浙江理工大學(xué)　折紙啟發(fā)的骨折應(yīng)急自救裝置設(shè)計(jì)

白志豪　鄂玉萍

辦學(xué)特色

我校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)為國家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、教育部卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè)、浙江省“十二五”“十三五”新興特色專業(yè)、浙江省大學(xué)生工業(yè)設(shè)計(jì)競賽秘書處單位，所在學(xué)科入選浙江省一流學(xué)科（A類），專業(yè)評(píng)估為五星。

本專業(yè)設(shè)置“智能產(chǎn)品與交互、數(shù)字體驗(yàn)與服務(wù)”兩個(gè)培養(yǎng)方向，體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)“關(guān)注社會(huì)需求、強(qiáng)化數(shù)字整合、面向智能制造、培養(yǎng)卓越人才、引領(lǐng)社會(huì)創(chuàng)新”的育才策略?！爸悄墚a(chǎn)品與交互”從數(shù)字與智能、產(chǎn)品與服務(wù)、行為與場景、制造與商業(yè)等多個(gè)維度推進(jìn)多模態(tài)智能交互技術(shù)與產(chǎn)品硬件創(chuàng)新的融合；“數(shù)字體驗(yàn)與服務(wù)”面向數(shù)字文創(chuàng)新業(yè)態(tài)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)公共文化資源及傳統(tǒng)文化的數(shù)字化服務(wù)能力。

折紙啟發(fā)的骨折應(yīng)急自救裝置設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)者：白志豪

指導(dǎo)老師：鄂玉萍

院校：浙江理工大學(xué)

作者闡述：本設(shè)計(jì)旨在為戶外運(yùn)動(dòng)參與者在野外環(huán)境中遭受意外骨折時(shí)提供一款能夠單手操作、快速成型、綁縛簡單、可靠固定的骨折院前急救裝置。

該裝置由外殼和內(nèi)膽兩層組成：其外殼是以象鼻形折紙結(jié)構(gòu)為原型的剛性折紙結(jié)構(gòu)，通過對(duì)該折紙結(jié)構(gòu)空間形態(tài)和形變過程的研究，并結(jié)合數(shù)字模型模擬和紙模測試對(duì)結(jié)構(gòu)原型進(jìn)行改進(jìn)，使其厚板化并滿足運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性；內(nèi)膽是嵌入剛性折紙結(jié)構(gòu)中間隆起空間內(nèi)，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的快速自動(dòng)充氣氣囊，氣囊配備壓力傳感器和控制系統(tǒng)，由算法根據(jù)傷者的體形、傷情等控制充氣速度、膨脹程度、施壓區(qū)域、持續(xù)時(shí)間等，并將上述處理記錄存儲(chǔ)，用于輔助診療。

該裝置使用時(shí)只需單手操作即可使外層的剛性折紙結(jié)構(gòu)帶動(dòng)內(nèi)部氣囊自動(dòng)卷曲包裹患肢，通過啟動(dòng)快速氣閥使氣囊充氣并在算法的控制下精準(zhǔn)控制充氣量，實(shí)現(xiàn)可靠有效的固定。最終的氣囊壓力測試和溫度測試證明，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)閉合性骨折的可靠固定和冷敷消腫的目的。

指導(dǎo)老師 鄂玉萍

鄂玉萍，博士，浙江理工大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系副主任，副教授，碩士生導(dǎo)師，校521中青年骨干人才。主要研究方向?yàn)橹悄墚a(chǎn)品與交互、材料驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。主持完成多項(xiàng)國家級(jí)、省級(jí)、廳局級(jí)縱向科研項(xiàng)目及一項(xiàng)省級(jí)“十四五”教學(xué)改革項(xiàng)目。

導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)：全民健身與全民健康的深度融合使戶外運(yùn)動(dòng)進(jìn)入“全民時(shí)代”，但多起“驢友”出險(xiǎn)事件也將戶外運(yùn)動(dòng)安全問題推向了輿論的風(fēng)口。在野外環(huán)境中一旦發(fā)生意外，傷員無法得到迅速完備的城市醫(yī)療救助，有限的資源和嚴(yán)峻的自然環(huán)境更加劇了野外急救的特殊性。隨著戶外運(yùn)動(dòng)參與人員安全意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)應(yīng)急自救裝置的需求日趨強(qiáng)烈。

骨折是戶外運(yùn)動(dòng)中常見的、較為嚴(yán)重的突發(fā)損傷之一。如果現(xiàn)場處理不及時(shí)或者方法不當(dāng)，不僅增加傷者的痛苦，還有可能導(dǎo)致殘疾甚至死亡?，F(xiàn)有骨折固定產(chǎn)品要么不適用于院前急救（如石膏固定、金屬板固定），要么僅能用于特定部位（如自粘固定帶多用于手腕固定），要么傷員使用體驗(yàn)不佳（如制式夾板），且現(xiàn)有骨折固定產(chǎn)品大多數(shù)是需要傷者雙手操作或是他人協(xié)助進(jìn)行綁縛固定的。因此，有必要設(shè)計(jì)一種便于攜帶的、單手操作就能夠?qū)崿F(xiàn)骨折部位可靠固定的院前應(yīng)急自救裝置。

本設(shè)計(jì)以剛性折紙結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合柔性可控氣囊，設(shè)計(jì)并制作出可滿足上述要求的骨折應(yīng)急自救裝置。可單手操作是本設(shè)計(jì)最大的亮點(diǎn)，通過對(duì)象鼻型剛性折紙結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)并厚板化，使該結(jié)構(gòu)在單向外力作用下便可自行卷曲實(shí)現(xiàn)患肢的包裹固定。相較于傳統(tǒng)的骨折固定方式，簡化了操作步驟，減少了對(duì)使用者急救專業(yè)知識(shí)的要求；同時(shí)折紙結(jié)構(gòu)的可折疊性大大減小了該裝置的收納體積，便于攜帶。該裝置在經(jīng)典折紙結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上衍生出為產(chǎn)品服務(wù)的新型折紙結(jié)構(gòu)，將折紙?jiān)磙D(zhuǎn)化為骨折應(yīng)急自救的有效工具，為野外急救帶來了全新的思路和解決方案。

剛性折紙結(jié)構(gòu)與柔性可控氣囊結(jié)合是本設(shè)計(jì)的第二個(gè)亮點(diǎn)。象鼻形剛性折紙結(jié)構(gòu)中間隆起空間內(nèi)正好嵌入可快速自動(dòng)充氣的柔性氣囊，特殊設(shè)計(jì)的柔性氣囊可以在外層剛性折紙的帶動(dòng)下同步卷曲，通過壓力傳感器和智能氣閥控制柔性氣囊的膨脹程度，實(shí)現(xiàn)骨折固定方案的定制化的同時(shí)也拓展了該裝置的適用范圍。

折紙啟發(fā)的骨折應(yīng)急自救裝置設(shè)計(jì)可以在野外、戰(zhàn)時(shí)或?yàn)?zāi)難現(xiàn)場為骨折患者提供快速、有效的自救措施，可以減少骨折治療的成本和負(fù)擔(dān)，有利于提高救援行動(dòng)的效率和成功率。同時(shí)，這類應(yīng)急自救裝置的研發(fā)和普及也有利于增強(qiáng)公眾的應(yīng)急自救意識(shí)和能力，具有全球推廣和受益的潛力。