一种功能组合式急救背囊

技术领域

本发明属于医疗急救器材领域，尤其涉及一种功能组合式急救背囊。

背景技术

洪水、地震等自然灾害发生时会有大量伤员急需抢救，由于救援现场环境条件复杂恶劣，大型装备难以迅速到达现场实施急救作业，此时需要紧急医学救援团队通过小分队形式，依靠人力携行急救器材进入救援现场，开展救治活动。由于所需药品器材数量庞大，急救人员的携行能力有限，为了保障救援行动的顺利实施，需要使用以功能模块组合、人机工效优化的功能组合式急救背囊作为载体盛装药材，最大化携行能力，节省急救人员体力，提升背负舒适度。

对于功能组合式急救背囊，其需要基于人机工效研究，需要适用于各种身材体型的救援人员，且能够有效传递背负者肩部的压力至腰骶部，腰部的动态腰带能够随身体摆动以调整背囊的姿态。

发明内容

为满足洪水、地震等自然灾害发生时紧急医学救援团队依靠人力携行急救器材快速进入救援现场的需求，本发明公开了一种功能组合式急救背囊，包括囊体和背负装置；

所述背负装置包括动态腰带、背带和背架；

所述背带和所述囊体通过粘扣和插扣连接固定，所述粘扣位于所述背带背部与所述囊体背部上侧，所述插扣位于所述背带两端、背带顶部两侧、背带底部中间位置以及囊体背部中间和囊体背部的底部两侧位置；

所述动态腰带背部设有旋转公扣；

所述旋转公扣包括底板、旋转插件和固定销，所述底板固定于所述动态腰带背部，所述底板和旋转插件通过固定销固定，旋转插件可绕固定销在底板上旋转；

所述囊体背部下侧设有旋转母扣；

所述动态腰带与囊体通过旋转插件和旋转母扣插接，并使用囊体背部的底部两侧的插扣固定到囊体上；

所述旋转公扣通过在所述旋转母扣中上下滑动以调整动态腰带在囊体上的位置；

在背负状态下，所述动态腰带可在所述囊体上随使用者身体摆动旋转，调整使用者的背负姿态；同时保证囊体处于重力垂直状态，提高不同地面环境和使用者身体姿态的稳定性；

所述背负装置为可拆卸结构，能够从所述囊体上拆下、更换；

所述囊体内设有V字型背架，V字型背架将背囊对肩部的压力转移到人体承重能力最强的的腰骶部。

所述动态腰带底部设有带拉链的夹层，夹层中装有伤员背负网，需要时可将所述囊体与背负装置拆开，将所述伤员背负网连接在所述背负装置上，伤员背负网背挂无行动能力的伤员；

所述囊体底部设有夹层，夹层中收纳有背囊集成式雨衣；

所述的V字型背架采用碳纤维或、铝合金、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等材质中的一种；

所述背负装置的长度可调节，能根据该功能组合式急救背囊使用者身材进行调整；

所述囊体两侧、背囊集成式雨衣的头部、背囊集成式雨衣的前臂与背囊集成式雨衣的身体两侧设有荧光条和反光条。

本发明的有益效果在于，本发明公开的功能组合式急救背囊的背负装置为可拆卸结构，能够快速拆卸、更换，也可以连接配套的伤员背负网，组合成伤员搬运器材，背挂无行动能力的伤员。为了能够适应各种灾害现场恶劣环境，功能组合式急救背囊采用阻燃材料制成，并且收纳有背囊集成式雨衣，下雨时背负人员可直接穿戴实现人员与背囊共同防雨。

附图说明

图1为本发明的一种功能组合式急救背囊结构示意图；

图2为本发明的囊体结构示意图；

图3为本发明的背负装置结构示意图；

图4为本发明的背负装置与囊体连接结构示意图；

图5为本发明的旋转公扣结构示意图；

图6为本发明的伤员背负网结构示意图；

图7为本发明的背囊集成式雨衣示意图；

图8为弧状V形背架的变形与应力分布；

图9为受试人员肩部和腰部承载压力情况；

图10为受试者背负本功能组合式急救背囊肩部区域平均压强；

图11为受试者背负无背架背囊肩部区域平均压强。

具体实施方式

为了更好的了解本发明内容，这里给出一个实施例。

本发明公开了一种功能组合式急救背囊，其包括囊体和背负装置；

所述背负装置包括动态腰带、背带和背架；

所述背带和所述囊体通过粘扣和插扣连接固定，所述粘扣位于所述背带背部与所述囊体背部上侧，所述插扣位于所述背带两端、背带顶部两侧、背带底部中间位置以及囊体背部中间和囊体背部的底部两侧位置；

所述动态腰带背部设有旋转公扣；

所述旋转公扣包括底板、旋转插件和固定销，所述底板固定于所述动态腰带背部，所述底板和旋转插件通过固定销固定，旋转插件可绕固定销在底板上旋转；

所述囊体背部下侧设有旋转母扣；

所述动态腰带与囊体通过旋转插件和旋转母扣插接，并使用囊体背部的底部两侧的插扣固定到囊体上；

所述旋转公扣通过在所述旋转母扣中上下滑动以调整动态腰带在囊体上的位置；

在背负状态下，所述动态腰带可在所述囊体上随使用者身体摆动旋转，调整背负姿态；同时保证囊体处于重力垂直状态，提高不同地面环境和使用者身体姿态的稳定性；

所述背负装置为可拆卸结构，能够从所述囊体上拆下、更换；

所述囊体内设有V字型背架；V字型背架可以显著将背囊对肩部的压力转移到人体承重能力最强的的腰骶部。

所述动态腰带底部设有带拉链的夹层，夹层中装有伤员背负网，需要时可将所述囊体与背负装置拆开，将所述伤员背负网连接在所述背负装置上，伤员背负网背挂无行动能力的伤员；

所述囊体底部设有夹层，夹层中收纳有背囊集成式雨衣，下雨时功能组合式急救背囊的背负人员穿戴雨衣以实现人员与背囊共同防雨；

所述的V字型背架采用碳纤维或、铝合金、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物等材质中的一；

所述背负装置的长度可调节，能根据该功能组合式急救背囊使用者身材进行调整；

所述囊体两侧、背囊集成式雨衣的头部、背囊集成式雨衣的前臂与背囊集成式雨衣的身体两侧设有荧光条和反光条，在黑暗环境中将人体轮廓直接显示，提升安全性。

图1为本发明的一种功能组合式急救背囊结构示意图；图2为本发明的囊体结构示意图；图3为本发明的背负装置结构示意图；图4为本发明的背负装置与囊体连接结构示意图；图5为本发明的旋转公扣结构示意图；图6为本发明的伤员背负网结构示意图；图7为本发明的背囊集成式雨衣示意图。图2中，501为背带插扣，502为背带粘扣，401为动态腰带插扣，7为旋转母扣。图3中，5为背带，4为动态腰带，12为背架。图4中，501为背带插扣，502为背带粘扣，6为旋转公扣。图5中，10为固定销，9为旋转插件，8为底板。

为了分析该功能组合式急救背囊的携行工效，评价其设计合理性，对该背负系统的弧状V字形背架与囊体进行三维建模，采用有限元方法分析负荷分配。通过使受试人员背负本功能组合式急救背囊和和无背架式背负系统的背囊(以下简称无背架背囊)进行实验，受试人员以8km/h速度行进，采集受试人员稳定状态后10分钟内肩部压力分布和30分钟内的心率、血氧饱和度指标，评价该内背架式背负系统工效。

图8为弧状V字形背架的变形与应力分布；图9为受试人员肩部和腰部承载压力情况；图10为受试者背负本功能组合式急救背囊肩部区域平均压强；图11为受试者背负无背架背囊肩部区域平均压强。

采用的实验设备包括，H/P/Cosmos跑台、TACTILUS马甲式压力分布测试系统，测量范围0～138kPa，采样频率35帧/秒。受试人员对象为年龄25～35岁的健康男性，体重(71.5±3.2)kg。有背架空囊2.63kg(含200g背架和100g背架固定附件)，无背架空囊2.23kg，均内装急救器材8.8kg。

对弧状V形背架进行有限元分析，利用ANSYS软件建立背架和囊体模型，按照实际连接方式在囊体与背负系统的上、中、下三个部位将节点三个方向的自由度(Ux、Uy、Uz)全部约束，假设人体为刚体，背架与囊体相连处通过节点耦合实现，囊体背面与背架整体通过面接触单元建立关系。

对肩部受力进行测试，选择一名受试人员在0坡度条件下以运动速度8km/h持续奔跑10分钟，实时记录本功能组合式急救背囊和无背架背囊对受试人员肩部、腰部压强变化，取肩部面积864cm2区域内的平均值。

对心率与血氧饱和度进行测试，受试人员10名，在0坡度条件下从静止状态加速至运动速度8km/h并持续奔跑30分钟，每人每次背负一种背囊在跑步机上进行奔跑，在测试过程中记录受试人员静止状态、加速至8km/h时和以8km/h速度奔跑达到30分钟时的心率与血氧饱和度。为避免疲劳对数据造成影响，每人每天背负一种背囊。

对于背架变形与应力分布，有限元分析结果显示，背架的最大变形为0.14mm，最大应力9.9MPa，能够承受背囊重量。在垂直方向受力方面，囊体上部连接点受力42.2N，中部连接点受力3.3N，下部连接点受力64.6N。变形与应力云图如图8所示，图8显示背架在垂直方向的受力呈两端高、中间低的状态分布，其中囊体下部连接点承受重力较大。根据背负系统的配合关系可将囊体上部连接点受力近似视为肩部受力，下部连接点受力可视为腰部受力，分析结果显示在该条件下，腰部与肩部共同承担囊体的重量，其中腰部承担比例更多，符合设计目的。图8(a)为变形云图，图8(b)为应力云图。

对于肩部受力情况，在奔跑过程中，背囊会随步频产生周期性上下起伏，在脚蹬地瞬间，背囊因惯性的作用向下压迫人体，此时对于人体压力达到最大值，图9截取了这一时刻背囊在具有背架支持和没有背架支持的情况下对人体的压力分布，其中红框标示了肩部受力区域。通过对比两图可知，在没有背架支持下肩部红色高压区域大且颜色更深，背囊对于肩膀的压力较大，而具备背架的背负系统能够有效地缓冲背囊对人体的冲击。图9(a)为有背架背负压力云图，图9(b)为无背架背负压力云图。

在受试人员身体腾空转为下落瞬间，背囊会保持继续向上运动状态，此时对人体压力最小。随后背囊开始下落，对人体的压力也逐渐提高，直至人员再次蹬地时，压力重新达到最大值，如此进行周期性变化。图10和图11是8km/h运动速度、140步/分钟的步频状态下采集的背负本功能组合式急救背囊和背负无背架背囊肩部压强数据。由于采集到的数据量较大，并且周期变化基本一致，图10和图11仅显示其中25秒内的压强变化情况，本功能组合式急救背囊对肩部区域平均压强为(2.74±2.04)kPa，无背架背囊对肩部区域平均压强为(5.23±3.34)kPa。

从两背囊平均压强数据中截取5秒进行对比可以观察到，本功能组合式急救背囊的压强曲线显著低于无背架背囊。

根据受试人员在静止条件下，加速至奔跑状态时以及奔跑结束后心率和血氧饱和度对比情况结果，在负重基本相同的条件下(本功能组合式急救背囊比无背架背囊重400g)，受试人员心率最初较为相近，随着运动强度的提高逐渐升高，背负无背架背囊的心率高于本功能组合式急救背囊。

血氧饱和度是反应人体呼吸循环的重要参数，随着运动时间逐渐增加，受试人员的体能消耗不断增大，血氧饱和度数值也明显降低。从实验结果可知，背负本功能组合式急救背囊的血氧饱和度明显高于无背架背囊，说明配有背架结构的背负系统有效地减少了背负者的体能消耗。

两种背囊虽然都具备腰带和肩带结构，但无背架背囊的腰带与肩带均缝制在囊体表面，肩部负荷主要通过软质的囊体传递至腰部，由于囊体容易弯曲变形，传递的负荷量会随之衰减。本功能组合式急救背囊的腰带和肩带通过背架组合后再与囊体连接，肩部与腰部的负荷传递主要通过背架结构完成，在背负固定得当时，可以有效合理地分配囊体负荷，使更多的重量由比肩部更承重的腰骶部承担，显著缓解肩部压力，提高背负携行舒适性和耐疲劳性。随着战伤、灾害伤情复杂程度和规模的提升，战伤急救和边远小散环境应急救援需求也同步提升，救援人员所需携带的药品与器材整体重量不断增加，长距离、长时间背负会导致消耗过多体能，影响救援行动。本发明是应对该问题的一种有效解决方案。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。