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相信大家對(duì)腳輪并不陌生，它們分別是超市推車、辦公座椅和機(jī)場(chǎng)行李推車，并且都有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是在底部（類似于人腳的位置）都有輪子，估計(jì)腳輪因此得名。很多超市的推車推起來(lái)要么費(fèi)勁、要么推的時(shí)候自己還繞著固定軸“自傳”，很容易就不走直線，推起來(lái)一點(diǎn)都不方便——這就是腳輪出了問題的體現(xiàn)。

 

其實(shí)推車推動(dòng)不便的風(fēng)險(xiǎn)并不大，換一個(gè)好的就行了?？梢轻t(yī)療器械就不同了，比如輸液架、透析機(jī)、或者病床的腳輪出現(xiàn)了脫落、開裂，甚至突然來(lái)了個(gè)“急剎車”，整個(gè)設(shè)備就有可能傾倒損壞并砸傷人，病床上病人可能就會(huì)摔落在地上造成二次傷害，后果不堪設(shè)想。選擇一個(gè)合適的腳輪就顯得至關(guān)重要。

 

那么我們接下來(lái)就來(lái)談?wù)勅绾螢獒t(yī)療器械選一款好的腳輪。在本文最后談?wù)勎覀€(gè)人對(duì)腳輪選擇的看法。

 

1、為什么用腳輪

 

腳輪英文單詞是castor，牛津詞典的含義是“one of the small wheels fixed to the bottom of a piece of furniture so that it can be moved easily”，意思是安裝在家具底部的輪子，以便于可以輕松移動(dòng)。拋開適用對(duì)象不談，其目的相當(dāng)明確——就是為了移動(dòng)方便。

 

人類使用輪子由來(lái)已久，在修筑金字塔的時(shí)候就使用圓木作為輪子來(lái)運(yùn)巨石，這可以看做是輪子的雛形。

 

圖片源于鳳凰網(wǎng)

 

接下來(lái)輪子不斷進(jìn)化，分工也越來(lái)越詳細(xì)，設(shè)計(jì)者已經(jīng)完全不需要自己設(shè)計(jì)輪子了，因?yàn)檩喿右呀?jīng)標(biāo)準(zhǔn)化成為了標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)者要做的就是選用適合自己的輪子就好了。

 

輪子的一個(gè)演變方向就是演變?yōu)闄C(jī)動(dòng)車輛所專用的輪子，當(dāng)然軸需要機(jī)動(dòng)車輛設(shè)計(jì)好，這樣把輪子裝上就能用。下圖就展示了這種輪子的發(fā)展歷程

 

圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

另一個(gè)方向是設(shè)計(jì)軸的工作都省了，在需要移動(dòng)的設(shè)備上設(shè)計(jì)安裝孔就好，裝上現(xiàn)成的輪子就可以推走了——絕大多數(shù)醫(yī)療器械產(chǎn)品就是如此。這種輪子就是通常意義上的腳輪。下圖是Catis腳輪公司網(wǎng)站上的分類，從中我們可以看到，根據(jù)他們自己的分類，他們的腳輪可以適用于醫(yī)療器械、高科技設(shè)備、廚房設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、普通設(shè)備、機(jī)場(chǎng)推車等等。

 

圖片源于Catis官網(wǎng)

 

對(duì)于醫(yī)療器械來(lái)講，在國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的醫(yī)用電氣設(shè)備基本安全和基本性能要求(General requirements for basic safety and essential performance ，IEC60601-1)中，醫(yī)療器械可以分為如下幾類，其中可運(yùn)輸式（transportable）以及細(xì)分類別的可移動(dòng)式（mobile）都需要腳輪來(lái)完成移動(dòng)。其實(shí)有的醫(yī)療器械即使是固定的地面上的（fixed），因?yàn)樽陨碇亓刻螅诎惭b過程中也往往需要有輪子便于安裝，比如說(shuō)CT和核磁共振?？梢娔_輪的適用范圍還是相當(dāng)廣的。

 

 

圖片源于IEC60601-1

 

下圖摘錄了常見的可移動(dòng)式醫(yī)療器械設(shè)備，從輸液用的輸液架、到透析機(jī)、再到呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、微創(chuàng)手術(shù)用車、超聲波診斷儀、病床等等不一而足。相信去過醫(yī)院的同學(xué)們對(duì)腳輪應(yīng)該并不陌生。

 

圖片源于網(wǎng)絡(luò)，由飲冰室整理

 

2、如何選擇腳輪

 

分類

 

其實(shí)在前面的圖中已經(jīng)涉及到了腳輪的分類，比如適用于醫(yī)療器械、高科技設(shè)備、廚房設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、普通設(shè)備、機(jī)場(chǎng)推車等等不同的場(chǎng)合 。一般不同的腳輪公司有著自己不同的分類，下圖是另一個(gè)RHOMBUS公司的分類，和Catis的大同小異：

 

圖片源于RHOMBUS官網(wǎng)

 

如果要為醫(yī)療器械挑選合適的腳輪，無(wú)疑醫(yī)療用腳輪可以用作首選。醫(yī)用腳輪和非醫(yī)用腳輪的差別主要是能夠適用于常見的清潔和消毒劑，更安全，更高的可靠性，更低的轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)阻力等等，不同的細(xì)分領(lǐng)域還可能有自己專用的標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)ANSI ICWM: 2012和EN12531，在這兒就不加贅述了。但這并不代表其他種類的腳輪不可以用在醫(yī)療器械上，事實(shí)上廠家自己的分類不是絕對(duì)的，醫(yī)用和非醫(yī)用的界限也不是非黑即白，有時(shí)候僅僅是做了/沒做認(rèn)證而已，分類也會(huì)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整的。設(shè)計(jì)者常常會(huì)在安全性、臨床要求、實(shí)際使用和價(jià)格上做出平衡，只要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的話，非醫(yī)用腳輪也是可以用在醫(yī)療器械上的。

 

腳輪的選擇也要考慮使用環(huán)境，一般醫(yī)療器械的使用環(huán)境沒有工業(yè)的惡劣，因?yàn)獒t(yī)院本身對(duì)溫度、濕度、潔凈度等等都是有一定要求的。但一旦預(yù)期使用要在特殊環(huán)境下工作，比如說(shuō)高溫高濕、或者低溫，那就要根據(jù)腳輪廠商的規(guī)格書挑選適合該場(chǎng)合的腳輪了。

 

簡(jiǎn)而言之，安全、符合標(biāo)準(zhǔn)和要求、價(jià)格合適的腳輪就能用！

 

2、如何選擇腳輪

 

控制

 

一般的腳輪有兩個(gè)自由度：旋轉(zhuǎn)（swivel）和滾動(dòng)（rolling）。旋轉(zhuǎn)就好像腳輪的“自傳”以便進(jìn)行轉(zhuǎn)向，這個(gè)旋轉(zhuǎn)的軸通常是固定在設(shè)備上的。有的腳輪是不可以旋轉(zhuǎn)的，只能朝著前后滾動(dòng)；而滾動(dòng)則是所有腳輪都有的，腳輪也是通過滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的前進(jìn)和后退的。

 

圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

目前腳輪的控制主要還是機(jī)械控制，就像自行車的剎車和汽車的機(jī)械式停車手剎一樣。根據(jù)控制方式的不同可以分為分別控制和中央控制。分別控制比較好理解，就是每個(gè)腳輪需要分別鎖定和開啟，以下圖左面的產(chǎn)品為例，每個(gè)腳輪需要分別鎖定來(lái)固定整個(gè)設(shè)備，有的產(chǎn)品則只需要鎖定兩個(gè)腳輪即可。而中央控制的就像下圖右側(cè)的超聲波診斷設(shè)備，只需要踩下箭頭處中央踏板就可以鎖定整個(gè)設(shè)備，更常見于需要迅速開啟或鎖定的醫(yī)療設(shè)備，或者因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)所限不太容易實(shí)現(xiàn)分別控制的場(chǎng)合。

 

選擇哪種控制方式往往是由市場(chǎng)需求和產(chǎn)品本身所決定的，設(shè)計(jì)者根據(jù)需求確定合適的方案就可以了。

 

 

圖片源于官網(wǎng)及產(chǎn)品宣傳冊(cè)

 

對(duì)于分別控制的腳輪，也有兩種控制方式，同時(shí)鎖定旋轉(zhuǎn)和滾動(dòng)（下圖中的TB，The locking brake），以及鎖定旋轉(zhuǎn)（下圖中的DB，Directional locking brake）。僅僅鎖定旋轉(zhuǎn)的好處是無(wú)論怎么推設(shè)備，都可以讓它只朝一個(gè)方向前進(jìn)或者后退。

 

 

圖片源于Catis宣傳手冊(cè)

 

2、如何選擇腳輪

 

載荷計(jì)算

 

腳輪載荷的計(jì)算公式是

T=(E+Z)*N/M

---T=單輪或腳輪所需承載重量；

---E=運(yùn)輸設(shè)備的自重；

---Z=最大荷重；

---M=所用單輪和腳輪的數(shù)量

 （應(yīng)考慮位置、重量分布不均的因素）；

---N=安全系數(shù)（約1.2—1.5）

 

下圖是我搜到的一個(gè)關(guān)于M布置的推薦值，雖然對(duì)某些數(shù)字持保留意見，不過在此就近供大家參考吧。

 

圖片源于網(wǎng)絡(luò)

 

簡(jiǎn)單的理解就是，用最大的承重除以最小的腳輪個(gè)數(shù)，再乘以一個(gè)安全系數(shù)。舉個(gè)例子，假設(shè)前面展示的分別控制圖示的移動(dòng)式設(shè)備自重80kg（E），可以載重的人的重量為150kg（Z），那么腳輪的最大承重就是230kg(E+Z)，考慮到四角分布的腳輪在極端狀況下有可能只有3個(gè)著地（M），而這種情況往往不需要太高的安全系數(shù)，1.2即可，那么T的結(jié)果就是92kg（T）。根據(jù)這個(gè)結(jié)果對(duì)照腳輪廠商的規(guī)格書選擇即可。此外還要注意一點(diǎn)，腳輪廠商的載荷分為靜載和動(dòng)載兩種，要根據(jù)實(shí)際預(yù)期用途和使用情況選擇相應(yīng)的規(guī)格。

 

2、如何選擇腳輪

 

尺寸

 

實(shí)際上載荷計(jì)算的結(jié)果就是腳輪尺寸的一個(gè)重要輸入，因?yàn)橹睆皆酱?，最大載荷越大。一般常見的腳輪尺寸為75mm,、100mm、125mm、150mm和200mm，下圖的腳輪就涵蓋了從100mm到200mm的范圍，載荷也從80kg增加到了120kg。

圖片源于Catis官網(wǎng)

 

一般說(shuō)來(lái)腳輪越大，載荷越大，整個(gè)器械跨越障礙的能力就越高，靈活性越好，推力也越?。坏瑫r(shí)整個(gè)器械的重心也越高，穩(wěn)定性就越差，腳輪成本也越高，需要綜合考慮找到平衡點(diǎn)。關(guān)于推力和重心的問題，在后面的測(cè)試中還會(huì)談到。

 

2、如何選擇腳輪

 

安裝方式

 

腳輪的安裝首先還是看如何控制，是中央控制還是分別控制，根據(jù)不同的需求尋找腳輪好了。如果是中央控制的話，我建議優(yōu)先選用廠家的方案，畢竟大廠家的成熟方案往往已經(jīng)經(jīng)過了市場(chǎng)的驗(yàn)證。如果不合適的話，設(shè)計(jì)者也可以設(shè)計(jì)自己的中控方案，比如說(shuō)一個(gè)可以升降抓地的剎車機(jī)構(gòu)；而分別控制往往選擇的余地相對(duì)大一點(diǎn)，比如常見的螺桿安裝和盤式安裝。一般來(lái)說(shuō)螺桿安裝適用于小尺寸的安裝面，而盤式安裝適用于重載，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)喜好決定。但要注意的是，只要有螺紋連接，螺紋防松是一定要考慮的。否則腳輪脫落很可能造成災(zāi)難性的后果。

圖片源于Blickle和Catis官網(wǎng)

 

2、如何選擇腳輪

材料

 

腳輪的材料主要分為超級(jí)人造膠、聚氨酯、塑料、尼龍、鋼鐵、耐高溫、橡膠、S型人造等。我不是材料專家，下圖是我在網(wǎng)上搜到的一些分類和對(duì)比，還沒有進(jìn)行一一核實(shí)，僅供參考

 

圖表源于網(wǎng)絡(luò)

 

由于很多設(shè)計(jì)者往往是機(jī)械及相關(guān)專業(yè)出身，對(duì)材料往往不熟悉。因此最簡(jiǎn)單的方法是查腳輪廠家自己規(guī)格書，廠家往往把腳輪的不同參數(shù)列的很清晰，以便工程師挑選。例如下面是Tente的一款腳輪，輪架材料是聚酰胺，輪面材質(zhì)是聚亞安酯，并且把眾多技術(shù)參數(shù)詳細(xì)得列了出來(lái)，如有必要還可以聯(lián)系廠家獲得更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)和樣品。

 

圖片源于Tente官網(wǎng)

 

同時(shí)多說(shuō)一句，腳輪材質(zhì)有軟硬的說(shuō)法，一般硬的適于硬的平的地面，行走時(shí)噪音小，人對(duì)器械的推力也更小；而軟的則更適合不平的地面，或者地面上有鐵屑等物質(zhì)的場(chǎng)地，也能更好地保護(hù)設(shè)備并避震，但推力可能會(huì)大些。

 

3、腳輪的測(cè)試

標(biāo)準(zhǔn)腳輪測(cè)試

 

就像前面提到的，不同的行業(yè)對(duì)腳輪有不同的標(biāo)準(zhǔn)，一般腳輪廠商都會(huì)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自己的腳輪進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，一些常見的測(cè)試如下圖所示，包括載荷、臺(tái)階（一般是5-6mm左右，和后面提及的IEC測(cè)試不同）、剎車力、硬度、偏擺測(cè)試等等。

 

設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求和廠家聯(lián)系看看相關(guān)測(cè)試是否滿足醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)要求，必要的話也可以要求廠家做相關(guān)的測(cè)試，前提是雙方對(duì)相關(guān)費(fèi)用和時(shí)間達(dá)成一致。此外，也可以定制腳輪，最常見的就是改顏色，當(dāng)然前提也是雙方對(duì)費(fèi)用和預(yù)期達(dá)成一致，越大的開發(fā)公司、越大的預(yù)期數(shù)量談判能力就越強(qiáng)，越小的公司就沒人愛搭理。這個(gè)其實(shí)不只限于醫(yī)療器械，羅永浩曾經(jīng)提過，在和手機(jī)供應(yīng)商打交道這塊他要感謝雷軍。因?yàn)橛辛诵∶椎某晒Π咐?，大供?yīng)商對(duì)很多小公司的態(tài)度也有了變化，不再是單純的愛答不理了。

 

照片源于網(wǎng)絡(luò)

 

2、腳輪的測(cè)試

醫(yī)療器械測(cè)試

 

IEC60601-1是醫(yī)用電氣設(shè)備基本安全和基本性能的要求，可以認(rèn)為是醫(yī)療器械要求的通則，很多國(guó)家會(huì)會(huì)根據(jù)它制訂本國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，比如中國(guó)的GB9706.1。對(duì)于細(xì)分種類的醫(yī)療器械如果沒有專標(biāo)的話，可以認(rèn)為是適用的。在IEC60601-1的第3版中涉及腳輪的測(cè)試主要有以下幾項(xiàng)，以為查找方便，我把具體的章節(jié)也列在其中，感興趣的同學(xué)可以查閱標(biāo)準(zhǔn)原文。

源于網(wǎng)絡(luò)和IEC60601-1 第3版

 

對(duì)于前邊提到的重心高的設(shè)備，通過不穩(wěn)定性測(cè)試（Instability）就有了困難。雖然設(shè)計(jì)者可以采用各種方法來(lái)解決這個(gè)問題，比如說(shuō)增加底盤直徑，異形底盤和降低重心等等，但最好還是在設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行評(píng)估，以便盡早作出相應(yīng)的措施。

 

對(duì)通過臺(tái)階的測(cè)試（Movement over a threshold）多說(shuō)幾句，因?yàn)樵卺t(yī)院里的電梯在停止時(shí)和樓面不可能是完全平齊的，多多少少會(huì)有臺(tái)階的存在。上臺(tái)階的時(shí)候就會(huì)給醫(yī)療器械的移動(dòng)造成困難，畢竟不能總靠人手去拉。因此第3版標(biāo)準(zhǔn)的9.4.2.4.3新建了一個(gè)要求，本意是小的臺(tái)階（20mm）不影響設(shè)備正常速度（0.4 m/s）的通過，就是能順利越過這個(gè)臺(tái)階而不造成任何風(fēng)險(xiǎn)。然而這個(gè)要求卻給各個(gè)醫(yī)療器械公司帶來(lái)了設(shè)計(jì)上的巨大困難，因?yàn)槟_輪直徑125mm以下的設(shè)備是很難通過這個(gè)測(cè)試的，增大腳輪又往往會(huì)帶來(lái)成本的提升和整個(gè)設(shè)備的不穩(wěn)定。于是在3.1版本中，也許是聽取了廣泛的意見覺得這個(gè)要求太苛刻，IEC委員會(huì)把20mm降到了10mm，并且把通過的速度從0.4 m/s增加到了0.8 m/s，總算讓相關(guān)廠商和設(shè)計(jì)者松了一口氣。此外3.1版本還對(duì)器械的推力有了更高的要求，在此就不加贅述了。

 

IEC對(duì)于在各個(gè)國(guó)家的適用性就不在此討論了，但一旦適用，它所規(guī)定的測(cè)試實(shí)際上是對(duì)醫(yī)療器械的最低要求。很多醫(yī)療器械公司還要進(jìn)行可靠性測(cè)試，或者有比它更嚴(yán)苛的企業(yè)要求，并且不同的產(chǎn)品也完全可能因?yàn)轭A(yù)期用途的不同而要求不同，就算測(cè)試通過也不代表風(fēng)險(xiǎn)可以接受，往往還需要風(fēng)險(xiǎn)管理和FMEA（失效模式與影響分析）來(lái)進(jìn)行評(píng)估和控制。以上內(nèi)容僅供參考。嘉峪檢測(cè)網(wǎng)長(zhǎng)期服務(wù)于醫(yī)療器械行業(yè)龍頭企業(yè)，擁有10000+專業(yè)會(huì)員實(shí)驗(yàn)室，提供研發(fā)實(shí)驗(yàn)外包服務(wù)，為國(guó)際知名醫(yī)械生產(chǎn)企業(yè)提供全套醫(yī)療器械腳輪測(cè)試方案和服務(wù)，如需幫助請(qǐng)聯(lián)系我們。

 

3、腳輪廠商

 

下面羅列了常見的腳輪供應(yīng)商和他們的網(wǎng)址，供大家參考。為避免廣告嫌疑，就不進(jìn)行推薦和評(píng)價(jià)了

 

• Tente:

  http://www.tente.com/ 

• Catis:

  http://www.catis.com.tw

• Rhombus:

  http://www.rhombus-castors.com/

• BLICKLE:

  http://www.blickle.com/

• Colson:

  http://www.colsongroup.com/

• Steinco:

  https://www.steinco.de

• HAION:

  http://www.haioncaster.com/

• Derby Ruote:

  http://www.derbyruote.com/en

   

圖片源于網(wǎng)絡(luò)，由“新飲冰室”整理

 

4、一點(diǎn)看法

 

下面說(shuō)說(shuō)我對(duì)醫(yī)用腳輪的一些觀點(diǎn)，純屬個(gè)人觀點(diǎn)，僅供參考。如果大家對(duì)某些內(nèi)容感興趣，歡迎留言一起討論。

 

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1. 輪子是偉大的發(fā)明，可以輕松運(yùn)輸重物，并且成本低、應(yīng)用廣泛、可靠性高、維護(hù)性好、效率高、不需電力驅(qū)動(dòng)，將長(zhǎng)期陪伴我們。

2. 對(duì)于中控設(shè)計(jì)，優(yōu)先采用廠商的接口方案，如不合適再自行設(shè)計(jì)。

3. 可選擇降低重心，增加底盤直徑、異形底盤等方式來(lái)提高穩(wěn)定性。

4. 如果醫(yī)療器械對(duì)移動(dòng)和靜止等性能要求不高，腳輪價(jià)格會(huì)成為關(guān)鍵的因素。

5. 建議選擇大品牌的可靠的產(chǎn)品，在滿足需求的前提下用便宜的腳輪。

6. 腳輪可能嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)（轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)），一旦失效（松脫，斷裂，剎車失靈）后果嚴(yán)重，不可等閑視之。

7. 腳輪對(duì)于醫(yī)療器械來(lái)說(shuō)，非賣點(diǎn)，難溢價(jià)。保證安全、可靠和可用性的前提下，研發(fā)中不必投入太大精力。

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文獻(xiàn)參考

1. 百度百科，腳輪

2. 維基百科，caster

3. IEC60601-1 edition 3.0, 3.1

4. Catis官網(wǎng)

5. Tente官網(wǎng)

6. Baxter官網(wǎng)

7. Toshiba Heathcare官網(wǎng)

8. Philips Heathcare官網(wǎng)

9. Blickle手冊(cè)

10. Tente官網(wǎng)

11. 相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)站