[科学技术]培养箱加湿系统的改进

朱秀杰

摘 要：随着社会经济的高速发展，人们对医疗设备要求愈发严格，尤其是婴儿培养箱更加不容有误。为了更好促进婴儿健康成长在培养箱中不仅需要加热系统，也需要加湿系统。然而传统的培养箱加湿系统由于设计不足，难以达到更严格的湿度标准，同时清理不便，也极易滋生细菌，危害婴儿身体健康。基于此，本文提出了一种加湿系统改进方案，在完成了加湿盘等结构的改进后，并进行了电路设计，从而实现了新型加湿系统的实现，这对提高医疗服务质量，降低医疗风险具有重大意义。

关键词：婴儿培养箱;加湿系统;优化改进

0 引言

婴儿培养箱为早产儿或生病的婴儿提供了一个湿度恒定、超低噪音和类似母体子宫的良好环境[1]。其中，恒定湿度的理想环境因素对婴儿的健康成长尤为重要。如果环境没有达到安全的湿度范围，婴儿会感到不舒服，甚至死亡。婴儿培养箱用于婴儿的治疗和护理，因此需要精确控制培养箱内的环境以保障适于婴儿生活。婴儿培养箱的加湿系统用于加湿培养箱内的空气，以保障箱内的空气具有一定湿度。而传统的加湿系统不仅结构复杂，而且容易清理不便滋生细菌，因此本文提出培养箱湿度系统改进研究具有重要的意义。

1 培养箱加湿系统改进理念分析

1.1 传统婴儿培养箱加湿系统的局限性

婴儿培养箱用于婴儿的治疗和护理，因此需要精确控制培养箱内的环境以保障适于婴儿生活。婴儿培养箱的加湿系统用于加湿培养箱内的空气，以保障箱内的空气具有定湿度[2]。但是，现有婴儿培养箱的加湿系统存在诸多弊端。加湿系统结构复杂，清理不便因此容易在清洁死角滋生细菌，细菌会随加湿空气进入培养箱内部，污染婴儿生活环境：有些培养箱为方便清洁，将加湿盒做成抽拉式，抽拉结构进一步增加了结构复杂程度，且操作不便;并且，现有的婴儿培养箱加湿系统其加湿盒的水位控制不便，往往会通过设置水位观察窗查看水位后手动加水;或是将储存大量水的水槽设置在培养箱底部，并与加湿盒连通以实现随时加水，这又会形成一个细菌滋生的环境。对于这些传统培养箱加湿系统的局限问题，亟需一种新型的改进方案。

1.2 婴儿培养箱加湿系统改进理念的提出

为在一定程度上解决上述问题的至少一个方面，本实用新型提供一种包括设置在培养箱的床体基座上的加湿托盘，所述加湿托盘的水汽出口与所述培养箱内的进风道连通，所述加湿托盘设有加热棒和注水口，所述加热棒用于加热所述加湿托盘内的水[3]。本实用新型的婴儿培养箱加湿系统结构简单，便于拆装和清理。加湿托盘设置在床体基座上，且加湿托盘的水汽出口与进风道连通，因此可以拿掉床体托盘直接与风道同步清理，操作便捷。通过这些结构或者安装层面的调整，可以很好改进传统加湿系统局限性，进而提高产品的性能与医疗服务质量。

2 培养箱加湿系统改进方案

2.1 基座安装位置改进

本次设计改进的婴儿培养箱加湿系统基座安装中，如图2-1所示，主要改进部件包含基座1、风扇2、风道11、加湿托盘3等。

为便于观察及监护婴儿，培养箱侧部及顶部为大面积透明材料，因此培养箱会将加热系统的进风道设置在培养箱床体基座上，床体基座上一般设置床板，床板上即可放置婴儿。为保障及控制空气流动，在进风道一端设置风扇，风扇可以将进风道内的空气推进培养箱内部[4]。本实用新型的加湿托盘為一个托盘状或者说槽状结构，其开口就敞开在上述进风道中。加湿托盘的低凹部用于储存少量水，加热棒用于给加湿托盘内的水加热，促进水转化为水蒸气，加湿托盘的水汽出口即为加湿托盘的开口。这样的改进可以让加湿托盘设置在床体基座上，且加湿托盘的水汽出口与进风道连通，可以拿掉床板直接与进风道同步清理，简化了清理操作。

2.2 加湿系统的加湿托盘结构改进

在加湿系统里面加湿托盘结构改进中，如图2-2所示改进部件主要有储水槽32、加热部322、槽壳体321、加热棒35、热电偶38等。

其中储水槽包括加热部，加热部设置在槽壳体的外壁上。并且与槽壳体的底部一体成型。加热部内设有安装孔，安装孔内安装加热棒，槽壳体的底板与加热部均为铝材料，可以将加热棒产生的热量传导至储水槽内将其内部的水加热。当然，加热部也可以设置在槽壳体的围板上;或者直接在槽壳体的围板或者底板上设置安装孔，安装孔内安装加热棒;也可以将整个槽壳体采用铝材料;或者将铝材料改为其他热传导性好的材料[5]。同时将加热棒设置在槽壳体的外壁内，不与水接触，减少了细菌滋生的位置，并且使得槽壳体内壁更加平整，易于清洁。较佳的加热部内还设有热电偶，热电偶可以检测加热部的温度，避免干烧，也便于及时控制加热棒的加热状态。

2.3 加湿托盘装配改进

在加湿托盘装配改进中，如图2-3所示，改进部件主要包含槽壳体321、低水位传感器36和高水位传感器37、热电偶38等。

虽然本实用新型的注水口为设置在槽壳体上的孔，实际上注水口设置的位置和构造可以进行多种变换，例如，注水口也可以为设置在槽壳体上边沿的槽，槽上容置或安装注水管接头。在本次改进中电磁阀可控制注水口的进水量，保障自动调控加湿托盘内的水量至适量，从而提高了加湿控制的效率。

2.4 加湿系统的电磁阀安装结构改进

在加湿系统电磁阀安装结构改进中，首先是机械结构的改进优化，其次是控制电路的设计。如图2-4所示为电磁阀安装结构改进图，主要包含部件有电磁阀51、出水口53、进水口52、有线缆夹55等。

首先，电磁阀固定在安装板上，安装板通过螺钉固定安装在床体基座的底部，安装板上还设有线缆夹，线缆夹用于限位或固定电磁阀引出的线缆。电磁阀上设有电磁阀进水口和电磁阀出水口连接进水管，电磁阀进水口连接外置储水装置。而在电磁阀安装结构改进中，当检测到加湿托盘内的水位过高或者过低时，控制系统能够控制电磁阀停止加水或者开始加水。当检测长时间的水位过高或者过低，控制系统可通过显示装置、蜂鸣器或者人机交互界面报警。加湿托盘内设置高、低水位传感器可及时检测加湿托盘内的水量，避免加湿托盘内的水量持续过多或者过少，影响加湿效果，如图2-5所示为加湿系统控制电路图。

3 总结

国内外对婴儿培养箱控制系统温度回路的研究比较广泛，但这些研究没有考虑湿度回路的影响，尤其是湿度耦合及其解耦环节的研究较少。如果只考虑温度回路，实际的超调量和调节时间不能达到理想的效果。通过对婴儿培养箱加湿系统的改进，使得培养箱的加湿、加热系统结构更加简单，便于拆卸清洗，大大降低了细菌滋生的几率，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]黄桂兰. 加温加湿暖箱在新生儿护理中的应用[J]. 医疗装备， 2019（15）.

[2]周祥山， 藏香银， 牛伟霞，等. 一种稳定性试验箱加湿系统的自动供水装置：， 2017.

[3]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.

[4]吴国光， 宋景人. 基于.NET的无线婴儿培养箱检测软件系统设计[J]. 计量与测试技术， 2017， 44（002）：5-6.

[5]王文丰， 彭敦陆， 顾楠. 基于物联网技术的婴儿培养箱监控系统研制[J]. 中国医疗器械杂志， 2017（3）.

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2021/06/20