基于人机工程学的救援担架改良设计

肖鸿 陈文文 于芳 张勤星

摘 要：本文对现有担架进行改良和优化，设计一款多功能交互式应急救援担架，以完善担架功能，加快救援进程，避免伤员受到二次伤害。根据人机工程学原理，本设计以普通铲式救援担架结构为基础，底部加设轮架结构，可快速变形成担架车，实现节约救援时间的初衷;支撑面板两侧整合应急手电筒、输液杆和应急药物盒设备，可实现应急照明和紧急初步治疗。该救援担架可在多种地形和其他环境条件下使用，具有很强的实用性、安全性以及多功能性。

关键词：应急救援;人机工程学;救援担架;优化设计

中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）26-0056-03

Abstract： In this paper， the existing stretcher was improved and optimized， and a multi-functional interactive emergency rescue stretcher was designed to improve the function of the stretcher， speed up the rescue process and prevent the wounded from suffering secondary injuries. According to the principle of ergonomics， this design is based on an ordinary shovel-type rescue stretcher structure， with a wheel frame structure added at the bottom， which can be quickly transformed into a stretcher vehicle， realizing the original intention of saving rescue time; emergency flashlights， infusion rods and emergency medicine box equipment are integrated on both sides of the support panel， which can realize emergency lighting and emergency preliminary treatment. The rescue stretcher can be used in a variety of terrains and other environmental conditions， and has strong practicability， safety and versatility.

Keywords： emergency rescue;ergonomics;rescue stretcher;optimized design

在人类社会的发展过程中，很多灾难事故频繁发生，使得人们逐渐开始重视应急救援工作，担架作为一种救援工具应运而生。在救援过程中，转运伤员到指定救治点是重中之重，但救援时所处复杂地形的不便利性以及缺乏临时急救措施等因素往往会导致伤员受到不必要的二次伤害，这也就推进了新型担架的出现。改良设计对担架的多功能性、实用性以及安全性提出了更高的要求。目前，市场上的救援担架造型和功能相对单一，少有集多种功能于一体且能适应多种复杂地形的救援担架。本文将运用人机工程学原理设计一款高救援效率、方便实用的多功能救援担架。

1 应急救援担架现状

随着科技的进步以及新兴材料的不断出现，担架设计由先前的不成熟逐步趋于规范化、标准化，由于环境、救援方式等的不同，人们先后设计出多种造型各异且功能不同的担架。楼梯担架机动性高，但存在使用局限性;篮式担架可分离且稳定，但会引起胸闷或窒息;斯托克斯担架适合于舰船吊运，但适用场景单一;SKED卷式担架质量轻且紧凑，但伤员活动受限;漂浮式担架用于特殊直升机转运，属于专用性担架，场景适应性较差;手提式单价携带方便、防水易洗消，但其操作需要多人共同完成;真空担架可有效减轻对伤员的压力，但使用中易发生变形;折叠担架可折叠、方便携带，但其抗变形能力较差;板式担架在特殊环境使用，但不可长距离运输。

2 救援担架改良设计分析

当面对复杂的救援地形环境时，传统的担架根本无法使用。此时，救援人员主要通过背、抱、搀扶、多人托举等方式将伤员送往指定地点进行下一步的救治[1]，但在转运救治过程中，不仅会对伤员造成二次伤害，更耽误了救援的黄金时间。此外，高质量的运输过程可以节省大量时间，而这些时间往往可以挽救很多人的生命。基于这一点，新型担架对担架的便捷性、实用性、安全性和稳定性有着更高的要求。

2.1 结构分析

出于对担架易于托运、储藏、携带等功能的考虑，担架一般采用可折叠或可拆卸的结构，然后进行改造和完善，从而满足不同情况的使用需求。担架一般多采用平面式结构，然后进行结构上的转变。救援环境的多样性促进结构和功能各异的担架的出现并不断改进和完善。

在参考国际标准化组织（ISO）推荐的尺寸的基础上，还应该结合中国人自身的特点制定标准尺寸。由于担架的尺寸必须符合大多数人都能使用的要求，因此相关数据应选择男性的P99作为尺寸依据[2]。由《中国成年人人体尺寸》（GB 10000—1988）数据可知，担架的尺寸2 200 mm×550 mm×150 mm为最优，依照结构变化，净质量≤8.5 kg，承受压力≤1 600 N。ISO标准担架尺寸如表1所示[3]。

2.2 材料分析

随着材料学发展的逐步成熟，越来多的材料可通过设计而被运用到担架设计中，早期担架的支架、支腿等支架结构所用的木材已经被现代的铝合金材料所替代。钛合金无毒、质轻、强度高，具有优良的生物兼容性，且光泽反射度低，是较为理想的医用金属材料。此外，铝合金相比于木材具有良好的强度和韧性，更易于生产和之后的维护清洁。把手也由先前的木材转换成现在的橡胶或塑料材质，橡胶或塑料材质质量轻，可伸缩，且能够增强手与把手之间的摩擦力，尤其适用于空間狭小的运输工具内。而担架面料则多采用聚乙烯，增强了担架面料的受力强度和安全性;固定带则采用具有一定强度、密度要求，并且防水的涤纶材料。担架的颜色多采用蓝色，因为蓝色是一种后褪色，具有镇静效果。

3 担架优化设计方案

3.1 设计构思

通过对上述情况的分析，本次救援担架的改良设计构思主要针对复杂环境中救援担架的多功能整合以及搬运伤员过程的实用方便性。本设计以铲式担架的结构为雏形，保留了其使用方便、安全的性能，在此基础上合理利用担架的整体结构，附加一些简单功能，使担架能在白天、黑夜等不同环境条件下使用，并能在多种地形条件下快速变形，方便使用，并選用合理的材质增加担架的安全性。本次改良设计以人机工程学原理为基础，主要设计点在于实地的实用性、适用性、安全性以及多功能性。

3.2 设计展示

担架主体由两块架板组成，由带有把手结构的架杆相连接，且两个架板之间由支架扣连接从而构成一个担架，架板采用弧形的表面使伤员安全舒适地躺在担架上，并且能够防止伤员从侧边滑出，如图1所示。担架前端把手处可通过按钮进行伸缩，方便救援人员在上下坡的地形环境下转运伤员。通过展开位于担架下端的轮架，救援人员在遇到平缓地形时可采用推行方式转运伤员，加快救援进程且省力。两个侧把手的增加可使侧面的救援人员在救援过程中更好施力，保证救援过程更有效地进行。同时，担架架板边缘处增加了放置应急手电筒、吊瓶架杆和应急药物的结构，使担架在紧急情况发生时可以发挥出相应的功能，应急手电筒可以在夜间救援时打开使用，应急药物和吊瓶架杆可在需要对伤员进行紧急救治时使用。

4 关键结构介绍

4.1 应急药物盒

如图2所示，应急药物盒位于担架尾部，用于存放绷带、止血药和止痛药等物品，使用时可直接打开盒盖，取出药物，在必要时对伤员进行初步救治，止血药和止痛药等可用来缓解疼痛，维持伤员生命体征，节约救援时间。

4.2 应急手电筒

担架前侧设置有应急手电筒设备，如图3所示，其可以在多种不同环境或不同天气救援时提供应急照明，适合在险要的灾害事故中应用。

4.3 支撑腿

面板底部装设有配备万向轮的支撑腿，如图4所示。在转运伤员过程中可根据实际地形需要变换形式，在复杂地形下将支撑腿收起，由救援人员徒手搬运，当遇到平坦地势时，可将支撑腿展开，转换成担架车的形式，由救援人员推行前进，达到省力且避免颠簸的效果。

4.4 输液杆

如图5所示，输液杆设置在架板边缘侧，架杆采用铝合金材质，使用时将架杆从凹槽部分扭出，由医务人员为伤员进行输液，在运送伤员途中不需要医务人员托举吊瓶，减轻救援人员负担，加快救援进程。

5 结语

本文从材料学、人体测量学、色彩心理学等学科出发，运用人机工程学原理对铲式救援担架进行优化设计，对整体结构进行改良，从而扩大担架的应用范围以及环境使用条件，并使其在紧急时刻发挥出应有功能，如夜间救援时使用应急手电筒进行照明、第一时间给予伤员一些紧急治疗来帮助其维持生命体征等，促进灾后救援活动更加及时有效地开展。该担架可折叠，可快速转换形式，功能多样，携带便利，使用方便快捷，可应用到各种应急救援工作中，值得进一步推广。

参考文献：

[1]裴瑜，王媛媛，姜梦，等.复杂环境下多功能救援担架的研制[J].医疗卫生装备，2019（7）：19-22.

[2]刘佳馨，段紫薇，朱志娟，等.地震救援担架创新设计[J].包装工程，2019（10）：227-231.

[3]贺茂红.通用型救灾担架组合设计研究[D].福州：福州大学，2017.