CN110057733A - 一种暖体假人呼吸系统实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种暖体假人呼吸系统实验装置，包括假人体，还设置有改变气流方向的两位四通电磁阀，所述两位四通电磁阀的四路通道包括：连通假人体呼吸进气源的进气通道、连通假人体呼吸出气源的出气通道、提供假人体呼吸动力进出气源的上串气通道和下串气通道。本发明结构简单，其创造性地改变了传统的呼吸模型零部件，为自动化呼吸假人研究提供新通路，便于找出设定场合内呼吸人体行走扰动下颗粒物或有害气体瞬态再悬浮率的显著性影响因素，从而为控制人体吸入有害气体方向，为成功开发基于CFD(计算流体动力学)技术的人体行走扰动下室内三维空间颗粒物再悬浮动态分布及人体呼吸带颗粒物暴露风险评估数学模型垫定基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种暖体假人呼吸系统实验装置。
背景技术
目前有关可呼吸的暖体假人方面研究，主要体现在以下几个方面：其一是呼吸热模拟装置被用于人体周围气流的计算流体动力学预测的室内环境测量、评价和优化以及数值模拟，在评估居住者的热舒适和通过呼吸热人体模型感知空气质量方面取得了一定的进展，但其并未涉及到假人本身的呼吸系统的优化。其二采用一个具有四腔室心脏模型、扩展的血管系统模型，并包含多元非线性肺循环模型及呼吸系统模型的多元非线性人体循环呼吸系统模型，当心率为每分钟72时,其值为3.332s，与人体实测数据相符，对假人呼吸循环参数的确定有重要的参考意义，但是该模型没有有效优化人体呼吸循环系统本身。其三是采用基于CFD的稳态模拟研究，研究人类呼吸循环的吸入和呼出阶段，模拟鼻孔的位置和几何形状以及呼吸流动，在两种模拟情况下，吸入和呼出与实际物理现象均有良好的相关性，产生的呼吸气流对受热人体周围的对流流动和边界层有显著影响，这种效果在模拟呼气阶段更为明显，但由于模拟是在静止条件下进行的，易导致预测结果的片面性,同时也未提及内呼吸模型的模拟、优化或创新。还有就是对于有呼吸循环功能的模型研究，其中呼吸假人采用装有活塞的气缸组成,活塞由电动机驱动,呼吸次数为10-12次/分,呼吸方式可采用口腔或鼻子呼吸,肺通气量为6升/分,口腔或鼻子的大小和形状对测试结果有影响,测试时收集距离上嘴唇0.01m处或面部附近呼出的空气,通过精确测量其浓度、温度和湿度来研究污染物在人体之间传递的情况，但是工作平稳性较差，无法达到稳速的效果，且缓冲装置必不可少，成本高，装配件多而繁琐。最后就是一种呼吸假人系统采用两个人体模型组成的实验装置，这里涉及的呼吸装置被一个等径Y管分成三部分，总管模拟气管通往体外，两支管分别负责呼气和吸气两个过程，需使用两个空压机、两个手动调节阀、两个电动调节阀和两个HEPA，还需配备一个压力计、一个空气罐，以实现整个呼吸过程，该装置创新了活塞式呼吸方法，为新的模拟呼吸的方法提供了新思路，但结构上依然较为复杂，可以进一步简化。
综上所述，现有对于暖体假人呼吸系统方面的研究，主要存在如下不足之处：没有考虑实验装置的经济型，造价极高，应用广泛性不够；结构上较为繁琐复杂；代替呼吸系统的装置较为单一，很难打开优化呼吸假人的新思路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种暖体假人呼吸系统实验装置，以简化现有繁琐的呼吸系统，拓展测量不同影响因素下的方法和实验，并找出在设定场合内呼吸人体行走扰动下，对颗粒物或有害气体瞬态再悬浮率的显著性影响因素，从而为控制人体吸入有害气体的研究，开发基于CFD技术的在人体行走扰动下，室内三维空间颗粒物再悬浮动态分布及人体呼吸带颗粒物暴露风险评估数学模型垫定基础。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种暖体假人呼吸系统模拟装置，包括假人体，还设置有改变气流方向的两位四通电磁阀，所述两位四通电磁阀的四路通道包括：连通假人体呼吸进气源的进气通道、连通假人体呼吸出气源的出气通道、提供假人体呼吸动力进出气源的上串气通道和下串气通道。
具体说，所述的进气通道管路连通至假人体的鼻子、嘴巴，出气通道管路连通至假人体的肺部，上串气通道和下串气通道串联有提供呼吸动力的空压机。
进一步地，为便于控制调节气体压力和流量，所述进气通道上设有压力计和调节阀。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，创造性地改变了传统的呼吸模型零部件，并为自动化呼吸假人研究提供新通路，拓展了测量不同影响因素下的方法和实验，并找出设定场合内呼吸人体行走扰动下颗粒物或有害气体瞬态再悬浮率的显著性影响因素，从而为控制人体吸入有害气体方向，为成功开发基于CFD(计算流体动力学)技术的人体行走扰动下室内三维空间颗粒物再悬浮动态分布及人体呼吸带颗粒物暴露风险评估数学模型垫定基础。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是本发明呼气时两位四通电磁阀的气路流向图。
图3是本发明吸气时两位四通电磁阀的气路流向图。
图中：1.假人体，2.两位四通电磁阀，2-1.进气通道，2-2.出气通道，2-3.上串气通道，2-4.下串气通道，3.空压机，4.压力计，5.调节阀。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图3所示的一种暖体假人呼吸系统实验装置，包括假人体1以及改变气流方向的两位四通电磁阀2，所述两位四通电磁阀2为单控式电磁阀，其具有两个位置，一个是无信号时在弹簧作用下的位置，另一个则是有信号时在电磁作用下的位置；其具有的四路通道包括：连通假人体1呼吸进气源的进气通道2-1、连通假人体1呼吸出气源的出气通道2-2、提供假人体1呼吸动力进出气源的上串气通道2-3和下串气通道2-4。
其中，所述的进气通道2-1管路连通至假人体1的鼻子、嘴巴，出气通道2-2管路连通至假人体1的肺部，上串气通道2-3和下串气通道2-4串联有提供呼吸动力的空压机3。
为便于控制调节气体压力和流量，连接进气通道2-1的管路上设有压力计4和调节阀5。
上述气路结构连接后进行呼吸系统模拟试验时，气路流通顺序为：两位四通电磁阀2线圈断电，假人体1鼻子嘴巴吸气→调节阀5→压力计4→空压机3→假人体1肺；两位四通电磁阀2线圈通电，阀体动作，假人体1肺→空压机3→压力计4→调节阀5→假人体1鼻子嘴巴呼气，如此即实现了假人体1呼吸的两个功能。
对于小型的呼吸模拟装置而言，连接气管一般选用6-15mm的胶气管。呼吸频率为一种形容每分钟呼吸的次数的医学术语，胸部的一次起伏就是一次呼吸，即一次吸气和一次呼气。提到呼吸频率这里介绍两个概念：呼吸过速指呼吸频率超过24次/分而言。一般体温升高1℃，呼吸大约增加4次/分；呼吸过缓指呼吸频率低于12次/分而言。正常成年人每分钟呼吸大约16-20次，即一吸气一呼气的时间为3～3.8秒，1999年，第四军医大学的张立藩等人对呼吸循环参数的研究：当心率为每分钟72时,一吸气一呼气的时间为3.332秒，且呼和吸的时间为周期的一半，这里可以理解为每1.5-1.9秒，两位四通电磁阀2的线圈通电一次，切换呼气和吸气。
本发明将单控式的两位四通电磁阀2应用于暖体假人呼吸系统中，所带来的具有创造性的技术效果体现在一下两点：
1、本发明克服了现有技术中有关于呼吸暖体假人的三大主要缺点：(一)没有考虑实验装置的经济型，往往造价极高，应用不广泛；(二)零部件多、装置繁琐，装配复杂；(三)代替呼吸系统的装置单一老套，很难打开优化呼吸假人的新通路。
2、本发明创造性地改变了传统的呼吸模型零部件，并为自动化呼吸假人研究提供新通路，基于简化了繁琐的呼吸系统，假人更敏捷矫健，移动更方便敏捷，拓展了测量不同影响因素下(如需要移动的呼吸假人测量有毒气体浓度、需要测量运动下颗粒物再悬浮颗粒物类型及粒径分布、模拟汽车撞击对人体呼吸系统的非线性关系、运动呼吸人在扰动室内气流的相对湿度、温度、人体行走速度等)的方法和实验，并找出设定场合内呼吸人体行走扰动下颗粒物或有害气体瞬态再悬浮率的显著性影响因素，从而为控制人体吸入有害气体方向，为成功开发基于CFD(计算流体动力学)技术的人体行走扰动下室内三维空间颗粒物再悬浮动态分布及人体呼吸带颗粒物暴露风险评估数学模型垫定基础。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种暖体假人呼吸系统实验装置，包括假人体，其特征是：设置有改变气流方向的两位四通电磁阀，所述两位四通电磁阀的四路通道包括：连通假人体呼吸进气源的进气通道、连通假人体呼吸出气源的出气通道、提供假人体呼吸动力进出气源的上串气通道和下串气通道。
2.如权利要求1所述的暖体假人呼吸系统实验装置，其特征是：所述的进气通道管路连通至假人体的鼻子、嘴巴，出气通道管路连通至假人体的肺部，上串气通道和下串气通道串联有提供呼吸动力的空压机。
3.如权利要求1所述的暖体假人呼吸系统实验装置，其特征是：所述进气通道上设有压力计和调节阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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