刘春江

【摘 要】本作品创造性地设计出一种微型疫苗控温箱。该箱包括微型隔热箱体、半导体制冷降温、电热加热和温控电路等部分。通过比较和切换电路及功放电路，分别控制半导体制冷片和加热片的工作状态。实现了在草原和山区等汽车无法通行特殊环境下，满足疫苗低温或冷冻储藏的要求，给防疫及免疫工作带来了极大的便利，同时也有效解决了解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务中，紧急情况下注射抗蛇毒血清药物、对温度有要求的疫苗和药品的需要。

【关键词】温度传感器;半导体制冷降温;电热加热

中图分类号： TP212文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）30-0198-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.101

Study on the Application of Storage Miniature Temperature Control Box in Vaccine Transportation

LIU Chun-jiang

（Chinese peoples Liberation Army Artillery and Air Defense Academy， Hefei Anhui 230031， China）

【Abstract】This device creatively makes a mini-vaccine temperature-controlled box， which includes miniature heat-insulation box， semi-conductor refrigerating and cooling， electric heating and temperature control circuit， etc. With comparing and switching circuits and power amplifier circuits， the working state of the semiconductor refrigerating and heating pieces is controlled respectively. This device meets the requirements of low-temperature or frozen storage of vaccines in the special environment， such as prairie and mountain areas， which brings great convenience to the epidemic prevention and immunization work， and effectively solves the  need for antivenin， vaccines and medicines that require special temperature of the PLA officers and soldiers in field training and executing tasks.

【Key words】Temperature sensor; Semiconductor cooling; Electrothermal heating

1 作品研究依據

1.1 研究目的和意义

解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务中常有被毒蛇咬伤的危险，卫生员携带抗蛇毒血清是解救被毒蛇咬伤的最有效方法。此外，计划免疫和预防免疫是国家控制预防传染病的有效措施，在草原或山区常有一些汽车无法通行的地方，往往因无法满足疫苗低温或冷冻储藏与转运的要求，给接种疫苗等防疫工作带来很大的困难。

为保障解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务时注射抗蛇毒血清药物和疫苗的需要，为能够在偏远山区和草原有效开展疫苗接种工作，克服疫苗恒温保存的困难。针对现有保温箱存在的不足，本作品依据半导体制冷片的基本原理、相关热学和电学等知识，设计一种成本低、结构简单的微型控温保温箱，为满足防疫人员随身携带疫苗提供方便。

1.2 技术现状分析与作品应用前景

目前市场虽然有一些不同类型的小型保温箱，如车载冰箱、电子保温包等便携式保温箱，但这类产品都存在体积较大、耗电量高和不能精确控制温度等问题，往往不太适合解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务中随身携带，也不利于交通不便地区卫生防疫人员的随身携带，因此本设计具有广泛的应用前景。

2 研究主要内容

1）为了给解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务时注射抗蛇毒血清药物和疫苗提供有效保障;满足一些骑马、行走等场合运输疫苗需低温或冷冻储藏的特别需求，为定期给儿童计划免疫、控制牲畜疫情等防疫工作提供方便。

2）本作品技术方案。

（1）微型疫苗控温箱由微型隔热箱体、制冷降温、电热加热和温控电路等组件构成。

（2）微型疫苗控温箱箱体结构采用的技术方案是：将半导体制冷片置于箱盖的塑料和铝内层之间的保温层中;电阻加热片置于保温箱的底部的保温层中;温度传感器贴在盒的铝胆外侧上。

（3）微型疫苗控温箱的温度控制采用的技术方案是：设计具有冷藏（4℃）和冷冻（-10℃）两档可切换的微型疫苗转运储藏箱，在工作中温度传感器实时检测盒内温度并与设置的冷藏或冷冻温度相比较，通过比较和切换电路及功放电路分别控制半导体制冷片和加热片的工作状态。具体实施方式：

①疫苗需要冷藏时：当温度传感器，检测到环境温度高于5℃时，切换电路会使半导体片接通可进行制冷降温工作，温度低于3℃时切换电路会使加热片接通进行加热升温工作。

②疫苗需要冷冻时：当环境温度高于-9℃时，电路切换到制冷片接通状态进行制冷降温工作，当温度低于-11℃时电路切换到加热片接通状态，进行加热升温工作使箱内温度保持在一定温度范围内。

3 采取的研究方案

3.1 结构设计

微型疫苗控温箱壳体结构为塑料外壳、保温材料和铝内胆的三层结构的形式。为了便于接种疫苗的防疫工作人员将微型疫苗箱放入一般医用保健箱内，根据一般医用保健箱的尺寸（35×15×26cm3）和常见疫苗的大小（13.5×4×2.2cm3），设计疫苗转运储藏箱尺寸为26.5×14×9cm3。一种具有造价低廉，便于防疫人员随身携带的微型疫苗控温箱。

图1 疫苗箱的整體结构图

图2 疫苗箱的箱盖俯视图

图3 箱内部结构俯视图

图4 疫苗箱侧视结构图

图5 制冷装置结构装配图

作品图片标记说明如下：

1-制冷装置 2-电阻加热片 3-塑料外壳    4-泡沫保温板 5-铝盒内胆 6-温控电路 7-锂电池       8-散热风扇 9-散热片 10-制冷片 11-电源指示   12-工作指示 13-转换开关 14-电源开关     15-充电插孔 16-温度探头

具体结构设计见图1-5所示。

3.2 技术方法

所设计的微型疫苗控温箱，包括隔热箱体、半导体制冷降温、电热加热和温控电路等部分。箱体结构部分的方案是：将半导体制冷片置于箱盖的塑料和铝内层之间的保温层中;电阻加热片置于保温箱的底部的保温层中;温度传感器贴在盒的铝胆外侧上;控制电路和锂电池置于保温箱右侧。温度控制采用的方案是：温度传感器实时检测盒内温度并与设置的冷藏或冷冻温度相比较，通过比较和切换电路及功放电路分别控制半导体制冷片和加热片的工作状态。

将半导体制冷片置于箱盖保温板中、加热片置于保温箱的底部的保温板中，以便于箱内空气对流增强保温效果。与铝盒接触的温度传感器粘在铝盒的外侧，以随时检测盒内温度。在夏季当环境温度高于保温箱设定的温度时半导体制冷片工作，通过自动吸热降温，保持箱内的温度恒定;在冬天环境温度低于保温箱设定温度时电阻加热片工作，通过自动放热升温保持箱内温度恒定。

3.3 技术操作

（1）疫苗需要冷藏时：当温度传感器，检测到环境温度高于5℃时，切换电路会使半导体片接通可进行制冷降温工作，温度低于3℃时切换电路会使加热片接通进行加热升温工作。

（2）疫苗需要冷冻时：当环境温度高于-9℃时，切换电路使导体片接通可进行制冷降温工作，温度低于-11℃时电路切换电路会使加热片接通进行加热升温，达到箱内温度在一定范围内变化的目的。

4 创新点与应用价值

4.1 创新点

（1）壳体结构为塑料外壳、保温材料和铝内胆的三层结构的形式，可放在红十字箱或医用保健箱内，具有结构简单和便于随身携带的特点。

（2）为了便于箱内空气对流增强保温效果，将半导体制冷片置于箱盖保温板中、加热片置于保温箱的底部的保温板中。与铝盒接触的温度传感器粘在铝盒的外侧，以随时检测盒内温度。解决在一些骑马、行走等储藏运输疫苗场合下，满足疫苗低温或冷冻储藏的特别需求。

（3）利用温度传感器、集成电路、场效应管和电阻，以及切换开关等器件构成温度控制电路。与铝盒接触的温度传感器随时检测盒内温度，根据检测温度与设置温度的比较结果，通过温度控制器分别控制半导体制冷片和加热片的工作状态，达到保持箱内温度在一定范围内变化的目的，从而达到节电和控温精确的效果。

4.2 应用价值

本作品设计一种微型疫苗控温箱，涉及疫苗携带与储存领域。为了便于防疫工作人员将疫苗放在随身携带的医用红十字箱内储藏，针对现有保温箱存在的不足，设计出微型疫苗控温箱。该箱包括微型隔热箱体、半导体制冷降温、电热加热和温控电路等部分。本作品旨在提供一种成本低、结构简单的微型疫苗控温箱。接种疫苗的防疫工作人员将疫苗放在微型疫苗控温箱中，并放入医用红十字箱内，切实解决了解放军指战员和武警官兵在野外训练及执行任务时注射抗蛇毒血清药物和疫苗的需要，同时也有效地保障了偏远山区和草原疫苗接种工作的开展，进一步克服了疫苗恒温保存的困难。

微型疫苗控温箱，具有低成本、低功耗、体积小、简便易用、易推广等优点，不论是在民用或者是军用防疫免疫医学领域，都将具有更加宽广的应用前景。

5 作品研究基础与工作条件

2017年1月起，作品发明人前后10多次前往卫生防疫部门、医疗保健器械市场进行深入调研，采用深度访谈和实地调研相结合的调查法，了解当前疫苗储藏箱的使用和需求的实际情况，并通过在图书馆和登录中国知网、百度等网络查阅文献资料，查找和阅读有关文献资料共86篇，详实的掌握疫苗储藏要求和有关数据指标，通过文献资料的阅读，也增加了科学和辩证分析问题的能力。一年多的时间，发明人积累了与研究作品疫苗储藏箱有关的有效数据与实践知识，分析数字文字资料，撰写设计方案，从而完成此项作品。

【参考文献】

[1]郇彩凤.一种适用于食品卫生采样的便携式冷藏箱[J].食品与药品.2003（8）：35-35.

[2]郑亮.疫苗冷藏运输及管理体会[J].社区医学杂志.2006，4（10X）：67-68.

[3]李学荣.浅谈疫苗的运输与贮存的重要性[J].中华实用医药杂志.2009.