本發(fā)明涉及一種測試裝置，具體是一種用于口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力的自動(dòng)測試裝置。

背景技術(shù)：

2016年8月18日，清華大學(xué)和美國健康影響研究所共同發(fā)布《燃煤和其他主要大氣污染源所致的中國疾病負(fù)擔(dān)》報(bào)告，研究結(jié)果顯示2013年中國有91.6萬人因空氣污染而過早死亡。為防止pm2.5顆粒污染物的侵害，口罩已成為老百姓在污染天氣出行的必需品?？谡种饕捎镁郾v極熔噴無紡布作為過濾層來攔截顆粒物，但過濾材料同時(shí)會(huì)對空氣流動(dòng)產(chǎn)生較大阻力，高過濾效率往往意味著高呼吸阻力。呼吸阻力是評價(jià)消費(fèi)者在佩戴口罩時(shí)人體舒適性的主要指標(biāo)，在確保過濾效率滿足使用要求的前提下，呼吸阻力越低越好，特別是老年人、體弱病者、小孩和存在呼吸系統(tǒng)疾病的患者，如果選購的口罩呼吸阻力過高，長時(shí)間佩戴極易因缺氧出現(xiàn)頭暈、胸悶等不適狀況。

gb2626-2006《呼吸防護(hù)用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器》、gb/t32610-2016《日常防護(hù)型口罩技術(shù)規(guī)范》和taj1001-2015《pm2.5防護(hù)口罩》等我國口罩相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定口罩呼吸阻力測試條件為：在吸氣和呼氣通氣流量設(shè)定為(85±1)l/min的情況下，將口罩佩戴在頭模上，測試佩戴口罩前后壓差(即呼吸阻力)，用此方法得到的數(shù)據(jù)為口罩靜態(tài)呼吸阻力，美國標(biāo)準(zhǔn)niosh42cfrpart84-1995中規(guī)定的測試方法與國標(biāo)相同。國際標(biāo)準(zhǔn)iso16900-2：2009《respiratoryprotectivedevices-methodsoftestandtestequipment，part2：determinationofbreathingresistance》和歐洲標(biāo)準(zhǔn)en13274-3：2001《respiratoryprotectivedevices-methodsoftest-part3：determinationofbreathingresistance》中除了口罩靜態(tài)呼吸阻力之外，還提到采用呼吸模擬器法來測試口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力。人佩戴口罩時(shí)處于動(dòng)態(tài)的循環(huán)往復(fù)呼-吸過程，呼吸氣流速度呈正弦波狀，動(dòng)態(tài)呼吸阻力測試應(yīng)實(shí)時(shí)記錄呼吸過程中不同呼吸流量下的阻力變化，真實(shí)再現(xiàn)佩戴情景。此外為了提高佩戴舒適性，口罩常會(huì)加配呼氣閥，內(nèi)含呼氣閥硅膠墊片，其在吸氣時(shí)關(guān)閉，呼氣時(shí)打開，在靜態(tài)測試過程中，呼氣閥墊片處于常開/常閉狀態(tài)，而不是實(shí)際佩戴時(shí)的交替開/閉狀態(tài)，因此無法判斷使用過程中呼氣閥墊片的性能。

目前我國口罩標(biāo)準(zhǔn)尚沒有參照iso標(biāo)準(zhǔn)引入動(dòng)態(tài)呼吸阻力測試方法條款，國內(nèi)也沒有相應(yīng)的口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力測試裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力自動(dòng)測試裝置。

一種口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力自動(dòng)測試裝置，測試裝置包括頭模、通過管路連接頭模的呼吸模擬器、設(shè)置在頭模中的壓力傳感器以及下位機(jī)和上位機(jī)；呼吸模擬器包括吸氣氣源真空泵，呼氣氣源壓縮泵，換向裝置電磁閥及質(zhì)量流量控制器；壓力傳感器為高精度的雙向氣體壓力傳感器，能夠測得正負(fù)壓，且一個(gè)壓力端與大氣相通，另一個(gè)壓力端與近頭模端的管路相連；下位機(jī)與電磁閥、壓力傳感器及上位機(jī)相連，能夠通過接收上位機(jī)的信號控制呼吸模擬器的方向、流速和氣流量，同時(shí)接收壓力傳感器的電壓信號并傳遞給上位機(jī)；頭模佩戴口罩，通過呼吸模擬器實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)態(tài)呼吸過程的模擬，呼吸潮氣量和頻率能夠調(diào)節(jié)，能夠模擬口罩的實(shí)際佩戴情況；上位機(jī)連接下位機(jī)，由上位機(jī)控制下位機(jī)，接收下位機(jī)的信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，能夠得到動(dòng)態(tài)的呼吸氣流與呼吸阻力的關(guān)聯(lián)曲線。

本發(fā)明的工作原理是：通過呼吸模擬器實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)態(tài)呼吸過程的模擬，呼吸潮氣量和頻率可調(diào)；通過頭模模擬口罩實(shí)際佩戴情況；通過下位機(jī)采集數(shù)據(jù)，并由上位機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理與導(dǎo)出保存(數(shù)據(jù)可自動(dòng)存儲(chǔ)，也可通過接口導(dǎo)出至連接電腦或u盤)，得出動(dòng)態(tài)的呼吸氣流與呼吸阻力的關(guān)聯(lián)曲線。

本發(fā)明的有益效果是：通過呼吸模擬器產(chǎn)生的方向可控、流速和氣流量可變的氣流來真實(shí)再現(xiàn)人體佩戴口罩過程中的呼吸情況，通過測量能夠得到動(dòng)態(tài)的呼吸氣流與呼吸阻力的關(guān)聯(lián)曲線以及最大呼氣阻力和最大吸氣阻力，可應(yīng)用于口罩檢測行業(yè)，實(shí)現(xiàn)對口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力的快速測量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力自動(dòng)測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例測試中呼吸氣流量與時(shí)間的關(guān)系曲線圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例測試中呼吸阻力與時(shí)間的關(guān)系曲線圖。

圖中所示：真空泵1、壓縮泵2、電磁閥3、質(zhì)量流量控制器4、上位機(jī)5、下位機(jī)6、壓力傳感器7、頭模8、呼吸模擬器9、管路10、口罩11。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種口罩動(dòng)態(tài)呼吸阻力的自動(dòng)測試裝置，包括頭模8、呼吸模擬器9、下位機(jī)6、上位機(jī)5、壓力傳感器7與管路10。

呼吸模擬器9可提供方向可控，流速和氣流量可變的氣流并且模擬呼吸潮氣量和呼吸頻率均可調(diào)，模擬呼吸潮氣量為0.5～3.0l/min，呼吸頻率為10～30次/min。所述呼吸模擬器9可自主設(shè)計(jì)開發(fā)，也可外購獲得。呼吸模擬器9通過管路10與頭模8的口腔接口連通。頭模8為呼吸測試用的仿真頭模，可外購獲得。

下位機(jī)6連接壓力傳感器7與電磁閥3，下位機(jī)6用于接收壓力傳感器7信號并傳遞給上位機(jī)5，電磁閥3接收下位機(jī)6信號，改變管路10的氣體方向。

上位機(jī)5連接下位機(jī)6與呼吸模擬器9，上位機(jī)5用于對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與展示并且控制呼吸模擬器9中質(zhì)量流量控制器4及電磁閥3來模擬人體呼吸過程，真空泵1與頭模8相通進(jìn)行吸氣，壓縮泵2與頭模8相通進(jìn)行呼氣。上位機(jī)5的操作界面中設(shè)置呼吸模擬按鈕與阻力測試按鈕，并且界面中還顯示相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括呼吸氣流量曲線、呼吸阻力曲線、當(dāng)前氣流量、當(dāng)前阻力，其中呼吸氣流量曲線與呼吸阻力曲線實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明的模擬動(dòng)態(tài)呼吸阻力的測試過程如下：測試開始前，將被測樣品11佩戴在頭模8上，接通電源，在上位機(jī)5的操作界面點(diǎn)擊呼吸模擬按鈕開始模擬呼吸，呼吸模擬器的真空泵1與頭模8相通模擬人體呼氣過程，呼吸模擬器的壓縮泵2與頭模8相通模擬人體吸氣過程，經(jīng)過若干次呼吸模擬后測得呼吸阻力變化過程，測試數(shù)據(jù)均可在上位機(jī)操作界面讀取并且還可保存并導(dǎo)出，最后通過分析得到被測口罩樣本的動(dòng)態(tài)呼吸阻力特性指標(biāo)。

下面以一個(gè)具體的實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

選用5種典型的口罩試樣，呼吸頻率設(shè)定為10次/min，在普通室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖2和3所示，為口罩1的測試的曲線圖，包括呼吸流量與時(shí)間的關(guān)系，呼吸阻力與時(shí)間的關(guān)系。經(jīng)過本發(fā)明一個(gè)具體的實(shí)施例的測試并計(jì)算得到相應(yīng)的呼吸阻力特性指標(biāo)如表1所示。

表1.口罩呼吸阻力特性指標(biāo)

由表1數(shù)據(jù)可知，5種口罩樣品中，口罩3佩戴時(shí)呼吸阻力值最小，舒適度最高。

上述實(shí)施方式是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，本發(fā)明在基本結(jié)構(gòu)和工作原理不變的情況下還有其它的實(shí)施方式，并不限于以上描述。任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。