1、窑医疗卫生装备窑 2023年7月第44卷第7期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 44 窑 晕燥援 7 窑 July 窑 2023机载专用救护担架的研制雍伟，国佳，江琅，郭磊，张慕哲，王若永，钟方虎，杜海波，薛兵杰，姜媛媛，田甜，李法林*（空军军医大学空军特色医学中心，北京100142）摘要目的院针对重症伤病员的航空医疗救援转运需求，研制一种可多体位调节、舒适、安全、可靠的机载专用救护担架。方法院该担架主要由固定支架、升降支架、支腿、升降机构、海绵担架垫和安全带等组成。其中固定支架采用八边形环状结构，由铝合金圆管折弯拼接而成，内部采用横筋和纵筋作为
2、支撑面；升降机构设计在固定支架与升降支架之间，由拨杆插销、上横梁和下横梁组成；安全带设置在担架框架侧边处，由胸带、腹带和腿带3个部分构成。结果院该担架模拟承重80 kg的伤病员时，可以承受前向、侧向、向下、向上及后向的极限载荷强度。而且该担架顺利通过了静力加载、振动与冲击等试验验证及试飞试验，达到了CCAR-25与GJB 150A的航空环境适应性要求。结论院该担架结构安全、使用舒适且可快捷调整伤病员体位，可用于航空医疗救援中的重症伤病员转运与救护。关键词航空医疗救援；担架；医疗救护；医疗转运；卫勤保障中国图书资料分类号R318曰R197.39文献标志码A文章编号1003-8868渊2023冤0
3、7-0049-04DOI院10.19745/j.1003-8868.2023138Development of airborne specialized ambulance stretcherYONG Wei,GUO Jia,JIANG Lang,GUO Lei,ZHANG Mu-zhe,WANG Ruo-yong,ZHONG Fang-hu,DU Hai-bo,XUE Bing-jie,JIANG Yuan-yuan,TIAN Tian,LI Fa-lin*(Air Force Medical Center,PLA,Air Force Medical University,Beijing 1
4、00142,China)AbstractTo develop an airborne specialized ambulance stretcher with multi position adjustment and highcomfort,safety and reliability to meet the requirements for transferring seriously ill and injured patients during aeromedicalrescue.The airborne specialized ambulance stretcher was main
5、ly composed of a fixed bracket,a lifting bracket,fourlegs,a lifting mechanism,a sponge cushion and safety belts.The fixed bracket with an octagonal ring structure was made bysplicing bended aluminum alloy round tubes,which had internal transverse and longitudinal bars to form a supportingsurface;the
6、 lifting mechanism was between the fixed bracket and the lifting bracket,and consisted of a toggle pin,an upperbeam and a lower beam;the safety belts were set at the sides of the stretcher frame,and three parts for the chest belt,abdomen belt and leg belt.The stretcher developed proved to withstand
7、the extreme loads at forward,lateral,downward,upward and backward directions in the simulation of carrying an 80 kg patient,which passed static loading,vibration and shock experiments and flight tests and met the requirements of CCAR-25 and GJB 150A for the adaptability toaviation environment.The st
8、retcher developed with high safety and comfort has the patient position adjustedquickly,and thus can be used for the transfer and treatment of seriously ill and injured patients during aeromedical rescue.悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造袁2023袁44渊7冤院49-52Key wordsaeromedical rescue;stretcher;medical
9、treatment;medical transfer;medical service support0引言近年来，自然灾害频发、边境小规模冲突不断、大规模传染病肆虐，由此产生的中重症伤病员对快速转运与高效救治提出迫切需求。随着我军装备水平和后勤保障力量的提高，专用医疗救护飞机成为现代卫勤保障的重要力量，其后送距离长、救治能力强、伤病员舒适性好，可满足危重症伤病员的快速空运后送需求1-2。专用医疗救护飞机通常按照功能可分为重症监护、基本治疗、辅助诊断、医疗保障等单元模块。其中重症监护模块由床体、医疗设备及专用救护担架组成，主要用于重症伤病员空运后送和途中紧急救治。专用救护担架主要用于伤病员的转运
10、与卧姿固定，保证伤病员的安全与舒适，也便于医护人员救治工作开展，是重症监护模块中的重要组成部分3。基金项目院全军后勤装备研制重大项目（AKJ11Z002）作者简介院雍伟（1979），男，助理研究员，主要从事航空医学方面的研究工作，E-mail：。通信作者院李法林，E-mail：栽澡藻泽蚤泽论著雍伟，国佳，江琅，等.机载专用救护担架的研制J.医疗卫生装备，2023，44（7）：49-52.49 窑医疗卫生装备窑 2023年7月第44卷第7期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 44 窑 晕燥援 7 窑 July 窑 20231 250依11235（a）
11、主视图1361 990依5专用担架通常是根据其特殊的应用环境与功能需求而展开设计4-9。救援过程中，根据伤病员状况，采用专用担架往往可有效提升救援人员在各种复杂、特殊环境下的救援效率，保障伤病员的安全，避免其受到二次伤害10-12。专用医疗救护飞机需要满足航空适航性、战场环境适应性、勤务使用性等特殊要求，给专用救护担架等医疗设备设施的研制带来了更加严峻的挑战13-14。目前，还没有适用于专用医疗救护飞机的重症监护床的机载专用救护担架。军用制式通用担架虽然广泛应用于医疗救护中，并且能够用于专用医疗救护飞机，但由于其功能定位为快速转运，结构简单、功能单一、舒适性较差且不能很好地固定伤病员，不适合作
12、为与重症监护床联用的机载专用救护担架用于重症伤病员的转运与救治过程。因此，本研究结合卫勤功能需求与航空适应性要求，设计一种航空医疗救护飞机重症监护模块的专用救护担架，支撑强度高、舒适性好，可实现多体位调节功能，适用于重症伤病员的救护，可为伤病员提供良好的救治环境，提高我军的卫勤保障能力。1设计需求分析医疗救护飞机重症监护模块的床体上具有担架安装接口，虽然当前的通用担架也可安装在重症床体上，但其在舒适性、安全性、功能性、后期维护等方面有着诸多不足，无法满足空运后送与救护能力需求。根据勤务功能定位与航空环境适应性要求，重症监护模块救护担架应满足多体位调节、卧姿舒适、安全可靠等要求，具体设计要求见表
13、1。2专用救护担架设计2.1总体设计专用救护担架主要由固定支架、升降支架、支腿、升降机构、担架垫、安全带等组成，其整体结构如图1所示。2.2材料选型设计综合考虑高强度与便携性，以及阻燃、盐雾、霉菌等防护要求，对专用救护担架的固定支架、升降支架、加强筋（横筋和纵筋）、担架垫、安全带等进行了材料选型设计。其中，固定支架、升降支架与支腿等主承力结构件采用2A12高强度航空铝合金加工而成，加强筋等部件采用6010铝合金材料，经导电氧化处理后采用特殊塑粉进行喷涂，提高其防霉菌、防潮湿、防盐雾与阻燃特性；担架垫由内部的高密度海绵、外部的高性能聚氨酯（poly urethane，PU）皮革等构成，软硬适中，
14、防水、抗腐蚀，便于清洗、消毒、维护；其他连接件及易磨损部位则采用不锈钢材料。2.3关键结构设计（1）主体承力骨架设计。主体承力骨架包括固定支架、升降支架、支撑面、支腿等。专用救护担架的救护对象为重症伤病员，例如颅脑损伤、断肢伤、冲击伤等，要求其在卧姿状态时保持平稳，避免二次伤害，所以固定支架、升降支架应具有不易变形的刚性支撑平面。同时，固定支架还需增加担架员搬运过程的着力点，进一步保证转运过程的稳定。因此，专用救护担架的固定支架采用八边形环状结构，由铝合金圆管折弯拼接而成，内部采用9根横筋和4排纵筋作为支撑，如图2所示。4个支腿对称设计在担架主体组件固定支架的长边两侧，实现担架主体可靠、安全地
15、固定在重症监护床床体上，其间距设计与通用担架支腿相同，保证接口的通用性和互换性。（2）多体位升降机构设计。升降机构设计在固定支架与升降支架之间，用于调节升降支架的升降，由拨杆插销、上横梁和下横表1重症监护模块专用救护担架设计要求序号类型主要特征1基本要求质量不大于22 kg；外形尺寸不大于2 020 mm伊540 mm伊200 mm；满足重症监护床床体安装接口要求，具有可互换性2卫生勤务功能要求具有多体位调节能力；表面防水、防腐蚀，便于清洗维护；可对伤病员进行可靠固定，便于医护人员空中处置；担架垫舒适，避免航空振动冲击对伤病员造成损伤3环境适应性要求满足GJB 150A和CCAR-25对振动、
16、冲击、静强度等载荷要求，以及盐雾、霉菌、阻燃性等条件要求1.升架支架；2.固定支架；3.担架垫；4.支腿；5.辅助支腿；6.安全带。图1专用救护担架整体结构图渊单位院mm冤（b）俯视图4图2主体承力骨架设计123451.主体纵梁；2.纵筋；3.横筋；4.升降机构；5.支腿。栽澡藻泽蚤泽论著雍伟，国佳，江琅，等.机载专用救护担架的研制J.医疗卫生装备，2023，44（7）：49-52.50 窑医疗卫生装备窑 2023年7月第44卷第7期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 44 窑 晕燥援 7 窑 July 窑 2023梁组成，如图3所示。通过调整拨杆
17、插销可实现升降支架以及海绵担架垫0毅耀60毅的弯折旋转，满足伤病员不同仰卧体位的救治要求。（3）伤病员安全防护设计。受航空气流或战场环境的振动、冲击等载荷的影响，空运医疗后送过程中伤病员极易发生二次伤害，因此，专用救护担架还设计有担架垫、安全带等防护措施，提高伤病员的舒适性与安全性。担架垫外形设计与担架框架外形相同，为八边形结构，套接于担架框架上，如图4所示。担架垫表面颜色设定为橘黄色，便于清洗维护。安全带的设计必须满足伤病员体质量不小于77.5 kg情况下可承受航空转运过程中不同方向的载荷。因此，安全带由胸带、腹带和腿带3个部分构成。安全带设置在担架框架侧边处，通过其可实现对外部伤病员的限位
18、固定，如图4所示。胸带、腹带、腿带依次固定伤病员的胸部、腹部和腿部。腿带和胸带设计为Y型带状结构，两端分别固定安装在固定支架的斜边处。腿带和胸带连接处设置有锁扣，锁扣采用两点式插扣结构。3力学分析与试验验证专用救护担架结构需要满足CCAR-25极限载荷要求，避免乘员受到二次伤害。此外，还需要满足GJB 150A的振动、冲击载荷要求。因此，需要结合理论计算与试验验证，对专用救护担架进行验证。3.1力学分析根据专用救护担架工作状态的受力情况，采用ANSYS Workbench有限元分析软件对担架结构各个方向的极限载荷工况进行力学分析。其中，由于担架结构近似对称，且后向载荷远小于前向载荷，分析计算时
19、可省去后向工况，其他不同方向的载荷大小计算公式如下：Fi=姿啄img（1）式中，Fi为载荷大小；姿为安全系数，取1.2；啄i为载荷方向的极限载荷系数；m为伤病员质量，参考质量为80 kg。应力与变形分析结果见表2。从计算分析结果可知，前向、侧向、向上3种载荷方向的最大应力值均小于担架材料的屈服强度（350 MPa），仅有向下载荷工况时最大应力值达到了759.64 MPa，超出了材料屈服强度，存在风险，需要重点分析。因此，选取向下工况的应力变形云图进行分析，如图5所示。从图中可以看出，最大应力位置为横筋与外框架的连接件拐点处，在此出现了应力集中点，导致应力过大，但这与模型的细节处理有关。除此之外
20、，其余位置的应力均小于227 MPa，远小于铝合金材料的屈服强度，可以忽略此处的极大应力集中点，结构强度满足该工况的强度要求。因此，通过有限元分析可知，专用救护担架模拟承重80 kg的伤病员时，可以承受前向、侧向、向下、向上及后向的极限载荷强度。图3多体位升降机构设计图4担架垫与安全带设计1234表2各方向极限载荷工况下的应力与变形分析结果载荷方向载荷系数载荷值/N最大应力/MPa变形量/mm前向9.08 467.231.730.24侧向3.53 292.8212.680.76向下6.56 115.2759.6415.99向上3.53 292.8124.080.95图5向下过载工况下的应力与变
21、形云图（a）应力云图（b）变形云图1.上横梁；2.拨杆插销；3.下横梁。1.担架垫；2.胸带；3.腹带；4.腿带。yxz15.990 0（最大）14.214 012.437 010.660 08.883 57.106 85.330 13.553 41.776 70（最小）变形（mm）yxz759.540（最大）227.000198.630170.250141.880113.50085.12556.75028.3758.719 7伊10-5（最小）应力（MPa）解锁状态锁定状态123多体位状态栽澡藻泽蚤泽论著雍伟，国佳，江琅，等.机载专用救护担架的研制J.医疗卫生装备，2023，44（7）：49
22、-52.51 窑医疗卫生装备窑 2023年7月第44卷第7期悦澡蚤灶藻泽藻 酝藻凿蚤糟葬造 耘择怎蚤责皂藻灶贼 允燥怎则灶葬造 窑 灾燥造援 44 窑 晕燥援 7 窑 July 窑 2023试验项目试验标准和要求满足的载荷或能力情况结论振动GJB 150.16A2009，振动量值L0取0.3 g2/Hz，振动方向取x、y、z三轴向x、y、z三轴向均可持续1 h通过冲击GJB 150.18A2009，要求峰值加速度20g，持续时间为11 ms，试验方向为依x、依y、依z，每方向3次峰值加速度为20g，持续时间为11 ms通过静强度CCAR-25-R4，要求前向9.0g、向上3.0g、向下6.0g
23、、侧向3.0g前向9.0g，向上3.5g，向下6.5g，侧向3.5g通过阻燃CCAR-25-R4附录F第1部分，要求PU皮革水平平均燃烧率64 mm/min；TB 1172013，要求担架垫45 min内垂直燃烧距离38 mm；E DIN 5510-2：2003第2部分，要求塑粉续燃时间臆10 s，光衰减积分臆50%min，无燃烧滴落物PU皮革平均燃烧率为54 mm/min；担架垫垂直燃烧距离为15 mm；塑粉可燃分级为S4，烟雾生成分级为SR2，滴落物生成等级为ST2通过表3航空环境适应性试验验证结果3.2试验验证为了进一步验证专用救护担架的航空环境适应性，根据CCAR-25及GJB 150
24、A标准中关于运输类飞机的载荷要求，分别开展振动与冲击试验、静力加载试验等实验室环境验证，如图6、7所示。专用救护担架顺利通过了振动、冲击、静强度、阻燃、霉菌、盐雾测试，表明其结构满足极限载荷下的航空环境适应性要求，部分结果见表3。图6振动与冲击试验图7静力加载试验1.专用救护担架；2.模拟负载；3.重症监护床床体；4.试验台。12341231.静载荷；2.专用救护担架；3.重症监护床床体。专用救护担架在军用飞机和民用飞机中成功进行了试飞试验与实践应用，已顺利执行了数十次救护任务，如图8、9所示。4结语本研究针对医疗救护飞机重症伤病员转运需求，结合勤务功能定位与航空环境适应性要求，设计了一种机载
25、专用救护担架。该专用救护担架具有多体位调节功能，卧姿舒适、安全可靠，且设计中综合考虑了航空极限载荷、振动、冲击、防盐雾和霉菌、阻燃等航空标准要求。经实验室试验与试飞试验验证，该专用救护担架达到了CCAR-25与GJB150A标准要求，可广泛应用于航空医疗救援中重症伤病员的转运与救护，适用于医疗救护飞机的加改装。但当前的研究工作主要侧重实现救护担架的勤务使用功能和航空适应能力，在轻量化材料选型、担架结构人机工效学等方面设计略有欠缺，可以在下一步工作中开展优化研究，进一步提高其使用的便捷性。参考文献1国佳，殷东辰，王生成，等.专用医疗救护飞机机载供氧系统的设计J.医疗卫生装备，2018，39（12
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