1多功能救援担架车的设计构想
经过对目前几种类型担架车的分析研究，针对近年来灾害多发而救援人数有限，大多数担架车需要至少两名操作人员抬上下救护车的现状，创新设计一款能够折叠进入狭小空间且靠背角度可以调整、单人直推直拉上下救护车、担架车担用和推用可以实现快速转换的多功能救援担架车[6]。担架车的床体部分用来承载伤病员，床体部分由上肢部、中部和下肢部组成，三部分用旋转副连接。上肢部通过棘轮机构实现折叠，而且角度可随意调整，并且上肢部的边架和靠背之间是可分离的，边架可伸缩。中部床体前后横梁上开有方形孔，可和车体部分半圆键配合实现床体与车体的快速安装和拆分。下肢部的折叠依靠和中部连接的插销来实现，折叠角度通过下肢固定卡调节，为方便伤病员乘坐，在下肢部还设有脚踏板。担架车车体部分主要用来实现单人直推直拉上下救护车，采用驱动前腿收起的偏置曲柄滑块机构和驱动后腿收起的对心曲柄滑块机构串联，前腿连杆和后腿连杆铰接于滑块的两端，滑块运动轨道滑槽内设置弹簧，以方便下车时弹簧作用于滑块，使车腿快速落下。上肢部设置有可收起支撑杆，当担架车上车后放下支撑杆保持平衡，其他状态时收起。担架车共应用了6个车轮，床体下肢部前端2个，车体部分有4个万向轮。
2担架车主体结构设计
担架车的上肢部、中部与下肢部分别用铰链连接，车体部分通过半圆键与床体固定安装，在推行时可平稳支撑床体。根据《中国成年人人体尺寸》标准（GB/T10000-1988）为各种设备的人体工程学设计提供的基础数据，结合担架车要实现自动上下车功能，在腿部设计偏置曲柄滑块结构和对心曲柄滑块机构串联，配合滑块轨道滑槽内弹簧实现前后腿自动上下车收放功能[7]，设定曲柄滑块的偏置距离为e=1500mm，滑块行程为150mm，偏转角φ=90°，滑块的起始位置为车身的中间，前腿和后腿进行对称布置，根据解析法可得前、后腿连杆长度分别为370mm和366mm[8]。要使担架车可折叠变形为轮椅，上、下肢部需要实现折叠旋转功能，上肢部分采用了边架与上肢部分体设计，边架与担架车中部形成伸缩套筒结构，上肢部与边架通过扣钩进行连接，以确保上肢部旋转到水平位置后能始终保持在该位置。上肢部旋转、边架伸缩及折叠成轮椅分解过程见图3。上肢部的折叠根据人体工学原理，椅子靠背相对坐位倾角一般控制在103°~122°比较舒适，因此在设计中应用棘轮机构来实现上肢部的折叠和角度的调整[9]。一般的，不对称梯形齿形的棘轮用于承受载荷较大的场合，因为轮椅靠背需要承载伤病员的大部分体重，所以选择该齿形的棘轮。棘轮的最小转角设定为θmin=5°，根据2π/z≤θmin有z≥2π/θmin[10]，可取棘轮齿数Z=72，其他主要参数可根据棘轮计算公式获得，棘爪长度L可根据当棘轮m＜3时，L由结构确定。本设计担架和车体的尺寸及结构都已经确定，为了实现担架和车体的分离，在担架中部的第1根和第4根横杆上开一个32mm×9mm的方形槽，在车体部分和担架相应位置穿2个直径为8mm的孔，两者用半圆键进行连接。担架车结构采用上肢部与边架分体设计，可以使担架车折叠为轮椅时减小体积，在上肢部处于水平位置时，可通过棘轮机构和与边架连接的固定扣钩共同保持其稳定性，当上肢部折起为轮椅状态时，主要通过棘轮的防逆转功能来实现其稳定性，且根据上肢部、中部及下肢部的长度设计，伤病员处于水平卧位和坐立位时，重心位置均处于担架车中部，通过中部车腿支撑可达到稳定性。
3担架车功能分析
根据功能需要该担架车主要的工作状态有推行状态、进入狭小空间后的轮椅状态以及抬行时担架床与车体的分离状态。
3.1担架车推行和自动上车功能的实现
在救援人员紧缺、较平坦路面的情况下，可实现单人推行，此时担架车的上肢部、中部及下肢部保持同一平面，车面用水上救生垫，既有抗震性又可以在水上救援时使用，在推行时将伤病员用安全带捆绑固定，以防二次伤害。担架车自动上车时，当前脚轮进入救护车后，担架车的前腿和救护车的尾部碰撞，车腿折叠通过前腿连杆推动滑块向后运动，由于前后腿连杆铰接于滑块两端，滑块同时对后腿连杆施加作用力从而使后腿实现折叠，并压缩滑槽内弹簧，当担架车进入救护车后，下肢部分的前脚轮和折叠后的前腿轮可以起支撑作用，为了保持担架的水平以及稳定性，同时避免担架车的翻转，放下支撑杆起稳定支撑作用。
3.2担架车变形为轮椅的功能实现
当需要进入电梯等狭小空间，或者伤病员可以保持较舒服的坐姿时，担架车可快速变形为轮椅。首先打开连接上肢部和边架的卡扣，将担架车上肢部逆时针旋转58°~77°到较舒适位置，由棘轮机构卡死固定，同时扳动把手使其与上肢部垂直，然后推动上肢部边架，使其回缩到担架中部的套筒内。打开连接中部与下肢部的插销，转动下肢部，同时旋转和车体部位安装的金属卡条来固定下肢的位置，并将脚踏板旋转至较舒适位置，从而实现轮椅状态的转变。
3.3担架床与车体分离功能实现
当路面崎岖不平需要抬行时，并且为了减轻重量，降低救援人员的体力消耗，设计可将担架与车体分离，该功能主要通过两连接车体与担架的半圆键实现，见图9。需要将担架与车体分离时，将半圆键旋转至与担架的槽孔方向一致，将车体与担架分离。需组合时将车体半圆键插入担架中部位于底端的长方形孔内，然后将半圆键旋转至与方形孔长边垂直的位置。
4结语
（1）通过设计一种偏执曲柄滑块机构与对心曲柄滑块机构串联的担架车车腿结构，实现了担架车可单人操作直推直拉上下救护车，解决了救护人员短缺的问题，可大大提高急救效率。（2）采用棘轮机构和插销配合挂钩的机构分别实现上肢部在人体较舒适范围角度内的随意调整折叠和下肢部的折叠锁死功能，结构简单，可靠实用。（3）该款创新设计的担架车具有结构简单、加工方便、可在多种场合使用且救援高效等特点，具备节省急救时间的设计理念和目标[11]。该产品如果采用铝合金材料，轻便易携带，价格可控制在800元左右，如果批量生省级医学期刊产，价格还会更便宜，因此此款担架车采用简单机构就可实现有意义的功能，既经济又实用，将会有较好的市场应用前景。
作者：梁晶晶 单位：中北大学
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