成各種組合創新設計，推動組合創新設計的進步和發展[4]。利用組合創新法完成了新型鏟式擔架的設計，并且考慮到了細節方面的設計，同時考慮到目前產品智能化的趨勢，在新型鏟式擔架中選擇半自動化控制方式，保證該產品有較廣泛的市場前景。

參考文獻：

[1] 李俊軍.方案創造的一種方法——組合創新法[J].價值工程， 1988， 4： 018.

[2] 徐樂，邢邦圣，郎超男.基于組合創新法的健身型洗衣機的設計[J].科技視界， 2013 （5）： 13-14.

[3] 吳曉莉，王玉星，薛澄岐.用 FAST 法設計功能組合式兒童自行車[J].機械設計與研究， 2012， 1： 033.

[4] 王煒，馬亦文.產品的組合創新：理論與案例[J].管理工程學報，1997：39—44.