一款新型多功能方舱式手术车的设计

田祥林，乔 慧，王娜娜，肖 爽，肖 勇，胡 平

0 引言

我国地域广阔，地形交通复杂，且处于工业化快速发展中，各种自然灾害、交通事故等频繁发生，严重威胁人民的生命财产安全[1]。目前，国内用于医疗应急救援的手术车没有空气净化、整体自装卸等功能，在参与医疗救援活动时受到一定的限制。因此，研究开发具有车载空气净化功能使手术区的空气洁净度达到Ⅱ级手术室标准，以改善救援现场的手术环境；同时在救援现场避免使用起重机等吊装工具，实现整体自装卸；并带有技术保障模块，为手术医疗方舱提供水、电、氧气的保障。该新型多功能方舱式手术车首次运用车载空气净化、抗颠簸缓冲装置和垂直自装卸等技术，填补了国内的空白。

1 手术车的设计

1.1 主要构成

手术车主要由运输底盘（加装抗颠簸缓冲装置）、医疗方舱、技术保障模块、方舱升降装置、医疗设备等组成。

手术车带有车载空气净化系统，在野外条件下可保障手术室的空气洁净度达到Ⅱ级手术室标准；底盘加装的抗颠簸缓冲装置在延长车辆使用寿命和提高车辆通过性的同时，能够更好地保护方舱及舱内的医疗设备；随车配置的方舱电动升降装置摆脱了起重吊装设备，能够手动或电动操作升降装置将方舱降至地面，并自动调节方舱水平，方便医务人员和伤病员进出医疗方舱；技术保障模块由供水、供电和氧气供应等系统组成，供水系统的水箱容积为300 L，并可随时加水，配置的超静音发电机组能够在无外援的情况下独立工作6 h以上，保障手术顺利进行，氧气供应由2个40 L气瓶组成，实现不间断供氧，大大提高了手术车在运输和使用过程中的环境适应性和实用性。整车外形如图1所示。

图1 手术车外形

1.2 医疗方舱设计

1.2.1 尺寸

医疗方舱为20 ft（1 ft=0.304 8 m）标准方舱，带单边扩展[2]，方舱外部尺寸（长×宽×高）为6 058 mm×2 438 mm×2 438 mm，方舱扩展部分展开后能够增加手术区面积，达到17 m2。

1.2.2 方舱布局

方舱分为电控间、手术准备区和手术区[3]。设有医务人员和患者单独通道，医务人员从左侧前门进入手术准备区，伤病员从后部尾门进入手术区。右侧前部为电控间，里面装有电气控制柜、不间断电源、隔离变压器和洁净空气调节器主机；手术准备区有洗手池、吊柜（储物柜）和坐柜；手术区配置一张多功能手术床、无影灯、麻醉机、监护仪、高频电刀、多功能动力钻锯系统、吸引器等医疗设备。其中无影灯、观片灯、器械柜、情报面板、记录板、氧气瓶均嵌入隔墙中；手术床、麻醉机、多功能动力钻锯系统等为可移动式设备，运输时固定于底板及右侧墙壁；监护仪、除颤仪、高频电刀、吸引器等设备装入设备柜靠墙固定。方舱具体布局如图2所示。

图2 方舱布局

1.2.3 主要装置

1.2.3.1 车载空气净化系统

医疗方舱内的手术区受尺寸和运输条件限制，在构造上有别于医院洁净手术部，它不是简单的将医院空气净化系统按比例缩放移植上去，而且除了满足高度集成后的小型化，还要考虑车载的可靠性、抗震性，以及使用过程中的耐久性、可维修性。空气净化系统的设计依照国家标准[4]强制性条款进行配置。

系统由冷暖空调，加（除）湿器，送风系统，回风系统，初、中、高效三级过滤装置等组成。经净化后的空气在手术床区域洁净度达到1 000级，在周边区域达到10 000级，并能调节手术室内的风速、温度、湿度、气压等[5]。该装置能在外界环境温度为40℃时，1 h内将车厢内的温度（平均温度）降至30℃以下。供暖装置能在-25℃条件下，1 h将车厢内的温度升至18℃以上。空气净化流程如图3所示。

图3 空气净化流程

1.2.3.2 技术保障模块

技术保障模块由供电系统、供水系统、供气系统等组成。

（1）电气系统：由电控箱、UPS电源箱、照明灯、插座和线路等组成，供电方式主要有市电、发电机组、不间断电源（UPS）3种形式，实现三相交流380 V、单相交流220 V及直流24 V供电。通过配电系统转换开关，选择输入电源电压，配电系统设置有总保护开关，并配置各分路保护开关控制各用电设备，配电系统面板有电压电流表、频率表、电源指示灯。

系统具有漏电保护和过电流、电源滤波和防雷击保护等功能，当电气系统出现漏电、负载设备发生短路时，控制开关断路器能自动切断舱内设备的电源，保证设备安全使用。为应对突发性断电，保证手术顺利进行，系统还配备有不间断电源，实现意外停电情况下不小于2 h的短暂手术电力保障功能。

自带超静音发电机组，在无外电情况下能独立供电，保障手术的顺利完成，发电机独立工作时间为6 h以上。

（2）供水系统：由水泵、电加热器、水箱、供水管路和排水管路等组成，为医护人员洗手、清洗手术器械提供冷热水和空气净化系统加湿器供水。水箱采用不锈钢材质，容积为300 L，洗手池为感应式龙头，水温可调。

（3）供气系统[6]：它是医疗手术方舱的重要组成部分，用于一般患者吸氧、危急患者吸氧（呼吸机）、手术麻醉机用氧及药物的雾化等。整个系统执行GB 4962—1985《氧气使用安全技术规程》标准和GB 50177—2005、GB 50031—1991、GB 50030—1991《气体建站规范》标准。系统嵌入墙体，主要由2个40 L的医用氧气瓶、自动气体切换箱（含左右进气压力表、输出压力表、左右报警、输出报警、左右指示、输出指示等）、阀件、供氧管路系统和气体终端等组成，实现供氧的连续性。

1.2.3.3 升降装置

在方舱四角装有电动升降装置，可以方便地把方舱从运输底盘上卸下和装上，在场地狭小无法使用吊车、铲车的情况下，实现整体自装卸。操作时4根升降柱可以单独动作也可以同时动作，可以选择电动或手动操作，同时装置内有调平传感器，可以自动调节方舱的水平，降低了方舱对地面平整度的要求。方舱的升降装置大大地提高了医疗方舱的机动性和适应性。其最大举升质量为8 t，最大举升高度为1 700 mm。外形如图4所示。

1.3 底盘的选择

1.3.1 底盘

手术车底盘由东风商用车公司DFL5160XXYBX1A型二类运输车底盘进行改装，满足装载医疗方舱对长度和质量的要求，整车稳定性好、机动性强、适合高原环境运输条件，底盘外形如图5所示。

1.3.2 抗颠簸缓冲装置

为了更好地提高汽车的通过性能和保护方舱及舱内的医疗设备，在底盘上安装了抗颠簸缓冲装置[7]。

传统的车辆是用骑马螺栓和连接板将大梁和副梁连接在一起，对整个车辆来讲是刚性连接，在崎岖的路面行驶时产生的巨大扭力通过底盘直接传递到上装设备，对车辆和上装设备产生巨大的破坏力，大大缩短其使用寿命。

图4 升降装置

图5 底盘外形图

抗颠簸缓冲装置通过特殊的模块化结构设计[8]，采用高强度材料和特殊缓冲减震装置、专用方舱锁具等零部件，在大梁和上装之间形成柔性连接[9]，避免了传统刚性连接结构的弊端，提高了车辆的通过性和安全性，延长了汽车（尤其是在崎岖的路面行驶）的使用寿命，更有效地保护了医疗方舱和内部医疗设备。其结构如图6所示。

图6 抗颠簸缓冲装置结构

2 手术车实现功能

该手术车主要有以下功能：

（1）手术区洁净度达到国家Ⅱ级洁净手术室标准，可以进行普外科、泌尿外科、肝胆胰外科、妇产科、骨科等手术。

（2）底盘加装先进的抗颠簸缓冲装置，提高了车辆的通过性，同时更好地保护了方舱及舱内医疗设备。

（3）方舱配有电动升降装置，实现了整体自装卸，摆脱了依靠起重机进行吊装的局限性；方舱卸至地面后还可与帐篷实现无缝对接，帐篷可用于术前检查和病房，扩大医疗区面积。

（4）技术保障模块实现了独立供水供电，自我保障能力强。

（5）医疗方舱可通过公路、铁路、舰船和救援直升机运输。

3 应用及评价

2013年4月20日四川芦山发生7.0级强烈地震，该手术车随国家（重庆）紧急医学救援队到达重灾区芦山县城，21日0：30到达，8：00开始收治伤病员，将手术方舱分为2个区域进行使用：手术区主要进行以挽救生命为目的的开颅、剖胸、剖腹、截肢等手术，扩展区主要进行一般清创缝合、筋骨膜室切开减压、外固定等操作。在芦山地震期间，共计进行手术71台次，其中也包含了在芦山后期进行的宫外孕和人流手术。图7为芦山地震灾区手术现场。

图7 芦山地震灾区手术现场

因为地震，当地医疗机构受损，现场医疗救治条件有限，伤员数量大，道路毁坏，医疗救治矛盾突出，大多数头胸腹严重损伤者在现场死亡，能后送的伤员也大部分难以避免截肢。为了最大限度减少人员死亡、降低伤残程度，有必要将手术平台前移[10]，多功能方舱式手术车很好地解决了这一问题。

4 结语

新型多功能方舱式手术车配置的抗颠簸缓冲装置有效提高了车辆的通过性，同时能够更好地保护医疗方舱及舱内医疗设备；车载空气净化系统提高了手术区的空气洁净度，改善了手术室环境；方舱升降装置实现了整体自装卸，技术保障模块提高了自身持续工作的能力，因此，具有广阔的市场前景。

[1]徐如祥.地震灾害医学——汶川特大地震回顾与经验总结[M].北京：人民军医出版社，2009.

[2] 蔡安宁.洁净手术方舱：中国，ZL201110229941.9[P].2013-08-28.

[3] 孙景工，赵秀国，谭树林，等.医用洁净手术车的研究与设计[J].中国医学装备，2012，9（1）：2-4.

[4]GB 50333—2002 医院洁净手术部建筑技术规范[S].

[5] 朱明杰，徐文华.关于洁净手术局部压力控制的讨论[J].洁净与空调技术，2007（1）：22-25.

[6] GB 50751—2012 医用气体工程技术规范[S].

[7] Crossmobil GmbH.Heavy Goods Vehicle：Germany，EP1231129A2[P].2002-08-14.

[8] 徐达，蒋崇贤.专用汽车结构与设计[M].北京：北京理工大学出版社，1998.

[9]Zeppelin-Systemtechnik GmbH.Truck：Germany，EP0583750A2[P].1997-05-27.

[10]都定元，黄光斌，胡平，等.移动急救（手术）医院的研制及其在4.20芦山地震医学救援中的应用[J].中华卫生应急杂志，2013（6）：95-97.