[实用新型]一种模拟真实人体呼吸装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及研究建筑室内人体污染物暴露水平以及呼吸污染物传播的重要模拟装 置，属于室内空气质量与污染物传播领域。

背景技术

现代人约90％的时间都是在建筑室内度过的，良好的室内环境能使人感到精力充沛，身体 健康，工作效率高。但是最近三十年来，世界上不少国家室内空气质量出现了问题，很多人 抱怨空气质量低劣。室内空气污染可以引发以下三种疾病：病态建筑综合症、与建筑有关的 疾病、多种化学污染物过敏症。此外，低劣的室内空气质量还会引发哮喘甚至癌症。

与发达国家相比，我国室内空气质量问题更为严重且来源甚广。其由来和特点：(1)大 量建筑装饰材料的使用，散发多种化学污染物，如甲醛、笨等有机挥发物；(2)室外空气污 染严重，研究表明室内污染物与室外污染物存在正相关，I/O比例接近于1，甚至大于1；(3) 传染病的空气传播，近年来传染性疾病频发，如2003年SARS,2009年H1NI；(4)中国目前 是世界上最大的烟草生产及消费国，随之产生相应的空气污染。

为营造良好室内空气质量环境，应对各种可能的污染，进行室内环境污染物传播的实验 研究是必不可少的。室内环境的主体是人，一方面人体是污染物传播的受体，另一方面人体 也可能是污染源；另外由于人体散热会对室内流场以及污染传播产生影响，所以实验过程不 可缺少人体。但是从安全、健康的角度来说，真实人体进行实验是不可行的，故需要开发一 种能模拟真实人体呼吸功能的呼吸装置。目前国外使用的假人模型大都功能更为复杂，而且 由于成本非常高，一般学术机构无力购买。

目前国内许多研究呼吸污染传播大多忽略了人体呼吸特征，如国内学者研究在病房内不 同姿势以及不同呼吸方式的污染物分布时，忽略了人体呼吸的特征，以一个简单的装置代替 人体呼吸过程[1]；另外国内学者研究飞机座舱内人员呼吸污染物传播规律也采用同样的简易 装置[2]。这种装置为一个球形释放源，释放速度恒定而且非常小，均匀地向四周释放污染物。 其主要缺点：1)忽略人体呼吸过程的瞬变性，同时也忽略了呼吸射流的方向性2)没有体现 人体吸气的过程。目前国内基本很少采用模拟真实人体呼吸过程呼吸装置，国外学者[3]通过 CFD模拟分析指出采用恒定的呼吸边界研究污染物传播时，在人体微环境内会产生比较大误 差，故非常有必要研制一种能模仿人体正常呼吸过程的装置，特别是在当前空气污染严重的 形势下。

参考文献：

[1]YinY,GuptaJK,ZhangX,LiuJ,ChenQ.Distributionsofrespiratorycontaminantsfroma patientwithdifferentposturesandexhalingmodesinasingle-bedinpatientroom.Buildingand environment.2011；46:75-81.

[2]LiF,LiuJ,PeiJ,LinCH,ChenQ.Experimentalstudyofgaseousandparticulatecontaminants distributioninanaircraftcabin.AtmosphericEnvironment.2014；85:223–33.

[3]VillafruelaJM,OlmedoI,RuizdeAdanaM,MéndezC,NielsenPV.CFDanalysisofthehuman exhalationflowusingdifferentboundaryconditionsandventilationstrategies.Buildingand Environment.2013；62:191-200.

发明内容

本实用新型旨在开发一种能模拟真实人体呼吸过程的呼吸装置，用于研究建筑室内人体 污染物暴露水平，以及人体呼吸污染物的传播等。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：