[科学技术]培养箱加热系统的改进

陈冰

摘 要：随着科学技术创新发展，在医疗器械领域也需要更加人性化设计的设备。对于婴儿培养箱而言，这是一个为新生儿提供舒适温湿度以及洁净空气的装置，因此需要更加科学与严格的质量保障，以避免婴儿感染，增强其身体抵抗力，保证婴儿的发育和成长。然而传统的培养箱加热系统在箱体底部，不仅造成箱内空气受热不均匀，还容易出现通风出气受阻，极大影响了婴儿健康，严重的甚至危害婴儿生命。因此，本文提出了一种婴儿培养箱加热系统改进策略。将加热器设计到箱体侧面，同时优化床底托盘在风道结构提高暖空气受热均匀，以此保障了婴儿的舒适度，提供了科学高质量的服务，以期保证新生儿的存活率。

关键词：婴儿培养箱;加热系统;优化改进

0引言

婴儿培养箱为低体重儿、危险儿、新生儿恒温培养和新生儿体温恢复创造了一个空气适宜、温度和湿度适宜、温暖舒适、类似母体子宫的良好环境，以培养和护理婴儿。现有的婴儿培养箱配有温度监控和报警装置，用于对婴儿培养箱箱体温度进行实时监控[1]。近年来，低出生体重儿和危重儿的数量有所增加，医护人员在护理过程中不能时刻关注每个婴儿培养箱的温度。因此，当设备出现故障时，无法及时停止治疗或调整治疗计划，导致在婴儿培养箱治疗过程中新生儿烧伤的发生率增加。大量现代生物医学数据证明，提供一个温暖的环境来可以降低由直接或间接冷应激引起的发病率和死亡率，从而有效地保证新生儿的存活率。因此，本文针对传统婴儿培养箱不合理设计，提出优化改进具有重要的意义。

1 培养箱加热系统改进理念分析

1.1 传统婴儿培养箱加热系统的局限性

婴儿培养箱是为出生后健康状况不佳的婴儿准备的医疗设备。由于婴儿是脆弱的，他们对婴儿保育箱的环境有更高的要求，保育箱内的温度是一个极其重要的环境因素[2]。为了保证保育箱内的温度能够满足婴儿的需要，通常在婴儿保育箱内设置加热系统来加热保育箱内的空气。然而，现有的婴儿培养箱的加热系统有很多缺点，例如：加热装置设置在培养箱的底部，所以风扇在培养箱的底部运行，这可能会干扰躺在培养箱上部的婴儿;盒子里的空气受热不均匀;加热系统的出气口和进气口不合理，甚至直接吹到婴儿身上，这些都会影响婴儿健康成长。因此，亟需一种新型的培养箱来解决这些问题，为婴儿提供更加科学、人性化的服务。

1.2 婴儿培养箱加热系统改进理念的提出

针对上述的问题，在婴儿培养箱改进中，本文提出了一种婴儿培养箱的加热系统，包括设置在培养箱一侧的加热室和位于所述培养箱的床体基座与床体托盘之间的风道结构，其中加热室内设有加热器，而加热器下部设有风轮，并且风轮的排风侧与所述風道结构连通，这样可以更好的提供均匀加热，且降低风轮运转出现的震动问题[3]。同时，加热室设置在培养箱一侧可在一定程度上减小加热室内风轮等对婴儿床体的震动干扰，加热器、风轮和风道结构的位置设置有效保障风轮将暖空气吹送至风道结构，风道结构遍布床体托盘下面，散热面积大，有利于暖空气均匀扩散，从而保障箱内温度均匀，且能为床体托盘传递较为柔和的热量，极大的满足婴儿对温度的需求，也避免了一些负面影响因素。

2 培养箱加热系统改进方案

2.1 整体改进结构设计

本次设计改进的婴儿培养箱加热系统包含加热室10、加热器8、床体基座20、床体托盘6。其中的加热器是用于给培养箱内的空气加热。床体托盘用于承载婴儿，床体基座一般用于设置称重系统及为床体托盘提供支撑等。床体基座与床体托盘之间设有风道结构，即风道结构尽可能大面积的遍布床体基座与床体托盘之间的夹层，最终完成了整体加热系统的设计改进，如图2-1所示。

2.2 加热室结构改进

在对本次婴儿培养箱加热系统整体设计完成改进后，则是对加热室完成结构优化，如图2-2所示，加热室结构设计包含加热室壳体12、主板支架17、主板16、传感器支架板19以及温度传感器13等。

加热室壳体外部安装有主板支架，主板支架上设有卡槽，用于安装主板上设有加热系统的电子控制元件和线路[4]。加热室壳体外部一侧还安装有传感器支架板。传感器支架板用于安装箱温传感器，传感器支架盖装配在传感器支架板外部，这样设计的加热室结构紧凑，安装便捷，当然，为进一步保障温度检测的精确，也可以在培养箱内其他位置增设若干温度传感，如图2-3所示为其加热传感器设计电路图。

2.3 培养箱风道口改进设计

在婴儿培养箱风道口改进结构设计中，如图2-4所示，风道结构包括第一出风口21、第二出风口22和第三出风口23。第一出风口、第二出风口、第三出风口设置在床脚的侧边，即床脚与床脚之间的距离床单。第一出风口和第二出风口设置在床体的对侧，第三出风口为在加热室对面的床边这个三股气流的风道结构将所有的空气从床边排出，这样不会直接吹向宝宝，并促进暖气的均匀扩散。床层两侧的气流发生变化，这也有助于确保气流和扩散均匀[5]。

2.4 培养箱风轮改进结构设计

在婴儿培养箱风轮体系改进结构设计中，如图2-5所示主要设计优化结构包含风轮31、风扇轴32、电机33、电机输出轴331等。

通过风扇轴与电机的电机输出轴固定连接，风扇轴为圆台状，连接时只需要将螺钉旋入风扇轴及电机输出轴的侧壁即可。风轮包括下基板和上盖板，下基板与风扇轴连接，下基板与上盖板之间设有若干风叶。上盖板为一环状，下基板的上表面周向设有环状的平面，风叶垂直下基板的环状上表面。而这样设计改进后，相较传统的培养箱不仅避免或减少未经加热的空气进入风道结构，而且回风组件与加热室为可拆卸连接，便于清洁。在风道结构的三个出风口均从床体侧部出风，不会对婴儿直吹，并且有利于暖风均匀扩散，位于床体相对两侧的出风口错位，也有利于保障出风均匀及扩散均匀。

2.5 培养箱加热器改进结构设计

在婴儿培养箱加热器改进结构设计中，如图2-6所示主要改进部件包含外加热部81与内设置内加热部82。

加热器包括纺锤形的外加热部和设置在外加热内部。且呈十字交叉状的内加热部外加热部的外部形态为流线型的纺锤体或近似圆柱体，内部中空内加热部设置在外加热部的内部，内加热部外部圆滑，俯视内加热部，其呈十字交叉状结构。这样改进设计后可以让加热空气可以基于风轮更好的流动传输，完成暖空气的均匀分布。同时外加热部内设置内加热部，可以有效增加加热面积，提高加热效率。

3 总结

所以，随着对培养箱需求的不断提高，对其质量优劣也更加严格，因此改进传统培养存有的不足成为了急迫解决的问题。所以，本文针对传统培养箱存有的不足，从加热室、风道口、风轮以及加热器等完成了改进设计。在一定程度上解决了培养箱运行时噪音对婴儿的干扰，并且提高了培养箱的加热效率，能够保持箱内温度的均匀性，为婴儿提供类似母体子宫的环境，对提高病弱儿存活率有着极为重要的社会效益。在提高婴儿培养箱使用效率的同时，也达到节能减排、降低使用成本的目的，为客户创造了利益。

参考文献：

[1]汤栋生. 一种婴儿培养箱中央温度监测系统的设计[J]. 中国医疗设备， 2018， 033（009）：88-90.

[2]裘力， 王洪柱. 戴维YP-3000型婴儿培养箱的维修和维护[J]. 医疗装备， 2018， v.31;No.364（15）：144-146.

[3]蔡宝林. 基于婴儿培养箱温度监测实验研究[J]. 中国标准化， 2018， No.526（14）：192-193.

[4]周兴朝， 杨淑娟， 马妮，等. 基于失效模式与效应分析婴儿培养箱风险分析[J]. 中国医疗设备， 2017.

[5]汤栋生. 一种婴儿培养箱中央温度监测系统的设计[J]. 中国医疗设备， 2018（9）：88-90.

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2021/06/15