【作 者】孫建軍，魏建倉，吳太虎，孟興菊

軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所，天津， 300161

0 引言

在突發(fā)性災害醫(yī)學救援或戰(zhàn)傷救治中[1]，溫度對于醫(yī)用物資非常重要，要對所使用的藥品、生物制品、血液及血液制品[2]等溫度敏感物資進行低溫保存，因此需要一款能適應野外惡劣環(huán)境因素，且性能可靠、堅固耐用、易于攜行和運輸?shù)牡蜏乇?。在“汶川地震”和“玉樹地震”中部隊各級醫(yī)療單位和國家級醫(yī)療救援隊的醫(yī)用冰箱裝備相對單一，其容量小，制冷速度慢，勤務適應性差[4]，難以滿足災害救援或戰(zhàn)爭條件下醫(yī)用物資的低溫貯存條件[5]。據文獻[3][4]報導，早在1976年就有折疊式冰箱設計。英國軍方于2007年研制了新式的APRS可拆卸冰箱，用于5℃冷藏食品或藥品儲藏。APRS采用完全可拆卸結構，其折疊需要將軟體保溫罩以及折疊框架從制冷主機上拆卸下來，折疊和組裝過程復雜，而且附件較多，不便于使用和保存。本文報告研制的醫(yī)用折疊冰箱，結合模塊化和一體化設計理念，保溫外罩、折疊框架與制冷主機有機集成，展收迅速，折收后攜運方便。該設備采用壓縮機強迫冷風循環(huán)結構，制冷迅速均勻，儲藏室空間大，設計新穎，能夠滿足惡劣環(huán)境下醫(yī)用溫度敏感物資的野外儲存需要，勤務適應性強，因此在醫(yī)用物資野外應急貯存方面應用前景廣闊。

1 結構設計

1.1 底座結構設計

底座主要由保溫夾層、強迫冷風循環(huán)和壓縮機制冷系統(tǒng)三大部分組成。保溫箱體采用全塑化一體成型技術，結合聚氨酯均勻發(fā)泡工藝在箱體夾層形成有效的保溫絕熱效果。箱體整體成型能夠避免廢液、飛濺物等對制冷循環(huán)室的侵蝕，提高制冷循環(huán)室抗沖擊、承重等方面的力學性能。圖1制冷風冷循環(huán)主要包括壓縮機與冷凝器的外部散熱風道和系統(tǒng)制冷的內部風冷循環(huán)風道。外部散熱風道構成單向通風路徑，能將壓縮機和冷凝器的熱量有效導出[6]。如圖2所示內部風冷循環(huán)風道，主要依靠冷風循環(huán)風機將冷量吹向箱體頂部，依靠循環(huán)風道回風和冷量的自然下沉及擴散均勻制冷。因此，內外通風設計的好壞直接影響制冷效果。

圖1 風道結構解析圖Fig.1 Air channel structure diagram

圖2 冷風循環(huán)結構Fig. 2 Loop structure of cold air channel

1.2 折疊結構

如圖3所示折疊結構主要包括折疊框架、擱物托盤、箱體支撐架等三部分，融合了保溫、折疊、使用和運輸?shù)榷喾N技術設計要點。折疊框架由可拆卸折疊桿和鉸鏈連接扣組成，固定在基座上，可整體拔出，可折疊框架脫離箱體儲存時，也可以直接由中間鉸鏈連接扣直接折疊。文獻[4]、[7]的折疊結構和本設計類似，但其折疊箱體不是柔性設計，箱體相對笨拙。本折疊冰箱操作簡單，一體化設計，掛接托盤后可穩(wěn)定支撐箱體，展收便捷，方便使用。

圖3 折疊結構設計圖Fig.3 Folding structure design

1.3 柔性保溫外罩設計

保溫外罩組成結構如圖4所示，由中間的玻璃棉保溫層[7]，保溫層兩側的防輻射鋁箔布，以及外層的迷彩帆布，依折疊框架的外形需求縫合而成，開口處設計密封保溫邊帶，以減少拉鏈處冷量散失和水分的凝結。圖5所示為框架展開結構，外罩加裝過稱為：將固定在基座上的折疊框架撐開，通過懸掛的金屬托盤支撐固定住框架，保溫罩采用前后雙開門設計，底部粘貼固定在制冷循環(huán)室上。使用時，拉開前后的拉鏈，保溫罩即可隨框架一起折疊與展開，無需將外罩取下，便于使用，且減少了附件，利于攜運。

圖4 保溫外罩組成結構Fig.4 Insulated cover composition

圖5 框架展開結構Fig.5 Framework structure when expanded

制冷系統(tǒng)結構[8]、電子控制設計和軟件工作流程分別如圖6、圖7和圖8所示。

圖6 制冷系統(tǒng)結構Fig.6 Cooling system composition

圖7 折疊冰箱控制系統(tǒng)電路框圖Fig. 7 Electrical control Block diagram for folding fridge

圖8 軟件工作流程圖Fig. 8 Software fl ow chart

2 性能試驗

溫度測量采用文獻[9]所述的智能溫度記錄儀。圖9的降溫性能試驗表明，空箱在1 h內降溫達27oC，2 h內能降溫40oC，降溫性能優(yōu)異，且溫度均勻在±1oC范圍以內，能有效保證溫場的均衡。圖10的保溫性能試驗表明7min過程內，溫升不超過5 .6℃，三個不同數(shù)據點溫度差異均勻在±1℃范圍以內，具有良好的保溫效果。如果附加所儲藏物品的儲冷能力，溫度特性將會更好。圖11 為加30L水作為負載測試的保溫性能，可見每隔2h溫度升高不超過8℃的尖峰，是壓縮機系統(tǒng)化霜產生的溫升。而從圖12的原始數(shù)據分析，可以看到1min間隔的整體動態(tài)記錄效果，整個溫度呈波浪形，穩(wěn)定在1～5℃范圍之內，溫度性能十分優(yōu)異。

圖9 降溫性能試驗Fig.9 Cooling performance test

圖10 保溫性能試驗Fig.10 Thermal Insulation performance test

圖11 10min間隔負載性能圖Fig.11 Load performance chart for 10-minute interval

圖12 1min間隔負載性能圖Fig.12 Load performance chart for 1-minute interval

3 結論

該醫(yī)用折疊冰箱按照GJB150A-2009標準[10]要求，在中國包裝科研測試中心進行了高溫、低溫、濕熱、振動、沖擊、低氣壓等基本性能試驗，并在解放軍第254醫(yī)院及海軍總醫(yī)院等單位進行了實際應用評估，已于2010年底批量裝備了國家級應急醫(yī)療救援隊。試驗和實踐應用證明：該冰箱可靠穩(wěn)定在1～6℃范圍，環(huán)境適應能力強，能夠滿足地震災害救援、抗擊流行病、反恐、維和等突發(fā)性醫(yī)療救援或戰(zhàn)時醫(yī)用物資應急貯存，是一款展收迅速、儲運方便、堅固耐用的醫(yī)用物資野外低溫保障設備。

[1] 吳衛(wèi)星, 楊寧, 欒堯. 突發(fā)事件時血液供應方式的探討 [J]. 中國輸血雜志, 2006, 19(2): 165-167.

[2] Viviana V. Johnson, Sean A. Swiatkowski.Scientific aspects of supplying blood to distant military theaters [J]. Curr Opinion Hematol, 2004, 14(6): 694-699.

[3] 王海林, 欒建鳳, 劉衛(wèi), 等. 四川汶川抗震救災野戰(zhàn)條件下血液的儲存[J]. 中國輸血雜志, 2008, 21(8): 594-595.

[4] Billy L. Rose. Portable, foldable evaporative cooler [P]. U.S,4038836. 1977

[5] WHO. Safe vaccine handling, cold chain and immunizations [M].Geneva: 1998

[6] 王永祿. 提高風冷電冰箱蒸發(fā)器傳熱效率的有效途徑 [J]. 家用電器科技, 2000(3): 55-56.

[7] Ahmed Saleh. Portable refrigeration assemblies[P]. UK,GB2250084A. 1992

[8] 傅征, 霍忠厚, 王政,等. 軍隊衛(wèi)生裝備學 [M]. 北京:人民軍醫(yī)出版社, 2004

[9] 吳太虎, 孫建軍, 劉洋, 等. 小型血液溫度監(jiān)測記錄儀研制 [J]. 中國醫(yī)療器械信息, 2006, 12(9): 21-24.

[10] 王黎明, 董欣, 石健等.GJB150A-2009軍用裝備實驗室環(huán)境實驗方法第一部分: 通用要求 [S]. 北京:中國人民解放軍總裝備部批準, 2009-08-01實施.