軍用冷鏈保溫箱的研制

高東旗，楊會(huì)鎖，鄧 兵，李 宏，李金玉，宋文靜，甘 露

軍用冷鏈保溫箱的研制

高東旗，楊會(huì)鎖，鄧 兵，李 宏，李金玉，宋文靜，甘 露

目的：針對(duì)軍隊(duì)平戰(zhàn)條件下疫苗包裝、冷藏、儲(chǔ)運(yùn)等技術(shù)現(xiàn)有的不足，研制一種軍用冷鏈保溫箱。方法：采用獨(dú)特滾塑工藝制作箱體，利用聚酯發(fā)泡工藝制作保溫層，并在箱體上安裝溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，與總監(jiān)測(cè)臺(tái)和使用者保持不間斷信息傳輸，完成全程監(jiān)控。結(jié)果：在外界35℃環(huán)境下，該保溫箱內(nèi)的溫度可維持在2～8℃達(dá)48～72 h，且具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和上傳箱體內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的功能；其抗壓性、抗摔性均符合軍標(biāo)，使用壽命為12 a。結(jié)論：該保溫箱可為災(zāi)害救援、戰(zhàn)時(shí)保障及其他極端條件下的疫苗冷鏈物流提供可靠的保障，可以推廣應(yīng)用。

軍用；冷鏈；保溫箱

0 引言

國(guó)內(nèi)外同類保溫箱的抗壓性、抗摔性均未達(dá)到我國(guó)軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，且使用壽命一般為2～3 a。其包裝功能單一，不能對(duì)藥品起到行之有效的保護(hù)，不具備分發(fā)管理信息功能，更不具備藥品質(zhì)量安全監(jiān)管的功能。目前，冷藏疫苗箱樣式各異，外觀也不盡相同，造成裝備機(jī)械化作業(yè)困難、集裝化儲(chǔ)存供應(yīng)保障不便，產(chǎn)生各種浪費(fèi)現(xiàn)象。部分包裝受研制條件限制，不具有廣泛的適應(yīng)性，不能滿足未來戰(zhàn)爭(zhēng)后勤保障需要。疫苗絕大多數(shù)需要2～8℃儲(chǔ)存，但在疫苗儲(chǔ)運(yùn)過程中，冷鏈設(shè)備未經(jīng)驗(yàn)證、溫控報(bào)警裝置不齊備、疫苗被凍結(jié)等問題均有報(bào)道[1-4]，這就要求疫苗的接收、儲(chǔ)運(yùn)及末端使用的條件進(jìn)一步科學(xué)化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化。另外，提高平戰(zhàn)時(shí)裝備器材保障效率，適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)要求，向“全方位全程化保護(hù)、基數(shù)化儲(chǔ)備、集裝化運(yùn)輸、信息化管理、野戰(zhàn)化供應(yīng)”的方向發(fā)展，也對(duì)疫苗冷鏈保溫箱提出了嚴(yán)格的要求。為此，我們研制了軍用冷鏈保溫箱，現(xiàn)將箱體的性能報(bào)告如下。

1 冷鏈保溫箱的研制

1.1 箱體設(shè)計(jì)

軍用冷鏈保溫箱的箱體制作委托軍工企業(yè)，選用優(yōu)質(zhì)材料，采用先進(jìn)的工藝制成。在箱體上安裝溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，與總監(jiān)測(cè)臺(tái)和使用者保持不間斷信息傳輸，完成全程監(jiān)控。箱體采用獨(dú)特滾塑工藝，一次成型；保溫層采用聚氨酯發(fā)泡充填工藝，隔熱性能優(yōu)良，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.016～0.024 W/m·K，是性能最優(yōu)良的保溫隔熱材料之一。在箱體正面顯示屏上方制作二維碼或一維碼條形標(biāo)志，箱體背面裝有標(biāo)志卡。也可根據(jù)需要，任意變換位置。外形尺寸為640 mm× 440 mm×520 mm（如圖1所示），符合GJB 182A—2000《軍用物資直方體運(yùn)輸包裝尺寸系列》。

圖1 軍用冷鏈保溫箱的箱體外形示意圖

箱體內(nèi)配裝冰排固定架，使功能、空間選用更靈活。加冰排后內(nèi)尺寸為558 mm×260 mm×353 mm，有效內(nèi)容積為51.21 L，質(zhì)量≤12.6 kg。箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)及拉桿如圖2所示。

圖2 軍用冷鏈保溫箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)及拉桿示意圖

1.2 保溫箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

利用嵌入式IAR Embedded Workbench IDE提供一個(gè)框架，選用優(yōu)化的IAR AVR C/C++編譯器、AVR IAR匯編器、通用IAR XLINK Linker、TM IAR C-SPY調(diào)試器、IAR XAR庫(kù)創(chuàng)建器和 IAR XLIB Librarian等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。嵌入式IAR Embedded Workbench適用于大量8位、16位以及32位的微處理器和微控制器。

2 性能測(cè)試

2.1 環(huán)境適應(yīng)性

（1）環(huán)境溫濕度適應(yīng)性試驗(yàn)：按照GJB 150.4—1986《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 低溫試驗(yàn)》和GJB 150.9—1986《軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 濕熱試驗(yàn)》要求的試驗(yàn)方法，按照升溫、高溫高濕、降溫和低溫高濕等試驗(yàn)階段進(jìn)行測(cè)試；（2）防滲漏性能：按照GJB 2711—1996《軍用運(yùn)輸包裝件試驗(yàn)方法》中的方法進(jìn)行試驗(yàn)，采用液壓法觀察箱體的滲漏情況。

2.2 力學(xué)性能

（1）抗跌落性能：按照GJB 2711.1—1996《軍用運(yùn)輸包裝件試驗(yàn)方法 自由跌落試驗(yàn)》要求，采用自由跌落試驗(yàn)。（2）抗壓性能：按照GJB2711.12—1996《軍用運(yùn)輸包裝件試驗(yàn)方法 壓力試驗(yàn)》要求，采用可控水平?jīng)_擊試驗(yàn)。（3）抗振動(dòng)性能：按照GJB 2711—1996規(guī)定的3種振動(dòng)試驗(yàn)方法（正弦定頻振動(dòng)、正弦變頻振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)）進(jìn)行測(cè)試。（4）堆碼性能：按照GJB 2711.13—1996《軍用運(yùn)輸包裝件試驗(yàn)方法 有頂襯堆碼試驗(yàn)》規(guī)定，采用A、B 2種方法測(cè)試。A方法是利用起吊裝置將負(fù)載加到箱體的頂部，B方法是利用壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)箱體頂部加載施壓。

3 結(jié)果

3.1 環(huán)境適應(yīng)性結(jié)果

（1）環(huán)境溫度：在-20和35℃條件下，箱內(nèi)溫度符合2～8℃的貯存運(yùn)輸條件，保溫時(shí)間48～72 h；（2）相對(duì)濕度：20%～98%（25℃）；（3）防滲漏性能：外箱體密封性符合GJB 2711—1996中進(jìn)行試驗(yàn)的規(guī)定，滿足IP55要求；（4）高溫性能、低溫性能：符合GJB 150.9—1986、GJB 150.4—1986規(guī)定。

3.2 力學(xué)結(jié)果

（1）抗跌落性能：符合GJB 2711.1—1996要求，且滿足低溫跌落要求；（2）抗壓性能：符合GJB 2711—1996要求；（3）抗振動(dòng)性能：符合GJB 2711—1996要求；（4）堆碼性能：符合GJB 2711.13—1996要求。

3.3 冷鏈保溫箱溫度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果

3.3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)管

在疫苗冷鏈的流轉(zhuǎn)過程中，疫苗通過冷鏈保溫箱配送到最后的基層接種點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)冷鏈流程監(jiān)管的完全覆蓋，規(guī)避了終端斷鏈的可能性。該系統(tǒng)下的冷鏈保溫箱具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和上傳箱體內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的功能，冷鏈保溫箱內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)可以在箱體外部顯示，并可根據(jù)要求導(dǎo)出，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云端管理平臺(tái)。自疫苗裝入箱內(nèi)直至運(yùn)送到目的地，箱內(nèi)傳感器實(shí)時(shí)收集溫度數(shù)據(jù)、電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)等，操作人員在云端管理平臺(tái)上可以實(shí)時(shí)全程監(jiān)控冷鏈保溫箱的溫度和流轉(zhuǎn)情況。如出現(xiàn)超標(biāo)、斷電等情況，冷鏈保溫箱本身可以進(jìn)行聲光報(bào)警，并且自動(dòng)發(fā)送短信給相關(guān)負(fù)責(zé)人。冷鏈保溫箱上的按鈕具有報(bào)警開關(guān)、報(bào)警上下限設(shè)置等功能，方便使用人員直接在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行簡(jiǎn)單操作。數(shù)據(jù)傳輸基本不受地域、距離影響，只要手機(jī)信號(hào)覆蓋地域均可傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的性能

（1）實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)：每分鐘更新一次，精度為0.1℃。（2）通信信號(hào)：強(qiáng)弱指示。（3）開蓋報(bào)警顯示：箱體打開。（4）電池電量報(bào)警：電池圖標(biāo)1 Hz閃爍、電源指示燈黃色閃爍。（5）溫度臨界預(yù)警：圖形閃爍表示溫度臨界。（6）超溫報(bào)警顯示：圖形閃爍、溫度指示燈紅色閃爍。（7）充電指示：USB充電狀態(tài)下，電池圖標(biāo)顯示電量動(dòng)態(tài)變化。（8）啟用按鍵：按一次后，向后臺(tái)發(fā)送申請(qǐng)啟用消息，運(yùn)行燈由常亮變?yōu)? Hz閃爍，同時(shí)開始保存溫度數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)卡中，并通過通信模塊上報(bào)溫度數(shù)據(jù)，收到后臺(tái)啟用響應(yīng)消息后顯示屏顯示“START OK”，如果接收啟用失敗消息則顯示“START ERR”。（9）航空按鍵：溫度計(jì)上電后，默認(rèn)開啟無(wú)線模塊，顯示屏上顯示“無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度”圖標(biāo)；未啟用狀態(tài)下按本按鍵后，直接關(guān)閉無(wú)線模塊，“無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度”圖標(biāo)消失，再按本按鍵開啟無(wú)線模塊；如果在啟用上報(bào)狀態(tài)，按本按鍵后直接關(guān)閉無(wú)線通信模塊，默認(rèn)4 h后開啟無(wú)線模塊（如圖3所示）。（10）溫度數(shù)據(jù)傳輸開關(guān)（備用）：通過USB傳輸數(shù)據(jù)啟動(dòng)按鍵。

4 討論

冷鏈保溫技術(shù)在食品、藥物、疫苗、血液等的儲(chǔ)運(yùn)中得到廣泛應(yīng)用，在外界溫度為35℃時(shí)，冷藏時(shí)間可維持在1 h 22 min～48 h[4-8]。我中心研制的保溫箱在外界35℃環(huán)境下，采用冰排制冷能保證箱內(nèi)溫度維持在2～8℃達(dá)48～72 h。

圖3 控制面板界面

目前，國(guó)內(nèi)外冷鏈保溫箱大部分只是做到保溫，部分機(jī)構(gòu)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的溫度記錄，但設(shè)備容易損壞。作為冷鏈系統(tǒng)重要組成部分的冷鏈保溫箱，國(guó)內(nèi)外大部分沒有溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊。另外，現(xiàn)在沒有符合部隊(duì)野戰(zhàn)或?yàn)?zāi)害救援要求的冷鏈保溫箱。而我們研究的保溫箱抗壓性、抗摔性均符合軍標(biāo)，使用年限可達(dá)12 a。

軍用冷鏈保溫箱作為后勤保障的重要物資裝備，是不可或缺的載體，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中也起著重要的作用。為綜合改善疫苗的收、驗(yàn)、儲(chǔ)、運(yùn)條件，提高平戰(zhàn)時(shí)裝備器材保障效率，保障疫苗的臨時(shí)貯存和各種交通工具的保溫運(yùn)輸，本項(xiàng)目研制的冷鏈保溫箱配備有智能溫度記錄設(shè)備、全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）導(dǎo)航模塊、通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（general packet radio service，GPRS）通信模塊，具備溫度、地理信息、時(shí)間等數(shù)據(jù)的記錄、儲(chǔ)存、導(dǎo)出、報(bào)警以及打印功能。隨著冷藏儲(chǔ)運(yùn)需求的增加[9]，冷鏈保溫箱技術(shù)及疫苗制作技術(shù)也正在得到完善[10-12]。

5 結(jié)語(yǔ)

本次研制的保溫箱是目前市場(chǎng)上唯一符合軍用標(biāo)準(zhǔn)的冷鏈保溫箱，是在軍標(biāo)以及冷鏈保溫箱國(guó)標(biāo)征求意見稿基礎(chǔ)上研發(fā)的具有實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)功能的冷鏈保溫箱，為災(zāi)害救援、戰(zhàn)時(shí)保障及其他極端條件下的疫苗冷鏈物流提供了可靠的保障。

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（收稿：2014-10-23 修回：2015-01-28）

Development of military cold-chain incubator

GAO Dong-qi,YANG Hui-suo,DENG Bing,LI Hong,LI Jin-yu,SONG Wen-jing,GAN Lu
（Center for Disease Control and Prevention,Beijing Military Area Command,Beijing 100042,China）

ObjectiveTo develop a military cold-chain incubator for vaccine packing,cold storage,transportation and etc.MethodsThe incubator had the body manufactured with rolling molding technique and the incubation layer with polyurethane foam technique.The temperature real-time monitoring device was installed on the incubator body to realize continuous information transmission between the overall monitoring unit and users for whole-course monitoring.ResultsThe incubator had the internal temperature from 2 to 8℃for 48 to 72 hours with the environment temperature of 35℃, and had the functions of monitoring,recording and uploading internal temperature data at real time,which had the compression resistance and etc meet the requirements of military standards and service life of 12 years.ConclusionThe incubator can be used for vaccine cold-chain logistics support in disaster relief,wartime support and other extreme conditions,and is worthy popularizing practically.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（7）：34-36]

military purpose;cold chain;incubator

R318.6；U169.41

A

1003-8868（2015）07-0034-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.07.034

國(guó)家“十二五”科技重大專項(xiàng)課題（2013ZX10004203-001-005）；軍隊(duì)“十二五”重點(diǎn)課題（BWS11J060）；部隊(duì)衛(wèi)生與疾病防控應(yīng)用性研究課題（13BJY15）

高東旗（1963—），男，研究員，主要從事傳染病防控方面的研究工作，E-mail：gaodq1217@163.com。

100042 北京，北京軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心（高東旗，楊會(huì)鎖，鄧 兵，李 宏，李金玉，宋文靜，甘 露）