層流負(fù)壓救護(hù)車的研制探究

李風(fēng)雷

珠海鵬宇汽車有限公司 廣東珠海 519000

1 負(fù)壓救護(hù)車的研制問題

在就醫(yī)、轉(zhuǎn)院等過程中，烈性傳染病患者呼吸產(chǎn)生的生物氣溶膠具有高度傳染性，如果停留在救護(hù)車等密閉空間中容易給醫(yī)務(wù)人員帶來人身威脅。負(fù)壓救護(hù)車由于配備了負(fù)壓防護(hù)裝置，因此能夠以負(fù)壓排風(fēng)方式實(shí)現(xiàn)車內(nèi)污染空氣濾除，借助高效過濾器加強(qiáng)有害物質(zhì)處理，然后通過排風(fēng)法蘭將潔凈空氣排出，避免沿途環(huán)境受到污染[1]。

采用該裝置后，救護(hù)車內(nèi)將形成不低于-40 Pa的負(fù)壓防護(hù)，對(duì)生物氣溶膠的濾除率平均達(dá)到99.93%以上。但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，由于救護(hù)車內(nèi)左側(cè)布置擔(dān)架等設(shè)施，右側(cè)為固定座椅，高效過濾器和離心風(fēng)機(jī)等裝置通常布置在病人頭部和座椅下方，因此造成車內(nèi)氣體流量單一，在負(fù)壓值較低時(shí)容易導(dǎo)致車廂中部、尾部和兩側(cè)壁的氣流組織產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)，從而造成車內(nèi)污染物擴(kuò)散，難以及時(shí)排除的問題。此外，受氣流組織分布因素影響，車內(nèi)熱舒適性較低，不利于醫(yī)務(wù)人員開展救護(hù)工作。

2 層流負(fù)壓裝置及救護(hù)車的研制思路

由于艙內(nèi)需要布置擔(dān)架、醫(yī)藥柜等各種設(shè)施，空間十分緊湊，所以需要采用負(fù)壓?jiǎn)蜗蛄鞣绞綄?shí)現(xiàn)自然進(jìn)風(fēng)和強(qiáng)制排風(fēng)[2]。依靠室內(nèi)外空氣壓差換氣，能夠保證換氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為人員操作提供便利，避免使用的裝置占據(jù)過多艙內(nèi)空間。

研制層流負(fù)壓裝置及救護(hù)車，需要在救護(hù)車艙體末端布置兩個(gè)負(fù)壓風(fēng)機(jī)，在艙體內(nèi)部布置入風(fēng)口，外部布置出風(fēng)口。利用艙體內(nèi)壓差表對(duì)艙體內(nèi)外壓差進(jìn)行顯示，能夠?yàn)閴翰畹恼{(diào)節(jié)控制提供支持。通過在負(fù)壓風(fēng)機(jī)入風(fēng)口和排風(fēng)口位置布置過濾裝置，能夠?qū)⒖諝庵械纳餁馊苣z等有害物質(zhì)濾除，保證排出的空氣無污染。與此同時(shí)，救護(hù)車內(nèi)配置空調(diào)及控制面板，連接空調(diào)電實(shí)現(xiàn)艙體內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制，保證空調(diào)溫度與艙體內(nèi)溫度相同。

在實(shí)際操作中，可以根據(jù)病患生命體征、救治設(shè)備使用環(huán)境條件、救治使用試劑材料鮮活度等各種因素進(jìn)行艙體內(nèi)溫度設(shè)定。根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的艙體內(nèi)溫度，對(duì)負(fù)壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，不僅可以使艙體內(nèi)維持適宜溫度，也能避免壓差過大，達(dá)到提供舒適、穩(wěn)定救護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。由于負(fù)壓風(fēng)機(jī)布置在艙體兩側(cè)末端，可以通過提供定向氣流避免渦流發(fā)生，因此能夠有效防止救護(hù)車內(nèi)生物氣溶膠擴(kuò)散，為醫(yī)務(wù)人員提供健康保障。

3 層流負(fù)壓裝置及救護(hù)車的研制方案

3.1 裝置原理

結(jié)合裝置研制思路，為保證裝置能夠可靠工作，需要解決壓差控制問題?，F(xiàn)階段救護(hù)車的車型較多，由不同廠家生產(chǎn)，容易造成救護(hù)車艙體密封性較差。因此要想有效實(shí)現(xiàn)壓差控制，需要保證研制的層流負(fù)壓裝置具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)壓差。

預(yù)設(shè)艙體負(fù)壓范圍在P1～P2（P1

在壓差比P1小的情況下，需要減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如果壓差超出P2，需要先判定T是否在預(yù)設(shè)范圍：如果T在預(yù)設(shè)范圍，可以提升風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；不在預(yù)設(shè)范圍，則需要先調(diào)節(jié)溫度，然后重新判定壓差是否達(dá)到要求。

在溫度控制上，需要優(yōu)先保證病患生命體征平穩(wěn)，假設(shè)預(yù)設(shè)溫度在T1～T2（T1

式中，A、B、W分別為患者實(shí)際年齡、患者實(shí)時(shí)體溫和室外實(shí)時(shí)溫度。根據(jù)室外實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，需要設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)室溫和年齡矩陣（Ai，T01i），Ai指的是年齡段，T01i為各年齡段對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)室溫，每10歲為一個(gè)年齡段，能夠得到A1為0～10歲，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)室溫為T011，以此類推。設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)室溫和體溫矩陣（Bi，T02i），Ai指的是體溫，T02i為對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)室溫。設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)室溫與室外溫度矩陣（Wi，T03i），其中，Wi表示室外溫度，T03i表示對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)室溫，Wi共劃分為18℃以下、18～28℃之間和28℃以上三個(gè)階段，分別設(shè)定對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)室溫，能夠得到：

3.2 結(jié)構(gòu)布局

將研制的層流負(fù)壓裝置布置在救護(hù)車內(nèi)，可知裝置除了包含負(fù)壓風(fēng)機(jī)、艙體、壓差表、空調(diào)和空調(diào)控制面板五個(gè)部分，還需配置冷凝水收集器、過濾裝置、消毒燈等各類設(shè)施，需要做到合理排布保證裝置發(fā)揮最強(qiáng)功效。

艙體為長(zhǎng)方體空間，靠近頂端設(shè)置橫向排列的空調(diào)出風(fēng)口，為圓形層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)，靠近底端位置布置長(zhǎng)條形的空調(diào)回風(fēng)口，為多組層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)。出風(fēng)口產(chǎn)生的空氣流作用將給氣體提供一個(gè)初速度，促進(jìn)艙體內(nèi)空氣流動(dòng)，距離出風(fēng)口越遠(yuǎn)的位置初速度越小?？照{(diào)排出的新風(fēng)將從艙體上方排出，沿著頂部運(yùn)動(dòng)至布置在艙體末端的負(fù)壓風(fēng)機(jī)周圍，使氣體再次被加速，進(jìn)入風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口。空調(diào)回風(fēng)口位于出風(fēng)口正下方，能夠產(chǎn)生吸力作用，吸入一定空氣，并通過空調(diào)出風(fēng)口排出，促使多數(shù)空氣被艙體末端負(fù)壓風(fēng)機(jī)吸入，凈化后排出艙體[3]。受氣流組織的影響，氣體將沿著單一路徑流動(dòng)，避免渦流的產(chǎn)生（見圖1）。

圖1 層流負(fù)壓救護(hù)車氣體流向圖

為使負(fù)壓環(huán)境中的氣體得到消毒處理，除了在風(fēng)機(jī)周圍布置過濾裝置，在空調(diào)出風(fēng)口和回風(fēng)口周圍也分別布置了兩個(gè)過濾裝置。裝置采用高效過濾器，在氣體經(jīng)過過濾裝置后，污染物將被濾芯濾除。采用的濾芯為濾筒，中心為氣體流動(dòng)通道，能夠使氣體被徑向排出。采用的濾筒包含三道濾芯，與負(fù)壓風(fēng)機(jī)共同構(gòu)成凈化裝置模塊，能夠使風(fēng)機(jī)內(nèi)的氣體得到高效過濾，將空氣中大部分有害病毒和顆粒去除，確保排出艙外的氣體干凈無污染，不會(huì)給人體帶來危害。進(jìn)入空調(diào)的氣體同樣經(jīng)過過濾，能夠保證空調(diào)內(nèi)循環(huán)氣體無污染，為醫(yī)務(wù)人員提供保護(hù)的同時(shí)，避免給外界帶來傷害。

為加強(qiáng)艙內(nèi)消毒，需要在艙體內(nèi)布置多個(gè)消毒燈和兩個(gè)開關(guān)。消毒燈通過與開關(guān)連接，用于艙體內(nèi)氣體消毒。考慮到紫外線對(duì)人體將產(chǎn)生輻射作用，需要布置在過濾器后方，使過濾器產(chǎn)生遮擋作用[4]。利用一個(gè)開關(guān)與不同消毒燈連接，可以實(shí)現(xiàn)燈的開關(guān)控制。剩下一個(gè)開關(guān)連接負(fù)壓風(fēng)機(jī)，用于控制風(fēng)機(jī)啟停。

此外，需要布置冷凝水收集器和管道，用于收集空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水?？照{(diào)采用冷熱一體機(jī)，內(nèi)部有冷凝器，產(chǎn)生的液體可能帶有病毒。通過在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道上布置冷凝水收集器，可以利用排氣管上的溫度對(duì)液體進(jìn)行氣化消毒。利用管道可以將冷凝器中的液體導(dǎo)入至收集器，使液體經(jīng)過氣化消毒后排出艙體。

3.3 設(shè)施應(yīng)用

在救護(hù)車應(yīng)用實(shí)踐中，配備層流負(fù)壓裝置的救護(hù)車（見圖2）車內(nèi)氣體發(fā)生的循環(huán)流動(dòng)包含兩種：一種由負(fù)壓裝置引起；另一種由空調(diào)氣體引起。

圖2 層流負(fù)壓救護(hù)車布局圖

利用負(fù)壓裝置加強(qiáng)壓差控制，能夠使車內(nèi)氣體始終比外界氣壓低，憑借渦輪風(fēng)機(jī)，將車內(nèi)氣體輸送至外部。受艙體密封性和進(jìn)風(fēng)口尺寸大小的影響，艙體氣壓值需要根據(jù)進(jìn)入氣體量、原有氣體量和排出氣體量確認(rèn)。使用渦輪風(fēng)機(jī)能夠排出大量氣體，保證超出進(jìn)入艙體內(nèi)的氣體，因此能夠使艙體內(nèi)維持負(fù)壓狀態(tài)。

救護(hù)車采用的空調(diào)系統(tǒng)包含室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和開放換氣系統(tǒng)。前者包含的出風(fēng)口和回風(fēng)口均在艙體內(nèi)，后者則是在空調(diào)出風(fēng)口位置連接換氣扇，通過艙體頂部換氣扇連接外界，為空調(diào)引入新風(fēng)。想要使艙體內(nèi)負(fù)壓環(huán)境保持相對(duì)穩(wěn)定，還要加強(qiáng)新風(fēng)口和風(fēng)機(jī)出風(fēng)口氣體流量和流速的控制。

采用密封良好的艙體，在上部布置換氣扇后，在艙體上部布置空調(diào)排風(fēng)口，并在下部布置回風(fēng)口，需要使回風(fēng)口和排風(fēng)口均靠近艙體前端。在末端布置兩個(gè)渦流風(fēng)機(jī)，并在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口位置布置空氣凈化裝置，能夠加強(qiáng)氣流組織分布管理，保證內(nèi)部氣流穩(wěn)定。在空調(diào)出風(fēng)口位置布置12 V消毒燈，能夠?qū)照{(diào)排出的氣體進(jìn)行消毒。駕駛室內(nèi)配置的空調(diào)與艙體內(nèi)空調(diào)相互獨(dú)立，內(nèi)部同樣設(shè)置殺毒過濾網(wǎng)，避免空氣中病菌進(jìn)入艙體。在使用負(fù)壓裝置時(shí)，人員可以打開開關(guān)，并根據(jù)實(shí)時(shí)顯示的壓差值進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并利用內(nèi)部設(shè)置的空調(diào)控制面板實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。

艙體外部為駕駛艙，與艙體間設(shè)置密封觀察窗，人員能夠通過透明玻璃與外部人員交流。中隔墻采用PVC材料，保證質(zhì)量較輕的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效隔離，避免病毒在不同空間傳播，同時(shí)具有抗菌功能和抗腐蝕性，可以利用消毒劑等消毒。艙體內(nèi)飾采用防紫外線、阻燃和耐沖擊材料，不會(huì)輕易被血跡等污染，便于清洗。

實(shí)際上救護(hù)車需要布置較多的輔助設(shè)備，如醫(yī)護(hù)人員座椅、氧氣瓶、滅火器等。在完成層流負(fù)壓裝置及有關(guān)設(shè)施安裝后，應(yīng)加強(qiáng)其他設(shè)施的應(yīng)用，使救護(hù)車的實(shí)用性、安全性得到增強(qiáng)。在人員座椅設(shè)置上，考慮艙體內(nèi)需要容納上車擔(dān)架，可以在擔(dān)架前方布置人員座椅，方便人員隨時(shí)觀察患者情況，把握最佳治療時(shí)機(jī)。在艙體上方需要布置吊柜，用于容納急救物資，采用特殊高分子材料制成，帶有防水、防火和防靜電等特點(diǎn)，同時(shí)重量較輕，不會(huì)造成車體出現(xiàn)偏重問題。在負(fù)壓風(fēng)機(jī)上方，需要布置氧氣瓶，為救治病患提供便利。在擔(dān)架布置上，采用樓梯椅擔(dān)架，可以在拉門一側(cè)固定。救護(hù)車采用雙向拉門，另一側(cè)布置鏟式擔(dān)架，可以結(jié)合病患情況選擇。為保證駕駛員和艙體內(nèi)的人員能夠高效溝通，在艙體內(nèi)布置對(duì)講機(jī)。為保證救護(hù)車安全，在艙體內(nèi)負(fù)壓風(fēng)機(jī)旁布置滅火器，用于在緊急起火的情況下進(jìn)行滅火。

4 結(jié)論

在負(fù)壓救護(hù)車中，負(fù)壓裝置為核心組成部分，能否得到科學(xué)研制將直接影響車內(nèi)生物氣溶膠分布，關(guān)系到醫(yī)務(wù)人員生命安全。研制層流負(fù)壓裝置加強(qiáng)車內(nèi)壓差控制，增強(qiáng)車內(nèi)熱舒適性的同時(shí)，通過實(shí)現(xiàn)救護(hù)車內(nèi)各種防護(hù)設(shè)施的合理排布確保污染氣體及時(shí)經(jīng)過無害化處理排出，避免有毒有害物質(zhì)留在車內(nèi)，能夠使救護(hù)車的安全程度得到提高。