Минобрнауки России

Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

Кафедра «Инженерная графика и дизайн»

Заведующий кафедрой,

профессор, д.н.

______________ В.М.Иванов

«___» ___________ 2016 г.

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

Дизайн-проект мобильной системы

экстренной помощи при ДТП

с применением гемостатической ультразвуковой установки

направление 54.04.01 – Дизайн

программа подготовки магистров – «Промышленный дизайн»

Выполнил студент М. М. Портная

гр.63305/16

Научный руководитель

доцент А. Г. Зубов

Консультант по технической части

доцент, к. н. Э. И. Деникин

Санкт-Петербург

2016

Реферат

мобильнАЯ системА экстренной помощи при ДТП, ФОКУСИРОВАННЫЙ УЛЬТРАЗВУК, ГЕМОСТАЗ, ЭРГОНОМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ, ДИЗАЙН-ПРОЕКТ

На 82 с., 58 рисунков, 4 таблицы, 2 приложения.

Цель магистерской работы - создание дизайн-концепции мобильной системы экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки. В магистерской работе проведен информационный поиск и анализ аналогов, определены их достоинства и недостатки и выбран прототип новой разработки. Определена концепция мобильной системы экстренной помощи при ДТП. Сформулированы функциональные, эргономические и эстетические требования к гемостатической ультразвуковой установке и БПЛА. Приведена компоновочная схема прибора и дано описание сценария его работы. В дизайнерской части проекта представлен процесс поиска внешнего вида гемостатической ультразвуковой установки и составляющих элементов проекта. Построены окончательные 3D-модели, представлена модель системы в виртуально-эксплуатационной среде, разработана анимация 3D-моделей. В технической части проекта представлены конструкции гемостатической ультразвуковой установки, с учетом поставленных технических и эргономических требований; предложены варианты применения материалов и технологий изготовления элементов проектируемого объекта.

The design-project of mobile system emergency assistance for road accident using hemostatic ultrasonic unit

Mobile System Emergency assistance for road accidents, focused ultrasound, Hemostasis, ergonomic research, DESIGN PROJECT

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений и терминов………………………………4

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………5

Глава I. Предпроектные исследования………………………..7

1. Обзор сведений о дорожно-транспортных происшествиях в Российской Федерации…………………………………………………………………………7

2. Травмы при ДТП………………………………………………………….11

   1. Повреждения кровеносной системы……………………………...12

3. Применяемые технологии…………………………………………15

   1. Применение эффекта Допплера при сканировании сосудов……17

   2. Применение фокусированного ультразвука для гемостаза….….17

4. Применение БПЛА как решение проблемы обеспечения экстренной помощи…………………………………………………………………………...19

5. Обзор аналогов…………………………………………………………....20

   1. Анализ существующих портативных медицинских ультразвуковых приборов……………………………………..…..22

   2. Анализ технических аналогов УЗА……………………………….28

   3. Анализ рынка беспилотных летательных аппаратов…………….35

6. Выводы…………………………………………………………………….40

Глава II. Дизайнерская часть проекта………………………..43

1. Концепция мобильной системы экстренной помощи при ДТП……....43

2. Разработка и обоснование эргономической схемы……………………..50

3. Дизайнерское решение ультразвукового гемостатического прибора…52

4. Разработка транспортного кейса…………………………………………56

5. Выводы…………………………………………………………………….62

Глава III. Техническая часть проекта…………………………63

3.1. Определение основных геометрических и технических параметров……63

1. Гемостатический прибор………………………………….……….63

2. Беспилотный летательный аппарат……………………………….65

1. Разработка и обоснование компоновочной схемы прибора……………66

2. Выбор материалов и технологии изготовления…………………..……68

3. Технико-экономическая оценка проекта……………...…..………..….69

4. Выводы………………………………………….……...…………….........76

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...77

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……….………....…….79

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………...……………………82

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ

АКБ – аккумуляторная батарея.

БПЛА – беспилотный летательный аппарат.

Гемостатический - кровоостанавливающий.

Дефибриллятор - аппарат, применяющийся в медицине для реанимации при нарушениях ритма сердца.

ДТП – дорожно-транспортное происшествие.

Политравма - единовременное повреждение нескольких частей тела или органов, при которых есть угроза жизни раненому.

УЗА – ультразвуковой аппарат.

Ультразвуковое исследование - “исследование органов и тканей с помощью ультразвуковых «волн». Проходя через ткани различной плотности, а точнее через границы между различными тканями, ультразвук по-разному отражается от них. Специальный принимающий датчик фиксирует эти изменения, переводя их в графическое изображение, которое может быть зафиксировано на мониторе или специальной фотобумаге”[1].

Фокусированный ультразвук - ультразвук, получаемый посредством излучателей ультразвука, отличающийся высокой интенсивностью в фокальной точке.

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, автомобилизация населения страны обеспечивает успешную перевозку пассажиров и грузов, но при этом создает сложности при обеспечении безопасности движения на дорогах. В условиях высокой интенсивности дорожного движения аварийные ситуации становятся одной из серьезнейших социально-экономических проблем.

Дорожно-транспортный травматизм, занимая лидирующее место в мире по количеству погибших и второе — по количеству травмируемых, является серьезной социальной, экономической и медицинской проблемой.

Травмы, полученные в результате ДТП, составляют треть от всех видов травм, являются одной из основных причин выхода на инвалидность граждан трудоспособного возраста. “Прогнозы развития транспорта показывают, что быстро возрастающее количество автомобилей повышает вероятность роста числа ДТП и создает проблемы при организации помощи пострадавшим”[2]. При ДТП часто возникают травмы с повреждением кровеносных сосудов, особое внимание требуют ситуации, когда у раненого задеты крупные сосуды. Кровотечения относятся к опасным для жизни последствиям дорожно-транспортных травм, являясь одной из основных причин гибели пострадавших на догоспитальном этапе. Одним из самых трудно определяемых и останавливаемых типов кровотечений являются внутренние кровотечения. Именно тем, что их определение зачастую отсрочено, они и опасны для пострадавших. В условиях ДТП невозможно приблизиться к параметрам стерильной операционной, что приводит к необходимости использования неинвазивных методов остановки кровотечений. Таким методом может являться акустический гемостаз, который можно взять за техническую основу создания нового прибора - ультразвуковой установки для остановки кровотечений.

Проблема исследования заключается в высоком проценте смертей из-за отсутствия возможности оказания срочной медицинской помощи после получения травм в результате ДТП.

Актуальность решения проблемы состоит в том, что из-за отсутствия достаточно мобильной системы для экстренной помощи пострадавшим в ДТП существуют затруднения в оказании необходимой помощи в первый час после получения повреждений. Следствием этого является высокий процент смертей на этапе, предшествующем госпитализации.

Цель диссертационного исследования - создание дизайн-концепции мобильной системы экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки.

Определение цели магистерской диссертации обусловило постановку следующих исследовательских задач:

1. Рассмотреть ситуацию с ДТП в России в целом, изучить статистические данные и обозначить основные причины смертности в ДТП.

2. Изучить описание основных видов повреждений кровеносной системы в экстренных ситуациях, методы их диагностики и первой помощи.

3. Исследовать возможность доставки гемостатической ультразвуковой установки беспилотными летательными аппаратами.

4. Провести анализ аналогов основных компонентов системы, определить тенденции рынка, выбрать прототипы.

5. Провести патентный поиск по компонентам системы мобильной экстренной помощи.

6. Определить требования к системе мобильной экстренной помощи при ДТП с точки зрения эргономики, конструктивного и эстетического подходов.

7. Разработать дизайн-проект системы мобильной экстренной помощи при ДТП с применением гемостатической ультразвуковой установки.

Разработанная модель должна обеспечивать оказание качественной неинвазивной экстренной медицинской помощи пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях с повреждениями кровеносной системы.