疫情防控︱島津CT帶您揭開口罩呼吸閥的秘密
作者:管理員 來源:島津 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2020-03-24 15:57
2020年，新春伊始，疫情肆虐，專家給出三條妙方：隔離、口罩、勤洗手。一時(shí)之間，口罩成為生活必需品，全民開始了口罩科普。其中有呼吸閥的口罩由于其結(jié)構(gòu)有異于其他普通口罩，安全性成為爭論焦點(diǎn)。究竟口罩呼吸閥結(jié)構(gòu)如何？如何判斷呼吸閥口罩是否合格？小編通過島津微焦點(diǎn)X射線CT系統(tǒng)對一款帶有呼吸閥的KN95口罩進(jìn)行全面解析，帶您一窺呼吸閥的秘密，解答您的疑問。
（一）呼吸閥口罩外觀透視及CT效果
我們選用了一款帶有呼吸閥的口罩，如圖1所示。讓我們先給它拍一個(gè)X光片，看看口罩整體的透視效果（圖2）。
圖1 口罩外觀圖
圖2 口罩透視圖
平面圖看不出所以然？
別急，讓我們看看CT掃描后的口罩的CT 3D效果圖。
通過顏色渲染一下（圖4），是不是更清楚啦！
（二）口罩呼吸閥結(jié)構(gòu)解析
原來，口罩上的呼吸閥在呼氣時(shí)閥片彈開，吸氣或不使用時(shí)閉合。通過結(jié)構(gòu)CT橫截面動(dòng)畫展示，可以看到此款口罩在不使用時(shí)，閥片和塑料部分是閉合的，說明這是一款合格的口罩。如下圖5所示。
如果此時(shí)連接3D打印機(jī)，可以直接把呼吸閥打印出來（圖6），逆向工程在CT機(jī)的幫助下，變得如此簡單。
通過掃描出的CT圖像進(jìn)行多維度的數(shù)據(jù)分析，我們可以從多個(gè)角度來看呼吸閥的產(chǎn)品品質(zhì)，判斷其質(zhì)量是否可靠。
（一）從設(shè)計(jì)物/實(shí)物對比看呼吸閥產(chǎn)品品質(zhì)
如果生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能和設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的產(chǎn)品完全一致，那么消費(fèi)者就能戴上完美的口罩。通過掃描出來的CT三維數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)件CAD數(shù)據(jù)或者相同產(chǎn)品的CT三維數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證實(shí)際生產(chǎn)出來的產(chǎn)品和理想中設(shè)計(jì)的產(chǎn)品偏差是否在允許公差范圍內(nèi)，比常規(guī)方法效率更高。圖5是通過掃描兩個(gè)相同產(chǎn)品的口罩呼吸閥進(jìn)行比較。通過不同顏色對應(yīng)不同數(shù)據(jù)展示分析效果，結(jié)果顯示兩個(gè)產(chǎn)品的尺寸偏差值在+/-0.01mm之間(如果偏差為0是最好的，表示兩個(gè)產(chǎn)品外觀尺寸完全一致)。
（二）從壁厚分析看呼吸閥產(chǎn)品品質(zhì)
產(chǎn)品厚薄不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用舒適性。使用壁厚分析功能可以很容易用于數(shù)據(jù)分析及整理，在CT三維數(shù)據(jù)上自動(dòng)定位壁厚的位置，計(jì)算出壁厚然后用顏色顯示分析結(jié)果。圖6是口罩呼吸閥的壁厚分析效果圖，圖7是口罩呼吸閥的壁厚分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示最大壁厚2.377mm，壁厚偏差0.492mm。
（三）從孔隙/夾雜物分析看呼吸閥產(chǎn)品品質(zhì)
在呼吸閥中有孔隙和雜質(zhì)。這也影響產(chǎn)品質(zhì)量的。如果孔隙過多，有漏氣的風(fēng)險(xiǎn)。而含有雜質(zhì)，會(huì)不會(huì)是對人體有害呢。
圖8是帶有孔隙的口罩呼吸閥CT橫截面結(jié)構(gòu)圖，紅色圓圈標(biāo)注的黑色區(qū)域就是孔隙。
使用專用軟件分析孔隙缺陷，計(jì)算出孔隙缺陷分布效果圖（圖9）。使用不同顏色標(biāo)注不同大小體積的孔隙。最大孔隙體積是0.04919mm³。圖10是口罩呼吸閥CT孔隙缺陷統(tǒng)計(jì)圖，統(tǒng)計(jì)出材料總體積是4672.64209mm³，孔隙缺陷總體積1.19039mm³，孔隙缺陷百分比0.03%。
圖11是帶有雜質(zhì)的口罩呼吸閥CT橫截面結(jié)構(gòu)圖，紅色圓圈標(biāo)注的白色區(qū)域就是雜質(zhì)。
使用專用軟件分析雜質(zhì)，計(jì)算出雜質(zhì)分布效果圖（圖12）。使用不同顏色標(biāo)注不同大小體積的雜質(zhì)。最大雜質(zhì)體積是0.19562mm³。圖13是口罩呼吸閥CT雜質(zhì)統(tǒng)計(jì)圖，統(tǒng)計(jì)出材料總體積是4669.68066mm³，雜質(zhì)總體積4.04604mm³，雜質(zhì)百分比0.09%。
圖13口罩呼吸閥CT雜質(zhì)統(tǒng)計(jì)圖
綜上所述，好的口罩上的呼吸閥閥片是閉合的，但是在CT掃描結(jié)果中發(fā)現(xiàn)有孔隙及雜質(zhì)缺陷。通過島津微焦點(diǎn)X射線CT系統(tǒng)掃描后可以做3D打�。嫦蚬こ蹋�、創(chuàng)建設(shè)計(jì)件/實(shí)物比較、壁厚分析和孔隙/夾雜物缺陷分析等功能，提高產(chǎn)品性能，控制產(chǎn)品品質(zhì)。
最后大家清楚了吧，由于在呼氣時(shí)單向閥打開排氣，氣體直接排出到空氣中，所以患有傳染病的病人是不能佩戴這種有呼吸閥的口罩喲。
透視及CT——呼吸閥結(jié)構(gòu)全掌握
圖3 口罩CT 3D圖
圖4 口罩CT渲染3D圖
圖5 口罩呼吸閥CT橫截面結(jié)構(gòu)圖
圖6 口罩呼吸閥CT渲染3D圖
數(shù)據(jù)分析——呼吸閥質(zhì)量看清楚
圖5 兩個(gè)口罩呼吸閥產(chǎn)品比較分析圖
圖6 口罩呼吸閥的壁厚分析效果圖
圖7 口罩呼吸閥的壁厚分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
圖8 口罩呼吸閥CT橫截面結(jié)構(gòu)圖（有孔隙）
圖9 口罩呼吸閥CT孔隙缺陷分布圖
圖10 口罩呼吸閥CT孔隙缺陷統(tǒng)計(jì)圖
圖11 口罩呼吸閥CT橫截面結(jié)構(gòu)圖（有雜質(zhì)）
圖12 口罩呼吸閥CT雜質(zhì)分布圖