王猛，张孝强，刘勇，王世锋，喻锡成，张建
人体低温症是体心温度低于正常水平一定程度的突发症状［1-2］。根据低温的程度，低温症可区分为轻度、中度、重度3种，如果处置措施不当，中、重度低温症患者极易死亡。地球表面70%被水域覆盖，而海军是一种全球性兵种，海上活动频繁，人员落水极易产生低温症，因此低温症也是海军军事医学研究的热点内容之一［3-4］。
低温症的救治方法可分为体表（或体周）复温法和体内（或体心）复温法［5-6］。体表复温法通常是从人体外表面进行复温处理，对于轻度低温症患者较为有效，被动保温、温水浴复温、热空气循环复温等均属于此类方法［7］；
对于中、重度低温症患者，应先进行体内复温，再附加开展体表复温救治，目前比较简单可行的体心复温方法主要是吸入热空气和输入温热液体［8-9］。
笔者针对舰船环境的特殊性，研制可有效解决中、重度低温症救治难题的舰艇专用卫生装备，以提高海上特种伤情的应对能力。
1.1 勤务功能定位分析
舰用型复温装置主要配置在各类舰艇上，救治对象主要是海上落水人员和严重战创伤舰员，海上伤员后送困难，因此，大型舰船以及编队救护所至少需具备低温症三级救治阶梯中的第一级和第二级救治能力，即需要具备低温症伤员现场急救和体表、体内复温救治。根据舰船医疗设备配置情况，适宜研制具备体周热空气循环加热、吸入温热气体和输注加温液体手段的复温装置。
1.2 系统组成和技术形式分析
根据前述勤务功能定位分析，笔者研制的舰用型复温装置，采用模块化设计理念，由担架平台模块，以及可加装到该平台模块上的通风复温模块、加温输液复温模块和加温加湿辅助呼吸复温模块组成。其中，担架平台模块用于灵活加载其他3个复温功能模块。各模块均可单独使用，也可组合使用。
2.1 复温装置总成设计
按照上述组成及功能要求，笔者设计了舰用型复温装置，该装置总体组成示意图如图1所示。通风复温、加温输液复温块和加温加湿辅助呼吸复温模块分别通过设备挂架固定在篮式担架外沿。
图1 舰用型复温装置总体组成示意图
2.2 通风复温模块
通风复温模块由加热通风单元和保温式充气囊共同组成。
2.2.1 加热通风单元 加热通风单元的加热结构由风机、空气加热管路（模块外部）及控制电路组成。风机的进气口吸入外部空气，之后经出风口送出，再通过空气加热管路送风至保温囊内，实现循环加热的工作模式。空气加热管路的两端设计有温度传感器，可根据保温囊内的实时温度进行风量和温度调节，实现精确控温。配套的控制单元采用循环加热、温度反馈方案，其原理如图2所示。完整的电路控制环路原理如图3所示，系统电路实现方案如图4所示。
图2 通风复温模块温度控制方案原理图
图3 通风复温模块电路控制环路原理图
图4 电路设计框图
2.2.2 保温式充气囊 保温式充气囊三维结构示意图如图5。充气囊外层为高强度尼龙面料，里料采用高强度尼龙绸，面料和里料之间填充保温材料。保温式充气囊的两侧设计有可供手臂伸出的检查通道，方便治疗、检查等操作。
图5 保温式充气囊三维结构示意图
保温式充气囊内部风道及温度传感器布置如图6所示，通风复温模块整体的气路循环如图7所示。气囊内部的风道部件通过加温管路与加热通风单元上的4个风口连接，风道部件底部表面设有诸多散风孔，形成均匀吹风模式，有利于均匀复温。加温管路连接保温式充气囊的4个风口处均设有温度传感器，用来实时监测气囊内气体温度，并反馈给系统控制电路，用于实现闭环温度调节。
图6 保温式气囊内部气道部件和传感器布置示意图
2.3 加温加湿辅助呼吸复温模块
加温加湿辅助呼吸复温模块采用电热蒸汽加湿、管路加热、远端（面罩端）温度反馈的设计方案。伤员呼吸所需的气体途经该模块时，首先进行雾化加湿，提高舒适度，然后采用加温呼吸机的技术原理，在管壁内侧附着电阻丝，形成加热管，对通过的气体进行加热，处理完毕后进入呼吸面罩。系统设计原理框图如图8所示。
图8 加温加湿辅助呼吸复温控制原理图
加温加湿辅助呼吸复温模块采用比例积分微分（proportional integral derivative， PID）控制原理进行气体温度、湿度的控制，控制原理如图 9所示。
图9 加温加湿呼吸复温模块温湿度控制原理图
2.4 加温输液复温模块
该模块主要由输液单元和液体加温单元组成，主要实现液体输注、加温等功能。
输液单元采用半挤压式液体驱动结构，具有开门报警、气泡报警、阻塞报警功能，提升输液安全性。加温护套是实现液体加温的功能结构，横截面如图10所示，同时，该护套还具备保温功能。
图10 加温护套横截面示意图
加温输液复温模块的控制单元根据温度传感器反馈的温度实现温度闭环控制。控制原理如图11所示。
图11 加温输液复温模块电气控制原理图
3.1 主要材料选型
各复温功能模块壳体材料宜选用强度高、韧性大、耐腐蚀、易着色、易加工的热塑性塑料，并确保能够满足舰船工作环境要求。
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile-butadienestyrene， ABS）三元共聚物具有强度高、轻便、表面硬度大、非常光滑、易清洁处理、尺寸稳定、抗蠕变性好等优点，常用来制作壳体、箱体、零部件等。采用该材料制作壳体，在技术性能和成本之间能够达到较好的平衡。
3.2 主要零部件选型要求
采用上述方案设计的舰用型复温装置，市场选型的零部件主要包括电源转换模块、循环风机以及空气加热管路。其中，电源转换模块除了应满足电源功率、调制电路和医疗用途及相关要求之外，还应具备电压波动范围宽、输出功率稳定等特点，并能满足舰艇舱室内工作的电磁兼容性要求。
空气加热管，需具备加热功率可调，入口、出口端气体温度实时监测等功能，方便实现根据伤员体温实时、自动调整加热方案的功能。为减少选型产品类型，通风复温模块和呼吸复温模块宜选用同一类型器件。
按照前述方案和零部件选型要求，笔者加工试制了科研样机，样机实物如图12所示。
图12 舰用型复温装置科研样机实物图
该样机展开时总体尺寸2 000 mm×800 mm×470 mm（含篮式担架），通风复温模块8.5 kg，加温加湿辅助呼吸复温模块1.9 kg，加温输液复温模块1.6 kg。系统总功率不超过650 W。
笔者对样机进行了性能试验，试验内容包括自然环境适应性、可靠性、温控范围、温控精度、电磁兼容性测试。试验结果证明，通风复温模块气体温度调节范围34～44 ℃，温控误差不大于1.5 ℃；
加温加湿辅助呼吸模块气体温度调节范围34～42 ℃，加温输液复温模块液体温度调节范围37～42 ℃；
温度控制误差不大于0.9 ℃。系统工作可靠性不低于500 h（样机累计运行602 h），按照GJB 151B—2013［10］测 试 了CE101、CE102、CS101、CS106、CS114、CS116、RE101、RE102、RS101、RS103等10个电磁兼容项目，测试结果均符合要求。
总体来说，试验结果表明该方案设计的样机，其高低温、盐雾、湿热等性能能够满足舰艇舱室工作条件要求，温控范围和精度、可靠性、电磁兼容性达到了相关要求，功能和性能均能够满足舰船舱室环境条件下开展中、重度低温症伤员的救治需求。
笔者研制了舰用型复温装置，为舰船环境下低温症伤员的现场救治提供了器材保障。但是，低温症伤员的救治对医务人员的专业能力要求较高。如果要提高对低温症伤员的救治水平，还需要对随船医务人员及其他人员分类进行复温救治技能培训，避免因业务不熟练、救治策略不当影响救治效果。
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