KR101260448B1 - 비상차량의 전기시스템에 의한 배터리 재충전용 충전시스템 - Google Patents

비상차량의 전기시스템에 의한 배터리 재충전용 충전시스템 Download PDF

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Abstract

접을 수 있는 유압작동식 구급차용 카트는 지지프레임, 휠 베이스, 상기 지지프레임과 휠 베이스 사이에 있는 지지기구, 및 하부프레임에 대하여 상부프레임을 유압식으로 이동하기 위한 리프트 시스템을 구비한다. 리프트 시스템은 카트를 하강한 위치에서 상승한 위치로 올리는데 한 사람의 수행원으로 가능하게 하며, 하강한 위치와 상승한 위치 사이에서의 무한수의 위치로 올릴 수 있으며, 또한 구급차의 운반덱과 같은 상승면에 카트를 놓기 위해 지지프레임에 대하여 휠 베이스를 상승할 수 있게 한다. 또한 배터리 전력을 보존하고 또 전력이 없는 상황에서 백업으로서 수동 오버라이드가 제공된다. 상술한 수동 오버라이드 모드는 동력보조를 받지 않고 카트를 상승 또는 하강할 때 사용될 수 있으며, 차량에서 내려놓을 때 착륙장치를 떨어뜨리고, 차량에 적재할 때 착륙장치를 들어올리는데 사용될 수 있다. 또한 비상차량의 전기시스템에 의하여 전기유압 작동식 리프트 구급차용 카트의 배터리를 재충전하는 충전시스템이 공개되어 있다.
Figure R1020087020539
구급차, 카트, 배터리, 리프트, 충전, 전기시스템.

Description

비상차량의 전기시스템에 의한 배터리 재충전용 충전시스템{Charging system for recharging a battery with an electrical system of an emergency vehicle}
본 발명은 구급차용 카트(cot), 특히 한 사람의 조작자에 의해 구급차용 카트를 지면에서 구급차로 용이하게 실을 수 있도록 전기유압 작동식 접이식(collapsible) 프레임구조를 갖는 구급차용 카트와, 비상차량의 전기시스템에 의하여 전기유압 동력식 리프트 구급차용 카트의 배터리를 재충전하기 위한 충전시스템에 관한 것이다.
종래의 수동식 구급차용 카트를 구급차의 후방으로 넣기 위하여, 두 사람이상의 수행원이 지면에서 비교적 낮은 대략 15cm(약 6 인치) 높이에서 거의 1 미터(약 39 인치) 높이까지 카트를 들어올려야 하는 일이 종종 있다. 불행하게도, 상기 낮은 높이에서 짐이 실린 구급차용 카트를 들어올리는 일은 수행원들이 등 부상을 입거나 또는 기존의 부상을 더욱 악화시킬 위험을 증가시킨다. 이러한 문제는 비만 환자를 처리하고 운반할 때 더욱 악화된다.
상기 배경에 대항하여, 본 발명은 카트 및 카트에 실린 환자를 들어올리고 및/또는 내리는데 필요한 거의 모든 노력을 담당하는데 사용되는 구급차용 카트에 유압 리프트 시스템을 제공한다. 본 발명은 비상의료서비스 및 구급차와 관련된 서비스를 위해 동력 리프트 구급차용 카트를 제공함으로써 짐이 실린 구급차용 카트를 상승 및 하강하는 신체적 스트레인과 관련된 문제를 해결한다. 따라서, 본 발명은 부상과 관련된 일을 줄이고 또한 헛수고 하는 작업시간 뿐만 아니라 치료 비용을 줄이는 능력을 가진다.
본 발명이 아래의 특별한 장점들을 제한하지 않지만, 주목해야 할 것은 본 발명이 수행원이 유압 리프트 시스템을 작동시키기 위해 버튼을 조작하는 것만으로 환자를 들어올리거나 내릴 수 있게 한다는 것이다. 본 발명의 유압 리프트 시스템을 사용할 때, 카트가 환자를 약 363 kg(약 700 lbs)까지 들어올리며, 따라서 수행원이 비만 환자를 처리할 때 수행원의 등이 부상을 당할 수 있는 상황으로 들어갈 수 있는 작업(scenario)을 카트가 처리할 것이다.
본 발명은 환자를 들어올리고 내리기 위해 또한 카트에 원활하고 균형잡힌 리프트 작동을 제공하기 위해 2개의 유압 리프트 실린더를 갖는 x-프레임 디자인을 사용한다. 환자의 무게가 수행원에게서 이양되어 유압 리프트 시스템으로 이동되기 때문에, 이제 양쪽 수행원들은 카트가 차량으로 들어갈 때 카트의 후미(조작자) 단부에서 무게를 유지하는 것을 도와줄 수 있게 된다. 카트의 후미 단부에 두 수행원을 배치할 수 있으므로 카트를, 특히 약 0.7 미터(약 30인치)보다 높은 바닥을 갖는 차량 안으로 용이하게 적재할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 환자를 카트로 운반하거나 카트에서 내리기 위해 수행원이 필요로 하는 적재 위치 모두를 충족시킬 정도로 무한한 높이 조정범위를 가진다는 것을 이해할 것이다.
하나의 실시예에서, 길이방향 연장 하부가이드에 의해 활주가능하게 지지된 제1활주부재를 갖는 휠 베이스(wheeled base)를 포함하는 전기유압 동력식 리프트 구급차용 카트가 설명되어 있다. 지지프레임은 길이방향 연장 상부가이드에 의해 활주가능하게 지지된 제2활주부재를 가지며, 휠 베이스 위에 배치된다. 휠 베이스에 대하여 지지프레임을 지탱하는 지지기구는 지지프레임과, 휠 베이스와, 제1활주부재 및 제2활주부재에 피벗가능하게 연결된다. 유압 리프트 시스템은 제1단부에서 제1활주부재에 피벗가능하게 장착되고, 제2단부에서 지지기구에 피벗가능하게 장착된다. 모터는 지지프레임과 휠 베이스 사이의 상대운동을 돕기 위하여 압력하의 작동유를 리프트 시스템에 송출하도록 카트에 장착된다. 파일럿(pilot) 작동식 체크밸브는 펌프가 카트를 필요한 위치에 유지하도록 동력을 받지 않을 때 리프트 시스템의 유압 실린더를 제위치에 "고정(lock)" 시킨다. 또한 수동 오버라이드(override)가 배터리 전력을 보존하고 또 전력이 없는 상황에서 백업(back-up)으로서 제공된다. 상술한 수동 오버라이드는 동력보조(power assist)를 받지 않고 카트를 상승 또는 하강할 때 사용될 수 있으며, 차량에서 내려놓을 때 착륙장치(undercarriage)를 떨어뜨리는데 사용될 수 있고, 차량에 적재할 때 착륙장치를 들어올리는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 실시예에서, 비상차량의 전기시스템에 의하여 배터리를 재충전하는 충전시스템이 설명되어 있다. 충전시스템은 배터리에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 접촉패드를 갖는 제1커넥터와; 상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 프롱(prong)을 구비한 제2커넥터를 포함한다. 상기 적어도 하나의 프롱은 상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉하였을 때 비상차량의 전기시스템에 배터리를 연결하는 전기회로를 완성한다.
본 발명의 상기 특징 및 다른 특징과 장점들은 첨부도면과 함께 본 발명의 양호한 실시예의 아래 설명으로부터 충분히 이해될 것이다. 청구항들의 기술적 범위는 청구항에 기재된 내용에 의해 한정되며, 본 설명에서 특별하게 기재된 특징 및 장점들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 대한 아래의 상세한 설명은 유사한 구성에는 유사한 참고부호로 지칭한 아래 도면 설명을 참고하여 읽을 때 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 완전히 상승된 위치에 놓인 본 발명에 의한 카트의 개략 측면도.
도 2는 하강한 위치에 있는 본 발명에 의한 카트의 개략 측면도.
도 3은 보기 쉽도록 부품들이 생략된, 본 발명에 의한 카트의 전면의 상승된 사시도.
도 4는 보기 쉽도록 부품들이 생략된, 본 발명에 의한 카트의 후미(조작자) 단부를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 카트의 상승된 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 유압시스템의 연결 도면.
도 7은 본 발명에 의한 카트의 후미(조작자) 단부를 상세히 도시한 도면.
도 8은 충전 연결을 보여주는 본 발명에 의한 카트의 일부분을 상세히 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 의한 충전시스템의 블록선도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 의한 비상차량의 운반실에 배치된 충전시스템의 부분들의 사시도.
도 12는 본 발명에 의한 컷아웃 회로의 전기 도선 회로.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 의한 충전 연결의 실시예를 보여주는 카트의 일부분을 상세히 도시한 도면.
숙련된 기술자는 도면의 구성요소들이 단순하고 명쾌하게 도시되어 있으며 반드시 축척대로 도시된 것이 아님을 인식할 것이다. 예를 들어, 도면에서 몇개의 구성요소들의 치수는 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 다른 구성요소에 비하여 과장되어 있다. 따라서, 몇가지 구성요소들의 부분 및 부품들은 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 생략되어 있을 것이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 의한 접을 수 있는 구급차용 카트가 부호 2로 도시되어 있다. 카트(2) 위에 환자(4)가 누워 있을 수 있고, 편리하게도 예를 들어 구급차의 운반실과 같은 상승면(elevated surface: 6)에 적재될 수 있다. 카트(2)는 약 0.9 m (약 34 인치)에 이르는 구급차 적재 높이에서 기능을 하므로 구급차용 카트를 구급차 안으로 적재하는 신체적 스트레인을 경감시킨다. 추가로, 비어있는 카트는 약 61 kg(약 135 파운드) 이하의 중량을 가진다. 카트(2)의 전체 치수는 길이 약 2.1 m(약 83인치), 폭 약 0.6 m(약 24인치), 완전히 하강한 도 2에 도시된 위치에서 높이 약 0.33 m(약 13인치)이다.
도 1에서, 카트(2)는 완전히 상승된 위치에 있다. 한 사람의 수행원이 카트의 선두단부(9)에 제공된 로딩휠(loading wheel: 8)을 상승면(6)에 두기 위해서 카트(2)의 후미단부(7)를 쥐고 상승한 위치로 조종할 수 있다. 아래에서 설명하게 되는 관련 유압 리프트 시스템(10)을 작동하여 착륙장치를 상승면(6)의 높이까지 유압으로 올릴 수 있어서 수행원이 도 2에 도시된 바와 같은 하강한 위치에 있는 카트(2)를 착륙장치에 옮길 수 있게 한다. 카트(2)가 완전히 하강한 위치에 있을 때 로딩휠(8) 및 스위벌휠(swivel wheel: 38)이 카트(2)를 상승면(6)에서 지탱한다.
유압 리프트 시스템(10)은 또한 하강한 위치에서 상승한 위치로 그리고 하강한 위치와 상승한 위치 사이의 무한수의 위치로 카트(2)을 유압식으로 들어올린다. 또한 유압 리프트 시스템(10)의 압력이 해제되어 카트(2)를 상승한 위치에서 하강한 위치로 그리고 하강한 위치와 상승한 위치 사이의 무한수의 위치로 하강시켜서 배터리 전력을 보존하고 전력이 없는 상황에서 백업으로서 보존한다. 또한 상술한 수동 모드는 동력 보조없이 카트를 들어올릴 때 사용될 수 있고, 차량에서 내릴 때 착륙장치를 떨어뜨리는 일에 사용될 수 있고, 차량에 실을 때 착륙장치를 들어올리는 일에 사용될 수 있다.
카트(2)의 착륙장치(11)는 상부프레임(12), 하부프레임(14), 및 하부프레임(14)에 대하여 상부프레임(12)을 지지하기 위해 상부프레임과 하부프레임 사이에 배치된 지지기구(16)를 포함한다. 상부프레임(12)은 대체로 직사각형이고, 도 3에 도시된 실시예에서 선두단부(9)에서 길이방향으로 연장하는 대향한 한 쌍의 측면프레임부재(20, 20')에 연결된 선두단부 프레임부재(18)를 포함한다. 후미단부(7)에서, 측면프레임부재들(20, 20')은 구부러진 U형상을 갖는 후미 단부 프레임부재(22)에 회전가능하게 연결된다. 프레임부재들(18, 20, 20', 22)은 금속, 라미네이트(laminate), 플라스틱 또는 이들의 조합과 같은 튜브형 재료이다.
도시된 실시예에서, 선두단부 프레임부재(18)는 대향한 측면프레임부재들(20, 20')에 회전가능하게 연결되고, 페르노-와싱턴, 인코포레이티드에 공통으로 양도된 특허인 미국특허 제6,701,545호에서 공개된 타입과 같은 드롭 프레임(drop frame)이고, 이 특허의 내용은 본원에서 참고하였다. 로딩휠(8)이 선두단부 프레임부재(18)에 설치되어 있다.
하나의 실시예에서, 상부프레임(12)은 도 1에 도시된 바와 같이 환자(4)가 누워있는, 도 3에서 부호 24로 도시된 환자 침대를 포함한다. 환자 침대(24)는 들어올릴 수 있는 등받침(26) 및 발판(38)을 포함한다. 등받침(26) 아래에는 도 5에 가장 잘 도시되어 있는 배터리(30)가 배치된다. 배터리(30)는 본 발명에 의한 유압 리프트 시스템(10)을 작동시키는데 필요한 전력을 제공하고, 카트로부터 제거되지 않고 외부소스로부터 전기적 연결을 통해 재충전될 수 있다. 용어 "배터리"는 단일셀 배터리 및 다중셀 배터리를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
하나의 실시예에서, 전기적 연결은 연장 코드(도시안됨)를 사용하여 만들어진다. 다른 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 전기적 연결은 일부분이 도시된 비상차량(202)에 배치된 카트 체결장치(200)를 통해 만들어진다. 카트(2)는 도시된 실시예에서 카트에 장착되어 있는 체결부재(206)에 인접한 전기적 접촉패드(204)를 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서, 전기적 접촉패드(204) 및 체결부재(206)는 각각 측면프레임부재(20, 40)에 제공된다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 전기적 접촉패드(204)는 클램프(205)를 통해 프레임부재(20)에 제거가능하게 체결된다. 도 13b에 도시된 다른 실시예에서, 전기적 접촉패드(204)는 플레이트(207)에 장착되고, 상기 플레이트는 길이방향 연장 스파인(spine: 209)과 같은 카트 프레임부재에 부착된다. 다른 실시예에서, 전기적 접촉패드(204)는 카트(2)의 하부프레임(14)에 체결부재(206)에 의해 배치되거나 또는 그 반대가 될 수 있다. 상술한 모든 실시예에서, 전기적 접촉패드(204)는 카트 체결장치(200)에 인접한 구급차용 카트의 측면에 배치된다.
상기 실시예들 중 어떤 실시예에서, 카트(2)가 비상차량에 배치되고 체결장치(200)가 체결부재(206)를 해제가능하게 고정하고 있을 때, 차량의 전기시스템과 같은 외부소스와 전기적 연결이 만들어진다. 전기적 연결은 체결장치(200)에 인접하게 제공되어 전기적 접촉패드(204)와 접촉하는 전기적 프롱(prongs)(208)을 사용하여 만들어진다. 이동가능한 보호 커버들이 접촉패드들 및 전기적 프롱들 중 한쪽 또는 모두에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
도 9를 참고하여, 비상차량(202)의 전기시스템(222)에 의하여 배터리(30)를 충전하기 위한 충전시스템(220)을 설명한다. 충전시스템(220)은 카트의 전기시스템(31)을 통해 배터리(30)에 전기적으로 접촉되어 있는 전기적 접촉패드(204)들을 둘러싸고 있는 제1커넥터(226)를 포함한다. 또한 충전시스템(220)은 전기적 프롱(208)들을 둘러싸고 있는 제2커넥터(228)를 포함한다. 위에서 미리 언급한 바와 같이, 각각의 전기적 프롱(208)은 각자의 접촉패드(204)와 접촉될 수 있으며, 함께 접촉될 때 충전을 위해 비상차량(224)의 전기시스템(222)에 배터리(30)를 연결하는 전기회로를 완성한다.
전기시스템(222)은 DC/AC 변환기(232)에 연결된 충전기(230), 및 전력을 상기 변환기(232)에 공급하는 차량의 전력시스템 또는 발전기(234)를 포함한다. 대안으로서, 충전기(230)는 외부 AC 라인(236)을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 변환기(232)는 어떤 종래 방식의 발전기(234)로부터 나오는 DC 전력을, 충전기(230)에 전력을 공급하기에 적절한 AC 전력으로 변환하기에 적절한 어떤 종래 방식의 변환기이다. 충전기(230)는 카트(2)의 배터리(30)를 충전하기에 적절한 어떤 종래 방식의 충전기이다. 충전시스템(220)은 하나의 실시예에서 비상차량이 적절한 DC 출구(outlet)와 함께 구성되지 않은 경우 충전기(230) 및 변환기(232)를 포함하는 것으로 이해해야 한다. 여전히 다른 실시예에서, 충전시스템은 적절한 AC 출구가 비상차량에서 이용될 수 있는 경우에 충전기(230)를 포함한다.
도 9를 계속 참고하면, 충전기(222)로부터 나온 전력은 전선(238)을 통해 제2커넥터(228)로 공급된다. 하나의 실시예에서, 전선(238)은 한 단부에서 플러그(240)를 가지며, 전기 프롱(208)들에 전력을 공급하기 위해 다른 단부에서 제2커넥터(228)에 배선연결된다(hard wired). 다른 실시예에서, 다른 플러그(242)가 다른 단부에 제공되며 이것이 제2커넥터(228)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 양 실시예에서, 전선(238)도 역시 충전기(230)에 전기 접속된 적절한 플러그 리셉터클(plug receptacle: 244)에 제거가능하게 부착될 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서, 다수의 플러그 리 셉터클(244)이 비상차량(202)의 운반실(246)에서 여러 장소에 설치된다. 앞서 언급한 바와 같이, 하나의 실시예에서 제2커넥터(228)가 카트 체결장치(200)에 장착되어 있어서, 카트(2)가 카트 체결장치(200)에 고정될 때 배터리(30)와 충전용 전기시스템(222) 사이에 전기적 연결이 만들어진다.
또한 제2커넥터(228)가 카트 배터리를 충전할 뿐만 아니라 또한 카트나 비상차량에 부착해야 하는 보조 의료장비를 충전(또는 전력보급)하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어 의료장비의 플러그를 위한 출구(229)는 카트 프레임에 편리하게 배치되거나 또는 신축자재의(retractable) 신장코드로서 의료장비의 전기시스템(222) 및/또는 배터리(30)에 전기적 연결을 제공하는데 이용될 수 있다.
카트 체결장치(200)는 장착 패드(248)들을 경유하여 운반실 내의 여러 장소에 장착될 수 있다. 따라서, 하나의 실시예에서, 플러그 리셉터클(244)은 각각의 장착 패드(248)에 인접하게 설치되어서 제2커넥터(228)의 편리한 전기접속점을 전선(238)을 통해 전기시스템(222)에 제공한다. 또한, 제2커넥터(228) 및 전선(238)은 전력 리셉터클(244)로부터 전선(238)을 분리함으로써 운반실로부터 전체가 제거될 수 있으며, 이는 운반실을 규칙적으로 세척하고 살균할 필요가 있을 때 명백히 편리하다.
또한, 제2커넥터(228)는 하나의 실시예에서 체결장치(200)에 분리가능하게 장착되어 있음을 이해할 것이다. 그러한 실시예에서, 전선(238)은 비상차량 내의 다른 휴대용 장비가 충전시스템(220)에 연결될 수 있도록 연장될 수 있었다. 또한 다른 휴대용 장비가 제2커넥터(228)에 전기적으로 인터페이스될 수 있도록 제2커넥터(228)에 고정하는 어댑터 세트(도시 안됨)가 제공될 수도 있다. 더구나, 제2커넥터(228)는 운반실(246)내의 여러 장소에 장착될 수 있음을 이해할 것이다. 체결 암, 녹각(antler) 타입의 체결시스템, 벽 등과 같은 여러 장착 장소를 수용하기 위해 특별한 장착부(도시 안됨)가 설치될 수 있다.
도 9로 돌아가서, 하나의 실시예에서, 전기 프롱(208)들은 제2커넥터(228)의 측면(250)에 있는 각각의 구멍(도시 안됨) 내에 활주식으로 장착되어 연장된 위치로 탄성 편의된다(spring-biased). 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서, 프롱(208)들이 외측으로 연장하고 있는 측면(250)은 제1커넥터(226)의 측면(252)의 평행사변형 모양과 상호보완하는 형상이다. 측면들(250, 252)의 상호보완 형상은 접촉패드(204)들과 전기 프롱(208)들 사이의 적절한 연결이 달성된다는 것을 보장한다. 커버(254)는 핀(pin)들이 위에서부터 접촉패드들에 놓일 때 이물질이 핀들에 접촉하는 것을 방지하도록 제공될 수 있다.
전기 프롱(208)들은 제2커넥터(228)의 하우징(224)에 제공된 각각의 코일스프링(256)에 의하여 탄성 편의된다. 하나의 실시예에서, 프롱(208)들은 전선(238)에 배선연결되거나, 또는 전선(238)의 플러그(242)를 위한 하우징(224) 내의 리셉터클(258)에 배선연결된다. 다른 실시예에서, 프롱(208)들이 접촉패드(204)들과의 초기 접촉에 의하여 이동될 때, 프롱들은 상기 프롱들에 동력을 부여하는 전기접점(260)들에 활주식으로 접촉하게 될 것이다. 여전히 다른 실시예에서, 전기접점(260)들 및/또는 프롱(208)들은 상기 프롱들이 접촉패드(204)들로부터 분리될 때 회로의 동력을 차단하는 적어도 하나의 안전 인터록 스위치(262)에 배선연결될 수 있다. 안전 인터록 스위치(262)는 하나의 실시예로서 기계적으로 작동되고, 다른 실시예로서 자기방식으로(magnetically) 작동된다. 따라서, 상기 실시예들에서 전기 프롱(208)들은 접촉패드(204)들과 접촉하지 않을 때에는 활동하지 않는다.
본 발명의 충전시스템(220)의 안전 특성들 중 하나는, 충전중일 때에는 카트(2)가 작동(상하이동)할 수 없다는 것을 이해할 것이다. 또한 도 12를 참고하면, 카트(2)가 운반실(246)에 적재되어 체결장치(200)에 고정될 때, 카트의 전기시스템(31)에 제공된 검출회로(264)는, 접촉패드(204)들과 전기 프롱(208)들 사이의 접촉을 통해 충전시스템(220)과 전기적 연결이 이루어졌음을 검출한다. 이러한 연결 때문에, 검출회로(264)는 모터(80)를 전진 방향 또는 후진 방향으로 작동시킴으로써 카트(2)의 상승 또는 하강을 명령하는데 사용되는 제어장치(266)를 불능화시킨다. 따라서, 카트(2)는 운반중에는 상승될 수 없으며, 그렇지 않으면 환자와 수행원 및 장비에 위험한 상황을 초래할 수도 있을 것이다.
본 발명의 충전시스템(220)의 상술한 안전 특성에 부가하여, 상기 충전시스템을 사용하면 값비싼 니켈 카드뮴 배터리를 사용할 필요가 없이, 연산 배터리(lead acid battery)를 효율적으로 사용할 수 있다. 니켈 카드뮴 배터리는 연산 배터리보다 상당히 값이 비싸며, 또한 사용자가 완전한 방전시까지 사용하고 완전히 충전될 때를 기다려야 할 것을 요구한다. 그러나, 니켈 카드뮴 배터리를 완전히 방전하고 완전히 충전될 때를 기다리는 것은 다수의 문제를 가진다. 그러한 배터리가 완전히 소모되지 않거나 완전히 충전되지 않은 경우에 설치되면 메모리가 배터리의 사용수명을 감소시키고, 추가의 교체 비용을 더하게 되고, 현장에서 작업을 더하게 된다. 현장에서, 사용자는 충전을 유지할 수 없는 배터리와 예기치 않게 직면할 수 있으며, 충전 메모리 때문에 리프트 메카니즘을 무용하게 만든다. 또한 여분의 배터리를 가지고 다니는 것은 구제 상황으로 가지고 가야할 다른 더 중요한 장비를 필요로 하는 시간에 민감한 상태에서는 실용적이지 못하다. 본 발명의 충전시스템은, 니켈 카드뮴 배터리와 달리 연산 배터리가 메모리를 가지고 있지 않으며 따라서 연속적으로 충전될 수 있기 때문에 상기와 같은 문제를 회피한다.
연산 배터리가 연속적으로 충전될 수 있기 때문에, 본 발명의 충전시스템은 다수의 이점을 제공한다. 예를 들어, 카트(2)가 비상차량(202)의 운반실(246)에 배치될 때마다. 배터리(30)는 충전시스템(220)에 의하여 충전된다. 배터리가 연산에 기초하기 때문에, 배터리가 완전히 충전된 경우나 조금 충전될 필요가 있는 경우에도 차이가 없다. 카트가 운반실에서 제거되면 카트는 배터리로 작동한다. 상술한 바와 같이, 배터리(30)는 하나의 실시예에서 완전히 충전된 배터리에서 충만하게 짐을 실은 카트를 대략 20번 정도 순환시킬 수 있는 능력을 가진다.
그러나, 실제로 사용할 때, 카트(2)는 대부분 픽업한 환자 한 사람에 대해 4시간 동안 순환 또는 작동될 필요가 있는 것 같다. 순환과정은, 카트를 운반실에서 꺼낼 때 카트 다리를 내리고; 카트에 환자를 싣기 위해 카트를 내리고; 카트와 환자가 운반실로 들어갈 수 있게 하는 높이로 카트와 환자를 올리고; 카트가 완전히 운반실로 들어갈 수 있도록 카트의 착륙장치를 올리는 것을 포함한다. 이 시점에서, 카트(2)는 다시 한번 더 충전시스템(220)에 연결되고, 충전시스템이 카트와 환자를 비상시설로 운반하는 동안에 배터리(30)를 재충전한다. 사용시에 배터리의 충전 주기와 카트의 사용 사이의 시간 때문에 배터리 충전시에 중대한 저하(drop)를 일으키지 않고 배터리가 여러 번의 주기를 통해 카트를 작동시키기에 충분한 전력을 가지게 되는 그러한 배터리 치수가 되기 때문에, 충전시스템(220)은 조작자에게 눈에 보이게 될 것으로 생각된다. 그것은 니켈 카드뮴 배터리로서는 불가능하다.
하나의 실시예로서 24 VDC 및 25 암페어를 제공하는 배터리(30)는 재충전을 필요로 하기 전에, 약 227 kg(약 500 파운드)의 환자를 지탱하는 동안에 하부프레임(14)에 대하여 상부프레임(12)을 약 20번 정도 상승 및 하강시키기에 충분한 에너지를 공급한다. 순환 회수는 카트를 상승한 위치(도 1)에서 하강한 위치(도 2)로 내릴 때 전력을 보존하기 위해, 수동 오버라이드와 중력을 이용함으로써 증가될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 전압 및 암페어가 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부프레임(12)은 각각의 측면프레임부재(20, 20')에 회전가능하게 장착되어 있는 한 쌍의 측면암 지지부(32, 32')를 추가로 포함한다. 한 쌍의 측면암 지지부(32, 32')는 각각의 측면프레임부재(20, 20')의 중심축선인 축선에 대하여 회전한다는 것을 이해할 것이다. 각각의 측면암 지지부(32, 32')는 수직 상승위치에서 거의 수직 하강위치로 또는, 도 3에 도시된 바와 같이 외향 연장 위치로 약 180도를 회전할 수 있다.
다른 실시예에서, 상부프레임(12)은 도 9에서 대체로 부호 34로 도시된 다목적 롤인 카트(roll-in cot)를 해제가능하게 수용하기 위한 지지플랫폼이다. 상부프레임(12)은 이 실시예에서 등받이(26) 및 발판(28)(도 3)이 없이 제공되어 있고, 다목적 롤인 카트, 예를 들어 미국특허 제4,037,871호 및 PCT 출원 PCT/US01/45144(WO 0239944)에 공개된 타입과 같은 카트를 지지하기 위해 장착결합부(36)를 구비하고 있으며, 상기 특허들은 공통으로 페르노 와싱턴, 인코포레이티드에 양도되었으며 본원에서 전체를 참고하고 있다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하부프레임(14)은 대체로 직사각형이며, 각 코너에서 한 세트의 스위벌휠(38)을 가지고 있다. 상기 휠(38)은 발로 조작되는 로킹기구를 갖는 종래 방식의 캐스터휠이 될 수 있다. 하부프레임(14)은 적재단부와, 하부프레임(14)의 대략 중간부와 후미단부에 각각 제공된 3개의 가로(transverse) 프레임부재(42, 42', 42")에 의해 분리된 한 쌍의 길이방향 연장 측면프레임부재(40, 40')를 포함한다.
지지기구(16)는 한 쌍의 제1병렬다리(44, 44')와 한 쌍의 제2병렬다리(46, 46')를 포함하는 x-프레임이다. 상기 다리(44, 46 및 44', 46)들 쌍의 각각은 피벗 브레이스(brace) 또는 연결부(48)에 의해 중간 장소에서 피벗가능하게 연결된다. 상부프레임(12)은 도 1에 가장 잘 도시되어 있는, 피벗(50)(프레임(12)의 양쪽에 있는 피벗들은 동일하다)에 의해 제1병렬다리(44, 44') 각각에 연결된다. 한 쌍의 제1병렬다리(44, 44')의 하단부들은 제1활주부재(52)에 의하여 하부프레임(14)에 피벗가능하게 연결된다.
도 3을 참고하면, 제1활주부재(52)는 길이방향 연장 베어링지지부 또는 가이드(56)에 의해 활주가능하게 지지되며 브라켓(58)에 장착된 선형베어링(54)을 포함한다. 필요하면, 선형베어링(54) 및 브라켓(58)은 단일 구성품이 될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가이드(56)는 하부프레임(14)의 가로 프레임부재(42', 42")들 사이에 장착된다. 제1병렬다리들(44, 44')의 하단부들은 브라켓(58)에 피벗가능하게 장착된다. 제2병렬다리들(46, 46')의 하단부들은 또한 피벗(60)에 의하여 하부지지프레임(14)의 선두 가로 프레임부재(42)에 피벗가능하게 연결된다. 제2병렬다리들(46, 46')의 상단부들은 제2활주부재(62)에 의하여 상부프레임(12)에 피벗가능하게 연결된다. 제2활주부재(62)는 길이방향 연장 베어링지지부 또는 가이드(66)와, 브라켓(68)에 의해 활주가능하게 지지된 선형베어링(64)을 포함하고, 상기 브라켓(68)에는 제2병렬다리(46, 46')들의 상단부들이 피벗가능하게 장착된다. 가이드(66)는 횡방향(laterally) 연장 브레이스(70)에 의해 상부프레임(12)에 장착된다.
유압 리프트 시스템(10)이 또한 제2병렬다리들(46, 46')과 제1활주부재(52) 사이에 피벗가능하게 장착된다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유압 리프트 시스템(10)은 한 쌍의 유압실린더(72, 72')를 이용한다. 실린더들(72, 72')의 하단부들은 브라켓(58)에서 어긋나서 피벗되고 제1활주부재(52)와 함께 이동한다. 실린더들(72, 27')의 상단부들은 피벗 브레이스 또는 연결부(48) 위에서 제2병렬다리들(46, 46') 사이에 장착된 바 부착부(bar attachment: 74)에서 어긋나서 피벗된다. 연결부(48) 위에 장착된 바 부착부(74)는 상승 순서의 시작시에 기계적 장점을 제공하며, 즉 기계적 리프트의 약 1.8 kg(약 4 파운드)보다 약간 작은 중량이 환자의 약 0.45 kg(약 1파운드)마다 필요로 한다.
따라서, 하나의 실시예로서, 행정이 약 25.4 cm (약 10인치)이고 작동압력이 약 13.8 MPa(약 2000 psi)이며 직경이 2.54 cm(약 1인치)인 한 쌍의 유압실린더에 기초하여, 카트(2)는 몸무게 약 317.5 kg(약 700 파운드)의 환자를 들어올릴 수 있 다. 또한 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유압 리프트 시스템(10)의 전기-유압시스템(76)이 카트(2)에서 한 쌍의 유압실린더(72, 72') 사이에 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 보호커버(210)가 제공되어 전기-유압시스템(76)을 봉합하고 있다. 전기-유압시스템(76)은 도 6을 참고하여 아래에 상세히 설명될 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전기-유압시스템(76)은 수직 조절이 가능한 구급차용 카트(2)를 유압방식으로 작동시키는 역할을 하며, 배터리(30)(도 5)에 의해 전력을 받아 저장소(84)로부터 작동유를 공급하기 위한 펌프(82)를 구동하는 전기모터(80)를 갖는 동력장치(power unit: 78)와, 유압제어회로(86)를 포함한다. 동력장치(78)는 저장소(84)로부터 제어회로(86)의 제1브랜치(branch: 92) 또는 제2브랜치(94)로 작동유를 공급하도록 두 방향으로 작동될 수 있다. 도시된 실시예에서, 체크밸브(98, 98')는 파일럿 제어식 체크밸브이다. 또한 도시된 바와 같이, 펌프(82)는 상류측에 제공된 배압회로(95)와 함께 체크밸브들(90, 90' 및 98, 98')의 쌍들 사이에 유체 흐름이 가능하게 연결된다. 배압회로(95)는 갑작스러운 반사운동이 없이 유압실린더의 원활하고 균일한 운동을 보장하고, 스프링제어식 언로딩밸브(96) 및 저압릴리프밸브(104)를 포함한다. 저압릴리프밸브(104)는 약 1034 KPa(약 150 psi)을 초과하는 배압(back pressure)을 방출하도록 설정된다.
동력장치(78)에서부터 실린더들(72,72')의 신장측으로 연장하는 제어회로(86)의 제1브랜치(92)에는, 고압릴리프밸브(100)가 배치되어 13.8 MPa(2000 psi)을 초과하는 라인 압력을 방출하도록 설정된다. 고압릴리프밸브(100)의 하류측에는 조정가능한 보정공급밸브(102)가 배치된다. 공급밸브(102)는 전진 및 후퇴 공급 범위를 넓게 제공하며, 따라서 작동유가 제어된 안전한 속도로 실린더들(72, 72')에 제공된다는 것을 보장한다. 그러나, 우회 체크밸브(103)가 공급밸브(102) 주위에 배치되어 유압 실린더들(72,72')의 신장측에 적절한 유체 흐름이 공급된다는 것을 보장하고, 이에 의해 카트(10)에 실린 환자를 동력하에서 들어올릴 때 실린더들(72,72')의 원활한 신장을 보장하게 된다.
추가로, 우회 체크밸브(103)는 아래 문단에서 더 상세히 설명하게 되는 카트(2)를 수동으로 들어올릴 때 유압 실린더들(72,72')의 신장측에서 진공이 형성되지 않는다는 것을 보장한다. 유압 실린더들(72,72')은, 이 실린더들(72,72')을 신장함으로써 하부프레임(14)에 대해 카트(2)의 상부프레임(12)를 들어올리기 위하여, 모터(80)가 제1브랜치(92)에 압력으로 유체를 공급하도록 작동될 때에 동력을 받는 상태에 놓이게 된다. 하나의 실시예에서, 동력장치(78)로부터 제1브랜치(92)로 공급되는 작동유의 공급속도는 약 3 리터/분(약 0.80 GPM)이다.
상기 제1브랜치(92)에 평행하고 실린더들(72,72')의 후퇴측과 동력장치(78) 사이로 연장하는 제2브랜치(94)에는, 고압릴리프밸브(105)가 배치되어 13.8 MPa(2000 psi)을 초과하는 라인 압력을 방출하도록 설정된다. 고압릴리프밸브(105)의 하류측에는 파일럿 제어식 체크밸브(98')가 배치된다. 모터(80)는 실린더들(72,72')을 후퇴시킴으로써 하부프레임(14)에 대해 상부프레임(12)을 낮추기 위하여 제2브랜치(94)에 압력으로 유체를 공급하도록 작동된다. 하나의 실시예에서, 동력장치(78)로부터 제2브랜치(94)로 공급되는 작동유의 공급속도는 약 2.3 리터/분(약 0.6 GPM)이다.
제1브랜치(92)와 제2브랜치(94) 사이에 배치된 한 쌍의 수동조작식 스프링-복귀밸브(106, 106')는 카트(2)를 수동으로 하강 또는 상승시키는데 사용된다. 수동조작식 스프링-복귀밸브들(106, 106')의 출구들은 저장소(84)로 향한다. 제2브랜치(94)의 공급방향으로만 흐르게 하는 체크밸브(108)는 수동조작식 스프링-복귀밸브들(106, 106')을 작동시켜 카트(2)를 수동으로 내릴 때 유압 실린더들(72,72')의 바닥측에 진공이 형성되지 않는다는 것을 보장한다.
카트의 하강한 위치를 카트(2)의 초기 위치로서 취하면, 동력장치(78)의 펌프(82)는 유체를 관련된 파일럿 제어식 체크밸브(98)를 통해 압력보정된 체크밸브(102)로 보내고, 우회 체크밸브(103)를 통해 제1브랜치(92)로 보낸다. 작동유를 제1브랜치(92)로 공급하면 또한 제2브랜치(94)의 체크밸브(98')를 개방시켜 작동유가 실린더들(72,72')의 바닥에서부터 펌프(82)의 입구로 흐르게 된다는 것을 이해할 것이다.
실린더들(72,72')을 상승시키는데 필요한 압력에 도달될 때, 실린더들(72,72')은 유체 흐름과 압력 강하의 성질들에 의존하여 최대 속도에 도달될 때까지 연속적으로 천천히 가속될 것이다. 이러한 과정에서, 우회 체크밸브(103)를 통해 공급밸브(102)의 입구까지 이르는 제1브랜치(92)내의 압력은, 펌프(82)에 의해 공급된 유체량이 공급밸브(102) 및 우회 체크밸브(103)를 통해 흐르는 최대 유체량보다 크기 때문에 실린더들(72,72') 내의 압력을 초과할 것이다. 따라서, 그때 제1브랜치(92)내의 초과 유체량은 공급밸브(102)를 통해 배출됨으로써 저장소(84)로 방출된다. 이 다음에 일정한 상승운동이 동력장치(78)가 꺼질 때까지 실행된다.
동력장치(78)를 끈 직후에 즉 카트(2)의 상부프레임(12)에 필요한 높이에 도달될 때, 제1브랜치(92)의 파일럿 작동식 체크밸브(98)는, 입구에서의 압력이 실린더 내의 압력을 초과하지 않는 한 폐쇄된 채로 유지되고, 또는 동력장치를 반대방향으로 작동시킴으로써 개방된다. 따라서, 실린더들(72,72')은 후퇴되지 않는다. 정확하게는 동력장치를 역방향으로 작동시킴으로써 상부프레임(12)을 하강시킬 때 제2브랜치(94)에서 반대 작용이 일어난다.
도 7에서, 본 발명에 의한 카트(2)의 후미(조작자) 단부(7)의 확대된 도면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 카트의 후미(조작자) 단부(7)는 단부 프레임부재(22)를 제공하며, 상기 단부 프레임부재는 구부러진 U 형상을 가지며, 선두단부 프레임부재(18)(도 3)와 같이, 또한 다수의 로킹위치를 갖는 드롭 프레임이다. 후미 단부 프레임부재(22)가 양손으로 상승 또는 하강될 수 있으며, 또 구부러진 U 형상과 함께, 이에 의해 양호한 인간환경공학적으로 부상을 줄이기 위해 추가의 상승점을 제공하며, 제한된 공간에서 용이한 조종성을 위해 카트의 전체 길이를 감소시킨다.
후미 단부 프레임부재(22)에는 동력장치(78)(도 6)의 모터(80)를 배터리(30)(도 5)에 의해 활성화시키는데 사용되는 온/오프 버튼(212)이 설치된다. 배터리 충전 지시기(214)가 또한 설치되어 배터리의 충전상태를 나타낸다. 비교적 큰 엄지손가락 제어스위치들(216, 216')도 후미 단부 프레임부재(22)에 설치되어 카트(2)의 상하작동을 제어하는데 사용된다. 후미 단부 프레임부재(22)의 U 형상과 비교적 큰 손가락 제어스위치들(216, 216')은 프레임부재(22)를 따라서 손의 크기 및 잡는 지점의 넓은 범위를 제공하며, 이에 의해 양쪽 세트의 손들이 후미(조작자) 단부(7)에서 카트를 쥐고 있는 동안에 두 조작자가 카트를 싣기에 용이하게 된다. 카트(2)의 수동조작을 위한 액추에이터(218)가 또한 후미(조작자) 단부(7)에 제공된다.
본 발명이 어떤 양호한 실시예를 참고하여 설명되어 있지만, 상술한 본 발명의 개념의 정신 및 범위 안에서 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들어, 모든 릴리프밸브들은 조정이 가능하게 변화될 수 있으며, 하나의 실시예에서 상술한 압력이 적절하지만 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다른 시스템 압력을 사용해도 좋다. 따라서, 본 발명은 공개된 실시예로 제한하지 않으며 다음 청구범위에 의해서 허용된 완전한 범위를 가지는 것으로 생각된다.

Claims (20)

  1. 비상차량의 전기시스템에 의하여 배터리를 재충전하기 위한 충전시스템으로서,
    상기 배터리에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 접촉패드를 갖는 제1커넥터; 및
    상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 프롱(prongs)을 구비한 제2커넥터를 포함하고,
    상기 제1커넥터는 상기 배터리를 소유하는 동력식 카트(powered cot)에 배치되고, 상기 동력식 카트는 리프트 시스템과, 상기 배터리가 상기 전기시스템에 전기적으로 접속되어 상기 충전시스템을 경유하여 충전할 때 상기 리프트 시스템을 동작불능하도록 구성되는 전기회로를 갖고;
    상기 적어도 하나의 프롱은 상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉하였을 때 상기 비상차량의 전기시스템에 상기 배터리를 연결하는 전기회로를 완성하고, 상기 제2커넥터는 상기 비상차량에 제거가능하게 장착되는, 충전시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1단부에서 상기 제2커넥터에 연결되고 제2단부에서 상기 전기시스템에 제거가능하게 연결될 수 있는 전선을 추가로 포함하는 충전시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프롱은 이동할 수 있는, 충전시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프롱은 연장된 위치에서 탄성 편의되는, 충전시스템.
  5. 제1항에 있어서, 제1단부에서 상기 제2커넥터에 제거가능하게 연결되고 제2단부에서 상기 전기시스템에 제거가능하게 연결될 수 있는 전선을 추가로 포함하는 충전시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1커넥터는 제1형상을 갖는 제1측면을 구비하고, 상기 제2커넥터는 상기 제1형상과 상호보완하는 형상을 갖는 제2측면을 구비하는 충전시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1커넥터는 제1형상을 갖는 제1측면을 구비하고, 상기 제2커넥터는 상기 제1형상과 상호보완하는 형상을 갖는 제2측면을 구비하고, 상기 적어도 하나의 접촉패드가 상기 제1측면에 제공되고, 상기 적어도 하나의 프롱이 상기 제2측면에 제공되는, 충전시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프롱이 상기 적어도 하나의 패드와 접촉하지 않을 때 상기 적어도 하나의 프롱을 상기 전기시스템으로부터 분리하는 분리스위치를 추가로 포함하는 충전시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1커넥터는 제1형상을 갖는 제1측면을 구비하고, 상기 제2커넥터는 상기 제1형상과 상호보완하는 형상을 갖는 제2측면을 구비하고, 상기 적어도 하나의 접촉패드가 상기 제1측면에 제공되고, 상기 적어도 하나의 프롱이 상기 제2측면에 제공되고, 상기 제1형상은 부등변 사각형인, 충전시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1커넥터는 상기 배터리를 소유하는 동력식 카트에 배치되고, 상기 제2커넥터는 비상차량의 고정장치에 장착되는 충전시스템.
  11. 제1항에 있어서, 충전기와, 제1단부에서 상기 제2커넥터에 연결되고 제2단부에서 상기 충전기에 제거가능하게 연결될 수 있는 전선과, 한 단부에서 상기 충전기에 연결되고 다른 단부에서 상기 전기시스템에 연결되는 DC/AC 전원변환기를 추가로 포함하는 충전시스템.
  12. 제1항에 있어서, 충전기와, 제1단부에서 상기 제2커넥터에 연결되고 제2단부에서 상기 충전기에 제거가능하게 연결될 수 있는 전선과, 한 단부에서 상기 충전기에 연결되고 다른 단부에서 상기 전기시스템에 연결되는 DC/AC 전원변환기를 추가로 포함하고, 상기 충전기는 상기 DC/AC 전원변환기를 통해 상기 전기시스템 대신에 외부 AC 전원으로부터 AC 전력을 선택적으로 수용하는 충전시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프롱이 상기 적어도 하나의 패드와 접촉하지 않을 때 상기 적어도 하나의 프롱을 상기 전기시스템으로부터 분리하는 분리스위치를 추가로 포함하고, 상기 분리스위치는 기계식 분리스위치와 자기 분리스위치로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 충전시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 배터리는 연산(lead acid)에 기초하는, 충전시스템.
  15. 제1항에 따른 충전 시스템을 사용하여 동력식 리프트 카트의 배터리를 충전하는 방법.
  16. 제1항에 따른 충전시스템을 사용하여 리프트 시스템을 갖는 동력식 카트의 배터리를 충전하는 방법으로서,
    상기 충전 방법은 상기 배터리가 상기 충전시스템에 의하여 충전될 때마다 상기 리프트 시스템의 작동을 자동으로 방지하는 것을 포함하는 충전방법.
  17. 비상차량으로서,
    전기시스템과;
    배터리에 의하여 전력을 받는 리프트 시스템과, 상기 배터리가 상기 전기시스템에 전기적으로 접속되고 충전시스템을 경유하여 충전할 때 상기 리프트 시스템을 동작불능하도록 구성되는 전기회로를 갖는 동력식 카트; 및
    상기 전기시스템에 의하여 상기 배터리를 재충전하기 위한 충전시스템을 포함하고,
    상기 충전시스템은 상기 배터리에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 접촉패드를 갖는 제1커넥터와; 상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉할 수 있도록 구성된 적어도 하나의 프롱을 구비하며 상기 비상차량에 제거가능하게 장착된 제2커넥터를 포함하고, 상기 제1커넥터는 상기 배터리를 소유하는 상기 동력식 카트에 배치되고, 상기 적어도 하나의 프롱은 상기 적어도 하나의 접촉패드와 접촉하였을 때 상기 비상차량의 상기 전기시스템에 상기 배터리를 연결하는 전기회로를 완성하는, 비상차량.
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