移動式核酸采樣車的設計、應用與社會效益分析

摘要：為應對自然災害與突發公共衛生事件迅速及時且有效的處理，以及滿足群眾多樣化的核酸采樣需求，有必要研制并應用移動式核酸采樣工作車，以期與傳統核酸采樣點互為補充。據此，從結構設計、研究方法及技術指標和社會效益方面對移動式核算采樣車進行研究。

關鍵詞：核酸采樣；模具開發；正壓系統；部件輕量化；自動消毒感應系統；采樣軟件平臺

中圖分類號：U469 收稿日期：2024-06-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.09.015

1 核酸采樣車概述

移動核酸采樣車可廣泛應用于各級疾控中心、醫院、第三方檢測機構、檢測設備生產廠家、邊境口岸、應急保障部門等相關單位，可以滿足全國范圍內醫療機構 核酸采樣戶外長時期作業的需求。該核酸采樣車是以“輕型客車”為基礎車型而專業設計的一款核酸采樣車。配備有駐車空調、正壓系統、護理設施、供氧設施、供電、換氣、照明、警示等功能裝備，配置了采樣工作臺、旋轉座椅等車載工作設施。可以滿足戶外長時期作業的需求。該核酸采樣車空間寬敞、布局合理、使用方便、安全耐用、結構經湊，艙內采用左右采樣布局為主、上下布局為輔的立體式布局，采樣操作平臺布局科學合理，使用操作簡潔方便，滿足核酸采樣人員的工作需要。

在設計過程中，整個車輛的各種軟硬件應符合相關的國家標準[1]。車輛的各項配置以滿足采樣人員方便為原則，操作和維護簡捷、方便、易用。此外，該車要具備高可靠和高穩定運行能力，并有較強的承載能力，在設備、車輛和人身安全上具有較高的保障。根據相關技術要求[2]，該核酸采樣車選用了國產底盤 “輕型客車”為基礎車型。主要特點如下：

a.環境舒適性：車輛配備了車載駐車空調，為核酸采樣工作人員提供舒適空間。

b.高效便捷性：利用汽車的可移動性以及可以提供動力的特點，在車上配備采樣單元，能快速響應核酸采樣需求。

c.高效安全性：可視倒車輔助系統、3H高強車身、雙安全氣囊、高智能防盜鑰匙、全車安全帶等多項安全配置。

2 結構設計及創新

2.1 結構設計

項目主要研究內容是基于輕型客車中軸中頂車型如何更好地設計改裝成先進、科學、美觀、環保且具有人性化關懷、實用等要求的核酸采樣車。整車按照臨床基因擴增檢驗實驗室基本設置標準進行設計，適合快速、機動、靈活地進行移動核酸采樣。

移動核酸采樣車包括環境控制系統、檢測數據系統、車輛監控系統及智能化實驗室管理系統，具備樣本采集、庫存管理、樣本追溯、檢測結果判讀、報告生成及發送等功能。該車可實現5G數據實時傳輸，把采樣數據、環境參數實時傳輸至本地或云端，實現報告快速生成。

利用汽車的可移動性以及可以提供動力的特點，在車上設計采樣單元，采樣人員在車內，采樣對象在車外，通過完全的物理隔離，采樣人員和采樣對象通過麥克風進行交流，采樣人員通過墻體上的手套伸出手到車外進行采集咽拭子，避免了人體的接觸，有效地保護了采樣人員。

利用汽車可以提供動力能源，設計車內空間為正壓和恒溫，同時在新風口安裝有HEPA，可以阻止病原微生物的進入，保持車內的環境清潔，確保車內環境生物安全。

采樣平臺軟件可以通過身份證讀卡器和麥克風詢問采集對象的基本信息，并且登記處設有紅外體溫記錄儀，可以實時記錄采樣對象的體溫。后臺本地目錄中可保留采集對象的基本信息（排隊號+姓名+身份證+手機號碼等），對待采樣人員進行編號，保證車外采樣井然有序的開展。采樣管和咽拭子通過生物安全窗傳遞給采樣對象，采樣窗口感應噴霧消毒系統，為避免醫務人員頻繁手動消毒，自主設計了感應式消毒噴霧裝置，主要由高靈敏感應器、噴霧口、消毒水箱、氣管路、電源組成。噴霧消毒裝置將消毒液裝入消毒水箱，將噴霧口安裝至采樣艙隔離屏外部，通過感應控制器將霧化消毒液噴至外部消毒。

2.2 創新點及關鍵技術

a.全新設計感應式消毒噴霧裝置。為避免醫務人員頻繁手動消毒，自主設計了感應式消毒噴霧裝置。該裝置主要由高靈敏感應器、噴霧口、消毒裝置、氣管路、電源組成。噴霧消毒裝置將消毒液裝入消毒水箱，將噴霧口安裝至采樣艙隔離屏外部，通過感應控制器將霧化消毒液噴至外部消毒。圖1為消毒噴霧裝置示意圖。

b.多窗口采樣，設計1～3個采樣窗口，可根據人員數量適時增減采樣作業窗口。圖2為多采樣窗口示意圖。

c.采用自主開發單元模塊化設計，嚴格根據PCR實驗室試劑準備區的設置標準，啟動正壓系統時，車內相對壓強在-10～+15 Pa；正壓系統主要由殼體、高效過濾器凈化消毒一體裝置、紫外線消毒燈、風機組合模塊裝置與智能控制裝置組成一體。實現凈化空氣，過濾吸附在過濾器上的病菌進行有效滅殺，以保證車內空氣達到潔凈之目的，來阻隔其他不良氣體對醫護人員的影響，以達到改善醫護人員的工作環境。

3 主要研究方法及相關技術

3.1 主要研究方法

主要研究方法包括調查法、實驗法、經驗總結法等。通過查找相關國標、行標等標準，根據多年的移動實驗室制作經驗，以及銷售人員從客戶那里收集到的信息，制訂出初步方案，并主動找相關專家進行討論；后又走訪相關第三方檢測機構，聽取意見；制作過程中請南昌縣人民醫院專家來公司指導，反復論證。生產過程中，發現新開發的全新正壓系統噪聲大、采樣過程中空間急促的問題，對采樣室醫務人員造成困擾，經過多次反復改進、測試，終于解決了此難題。移動核酸采樣車設計需要長期設計和制造的經驗支撐，因為核酸采樣車需要滿足市場多樣化的需求，就必須不斷持續地進行產品優化、改進、升級。產品優化、改進、升級的動力和渠道是產品在用戶實際使用中不斷發生、發現的。所以設計過程中不僅要研究新生、概念的東西，還有結合實際制造、批量生產、低成本低浪費生產的要求，走生態環保、可持續化的設計開發路線。

無接觸全隔離采樣：多窗口采樣設計，采樣人員與外界完全密閉隔離，避免了交叉污染，可實現單窗口每小時采樣約200人。圖3為采樣窗口實物圖。

正壓防護：車內實現正壓-10-+16 Pa，安裝有HEPA，可以阻止病原微生物的進入。圖4為正壓防護示意圖。

感應式洗手消毒液：避免采樣人員頻繁接觸按壓消毒液，避免采樣人員交叉感染風險。圖5為采樣時采用消毒液現場情況。

全程采樣監控：實施對采樣區域人家進行全方位監控，如圖6所示。

智能化識別系統：身份識別系統，測溫37.3 ℃攔截系統，如圖7所示。

舒適的工作環境：駐車空調，為醫護人員提供舒適的工作環境，如圖8所示。

3.2 主要技術指標

核酸采樣車主要技術指標見表1。

3.3 照明

核酸采樣車選擇單級逆變器（工頻逆變器），1 200 W充電逆變器一體機，變壓器工作在工頻（50 Hz），具有較強的負載適應能力，具備適應感性負載沖擊的能力。該車提供保障全車所有設備有持續、穩定、可靠的電源供應，車身外部兩側和尾部安裝有LED照明燈（單獨開關控制），可滿足駐車的緊急照明要求；內部有兩組照明燈，其中1組采用門控控制，并加裝2只針對操作人員采樣的射燈。

3.4 線束布線

核酸采樣車內主要有直流電源線、交流電源線、音視頻線和控制信號線4種線纜。控制信號線采用屏蔽線；視頻監控系統采用高清攝像機，所以音視頻線采用超五類網線和VGA視頻線，具備較高的抗干擾能力。這4種線纜的電磁特性和機械特性都不一樣，在布置線纜時根據線纜的種類和線纜所在位置采取相應的布線措施，體現在以下兩個方面：a.線束有依托，相對固定，在車輛行駛的過程中不能搖來晃去；避免車輛顛簸、加速、制動時線束受力、插頭受力，影響插接件的電氣性能；相鄰固定點之間的距離不大于300 mm；線束內的導線平行不交叉（雙絞線除外）。b.直流電源線、交流電源線、音視頻線和控制信號線分開布置，不能分開布置的應垂直交叉布置；沿著行車方向布線時，后裝線束盡量和原車線束一起，方便后期維護；沿著垂直于行車方向布線時，后裝線束貼靠車頂橫梁布置固定，并確定線束不會被金屬擠壓。

3.5 接地

由于受接地材料特性和其他技術因素的影響，接地導體的連接或搭接無論做得如何好，總有一定的阻抗，信號的回流會在工作地線上產生電壓降V，形成地紋波，對信號質量產生影響；信號越弱，信號頻率越高，這種影響就越嚴重，這個與導體的趨膚效應存在關系，這就是共阻抗傳導耦合。

核酸采樣車采用多點接地的方式，盡可能減小地線上的壓降，避免因共阻抗傳導耦合導致EMC問題。車載醫療設備、音視頻監控系統和照明燈分開接地，車載設備使用輔助（附加）電池地，音視頻監控系統使用點煙器的地，照明燈使用底盤蓄電池（原車蓄電池）。

4 社會效益

a.快速響應：移動核酸采樣車可充分利用其他移動特性，快速到達疫情區域，即可開展核酸采樣。某一地區發生疫情后，周邊地區的移動采樣車可以統一調度，前往支援，集中開展采樣，加快采樣速度。

b.穩定民心：新一代移動核酸采樣車快速到達疫區，第一時間大規模開展核酸采樣工作后，由于其便捷、快速布置的特點，老百姓即刻能感受到保障近在眼前，可以提振居民士氣，起到穩定民心的作用。

c.豐富了產品線，提升了產品的科技附加值；移動核酸采樣車為新開發的升級產品，移動類核酸采樣產品種類將會更多，該項目采用的最新技術、材料、工藝等為產品增加了科技含量，如全新正壓系統、噴霧消毒裝置是全新設計開發的，且申請并獲得國家實用新型專利，具有較高的科技附加值。

d.可為國家應急救援事業做出一定的貢獻，改善核酸采樣條件，滿足不同用戶群的需求。

移動核酸采樣車的推出，帶動了移動核酸采樣室設計制造領域內的技術創新和經驗積累，也為移動核酸采樣行業客戶提供了更多選擇和適合的產品，改善了核酸采樣條件，有力保障人民群眾的健康，推動著應急救援事業的發展。

5 結語

本文設計并應用了一款基于輕型客車的核酸采樣車。首先考慮了舒適性、安全性和操作便捷性等因素，配備了駐車空調、采樣窗口、正壓防護功能裝備，并采用了LED照明系統。采樣車設計靈活，電氣系統配備了警示設備和合理的線束布線。通過配重設計和載荷分析，確保了整車性能和穩定性。最后，對配電系統進行了全面的分析和設計，以確保在各種工況下都能保持電力供應的安全和可靠性。

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