病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统技术方案

本发明专利技术公开的病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，涉及病毒防护技术领域。所述实验系统包括病毒感染者仿真模型和健康个体仿真模型；病毒感染者仿真模型包括佩戴有第一口罩的第一仿真人头模型、第一仿人呼吸仪、病毒飞沫气溶胶环境的构造装置以及第一粒子计数器；所述健康个体仿真模型包括佩戴有第二口罩的第二仿真人头模型、第二仿人呼吸仪以及第二粒子计数器。本发明专利技术可实现对位于感染者不同距离、不同方位的多个健康个体受感染情况的真实模拟，实验结果更加全面；且设置粒子计数器对仿真模型中口罩内外的病毒飞沫气溶胶浓度进行实时测量，获得口罩防护率，为飞沫气溶胶传播类病毒的呼吸防护提供科学指导。

【技术实现步骤摘要】
病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统
本专利技术涉及病毒防护
，具体涉及一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统。
技术介绍
病毒尤其是某些冠状病毒可以在人与人之间传播，最主要的传播途径是飞沫传播，即吸入感染者咳嗽、喷嚏说话时喷出的飞沫或飞沫形成的气溶胶，通常是在与被感染的患者进行密切接触之后。面对病毒，人们主要通过佩戴口罩来隔绝飞沫的传播，保护自身和他人的健康，防止疫情的蔓延传播。但是，将防控效果归功于口罩的佩戴缺乏足够科学依据。因此，鉴于以上问题，有必要提出一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，以确定口罩的防病毒排出阻隔效率、防吸入过滤效率和总防护效果，进而为飞沫气溶胶传播类病毒的呼吸防护提供科学指导。
技术实现思路
根据本专利技术的目的提出的一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，包括病毒感染者仿真模型和健康个体仿真模型。所述病毒感染者仿真模型包括佩戴有第一口罩的第一仿真人头模型、第一仿人呼吸仪、病毒飞沫气溶胶环境的构造装置以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第一粒子计数器；所述病毒飞沫气溶胶环境构造装置包括密闭腔室以及用于生成病毒飞沫气溶胶的气溶胶发生器，所述第一仿人呼吸仪放置于腔室内，通过呼吸管道与腔室外的第一仿真人头模型连接；所述第一粒子计数器接口与第一仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。所述健康个体仿真模型包括佩戴有第二口罩的第二仿真人头模型、第二仿人呼吸仪以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第二粒子计数器；所述第二仿人呼吸仪置于实验环境内，通过呼吸管道与第二仿真人头模型连接，所述第二粒子计数器接口与第二仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。优选的，所述病毒飞沫气溶胶环境构造装置还包括设置于密闭腔室内四角处、用于使气溶胶发生器所产生的飞沫气溶胶保持悬浮的风扇。优选的，所述健康个体仿真模型为以病毒感染者仿真模型为中心，周向均布的多个，多个健康个体仿真模型中第二仿真人头模型均面朝病毒感染者仿真模型布置。优选的，口罩防护率的计算公式：其中，C为口罩防护率；C1为第一口罩防病毒排出阻隔效率；C2为第二口罩防病毒吸入过滤效率；CI-in为第一口罩内的病毒飞沫气溶胶浓度；CI-out为第一口罩外的病毒飞沫气溶胶浓度；CH-in为第二口罩内的病毒飞沫气溶胶浓度；CH-out为第二口罩外的病毒飞沫气溶胶浓度。与现有技术相比，本专利技术公开的病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统的优点是：(1)本专利技术中设置一个病毒感染者仿真模型和多个健康个体仿真模型，可实现对位于感染者不同距离、不同方位的多个健康个体受感染情况的真实模拟，实验结果更加全面。(2)本专利技术中设置粒子计数器对仿真模型中口罩内外的病毒飞沫气溶胶浓度进行实时测量，多个测量结果进行比较和计算，可将口罩对于防病毒排出阻隔效率和防吸入过滤效率进行量化，进一步获得口罩防护率，为飞沫气溶胶传播类病毒的呼吸防护提供科学指导。(3)本专利技术中使用病毒飞沫气溶胶发生器进行病毒飞沫气溶胶模拟，更加符合工程实际。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术的整体结构图。图2为病毒感染者仿真模型结构图。图3为健康个体仿真模型结构图。图中的数字或字母所代表的零部件名称为：1-病毒感染者仿真模型；11-第一口罩；12-第一仿真人头模型；13-第一仿人呼吸仪；14-腔室；15-气溶胶发生器；16-风扇；17-第一粒子计数器；18-第一三通阀；19-第一立体工作台；2-健康个体仿真模型；21-第二口罩；22-第二仿真人头模型；23-第二仿人呼吸仪；24-第二粒子计数器；25-第二三通阀；26-第二立体工作台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。图1-图3示出了本专利技术较佳的实施例，分别从不同的角度对其进行了详细的剖析。如图1所示的一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，包括一个病毒感染者仿真模型1和多个健康个体仿真模型2，多个健康个体仿真模型2为以病毒感染者仿真模型1为中心，周向均布，且第二仿真人头模型22均面朝病毒感染者仿真模型1布置。具体的，将病毒感染者仿真模型1放置在中心位置，健康个体仿真模型2分别以θ＝10°，30°，45°角，摆放在病毒感染者仿真模型1周围，可实现不同位置下口罩的防病毒排出阻隔效率、防吸入过滤效率以及总防护效果的检测。一组实验完成后，通风净化12h，并将粒子计数器检测无颗粒物残留，同时调整多个健康个体仿真模型2和病毒感染者仿真模型1之间的距离，然后再次进行实验，从而可测量不同距离下口罩的防病毒排出阻隔效率、防吸入过滤效率以及总防护效果的检测。病毒感染者仿真模型1和健康个体仿真模型之间2的距离选用R＝1m，3m，5m，进行多组实验。如图2所示，病毒感染者仿真模型1包括佩戴有第一口罩11的第一仿真人头模型12、病毒飞沫气溶胶环境的构造装置、第一仿人呼吸仪13以及用于测量第一口罩11内外气溶胶浓度的第一粒子计数器17。第一仿真人头模型12放置于1.5米高的第一立体工作台19上，通过呼吸管道与第一仿人呼吸仪13连接，在第一仿人呼吸仪13的作用下模拟人体呼吸，将腔室14内的病毒飞沫气溶胶通过第一口罩11过滤呼出入实验环境。第一仿真人头模型12上佩戴有第一口罩11，以此探究第一口罩11的防病毒排出阻隔效率。病毒飞沫气溶胶环境构造装置包括密闭腔室14、用于生成病毒飞沫气溶胶的气溶胶发生器15以及风扇16。具体的，腔室14是由玻璃树脂板搭建而成的1.5m×1.5m×1.5m立方体测试室，用于提供产生病毒飞沫气溶胶的空间及放置第一仿人呼吸仪13。病毒飞沫气溶胶发生器15上设置有用于调节病毒飞沫气溶胶产生量大小的调节阀，可以模拟产生生活场所内不同种类及不同粒径范围病毒飞沫气溶胶，气溶胶发生器15设置于腔室14外，保持常开状态，通过管道与腔室14内连通，用于为实验制造所需要的病毒飞沫气溶胶。风扇16设置于密闭14腔室内四角处、用于吹动病毒飞沫气溶胶使其保持悬浮。第一仿人呼吸仪13为HansRudolph1101型仿人呼吸仪，放置于腔室14内，通过呼吸管道与腔室14外的第一仿真人头模型12连接，模拟人体的呼吸情况。第一仿人呼吸仪13工作原理为：一电动传动杆在一气缸中的推拉作用产生呼吸气流，电动传动杆后拉模拟吸气过程，前推模拟呼气过程，移动距离与每次呼吸量相对应，移动频率则与呼吸频率相一致。第一仿人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，其特征在于，包括病毒感染者仿真模型和健康个体仿真模型；/n所述病毒感染者仿真模型包括佩戴有第一口罩的第一仿真人头模型、第一仿人呼吸仪、病毒飞沫气溶胶环境的构造装置以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第一粒子计数器；所述病毒飞沫气溶胶环境构造装置包括密闭腔室以及用于生成病毒飞沫气溶胶的气溶胶发生器，所述第一仿人呼吸仪放置于腔室内，通过呼吸管道与腔室外的第一仿真人头模型连接；所述第一粒子计数器接口与第一仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。/n所述健康个体仿真模型包括佩戴有第二口罩的第二仿真人头模型、第二仿人呼吸仪以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第二粒子计数器；所述第二仿人呼吸仪置于实验环境内，通过呼吸管道与第二仿真人头模型连接，所述第二粒子计数器接口与第二仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。/n

【技术特征摘要】
1.一种病毒飞沫气溶胶感染交互仿真实验系统，其特征在于，包括病毒感染者仿真模型和健康个体仿真模型；
所述病毒感染者仿真模型包括佩戴有第一口罩的第一仿真人头模型、第一仿人呼吸仪、病毒飞沫气溶胶环境的构造装置以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第一粒子计数器；所述病毒飞沫气溶胶环境构造装置包括密闭腔室以及用于生成病毒飞沫气溶胶的气溶胶发生器，所述第一仿人呼吸仪放置于腔室内，通过呼吸管道与腔室外的第一仿真人头模型连接；所述第一粒子计数器接口与第一仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。
所述健康个体仿真模型包括佩戴有第二口罩的第二仿真人头模型、第二仿人呼吸仪以及用于测量第一口罩内外气溶胶浓度的第二粒子计数器；所述第二仿人呼吸仪置于实验环境内，通过呼吸管道与第二仿真人头模型连接，所述第二粒子计数器接口与第二仿真人头模型呼吸管道连通，并于连通管道上通过三通阀转接一连通实验环境的管道。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱金佗，张如雪，吕成明，王亮，何新建，蒋奇君，蔡墨，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32