浙江理工大学 折纸启发的骨折应急自救装置设计

白志豪　鄂玉萍

办学特色

我校工业设计专业为国家一流本科专业建设点、教育部卓越工程师培养计划专业、浙江省“十二五”“十三五”新兴特色专业、浙江省大学生工业设计竞赛秘书处单位，所在学科入选浙江省一流学科（A类），专业评估为五星。

本专业设置“智能产品与交互、数字体验与服务”两个培养方向，体现了工业设计专业“关注社会需求、强化数字整合、面向智能制造、培养卓越人才、引领社会创新”的育才策略。“智能产品与交互”从数字与智能、产品与服务、行为与场景、制造与商业等多个维度推进多模态智能交互技术与产品硬件创新的融合；“数字体验与服务”面向数字文创新業态设计，强调工业设计对公共文化资源及传统文化的数字化服务能力。

折纸启发的骨折应急自救装置设计

设计者：白志豪

指导老师：鄂玉萍

院校：浙江理工大学

作者阐述：本设计旨在为户外运动参与者在野外环境中遭受意外骨折时提供一款能够单手操作、快速成型、绑缚简单、可靠固定的骨折院前急救装置。

该装置由外壳和内胆两层组成：其外壳是以象鼻形折纸结构为原型的刚性折纸结构，通过对该折纸结构空间形态和形变过程的研究，并结合数字模型模拟和纸模测试对结构原型进行改进，使其厚板化并满足运动协调性；内胆是嵌入刚性折纸结构中间隆起空间内，经过特殊设计的快速自动充气气囊，气囊配备压力传感器和控制系统，由算法根据伤者的体形、伤情等控制充气速度、膨胀程度、施压区域、持续时间等，并将上述处理记录存储，用于辅助诊疗。

该装置使用时只需单手操作即可使外层的刚性折纸结构带动内部气囊自动卷曲包裹患肢，通过启动快速气阀使气囊充气并在算法的控制下精准控制充气量，实现可靠有效的固定。最终的气囊压力测试和温度测试证明，该装置能够实现闭合性骨折的可靠固定和冷敷消肿的目的。

指导老师 鄂玉萍

鄂玉萍，博士，浙江理工大学工业设计系副主任，副教授，硕士生导师，校521中青年骨干人才。主要研究方向为智能产品与交互、材料驱动设计。主持完成多项国家级、省级、厅局级纵向科研项目及一项省级“十四五”教学改革项目。

导师点评：全民健身与全民健康的深度融合使户外运动进入“全民时代”，但多起“驴友”出险事件也将户外运动安全问题推向了舆论的风口。在野外环境中一旦发生意外，伤员无法得到迅速完备的城市医疗救助，有限的资源和严峻的自然环境更加剧了野外急救的特殊性。随着户外运动参与人员安全意识的增强，人们对应急自救装置的需求日趋强烈。

骨折是户外运动中常见的、较为严重的突发损伤之一。如果现场处理不及时或者方法不当，不仅增加伤者的痛苦，还有可能导致残疾甚至死亡。现有骨折固定产品要么不适用于院前急救（如石膏固定、金属板固定），要么仅能用于特定部位（如自粘固定带多用于手腕固定），要么伤员使用体验不佳（如制式夹板），且现有骨折固定产品大多数是需要伤者双手操作或是他人协助进行绑缚固定的。因此，有必要设计一种便于携带的、单手操作就能够实现骨折部位可靠固定的院前应急自救装置。

本设计以刚性折纸结构为基础，结合柔性可控气囊，设计并制作出可满足上述要求的骨折应急自救装置。可单手操作是本设计最大的亮点，通过对象鼻型刚性折纸结构进行改进并厚板化，使该结构在单向外力作用下便可自行卷曲实现患肢的包裹固定。相较于传统的骨折固定方式，简化了操作步骤，减少了对使用者急救专业知识的要求；同时折纸结构的可折叠性大大减小了该装置的收纳体积，便于携带。该装置在经典折纸结构基础上衍生出为产品服务的新型折纸结构，将折纸原理转化为骨折应急自救的有效工具，为野外急救带来了全新的思路和解决方案。

刚性折纸结构与柔性可控气囊结合是本设计的第二个亮点。象鼻形刚性折纸结构中间隆起空间内正好嵌入可快速自动充气的柔性气囊，特殊设计的柔性气囊可以在外层刚性折纸的带动下同步卷曲，通过压力传感器和智能气阀控制柔性气囊的膨胀程度，实现骨折固定方案的定制化的同时也拓展了该装置的适用范围。

折纸启发的骨折应急自救装置设计可以在野外、战时或灾难现场为骨折患者提供快速、有效的自救措施，可以减少骨折治疗的成本和负担，有利于提高救援行动的效率和成功率。同时，这类应急自救装置的研发和普及也有利于增强公众的应急自救意识和能力，具有全球推广和受益的潜力。