[發(fā)明專利]人體呼吸系統(tǒng)顆粒物沉積仿真模擬及監(jiān)測實驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010436768.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111595739B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設計）人: 朱金佗;張如雪;呂成明;王亮;何新建;蔣奇君;蔡墨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04;G01N15/02;G01N5/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸志斌

本發(fā)明公開的一種人體呼吸系統(tǒng)顆粒物沉積仿真模擬及監(jiān)測實驗系統(tǒng)，涉及呼吸系統(tǒng)模擬技術(shù)領域。所述實驗系統(tǒng)包括人體呼吸系統(tǒng)仿真模型、仿人呼吸儀、PIV監(jiān)測裝置、一腔室以及二腔室；所述人體呼吸系統(tǒng)仿真模型放置于二腔室內(nèi)，通過呼吸管道與仿人呼吸儀連接；所述PIV監(jiān)測裝置設置于二腔室內(nèi)，用于監(jiān)測不同種類不同粒徑范圍顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中不同位置的流動速度。本發(fā)明可通過PIV監(jiān)測裝置的監(jiān)測結(jié)果，確定不同顆粒物進入人體后的沉積機制以及不同粒徑范圍顆粒物在不同區(qū)域的流動速度，分析不同種類不同粒徑顆粒物對人體的影響，從而確定對人體危害最大的顆粒物種類及粒徑范圍，進而有針對性的采取相應的工程除塵和呼吸防護措施。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及呼吸系統(tǒng)模擬技術(shù)領域，具體涉及一種人體呼吸系統(tǒng)顆粒物沉積仿真模擬及監(jiān)測實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的工業(yè)場所，尤其是煤礦，其產(chǎn)塵量很大，可達8000-10000mg/m³，粉塵濃度超出國家職業(yè)衛(wèi)生標準成百上千倍，從而導致大量處在此類工業(yè)場所的工人得了塵肺病。近十年的統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國每年新增職業(yè)性塵肺病患者2-3萬例，其中半數(shù)以上為煤工塵肺，截止2018年底，累計塵肺病患95萬。

針對這種情況，現(xiàn)今的工業(yè)場所大多使用煤層注水、噴霧除塵、水幕降塵等以濕式抑塵技術(shù)為主的降塵措施以及佩戴口罩等個體防護措施去保護工人的健康。然而，這些措施具有一定的盲目性，往往導致那些對人體危害不大的粉塵過濾掉了，而真正對人體危害最大的顆粒物卻沒能有效過濾，從而降低了防塵效果。

因此，鑒于以上問題，確定對人體危害最大的顆粒物種類及其粒徑范圍，進而有針對性的指導工程除塵和個體防護，顯得尤為迫切和必要。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種人體呼吸系統(tǒng)顆粒物沉積仿真模擬及監(jiān)測實驗系統(tǒng)，包括人體呼吸系統(tǒng)仿真模型、仿人呼吸儀、PIV監(jiān)測裝置、用于構(gòu)造粉塵環(huán)境的一腔室以及用于放置人體呼吸系統(tǒng)仿真模型的二腔室。

所述仿人呼吸儀放置于一腔室內(nèi)，通過呼吸管道與人體呼吸系統(tǒng)仿真模型連接，模擬人體于粉塵環(huán)境下的呼吸。

所述PIV監(jiān)測裝置設置于二腔室內(nèi)，用于監(jiān)測不同種類不同粒徑范圍顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中不同位置的流動速度。

優(yōu)選的，所述人體呼吸系統(tǒng)仿真模型內(nèi)設置有包括上呼吸道、氣管以及分支氣管在內(nèi)的整個呼吸系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述人體呼吸系統(tǒng)仿真模型還包括人頭模型，所述人頭模型、上呼吸道、氣管以及分支氣管相互之間可拆卸固定連接。

優(yōu)選的，所述呼吸管道上設置有三通閥，所述三通閥其中兩個接口連接于呼吸管道上，另一接口與一腔室內(nèi)空氣連通。

優(yōu)選的，所述一腔室內(nèi)還設置有產(chǎn)塵裝置，所述產(chǎn)塵裝置包括固體顆粒發(fā)生器以及設置于一腔室內(nèi)四角處、用于吹動顆粒物使其保持懸浮的風扇，所述固體顆粒發(fā)生器上設置有用于調(diào)節(jié)產(chǎn)塵量大小的調(diào)節(jié)閥。

優(yōu)選的，所述一腔室內(nèi)還設置有用于監(jiān)測粉塵濃度的粒子計數(shù)器。

優(yōu)選的，所述PIV監(jiān)測裝置為TSI粒子成像測速系統(tǒng)，設置于人體呼吸系統(tǒng)仿真模型的兩側(cè)，包括用于安裝脈沖激光器和相機的可旋轉(zhuǎn)懸臂，旋轉(zhuǎn)懸臂，即可進行監(jiān)測角度調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的人體呼吸系統(tǒng)顆粒物沉積仿真模擬及監(jiān)測實驗系統(tǒng)的優(yōu)點是：

(1)本發(fā)明可通過PIV監(jiān)測裝置的監(jiān)測結(jié)果，確定不同顆粒物進入人體后的沉積機制以及不同粒徑范圍顆粒物在不同區(qū)域的流動速度，分析不同種類不同粒徑顆粒物對人體的影響，從而確定對人體危害最大的顆粒物種類及粒徑范圍，進而有針對性的采取相應的工程除塵和呼吸防護措施。

(2)本發(fā)明中的人體呼吸系統(tǒng)仿真模型包括人頭模型、上呼吸道、氣管以及分支氣管，可實現(xiàn)對人體整個呼吸系統(tǒng)的模擬監(jiān)測。