智能緊急繃帶設計研究

劉文瀚 劉乙良 劉淇賀 黎漪 張昊

摘?要：在軍隊作戰過程中，戰斗力是一個非常重要的因素。但是，在這過程中，我們不能忽視后勤保障的重要性，特別是醫療護理。戰場發展節奏快，戰斗激烈，要對傷口進行有效處理比較困難。因此筆者希望以繃帶作為設計基礎，利用傳感器、導電纖維等方式實現精準護理和信息掌握，為受傷的士兵提供更便捷的安全保護和治療。

關鍵詞：繃帶;分析;定位;治療;精準

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、設計背景

如今，隨著傳感技術的發展，以及醫療與各領域的深度融合，醫用護理設備的發展突飛猛進，尤其是電子技術、材料技術，醫用傳感器也正是其中的一種，在技術發展的大環境下，種類更加豐富、功能日益強大。

對于受傷情況的分析，一般包括物理傷害、化學傷害，細分可分為燒傷、槍傷、凍傷、沖擊傷等。在不可控的環境下，一旦受了傷，但得不到及時的治療，同時再加上環境惡劣和時間的不確定性，傷口會引發感染，被氧化后發生腐爛，情況將更加嚴重。同時，其病理在病變的過程中可能還會引發二次感染，對其他人產生不必要的傷害。上述所述的傷害并非致命傷害，一個人仍然能夠進行大部分行為操作，但值得一提的是，如果傷害不及時處理，會造成致命的或者永久性的創傷，可能會對傷者產生長久的影響。

筆者認為，如果這些創傷可以得到恢復，同時也能保證士兵的戰斗力，這樣的條件也許會好很多。再從護士的角度來看，他們在戰場上需要對受傷的士兵進行包扎，但是為了具體了解傷情，會每隔一段時間更換繃帶，在更換繃帶的過程中，傷口有可能會感染，其次還會消耗更多的繃帶，造成資源的短缺。如果說，繃帶可以盡量少地更換，同時也能對傷口進行處理，也能使醫生或者護士了解受傷士兵的傷情，減少工作負擔，提高治療效率。

二、設計分析

繃帶是一款非常傳統的醫用產品，在戰場上也發揮著功不可沒的作用。但是隨著技術的進步，武器的殺傷性也越來越大，對士兵的傷害也愈來愈強。

這是一款智能緊急繃帶，相比于傳統的繃帶它具有了智能性、即時性、遠程性、便利性，同時它可以適用于士兵和戰地醫院。除此之外，還考慮了繃帶如何進行充電的問題。在前期設計中，找了不少的論文參考以及國外的前沿資料，自己也首先對繃帶的功能和造型進行了思考。

在手繪思考結束后，我們希望用更直接的方式對傷口進行包扎，因此，沒有選擇類似于智能穿戴的方式，這不僅符合軍工設計的大膽直接的審美需求，在功能的語義上也能給使用者非常直接的提醒。以下，我將從使用功能、內在技術、產品前景進行深入分析。

（一）使用功能

智能緊急繃帶的使用主要分為兩點，第一是在士兵遭遇傷病的時候的使用方式，第二是如何對該繃帶進行收納和電量供給。這兩者的使用方式極其簡單，首先就是原有方式的傳承，其次也考慮到了傷者的情況。

在使用智能緊急繃帶的時候，首先將繃帶中央對準傷口位置，再將兩邊進行包裹就完成了，而且在結束位置進行包裹的時候，該繃帶可以進行感應調整包裹的松緊，同時也能保證護理的效果。

在包裹完成后，該繃帶可以利用自己的傳感器感知傷口的狀況，包括溫度（利用發熱量判斷）、血氧含量、pH、葡萄糖、蛋白質以及其他健康衡量標準。加之，該繃帶并不是傳統的材質，利用了凝膠中的導電纖維和傳感器的結合，在這不大的載體上裝載抗生素、組織再生生長因子、止痛藥或其他藥物;它還可以可根據傷口情況精確控制這些藥物的劑量和定期釋放藥物。由于技術的精密，一個繃帶內可以同時容納針對不同類型傷口的多種藥物，也就是說，可以根據不同情況釋放不同的藥物。在上述過程中，繃帶傳感器與戰地醫院的設備相聯系，這些信息也可以傳遞到那里去。醫生和護士都可以非常簡單和方便地“從外部”讀取傷口狀態，針對其制訂更精確的治療方案。

除了在使用過程中，在使用之前需要對智能緊急繃帶進行電量補給。該繃帶采用的是無線充電技術，置于充電筒中即可完成充電，而且由于內置的傳感器和顯示器都不是很大，因此整體的耗電也非常低。除了保持電量以外，該充電筒還通過電磁對內部環境進行無菌處理，以保證繃帶的干凈。智能緊急繃帶的收納也非常簡單，置入即可充電和消毒。在充電筒的正面還有可以顯示信息的屏幕，其主要內容包括時間、天氣、電量、作戰情況、戰地醫院的定位等，可以使作戰士兵迅速了解。

（二）內在技術

當今，隨著傳感器技術的發展以及各領域的交叉融合，醫用傳感器中的電子技術、材料技術有了突飛猛進地發展。同時，柔性基質材料以其柔韌、可彎曲、延展、可穿戴等優勢逐步走上歷史舞臺。在智能緊急繃帶中，我們借助了柔性傳感器兼具柔性基質材料的優點，能夠很好地與人體正常相處，集合穿戴設備的優勢具有非常好的適應性。

在繃帶中，還采用了前文已經提到的覆蓋在凝膠中的導電纖維，它可以單獨裝載抗生素、組織再生生長因子、止痛藥或其他藥物。在作戰時候也可以觸發微控制器，通過光纖發送微量電壓。該電壓接收指令后將加熱纖維及水凝膠，釋放里面包含的藥物。該繃帶內還可以同時容納針對不同類型傷口的多種藥物，同時繃帶具有精確控制這些藥物的劑量和定期釋放藥物的能力。因此，護理人員和傷者都可以通過繃帶了解情況，該繃帶具有了醫用紡織品的感知的集合功能。而醫護人員也可以設定時間規劃，使繃帶按時釋放藥物。

當傷口情況變化的時候，人體會通過復雜的生化過程，產生出特定的物質，引起一系列新陳代謝參數的變化。例如，葡萄糖和氧含量升降就與愈合過程相關，同樣pH的改變也是如此。所有這些變化都可以通過專門的傳感器檢測。根據參考試驗證明，在傷口變化過程中，pH值水平非常具有參考價值。如果傷口正常愈合，pH值會在降到5或者6之前。然而如果傷口無法愈合，而變成慢性的，那么pH值會在7和8之間漲落。所以，智能緊急繃帶會將傷口pH值長期居高的信號告知護理人員，使得他們及時了解傷情。

智能緊急繃帶中的傳感器薄膜采用苯扎氯銨，它具有抗菌效，通過相關試驗證明它可以對抗金黃色葡萄球菌。因此整個產品，不僅是可釋放抗生素的繃帶，而且還可以向患者反饋感染信息。

（三）產品前景

在智能緊急繃帶的使用過程中，我們也設計了不同的尺寸，可以滿足不同受傷部位的需求。比如有頭部、手部、肘部、腿部、足部等。因此，該繃帶適應的范圍也是非常廣的。除了產品尺寸，產品能耗也是相當的低，因為采用的是微型傳感器以及集成顯示，電量也就只需要滿足顯示、反饋、觸發的幾個功能。

隨著更進一步的研究，在更專業的方面，這些化學物質與細胞和組織的相容性還需要更深入地探討，以及傳感器是如何在復雜的傷口中工作的這一方面。整個設計中，只需要在幾個小區域浸染pb分子，并且集成到基礎材料中，就足夠了。所以，工業化生產這種傷口敷料的成本不會比目前高很多。

整個形體都是基本形態，尺寸并不算大，而且的前文已經提到針對不同的需求使用不同尺寸的繃帶。上圖是以肘部護理為例進行分析的尺寸圖。就繃帶而言，采用的傳感器、微型芯片、微型電池、導電纖維、pb分子以及布料等一些基礎材料，這是非常方便生產的。而充電筒采用的是無線充電技術、電磁消毒技術，整體包括顯示器都運用的是非常輕便的材料，所以，不管是醫護人員還是士兵，攜帶該產品都是不費力的，而且生產起來的成本也并不算高。

三、結語

身體狀態是一個人正常生理活動的正常因素，如果受到的傷無法及時處理就會對身體狀態產生影響，并且它影響的時間也具備一定的長度。在傳統救護中，人們會普遍使用傳統繃帶進行包扎，如果還能堅持就會選擇繼續進行任務操作，任務完成后再交由醫務人員處理。但是，在這樣的處理只是暫時的處理，傷口后續的發展仍然具有不確定性。而智能緊急繃帶的設計旨在做到這一點，一邊保護和治療傷口，也不會影響任務的繼續進行。如今，技術進步，戰場情況更加復雜，考慮智能化、信息化、集成化和大數據可以更好地解決現有問題，智能緊急繃帶正是在這樣的條件下設計出來。因此，筆者希望可以通過這樣的設計為軍隊的發展貢獻自己的智慧。

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作者簡介：劉文瀚（1999—?），男，漢族，重慶人，本科，學生，研究方向：工業設計。