XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Конструирование модели универсальных носилок для транспортировки больных и раненых
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В оснащении бригад скорой помощи имеется большое количество разнообразного оборудования. Некоторые элементы оборудования используются относительно редко, но есть элемент оборудования, без которого обойтись практически невозможно. Это обычные переносные носилки.
Носилки для переноски пострадавших использовались еще во времена Античности. Этими простейшими приспособлениями пользовались в очагах военных действий или природных катастроф, где невозможно было пользоваться гужевым транспортом. В морских сражениях ещё во времена Петра Первого использовали куски парусов или подвесные парусиновые койки-гамаки для выноса раненых. Парусину использовали, в качестве трапа для эвакуации раненых, с корабля (прообраз эвакуационных трапов воздушных судов).«Волокуша», состоящая из двух жердей и натянутом между ними полотном, повсеместно использовалась для эвакуации раненых в годы Великой Отечественной войны. Причём, для её изготовления использовался практически любой подходящий материал (ветки деревьев, доски, жерди, щиты фанеры, куски металла).
Настоящие носилки, тканевые мягкие, в СССР на скорой помощи неофициально стали появляться сразу после войны. Таким образом, мягкие носилки пришли в гражданскую медицину с полей сражений. Носилки – это особая, лёгкая медицинская конструкция, предназначенная для переноски больных или пострадавших людей.
В настоящее время, они являются неотъемлемой частью медицинского оборудования и используются в различных областях медицины. Их разнообразие и удобство использования позволяют медицинскому персоналу выбрать наиболее подходящий тип носилок для каждой ситуации, обеспечивая оптимальный комфорт и защиту пациенту. Однако, общий тип их конструкции, остался неизменным, практически с Античных времён (те же жерди, только лёгкие алюминиевые, с натянутым между ними полотном). Так ли они удобны? Можно привести простой пример, неоднократно упоминавшийся в разговорах с медицинскими работниками, спуск пострадавшего, например с пятого этажа (при отсутствии лифта). Такая процедура под силу только физически развитым мужчинам. Конечно, разработаны конструкции носилок – каталок, но их использование приемлемо только в стационарных условиях медицинских учреждений. С поля боя или из подъезда дома, на такой конструкции, вывезти пострадавшего практически невозможно.
Высокая актуальность вопроса транспортировки пострадавших в боевых и бытовых условиях позволила обозначить рабочую гипотезу конструкторского проекта – возможность разработки универсальных носилок, позволяющих облегчить процесс транспортировки пострадавших.
Поиски решения вопросов этой гипотезы явились основополагающим принципом конструкторских разработок данного проекта.
Объект исследования в проекте – процесс достаточно лёгкого способа транспортировки пострадавших до места оказания профессиональной помощи. Предмет исследования в проекте – конструкция универсальных носилок, предназначенных прежде всего для эвакуации раненых в боевых условиях. Рабочая гипотеза проекта определила цель предлагаемой работы.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является, разработка модели конструкции универсальных носилок, позволяющих с минимальными затратами физических сил обеспечить доставку пострадавшего, к месту оказания профессиональной медицинской помощи.
Цель работы предполагала решение следующих задач:
- знакомство с доступными литературными и интернет – источниками по вопросам разработки и конструирования профессионального оборудования для переноски, и доставки пострадавших к месту оказания профессиональной медицинской помощи;
- изучение особенностей конструкций разработанных/запатентованных средств доставки пострадавших к месту оказания профессиональной медицинской помощи;
- на основе анализа конструкции известных конструкторских разработок, создать собственную концепцию универсального средства перемещения пострадавших;
- на основе разработанной концепции создать модель универсального средства доставки пострадавших, из зон боевого соприкосновения и катастрофических явлений, с минимальными затратами физических сил и относительной безопасностью для доставляющего;
- определение функциональных возможностей, изготовленной модели.
Специфика и классификация медицинских средств доставки пострадавших
из зон поражения человеческих ресурсов[1 – 4]
Основное предназначение медицинских носилок, транспортировка пострадавших людей, которые не в состоянии самостоятельно передвигаться, обеспечивая при этом, относительный комфорт, безопасность для пострадавшего и транспортирующего. В результате этого, носилки имеют особенности, специфичные для медицинского использования.
Эти особенности включают:
- высокую прочность и надежность материалов изготовления, для обеспечения безопасности (всех участников процесса) во время транспортировки;
- относительно регулируемую конструкцию, позволяющую настраивать носилки под индивидуальные потребности пострадавшего и индивидуальные физические возможности эвакуирующего;
- удобство и безопасность использования для эвакуирующего персонала, чтобы снизить возможность неправильной укладки пациента и сделать процесс транспортировки более эффективным;
- возможность трансформирования конструкции для удобного хранения и транспортировки;
- использование нестандартных функций (желательно), крепление дополнительных приспособлений, капельниц специальных подголовников.
В связи с этим существует несколько типов медицинских носилок, каждый из которых имеет свои особенности. Они могут быть разработаны для использования в аварийной медицинской практике, в боевых условиях, в стационарных больницах, для длительных перевозок пострадавшего.
Обычные переносные складные носилки с ручками и ремнями для крепления пациента, используются для аварийной медицинской помощи и в боевых условиях, где быстрая транспортировка и маневренность являются приоритетом (Приложение лист I, рис. 1 - 2).
Подъемные носилки, специально разработанные для использования в больницах (домашних условиях). Они позволяют перевозить пациента, перекладывать с постели на стул или в туалет без дополнительного напряжения для него и персонала(Приложение лист II, рис. 3).
Вертикальные носилки (карасики) для транспортировки пациентов в вертикальном положении, например, при эвакуации из затопленных зданий(Приложение лист II, рис. 4).
Шприцевые носилки(Приложение лист II, рис. 5), предназначенные для транспортировки пациентов с тяжелыми травмами позвоночника. Они обладают специальными механизмами, позволяющими удерживать позвоночник в правильном положении и предотвращающими его повреждения. Особой категорией являются военные (тактические носилки). Как правило, они имеют минимизированную простейшую складную/свёртываемую конструкцию и облегченный вес. Конструкция подобных носилок имеет множественные возможные точки захвата эвакуирующими, плечевые и «волокушечные» ремни, фиксирующие завязки(Приложение лист II, рис. 6).
Большинство из подобных конструкций имеют возможность перемещения различными способами – волочением, переноской, коллективной переноской, длинноразмерным выдёргиванием на эвакуационном шнуре, переползанием с помощью эвакуируемого и пострадавшего, перемещением пострадавшего на спине.
Примеры некоторых современных патентных разработок в области эвакуационных
технологий (по материалам интернет - данных)[5 – 9]
Научно-технический центр «Взлет», в рамках программы создания портативной складной коляски для «инвалидов» в качестве одной из ее модификаций предлагает к разработке, в первом приближении поставленный вопрос, о создании «портативных складных» носилок, которые могут решить задачу конструирования эффективного средства для быстрой эвакуации раненых с поля боя. «С носилками работают следующим образом: при подходе к раненому, лежащему на земле, санитар достает из наплечного рюкзака все элементы носилок, раскрывает рамки и надувает резиновую подушку (рисунка конструкции в интернете не найдено) (Приложение лист III, рис. 7). После этого он кладет платформу на землю параллельно телу лежащего человека, частично подсовывая ее под него и осторожными движениями перетаскивает раненого на платформу. Затем тело раненого прикрепляется к платформе при помощи ремней, после чего одна из длинных сторон платформы приподнимается и устанавливается одно из основных колес, аналогично устанавливается второе основное колесо, переднее колесо отстегивается в рабочее положение. Носилки готовы к движению. Носилки двигают, толкая их перед собой, аналогичным образом производится перемещение при наличии двух человек.
Перемещение носилок осуществляется санитаром за лямку, что можно делать как ползком, так и в полный рост, в последнем случае лямка перекидывается через шею санитара и затем пропускается у него подмышками. На эти носилки имеется отзыв из военного госпиталя Бурденко.
Патентная разработка И.С. Шемонаева. Предлагаемая конструкция носилок устраняет многие из недостатков обычной транспортировки пострадавших. Носилки выполнены складными и могут подноситься до места происшествия несчастного случая одним человеком. При наличии узких, низких поворотов, удобство перемещения осуществляется благодаря устройству изгиба по сторонам на 20-30 градусов. Предлагаемые носилки состоят из двух трубчатых конструкций, сочлененных между собой помощью петлевидного шарнира. По обе стороны от шарнирного соединения на нижней стороне установлены прикрепленные заклепками подрессоривающие полозья, служащие одновременно для перетаскивания носилок, в случае нужды, по земле и определённой амортизации, Предусмотрено подъемное изголовье (Приложение лист III, рис. 8). В целом – особенность конструкции только в возможном угле изгиба.
Патентообладатели: Баранников Никита Викторович (RU), Катулин Артем Николаевич (RU), 2019117408, 2019.06.05(Приложение лист III, рис. 9). «Полезная модель относится к области к области медицины, в частности к спасательной службе, и может найти применение в медицине катастроф, военной медицине, службах скорой и неотложной медицинской помощи. Предлагаемые медицинские носилки более простой конструкции и небольших размеров и веса в транспортном (сложенном) состоянии с повышенной функциональностью состоят из поддерживающей части прямоугольной формы, размеров, достаточных для переноски человека в полный рост, изготовленной из плетёной сетки, которая имеет ручки, кистевые ремни, держатель флаконов и застежку молнию. Содержат пару несущих трубчатых перекладин с ручками на концах для переноса носилок, соединенные распорками и снабженные ножками для их установки, настилку из упругого материала, закрепленную на перекладинах, и привязные ремни, причем перекладины с обоих концов дополнительно соединены скобообразными трубчатыми распорками, Недостатком данной конструкции является сложность конструкции, достаточно большой вес и размеры.»
Российский патент 2015 года по МПК A61G1/13(RU2557736C1)(Приложение лист III, рис. 10). «Поставленный технический результат достигается сочетанием использования известных общих с предлагаемым техническим решением признаков, содержащих продольные трубчатые брусья, поперечные элементы, рукоятки, несущее полотнище, закрепленное на продольных брусьях, и новых признаков, заключающихся в том, что несущее полотнище выполнено, по меньшей мере, в виде двух частей, один край которых закреплен на одном продольном трубчатом брусе, а другой край выполнен съемным и связан с другим продольным брусом при помощи, по меньшей мере, одного замка, рукоятки брусьев выполнены съемными с возможностью их переустановки в поперечное положение, а края частей полотнища связаны друг с другом при помощи шнура.
Новизной предложенного технического решения является выполнение несущего полотнища по меньшей мере в виде двух частей, один край которых закреплен на одном продольном трубчатом брусе, а другой край выполнен съемным и связан с другим продольным брусом при помощи по меньшей мере одного замка».
Филиппов Александр Иванович (RU), Коршунов Виктор Михайлович (RU)(Приложение лист III, рис. 11). «Носилки медицинские относятся к медицинской технике и могут быть использованы для транспортирования пострадавших в полевых условиях при стихийных бедствиях, в шахтных выработках, в работе медицинских.
Носилки медицинские представляют жесткую основу, которая выполнена в форме вытянутого вдоль оси симметрии восьмиугольника, с суживающимися к краям головной и ножной частями, с укрепленными по периметру с одной стороны носилок несъемными поручнями, и наличием на противоположной стороне носилок съемных поручней, которые соединяются друг с другом при помощи замков.»
Приведённые выше примеры показывают однозначно, что ничего существенного в конструкции патентованных носилок нет. Имеются определённые несущественные нюансы, отличающие их изобретения от производимых экземпляров, но особого удобства в использовании подобных конструкций не имеется.
Нами проанализировано достаточно большое количество патентных разработок (приведено только несколько примеров) и подобная картина наблюдается практически во всех изобретениях.
Собственная концепция универсальных тактических носилок
Проведя анализ значительного количества конструкций, представленных в интернете, мы предлагаем собственную концепцию универсального средства эвакуации пострадавших из зоны военных конфликтов и катастрофических явлений:
- прежде всего, такая конструкция должна быть максимально облегчённой, предусматривающая использование лёгких и прочных конструкционных материалов (алюминий, углепластик, карбон);
- конструкция должна быть максимально компактной, трансформироваться или, в простейшем варианте, удобно и быстро разбираться/собираться;
- предусматривается несколько способов перемещения пострадавшего (универсальность конструкции), перемещение с использованием ручной физической силы, перекатыванием всей конструкции, волочением/вытягиванием на шнуре (в сложных экстренных условиях, например под огнём противника);
- конструкция должна предусматривать определённые элементы фиксации пострадавшего (невозможность выпадения пострадавшего из рабочей зоны транспортного средства);
- необходимо предусмотреть наличие дополнительных возможностей для оказания экстренной помощи пострадавшему (например отделение для минимального пакета перевязочных материалов, надувные валики (при определённых видах травмы их необходимо использовать для фиксации частей тела пострадавшего.
Разработка и изготовление концептуальных моделей – прототипов универсальных тактических носилок
На основании разработанной концепции универсальных тактических носилок были изготовлены две модели – прототипов. Необходимо отметить, что в моделях прототипах не используются замки фиксаторы, поскольку масштаб моделей не позволяет их изготовить. Но подобные фиксаторы широко используются в промышленных изделиях.
Шариковые подпружиненные фиксаторы нашли применение в телескопических стойках палаток, раздвижных телескопических штангах и других подобных устройствах. Замки – фиксаторы для реечных конструкций нашли применение при изготовлении складных лестничных конструкций.
При изготовлении промышленных конструкций разработанных моделей – прототипов, не составляет особого труда и конструкторских решений для их практического внедрения.
В Первой модели– прототипе используется телескопический способ складывания рамы. Продольные перекладины представляют собой раздвижные трубчатые элементы. На концах раздвижных труб, размещены втулки крепления поперечных перекладин. Поперечные перекладины изготовлены съёмными, что обеспечивает в сложенном положении определённую компактность изделия.
Полотно носилок имеет карманы для прокладки продольных и поперечных перекладин, что обеспечивает стяжку и жёсткость всей конструкции носилок. Продольные перекладины вставлены в карманы стационарно и складывание полотна осуществляется за счёт их телескопической сборки. Поперечные перекладины могут выниматься из карманов и складываются отдельно в комплекте носилок. Полотно носилок, было решено изготовить с использованием сетчатой конструкции, что облегчает вес всего изделия и упрощает процесс укладки при разборке.
Помимо этого, к сетчатому полотну удобно фиксировать пострадавшего с помощью дополнительных ремней и стяжек, входящих в комплект носилок. С нижней стороны полотна имеется карман, в который можно поместить перевязочный материал и надувные элементы – подушки, необходимые, в определённых случаях, для транспортировки пострадавшего.
В нижней части продольных телескопических перекладин (примерно посередине всей конструкции) имеются гнёзда для установки колёсных стоек. Фиксация стоек осуществляется (по проекту промышленного изготовления) фиксирующим замком (в нашем случае, при изготовлении модели – прототипа, используется фиксирующий винт). Стойка колеса имеет пружинный амортизатор (в перспективе промышленного изготовления) и поворотный механизм, позволяющий складывать колесо в любую сторону, в продольном положении.
Подобная конструкция предназначена для использования технических возможностей волочения пострадавшего. В не рабочем положении, конструкция носилок разбирается (вынимаются поперечные перекладины и отстёгиваются колёсные стойки), телескопическая конструкция продольных перекладин сдвигается вместе с полотном носилок, и все элементы укладываются в заплечную сумку. Рисунки модели - прототипа, объясняющие общую конструкцию, приведены в приложении (Лист IV, рис. 12 – 14).
Вторая модель – прототип отличается от первой, использованием рамочной конструкции. В основе рамы лежат реечные продольные и поперечные перекладины, имеющие точки складывания. По этим точкам вся рама складывается в относительно компактный свёрток. Полотно носилок прикреплено к раме стационарно и сворачивается вместе с перекладинами. Две стойки колёс прикрепляются к продольным перекладинам в определённых точках, позволяющих изменять их высоту.
Этим обеспечивается удобство при использовании способа транспортировки перекатыванием/волочением. Конструкция съёмных колёс обеспечивает жёсткое крепление их с помощью винтовых соединений. При их навеске образуется треугольник, что обеспечивает высокую прочность и устойчивость при транспортировке пострадавшего. Необходимо отметить, что второй вариант модели – прототипа имеет большую технологичность при изготовлении и простоту конструкции. Рисунки модели - прототипа, объясняющие общую конструкцию, приведены в приложении (Лист V, рис. 15 – 16).
Анализ возможных способов перемещения пострадавшего с помощью разработанных моделей – прототипов
Переноска пострадавшего осуществляется обычным способом - двумя эвакуирующими. Подобный способ эвакуации не предназначен для зоны боевых действий, поскольку эвакуирующие идут в полный рост и не защищены от поражения противником. Такой вариант можно использовать при выходе из зоны боевых действий или при выноске пострадавшего из зоны катастрофы. Подобный способ удобно использовать при эвакуации пострадавшего из завалов, проходов в зданиях и других местах, где невозможно осуществлять перекатывание носилок. Переноска осуществляется за рукоятки, расположенные на концах продольных перекладин. Возможно применение наплечных ремней, обеспечивающих уменьшение нагрузки на кисти рук (Приложение лист VI, рис. 17).
Перекатывание пострадавшего с использованием установленных колёс. Наиболее простой (с физической точки зрения) способ эвакуации. Перекатывание можно осуществлять как одному, так и двоим эвакуирующим (Приложение лист VI, рис. 18). Этот способ эвакуации возможен только в зонах с относительно ровной поверхностью и стационарных условиях медицинских учреждений. В зоне боевых действий перекатывание можно осуществлять за укрытиями или в лесных массивах, где существует минимальный риск поражения противником.
Волочение пострадавшего с установкой колёс в горизонтальное положение. Способ эвакуации из зоны боевых действий. Волочение можно производить в полусогнутом (Приложение лист VII, рис. 19) или лежачем (Приложение лист VII, рис. 20) состоянии. Подобный способ эвакуации максимально уменьшает риск поражения эвакуирующего. Волочение осуществляется с помощью ремня привязанного к продольным/поперечным перекладинам. При этом способе эвакуации, колёса значительно облегчают физические усилия эвакуирующего. Низкий центр расположения колёс практически. Обеспечивает устойчивость носилок, не позволяя им перевернутся. При этом способе, необходима жёсткая фиксация пострадавшего на полотне носилок, с помощью ремней.
Вытягивание пострадавшего с помощью ремня или шнура. Способ обеспечивает максимальную защиту эвакуирующему, поскольку вытягивание можно осуществлять из окопа или из укрытия. В этом случае к пострадавшему передвигаются ползком, перекатывая носилки и прикрываясь ими. Производится укладка пострадавшего на носилки (при необходимости оказывается первая помощь). Далее боец может вернутся за укрытие и осуществлять вытягивание пострадавшего. Вытягивание пострадавшего могут осуществлять и сослуживцы, находящиеся в укрытии, а боец, оказавший помощь, может использовать безопасный путь отхода из зоны поражения. Способ вытягивания пострадавшего можно использовать при эвакуации из зоны катастроф в определённых узких местах и по наклонным/вертикальным поверхностям.
Выводы
В результате проделанной работы, разработанных конструкций и используемых при этом технологических решений можно сделать следующие выводы:
- при проведении работы осуществлено знакомство с доступными литературными и интернет – источниками по вопросам разработки и конструирования профессионального оборудования для переноски, и доставки пострадавших к месту оказания профессиональной медицинской помощи;
- изучение особенностей конструкций разработанных/запатентованных средств доставки пострадавших к месту оказания профессиональной медицинской помощи позволило разработать собственную концепцию универсального средства перемещения пострадавших;
- на основе разработанной концепции созданы модели - прототипы универсального средства доставки пострадавших, из зон боевого соприкосновения и катастрофических явлений, с минимальными затратами физических сил и относительной безопасностью для доставляющего;
- проведён анализ способов эвакуации пострадавшего из зоны боевых действий и катастрофических явлений, определены функциональные возможности, изготовленных моделей - прототипов.
Список использованной литературы и интернет – источников
1.https://городец870.рф/faq/cto-takoe-nosilki-v-medicine - Что такое носилки в медицине
2.https://www.feldsher.ru/apteka/defektar.php?SECTION_ID=801&ELEMENT_ID=37089 - История одной полезной вещицы.
3.Марченко Д. В., Тарасов А. Ю., Герман О. Ю., Белогоров С. Б., Основы лечебно-эвакуационного обеспечения населения в чрезвычайных ситуациях мирного времени, Иркутск, ИГМУ, 2015 г.
4.Редненко, В.В., Медицина экстремальных ситуаций, УО «Витебский государственный
медицинский университет», 2015 г.
5.https://dzen.ru/a/Y_htDjh22TtvztHP?utm_referer=yandex.ru - Портативные складные носилки для транспортировки раненых и больных.
6.https://yandex.ru/patents/doc/SU38263A1_19340831 - Складные носилки для раненых.
7.https://yandex.ru/patents/doc/RU192697U1_20190926 - Носилки медицинские.
8.https://patenton.ru/patent/RU2557736C1 - Носилки медицинские.
9.https://rusneb.ru/catalog/000224_0001
Приложение
Носилки медицинские ММ-Ф7. Предназначены для поднятия и транспортировки пациентов в положении лёжа. Для удобства транспортировки носилки имеют складную конструкцию и чехол с застежкой-молнией и ручками для переноски. Каркас носилок выполнен из высокопрочных алюминиевых круглых труб. Полотно носилок выполнено из прочной синтетической ткани, допускающей очистку и дезинфекцию.
Носилки медицинские Med-Mos YDC-1A9.
Носилки рассчитаны на активное использование и выдерживают высокую нагрузку. Каркас из алюминия позволяет сделать их прочными и в тоже время легкими. Полотно, изготовленное из высокопрочной ткани, оно не подвержено агрессивному влиянию внешних факторов. Имеют высокую прочность на разрыв, не боятся: плесени, влаги, моющих средств, УФ-излучения.
Носилки удобно транспортировать так как их можно сложить в продольно-поперечном направлении и упаковать в небольшую сумку.
Р ис. 1. Примеры импортных, обычных складных носилок.
Носилки продольно и поперечно складные НППС-ММ.
Модель НППС-ММ относится к складным носилкам на жестких опорах, которые используются бригадами скорой и неотложной помощи, службами МЧС и спасателями. С помощью модели осуществляется бережная транспортировка пострадавшего до медицинского автомобиля или мобильного госпиталя.
Носилки тканевые МЧС-Н.
Бескаркасные носилки выполнены из плотной водонепроницаемой ткани и предназначены для перемещения пострадавшего в труднодоступных местах, в помещениях и проходах с ограниченными размерами, извлечения из завалов и при проведении спасательных работ.
Рис. 2. Примеры отечественных, обычных складных носилок.
Рис. 3. Примеры носилок – каталок (подъемные носилки).
Рис. 4. Пример вертикальных носилок для транспортировки пациентов в вертикальном положении.
Рис. 5. Шприцевые носилки.
Рис. 6. Примеры специализированных тактических носилок.
Рис. 7. Разработка эвакуационных носилок – каталки НТЦ «Взлёт».
Рис. 8. Патентная разработка И.С. Шемонаева.
Рис. 9.Баранников Н. В. (RU), Катулин А. Н. (RU), 2019117408, 2019.06.05.
Рис. 11.НосилкиФилиппова А. И. (RU), Коршунова В. М. (RU).
Рис. 10.Российский патент 2015 года по МПК A61G1/13 (RU2557736C1).
Рис. 12. Рама прототипа – модели универсального средства для эвакуации пострадавших (вид сверху).
Рис. 13.Стойка съёмного колеса,прототипа – модели универсального средства для эвакуации пострадавших (вид сбоку).
Рис. 14.Полотно прототипа – модели универсального средства для эвакуации пострадавших.
Рис. 15. Рама (реечного типа) прототипа – модели универсального средства для эвакуации пострадавших (вид сверху).
Рис. 16. Стойка съёмного колеса,прототипа – модели (реечного типа) универсального средства для эвакуации пострадавших (вид сбоку).
Рис. 17. Переноска пострадавшего.
Рис. 18. Способы перекатки пострадавшего.
Рис. 19. Волочение пострадавшего.
Рис. 20. Вытягивание пострадавшего ползком.
Рис. 21. Вытягивание пострадавшего из окопа.