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[摘 要]笔者在一次医院探望亲人的过程中看到了移动病人的困难，通过利用自己学习的物理知识，和家人一起发明创造了医用升降横移移送装置。全文详细介绍了此装置中相关的物理原理，启发我们要学以致用。
[关键词]发明创造；升降横移移送装置；物理原理
中图分类号：TG333.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0167-01
一次偶然的机会，去医院看望做手术的伯母，亲眼目睹了刚做完手术不能动弹的伯母被三四个叔叔分别抬起头肩，腰，脚艰难的平移到病床上的整个过程。我向护士们打听，了解到刚做完手术的病人从手术台转移到转送车，再从转送车转移到病房的病床上的整个过程目前都还是要靠护工或者患者的家属们人工操作。在手术室里，是将病人放在一个大白布单上，几个护士阿姨揪住白布单的四个角，喊口令，合力把病人送上转送车。在病房里，是靠病人家属或者是护工跪在带轱辘的晃来晃去的转送车上，合力将病人平移到病床上，很费力气。我上网查阅资料正常人空手水平抬举，操作的力量不大于12千克，因此对于偏瘦，身材，成年手术患者的搬运往往也需要四个人同时搬运，这样每个手术患者都会因为手术搬运的问题，无形中增加了医院的人流量，并浪费了宝贵的人力资源。
目前体重超过80千克的患者大为增加，对于搬运者而言，会更多地承受超强的体力支出，由于搬运空间的限制及没有合适的立足点，大多数情况下，搬运者都需要悬臂抬举手术患者，这样对于人力搬运者自身而言也存在着受伤隐患，如果搬运方法稍有不当，对搬运者会造成腰伤。
如何避免手术患者，尤其是骨傷科患者及行动不便的手术患者，在人力的抬运过程中，可能造成的痛苦和二次伤害，节省了人力资源，降低了社会中的人工成本，同时也减轻医务人员和患者家属的劳动强度，避免了对搬运者自身造成可能的伤害呢？
要是有这样一台机器，一个人就能轻松平稳地将病人转移到病床上该有多好呀！我立刻就把我的这个想法告诉了大伯。大伯利用他的机械原理方面的知识，在纸上上画出我大脑中想象的草图。
假期里我听说大伯和哥哥正在研制医用手术患者升降横移移送装置，并且打算申请专利。在这个装置中，运用到了一些移送装置机械方面的知识。看着他们用电脑绘制出来的正式图纸，好复杂呀！真的看不懂呢！不过，他们俩在这部装置某个固定点受力的强度和杆的承力范围上，有了争执。这关系到与厂家联系生产时选什么材料？如何加工？也将最终决定这个移送装置在移送患者时是否安全安。这可是一个重要的问题！
于是，大伯把他们的争执的焦点告诉了我，我把这个问题简化成了下面这个样子。如图1所示：有等长轻杆AB和CD，不计重力，两杆垂直，中点相互固定于点O。轻杆BC与AB固定于B点，与CD固定于C点。若在A点和D点，施加竖直向下的外力F，争执的焦点是轻杆BC受力大小、O点受力的大小和方向。
关于BC杆受力，哥哥说说是F，大伯说是2F；O点受力，哥哥说两端点受力，平移到O点是2F，方向向下。大伯说力臂缩短1/2，力增加二倍是4F，方向向下。到底应该是怎样的呢？
我是这样考虑的：
首先我确定这是一个静力学平衡问题。肯定要用到高中物理知识共点力的平衡，考虑这个架子不能看成质点，因此我想还要用到力矩平衡的知识。我是这样考虑的，先去掉OC部分。如图2所示。
根据力矩平衡知识，以整体为研究对象，以C点为转轴，A点力F的作用线过转轴C。所以，B点受力也应该过C点。可以判断，此时地面对B点的支持力为零。B点仅受BC杆的沿杆拉力。
以AB杆为研究对象，根据力矩平衡知识，以O为转轴，BC杆对B点拉力为F。
再由共点力平衡，以整体为研究对象，此时地面对C点的支持力为F。
接下来再考虑图1
由对称性可以考虑BC杆受力为2F。如图3所示。
不过也可以CD为研究对象，如图4所示，以O点为转轴建立力矩平衡方程也可得BD杆受力2F。
好了，BD杆受力的问题就这样完美解决了。
接下来，0点受力，可有点儿小麻烦。我用到了高中物理课本上所学的共点力平衡和矢量正交分解矢量的合成知识。
如图5所示。以CD杆为研究对象，将C点和D点的受力，分别沿杆和垂直杆的方向分解。将这些分力都平移到O点，再合成如图5。结果，CD杆的O点受力合力大小为2F，水平向右。如图6所示。
由对称性可知，AB杆的O点受力合力是大小为2F，水平向左。
分析可知，这个固定点O受力效果是向两边水平被扯开的！不是竖直向下的受力！真是不分析不知道！思考问题确实不能只凭想当然啦！
最后我们确定了支架固定点的受力值，联系厂家下料制造的时候我们将装置受力的最大值设定为计算值的三倍，以确保机器在移送病人时，病人的绝对安全。
为了尽快通过专利申请，节省资金，我们申报了外观型新型专利。大伯和哥哥联系了生产厂家。终于，第一台机器生产了出来。大伯，哥哥，爸爸和我，都是这台机器的首批实验对象。这部机器真的实现了我们想象中的情景，仅靠一个人就能将病人轻松且平稳的由一张床移到另一张床上。后来我们把这台机器拿到武钢一医院，普仁医院，武汉市九医院试用，在与医生护士，叔叔阿姨们的交流中，得到了绝大部分人的赞赏。同时，我们也发现了这台机器的一些需要改进之处。如个头还是大了；在手术室无菌环境下不方便消毒等问题。2015年10月18日，我和大伯、爸爸还一起去了位于汉阳的第74届中国国际医疗器械秋季博览会现场，发送销售传单，宣传我们的机器。在博览会上，我们还看到了同类型的产品，不过是纯电力驱动的，设计思路不同，生产成本也不同。这些都为我们第二代产品的改进提供了启发。
亲身经历了为这套装置计算关键的参数值，提高安全系数这个过程，我意识到物理知识对人类生活质量有多么重要的影响。从有想法，画图，计算关键的参数值，提高安全系数，与厂家联系，制成品，去实地试用，和使用者交流，宣传，销售，到改进这样一系列环节，这个过程让我还意识到我还有好多的重要的知识要掌握，真希望能在大学里展开臂膀好好地学习，用所学的知识创造出更多能提高人类生活质量的产品，将发明创新的道路走下去！
[关键词]发明创造；升降横移移送装置；物理原理
中图分类号：TG333.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0167-01
一次偶然的机会，去医院看望做手术的伯母，亲眼目睹了刚做完手术不能动弹的伯母被三四个叔叔分别抬起头肩，腰，脚艰难的平移到病床上的整个过程。我向护士们打听，了解到刚做完手术的病人从手术台转移到转送车，再从转送车转移到病房的病床上的整个过程目前都还是要靠护工或者患者的家属们人工操作。在手术室里，是将病人放在一个大白布单上，几个护士阿姨揪住白布单的四个角，喊口令，合力把病人送上转送车。在病房里，是靠病人家属或者是护工跪在带轱辘的晃来晃去的转送车上，合力将病人平移到病床上，很费力气。我上网查阅资料正常人空手水平抬举，操作的力量不大于12千克，因此对于偏瘦，身材，成年手术患者的搬运往往也需要四个人同时搬运，这样每个手术患者都会因为手术搬运的问题，无形中增加了医院的人流量，并浪费了宝贵的人力资源。
目前体重超过80千克的患者大为增加，对于搬运者而言，会更多地承受超强的体力支出，由于搬运空间的限制及没有合适的立足点，大多数情况下，搬运者都需要悬臂抬举手术患者，这样对于人力搬运者自身而言也存在着受伤隐患，如果搬运方法稍有不当，对搬运者会造成腰伤。
如何避免手术患者，尤其是骨傷科患者及行动不便的手术患者，在人力的抬运过程中，可能造成的痛苦和二次伤害，节省了人力资源，降低了社会中的人工成本，同时也减轻医务人员和患者家属的劳动强度，避免了对搬运者自身造成可能的伤害呢？
要是有这样一台机器，一个人就能轻松平稳地将病人转移到病床上该有多好呀！我立刻就把我的这个想法告诉了大伯。大伯利用他的机械原理方面的知识，在纸上上画出我大脑中想象的草图。
假期里我听说大伯和哥哥正在研制医用手术患者升降横移移送装置，并且打算申请专利。在这个装置中，运用到了一些移送装置机械方面的知识。看着他们用电脑绘制出来的正式图纸，好复杂呀！真的看不懂呢！不过，他们俩在这部装置某个固定点受力的强度和杆的承力范围上，有了争执。这关系到与厂家联系生产时选什么材料？如何加工？也将最终决定这个移送装置在移送患者时是否安全安。这可是一个重要的问题！
于是，大伯把他们的争执的焦点告诉了我，我把这个问题简化成了下面这个样子。如图1所示：有等长轻杆AB和CD，不计重力，两杆垂直，中点相互固定于点O。轻杆BC与AB固定于B点，与CD固定于C点。若在A点和D点，施加竖直向下的外力F，争执的焦点是轻杆BC受力大小、O点受力的大小和方向。
关于BC杆受力，哥哥说说是F，大伯说是2F；O点受力，哥哥说两端点受力，平移到O点是2F，方向向下。大伯说力臂缩短1/2，力增加二倍是4F，方向向下。到底应该是怎样的呢？
我是这样考虑的：
首先我确定这是一个静力学平衡问题。肯定要用到高中物理知识共点力的平衡，考虑这个架子不能看成质点，因此我想还要用到力矩平衡的知识。我是这样考虑的，先去掉OC部分。如图2所示。
根据力矩平衡知识，以整体为研究对象，以C点为转轴，A点力F的作用线过转轴C。所以，B点受力也应该过C点。可以判断，此时地面对B点的支持力为零。B点仅受BC杆的沿杆拉力。
以AB杆为研究对象，根据力矩平衡知识，以O为转轴，BC杆对B点拉力为F。
再由共点力平衡，以整体为研究对象，此时地面对C点的支持力为F。
接下来再考虑图1
由对称性可以考虑BC杆受力为2F。如图3所示。
不过也可以CD为研究对象，如图4所示，以O点为转轴建立力矩平衡方程也可得BD杆受力2F。
好了，BD杆受力的问题就这样完美解决了。
接下来，0点受力，可有点儿小麻烦。我用到了高中物理课本上所学的共点力平衡和矢量正交分解矢量的合成知识。
如图5所示。以CD杆为研究对象，将C点和D点的受力，分别沿杆和垂直杆的方向分解。将这些分力都平移到O点，再合成如图5。结果，CD杆的O点受力合力大小为2F，水平向右。如图6所示。
由对称性可知，AB杆的O点受力合力是大小为2F，水平向左。
分析可知，这个固定点O受力效果是向两边水平被扯开的！不是竖直向下的受力！真是不分析不知道！思考问题确实不能只凭想当然啦！
最后我们确定了支架固定点的受力值，联系厂家下料制造的时候我们将装置受力的最大值设定为计算值的三倍，以确保机器在移送病人时，病人的绝对安全。
为了尽快通过专利申请，节省资金，我们申报了外观型新型专利。大伯和哥哥联系了生产厂家。终于，第一台机器生产了出来。大伯，哥哥，爸爸和我，都是这台机器的首批实验对象。这部机器真的实现了我们想象中的情景，仅靠一个人就能将病人轻松且平稳的由一张床移到另一张床上。后来我们把这台机器拿到武钢一医院，普仁医院，武汉市九医院试用，在与医生护士，叔叔阿姨们的交流中，得到了绝大部分人的赞赏。同时，我们也发现了这台机器的一些需要改进之处。如个头还是大了；在手术室无菌环境下不方便消毒等问题。2015年10月18日，我和大伯、爸爸还一起去了位于汉阳的第74届中国国际医疗器械秋季博览会现场，发送销售传单，宣传我们的机器。在博览会上，我们还看到了同类型的产品，不过是纯电力驱动的，设计思路不同，生产成本也不同。这些都为我们第二代产品的改进提供了启发。
亲身经历了为这套装置计算关键的参数值，提高安全系数这个过程，我意识到物理知识对人类生活质量有多么重要的影响。从有想法，画图，计算关键的参数值，提高安全系数，与厂家联系，制成品，去实地试用，和使用者交流，宣传，销售，到改进这样一系列环节，这个过程让我还意识到我还有好多的重要的知识要掌握，真希望能在大学里展开臂膀好好地学习，用所学的知识创造出更多能提高人类生活质量的产品，将发明创新的道路走下去！