适用于低光照灾害事故现场的检伤分类工具设计

邓 尧，王振雄，陶智雨

（中国人民警察大学，河北廊坊 065000）

0 引言

大规模伤亡事件时有发生，如地震灾害往往会造成现场成百上千的人员伤亡，由于灾害突发且超过了受灾地区的承灾能力，最初到达现场的医疗救援力量是非常有限的，所以在面对现场大批伤员的情况下，快速进行检伤分类十分重要[1]。

目前，常用的检伤分类工具有检伤分类识别卡（纸质伤票）、识别腕带、胸前贴、彩色挂带以及电子伤票[2]。然而在低光照灾害事故现场中，由于光线不足，无法第一时间填写纸质伤票；而使用识别腕带等工具时，后续到场的医疗救援力量无法快速清晰识别标识颜色。现有的检伤分类工具缺乏时间提醒或颜色发光功能，在低光照这种特殊灾害环境下，分类人员很难快速进行伤情分类和复检工作，而且搬运人员无法按伤势规划伤员搬运顺序，甚至直接影响后续到场的医疗救援力量了解现场伤势情况，严重影响了检伤分类的效率。

鉴于此，本文基于STC15系列单片机，设计一款能够在低光照灾害事故现场应用的检伤分类工具。本工具结合简明检伤分类（simple triage and rapid treatment，START）方法进行设计[3]：（1）在发光功能上，根据救治优先级所对应的检伤分类牌颜色和低光照环境设计发光颜色，并通过优先级先后考虑各色灯光闪烁频率；（2）通过定时功能对快速检伤分类进行时间提醒，进一步提高现场检伤分类工作的效率。

1 需求分析

1.1 发光需求

在低光照的环境下，由于能见度相对较低，参与现场救援的医疗救援力量并不能有效通过现有的检伤分类工具自带的颜色对现场伤势情况进行有效识别。虽然也有自发光检伤分类牌，但其通过荧光液混合发光，一旦分类人员操作失误，不能得到及时修正；且荧光发光微弱，不能达到有效提示效果。所以，低光照灾害事故现场的初期检伤分类工具需要使用灯光进行颜色识别。

1.2 计时需求

面对有大量伤员的急救现场，检伤分类工作不仅要做到专业的伤情辨别，还需要特别重视救援时间的问题，例如START方法中就明确要求分类人员应在30～60 s评估伤势[4]。作为最早投入抢救的救援人员，如果平时相应训练不足，在低光照现场并且充斥着呼救、哭喊等声音的复杂环境中，往往不能较好地集中精力进行检伤分类工作，在对伤员进行伤情评估时可能会耗费大量时间。所以，具有时间提醒功能的检伤分类工具更能使救援人员专注于伤员的伤势评估与急救处理，有效提高现场救援效率。

1.3 充电需求

目前使用的检伤分类工具大多是一次性工具，如果储备不足，现场救援效率会受到一定影响。所以，检伤分类工具的充电功能既能使其在救援现场重复使用，还能够节约生产成本。

1.4 材质需求

灾害事故现场环境往往复杂恶劣，不确定因素较多。所以，检伤分类工具所用材质和具备功能一方面要符合国际通行标准，另一方面还需加强应对现场环境的能力，应保证相应的质量要求，才能在特定的灾害环境下有效使用。

综上所述，设计一款具有声光功能的检伤分类工具应用于低光照灾害事故现场是相当必要的，其主要功能设计思路如图1所示。

图1 检伤分类工具主要功能设计

2 工具设计

2.1 工具功能及样式设计

2.1.1 功能设计

本工具具有发光和时间提醒功能，为了方便使用，发光颜色设有对应按键，时间提示采用蜂鸣器提醒。在发光颜色上，以国际通用检伤分类牌颜色为基础进行创新设计[3]，在此基础上将代表死亡的黑色改为白色，便于在低光照环境下对死亡人员进行标记。根据各种颜色表示的救治优先级，即伤员救治的紧急性，设计灯光闪烁频率（详见表1）；并且通过START原则确定蜂鸣器报警时间，设定为计时30 s后报警并持续2 s。

表1 检伤分类工具灯光设计

2.1.2 样式设计

通过SolidWorks对外壳进行建模：外壳采用圆形设计[5]，其直径为5 cm，大小适宜且佩戴时能避免划伤。建模完成后，采用3D打印工具打印实物外壳，打印材料选用光敏树脂，其高强度、耐高温和防水的特点可以有效应对突发灾害环境。本工具左上角设计的环形孔可与检伤分类卡配套使用，方便后续医疗急救和转运；正上方有计时按钮，后部有圆形孔洞，便于蜂鸣器发声；外壳上刻有表示灯光颜色的文字。本工具外壳模型如图2所示，3D打印的外壳如图3所示。

图2 外壳模型

图3 3D打印外壳

2.2 具体设计

检伤分类工具主要由单片机、按键控制模块、LED显示模块、蜂鸣器响应模块、充电模块构成，结构框图如图4所示[6]。

图4 检伤分类工具基本结构框图

单片机选择STC15W401AS，晶振值为12 MHz[7]；按键控制模块负责发光颜色和计时功能，由5个按键构成，与单片机的P1和P3口相连，其中灯光控制按键S1～S4分别对应黄、绿、红和白色灯光，S5是计时按键；LED显示模块是由单片机通过P1.2～P1.4外接三基色LED，通过S1～S4按键控制三基色LED亮度[8]，最终组合出不同的综合颜色，并通过LED1显示；蜂鸣器响应模块用于定时发出报警提示音，且蜂鸣器持续报警2 s；充电模块的充电接口采用USB Type C，采用该接口更符合大众需求。整个工具的电路原理图如图5所示，其中电容稳定电路如图6所示。

图5 检伤分类工具电路原理图

图6 电容稳定电路

印制电路板（printed circuit board，PCB）设计时先选择元件封装[9]，部分元件见表2。PCB设计图和本工具实物图如图7、8所示。

表2 PCB部分元件

图7 PCB设计图

3 使用方法

3.1 使用步骤

本工具的使用和伤情评估的方法均参照START方法进行[10]。分类人员在30～60 s对患者的行走活动、呼吸、循环和意识方面进行评估[9]。面对大量伤员时，分类人员应两人共同行动，一方面有利于检伤分类人员自身安全，另一方面可以在检伤过程中做简单的急救处理。

图8 检伤分类工具实物图

使用步骤：第一步，评估伤员是否能够行走，如能够行走，按下工具上的“绿”键，让伤员行动至安全区域等待后续救援，并可要求部分人员参与救援或稳定受灾群众情绪；若不能行走则进行第二步，检查有无呼吸。按下计时开关，若无呼吸，则迅速畅通气道[11]，仍然无呼吸，则按下“白”键，若呼吸恢复，按下“红”键作为第一优先救治对象。蜂鸣器报警时间为按下计时开关后的30 s，若报警后还在进行评估，则等蜂鸣器报警完毕后再次按下计时按键，若再次报警，则应迅速做出伤情判断。若有呼吸，且呼吸频率＞30次/min或＜6次/min[12]，则按下“红”键，反之则进行第三步，对循环状况进行检查。用手压桡动脉或指甲床（非专业救援人员可以不进行该步骤，且在低光照环境下观察指压充填时间较困难），若桡动脉搏动不存在或指压充填时间＞2 s，则需现场采取控制出血处理，并按下“红”键，计时规则与上述相同。若有桡动脉搏动或指压充填时间＜2 s则进行第四步，检查意识状况（非救援人员可跳过循环状况检查至该步骤）。如果伤员不能进行简单指令性行动[13]则按下“红”键，若能听指令行动则按下“黄”键。具体操作流程如图9所示。

图9 检伤分类工具操作流程图

3.2 使用建议

（1）本工具只能对低光照灾害事故现场的检伤分类工作提供声光警示功能，目前还未设计电子伤票填写功能，没有伤情记录等功能，所以在使用本工具时应与检伤分类卡结合使用。另外，本工具左上角设有环形孔，可用卡口挂带的方式与纸质伤票结合，固定在伤员颈部和手臂等部位。

（2）检伤分类不是一次性工作，在伤员尚未得到最终的医疗救治时，应加强巡视工作，不断对伤员进行检伤分类，特别是出现严重并发症的危重伤员或出现病情恶化的重伤员要及时进行二次评估分类，重新评估后，再按照伤势按下相应颜色的灯光按键。

（3）作为最早能投入抢救的“第一响应人”，在灾后初期急救中不仅要做到救援迅速，更要有科学的救援理念和相应技术，初期检伤分类时有很多非专业救援人员[14]，在复杂的环境中很难进行详细且专业的检伤分类，所以在遵从检伤分类步骤的同时，应掌握初期快速伤情评估知识，面对大量伤员且时间紧迫时，可直接根据相应病情按下相应颜色的灯光按键。如遇呼吸骤停、气道阻塞、中毒窒息、大面积烧伤、头部受伤且意识昏迷，按下“红”键，并采取相应急救措施；若伤员中度出血、开放性或多处骨折则按下“黄”键；如果只有小型挫伤或软组织损伤、小型或简单骨折、轻微受伤或未受伤，则按下“绿”键；若遇到现场无法医治的严重外伤、心跳停止，或躯干分离、内脏外脱，直接按下“白”键，并做相应位置标识。

4 应用效果

4.1 实验方法

（1）场景布置：本实验在夜晚光照不足的开放空间下进行，模拟低光照灾害事故现场。实验设置伤员4人，位置分布集中于事故点附近；救援人员2人，位于离事故点10 m处，且对伤情未知；观察员（代表搬运人员）1人，位于伤员30 m处，且前方无遮挡物，视野开阔。其中实验人员参与内容见表3。

表3 实验人员参与内容

（2）实验目的：测试本工具与现有检伤分类卡和腕带等工具在低光照环境下对伤情识别的效率、使用便捷性以及检伤分类的有效性。

（3）实验步骤：救援人员分别携带本工具、检伤分类卡、腕带进行检伤分类。初步检伤完成后，观察员分别使用照明工具和在不使用照明工具情况下从距伤员30 m处开始进行伤情识别，判断伤员救治优先顺序。为保证实验结果有效性，实验中救援人员与观察员相同，且救援人员救治顺序保持一致；伤员伤情稍有差别，但需要的急救措施相似；伤员位置保持固定。

4.2 实验结果

实验分别记录了使用本工具、检伤分类卡和腕带时的检伤分类时间和观察员识别伤情的距离，其中检伤分类时间包括总时间和判断伤情、急救处理的分时间，伤情识别可视距离则包括观察员携带照明工具和未携带照明工具2种情况。实验结果见表4。

表4 检伤分类实验结果

实验结果表明，本工具在初期检伤分类中能够快速有效地判断伤情。从检伤分类总时间和分时间可以明显看出，本工具的计时报警功能能够为检伤分类人员提供检伤时间提醒，使得检伤分类人员在检伤过程中更加专注，检伤分类工作更加高效。从伤情识别可视距离可知，本工具的发光功能能够使观察员在远距离下进行准确的伤情识别，根据灯光颜色和闪烁频率更能快速确定救治优先级。但是实验也显示了本工具的不足：（1）没有伤情记录，不利于后续治疗；（2）环形孔的设计虽然能较好地与检伤分类卡结合，但是如果单用本工具，还需要用挂绳才能固定在患者身上。

5 结语

本研究设计的低光照灾害事故现场检伤分类工具以3D打印制作而成，所使用材料耐高温、防水，且设计小巧，携带方便，能够装入急救包，以便于初期到达现场的救援人员进行急救处理和检伤分类。实验证明，本工具的计时提醒功能使救援人员在30～60 s内即可完成一名伤员的检伤分类工作，充电功能使本工具能够重复使用，节约了资源。本工具设计合理，在低光照条件下更能有效识别伤情，大大提高了检伤分类效率，能满足低光照灾害事故现场应急救援需求。但本工具缺少伤情记录功能，目前只能与检伤分类卡等配合使用，下一步将在其背面加印电子伤票二维码，使分类人员能够通过扫描二维码进行伤情线上填写，以方便复检和后续送医。