【作 者】武 博，蔡 萍，吉小军，刘栋才

1 上海交通大学仪器科学与工程系，上海，200240

2 国家康复辅具研究中心，北京，100020

因脑瘫、偏瘫、截瘫及脊椎损伤等丧失自主运动能力的患者，多数下肢截肢者和老年性疾病等行走功能障碍者，对家庭、社区或政府护理机构的依赖程度很大。目前随着独生子女家庭成为普遍态势及老龄化社会的到来，护理难已经成为迫切需要解决的社会问题。有轨室内移动升降机作为一种残障人移动辅助器具，具有轮椅等地面移动辅具不具备的优势，能有效解决残障人入厕、入浴等基本生活问题，并且避免了复杂地面情况的干扰。图1所示反映了有轨升降机在居室内的使用情况[1]。

图1 有轨室内移动升降机使用示意图Fig.1 A illustrative drawing of the use of indoor rail lift

上世纪70年代后期，发达国家已经开始研究室内移动升降机。1976年，美国James设计了一种通过悬臂承载重量的辅助升降装置，如图2所示[7]，该升降装置拥有可升降的悬臂和可转动的吊架，方便了患者的转接。1998年，美国Capaldi等设计了一种实现室内空间转移的有轨升降系统，如图3所示[11]，升降机通过在固定的轨道上的移动来运送使用者。，2006年，在日本东京举办的第32回国际康复辅具展上展出的可推升降机有18种，固定类有轨类升降机架有29种，升降架的配套产品有25种。目前，国家开始重视对康复辅具的研制，并列入国家支撑计划，研发具有自主知识产权的升降机产品。

图2 辅助升降装置Fig.2 Assisted lift device

图3 有轨升降系统Fig.3 Rail lift system

1 各类升降机产品形式及特点

残障人用室内移动升降机，根据移动和动力源的不同、是否独立操作、是固定于一隅还是可移动和是否限定移动患者类别等，有多种系列。按照固定方式和结构的不同，目前国外升降机产品分成固定升降机、手推升降机和有轨升降机等几种类别。固定升降机通常与轮椅、手扶车等其它辅具配合使用，成本比较低，安装方便，占用空间小。手推升降机的升降动力源有电动式、液压式和手卷式等。便携式有轨升降机可以手提到不同地点使用，在轨式电动升降机为下肢残障者提供了在预定移动区域内完全自理生活的可能。

1.1 固定升降机

固定升降机由悬臂升降装置、可拆分支撑承载结构、立式支架和固定装置组成，通常安装在卧室、厕所、浴室等需要护理的地方，其支架可固定于地面、天花板以及门外的墙壁上，不但可以帮助用户从轮椅等装置中转移至浴缸或者床上，还可以帮助用户上下楼梯。固定升降机使用吊具来承载使用者，不同结构的吊具适合不同姿势的用户，通常使用者在传送的过程中正坐于吊座中，对于病情严重的患者则可以使用具有多根吊带的吊床。固定升降机拥有可脱卸吊臂、马达，便于拆卸，可用于狭小的空间，但灵活性较差，移动范围小，如图4所示[2]。

图4 固定升降机Fig.4 Fixed lift

1.2 手推升降机

手推升降机底盘移动灵活，活动范围大，还可以折叠和拆装，节省空间。悬吊式手推升降机由悬臂升降装置、可拆分支撑承载结构、地面滚动底座等部件组成，如图5所示[3]。悬吊式手推升降机同样使用吊具来承载使用者，使用上较固定升降机更为灵活。台座式手推升降机综合了悬吊式手推升降机和轮椅的部分特点，通过可以升降的座椅来传送使用者，如图6所示[4]。

1.3 有轨升降机

有轨升降机分便携式和在轨式两种，除了在垂直方向能上下移动外，有轨升降机还可沿着轨道进行水平运动。图7（a）所示为便携式有轨升降机，其通过卷扬带吊挂在轨道挂钩上，装卸方便，可以手提到不同地点使用。其轨道多为自立式结构，对房屋结构要求不高，不需要对房顶进行改造。

在轨式电动升降机是移动辅具中的高端产品，轨道通常采用顶置式，图7（b）所示反映了在轨式升降机安装在轨道上的情形。这种移动升降机可由患者自行操作，如果在起居环境的预定移动区域内轨道铺设完备，行走功能障碍者完全可以在居室内自主料理生活。

图5 悬吊式手推升机Fig.5 Suspended type push lift

图6 台座式手推升降机Fig.6 Chair type push lift

图7 两种不同类型的有轨升降机Fig.7 Two different types of rail lift

2 升降机的技术与试验要求

1998年，国际标准化组织制定了关于升降机类产品的技术和试验标准（编号ISO10535）：Hoists for the transfer of disabled persons—Requirements and test methods（残疾人运送用升降架技术要求和试验方法），对升降装置的最大负荷、上升或下降的最大速度和耐久性等作了明确的要求。此外，该标准特别体现了对安全性的要求，如要求所有承载紧固件能够自锁或者安装有锁定装置，电动升降装装置应备有一个易于触到且能与电源断开的应急装置等。该标准规定了诸多测试项目，包括升降度试验、静载强度试验、动载荷强度试验、寿命试验、操纵力试验、制动距离试验、噪声试验和电池电量试验等，应严格保证产品的可靠性。

软支撑吊具用于承载使用对象，应柔软、轻便，并且使用方便，如在材料上使用新型的轻质高分子材料，入浴移动需要便于解衣和防水等。另外，软支撑吊具还有一些稳定性、安全性和舒适性的指标，如吊具应价廉、美观耐用和易于维护保养，并具有合适的厚度；制作材料要具有抗菌性，密度和硬度适中，兼有弹性与塑性和有良好的阻尼特性；有助于身体软组织压力（表面压力，剪切力和摩擦力）的分布均匀；良好的热传导性并透气防湿，有利于促进稳定和减小峰值压力；防压疮和创伤，等等。

3 有轨室内移动升降机基本组成

有轨室内移动升降机，由驱动电机、可充电电池、高可靠性、高效率的传动单元、可靠的安全装置和操作人性化的人机接口和软支撑吊具数部分构成。

(1) 驱动电机

升降机的动力由驱动电机提供。有轨室内移动升降机要求电机体积小、重量轻、运行平稳并能够输出较大的力矩。由于交流电机的供电电缆会给移动带来不便，另还存在用电安全问题，因此各类升降机大都采用直流电机。无刷直流电机相对普通直流电机而言，可靠性高、寿命长、没有换向噪声，但价格相对较高，因此前者常用在升降机的高端产品中。

(2) 传动单元

有轨室内升降机的传动单元主要由蜗轮蜗杆、传动齿轮和卷带轮所组成。蜗轮蜗杆传动比大，其特有的自锁特性能在断电时终止机构的运行。传动齿轮用以进一步增加输出扭矩和减速。

(3) 安全装置

有轨室内升降机的安全装置包括蜗轮蜗杆、限位开关、紧急下降开关和电池报警装置。蜗轮蜗杆传动具有自锁功能，在意外断电时可以防止坠落。限位开关用以感知升降运动的极限位置，在极限位置时会立即关断电源，使升降机停止运行。使用紧急下降开关，可以使升降机在断电或者不需要动力的情况时下降。电池报警装置用于监测电池电量，并在电量不足时发出报警信号。

(4) 电量监测报警和电池充电

有轨室内移动升降机中的直流电机通常由铅酸蓄电池供电。《残疾人运送用升降架技术要求和试验方法》中规定：对于所有用电池供电的室内升降机，为保证其启动后能完成最大负载时一个完整的升降周期，应设有一个报警装置。该报警装置在电池电量不足时发出报警信号，此时需使用充电器来进行充电，并且电池剩余电量能提供完成最大负载下一个完整的升降周期所需的动力。在轨式升降机的充电器安装于轨道末端，通常是在睡床上方轨道处，以利用使用者休息的时间充电。升降机的电池通过接到机体外的凸形触点，与充电器的相应叉形簧片端子接触。便携式轨道升降机的机体上配置有充电接口，将机体取下进行充电即可。

(5) 软支撑吊具

软支撑吊具的设计应该尽可能使使用者脊柱处于生理体位，保持正常的生理曲度，身体各部分肌肉处于放松状态，身体曲伸部位的角度以及受压部位要利于人体保持正常的血液循环。吊具的材料选择有尼龙织布、抗菌棉布或聚酯网眼布等。尼龙织布具有结实、柔软、耐磨的特点；抗菌棉布是天然材料，具有抗菌性；聚酯网眼布具有透气、结实、柔软的特点。此外，还可以根据使用者的自身状况、使用场合和移动要求设计成不同的结构和形状，诸如适合手或/和腿部残疾的患者（如图8（a））、神经不良或和头部僵直的患者、躺着的患者（如图8（b））、以及适合如厕时使用（如图8（c））和适合患者步行训练（如图8（d））等[1]。

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

4 结语

残障人用室内移动升降能有效地提高行走功能障碍者的生活质量，并解决一些护理难的问题。借鉴国外产品的设计理念，升降机产品的设计应综合利用已有的成熟技术，遵循安全、可靠和方便使用的原则，在保证质量的前提下降低成本，并充分考虑个体残障情况的差异性，不断完善各种需求功能。

[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.