一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，包括：假人本体、体温控制装置、呼吸模拟装置和若干颗粒物检测装置；体温控制装置安装于假人本体；呼吸模拟装置包括3D打印呼吸道和人工模拟肺；3D打印呼吸道设置于假人本体内部，模拟肺设置于假人本体外部，通过气体输送皮管与呼吸道相连接；若干颗粒物检测装置分别安装在呼吸模拟装置的3D打印呼吸道的底部容积内和假人本体的口鼻处以及假人本体1米外的环境中。本实用新型专利技术能够模拟人体表面及内部的发热温度，可较大限度地还原真实情况下的人体微环境；还可模拟人体的呼吸特征；可用于模拟检测颗粒污染物环境下人体呼吸区微环境和呼吸道内颗粒污染物的浓度。

A breathing warm body dummy for the detection of inhalation exposure of particulate pollutants

The utility model discloses a breathing warm body dummy for the detection of inhalation exposure of particulate pollutants, which comprises a dummy body, a temperature control device, a breathing simulation device and a number of particulate matter detection devices; a temperature control device is installed on the dummy body; a breathing simulation device comprises a 3D printing respiratory tract and an artificial simulation lung; a 3D printing respiratory tract is arranged inside the dummy body, which is a model The pseudo lung is arranged outside the dummy body and connected with the respiratory tract through the gas delivery skin tube; several particle detection devices are respectively installed in the bottom volume of the 3D printed respiratory tract of the respiratory simulation device, the mouth and nose of the dummy body and the environment 1 meter away from the dummy body. The utility model can simulate the heating temperature on the surface and inside of the human body, reduce the micro environment of the human body in the real situation to a large extent, simulate the breathing characteristics of the human body, and simulate and detect the micro environment of the human breathing area and the concentration of the particle pollutants in the respiratory tract under the Particle Pollutant environment.

【技术实现步骤摘要】
一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人
本技术属于呼吸暖体假人
，特别涉及一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人。
技术介绍
暖体假人是指具有人体外形，能够模拟人体散热情况的仪器设备，主要被用于室内环境舒适度的评价和服装热阻的测试等场所。利用暖体假人代替真人做实验研究可客观地、系统地评价热环境以及预测人体对热环境的生理反应。且在一些比较恶劣、危险的实验环境条件下，利用真人做实验危险系数较高，人身安全得不到保证，就需要用假人代替真人做实验，提高实验安全性。现有的各种暖体假人一般仅进行人体温度的模拟，均不涉及人体呼吸特性的模拟，针对目前严重的环境污染问题，要将暖体假人应用于室内环境质量的检测，完成环境污染物的人体吸入暴露评估，就亟需开展呼吸暖体假人的开发工作。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，以解决上述存在的技术问题。本技术的呼吸暖体假人能够模拟人体表面发热温度，还原真实情况下的人体温度分布状况以及人体热羽流对环境的影响；还可模拟人体的呼吸特征，再现人体呼吸气流对人体微环境的影响；可用于模拟检测颗粒污染物环境下人体微环境及呼吸道内颗粒污染物吸入暴露浓度；检测结果可为判断颗粒污染物环境对真实人体呼吸道的影响提供较可靠的数据基础和理论指导。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，包括：假人本体、体温控制装置、呼吸模拟装置和若干颗粒物检测装置；体温控制装置安装于假人本体，用于控制调节假人本体体表的温度分布再现人体热羽流对颗粒物吸入暴露的影响；呼吸模拟装置包括：3D打印呼吸道和人工模拟肺；3D打印呼吸道设置于假人本体内，人工模拟肺设置于假人本体外；人工模拟肺通过气体输送皮管与3D打印呼吸道相连接，用于为3D打印呼吸道提供稳定持续的呼吸气流，整个呼吸模拟装置用于模拟人体正常呼吸特征；若干颗粒物检测装置分别安装在呼吸模拟装置的3D打印呼吸道的底部容积内和假人本体的口鼻处以及假人本体1米外的环境中，分别用于检测颗粒污染物的3D打印呼吸道暴露浓度、假人本体微环境浓度以及假人本体所处外界环境的浓度。进一步的，假人本体包括假人壳体和模拟皮肤层；模拟皮肤层敷设在假人壳体外；体温控制装置包括：加热线圈；加热线圈设置在假人壳体和模拟皮肤层之间。进一步的，假人壳体由玻璃钢纤维材料制成；模拟皮肤层由织物纤维材料制成。进一步的，体温控制装置包括：温度控制器、温度检测装置和加热装置；温度控制器的信号接收端与温度检测装置的信号输出端相连接，温度检测装置能够监测假人本体的温度；温度控制器的信号输出端与加热装置相连接，加热装置能够使假人本体升温。进一步的，加热装置为硅橡胶加热线圈或电热丝，硅橡胶加热线圈或电热丝与温度控制器相连接；温度检测装置为温度感应探头。进一步的，硅橡胶加热线圈均匀地缠绕在假人壳体的头部、躯干和四肢，通过温度控制器能够控制硅橡胶加热线圈产生热量分区加热整个假人壳体；温度控制器的前端与带有感应装置的温度感应探头相连接，温度控制器的终端为PLC控制电路。进一步的，3D打印呼吸道的形状根据人体呼吸道CT扫描结果确定，由光敏树脂通过3D打印构建；人工模拟肺包括：止回阀、输出阀、气泵和控制装置；气泵通过吸入管道和呼出管道与模拟呼吸道连通，吸入管道上设置有止回阀，呼出管道上设置有输出阀；止回阀、输出阀和气泵的信号接收端分别与控制装置的信号输出端相连接。进一步的，颗粒物检测装置包括颗粒物浓度传感器、单片机、时序控制器、实时显示器以及数据存储模组；单片机的信号接收端通过时序控制器连接颗粒物浓度传感器的信号输出端，颗粒物浓度传感器用于采集环境、假人微环境区及呼吸道内的颗粒物浓度数据；单片机的信号输出端连接实时显示器的信号接收端，实时显示器用于将检测的颗粒物浓度数据进行实时显示；单片机的信号输出端连接数据存储模组的信号接收端。进一步的，颗粒物浓度传感器为数字式通用颗粒物浓度传感器。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术的呼吸暖体假人通过呼吸模拟装置和体温控制装置可模拟人体的呼吸特征和体温分布特征；呼吸暖体假人置于污染环境中，通过颗粒物检测装置可检测假人本体微环境和模拟呼吸道内的颗粒污染物浓度，进而可以研究颗粒污染物环境对人体呼吸道的影响，研究结果可为人体吸入暴露评估提供可靠的数据支持和理论指导。本技术的呼吸暖体假人可实现模拟人体呼吸和人体体温；将颗粒物检测装置和模拟呼吸道有机结合，可模拟研究人体在恶劣的颗粒污染物环境下，颗粒污染物在呼吸道内的吸入暴露浓度；可模拟比较不同粒径的颗粒污染物在呼吸道的暴露浓度的区别；可用于研究室内空气品质及室内环境对人体吸入暴露的影响等问题。进一步的，加热装置用于为假人壳体和模拟皮肤层提供热量；一般为保证加热均匀需要在假人壳体上贴附铝箔，但铝箔的辐射率和实际人体辐射率相差较大，为改善假人辐射换热准确性，在假人壳体和加热装置以外敷设模拟皮肤层；将加热装置设置在假人壳体和模拟皮肤层之间可避免加热电线裸露容易造成安全隐患；也可降低加热装置热损失，使加热装置不必要的热耗散在可接受的范围内，保证温度和功率反馈的准确性。进一步的，假人壳体参照真人形态设计，假人壳体由玻璃钢纤维材料制成，具有较好的导热性能；模拟皮肤层采用织物纤维材料，可使表面发射率与人体皮肤相当；二者结合可以较好的模拟人体体表特征，可进一步提高模拟检测的精确性和可靠性。进一步的，温度检测装置能够检测假人本体的温度，温度检测装置将检测结果传输给温度控制器；温度控制器通过控制加热装置，可实时控制调整假人本体的温度，可使假人本体的温度保持在需要的温度范围。进一步的，温度控制器的前端与带有感应装置的温度感应探头相连接，温度控制器的终端为PLC控制电路，温度感应探头检测温度后，经控制电路反馈，通过PLC控制可达到较精确的实时控制调节假人本体温度的目的；温度感应探头分别设置于假人本体的腔体内部和壳体表面不同分区控温处；设置于假人本体内腔中的温度感应探头与温度控制器相连接，用于感应假人内部的温度及其变化；设置于假人壳体外表面的温度感应探头与温度控制器相连接，用于感应假人不同分区的体表温度及其变化；控制电路均可经过电源适配器与常规电源连接，便于操作。进一步的，呼吸模拟装置可模拟人不同状态下的呼吸情况；模拟呼吸道是根据真实人体呼吸道CT扫描结果，结合3D打印技术使用光敏树脂重建的人体上呼吸道实物模型，具有与真实人体上呼吸道相同的几何边界，能够完整且准确的还原呼吸道内流场状况与颗粒物在人体上呼吸道内运动特征；模拟肺工作时，控制装置控制气泵抽气时间和抽气量，气泵通过连接止回阀的吸入管道将外部空气抽入，控制装置关闭止回阀并打开输出阀，气泵通过输出阀将气体从呼出管道输出，以此实现模拟肺模拟人体呼吸的全过程；需要进一步说明的是：本技术的模拟呼吸道模型是根据真实人体呼吸道CT扫描结果，结合3D打印技术使用光敏树脂重建的人体上呼吸道实物模型。与以往研究中常使用的简化呼吸道模型或局部呼吸道模型不同，本技术的呼吸道模型具有与真实人体上呼吸道相同的几何边界，能够完整且准确的还原呼吸道内流场状况与颗粒物在人体上呼吸道内运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，包括：假人本体、体温控制装置、呼吸模拟装置和若干颗粒物检测装置(4)；体温控制装置安装于假人本体，用于控制调节假人本体体表的温度分布，再现人体热羽流对颗粒物吸入暴露的影响；呼吸模拟装置包括：3D打印呼吸道(1)和人工模拟肺(3)；3D打印呼吸道(1)设置于假人本体内，人工模拟肺(3)设置于假人本体外；人工模拟肺(3)通过气体输送皮管与3D打印呼吸道(1)相连通，用于为3D打印呼吸道(1)提供稳定持续的呼吸气流，整个呼吸模拟装置用于模拟人体正常呼吸特征；若干颗粒物检测装置(4)分别安装在呼吸模拟装置的3D打印呼吸道(1)的底部容积内和假人本体的口鼻处以及假人本体1米外的环境中，分别用于检测颗粒污染物的呼吸道暴露浓度、假人本体微环境浓度以及假人本体所处外界环境的浓度。

【技术特征摘要】
1.一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，包括：假人本体、体温控制装置、呼吸模拟装置和若干颗粒物检测装置(4)；体温控制装置安装于假人本体，用于控制调节假人本体体表的温度分布，再现人体热羽流对颗粒物吸入暴露的影响；呼吸模拟装置包括：3D打印呼吸道(1)和人工模拟肺(3)；3D打印呼吸道(1)设置于假人本体内，人工模拟肺(3)设置于假人本体外；人工模拟肺(3)通过气体输送皮管与3D打印呼吸道(1)相连通，用于为3D打印呼吸道(1)提供稳定持续的呼吸气流，整个呼吸模拟装置用于模拟人体正常呼吸特征；若干颗粒物检测装置(4)分别安装在呼吸模拟装置的3D打印呼吸道(1)的底部容积内和假人本体的口鼻处以及假人本体1米外的环境中，分别用于检测颗粒污染物的呼吸道暴露浓度、假人本体微环境浓度以及假人本体所处外界环境的浓度。2.根据权利要求1所述的一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，假人本体包括假人壳体和模拟皮肤层；模拟皮肤层敷设在假人壳体外；体温控制装置包括：加热线圈；加热线圈设置在假人壳体和模拟皮肤层之间。3.根据权利要求2所述的一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，假人壳体由玻璃钢纤维材料制成；模拟皮肤层由织物纤维材料制成。4.根据权利要求1所述的一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，体温控制装置包括：温度控制器、温度检测装置和加热装置；温度控制器的信号接收端与温度检测装置的信号输出端相连接，温度检测装置能够监测假人本体的温度；温度控制器的信号输出端与加热装置相连接，加热装置能够使假人本体升温。5.根据权利要求4所述的一种用于颗粒污染物人体吸入暴露检测的呼吸暖体假人，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雅琳，刘荔，王怡，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61