轮椅要求具有牢固、轻量、舒适等基本特点,随着残疾人事业的发展,使得轻量化、多功能化、智能化及设计人性化等成为轮椅设计与制作的主要发展趋势。轻量化、多功能化、智能化及设计人性化充分合理地将机械、材料、电子电气及人机工程学相结合,使得轮椅增添了许多现代化设计,提高了轮椅的使用便捷性、安全性和舒适性。
质轻
目前市售轮椅多为手动轮椅,基本是依靠看护人或轮椅使用者人力使其运动,因此要求轮椅越轻越好,以此来减轻推进负担。即使一些靠电机驱动的电动轮椅,在所搭载的蓄电池容量功率有限的情况下,所用材料仍以轻质材料为好,这样可以提供更长久的续航能力,在一定程度上提高了电动轮椅的使用性。一方面,轮椅质量会影响轮椅的行进阻力,
轮椅车架质量减轻30%将减少行进阻力约10%,另一方面,现阶段市售主要为手动轮椅,使用者主要通过上肢力量来自主操控,减轻操控时使用者肩部及手腕的用力负担显得尤为重要,因此轮椅轻量化将使手动轮椅的使用性大大提升。
高强度
如前所述,轮椅运动机构的复杂性和灵活性要求轮椅在保证强度的同时尽可能的轻量化,降低材料密度是减重的一个重要途径。若材料本身强度达到使用要求,则在达到相同的力学性能要求的条件下减少材料的用量,从而实现轮椅的轻量化。尤其是具有高比强度、比模量、比韧性的材料越来越成为轮椅理想的轻量化材料。
耐腐蚀
多数轮椅会在户外使用,会受到光照、紫外线的照射,也会与空气直接接触,甚至雨水及患者的汗液尿液等的侵蚀及高低温的交替作用,使得耐蚀性较差的材料容易发生锈蚀及表面氧化,影响轮椅车架的稳定性及美观,这就要求轮椅用材料具有良好的耐腐蚀性。
减震性能好
轮椅使用者面向各种情况的患者,有偏瘫、截肢,腿骨折等情况,尤其对于术后或者其他康复期的腿脚不便的患者,减少身体受伤部位的震动避免二次创伤显得尤为重要。因此金属结构材料的阻尼系数越大,吸震减震效果越好,用于轮椅的车架及大轮毂可减少震动,提高轮椅使用的安全性和舒适性[4]。
其他方面
轮椅用材料的应用除了考虑上述原则外,还应考虑材料的安全、舒适及性价比等。在轮椅强度达到安全保证的前提下,对长时间使用轮椅的轮椅使用者,应该考虑乘坐的舒适性,如轮椅材料良好的触感、对皮肤接触没有明显刺激及过敏反应、材料低的热导率及比热使得接触时没有冰凉的感觉。
经过多年的发展,可供轮椅车架用材料的选择也越来越丰富,由最开始的木质车架逐步替换到钢制车架,之后铝合金、钛合金、碳纤维、镁合金及其他复合材料得到应用和部分批量生产。总之,轮椅的制作趋势主要是朝着轻量化、高强度、舒适性以及低成本等方面发展。
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