一種模擬呼吸裝置

本發明涉及防護裝備開發與測試，具體涉及一種模擬呼吸裝置。

背景技術：

1、生理測試假人是一種可以同步模擬人體多個相互關聯生命體征參數的功能裝置(心電、心率、呼吸、體溫、血壓、血氧等)，通過設置多種不同參數組合，來模擬不同極端工況下飛行員生命體征參數的變化，提供豐富且真實的生理監測指標，其中呼吸模擬裝置是其中非常重要的一部分，用于模擬人體呼吸。

2、防護面罩可以保護面部和頸部免受傷害。在航空航天領域，高空面罩的耐壓、耐吹、保溫、甚至供氧功能可以有效保護高空作業人員與乘客，面具應用范圍廣泛，但在面罩的設計優化過程中，針對其舒適性、適體性、安全性上需要經過大量測試與檢驗，方能投入量產。因此需要一種呼吸模擬裝置，不僅可以用于生理測試假人的呼吸模擬裝置，還能用于測量飛行員面罩在高空環境下的呼吸阻力。

技術實現思路

1、本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種可以模擬高空環境下飛行員呼吸的模擬呼吸裝置。

2、為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

3、一種模擬呼吸裝置，包括并排獨立設置的兩個模擬呼吸系統，每個所述模擬呼吸系統均包括：

4、殼體；

5、模擬肺腔，設置在所述殼體內用于模擬肺部呼吸；

6、推桿，與所述模擬肺腔連接，用于驅使所述模擬肺腔動作以模擬呼吸動作，所述推桿能夠上下往復運動地設置在所述殼體上；

7、驅動機構，與所述推桿連接或配合，以驅動所述推桿做上下往復運動；

8、頭模，測試用面罩設置在所述頭模上；

9、呼吸管道，所述呼吸管道的一端部與所述模擬肺腔連通，所述呼吸管道的另一端部設置在所述頭模上；

10、壓力艙，包括高壓艙和低壓艙，所述呼吸管道的另一端部與所述低壓艙或所述高壓艙連通。

11、在一些實施例中，兩個所述模擬肺腔中的至少一個所述模擬肺腔包括設置在所述殼體內具有管腔的壓縮軟管，所述壓縮軟管能夠伸縮，所述壓縮軟管具有相對設置的第一端和第二端，所述第一端固定設置在所述殼體上，所述第一端設置有與所述壓縮軟管的管腔相連通的第一出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第一出氣口，所述推桿連接在所述第二端。

12、在一些實施例中，所述壓縮軟管的第二端和所述殼體之間形成平衡腔，所述平衡腔與所述壓力艙連通。

13、在一些實施例中，兩個所述模擬肺腔中的至少一個所述模擬肺腔包括能夠上下滑動地設置在所述殼體內的活塞和由所述活塞和所述殼體之間形成的密封腔，所述殼體上設置有與所述密封腔連通的第二出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第二出氣口，所述推桿連接在所述活塞位于所述密封腔外部的一端面上。

14、在一些實施例中，所述活塞和所述殼體之間形成平衡腔，所述密封腔和所述平衡腔分別位于所述活塞的相對兩側，所述平衡腔與所述壓力艙連通。

15、在一些實施例中，一個所述模擬肺腔包括設置在所述殼體內具有管腔的壓縮軟管，所述壓縮軟管能夠伸縮，所述壓縮軟管具有相對設置的第一端和第二端，所述第一端固定設置在所述殼體上，所述第一端設置有與所述壓縮軟管的管腔相連通的第一出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第一出氣口，所述推桿連接在所述第二端；

16、另一個所述模擬肺腔包括能夠上下滑動地設置在所述殼體內的活塞和由所述活塞和所述殼體之間形成的密封腔，所述殼體上設置有與所述密封腔連通的第二出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第二出氣口，所述推桿連接在所述活塞位于所述密封腔外部的一端面上。

17、在一些實施例中，所述驅動機構包括能夠轉動地設置的旋轉盤、固定設置在所述旋轉盤上的頂桿和用于驅使所述旋轉盤轉動的電機，所述頂桿相對所述旋轉盤的轉動中心偏心設置，所述頂桿與所述推桿相抵接，并支撐于所述推桿的下方；

18、所述電機勻速轉動，使所述模擬肺腔輸出正弦曲線。

19、在一些實施例中，每個所述模擬呼吸系統還包括用于對所述推桿的上下往復運動進行導向的導向結構，所述導向結構包括相對所述殼體固定設置的滑軌和能夠上下滑動地設置在所述滑軌上的滑塊，所述滑塊固定設置在所述推桿上，所述頂桿與所述滑塊相抵接，并支撐于所述滑塊的下方。

20、在一些實施例中，所述呼吸管道的另一端部與所述低壓艙或所述高壓艙通過管道直接連通；

21、或者，每個所述模擬呼吸系統還包括中間艙，所述呼吸管道的另一端部位于所述中間艙中，所述中間艙與所述低壓艙或所述高壓艙連通。

22、在一些實施例中，每個所述模擬呼吸系統還包括傳感模塊和數據采集處理模塊，所述傳感模塊包括流量計和壓力傳感器，所述流量計和所述壓力傳感器均與所述數據采集處理模塊電性連接，所述流量計設置在所述呼吸管道的另一端部，所述壓力傳感器設置在所述面罩上。

23、由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

24、(1)該模擬呼吸裝置可通過驅動機構驅使推桿上下往復運動，推桿上下往復運動時，可驅使模擬肺腔動作，從而模擬人體的呼吸功能；

25、(2)該模擬呼吸裝置配備有高壓艙，可進行高空環境下飛行員面罩測試。同時，該模擬呼吸裝置還配備有低壓艙，從而測試面罩在地面環境下使用的性能。

技術特征：

1.一種模擬呼吸裝置，其特征在于：包括并排獨立設置的兩個模擬呼吸系統，每個所述模擬呼吸系統均包括：

2.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：兩個所述模擬肺腔中的至少一個所述模擬肺腔包括設置在所述殼體內具有管腔的壓縮軟管，所述壓縮軟管能夠伸縮，所述壓縮軟管具有相對設置的第一端和第二端，所述第一端固定設置在所述殼體上，所述第一端設置有與所述壓縮軟管的管腔相連通的第一出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第一出氣口，所述推桿連接在所述第二端。

3.根據權利要求2所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：所述壓縮軟管的第二端和所述殼體之間形成平衡腔，所述平衡腔與所述壓力艙連通。

4.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：兩個所述模擬肺腔中的至少一個所述模擬肺腔包括能夠上下滑動地設置在所述殼體內的活塞和由所述活塞和所述殼體之間形成的密封腔，所述殼體上設置有與所述密封腔連通的第二出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第二出氣口，所述推桿連接在所述活塞位于所述密封腔外部的一端面上。

5.根據權利要求4所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：所述活塞和所述殼體之間形成平衡腔，所述密封腔和所述平衡腔分別位于所述活塞的相對兩側，所述平衡腔與所述壓力艙連通。

6.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：一個所述模擬肺腔包括設置在所述殼體內具有管腔的壓縮軟管，所述壓縮軟管能夠伸縮，所述壓縮軟管具有相對設置的第一端和第二端，所述第一端固定設置在所述殼體上，所述第一端設置有與所述壓縮軟管的管腔相連通的第一出氣口，所述呼吸管道的一端部連接所述第一出氣口，所述推桿連接在所述第二端；

7.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：所述驅動機構包括能夠轉動地設置的旋轉盤、固定設置在所述旋轉盤上的頂桿和用于驅使所述旋轉盤轉動的電機，所述頂桿相對所述旋轉盤的轉動中心偏心設置，所述頂桿與所述推桿相抵接，并支撐于所述推桿的下方；

8.根據權利要求7所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：每個所述模擬呼吸系統還包括用于對所述推桿的上下往復運動進行導向的導向結構，所述導向結構包括相對所述殼體固定設置的滑軌和能夠上下滑動地設置在所述滑軌上的滑塊，所述滑塊固定設置在所述推桿上，所述頂桿與所述滑塊相抵接，并支撐于所述滑塊的下方。

9.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：所述呼吸管道的另一端部與所述低壓艙或所述高壓艙通過管道直接連通；

10.根據權利要求1所述的模擬呼吸裝置，其特征在于：每個所述模擬呼吸系統還包括傳感模塊和數據采集處理模塊，所述傳感模塊包括流量計和壓力傳感器，所述流量計和所述壓力傳感器均與所述數據采集處理模塊電性連接，所述流量計設置在所述呼吸管道的另一端部，所述壓力傳感器設置在所述面罩上。

技術總結
本發明公開了一種模擬呼吸裝置，包括并排獨立設置的兩個模擬呼吸系統，每個模擬呼吸系統均包括殼體、設在殼體內模擬肺部呼吸的模擬肺腔、能夠上下往復運動地設在殼體上的推桿、與推桿連接或配合以驅動推桿往復運動的驅動機構、頭模、呼吸管道和壓力艙；推桿與模擬肺腔連接用于驅使模擬肺腔動作以模擬呼吸動作；測試用面罩設在頭模上；呼吸管道的一端部與模擬肺腔連通，呼吸管道的另一端部設置在頭模上；壓力艙包括高壓艙和低壓艙，呼吸管道的另一端部與低壓艙或高壓艙連通。該模擬呼吸裝置可模擬人體的呼吸功能，可進行高空環境下飛行員面罩測試，還可測試面罩在地面環境下使用的性能。

技術研發人員：許述財,宋家鋒,朱加文
受保護的技術使用者：清華大學蘇州汽車研究院（相城）
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21