专利名称：多功能呼吸同步采样仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种采样仪，特别涉及的是一种既可进行环境监测采样和个体接触气溶胶尘毒监测采样又可计量呼吸流量，测定人体劳动或运动时的能量代谢的多功能呼吸同步采样仪。
现有的采样仪分为两类一类为定点采样器，主要用作劳动环境尘毒污染程度的监测采样；另一类是个体采样器，主要用于个体接触尘毒剂量监测采样。两种采样器只能互补而不能取代。
50～70年代，我国劳动环境尘毒的测定，基本上是采用定点采样器。即利用机械动力抽气(一般流量每分钟数升或数十升)，再用滤膜或吸收剂阻留欲采集的毒物或粉尘。采样地点固定在一处，采样时间较短(一般数分钟或数十分钟)。这种采样器可测定环境受尘毒污染的状况，其结果可与国家规定的卫生标准进行比较。80年代以后，广泛发展了个体采样器，主要用来进行个体接触尘毒的剂量监测采样，以研究毒害对人体的剂量反应关系。个体采样器分为有泵型和无泵型两种。有泵型是利用小型采样泵为动力(一般每分钟数升流量)进行采样，原理与定点采样器完全相同，使用时间可长达8小时，采样头置于人体胸前、衣领或前额等处，随人体移动而移动；无泵型是利用有毒物质扩散或渗透作用进行采样，无须用泵，结构较简单，但只能采有毒气体或蒸汽。已有的采样器存在以下三个明显的、且很难克服的缺点1，一切利用机械动力抽气进行采样的装置，都是等动力采样(即单位时间内采样的流量不变)，与人体呼吸呈特定曲线的非等动力情况很不一样；
2，人在有毒有害作业场所进行劳动时，头部实际上就相当于一个非等动力采样器，其位置是随机的，定点采样器无法做到这一点，个体采样器虽可随人体移动来进行采样，但和人体口鼻呼吸情况相比究竟还不一样；3，人体单位时间内的呼吸量，与劳动强度的关系极大，其采样结果与人体呼吸里非等动力情况的实际呼吸效率必然存在差异。
综上所述，现有的各种采样器，都不能做到与人体呼吸同步进行采样，故其检测结果不能令人满意的。
在医学、体育、军事训练、劳动保护等很多领域中，需要测定人体的能量代谢。经典的方法是Douglas-Haldane法，即用Douglas袋收集受试者的呼出气，然后计量其体积，再用Haldane气体分极仪测定呼出气的O2和CO2含量，以此计算出人体的能量代谢。繁琐不便，大规模测定几乎无法进行。1988年冶金部研制出YA-1型肺通气量仪，它是利用涡街流量传感器记录吸气流量，且传感器安装在口鼻罩上，克服了呼出气水蒸气的影响，但由于传感器体积较大、较长，且安装在口罩两吸气孔道的一侧，佩戴不太方便。此外，耗电大，长时间测量呼吸量有一定困难，该仪器只能作呼吸量而不能作为采样器用。
鉴于以上原因，本实用新型的目的是为了提供一种灵敏度高，方便、适用的能与人体呼吸同步的既可进行环境监测采样和个体接触气溶胶尘毒监测采样又可计量呼吸流量，可测定人体劳动或运动时的能量代谢的、采样效率和人体实际吸入尘毒的效率尽可能一致的多功能呼吸同步采样仪。
本实用新型中有操作显示装置，操作显示装置中有A/D转换器，与A/D转换器连接的放大器，与放大器连接的单片机，与单片机连接的显示器、存贮器，操作面板，其特征是采样仪中有含吸气阀的防毒口罩，装在防毒口罩外侧的含气体流导检测器的采样头，A/D转换器通过输入插口与气体流导检测器连接(参见
图1、图3、图4)。
上述的气体流导检测器中有含正、负压导流孔的导流板，装于导流板上的气体换能器(参见图1、图2)。
上述的采样头中有置于气体流导检测器前的可装滤料的盒体，与盒体配合的盒盖(参见图1)，滤料可采用滤膜、活性炭、泡沫塑料、硅胶，视不同性质的气溶胶而定，气体流导检测器位于采样口罩的吸气端，在采样头和吸气阀间，因而计量的是吸气流量，可避免呼出气水蒸气的影响。
上述的采样头的盒体中有将滤膜固定的采样夹(参见图1)。
工作时，本同步采样仪将气体流导检测器捕捉到的气体流量经A/D转换器将模拟信号转换成数字信号经放大器放大送入单片机处理，存贮器存贮，再经功能开关的选择，可在显示器上显示出各种数据。
本实用新型不需要传统的机械采样动力，在测量呼吸量的同时，对环境中尘毒同步进行采样，因而采样效率最符合人体实际吸入尘毒的效率。灵敏度、精确度高，功能多，重量轻，体积小，携带操作方便。耗电省，适用。作为采样器，可应用于劳动卫生、劳动保护、环境保护的监测采样，以及卫生、劳动、环保部门研究人体吸入尘毒剂量反应关系；作为呼吸计量仪，可测定能量代谢，应用于生理研究，基础医学、临床医学、运动医学、军事训练、劳动保护、环境卫生、工业卫生等许多领域，尤适合于体育、军事训练和工人生产劳动现场的测定。表1、表2分别是本实用新型作为采样仪或肺计量仪与已有技术的比较。
表1作为采样仪
表2作为肺计量仪
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例图1为本实用新型结构示意图。
图2为负压导流孔分布示意图。
图3为操作显示装置电路框图。
图4为操作显示装置外观图。
参见图1～图4，采样防毒口罩1是采用的柔软橡胶口罩，它符合GB2890-82过滤式防毒面具国家标准的要求，属表面罩，特点是轻、体积小，视野宽，柔较舒适，佩戴方便，特别不会影响现场操作使用，气密性好，不影响呼吸计量的准确性。采样头3可装在采样防毒口罩吸气阀2的外侧，气体流导检测器4中的导流板5装于采样头中，导流板上有正压导流孔6，负压导流孔7，换能器8装于其上。为了准确检测呼吸流量，换能器的体积、重量、灵敏度、线性误差、稳定性、可靠性均要求很高。采样头中还有可装滤料的盒体9，采样夹10，装于采样头上的盒盖11，在盒体9和采样夹10间有滤膜12。软微型电缆线13的两端分别连接在换能器8和操作显示装置14上。操作显示装置14中有通过电源插口21与换能器连接的A/D转换器15，与A/D转换器15连接的运算放大器16、与运算放大器16连接的单片机17、存贮器18。与单片机连接的显示器19。单片机采用80C31型，显示器为8位数字显示器，显示体积从1ml到9.9999m3。有工作状态指示灯20当在吸气时，指示灯亮但显示器上不显示其具体数值，目的在节电。操作面板22上有10个操作键工作开始键(Start)、工作停止键(Stop)，呼吸量显示键(ML)，时间记录键(Time)，转换键(Change)，气温键(-℃)，气压键(℃kpa)重新输入键(RESET)，温度压力增加键(↑)，温度压力减少键(↓)。测定时，只要把当时当地的气温和大气压力输入，显示结果即已转换成标准状态下的气体体积，Time为显示检测时间，↑和↓键为输入具体数据时使用。面板上所有功能键均为触膜开关，排列、色调等均考虑了使用方便和美观。本实施例中的使用电池为9V叠层电池，每块电池可连续使用48小时，耗电极省，此外电耗尽时有报警装置，可及时提醒用户。本实施例显示与操作部分为长方形，体积为10cm×4cm×13cm，可佩戴在腰带上进行测量。整个仪器重量约250克。
图3中序号23为电源。
权利要求1.多功能呼吸同步采样仪，包括操作显示装置，操作显示装置中有A/D转换器，与A/D转换器连接的放大器，与放大器连接的单片机，与单片机连接的显示器、存贮器，操作面板，其特征在于所述的采样仪中有含吸气阀的防毒口罩，装在防毒口罩外侧的含气体流导检测器的采样头，A/D转换器通过输入插口与气体流导检测器连接。
2.如权利要求1所述的多功能呼吸同步采样仪，其特征在于所述的气体流导检测器中有含正、负压导流孔的导流板，装于导流板上的气体换能器。
3.如权利要求1所述的多功能呼吸同步采样仪，其特征在于所述的采样头中有置于气体流导检测器前的可装滤料的盒体，与盒体配合的盒盖。
4.如权利要求3所述的多功能呼吸同步采样仪，其特征在于所述的采样头的盒体中有将滤膜固定的采样夹。
专利摘要本实用新型提供了一种多功能呼吸同步采样仪。有含吸气阀的防毒口罩,装在防毒口罩外侧的含气体流导检测器的采样头,与气体流导检测器相通的操作显示装置。不需要传统的机械采样动力,在测量呼吸量的同时,对环境中尘毒同步进行采样,因而其采样最符合人体实际吸入尘毒的效率。体积小,重量轻,灵敏度、精确度高,功能多,操作简便,耗电省。可广泛用于劳动保护、环境保护、劳动卫生和医学、运动、军事科学研究中。
文档编号G01N1/22GK2310992SQ9623299
公开日1999年3月17日 申请日期1996年4月17日 优先权日1996年4月17日
发明者李成刚 申请人:李成刚