抗疫空調(diào)防護服及其保障系統(tǒng)

◆湖南省寧鄉(xiāng)市第十一高級中學(xué) 易 暢

本期點評專家

譚迪熬 中國發(fā)明協(xié)會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發(fā)明協(xié)會中小學(xué)創(chuàng)造教育分會會長，科技創(chuàng)新教育特級教師，教育部國培計劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

在新冠肺炎疫情暴發(fā)期間，醫(yī)護人員不僅工作量巨大，身著防護服的他們還要忍受悶熱、潮濕的工作環(huán)境。由于工作時間長，脫下防護服后，他們的臉上還會出現(xiàn)很深的勒痕?？吹竭@一幕，我就想：我能為他們做點什么嗎？

在老師的指導(dǎo)下，我走訪了附近醫(yī)院的醫(yī)護人員，翻閱了很多有關(guān)防護服的資料。目前，用于抗疫的防護服種類繁多，大多數(shù)為一次性抗疫防護服，其結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低，具備一定的防護能力，但存在很多缺點，比如舒適性差，長時間使用會悶熱出汗、易疲勞等。

我從專利數(shù)據(jù)庫中得到啟發(fā)，想設(shè)計出一種抗疫空調(diào)防護服及其保障系統(tǒng)。經(jīng)查新，目前除了單獨的普通防護服套裝設(shè)計外，還有氣囊式防護服的設(shè)計，部分設(shè)計利用風(fēng)機吸入防護服外經(jīng)消毒后的氣體，然后通入防護服內(nèi)。但這種防護服風(fēng)險較大，成本高。

目前，尚未有利用外界空調(diào)換氣系統(tǒng)通過管道為防護服輸送新鮮且溫濕度適宜的空氣、提高醫(yī)護人員舒適度的裝置。

一、設(shè)計思路

我想把防護服設(shè)計成氣囊密閉式的，防止將醫(yī)護人員身體勒得太緊導(dǎo)致不適。另外，醫(yī)護人員在防護服內(nèi)密閉的環(huán)境下需要通風(fēng)換氣，且該過程不能直接在病房內(nèi)進行，所以考慮通過管道將新鮮空氣加壓輸入防護服，并將產(chǎn)生的廢氣通過防護服上的單向排氣孔排出防護服。

為了有效防護，普通防護服會將醫(yī)護人員的面部勒得很緊，醫(yī)護人員口渴時也不方便喝水。我設(shè)計的防護服內(nèi)部為密閉空間，可事先在防護服內(nèi)部設(shè)置帶長吸管的水袋，便于醫(yī)護人員喝水?？挂呖照{(diào)防護服及其保障系統(tǒng)的設(shè)計如圖1、圖2。

圖1 抗疫空調(diào)防護服及其保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 抗疫空調(diào)防護服保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

抗疫空調(diào)防護服及其保障系統(tǒng)主要由空調(diào)供氣系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、供氣軟管、防護服主體、飲用水保障系統(tǒng)等組成。

空調(diào)供氣系統(tǒng)主要用于提供適宜溫濕度的新鮮空氣。

送風(fēng)系統(tǒng)包括加壓風(fēng)機、送風(fēng)管道、供氣接口，主要用于把空調(diào)供氣系統(tǒng)提供的溫濕度適宜的新鮮空氣加壓后，通過管道輸送到醫(yī)院內(nèi)各病房區(qū)域。送風(fēng)管道連接各個病房，在各病房適當位置設(shè)置供氣接口，供氣接口內(nèi)置單向供氣閥，用于連接供氣軟管。

供氣軟管一端連接病房內(nèi)的供氣接口，另一端連接氣囊式防護服進氣接口，將新鮮空氣從病房區(qū)管道內(nèi)輸送至醫(yī)護人員的防護服主體內(nèi)。新鮮空氣通過送風(fēng)系統(tǒng)及供氣軟管單向輸入防護服，只進不出。

防護服為氣囊式密封防護服，防護服腰部配備一個帶消毒防護裝置的進氣接口，用于連接供氣軟管，防護服四周有多個單向排氣孔，防護服內(nèi)的廢氣通過單向排氣孔排出。空氣只出不進，可提高醫(yī)護人員的舒適度。

水袋置于防護服胸前口袋中，長吸管一端固定在水袋內(nèi)，另一端固定在防護服面罩一側(cè)，使用者只需微微偏頭，就可碰到吸管，解決了醫(yī)護人員穿著防護服時飲水難的問題。

三、使用原理

圖3 對實物模型進行研究分析

使用時，新鮮空氣通過空調(diào)供氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫濕度，然后通過送風(fēng)系統(tǒng)進行加壓后經(jīng)進氣管道輸送至各病房區(qū)域供氣接口端，供氣接口端連接供氣軟管。

身著氣囊式防護服的醫(yī)護人員需要通風(fēng)換氣時，可把供氣軟管接口插入帶卡槽的氣囊式防護服接口（防護服接口自帶消毒裝置），這時溫濕度適宜的新鮮空氣通過送風(fēng)系統(tǒng)及進氣軟管輸入防護服，并通過防護服各處的單向排氣孔排出。

防護服內(nèi)上衣口袋中有帶長吸管的水袋，醫(yī)護人員只要稍稍偏頭，通過延伸至頭盔內(nèi)的長吸管就能喝到水。防護服是封閉式的，空氣在防護服內(nèi)形成正壓，有利于防止病毒進入防護服。

四、實驗探究

在25℃環(huán)境下，分別穿上抗疫空調(diào)防護服與普通防護服，4 小時后進行對比。

實驗表明，同等條件下，對比普通防護服，抗疫空調(diào)防護服穿著更舒適，不會出現(xiàn)悶熱出汗、疲勞、用后有勒痕等問題，同時能方便醫(yī)護人員口渴時及時喝水。

表1 25℃環(huán)境下分別身著抗疫空調(diào)防護服與普通防護服4 小時后的對比情況

五、創(chuàng)新點

1.提出抗疫空調(diào)防護服及其保障系統(tǒng)的設(shè)計理念，并設(shè)計了抗疫空調(diào)防護服，提供了抗疫防護領(lǐng)域一項嶄新的技術(shù)方案。

2.設(shè)計了一套飲水保障系統(tǒng)，解決了穿著抗疫防護服工作的醫(yī)護人員喝水難的問題。

3.經(jīng)測試，抗疫空調(diào)防護服的安全性、舒適度更高。

（指導(dǎo)老師：易躍紅 ）

作者心聲

該作品的設(shè)計與制作培養(yǎng)了我的創(chuàng)新思維能力，提高了科學(xué)素質(zhì)，鍛煉了動手能力。雖然在作品設(shè)計制作過程中碰到過很多困難，但也讓我有了敢于向困難挑戰(zhàn)的勇氣和自信。

專家點評

從青少年發(fā)明創(chuàng)新活動方面來分析，該項目是根據(jù)當前新冠肺炎疫情周期長、形勢復(fù)雜而選定的社會熱點，屬于應(yīng)景式、集成性的創(chuàng)新實踐項目。

易暢對這個項目進行了長時間的科學(xué)探究與實踐。比如，為了解該項目當前的技術(shù)現(xiàn)狀及先進性走訪醫(yī)院，對一次性抗疫防護服的優(yōu)點和缺點進行了科學(xué)分析；還從專利數(shù)據(jù)庫中找到“突破口”進行設(shè)計與制作等。這對她個人創(chuàng)新實踐能力的提升有一定的幫助。

但是，正因為這個作品為應(yīng)景式熱點項目，它與目前在使用的國內(nèi)外醫(yī)護人員穿著的多款防護服相比，其先進性與實用性較難分辨。

建議同學(xué)們多實踐一些具有原創(chuàng)性的項目，能成長得更快、更強。