一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置及方法

本发明涉及测试装置领域，具体涉及一种可定量控制口罩缝隙尺寸并定量评估口罩缝隙污染物泄漏以及测量口罩总体防护效率的测量装置与方法。

背景技术：

1、人体呼吸产生的挥发性有机化合物的种类高达800多种。在季节性流感以及全球性疾病大流行期间，患者呼出湿空气中可能携带大量的病原体，易造成呼吸道传染病的传播。在高精度产品制造领域，各类洁净车间内，工人呼出的湿空气，容易造成产品的污染。为了实现呼出污染物的源头控制，常常要求佩戴各种类型的口罩。目前，口罩已经广泛应用于公共安全、制药、电池生产、集成电路制造等生活和生产活动中。

2、随着口罩的广泛使用，口罩防护效率的评估显得尤为重要。由于口罩佩戴者脸部与口罩之间无法完全贴合，且由于个人习惯等原因，口罩与佩戴者的脸部之间往往留有缝隙。缝隙对于口罩防护效果以及呼出污染物源头控制效果的影响尤为突出。准确地定量评估口罩缝隙尺寸对于口罩性能的影响是实现口罩高效防护的基础。目前，已有的测量方法通常仅采用口罩内外浓度作为评价指标，忽略泄漏流量的影响，无法实现口罩缝隙尺寸的精确控制，无法定量评估口罩缝隙处的污染物泄漏量，且难以准确计算不同口罩缝隙尺寸下的总体防护效率。

技术实现思路

1、本发明针对以上存在的问题，提供一种可精确评估口罩缝隙对口罩污染物泄漏以及总体防护效率影响的测量装置，并基于此测量装置提供了具体的测量方法。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，包括污染物发生系统、口罩缝隙控制系统以及污染物测量系统，所述污染物发生系统由供气装置、污染物发生装置和流量调控装置依次通过连接管连接组成，所述口罩缝隙控制系统由口罩测试上游部件，口罩测试下游部件和口罩滤料组成，所述口罩测试上游部件包括取样管二、取样管三、翻盖、固定套筒和控制滑块，口罩测试上游部件外表面设置有上中下三个位置的凹槽，凹槽周围有刻度标尺，控制滑块内嵌于凹槽，所述口罩测试下游部件设置有取样管一，所述口罩滤料固定于口罩测试上游部件的内部固定套筒与口罩测试下游部件之间，所述口罩滤料下游部件和口罩滤料上游部件之间采用螺纹连接，所述污染物测量系统由流量测量装置和浓度测量装置组成。

4、进一步地，所述控制滑块能够进行轴向移动以及和周向转动，能够全部或者部分遮盖凹槽，且控制滑块内置有能够关联所在凹槽面积的数字显示设备。

5、进一步地，所述口罩测试上游部件的取样管二固定连接在所述翻盖顶部，位于气流下游，口罩测试上游部件的取样管三位于气流上游。。

6、进一步地，所述翻盖能够沿着固定轴转动，并且能够完全覆盖控制滑块和凹槽。

7、进一步地，所述口罩滤料的截面形状为圆形，口罩滤料由口罩经过剪裁而成，口罩滤料前后两侧采用圆环形状的密封垫片密封。

8、一种根据所述测量装置可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9、第一步，将口罩进行裁剪，在口罩两侧放置圆环形状的密封垫片，并将其固定在口罩缝隙测试下游部件和口罩缝隙测试上游部件的固定套筒之间；

10、第二步，将控制滑块调节到所需口罩缝隙面积对应的位置；

11、第三步，通过连接管将供气装置、污染物发生装置、流量调控装置以及口罩测试上游部件的上游端口依次连接，通过流量调控装置调节到所需流量，将污染物浓度测量装置和流量测量装置分别安装在口罩测试上游部件和口罩测试下游部件的三个取样管中，并进行仪器校准；

12、第四步，读取污染物浓度测量装置和流量测量装置的示数，测量时间为2min，去除前30s和后30s的数据，记录中间60s的浓度和流量数据，根据以下公式计算出口罩滤料过滤效率(η滤料)和缝隙泄漏量(m泄漏)。

13、

14、m泄漏＝q2c2

15、其中，q0为口罩滤料上游空气流量；c0为口罩滤料上游空气中污染物浓度；q1为口罩滤料下游空气流量；c1为口罩滤料下游空气中污染物浓度；q2为缝隙处空气流量；c2为缝隙处空气中污染物浓度。

16、第五步，测量至少三次，取平均值。

17、本发明的有益效果为：本技术方案中通过控制移动滑块能够控制并显示代表口罩缝隙的凹槽面积，从而实现口罩缝隙面积的精确控制；通过连接污染物浓度测量装置和流量测量装置，本技术方案可分别精确测量口罩缝隙污染物泄漏以及口罩罩面渗透的污染物浓度和空气流量，较传统的仅考虑污染物浓度的测量方案，本发明综合考虑了空气流量和污染物浓度的综合效应，因此，能够更加准确地评估口罩的防护性能，提高口罩测量方法的准确性。

技术特征：

1.一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，其特征在于：包括污染物发生系统、口罩缝隙控制系统以及污染物测量系统；

2.根据权利要求1所述的一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，其特征在于：所述控制滑块能够进行轴向移动以及和周向转动，能够全部或者部分遮盖所述凹槽，且控制滑块内置有能够显示凹槽面积的数字显示设备。

3.根据权利要求1所述的一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，其特征在于：所述口罩测试上游部件的取样管二固定连接在所述翻盖顶部，位于气流下游，口罩测试上游部件的取样管三位于气流上游。

4.根据权利要求1所述的一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，其特征在于：所述翻盖能够沿着固定轴转动，并且能够完全覆盖控制滑块和凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置，其特征在于：所述口罩滤料的截面形状为圆形，口罩滤料由口罩经过剪裁而成，口罩滤料前后两侧采用圆环形状的密封垫片密封。

6.一种根据权利要求1所述测量装置可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种可精确测量口罩缝隙污染物泄漏的装置及方法，所述装置，包括污染物发生系统、口罩缝隙控制系统以及污染物测量系统，其中污染物发生系统由污染物发生装置、供气装置和流量控制装置组成；口罩缝隙控制系统由口罩测试上游部件，口罩测试下游部件和固定于两者间的口罩滤料组成；污染物测量系统由流量测量装置和浓度测量装置组成；通过控制口罩测试上游部件的滑块能够精确控制口罩缝隙尺寸，通过测量口罩上游、下游以及口罩缝隙处空气流量和污染物浓度能够精确测量缝隙处污染物泄露量和口罩总体防护效率。本发明能够精确量化口罩缝隙尺寸对污染物泄漏的影响，更准确地评估口罩的整体防护效率，提高口罩测量方法的准确性。

技术研发人员：艾正涛,贾中坚,张子天,邢超杰
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25