层流负压救护车的研制探究

李风雷

珠海鹏宇汽车有限公司 广东珠海 519000

1 负压救护车的研制问题

在就医、转院等过程中，烈性传染病患者呼吸产生的生物气溶胶具有高度传染性，如果停留在救护车等密闭空间中容易给医务人员带来人身威胁。负压救护车由于配备了负压防护装置，因此能够以负压排风方式实现车内污染空气滤除，借助高效过滤器加强有害物质处理，然后通过排风法兰将洁净空气排出，避免沿途环境受到污染[1]。

采用该装置后，救护车内将形成不低于-40 Pa的负压防护，对生物气溶胶的滤除率平均达到99.93%以上。但从实际应用情况来看，由于救护车内左侧布置担架等设施，右侧为固定座椅，高效过滤器和离心风机等装置通常布置在病人头部和座椅下方，因此造成车内气体流量单一，在负压值较低时容易导致车厢中部、尾部和两侧壁的气流组织产生涡流运动，从而造成车内污染物扩散，难以及时排除的问题。此外，受气流组织分布因素影响，车内热舒适性较低，不利于医务人员开展救护工作。

2 层流负压装置及救护车的研制思路

由于舱内需要布置担架、医药柜等各种设施，空间十分紧凑，所以需要采用负压单向流方式实现自然进风和强制排风[2]。依靠室内外空气压差换气，能够保证换气结构简单，为人员操作提供便利，避免使用的装置占据过多舱内空间。

研制层流负压装置及救护车，需要在救护车舱体末端布置两个负压风机，在舱体内部布置入风口，外部布置出风口。利用舱体内压差表对舱体内外压差进行显示，能够为压差的调节控制提供支持。通过在负压风机入风口和排风口位置布置过滤装置，能够将空气中的生物气溶胶等有害物质滤除，保证排出的空气无污染。与此同时，救护车内配置空调及控制面板，连接空调电实现舱体内温度调节控制，保证空调温度与舱体内温度相同。

在实际操作中，可以根据病患生命体征、救治设备使用环境条件、救治使用试剂材料鲜活度等各种因素进行舱体内温度设定。根据实时检测到的舱体内温度，对负压风机转速进行调整，不仅可以使舱体内维持适宜温度，也能避免压差过大，达到提供舒适、稳定救护环境的目标。由于负压风机布置在舱体两侧末端，可以通过提供定向气流避免涡流发生，因此能够有效防止救护车内生物气溶胶扩散，为医务人员提供健康保障。

3 层流负压装置及救护车的研制方案

3.1 装置原理

结合装置研制思路，为保证装置能够可靠工作，需要解决压差控制问题。现阶段救护车的车型较多，由不同厂家生产，容易造成救护车舱体密封性较差。因此要想有效实现压差控制，需要保证研制的层流负压装置具有较强的适应性，能够在一定范围内调节压差。

预设舱体负压范围在P1～P2（P1

在压差比P1小的情况下，需要减小风机转速。如果压差超出P2，需要先判定T是否在预设范围：如果T在预设范围，可以提升风机转速；不在预设范围，则需要先调节温度，然后重新判定压差是否达到要求。

在温度控制上，需要优先保证病患生命体征平稳，假设预设温度在T1～T2（T1

式中，A、B、W分别为患者实际年龄、患者实时体温和室外实时温度。根据室外实时温度进行温度调节，需要设定标准室温和年龄矩阵（Ai，T01i），Ai指的是年龄段，T01i为各年龄段对应预设标准室温，每10岁为一个年龄段，能够得到A1为0～10岁，对应标准室温为T011，以此类推。设定标准室温和体温矩阵（Bi，T02i），Ai指的是体温，T02i为对应标准室温。设定标准室温与室外温度矩阵（Wi，T03i），其中，Wi表示室外温度，T03i表示对应的标准室温，Wi共划分为18℃以下、18～28℃之间和28℃以上三个阶段，分别设定对应标准室温，能够得到：

3.2 结构布局

将研制的层流负压装置布置在救护车内，可知装置除了包含负压风机、舱体、压差表、空调和空调控制面板五个部分，还需配置冷凝水收集器、过滤装置、消毒灯等各类设施，需要做到合理排布保证装置发挥最强功效。

舱体为长方体空间，靠近顶端设置横向排列的空调出风口，为圆形层栅结构，靠近底端位置布置长条形的空调回风口，为多组层栅结构。出风口产生的空气流作用将给气体提供一个初速度，促进舱体内空气流动，距离出风口越远的位置初速度越小。空调排出的新风将从舱体上方排出，沿着顶部运动至布置在舱体末端的负压风机周围，使气体再次被加速，进入风机进风口。空调回风口位于出风口正下方，能够产生吸力作用，吸入一定空气，并通过空调出风口排出，促使多数空气被舱体末端负压风机吸入，净化后排出舱体[3]。受气流组织的影响，气体将沿着单一路径流动，避免涡流的产生（见图1）。

图1 层流负压救护车气体流向图

为使负压环境中的气体得到消毒处理，除了在风机周围布置过滤装置，在空调出风口和回风口周围也分别布置了两个过滤装置。装置采用高效过滤器，在气体经过过滤装置后，污染物将被滤芯滤除。采用的滤芯为滤筒，中心为气体流动通道，能够使气体被径向排出。采用的滤筒包含三道滤芯，与负压风机共同构成净化装置模块，能够使风机内的气体得到高效过滤，将空气中大部分有害病毒和颗粒去除，确保排出舱外的气体干净无污染，不会给人体带来危害。进入空调的气体同样经过过滤，能够保证空调内循环气体无污染，为医务人员提供保护的同时，避免给外界带来伤害。

为加强舱内消毒，需要在舱体内布置多个消毒灯和两个开关。消毒灯通过与开关连接，用于舱体内气体消毒。考虑到紫外线对人体将产生辐射作用，需要布置在过滤器后方，使过滤器产生遮挡作用[4]。利用一个开关与不同消毒灯连接，可以实现灯的开关控制。剩下一个开关连接负压风机，用于控制风机启停。

此外，需要布置冷凝水收集器和管道，用于收集空调产生的冷凝水。空调采用冷热一体机，内部有冷凝器，产生的液体可能带有病毒。通过在发动机排气管道上布置冷凝水收集器，可以利用排气管上的温度对液体进行气化消毒。利用管道可以将冷凝器中的液体导入至收集器，使液体经过气化消毒后排出舱体。

3.3 设施应用

在救护车应用实践中，配备层流负压装置的救护车（见图2）车内气体发生的循环流动包含两种：一种由负压装置引起；另一种由空调气体引起。

图2 层流负压救护车布局图

利用负压装置加强压差控制，能够使车内气体始终比外界气压低，凭借涡轮风机，将车内气体输送至外部。受舱体密封性和进风口尺寸大小的影响，舱体气压值需要根据进入气体量、原有气体量和排出气体量确认。使用涡轮风机能够排出大量气体，保证超出进入舱体内的气体，因此能够使舱体内维持负压状态。

救护车采用的空调系统包含室内循环系统和开放换气系统。前者包含的出风口和回风口均在舱体内，后者则是在空调出风口位置连接换气扇，通过舱体顶部换气扇连接外界，为空调引入新风。想要使舱体内负压环境保持相对稳定，还要加强新风口和风机出风口气体流量和流速的控制。

采用密封良好的舱体，在上部布置换气扇后，在舱体上部布置空调排风口，并在下部布置回风口，需要使回风口和排风口均靠近舱体前端。在末端布置两个涡流风机，并在风机出风口和进风口位置布置空气净化装置，能够加强气流组织分布管理，保证内部气流稳定。在空调出风口位置布置12 V消毒灯，能够对空调排出的气体进行消毒。驾驶室内配置的空调与舱体内空调相互独立，内部同样设置杀毒过滤网，避免空气中病菌进入舱体。在使用负压装置时，人员可以打开开关，并根据实时显示的压差值进行风机转速调节，并利用内部设置的空调控制面板实现温度调节。

舱体外部为驾驶舱，与舱体间设置密封观察窗，人员能够通过透明玻璃与外部人员交流。中隔墙采用PVC材料，保证质量较轻的同时，能够实现有效隔离，避免病毒在不同空间传播，同时具有抗菌功能和抗腐蚀性，可以利用消毒剂等消毒。舱体内饰采用防紫外线、阻燃和耐冲击材料，不会轻易被血迹等污染，便于清洗。

实际上救护车需要布置较多的辅助设备，如医护人员座椅、氧气瓶、灭火器等。在完成层流负压装置及有关设施安装后，应加强其他设施的应用，使救护车的实用性、安全性得到增强。在人员座椅设置上，考虑舱体内需要容纳上车担架，可以在担架前方布置人员座椅，方便人员随时观察患者情况，把握最佳治疗时机。在舱体上方需要布置吊柜，用于容纳急救物资，采用特殊高分子材料制成，带有防水、防火和防静电等特点，同时重量较轻，不会造成车体出现偏重问题。在负压风机上方，需要布置氧气瓶，为救治病患提供便利。在担架布置上，采用楼梯椅担架，可以在拉门一侧固定。救护车采用双向拉门，另一侧布置铲式担架，可以结合病患情况选择。为保证驾驶员和舱体内的人员能够高效沟通，在舱体内布置对讲机。为保证救护车安全，在舱体内负压风机旁布置灭火器，用于在紧急起火的情况下进行灭火。

4 结论

在负压救护车中，负压装置为核心组成部分，能否得到科学研制将直接影响车内生物气溶胶分布，关系到医务人员生命安全。研制层流负压装置加强车内压差控制，增强车内热舒适性的同时，通过实现救护车内各种防护设施的合理排布确保污染气体及时经过无害化处理排出，避免有毒有害物质留在车内，能够使救护车的安全程度得到提高。