CN111650105A - 口罩透气性研究试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明口罩透气性研究试验系统包括：呼吸道模型上开设有前鼻孔模拟气口、主气管模拟气口，呼吸道模型内开设有导流通道，导流通道两端分别与前鼻孔模拟气口及主气管模拟气口导通，头颈部呼吸道模型上开设有多个测试孔；压力检测系统包括与测试孔对应压力传感器，每一测试孔均连接有安有压力传感器的检测气管；一体式呼吸模拟系统包括：电机与往复式伸缩机机构连接，往复式伸缩机机构与活塞相连，活塞套筒与主气管模拟气口通过输气通道连接；主控系统控制电机驱动往复式伸缩机机构对呼吸道模拟气口的输气与抽气的循环往复控制来模拟人体的呼吸，压力传感器检测呼吸时戴口罩和不戴口罩下不同部位的压力情况，进而分析口罩对正常呼气状态的阻力。
Description
技术领域
本发明涉及口罩透气性研究技术领域，特别是涉及一种口罩透气性研究试验系统。
背景技术
目前对于口罩的质量评价，主要集中于口罩对空气颗粒物的过滤效率上，但对于口罩透气性的质量评估，还缺乏相应的设备。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的口罩透气性研究试验系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种口罩透气性研究试验系统，其特点在于，其包括支架、模拟人体头颈部呼吸道的头颈部呼吸道模型、压力检测系统、一体式呼吸模拟系统和主控系统。
所述头颈部呼吸道模型安装在支架上，所述头颈部呼吸道模型上开设有用于模拟人体鼻孔的前鼻孔模拟气口、用于模拟人体主气管的主气管模拟气口，所述头颈部呼吸道模型内开设有用于模拟人体呼吸道气道的导流通道，所述导流通道的两端分别与前鼻孔模拟气口及主气管模拟气口对接导通，所述头颈部呼吸道模型上开设有至少两个测试孔，所述至少两个测试孔分别与导流通道的不同区域导通。
所述压力检测系统包括与测试孔一一对应用于检测对应测试孔处的压力情况的压力传感器，每一测试孔均连接有一检测气管，每个检测气管上安装有对应的压力传感器。
所述一体式呼吸模拟系统包括电机、往复式伸缩机机构、活塞套筒和置于活塞套筒内的活塞，所述电机与往复式伸缩机机构连接，所述往复式伸缩机机构与活塞相连，所述活塞套筒与主气管模拟气口通过一输气通道连接。
所述主控系统用于控制电机驱动往复式伸缩机机构对呼吸道模拟气口的输气与抽气的循环往复控制来模拟人体的呼吸，所述压力传感器用于检测人体呼吸时戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况，所述主控系统用于基于戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况分析口罩对正常呼气状态的阻力。
较佳地，所述头颈部呼吸道模型与支架可拆卸连接。
较佳地，所述压力传感器的外壳上设有用于连接检测气管的连接端，所述连接端与检测气管的一端可拆卸连接，所述检测气管的另一端与头颈部呼吸道模型可拆卸连接。
较佳地，所述检测气管的一端安装有开设有通气孔的导流针，所述导流针插设在测试孔上，所述检测气管的另一端安装在支架的侧板上。
较佳地，所述导流通道包括三个分支通道，每个分支通道上均开设有检测孔。
较佳地，所述压力传感器采用压力表。
较佳地，所述主控系统连接存储器和显示屏，所述主控系统采用电脑主机。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明以真实人体头部和呼吸道的薄层CT扫描数据为基础，制作出精确的3D打印模型，以电机为驱动力，在其中设置多个压力检测点，研究各种口罩对鼻腔各部位造成的空气压力影响，可以用于检测口罩造成的呼吸阻力，即口罩透气性。本发明可以检测各类型口罩，结果客观、准确，可以广泛应用。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的口罩透气性研究试验系统的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的头颈部呼吸道模型的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种口罩透气性研究试验系统，其包括支架1、模拟人体头颈部呼吸道的头颈部呼吸道模型2、压力检测系统、一体式呼吸模拟系统和主控系统。
所述头颈部呼吸道模型2安装在支架1上，所述头颈部呼吸道模型2上开设有用于模拟人体鼻孔的前鼻孔模拟气口21、用于模拟人体主气管的主气管模拟气口22，所述头颈部呼吸道模型2内开设有用于模拟人体呼吸道气道的导流通道23，所述导流通道23的两端分别与前鼻孔模拟气口21及主气管模拟气口22对接导通，所述头颈部呼吸道模型2上开设有至少两个测试孔24，所述至少两个测试孔24分别与导流通道23的不同区域导通。
所述压力检测系统包括与测试孔24一一对应用于检测对应测试孔24处的压力情况的压力传感器3，每一测试孔24均连接有一检测气管4，每个检测气管4上安装有对应的压力传感器3。
所述一体式呼吸模拟系统包括电机5、往复式伸缩机机构6、活塞套筒7和置于活塞套筒7内的活塞8，所述电机5与往复式伸缩机机构6连接，所述往复式伸缩机机构6与活塞8相连，所述活塞套筒7与主气管模拟气口22通过一输气通道9连接，所述活塞套筒7上标有刻度，利用公式换算将呼吸气的流量通过套筒刻度表示。
往复式运动单元包括电机5和往复式伸缩机机构6，电机5的动力输出轴通过一将旋转运动转化为直线往复运动的往复式伸缩机机构6，往复式伸缩机机构6端部连接活塞8，活塞8放入活塞套筒7内，活塞8在活塞套筒7内往复运动。活塞8的往复运动过程中实现模拟一呼一吸状态。通过控制电机5的转速即可实现吸气与呼气的时间间隔的调整。
所述主控系统用于控制电机5驱动往复式伸缩机机构6对呼吸道模拟气口的输气与抽气的循环往复控制来模拟人体的呼吸，所述压力传感器3用于检测人体呼吸时戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况，所述主控系统用于基于戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况分析口罩对正常呼气状态的阻力。
所述头颈部呼吸道模型2与支架1可拆卸连接，便于更换头颈部呼吸道模型。
所述压力传感器3的外壳上设有用于连接检测气管4的连接端，所述连接端与检测气管4的一端可拆卸连接，所述检测气管4的另一端与头颈部呼吸道模型2可拆卸连接，便于更换不同的头颈部呼吸道模型进行检测。
所述检测气管4的一端安装有开设有通气孔的导流针10，所述导流针插设在测试孔上，所述检测气管4的另一端安装在支架1的侧板上，便于通过导流针10将流体导流至检测气管4内，便于保证相邻的测试孔24的间隙的密集度。
所述导流通道包括三个分支通道，每个分支通道上均开设有检测孔，模拟人体的呼吸道结构，实现多方位的检测。
所述压力传感器3采用压力表，便于工作者根据压力表对检测到的数据与无口罩的呼吸道的压力表检测到的数据进行比较，进而分析对正常呼吸的阻力。
所述主控系统连接存储器和显示屏，所述主控系统根据储存器内存储的正常人的信息与当前检测的信息进行比较与分析，获得压力值异常处。所述主控系统可以是一电脑主机。
口罩透气性研究试验系统的应用方法，包括如下步骤：
步骤一，对正常人或其他待检测对象的头颈部进行CT扫描，并进行三维重建，获得头颈部及呼吸道三维虚拟模型，通过3D打印技术获得待检测对象的头颈部呼吸道模型2(可根据需要将头颈部模型和呼吸道模型分开打印，从而获得可拆卸的呼吸道模型；也可两者一起打印，获得一个包含呼吸道的头颈部整体模型)，头颈部呼吸道模型2上布置一定数目的测试孔24，用于检测相应位置的气压。
步骤二，将头颈部呼吸道模型2安装在支架1上，将测试孔24与一检测气管4相连，检测气管4上安装有压力传感器3；连接系统电源，支架显示屏亮起。
步骤三，运行安装在计算机上的集成分析控制软件，将头颈部呼吸道三维模型导入集成分析控制软件，在集成分析控制软件上标记各个测试孔的所处方位。
步骤四，通过集成分析控制软件控制一体式呼吸模拟系统的工作状态，控制呼气吸气的时间间隔，对呼吸状态进行检测。
步骤五，集成分析控制软件将所有压力传感器的数据进行编码、计算处理，集成分析控制软件的操作界面上显示压力传感器的检测数值以及三维呼吸道模型，对比无口罩的数据信息，分析口罩对呼吸的阻力。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种口罩透气性研究试验系统，其特征在于，其包括支架、模拟人体头颈部呼吸道的头颈部呼吸道模型、压力检测系统、一体式呼吸模拟系统和主控系统；
所述头颈部呼吸道模型安装在支架上，所述头颈部呼吸道模型上开设有用于模拟人体鼻孔的前鼻孔模拟气口、用于模拟人体主气管的主气管模拟气口，所述头颈部呼吸道模型内开设有用于模拟人体呼吸道气道的导流通道，所述导流通道的两端分别与前鼻孔模拟气口及主气管模拟气口对接导通，所述头颈部呼吸道模型上开设有至少两个测试孔，所述至少两个测试孔分别与导流通道的不同区域导通；
所述压力检测系统包括与测试孔一一对应用于检测对应测试孔处的压力情况的压力传感器，每一测试孔均连接有一检测气管，每个检测气管上安装有对应的压力传感器；
所述一体式呼吸模拟系统包括电机、往复式伸缩机机构、活塞套筒和置于活塞套筒内的活塞，所述电机与往复式伸缩机机构连接，所述往复式伸缩机机构与活塞相连，所述活塞套筒与主气管模拟气口通过一输气通道连接；
所述主控系统用于控制电机驱动往复式伸缩机机构对呼吸道模拟气口的输气与抽气的循环往复控制来模拟人体的呼吸，所述压力传感器用于检测人体呼吸时戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况，所述主控系统用于基于戴口罩和不戴口罩两种情况下不同部位的压力情况分析口罩对正常呼气状态的阻力。
2.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述头颈部呼吸道模型与支架可拆卸连接。
3.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述压力传感器的外壳上设有用于连接检测气管的连接端，所述连接端与检测气管的一端可拆卸连接，所述检测气管的另一端与头颈部呼吸道模型可拆卸连接。
4.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述检测气管的一端安装有开设有通气孔的导流针，所述导流针插设在测试孔上，所述检测气管的另一端安装在支架的侧板上。
5.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述导流通道包括三个分支通道，每个分支通道上均开设有检测孔。
6.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述压力传感器采用压力表。
7.如权利要求1所述的口罩透气性研究试验系统，其特征在于，所述主控系统连接存储器和显示屏，所述主控系统采用电脑主机。
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