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机动卫生装备舱室微环境质量要求与评价方法研究

作　者: 王德刚
导　师: 徐新喜
学　校: 中国人民解放军军事医学科学院
专　业: 生物医学工程
关键词: 机动卫生装备 舱室微环境 指标体系 指标限值 测试评价方法
分类号: R82
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 67次
引　用: 2次
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内容摘要


机动卫生装备作为实施战伤救治、完成卫勤保障任务的重要物质基础,除机动性能、医疗功能、作业能力等战术技术指标应满足部队使用要求外,还应具备良好的舱室微环境。机动卫生装备多处于夏季、冬季的高温低温环境,热带潮湿、多微生物的环境,复杂的道路地形状况等野外恶劣条件下实施医疗救治作业,舱室微环境质量的好坏直接影响到医护人员的作业效果和伤病员伤情的恢复。同时,近年来国际生化恐怖袭击及突发性重大化学事故、灾害疫情时有发生,机动卫生装备在医学救援过程必须能够保证舱室内人员的安全性要求,其舱室生化防护措施及防护指标也是舱室微环境的重要内容。为保证舱室微环境质量,机动卫生装备舱室通常应采取有效的采暖通风、空气调节、振动控制乃至生化防护等措施,以调节舱室内环境参数、减少振动冲击影响、控制空气污染物浓度、防止有毒气体或气溶胶颗粒进入舱室,保证人员舒适性、安全性。本文在分析借鉴相关舱室的研究成果及国内外标准后,根据不同的功能和使用要求将机动卫生装备舱室微环境分为热环境、振动环境、空气环境、噪声、照明等其他物理环境以及极端生化环境五类,构建了舱室微环境指标体系,提出了各类微环境质量等级的指标限值和相应的测试方法,在理论分析的基础上建立了相应的评价方法。本文重点研究了机动卫生装备舱室热环境、振动环境和极端生化环境的质量要求与评价方法,并进行了生防急救车的试验研究,验证了所确立的指标限值和评价方法的合理性,具体内容如下:（1）在热环境方面,运用环境医学和生理学知识分析了热环境对人体生理参数的影响和人体的热舒适性机理,确定了影响舱室热环境的主要因素,揭示了人体热感觉与舱室热环境间的相互关系。在分析各类舱室热环境标准和综合评价指标后,确立了机动卫生装备舱室热环境的指标限值和测试评价方法。选取PMV综合评价指标开展了人体热舒适性的试验评价研究,验证了指标限值和评价方法的合理性。炎热夏季车厢经空调降温30min和1h时,分别对人员的卧姿、坐姿、站姿各测点热环境参数进行了测试,并进行加权处理,参考相关文献得出了人体代谢率和服装热阻,编写Matlab程序计算了各种姿态的PMV指标值,得出结论:在外界38.8℃环境条件下,经30min降温,车厢内温度到达28℃左右,卧姿伤病员的PMV值在-0.5+0.5的舒适性范围内,热舒适性较好,而医护人员和坐姿伤病员则感觉偏热;经1h降温,车厢内温度达到了25℃,医护人员和坐姿伤病员的PMV值在-0.5+0.5的舒适性范围内,医护人员的整体热舒适性较好,但PD指标表明其存在局部不舒适感,而卧姿伤病员则感觉偏凉。可以通过调节空调制冷档位、增加卧姿伤病员的服装热阻及改变送风口百叶方向来改善车厢内人员的热舒适性。（2）在振动环境方面,分析了人体振动特性和振动对人体的影响。在参考相关标准的基础上,确定了卫生技术车辆内坐姿、卧姿人体振动舒适性指标限值及相应的振动舒适性评价方法和评价等级。在汽车试验场对急救车内坐姿、卧姿伤病员振动舒适性进行了道路试验,运用DASP振动分析软件对测量数据进行处理,验证了指标限值和评价方法的合理性:即急救车以40km/h的速度在沥青路上行驶时,坐姿振动的总计权加速度均方根值为0.65 m/s2,在1.027m/s2的范围内;卧姿振动的两次计权加速度均方根值为0.39 m/s2,在1.250 m/s2的范围内,人体振动舒适性良好。（3）在极端生化环境方面,介绍了生化威胁的特点、生化防护措施及防护指标要求,提出了机动卫生装备舱室生化防护的指标限值和测试方法。运用数值模拟结果,结合层次分析法及模糊数学理论,建立了舱室安全性的评价方法,对手术方舱人员的安全性进行分析,得出结论:当舱室外存在5mg/L的HCN毒剂时,舱室内人员整体安全性属于“较安全”级以上的概率为65.4%,而“危险”和“较危险”的概率仅为0.67%,舱室的生化防护效果满足要求。此外,在空气环境方面,本文通过对舱室内空气污染物来源的分析总结出CO、CO2、SO2、NO2、H2S、NH3、CH2O、苯、总挥发性有机物（TVOCs）、可吸入颗粒物、微生物等常见空气组分,分析了各类污染物对人体健康的影响。在参考相关标准的基础上,确定了机动卫生装备舱室内空气组分浓度的指标限值,并结合热环境的研究内容确定了机动卫生装备舱室通风量的指标限值和测试方法,针对医疗舱室特点确定了机动卫生装备舱室洁净度等级。引入空气品质（IQA）的概念,介绍了客观评价、主观评价、综合评价中有代表性的方法,特别是指数评价和PDA评价指标。根据污染物的特点、污染源的强度,提出了控制舱室空气质量的措施。在噪声、照明、电磁辐射等其他环境方面,介绍了噪声、电磁辐射的来源及危害,强调了舒适光照条件的重要性。在参考相关标准的基础上,确定了机动卫生装备舱室内噪声、照度、电磁辐射的指标限值,介绍了相关的测试评价方法,特别是等效连续声级和烦恼指数等噪声评价指标。本文的研究成果被国家军用标准《野战卫生舱室微环境质量要求与评价方法》所采用。

全文目录


摘要  12-14
Abstract  14-17
第1章 绪论  17-28
  1.1 引言  17-18
    1.1.1 机动卫生装备  17
    1.1.2 舱室微环境  17-18
  1.2 机动卫生装备舱室微环境  18-19
  1.3 机动卫生装备舱室微环境指标体系  19-20
  1.4 舱室微环境的国内外研究现状  20-27
    1.4.1 热环境  20-22
    1.4.2 振动环境  22-23
    1.4.3 空气环境  23-25
    1.4.4 噪声和光照环境  25
    1.4.5 电磁辐射环境  25-26
    1.4.6 极端生化环境  26-27
  1.5 本课题的研究意义和主要研究内容  27-28
    1.5.1 研究意义  27
    1.5.2 主要研究内容  27-28
第2章 热环境  28-54
  2.1 引言  28
  2.2 人体体温特征  28-29
    2.2.1 人体的产热过程  28
    2.2.2 人体的散热过程  28
    2.2.3 体温生理指标及测定  28-29
  2.3 人体的热舒适状态  29-30
    2.3.1 热舒适的定义  29-30
    2.3.2 人体的热平衡方程  30
  2.4 舱室热环境影响因素  30-34
    2.4.1 空气温度  30-31
    2.4.2 空气相对湿度  31
    2.4.3 空气流速  31
    2.4.4 平均辐射温度  31-32
    2.4.5 新陈代谢率  32-33
    2.4.6 服装热阻  33
    2.4.7 其他因素  33-34
    2.4.8 通风量与换气量  34
  2.5 舱室热环境参数相关标准  34-35
  2.6 机动卫生装备舱室热环境质量要求（指标限值）  35
  2.7 热环境参数测试仪器  35-37
    2.7.1 空气温度计  35-36
    2.7.2 空气流速测量仪  36
    2.7.3 相对湿度测量仪  36
    2.7.4 平均辐射温度测量仪  36-37
    2.7.5 多功能测试仪器  37
  2.8 舱室热感觉综合评价指标  37-41
    2.8.1 PMV-PPD指标  37-39
    2.8.2 有效温度  39-40
    2.8.3 当量温度t_(eq)  40
    2.8.4 过渡活动状态的热舒适指标RWI和HDR  40-41
  2.9 机动卫生装备舱室热环境与人体热舒适性试验评价研究  41-52
    2.9.1 试验对象  42
    2.9.2 试验条件  42-43
    2.9.3 试验仪器  43
    2.9.4 测试部位  43-44
    2.9.5 测试结果  44-46
    2.9.6 环境参数的加权平均  46-47
    2.9.7 PMV指标的计算公式  47-48
    2.9.8 人体相关参数的确定  48
    2.9.9 其他参数的确定  48-49
    2.9.10 PMV值计算结果  49
    2.9.11 人体热舒适性评价分析  49-52
    2.9.12 冬季热舒适性的预测分析  52
  2.10 本章小结  52-54
第3章 振动环境  54-70
  3.1 引言  54
  3.2 振动舒适性理论  54-55
  3.3 人体振动特性  55-57
    3.3.1 人体轴坐标系  55
    3.3.2 人体振动的物理参数  55-57
  3.4 人体振动舒适性指标相关标准  57
  3.5 机动卫生装备乘坐（卧）振动舒适性质量要求（指标限值）  57-59
    3.5.1 指标限值  57
    3.5.2 非B级路面坐姿振动的换算方法  57-58
    3.5.3 仪器设备振动要求  58-59
  3.6 坐姿人体振动舒适性评价方法  59-60
    3.6.1 一次计权公式  59-60
    3.6.2 总计权加速度公式  60
    3.6.3 坐姿舒适性评价  60
  3.7 卧姿人体振动舒适性评价方法  60-63
    3.7.1 卧姿人体振动舒适性研究概况  60-61
    3.7.2 卧姿人体振动舒适性评价  61-63
  3.8 机动卫生装备乘坐（卧）振动舒适性试验评价研究  63-69
    3.8.1 试验设备  63-64
    3.8.2 试验道路  64
    3.8.3 试验条件  64
    3.8.4 试验方法  64
    3.8.5 试验数据分析  64-69
  3.9 本章小结  69-70
第4章 空气环境  70-88
  4.1 引言  70
  4.2 舱室空气污染物的来源  70-71
    4.2.1 舱室内人员活动  70
    4.2.2 材料和设施  70
    4.2.3 生物性污染  70-71
    4.2.4 舱室外大气污染  71
    4.2.5 非常规舱室的污染  71
  4.3 各种空气组分及对人体的影响  71-75
    4.3.1 一氧化碳（CO）  71
    4.3.2 二氧化碳（CO_2）  71-72
    4.3.3 二氧化硫（SO_2）  72
    4.3.4 二氧化氮（NO_2）  72
    4.3.5 硫化氢(H_2S)  72-73
    4.3.6 甲醛（CH_2O）  73
    4.3.7 氨（NH_3）  73
    4.3.8 苯  73-74
    4.3.9 总挥发性有机化合物（TVOCs）  74
    4.3.10 可吸入颗粒物  74-75
    4.3.11 微生物  75
  4.4 通风量  75-76
  4.5 相关标准的指标限值  76-78
    4.5.1 空气组分  76
    4.5.2 菌落数  76-77
    4.5.3 洁净度  77
    4.5.4 通风量  77-78
  4.6 机动卫生装备舱室空气环境指标限值  78-79
    4.6.1 空气组分  78
    4.6.2 洁净度与可吸入颗粒物  78
    4.6.3 菌落数  78
    4.6.4 通风量  78-79
  4.7 几种常见污染物的测试方法  79-83
    4.7.1 空气污染物的采样  79
    4.7.2 气态有机物的测定  79-80
    4.7.3 可吸入颗粒物的测定  80-81
    4.7.4 菌落数的测定  81
    4.7.5 通风量的测定  81-82
    4.7.6 新风量与换气效率的测定  82-83
  4.8 舱室空气质量的评价方法  83-86
    4.8.1 客观评价  84-85
    4.8.2 主观评价  85-86
    4.8.3 综合评价  86
  4.9 舱室内空气质量的控制  86-87
  4.10 本章小结  87-88
第5章 其他环境  88-95
  5.1 引言  88
  5.2 噪声  88-91
    5.2.1 噪声的危害  88
    5.2.2 噪声的来源  88-89
    5.2.3 相关标准的指标限值  89
    5.2.4 机动卫生装备舱室噪声指标限值  89
    5.2.5 评价与测试方法  89-91
  5.3 照明  91-92
    5.3.1 照明环境对人体的影响  91
    5.3.2 相关标准的指标限值  91-92
    5.3.3 机动卫生装备舱室光照度指标限值  92
    5.3.4 测试评价方法  92
  5.4 电磁辐射  92-94
    5.4.1 电磁辐射的危害  92-93
    5.4.2 电磁辐射的来源  93
    5.4.3 相关标准的指标限值  93
    5.4.4 机动卫生装备舱室电磁辐射环境指标限值  93-94
    5.4.5 测试评价方法  94
  5.5 本章小结  94-95
第6章 极端生化环境  95-104
  6.1 引言  95
  6.2 生化威胁  95
  6.3 防护措施  95-96
  6.4 防护指标  96-97
    6.4.1 国外相关防护指标  96
    6.4.2 国内相关防护指标  96-97
  6.5 机动卫生装备舱室生化防护指标限值  97
    6.5.1 基本要求  97
    6.5.2 生物防护指标  97
    6.5.3 化学防护指标  97
  6.6 生化防护测试方法  97-98
    6.6.1 超压防护  97-98
    6.6.2 负压防护  98
  6.7 机动卫生装备舱室生化防护安全性评价  98-103
    6.7.1 评价方法  98-100
    6.7.2 评价对象  100-101
    6.7.3 人员安全性分析  101-103
  6.8 本章小结  103-104
第7章 结论与展望  104-107
  7.1 主要结论  104-105
  7.2 工作展望  105-107
参考文献  107-114
文献综述  114-119
攻读硕士学位期间取得的学术成果  119-128
  发表论文  119
  在学期间参与的科研项目  119-128
作者简历  128-129
致谢  129

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