“三、四级肢障人士无障碍轮椅的研究与新概念构想”

顾海滨 鄢名飞 聂高胜

摘 要 纵观社会障碍人群有不同程度和类型障碍，影响了生活方方面面，该人群心理、生理上与正常人有很大差异，生活自理能力差。轮椅是下肢行动能力丧失人群重要助行工具，但普通轮椅仅满足他们一般行动需求，多数障碍者生活无法自理，产生较强的悲观。从情感方面进行轮椅设计，赋予更多的无障碍功能，帮其完成更多活动是我们研究设计的主要目标。

关键词 无障碍轮椅 新概念

中图分类号：TS664文献标识码：A

1轮椅研究基本数据与理论依据

1.1坐姿数据分析

（1）人体尺寸：参考《中国成年人人体尺寸》（GB10000—89）标准作为无障碍轮椅尺寸设计依据。科学研究结果显示：老年人随着年龄的增长不断萎缩，最突出在身高上，人在70岁左右时身高会比青年时降低2.5%-3.0%，女性的缩减更为突出。

（2）人坐轮椅时的尺寸：轮椅尺寸与测量部位A-全高：B-座长：C-到脚踏板的高度：D扶手高：E座高（地面到座面的高度）F-座宽：G常背高。（如图1）

（3）人与轮椅的尺寸分析：人体动态尺寸，也称动作域，是指人们在室内工作和生活的活动范围，也是设计残疾人轮椅需要考虑因素。下肢残障使用轮椅时的人体尺度。（如图2）

1.2轮椅的基本尺寸

1.2.1轮椅的特性

轮椅分为四个组成部分：（1）身体支撑部位包括座面，靠背，扶手，脚架和附件。（2）驱动部分由扶轮构成（手动轮椅）。（3）轮和驱动轴以及辅轮。（4）轮椅的骨架，轮椅一般按驱动方式或外观用途分类可分为自用型和协助型。

1.2.2轮椅的人机尺寸

女性：座高（小腿+足高）350-430mm;座深408-420mm;坐姿臀宽374-450mm;扶手高908-770mm。男性：颈椎点（高）657-620mm;靠背高908-770mm;靠背宽（肩宽）460-450mm。

1.2.3轮椅的重要构件

（1）靠背：1.靠背的高度一般在46-61CM，宽度35-48CM。靠背的高低需要根据使用者个人的实际情况而定。根据三、四级肢障人士，建議选择中等高度的靠背。一般高度比肩高度要低2cm左右，宽度近似于家中座椅面宽度。2.靠背的倾斜角度一般95-108埃罴芽勘辰嵌仁？08埃亩潦弊罴呀嵌？00-105埃潘缮硖遄罴呀嵌？06-110啊？.靠背横截面弧度需要根据脊柱形状而定。在人机工程学中提出“双背设计”和“靠腰设计”就是为贴合腰背，减少脊柱向后凸起变形，达到保护脊柱和腰背目的。

（2）扶手：主要功能是手臂能靠在上面，使身体处稳定状态。扶手高度一般在座面上方20-22cm。如果扶手太高会使整个肩膀高耸起，肩部和颈部肌肉会因肌肉拉伸而变僵硬。反之，对手肘支撑不良，导致躯干向一边倾斜。

（3）轮椅骨架：一般分折叠式和不可折叠式。不可折叠式强度和稳定性好。折叠式轮椅方便收纳及运输。普通轮椅骨架大多为表面镀铬钢管制成或者烤漆、喷塑。高档轮椅则采用合金，减轻轮椅重量。

（4）轮子：市面上一般轮椅驱动车轮2大轮和2小轮可用手自由转方向。直径大轮在过障碍物时受影响小，但轮椅占空间大。驱动轮圈直径比大轮小50mm左右。

（5）轮胎：关于轮椅轮胎分实心胎，充气内胎和真空胎。实心胎适用于平地，易推且不易爆破，缺点震动大;充气内胎适用路面较好室外环境，缺点易刺破难推动。真空胎较适中舒适度高。

（6）制动装置：制动装置一般分为凹口式刹车和肘节式刹车。凹口式刹车安全性高但费力。肘节式刹车是利用杠杆原理通过几个关节而后制动，优点刹车力强但失效较快。为方便使用操作，通常在刹车上加延长杆，缺点容易磨损。

2对象三、四级肢障分析

（1）单下肢残障：由于腿和腰关系极其密切，单下肢残障者腰一般不好。由于腿功能缺失，身体为保持平衡，两腿所受压力就不均衡，腰间盘摆动会受影响，长期处于压迫状态，最终导致脊柱出问题。单下肢残障人士使用拐杖或助步器行走会导致侧关节压力增大，侧股骨头坏死或骨关节炎：肢体两侧不协调还会导致骨盆移位。长期下去还会出现腿部肌肉萎缩等症状。

（2）双下肢残障：因要维持日常生活，原本依靠双腿完成的事情全部要上肢来。上肢会变得更强壮。但因双下肢功能全部丧失会导致肢体萎缩。当这类人士乘坐轮椅时因完全或部分丧失双下肢运动能力，所以他们动作受到很大程度限制，手活动范围受到轮椅限制，在使用卫生间设备时需要支撑物来完成。

（3）残疾人现状分析：①在和鹰潭184医院骨科医师交谈中了解到，随着该医院条件和技术的完善，来医院就诊的身体障碍者没明显递增趋势。导致残疾因素为：外伤，骨折，中风。周医师指出目前残疾轮椅对病患照顾还不够周全。②在和武汉康复器材公司生产课长交谈中得知，该企业主要生产手动和电动假肢，是通过采集身体障碍者肢体数据，但假肢依然存在很多不足，残疾人不能长时间戴，肢体残缺部位易出现萎缩，常需更换。这时他们需要做轮椅出行，假肢和轮椅怎样结合也正是设计需要思考的。③在到访湖北工大石教授期间，他强调要创造性思维而不是满足于某一项现有技术。对特殊人群照顾在设计中要体现。例如玻璃门隙是手指不能达到的尺度，婴儿车和轮椅通过月台和列车的距离不超过5CM。轮椅宽62-70CM，公共厕门宽度大于这个距离。从方方面面考虑到特殊人群出行时有可能遇到的障碍问题。

3无障碍轮椅的设计

3.1现有轮椅存在问题

（1）功能问题：很多轮椅经常发生后翻、前翻和侧翻。后翻后果最严重，用力往后靠或爬陡坡时很易后翻。这种情况发生基本是因轮椅设计重心太过偏后重心不稳。当然下坡时也很易发生前翻或侧翻。普通轮椅在设计时，很少有轮椅附带座便器功能，即使有这个功能的轮椅，设计也不够合理。所以，当身体障碍者要如厕时，还需从轮椅转移到座便器上，下肢能力部分或全丧失者需要借助他人完成，基本生活变得艰难。现有轮椅刹车装置不够完善，基本靠轮椅手扶圈完成制动，当患者独自行驶或下坡时不安全。没有轮椅装配工作台，吃饭时餐具食物不好摆放。有工作台障碍者基本能独立用餐，一方面获得一种独立心理暗示，一方面减少护理人员压力。因此，设计三四级肢障者专用工作台很必要。

（2）造型问题：市面上很多轮椅造型基本处于原始结构暴露状态，或造型设计过于复杂，这样的设计有悖于复杂东西简单化。同时过于暴露机械结构，过于复杂造型给人一种距离感，在使用时，潜意识里产生一种有别正常人心理。

（3）面子问题：许多设计产品都是辅助身体障碍者或者特殊群体，同时也能解决用户实际问题，但有人拒绝使用，他们不想让大家知道他们残疾，也不想承认自己残疾。因为觉得会给自己带来负面形象丢面子。如果能把轮椅变成一种生活时尚象征，让他们觉得是一种自信体现，应该会有更多人愿意接受，让更多人受益设计。

（4）色彩问题：合适配色能起到积极引导和有效传达目的。而目前市场上轮椅在配色方面以黑色、灰色居多，整体骨架一般是金属色。这样的配色在心理上给人一种消极冷漠暗示，缺少情感上照顾，是“无声的危机”。感觉残疾人是被社会隔离出来的。

3.2设计方案

（1）方案草图：在确定好设计点后，脑海初步构建出轮椅大体形状，用手绘的形式画出零部件造型和整体结构。在设计初研究了现有位移机，但发现位移机使用起来较麻烦。肢障者要借助或自己完成很多步骤才能完成如厕，经过再设计的轮椅可以根据使用者需求，选择坐轮椅去如厕或在轮椅上通过轮椅座便功能解决。如图3：

（2）效果图。轮椅整体造型设计改变了传统轮椅使用金属框架结构，简约设计照顾到残疾人情感需求。当使用产品时不会让他们承受心理负担。局部形态采用流线型設计，柔美曲线造型，让轮椅变得“时尚”，让使用者和旁观者产生联想，这不是“无声危机”的产物，而是一种方便生活且有设计感的时尚椅。如图4：

（3）结构与色彩设计。解决轮椅稳定性问题：轮椅在运动中通常重心易改变，想解决翻倒现象等问题，就必须保证轮椅重心前后轮距离不能太近。拟在轮椅后方加装防倾翻小轮。从而前置后轮方便使用者操作。轮椅在配色上，整体轮椅采用灰色，在轮椅流线型细节上采用了蓝色为主要配色。灰色体现出一种中庸设计之道，传达出严谨与现代感，符合轮椅作为一种辅助康复产品的定位，但为了不给患者心理上带来厚重工业感和冷漠感，因而在配色上加入了较为活跃的蓝色。它带给人感觉是生命的律动，是希望和未来感。另外，还提供个性化备选配色方案，满足不同人群需求。

（4）设计创新。

①座便功能：无障碍轮椅设计除了普通轮椅基本功能外，附加了障碍者生活中所需的功能。当他们坐轮椅上需如厕时，为解决这个问题，在轮椅座面上附加坐便器功能，残疾人直接坐在轮椅上完成，即便是腿脚能力或部分能力丧失也能完成如厕，如图6。

②工作台：设计一个可以放餐具和食物的置物台，使身体障碍者能够独立完成用餐，同时方便拆卸和收纳。选用塑料或者木材。

③刹车设计：传统轮椅在制动上都是采用手动刹车。当他们上下坡时比较危险。在轮椅扶手上安装机械刹车装置会大大提高安全性，带机械刹车的轮椅也会给患者心理上一种安全感，在没有看护情况下恐惧感会减小，增加他们自信，会对生活更加乐观，与此同时减少看护负担。

④手轮驱动圈设计。手轮驱动圈位置设计：上文提到后轮位置需要前移，这样做目的是为方便使用者对手轮驱动圈操控。如果手轮圈过于靠后，虽然轮椅会更稳定，但使用者在推动手轮圈时比较吃力，长时间手臂处于非自然状态;手轮圈功能设计：喷涂荧光金属漆或选用反光材质，夜间灯光照在上面有警示作用，如图7。

4以人为本的设计

我们在做设计时，有相当部分是针对特殊人群而展开的。目前国内，这类产品还没形成一个完善系统，应用到实际康复、护理以及生活中去。三、四级肢障人群生活中还有很多问题等着设计师们发挥头脑，在实践中总结经验，在设计中成长，设计出更加人性化的需求产品。

基金项目：江西省教育厅科技课题编号：161327。

参考文献

[1] 李爱萍.多功能.轮椅的结构设计与研究[D].天津：天津科技大学，2010.

[2] 胡海权.工业设计应用人机工程学[M].辽宁科学技术出版社，2013.

[3] 金立新.多功能无障碍出行电动轮椅，CN203943826U[P].2014.