[0001] 本发明涉及一种测试装置，具体是一种用于口罩动态呼吸阻力的自动测试装置。

[0002] 2016年8月18日，清华大学和美国健康影响研究所共同发布《燃煤和其他主要大气污染源所致的中国疾病负担》报告，研究结果显示2013年中国有91.6万人因空气污染而过早死亡。为防止PM2.5颗粒污染物的侵害，口罩已成为老百姓在污染天气出行的必需品。口罩主要采用聚丙烯驻极熔喷无纺布作为过滤层来拦截颗粒物，但过滤材料同时会对空气流动产生较大阻力，高过滤效率往往意味着高呼吸阻力。呼吸阻力是评价消费者在佩戴口罩时人体舒适性的主要指标，在确保过滤效率满足使用要求的前提下，呼吸阻力越低越好，特别是老年人、体弱病者、小孩和存在呼吸系统疾病的患者，如果选购的口罩呼吸阻力过高，长时间佩戴极易因缺氧出现头晕、胸闷等不适状况。

[0003] GB2626-2006《呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》、GB/T32610-2016《日常防护型口罩技术规范》和TAJ1001-2015《PM2.5防护口罩》等我国口罩相关标准均规定口罩呼吸阻力测试条件为：在吸气和呼气通气流量设定为(85±1)L/min的情况下，将口罩佩戴在头模上，测试佩戴口罩前后压差(即呼吸阻力)，用此方法得到的数据为口罩静态呼吸阻力，美国标准NIOSH 42CFR part 84-1995中规定的测试方法与国标相同。国际标准ISO16900-2：2009《Respiratory protective devices-Methods of test and test equipment，part2：Determination of breathing resistance》和欧洲标准EN 13274-3：2001《Respiratory protective devices-Methods of test-part3：Determination of breathing resistance》中除了口罩静态呼吸阻力之外，还提到采用呼吸模拟器法来测试口罩动态呼吸阻力。人佩戴口罩时处于动态的循环往复呼-吸过程，呼吸气流速度呈正弦波状，动态呼吸阻力测试应实时记录呼吸过程中不同呼吸流量下的阻力变化，真实再现佩戴情景。此外为了提高佩戴舒适性，口罩常会加配呼气阀，内含呼气阀硅胶垫片，其在吸气时关闭，呼气时打开，在静态测试过程中，呼气阀垫片处于常开/常闭状态，而不是实际佩戴时的交替开/闭状态，因此无法判断使用过程中呼气阀垫片的性能。

[0004] 目前我国口罩标准尚没有参照ISO标准引入动态呼吸阻力测试方法条款，国内也没有相应的口罩动态呼吸阻力测试装置。

[0005] 本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种口罩动态呼吸阻力自动测试装置。

[0006] 一种口罩动态呼吸阻力自动测试装置，测试装置包括头模、通过管路连接头模的呼吸模拟器、设置在头模中的压力传感器以及下位机和上位机；呼吸模拟器包括吸气气源真空泵，呼气气源压缩泵，换向装置电磁阀及质量流量控制器；压力传感器为高精度的双向气体压力传感器，能够测得正负压，且一个压力端与大气相通，另一个压力端与近头模端的管路相连；下位机与电磁阀、压力传感器及上位机相连，能够通过接收上位机的信号控制呼吸模拟器的方向、流速和气流量，同时接收压力传感器的电压信号并传递给上位机；头模佩戴口罩，通过呼吸模拟器实现人体动态呼吸过程的模拟，呼吸潮气量和频率能够调节，能够模拟口罩的实际佩戴情况；上位机连接下位机，由上位机控制下位机，接收下位机的信号，并进行数据的分析与处理，能够得到动态的呼吸气流与呼吸阻力的关联曲线。

[0007] 本发明的工作原理是：通过呼吸模拟器实现人体动态呼吸过程的模拟，呼吸潮气量和频率可调；通过头模模拟口罩实际佩戴情况；通过下位机采集数据，并由上位机中进行数据的分析处理与导出保存(数据可自动存储，也可通过接口导出至连接电脑或U盘)，得出动态的呼吸气流与呼吸阻力的关联曲线。

[0008] 本发明的有益效果是：通过呼吸模拟器产生的方向可控、流速和气流量可变的气流来真实再现人体佩戴口罩过程中的呼吸情况，通过测量能够得到动态的呼吸气流与呼吸阻力的关联曲线以及最大呼气阻力和最大吸气阻力，可应用于口罩检测行业，实现对口罩动态呼吸阻力的快速测量。附图说明

[0009] 图1为本发明一种口罩动态呼吸阻力自动测试装置的结构示意图；

[0010] 图2为本发明实施例测试中呼吸气流量与时间的关系曲线图；

[0011] 图3为本发明实施例测试中呼吸阻力与时间的关系曲线图。

[0012] 图中所示：真空泵1、压缩泵2、电磁阀3、质量流量控制器4、上位机5、下位机6、压力传感器7、头模8、呼吸模拟器9、管路10、口罩11。

[0013] 下面结合说明书附图，对本发明的具体实施进行详细说明。

[0014] 如图1所示，一种口罩动态呼吸阻力的自动测试装置，包括头模8、呼吸模拟器9、下位机6、上位机5、压力传感器7与管路10。

[0015] 呼吸模拟器9可提供方向可控，流速和气流量可变的气流并且模拟呼吸潮气量和呼吸频率均可调，模拟呼吸潮气量为0.5～3.0L/min，呼吸频率为10～30次/min。所述呼吸模拟器9可自主设计开发，也可外购获得。呼吸模拟器9通过管路10与头模8的口腔接口连通。头模8为呼吸测试用的仿真头模，可外购获得。

[0016] 下位机6连接压力传感器7与电磁阀3，下位机6用于接收压力传感器7信号并传递给上位机5，电磁阀3接收下位机6信号，改变管路10的气体方向。

[0017] 上位机5连接下位机6与呼吸模拟器9，上位机5用于对所采集的数据进行分析与展示并且控制呼吸模拟器9中质量流量控制器4及电磁阀3来模拟人体呼吸过程，真空泵1与头模8相通进行吸气，压缩泵2与头模8相通进行呼气。上位机5的操作界面中设置呼吸模拟按钮与阻力测试按钮，并且界面中还显示相关数据信息，包括呼吸气流量曲线、呼吸阻力曲线、当前气流量、当前阻力，其中呼吸气流量曲线与呼吸阻力曲线实时关联。

[0018] 本发明的模拟动态呼吸阻力的测试过程如下：测试开始前，将被测样品11佩戴在头模8上，接通电源，在上位机5的操作界面点击呼吸模拟按钮开始模拟呼吸，呼吸模拟器的真空泵1与头模8相通模拟人体呼气过程，呼吸模拟器的压缩泵2与头模8相通模拟人体吸气过程，经过若干次呼吸模拟后测得呼吸阻力变化过程，测试数据均可在上位机操作界面读取并且还可保存并导出，最后通过分析得到被测口罩样本的动态呼吸阻力特性指标。

[0019] 下面以一个具体的实施例来进一步说明本发明。

[0020] 选用5种典型的口罩试样，呼吸频率设定为10次/min，在普通室内进行实验。如图2和3所示，为口罩1的测试的曲线图，包括呼吸流量与时间的关系，呼吸阻力与时间的关系。经过本发明一个具体的实施例的测试并计算得到相应的呼吸阻力特性指标如表1所示。

[0021] 表1.口罩呼吸阻力特性指标

[0022]

[0023] 由表1数据可知，5种口罩样品中，口罩3佩戴时呼吸阻力值最小，舒适度最高。

[0024] 上述实施方式是本发明的一个实例，本发明在基本结构和工作原理不变的情况下还有其它的实施方式，并不限于以上描述。任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。