李明，孟曉東，鄭靜晨，徐冬，趙喆，郝昱文，李曉雪

1.武警總醫(yī)院，北京 100039；2.南陽二機(jī)車輛制造有限公司，河南 南陽 473006

引言

目前我國災(zāi)害醫(yī)學(xué)救援主要的救援形式是需要依托“帳篷醫(yī)院”和“野戰(zhàn)方艙”等移動(dòng)醫(yī)療平臺(tái)在救援現(xiàn)場(chǎng)展開救治的“現(xiàn)場(chǎng)救治”模式。由于車載方艙具有機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)能力好、展開快速的優(yōu)點(diǎn)，被視為當(dāng)今世界軍隊(duì)最佳“野戰(zhàn)醫(yī)院”模式之一[1]，也是未來的發(fā)展方向。然而目前現(xiàn)有的車載方艙由于展開面積有限，因此艙內(nèi)功能單一，需要大量的方艙組合才能滿足醫(yī)療保障或醫(yī)療救援的需要。例如“十五”后期，我軍研發(fā)的第二代方艙醫(yī)院系統(tǒng)裝備，即現(xiàn)今使用的戰(zhàn)役衛(wèi)勤快速支援保障系統(tǒng)，就由12臺(tái)方艙組成[2-3]。武警部隊(duì)研制的第一代武警移動(dòng)方艙醫(yī)院，則是以移動(dòng)方艙和帳篷組合的形式，由8臺(tái)方艙、8個(gè)帳篷及2臺(tái)保障車輛組成[4]。過多的方艙和帳篷使得每次任務(wù)出動(dòng)車輛數(shù)量大，增加了保障難度，降低了機(jī)動(dòng)能力，尤其是難以通過空運(yùn)來實(shí)現(xiàn)高速機(jī)動(dòng)。

因此我們研發(fā)出了一種新型的車載醫(yī)療方艙，該方艙能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)擴(kuò)展，具有遠(yuǎn)超以往車載方艙的使用面積，從而一臺(tái)方艙就能集成以往兩三臺(tái)方艙的醫(yī)療功能。該車載方艙能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的調(diào)平和展開，從而具有更快的部署和撤收速度。同時(shí)為該方艙專門設(shè)計(jì)了一體化的環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而具有更好的環(huán)境適應(yīng)能力和自我保障能力。之后，以此方艙為平臺(tái)研制集成各類常規(guī)檢查檢驗(yàn)功能的新型醫(yī)療處置車，并計(jì)劃在以后的工作中逐步以此平臺(tái)為基礎(chǔ)構(gòu)建全新的車載方艙醫(yī)院。

計(jì)劃中以新型大擴(kuò)展比車載醫(yī)療方艙為平臺(tái)構(gòu)建的大擴(kuò)展比車載方艙醫(yī)院的主體將包括外科處置車1輛、綜合處置車1輛、物資供應(yīng)車1輛、保障車1輛、指揮車1輛，根據(jù)需要可額外配置帳篷，預(yù)計(jì)需要6輛車即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)院的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而具有更高的集成度，更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力以及更快的部署速度。整體方案示意圖，見圖1。

圖1 方艙醫(yī)院整體方案示意圖

1 新型大擴(kuò)展比智能拓展車載醫(yī)療方艙的研制

1.1 設(shè)計(jì)思想和方法

該項(xiàng)目的最終目的在于研制新型的環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)、機(jī)動(dòng)能力更強(qiáng)、功能更齊全、部署更快速的災(zāi)害醫(yī)療救援系統(tǒng)，以提升現(xiàn)場(chǎng)救治效能，滿足我國應(yīng)急醫(yī)療救援的實(shí)際需要。以此為目標(biāo)，首先必須保證以下設(shè)計(jì)特點(diǎn)和參數(shù)要求：① 車載方艙必須具有大擴(kuò)展比，能夠?qū)崿F(xiàn)至少3級(jí)擴(kuò)展，保證醫(yī)療布局的面積要求；② 方艙的調(diào)平和擴(kuò)展必須實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)完成，展收快速；③ 車載方艙必須具有高機(jī)動(dòng)性，除能夠自行運(yùn)輸外，整車外形、重量、軸荷、強(qiáng)度等各項(xiàng)性能必須滿足空運(yùn)運(yùn)輸要求；④ 車內(nèi)的設(shè)備必須利于固定和展開，加快醫(yī)療功能的部署速度；⑤ 車載方艙必須具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力和艙內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)能力，能夠在高低溫、雨雪、潮濕等各種惡劣環(huán)境下保證醫(yī)療工作的實(shí)施。

具體的研制工作分為以下7 個(gè)階段：預(yù)研究階段、 概念研發(fā)階段、方案設(shè)計(jì)階段、方案驗(yàn)證階段、工程設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和試驗(yàn)階段。

為保證各個(gè)階段的按時(shí)有效實(shí)施，設(shè)置以下8個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及評(píng)審點(diǎn)：① 研制要求和參數(shù)確認(rèn)及評(píng)審；② 初步方案設(shè)計(jì)及評(píng)審，參研單位確定（招投標(biāo)）；③ 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)設(shè)計(jì)及評(píng)審（包括擴(kuò)展方案、支撐調(diào)平系統(tǒng)、環(huán)境保障系統(tǒng)、醫(yī)療方案、空運(yùn)方案）；④ 整體方案確認(rèn)及評(píng)審；⑤ 擴(kuò)展及支撐調(diào)平系統(tǒng)原理樣機(jī)制作及驗(yàn)證；⑥ 工程設(shè)計(jì)及評(píng)審；⑦樣機(jī)制作、出廠試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收；⑧ 三方試驗(yàn)及最終驗(yàn)收。

在該項(xiàng)目的研制工作中秉承以下的原則：① 項(xiàng)目整體管理，總師單位和各參研單位均由高層管理人員參與，組建專門的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，協(xié)調(diào)推進(jìn)研制工作進(jìn)展；② 重視預(yù)研工作，確保項(xiàng)目方案的合理性和先進(jìn)性；③ 重視策劃和節(jié)點(diǎn)控制，各個(gè)分系統(tǒng)的研制采取同步工程，加快研制進(jìn)程，保證各交付物符合預(yù)定參數(shù)要求。

1.2 整體介紹

智能拓展車載方艙由二類底盤、副車架、方艙艙體（由前艙和后艙兩部分組成）、支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)、擴(kuò)展機(jī)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)等組成，見圖2。

圖2 車載方艙撤收狀態(tài)外形示意圖

車載方艙撤收狀態(tài)的外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為12000 mm× 3450 mm×2500 mm。方艙后艙兩側(cè)可以實(shí)現(xiàn)3級(jí)擴(kuò)展，前艙兩側(cè)可以實(shí)現(xiàn)1級(jí)擴(kuò)展，見圖3，包括設(shè)備和人員的總質(zhì)量為26.2 T。

圖3 車載方艙展開狀態(tài)外形示意圖

擴(kuò)展后內(nèi)部尺寸如下：前擴(kuò)展艙長(zhǎng)5900 mm、寬3450 mm、面積18.2 m2；后擴(kuò)展艙長(zhǎng)12900 mm、寬5088 mm、面積65.6 m2；總面積83.8 m2使用面積大約是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的雙側(cè)擴(kuò)展方艙的2.5 倍。

1.3 底盤及改裝

底盤采用重汽ZZ1317N466GE1二類底盤，該型底盤具有同級(jí)底盤最大的車架可改裝長(zhǎng)度，同時(shí)符合國軍標(biāo)的環(huán)境適應(yīng)性等相關(guān)要求，見圖4。

圖4 底盤外形尺寸示意圖

1.4 方艙支撐、調(diào)平系統(tǒng)

方艙的支撐、調(diào)平系統(tǒng)由副車架、主支腿、滑道支腿、控制系統(tǒng)組成，見圖5。

圖5 方艙支撐調(diào)平系統(tǒng)示意圖

滑軌采用創(chuàng)新的C型多層抽拉結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可以保證各級(jí)滑道上表面處于一個(gè)平面內(nèi)，以便于擴(kuò)展艙的展開，各級(jí)滑道外側(cè)及下部設(shè)置有聚四氟乙烯滑塊，用于固定滑道及減少摩擦力，見圖6。

圖6 方艙滑軌示意圖

滑軌的擴(kuò)展和撤收利用電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，通過齒條，將每一級(jí)滑軌推出，同時(shí)電機(jī)的減速機(jī)上帶有手動(dòng)口，電力無法保障時(shí)可以手動(dòng)展開，見圖7。

副車架和各級(jí)滑軌上各有一組電動(dòng)支腿用以調(diào)平和支撐，支腿采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸縮，同樣帶有手動(dòng)開，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)和手動(dòng)展開，見圖8。

圖7 滑軌擴(kuò)展電機(jī)

圖8 調(diào)平支腿

另外，在副車架及各級(jí)滑軌上安裝有調(diào)平所使用的傾角傳感器，整車安裝17套雙軸傾角傳感器，用以感應(yīng)車輛和滑軌姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平。

1.5 方艙擴(kuò)展系統(tǒng)

不同于以往的翻版式或四板聯(lián)動(dòng)式方艙[5-6]，該方艙的擴(kuò)展采用上下板對(duì)折的方式，后艙每側(cè)3級(jí)擴(kuò)展，前艙每側(cè)1級(jí)擴(kuò)展，每級(jí)擴(kuò)展艙由擴(kuò)展框架、上下板、側(cè)板、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。由電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)與絲杠螺母鉸接的連桿，進(jìn)而由連桿推動(dòng)或拉動(dòng)上、下板實(shí)現(xiàn)對(duì)折或展開，從而實(shí)現(xiàn)各級(jí)擴(kuò)展艙的擴(kuò)展和撤收，見圖9。

圖9 擴(kuò)展結(jié)構(gòu)示意圖

1.6 車載方艙的擴(kuò)展控制

方艙支腿、滑軌、艙體的擴(kuò)展控制系統(tǒng)主要由車載移動(dòng)式控制器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、限位開關(guān)、傾角傳感器及其他控制元件組成，采用CoDeSys 2.3軟件平臺(tái)開發(fā)控制程序，能夠精確控制多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。支腿的伸展及艙體調(diào)平、滑軌的展開、艙體的展開3套控制系統(tǒng)在控制箱內(nèi)整合，實(shí)現(xiàn)方艙的一鍵式自動(dòng)調(diào)平、擴(kuò)展和撤收，僅需3人操作，40 min即可完成艙體展開或撤收工作。3級(jí)擴(kuò)展艙的擴(kuò)展撤收時(shí)間僅略高于以往單級(jí)擴(kuò)展擴(kuò)展艙的擴(kuò)展撤收時(shí)間（30 min）[7]。

1.7 方艙的電氣系統(tǒng)

車載方艙的電氣系統(tǒng)采用多電源自動(dòng)切換的供電模式，整車電源包括外部交流電源、柴油發(fā)電機(jī)（功率5 kW）、底盤蓄電池、功率為10 kVA的不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）光伏發(fā)電裝置[8]。正常工況下，由外部電源車/市電為整個(gè)電氣系統(tǒng)提供電源，此時(shí)UPS電源接入主回路中，并可起到穩(wěn)壓作用，UPS電池處于充電狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生外部供電斷電情況時(shí)，自動(dòng)切換為UPS供電，UPS將自身電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電為艙內(nèi)重要負(fù)載和設(shè)備提供臨時(shí)供電，供電持續(xù)時(shí)間在30 min以內(nèi)。如果短時(shí)間內(nèi)無法排除故障恢復(fù)供電，則將供電模式切換到備用發(fā)電機(jī)供電，保證艙內(nèi)重要負(fù)載和設(shè)備的用電要求。光伏發(fā)電裝置在車輛行駛過程中處于不工作狀態(tài)，當(dāng)車輛停止運(yùn)動(dòng)且發(fā)動(dòng)機(jī)自帶發(fā)電機(jī)不再工作后，光伏發(fā)電裝置開始工作，將光能轉(zhuǎn)化為電能輸送給底盤蓄電池，保證方艙在長(zhǎng)時(shí)間靜止?fàn)顟B(tài)且底盤發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作狀態(tài)下，蓄電池不會(huì)發(fā)生虧電。

1.8 環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案

由于車載方艙面積大、結(jié)構(gòu)特殊，普通的車載方艙空調(diào)無法滿足環(huán)境調(diào)節(jié)要求，因此，專為該方艙創(chuàng)新研制了一套整體空調(diào)系統(tǒng)[9]，空調(diào)系統(tǒng)安裝在駕駛室和艙體之間，通過風(fēng)道向前艙和后艙供風(fēng)，見圖10。該系統(tǒng)整合了制冷、制熱、除濕、通風(fēng)、空氣過濾、制水、行車加熱等功能。

圖10 環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖

1.9 空運(yùn)適應(yīng)性設(shè)計(jì)

為使車載方艙進(jìn)一步符合應(yīng)急災(zāi)害救援要求，針對(duì)國產(chǎn)大飛機(jī)的參數(shù)要求，對(duì)車載方艙的外形尺寸、通過性、重量中心、軸荷、輪胎接地壓力、系固點(diǎn)及系固強(qiáng)度、沖擊等方面進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)和校核，該車載方艙能夠適應(yīng)空運(yùn)運(yùn)輸，在應(yīng)急狀態(tài)下可以通過空運(yùn)快速到達(dá)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)[10-11]。

2 檢查檢驗(yàn)車的研制

以新型大擴(kuò)展比智能拓展車載醫(yī)療方艙為平臺(tái)的檢查檢驗(yàn)車，用于遂行重大災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)大批量傷病員的檢查檢驗(yàn)任務(wù)，也可用于重大事件現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療保障和邊遠(yuǎn)地區(qū)巡診等批量傷病員的檢查檢驗(yàn)任務(wù)。該方艙具有開展CT診斷、X射線診斷、超聲診斷和心電監(jiān)護(hù)等功能，還可以進(jìn)行血液、生化、免疫、細(xì)菌、血型鑒定等檢測(cè)和食品毒物檢測(cè)的功能。

擴(kuò)展艙的頂板上預(yù)制有掛鉤和滑道，在艙體展開用，用醫(yī)用軟隔簾將艙室分隔為以下區(qū)域：CT/X射線檢查區(qū)、CT/X射線控制區(qū)、心電監(jiān)護(hù)區(qū)、超聲檢查區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、緩沖區(qū)（圖11）。一套方艙綜合了過去CT方艙、X線方艙、檢驗(yàn)方艙、通道方艙等3～4輛車才能實(shí)現(xiàn)的檢查檢驗(yàn)功能[12-15]。

圖11 檢查檢驗(yàn)車艙內(nèi)醫(yī)療布局示意圖

其中，將CT/X射線檢查區(qū)放置于較獨(dú)立的前擴(kuò)展艙，在前擴(kuò)展艙艙板、框架、門內(nèi)嵌入鉛版以實(shí)現(xiàn)輻射屏蔽，鉛板依據(jù)CT輻射分布曲線以及防護(hù)的要求，不同的位置嵌入不同的厚度，進(jìn)行適形防護(hù)[16]。

在撤收狀態(tài)，CT及X射線設(shè)備緊固于前擴(kuò)展艙內(nèi)，其余設(shè)備緊固于后擴(kuò)展艙撤收后中部剩余的空間，其中檢驗(yàn)區(qū)設(shè)備比較多，為減少設(shè)備展開時(shí)需要搬動(dòng)的人力，以及便于設(shè)備的撤收、安放，設(shè)計(jì)了一套可以自動(dòng)升降的一體化醫(yī)療設(shè)備箱組，箱組在艙體展開后可以整體推動(dòng)到使用位置。打開箱蓋后，只需一鍵即可將設(shè)備自動(dòng)升起，升起后箱組作為操作平臺(tái)使用。撤收時(shí)只需一鍵即可將設(shè)備下降收回箱內(nèi)，蓋上箱蓋后，推回固定位置，即可整體與箱體安放、固定。該箱組相較于以往的多功能箱組，升降更便捷，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了人員操作（圖12）。

圖12 自動(dòng)升降的一體化醫(yī)療設(shè)備箱組示意圖

3 小結(jié)

新型大擴(kuò)展比智能拓展車載醫(yī)療方艙具備各種傳統(tǒng)醫(yī)療方艙的優(yōu)勢(shì)，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、密封性能、保溫性能、天氣和氣候適應(yīng)能力等，同時(shí)具有更大的使用面積、更快的展開速度、更強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性能。以該型方艙為平臺(tái)研制的醫(yī)療車，以及后續(xù)打造的移動(dòng)醫(yī)院，功能更加齊全，各模塊的組合形式也比較靈活。對(duì)于展開地形的要求較低，適用于進(jìn)一步的功能擴(kuò)展，為災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療救援的理想解決方案，也是更適應(yīng)我國實(shí)際需要的災(zāi)害醫(yī)療救援方案。

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