[發明專利]一種暖體假人呼吸系統實驗裝置

有效

• 申請號: 201910361555.1
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110057733B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王金良;白杰
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01N33/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明涉及一種暖體假人呼吸系統實驗裝置，包括假人體，還設置有改變氣流方向的兩位四通電磁閥，所述兩位四通電磁閥的四路通道包括：連通假人體呼吸進氣源的進氣通道、連通假人體呼吸出氣源的出氣通道、提供假人體呼吸動力進出氣源的上串氣通道和下串氣通道。本發明結構簡單，其創造性地改變了傳統的呼吸模型零部件，為自動化呼吸假人研究提供新通路，便于找出設定場合內呼吸人體行走擾動下顆粒物或有害氣體瞬態再懸浮率的顯著性影響因素，從而為控制人體吸入有害氣體方向，為成功開發基于CFD(計算流體動力學)技術的人體行走擾動下室內三維空間顆粒物再懸浮動態分布及人體呼吸帶顆粒物暴露風險評估數學模型墊定基礎。

技術領域

本發明涉及一種暖體假人呼吸系統實驗裝置。

背景技術

目前有關可呼吸的暖體假人方面研究，主要體現在以下幾個方面：其一是呼吸熱模擬裝置被用于人體周圍氣流的計算流體動力學預測的室內環境測量、評價和優化以及數值模擬，在評估居住者的熱舒適和通過呼吸熱人體模型感知空氣質量方面取得了一定的進展，但其并未涉及到假人本身的呼吸系統的優化。其二采用一個具有四腔室心臟模型、擴展的血管系統模型，并包含多元非線性肺循環模型及呼吸系統模型的多元非線性人體循環呼吸系統模型，當心率為每分鐘72時,其值為3.332s，與人體實測數據相符，對假人呼吸循環參數的確定有重要的參考意義，但是該模型沒有有效優化人體呼吸循環系統本身。其三是采用基于CFD的穩態模擬研究，研究人類呼吸循環的吸入和呼出階段，模擬鼻孔的位置和幾何形狀以及呼吸流動，在兩種模擬情況下，吸入和呼出與實際物理現象均有良好的相關性，產生的呼吸氣流對受熱人體周圍的對流流動和邊界層有顯著影響，這種效果在模擬呼氣階段更為明顯，但由于模擬是在靜止條件下進行的，易導致預測結果的片面性,同時也未提及內呼吸模型的模擬、優化或創新。還有就是對于有呼吸循環功能的模型研究，其中呼吸假人采用裝有活塞的氣缸組成,活塞由電動機驅動,呼吸次數為10-12次/分,呼吸方式可采用口腔或鼻子呼吸,肺通氣量為6升/分,口腔或鼻子的大小和形狀對測試結果有影響,測試時收集距離上嘴唇0.01m處或面部附近呼出的空氣,通過精確測量其濃度、溫度和濕度來研究污染物在人體之間傳遞的情況，但是工作平穩性較差，無法達到穩速的效果，且緩沖裝置必不可少，成本高，裝配件多而繁瑣。最后就是一種呼吸假人系統采用兩個人體模型組成的實驗裝置，這里涉及的呼吸裝置被一個等徑Y管分成三部分，總管模擬氣管通往體外，兩支管分別負責呼氣和吸氣兩個過程，需使用兩個空壓機、兩個手動調節閥、兩個電動調節閥和兩個HEPA，還需配備一個壓力計、一個空氣罐，以實現整個呼吸過程，該裝置創新了活塞式呼吸方法，為新的模擬呼吸的方法提供了新思路，但結構上依然較為復雜，可以進一步簡化。

綜上所述，現有對于暖體假人呼吸系統方面的研究，主要存在如下不足之處：沒有考慮實驗裝置的經濟型，造價極高，應用廣泛性不夠；結構上較為繁瑣復雜；代替呼吸系統的裝置較為單一，很難打開優化呼吸假人的新思路。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術中之不足，本發明提供一種暖體假人呼吸系統實驗裝置，以簡化現有繁瑣的呼吸系統，拓展測量不同影響因素下的方法和實驗，并找出在設定場合內呼吸人體行走擾動下，對顆粒物或有害氣體瞬態再懸浮率的顯著性影響因素，從而為控制人體吸入有害氣體的研究，開發基于CFD技術的在人體行走擾動下，室內三維空間顆粒物再懸浮動態分布及人體呼吸帶顆粒物暴露風險評估數學模型墊定基礎。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種暖體假人呼吸系統模擬裝置，包括假人體，還設置有改變氣流方向的兩位四通電磁閥，所述兩位四通電磁閥的四路通道包括：連通假人體呼吸進氣源的進氣通道、連通假人體呼吸出氣源的出氣通道、提供假人體呼吸動力進出氣源的上串氣通道和下串氣通道。

具體說，所述的進氣通道管路連通至假人體的鼻子、嘴巴，出氣通道管路連通至假人體的肺部，上串氣通道和下串氣通道串聯有提供呼吸動力的空壓機。

進一步地，為便于控制調節氣體壓力和流量，所述進氣通道上設有壓力計和調節閥。