从时间维度出发的“四维设计”，促进医院建设高质量发展

文/曹海 北京北方天宇医疗建筑科技有限公司

M理论说我们的宇宙是由11维组成的，而我们现在能感觉到的只有4维，即3维空间+1维时间（T）。

目前，三维设计已经得到广泛应用到工业设计、建筑设计等各个领域，不仅在电脑中以模型、动画方式呈现，还以3D打印、全息影像甚至裸眼3D等多种方式呈现在我们面前。

然而，如果我们要将设计推向新的高度，则需要对所有的设计都加入时间轴，以形成四维设计，即3D+T，使设计实现精确和完美。

“四维设计”能广泛应用于医疗建筑领域的各个方面，在提高医疗效率的同时，不仅可以提升对服务对象的服务品质、增强体验感，还能提升建筑空间、部位、部件的寿命周期，大幅度降低建设造价，更大限度地实现患者、医务人员、医院管理者和投资方等各方利益的平衡。

为医院建筑使用人员进行时间设计

生命是以时间为单位的。鲁迅有句名言：“浪费别人的时间等于谋财害命”。

在2009年，笔者提出了在医院的室内设计中，要考虑“防犯罪设计”和“对患者等候时间进行设计”。近年来在医院的管理实践方面，已经显示出各地医院对防范犯罪、保障安全方面越来越重视，但是对建筑内部人员的行为时间的设计和管理方面，还没有被充分重视。

1. 医疗流程中对患者时间的设计

不论是一级流程、二级流程还是三级流程，都需要对患者、医护人员的行为时间进行预估和设计。对于不同类别的急诊患者，从进院到得到救治，最快时间能是多少？

而对于门诊患者，一次候诊的时间多久为宜？二次候诊又多久为宜？在患者和家属焦急的等待中，应该营造出什么样的环境以缓解情绪？在患者排队就诊中，什么样的空间流线、家具布置甚至门的开启方式、开启方向，能加快就诊速度？

在设计中充分考虑时间因素，能有效提升人员在建筑内的移动速度和行为效率，从而提升医疗建筑内的诊疗效率。

2. 对生命倒计时患者的时间设计

对于癌症晚期患者等重症患者，医院可能是他们在人生停留的最后场所。在他们生命的最后一段时间，我们应该让他们在建筑里看到什么，听到什么，感受到什么，甚至唤起什么样的回忆......

这也许是患者在最后的时光，赋予设计师的最后期盼和崇高使命，我们在设计这些空间时，更应该深入思考生命的意义，利用多学科知识和手段，营造适宜的氛围，让患者在生命的尽头少留遗憾并拥有尊严，引导其以平静的心态面对死亡，获得生命的升华。

3. 对患者陪同人员时间的设计

医疗空间主要服务患者和医护人员，常常忽略患者家属等陪同人员。我们在考虑主要服务对象的同时，也要兼顾对家属病房探视、病房陪护、手术室外等候等等行为活动的时间进行设计。例如，把手术室外的等候区座椅进行围合式布局，便于患者家人之间互相交流安慰，以缓解家属的心理焦虑和等待时间的漫长感。

对材料寿命的定义及使用时间的设计

1. 对材料寿命的定义

建筑材料和装饰材料是建筑的核心组成内容。我们可以把这些材料的寿命分为自然寿命和实际使用寿命两种，自然寿命是指在自然状态下的存在时间，实际使用寿命是指其在应用环境条件下的使用时间。

对于自然寿命，通常无机建筑材料为50-100年，如钢材、钢筋、混泥土、铝等等，而有机建筑材料的寿命会更短。在具体的应用环境，不同的材料的实际使用寿命会产生很大差异，少部分材料会因为材料使用的组合（如钢筋被混凝土包裹）而延长寿命，大部分材料会因为使用环境和使用部位的温湿度、冲击力（压强）、使用频率、磨损度等多种因素，不同程度地缩短其自然寿命。在实际环境中，仍能保持其原有性能的实际时间，即为实际使用寿命。

2. 对材料使用时间的设计

面层材料直接接触外部环境并到直接影响，对于不同的使用环境和使用部位，我们要根据环境的温湿度、冲击力（压强）、使用频率、磨损度等多种因素，选择适合该环境部位的材料。

对于院感要求需要消毒化学品反复擦拭的墙地面材料，要重点考虑其耐腐蚀性能；在温湿度变化大的区域，要考虑其老化周期。如窗户边定时接受阳光照射的窗帘盒的材料、墙地面材料，在每日温差反复变化的情况下，是否会加速其出现变形或开裂现象？在长期接受日光紫外线照射情况下，多久会出现褪色从而失去设计选色效果？

材料的物理性能也至关重要，我们要根据不同部位的使用频率选择不同的材料物理参数。如在同一栋住院楼的同一层病区，对于人流量差异很大的空间内的地面材料、门、开关插座等等的物理参数，应该增加时间“T”维度加以区别选择。例如，走道和病房地胶的耐磨等级应该高于医护办公室及辅助用房，库房、机房的耐磨等级应该最低，而电梯内的那一小块地面的耐磨等级应该最高。又如，对于可能高频率被碘伏、紫药水等药品污染的护士站台、操作台等台面的材料，要了解其抗污性能，是否能有效抵御各种药液或化学品在其表面停留多久而不被渗透等等。

有的时候，后天比先天更具备优势。除了材料本身的特性指标，其出现的安装方式，采用什么样的节点设计，也至关重要。相同的材料，不同的节点，也能决定不同的使用寿命。

例如，即使采用8mm的树脂板也不可避免地会出现变形，在墙面干挂时，如果把龙骨间距600mm的传统做法，改为450mm，再选用更大截面的龙骨，就会大大提高树脂板墙面的稳定性，大幅度减少墙面变形，从而提高树脂板墙面的使用寿命。

对设备寿命的定义及使用时间的设计

1. 对设备寿命的定义

各类建筑设备是医疗建筑中机电、智能化、消防、电梯工程及物流系统、水处理系统等专业的核心组成内容。设备寿命是指设备从投入生产开始到最终报废更新所经历的时间。从不同的角度可以将设备寿命分为四类：物质寿命、技术寿命、经济寿命和折旧寿命。

物质寿命又称自然寿命，是指设备以全新状态投入运行开始，直至因有形磨损而基本丧失原有技术性能，不能继续使用为止所经历的时间。设备的物质寿命可以通过有计划的维护保养、检查修理来延长。

技术寿命是指设备从投入使用开始到因科学技术的发展，出现了技术性能更优的设备，而在原有设备的物质寿命尚未结束之前就被淘汰所经历的时间。一般来说，科学技术发展越快，设备的技术寿命就越短。

经济寿命是指设备从投入使用到因继续使用不经济而提前更新所经历的时间。在设备的物质寿命后期，由于设备的磨损老化，必须支出高额的使用费用来维持设备的寿命。这时，若设备再继续使用，从经济上看就不合理了。经济寿命的长短取决于使用费用的增长速度。

折旧寿命是指按国家规定或企业自行规定的折旧率，把设备原值扣除残值后的余额，折旧到接近于零时所经历的时间。折旧寿命的长短取决于国家或企业所采取的技术政策和方针。

从以上可以看出，设备更新是设备本身自然磨损所决定的，也是科学技术发展的客观要求，更是使用单位提高经济效益的切实需要。

2. 对设备寿命使用时间的设计

对于医疗建筑中不同区域部位，各类设备和部件的选型，应根据其使用频率、重要程度、价格因数，结合其物质寿命、技术寿命、经济寿命和折旧寿命，给出不同的选择。

例如，对于ICU床头设备带或气体接头，由于其重要性以及使用时间、使用频率远远高于普通病房床位，所以，对于这些高频率用于危重患者救治的设备或接头部件，应选用质量高、稳定性强的产品，以防万一出现故障而无法借用旁边床位设备的情况。

对于设备内部配有耗材的，其耗材的使用寿命直接决定设备的功能实现是否达标。更换太晚，会影响设备效能；更换太早，又会造成不必要的浪费。如何提示使用者在相对精准的时间更换耗材，是目前很多设备尚未解决的问题。值得欣慰的是，随着传感技术的发展，越来越多的设备开始对耗材的更换具备了智能提示功能。

例如，在某空调厂家对其净化机组内部加装了若干传感器计，自动显示初、中、高效过滤器剩余的有效时间，并提前通过APP提醒使用方、维保方更换时间，既保障了手术室的净化指标，又降低了维保的资金成本。

除了设备本身的特性指标，其安装方式、周围连接采用什么样的节点，也至关重要。相同的设备，不同的安装工艺和施工精度，会导致设备的使用和运转负荷产生迥然差异，决定了设备不同的物质寿命和经济寿命。

对安全期限时间的设计

国家对绝大部分室内工程专业的保修要求时间是两年，即两年保修期后无质量问题即可以支付保修款。很多材料设备厂家以“两年后无质量问题”为主要目标进行产品的质量控制，这对于医疗建筑这一特殊场所是非常不合适的。

笔者认为，材料设备除了有质量保修期，还应该有质量安全期，安全期内不能出现任何危及建筑内人员财产安全的事项发生，质量安全期至少为十年。

例如，石材干挂件，不能因为两年后金属疲劳或锈蚀发生断裂，导致高处石材坠落；结构胶不能因为两年后老化失效导致所粘接的材料从高处坠落；钢化玻璃不能因为过了两年而出现超过允许比例（0.1%-0.3%）的自爆等等......

建议建设单位、设计单位和施工单位在选择材料设备时，对乙方源头厂家提出产品保修期两年、质量安全期确保十年的承诺要求，从生产源头上杜绝材料、设备出现质量问题而对整体工程产生安全隐患。

对设计和施工寿命的总体要求

笔者在2016年即提出，医疗建筑各专业在设计理念、设计手法、功能设计及材料选择等方面应该12年不过时，施工质量保持20年稳定，不能因为施工质量而影响空间内的所有功能使用。

同时，对于医院建筑的质量保修期应该提升至三年甚至五年，建议主管部门要求对申请参加省优、国优、鲁班奖评比的施工企业，在奖项对应级别的建设主管部门、业主及主管部门主动备案，先行承诺对室内各专业的质量免费保修三年（省级）或五年（国家级）后，才能获得资格报名参评。这样，不仅能有效遏制投标时不考虑质量的低价竞争，还能减少名不副实的获奖项目，对行业的良性发展起到积极促进作用。

综上所述，“四维设计”不仅可以根据时间维度均衡和优化不同的建筑空间内材料设备的使用寿命，精准且合理地节约和控制造价，避免不必要的支出和浪费，真正实现“把钱花在刀刃上”，还使建筑内人员的时间得到科学规划和人性化考虑，提升诊疗效率，体现人文关怀。

我们对于医疗建筑这一最复杂的建筑，要“多维度”进行深度思考和设计探索。“四维设计”这一新概念，不仅符合国家提出的“推动公立医院高质量发展”要求，也为整个建筑行业，乃至设计全行业的高质量发展增添创新的源泉。