CN103100156A - 呼吸面罩的量测装置及其量测方法 - Google Patents

呼吸面罩的量测装置及其量测方法 Download PDF

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胡明铨
锺泱佑
张哲维
林诗音
朱俊桦
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Abstract

一种呼吸面罩的量测装置及其量测方法,呼吸面罩的量测装置包括一标准人头、一呼吸模拟器以及一泄漏检测仪。标准人头配戴一待测的呼吸面罩。呼吸模拟器提供一模拟人体呼吸气至标准人头。泄漏检测仪用于检测呼吸面罩的密合度。此外,呼吸模拟器包括一偏心曲柄圆以及一汽缸。偏心曲柄圆带动汽缸的动程,而汽缸据此产生模拟人体呼吸气至标准人头。

Description

呼吸面罩的量测装置及其量测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种量测装置及其量测方法,尤其涉及一种呼吸面罩的量测装置及其量测方法。
背景技术
[0002] 呼吸防护具(respirator)是提供个人配戴以避免遭受空气中危害因子伤害的防护器材,也是避免有害物对人体造成危害的最后一道关卡。
[0003] —个合格的呼吸防护具必须能够有效的降低污染物被配戴人员吸入的机会。一般而言,在配戴呼吸防护具时,空气污染物主要可通过三个途径进到防护具内,包括流经滤材、面体不密合处以及呼气阀的泄漏。
[0004] 一般常见的抛弃式口罩就是最简单的呼吸防护具。抛弃式口罩具有轻便、价钱合理、使用方便等特性,因此受到广泛地使用。此外,也因为抛弃式口罩设计上较简单,除了鼻梁部分采用压条固定密合外,一般都没有特别设计来密合配戴者。因此,要防止飞沫污染物的吸入,并非戴了口罩就一定有效,因为口罩与脸部间的密合度与否也是一个重要的关键。而更高等级的呼吸防护具,诸如半面罩型面体(half mask)或全面罩型面体(full mask),一般是其利用有弹性的橡胶面体,使得呼吸防护具可更密合于配戴者脸部,在各个地区的呼吸面罩的检测标准中,呼吸面罩的密合度测试是一项非常重要的检测项目之一。
[0005] 由于各地区的人脸型皆有所不同,例如欧美人士脸部轮廓较亚洲人宽且深,因此亚洲地区呼吸防护具的生产制造商通常难以取得欧洲人脸型的呼吸防护具的密合度测试结果及数据。然而,若送至欧美的测试实验室进行检测则相当费时且费工。因此如何建立定量而且客观的密合度数据资料是呼吸防护具制造厂商的一个课题。
发明内容
[0006] 本发明提供一种呼吸面罩的量测装置及其量测方法,能够提供客观而且符合真实人体的测试结果。
[0007] 本发明提出一种呼吸面罩的量测装置。呼吸面罩的量测装置包括一标准人头、一呼吸模拟器以及一泄漏检测仪。标准人头配戴一待测的呼吸面罩。呼吸模拟器提供一模拟人体呼吸气至标准人头。泄漏检测仪用于检测呼吸面罩的密合度。呼吸模拟器包括一偏心曲柄圆以及一汽缸。偏心曲柄圆带动汽缸的动程,而汽缸据此产生模拟人体呼吸气至标准人头。
[0008] 在本发明的一实施例中,上述的模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间呈现弦波变化。
[0009] 在本发明的一实施例中,呼吸面罩的量测装置还包括一旋转台。旋转台承载标准人头,并旋转以提供标准人头的多种测试动作。
[0010] 在本发明的一实施例中,上述的呼吸面罩的量测装置还包括一支撑架。支撑架用以支撑旋转台。[0011 ] 在本发明的一实施例中,上述的测试动作包括标准人头静置不动、左右摆动、上下摆动、向前倾、向后倾、向左倾以及向右倾。
[0012] 在本发明的一实施例中,上述的呼吸面罩的量测装置还包括一呼气通道、一吸气通道和一切换阀。呼气通道连接标准人头与呼吸模拟器。模拟人体呼吸气经由呼气通道流入标准人头。吸气通道连接标准人头与呼吸模拟器。模拟人体呼吸气经由吸气通道流出标准人头。切换阀连接呼气通道、吸气通道与呼吸模拟器,用以配合模拟人体呼吸气的频率,控制呼气通道及吸气通道导通或不导通。
[0013] 在本发明的一实施例中,上述的呼气通道包括一过滤器和一饱和器。过滤器过滤流入标准人头的模拟人体呼吸气中的杂质。饱和器调整模拟人体呼吸气的湿气。
[0014] 在本发明的一实施例中,上述的呼吸面罩选自下列呼吸防护装置其中之一:滤净式呼吸防护装置、动力式空气过滤呼吸防护装置、气瓶式呼吸防护装置以及供气式呼吸防护装置。
[0015] 本发明的一实施例提出一种呼吸面罩的量测方法,适于一呼吸面罩的量测装置。呼吸面罩的量测方法包括如下步骤。在一标准人头上配戴一待测的呼吸面罩。接着,利用一偏心曲柄圆带动一汽缸的动程,以产生一模拟人体呼吸气至标准人头。之后,检测呼吸面罩的密合度。
[0016] 基于上述,在本发明的范例实施例中,呼吸面罩量测装置中的呼吸模拟器利用偏心曲柄圆来带动汽缸的动程,使汽缸据此产生模拟人体呼吸气。此模拟人体呼吸气接近人体的真实情况,意即模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间呈现弦波变化。在本发明一实施例的量测方法中,配戴待测呼吸面罩的标准人头上承架在旋转台上,并利用旋转台提供标准人头的多种测试动作,再配合接近人体真实情况的呼吸模拟气,如此即可得到客观的呼吸面罩测试结果。
[0017] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0018] 图1显示本发明一实施例的呼吸面罩的量测装置的示意图。
[0019] 图2A显示图1的呼吸模拟器110的示意图。
[0020] 图2B显示呼吸模拟器110所产生的模拟人体呼吸气相对于时间的变化关系图。
[0021] 图3显示本发明一实施例的呼吸面罩的量测方法流程图。
[0022] 附图标记:
[0023] 100:呼吸面罩的量测装置
[0024] 110:呼吸模拟器
[0025] 112:偏心曲柄圆
[0026] 114:汽缸
[0027] 120:泄漏检测仪
[0028] 130:标准人头
[0029] 140:饱合器
[0030] 152:切换阀[0031] 154a:呼气通道
[0032] 154b:吸气通道
[0033] 160:旋转台
[0034] 170:支撑架
[0035] 180:过滤器
[0036] 200:呼吸面罩
[0037] S100、SI 10、S120:呼吸面罩量测方法的步骤
[0038] C:偏心点
具体实施方式
[0039] 图1显示本发明一实施例的呼吸面罩量测装置的示意图。请参照图1,本实施例的呼吸面罩量测装置100包括一呼吸模拟器110、一泄漏检测仪120以及一标准人头130。标准人头130配戴一待测的呼吸面罩200。呼吸模拟器110提供一模拟人体呼吸气至标准人头130。泄漏检测仪120用于检测呼吸面罩200的密合度。此外,呼吸模拟器110包括一偏心曲柄圆112以及一汽缸114。偏心曲柄圆112带动汽缸114的动程,使汽缸114据此产生模拟人体呼吸气至标准人头130。
[0040] 更详细的来说,本实施例的呼吸面罩量测装置100应用于检测呼吸面罩200对于标准人头130的密合度。在此,密合度是指环境中微粒浓度在呼吸面罩200内部和外部的比值。具体来说,在呼吸面罩量测装置100进行量测时,泄漏检测仪120例如先量测呼吸面罩200外的微粒浓度,再量测呼吸面罩200内的微粒浓度,进而将呼吸面罩200外的微粒浓度除以呼吸面罩200内的微粒浓度,以获得呼吸面罩200的密合度。也就是说,其密合度可由以下的公式计算而得:
[0041] 密合度系数=100/内泄漏量(% ),
[0042] 其中内泄漏量(%)=(呼吸面罩内的微粒浓度)/(环境中的微粒浓度)X 100%。
[0043] 在本实施例中,呼吸面罩量测装置100是以标准人头130来取代真人测试,并搭配可提供模拟人体的呼吸模拟器110来测量呼吸面罩200的密合度。在真人的测试密合度方面,因为欧美人与亚洲人的脸部轮廓差异颇大,而且因为制造地的区域关系,难以进行测试。若是利用不同脸型的标准人头进行测试,其测试结果能更加客观。因此,标准人头130可以采用不同区域的人头以取得不同的脸型,让呼吸面罩200密合度的数据更有普遍性。
[0044] 另一方面,在本实施例中,呼吸面罩量测装置100还包括一呼气通道154a、一吸气通道154b以及一切换阀152。标准人头130藉由呼气通道154a、吸气通道154b以及切换阀152与呼吸模拟器110连接。呼气通道154a与吸气通道154b连接至切换阀152。呼吸模拟器110经由切换阀152和呼气通道154a与吸气通道154b相通。详细而言,呼吸模拟器110提供的模拟人体呼吸气分别利用呼气通道154a与吸气通道154b流入及流出标准人头130。亦即,呼气状态发生时,模拟人体呼吸气流进标准人头130 ;吸气状态发生时,模拟人体呼吸气便流出标准人头130。其中,切换阀152配合模拟人体呼吸气中吸气和呼气的交换频率来切换,以改变呼吸模拟器110和呼气通道154a与吸气通道154b之间的导通情形。因此,切换阀152的切换频率必须配合呼吸模拟器110所产生的模拟人体呼吸气的频率进行切换,如此才能使模拟人体呼吸气正确地被提供至标准人头130。[0045] 为了更真实地模拟出人体的呼吸气组成,本实施例的呼气通道154a包括一过滤器180和一饱合器140。呼吸模拟器110是将环境的空气模拟为人体呼吸气而导入呼气通道154a,经过过滤器180的过滤来排除杂质,以得到较接近人体的呼吸气体。饱合器140则是用以提供湿气至呼气通道154a,以模拟人体呼吸的气体湿度。
[0046] 另外,针对于人体呼吸状态的模拟上,本实施例中的呼吸模拟器110包括了一偏心曲柄圆112及一汽缸114。偏心曲柄圆112带动汽缸114的动程,以让模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间可呈现弦波变化。
[0047] 详细而言,图2A显示图1的呼吸模拟器110的示意图;图2B显示呼吸模拟器110所产生的模拟人体呼吸气相对于时间的变化关系图,其呼气量相对于时间呈现弦波变化。请参照图2A至图2B,在本实施例中,偏心曲柄圆112利用其偏心点C与驱动马达(未显示)等装置连接,该马达驱动偏心曲柄圆112转动,如图2A所示。在图2A中,偏心曲柄圆112随时间变化来转动的情形是以虚线表示。由图2A可知,随着偏心曲柄圆112的转动,其偏心点C依序处于偏心曲柄圆112的右半部、上半部、左半部以及下半部,周而复始。也就是说,本实施例的偏心曲柄圆112是以逆时针方向转动,但本发明并不限于此。在其他实施例中,偏心曲柄圆112也可以顺时针方向转动。
[0048] 由上述转动方式可知,本实施例的偏心曲柄圆112并非如现有的曲柄圆一样绕着其圆心转动,而是以其偏心点C为参考,而以图2A所示的方式转动。换句话说,在本发明的范例实施例中,所谓的偏心曲柄圆是指其转动时并非固定其圆心来转动,而是以曲柄圆上除了圆心以外的其他点作为参考而转动。进而,转动的偏心曲柄圆112带动汽缸114的动程,以让模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间呈现弦波变化,如图2B所示。此一呈现弦波变化的模拟人体呼吸气,相较于现有技术,更接近人体呼吸气的变化。
[0049] 另一方面,在本实施例中,呼吸面罩量测装置100还包括一旋转台160以及一支撑架170。标准人头130承放在支撑架170的旋转台160上,旋转台160可以提供标准人头130的多种测试动作来模拟真实的使用情况。这些测试动作包括人头静置不动、左右摆动、上下摆动、向前倾、向后倾、向左倾以及向右倾或,者是其他使用者在使用呼吸面罩时可能的摆动动作。在本实施例中,标准人头130所配戴的待测呼吸面罩200可以是不同型式的呼吸防护装置,例如滤净式呼吸防护装置、动力式空气过滤呼吸防护装置、气瓶式呼吸防护装置以及供气式呼吸防护装置。
[0050] 图3显示本发明一实施例的呼吸面罩的量测方法流程图。在本实施例中,呼吸面罩的量测方法例如适于图1实施例的呼吸面罩量测装置100。请参照图1及图3,本实施例的呼吸面罩的量测方法包括在一标准人头130上配戴待测的呼吸面罩200 (S100),接着利用偏心曲柄圆112带动汽缸114的动程,以产生一模拟人体呼吸气至标准人头130 (SllO),然后检测呼吸面罩200的密合度(S120)。
[0051] 以下将更详细的说明本实施例的呼吸面罩的量测方法。欲测试呼吸面罩200密合度时,会模拟人体在使用口罩时的动作,因此标准人头130会承放在旋转台160上,而旋转台160可以使标准人头做出部分特定的动作或姿势。举例而言,标准人头130例如是被调整为静置不动、左右摇头、上下点头、向前倾、向后倾、向左倾以及向右倾或者其他动作,如此模拟真实的情况以达到有效的检测。在标准人头130上配戴待测的呼吸面罩200后,提供模拟人体呼吸气至标准人头130,以测试呼吸面罩200密合度。在本实施例中,模拟出人体呼吸气是重要的一环,而本实施例利用偏心曲柄圆112来带动汽缸114的动程而产生出一模拟真实人体的呼吸气,亦即其呼气量相对于时间呈现弦波变化。
[0052] 在本实施例中,一开始提供模拟人体呼吸气时,可以先设定好呼吸模拟条件,根据汽缸114的大小及动程来调整呼吸器容积和循环次数。例如,本实施例的呼吸模拟系统可设定成每分钟30公升并且循环25次,并根据不同的测试标准做不同的设定。继续参照图3并配合图1,在本实施例中,在标准人头130上配戴待测的呼吸面罩200以及提供模拟人体呼吸气至标准人头130之后,可以让系统整体运作一段时间,再利用如图1中的泄漏检测仪120检测呼吸面罩200内和环境中的微粒浓度,以计算得到呼吸面罩200的密合度系数。其中,微粒浓度可以是环境中的背景微粒,或是自行添加的微粒,本质上是依据检测仪的标准而决定。
[0053] 另外,本发明的实施例的呼吸面罩量测方法可以由图1至图2B实施例的叙述中获致足够的教示、建议与实施说明,因此不再赘述。
[0054] 综上所述,在本发明的范例实施例中,呼吸模拟器利用偏心曲柄圆带动汽缸的动程,因此产生呼气量相对于时间呈现弦波变化,藉此达到接近真实人体的呼吸曲线。此外,利用标准人头进行呼吸面罩密合度测试,并设计旋转台使标准人头可以进行转动及各种不同的测试姿势,而且可依照不同地区的标准人头进行测试,如此更能得到客观的测试结果。
[0055] 虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域的普通技术人员,当可作些许更动与润饰,而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种呼吸面罩的量测装置,包括: 一标准人头,配戴一待测的呼吸面罩, 一呼吸模拟器,提供一模拟人体呼吸气至该标准人头;以及 一泄漏检测仪,检测该呼吸面罩的密合度, 其中该呼吸模拟器包括一偏心曲柄圆以及一汽缸,偏心曲柄圆带动该汽缸的动程,该汽缸据此产生模拟人体呼吸气至该标准人头。
2.根据权利要求1所述的量测装置,其中该模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间呈现弦波变化。
3.根据权利要求1所述的量测装置,其中还包括: 一旋转台,承载该标准人头,并旋转以提供该标准人头的多种测试动作。
4.根据权利要求3所述的量测装置,其中还包括: 一支撑架,支撑该旋转台。
5.根据权利要求3所述的量测装置,其中该些测试动作包括该标准人头静置不动、左右摆动、上下摆动、向前倾、向后倾、向左倾以及向右倾。
6.根据权利要求1所述的量测装置,其中还包括: 一呼气通道,连接该标准人头与该呼吸模拟器,该模拟人体呼吸气状态经由该呼气通道流入该标准人头; 一吸气通道,连接该标准人头与该呼吸模拟器,该模拟人体呼吸气经由该吸气通道流出该标准人头;以及 一切换阀,连接该呼气通道、该吸气通道与该呼吸模拟器,配合该模拟人体呼吸气的频率,控制该呼气通道及该吸气通道导通或不导通。
7.根据权利要求1所述的量测装置,其中该呼气通道包括: 一过滤器,过滤流入该标准人头的该模拟人体呼吸气中的杂质;以及 一饱和器,调整该模拟人体呼吸气的湿气。
8.根据权利要求1所述的量测装置,其中该呼吸面罩选自下列呼吸防护装置其中之一:滤净式呼吸防护装置、动力式空气过滤呼吸防护装置、气瓶式呼吸防护装置以及供气式呼吸防护装置。
9.一种呼吸面罩的量测方法,适于一呼吸面罩的量测装置,该量测方法包括: 在一标准人头上配戴一待测的呼吸面罩; 利用一偏心曲柄圆带动一汽缸的动程,以产生一模拟人体呼吸气至该标准人头;以及 检测该呼吸面罩的密合度。
10.根据权利要求9所述的量测方法,其中该模拟人体呼吸气的呼气量相对于时间呈现弦波变化。
11.根据权利要求9所述的量测方法,其中还包括: 利用一旋转台承载该标准人头; 旋转该旋转台,以提供该标准人头的多种测试动作。
12.根据权利要求11所述的量测方法,其中该些测试动作包括该标准人头静置不动、左右摆动、上下摆动、向前倾、向后倾、向左倾以及向右倾。
13.根据权利要求9所述的量测方法,其中还包括:过滤流入该标准人头的该模拟人体呼吸气中的杂质;以及 调整流入该标准人头的该模拟人体呼吸气中的湿气。
14.根据权利要求9所述的量测方法,其中该呼吸面罩选自下列呼吸防护装置其中之一:滤净式呼吸防护装置、动力式空气过滤呼吸防护装置、气瓶式呼吸防护装置以及供气式呼吸防护装置。`
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