智能緊急繃帶設(shè)計(jì)研究

劉文瀚 劉乙良 劉淇賀 黎漪 張昊

摘?要：在軍隊(duì)作戰(zhàn)過(guò)程中，戰(zhàn)斗力是一個(gè)非常重要的因素。但是，在這過(guò)程中，我們不能忽視后勤保障的重要性，特別是醫(yī)療護(hù)理。戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)展節(jié)奏快，戰(zhàn)斗激烈，要對(duì)傷口進(jìn)行有效處理比較困難。因此筆者希望以繃帶作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，利用傳感器、導(dǎo)電纖維等方式實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)護(hù)理和信息掌握，為受傷的士兵提供更便捷的安全保護(hù)和治療。

關(guān)鍵詞：繃帶;分析;定位;治療;精準(zhǔn)

Abstract：Combat strength is a very important factor in the process of military operations.But in doing so，we must not lose sight of the importance of logistics，especially medical care.The pace of battlefield development is fast and the battle is fierce.It is difficult to treat the wound effectively.Therefore，the author hopes to use bandages as the basis of the design and use sensors，conductive fibers and other methods to achieve accurate nursing and information mastery，so as to provide more convenient safety protection and treatment for wounded soldiers.

Keywords：Bandage;Analysis;Positioning;Treatment;Precision

一、設(shè)計(jì)背景

如今，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，以及醫(yī)療與各領(lǐng)域的深度融合，醫(yī)用護(hù)理設(shè)備的發(fā)展突飛猛進(jìn)，尤其是電子技術(shù)、材料技術(shù)，醫(yī)用傳感器也正是其中的一種，在技術(shù)發(fā)展的大環(huán)境下，種類更加豐富、功能日益強(qiáng)大。

對(duì)于受傷情況的分析，一般包括物理傷害、化學(xué)傷害，細(xì)分可分為燒傷、槍傷、凍傷、沖擊傷等。在不可控的環(huán)境下，一旦受了傷，但得不到及時(shí)的治療，同時(shí)再加上環(huán)境惡劣和時(shí)間的不確定性，傷口會(huì)引發(fā)感染，被氧化后發(fā)生腐爛，情況將更加嚴(yán)重。同時(shí)，其病理在病變的過(guò)程中可能還會(huì)引發(fā)二次感染，對(duì)其他人產(chǎn)生不必要的傷害。上述所述的傷害并非致命傷害，一個(gè)人仍然能夠進(jìn)行大部分行為操作，但值得一提的是，如果傷害不及時(shí)處理，會(huì)造成致命的或者永久性的創(chuàng)傷，可能會(huì)對(duì)傷者產(chǎn)生長(zhǎng)久的影響。

筆者認(rèn)為，如果這些創(chuàng)傷可以得到恢復(fù)，同時(shí)也能保證士兵的戰(zhàn)斗力，這樣的條件也許會(huì)好很多。再?gòu)淖o(hù)士的角度來(lái)看，他們?cè)趹?zhàn)場(chǎng)上需要對(duì)受傷的士兵進(jìn)行包扎，但是為了具體了解傷情，會(huì)每隔一段時(shí)間更換繃帶，在更換繃帶的過(guò)程中，傷口有可能會(huì)感染，其次還會(huì)消耗更多的繃帶，造成資源的短缺。如果說(shuō)，繃帶可以盡量少地更換，同時(shí)也能對(duì)傷口進(jìn)行處理，也能使醫(yī)生或者護(hù)士了解受傷士兵的傷情，減少工作負(fù)擔(dān)，提高治療效率。

二、設(shè)計(jì)分析

繃帶是一款非常傳統(tǒng)的醫(yī)用產(chǎn)品，在戰(zhàn)場(chǎng)上也發(fā)揮著功不可沒(méi)的作用。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，武器的殺傷性也越來(lái)越大，對(duì)士兵的傷害也愈來(lái)愈強(qiáng)。

這是一款智能緊急繃帶，相比于傳統(tǒng)的繃帶它具有了智能性、即時(shí)性、遠(yuǎn)程性、便利性，同時(shí)它可以適用于士兵和戰(zhàn)地醫(yī)院。除此之外，還考慮了繃帶如何進(jìn)行充電的問(wèn)題。在前期設(shè)計(jì)中，找了不少的論文參考以及國(guó)外的前沿資料，自己也首先對(duì)繃帶的功能和造型進(jìn)行了思考。

在手繪思考結(jié)束后，我們希望用更直接的方式對(duì)傷口進(jìn)行包扎，因此，沒(méi)有選擇類似于智能穿戴的方式，這不僅符合軍工設(shè)計(jì)的大膽直接的審美需求，在功能的語(yǔ)義上也能給使用者非常直接的提醒。以下，我將從使用功能、內(nèi)在技術(shù)、產(chǎn)品前景進(jìn)行深入分析。

（一）使用功能

智能緊急繃帶的使用主要分為兩點(diǎn)，第一是在士兵遭遇傷病的時(shí)候的使用方式，第二是如何對(duì)該繃帶進(jìn)行收納和電量供給。這兩者的使用方式極其簡(jiǎn)單，首先就是原有方式的傳承，其次也考慮到了傷者的情況。

在使用智能緊急繃帶的時(shí)候，首先將繃帶中央對(duì)準(zhǔn)傷口位置，再將兩邊進(jìn)行包裹就完成了，而且在結(jié)束位置進(jìn)行包裹的時(shí)候，該繃帶可以進(jìn)行感應(yīng)調(diào)整包裹的松緊，同時(shí)也能保證護(hù)理的效果。

在包裹完成后，該繃帶可以利用自己的傳感器感知傷口的狀況，包括溫度（利用發(fā)熱量判斷）、血氧含量、pH、葡萄糖、蛋白質(zhì)以及其他健康衡量標(biāo)準(zhǔn)。加之，該繃帶并不是傳統(tǒng)的材質(zhì)，利用了凝膠中的導(dǎo)電纖維和傳感器的結(jié)合，在這不大的載體上裝載抗生素、組織再生生長(zhǎng)因子、止痛藥或其他藥物;它還可以可根據(jù)傷口情況精確控制這些藥物的劑量和定期釋放藥物。由于技術(shù)的精密，一個(gè)繃帶內(nèi)可以同時(shí)容納針對(duì)不同類型傷口的多種藥物，也就是說(shuō)，可以根據(jù)不同情況釋放不同的藥物。在上述過(guò)程中，繃帶傳感器與戰(zhàn)地醫(yī)院的設(shè)備相聯(lián)系，這些信息也可以傳遞到那里去。醫(yī)生和護(hù)士都可以非常簡(jiǎn)單和方便地“從外部”讀取傷口狀態(tài)，針對(duì)其制訂更精確的治療方案。

除了在使用過(guò)程中，在使用之前需要對(duì)智能緊急繃帶進(jìn)行電量補(bǔ)給。該繃帶采用的是無(wú)線充電技術(shù)，置于充電筒中即可完成充電，而且由于內(nèi)置的傳感器和顯示器都不是很大，因此整體的耗電也非常低。除了保持電量以外，該充電筒還通過(guò)電磁對(duì)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行無(wú)菌處理，以保證繃帶的干凈。智能緊急繃帶的收納也非常簡(jiǎn)單，置入即可充電和消毒。在充電筒的正面還有可以顯示信息的屏幕，其主要內(nèi)容包括時(shí)間、天氣、電量、作戰(zhàn)情況、戰(zhàn)地醫(yī)院的定位等，可以使作戰(zhàn)士兵迅速了解。

（二）內(nèi)在技術(shù)

當(dāng)今，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展以及各領(lǐng)域的交叉融合，醫(yī)用傳感器中的電子技術(shù)、材料技術(shù)有了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。同時(shí)，柔性基質(zhì)材料以其柔韌、可彎曲、延展、可穿戴等優(yōu)勢(shì)逐步走上歷史舞臺(tái)。在智能緊急繃帶中，我們借助了柔性傳感器兼具柔性基質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地與人體正常相處，集合穿戴設(shè)備的優(yōu)勢(shì)具有非常好的適應(yīng)性。

在繃帶中，還采用了前文已經(jīng)提到的覆蓋在凝膠中的導(dǎo)電纖維，它可以單獨(dú)裝載抗生素、組織再生生長(zhǎng)因子、止痛藥或其他藥物。在作戰(zhàn)時(shí)候也可以觸發(fā)微控制器，通過(guò)光纖發(fā)送微量電壓。該電壓接收指令后將加熱纖維及水凝膠，釋放里面包含的藥物。該繃帶內(nèi)還可以同時(shí)容納針對(duì)不同類型傷口的多種藥物，同時(shí)繃帶具有精確控制這些藥物的劑量和定期釋放藥物的能力。因此，護(hù)理人員和傷者都可以通過(guò)繃帶了解情況，該繃帶具有了醫(yī)用紡織品的感知的集合功能。而醫(yī)護(hù)人員也可以設(shè)定時(shí)間規(guī)劃，使繃帶按時(shí)釋放藥物。

當(dāng)傷口情況變化的時(shí)候，人體會(huì)通過(guò)復(fù)雜的生化過(guò)程，產(chǎn)生出特定的物質(zhì)，引起一系列新陳代謝參數(shù)的變化。例如，葡萄糖和氧含量升降就與愈合過(guò)程相關(guān)，同樣pH的改變也是如此。所有這些變化都可以通過(guò)專門(mén)的傳感器檢測(cè)。根據(jù)參考試驗(yàn)證明，在傷口變化過(guò)程中，pH值水平非常具有參考價(jià)值。如果傷口正常愈合，pH值會(huì)在降到5或者6之前。然而如果傷口無(wú)法愈合，而變成慢性的，那么pH值會(huì)在7和8之間漲落。所以，智能緊急繃帶會(huì)將傷口pH值長(zhǎng)期居高的信號(hào)告知護(hù)理人員，使得他們及時(shí)了解傷情。

智能緊急繃帶中的傳感器薄膜采用苯扎氯銨，它具有抗菌效，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)證明它可以對(duì)抗金黃色葡萄球菌。因此整個(gè)產(chǎn)品，不僅是可釋放抗生素的繃帶，而且還可以向患者反饋感染信息。

（三）產(chǎn)品前景

在智能緊急繃帶的使用過(guò)程中，我們也設(shè)計(jì)了不同的尺寸，可以滿足不同受傷部位的需求。比如有頭部、手部、肘部、腿部、足部等。因此，該繃帶適應(yīng)的范圍也是非常廣的。除了產(chǎn)品尺寸，產(chǎn)品能耗也是相當(dāng)?shù)牡停驗(yàn)椴捎玫氖俏⑿蛡鞲衅饕约凹娠@示，電量也就只需要滿足顯示、反饋、觸發(fā)的幾個(gè)功能。

隨著更進(jìn)一步的研究，在更專業(yè)的方面，這些化學(xué)物質(zhì)與細(xì)胞和組織的相容性還需要更深入地探討，以及傳感器是如何在復(fù)雜的傷口中工作的這一方面。整個(gè)設(shè)計(jì)中，只需要在幾個(gè)小區(qū)域浸染pb分子，并且集成到基礎(chǔ)材料中，就足夠了。所以，工業(yè)化生產(chǎn)這種傷口敷料的成本不會(huì)比目前高很多。

整個(gè)形體都是基本形態(tài)，尺寸并不算大，而且的前文已經(jīng)提到針對(duì)不同的需求使用不同尺寸的繃帶。上圖是以肘部護(hù)理為例進(jìn)行分析的尺寸圖。就繃帶而言，采用的傳感器、微型芯片、微型電池、導(dǎo)電纖維、pb分子以及布料等一些基礎(chǔ)材料，這是非常方便生產(chǎn)的。而充電筒采用的是無(wú)線充電技術(shù)、電磁消毒技術(shù)，整體包括顯示器都運(yùn)用的是非常輕便的材料，所以，不管是醫(yī)護(hù)人員還是士兵，攜帶該產(chǎn)品都是不費(fèi)力的，而且生產(chǎn)起來(lái)的成本也并不算高。

三、結(jié)語(yǔ)

身體狀態(tài)是一個(gè)人正常生理活動(dòng)的正常因素，如果受到的傷無(wú)法及時(shí)處理就會(huì)對(duì)身體狀態(tài)產(chǎn)生影響，并且它影響的時(shí)間也具備一定的長(zhǎng)度。在傳統(tǒng)救護(hù)中，人們會(huì)普遍使用傳統(tǒng)繃帶進(jìn)行包扎，如果還能堅(jiān)持就會(huì)選擇繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)操作，任務(wù)完成后再交由醫(yī)務(wù)人員處理。但是，在這樣的處理只是暫時(shí)的處理，傷口后續(xù)的發(fā)展仍然具有不確定性。而智能緊急繃帶的設(shè)計(jì)旨在做到這一點(diǎn)，一邊保護(hù)和治療傷口，也不會(huì)影響任務(wù)的繼續(xù)進(jìn)行。如今，技術(shù)進(jìn)步，戰(zhàn)場(chǎng)情況更加復(fù)雜，考慮智能化、信息化、集成化和大數(shù)據(jù)可以更好地解決現(xiàn)有問(wèn)題，智能緊急繃帶正是在這樣的條件下設(shè)計(jì)出來(lái)。因此，筆者希望可以通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)為軍隊(duì)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的智慧。

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作者簡(jiǎn)介：劉文瀚（1999—?），男，漢族，重慶人，本科，學(xué)生，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。