一、转化背景

随着制造业和实体经济的快速发展以及工业化、城镇化的不断推进，目前我国劳动者患职业病的风险依然十分严峻。职业病防治涉及多个行业，从传统能源化工行业、新兴产业再到第三产业，都存在不同程度的职业病危害，其中煤炭、冶金、有色金属、机械、化工等行业最为突出。职业病危害主要以粉尘为主，职业病患者主要以尘肺病为主，尘肺病患者的数量占全部职业病人数的比例逐年增加。2024年4月25日，国家卫健委召开新闻发布会，提到尘肺病多年以来一直是我国报告数量最多的职业病，约占所有报告职业病的90%。截至2023年底，全国累计报告职业性尘肺病患者约93.4万人，现存活的职业性尘肺病患者约有45万人。

当前全国乃至全球仍未有一种方案能够有效解决高粉尘环境的问题，佩戴个人防护面罩就成为了在高粉尘环境下工作者的最后一道防线。目前使用最广泛的自吸式防护面罩，由于其低防护因数、低容尘量和高呼吸阻力，应用效果较差，面对严重的高粉尘环境，其防护效果微乎其微。因此，如何为在高粉尘环境下作业的工作者设计一款穿戴便捷、高效过滤的呼吸防护设备显得尤为重要。

二、转化主体

项目团队主要由陕西工业职业技术学院不同专业学科的专任教师及学生组成。团队自2019年9月创建以来，聚焦传统个人呼吸防护装备智能化改造、医疗工作者个人防护装备的国产替代产品的研制等事关一线工作者个人安全防护的实际问题。项目团队依托陕西工业职业技术学院陕西省劳模、工匠职工创新工作室积极对接陕西省总工会，解决一线劳动者的防护需求。团队以“做服务工匠的工匠，做服务劳模的劳模”为宗旨，深入生产制造一线，以应用需求为导向，开展重大技术攻关及成果转化落地。

项目团队获陕西省高等学校科学技术三等奖1项，陕西省机械工程学会科学技术三等奖1项，授权各类专利30余项，获第二届秦创原高价值专利大赛优胜奖1项，参加各类创新创业比赛获国家级奖项3项，省级奖项11项。其中两名学生被深圳科创学院录取，并获得天使轮融资，成立了深圳市腰果智能创新科技有限公司，现担任公司CTO。

图1 中国教科文卫体工会彭晶部长考察团队成果转化情况

三、主要做法

（一）防护服配套穿戴式智能新风防护系统

该产品是针对新冠疫情事件中所暴露的医护及其他一线人员个人防护用具功能单一、防护性能不足、穿戴舒适性差等问题设计的一种模块化的穿戴式智能新风防护系统，包含智能过滤送风模块、视觉辅助显示模块、贴身背负装具等数个功能模块。整个系统通过背负装具可穿戴于医用防护服外，智能过滤送风模块可将外界空气过滤后分别输送给防护服、护目镜和面罩内可有效改善防护服闷热积汗、护目镜起雾及面罩呼吸不畅等现象；视觉显示模块可实时显示送风模块滤芯寿命、风量大小等信息；背负装具设置有快拆卡扣，遇到突发情况可快速将智能新风防护系统从防护服上解脱。

图2 智能新风防护系统

项目团队疫情期间利用陕西工业职业技术学院装备制造业的学科优势，以一线工作者的实际需求为导向，快速制定了系统研制方案并创新设计了双风道正压防护系统及视觉辅助显示模块，为抗击新冠疫情，贡献了“陕工力量”。

（二）智能送风呼吸器的研制与推广

该产品是针对在高粉尘环境下工作的工作者所佩戴的传统防护面罩存在气密性差、过滤效率低、功能单一及长时佩戴呼吸不畅等问题设计的一款便携式智能送风呼吸器。该呼吸器包含人机交互界面、滤芯自清洁模块、智能报警模块及云平台等多个功能模块。技术优势如下：

1.自主送风系统：风量实时调节，最大送风量不小于120L/min；送风噪声不大于60dB；

2.多级复合过滤系统：采用活性炭、无纺布、BFE99三层复合滤芯结构，可过滤99%的0.1μm以上的颗粒物，滤芯结构轻巧容易更换；

3.自清洁系统：当呼吸阻力大于设定值时，可启动自清洁刮板，刮除滤芯表面灰尘，延长滤芯使用寿命；

4.云端操作系统：将设备的数据在阿里云平台进行实时显示，搭建设备云端管理平台，可进行远程操控。

项目团队依托陕西省劳模、工匠职工创新工作室积极对接全国劳模创新工作室，进行成果推广宣传，不断调研一线劳动者的个人防护装备的使用情况及存在的迫切问题，从实际出发，在智能新风防护系统的基础上进行模块重组研制了该款智能送风呼吸器，可很好满足职业性尘肺病预防需求，打破国外垄断，降低产品价格。

四、转化成果

贵州黔山贵珍农业发展（集团）有限公司与项目团队于就该公司在农产品加工、运输过程中，一线员工个人呼吸防护装备的研制与应用开展了相关业务合作。本次合作研发的智能送风呼吸器是在图6d样机基础上创新设计了三层复合滤芯结构，在保证过滤效率的同时，可进行滤芯的便捷更换；同时，考虑到工人工作环境的温度高，湿度大等因素，该产品还增设了除湿功能和滤芯自清洁功能，可有效延长滤芯的使用寿命，减少滤芯更换频次。

本次项目合作开发的智能送风呼吸器主要对标的是3M公司的同类产品，公司在使用合作研发的智能送风呼吸器后可有效改善工人的工作环境，提高工人的工作效率。该款产品的综合参数与国外同类产品持平，且在智能化方面超过了国外同类产品，可以实现国产替代。项目合作开发的智能送风呼吸器为公司节省了100余万的设备采购费用，直接经济效益达600余万元。

五、经验总结

（一）关键要素

团队组建：团队成员来自不同学科不同专业，呼吸器设备的研制过程需要团队各司其职，相互沟通。团队成员形成专业互补，目标一致，才能拧成一股绳，集中攻克技术难点。同时，团队要秉持初心，为一线劳动者打造质优价廉的国产替代产品。

功能模块化：从疫情期间设计的智能新风防护系统到现在的智能送风呼吸器，之所以可以做到产品的快速更新离不开前期的模块化设计，针对不同的应用场景可以进行功能模块的删减或者重新组合，加速产品迭代和技术储备。

依托劳模创新工作室进行产品的调研与反馈：产品的好坏归根结底是用户说了算，因此，项目在设计之初做了大量的前期调研，包括产品功能，穿戴方式及使用时间。通过调研得到大量的用户反馈，再进行产品功能的优化和升级，这样可以极大地提高研发效率。

（一）不足之处

复合滤芯材料的研制：呼吸器过滤效果的直接影响因素就是所使用的滤芯材料，目前项目团队专注于功能研发，对滤芯材料的研发仅限于不同材料的选用和叠加。需要进一步对复合滤芯材料进行开发。

物联网通信干扰问题：团队研制的呼吸器搭载了GPS和北斗定位模块，并为企业用户搭建了云端控制平台，但鉴于煤矿等行业多数处于地下几十到上百米的位置，数据传输会受到严重干扰，未来需要考虑在井下搭建智能互联平台。

（三）未来举措

通过研究新型复合滤芯材料技术，进一步提高滤芯的过滤效率，并且通过定点磁吸结构降低复合滤芯对呼吸阻力的影响。利用5G通信技术，搭建设备物联网平台，实现设备的远程控制和实时定位。同时继续加强与劳模工作室的对接，拓展产品应用范围，并通过省级工会对接全国总工会进行全国范围的推广，扩大市场份额，惠及全国劳动者。

六、推广应用

国家对职业安全和保护的法律规定将推动市场需求增长，世界各国政府正在制定更严格的职业健康和安全的法律法规，要求企业向在危险环境中工作的人员提供必要的呼吸防护装备。未来随着配备呼吸防护装备成为各行业危险环境工作的强制要求的举措落地，将推动对电动送风过滤式呼吸器产品的需求爆发增长。