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(wèn)題是我國(guó)面臨的一個(gè)急需解決的社會(huì)問(wèn)題。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年末，我國(guó)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(huì)發(fā)展帶來(lái)了諸多影響，已引起了政府和社會(huì)的廣泛關(guān)注，此部分老年人會(huì)逐漸的減退各項(xiàng)生理功能，主要表現(xiàn)為降低四肢的靈活程度、降低個(gè)人自理能力等[1-3]。同時(shí)，截止到2010年底，我國(guó)各類殘疾人人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到8502萬(wàn)，其中患有肢體殘疾的人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到2472萬(wàn)[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(huì)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(huì)給每個(gè)家庭生活造成一定的負(fù)擔(dān)，有很多子女會(huì)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(huì)使殘障人士的數(shù)量增多，所以說(shuō)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(huì)的深入發(fā)展，提高老年人行動(dòng)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(huì)輪椅的使用率還是比較高的，傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)無(wú)論是手動(dòng)輪椅還是電動(dòng)輪椅功能相對(duì)來(lái)說(shuō)都是比較單一的，對(duì)于老年人或者是殘障人士來(lái)說(shuō)無(wú)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(lái)滿足這種需要是時(shí)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(duì)行動(dòng)不便人群使用的輪椅，設(shè)計(jì)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(jì)方案[6-7]。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)輪椅的分析和對(duì)輪椅需求人士的了解，確定所設(shè)計(jì)的輪椅幾大重點(diǎn)特色功能：第一是在兩側(cè)扶手及座位下設(shè)計(jì)了儲(chǔ)物空間，放置應(yīng)急藥品，提高病人在戶外時(shí)自救的能力；第二是本輪椅擁有獨(dú)有的監(jiān)測(cè)使用者生命體征功能，對(duì)病人進(jìn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控病人；設(shè)立實(shí)時(shí)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(guò)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(shí)變成一個(gè)擔(dān)架，方便對(duì)使用者的搬運(yùn)；第四，根據(jù)輪椅的基本功能對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定儲(chǔ)物空間，體征監(jiān)測(cè)模塊，定位模塊，輪椅變成擔(dān)架轉(zhuǎn)換。

二、設(shè)計(jì)方案

（一）常用功能

1.存儲(chǔ)藥箱

在滿足正常輪椅的功能前提下我們將會(huì)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(shí)，可以在手觸及的范圍之內(nèi)及時(shí)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(cè)功能

本項(xiàng)功能主要是在生命體征監(jiān)測(cè)的過(guò)程中當(dāng)人體的生命體征參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，機(jī)器系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)提醒監(jiān)測(cè)人，最主要的監(jiān)測(cè)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(lái)判斷人體的生命體征是否正常，是否需要及時(shí)地借助他人的幫助等一系列情況；這個(gè)生命體征監(jiān)測(cè)主要是應(yīng)用到了各種傳感器集中在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)末端，采集人體信號(hào)主要是通過(guò)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(hào)的形式上傳到服務(wù)器當(dāng)中，進(jìn)行信號(hào)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(jì)可以選擇給個(gè)人使用的基于GPS跟蹤定位器，它不僅具有體積小巧、外觀時(shí)尚、耐用、精度高的特點(diǎn)，這款應(yīng)用產(chǎn)品主要是基于GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，自動(dòng)獲取GPS信息和其他數(shù)據(jù)數(shù)值，通過(guò)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(gè)及時(shí)追蹤的效果。我們用的這款定位器在全球范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)定位，定位精度可在3-5米，這樣可以保證及時(shí)地找到輪椅位置，保證使用者的安全，同時(shí)也可以設(shè)定輪椅所在的活動(dòng)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(huì)接收到報(bào)警提示，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，可以通過(guò)緊急求救按鈕向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼或監(jiān)控號(hào)碼發(fā)出緊急求救信號(hào)，并回傳目標(biāo)定位數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)定位器設(shè)置速度后，定位器將在超速時(shí)自動(dòng)向預(yù)先設(shè)定的授權(quán)號(hào)碼或監(jiān)控號(hào)碼報(bào)警并回傳目標(biāo)位置、速度等信息。將定位器設(shè)定為移動(dòng)報(bào)警的狀態(tài)后，當(dāng)移動(dòng)的范圍超出500米（可根據(jù)需要自行設(shè)置），定位器將自動(dòng)向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼或監(jiān)控號(hào)碼報(bào)警并回傳目標(biāo)位置、速度等信息，定位器低電時(shí)會(huì)自動(dòng)向預(yù)先設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼或監(jiān)控號(hào)碼報(bào)警并上傳位置數(shù)據(jù)。

4.擔(dān)架功能

設(shè)計(jì)的輪椅在坐墊部位與下面車輪框架是通過(guò)手?jǐn)Q螺絲進(jìn)行固定的，設(shè)計(jì)成4個(gè)螺絲，一邊兩個(gè)，那么會(huì)起到一個(gè)很好的固定作用，同時(shí)也會(huì)很方便地進(jìn)行固定和取下。同時(shí)坐墊與靠背也是通過(guò)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(shí)候我們可以將靠背放下變成平板簡(jiǎn)易擔(dān)架，同時(shí)將手?jǐn)Q螺絲擰下與底盤脫落可以及時(shí)將輪椅使用者抬走，既可以節(jié)約時(shí)間，又可以大大的簡(jiǎn)便工作路程，方便又實(shí)用。

三、設(shè)計(jì)思路概述

此款輪椅的主要設(shè)計(jì)思路是在傳統(tǒng)的電驅(qū)動(dòng)輪椅的基礎(chǔ)上加裝存儲(chǔ)藥箱、生命體征監(jiān)測(cè)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(guò)滑蓋式藥箱蓋來(lái)解決手動(dòng)開藥箱蓋的問(wèn)題，方便解決輪椅使用者對(duì)于藥物的需求和及時(shí)觸及藥物的方便需求；生命體征監(jiān)測(cè)儀掛在靠背上面，通過(guò)走輪椅電源進(jìn)行供電，時(shí)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(shí)得到反饋和救治；定位系統(tǒng)可以在輪椅使用者無(wú)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?yàn)槠湫∏?，可以安裝在輪椅的任何安全可觸及的范圍，同時(shí)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(shí)進(jìn)行使用，雖然使用頻率不是很高，但是為了應(yīng)對(duì)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(jì)，滿足突發(fā)情況的使用。

四、設(shè)計(jì)結(jié)果

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的新型輪椅的反復(fù)推敲與論證，對(duì)于加裝的主要四點(diǎn)功能技術(shù)在現(xiàn)今社會(huì)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(shuō)我們?cè)O(shè)計(jì)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(huì)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(huì)對(duì)于輪椅的需求量也是不斷增加，越來(lái)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(shí)還要滿足各種人群的使用，價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)也成為研發(fā)人員所要考慮到的問(wèn)題。相對(duì)于市面上國(guó)外或者是主流高端產(chǎn)品的價(jià)格還是很昂貴的，所以說(shuō)針對(duì)這些原因，設(shè)計(jì)的這款實(shí)用性輪椅還是有很多優(yōu)點(diǎn)的。其主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）簡(jiǎn)便藥箱設(shè)計(jì)：滿足各種實(shí)用人群的需要，方便又實(shí)用；（2）生命體征監(jiān)測(cè)儀：時(shí)刻監(jiān)測(cè)使用者的生命體征數(shù)值；（3）定位器：使用者獨(dú)自外出時(shí)定位系統(tǒng)可以即時(shí)顯示所處位置；（4）擔(dān)架功能：遇到特殊情況，方便使用。實(shí)踐證明，該創(chuàng)新型輪椅功能完善、移動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)便、安全度與舒適度高，具有一定的應(yīng)用前景[9]。