全國統一銷(xiāo)售熱線(xiàn)：18825066456
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口罩通氣及氣體交換壓力差測試儀
1 研究背景
醫用防護口罩可用于醫務(wù)人員和相關(guān)工作人員對經(jīng)空氣傳播的呼吸道傳染病的防護，在有創(chuàng )操作過(guò)程中阻止血液、體液和飛濺物傳播，供醫護人員在醫療門(mén)診、實(shí)驗室、手術(shù)室等環(huán)境要求高的工作場(chǎng)合佩戴，對細菌、病毒的防護能力較強，安全系數相對較高。2003年非典期間，在使用傳統紗布口罩的醫院內產(chǎn)生了許多交叉感染，紗布口罩的作用受到質(zhì)疑，直至國家食品藥品監督管理局通過(guò)試驗證明，紗布口罩不具有防護功能，人們才開(kāi)始關(guān)注一次性口罩和醫用防護口罩的應用，并制定了中華人民共和國醫藥行業(yè)標準YY 0469—2011《醫用外科口罩》。醫用防護口罩需要檢測的物理指標包括過(guò)濾效率、氣流阻力、合成血液穿透、壓力差、阻燃等性能。目前國內市場(chǎng)上檢測醫用防護口罩物理性氣體交換性能的儀器有過(guò)濾效率試驗儀、氣流阻力試驗儀、合成血液穿透試驗儀、阻燃試驗儀，但沒(méi)有壓力差測試儀?？谡謨蓚葔毫Σ钪档母叩蜎Q定了人體呼吸的流暢和舒適度。醫用口罩氣體交換壓力差是在恒流量氣體流過(guò)一定面積的口罩時(shí)，兩側氣體交換的壓力差值，即口罩對氣流的阻尼?？谡忠_到較好的防護效果，其氣體交換壓力差值非常關(guān)鍵，因此醫用口罩氣體交換壓力差值成為判斷口罩是否合格以及防護等級的重要指標。
針對目前缺少壓力差測試儀這一情況，我們對醫用口罩氣體交換壓力差檢測關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并研制出儀器。同時(shí)該儀器也可用于普通織物的氣體交換壓力差測試。
2 儀器結構設計特點(diǎn)
2.1 整體結構設計
醫用口罩氣體交換壓力差性能測試儀主要由機身、試樣夾持裝置、四連桿自鎖試樣夾緊裝置、控制箱組成。該儀器具有使用范圍廣、效率高、操作簡(jiǎn)便、試樣安裝方便等特點(diǎn)。為方便試樣的裝夾，特地將試樣夾持器安裝面設計成60°斜面，且為了保證樣夾安裝基準平面的平整度，樣夾安裝板采用厚8 mm的鋼板，并對其表面進(jìn)行磨平加工處理，使得動(dòng)夾頭座與定夾頭座前后兩部分的安裝基準統一，確保樣夾前后兩部分的安裝同軸度。整個(gè)儀器機體的結構設計滿(mǎn)足了人體工程學(xué)的原理，使得試驗人員操作起來(lái)舒適方便。
2.2 試樣夾持裝置結構設計
定夾頭座的內孔與定夾頭的外圓間隙配合，定夾頭從定夾頭座的內孔裝入，靠定夾頭上的定位凸肩安裝到位，通過(guò)擰緊定夾頭座上的緊定螺釘，將定夾頭固定。在測試工作過(guò)程中，定夾頭由于定夾頭座固定不能動(dòng)作，動(dòng)夾頭位于定夾頭的下方，動(dòng)夾頭在動(dòng)夾頭座上可相對于動(dòng)夾頭座做往復滑動(dòng)。為減少摩擦阻力，動(dòng)夾頭座上鑲嵌有銅套，銅套過(guò)盈配合嵌入動(dòng)夾頭座上，動(dòng)夾頭從銅套的內孔裝入，當動(dòng)夾頭在銅套內滑動(dòng)時(shí)，減少了兩者之間的摩擦，并且對動(dòng)夾頭起到了支撐定位作用。該裝置保證了試樣在裝夾過(guò)程中的同軸度，確保測試結果的準確性。
當動(dòng)夾頭向上移動(dòng)，動(dòng)夾頭進(jìn)入定夾頭的定位空腔后，端面的密封圈起到了密封作用，該處密封既保證了測試有效面積的準確，又為測試結果的準確提供了保障，測試結果重現性好。
2.3 工作原理
對流經(jīng)試樣氣體流量的控制采用了數顯氣體流量計，該流量計采用*微機技術(shù)與高性能集成芯片，利用微功耗技術(shù)降低了整機功耗。醫用口罩氣體交換壓力差測試儀主要用于測量口罩兩側進(jìn)行氣體交換的壓力差。在測試儀工作過(guò)程中，使用壓差傳感器來(lái)檢測壓差值；通過(guò)調節閥控制氣體流量。
面板操控系統、壓差檢測系統、流量調節系統、報警系統等共同組成儀器的自動(dòng)控制系統，選用的控件可靠性高，可以降低儀器故障率，提高儀器的使用安全性，減少了人工操作帶來(lái)的誤差，保證了測試精度，提高了試驗效率。
在試驗過(guò)程中，通過(guò)操作面板上的控制按鍵，對儀器的各部分控制環(huán)節進(jìn)行操控?？梢詮臄底诛@示器上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地讀取當前的壓差值，該壓差值的準確度為1%。當數字顯示器上的值處于穩定狀態(tài)時(shí)，按下“試驗停止”按鈕，則試驗過(guò)程中出現的大壓差值就鎖定在了顯示器的屏幕上。如果壓差傳感器檢測到的壓差值超出了量程的范圍，測試儀就會(huì )發(fā)出報警信號，同時(shí)自動(dòng)停止試驗，在這個(gè)過(guò)程中，數字顯示器也會(huì )將傳感器傳遞過(guò)來(lái)的大壓差值鎖定在顯示器的屏幕上。
通常情況下，當試樣的透氣性越好，通過(guò)測試儀得到的壓差值越小，相反，試樣的透氣性能較差時(shí)，通過(guò)測試儀得到的壓差值就較大。當使用醫用口罩氣體交換壓力差測試儀進(jìn)行試驗時(shí)，對試驗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，結果取平均值M。
按照標準的要求，測試面積S=4.9 cm2。則單位面積壓差值ΔP=M/4.9。將所得到的單位面積下的壓力差值與標準中要求(口罩兩側的壓力差ΔP為49)進(jìn)行比較，就可以推斷出試樣是否滿(mǎn)足要求。
3 試驗結果分析
3.1 測試條件與試樣選取
所有測試在恒溫恒濕室進(jìn)行，溫度(21±1)℃，相對濕度(60±2)%。選取5種口罩產(chǎn)品，分別為日用口罩(棉)、非織造布口罩、脫脂紗布口罩(純棉)、海藻纖維口罩、PM2.5口罩。每種材料按照標準要求尺寸裁剪，然后將試樣放在恒溫恒濕室中24 h以上，達到調濕平衡后開(kāi)始測試。
3.2 測試方案與內容
通過(guò)表1試驗結果對比可知，脫脂紗布口罩(純棉)的面料為脫脂棉，由紗布折疊10層縫制而成，其織物組織疏松，所測的氣體交換壓力差性能；其次是非織造布經(jīng)過(guò)多次親水處理后折疊2層縫制成的非織造布口罩；第三為普通針織棉布折疊3層縫制成的普通日用口罩；第四為組織是3層非織造布中間夾1層海藻纖維縫制而成的海藻纖維口罩，PM2.5口罩由于是多種織物疊加在一起縫制成的，氣體交換壓力差性能差。通過(guò)表1數據可以得出：日用口罩(棉)、非織造布口罩、脫脂紗布口罩(純棉)、海藻纖維口罩的氣體交換壓力差性能較好；PM2.5口罩由于組織過(guò)于密實(shí)，其口罩氣體交換壓力差性能較差。
4 推廣應用的條件和前景
近幾年來(lái)，隨著(zhù)國家對個(gè)人安全防護重視程度的加強以及職業(yè)病發(fā)病率的增長(cháng)，專(zhuān)業(yè)性口罩市場(chǎng)空間巨大。專(zhuān)業(yè)性口罩不斷占領(lǐng)市場(chǎng)，而低端的全紗布口罩*會(huì )不斷降低，這是一個(gè)必然趨勢。而隨著(zhù)人們生活水平的提高，人們對健康也不斷重視，民用口罩也會(huì )向專(zhuān)業(yè)化發(fā)展。醫用口罩氣體交換壓力差檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及儀器研制，為醫用口罩性能評價(jià)提供了技術(shù)保障，解決了國內只有相應的測試標準，卻沒(méi)有相應的測試儀器的難題，對企業(yè)的生產(chǎn)有著(zhù)積極的指導性意義，也使得各級主管部門(mén)對口罩產(chǎn)品質(zhì)量的監管有了可循的依據。醫用口罩氣體交換壓力差測試儀器的研制、生產(chǎn)，為口罩的檢測提供了行之有效的手段，為口罩質(zhì)量的全面提高提供了技術(shù)保障，促進(jìn)了口罩行業(yè)的可持續發(fā)展。儀器進(jìn)入市場(chǎng)后將有效提高口罩產(chǎn)品的質(zhì)量，使口罩產(chǎn)品有質(zhì)的飛躍，為促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，提高人民生活質(zhì)量起到了積極的推動(dòng)作用。
5 結束語(yǔ)
醫用口罩氣體交換壓力差檢測儀是依據國家醫藥行業(yè)標準YY 0469—2011要求研制開(kāi)發(fā)的，適用于醫用口罩氣體交換壓力差測試的檢測儀器。該儀器具有使用范圍廣、效率高、操作簡(jiǎn)便、試樣安裝方便，測試結果準確，測試效率高的特點(diǎn)，為企業(yè)、檢測機構準確檢測口罩產(chǎn)品質(zhì)量提供了有效途徑。
