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13天攻坚！首台机载净化机组破局而生
发布时间：
2025-12-08
美埃科技与同济大学沈晋明教授团队紧密协作，在短短13天内成功完成国内首台机载I级洁净手术室核心设备——高性能水平单向流净化机组的定制研发与交付。
该设备有力支撑了“五官健康C909飞机医院”手术舱的顺利建设，并一次性通过国家级第三方权威检测，全面达到I级洁净手术室标准，为我国航空医疗救援体系建设提供了关键的技术保障与装备支撑。
下文将详细阐述这一创新成果的设计理念与技术实现。
洁净手术室新模式、新产品
同济大学 沈晋明 刘燕敏
美埃（中国）环境科技股份有限公司马健惠陆振兴马晟一
- 引言
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院官网公布：[1]“五官健康C909飞机医院”继今年9月首飞后再“升级”，成功完成我国首个I级洁净飞机手术舱的搭建，已具备开展眼科、耳鼻喉科等相关专科手术环境保障能力，完成“从零到一”的突破。这标志着我院在航空平台开展专科精准医疗服务能力进一步提升，为助力构建我国高水平航空医疗体系提供关键技术支撑。已被《新闻晨报》、《文汇·上观》等多家媒体报道或转载。
“五官健康C909飞机医院”由复旦大学附属眼耳鼻喉科医院与中国商用飞机公司有限责任公司承担，该科研项目的核心在于在国产C909支线飞机上构建I级洁净手术室，我们有幸参加了这部分工作，克服种种困难完成任务，为健康中国做出我们的一份贡献。
- 飞机医院承载的航空器实际状况
飞机医院承载的航空器是C909飞机，它是中国首款自主研制并投入国际市场的喷气式支线客机（见图1），由中国商用飞机有限责任公司研发制造。航程可达2,225-3,700 km。2008年11月28日完成首飞；2014年12月30日获得中国民航局 (CAAC) 颁发的型号合格证 (TC)；2017 年 7 月 9 日获得 CAAC 生产许可证 (PC)；于2015 年 11 月 29 日首次给成都航空首架 C909颁发适航证。标志着中国首款自主研制的喷气式支线客机正式运行。
C909客机的机舱空间的宽度3.14m，高度2.03m，虽优于同级别支线客机，但对飞机医院来说，要构建符合《医院洁净手术部建筑技术规范》GB 50333要求I级专用洁净手术室，应在上部设置送风装置，形成局部垂直单向流笼罩在手术床，[2]而且还需布置相应的大尺寸的风管系统。对客机的这样空间，特别是层高，要实施洁净手术室是不可能的。必须另辟蹊径，提出独特的设计方案才行。
图 1 国产C909 飞机外貌
- 机载I级洁净手术室的新模式
I级洁净手术室的技术要点在于要使手术区处于无菌无尘的单向流气流中。根据国产客机机舱空间的实际情况，特别是层高问题，要在手术区实施局部垂直单向流是不可能的。唯一可选择的适宜技术方案是将局部垂直单向流改为水平单向流。
这曾经是一个争论的问题，两者的优缺点比较可参见表1。总的来说，手术室采用垂直单向流的优势十分明显，除了日本HEAS-02-2022《医院设施设计指南（空调设备编）》中还保留“水平单向流手术室”的条文外，[3]其他国家医院建设标准或指南都是推荐垂直单向流手术室，包括国标《医院洁净手术部建筑技术规范》。但是我国规范是不推荐、但允许采用水平单向流手术室。[4][5]
表1 水平单向流与垂直单向流手术室的比较
设计方选用水平单向流对策，除了考虑国产普通客机机舱的层高外，还鉴于五官科手术部位主要在于患者的头部，主刀医生在患者头部后面。以眼科手术为例，手术中采用的专用显微镜与超声乳化仪等设备均在患者眼部上方操作，也许会对垂直单向流产生遮挡，但水平单向流可以无障碍到达患者的术面。另外，由于水平单向流是沿水平方向单向流动，与垂直单向流不同，与机舱断面形状关系不大，或者说水平单向流可以适应不同机型、不同机舱断面形状的客机，那怕机舱的行李箱没有拆除也能使用。
I级洁净手术室采用水平单向流固然可以无需设置上部送风装置，但无法避免大尺寸的风管系统。该设计方案又提出了无风管、压力可控的洁净气流串级使用思路，两者构成了洁净手术室的新模式。
- 机载I级洁净手术室的新产品研发思路
要实现水平单向流I级洁净手术的无风管、压力有序的串级洁净气流的新模式，其核心技术是研发水平单向流净化机组。
遵循设计方案，水平单向流机组为便于航空运输与现场装配，将研发的机组分为三个箱体（见图2）。由一台风机箱11和二台过滤送风箱13与15组成，风机箱内设置2台高效低噪EC风机。过滤送风箱内设置高效过滤器，其送风面适配机舱的断面。风机箱后侧进风，经过滤送风箱由前侧送风。机组紧靠在后隔板，机组孔板送风口前凸50mm嵌入后隔板（见图3）。整个后隔板隔断了机组前与后，由于后隔板密闭与隔声，阻断了隔板前后的渗风与透声。保证机组在过滤送风箱侧的噪声不大于51dBA。
11.风机箱，13.左过滤送风箱，15.右过滤送风箱
图2 水平单向流净化机组
1.机舱，11.中间隔板，15送风孔板，3，侧隔板
图3 机组与隔板的装配图
水平单向流净化机组向洁净手术室送风，要使手术区被洁净无菌单向气流覆盖，需要考虑到水平单向流所能维持的洁净区域。局部水平单向流在送风过程中除了像垂直单向流一样会从四侧引射周边区的不太洁净气流，还要考虑到随水平单向流流动的大粒径菌尘颗粒（≥5μm）的沉降而缩小了洁净区域[6]。工业水平单向流洁净室靠采用全面单向流以及加大流速来实现全室洁净度级别。但是对于局部单向流送风的五官科专用手术室，术面的风速不可大于0.2m/s。为了维持送风气流中尽可能大的洁净区域，保证水平单向流的质量更显十分重要。即维持单向流的流线平行、流向单一、流速均匀特性，可用单向流的平行度、乱流度与下限风速这三大指标来表示，这是影响单向流气流对周围空气的引射角α的关键因素。好的单向流的引射角α在15º左右，不良单向流的引射角α可达30º，这引射角的影响是四个面的，一方面使送风气流扩散，另一方面又使洁净区域缩小。
要提高水平单向流质量扩大送风气流中的洁净区域，研发的机组设计的面风速不均匀度应≤0.24，不得出现无速度的盲区，还需将手术切口处于水平单向流不大于3m的第一工作面。需保证机组面风速不能小于0.3m/s。本机组配置EC低噪风机，可调节送风量来保证患者术面上的平均截面风速控制在0.15～0.2m/s，以上种种措施才能保证了患者切口处于受控的洁净无菌区域内，使手术区达到国标《医院洁净手术部建筑技术规范》GB 50333中I级洁净专用手术室要求。
- 水平单向流净化机组实施与验证
10月9日，美埃（中国）环境科技股份有限公司承接机载水平单向流机组非标定制任务，要求10月22日交付。该设备不仅有严苛技术性能要求与精确的装配尺寸要求，还需将机组上部直角改为斜角以适配机舱。
团队从图纸设计到调试验证全流程攻坚，13天内精准达成各项设计指标，高效交付国内首台机载I级洁净手术室核心设备，尽显硬核技术实力与协同作战能力。并为洁净手术室提供了一种新模式与新产品，可适用五官科手术及显微手术等，避免手术术面上部设备对垂直层流气流的阻挡，有效保障了手术术面处于洁净无菌气流中，降低了手术部位感染风险。
水平单向流机组安装在机舱（见图4），由图可见，根据设计方案，将水平单向流送风面尽可能偏向一侧设置，以减少一侧的引射量，尽可能维持送风气流中洁净区域。
图4 机载I级专用洁净手术室
由于制造的水平单向流净化机组性能过硬，飞机医院净化空调系统得以一次调试成功，并顺利通过了具备CMA/CNAS资质的第三方机构检测认证（见图5）。各个医疗区域的温湿度、静压差、术面风速、空气洁净度、沉降菌等关键指标均符合《医院洁净手术部建筑技术规范》GB 50333-2022对I级洁净手术室的要求，[2]其中洁净区域大小满足理论期望。由于单向流送风设置得当，所担心的≥5μm粒子浓度，检测结果均为0。得到设计方的认可。
图5 第三方机构检测报告
- 结语与展望
根据国产客机机舱空间的实际情况，提出水平单向流洁净室，以及采用无风管、有序压力的串级洁净气流的新模式，整个系统简便有效，手术区达到国标《医院洁净手术部建筑技术规范》GB 50333的I级洁净手术室要求。
水平单向流净化机组在特定条件下，仍具有生命力，适用于像五官科手术，主刀医生在患者头部后面。手术配套设备在患者头部上方操作，水平单向流可以无障碍到达患者的术面。保持手术区无菌无尘要求。水平单向流净化机组也适合于手术室改造，可以在既有一般手术室内增加一台水平单向流净化机组，就可以提高手术室的级别。机组回风口可以设在风机箱后面用隔板隔开，便于噪声控制，在隔间内可以设置空调机组，提高空调能力；也可以将机组回风口设在风机箱侧面，直接设置在手术室内，增加室内洁净风量循环量。这为洁净手术室提供了一种新思路、新模式与新措施。
参考文献
[1]. 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院,“五官健康C909医疗机演示飞行”首飞成功,[
[2]. 沈晋明,刘燕敏，GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》编制思路[J].暖通空调，2014, 44(4): 41-47
[3]. 沈晋明,刘燕敏. 介绍日本《医院设施设计指南（空调设备编）》HEAS-02-2022[J].暖通空调，2024,54(1):56-63
[4]. 沈晋明,俞卫刚,洁净手术部规范误读与析疑[J].中国医院建筑与装备,2007(4):20-25.
[5]. 沈晋明,杨嫒茹,俞卫刚，再谈洁净手术部规范误读[J].中国医院建筑与装备,2011(3)：67-72
[6]. 汤怀鹏，范存养，水平层流生物洁净手术室内“洁净控制空间”的确定[J].同济大学学报，1990(04):495-500
