CN113931488A - 压气闸室和试验室系统 - Google Patents

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CN113931488A CN202010605115.9A CN202010605115A CN113931488A CN 113931488 A CN113931488 A CN 113931488A CN 202010605115 A CN202010605115 A CN 202010605115A CN 113931488 A CN113931488 A CN 113931488A
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Abstract

本发明提供一种负压气闸室，包括，形成负压气闸室内部空间的结构件；供人员进出所负压气闸室内部空间的第一门和第二门；定量风机向所述负压气闸室内部空间输入经过过滤的空气，所述定量风机气流方向上游设置第一空气过滤器；负压风机从所述气闸室内抽出空气，所述负压风机气流方向下游设置第二空气过滤器；所述负压风机的实时流量大于定量风机的实时流量。该负压气闸室能够防止污染物扩散，用于负压试验室系统或负压医疗设施。

Description

压气闸室和试验室系统
技术领域
本发明属于气洁净试验室、洁净车间领域，特别涉及一种气闸室。
背景技术
2020年新型冠状病毒肺炎急性传染病出现，大量的病人需要收治，科研人员也需要对病毒展开研究期推进药物和疫苗的研发。由于新型冠状病毒具有极强的传染性，因此无论是为收治病人临时搭建的医院或移动试验室都需要与外界环境隔离，防止试验室内部的污染物外泄威胁公共安全。
通常试验室提供负压以防止病毒外泄，为了保证试验室隔离，人员进出试验室前需要先进入一临时的空间，在该空间内人员进行消毒等一些基础的准备工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种供人员进出试验室或隔离医院内部的临时缓冲空间，该缓冲空间内部具有负压，其能够防止在人员流动时缓冲空间内部可能存在的污染物质外泄的情况。
本发明的方案是提供一种负压气闸室其包括，
形成负压气闸室内部空间的结构件；
供人员进出所负压气闸室内部空间的第一门和第二门；
定量风机向所述负压气闸室内部空间输入经过过滤的空气，所述定量风机气流方向上游设置第一空气过滤器；
负压风机从所述气闸室内抽出空气，所述负压风机气流方向下游设置第二空气过滤器；
所述负压风机的实时流量大于定量风机的实时流量。
在优选的实时方案中，所述控制器与气压传感器连接，所述控制器与定量风机和负压风机连接；所述控制器通过气压传感器读取气压值，并通过控制定量风机和负压风机的转速将所述负压气闸室内部空间的负压维持在设定负压值或负压值范围。
在优选的实时方案中，所述控制器与控制第一门和第二门的第一门锁和第二门锁连接；所述控制器控制所述第一门锁和第二门锁，使得同一时刻只能打开所述第一门和第二门中的一扇。
在优选的实时方案中，所述控制器与紧急逃生按钮连接，所述紧急逃生按钮被触发时使得所述第一门和第二门可被同时打开。
在优选的实时方案中，包括紧急触发装置，该紧急触发装置用于切断第一门锁和第二门锁的供电，使得所述第一门和第二门可被同时打开。
在优选的实时方案中，所述负压气闸室包括送风风道，所述送风风道的进风口设置第一空气过滤器，所述送风风道的出风口设置第三空气过滤器；所述定量风机设置在所述送风风道中并处于所述第三空气过滤器气流方向上游和第一空气过滤器气流方向下游。
在优选的实时方案中，所述负压气闸室包括出风风道，所述出风风道的出风口设置第二空气过滤器。
在优选的实时方案中，所述第一门和第二门的表面设置有可供空气流动的微孔。
在优选的实时方案中，所述气闸室设置用于传递物品的风淋传递窗。
在优选的实时方案中，所述第一门或第二门的外周侧设置密封拉链。
本发明还提供一种负压试验室系统，其包括：
负压试验室，负压气闸室，负压辅助区；所述负压气闸室连接负压试验室和负压辅助区，所述负压气闸室内提供人员在负压辅助区和负压试验室往返的通道；
所述负压试验室，负压气闸室，负压辅助区中的气压以及大气压满足关系式：负压试验室<负压气闸室<负压辅助区<大气压。
本发明气闸室内能够维持恒定的负压，方便人员进入试验室或隔离医院内部并且防止污染物外泄或内部空气倒灌。
附图说明
图1是负压气闸室的内视图。
图2是负压气闸室的剖面结构示意图。
图3是负压气闸室控制电路结构示意图。
图4是负压试验室系统平面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做出一进步的解释，以方便本领域技术人员能够理解本申请的技术方案。
请参照图1和图2所示的负压气闸室，其表示负压气闸室的内部结构和负压气闸室内部的剖面结构，两者均为负压气闸室的正视图，图中负压气闸室的门仅展示其中一扇门，另一扇门的结构与图1和图2中门的结构相同。
本申请为结构件和风机等部件构成的负压气闸室100。负压气闸室100包括能够形成内部空间的结构件101，以及结构件101上设置供工作人员进出的第一门102和第二门（图中未示出）。负压气闸室100内安装定量风机向所述负压气闸室100内部空间输入经过过滤的空气，所述定量风机226气流方向上游设置第一空气过滤器228该过滤器用于过滤空气。所述负压气闸室内部空间还设置负压风机208，从所述气闸室内部空间201抽出空气，所述负压风机208气流方向下游设置第二空气过滤器204，该第二空气过滤器204保证从负压气闸室排出的空气洁净，不会对外部环境造成任何污染。所述负压风机208的实时流量大于定量风机的实时流量，使得所述负压气闸100室内保持负压气闸室内的微生物、病毒细菌、等不会通过负压气闸室100的结构件的缝隙泄漏。
上述方案中，空气经过过滤能够保持负压气闸室内的空气恒定的洁净度。负压风机208气流方向下游设置第二空气过滤器204，该空气过滤器204能够防止负压气闸室内的污染物（微生物、病毒、细菌等）通过负压气闸室100的出风道外泄。同时所述负压风机208的排放风量始终大于所述定量风机226的流量，使得负压气闸室始终保持负压防止污染物外泄。
所述负压气闸室100的结构件101为构成该负压气闸室的支撑结构和外壳。所述结构件101通过常规的方式结合起来形成负压气闸室六面体的外部结构。同时所述结构件101还包括壳体内的内部构件，这些内部构件形成气闸室的内部空间201，内部构件形成气闸内部空间的墙壁地板等结构，在所述外壳和内部结构之间是容纳负压气闸室的风道、风机、过滤器等结构的空间。
所述负压气闸包括送风风道225、出风风道227、气闸室两侧的门102、设置在气闸室门外侧的风淋传递窗口108、以及风淋传递窗口上方的紧急逃生按钮106、室内外压差指示器104。在所述门的外周侧设置气密拉链107组件，该气密拉链107组件用于与移动帐篷试验室气密连接，在移动帐篷试验室的入口连接处设置与所述气密拉链107啮合的气密拉链。移动帐篷气密拉链与所述负压气闸室气密拉链107形成可供工作人员通过的负压通道。所述负压气闸室100的底部设置滚轮110方便移动气闸室，所述滚轮110的内侧有高度调节装置227，所述高度调节装置227能够将负压气闸室整体撑起防止气闸室移动并保持稳定。
以下进一步对负压气闸室的部件做进一步详细描述。
送风风道225内的定量风机228和空气过滤器用于向负压气闸室内空间201输送恒定的空气。送风风道225设置在负压气闸室内部空间与外壳101的夹层中，送风风道225的进风口229与外部连通以便于外部的空气进入送风风道225内部。所述送风风道225的进风口设置第一空气过滤器228，所述空气过滤器228为亚高效初效过滤器，其主要用于过滤空气中的灰尘和大颗粒防止这些灰尘或大颗粒导致内部的高效过滤器很快被堵住。同时所述进风口229处可选的设置粗滤空气过滤器。在气流方向的下游，送风风道内空气进入定量风机226。空气从所述定量风机226进入设置在送风风道出风口224的第三空气过滤器222，该第三空气过滤器222为高效空气过滤器，其过滤空气中直径大于细小颗粒，细菌，病毒等污染物。从整体上看所述定量风机226设置在所述送风风道225中并处于所述第三空气过滤器222气流方向上游和第一空气过滤器228气流方向下游。定量风机226推动空气沿着图中箭头方向流动，从进风口229进入流经风机从出风口排出到所述负压气闸室内空间。所述第一空气过滤器的下游设置止逆阀210其在空气流动时打开在空气不流动时关闭，防止风机停止运行时或开关门瞬间发生空气回流。
需要指出的是，上述技术方案的空气过滤器的位置可以进行一定的调整，例如将所述进风风道第一过滤器228替换为高效过滤器以获得更好的过滤效果。本领域技术人员还可以仅在所述进风风道的进风口229位置设置高效过滤器，并且省略出风口位置的高效过滤器。即本领域技术人员可适当更改所述空气过滤器位置保证进入所述负压气闸室内空间的空气洁净即可。
空气从负压气闸室内201进入出风风道227，负压气闸室内的空气由两部分空气混合而成，其中一部分是进风风道的出风口224进入的空气，另一部分是从负压气闸室的第一门或第二门上设置的微孔103（图中孔很小不可见）进入气闸室内的空气。在优选的方案中，所述负压气闸与帐篷试验室连接的一端的门410（参照图4）上不设置微孔，防止在某些特殊情况下帐篷试验室内的空气倒灌。
出风风道内225的负压风机208和空气过滤器204用于将负压气闸室内201空间的空气抽出并排出到负压气闸室外，同时保持排出的空气洁净。出风风道的进风口212连通负压室内部空间其位置靠近所述负压气闸室的底部，而进风风道的出风口224设置在靠近所述负压气闸室的上部的空间，这样错位设置能够保证空气在负压气闸室内充分流动保证气闸室内空间的洁净度，防止空气直接从出风口224进入进风口212。所述在出风风道内部设置负压风机208所述负压风机的实时空气流量大于所述定量风机226，使得负压气闸室内能保持持续的负压。所述出风风道的出风口206设置第二空气过滤器204，该第二空气过滤器204为高效空气过滤器，其滤除空气中存在的细菌、病毒、灰尘颗粒等防止其污染外部环境。
图3为负压气闸室控制电路结构示意图，其中仅表示出整体硬件架构，和必要的结构，其中省略了部分硬件结构，但不影响本领域技术人员理解本发明技术方案，在实际应用过程中还包括电源、指示/显示设备、用户操作接口设备等附加结构。
所述负压气闸室运行过程中通过控制器202控制定量风机226和负压风机208的转速以达到位置所述负压气闸室负压的作用。所述控制器202安装在负压气闸室内其可以是定制化的控制板或plc器件亦或是形成在硅基板上的集成电路。所述控制器与气压传感器320连接，所述控制器与定量风机和负压风机208连接；所述控制器通过压力传感器320读取气压值，并通过控制定量风机和负压风机的转速将所述负压气闸室内部空间的负压维持在设定负压值或负压值范围。
进一步地，所述控制器包括微处理器306、存储器308以及系统通信总线309。所述处理器308通过通信总线309与风机驱动电路304连接，所述风机驱动电路304用于直接驱动风机312转动。同时微处理器306可通过风机驱动电路304控制所述风机的转速，一种典型的本领域技术人员公知的方法是通过微处理器306控制输出pwm控制信号，所述风机驱动电路执行pwm控制信号，所述微处理器306通过调整pwm中的占空比控制所述风机驱动电路的输出功率，在一些情况下所述风机驱动电路可包括转速传感器，该转速传感器通过通信总线反馈给处理器，处理器根据转速信号调整pwm信号以使得所述风机维持在适合的转速。
在图3中，所述风机驱动电路同时连接所述定量风机226和负压风机208。为了使得所述负压风机208的实时流量大于定量风机226的实时流量，处理器调整转速使所述负压风机的输出负载大于定量风机的输出负载。
在图3中，所述微处理器306通过控制线309与传感器接口电路316连接，所述传感器接口电路316与压力传感器320连接。所述压力传感器接口电路320将压力模拟信号转换为能够被所述微处理器306读取的数字信号。所述微处理306可根据压力传感器指示的压力值控制所述负压风机310和定量风机314的转速。
在所述控制器中还包括与所述控制线309连接的紧急逃生按钮318、门锁驱动电路304。门锁驱动电路304与其连接的电控门锁302连接，并控制电控门锁302打开或锁定的动作。所述门锁302包括第一门锁和第二门锁，所述处理器306可通过门锁驱动电路304检测到门锁的开关状态，并且处理器306在检测到第一门锁或第二门锁处于打开状态时，处理器306保持另一未打开的门锁处于关闭状态。所述处理器306检测到第一门锁和第二门锁处于锁定状态时，所述处理器306控制所述第一门锁或第二门锁能够被打开。
处理器306使得同一时刻只能打开所述第一门和第二门中的一扇。这样能够避免因人为原因导致负压气闸室两侧的空间连通，防止试验室内的污染物外泄。
在可选的方案中，该紧急逃生按钮318用于切断第一门锁和第二门锁的供电，使得所述第一门和第二门可被同时打开。实现时本领域技术人员可将所述紧急逃生按钮产生的硬件/软件中断的优先级设置为最高，并在中断处理程序中向门锁驱动电路发出同时打开第一门锁和第二门锁的开锁信号。
图4是负压试验室系统概要示意图，图中省略了负压试验室系统中每一个空间的具体结构仅以框表示其空间范围和连接关系。其中箭头表示负压气闸室100中空气流动放行，空气从负压气闸室的一侧进入另一侧排出。
进一步的，上述负压气闸室100与其他负压组件结构一起构成负压试验室系统。具体而言所述负压试验室系统，包括：负压试验室404，与上述负压试验室404连接的负压气闸室100，负压辅助区402；所述负压气闸室连接负压试验室和负压辅助区，所述负压气闸室100内提供人员在负压辅助区和负压试验室往返的通道；所述负压试验室100，负压气闸室100，负压辅助区402中的气压以及大气压满足关系式：负压试验室<负压气闸室<负压辅助区<大气压。
上述负压试验室404还可以是医护室、病人病房、手术室、理化试验室、门诊室、急诊室，或在该室内直接进行生物试验或医治行为或者有直接接触细菌、病毒等致病传染性物质可能性的空间。所述负压气闸室100是人员从负压辅助区402进入负压试验室的缓冲空间，在负压气闸室100内人员可自行消毒，穿脱防护服等工作。在所述辅助区402是人员的工作准备区域，包括医疗、生物耗材储备、人员沟通、休息等，辅助区的门412可通向试验室系统外。
人员进入所述试验室系统的顺序是，先从试验室系统外进入所述负压辅助区402，再从所述负压辅助区进入气闸室100。所述气闸室开第一门408，由于气闸室内100的气压低于所述负压辅助区402的气压使得，负压气闸100室打开时空气从辅助区402流向负压气闸室100，也就防止了负压气闸室100内的可能存在额污染物随空气倒灌到辅助区402中。人员进入负压气闸室100内后关闭与所述辅助区连通的第一门408，进行准备工作，此时可通过传递窗口108传递相关物品，所述传递窗口108为风淋传递窗口，该风淋传递窗口阻隔窗口100内外的空气，同时辅助区402的空气也会通过该风淋窗口108进入负压气闸室内。人员准备完成后打开负压试验室第二门进入负压试验室404，所述负压试验室404内的气压低于负压气闸室100内的气压，因此负压气闸室的空气流向负压试验室404，从而防止负压试验室404内的空气倒灌进入负压气闸室100。
所述负压辅助区402和负压试验404室保持负压的方法可以使用与负压气闸室100保持负压类似的方法。即通过负压风机208将空间内的空气抽出并限制该空间内的空气流量供给即可形成负压。排出的空气经过空气过滤防止污染外部环境。
所述负压试验室系统404提供了含有有害物的试验室与无有害物的准备区的缓冲空间，并且在内部形成一定的压差通过负压气闸室防止空气在试验室系统内部倒灌。负压试验室系统每个部分的气压都低于大气压，也就保证了负压试验室污染不外泄。
在类似新冠肺炎等类似的强传染病应用场景下，负压试验室系统能够保证医患隔离、环境隔离，避免了进出病房将污染带出的问题。该负压气闸室为整体结构并且方便移动和固定，能够和其他部件一起快速搭建应急医院、急诊室、病房等基础医疗设施，特别适合用于处理紧急的突发公共卫生事件。

Claims (11)

1.负压气闸室，其特征在于，包括，
形成负压气闸室内部空间的结构件；
供人员进出所负压气闸室内部空间的第一门和第二门；
定量风机向所述负压气闸室内部空间输入经过过滤的空气，所述定量风机气流方向上游设置第一空气过滤器；
负压风机从所述负压气闸室内部空间抽出空气，所述负压风机气流方向下游设置第二空气过滤器；
所述负压风机的实时流量大于定量风机的实时流量。
2.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，包括控制器，所述控制器与气压传感器连接，所述控制器与定量风机和负压风机连接；所述控制器通过气压传感器读取气压值，并通过控制定量风机和负压风机的转速将所述负压气闸室内部空间的负压维持在设定负压值或负压值范围。
3.根据权利要求2所述的负压气闸室，其特征在于，所述控制器与控制第一门和第二门的第一门锁和第二门锁连接；所述控制器控制所述第一门锁和第二门锁，使同一时刻只能打开所述第一门和第二门中的一扇。
4.根据权利要求3所述的负压气闸室，其特征在于，所述控制器与紧急逃生按钮连接，所述紧急逃生按钮被触发时使得所述第一门和第二门可被同时打开。
5.根据权利要求3所述的负压气闸室，其特征在于，包括紧急逃生按钮，该紧急逃生按钮用于切断第一门锁和第二门锁的供电，使得所述第一门和第二门可被同时打开。
6.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，所述负压气闸室包括送风风道，所述送风风道的进风口设置第一空气过滤器，所述送风风道的出风口设置第三空气过滤器；所述定量风机设置在所述送风风道中并处于所述第三空气过滤器气流方向上游和第一空气过滤器气流方向下游。
7.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，所述负压气闸室包括出风风道，所述出风风道的出风口设置第二空气过滤器。
8.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，所述第一门和第二门的表面设置有可供空气流动的微孔。
9.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，所述气闸室设置用于传递物品的风淋传递窗。
10.根据权利要求1所述的负压气闸室，其特征在于，所述第一门或第二门的外周侧设置密封拉链。
11.一种负压试验室系统，其特征在于，包括：
负压试验室，如权利要求1-10中任意一项所述负压气闸室，负压辅助区；所述负压气闸室连接负压试验室和负压辅助区，所述负压气闸室内提供人员在负压辅助区和负压试验室往返的通道；
所述负压试验室，负压气闸室，负压辅助区中的气压以及大气压满足关系式：负压试验室<负压气闸室<负压辅助区<大气压。
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