移動實驗室及其發(fā)展

應用篇（上）

1 移動實驗室主要功能和應用領域

1.1 移動實驗室的主要功能

移動實驗室不同于傳統(tǒng)意義上的固定實驗室，主要應用于現(xiàn)場檢測、在線監(jiān)測和實時監(jiān)測方面。從這個意義上講，移動實驗室可以認為是固定實驗室功能的延伸，在移動實驗室獲得能力認可的前提下，它還可以作為一個獨立的檢測機構，從事檢測、校準或科學實驗活動。從檢測功能上看，移動實驗室可以用于現(xiàn)場快速篩查檢測，也可進行定量檢測。移動實驗室在滿足行政執(zhí)法需求、解決公共安全事件、實現(xiàn)重大裝備現(xiàn)場檢測、確保生產(chǎn)和科研在線監(jiān)控、促進移動實驗技術發(fā)展中發(fā)揮著固定實驗室不可替代的作用。具體如下：

1.1.1 滿足行政執(zhí)法的需求

國家各級質(zhì)檢、衛(wèi)生、環(huán)境等相關行政部門在執(zhí)法過程中急需當場出具具備法律效力的檢測結(jié)果，以有效提高工作效率、執(zhí)法透明度和執(zhí)法部門公信力，移動實驗室可以實現(xiàn)這一目標。

1.1.2 為公共安全事件解決提供技術支持

近年來，我國社會公共安全事件頻發(fā)，快速應對，急需應急檢測手段，移動實驗室是一個理想選擇。

1.1.3 實現(xiàn)重大裝備的現(xiàn)場檢測

許多領域的檢測過程無法在實驗室內(nèi)完成，需到現(xiàn)場進行檢測，移動實驗室有效地解決了這個難題。

1.1.4 確保生產(chǎn)和科研的在線監(jiān)控

一些生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)線不宜停下來進行檢測，只有移動實驗室能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測、監(jiān)測的目標。

1.1.5 促進移動實驗技術的發(fā)展

隨著現(xiàn)場檢測和在線檢測的不斷增加，對移動實驗技術的研究越來越迫切。移動實驗室在移動環(huán)境、移動儀器設備、移動檢測方法上，為移動實驗技術的研究提供技術平臺。

1.2 移動實驗室應用領域

移動實驗室的應用領域十分廣泛，特別是在軍事、衛(wèi)生、質(zhì)檢、藥監(jiān)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、工程質(zhì)量檢測等領域，應用比較普遍。主要應用領域及檢測對象包括：現(xiàn)場快速檢測、重大裝備或設施等現(xiàn)場檢測和在線實時監(jiān)測。

1.2.1 現(xiàn)場快速檢測

現(xiàn)場快速檢測是指包括樣品制備在內(nèi)，能夠在短時間內(nèi)出具檢測結(jié)果的行為。我國自20世紀80年代以來，由于一系列食品原料的化學污染、農(nóng)業(yè)中農(nóng)藥的過度使用、畜牧業(yè)中抗生素的廣泛應用等問題，使食品污染導致的食源性疾病呈上升趨勢，食品安全問題開始受到廣泛關注。目前大部分快速檢測儀器及檢測方法如化學比色技術、電化學傳感器、色譜技術、質(zhì)譜技術、免疫學技術、分子生物技術、生物傳感器技術、生物芯片等技術及相應的儀器均可在移動實驗室中完成檢測活動。

a） 食品安全領域

主要檢測農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留、動物性食品中獸藥殘留、摻假食品鑒定、食品添加劑、非法添加物、有害微生物及急性中毒物質(zhì)等。

b） 藥品安全領域

包括化學藥品、中成藥和中藥材快檢、國內(nèi)和進口常用藥品檢測、注射液品種無損檢測、假藥及仿冒藥品的包裝鑒別等。此外，還可以進行保健食品、化妝品相關項目現(xiàn)場初步篩查。

c） 環(huán)境保護領域

主要應用突發(fā)性環(huán)境污染事故處理，包括核污染事故、劇毒農(nóng)藥和有毒化學品的泄露、擴散污染事故、易燃易爆物的泄露爆炸污染事故、溢油事故、非正常大量排放廢水造成的污染事故的檢測等。

d） 檢驗檢疫領域

主要包括動物檢疫、植物檢疫、食品安全檢測、化礦金屬材料檢測、電子電氣產(chǎn)品檢測和化礦金屬材料檢測，也包括口岸突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急處理、生物反恐及口岸輻射快速檢測等。

此外，在自然災害和生產(chǎn)安全領域中如：疫情控制、電力安全以及安全事故原因的鑒定等也需要應用移動實驗室。

除現(xiàn)場應急快速檢測外，由于地域等原因不便在固定實驗室做的檢測項目也可以在移動實驗室中完成。另外，一些樣品的采集大多是檢測人員到現(xiàn)場經(jīng)簡單地處理、儲存后帶回實驗室檢測。由于有時帶回實驗室檢驗的樣品發(fā)生變化，檢測結(jié)果失真，無法真正代表檢測對象的特性。因此樣品的采集、處理、儲存、運輸?shù)葐栴}是非常重要的。樣品采集與前處理移動實驗室可提供工作環(huán)境，并配備相應的樣品儲存及前處理設備，可有效減少檢測時樣品與檢測對象的差異，檢測結(jié)果更具準確性。

1.2.2 重大裝備或設施等現(xiàn)場檢測

有些重大的裝備或設施等需要檢測時，無法將其搬入固定實驗室，必須在現(xiàn)場實施檢測。

a） 重大裝備或設施

某些重大的機械設備如掘進機、采煤機等在現(xiàn)場使用狀態(tài)下進行測試，可最大限度地測試到實際使用工況的工作狀態(tài)，避免發(fā)生事故。特別是可免除試驗條件準備等繁瑣的準備工作，節(jié)約試驗成本，同時也改善了測試人員的工作環(huán)境。

掘進機工況測試是在地面上模擬掘進機全工況截巖的方式，利用先進的測試分析系統(tǒng)對掘進機試驗樣機的各項關注點進行的一系列測試。采煤機工況測試是通過在煤礦實際工作面切割煤壁，測試左、右搖臂軸向變形量、橫向力、牽引力、截割電機電流、電控箱振動強度及振動源測試與分析，使用現(xiàn)代測試技術獲取采煤機各項實際工況載荷，如圖1。

b） 建筑工程質(zhì)量

包括新建或在建工程結(jié)構質(zhì)量檢測鑒定、建筑結(jié)構安全性、適用性、耐久性檢測鑒定、建筑抗震鑒定、橋梁結(jié)構及軌道交通結(jié)構檢測（如圖2、3所示）、建筑災后（火災、水災、風災、爆炸、地震等）檢測鑒定、工程事故的現(xiàn)場調(diào)查及檢測鑒定等。

c） 交通工程質(zhì)量

如交通安全設施動態(tài)快速檢測、道路建筑質(zhì)量現(xiàn)場檢測等（如圖4所示）。

此外，地質(zhì)、石油勘探、特種設備、計量檢定與測試、電器質(zhì)量、家具質(zhì)量、化工產(chǎn)品以及大型商企對其銷售的商品質(zhì)量進行自檢等也需要現(xiàn)場檢測。在上述檢測中，移動實驗室也扮演著重要角色。

1.2.3 在線實時監(jiān)測

許多領域需要實時在線監(jiān)測，因此必須在現(xiàn)場完成。如應用聲發(fā)射技術（AET）對大型壓力容器實施監(jiān)測、水利工程設施安全性監(jiān)測、氣象預報中大氣溫濕度、風向的監(jiān)測、環(huán)境保護的日常在線監(jiān)測等，移動實驗室都可發(fā)揮作用。

2 移動實驗室的發(fā)展與應用

據(jù)有關資料介紹，西方國家從1940年前后就開始在化學武器、電磁波等軍事方面應用現(xiàn)場檢測手段和技術，移動實驗室也隨之發(fā)展起來。

2.1 我國移動實驗室發(fā)展進程

我國移動實驗室的早期開發(fā)與應用是在軍事方面。大致可分三個發(fā)展階段，第一階段為上個世紀八十年代以前，以軍方使用通訊車、雷達車為主，在軍事訓練和執(zhí)行國防任務中發(fā)揮了重要作用。第二階段從上個世紀八十年代開始，由于自然災害、食品安全、環(huán)境保護、疫情等對現(xiàn)場應急檢測需求的增加，我國一些單位和企業(yè)開始研究開發(fā)應用快速檢測儀器、方艙和檢測車，為移動實驗室的發(fā)展奠定了基礎。第三階段從2010年開始，國家標準化管理委員會成立了“全國移動實驗室標準化技術委員會”（編號：SAC/TC 509），英文名稱為National Technical Committee 509 on Mobile Laboratory of Standardization Administration of China，試圖以制定國家標準為突破口，通過制定標準，開展認證認可來規(guī)范移動實驗室行業(yè)，達到移動實驗室出具檢測數(shù)據(jù)準確可靠，并具法律效力的目標。

2.2 方艙（實驗艙）

方艙是指用各種堅固材料有機的結(jié)合在一起，形成的方便、可移動的整體。在檢測領域，它是一個獨立的檢測單元，和載具結(jié)合也可以構成移動實驗室。在移動實驗室的發(fā)展中，方艙發(fā)揮了重要的作用。方艙的發(fā)明和使用首先也是在軍方。它廣泛應用于軍事、氣象、計量、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域。

2.2.1 發(fā)展歷程

方艙起源于美國，最初應用于美軍，均配有載車，具有較高的機動性能，根據(jù)不同需求，在其內(nèi)部進行相應的結(jié)構設計，安裝相關設備，具備特定的功能。廣泛應用于美軍機動指揮系統(tǒng)、通信、醫(yī)療、后勤保障等，是美軍機動部隊的重要裝備之一。

我國在二十世紀七十年代開始研究和探討并嘗試在國內(nèi)開發(fā)方艙。1982年空軍第二研究所與機電部聯(lián)合研制成功了我國第一臺F400型骨架式電站方艙，開始了我國自行設計、生產(chǎn)方艙的歷史。1989年原電子部遼寧陸平機器股份有限公司研制出第一臺大板式方艙。方艙技術得到了迅猛發(fā)展，大板式結(jié)構迅速代替了骨架式結(jié)構成為方艙基本結(jié)構形式。隨著方艙的需求增加和技術的成熟，方艙產(chǎn)量由每年幾十臺迅速發(fā)展到幾千臺，方艙生產(chǎn)廠家也由幾家發(fā)展到幾十家。一些特型方艙相繼問世，如擴展式方艙、伸縮式方艙、防核生化（簡稱三防）方艙、電磁屏蔽方艙等。

2.2.2 方艙種類

方艙的技術進步取得了許多成果，如大板成型技術、計算機輔助設計技術、方艙生產(chǎn)工藝技術、方艙檢測技術等。目前，我國可生產(chǎn)電子類、機械類、電源類和其它類四種類型的方艙。電子類主要包括：指揮方艙、偵查方艙、雷達方艙、通信方艙、電子對抗方艙、情報處理方艙、測控方艙、電子維修方艙、氣象方艙、檢驗方艙、試驗方艙和機要方艙等。機械類方艙主要包括：技術支援機械設備方艙、機械維修或保養(yǎng)方艙、模擬訓練方艙、戰(zhàn)場加工作業(yè)方艙、雷達設備方艙、機動保障方艙等。電源類方艙主要包括：單機組方艙、雙機組方艙等。其它類方艙指不屬于上述三種用途類別的方艙，例如醫(yī)療衛(wèi)生方艙、文化宣傳方艙、炊事方艙、器材儲運方艙、生活保障方艙、氣源方艙和速凍冷藏方艙等。其中，遼寧陸平機器股份有限公司生產(chǎn)的方艙種類比較齊全，技術先進，已廣泛應用于各個領域（如圖5、6、7所示）。

2.2.3 方艙的應用領域

近年來環(huán)境、食品安全、生物安全、精細農(nóng)業(yè)、檢驗檢疫、海洋科學、特種設備安全以及現(xiàn)場工業(yè)，甚至是反恐、野戰(zhàn)的需要等等，都對現(xiàn)場、實時、快速、原位、高可靠等要求的檢測提出了越來越高的要求。這也擴大了方艙的應用領域。圖8是用于公安、武警、消防領域的方艙，圖9是用于大型活動的安保工作領域的方艙，圖10是用于國際維和的方艙。

2.2.4 方艙式機動醫(yī)院

方艙式機動醫(yī)院是一種模塊化快速支援系統(tǒng)，它具有機動性強，技術先進等特點。其可快速展開構成機動醫(yī)院，適用于曠野作業(yè)及災害救援。

整套系統(tǒng)由醫(yī)療功能單元、通道及技術保障單元、傷員留治病房單元組成。主要包括手術方艙、急救方艙、X線方艙、藥械/滅菌方艙、檢驗方艙、水站方艙、通訊與遠程醫(yī)療方艙、醫(yī)用氣體制備方艙、電站方艙、集裝箱Ⅰ、集裝箱Ⅱ及檢傷分類帳篷、傷員收容帳篷等系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)中的各基本功能單元可獨立使用，也可聯(lián)合使用。系統(tǒng)聯(lián)合作業(yè)時，醫(yī)療功能單元的醫(yī)用氣體、用電及水由技術保障單元供應，其內(nèi)部微氣候環(huán)境控制合理，可在-41℃～+46℃外界環(huán)境溫度下展開醫(yī)療作業(yè)，并配有先進的通信設施，實現(xiàn)醫(yī)療信息處理、通訊及遠程醫(yī)療會診。系統(tǒng)中的手術、急救、X線、藥械/滅菌單元為擴展式艙體，展開面積為36m2，采用液壓四板聯(lián)動展收方式，一人便可完成方艙的展收全過程，所有方艙采用自裝卸底盤車進行整裝整卸運輸，艙、車分離可用火車、艦船和大型運輸機運載，如圖11、圖12。 （未完待續(xù)）

作者簡介：

張瀚聞，全國移動實驗室標準化技術委員會第一屆主任委員，教授級高工；

蘇錫輝，全國移動實驗室標準化技術委員會第一屆副主任委員兼秘書長，教授級高工；

那宏坤，沈陽產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，工程師。