军用冷链保温箱的研制

高东旗，杨会锁，邓 兵，李 宏，李金玉，宋文静，甘 露

军用冷链保温箱的研制

高东旗，杨会锁，邓 兵，李 宏，李金玉，宋文静，甘 露

目的：针对军队平战条件下疫苗包装、冷藏、储运等技术现有的不足，研制一种军用冷链保温箱。方法：采用独特滚塑工艺制作箱体，利用聚酯发泡工艺制作保温层，并在箱体上安装温度实时监控装置，与总监测台和使用者保持不间断信息传输，完成全程监控。结果：在外界35℃环境下，该保温箱内的温度可维持在2～8℃达48～72 h，且具有实时监测、记录和上传箱体内温度数据的功能；其抗压性、抗摔性均符合军标，使用寿命为12 a。结论：该保温箱可为灾害救援、战时保障及其他极端条件下的疫苗冷链物流提供可靠的保障，可以推广应用。

军用；冷链；保温箱

0 引言

国内外同类保温箱的抗压性、抗摔性均未达到我国军标标准，且使用寿命一般为2～3 a。其包装功能单一，不能对药品起到行之有效的保护，不具备分发管理信息功能，更不具备药品质量安全监管的功能。目前，冷藏疫苗箱样式各异，外观也不尽相同，造成装备机械化作业困难、集装化储存供应保障不便，产生各种浪费现象。部分包装受研制条件限制，不具有广泛的适应性，不能满足未来战争后勤保障需要。疫苗绝大多数需要2～8℃储存，但在疫苗储运过程中，冷链设备未经验证、温控报警装置不齐备、疫苗被冻结等问题均有报道[1-4]，这就要求疫苗的接收、储运及末端使用的条件进一步科学化、系统化、标准化和实用化。另外，提高平战时装备器材保障效率，适应现代战争要求，向“全方位全程化保护、基数化储备、集装化运输、信息化管理、野战化供应”的方向发展，也对疫苗冷链保温箱提出了严格的要求。为此，我们研制了军用冷链保温箱，现将箱体的性能报告如下。

1 冷链保温箱的研制

1.1 箱体设计

军用冷链保温箱的箱体制作委托军工企业，选用优质材料，采用先进的工艺制成。在箱体上安装温度实时监控装置，与总监测台和使用者保持不间断信息传输，完成全程监控。箱体采用独特滚塑工艺，一次成型；保温层采用聚氨酯发泡充填工艺，隔热性能优良，其导热系数仅为0.016～0.024 W/m·K，是性能最优良的保温隔热材料之一。在箱体正面显示屏上方制作二维码或一维码条形标志，箱体背面装有标志卡。也可根据需要，任意变换位置。外形尺寸为640 mm× 440 mm×520 mm（如图1所示），符合GJB 182A—2000《军用物资直方体运输包装尺寸系列》。

图1 军用冷链保温箱的箱体外形示意图

箱体内配装冰排固定架，使功能、空间选用更灵活。加冰排后内尺寸为558 mm×260 mm×353 mm，有效内容积为51.21 L，质量≤12.6 kg。箱体内部结构及拉杆如图2所示。

图2 军用冷链保温箱内部结构及拉杆示意图

1.2 保温箱控制系统的设计与实现

利用嵌入式IAR Embedded Workbench IDE提供一个框架，选用优化的IAR AVR C/C++编译器、AVR IAR汇编器、通用IAR XLINK Linker、TM IAR C-SPY调试器、IAR XAR库创建器和 IAR XLIB Librarian等工具进行设计。嵌入式IAR Embedded Workbench适用于大量8位、16位以及32位的微处理器和微控制器。

2 性能测试

2.1 环境适应性

（1）环境温湿度适应性试验：按照GJB 150.4—1986《军用设备环境试验方法 低温试验》和GJB 150.9—1986《军用设备环境试验方法 湿热试验》要求的试验方法，按照升温、高温高湿、降温和低温高湿等试验阶段进行测试；（2）防渗漏性能：按照GJB 2711—1996《军用运输包装件试验方法》中的方法进行试验，采用液压法观察箱体的渗漏情况。

2.2 力学性能

（1）抗跌落性能：按照GJB 2711.1—1996《军用运输包装件试验方法 自由跌落试验》要求，采用自由跌落试验。（2）抗压性能：按照GJB2711.12—1996《军用运输包装件试验方法 压力试验》要求，采用可控水平冲击试验。（3）抗振动性能：按照GJB 2711—1996规定的3种振动试验方法（正弦定频振动、正弦变频振动、随机振动试验）进行测试。（4）堆码性能：按照GJB 2711.13—1996《军用运输包装件试验方法 有顶衬堆码试验》规定，采用A、B 2种方法测试。A方法是利用起吊装置将负载加到箱体的顶部，B方法是利用压力试验机对箱体顶部加载施压。

3 结果

3.1 环境适应性结果

（1）环境温度：在-20和35℃条件下，箱内温度符合2～8℃的贮存运输条件，保温时间48～72 h；（2）相对湿度：20%～98%（25℃）；（3）防渗漏性能：外箱体密封性符合GJB 2711—1996中进行试验的规定，满足IP55要求；（4）高温性能、低温性能：符合GJB 150.9—1986、GJB 150.4—1986规定。

3.2 力学结果

（1）抗跌落性能：符合GJB 2711.1—1996要求，且满足低温跌落要求；（2）抗压性能：符合GJB 2711—1996要求；（3）抗振动性能：符合GJB 2711—1996要求；（4）堆码性能：符合GJB 2711.13—1996要求。

3.3 冷链保温箱温度监控系统应用结果

3.3.1 监控系统的监管

在疫苗冷链的流转过程中，疫苗通过冷链保温箱配送到最后的基层接种点，实现了整个冷链流程监管的完全覆盖，规避了终端断链的可能性。该系统下的冷链保温箱具有实时监测、记录和上传箱体内温度数据的功能，冷链保温箱内的温度数据可以在箱体外部显示，并可根据要求导出，将数据实时上传到云端管理平台。自疫苗装入箱内直至运送到目的地，箱内传感器实时收集温度数据、电池状态数据、地理位置数据等，操作人员在云端管理平台上可以实时全程监控冷链保温箱的温度和流转情况。如出现超标、断电等情况，冷链保温箱本身可以进行声光报警，并且自动发送短信给相关负责人。冷链保温箱上的按钮具有报警开关、报警上下限设置等功能，方便使用人员直接在当地进行简单操作。数据传输基本不受地域、距离影响，只要手机信号覆盖地域均可传输监测数据。

3.3.2 监控系统的性能

（1）实时温度数据：每分钟更新一次，精度为0.1℃。（2）通信信号：强弱指示。（3）开盖报警显示：箱体打开。（4）电池电量报警：电池图标1 Hz闪烁、电源指示灯黄色闪烁。（5）温度临界预警：图形闪烁表示温度临界。（6）超温报警显示：图形闪烁、温度指示灯红色闪烁。（7）充电指示：USB充电状态下，电池图标显示电量动态变化。（8）启用按键：按一次后，向后台发送申请启用消息，运行灯由常亮变为1 Hz闪烁，同时开始保存温度数据到存储卡中，并通过通信模块上报温度数据，收到后台启用响应消息后显示屏显示“START OK”，如果接收启用失败消息则显示“START ERR”。（9）航空按键：温度计上电后，默认开启无线模块，显示屏上显示“无线信号强度”图标；未启用状态下按本按键后，直接关闭无线模块，“无线信号强度”图标消失，再按本按键开启无线模块；如果在启用上报状态，按本按键后直接关闭无线通信模块，默认4 h后开启无线模块（如图3所示）。（10）温度数据传输开关（备用）：通过USB传输数据启动按键。

4 讨论

冷链保温技术在食品、药物、疫苗、血液等的储运中得到广泛应用，在外界温度为35℃时，冷藏时间可维持在1 h 22 min～48 h[4-8]。我中心研制的保温箱在外界35℃环境下，采用冰排制冷能保证箱内温度维持在2～8℃达48～72 h。

图3 控制面板界面

目前，国内外冷链保温箱大部分只是做到保温，部分机构采用计算机技术实现了简单的温度记录，但设备容易损坏。作为冷链系统重要组成部分的冷链保温箱，国内外大部分没有温度实时监测模块。另外，现在没有符合部队野战或灾害救援要求的冷链保温箱。而我们研究的保温箱抗压性、抗摔性均符合军标，使用年限可达12 a。

军用冷链保温箱作为后勤保障的重要物资装备，是不可或缺的载体，在现代战争中也起着重要的作用。为综合改善疫苗的收、验、储、运条件，提高平战时装备器材保障效率，保障疫苗的临时贮存和各种交通工具的保温运输，本项目研制的冷链保温箱配备有智能温度记录设备、全球定位系统（global positioning system，GPS）导航模块、通用分组无线服务技术（general packet radio service，GPRS）通信模块，具备温度、地理信息、时间等数据的记录、储存、导出、报警以及打印功能。随着冷藏储运需求的增加[9]，冷链保温箱技术及疫苗制作技术也正在得到完善[10-12]。

5 结语

本次研制的保温箱是目前市场上唯一符合军用标准的冷链保温箱，是在军标以及冷链保温箱国标征求意见稿基础上研发的具有实时温度监测功能的冷链保温箱，为灾害救援、战时保障及其他极端条件下的疫苗冷链物流提供了可靠的保障。

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（收稿：2014-10-23 修回：2015-01-28）

Development of military cold-chain incubator

GAO Dong-qi,YANG Hui-suo,DENG Bing,LI Hong,LI Jin-yu,SONG Wen-jing,GAN Lu
（Center for Disease Control and Prevention,Beijing Military Area Command,Beijing 100042,China）

ObjectiveTo develop a military cold-chain incubator for vaccine packing,cold storage,transportation and etc.MethodsThe incubator had the body manufactured with rolling molding technique and the incubation layer with polyurethane foam technique.The temperature real-time monitoring device was installed on the incubator body to realize continuous information transmission between the overall monitoring unit and users for whole-course monitoring.ResultsThe incubator had the internal temperature from 2 to 8℃for 48 to 72 hours with the environment temperature of 35℃, and had the functions of monitoring,recording and uploading internal temperature data at real time,which had the compression resistance and etc meet the requirements of military standards and service life of 12 years.ConclusionThe incubator can be used for vaccine cold-chain logistics support in disaster relief,wartime support and other extreme conditions,and is worthy popularizing practically.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（7）：34-36]

military purpose;cold chain;incubator

R318.6；U169.41

A

1003-8868（2015）07-0034-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.07.034

国家“十二五”科技重大专项课题（2013ZX10004203-001-005）；军队“十二五”重点课题（BWS11J060）；部队卫生与疾病防控应用性研究课题（13BJY15）

高东旗（1963—），男，研究员，主要从事传染病防控方面的研究工作，E-mail：gaodq1217@163.com。

100042 北京，北京军区疾病预防控制中心（高东旗，杨会锁，邓 兵，李 宏，李金玉，宋文静，甘 露）