CN103300985B - 用于野外环境的带有减震系统的车载方舱 - Google Patents

Abstract

一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，其侧壁上设置有适形辐射分级防护系统，该适形辐射分级防护系统包括厚度不同的多个铅板;其中，CT装置的扫描床固定于方舱底板上，所述减震系统包括承力支架和金属减振器，CT装置的扫描机架安装于承力支架上，承力支架通过金属减振器可分离地固定于方舱底板上；所述CT装置的扫描机架上还设置有平衡调节器，运输状态时，平衡调节器与方舱底板分离，金属减振器处于负载状态；运行状态时，CT装置的扫描机架与方舱底板通过平衡调节器刚性连接，金属减振器处于卸载状态。本发明的车载方舱使得在安全防辐射的前提下，总重量大大减小，医疗服务能力较高，机动性好，成本降低，具有良好的防减震效果。

Description

用于野外环境的带有减震系统的车载方舱

技术领域

本发明涉及一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱。

背景技术

CT装置是以X射线为人体断层扫描透射能量的计算机辅助成像设备，已成为医院普及性的检查和诊断医疗设备，CT检查在显示横断面方面明显优于X光片，能为急诊救治中的外科手术提供最有价值的指导性信息。我国是一个自然灾害频发的国家，近几年地震、洪水、泥石流等自然灾害的频繁发生，野战医疗所、方舱医院系统以其快速机动的特点为抗震救灾发挥了重要作用。方舱CT装置的研制，为野外急救提供了强有力的工具。

例如中国专利ZL201210396745.5中就公开了一种野战CT方舱，所述舱体为手动推拉翻板式双扩大板式结构，所述方舱前部设有Ｈ型架，所述方舱内部分为CT控制室和CT扫描室，所述CT控制室位于方舱前部，CT控制室内布置有图像采集工作站、图像处理工作站、医学显示器、工作椅、观片灯和诊断报告打印机，所述CT扫描室布置有CT主机、扫描架、扫描床、CT减振支架和医用胶片打印机。该方舱可用自装卸车装载运输，具备强大的机动能力，内部具有CT装置及功效保障设备设施，能够满足为方舱医院CT检查提供保障。

然而CT装置以X射线为检查手段，电离辐射对人体具有较大危害，其工作场所必须采取辐射防护措施。在固定的检查室墙壁包裹防止X射线穿透的铅屏蔽层可有效防止X射线的泄露。现有的CT装置通常固定在医院的检查室内，铅屏蔽层厚度采用统一厚度，因此一台多排CT装置的铅屏蔽层重量为2吨左右，这对于位置固定的检查室来说，是不存在任何问题的。

为了适应野外医疗的需求，方舱CT装置需将CT装置安装于方舱内，由汽车运输。现有技术中都采用大载重量的运输车辆作为移动工具，直接将固定的检查室装载在载重汽车上。然而，这样的方式对汽车的性能要求很高，并且由于整个方舱系统设备众多，自重很大，汽车在移动时显得笨重，机动性较差。另一方面，为了满足灵活机动的使用需求，承载车辆的车体长度和载重量就必须有所限制，而这种限制又使得车辆无法承载整个固定的检查室重量，所以这是现有技术中存在的一对矛盾。再一方面，可以考虑将舱体内的设备数量减少一些，然而，更少数量的设备将减小整个方舱的医疗服务能力，也就是说，医疗服务能力将变得低下，无法满足野外医疗的需求。

此外，医疗方舱在野外运输过程中以及到达目的地后，都有可能需要进行CT工作。然而，运输过程中由于振动和撞击，对CT的正常运行影响很大，而到达目的地后，由于外部的恶劣环境以及急救的需要，需要迅速将方舱展开，并且对整个CT系统进行固定和校准，也就是说，现有的系统无法适应车载运行与地面运行的迅速转换。

因此，有必要研究一种用于野外环境的方舱CT系统，使得其重量减小，在提高其机动性的同时保持其医疗服务能力和安全水平，能够适应车载运行与地面运行的迅速转换，申请人经过潜心研究，提出了一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，以解决现有技术中存在的上述一个或多个问题。

发明内容

考虑到至少一个上述问题而完成了本发明，并且本发明的一个目的在于提供一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱。通过该系统，使得在其他设备无法减轻重量的前提下，可以根据CT装置辐射特点和使用环境要求，在确保辐射防护达标的前提下，减少辐射防护屏蔽层的总质量，从而减少方舱总重，提高车载方舱的机动灵活性。具体地，一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，其特征在于该方舱为翻板式双扩结构的大板式舱体，所述方舱内部包括CT控制室和CT扫描室，所述CT控制室位于方舱前部，CT扫描室中设置有CT装置，方舱侧壁上设置有适形辐射分级防护系统，该适形辐射分级防护系统包括厚度不同的多个铅板;

其中，CT装置的扫描床固定于方舱底板上，所述减震系统包括承力支架和金属减振器，CT装置的扫描机架安装于承力支架上，承力支架通过金属减振器可分离地固定于方舱底板上；

所述CT装置的扫描机架上还设置有平衡调节器，运输状态时，平衡调节器与方舱底板分离，金属减振器处于负载状态；运行状态时，CT装置的扫描机架与方舱底板通过平衡调节器刚性连接，金属减振器处于卸载状态。

根据本发明另一方面，所述金属减振器包括减振螺纹弹簧、金属阻尼器、上支撑板和下支撑板。

根据本发明另一方面，所述多个铅板通过下述方法设置：

适形辐射分级防护系统；

获取CT装置散射辐射剂量分布曲线；

将方舱划分为多个子区域；

根据下述公式确定每个子区域的方舱侧壁上所需设置铅板的厚度H:

$B=\frac{{5d}^2}{D_0{\·d}_0^2\·T\·W}$    （1）

$H=B\·\frac{(1+\cos \mathrm{\θ})}{2}$    （2）

式中

B表示每个子区域的最大辐射透射比；

d表示人员到扫描中心的距离；

D₀、d₀表示距扫描中心d₀处单层扫描的辐射剂量为D₀；

W表示以给出D₀值的扫描条件为参考条件下的周归一工作负荷；

T表示CT扫描室外距扫描中心d处的人员住留因子；

θ表示辐射束与垂直于屏蔽体表面的法线的夹角；

在每个子区域的方舱侧壁上分别设置厚度为H的铅板作为屏蔽体。

根据本发明另一方面，所述方舱的顶部和底部不设置铅板。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱使得在安全防辐射的前提下，方舱的总重量大大减小，方舱医疗服务能力较高，机动性好，成本降低，车载运行与地面运行的转换效率高。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱示意图。

图2是根据本发明优选实施例的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱的CT装置的散射辐射剂量分布曲线图（nGy/mAs）。

图3是图1中方舱的展开后的示意图，其中示出了根据本发明优选实施例的方舱子区域分布情况。

图4是根据本发明优选实施例的用于野外环境的方舱的内部布局示意图。

图5是与图3的方舱子区域对应的方舱侧壁位置示意图。

图6是根据本发明优选实施例的方舱的减震系统示意图。

图7是根据本发明另一优选实施例的方舱内部结构示意图。

图8是根据本发明另一优选实施例的减震系统的金属减震器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

参见图1，其中示出了本发明优选实施例的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱示意图。参见图4，其示出了根据本发明优选实施例的用于野外环境的方舱展开后的内部布局示意图。该方舱为翻板式双扩结构的大板式舱体，所述方舱内部包括CT控制室31和CT扫描室，所述CT控制室位于方舱前部，CT扫描室中设置有CT装置34。方舱侧壁上设置有适形辐射分级防护系统，该适形辐射分级防护系统包括厚度不同的多个铅板。其中，CT装置34的扫描床固定于方舱底板上。参见图6，所述减震系统包括承力支架64和金属减振器65，CT装置34的扫描机架安装于承力支架64上，承力支架64通过金属减振器65可分离地固定于方舱底板上。所述CT装置34的扫描机架上还设置有平衡调节器67，运输状态时，平衡调节器67与方舱底板分离，金属减振器65处于负载状态；运行状态时，CT装置34的扫描机架与方舱底板通过平衡调节器67刚性连接，金属减振器65处于卸载状态。可以理解的是，这里的运输状态是指方舱在车载运行过程中，这里的运行状态是指方舱被运送到达目的地展开并固定后，CT装置处于正常工作的状态。当然，由于减震系统的存在，运输状态也是可以实施CT扫描的。

优选地，所述金属减振器包括减振螺纹弹簧、金属阻尼器、上支撑板和下支撑板。

优选地，所述适形辐射分级防护系统包括方舱侧壁上设置的厚度不同的多个铅板。所述多个铅板通过下述方法设置：1）获取CT装置34散射辐射剂量分布曲线，参见图2，其中示出了一种CT装置34散射辐射剂量分布曲线图；2）将方舱划分为多个子区域；3）根据下述公式确定每个子区域的方舱侧壁上所需设置铅板的厚度H:

$B=\frac{{5d}^2}{D_0{\·d}_0^2\·T\·W}$    （1）

$H=B\·\frac{(1+\cos \mathrm{\θ})}{2}$    （2）

式中

B表示每个子区域的最大辐射透射比；

d表示人员到扫描中心的距离(cm)；

D₀、d₀表示距扫描中心d₀(cm)处单层扫描的辐射剂量为D₀(μGy/层)；

W表示以给出D₀值的扫描条件为参考条件下的周归一工作负荷(层/周)；

T表示CT扫描室外距扫描中心d(cm)处的人员住留因子；

θ表示辐射束与垂直于屏蔽体表面的法线的夹角；

4）在每个子区域的方舱侧壁上分别设置厚度为H的铅板作为屏蔽体。

优选地，参见图3，所述多个子区域包括CT控制室第一区域1、CT控制室第二区域2、闲置区域3、控制室观察窗区域4、第一房间和空闲区域5、第二房间和空闲区域6、第一内部走廊区域7和第二内部走廊区域8。可以理解的是，所述多个铅板包括CT控制室第一区域铅板、CT控制室第二区域铅板、闲置区域铅板、控制室观察窗区域铅板、第一房间和空闲区域铅板、第二房间和空闲区域铅板、第一内部走廊区域铅板和第二内部走廊区域铅板。

优选地，根据本发明另一实施方式，为了使得辐射防护具有更高的安全冗余量，可以将步骤3）中获得的铅板厚度H乘以经验值因子j得到最终的铅板厚度，并将该最终厚度的铅板设置在每个子区域的方舱侧壁上。

优选地，经验值因子j的取值范围为100%-143%。

优选地，所述方舱的顶部和底部不设置铅板。

可以理解的是，由于车载方舱CT系统在使用时，不同于医院的CT检查室，方舱的顶部和底部并没有人员存在，因此可以省去该位置的铅板，使得方舱的整体重量进一步减小，增加方舱的机动性，并且降低了成本。

实施例2

下面将更加具体地描述本发明的另一个优选实施例，以更加全面的展示本发明的上述优点和有益效果。

如图4所示，所述CT方舱展开状态内部布局可以进一步如下设置：CT控制室31位于整舱前部（沿运输前进方向），CT扫描室位于整舱尾部，布置有扫描床33、CT装置34、CT减振支架35、舱体隔板37、控制室隔板38和控制室观察窗39。例如，CT方舱展开状态内部尺寸为3900(L)x5800(W)x1950(H)(mm)。可以理解的是，这些具体结构和参数都是可以调整的，并不能作为对本发明的任何限制。优选地，关于CT方舱的结构还可以参见中国专利ZL201210396745.5，该专利通过结合引入这里。

例如，图1中示出的自装卸车装备质量8T，舱体总成（含H架、滑撬、调平机构）质量为4.7T，CT机、空调及附属设施总质量为2.4T。

例如，所述CT装置选用GE Brivo325型，极限曝光条件为管电压140KV、管电流160mA。将人员受照射剂量控制在5uSv/周（相应于0.25mSv/年）所需的辐射屏蔽透射比（B）可按公式（1）计算如下：

$B=\frac{{5d}^2}{D_0{\·d}_0^2\·T\·W}$    （1）

式中

d表示人员到扫描中心的距离(cm)；

D₀、d₀表示距扫描中心d₀(cm)处单层扫描的辐射剂量为D₀(μGy/层)；

W表示以给出D₀值的扫描条件为参考条件下的周归一工作负荷(层/周)；

T表示CT扫描室外距扫描中心d(cm)处的人员住留因子。

例如，当所述CT机日均检查量为50人次时，W值确定为2500(层/周)。

例如，根据所述CT机扫描机架四周不同场所人员住留的时间和频率不同，确定人员住留因子。CT方舱舱顶和舱底均无人居住，辐射屏蔽设计可不考虑车顶及车底的防护。方舱四周可分为常驻区、内部走廊和闲置区，例如可将T值分别确定为1、1/4、1/16。可以理解的是，W和T值可以根据具体情况进行适当调整。

利用所述公式（1）计算方舱四周辐射屏蔽透射比的数值，确定所需的屏蔽材料相应厚度；该数值乘以斜射修正因子(1+cosθ)/2（θ为射线入射角度）后，确定舱体各位置铅板厚度。θ表示辐射束与垂直于屏蔽体表面的法线的夹角。

举例来说，参见图3，根据方舱医院的布局，可将方舱墙壁分为8个区域：操作室侧墙壁3外为闲置区；机架和检查床轴线两侧墙壁5、6外，左侧为X线检查车，带1mm铅防护，右侧为空闲区，20m内无住留人员；机架后侧墙壁7、8外约1米处为内部走廊。按以上条件，结合方舱布局尺寸，可计算辐射透射比（B），如表1所示：

表1辐射透射比（B）相关参数表

根据表1中辐射透射比（B）的计算结果，查GBZT180-2006医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范表B.3可得铅板的厚度。乘以斜射修正因子(1+cosθ)/2后，根据经验值因子j可最终确定舱体各位置铅板厚度，如表2所示：

表2防护铅板厚度修正表

优选地，为便于舱体加工，根据舱体构成特点和各部位所需屏蔽层厚，将屏蔽层厚度相近区域合并并取该区域最大屏蔽材料厚度，分成如图5所示各区域，即控制室正面9、侧面10，控制室观察窗11检查室前壁12，检查室侧壁13、14及对侧，检查室后壁分为侧后壁7和正后壁8。根据表2的结果所获得的整个辐射分级防护系统的重量在770.6kg。

可以理解的是，如铅屏蔽层总质量不满足汽车的载重要求，可将区域重新划分，重新计算。

实施例3

下面将更加具体地描述本发明的又一个优选实施例，以更加全面的展示本发明的减震系统。

所述减振系统根据国标运输试验标准，在车辆试验场测得具有代表性的振动能量图谱，结合CT设备振动极限要求，并考虑CT扫描机架及承力支架64的重量，设计新型金属减震器。

有利地，所述承力支架64由方形不锈钢管制作，将所述CT设备的主要振动敏感部件——扫描机架,通过固定螺栓刚性连接于承力框架上。根据CT扫描机架及承力支架64的重量和尺寸，计算CT机架及承力支架64的质心分布，计算出承力支架64支撑臂的长度及金属减振器65的固定位置，使扫描机架及承力支架64的质心位于四个减振器65几何中心。金属减震器65上支撑板与承力支架64底部相连，下支撑板与车舱底部相连，满足上下及左右减振要求。

所述承力支架64后部设计成三角形支撑结构，以加强支撑强度。三角形支撑上端通过金属减振器（位于图6中的610位置处）与车辆舱体后壁连接，提高系统前后减振效果，限制运输中车辆加速、刹车引起的前后最大位移。

优选地，所述CT设备的扫描机架，通过固定螺栓刚性连接于承力支架上64。

优选地，所述平衡调节器67实现CT设备运输状态和运行状态的转换。例如，运输状态时，平衡调节器67旋起，CT设备和承力支架64完全由金属减振器承载，处于自由状态。运行状态时，平衡调节器67向下旋落，下部螺纹旋入车体预埋螺母，并有紧固螺栓加紧，起支撑作用；平衡调节器67上螺纹贯穿于CT设备底座，位于底座下部平衡调节器67支撑螺母上旋，将CT设备和承力支架64整体抬起，减振器65处于卸载状态，四个支撑螺母同时调节CT设备机架水平；平衡调节器67位于CT底座上部的紧固螺母，起到锁紧功能，使CT设备与舱体为刚性连接状态，满足CT设备运行状态要求。可以理解的是，本发明不必改变CT设备内部结构和运输车辆的底盘结构，可满足CT设备运输状态的振动要求，操作性强，能满足不同CT机型运输过程中的减振要求，并且，本发明实现了CT设备运输状态和正常工作状态两种模态的便捷转换，解决了CT设备减振状态和工作状态不同条件要求的矛盾，使CT设备在野外环境中工作成为可能。

优选地，参见图7，CT设备扫描床71通过垫块和螺栓固定于舱体底板上，CT设备扫描机架72安装于承力支架73上，承力支架73通过金属减振器和螺栓，固定于舱体底板上。

优选地，参见图6，所述承力支架64承载于四个底部金属减振器65上，通过底部四个金属减振器65固定于舱体底板上。CT设备扫描机架底板66通过螺栓和内侧四个固定孔固定于承力支架64上。所述平衡调节器67与扫描机架底板66外侧四个固定孔相连。所述平衡调节器67实现CT设备运输状态和运行状态的转换。运输状态时，平衡调节器旋起，CT设备扫描机架和承力支架67完全由金属减振器65承载，处于自由状态。运行状态时，平衡调节器67向下旋落，下部螺纹旋入车体预埋螺母，并有紧固螺栓加紧，起支撑作用；平衡调节器上螺纹贯穿于CT设备底座，位于底座下部平衡调节器支撑螺母68上旋，将CT设备和承力支架整体抬起，金属减振器65处于卸载状态，四个支撑螺母68同时调节CT设备机架水平；平衡调节器位于CT底座上部的紧固螺母69，起到锁紧功能，使CT设备与舱体为刚性连接状态，满足CT设备运行状态要求。

所述金属减振器结构如图8所示，包括减振螺纹弹簧812、金属阻尼器813、上支撑板814和下支撑板815，金属减振器依靠自身弹性变形防止设备在大量级振动下受到破坏，金属阻尼器813为减振系统提供阻尼，属于被动隔振。本实施例所选CT设备扫描机架质量为938kg，加上承力支架64质量，总质量共计1068kg，通过受力学分析，确定金属减振器的承载参数和位于承力支架上固定点的距离。

综上所述，本发明的有益效果在于：本发明的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱使得在安全防辐射的前提下，方舱的总重量大大减小，方舱医疗服务能力较高，机动性好，成本降低，车载运行与地面运行的转换效率高。

本发明不限于上述具体实施例。可以理解的是，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，其特征在于该方舱为翻板式双扩结构的大板式舱体，所述方舱内部包括CT控制室和CT扫描室，所述CT控制室位于方舱前部，CT扫描室中设置有CT装置，方舱侧壁上设置有适形辐射分级防护系统，该适形辐射分级防护系统包括厚度不同的多个铅板；

其中，CT装置的扫描床固定于方舱底板上，所述减震系统包括承力支架和金属减振器，CT装置的扫描机架安装于承力支架上，承力支架通过金属减振器可分离地固定于方舱底板上；

所述CT装置的扫描机架上还设置有平衡调节器，运输状态时，平衡调节器与方舱底板分离，金属减振器处于负载状态；运行状态时，CT装置的扫描机架与方舱底板通过平衡调节器刚性连接，金属减振器处于卸载状态；

其中，所述多个铅板通过下述方法设置：

获取CT装置散射辐射剂量分布曲线；

将方舱划分为多个子区域；

根据下述公式确定每个子区域的方舱侧壁上所需设置铅板的厚度H:

$B=\frac{{5d}^2}{D_0\·d_0^2\·T\·W}---\left(1\right)$

$H=B\·\left(\frac{1+\cos \mathrm{\θ}}{2}\right)---\left(2\right)$

式中

B表示每个子区域的最大辐射透射比；

d表示人员到扫描中心的距离；

D₀、d₀表示距扫描中心d₀处单层扫描的辐射剂量为D₀；

W表示以给出D₀值的扫描条件为参考条件下的周归一工作负荷；

T表示CT扫描室外距扫描中心d处的人员住留因子；

θ表示辐射束与垂直于屏蔽体表面的法线的夹角；

获得的铅板厚度H乘以经验值因子j得到最终的铅板厚度，并将该最终厚度的铅板作为屏蔽体分别设置在每个子区域的方舱侧壁上；

其中，所述多个铅板包括CT控制室第一区域铅板、CT控制室第二区域铅板、闲置区域铅板、控制室观察窗区域铅板、第一房间和空闲区域铅板、第二房间和空闲区域铅板、第一内部走廊区域铅板和第二内部走廊区域铅板；上述多个铅板依次对应的经验值因子j为10/7、15/14、100/87、10/7、4/3、1、15/14和10/9。

2.根据权利要求1所述的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，其特征在于所述金属减振器包括减振螺纹弹簧、金属阻尼器、上支撑板和下支撑板。

3.根据权利要求1或2所述的用于野外环境的带有减震系统的车载方舱，其特征在于所述方舱的顶部和底部不设置铅板。