CN102166045B - 具有监控系统的全身式正压生物防护服 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有监控系统的全身式正压生物防护服。本发明由防护服主体、透明头罩、密封拉链、固定在裤子上的防护靴、防护手套和背部进气接口，所述背部进气接口连接气流分配模块，气流分配模块进气端连接动力送风系统或进气软管，所述气流分配模块出气端分别连接五根软管；所述防护服主体上固定可调进气阀，可调进气阀两端分别连接进气软管和设置压缩起源的送气管；所述防护服主体手臂上固定单向可调排气阀；所述防护服主体内设置监控系统，监控系统由固定在胸部的压力与温度胸部监测器、安装在动力送风系统的监测模块和固定在前臂的状态监测腕表三部分组成。本发明可为生物安全三级及以上实验室、高危生物污染环境作业人员提供高安全系数的防护，同时具有较高的舒适性，可降低作业人员的生理和心理负担。

Description

具有监控系统的全身式正压生物防护服

技术领域

本发明涉及一种全身式正压生物防护服，确切地说，是一种具有动力送风系统风量调节、电池电量显示，低电量与低风量报警，防护服内压力和温度实时显示和无线监控功能的全身式正压生物防护服。

背景技术

随着生物恐怖活动的日趋猖獗、重大疫情和突发公共卫生事件的频繁出现，国内外对高危生物污染作业人员防护服的研发力度也在进一步加大。目前已形成产品的生物防护服种类繁多，可供不同人员在不同场合使用，然而大部分生物防护服的安全性并不能满足生物安全三级以上实验室等高危生物污染环境的防护要求。为了提高生物防护服的安全性，正压防护技术也被用于研制高安全性的正压生物防护服，目前已成为高危生物污染环境和放射性污染环境下作业人员防护的重要装备。正压生物防护服也称送气式防护服，是将防护头部、面部、身体、手、脚和呼吸系统等功能集于一体的特殊防护服，其主要特点是防护服内气体压力高于环境大气压力，在内外压力差的作用下达到对有害物质的高防护水平，是阻断人员暴露于气溶胶、生物气溶胶、放射性尘埃、喷溅物以及意外接触等危险的直接的物理屏障。

正压防护服可分为压缩气源集中供气长管式正压防护服和自带动力源的电动送风式正压防护服两大类，通常由四部分组成：透明气密材料制成的头罩、气密材料制成的上下连体防护服、可更换防护手套(鞋套)和供气系统。由于供气系统向正压防护服内提供的是洁净空气，加之内外正压差的存在使外环境内的有毒有害物质无法进入防护服内部，因此正压防护服内人员将始终受到较高安全等级的防护。正压防护服工作时内部稳定气流的存在也使防护服内部热量得以及时散失，具有较好的整体热舒适性。

正压防护服工作时，人员首先从气密拉链处进入防护服，穿戴好后拉上拉链，此时人员与外界处于密封状态。开启供气系统后正压防护服逐渐膨胀，内部气体压力逐渐上升，达到与外环境形成一定正压差的同时风量也达到稳定状态，换气后的气流将从排气阀排出。

专利CN 1451450A介绍了一种多功能防护服，具有正压生物防护服的特点，该防护服采取整体密封设计，由压缩气源向内部补充洁净空气，使防护服与外界保持一定的正压，从而提高了防护性能。但该防护服不具备状态实时监控的功能，内部无布气系统，只向头部送气，舒适性受到影响。

专利CN 1449697 A介绍了一种疫情防护服，是一种头部、上衣和裤子连为一体的整体防护服，带有电动送气装置，可使防护服内部具有一定的正压。该发明袖口和裤脚采用松紧带密封的方式，密封性能差，与手套和靴子的连接不够紧密与可靠，内部也无布气系统，全面换热性能差。

专利CN 1513667 A介绍了一种防护材料及其医用防护服、正压式防护头罩，防护材料是TPU与织物复合而成的复合材料，由其制成的防护服气密性好，在动力送风系统的送气下能够形成正压，具有较好的防护性能。该防护服采用头罩与防护服分离的方式，无法在全身形成正压，只有头部的局部正压，因此安全性和舒适性均受到较大影响。

上述专利是国内对正压生物防护服的研究与实践尝试，具有一定的正压生物防护服的特征。但其在整体结构设计、正压保持、人体工效学及状态监控等方面仍与国外先进技术有较大的差距。

发明内容

本发明旨在发明一种具有状态实时无线监控、安全性与舒适性高的具有监控系统的正压生物防护服

本发明是一种具有监控系统的全身式正压生物防护服，由上衣和裤子连为一体的防护服主体、透明头罩、密封拉链、固定在裤子上的防护靴、装配在手套固定环上的防护手套和背部进气接口，其特征是，所述背部进气接口连接气流分配模块，气流分配模块进气端连接动力送风系统或进气软管，所述气流分配模块出气端分别连接五根软管，五根软管由两根手部输送软管、两根下肢输送软管和一根头部输送软管组成；所述防护服主体上固定可调进气阀，可调进气阀两端分别连接进气软管和设置压缩起源的送气管；所述防护服主体手臂上固定单向可调排气阀；所述防护服主体内设置监控系统，监控系统由固定在胸部的压力与温度胸部监测器、安装在动力送风系统的监测模块和固定在前臂的状态监测腕表三部分组成，所述状态监测腕表分别与压力与温度胸部监测器、监测模块通过射频无线传输模块进行数据交换。

所述状态监控腕表在压力、风量和剩余电量过低时进行声光报警，状态监控腕表通过无线传输模块调节动力送风系统的输出风量大小。

所述防护服主体面料采用三层设计，外层是厚度为0.3mm-0.6mm的TPU薄膜材料，中间层为针织布，内层是厚度为0.2mm-0.4mm的TPU薄膜材料，三层材料通过热压贴膜的方式进行复合。所述密封拉链通过高频热合的方式安装在防护服主体左侧。所述透明头罩由透明TPU材料制成，透明头罩顶部设置送气衬腔、脑后设置送气管腔，透明头罩通过高频热合与防护服主体连接。所述送气衬腔和送气管腔于透明头罩前额部位设置线性排气孔。

所述单向可调排气阀由阀体、固定垫片、紧固圈、单向阀片固定螺栓、流量调节器、单向阀片和单向阀座组成，阀体通过固定垫片和紧固圈固定在防护服主体手臂上，单向阀片通过单向阀片固定螺栓和单向阀座固定于阀体内，流量调节器固定与阀体顶端。

本发明也可用于带有洁净压缩气源的实验室等场所，通过送气管将压缩气源连接在防护服主体上的可调进气阀上，取下动力送风系统及附件，将专用密封件装配到防护服进气接口，压缩气体经过软管减压后进入到防护服内部布气系统，通过调节可调进气阀，维持正压防护服内部压力和流量。

本发明的优点是：正压生物防护服主体面料采用特殊设计的TPU贴膜复合材料，高频热合加工性能好，气密性强，重量轻，质地软硬适中，穿着舒适。正压生物防护服整体采取高频热合加工而成，气密性高，安全性强，头罩全部采用高透明度的TPU膜材高频热合而成，无视觉障碍。本发明正压生物防护服还具有穿、脱方便的特点。本发明正压生物防护服可以采用两种供气方式，动力送风式和压缩气源式，且二者可快速安全切换。该正压生物防护服具有风量自主调节，状态自动监控与报警功能，保障穿着人员在复杂及高危环境下的安全。

本发明可为生物安全三级及以上实验室、高危生物污染环境作业人员提供高安全系数的防护，同时具有较高的舒适性，可降低作业人员的生理和心理负担。

本发明的正压生物防护服主要应用于生物安全4级实验室及其他具有高度生物污染的环境。具有两种供气方式，其中长管式正压防护服适用于实验室及其他活动范围有限的场所，动力送风式正压防护服可在野外等复杂环境下使用。但动力送风正压防护服受动力源(电池)使用时间的限制，其持续工作时间不如长管式正压防护服。

附图说明

图1为正压生物防护服总体结构主视图；

图2为正压生物防护服总体结构后视图；

图3为正压生物防护服总体结构侧视图；

图4为正压生物防护服布气系统示意图；

图5为正压生物防护服气流分配模块示意图；

图6为正压生物防护服单向可调排气阀结构示意图；

图7为正压生物防护服状态监控系统工作原理图；

图8为压缩气源供气式正压生物防护服结构后视图；

图9为压缩气源供气式正压生物防护服结构侧视图。

具体实施方式

本发明正压生物防护服上衣和裤子面料采用3层设计，外层b是厚度为0.3-0.6mm的TPU材料，中间层a为针织布，内层c是厚度为0.2-0.4mm的TPU材料，3层材料通过热压贴膜的方式进行复合，获得具有良好气密性和机械强度，同时质感柔软，重量轻的正压防护服复合面料。

如图1-3所示，本发明正压生物防护服由上衣和裤子连为一体的防护服主体2、透明头罩7、110cm长的密封拉链9、固定在裤子上的防护靴(鞋)1、装配在手套固定环4上的防护手套3、背负在背部的动力送风系统15、单向可调排气阀18及各种辅助元件组成。其中，防护服主体2由图1所示的TPU复合材料通过高频热合的方法制成，透明头罩7由0.5mm厚透明TPU材料制成，包括顶部的送气衬腔8和脑后的送气管腔11，通过高频热合方法与防护服主体2连接。状态监控系统包括固定在胸部的压力与温度监测器6、固定在前臂的状态监控腕表5及安装在动力送风系统15中的通讯模块组成。动力送风系统15通过软管14连接背部进气接口13，3个小型高效空气过滤器16用于净化空气。

如图4-5所示，本发明正压生物防护服内部带有气流分配模块19，其上带有5根软管，手部输送软管10负责向手部输送洁净空气，下肢输送软管17负责向下肢输送洁净空气，头部输送软管12负责向头部输送洁净空气。

本发明正压生物防护服工作时，首先打开动力送风系统15、压力与温度监测器6和状态监控腕表5的电源开关，拉开密封拉链9，人员进入防护服后拉紧密封拉链9，此时动力送风系统15将过滤后的洁净空气通过气流分配模块19和固定其上的5根软管分别输送至头部和四肢，并在防护服内外逐渐形成正压，将待防护服鼓起后，调节单向可调排气阀18，观察状态监控腕表5上的压力值，达到预定要求后停止调节，防护服即进入工作状态。气流分配模块19和固定其上的5根软管可使洁净空气直接到达四肢等换气不充分的区域，可有效降低穿着时的四肢闷热感。透明头罩7由透明度高的TPU材料制成，可使穿着者工作时无视觉障碍，送气衬腔8和脑后的送气管腔11将洁净空气送往头部前额部位，通过线性排气孔进入头罩并形成气幕，在供给穿着人员呼吸的同时，保护前部面屏免于由于呼气造成的起雾现象。

如图6所示，正压生物防护服单向可调排气阀18由阀体23、固定垫片24、紧固圈26、单向阀片固定螺栓27、流量调节器28、单向阀片21和单向阀座22组成。单向可调排气阀18可通过固定垫片24和紧固圈26固定在防护服面料25上，正常工作状态如图6所示，在防护服内外压差的作用下，单向阀片21张开，气流从防护服内部向外部排放，调节流量调节器28可改变流量的大小。当正压防护服内部压力过低甚至形成内外负压时，单向阀片21自动闭合，使外部气体无法进入防护服内部，保证了正压生物防护服在任何状态下都具有较高的安全性。

如图7所示是本发明正压生物防护服状态监控系统工作原理图，状态监控系统包括固定在胸部的压力与温度监测器6、固定在前臂的状态监控腕表5及安装在动力送风系统15中的监测模块组成。压力与温度监测器6检测并显示正压防护服内部压力和温度，动力送风系统15的监测模块检测并显示电池剩余电量，并将风量数据记录下来。压力与温度监测器6和动力送风系统15的监测模块检测的防护服状态参数均通过射频无线传输模块传输至状态监控腕表5。状态监控腕表5显示正压生物防护服的主要运行参数，包括压力、温度、风量、剩余电量等，并能在压力、风量和剩余电量过低时进行声光报警，状态监控腕表5还可以无线调节动力送风系统15的输出风量大小。

如图8-9所示，本发明正压生物防护服还可用于带有洁净压缩气源的实验室等场所，通过送气管29将压缩气源连接在防护服主体2上的可调进气阀30上，取下动力送风系统15及附件，将专用密封件31装配到防护服背部进气接口13上，压缩气体经过进气软管32减压后进入到防护服内部气流分配模块19，通过调节可调进气阀30，维持正压防护服内部压力和流量处于合适范围。

尽管为了说明的目的，给出了本发明的实施例，但本领域内的技术人员均可在不脱离本发明附属的权利要求书范围下，对其进行多种修改和补充。

Claims (7)

1.一种具有监控系统的全身式正压生物防护服，包括上衣和裤子连为一体的防护服主体、透明头罩、密封拉链、固定在裤子上的防护靴、装配在手套固定环上的防护手套和背部进气接口，其特征是，所述背部进气接口连接气流分配模块，气流分配模块进气端连接动力送风系统或进气软管；

当气流分配模块进气端连接动力送风系统时，所述气流分配模块出气端分别连接五根软管，五根软管由两根手部输送软管、两根下肢输送软管和一根头部输送软管组成；所述防护服主体上固定单向可调排气阀；所述防护服主体内设置监控系统，监控系统由固定在胸部的压力与温度胸部监测器、安装在动力送风系统的监测模块和固定在前臂的状态监测腕表三部分组成，所述状态监测腕表分别与压力与温度胸部监测器、监测模块通过射频无线传输模块进行数据交换；

当气流分配模块进气端连接进气软管时，所述防护服主体上固定可调进气阀，可调进气阀两端分别连接进气软管和设置压缩气源的送气管；所述气流分配模块出气端分别连接五根软管，五根软管由两根手部输送软管、两根下肢输送软管和一根头部输送软管组成；所述防护服主体上固定单向可调排气阀；所述防护服主体内设置监控系统，监控系统由固定在胸部的压力与温度胸部监测器和固定在前臂的状态监测腕表组成，所述状态监测腕表分别与压力与温度胸部监测器通过射频无线传输模块进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述防护服主体面料采用三层设计，外层是厚度为0.3mm-0.6mm的TPU薄膜材料，中间层为针织布，内层是厚度为0.2mm-0.4mm的TPU薄膜材料，三层材料通过热压贴膜的方式进行复合。

3.根据权利要求1所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述密封拉链通过高频热合的方式安装在防护服主体左侧。

4.根据权利要求1所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述透明头罩由透明TPU材料制成，透明头罩顶部设置送气衬腔、脑后设置送气管腔，透明头罩通过高频热合与防护服主体连接。

5.根据权利要求4所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述送气衬腔于透明头罩前额部位设置线性排气孔。

6.根据权利要求1所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述单向可调排气阀由阀体、固定垫片、紧固圈、单向阀片固定螺栓、流量调节器、单向阀片和单向阀座组成，阀体通过固定垫片和紧固圈固定在防护服主体上，单向阀片通过单向阀片固定螺栓和单向阀座固定于阀体内，流量调节器固定于阀体顶端。

7.根据权利要求1所述的具有监控系统的全身式正压生物防护服，其特征是，所述状态监控腕表在压力、风量和动力送风系统的监测模块的剩余电量过低时进行声光报警。

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