[其他]一種呼吸性粉塵及總粉塵個體采樣器(測頭部分)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000003666
• 申請日: 1986-05-31
• 公開（公告）號: CN1004378B
• 公開（公告）日: 1989-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉凡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國預防醫(yī)學科學院環(huán)境衛(wèi)生與衛(wèi)生工程研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明為一種呼吸性粉塵及總粉塵個體采樣器，它由符合匯點流動模型的采樣器入口、等直徑多噴孔的改進型沖擊器－－主沖擊器、預處理級－－輔助沖擊器及過濾濾膜構(gòu)成。它所測得的總粉塵符合我國國家標準的定義，測得的呼吸性粉塵符合ＡＣＧＩＨ衛(wèi)生標準的定義。本發(fā)明較好地解決了通常個體采樣器本身存在的問題，改善了沖擊器的性能。

本發(fā)明為一種測定在有粉塵污染的環(huán)境中工作的工人一個工作班（接八小時計算）所吸入到人體呼吸系統(tǒng)內(nèi)的粉塵粒子（總粉塵）及進入到人體肺部的粉塵粒子（呼吸性粉塵）重量濃度的裝置，由工人佩戴在呼吸帶處，可作為對于作業(yè)場所進行衛(wèi)生學評價的測試儀器。

評價作業(yè)場所對人體的危害程度，國內(nèi)目前還沒有個體采樣的方法與儀器，而通常采用定點短周期采樣方法。這種方法的測定結(jié)果往往與進入人體內(nèi)的粉塵劑量相關(guān)系數(shù)很小，與作業(yè)場所中的粉塵對人體的實際危害程度相關(guān)系數(shù)也很小。因此國外自六十年代開始已著手個體采樣理論及技術(shù)的研究工作。這些研究工作主要從兩個方面進行。第一研究粒子在人體呼吸系統(tǒng)內(nèi)各部位的沉積機理，提出了粒子在呼吸系統(tǒng)內(nèi)（尤其是肺部）沉積效率曲線，建立了相應的衛(wèi)生標準，目前國際上普遍采用的呼吸性粉塵衛(wèi)生標準有兩種即：美國政府衛(wèi)生工作者會議標準（ACGIH）和美國醫(yī)學研究會標準（BMRC）（圖1）;第二研制了多種能在不同工作環(huán)境中使用的個體采樣器。個體采樣器的收集效率應滿足呼吸性粉塵的衛(wèi)生標準;儀器的入口應符合總粉塵的衛(wèi)生標準。為實現(xiàn)上述要求，個體采樣器應帶有分粒裝置，它對于粒子的捕集特性應與粒子在人體肺部的沉積規(guī)律一致。這種分粒裝置通常的形式有水平淘析式，旋風式、沖擊式三種。國外這幾種形式的個體采樣器在技術(shù)上仍存在一些問題尚未很好解決。如：水平淘析式體積過大不便于工人佩戴;旋風式加工復雜且不便于測定總粉塵;沖擊式的捕集效率曲線斜率比衛(wèi)生標準曲線斜率大且存在粒子反彈問題等。

本發(fā)明的目的是提供一種具有上述幾種形式分粒裝置的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、易加工，便于佩戴且適合我國國情的個體粉塵采樣器。

本發(fā)明的主要特征之一為分粒裝置模擬ACGIH衛(wèi)生標準采用改進型沖擊器結(jié)構(gòu)-主沖擊器即：將通常沖擊器的單噴孔改為多個等直徑噴孔來實現(xiàn)，克服了原有沖擊器結(jié)構(gòu)本身存在的問題。在用沖擊器模擬粒子在人體肺部沉積曲線方面，美國學者Marple在1983年曾提出采用復合噴孔結(jié)構(gòu)，但是在儀器的加工與使用上都有很大困難。由流體力學及沖擊器原理：當噴孔雷諾數(shù)Re較小時，噴孔內(nèi)邊界層變厚，出口速度呈二次方分布，出口斷面各點速度差異較大，使得粒子在出口不同位置具有不同的能量，從而使捕集效率曲線的斜率減小。沖擊器的基本公式如下：

〈＆＆〉

其中：D_P50-捕集效率為50%時的粒子直徑。這一參數(shù)由衛(wèi)生標準曲線確定（ACGIH曲線為3.5微米）;

St_K50-捕集效率為50%時的斯托克斯數(shù)。當噴孔Re在100～3000范圍內(nèi)時為一常量（St^1/2_K50＝0.47）;

D₀ V₀-噴孔直徑、氣流平均速度;

C-Cunningham修正系數(shù);

μ-氣體介質(zhì)的粘度;

ρp-粒子的密度。

由上式可以看出，當D_P50被限定后，D₀/V₀應為一定值。通過數(shù)學推導有下式成立：

當流量Q₁＝fQ。時，D₁＝f1/3D₀，Re₁f2/3Reo改進型沖擊器噴孔數(shù)目增加到8個，每個噴孔流量降低了8倍，噴孔雷諾數(shù)Re由1000下降到200，使主沖擊器捕集效率曲線能很好地與ACGIH衛(wèi)生標準曲線吻合（圖2）。主沖擊器結(jié)構(gòu)見（圖3）。