CN112167750A - 一种带空气调节的医用防护服及其工作方法 - Google Patents

一种带空气调节的医用防护服及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带空气调节的医用防护服及其使用方法，防护服本体内部设置温度传感器，防护服本体位于裤腿处设置出气口，出气口的通路中设置单向阀，透明罩位于嘴部设置呼气装置，呼气装置包括进气口、增压泵、热交换器、控制器，进气口后端与增压泵连通，且进气口后端与增压泵之间设置N95过滤片，增压泵后端连接热交换器，热交换器输出端连通防护服气体输入口，控制器通过继电器电连接热交换器，控制器还与温度传感器电连接，控制器、增压泵均连接电源。本发明利用气体增压泵向防护服内部送入过滤后的无毒气体，使防护内形成正压，避免外部污染气体进入防护服，确保医务人员的安全；可以控制保持防护服内保持适宜温度，提升了穿戴舒适度。

Description

一种带空气调节的医用防护服及其工作方法
技术领域
本发明涉及防护服技术领域，尤其涉及一种带空气调节的医用防护服及其工作方法。
背景技术
2020年的年初，新型冠状病毒肆虐，参与抗疫的医护人员、警察保安、社区工作者等是本次战役的主力军，防护服是他们最基本防护病毒感染的保障。燃热的夏季已经到来，价格较高的一次性防护服往往被穿上十几个小时，即使不被病毒感染，也会造成中暑。
为了有效阻隔病毒，医用防护服必须密封性好，这样也阻断了其他气体的交换，致使防护服外面的干燥空气无法进入，从而使用者呼吸系统及皮肤表面排出的水份无法排出，而且在常压状态下，由于从肺呼出的气体温度高、水分大，当遇到空调房温度较低的环境，护目镜或防护服观察窗会形成凝结水汽，影响医生的视野，从而妨碍医疗操作；而在室外高温环境下，肺部呼出水汽加上汗水，也很难拍出防护服外，会造成防护人员极度不适；医务人员穿着防护服和防护口罩后，存在吸气阻力增大，呼出的二氧化碳气体不能全部排除到外面，会被下次吸气时重新吸入的问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种带空气调节的医用防护服及其工作方法，以解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种带空气调节的医用防护服，包括防护服本体和设置在防护服本体位于面部的透明罩，所述防护服本体内部设置温度传感器，所述防护服本体位于裤腿处设置出气口，所述出气口的通路中设置单向阀，所述透明罩位于嘴部设置呼气装置，所述呼气装置包括进气口、增压泵、热交换器、控制器，所述进气口后端与增压泵连通，且进气口后端与增压泵之间设置N95过滤片，所述增压泵后端连接热交换器，所述热交换器输出端连通防护服气体输入口，所述控制器通过继电器电连接热交换器，所述控制器还与温度传感器电连接，所述控制器、增压泵均连接电源。
优选的，所述控制器为单片机。
优选的，所述热交换器下部设置微型集水瓶。
优选的，所述增压泵为微型气体增压泵。
优选的，所述热交换器与半导体制冷片的冷端相接，所述半导体制冷片的热端连接散热器，所述散热器位于防护服本体外侧，所述半导体制冷片与控制器电连接。
优选的，所述防护服气体输入口对着透明罩位于眼睛前方处。
优选的，所述防护服气体输入口前端的管路为食品级硅胶材质。
一种带空气调节的医用防护服的工作方法，包括以下步骤：
单片机对系统进行初始化，使温度传感器处于开启状态，温度传感器每秒测定防护服内部温度；温度正常，使继电器、制冷片、热交换器处于关闭状态；
单片机每秒接收传感器温度数据，判断温度数据是否超出预设的温度最高值，如果没有超出，继续接收温度传感器数据；如果超出最高温度则启动继电器，热交换器进行散热，制冷片开始制冷；单片机继续每秒接收传感器温度数据，并判断温度数据是否低于预设最高温度，如果仍未低于预设最高温度，继电器、制冷片及热交换器继续运行；如果低于预设最高温度，则使继电器、制冷片关闭；
持续保持每秒接收传感器温度数据，进行比较后对继电器、制冷片、热交换器进行控制。
本发明的有益效果是：
一、利用气体增压泵向防护服内部送入过滤后的无毒气体，使防护内形成正压，避免外部污染气体进入防护服，确保医务人员的安全；
二、可以控制保持防护服内保持适宜温度，且进入防护服的空气直接对住面屏位于眼睛前方，避免雾化导致看不清，大大提升了医务工作者的穿戴舒适度；
三、增压的气体可降低吸气阻力，减少呼吸所做的功，气流可带走排出的二氧化碳，减少呼吸死腔，同时带走汗水，减缓疲惫。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制系统原理框图。
图3是本发明的工作方法流程图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种带空气调节的医用防护服，包括防护服本体1和设置在防护服本体1位于面部的透明罩2，防护服本体1内部设置温度传感器4，防护服本体1位于裤腿处设置出气口5，出气口5的通路中设置单向阀，透明罩2位于嘴部设置呼气装置3，呼气装置3包括进气口、增压泵、热交换器、控制器，进气口后端与增压泵连通，且进气口后端与增压泵之间设置N95过滤片，增压泵后端连接热交换器，热交换器输出端连通防护服气体输入口，控制器通过继电器电连接热交换器，控制器还与温度传感器4电连接，控制器、增压泵均连接电源。
本实施例中，控制器为单片机，用于接收温度传感器检测的防护服内部温度，判断防护服内温度状态，同时控制继电器、制冷片、热交换器的工作，保持防护服内温度在合理区间。
本实施例中，热交换器下部设置微型集水瓶，在热交换器工作过程中，其侧壁因为使用者呼出的水汽与冷气交汇，有水珠凝结，为了避免水留在防护服内，因此通过微型集水瓶收集凝结水。
本实施例中，增压泵为微型气体增压泵，通过微型气体增压泵将室外的空气经过增压后输入到防护服内，利用气泵使防护服的内部气体流动，并维持正压状态。
本实施例中，热交换器与半导体制冷片的冷端相接，半导体制冷片的热端连接散热器，散热器位于防护服本体1外侧，半导体制冷片与控制器电连接。热交换器与半导体制冷片的冷端紧密相连，为热交换器降温，气体通过热交换器里迂回通路，达到降温目的。散热器将交换的热量在防护服本体1外侧散出。
本实施例中，防护服气体输入口对着透明罩2位于眼睛前方处，用食品级硅胶管将温度适宜的冷气送入防护服内部，直接吹向眼睛前方的透明区域，避免肺部呼出的湿润气体在透明塑料上形成雾，而影响视野。
系统的工作原理是：
呼气装置3包括进气口、增压泵、热交换器、控制器，进气口后端与增压泵连通，且进气口后端与增压泵之间设置N95过滤片，进气口处加装N95过滤片，防止病毒进入防护服内部。利用微型气泵使防护服的内部气体流动，并维持正压状态。微型气泵吸入的室温气体温度高，再将气体通过热交换器，为气体降温。热交换器与半导体制冷片的冷端紧密相连，为热交换器降温，气体通过热交换器里迂回通路，达到降温目的。散热器将交换的热量在防护服本体外侧散出。为了防止长时间制冷使温度过低，在防护服的内部加装温度传感器检测防护服内温度，若温度低于阈值，控制器自动降低制冷功率。经过上述过程处理后温度适宜的气体，用食品级硅胶管送入防护服内部，直接吹向眼睛前方的透明区域，避免肺部呼出的湿润气体，在透明塑料上形成雾，而影响视野。然后气体经过全身流动后，保持皮肤干燥舒适，气体最后经过下部排气口排出，排气口设有单向阀，以免室外污染的空气进入防护服。
根据公式“每分通气量＝潮气量×呼吸频率”及平均数据可得：潮气量取平均值500ml，呼吸频率取平均值18次/min，那么每分通气量为9000ml/min，空气密度为1.293g/L，故每分钟吸入的空气质量约为11.64g。温度为300K时，空气的定压比热容c＝1.005kJ/(kg*K)，
Q＝c×m×温度变化量
故将空气加热/降温5℃所吸收/放出的热量为58.49J，吸收/放出功率则约为0.97W。因制冷盒容积约为55ml，有效功率达到8.82W便可实现制冷。
如图3所示，本发明提供一种带空气调节的医用防护服的工作方法，包括以下步骤：
单片机对系统进行初始化，使温度传感器处于开启状态，温度传感器每秒测定防护服内部温度；温度正常，使继电器、制冷片、热交换器处于关闭状态；
单片机每秒接收传感器温度数据，判断温度数据是否超出预设的温度最高值，如果没有超出，继续接收温度传感器数据；如果超出最高温度则启动继电器，热交换器进行散热，制冷片开始制冷；单片机继续每秒接收传感器温度数据，并判断温度数据是否低于预设最高温度，如果仍未低于预设最高温度，继电器、制冷片及热交换器继续运行；如果低于预设最高温度，则使继电器、制冷片关闭；
持续保持每秒接收传感器温度数据，进行比较后对继电器、制冷片、热交换器进行控制。
综上，本发明具有以下有益效果：
一、利用气体增压泵向防护服内部送入过滤后的无毒气体，使防护内形成正压，避免外部污染气体进入防护服，确保医务人员的安全；
二、可以控制保持防护服内保持适宜温度，且进入防护服的空气直接对住面屏位于眼睛前方，避免雾化导致看不清，大大提升了医务工作者的穿戴舒适度；
三、增压的气体可降低吸气阻力，减少呼吸所做的功，气流可带走排出的二氧化碳，减少呼吸死腔，同时带走汗水，减缓疲惫。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带空气调节的医用防护服，包括防护服本体(1)和设置在防护服本体(1)位于面部的透明罩(2)，其特征在于：所述防护服本体(1)内部设置温度传感器(4)，所述防护服本体(1)位于裤腿处设置出气口(5)，所述出气口(5)的通路中设置单向阀，所述透明罩(2)位于嘴部设置呼气装置(3)，所述呼气装置(3)包括进气口、增压泵、热交换器、控制器，所述进气口后端与增压泵连通，且进气口后端与增压泵之间设置N95过滤片，所述增压泵后端连接热交换器，所述热交换器输出端连通防护服气体输入口，所述控制器通过继电器电连接热交换器，所述控制器还与温度传感器(4)电连接，所述控制器、增压泵均连接电源。
2.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述控制器为单片机。
3.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述热交换器下部设置微型集水瓶。
4.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述增压泵为微型气体增压泵。
5.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述热交换器与半导体制冷片的冷端相接，所述半导体制冷片的热端连接散热器，所述散热器位于防护服本体(1)外侧，所述半导体制冷片与控制器电连接。
6.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述防护服气体输入口对着透明罩(2)位于眼睛前方处。
7.如权利要求1所述的一种带空气调节的医用防护服，其特征在于：所述防护服气体输入口前端的管路为食品级硅胶材质。
8.一种带空气调节的医用防护服的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
单片机对系统进行初始化，使温度传感器处于开启状态，温度传感器每秒测定防护服内部温度；温度正常，使继电器、制冷片、热交换器处于关闭状态；
单片机每秒接收传感器温度数据，判断温度数据是否超出预设的温度最高值，如果没有超出，继续接收温度传感器数据；如果超出最高温度则启动继电器，热交换器进行散热，制冷片开始制冷；单片机继续每秒接收传感器温度数据，并判断温度数据是否低于预设最高温度，如果仍未低于预设最高温度，继电器、制冷片及热交换器继续运行；如果低于预设最高温度，则使继电器、制冷片关闭；
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