湿多孔表面循环蒸发降温防热面料在工作犬中的应用实践

2019-04-08王明凯

中国工作犬业 2019年3期

王明凯郭崧

当今，随着科技的不断进步和发展，各类仪器设备越来越先进，警务工作中科技的比例也越来越大，但是由于工作犬自身特有的生理优势，使其具有一般仪器设备所不能代替的独特作用，为此在日常执勤、处突、搜爆、缉毒等方面仍然发挥独特的优势和巨大的作用。但是由于工作犬的自然机理属性，使其在使用过程中易发“热应激”症状（俗称中暑，一种犬类的急性疾病），继而导致工作犬出现各种不适应状态，严重的可导致工作犬死亡，为确保工作犬在高温环境中顺利、安全地展开工作，寻求一种便携式的、高效的降温方法，对于工作犬身体微环境温度的调节至关重要。

一、当前工作犬热应激情况分析

所谓工作犬热应激是因工作或训练环境温度过高，致使犬内循环加快，形成热量散失障碍进而使体内脏器温度过高，从而不能维持机体正常代谢，导致警犬出现体温急剧升高达40～42℃、心跳加快、呼吸急促、呼吸困难、末梢静脉怒张、恶心、呕吐的症状。

（一）工作犬自身的生理局限

与其他哺乳动物不同，犬类体表基本无汗腺，通过出汗散热的功能较弱，因此，犬对高温反应敏感，对热的耐受性较弱，较易发病，特别是在高温环境下工作的犬，极易发生犬的“热应激”症状。

临床上根据致病因素的不同又分为“日射病”和“热射病”两种。

日射病：当犬头部直接受到强烈日光的持续性照射，日光中的红外线透过颅骨直接作用于脑膜和脑实质，引起血管充血、扩张。又因为日光中紫外线的光化作用，导致组织蛋白的分解和脑神经细胞炎性反应，导致脑脊髓液增多，颅内压增高，致使中枢神经系统的调节机能受到不良影响，犬新陈代谢异常，发生机体中毒，以致于呼吸浅表，病犬窒息，心力衰竭，痉挛抽搐，陷于昏迷，卧地不起。

热射病：在潮湿闷热的环境中，由于犬体产热多、散热少，致使体内积热。犬体温升高而无法及时散热，且犬新陈代谢旺盛，不完全氧化的中间代谢产物大量蓄积，引起自体酸中毒。由于组织缺氧，犬体内碱贮下降，脑脊髓液与体液间的渗透压发生急剧变化，致使中枢神经系统对内脏的调节作用受到影响，心、肺代偿功能逐渐衰竭，静脉淤血，黏膜发绀，最终导致犬因窒息和心脏麻痹而死亡。

在工作实践中，往往这两种疾病同时发生，且以“热射病”为主。

（二）工作犬使用机制的问题

由于当前对工作犬使用机制的不科学，加之训导员和工作犬数量的不足，导致了在实际工作中存在对工作犬过度使用的情况，即工作犬存在“超时间、超范围、超体力”的执行任务，此情况下工作犬出现热应激症状的风险不断增加。

如2012年，某地公安机关在搜捕犯罪嫌疑人周某华的过程中，警犬雷鸣因中暑引起肾衰竭而不治身亡。究其原因主要在于两个方面：一是炎热的天气，雷鸣牺牲的当天是当地连续第二天发布高温预警，温度高达41℃以上，而雷鸣工作的环境还是更加闷热的山林地环境；另一个原因则是长时间过度使用警犬，在该案中，雷鸣中暑是在连续工作20小时、行程近30公里后发生的，炎热的天气情况下长时间超负荷的工作，某种意义而言警犬中暑也在情理之中。

（三）工作犬装备的局限

工作犬在执行任务时为体现执法的严肃性以及保护其自身安全必须要穿戴整齐相应的制式马甲，但是传统层面上的工作犬马甲，存在隔热性和单项透气性差等缺点，工作犬穿戴这些马甲进行长时间、高耗体力强度的工作任务时，由于运动频率高、内循环系统加快，形成大量的生理热，加之受现场（特别是夏秋季节）的高温和强辐射热等外部环境的影响，加剧了生理热在马甲内的积聚，以致削弱了工作犬体循环的能力，影响了工作犬对高温的忍受力，造成呼吸急促，心率加剧等情况，轻则引起工作犬紧张、焦虑、意识混乱，造成其警惕性降低、理解能力下降、服从性减弱，甚至出现对工作任务的判断错误，重则直接引起工作犬的昏眩和痉挛，丧失战斗力，危及到工作犬的生命安全。

工作犬所承受的热应激问题十分突出，为了适应高温环境下的工作需求，目前我们可以采用两种方式进行解决，一方面是科学规范用犬机制，减少工作犬的工作时间、工作强度，另一方面是强化工作犬相关装备的科技化水平，增设工作犬的降温散热（即构建犬体微小气候降温系统MCS）装备。

二、湿多孔表面循环蒸发降温防热面料马甲的基本情况

随着工作中民警对穿脱式工作犬马甲装备的服用性要求的提高和功能性的关注，工作犬马甲越来越向多功能方向发展，多组分、功能化已经成为当前工作犬马甲研究和开发的主流，防热降温的附加性功能是当前工作犬马甲应对工作犬热应激的一个有效途径。通过采用具备反光挡热、传导热快、散热凉爽的“湿多孔表面循环蒸发防热降温”面料制作工作犬降温马甲，可以有效改善、调节马甲与工作犬身体皮肤表面的温度、水分及湿度，突出经济性、舒适性和功能性的特点，为工作犬提供一张可以“呼吸”的皮肤。

（一）工作原理

“湿多孔表面循环蒸发降温防热”面料是利用蒸发水冷降温技术，采用独特的聚合物化学性质面料，即纺织物丝线中形成大量的吸水与储水的空间（俗称“锁水因子”），能够实现快速吸收和稳定的水储存，从而形成水份含量充足“水凝”面料，在其覆盖工作犬机体表面的时候，温度低于犬的体温，随即开展吸收热量状态，即马甲不断吸收工作犬作业时产生的生理热，经过一段时间动态的热量交换，面料中的水分子动能增加，它与面料的吸附能力减弱，从而形成蒸发，通过水分蒸发时吸收并带走工作犬自身的热量来降低工作犬的体温，从而实现工作犬机体始终保持在一个较为合适的温度。该方式降温效果平和，可以实现较环境温度低6～12℃的效果，无需后勤支持。由于是采取蒸发降温的工作原理，因此在高湿度的（相对湿度在90%以下）情况下制冷效果将有所下降。

（二）构造特点

1.蒸发降温防热工作机制：工作犬机体的热量传导给面料中的每个“锁水因子”，与其形成热量交换，而“锁水因子”将热量与环境中的高温空气形成蒸发继而将热量进行交换，从而形成“热量传导→交换热量→蒸发热量→降温机体”的循环降温过程；同时亮黄色的面料表面形成发射效应，将环境中太阳辐射以及热辐射进行部分的反射，降低高温环境对工作犬的影响。

2.技术特点

（1）降温性好：使用该面料的马甲后工作犬体表温度基本能够维持在35℃左右，极大地改善了工作犬在执勤期间的“小环境”。

（2）勤务性好：在日常执勤过程中，只要将该面料的马甲吸收充足的水分即可，无需其他特殊的后勤支持。同时，包裹性好，轻便，活动不受限制，降温效果平和。

（3）绿色环保：该面料无毒副作用，与普通面料在使用上无任何区别，可像常规面料一样进行洗涤和保存。

（三）马甲的设计

该马甲总体裁剪形状与常规工作犬执勤马甲类似（基本外观和相关部位详见图1、2），马甲的颜色采用视觉感观较为明显的荧光绿色，并缝制上反光条，在相对条件下起到降低太阳直射所产生的热量，同时增加工作犬在工作过程中的安全系数。在工作犬躯干部位的左右两侧缝制上标示贴（可以随工作需要粘贴上单位或工作类别等标示），将制作马甲的整体材料采用聚合物制冷面料，形成整体的水蒸发制冷单元；在贴近工作犬躯体的一面采用防水性和透气性能较好的材料，完全杜绝马甲内水分向犬体渗漏的情况，以减少对犬躯干部位产生的不适感；采用魔术贴作为马甲组合和包裹，方便穿脱，并通过尼龙搭扣调节松紧度（工作犬穿戴后外观详见图 3）。

图1 马甲的基本外观

图2 马甲的基本机构以及相关组成部件

图3 工作犬穿戴后基本外观

（四）马甲的性能测试

我们选取了以室外环境温度作为主要测试环境（详见表一实验环境条件），同时选取了两两相同品种的成年工作犬（罗杜杂交犬、史宾格犬、拉布拉多犬、罗威纳犬及马里努阿犬）10组共20头，每组工作犬在同等气温条件下进行应少于3次的对比试验，每次两头年龄相同、体型相当的同种类犬作为实验比照对象（一头穿戴新面料降温防热执勤马甲，一头穿戴常规执勤马甲）进行了自由活动状态下的测试对比。

表一：实验环境条件

表二：受试工作犬比照实验情况

用了降温马甲的工作犬在不同的工作时常和工作状态均有不同程度温度下降的情况，由实验中的数据可以得出，使用30分钟后，着降温马甲的工作犬与普通马甲的工作犬体表温度差11.4℃，使用60分钟后两者相差16.7℃，且在使用降温马甲后，工作犬体表温度基本能够维持在35℃左右，极大地改善了工作犬在执勤期间的“小环境”，为此采用该技术的降温马甲不但能够有效地降低工作犬的热应激症状的发生，同时也提高了工作犬的工作时间和工作效能。此外，该散热马甲技术条件成熟，制作成本低，重量轻、勤务性好、通用性强，且材料无毒副作用，使用不需要专业后勤支持等优点，其必将在今后工作犬工作领域带来更大的工作成效。