模擬海上救護(hù)訓(xùn)練平臺(tái)的設(shè)計(jì)

模擬海上救護(hù)訓(xùn)I練平臺(tái)的設(shè)計(jì)李杰;閻勇漕利軍;程繼偉;葛君;張益明【摘要】目的:設(shè)計(jì)一種模擬海上救護(hù)訓(xùn)練平臺(tái)，模擬不同海況環(huán)境，開展海上救治訓(xùn)I練.方法利用計(jì)算機(jī)程序控制三自由度電動(dòng)平臺(tái)，通過設(shè)定振動(dòng)頻率和位移，模擬救護(hù)艇橫搖、縱搖和垂蕩在平臺(tái)上搭建訓(xùn)練手術(shù)室并配備必要的急救設(shè)備.結(jié)果:改變?cè)撚?xùn)練平臺(tái)的振動(dòng)頻率和位移，能夠模擬2~5級(jí)海況下救護(hù)艇的手術(shù)環(huán)境，進(jìn)行抗眩暈訓(xùn)練、精細(xì)操作訓(xùn)練、護(hù)理訓(xùn)練結(jié)論:該訓(xùn)練平臺(tái)能夠使醫(yī)療人員加快熟悉海上環(huán)境，演練不同海況下的救治技術(shù),有效提高救護(hù)效率和實(shí)際救護(hù)效果.％ObjeciveTodesignanddevelopasimulatedmaritimerescuetrainingplatformtoemulatedifferentseaconditionsandcarryoutmaritimerescuetraining.MethodsCorrespondingcomputerprogramwasusedtocontrola3degreeof-freedomelectricplatform,andtherolling,pitchingandheavingoftheambulanceboatweresimulatedbysettingvibrationfrequencyanddisplacement.Anoperatingtrainingroomwassetupandequippedwithnecessaryemergencydevices.ResultsBychangingthefrequencyanddisplacementofthetrainingplatform,theoperatingenvironmentintheambulanceboatwassimulatedunderthesecondtofifthgradesofseaconditionstoexecutethetrainingforantivertigo,fineoperationandnursing.ConclusionTheplatformfacilitatesthemedicalstafftobefamiliarwithmaritimeenvironment,mastertreatmenttechniquesatdifferentseaconditionsandenhancesupportefficiency.【期刊名稱】《醫(yī)療衛(wèi)生裝備》【年（卷），期】2017（038）005【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)（P22-24）【關(guān)鍵詞】海上救護(hù);模擬海況;多自由度電動(dòng)平臺(tái);訓(xùn)練;醫(yī)療隊(duì)【作者】李杰;閻勇漕利軍;程繼偉;葛君;張益明【作者單位】315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科;315040浙江寧波，解放軍113醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科【正文語種】中文【中圖分類】R318;R605.97;R82醫(yī)療救護(hù)艇是海上救護(hù)鏈的重要組成部分，它同醫(yī)院船、衛(wèi)生運(yùn)輸船共同構(gòu)成海上搶救、治療、轉(zhuǎn)送傷員的組織形式，主要實(shí)現(xiàn)岸海銜接的急救與后送職能。由于工作環(huán)境在海上，受海況影響，救護(hù)艇會(huì)產(chǎn)生不同程度搖擺，醫(yī)療救治與陸地上救治有較大不同［1］，具體表現(xiàn)在：（1）醫(yī)務(wù)人員的海上適應(yīng)能力和抗暈船能力；（2）精細(xì)操作能力，如血管吻合等精細(xì)高難度手術(shù)；（3）護(hù)理配合能力，如靜脈穿刺成功率和操作時(shí)間的長(zhǎng)短等；（4）連續(xù)晃動(dòng)條件對(duì)艇內(nèi)救治設(shè)備帶來的影響。通常救護(hù)艇與醫(yī)院不在同一駐地。日常訓(xùn)練難以模擬救護(hù)艇上晃動(dòng)的環(huán)境，目前海上救治訓(xùn)練主要依托于救護(hù)艇真實(shí)環(huán)境，或者聯(lián)系專業(yè)研究機(jī)構(gòu)的模擬船艙平臺(tái)。因模擬船艙僅模擬船體搖擺，無法提供醫(yī)療救護(hù)訓(xùn)練器材，且與專業(yè)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)系不便，不能作為醫(yī)療隊(duì)日常訓(xùn)練場(chǎng)所，所以訓(xùn)練效果和質(zhì)量得不到保證。為加強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員適應(yīng)性訓(xùn)練，以確保戰(zhàn)時(shí)衛(wèi)勤保障順利實(shí)施［2］，我院設(shè)計(jì)了模擬海上救護(hù)訓(xùn)練平臺(tái)，通過該平臺(tái)可模擬不同海況下的船體搖擺，配備專用救治器材，組織救護(hù)艇隊(duì)員開展針對(duì)性訓(xùn)練，現(xiàn)報(bào)道如下。救護(hù)艇在不同海況航行中會(huì)引起搖擺震蕩，容易導(dǎo)致物體移動(dòng)、人員站立不穩(wěn)，因此醫(yī)療隊(duì)員不僅要進(jìn)行衛(wèi)勤理論學(xué)習(xí)和救護(hù)技能訓(xùn)練，更需要學(xué)習(xí)在救護(hù)艇晃動(dòng)條件下開展各項(xiàng)救治工作的技能。為能夠真實(shí)模擬出救護(hù)艇晃動(dòng)的環(huán)境，可利用計(jì)算機(jī)程序分別控制多自由度電動(dòng)平臺(tái)的伺服電動(dòng)機(jī)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)殡妱?dòng)缸的位移，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)不同角度、頻率和位移的振動(dòng)，通過改變參數(shù)設(shè)置可模擬不同海況下救護(hù)艇產(chǎn)生的搖蕩。按照海上救護(hù)要求，在電動(dòng)平臺(tái)上安裝并固定手術(shù)床、無影燈、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等醫(yī)療設(shè)備，即能開展抗暈船能力、靜脈穿刺、血管吻合、氣管切開、四肢骨折固定等救治訓(xùn)練。該平臺(tái)的研制主要包括多自由度電動(dòng)平臺(tái)選擇、模擬不同海況下救護(hù)艇搖蕩、載質(zhì)量和模擬手術(shù)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。2.1多自由度電動(dòng)平臺(tái)選擇船舶在海浪上的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)是多個(gè)自由度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，主要包括橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、垂蕩等。在不同海況下，其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)與船的航速、相對(duì)于波浪的航向、船的型線、質(zhì)量和重心等有關(guān)［3］。通常橫搖、縱搖和垂蕩對(duì)船舶航行影響最大。三自由度電動(dòng)平臺(tái)多用于模擬仿真試驗(yàn)，具有明顯的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性，不受場(chǎng)地限制，且自由度較小，易于控制，多用于模擬汽車的復(fù)雜路況、輪船受浪顛簸及地震場(chǎng)景，因此本設(shè)計(jì)選取三自由度電動(dòng)平臺(tái)模擬船體的橫搖、縱搖和垂蕩。三自由度電動(dòng)平臺(tái)由電動(dòng)缸、伺服電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電控系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件等組成。電控系統(tǒng)發(fā)送頻率和位移控制信號(hào)至伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器發(fā)送指令控制伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)缸通過同步帶連接，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)殡妱?dòng)缸的移動(dòng)，由此帶動(dòng)結(jié)構(gòu)件的振動(dòng)。平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.2模擬不同海況下救護(hù)艇搖蕩本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是通過改變?nèi)杂啥入妱?dòng)平臺(tái)不同頻率、角度和位移的振動(dòng)來模擬救護(hù)艇在不同海況條件下產(chǎn)生的搖蕩，選取適當(dāng)?shù)念l率、角度和位移參數(shù)才能真實(shí)還原艇上救治環(huán)境。2.2.1振動(dòng)頻率確定船舶搖蕩是指船舶在風(fēng)浪作用下產(chǎn)生的搖蕩運(yùn)動(dòng)，是在平衡位置附近做周期性的振蕩運(yùn)動(dòng)。通常海浪大部分能量集中在周期4~12s的范圍內(nèi)，屬重力波范圍[4],按照頻率與周期換算方法，即頻率=1/周期，得出救護(hù)艇搖蕩的振動(dòng)頻率主要集中在0.08~0.25Hz。為提高訓(xùn)練效果，強(qiáng)化醫(yī)療隊(duì)員的抗暈船能力，本設(shè)計(jì)頻率范圍為0.1~1Hz,高于救護(hù)艇的振動(dòng)頻率。2.2.2角度和位移確定利用傾角和位移測(cè)量裝置測(cè)出不同海況下救護(hù)艇橫搖、縱搖和垂蕩的傾角和位移參考值，結(jié)果見表1。為達(dá)到5級(jí)以下海況的訓(xùn)練效果，本設(shè)計(jì)中三自由度電動(dòng)平臺(tái)的主要振動(dòng)參數(shù)為：橫搖幅度±10°，縱搖幅度±7.5°,垂蕩幅度±17cm。2.3平臺(tái)載質(zhì)量設(shè)計(jì)平臺(tái)臺(tái)面由矩形管和槽鋼組成，覆蓋厚度為3mm的平整鋼板，其優(yōu)點(diǎn)是具有較大的剛度和承重能力。平臺(tái)的載質(zhì)量主要包括模擬手術(shù)艙體、隊(duì)員、傷員、醫(yī)療設(shè)備等，為減輕伺服電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)缸的載荷，盡可能選用材質(zhì)較輕的構(gòu)件。經(jīng)估算，平臺(tái)載質(zhì)量需達(dá)到1500kg:手術(shù)艙體（鋁合金）280kg,1名傷員70kg,5名隊(duì)員350kg，醫(yī)療設(shè)備800kg。2.4模擬手術(shù)室設(shè)計(jì)按照海上救護(hù)艇的救治范圍和訓(xùn)練要求，模擬手術(shù)室配備有手術(shù)床、無影燈、麻醉機(jī)、監(jiān)護(hù)儀、電動(dòng)吸引器、器械臺(tái)（含手術(shù)器械）、氧氣瓶等設(shè)備，以滿足各類救護(hù)與救援需求。艇內(nèi)救治設(shè)備容易出現(xiàn)的故障主要為船艇搖擺造成的設(shè)備模塊和電子元件連接松動(dòng)、藥品漏液造成的元器件腐蝕［5］。為減小平臺(tái)搖擺與振動(dòng)對(duì)設(shè)備的干擾，需對(duì)各類醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行固定，并采取必要的減震措施，防止平臺(tái)搖蕩時(shí)撞擊或摔落。該平臺(tái)采用直徑為10mm的騎馬螺釘將設(shè)備牢牢固定在平臺(tái)臺(tái)面上，并定制抗搖擺、抗顛簸的專用手術(shù)器械臺(tái)［6］，吸引器、氧氣瓶經(jīng)減震處理后與器械臺(tái)支架固定在一起?？刂栖浖饕糜谠O(shè)置和顯示平臺(tái)振幅、頻率、角度等振動(dòng)參數(shù)，發(fā)出啟動(dòng)、停止、復(fù)位等控制命令，監(jiān)測(cè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.1設(shè)計(jì)思路平臺(tái)啟動(dòng)后，先進(jìn)行初始化，復(fù)位控制系統(tǒng)。通過人機(jī)界面設(shè)定振幅、頻率、角度等振動(dòng)參數(shù)，再發(fā)出振動(dòng)指令?？刂破鳙@取到振動(dòng)參數(shù)后，將振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)換為平臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)［7］，并分別傳遞給3臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。最后由人機(jī)界面同步顯示平臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。三自由度電動(dòng)平臺(tái)軟件流程如圖2所示。3.2軟件實(shí)現(xiàn)基于VBasic語言，通過人機(jī)界面設(shè)置橫搖和縱搖的傾角、垂蕩的最大位移和運(yùn)動(dòng)頻率，實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)缸位置和運(yùn)動(dòng)曲線，監(jiān)控運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。目前該訓(xùn)練平臺(tái)已成功研制，并裝備于我院救護(hù)艇醫(yī)療隊(duì)。改變?cè)撚?xùn)練平臺(tái)的振動(dòng)頻率和位移，能夠模擬2~5級(jí)海況下救護(hù)艇的手術(shù)環(huán)境，進(jìn)行抗眩暈訓(xùn)練、精細(xì)操作訓(xùn)練、護(hù)理訓(xùn)練。4.1抗眩暈訓(xùn)練醫(yī)務(wù)人員的海上適應(yīng)能力特別是抗暈船能力的強(qiáng)弱，直接關(guān)系到海上傷員的救治速度和水平［8］。利用該平臺(tái)模擬救護(hù)艇在海浪作用下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的〃失重效應(yīng)”和〃搖籃效應(yīng)”［9］,遵照循序漸進(jìn)的原則，采取強(qiáng)度由低到高、時(shí)間由短到長(zhǎng)、頻率由慢到快的方法開展抗眩暈訓(xùn)練，逐步消除醫(yī)療隊(duì)員對(duì)眩暈的過敏、恐懼心理，有效地提高隊(duì)員的海上適應(yīng)能力。4.2精細(xì)操作訓(xùn)練醫(yī)療隊(duì)員在艦船搖擺環(huán)境下完成各部位手術(shù)的操作，特別是血管吻合等精細(xì)、高難度手術(shù)往往十分困難［10］。在該平臺(tái)上可開展胸腹部急救手術(shù)訓(xùn)練，完成對(duì)多發(fā)傷，復(fù)合傷，燒傷，顱腦、胸、腹、四肢等各部位傷的手術(shù)操作訓(xùn)練，逐漸提高海上救護(hù)精細(xì)操作能力。4.3護(hù)理訓(xùn)練救護(hù)艇的搖蕩對(duì)靜脈穿刺、止血包扎等護(hù)理工作有較大影響［11］，在該平臺(tái)手術(shù)床上固定訓(xùn)練用模擬人或靜脈輸液臂，可組織不同海況下靜脈輸液操作、止血包扎、骨折固定等訓(xùn)練，有助于護(hù)理隊(duì)員了解海上救護(hù)艇手術(shù)實(shí)施和術(shù)中護(hù)理配合的情況，熟練掌握搖蕩狀態(tài)下各種手術(shù)的手術(shù)步驟，加快輸液操作，提高靜脈穿刺成功率［12］。提高海上救護(hù)艇的救護(hù)能力，不僅要加強(qiáng)救護(hù)艇的裝備建設(shè)，更重要的是加強(qiáng)醫(yī)療人員的平時(shí)訓(xùn)練。模擬海上救護(hù)訓(xùn)練平臺(tái)的研制，能夠使醫(yī)療人員加快熟悉海上環(huán)境，演練不同海況下的救治技術(shù)，有效提高救護(hù)效率和實(shí)際救護(hù)效果?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】［1］ 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