CN106644883A - 一种口罩密合度测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种口罩密合度测试仪，其特征在于包括口罩穿刺组件、分流器、粒子生长单元、粒子检测单元、抽气泵和控制单元；口罩穿刺组件固定连接两位三通电磁阀进口，两位三通电磁阀另一进口连通大气，两位三通电磁阀出口固定连接分流器底部进口；分流器顶部出口固定连接粒子生长单元进口，粒子生长单元出口固定连接用于计算粒子数浓度的粒子检测单元进口，粒子检测单元出口固定连接三通进口；分流器底部另一出口经高效过滤器固定连接三通另一进口，三通出口经流量计固定连接抽气泵；控制单元分别电连接两位三通电磁阀、粒子生长单元、粒子检测单元和流量计通过得到的粒子数浓度计算口罩密合度，本发明可广泛用于口罩密合度测试中。

Description

一种口罩密合度测试仪

技术领域

本发明是关于一种口罩密合度测试仪，属于多种口罩(包括医用防护口罩和生物防护口罩)的渗透性测试领域。

背景技术

实验室人员或医护人员感染是人类与病原微生物进行较量中永恒存在的矛盾，根据对不明原因的实验室感染的研究表明，大多数研究人员认为是病原微生物形成的感染性气溶胶在空气扩散，实验室内工作人员防护装备的选择和正确使用是避免实验室人员感染的有效途径。

通气阻力和负载能力是衡量呼吸道防护装备佩戴舒适性和使用寿命的重要指标，而真正反映其防护性能的是面型密合度，WHO、美国和欧盟都要求进行病原微生物操作的实验室人员佩戴呼吸道防护装备时，必须进行密合度测试，根据密合度测试的结果，选择适合于实验人员自己型号的产品。我国国标《呼吸防护用品的选择、使用和维护》中明确提出“在每次使用呼吸防护用品时，使用密合性面罩的人员应首先进行佩戴气密性检查，已确定使用人员面部与面罩之间良好的气密性”，《实验室生物安全通用要求》规定使用个体呼吸防护装备，应做个体适配性测试，《医用防护口罩技术要求》明确规定医用防护口罩的面型适合度因子大于100，并规定了详细的定量检测办法。尽管存在上述检测要求，但是采用现有的定量检测方法，耗时耗力且检测结果不准确，且目前现有技术中仍然没有专门的口罩密合度测试仪对口罩密合度进行准确测试。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种测量准确且省时省力的口罩密合度测试仪。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种口罩密合度测试仪，其特征在于，该测试仪包括：一用于采集待测口罩内气体的口罩穿刺组件；一两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀的一进气口固定连接所述口罩穿刺组件，所述两位三通电磁阀的另一进气口连通大气；一分流器，所述分流器底部一进气口连接所述两位三通电磁阀的出气口；一用于将气体中的小颗粒物生长为大颗粒物的粒子生长单元，所述粒子生长单元的底部进口固定连接所述分流器顶部出口；一用于计算待测口罩内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度的粒子检测单元，所述粒子检测单元的底部进口通过喷嘴固定连接所述粒子生长单元的顶部出口；一三通，所述三通的一进口固定连接所述粒子检测单元的顶部出口，所述三通的另一进口固定连接所述分流器底部另一出气口；一抽气泵，所述抽气泵固定连接所述三通的出口；以及，一控制单元，所述控制单元分别电连接所述两位三通电磁阀、粒子生长单元、粒子检测单元和流量计。

优选地，所述口罩穿刺组件包括第一穿刺件、第二穿刺件、探针和采样探头组件，其中，所述采样探头组件包括采样探头和采样密封圈；所述第一穿刺件内端可拆卸连接所述探针，所述探针固定穿设所述采样探头，所述第二穿刺件内端固定连接所述采样密封圈，所述采样探头还通过所述采样管连接所述两位三通电磁阀的一进气口，使用时，所述探针穿出待测口罩并***所述第二穿刺件进行固定。

优选地，所述分流器与所述三通之间固定设置一高效过滤器。

优选地，所述分流器采用倒T形结构。

优选地，所述抽气泵与所述三通出口之间设置一流量计。

优选地，所述粒子生长单元分为冷端和热端，所述冷端位于所述粒子生长单元上方，所述热端位于所述粒子生长单元下方，且所述热端设置有浸满酒精的酒精芯。

优选地，所述粒子检测单元内设置有激光器、凹面镜和光电传感器；所述粒子检测单元内壁固定设置所述激光器，且所述激光器发射的激光与粒子的运动路线呈90°角，激光发射到粒子上产生的散射光通过所述凹面镜收集并照射到所述光电传感器上，所述光电传感器用于根据散射光的频率计算通过所述粒子检测单元的待测口罩内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度，并将其发送到所述控制单元。

优选地，所述控制单元包括模式切换模块、温度控制模块、密合度计算模块和流量测量模块；所述模式切换模块用于切换所述两位三通电磁阀的口罩内采样模式和口罩外采样模式；所述温度控制模块用于控制所述粒子生长单元中热端和冷端的温度差，进而控制所述粒子生长单元中的粒子生长率；所述密合度计算模块用于获取所述光电传感器计算的环境空气粒子数浓度和待测口罩内气体粒子数浓度并计算待测口罩的密合度；所述流量测量模块用于通过所述流量计测量所述抽气泵采样的总流量。

优选地，所述密合度计算模块根据公式(1)计算待测口罩的密合度：

C＝A/B (1)

其中，A为环境空气中的粒子数浓度，B为待测口罩中的粒子数浓度；并根据公式(2)计算待测口罩的总密合度：

其中，n为测试次数，C_i为根据不同的标准测试的密合度。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过分流器筛选出粒径较小的小颗粒物，通过粒子生长单元和粒子检测单元将凝结核粒子生长和激光粒子计数相结合，将小颗粒物生长为大颗粒物并计算粒子数浓度，进而通过控制单元得到口罩密合度，结构简单且测量准确。2、本发明可以通过测试者的上下点头、右左摇头和弯腰等动作对密合度进行多次测试使测量结果更加准确，操作方便且省时省力，可以广泛应用于口罩密合度测试中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明口罩穿刺组件的使用示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明的口罩密合度测试仪包括口罩穿刺组件1、两位三通电磁阀2、气路连接管3、分流器4、粒子生长单元5、粒子检测单元6、三通7、高效过滤器8、流量计9、抽气泵10和控制单元。

口罩穿刺组件1用于采集待测口罩内气体，口罩穿刺组件1通过采样管固定连接两位三通电磁阀2的一进气口，两位三通电磁阀2的另一进气口连通大气，两位三通电磁阀2的出气口通过气路连接管3固定连接倒T形分流器4底部一端的进气口；倒T形分流器4顶部的出气口固定连接粒子生长单元5的底部进口，粒子生长单元5用于将气体中的小颗粒物生长为大颗粒物，粒子生长单元5顶部通过一用于使粒子成队列喷射的喷嘴固定连接粒子检测单元6进口，粒子检测单元6用于计算通过该检测单元的待测口罩15内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度，粒子检测单元6出口通过气路连接管3固定连接三通7的一进口；倒T形分流器4底部另一端的出气口通过用于过滤不清洁物的高效过滤器8固定连接三通7的另一进口，三通7的出口通过流量计9固定连接抽气泵10，抽气泵10用于为采样提供动力。控制单元分别电连接两位三通电磁阀2、粒子生长单元5、粒子检测单元6和流量计9，通过得到的待测口罩15内气体粒子数浓度和环境空气粒子数浓度计算口罩密合度。

在一个优选的实施例中，口罩穿刺组件1包括第一穿刺件11、第二穿刺件12、探针13和采样探头组件14，其中，采样探头组件14包括采样探头141和采样密封圈142，第一穿刺件11内端可拆卸连接探针13，探针13固定穿设采样探头141，第二穿刺件12内端固定连接采样密封圈142，采样探头141的一端还通过采样管连接两位三通电磁阀2的一进气口，使用时，探针13穿出待测口罩15并***第二穿刺件12进行固定，此时采样探头141固定设置在待测口罩15的呼吸敏感区域。

在一个优选的实施例中，分流器4可以采用比例分流的方式，进入粒子生长单元5的气体流量为0.1500.45L/min，进入高效过滤器8的气体流量为0.501.5L/min，其中，粒径大于100nm的大颗粒物由于惯性较大直接通过高效过滤器8进入抽气泵10中，粒径小于100nm的小颗粒物跟随采样气体进入粒子生长单元5。

在一个优选的实施例中，粒子生长单元5采用凝结核粒子生长原理，粒径小于100nm的小颗粒物生长率可到75％以上。粒子生长单元5分为冷端和热端，冷端位于粒子生长单元5上方，热端位于粒子生长单元5下方，且热端设置有浸满酒精的酒精芯，用于将酒精芯中的酒精受热挥发并冷凝后附着在小颗粒物周围，使小颗粒物生长为大颗粒物。

在一个优选的实施例中，粒子检测单元6采用激光粒子计数原理，粒子检测单元6内设置有激光器61、凹面镜和光电传感器；粒子检测单元6内壁固定设置激光器61，且激光器61发射的激光与粒子的运动路线呈90°角，激光发射到粒子上产生的散射光通过凹面镜收集并照射到光电传感器上，光电传感器用于根据散射光的频率计算通过粒子检测单元6的待测口罩15内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度，并将其发送到控制单元。

在一个优选的实施例中，控制单元包括模式切换模块、温度控制模块、密合度计算模块和流量测量模块；模式切换模块用于切换两位三通电磁阀2的口罩内采样模式和口罩外采样模式。温度控制模块用于控制粒子生长单元5中热端和冷端的温度差，进而控制粒子生长单元5中的粒子生长率。密合度计算模块用于获取光电传感器计算的环境空气粒子数浓度和待测口罩15内气体粒子数浓度并计算待测口罩的密合度。流量测量模块用于通过流量计9测量抽气泵10采样的总流量，其中，控制单元可以采用芯片、单片机或控制电路的方式。

下面通过具体实施例详细说明本发明的口罩密合度测试仪的测试过程：

1)测试者佩戴待测口罩15，通过探针13穿刺待测口罩15，将采样探头141固定设置在待测口罩15的呼吸敏感区域，并将各部件连接完成。

2)控制单元通过模式切换模块切换两位三通电磁阀2的口罩内采样模式和口罩外采样模式，进而控制待测口罩15内气体或环境空气进入测试仪内部，在抽气泵10的作用下，待测口罩15内气体或环境空气通过两位三通电磁阀2进入测试仪，经分流器4分成采样气体和旁路气体，粒径大于100nm的大颗粒物跟随旁路气体进入高效过滤器8进行过滤，粒径小于100nm的小颗粒物跟随采样气体进入粒子生长单元5。

3)控制单元通过温度控制模块控制粒子生长单元5中热端和冷端的温度差，粒径小于100nm的小颗粒物经过热端时与受热挥发的酒精蒸汽充分混匀，采样气体继续向上流动过程中经过冷端，酒精蒸汽冷凝并附着在小颗粒物周围，使粒径较小的小颗粒物生长为粒径较大的能够被后续粒子检测单元6检测到的大颗粒物。

4)大颗粒物通过喷嘴成队列形式进入粒子检测单元6内通过光电传感器计算粒子数浓度，当两位三通电磁阀2切换至口罩外采样模式时计算环境空气中的粒子数浓度A，当两位三通电磁阀2切换至口罩内采样模式时计算待测口罩15内气体中的粒子数浓度B。

5)控制单元通过密合度计算模块根据公式(1)计算待测口罩的密合度：

C＝A/B (1)

根据不同的标准使测试者进行上下点头、右左摇头和弯腰等动作，每项动作均对应测量一密合度C_i，并根据公式(2)计算得到待测口罩15的总密合度C_n：

6)在抽气泵10的作用下，经粒子生长单元5和粒子检测单元6后的采样气体和经过高效过滤器8过滤后的旁路气体经三通7会和后通过流量计9进入抽气泵10并最终排出。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种口罩密合度测试仪，其特征在于，该测试仪包括：

一用于采集待测口罩内气体的口罩穿刺组件；

一两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀的一进气口固定连接所述口罩穿刺组件，所述两位三通电磁阀的另一进气口连通大气；

一分流器，所述分流器底部一进气口连接所述两位三通电磁阀的出气口；

一用于将气体中的小颗粒物生长为大颗粒物的粒子生长单元，所述粒子生长单元的底部进口固定连接所述分流器顶部出口；

一用于计算待测口罩内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度的粒子检测单元，所述粒子检测单元的底部进口通过喷嘴固定连接所述粒子生长单元的顶部出口；

一三通，所述三通的一进口固定连接所述粒子检测单元的顶部出口，所述三通的另一进口固定连接所述分流器底部另一出气口；

一抽气泵，所述抽气泵固定连接所述三通的出口；以及，

一控制单元，所述控制单元分别电连接所述两位三通电磁阀、粒子生长单元、粒子检测单元和流量计。

2.如权利要求1所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述口罩穿刺组件包括第一穿刺件、第二穿刺件、探针和采样探头组件，其中，所述采样探头组件包括采样探头和采样密封圈；

所述第一穿刺件内端可拆卸连接所述探针，所述探针固定穿设所述采样探头，所述第二穿刺件内端固定连接所述采样密封圈，所述采样探头还通过所述采样管连接所述两位三通电磁阀的一进气口，使用时，所述探针穿出待测口罩并***所述第二穿刺件进行固定。

3.如权利要求1所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述分流器与所述三通之间固定设置一高效过滤器。

4.如权利要求3所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述分流器采用倒T形结构。

5.如权利要求1所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述抽气泵与所述三通出口之间设置一流量计。

6.如权利要求1～5所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述粒子生长单元分为冷端和热端，所述冷端位于所述粒子生长单元上方，所述热端位于所述粒子生长单元下方，且所述热端设置有浸满酒精的酒精芯。

7.如权利要求1～5任一项所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述粒子检测单元内设置有激光器、凹面镜和光电传感器；所述粒子检测单元内壁固定设置所述激光器，且所述激光器发射的激光与粒子的运动路线呈90°角，激光发射到粒子上产生的散射光通过所述凹面镜收集并照射到所述光电传感器上，所述光电传感器用于根据散射光的频率计算通过所述粒子检测单元的待测口罩内气体粒子数浓度或环境空气粒子数浓度，并将其发送到所述控制单元。

8.如权利要求6所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述控制单元包括模式切换模块、温度控制模块、密合度计算模块和流量测量模块；所述模式切换模块用于切换所述两位三通电磁阀的口罩内采样模式和口罩外采样模式；所述温度控制模块用于控制所述粒子生长单元中热端和冷端的温度差，进而控制所述粒子生长单元中的粒子生长率；所述密合度计算模块用于获取所述光电传感器计算的环境空气粒子数浓度和待测口罩内气体粒子数浓度并计算待测口罩的密合度；所述流量测量模块用于通过所述流量计测量所述抽气泵采样的总流量。

9.如权利要求8所述的一种口罩密合度测试仪，其特征在于，所述密合度计算模块根据公式(1)计算待测口罩的密合度：

C＝A/B (1)

其中，A为环境空气中的粒子数浓度，B为待测口罩中的粒子数浓度；并根据公式(2)计算待测口罩的总密合度：

$C_n=n/{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n\frac{1}{C_i}---\left(2\right)$

其中，n为测试次数，C_i为根据不同的标准测试的密合度。