專利名稱：人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于暖通制冷空調(diào)、室內(nèi)空氣品質(zhì)和空氣潔凈技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種人體呼吸性能參數(shù)檢測方法和檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著建筑可持續(xù)發(fā)展理念的不斷深入，建筑節(jié)能和保障室內(nèi)人員健康已經(jīng)成為空調(diào)領(lǐng)域需要共同面對(duì)的兩大課題。目前在我國建筑能耗中空調(diào)能耗占重要部分，而新風(fēng)能耗又是重中之重。目前我國暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在確定新風(fēng)量時(shí)往往參考了國外標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對(duì)國情和中國人特點(diǎn)的深入研究。為了安全起見，往往選擇了較高的新風(fēng)量，使得建筑能耗隨著空調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大變得越來越大。此外在極端情況，設(shè)計(jì)人員為了節(jié)能，在缺乏對(duì)新風(fēng)量必要性了解的基礎(chǔ)上，不設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，造成室內(nèi)污染物濃度不斷積聚，危害人體健康。為此在保障空調(diào)系統(tǒng)熱濕處理性能的前提下，有必要對(duì)中國人體呼吸性能參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析，獲得基本的數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)師確定合理的新風(fēng)量和新風(fēng)品質(zhì)、優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)中新回風(fēng)比例提供基礎(chǔ)。已有的人體呼吸性能參數(shù)檢測相關(guān)專利有
第二炮兵裝備研究院第六研究所的高纓、溫毅春、陸曉鵬、韓俊杰、熊建平、秦霞、耿葵和計(jì)偉申請(qǐng)的“空氣呼吸器性能檢測儀”(申請(qǐng)專利號(hào)CN201120045960. 1 ；公開公告號(hào) CN202013269U ；法律狀態(tài)授權(quán))中，主要考慮了消防等救災(zāi)領(lǐng)域中用的空氣呼吸器(壓力容器)進(jìn)行檢測，著重研究壓力傳感器、檢測平臺(tái)和檢測數(shù)據(jù)處理裝置的連接方式。MAP醫(yī)藥-技術(shù)有限責(zé)任公司的伯恩德 蘭；斯蒂芬 謝茨爾申請(qǐng)的“呼吸檢測裝置”(申請(qǐng)專利號(hào)CN201110070673. 0 ；公開公告號(hào)CN102172329A ；法律狀態(tài)實(shí)質(zhì)審查的生效)中，目的是檢測或產(chǎn)生表明人體呼吸和人體呼吸肌的活動(dòng)信號(hào)的檢測裝置，通過以無電的方式檢測或測量作用在帶裝置上的力，基于該檢測或測量，得到有關(guān)軀干變寬或變窄的結(jié)論。重慶大學(xué)的串禾和張振國申請(qǐng)的“一種實(shí)時(shí)監(jiān)測呼吸狀態(tài)的簡易裝置”(申請(qǐng)專利號(hào)CN201020610401. 6 ；公開公告號(hào)CN201948995U ；法律狀態(tài)授權(quán))中，通過在距人體鼻孔0. 8 1. 2cm處設(shè)置溫度傳感器，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和顯示器連續(xù)顯示的人體呼出吸入氣體的溫度-時(shí)間變化曲線來監(jiān)測受試人員的呼吸狀態(tài)。中國人民解放軍總參謀部工程兵科研三所的蔡慶華、翟金明、何翔、文高原、李英軍、潘水艷、胡瑞和王世合申請(qǐng)的“呼吸檢測控制裝置”(申請(qǐng)專利號(hào)CN201020227657. 9 ；公開公告號(hào)CN201710837U ；法律狀態(tài)授權(quán))中，利用光電感應(yīng)器通過控制傳感電路控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止，解決了現(xiàn)有防塵呼吸面罩呼吸不適的問題，提高了呼吸面罩使用的舒適性和安全可靠性。晁彩霞申請(qǐng)的“一種便攜式體溫、脈搏、呼吸測量儀”(申請(qǐng)專利號(hào) CN200920240411. 2 ；公開公告號(hào)CN201537086U ；法律狀態(tài)授權(quán))中，利用微型控制處理器、微型電源、控制按鈕以及體溫功能鍵、脈搏功能鍵和呼吸功能鍵，實(shí)現(xiàn)體溫、脈搏、呼吸的測量。可以減輕護(hù)理人員的工作量并提高護(hù)理人員的工作效率和工作質(zhì)量，是醫(yī)療單位特別是護(hù)理部門的一種理想的實(shí)用檢測工具。從上述介紹可以看到，目前還沒有專門針對(duì)室內(nèi)環(huán)境中，研究人體呼吸需氧量、人體呼吸產(chǎn)生污染物和產(chǎn)濕量、人體肺部積塵特性的綜合性檢測方法和檢測裝置，也沒有能夠?qū)崿F(xiàn)吸氣和呼氣管路分開采樣和切換，除了簡單的溫濕度檢測外，還沒有考慮人體呼吸中多種低濃度、低揮發(fā)性污染物采樣的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種能在測量人體的需氧量的同時(shí)測量人體呼吸污染物和濕氣散發(fā)量的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，包括吸氣管路、呼氣管路、呼吸總管和處理器；吸氣管路包括依次連接的吸氣入口、進(jìn)氣風(fēng)速儀、第二進(jìn)氣電磁閥、第三進(jìn)氣電磁閥、進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀、第一粒子計(jì)數(shù)器和第四進(jìn)氣電磁閥；呼氣管路包括依次連接的第一出氣電磁閥、第二粒子計(jì)數(shù)器、出氣風(fēng)速儀、出氣氧氣/ 二氧化碳/ 氨氣集成檢測儀、第二出氣電磁閥、第三出氣電磁閥、呼氣出口 ；呼吸總管包括依次連接的溫濕度計(jì)、壓力計(jì)和口罩，所述溫濕度計(jì)的進(jìn)氣端通過三通管分別與第三進(jìn)氣電磁閥和第一出氣電磁閥連接；處理器的信號(hào)輸入端通過信號(hào)線與壓力計(jì)連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線分別與第四進(jìn)氣電磁閥和第一出氣電磁閥連接。本發(fā)明的一種方案中，第二進(jìn)氣電磁閥和第三進(jìn)氣電磁閥之間的管路還連接有大分子采樣進(jìn)氣管路；大分子采樣進(jìn)氣管路包括依次連接的入口風(fēng)機(jī)、第一冰采樣罐、第一干冰采樣罐、第一液氮采樣罐和第一進(jìn)氣電磁閥，所述第一進(jìn)氣電磁閥的出口端與第二進(jìn)氣電磁閥和第三進(jìn)氣電磁閥之間的三通管連接。本發(fā)明的一種方案中，第二出氣電磁閥和第三出氣電磁閥之間的管路還連接有大分子采樣出氣管路；大分子采樣出氣管路包括依次連接的第四出氣電磁閥、第二冰采樣罐、 第二干冰采樣罐、第二液氮采樣罐和出口風(fēng)機(jī)，所述第四出氣電磁閥的進(jìn)氣端與第二出氣電磁閥和第三出氣電磁閥之間的三通管連接。本發(fā)明的一種方案中，進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀包括進(jìn)氣氧氣探頭、 進(jìn)氣二氧化碳探頭、進(jìn)氣氨氣探頭和第一數(shù)據(jù)采集儀，第一數(shù)據(jù)采集儀的信號(hào)輸入端分別與所述進(jìn)氣氧氣探頭、進(jìn)氣二氧化碳探頭、進(jìn)氣氨氣探頭連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與第一數(shù)據(jù)終端連接。本發(fā)明的一種方案中，出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀包括出氣氧氣探頭、 出氣二氧化碳探頭、出氣氨氣探頭和第二數(shù)據(jù)采集儀，所述第二數(shù)據(jù)采集儀的信號(hào)輸入端分別與所述出氣氧氣探頭、出氣二氧化碳探頭、出氣氨氣探頭連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與所述第二數(shù)據(jù)終端連接。本發(fā)明的人體呼吸性能參數(shù)檢測系統(tǒng)包括吸氣和呼氣通路。吸氣和呼氣通路都分別包括風(fēng)速儀、冰采樣罐、干冰采樣罐、液氮采樣罐、電磁閥、氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀、粒子計(jì)數(shù)器、壓力計(jì)和溫濕度計(jì)。吸氣和呼氣通路由口罩相連接。通過壓力計(jì)感應(yīng)吸氣和呼氣氣流的壓力波動(dòng)，調(diào)節(jié)電磁閥的開閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸氣和呼氣氣流的采樣。其中冰采樣罐、干冰采樣罐和液氮采樣罐得到的液體放置于氣相/液相色譜儀進(jìn)行分析，可以得到氣流中大分子低揮發(fā)性的污染氣體含量。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明能夠同時(shí)、綜合測量人體的需氧量、污染物和濕氣釋放量、顆粒物在肺部的沉積率，而現(xiàn)有的技術(shù)沒有該方法和裝置。本發(fā)明能夠根據(jù)呼吸氣壓調(diào)節(jié)吸氣和呼氣管路的通斷，實(shí)現(xiàn)吸氣和呼氣管路的轉(zhuǎn)換，并分別進(jìn)行氣流和污染物采樣，而現(xiàn)有的技術(shù)沒有該方法和裝置。本發(fā)明不僅能夠測量常規(guī)的人體呼吸參數(shù)，包括氧氣、二氧化碳、氨氣和顆粒物濃度，而且通過沿氣流方向依次設(shè)置不同溫度的冰采樣罐、干冰采樣罐和液氮采樣罐，將低溫采樣罐得到的液體用于氣相/液相質(zhì)譜儀分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)大分子、低濃度、低揮發(fā)性微量氣體的檢測。本發(fā)明通過在吸氣管路和呼氣管路上分別設(shè)置粒子計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)肺部沉積的顆粒物質(zhì)量百分比(對(duì)應(yīng)PM10、PM4、PM2. 5和PMl)以及沉積率隨顆粒物粒徑(對(duì)應(yīng)納米顆粒、0. 1,0. 3,0. 5、1、3、5 和 IOym)的變化。本發(fā)明將人體的吸氣和呼氣通路分開，通過結(jié)合冰、干冰和液氮三種低溫?zé)峤粨Q系統(tǒng)，利用氣體(02、CO2, NH3等)探頭、顆粒物粒子計(jì)數(shù)器和氣相/液相色譜儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體需氧量、呼吸氣流溫度和散濕量、人體釋放的污染物濃度、顆粒物在肺部的沉積情況等參數(shù)進(jìn)行測量。本發(fā)明為指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員確定新風(fēng)量、為科研人員進(jìn)行通風(fēng)方式的優(yōu)化，提供基本數(shù)據(jù)，在滿足空調(diào)高效節(jié)能要求的同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)為人類健康服務(wù)提供了解決方案。


圖1是人體呼吸性能參數(shù)檢測系統(tǒng)示意圖。圖2是吸氣和呼氣電磁閥控制系統(tǒng)示意圖。圖3是進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀的示意圖。圖4是出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀的示意圖。圖中有入口風(fēng)機(jī)1，第一冰采樣罐2，第一干冰采樣罐3，第一液氮采樣罐4，第一進(jìn)氣電磁閥5，吸氣入口 6，第一風(fēng)速儀7，第二進(jìn)氣電磁閥8，第三進(jìn)氣電磁閥9，進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10，第一粒子計(jì)數(shù)器11，第四進(jìn)氣電磁閥12，溫濕度計(jì)13，壓力計(jì)14，口罩15，第一出氣電磁閥16、第二粒子計(jì)數(shù)器17，第二風(fēng)速儀18，出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19，第二出氣電磁閥20，第三出氣電磁閥21，呼氣出口 22，第四出氣電磁閥23，第二冰采樣罐對(duì)、第二干冰采樣罐25、第二液氮采樣罐26，出口風(fēng)機(jī)27和第三處理器( )
進(jìn)氣氧氣探頭101，進(jìn)氣二氧化碳探頭102，進(jìn)氣氨氣探頭103，第一數(shù)據(jù)采集儀104，第一處理器(105)，出氣氧氣探頭191，出氣二氧化碳探頭192，出氣氨氣探頭193，第二數(shù)據(jù)采集儀194，第二處理器(195)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，包括吸氣管路、呼氣管路、呼吸總管和處理器；
吸氣管路包括依次連接的吸氣入口 6、進(jìn)氣風(fēng)速儀7、第二進(jìn)氣電磁閥8、第三進(jìn)氣電磁閥9、進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10、第一粒子計(jì)數(shù)器11和第四進(jìn)氣電磁閥12 ； 進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10包括進(jìn)氣氧氣探頭101、進(jìn)氣二氧化碳探頭102、 進(jìn)氣氨氣探頭103和第一數(shù)據(jù)采集儀104，所述第一數(shù)據(jù)采集儀104的信號(hào)輸入端分別與所述進(jìn)氣氧氣探頭101、進(jìn)氣二氧化碳探頭102、進(jìn)氣氨氣探頭103連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與所述第一數(shù)據(jù)終端105連接；第二進(jìn)氣電磁閥8和第三進(jìn)氣電磁閥9之間的管路還并行連接有大分子采樣進(jìn)氣管路；
大分子采樣進(jìn)氣管路包括依次連接的入口風(fēng)機(jī)1、第一冰采樣罐2、第一干冰采樣罐3、 第一液氮采樣罐4和第一進(jìn)氣電磁閥5，所述第一進(jìn)氣電磁閥5的出口端與第二進(jìn)氣電磁閥 8和第三進(jìn)氣電磁閥9之間的三通管連接；
呼氣管路包括依次連接的第一出氣電磁閥16、第二粒子計(jì)數(shù)器17、出氣風(fēng)速儀18、出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19、第二出氣電磁閥20、第三出氣電磁閥21、呼氣出口 22，所述的出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19包括出氣氧氣探頭191、出氣二氧化碳探頭192、出氣氨氣探頭193和第二數(shù)據(jù)采集儀194，所述第二數(shù)據(jù)采集儀194的信號(hào)輸入端分別與所述出氣氧氣探頭191、出氣二氧化碳探頭192、出氣氨氣探頭193連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與所述第二數(shù)據(jù)終端195連接；所述第二出氣電磁閥20和第三出氣電磁閥21之間的管路還并行連接有大分子采樣出氣管路；
大分子采樣出氣管路包括依次連接的第四出氣電磁閥23、第二冰采樣罐M、第二干冰采樣罐25、第二液氮采樣罐沈和出口風(fēng)機(jī)27，第四出氣電磁閥23的進(jìn)氣端與第二出氣電磁閥20和第三出氣電磁閥21之間的三通管連接；
呼吸總管包括依次連接的溫濕度計(jì)13、壓力計(jì)14和口罩15，所述溫濕度計(jì)13的進(jìn)氣端通過三通管分別與第三進(jìn)氣電磁閥12和第一出氣電磁閥16連接；
壓力計(jì)14的進(jìn)氣端與口罩15的壁面相連接，連接開孔與呼吸氣流正對(duì)，測量吸氣和呼氣時(shí)口罩15內(nèi)的波動(dòng)壓力與大氣壓的差值，經(jīng)過處理器把壓差轉(zhuǎn)化成信號(hào)。處理器觀的信號(hào)輸入端通過信號(hào)線與壓力計(jì)14連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線分別與第四進(jìn)氣電磁閥12和第一出氣電磁閥16連接。本發(fā)明的人體呼吸性能參數(shù)檢測系統(tǒng)包括吸氣管路、排氣管路和采樣管路，該裝置能夠同時(shí)測量人體新陳代謝過程的耗氧量、人體呼吸過程產(chǎn)生的濕氣和污染氣體、以及顆粒物在人體肺部的沉積百分比。該裝置的具體工作過程如下
首先測量人體所處環(huán)境中污染氣體濃度。第一進(jìn)氣電磁閥5和第二進(jìn)氣電磁閥8打開， 第三進(jìn)氣電磁閥9關(guān)閉?？諝庥扇肟陲L(fēng)機(jī)1抽取，分別通過第一冰采樣罐2、第一干冰采樣罐3和第一液氮采樣罐4，由于三個(gè)采樣罐中溫度不同，經(jīng)過一定的采樣時(shí)間，可以得到三瓶液體，將它們放置于氣相/液相色譜儀中分析，可以得到環(huán)境中大分子氣體污染物的濃度。人體吸氣時(shí)，帶上口罩15，關(guān)閉第一進(jìn)氣電磁閥5和第一出氣電磁閥16，打開第二進(jìn)氣電磁閥8和第三進(jìn)氣電磁閥9。通過進(jìn)氣風(fēng)速儀7和吸氣管內(nèi)徑，可以得到吸氣流量。 通過進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10、第一粒子計(jì)數(shù)器11可以得到吸入空氣中氧氣、二氧化碳、氨氣和顆粒物濃度。通過溫濕度計(jì)13、壓力計(jì)14可以得到吸入空氣的壓力和溫濕度。人體呼氣時(shí)，當(dāng)需要同時(shí)測量呼氣中大分子量氣體的濃度時(shí)，關(guān)閉電磁閥12和 21，打開電磁閥16、20和23。通過溫濕度計(jì)13、壓力計(jì)14可以得到呼氣的壓力和溫濕度。 通過粒子計(jì)數(shù)器17、氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19可以得到呼氣中顆粒物、氧氣、二氧化碳和氨氣濃度。呼氣依次通過冰采樣罐M、干冰采樣罐25和液氮采樣罐沈，然后由出口風(fēng)機(jī)27排到環(huán)境中。將三個(gè)采樣罐得到的三瓶液體放置于氣相/液相色譜儀中分析，可以得到呼氣中大分子氣體污染物的濃度。人體呼氣時(shí)，當(dāng)不需要測量呼氣中大分子量氣體的濃度時(shí)，關(guān)閉第四進(jìn)氣電磁閥 12和第四出氣電磁閥23，打開第一出氣電磁閥16、第二出氣電磁閥20和第三出氣電磁閥 21。如上所述，可以測得呼氣的壓力、溫濕度以及顆粒物、氧氣、二氧化碳和氨氣濃度。人體新陳代謝過程耗氧量的測量方法是吸氣時(shí)，空氣由吸氣入口 6通過吸氣管到達(dá)口罩15部位；呼氣時(shí)，空氣通過呼氣管達(dá)到呼氣出口 22。吸氣中氧氣濃度的測量由進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10完成；呼氣中氧氣濃度的測量由出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19完成。吸氣流量由進(jìn)氣風(fēng)速儀7測量得到的風(fēng)速隨時(shí)間的累積值乘以吸氣管截面積得到；呼氣流量由出氣風(fēng)速儀18測量得到的風(fēng)速隨時(shí)間的累積值乘以呼氣管截面積得到。通過一定時(shí)間內(nèi)測得的吸氣與呼氣中氧氣含量的減少量，可以得到該時(shí)間段內(nèi)人體新陳代謝過程耗氧量，也可以得到人體呼吸過程中需氧量隨呼吸進(jìn)程的關(guān)系圖。人體呼吸過程產(chǎn)生濕氣的測量方法是在與口罩15相連的呼吸總管上設(shè)置溫濕度計(jì)13，可以測得呼氣和吸氣中空氣的溫度和相對(duì)濕度。通過壓力計(jì)14可以測得呼氣和吸氣壓力。由溫濕度和壓力可以得到含濕量。再由前面敘述方法測量得到的吸氣和呼氣流量， 可以得到一定時(shí)間內(nèi)吸氣與呼氣中增加的水分含量，從而知道人體呼吸過程產(chǎn)生的濕氣狀況，也可以得到人體呼吸過程中濕氣產(chǎn)生量隨呼吸進(jìn)程的關(guān)系圖。人體呼吸過程產(chǎn)生污染氣體的測量方法是人體呼吸的是環(huán)境空氣。環(huán)境空氣中二氧化碳和氨氣濃度由設(shè)置在吸氣管上的進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀10測量得到；環(huán)境空氣中大分子氣體污染物濃度由入口風(fēng)機(jī)1將環(huán)境空氣依次送入第一冰采樣罐 2、第一干冰采樣罐3和第一液氮采樣罐4，獲得的采樣液經(jīng)氣相或液相色譜儀分析確定這類大分子氣體污染物濃度。人體呼氣產(chǎn)生的二氧化碳和氨氣濃度由設(shè)置在呼氣管上的出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀19測量得到；呼氣中大分子氣體污染物濃度由入口風(fēng)機(jī) 27將呼氣抽入第二冰采樣罐M、第二干冰采樣罐25和第二液氮采樣罐沈，獲得的采樣液經(jīng)氣相或液相色譜儀分析確定這類大分子氣體污染物濃度。通過前面敘述方法測量得到的吸氣和呼氣流量，可以得到一定時(shí)間內(nèi)吸氣與呼氣中增加的二氧化碳、氨氣和大分子氣體污染物的含量，從而知道人體呼吸過程產(chǎn)生的污染氣體狀況。顆粒物在人體肺部沉積百分比的測量方法是在吸氣管上設(shè)置第一粒子計(jì)數(shù)器 11測量吸氣氣流中顆粒物的計(jì)數(shù)或計(jì)重濃度，在呼氣管上設(shè)置第二粒子計(jì)數(shù)器17測量呼氣氣流中顆粒物的計(jì)數(shù)或計(jì)重濃度。通過前面敘述方法測量得到的吸氣和呼氣流量，可以得到一定時(shí)間內(nèi)吸氣中存在的、吸氣與呼氣中減少的顆粒物總質(zhì)量(對(duì)應(yīng)PM10、PM4、PM2. 5 和PMl)或者顆粒物的計(jì)徑總數(shù)量(對(duì)應(yīng)納米顆粒、0. 1、0. 3、0. 5、1、3、5和10 μ m)，從而知道顆粒物在人體肺部的沉積百分比。
本發(fā)明中的吸氣管和呼氣管的開啟與關(guān)閉，是通過在口罩15的下端設(shè)置壓力計(jì) 14測量得到的呼吸過程產(chǎn)生的壓力波動(dòng)值，壓力計(jì)14將波動(dòng)的壓力值信號(hào)傳輸給單片機(jī)， 單片機(jī)根據(jù)電壓值判斷是吸氣還是呼氣過程，進(jìn)而開始控制相應(yīng)的電磁閥12和電磁閥16。 通過控制電磁閥的啟閉，實(shí)現(xiàn)吸氣管路和呼氣管路的分開和單獨(dú)采樣。吸氣管路和呼氣管路能夠進(jìn)行管路切換處理器觀通過信號(hào)線接收壓力計(jì)14的信號(hào)，壓力計(jì)14在沒有壓差時(shí)的輸出電壓為0. 25V ；壓力計(jì)14輸出電壓為0. 23V時(shí)為吸氣過程，處理器觀發(fā)出指令打開第四進(jìn)氣電磁閥12并同時(shí)關(guān)閉第一出氣電磁閥16 ；壓力計(jì)14輸出電壓值為0. 27V時(shí)為呼氣過程，處理器觀發(fā)出指令關(guān)閉第四進(jìn)氣電磁閥12并同時(shí)打開第一出氣電磁閥16。本發(fā)明中的粒子計(jì)數(shù)器11和粒子計(jì)數(shù)器17可以采用測量計(jì)徑濃度和計(jì)重濃度兩種方法，而且采樣探頭朝向吸氣和呼氣來流方向，進(jìn)行等動(dòng)力采樣。
權(quán)利要求
1.一種人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，其特征在于，該裝置包括吸氣管路、呼氣管路、呼吸總管和處理器；所述的吸氣管路包括依次連接的吸氣入口(6)、進(jìn)氣風(fēng)速儀(7)、第二進(jìn)氣電磁閥(8)、 第三進(jìn)氣電磁閥(9)、進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀(10)、第一粒子計(jì)數(shù)器(11)和第四進(jìn)氣電磁閥(12);所述的呼氣管路包括依次連接的第一出氣電磁閥(16)、第二粒子計(jì)數(shù)器(17)、出氣風(fēng)速儀(18)、出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀(19)、第二出氣電磁閥(20)、第三出氣電磁閥(21)、呼氣出口(22)；所述的呼吸總管包括依次連接的溫濕度計(jì)(13)、壓力計(jì)(14)和口罩(15)，所述溫濕度計(jì)(13)的進(jìn)氣端通過三通管分別與第三進(jìn)氣電磁閥(12)和第一出氣電磁閥(16)連接；所述處理器(28)的信號(hào)輸入端通過信號(hào)線與壓力計(jì)(14)連接，信號(hào)輸出端通過信號(hào)線分別與第四進(jìn)氣電磁閥(12)和第一出氣電磁閥(16)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，其特征在于，所述第二進(jìn)氣電磁閥(8 )和第三進(jìn)氣電磁閥(9 )之間的管路還連接有大分子采樣進(jìn)氣管路；所述大分子采樣進(jìn)氣管路包括依次連接的入口風(fēng)機(jī)(1)、第一冰采樣罐(2)、第一干冰采樣罐(3)、第一液氮采樣罐(4)和第一進(jìn)氣電磁閥(5)，所述第一進(jìn)氣電磁閥(5)的出口端與第二進(jìn)氣電磁閥(8 )和第三進(jìn)氣電磁閥(9 )之間的三通管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，其特征在于，所述第二出氣電磁閥(20)和第三出氣電磁閥(21)之間的管路還連接有大分子采樣出氣管路；所述大分子采樣出氣管路包括依次連接的第四出氣電磁閥(23)、第二冰采樣罐(24)、 第二干冰采樣罐(25)、第二液氮采樣罐(26)和出口風(fēng)機(jī)(27)，所述第四出氣電磁閥(23)的進(jìn)氣端與第二出氣電磁閥(20)和第三出氣電磁閥(21)之間的三通管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，其特征在于，所述的進(jìn)氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀(10)包括進(jìn)氣氧氣探頭(101 )、進(jìn)氣二氧化碳探頭 (102)、進(jìn)氣氨氣探頭(103)和第一數(shù)據(jù)采集儀(104)，所述第一數(shù)據(jù)采集儀(104)的信號(hào)輸入端分別與所述進(jìn)氣氧氣探頭(101 )、進(jìn)氣二氧化碳探頭(102)、進(jìn)氣氨氣探頭(103)連接， 信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與第一數(shù)據(jù)終端(105)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，其特征在于，所述的出氣氧氣/ 二氧化碳/氨氣集成檢測儀(19)包括出氣氧氣探頭(191 )、出氣二氧化碳探頭 (192)、出氣氨氣探頭(193)和第二數(shù)據(jù)采集儀(194)，所述第二數(shù)據(jù)采集儀(194)的信號(hào)輸入端分別與所述出氣氧氣探頭(191 )、出氣二氧化碳探頭(192)、出氣氨氣探頭(193)連接， 信號(hào)輸出端通過信號(hào)線與所述第二數(shù)據(jù)終端(195)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種人體呼吸性能參數(shù)檢測裝置，包括吸氣管路、呼氣管路、流量計(jì)、風(fēng)機(jī)、低溫采樣瓶、氧氣/二氧化碳/氨氣探頭、粒子計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)采集器、氣相/液相色譜分析儀，通過將吸氣和呼氣管路分開，分別測量人體吸氣和呼氣的流量、呼吸氣流溫度和相對(duì)濕度、氧氣濃度、污染氣體濃度以及顆粒物濃度，得到人體呼吸的基本性能參數(shù)，為空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量的優(yōu)化選擇以及室內(nèi)氣流組織的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)人類健康的宗旨提供解決方案，使暖通空調(diào)系統(tǒng)真正達(dá)到健康、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的目的。
文檔編號(hào)G01N33/48GK102495202SQ20111043181
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者周斌, 張小松, 閆俊海 申請(qǐng)人:東南大學(xué)