◆湖南省寧鄉(xiāng)市第十一高級(jí)中學(xué) 易 暢

本期點(diǎn)評(píng)專家

譚迪熬 中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專家咨詢工作委員會(huì)首任專家，中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，科技創(chuàng)新教育特級(jí)教師，教育部國(guó)培計(jì)劃專家?guī)鞂＜摇?/p>

在新冠肺炎疫情暴發(fā)期間，醫(yī)護(hù)人員不僅工作量巨大，身著防護(hù)服的他們還要忍受悶熱、潮濕的工作環(huán)境。由于工作時(shí)間長(zhǎng)，脫下防護(hù)服后，他們的臉上還會(huì)出現(xiàn)很深的勒痕。看到這一幕，我就想：我能為他們做點(diǎn)什么嗎？

在老師的指導(dǎo)下，我走訪了附近醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員，翻閱了很多有關(guān)防護(hù)服的資料。目前，用于抗疫的防護(hù)服種類繁多，大多數(shù)為一次性抗疫防護(hù)服，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低，具備一定的防護(hù)能力，但存在很多缺點(diǎn)，比如舒適性差，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)悶熱出汗、易疲勞等。

我從專利數(shù)據(jù)庫(kù)中得到啟發(fā)，想設(shè)計(jì)出一種抗疫空調(diào)防護(hù)服及其保障系統(tǒng)。經(jīng)查新，目前除了單獨(dú)的普通防護(hù)服套裝設(shè)計(jì)外，還有氣囊式防護(hù)服的設(shè)計(jì)，部分設(shè)計(jì)利用風(fēng)機(jī)吸入防護(hù)服外經(jīng)消毒后的氣體，然后通入防護(hù)服內(nèi)。但這種防護(hù)服風(fēng)險(xiǎn)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(hù)服輸送新鮮且溫濕度適宜的空氣、提高醫(yī)護(hù)人員舒適度的裝置。

一、設(shè)計(jì)思路

我想把防護(hù)服設(shè)計(jì)成氣囊密閉式的，防止將醫(yī)護(hù)人員身體勒得太緊導(dǎo)致不適。另外，醫(yī)護(hù)人員在防護(hù)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?jī)?nèi)進(jìn)行，所以考慮通過管道將新鮮空氣加壓輸入防護(hù)服，并將產(chǎn)生的廢氣通過防護(hù)服上的單向排氣孔排出防護(hù)服。

為了有效防護(hù)，普通防護(hù)服會(huì)將醫(yī)護(hù)人員的面部勒得很緊，醫(yī)護(hù)人員口渴時(shí)也不方便喝水。我設(shè)計(jì)的防護(hù)服內(nèi)部為密閉空間，可事先在防護(hù)服內(nèi)部設(shè)置帶長(zhǎng)吸管的水袋，便于醫(yī)護(hù)人員喝水。抗疫空調(diào)防護(hù)服及其保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖1、圖2。

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

圖2 抗疫空調(diào)防護(hù)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(hù)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(hù)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(jī)、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(gè)病房，在各病房適當(dāng)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?jī)?nèi)的供氣接口，另一端連接氣囊式防護(hù)服進(jìn)氣接口，將新鮮空氣從病房區(qū)管道內(nèi)輸送至醫(yī)護(hù)人員的防護(hù)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(hù)服，只進(jìn)不出。

防護(hù)服為氣囊式密封防護(hù)服，防護(hù)服腰部配備一個(gè)帶消毒防護(hù)裝置的進(jìn)氣接口，用于連接供氣軟管，防護(hù)服四周有多個(gè)單向排氣孔，防護(hù)服內(nèi)的廢氣通過單向排氣孔排出?？諝庵怀霾贿M(jìn)，可提高醫(yī)護(hù)人員的舒適度。

水袋置于防護(hù)服胸前口袋中，長(zhǎng)吸管一端固定在水袋內(nèi)，另一端固定在防護(hù)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(hù)人員穿著防護(hù)服時(shí)飲水難的問題。

三、使用原理

圖3 對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行研究分析

使用時(shí)，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(jìn)行加壓后經(jīng)進(jìn)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(hù)服的醫(yī)護(hù)人員需要通風(fēng)換氣時(shí)，可把供氣軟管接口插入帶卡槽的氣囊式防護(hù)服接口（防護(hù)服接口自帶消毒裝置），這時(shí)溫濕度適宜的新鮮空氣通過送風(fēng)系統(tǒng)及進(jìn)氣軟管輸入防護(hù)服，并通過防護(hù)服各處的單向排氣孔排出。

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

四、實(shí)驗(yàn)探究

在25℃環(huán)境下，分別穿上抗疫空調(diào)防護(hù)服與普通防護(hù)服，4 小時(shí)后進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)表明，同等條件下，對(duì)比普通防護(hù)服，抗疫空調(diào)防護(hù)服穿著更舒適，不會(huì)出現(xiàn)悶熱出汗、疲勞、用后有勒痕等問題，同時(shí)能方便醫(yī)護(hù)人員口渴時(shí)及時(shí)喝水。

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

五、創(chuàng)新點(diǎn)

1.提出抗疫空調(diào)防護(hù)服及其保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，并設(shè)計(jì)了抗疫空調(diào)防護(hù)服，提供了抗疫防護(hù)領(lǐng)域一項(xiàng)嶄新的技術(shù)方案。

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

3.經(jīng)測(cè)試，抗疫空調(diào)防護(hù)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(jì)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(dòng)手能力。雖然在作品設(shè)計(jì)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(diǎn)評(píng)

從青少年發(fā)明創(chuàng)新活動(dòng)方面來分析，該項(xiàng)目是根據(jù)當(dāng)前新冠肺炎疫情周期長(zhǎng)、形勢(shì)復(fù)雜而選定的社會(huì)熱點(diǎn)，屬于應(yīng)景式、集成性的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目。

易暢對(duì)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的科學(xué)探究與實(shí)踐。比如，為了解該項(xiàng)目當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀及先進(jìn)性走訪醫(yī)院，對(duì)一次性抗疫防護(hù)服的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了科學(xué)分析；還從專利數(shù)據(jù)庫(kù)中找到“突破口”進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作等。這對(duì)她個(gè)人創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升有一定的幫助。

但是，正因?yàn)檫@個(gè)作品為應(yīng)景式熱點(diǎn)項(xiàng)目，它與目前在使用的國(guó)內(nèi)外醫(yī)護(hù)人員穿著的多款防護(hù)服相比，其先進(jìn)性與實(shí)用性較難分辨。

建議同學(xué)們多實(shí)踐一些具有原創(chuàng)性的項(xiàng)目，能成長(zhǎng)得更快、更強(qiáng)。