裴 瑜，王媛媛，姜 夢(mèng)，冉 麗，劉佳珺，唐心一，李韞韜，鄒建中

（重慶醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，重慶市超聲醫(yī)學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400016）

0 引言

作為自然災(zāi)害救援中的主要轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，傳統(tǒng)擔(dān)架由于自身結(jié)構(gòu)及使用方法的限制，往往無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的救援環(huán)境，使救援無(wú)法及時(shí)、有效進(jìn)行。專用擔(dān)架是用于某種特殊環(huán)境地域、運(yùn)輸符合某種傷病情需要的擔(dān)架，其中包括以擔(dān)架為主體的短途運(yùn)輸平臺(tái)或治送結(jié)合平臺(tái)。當(dāng)前有海上艦船專用擔(dān)架、海上漂浮式擔(dān)架、通用型機(jī)載擔(dān)架、雪地沙漠擔(dān)架、組合滑橇式擔(dān)架、高原型擔(dān)架等多種專用擔(dān)架的研究[1-3]，也有擔(dān)架的組合型應(yīng)用研究[4]，辛松巖等[5]也進(jìn)行過(guò)數(shù)字式保溫?fù)?dān)架的研制，更有適于將傷病員從搶救現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至CT/MRI檢查的多功能急救保護(hù)擔(dān)架研制等[6]。且專用擔(dān)架在某種特殊環(huán)境地域能發(fā)揮很好的效果。張慧等[7]本著快速、有效、方便的目的，研制了一款組合便攜式多功能急救裝置，符合平戰(zhàn)結(jié)合的需求，但遇到水、陸等多種災(zāi)害的復(fù)雜救援環(huán)境下很難正常轉(zhuǎn)運(yùn)患者。目前也未見(jiàn)能同時(shí)運(yùn)用于多種惡劣環(huán)境下的轉(zhuǎn)運(yùn)裝置研究。

1 需求分析

據(jù)聯(lián)合國(guó)國(guó)際救援組織統(tǒng)計(jì)，70%的人在災(zāi)難發(fā)生的時(shí)候直接喪失生命，而30%的人是由于救援的不及時(shí)和救援場(chǎng)合的復(fù)雜耽誤了最佳救援時(shí)間[8]。地震、泥石流、海嘯等災(zāi)難對(duì)人類產(chǎn)生巨大的危害。傳統(tǒng)擔(dān)架自身質(zhì)量較大，攜行和使用都不太方便。目前臨床上使用的擔(dān)架主要由擔(dān)架桿、抬柄和帆布構(gòu)成，為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，不能折疊變形，功能單一，且需要多人參與抬運(yùn)。面對(duì)復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境，傳統(tǒng)擔(dān)架根本無(wú)法使用，主要通過(guò)徒手的背、抱、攙扶等方法轉(zhuǎn)運(yùn)到指定地點(diǎn)，同時(shí)不能提供輸氧、輸液等功能，缺乏水上救援等設(shè)施[9]，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，不能及時(shí)地給予傷員急救措施，其生命隨時(shí)都面臨威脅?；颊呒本绒D(zhuǎn)運(yùn)對(duì)運(yùn)輸過(guò)程也有很高的要求，高質(zhì)量的運(yùn)輸過(guò)程可以節(jié)省許多時(shí)間，而這些寶貴的時(shí)間往往可挽救很多人的生命。基于現(xiàn)有擔(dān)架存在的上述問(wèn)題，亟須研制一種能同時(shí)適用于多種惡劣環(huán)境的多功能轉(zhuǎn)運(yùn)裝置。

2 設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)定位為可重用性、可重構(gòu)性和可擴(kuò)充性3個(gè)方面，擔(dān)架結(jié)構(gòu)變形靈活，能應(yīng)用于特殊復(fù)雜環(huán)境領(lǐng)域。在擔(dān)架功能上，把設(shè)計(jì)定位在能適應(yīng)不同的體位功能（仰臥、俯臥、坐位）和及時(shí)的基礎(chǔ)治療以及對(duì)特定環(huán)境的高度適應(yīng)性。尺寸設(shè)計(jì)：長(zhǎng)210 cm，寬55 cm，高15 cm；折疊后尺寸：長(zhǎng)80 cm，寬55 cm，高25 cm。材質(zhì)：采用碳纖維，質(zhì)輕堅(jiān)固，具有耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等優(yōu)點(diǎn)，可在潮濕、炎熱、寒冷等環(huán)境中使用。擔(dān)架總質(zhì)量：5～7 kg。

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

擔(dān)架由架桿、把手、太陽(yáng)能照明裝置、氣墊、連接機(jī)構(gòu)、提手、護(hù)帶、急救儀器盒等組成，如圖1～2所示。

圖1 擔(dān)架結(jié)構(gòu)圖

圖2 擔(dān)架三維圖

2.1.2 功能設(shè)計(jì)

擔(dān)架對(duì)于使用雙方具有專門(mén)的功能設(shè)計(jì)。救護(hù)人員可在搬運(yùn)時(shí)根據(jù)具體環(huán)境狀況及時(shí)調(diào)整擔(dān)架結(jié)構(gòu)，能進(jìn)行抬式、背式、氣墊式3種狀態(tài)切換，使其不僅能水陸兩用，還能保證擔(dān)架正常通行于狹窄路段、垂直空間等特殊救援環(huán)境，在轉(zhuǎn)運(yùn)途中如傷員體征不穩(wěn)定可予以輸液、止血、輔助呼吸等相關(guān)基礎(chǔ)治療。傷員在轉(zhuǎn)運(yùn)中的體征數(shù)據(jù)可及時(shí)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)具體環(huán)境及傷員情況個(gè)性化配備急救設(shè)備，如有需要可臨時(shí)搭建簡(jiǎn)易手術(shù)室對(duì)傷員實(shí)施搶救。擔(dān)架配置有語(yǔ)音提示功能，可安撫傷員情緒并指導(dǎo)其使用擔(dān)架維持生命體征，降低患者死亡風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 氣墊設(shè)計(jì)

擔(dān)架主支撐面上可安裝氣墊，由架桿和弧形托板上設(shè)置的輔助帶固定。氣墊采用人性化設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)指標(biāo)：（1）造型：弧線形設(shè)計(jì)符合人體輪廓行，可節(jié)省材料；（2）尺寸：185 cm×50 cm×25 cm；（3）色彩：顏色為黃色，醒目易發(fā)現(xiàn)；（4）材料：高強(qiáng)度聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC），底部附有一層工程塑料；（5）承重：125 kg；（6）質(zhì)量：2.0 kg。

氣墊一側(cè)設(shè)置有簡(jiǎn)易的可充氣氣孔，在發(fā)生洪災(zāi)時(shí)，工作人員可拆卸氣墊，用配套的氣槍對(duì)準(zhǔn)充氣口在2 min內(nèi)完成充氣，氣墊由負(fù)壓狀態(tài)變?yōu)槌錃鉅顟B(tài)。將其安裝固定于擔(dān)架底部，此時(shí)弧形托板為傷員承載面，充氣狀態(tài)的氣墊可在水面滑行，承重量能滿足擔(dān)架和1個(gè)傷員的總質(zhì)量要求。擔(dān)架底部的工程塑料能有效保護(hù)氣墊。

當(dāng)患者躺臥在內(nèi)部凹陷的氣墊上時(shí)，身體與氣墊能緊密貼合，柔軟舒適，保暖性能好；頭部、頸部及腿部安全帶可對(duì)患者加固，穩(wěn)定性較好，降低了轉(zhuǎn)運(yùn)途中對(duì)患者的二次傷害風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

架桿可拆卸，由連接機(jī)構(gòu)固定連接（如圖3、4所示），連接機(jī)構(gòu)可折疊，包括第一架桿、第二架桿。第一架桿側(cè)壁設(shè)有至少一個(gè)用于限制鎖扣擺動(dòng)的卡槽，第一轉(zhuǎn)軸上設(shè)有供鎖扣插入的插孔，其上設(shè)有互相嚙合且可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的第一齒輪、第二齒輪。鎖扣用于卡停第一齒輪，第二齒輪由設(shè)置于中間的連接臂連接，連接臂一端的第二架桿能保持與第二轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3 連接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖4 連接機(jī)構(gòu)三維圖

第一架桿與第二架桿之間的夾角（90～180°）通過(guò)齒輪實(shí)現(xiàn)調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)架桿的折疊或放開(kāi)，使擔(dān)架在抬式和背式之間切換。該齒輪具有使用方便、折彎幅度靈活可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。

利用連接機(jī)構(gòu)可變形為背式擔(dān)架（如圖5、6所示），便于攜帶，背包內(nèi)可放置一些急用藥品和物資，也可直接用于背運(yùn)患者。若工作人員緊缺或道路狹窄，可通過(guò)調(diào)節(jié)鎖扣，使靠近背帶一端的2個(gè)齒輪調(diào)至90°，另一端的齒輪嚙合到合適角度，并加以固定。把傷員搬扶至擔(dān)架上，背靠背帶一側(cè)，臀部貼于弧形托板，兩腳通過(guò)弧形托板間的間隙，兩側(cè)用安全帶圍繞保護(hù)，防止傷員摔倒。另外，在采用背式功能轉(zhuǎn)運(yùn)傷員時(shí)，若需要可拆卸擔(dān)架桿一端作為拐杖使用，輔助工作人員在崎嶇的山路等險(xiǎn)峻地勢(shì)轉(zhuǎn)運(yùn)傷員。

圖5 背式擔(dān)架結(jié)構(gòu)圖

圖6 背式擔(dān)架實(shí)物圖

2.3 輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1 太陽(yáng)能照明裝置

在把手內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能照明裝置（如圖7所示）。照明裝置為L(zhǎng)ED燈管，其一端設(shè)有連接座，另一端設(shè)有把手蓋，連接座使把手與架桿固定連接，架桿可作為擔(dān)架的承重桿，用于轉(zhuǎn)運(yùn)傷員。連接座、把手蓋之間設(shè)有環(huán)繞在燈管外的保護(hù)套，其為螺旋狀或網(wǎng)格狀的鐵絲（可以選擇直徑較大如20～30 mm的鐵絲，優(yōu)選25 mm），具有較大的間隙，便于照明。螺旋鐵絲形成的透光間隙寬度為1～2 cm，不影響燈管的照明。

把手蓋內(nèi)設(shè)有向燈管供電的多晶硅太陽(yáng)能電板，能戶外供電。燈管和保護(hù)套之間設(shè)有塑料材質(zhì)可透光的保護(hù)管。燈管旁設(shè)有用于承載線路的基板，能向外導(dǎo)熱，提高散熱效率。燈管四周的外殼同時(shí)也具有散熱功能，以提高燈管使用壽命。裸露在把手蓋外的按鈕與燈管電性連接即可實(shí)現(xiàn)燈管的通電和斷電，操作方便。

2.3.2 急救儀器盒

在架桿側(cè)緣設(shè)置有集解鎖和觸屏功能的急救儀器盒（如圖8所示），采用無(wú)線充電原理，擺脫電源接口對(duì)擺放位置的限制，減少不必要的裸露線路，提高高溫、潮濕環(huán)境下的安全性。儀器盒內(nèi)放置呼吸機(jī)、心電儀、除顫器、血壓計(jì)、輸液泵等急救設(shè)備及常用急救物品，能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)傷員生命體征，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至顯示屏上，醫(yī)務(wù)工作人員可根據(jù)具體生命指標(biāo)作及時(shí)、合理的搶救措施，如供氧、輸液、循環(huán)復(fù)蘇等，以維持傷員基礎(chǔ)生命體征。對(duì)于危重癥傷員，可緊急作止血、心肺復(fù)蘇等對(duì)癥處理，有手術(shù)需求的患者可立即行手術(shù)治療，此擔(dān)架可充當(dāng)臨時(shí)手術(shù)臺(tái)，并通過(guò)儀器盒內(nèi)的一些消毒工具方便、快捷地制造無(wú)菌環(huán)境，提供全身麻醉和術(shù)中監(jiān)護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)醫(yī)務(wù)工作者不能應(yīng)急情況下，生命體征信息可通過(guò)Wi-Fi遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)中心，通過(guò)智能化語(yǔ)音提示請(qǐng)求后方醫(yī)療專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)完成手術(shù)。

圖7 太陽(yáng)能照明裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 急救儀器盒

2.3.3 安全護(hù)帶

架桿上設(shè)置有安全護(hù)帶，通過(guò)鎖扣調(diào)節(jié)合適的緊扣度，保證患者在轉(zhuǎn)運(yùn)途中的穩(wěn)定性和安全性。

2.3.4 掛繩

掛繩套在架桿上，在擔(dān)架未使用時(shí)可用于捆綁擔(dān)架袋；在轉(zhuǎn)運(yùn)中，工作人員可借助掛繩抬運(yùn)患者，更省力；水上救援時(shí)，可用掛繩牽拉氣墊，防止被洪水沖擊。

2.3.5 提手

在架桿中部側(cè)緣連接有與擔(dān)架面平行的提手，必要時(shí)可輔助把手進(jìn)行抬運(yùn)。

3 使用方法

不使用時(shí)擔(dān)架可折疊存放，使用時(shí)可根據(jù)具體救援環(huán)境，變形組合為不同工作模式。在轉(zhuǎn)運(yùn)傷員時(shí)，工作人員首先調(diào)節(jié)連接機(jī)構(gòu)至架桿呈水平狀態(tài)，展開(kāi)后平放于地面，然后把傷員放置在氣墊上，系好安全帶，即可抬運(yùn)傷員；面臨洪災(zāi)等水域環(huán)境時(shí)，用氣槍將氣墊快速充滿氣后，使用輔助帶將其固定于擔(dān)架底部，利用氣墊在水面上的浮力作用對(duì)傷員實(shí)施轉(zhuǎn)運(yùn)，并用掛繩拉住擔(dān)架以降低洪水沖擊造成的影響；在狹窄崎嶇或人員緊缺等應(yīng)急情況下，工作人員調(diào)節(jié)連接機(jī)構(gòu)內(nèi)的齒輪至整體呈背式狀態(tài)，把患者搬扶至擔(dān)架上后用安全護(hù)帶綁定，使其背靠工作人員一側(cè)，呈坐姿狀態(tài)，借助背帶背運(yùn)傷員。為了省力，架桿一端可拆卸當(dāng)拐杖使用。若情況不緊急，不建議采用背運(yùn)，以免對(duì)患者造成二次傷害。轉(zhuǎn)運(yùn)中可打開(kāi)急救儀器盒蓋，提供氧氣、心電監(jiān)護(hù)及心肺復(fù)蘇等應(yīng)急措施，緩解傷員傷情，若情況緊急可就地開(kāi)展手術(shù)。若夜間救援或手術(shù)時(shí)，可打開(kāi)把手蓋啟動(dòng)太陽(yáng)能照明裝置，充當(dāng)無(wú)影燈進(jìn)行照明。

4 應(yīng)用效果

擔(dān)架的3種功能形態(tài)可適應(yīng)不同的救援需求，可在地震、洪水、風(fēng)暴、雪災(zāi)等災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，樓道和地勢(shì)不平的場(chǎng)合下使用；采用碳纖維材質(zhì)，質(zhì)輕堅(jiān)固，折疊方便，易攜帶，具有耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦等特點(diǎn)；可提供照明功能，傷員躺臥舒適且穩(wěn)定性好；配載的急救設(shè)施可實(shí)現(xiàn)對(duì)傷員的第一現(xiàn)場(chǎng)救援和生命體征維持，必要時(shí)可進(jìn)行緊急手術(shù)；可實(shí)現(xiàn)無(wú)線電通信及數(shù)據(jù)傳輸，功能多樣；在溺水現(xiàn)場(chǎng)，傷員被救扶至氣墊上時(shí)，能對(duì)其即刻提供初步復(fù)溫和呼吸道吸引等基礎(chǔ)搶救措施，并安全運(yùn)送到陸地上。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)擔(dān)架的主體結(jié)構(gòu)、連接方式、實(shí)用功能等方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并對(duì)傳統(tǒng)擔(dān)架折疊不方便、躺臥不穩(wěn)定、不舒適、功能單一等問(wèn)題進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，使本裝置能應(yīng)用在傳統(tǒng)擔(dān)架根本不能使用的復(fù)雜環(huán)境，把手內(nèi)部太陽(yáng)能照明裝置的設(shè)計(jì)，既能解決夜間救援探明問(wèn)題，又能為臨時(shí)手術(shù)臺(tái)提供照明，方便實(shí)用，節(jié)能環(huán)保，同時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)給予傷員基礎(chǔ)治療，維持生命體征。因此，本擔(dān)架具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。但本研究的急救擔(dān)架尚存在許多不足之處，如數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性能檢測(cè)、緊急手術(shù)治療的風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估、遠(yuǎn)程監(jiān)控及語(yǔ)音提示的通信功能等問(wèn)題，需做進(jìn)一步研究。

本擔(dān)架能應(yīng)用于地震、洪水、風(fēng)暴、雪災(zāi)等災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，樓道、豎井和地勢(shì)不平等特殊復(fù)雜救援環(huán)境，后續(xù)將融合北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片以準(zhǔn)確地掌握傷員位置信息，實(shí)時(shí)反映受災(zāi)情況，并深入研究智能化擔(dān)架系統(tǒng)，完善信息通信系統(tǒng)，為傷員在轉(zhuǎn)運(yùn)到救援中心前提供更快更好的急救措施。同時(shí)提前對(duì)傷員進(jìn)行傷情評(píng)估也利于轉(zhuǎn)運(yùn)到最近的、可支持的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，以促進(jìn)分級(jí)轉(zhuǎn)診的發(fā)展。