智能紧急绷带设计研究

刘文瀚 刘乙良 刘淇贺 黎漪 张昊

摘 要：在军队作战过程中，战斗力是一个非常重要的因素。但是，在这过程中，我们不能忽视后勤保障的重要性，特别是医疗护理。战场发展节奏快，战斗激烈，要对伤口进行有效处理比较困难。因此笔者希望以绷带作为设计基础，利用传感器、导电纤维等方式实现精准护理和信息掌握，为受伤的士兵提供更便捷的安全保护和治疗。

关键词：绷带;分析;定位;治疗;精准

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、设计背景

如今，随着传感技术的发展，以及医疗与各领域的深度融合，医用护理设备的发展突飞猛进，尤其是电子技术、材料技术，医用传感器也正是其中的一种，在技术发展的大环境下，种类更加丰富、功能日益强大。

对于受伤情况的分析，一般包括物理伤害、化学伤害，细分可分为烧伤、枪伤、冻伤、冲击伤等。在不可控的环境下，一旦受了伤，但得不到及时的治疗，同时再加上环境恶劣和时间的不确定性，伤口会引发感染，被氧化后发生腐烂，情况将更加严重。同时，其病理在病变的过程中可能还会引发二次感染，对其他人产生不必要的伤害。上述所述的伤害并非致命伤害，一个人仍然能够进行大部分行为操作，但值得一提的是，如果伤害不及时处理，会造成致命的或者永久性的创伤，可能会对伤者产生长久的影响。

笔者认为，如果这些创伤可以得到恢复，同时也能保证士兵的战斗力，这样的条件也许会好很多。再从护士的角度来看，他们在战场上需要对受伤的士兵进行包扎，但是为了具体了解伤情，会每隔一段时间更换绷带，在更换绷带的过程中，伤口有可能会感染，其次还会消耗更多的绷带，造成资源的短缺。如果说，绷带可以尽量少地更换，同时也能对伤口进行处理，也能使医生或者护士了解受伤士兵的伤情，减少工作负担，提高治疗效率。

二、设计分析

绷带是一款非常传统的医用产品，在战场上也发挥着功不可没的作用。但是随着技术的进步，武器的杀伤性也越来越大，对士兵的伤害也愈来愈强。

这是一款智能紧急绷带，相比于传统的绷带它具有了智能性、即时性、远程性、便利性，同时它可以适用于士兵和战地医院。除此之外，还考虑了绷带如何进行充电的问题。在前期设计中，找了不少的论文参考以及国外的前沿资料，自己也首先对绷带的功能和造型进行了思考。

在手绘思考结束后，我们希望用更直接的方式对伤口进行包扎，因此，没有选择类似于智能穿戴的方式，这不仅符合军工设计的大胆直接的审美需求，在功能的语义上也能给使用者非常直接的提醒。以下，我将从使用功能、内在技术、产品前景进行深入分析。

（一）使用功能

智能紧急绷带的使用主要分为两点，第一是在士兵遭遇伤病的时候的使用方式，第二是如何对该绷带进行收纳和电量供给。这两者的使用方式极其简单，首先就是原有方式的传承，其次也考虑到了伤者的情况。

在使用智能紧急绷带的时候，首先将绷带中央对准伤口位置，再将两边进行包裹就完成了，而且在结束位置进行包裹的时候，该绷带可以进行感应调整包裹的松紧，同时也能保证护理的效果。

在包裹完成后，该绷带可以利用自己的传感器感知傷口的状况，包括温度（利用发热量判断）、血氧含量、pH、葡萄糖、蛋白质以及其他健康衡量标准。加之，该绷带并不是传统的材质，利用了凝胶中的导电纤维和传感器的结合，在这不大的载体上装载抗生素、组织再生生长因子、止痛药或其他药物;它还可以可根据伤口情况精确控制这些药物的剂量和定期释放药物。由于技术的精密，一个绷带内可以同时容纳针对不同类型伤口的多种药物，也就是说，可以根据不同情况释放不同的药物。在上述过程中，绷带传感器与战地医院的设备相联系，这些信息也可以传递到那里去。医生和护士都可以非常简单和方便地“从外部”读取伤口状态，针对其制订更精确的治疗方案。

除了在使用过程中，在使用之前需要对智能紧急绷带进行电量补给。该绷带采用的是无线充电技术，置于充电筒中即可完成充电，而且由于内置的传感器和显示器都不是很大，因此整体的耗电也非常低。除了保持电量以外，该充电筒还通过电磁对内部环境进行无菌处理，以保证绷带的干净。智能紧急绷带的收纳也非常简单，置入即可充电和消毒。在充电筒的正面还有可以显示信息的屏幕，其主要内容包括时间、天气、电量、作战情况、战地医院的定位等，可以使作战士兵迅速了解。

（二）内在技术

当今，随着传感器技术的发展以及各领域的交叉融合，医用传感器中的电子技术、材料技术有了突飞猛进地发展。同时，柔性基质材料以其柔韧、可弯曲、延展、可穿戴等优势逐步走上历史舞台。在智能紧急绷带中，我们借助了柔性传感器兼具柔性基质材料的优点，能够很好地与人体正常相处，集合穿戴设备的优势具有非常好的适应性。

在绷带中，还采用了前文已经提到的覆盖在凝胶中的导电纤维，它可以单独装载抗生素、组织再生生长因子、止痛药或其他药物。在作战时候也可以触发微控制器，通过光纤发送微量电压。该电压接收指令后将加热纤维及水凝胶，释放里面包含的药物。该绷带内还可以同时容纳针对不同类型伤口的多种药物，同时绷带具有精确控制这些药物的剂量和定期释放药物的能力。因此，护理人员和伤者都可以通过绷带了解情况，该绷带具有了医用纺织品的感知的集合功能。而医护人员也可以设定时间规划，使绷带按时释放药物。

当伤口情况变化的时候，人体会通过复杂的生化过程，产生出特定的物质，引起一系列新陈代谢参数的变化。例如，葡萄糖和氧含量升降就与愈合过程相关，同样pH的改变也是如此。所有这些变化都可以通过专门的传感器检测。根据参考试验证明，在伤口变化过程中，pH值水平非常具有参考价值。如果伤口正常愈合，pH值会在降到5或者6之前。然而如果伤口无法愈合，而变成慢性的，那么pH值会在7和8之间涨落。所以，智能紧急绷带会将伤口pH值长期居高的信号告知护理人员，使得他们及时了解伤情。

智能紧急绷带中的传感器薄膜采用苯扎氯铵，它具有抗菌效，通过相关试验证明它可以对抗金黄色葡萄球菌。因此整个产品，不仅是可释放抗生素的绷带，而且还可以向患者反馈感染信息。

（三）产品前景

在智能紧急绷带的使用过程中，我们也设计了不同的尺寸，可以满足不同受伤部位的需求。比如有头部、手部、肘部、腿部、足部等。因此，该绷带适应的范围也是非常广的。除了产品尺寸，产品能耗也是相当的低，因为采用的是微型传感器以及集成显示，电量也就只需要满足显示、反馈、触发的几个功能。

随着更进一步的研究，在更专业的方面，这些化学物质与细胞和组织的相容性还需要更深入地探讨，以及传感器是如何在复杂的伤口中工作的这一方面。整个设计中，只需要在几个小区域浸染pb分子，并且集成到基础材料中，就足够了。所以，工业化生产这种伤口敷料的成本不会比目前高很多。

整个形体都是基本形态，尺寸并不算大，而且的前文已经提到针对不同的需求使用不同尺寸的绷带。上图是以肘部护理为例进行分析的尺寸图。就绷带而言，采用的传感器、微型芯片、微型电池、导电纤维、pb分子以及布料等一些基础材料，这是非常方便生产的。而充电筒采用的是无线充电技术、电磁消毒技术，整体包括显示器都运用的是非常轻便的材料，所以，不管是医护人员还是士兵，携带该产品都是不费力的，而且生产起来的成本也并不算高。

三、结语

身体状态是一个人正常生理活动的正常因素，如果受到的伤无法及时处理就会对身体状态产生影响，并且它影响的时间也具备一定的长度。在传统救护中，人们会普遍使用传统绷带进行包扎，如果还能坚持就会选择继续进行任务操作，任务完成后再交由医务人员处理。但是，在这样的处理只是暂时的处理，伤口后续的发展仍然具有不确定性。而智能紧急绷带的设计旨在做到这一点，一边保护和治疗伤口，也不会影响任务的继续进行。如今，技术进步，战场情况更加复杂，考虑智能化、信息化、集成化和大数据可以更好地解决现有问题，智能紧急绷带正是在这样的条件下设计出来。因此，笔者希望可以通过这样的设计为军队的发展贡献自己的智慧。

参考文献：

[1]郑家伟，赵国臣.伤口愈合机制的现代认识[J].国外医学，1992（01）：19-22.

[2]黄凯如，钟建华.新型敷料与伤口愈合[J].医疗装备，2005（02）：29-30.

[3]霍塞虎.刀伤的警务现场急救[J].公安教育，2021（04）：37-40.

[4]曾令员，卫小春，王涛.组合式下肢弹力加压装置的设计与弹力绷带的比较[J].中国骨伤，2021，34（03）：243-248.

[5]刘参.止血四字诀[J].農家致富，2021（07）：61.

[6]李幸，李凤妮.TR-band止血器与弹力绷带应用于桡动脉径路冠状动脉介入术后效果的Meta分析[J].护士进修杂志，2021，36（04）：369-375.

作者简介：刘文瀚（1999— ），男，汉族，重庆人，本科，学生，研究方向：工业设计。