Ambulans sedyesi tasarımında titreşim konforsuzluğunun iyileştirilebilirliği

Abstract

İnsan vücudunun titreşimlere karşı hassas olduğu frekans değerleri, ambulans zemininde oluşan ve düşey doğrultudaki titreşim hareketlerinin baskın olduğu 0.1-80 Hz aralığındadır. Bu seviyedeki titreşimler ambulans ile taşınmakta olan hasta ve yaralı sağlık durumlarının daha da kötüye gitmesine neden olurlar. Yüksek standartlı ambulanslarda titreşimlerin bu zararlı etkilerinden korunmak için araç zemini ile sedye arasında süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Bu çalışmanın birinci kısmında, yaklaşık kırk yıldır üzerinde araştırmaların yapıldığı ambulans sedyesi süspansiyon sistemlerinin literatür çalışması yapılmış ve bu sistemlerin çalışma mekanizmaları ile titreşim yalıtım performans analizleri incelenmiştir. Bu kapsamda literatürde yüzen sedye olarak geçen mekanik yaylı süspansiyon mekanizması ile 3 ila 20 Hz aralığındaki aşağı-yukarı titreşim ivmelerine karşı önemli ölçüde bir yalıtım sağlanmış olduğu ancak 3 Hz altındaki ivmelerde aynı performans elde edilemediği görülmüştür. Stammers ve Leyshon'un tasarladığı helezon yaylı süspansiyon sistemi için yapılan deneysel çalışmalarda, farklı hasta kütleleri için 0.75 Hz civarında "aşağı yukarı" ve "baş vurma" doğal frekansları ve yine aynı araştırmacıların tasarladığı mekanik yaylı bir diğer süspansiyon sisteminde, test sürüşleri sonucunda bu sistemin -7 ve -9 dB aralığındaki iletkenlik değerleri ele alınmıştır. J.K. Raine ve R.J. Henderson'ın tasarladıkları hava yaylı süspansiyon sisteminde farklı hız ve yollarda yapılmış test sürüşlerinden aşağı-yukarı doğrultulu r.m.s. ivme değerlerinde % 45 ila % 65 aralığında bir azalma olduğu tespit edilmiştir. T. Ono ve H. Inooka'nın geliştirdiği aktif kontrollü sedyede, gerçek zamanlı olarak sedye açısı kontrol edilerek 0 ila 1 Hz aralığındaki titreşim ivme değerlerinde baş-ayak doğrultuda % 65, yanal doğrultuda ise % 75 oranında azaltma sağlandığı, A.J.M. Raemaekers'in tasarladığı aktif süspansiyonlu sedye için yapılan teorik hesaplamalardan, hastaneye 5 km uzaklıkta meydana gelmiş bir trafik kazasında travma durumundaki hasta aktif süspansiyon sistemli ambulans ile ortalama 50 km/h hızla taşınıp hastaneye 6 dakikada taşınırken, konveksiyonel ambulans kullanılması halinde aynı durumda ve aynı hasta konforunun sağlanması için seyir hızının ortalama % 60 yavaşlatarak 20 km/h'e düşürülmesinin gerektiği ve hastaneye varış süresinin 15 dakikaya çıkacağı sonucu elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında Balıkesir merkez ilçede hizmet veren ambulanslardaki kullanılmakta olan sedye süspansiyon sistemleri ele alınmış ve mevcut sedye tasarımlarının titreşim yönünden konfor durumlarının iyileştirilebilirliği incelenmiştir.

The frequency values, to which a human body is sensitive, are in the range of 0.1-80 Hz where the vertical vibration movements emerging at the ambulance floor are dominant. Vibrations at this level lead to deterioration of the health conditions of patients and the injured at the ambulance. High-standard ambulances deploy suspension systems between the vehicle floor and stretcher, in order to prevent harmful effects of vibrations. The first part of this study focused on the forty-year-long literature about ambulance stretcher suspension systems and reviewed operating mechanisms of these systems and analysis performance of vibration isolation. The mechanic spring suspension, named "floating stretcher" in the literature was reviewed ensured isolation to a significant extent from heave vibration acceleration in the frequency range 3-20 Hz. However, the same performance couldn't be achieved for acceleration spectra below 3 Hz. Experimental studies on the coil spring suspension system designed by Stammers and Leyshon, natural "heave" and "pitch" frequencies around 0.75 Hz for different patient mass figures. Following test drives for another mechanic spring suspension system, again developed by the same researchers, permeability values indicated the range between -7 and -9 dB. Test drives in different speeds and roads for air spring suspension system designed by J.K. Raine and R.J. Henderson observed a decrease in heave r.m.s. acceleration values in the range 45 %?65 %. In the active-controlled stretcher designed by T. Ono and H. Inooka, the stretcher angle was simultaneously controlled, a decrease of 65 % in front-to-back direction and 75 % in horizontal direction in vibration acceleration spectra between 0 and 1 Hz. Theoretical calculations for active suspension designed by A.J.M. Raemaekers showed that in case of an accident that occurred 5 km away from the hospital the patient in trauma can could be transferred to the hospital in 6 minutes with an ambulance utilizing an active-suspension system with an average speed of 50 km/h and that in the case of use of a conventional ambulance the speed needed to be decreased to 20 km/h, averagely 60 % to ensure the same patient comfort and the arrival time to the hospital would be increased up to 15 minutes. In the second part of the study, the use of stretcher suspension systems in ambulances serving in central Balıkesir was handled and the improvability of discomfort in current stretcher designs was researched vibration-wise.