抗疫空调防护服及其保障系统

◆湖南省宁乡市第十一高级中学 易 畅

本期点评专家

谭迪熬 中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

在新冠肺炎疫情暴发期间，医护人员不仅工作量巨大，身着防护服的他们还要忍受闷热、潮湿的工作环境。由于工作时间长，脱下防护服后，他们的脸上还会出现很深的勒痕。看到这一幕，我就想：我能为他们做点什么吗？

在老师的指导下，我走访了附近医院的医护人员，翻阅了很多有关防护服的资料。目前，用于抗疫的防护服种类繁多，大多数为一次性抗疫防护服，其结构简单，成本相对较低，具备一定的防护能力，但存在很多缺点，比如舒适性差，长时间使用会闷热出汗、易疲劳等。

我从专利数据库中得到启发，想设计出一种抗疫空调防护服及其保障系统。经查新，目前除了单独的普通防护服套装设计外，还有气囊式防护服的设计，部分设计利用风机吸入防护服外经消毒后的气体，然后通入防护服内。但这种防护服风险较大，成本高。

目前，尚未有利用外界空调换气系统通过管道为防护服输送新鲜且温湿度适宜的空气、提高医护人员舒适度的装置。

一、设计思路

我想把防护服设计成气囊密闭式的，防止将医护人员身体勒得太紧导致不适。另外，医护人员在防护服内密闭的环境下需要通风换气，且该过程不能直接在病房内进行，所以考虑通过管道将新鲜空气加压输入防护服，并将产生的废气通过防护服上的单向排气孔排出防护服。

为了有效防护，普通防护服会将医护人员的面部勒得很紧，医护人员口渴时也不方便喝水。我设计的防护服内部为密闭空间，可事先在防护服内部设置带长吸管的水袋，便于医护人员喝水。抗疫空调防护服及其保障系统的设计如图1、图2。

图1 抗疫空调防护服及其保障系统结构示意图

图2 抗疫空调防护服保障系统结构示意图

二、系统结构

抗疫空调防护服及其保障系统主要由空调供气系统、送风系统、供气软管、防护服主体、饮用水保障系统等组成。

空调供气系统主要用于提供适宜温湿度的新鲜空气。

送风系统包括加压风机、送风管道、供气接口，主要用于把空调供气系统提供的温湿度适宜的新鲜空气加压后，通过管道输送到医院内各病房区域。送风管道连接各个病房，在各病房适当位置设置供气接口，供气接口内置单向供气阀，用于连接供气软管。

供气软管一端连接病房内的供气接口，另一端连接气囊式防护服进气接口，将新鲜空气从病房区管道内输送至医护人员的防护服主体内。新鲜空气通过送风系统及供气软管单向输入防护服，只进不出。

防护服为气囊式密封防护服，防护服腰部配备一个带消毒防护装置的进气接口，用于连接供气软管，防护服四周有多个单向排气孔，防护服内的废气通过单向排气孔排出。空气只出不进，可提高医护人员的舒适度。

水袋置于防护服胸前口袋中，长吸管一端固定在水袋内，另一端固定在防护服面罩一侧，使用者只需微微偏头，就可碰到吸管，解决了医护人员穿着防护服时饮水难的问题。

三、使用原理

图3 对实物模型进行研究分析

使用时，新鲜空气通过空调供气系统调节温湿度，然后通过送风系统进行加压后经进气管道输送至各病房区域供气接口端，供气接口端连接供气软管。

身着气囊式防护服的医护人员需要通风换气时，可把供气软管接口插入带卡槽的气囊式防护服接口（防护服接口自带消毒装置），这时温湿度适宜的新鲜空气通过送风系统及进气软管输入防护服，并通过防护服各处的单向排气孔排出。

防护服内上衣口袋中有带长吸管的水袋，医护人员只要稍稍偏头，通过延伸至头盔内的长吸管就能喝到水。防护服是封闭式的，空气在防护服内形成正压，有利于防止病毒进入防护服。

四、实验探究

在25℃环境下，分别穿上抗疫空调防护服与普通防护服，4 小时后进行对比。

实验表明，同等条件下，对比普通防护服，抗疫空调防护服穿着更舒适，不会出现闷热出汗、疲劳、用后有勒痕等问题，同时能方便医护人员口渴时及时喝水。

表1 25℃环境下分别身着抗疫空调防护服与普通防护服4 小时后的对比情况

五、创新点

1.提出抗疫空调防护服及其保障系统的设计理念，并设计了抗疫空调防护服，提供了抗疫防护领域一项崭新的技术方案。

2.设计了一套饮水保障系统，解决了穿着抗疫防护服工作的医护人员喝水难的问题。

3.经测试，抗疫空调防护服的安全性、舒适度更高。

（指导老师：易跃红 ）

作者心声

该作品的设计与制作培养了我的创新思维能力，提高了科学素质，锻炼了动手能力。虽然在作品设计制作过程中碰到过很多困难，但也让我有了敢于向困难挑战的勇气和自信。

专家点评

从青少年发明创新活动方面来分析，该项目是根据当前新冠肺炎疫情周期长、形势复杂而选定的社会热点，属于应景式、集成性的创新实践项目。

易畅对这个项目进行了长时间的科学探究与实践。比如，为了解该项目当前的技术现状及先进性走访医院，对一次性抗疫防护服的优点和缺点进行了科学分析；还从专利数据库中找到“突破口”进行设计与制作等。这对她个人创新实践能力的提升有一定的帮助。

但是，正因为这个作品为应景式热点项目，它与目前在使用的国内外医护人员穿着的多款防护服相比，其先进性与实用性较难分辨。

建议同学们多实践一些具有原创性的项目，能成长得更快、更强。