【摘要】 通過(guò)對(duì)社會(huì)醫(yī)療救援器械的現(xiàn)狀分析，創(chuàng)新性地在原有的鏟式上車擔(dān)架基礎(chǔ)上完善了救援袋、充氣裝置、藥箱、亞低溫裝置等；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，我們對(duì)國(guó)內(nèi)陸上救援擔(dān)架、海上救援裝置特點(diǎn)進(jìn)行了分析和參考，采用了堅(jiān)韌而質(zhì)輕的鋁材料制作救援擔(dān)架的主體骨架，利用新型TPU作為充氣結(jié)構(gòu)的材料，可以有效地實(shí)現(xiàn)水上漂浮救援、路上緊急救援的目的。

【關(guān)鍵詞】 救援；擔(dān)架；亞低溫；救援袋

1 前言

現(xiàn)階段社會(huì)經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種突發(fā)災(zāi)難而難以避免，威脅到廣大群眾的生命安全；且現(xiàn)有的救援設(shè)備琳瑯滿目，并不能在突發(fā)的情況下完全地實(shí)現(xiàn)各種救援功能，不能有效地保障群眾的安全。因此，水陸兩用救援擔(dān)架應(yīng)運(yùn)而生，從安全、高效、人性化的角度出發(fā)，結(jié)合原有的救援擔(dān)架與創(chuàng)新科技，充分體現(xiàn)了安全、高效、人性化的宗旨^[1]。

2 材料與方法

水陸兩用救援擔(dān)架由以下部分組成：①底部擔(dān)架：可折疊的底部擔(dān)架采用鏟式擔(dān)架和上車擔(dān)架相結(jié)合(如圖1所示)；②夾層充氣救援袋：該救援袋(如圖2所示)袋體采用柔性的功能性布料，因此在不用時(shí)可以折疊收攏，占用空間不大，救援袋設(shè)計(jì)可配合擔(dān)架使用；③亞低溫冰帽：其規(guī)格按實(shí)際情況縫制成所需規(guī)格后，放緊急藥箱內(nèi)冷凍2～4h，涼墊結(jié)成雪融狀后取出，外套定制的布套即可用于病人。根據(jù)病情及使用時(shí)間及時(shí)更換涼墊，每次可持續(xù)使用3～4h^[2]。

圖 1 可折疊的底部擔(dān)架

圖 2 夾層充氣救援袋

圖 3 AUTOCAD 模擬設(shè)計(jì)的水陸兩用擔(dān)架

2.1 擔(dān)架隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)的救護(hù)車的擔(dān)架多數(shù)是剛性支承，沒(méi)有減振設(shè)施，或者雖然設(shè)置了彈性支承，但由于隔振系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)不盡合理， 因而擔(dān)架舒適性較差，我們根據(jù)臥位人體振動(dòng)響應(yīng)的特點(diǎn)，用最優(yōu)化數(shù)學(xué)方法，對(duì)擔(dān)架隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)^[3]，從而有效地改善了擔(dān)架的舒適性。將救護(hù)車擔(dān)架臥位人體系統(tǒng)簡(jiǎn)化為6個(gè)自由度力學(xué)模型，其中六個(gè)自由度力學(xué)模型，分別為：Zb－彈簧質(zhì)量質(zhì)心處的垂直位移；Θb－彈簧質(zhì)量繞過(guò)其質(zhì)心的縱向角位移；Zf－前非簧載質(zhì)量質(zhì)心處的垂直位移；Zr－后非簧載質(zhì)量質(zhì)心處的垂直位移；Zd－擔(dān)架一臥位人體系統(tǒng)質(zhì)心處的垂直位移；Θd－擔(dān)架一臥體人體系統(tǒng)繞過(guò)其質(zhì)心的縱向角位移；

優(yōu)化計(jì)算及結(jié)果：復(fù)形調(diào)優(yōu)法基本思想是，在可行域上取定初始復(fù)合形，然后比較復(fù)合形各頂點(diǎn)處的目標(biāo)函數(shù)值，不斷去掉最高點(diǎn)，代之以目標(biāo)函數(shù)值較小的可行點(diǎn)作為新的頂點(diǎn)構(gòu)成新的復(fù)合形，使頂點(diǎn)處的函數(shù)值逐步一降，頂點(diǎn)逐步逼近問(wèn)題的最優(yōu)解。優(yōu)化結(jié)果表明， 原設(shè)計(jì)值中擔(dān)架前支承剛度基本合理，后支承剛度偏大，而阻尼系數(shù)偏小，從而導(dǎo)致?lián)芤慌P位人體系統(tǒng)振動(dòng)加速度均方值偏大，應(yīng)用優(yōu)化后的系統(tǒng)參數(shù)，車速為50km／h時(shí)，擔(dān)架一臥位人體系統(tǒng)質(zhì)心處的垂直加速度均方值下降了40.7%，繞其質(zhì)心縱向角振動(dòng)角加速度均方值下降了55.76%，原車擔(dān)架一臥位人體系統(tǒng)的隔振性能有了顯著改善。通過(guò)這種優(yōu)化方法，可獲得一組合理匹配的彈簧剛度和阻尼系數(shù)，為擔(dān)架支承的結(jié)夠設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

2.2 救援袋原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在熱區(qū)海域，當(dāng)病人不慎落水后，即使登上了救生艇(筏)，如救生器材無(wú)陽(yáng)篷，持續(xù)的陽(yáng)光曝曬。也將使遇險(xiǎn)者受到致命的威脅，引起皮膚灼傷，形成紅斑、水腫等，在太陽(yáng)曝曬下，落水人員原有的傷口也會(huì)急劇惡化。水陸兩用救援擔(dān)架中的充氣救援袋由特殊材料制造，因此，對(duì)紫外線的侵害有很好的阻礙作用。

救援袋為配合上述水陸兩用擔(dān)架用于水陸救援，兩側(cè)有門，并附有氣密性拉鏈；分兩層，底層通過(guò)扶手端的袋子里放置的氣泵進(jìn)行充氣后能在水上漂浮，與外界隔離，外層頂部有幾個(gè)小孔；整個(gè)救援袋具有展開收攏方便，抗翻轉(zhuǎn)，外層抗輻射等功能。平時(shí)不用時(shí)可收攏置于儲(chǔ)運(yùn)箱中，使用時(shí)展開為船艙式設(shè)計(jì)，救援袋袋體由底部一根長(zhǎng)方形充氣柱體，兩個(gè)長(zhǎng)方形浮體及分別由底部?jī)蓚?cè)延伸并相交于頂部?jī)筛錃庵纬删仍幕竟羌?，并由防水透濕PU布將充氣柱及擔(dān)架外部形成一個(gè)相當(dāng)封閉的船艙式外形。

救援袋從側(cè)面看過(guò)去呈左右對(duì)稱的不規(guī)則六邊形體，當(dāng)加入載荷后，整體的重心位于六邊形的中心下端，但救援袋落水后，可以確保在除了正浮位置可以穩(wěn)定漂浮外，若為其他位置，均不能達(dá)到穩(wěn)性平衡，而浮力和重力產(chǎn)生的力矩均指向正浮位置，從而實(shí)現(xiàn)救援袋的抗翻轉(zhuǎn)漂浮功能。根據(jù)浮體穩(wěn)定平衡條件，浮體的穩(wěn)心高于浮體的重心則浮體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，在一定風(fēng)浪條件下，均可穩(wěn)定漂浮。在材料的選用方面，選擇了TPU布料。防水拉鏈的選擇：選擇水密氣拉鏈^[4，5]。

2.3 水陸兩用救援擔(dān)架設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1 底部擔(dān)架

規(guī)格：2200mm×550mm×750mm。依據(jù)我國(guó)人體身高統(tǒng)計(jì)分析，平均身高在1700～1740mm，最高為1850mm，人體肩寬一般小于550mm。其長(zhǎng)寬定為1800mm×550mm±3mm，符合GJB 831290 通用擔(dān)架標(biāo)準(zhǔn)。自重：8.5kg，承重：250kg。

2.3.2 救援袋

設(shè)計(jì)的救援袋要能夠配合底部擔(dān)架使用，擔(dān)架總長(zhǎng)2200mm，擔(dān)架面長(zhǎng)為1800mm，總寬為550mm，高度為150mm，擔(dān)架桿長(zhǎng)為2200mm， 擔(dān)架桿直徑為40mm。擔(dān)架整體重量不超過(guò)8.5kg。根據(jù)擔(dān)架尺寸設(shè)計(jì)的救援袋展開后尺寸為：袋頂長(zhǎng)：1040mm；袋底長(zhǎng)(不含把手套)：1800mm；中間寬：790mm；底部寬：650mm；高度：790mm。

3 模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與分析

將水陸兩用救援擔(dān)架(如圖3所示)進(jìn)行一系列模擬測(cè)試，試驗(yàn)內(nèi)容包括：

3.1 物理性能試驗(yàn)

擔(dān)架車變形試驗(yàn)及力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，救援袋氣密性測(cè)量及救援袋壓力測(cè)量。

3.2 使用性能試驗(yàn)

展開、撤收時(shí)間測(cè)定，浮渡時(shí)吃水量測(cè)定。

3.3 環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)

高、低溫試驗(yàn)，車載運(yùn)輸試驗(yàn)。

3.4 應(yīng)用試驗(yàn)

風(fēng)、日曬、灰塵等氣侯條件，如山地、叢林、江河地理?xiàng)l件，野外演練、實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。

通過(guò)山地、叢林、江河、海上、等地理環(huán)境及風(fēng)、日曬、灰塵等條件下和車載試驗(yàn)，對(duì)各種功能進(jìn)行了全面測(cè)試，如搶救、防護(hù)、運(yùn)送病人的試驗(yàn)。預(yù)計(jì)將取得很好的效果，測(cè)試證明將其設(shè)計(jì)合理，構(gòu)思巧妙，易于操作，普通救護(hù)人員經(jīng)30min培訓(xùn)即可掌握操作要領(lǐng)。展開撤收時(shí)間預(yù)計(jì)最短8s，最長(zhǎng)8min，符合緊急救援要求。救援袋在東北、西北地區(qū)有防風(fēng)、防寒作用。在西南地區(qū)可防曬、防輻射。

4 結(jié)論

該擔(dān)架材料結(jié)實(shí)耐用，設(shè)計(jì)性能達(dá)到緊急救援的要求。在不同地區(qū)、地域、不同氣候條件中應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。但由于亞低溫裝置不成熟、救援袋與擔(dān)架的結(jié)合不完善，并未在社會(huì)中投入大規(guī)模使用，這些不足之處都需要改進(jìn)，希望將來(lái)能逐漸完善并真正服務(wù)社會(huì)。