一款新型多功能方艙式手術(shù)車的設(shè)計

田祥林，喬 慧，王娜娜，肖 爽，肖 勇，胡 平

0 引言

我國地域廣闊，地形交通復(fù)雜，且處于工業(yè)化快速發(fā)展中，各種自然災(zāi)害、交通事故等頻繁發(fā)生，嚴重威脅人民的生命財產(chǎn)安全[1]。目前，國內(nèi)用于醫(yī)療應(yīng)急救援的手術(shù)車沒有空氣凈化、整體自裝卸等功能，在參與醫(yī)療救援活動時受到一定的限制。因此，研究開發(fā)具有車載空氣凈化功能使手術(shù)區(qū)的空氣潔凈度達到Ⅱ級手術(shù)室標(biāo)準(zhǔn)，以改善救援現(xiàn)場的手術(shù)環(huán)境；同時在救援現(xiàn)場避免使用起重機等吊裝工具，實現(xiàn)整體自裝卸；并帶有技術(shù)保障模塊，為手術(shù)醫(yī)療方艙提供水、電、氧氣的保障。該新型多功能方艙式手術(shù)車首次運用車載空氣凈化、抗顛簸緩沖裝置和垂直自裝卸等技術(shù)，填補了國內(nèi)的空白。

1 手術(shù)車的設(shè)計

1.1 主要構(gòu)成

手術(shù)車主要由運輸?shù)妆P（加裝抗顛簸緩沖裝置）、醫(yī)療方艙、技術(shù)保障模塊、方艙升降裝置、醫(yī)療設(shè)備等組成。

手術(shù)車帶有車載空氣凈化系統(tǒng)，在野外條件下可保障手術(shù)室的空氣潔凈度達到Ⅱ級手術(shù)室標(biāo)準(zhǔn)；底盤加裝的抗顛簸緩沖裝置在延長車輛使用壽命和提高車輛通過性的同時，能夠更好地保護方艙及艙內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備；隨車配置的方艙電動升降裝置擺脫了起重吊裝設(shè)備，能夠手動或電動操作升降裝置將方艙降至地面，并自動調(diào)節(jié)方艙水平，方便醫(yī)務(wù)人員和傷病員進出醫(yī)療方艙；技術(shù)保障模塊由供水、供電和氧氣供應(yīng)等系統(tǒng)組成，供水系統(tǒng)的水箱容積為300 L，并可隨時加水，配置的超靜音發(fā)電機組能夠在無外援的情況下獨立工作6 h以上，保障手術(shù)順利進行，氧氣供應(yīng)由2個40 L氣瓶組成，實現(xiàn)不間斷供氧，大大提高了手術(shù)車在運輸和使用過程中的環(huán)境適應(yīng)性和實用性。整車外形如圖1所示。

圖1 手術(shù)車外形

1.2 醫(yī)療方艙設(shè)計

1.2.1 尺寸

醫(yī)療方艙為20 ft（1 ft=0.304 8 m）標(biāo)準(zhǔn)方艙，帶單邊擴展[2]，方艙外部尺寸（長×寬×高）為6 058 mm×2 438 mm×2 438 mm，方艙擴展部分展開后能夠增加手術(shù)區(qū)面積，達到17 m2。

1.2.2 方艙布局

方艙分為電控間、手術(shù)準(zhǔn)備區(qū)和手術(shù)區(qū)[3]。設(shè)有醫(yī)務(wù)人員和患者單獨通道，醫(yī)務(wù)人員從左側(cè)前門進入手術(shù)準(zhǔn)備區(qū)，傷病員從后部尾門進入手術(shù)區(qū)。右側(cè)前部為電控間，里面裝有電氣控制柜、不間斷電源、隔離變壓器和潔凈空氣調(diào)節(jié)器主機；手術(shù)準(zhǔn)備區(qū)有洗手池、吊柜（儲物柜）和坐柜；手術(shù)區(qū)配置一張多功能手術(shù)床、無影燈、麻醉機、監(jiān)護儀、高頻電刀、多功能動力鉆鋸系統(tǒng)、吸引器等醫(yī)療設(shè)備。其中無影燈、觀片燈、器械柜、情報面板、記錄板、氧氣瓶均嵌入隔墻中；手術(shù)床、麻醉機、多功能動力鉆鋸系統(tǒng)等為可移動式設(shè)備，運輸時固定于底板及右側(cè)墻壁；監(jiān)護儀、除顫儀、高頻電刀、吸引器等設(shè)備裝入設(shè)備柜靠墻固定。方艙具體布局如圖2所示。

圖2 方艙布局

1.2.3 主要裝置

1.2.3.1 車載空氣凈化系統(tǒng)

醫(yī)療方艙內(nèi)的手術(shù)區(qū)受尺寸和運輸條件限制，在構(gòu)造上有別于醫(yī)院潔凈手術(shù)部，它不是簡單的將醫(yī)院空氣凈化系統(tǒng)按比例縮放移植上去，而且除了滿足高度集成后的小型化，還要考慮車載的可靠性、抗震性，以及使用過程中的耐久性、可維修性。空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計依照國家標(biāo)準(zhǔn)[4]強制性條款進行配置。

系統(tǒng)由冷暖空調(diào)，加（除）濕器，送風(fēng)系統(tǒng)，回風(fēng)系統(tǒng)，初、中、高效三級過濾裝置等組成。經(jīng)凈化后的空氣在手術(shù)床區(qū)域潔凈度達到1 000級，在周邊區(qū)域達到10 000級，并能調(diào)節(jié)手術(shù)室內(nèi)的風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓等[5]。該裝置能在外界環(huán)境溫度為40℃時，1 h內(nèi)將車廂內(nèi)的溫度（平均溫度）降至30℃以下。供暖裝置能在-25℃條件下，1 h將車廂內(nèi)的溫度升至18℃以上?？諝鈨艋鞒倘鐖D3所示。

圖3 空氣凈化流程

1.2.3.2 技術(shù)保障模塊

技術(shù)保障模塊由供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等組成。

（1）電氣系統(tǒng)：由電控箱、UPS電源箱、照明燈、插座和線路等組成，供電方式主要有市電、發(fā)電機組、不間斷電源（UPS）3種形式，實現(xiàn)三相交流380 V、單相交流220 V及直流24 V供電。通過配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，選擇輸入電源電壓，配電系統(tǒng)設(shè)置有總保護開關(guān)，并配置各分路保護開關(guān)控制各用電設(shè)備，配電系統(tǒng)面板有電壓電流表、頻率表、電源指示燈。

系統(tǒng)具有漏電保護和過電流、電源濾波和防雷擊保護等功能，當(dāng)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)漏電、負載設(shè)備發(fā)生短路時，控制開關(guān)斷路器能自動切斷艙內(nèi)設(shè)備的電源，保證設(shè)備安全使用。為應(yīng)對突發(fā)性斷電，保證手術(shù)順利進行，系統(tǒng)還配備有不間斷電源，實現(xiàn)意外停電情況下不小于2 h的短暫手術(shù)電力保障功能。

自帶超靜音發(fā)電機組，在無外電情況下能獨立供電，保障手術(shù)的順利完成，發(fā)電機獨立工作時間為6 h以上。

（2）供水系統(tǒng)：由水泵、電加熱器、水箱、供水管路和排水管路等組成，為醫(yī)護人員洗手、清洗手術(shù)器械提供冷熱水和空氣凈化系統(tǒng)加濕器供水。水箱采用不銹鋼材質(zhì)，容積為300 L，洗手池為感應(yīng)式龍頭，水溫可調(diào)。

（3）供氣系統(tǒng)[6]：它是醫(yī)療手術(shù)方艙的重要組成部分，用于一般患者吸氧、危急患者吸氧（呼吸機）、手術(shù)麻醉機用氧及藥物的霧化等。整個系統(tǒng)執(zhí)行GB 4962—1985《氧氣使用安全技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)和GB 50177—2005、GB 50031—1991、GB 50030—1991《氣體建站規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)嵌入墻體，主要由2個40 L的醫(yī)用氧氣瓶、自動氣體切換箱（含左右進氣壓力表、輸出壓力表、左右報警、輸出報警、左右指示、輸出指示等）、閥件、供氧管路系統(tǒng)和氣體終端等組成，實現(xiàn)供氧的連續(xù)性。

1.2.3.3 升降裝置

在方艙四角裝有電動升降裝置，可以方便地把方艙從運輸?shù)妆P上卸下和裝上，在場地狹小無法使用吊車、鏟車的情況下，實現(xiàn)整體自裝卸。操作時4根升降柱可以單獨動作也可以同時動作，可以選擇電動或手動操作，同時裝置內(nèi)有調(diào)平傳感器，可以自動調(diào)節(jié)方艙的水平，降低了方艙對地面平整度的要求。方艙的升降裝置大大地提高了醫(yī)療方艙的機動性和適應(yīng)性。其最大舉升質(zhì)量為8 t，最大舉升高度為1 700 mm。外形如圖4所示。

1.3 底盤的選擇

1.3.1 底盤

手術(shù)車底盤由東風(fēng)商用車公司DFL5160XXYBX1A型二類運輸車底盤進行改裝，滿足裝載醫(yī)療方艙對長度和質(zhì)量的要求，整車穩(wěn)定性好、機動性強、適合高原環(huán)境運輸條件，底盤外形如圖5所示。

1.3.2 抗顛簸緩沖裝置

為了更好地提高汽車的通過性能和保護方艙及艙內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備，在底盤上安裝了抗顛簸緩沖裝置[7]。

傳統(tǒng)的車輛是用騎馬螺栓和連接板將大梁和副梁連接在一起，對整個車輛來講是剛性連接，在崎嶇的路面行駛時產(chǎn)生的巨大扭力通過底盤直接傳遞到上裝設(shè)備，對車輛和上裝設(shè)備產(chǎn)生巨大的破壞力，大大縮短其使用壽命。

圖4 升降裝置

圖5 底盤外形圖

抗顛簸緩沖裝置通過特殊的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計[8]，采用高強度材料和特殊緩沖減震裝置、專用方艙鎖具等零部件，在大梁和上裝之間形成柔性連接[9]，避免了傳統(tǒng)剛性連接結(jié)構(gòu)的弊端，提高了車輛的通過性和安全性，延長了汽車（尤其是在崎嶇的路面行駛）的使用壽命，更有效地保護了醫(yī)療方艙和內(nèi)部醫(yī)療設(shè)備。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 抗顛簸緩沖裝置結(jié)構(gòu)

2 手術(shù)車實現(xiàn)功能

該手術(shù)車主要有以下功能：

（1）手術(shù)區(qū)潔凈度達到國家Ⅱ級潔凈手術(shù)室標(biāo)準(zhǔn)，可以進行普外科、泌尿外科、肝膽胰外科、婦產(chǎn)科、骨科等手術(shù)。

（2）底盤加裝先進的抗顛簸緩沖裝置，提高了車輛的通過性，同時更好地保護了方艙及艙內(nèi)醫(yī)療設(shè)備。

（3）方艙配有電動升降裝置，實現(xiàn)了整體自裝卸，擺脫了依靠起重機進行吊裝的局限性；方艙卸至地面后還可與帳篷實現(xiàn)無縫對接，帳篷可用于術(shù)前檢查和病房，擴大醫(yī)療區(qū)面積。

（4）技術(shù)保障模塊實現(xiàn)了獨立供水供電，自我保障能力強。

（5）醫(yī)療方艙可通過公路、鐵路、艦船和救援直升機運輸。

3 應(yīng)用及評價

2013年4月20日四川蘆山發(fā)生7.0級強烈地震，該手術(shù)車隨國家（重慶）緊急醫(yī)學(xué)救援隊到達重災(zāi)區(qū)蘆山縣城，21日0：30到達，8：00開始收治傷病員，將手術(shù)方艙分為2個區(qū)域進行使用：手術(shù)區(qū)主要進行以挽救生命為目的的開顱、剖胸、剖腹、截肢等手術(shù)，擴展區(qū)主要進行一般清創(chuàng)縫合、筋骨膜室切開減壓、外固定等操作。在蘆山地震期間，共計進行手術(shù)71臺次，其中也包含了在蘆山后期進行的宮外孕和人流手術(shù)。圖7為蘆山地震災(zāi)區(qū)手術(shù)現(xiàn)場。

圖7 蘆山地震災(zāi)區(qū)手術(shù)現(xiàn)場

因為地震，當(dāng)?shù)蒯t(yī)療機構(gòu)受損，現(xiàn)場醫(yī)療救治條件有限，傷員數(shù)量大，道路毀壞，醫(yī)療救治矛盾突出，大多數(shù)頭胸腹嚴重損傷者在現(xiàn)場死亡，能后送的傷員也大部分難以避免截肢。為了最大限度減少人員死亡、降低傷殘程度，有必要將手術(shù)平臺前移[10]，多功能方艙式手術(shù)車很好地解決了這一問題。

4 結(jié)語

新型多功能方艙式手術(shù)車配置的抗顛簸緩沖裝置有效提高了車輛的通過性，同時能夠更好地保護醫(yī)療方艙及艙內(nèi)醫(yī)療設(shè)備；車載空氣凈化系統(tǒng)提高了手術(shù)區(qū)的空氣潔凈度，改善了手術(shù)室環(huán)境；方艙升降裝置實現(xiàn)了整體自裝卸，技術(shù)保障模塊提高了自身持續(xù)工作的能力，因此，具有廣闊的市場前景。

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