一种具有双温控血库功能运血车的研制

段德光，孙景工，苏 琛，任旭东，牛 福，刘志国，崔向东，谭树林，张西正

一种具有双温控血库功能运血车的研制

段德光，孙景工，苏 琛，任旭东，牛 福，刘志国，崔向东，谭树林，张西正

本栏目由中国医学装备协会医用车辆专业委员会协办

编者按：随着不断发生的自然灾害带来的伤害的增多以及非战争军事行动的多样化，使得伤病员数量更加庞大、伤情更加复杂、伤势更加严重，必将导致用血量的成倍增加；此外，灾害与战争救治保障的立体性和多维性特点，造成医疗救治保障在空间和时间上的广延性，致使血液的储存和运输需要更长的时间。为此，世界各国加大了对采、运血装备的技术研究。我国以军事医学科学院卫生装备研究所为代表也开展了采、运血技术与装备方面的研究，并研制出了新型采血车、运血车。本期我刊特邀军事医学科学院卫生装备研究所副研究员段德光副主任担任栏目主编，组织相关专家就采血车和运血车的关键技术、装备研制进行论述，敬请关注。

目的：研制一种具有双温控血库功能的运血车。方法：采用越野汽车底盘改装，后车厢设有2个独立血库，制冷机组采用非独立式双温控制冷机组；对车厢壁板断热结构和门框密封结构进行优化设计，提高了车厢的隔热密封性能；对血库内的血架和血筐进行模块化设计，针对血库内气流组织形式与温度分布均衡性进行仿真分析和优化设计，并针对血架进行了隔振缓冲设计。结果：该车2个血库的内部温度可独立设定为4℃或-20℃，实现了“双温双控”，可同时运送需要不同温度条件下保存的成分血液，运输后的血液质量符合相关标准的各项规定，达到人体输注要求。结论：双温控血库功能运血车的研制成功对适应成分血运输保障的迫切需求具有极其重要的意义，可满足军队血液卫勤保障多样化的需求。

双温控血库；血液运输；运血车；研制

0 引言

运血车一般由通用汽车底盘改装，主要设备包括血库、制冷机组、自动恒温控制与报警装置、温度记录仪等[1]。制冷机组是运血车的关键设备，它由蒸发器、冷凝器、压缩机组等组成，可分为独立制冷式机组和非独立式制冷机组。独立式制冷机组自带动力装置（包括发电机组、油箱等），压缩机可以不受车辆发动机运行状态的影响而独立工作，尽而实现血库的温度调节；非独立式制冷机组的压缩机工作的动力则来自汽车发动机。由于运血车的血库容积一般相对较小，与非独立式机组的工作能力相匹配，所以非独立式制冷机组的使用较为普遍。为提高血液在运输途中的动力安全性，运血车一般还配有备用电源系统，可以直接外接市电，以确保制冷机组连续运转[2]。随着成分输血技术的应用普及，按照成分血液制品的不同储存温度的要求，运血车的血库还可设置在不同的工作温度，如悬浮红细胞和全血的保存温度是（4±2）℃，新鲜冰冻血浆的保存温度是（-20±2）℃，血小板的保存温度是22℃[3-4]。为实现一次同时运送多种不同成分血，运血车可设有2～3个独立温控血库。考虑血液运输安全，野战运血车在车身结构、储血设备的设计加工及安装固定等方面采取了适当的减振隔振措施，以适应野战条件下道路差的特点[5-6]。

1 系统设计

1.1 主要功能

研制的运血车主要用于供血站、医院、临时救护所等医疗机构运送需要保温运输的血液、血液制品或生物制品，包括袋装全血、悬浮红细胞或冰冻血浆等，亦可进行短时储存。根据成分血液存储温度的不同，运血车内血库设有2个独立的可自动温控血库，均可设定为（4±2）℃或（-20±2）℃；血液运输后的质量应符合GB 18469《全血及成分血质量要求》中的各项规定，达到人体输注要求。

1.2 整车总体设计

为提高整车越野能力，采用EQ2050型高机动越野汽车底盘改装。改装时，将原车软顶和顶棚骨架拆除，在驾驶员座椅后方加装隔墙，使驾驶室与后车厢分离。驾驶室顶采用金属结构封闭，保证外观协调美观。车厢采用大板式冷藏车厢结构，车厢中部设有隔板，分为前后2个部分，分别作为“前血库”和“后血库”。前血库门设在车厢左、右两侧，为单开门；后血库门设在车厢后部，为单层对开门。制冷机室外机组（冷凝器）放置在车厢顶部，2个室内机组（蒸发器）分别放置在前、后血库内顶部。1组长排警灯和2个圆柱警灯分别安装在驾驶室和车厢顶部。整车外观效果如图1所示。

图1 整车外观效果图

1.3 内部布局设计

车厢内部分为前后2个血库，血库内部主要安装血架、血筐、制冷机组蒸发器、辅助加热机组、照明消毒灯具及开关等。驾驶室中控台中集成布置了温度自动记录仪、制冷机组控制面板、喊话器等。车厢壁板外蒙皮为铝板，内蒙皮为玻璃钢，中间为聚氨酯泡沫板。车厢所有壁板、门、孔口均设有断热桥，防止冷热交换。前、后血库内顶部均设有一组照明灯和一组紫外线杀菌灯，照明灯开关由血库门开闭自动控制，杀菌灯设置为手动开启。前后血库各设置2个温度监控探头，血库门设置门开关监控探头。内部布局效果如图2所示。

图2 内部布局效果图

1.4 血库双温双控和制冷加热机组功能设计

为实现一次运输时可同时运送全血（悬浮红细胞）和冰冻血浆的要求，2个血库的内部温度根据2类血液制品的不同保存温度需要可独立设定为4℃或-20℃，即达到“双温双控”的要求。

结合运血车底盘改装实际情况和血库空间尺寸[7]，选用非独立式制冷加热机组。主压缩机放置在车辆发动机舱内，从汽车发动机曲轴部位取力，带动制冷机组运行。由于改装底盘发动机舱空间狭小，仅能容下1台制冷机组压缩机，故必须选用“一拖二”型的制冷加热机组，即2个血库各有1台蒸发器，共用1台冷凝器。制冷加热机组工作原理图如图3所示。

图3 制冷加热机组工作原理图

为确保运输血液安全，提高制冷机组系统和动力保障的可靠性，制冷机组除设有安装在发动机舱内的主压缩机外，还设计有“备电系统”，包括备用电动机和备用压缩机。备电系统可以通过连接AC220 V/ 50 Hz市电驱动制冷加热机组工作。该车的制冷机组供电模式见表1。

表1 制冷机组供电模式

1.5 车厢隔热密封设计

1.5.1 侧板-隔板断热结构设计

前、后血库由中间隔板断开。由于前、后血库为双温控，温差可达24℃以上，为防止隔板四周接缝处的壁板传导热量[8-9]，本设计将原来的内衬玻璃钢过渡板断热方式改为直接用玻璃钢板隔热方式。这样可以在满足断热的前提下，内蒙板又不必分断。对三明治板而言，蒙板的张力决定了三明治板的刚度和强度，完整的内蒙板可大大提升整个舱体的刚度和强度。该种断热结构如图4所示。

图4 玻璃钢板直接断热结构示意图

1.5.2 门框密封结构设计

为了提高舱体的密封性和美观性，将冷藏车、保温车常规的直通门结构和明胶条改为带止口的型材门和暗胶条。通过拉制特种铝型材，采用常态防尘密封与冷藏保温车“迷宫式”胶条相结合的方式实现密封。外观上同军队统型的厢式车普通车门一致，同时还能达到车厢气密性和保温性指标要求。门框密封结构如图5所示。

图5 门框密封结构图

1.6 血架和血筐的设计

1.6.1 血架设计

为提高模块化和标准化，血架、血筐尺寸完全一致，确保良好的互换性。血架主体采用不锈钢矩管折弯焊接成型，由血筐限位机构、压紧机构、血筐滑槽、限位挡块及底座等组成。每个血架内分左右2列，上下3层，共可装放6个血筐。整车共设4组不锈钢血架，前舱内设置2组、后舱内设置2组，尺寸相同，安装方向不同。血架结构设计如图6所示。

图6 血架结构示意图

1.6.2 血筐设计

血筐整体采用不锈钢板材整体冲孔钣金折弯焊接设计，具有耐腐蚀、耐低温、抗老化、不变形、易清洗消毒、承载力强等一系列优点。血筐大面积冲孔，可以实现通风散热，有利于在血库内快速实现保持平衡温度。血筐不锈钢外表面可进行金属浸塑工艺处理，在其表面涂覆一层高分子聚合物材料，表面光滑柔软、有弹性、无毒、无味，在具有较好的表面装饰性同时，可防止不锈钢血筐从低温血库中直接取出而冻伤操作人员的皮肤。为保证互换性，血筐尺寸统一。血筐通过安装在血架上的槽型导轨实现在血架内的抽取与放置，设有锁紧和抽拉限位装置。

1.7 血架的隔振缓冲设计

血液在储运过程中影响其质量的因素除了温度、时间外，还受到车辆运输过程中所产生的振动和冲击的影响，这一影响因素尤其对于悬浮红细胞更为明显[10]。为了降低振动和冲击对血液储运质量的影响，需要对血架进行隔振缓冲设计。为此，本系统采取在血架与车厢地板相连的4个对角位置分别安装1个全金属复合阻尼无谐峰隔振器作为隔振装置，实现对血架进行整体隔振。同时，通过调整隔振器阻尼和刚度等匹配参数达到最优隔振效果，降低行车途中从底盘到血架、血筐系统的振动传递率，提高血液运输的安全性。

1.8 血库内部气流组织与温度分布仿真优化设计

依据运血车内部血库设计方案，建立血库三维空气流动与传热计算的数学与物理模型，应用计算流体动力学方法对血库内气流组织形式与温度分布均衡性进行仿真计算与分析，为运血车血库内部蒸发器及血筐布局的改善与优化提供理论依据和技术指导。通过仿真结果可以看出，除在蒸发器送风口和回风口气流速度较高外，整体血库内气流速度分布在1 m/s左右，2个血筐中间区域形成的漩涡能有效地带动血筐周围空气流动。温度均衡性仿真中，设定环境温度为46℃，蒸发器总送风量为760 m3/h，出风口温度为4℃。经分析可知，血库内温度分布均匀，前血库血筐所在区域温度偏差小于2℃，后血库的温度偏差小于1℃，均满足血液存储标准要求。

2 试验

样车先后完成高低温环境工作试验、湿热试验、日照热效应试验、淋雨试验、道路行驶可靠性试验、电气安全性试验、电磁兼容试验等。试验结果表明，运血车总体性能和各项指标均符合国家和军队有关标准的要求。其中，在环境温度46℃条件下，样车历时108 min，前后血库各测点温度达到并保持在（-20±2）℃；在环境温度-41℃条件下，样车历时48 min，前后血库各测点温度达到并保持在（4±2）℃，测点温度变化曲线如图7所示。

图7 前血库升、降温试验时血库内各测点温度变化曲线图

3 结论与讨论

双温控运血车的研制成功，实现了不同保存温度的成分血液制品的同时运输，在提高了运输效率的同时也确保了成分血液储运过程中的冷链全程稳定可控，满足了医疗机构对血液运输保障能力日益提高的迫切需求。由于血液在抢救生命中起到尤为重要的作用，需要课题组不断提高血液运输车辆底盘和上装设备的可靠性，总体上讲就是要有冗余和备份设计。

随着对血液运输卫生技术车辆的深入研究，我们发现除储存温度之外，车辆的振动环境已成为影响血液运输后质量的关键因素，下一步将要开展血液在运输途中振动环境对血液质量影响方面的研究。此外，解决在振荡和22℃条件下保存的血小板运输问题也是我们面临的实际需求。三温区运血车将成为下一个研究目标。

[1]孙景工，董海宽.运血车的研制[J].医疗卫生装备，1999，20（6）：21-22.

[2]娄卫平，吴雪丹.温控与运输条件对血液质量的影响分析[J].中国初级卫生保健，2012（1）：106-107.

[3]黄培胜，唐荣辉.医院报废血原因分析与对策[J].国际检验医学杂志，2008（12）：1 129-1 130.

[4]王莉芸，范恩勇.血液制品非正常原因报废调查分析[J].中国现代医生，2012（10）：115-116.

[5]任旭东，段德光，高振海，等.空气弹簧在车载担架隔振系统中的应用研究[J].医疗卫生装备，2009，30（10）：20-22.

[6]栾建凤，叶东，朱培元，等.野战运血车在长途血液运输中的性能测试[J].医疗卫生装备，2009，30（12）：20-22.

[7]李锦，谢如鹤，刘广海，等.车外综合温度条件下典型冷藏车厢内热稳定性研究[J].农业机械学报，2012（8）：141-147.

[8]韩林.冷藏车保温车厢体制作技术及隔热材料的应用[J].商用汽车，2005（8）：78-79.

[9]许芬鹏.冷藏保温车厢体结构及性能分析[J].专用汽车，1993（4）：35-37.

[10]徐卫平，邱龙翔，施素月，等.公路运输对血液保存的影响 [J].中国输血杂志，2008，21（10）：781-785.

（收稿：2014-12-18）

Design of blood transportation vehicle with double-temperature-control banks

DUAN De-guang,SUN Jing-gong,SU Chen,REN Xu-dong,NIU Fu, LIU Zhi-guo,CUI Xiang-dong,TAN Shu-lin,ZHANG Xi-zheng
(Institute of Medical Equipment,Academy of Military Medical Sciences,Tianjin 300161,China)

ObjectiveTo develop a blood transportation vehicle with a double-temperature-control banks.MethodsSome off-road vehicle had its chassis modified,with two separate blood banks in its rear compartment as well as a dependent double-temperature-control refrigerating unit.Optimization design was performed for heat insulation structure of the compartment panel and sealing structure of the door frame.Blood tube shelf was designed for modularity as well as vibration Isolation and buffering.Simulation analysis and optimization design were implemented for air distribution mode and uniform temperature distribution in the blood banks.ResultsThe inner-temperature in the two banks could be set as 4℃or 2℃respectively,and thus the vehicle could transport blood components with different temperature requirements for transfusion. ConclusionThe vehicle is of great significance for diversified blood support in military medical service.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（2）：105-108]

double-temperature-control blood bank;blood transportation;blood transportation vehicle;research

R318；R197.39

A

1003-8868（2015）02-0105-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.02.105

本期特邀栏目主编：段德光

全军后勤科研计划重点项目（BWS11Z007）作者简介：段德光（1976—），男，副研究员，主要从事野战机动医疗平台技术研究和应急医学救援装备研究，主持或参加研制的多型野战机动卫生装备通过后勤军工产品设计定型，曾获省部级科技进步一、二等奖各1项，E-mail：duandeguang@sina.com。

300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（段德光，孙景工，苏 琛，任旭东，牛 福，刘志国，崔向东，谭树林，张西正）

苏 琛，E-mail：wzssuchen@163.com