本申请公开了一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置及方法，包括呼吸面罩、采样头、采样管、呼吸管和采样主机；呼吸面罩的边缘处设置有密封环，采样头设置于呼吸面罩的中下部，采样头的一侧安装有封板；采样主机包括壳体和设置于壳体内的气泵、第一流量计、第二流量计、控制器和电池；呼吸管的一端与呼吸面罩的敞口的一侧连通，呼吸管的另一端与第一流量计的出气口连通；采样管的一端穿过呼吸面罩伸入封板内，采样管的另一端与第二流量计的进气口连通，第二流量计的出气口与气泵的进气口连通；气泵、第一流量计、第二流量计和电池均与控制器电性连接。本申请解决了现有技术中的人体呼吸暴露采样装置的采样结果存在较大误差的问题。问题。问题。
【技术实现步骤摘要】
一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置及方法
[0001]本申请属于大气颗粒物采样
，具体涉及一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置及方法。
技术介绍
[0002]大气细颗粒物是大气环境中化学组成最复杂、危害最大的污染物，现已成为影响大气环境质量和人体健康的主要危害因素之一，PM2.5是大气霾污染的主要成分，其空气动力学等效粒径≤2.5m，颗粒表面形态结构复杂且比表面积大，利于富集环境空气中毒害组分，进而穿透肺部参与全身血液循环引发一系列心脑血管疾病。有研究表明，高浓度PM2.5暴露会引发人体血压上升、心律失常，产生中风、急性心梗、动脉粥样硬化等症状，且暴露时间越长，心血管疾病患者死亡率越高。以霾污染天气为代表的PM2.5污染呼吸暴露会显著增加人体健康风险，短期霾天气污染暴露可能会增加呼吸系统(非肺癌)人群寿命的损失，如果PM2.5污染浓度降低至中国或世界卫生组织日均浓度标准可能会延长呼吸系统疾病人群的寿命。
[0003]现有的人体呼吸暴露采样装置通常为可穿戴式，该类采样装置通常挂在人员的腰间或者肩上等部位，因此不能直接采集人员呼吸范围内的有效空气样本，即使将人体呼吸暴露采样装置设置于人员面部，也不能真实体现人员的呼吸流量，因此现有的人体呼吸暴露采样装置不能直接采集反映人体呼吸暴露的有效样本，给采样结果带来了较大的误差，同时现有的人体呼吸暴露采样装置还存在价格昂贵、穿戴不便等问题，进而给个人空气污染暴露情况的评估带来了诸多不便。
技术实现思路
[0004]本申请实施例通过提供一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置及方法，解决了现有技术中的人体呼吸暴露采样装置的采样结果存在较大误差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置，包括呼吸面罩、采样头、采样管、呼吸管、以及采样主机；
[0006]所述呼吸面罩具有盖合至鼻部和口部的敞口，所述呼吸面罩和面部接触的边缘处设置有密封环，所述呼吸面罩的两侧设置有相配合的头带；
[0007]所述采样头设置于所述呼吸面罩的中下部，所述采样头位于所述呼吸面罩的敞口的一侧安装有用于密封所述采样头的封板；
[0008]所述采样主机包括壳体、以及设置于所述壳体内的气泵、第一流量计、第二流量计、控制器和电池；
[0009]所述呼吸管的一端与所述呼吸面罩的敞口的一侧连通，所述呼吸管的另一端与所述第一流量计的出气口连通；
[0010]所述采样管的一端穿过所述呼吸面罩伸入所述封板内，所述采样管的另一端与所述第二流量计的进气口连通，所述第二流量计的出气口与所述气泵的进气口连通；
[0011]所述气泵、所述第一流量计、所述第二流量计、以及所述电池均与所述控制器电性连接。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述密封环为环状结构的管，所述密封环采用柔性材料；
[0013]所述气泵的进气口分出两路进气管道，两路所述进气管道包括采样进气管和充气进气管；所述采样进气管的端部与所述第二流量计的出气口连通，所述充气进气管的端部与大气连通；
[0014]所述气泵的出气口分出两路出气管道，两路所述出气管道包括采样出气管和充气出气管，所述采样出气管的端部与大气连通；所述充气出气管的端部与充气管的一端连通，所述充气管的另一端与所述密封环连通；
[0015]所述采样进气管、所述充气进气管、所述采样出气管、以及所述充气出气管上均设置有电磁阀，所述电磁阀和所述控制器电性连接。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述呼吸面罩的下部设置有气管安装座，所述气管安装座上设置有采样口、通气口和充气口；
[0017]所述采样口在所述气管安装座靠近所述呼吸面罩的敞口的一侧设置有采样输气管，所述采样输气管的端部与伸入所述封板内；
[0018]所述通气口通过呼吸输气管与所述呼吸面罩的敞口的一侧连通；
[0019]所述充气口在所述气管安装座靠近所述呼吸面罩的敞口的一侧设置有密封输气管，所述密封输气管的端部与所述密封环连通；
[0020]所述呼吸管、所述采样管、以及所述充气管的远离所述采样主机的一端分别连接有通气插口、采样插口、以及充气插口，所述通气插口、所述采样插口、以及所述充气插口均安装于气管对接座上，所述气管对接座和所述气管安装座可拆卸连接。
[0021]在一种可能的实现方式中，所述呼吸面罩的中部设置有过滤阀；
[0022]所述过滤阀和所述采样头远离所述呼吸面罩的敞口的一侧均设置有密封盖；
[0023]所述密封盖包括口框、挡板、以及滑盖，所述挡板设置于所述口框的下部，所述口框的两侧设置有滑槽，所述滑盖两侧卡接于所述滑槽内，所述滑盖的周向设置有密封条，滑动所述滑盖可开合所述密封盖。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述第一流量计的出气口处设置有过滤组件。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述壳体上设置有显示屏和功能按键，所述显示屏和所述功能按键均与所述控制器电性连接；
[0026]所述控制器采用微处理器，所述微处理器上设置有蓝牙wifi模块。
[0027]本专利技术实施例还提供了一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样方法，使用上述的口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置，包括以下步骤：
[0028]通过头带佩戴呼吸面罩；
[0029]启动采样主机，人员正常呼吸，使得空气从第一流量计的进气口进入，然后经第一流量计的出气口和呼吸管进入人员体内，第一流量计实时监控人员呼入的空气流量；
[0030]控制器根据第一流量计监测的空气流量，控制气泵运行，使气泵通过采样管吸入同等体积的空气，第二流量计对气泵吸入的空气流量进行监测；
[0031]采样管吸入的空气进入采样头和封板的封闭空间，然后穿过采样头排至大气，在
这过程中，空气中的大气颗粒物附着在采样头的滤膜上；
[0032]第二流量计监测的空气流量和第一流量计监测的空气流量相等时，控制器控制气泵关闭吸入的空气流量；
[0033]重复以上步骤直至完成空气的采样，然后关闭采样主机，摘除呼吸面罩。
[0034]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0035]本专利技术实施例提供了一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置及方法，该装置在使用时，人员通过呼吸管进行呼吸，第一流量计实时监控人员呼入的空气流量，控制器根据第一流量计监测的空气流量，控制气泵运行，使气泵通过采样管吸入同等体积的空气，第二流量计对气泵吸入的空气流量进行监测，根据第二流量计监测的空气流量和第一流量计监测的空气流量相等时，控制器控制气泵关闭吸入的空气流量；空气中的大气颗粒物附着在采样头的滤膜上，从而实现了个体的精准采样。
[0036]本专利技术首先将人员呼入的空气流量进行检测，再将人员面部呼吸范围内的空气通过气泵等量抽入，因此能够真实体现人员的呼吸流量，从而使该装置能够直接采集反映人体呼吸暴露的有效样本，因此该本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置，其特征在于：包括呼吸面罩(1)、采样头(2)、采样管(3)、呼吸管(4)、以及采样主机(5)；所述呼吸面罩(1)具有盖合至鼻部和口部的敞口，所述呼吸面罩(1)和面部接触的边缘处设置有密封环(11)，所述呼吸面罩(1)的两侧设置有相配合的头带(12)；所述采样头(2)设置于所述呼吸面罩(1)的中下部，所述采样头(2)位于所述呼吸面罩(1)的敞口的一侧安装有用于密封所述采样头(2)的封板(21)；所述采样主机(5)包括壳体(51)、以及设置于所述壳体(51)内的气泵(52)、第一流量计(53)、第二流量计(54)、控制器(55)和电池(56)；所述呼吸管(4)的一端与所述呼吸面罩(1)的敞口的一侧连通，所述呼吸管(4)的另一端与所述第一流量计(53)的出气口连通；所述采样管(3)的一端穿过所述呼吸面罩(1)伸入所述封板(21)内，所述采样管(3)的另一端与所述第二流量计(54)的进气口连通，所述第二流量计(54)的出气口与所述气泵(52)的进气口连通；所述气泵(52)、所述第一流量计(53)、所述第二流量计(54)、以及所述电池(56)均与所述控制器(55)电性连接。2.根据权利要求1所述的口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置，其特征在于：所述密封环(11)为环状结构的管，所述密封环(11)采用柔性材料；所述气泵(52)的进气口分出两路进气管道，两路所述进气管道包括采样进气管(10)和充气进气管(7)；所述采样进气管(10)的端部与所述第二流量计(54)的出气口连通，所述充气进气管(7)的端部与大气连通；所述气泵(52)的出气口分出两路出气管道，两路所述出气管道包括采样出气管(9)和充气出气管(8)，所述采样出气管(9)的端部与大气连通；所述充气出气管(8)的端部与充气管(17)的一端连通，所述充气管(17)的另一端与所述密封环(11)连通；所述采样进气管(10)、所述充气进气管(7)、所述采样出气管(9)、以及所述充气出气管(8)上均设置有电磁阀(15)，所述电磁阀(15)和所述控制器(55)电性连接。3.根据权利要求2所述的口罩型霾污染天气人体呼吸暴露采样装置，其特征在于：所述呼吸面罩(1)的下部设置有气管安装座(6)，所述气管安装座(6)上设置有采样口(61)、通气口(62)和充气口(63)；所述采样口(61)在所述气管安装座(6)靠近所述呼吸面罩(1)的敞口的一侧设置有采样输气管(64)，所述采样输气管(64)的端部与伸入所述封板(21)内；所述通气口(62)通过呼吸输气管(65)与所述呼吸面罩(1)的敞口的一侧连通；所述充气口(63)...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖舜，张宁宁，刘随心，李建军，李星敏，张树誉，樊超，辛博，刘燕，孙玉琪，张佳音，韩婧，徐红梅，周家茂，张婷，田瑞霞，杜莉丽，刘金晶，王娜，董妍，杨林娜，郭佳琪，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：
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