濕多孔表面循環蒸發降溫防熱面料在工作犬中的應用實踐

王明凱 郭 崧

當今，隨著科技的不斷進步和發展，各類儀器設備越來越先進，警務工作中科技的比例也越來越大，但是由于工作犬自身特有的生理優勢，使其具有一般儀器設備所不能代替的獨特作用，為此在日常執勤、處突、搜爆、緝毒等方面仍然發揮獨特的優勢和巨大的作用。但是由于工作犬的自然機理屬性，使其在使用過程中易發“熱應激”癥狀（俗稱中暑，一種犬類的急性疾病），繼而導致工作犬出現各種不適應狀態，嚴重的可導致工作犬死亡，為確保工作犬在高溫環境中順利、安全地展開工作，尋求一種便攜式的、高效的降溫方法，對于工作犬身體微環境溫度的調節至關重要。

一、當前工作犬熱應激情況分析

所謂工作犬熱應激是因工作或訓練環境溫度過高，致使犬內循環加快，形成熱量散失障礙進而使體內臟器溫度過高，從而不能維持機體正常代謝，導致警犬出現體溫急劇升高達40～42℃、心跳加快、呼吸急促、呼吸困難、末梢靜脈怒張、惡心、嘔吐的癥狀。

（一）工作犬自身的生理局限

與其他哺乳動物不同，犬類體表基本無汗腺，通過出汗散熱的功能較弱，因此，犬對高溫反應敏感，對熱的耐受性較弱，較易發病，特別是在高溫環境下工作的犬，極易發生犬的“熱應激”癥狀。

臨床上根據致病因素的不同又分為“日射病”和“熱射病”兩種。

日射病：當犬頭部直接受到強烈日光的持續性照射，日光中的紅外線透過顱骨直接作用于腦膜和腦實質，引起血管充血、擴張。又因為日光中紫外線的光化作用，導致組織蛋白的分解和腦神經細胞炎性反應，導致腦脊髓液增多，顱內壓增高，致使中樞神經系統的調節機能受到不良影響，犬新陳代謝異常，發生機體中毒，以致于呼吸淺表，病犬窒息，心力衰竭，痙攣抽搐，陷于昏迷，臥地不起。

熱射病：在潮濕悶熱的環境中，由于犬體產熱多、散熱少，致使體內積熱。犬體溫升高而無法及時散熱，且犬新陳代謝旺盛，不完全氧化的中間代謝產物大量蓄積，引起自體酸中毒。由于組織缺氧，犬體內堿貯下降，腦脊髓液與體液間的滲透壓發生急劇變化，致使中樞神經系統對內臟的調節作用受到影響，心、肺代償功能逐漸衰竭，靜脈淤血，黏膜發紺，最終導致犬因窒息和心臟麻痹而死亡。

在工作實踐中，往往這兩種疾病同時發生，且以“熱射病”為主。

（二）工作犬使用機制的問題

由于當前對工作犬使用機制的不科學，加之訓導員和工作犬數量的不足，導致了在實際工作中存在對工作犬過度使用的情況，即工作犬存在“超時間、超范圍、超體力”的執行任務，此情況下工作犬出現熱應激癥狀的風險不斷增加。

如2012年，某地公安機關在搜捕犯罪嫌疑人周某華的過程中，警犬雷鳴因中暑引起腎衰竭而不治身亡。究其原因主要在于兩個方面：一是炎熱的天氣，雷鳴犧牲的當天是當地連續第二天發布高溫預警，溫度高達41℃以上，而雷鳴工作的環境還是更加悶熱的山林地環境；另一個原因則是長時間過度使用警犬，在該案中，雷鳴中暑是在連續工作20小時、行程近30公里后發生的，炎熱的天氣情況下長時間超負荷的工作，某種意義而言警犬中暑也在情理之中。

（三）工作犬裝備的局限

工作犬在執行任務時為體現執法的嚴肅性以及保護其自身安全必須要穿戴整齊相應的制式馬甲，但是傳統層面上的工作犬馬甲，存在隔熱性和單項透氣性差等缺點，工作犬穿戴這些馬甲進行長時間、高耗體力強度的工作任務時，由于運動頻率高、內循環系統加快，形成大量的生理熱，加之受現場（特別是夏秋季節）的高溫和強輻射熱等外部環境的影響，加劇了生理熱在馬甲內的積聚，以致削弱了工作犬體循環的能力，影響了工作犬對高溫的忍受力，造成呼吸急促，心率加劇等情況，輕則引起工作犬緊張、焦慮、意識混亂，造成其警惕性降低、理解能力下降、服從性減弱，甚至出現對工作任務的判斷錯誤，重則直接引起工作犬的昏眩和痙攣，喪失戰斗力，危及到工作犬的生命安全。

工作犬所承受的熱應激問題十分突出，為了適應高溫環境下的工作需求，目前我們可以采用兩種方式進行解決，一方面是科學規范用犬機制，減少工作犬的工作時間、工作強度，另一方面是強化工作犬相關裝備的科技化水平，增設工作犬的降溫散熱（即構建犬體微小氣候降溫系統MCS）裝備。

二、濕多孔表面循環蒸發降溫防熱面料馬甲的基本情況

隨著工作中民警對穿脫式工作犬馬甲裝備的服用性要求的提高和功能性的關注，工作犬馬甲越來越向多功能方向發展，多組分、功能化已經成為當前工作犬馬甲研究和開發的主流，防熱降溫的附加性功能是當前工作犬馬甲應對工作犬熱應激的一個有效途徑。通過采用具備反光擋熱、傳導熱快、散熱涼爽的“濕多孔表面循環蒸發防熱降溫”面料制作工作犬降溫馬甲，可以有效改善、調節馬甲與工作犬身體皮膚表面的溫度、水分及濕度，突出經濟性、舒適性和功能性的特點，為工作犬提供一張可以“呼吸”的皮膚。

（一）工作原理

“濕多孔表面循環蒸發降溫防熱”面料是利用蒸發水冷降溫技術，采用獨特的聚合物化學性質面料，即紡織物絲線中形成大量的吸水與儲水的空間（俗稱“鎖水因子”），能夠實現快速吸收和穩定的水儲存，從而形成水份含量充足“水凝”面料，在其覆蓋工作犬機體表面的時候，溫度低于犬的體溫，隨即開展吸收熱量狀態，即馬甲不斷吸收工作犬作業時產生的生理熱，經過一段時間動態的熱量交換，面料中的水分子動能增加，它與面料的吸附能力減弱，從而形成蒸發，通過水分蒸發時吸收并帶走工作犬自身的熱量來降低工作犬的體溫，從而實現工作犬機體始終保持在一個較為合適的溫度。該方式降溫效果平和，可以實現較環境溫度低6～12℃的效果，無需后勤支持。由于是采取蒸發降溫的工作原理，因此在高濕度的（相對濕度在90%以下）情況下制冷效果將有所下降。

（二）構造特點

1.蒸發降溫防熱工作機制：工作犬機體的熱量傳導給面料中的每個“鎖水因子”，與其形成熱量交換，而“鎖水因子”將熱量與環境中的高溫空氣形成蒸發繼而將熱量進行交換，從而形成“熱量傳導→交換熱量→蒸發熱量→降溫機體”的循環降溫過程；同時亮黃色的面料表面形成發射效應，將環境中太陽輻射以及熱輻射進行部分的反射，降低高溫環境對工作犬的影響。

2.技術特點

（1）降溫性好：使用該面料的馬甲后工作犬體表溫度基本能夠維持在35℃左右，極大地改善了工作犬在執勤期間的“小環境”。

（2）勤務性好：在日常執勤過程中，只要將該面料的馬甲吸收充足的水分即可，無需其他特殊的后勤支持。同時，包裹性好，輕便，活動不受限制，降溫效果平和。

（3）綠色環保：該面料無毒副作用，與普通面料在使用上無任何區別，可像常規面料一樣進行洗滌和保存。

（三）馬甲的設計

該馬甲總體裁剪形狀與常規工作犬執勤馬甲類似（基本外觀和相關部位詳見圖1、2），馬甲的顏色采用視覺感觀較為明顯的熒光綠色，并縫制上反光條，在相對條件下起到降低太陽直射所產生的熱量，同時增加工作犬在工作過程中的安全系數。在工作犬軀干部位的左右兩側縫制上標示貼（可以隨工作需要粘貼上單位或工作類別等標示），將制作馬甲的整體材料采用聚合物制冷面料，形成整體的水蒸發制冷單元；在貼近工作犬軀體的一面采用防水性和透氣性能較好的材料，完全杜絕馬甲內水分向犬體滲漏的情況，以減少對犬軀干部位產生的不適感；采用魔術貼作為馬甲組合和包裹，方便穿脫，并通過尼龍搭扣調節松緊度（工作犬穿戴后外觀詳見圖 3）。

圖1 馬甲的基本外觀

圖2 馬甲的基本機構以及相關組成部件

圖3 工作犬穿戴后基本外觀

（四）馬甲的性能測試

我們選取了以室外環境溫度作為主要測試環境（詳見表一實驗環境條件），同時選取了兩兩相同品種的成年工作犬（羅杜雜交犬、史賓格犬、拉布拉多犬、羅威納犬及馬里努阿犬）10組共20頭，每組工作犬在同等氣溫條件下進行應少于3次的對比試驗，每次兩頭年齡相同、體型相當的同種類犬作為實驗比照對象（一頭穿戴新面料降溫防熱執勤馬甲，一頭穿戴常規執勤馬甲）進行了自由活動狀態下的測試對比。

表一：實驗環境條件

表二：受試工作犬比照實驗情況

用了降溫馬甲的工作犬在不同的工作時常和工作狀態均有不同程度溫度下降的情況，由實驗中的數據可以得出，使用30分鐘后，著降溫馬甲的工作犬與普通馬甲的工作犬體表溫度差11.4℃，使用60分鐘后兩者相差16.7℃，且在使用降溫馬甲后，工作犬體表溫度基本能夠維持在35℃左右，極大地改善了工作犬在執勤期間的“小環境”，為此采用該技術的降溫馬甲不但能夠有效地降低工作犬的熱應激癥狀的發生，同時也提高了工作犬的工作時間和工作效能。此外，該散熱馬甲技術條件成熟，制作成本低，重量輕、勤務性好、通用性強，且材料無毒副作用，使用不需要專業后勤支持等優點，其必將在今后工作犬工作領域帶來更大的工作成效。

（五）對當前常見降溫系統工作模式的比對

通過上述比對研究，在制冷效果差距不大的情況下，在工作一線，通過后勤支持、勤務性、包裹性以及采購成本等方面綜合考量，我們認為由于被動式蒸發水冷降溫技術采用自帶冷源、體積小、重量輕、勤務性好、通用性強，使用不受限制，不需要專業后勤支持且購置成本低等優勢，是較為適合工作犬降溫馬甲的制作材質的首選方案。