CN111521540A - 个体防尘呼吸器效能测试实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的个体防尘呼吸器效能测试实验装置及方法，涉及尘肺病防治技术领域。该实验装置包括两个动物实验腔室、连接管以及仿人呼吸模拟器；两个动物实验腔室分别为第一实验腔室和第二实验腔室，第一实验腔室内设置有产尘系统；连接管内设置有个体防尘呼吸器滤材，用于对流经连接管的含尘气流进行过滤。本发明可更加准确、直观的显示粉尘对小白鼠肺部健康造成的影响以及个体防尘呼吸器的防尘效果，实验结果通过对小白鼠肺部解剖、病理切片的对比来呈现，对人造成强烈的视觉冲击，具备更大的警醒作用；同时，实验过程中依据人体的呼吸更近似于正弦波式的循环流量，利用仿人呼吸模拟器技术，做到了对工人作业时呼吸的精准模拟，实验结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及尘肺病防治技术领域，具体涉及一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置及方法。
背景技术
随着工业迅速发展，工程建设、金矿开采、石英加工和宝石加工等行业产尘的作业场所和岗位不断出现，接尘人数大大增加。然而，一些企业的经营者忽视劳动卫生管理，对防护资金投入极少，造成作业环境恶劣，使粉尘职业危害形势严峻。其中，粉尘危害最严重的当属煤矿企业，普遍存在粉尘浓度严重超过职业卫生标准的高浓度粉尘环境，接尘作业人员的呼吸防护问题更加突出、尖锐。
根据《中国煤矿职业病防治现状典型调查分析》的报告，我国地方国有煤矿采煤工作面的总尘浓度平均为64mg/m3，超标10.7倍，最高超标56倍；采煤工作面呼吸性粉尘浓度平均16mg/m3，超标4.6倍，最高超标9.3倍。
面对如此恶劣的粉尘工作环境，虽然设有很多的降尘措施，但在深部矿井采掘工作面还是难以有效的将粉尘浓度降至国家标准以下，例如湿法作业可降低粉尘浓度5倍，但仍远远超过职业卫生标准。所以，随着煤矿开采深度、开采强度、开采规模的持续增加，矿尘产生量也不断增大，特别是呼吸性粉尘呈大幅上升趋势，工人长期吸入较高浓度呼吸性粉尘可导致尘肺病，每年因尘肺病死亡人数已超过煤矿事故死亡人数之和。据国家卫计委统计的全国职业病报告情况，2010～2017八年内全国职业病共229293例，其中尘肺病202819例，占职业病总数的88.45％。
当工程措施难以有效地将粉尘浓度降低至国家标准以下时，佩戴个体防尘呼吸器就成了保护工人的最后一道防线，呼吸防护是降低粉尘暴露水平的有效措施，可以大大降低工人的接尘浓度。然而，在工作时佩戴防尘呼吸器会产生不同程度的阻力，并且防尘呼吸器的阻力会随粉尘的累积而不断升高。过高的阻力会使人感觉憋闷，产生疲劳。由此，在实际工作中，工人往往会不愿意佩戴呼吸防护用品，觉得佩戴麻烦、佩戴后不舒适、佩戴后工作不方便、觉得戴不戴无所谓等等。即使在强制规定必须佩戴防护口罩的情况下，工人仍不愿意佩戴口罩。而现有研究中也缺乏科学实验证明佩戴个体防尘呼吸器能有效防止尘肺病的发生。针对此问题，有必要设计一套科学严谨的实验装置，以证明佩戴个体防尘呼吸器可以有效的阻止尘肺发病。
发明内容
根据本发明的目的提出的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，包括两个用于放置、喂养实验小白鼠的动物实验腔室、用于连通两动物实验腔室的连接管以及连接于连接管上、用于实现两动物实验腔室内部空气交换的仿人呼吸模拟器；两个动物实验腔室分别为第一实验腔室和第二实验腔室，所述第一实验腔室内设置有用于模拟工业场所粉尘的产尘系统；所述连接管内部设置有个体防尘呼吸器滤材，用于对由第一实验腔室流向第二实验腔室的含尘气流进行过滤。
优选的，所述产尘系统包括设置于第一实验腔室顶部的产尘器以及分设于第一实验腔室内部四角处、用于使粉尘均匀悬浮于第一实验腔室内的四个风扇，所述产尘器上设置有用于调节产尘量大小的调节阀。
优选的，所述个体防尘呼吸器滤材设置于连接管靠近第二实验腔室的一端，位于仿人呼吸模拟器的下风向，含尘空气在仿人呼吸模拟器的抽吸作用下，自第一实验腔室流经个体防尘呼吸器滤材的过滤进入第二实验腔室。
优选的，所述实验装置还包括分别放置于两个实验腔室内、用于监测对应实验腔室内粉尘浓度的两个粒子计数器。
本发明另外公开的一种使用上述个体防尘呼吸器效能测试实验装置进行个体防尘呼吸器效能测试的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建实验装置，并于两个动物实验腔室内放置数量相同且生命体态相似的若干只健康小白鼠，并提供充足的食水。
步骤二：打开第一实验腔室内的产尘器和风扇，使高浓度粉尘均匀分布于第一实验腔室内。
步骤三：调节产尘器上的调节阀并观察第一实验腔室内粒子计数器读数，使第一实验腔室内的粉尘浓度达到实验要求，且保持均一恒定。
步骤四：开启仿人呼吸模拟器，设定所需的呼吸参数，将第一实验腔室内的含尘空气经过个体防尘呼吸器滤材的过滤后吸入到第二实验腔室内，模拟人体佩戴呼吸器的滤尘过程，记录第二实验腔室内粒子计数器读数。
步骤五：特定实验周期后，随机选取两个实验腔室内各一只小白鼠，对小白鼠进行肺部解剖、病理切片实验，观察并记录两个实验腔室内小白鼠的肺部解剖、病理切片状况。
优选的，步骤五中特定实验周期分别为三个月、六个月、一年、两年以及三年，两个动物实验腔室内的小白鼠数量均为五个。
与现有技术相比，本发明公开的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置及方法的优点是：
(1)本发明通过于高粉尘浓度空间与通过呼吸器滤材所隔离出的防尘空间内分别放置生命体态相似的小白鼠，进行呼吸防护实验，在特定实验周期后对相应小白鼠进行肺部解剖、病理切片，以此来呈现实验结果，可以更加准确、直观的显示粉尘对小白鼠的肺部健康造成的影响以及个体防尘呼吸器的防尘效果，对人造成强烈的视觉冲击，具备更大的警醒作用。
(2)本发明依据人体的呼吸更近似于正弦波式的循环流量，通过利用仿人呼吸模拟技术，做到了对工人作业时呼吸的精准模拟，实验结果可以很好的反映人体佩戴呼吸器时的真实情况，对呼吸器防护效能的验证研究具有重要意义。
(3)本发明中产尘器上设置有用于调节产尘量大小的调节阀，可以通过调节阀调节不同产尘量，模拟不同作业场所下空气污染状况对工人的影响，实验结果更加全面。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图l为本发明公开的个体防尘呼吸器效能测试实验装置结构示意图。
图中的数字或字母所代表的零部件名称为：
l-第一实验腔室；2-第二实验腔室；3-食水；4-小白鼠；5-风扇；6-产尘器；7-调节阀；8-仿人呼吸模拟器；9-连接管；10-个体防尘呼吸器滤材。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明较佳的实施例，对其结构进行了详细的剖析。
如图1所示的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，包括两个用于放置、喂养实验小白鼠4的动物实验腔室、用于连通两动物实验腔室的连接管9以及连接于连接管9上、用于实现两动物实验腔室内部空气交换的仿人呼吸模拟器8。
两个动物实验腔室均为透明的正方体容室，适合动物培养实验即可，分别为第一实验腔室1和第二实验腔室2。第一实验腔室1内设置有用于模拟工业场所粉尘的产尘系统。产尘系统包括设置于第一实验腔室1顶部的产尘器6以及分设于第一实验腔室1内部四角处、用于使粉尘均匀悬浮于第一实验腔室1内的四个风扇5，产尘器6上设置有用于调节产尘量大小的调节阀7。该发明中所选用的产尘器6为PIVTEC PIVsolid8粉尘气溶胶发生器。
连接管9内部设置有个体防尘呼吸器滤材10，用于对由第一实验腔室1流向第二实验腔室2的含尘气流进行过滤。具体的，个体防尘呼吸器滤材10设置于连接管9靠近第二实验腔室2的一端，位于仿人呼吸模拟器8的下风向，含尘空气在仿人呼吸模拟器8的抽吸作用下，自第一实验腔室1流经个体防尘呼吸器滤材10过滤后进入第二实验腔室2。该发明中所选用的个体防尘呼吸器滤材10为以GB 2626-2006《呼吸防护用品—自吸过滤式防颗粒物呼吸器》为标准，对超细颗粒物过滤效率较高且市场上应用最为广泛的呼吸器滤材。
仿人呼吸模拟器8与连接管9通过三通阀连接，该三通阀一端与仿人呼吸模拟器8连接，另外两端分别连接于连接管9上，该仿人呼吸模拟器8采用美国Hans Rudolph公司生产的1101型仿人呼吸模拟器。
进一步的，该实验装置还包括分别放置于两个实验腔室内、用于监测对应实验腔室内粉尘浓度的两个粒子计数器。实验过程中，根据粒子计数器所监测的第一实验腔室1内粉尘浓度调节产尘器6上调节阀7。
本发明另外公开的一种使用上述个体防尘呼吸器效能测试实验装置进行个体防尘呼吸器效能测试的实验方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建实验装置，并于两个动物实验腔室内分别放置数量相同且生命体态相似的五只健康小白鼠，并提供充足的食水。
步骤二：打开第一实验腔室1内的产尘器6和风扇5，生成0-200μm粒径范围的煤尘或二氧化硅颗粒，并使其均匀分布于第一实验腔室1内。
步骤三：仪器开启15min后，环境中的煤尘或二氧化硅颗粒物浓度即可达到稳定状态且满足计数要求。通过观察第一实验腔室1内粒子计数器读数，在第一实验腔室1内的粉尘浓度达到实验要求后，调节产尘器6上的调节阀7，减少产尘量。
步骤四：开启仿人呼吸模拟器8，将第一实验腔室1内的含尘空气经过个体防尘呼吸器滤材10的过滤吸入到第二实验腔室2内，模拟人体佩戴个体防尘呼吸器的滤尘过程。此时第一实验腔室1内的粉尘浓度始终维持在一个相对的稳定值，即第一实验腔室1内每秒产尘量与粉尘损失量达到一个动态平衡状态，此时，第一实验腔室1内粉尘浓度＝(产尘量-损失量)/第一实验腔室空间体积。
步骤五：在实验进行三个月、六个月、一年、两年以及三年时，分别随机选取两个实验腔室内各一只小白鼠4，对小白鼠4进行肺部解剖、病理切片实验，观察并记录两个实验腔室内小白鼠4的肺部解剖、病理切片状况。通过比较小白鼠4的肺部健康情况可证明佩戴个体防尘呼吸器可有效减少粉尘危害，阻止尘肺发病，达到验证个体防尘呼吸器效能的目的。
综上所述，本发明公开的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，可以更加准确、直观的显示粉尘对小白鼠的肺部健康造成的影响以及个体防尘呼吸器的防尘效果，实验结果通过对小白鼠肺部解剖、病理切片来呈现，对人造成强烈的视觉冲击，具备更大的警醒作用。同时，实验过程中依据人体的呼吸更近似于正弦波式的循环流量，通过利用仿人呼吸模拟器技术，做到了对工人作业时呼吸的精准模拟，实验结果更加准确。另外，产尘器上设置有用于调节产尘量大小的调节阀，可以通过调节阀调节不同产尘量，模拟不同作业场所下空气污染状况对工人的影响，实验结果更加全面。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，其特征在于，包括两个用于放置、喂养实验小白鼠(4)的动物实验腔室、用于连通两动物实验腔室的连接管(9)以及连接于连接管(9)上、用于实现两动物实验腔室内部空气交换的仿人呼吸模拟器(8)；两个动物实验腔室分别为第一实验腔室(1)和第二实验腔室(2)，所述第一实验腔室(1)内设置有用于模拟工业场所粉尘的产尘系统；所述连接管(9)内部设置有个体防尘呼吸器滤材(10)，用于对由第一实验腔室(1)流向第二实验腔室(2)的含尘气流进行过滤。
2.根据权利要求1所述的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，其特征在于，所述产尘系统包括设置于第一实验腔室(1)顶部的产尘器(6)以及分设于第一实验腔室(1)内部四角处、用于使粉尘均匀悬浮于第一实验腔室(1)内的四个风扇(5)，所述产尘器(6)上设置有用于调节产尘量大小的调节阀(7)。
3.根据权利要求1所述的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，其特征在于，所述个体防尘呼吸器滤材(10)设置于连接管(9)靠近第二实验腔室(2)的一端，位于仿人呼吸模拟器(8)的下风向，含尘空气在仿人呼吸模拟器(8)的抽吸作用下，自第一实验腔室(1)流经个体防尘呼吸器滤材(10)的过滤进入第二实验腔室(2)。
4.根据权利要求1所述的一种个体防尘呼吸器效能测试实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括分别放置于两个实验腔室内、用于监测对应实验腔室内粉尘浓度的两个粒子计数器。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述的个体防尘呼吸器效能测试实验装置进行个体防尘呼吸器效能测试的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：搭建实验装置，并于两个动物实验腔室内放置数量相同且生命体态相似的若干只健康小白鼠(4)，并提供充足的食水(3)；
步骤二：打开第一实验腔室(1)内的产尘器(6)和风扇(5)，使高浓度粉尘均匀分布于第一实验腔室(1)内；
步骤三：调节产尘器(6)上的调节阀(7)并观察第一实验腔室(1)内粒子计数器读数，使第一实验腔室(1)内的粉尘浓度达到实验要求，且保持均一恒定；
步骤四：开启仿人呼吸模拟器(8)，设定所需的呼吸参数，将第一实验腔室(1)内的含尘空气经过个体防尘呼吸器滤材(10)的过滤后吸入到第二实验腔室(2)内，模拟人体佩戴呼吸器的滤尘过程，记录第二实验腔室(2)内粒子计数器读数；
步骤五：特定实验周期后，随机选取两个实验腔室内各一只小白鼠(4)，对小白鼠(4)进行肺部解剖、病理切片实验，观察并记录两个实验腔室内小白鼠(4)的肺部解剖、病理切片状况。
6.根据权利要求5所述的实验方法，其特征在于，步骤五中特定实验周期分别为三个月、六个月、一年、两年以及三年，两个动物实验腔室内的小白鼠(4)数量均为五个。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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