在今年五月间SARS疫情在我们国家发展很快，全国各地受到不同程度的影响，这也打乱了我们的正常教学秩序，被迫停课在家。在家的日子轻松，看电视的时间相应也多了，我关注有关非典疫情的各方面报道。
由一些研究性和经验性的报道可知，非典传染性很强，主要传播途径是通过近距离接触时飞沫，以及病人呼出的带有病毒的气体传播。目前最直接的办法是将患者隔离，但患者之间、患者与医护人员之间，无法完全隔离。医护人员只能穿上笨重的隔离服，戴上厚厚的口罩，将病人呼出的带有病毒的气体拒之体外。这种方法非但不方便且效果也不是太理想，要不为什么感染了那么多医护人员呢？通风是一种方法，但是不管是开窗通风还是安装排风扇，病人呼出的气体都不能及时全部地排到室外。（而且在南方的盛夏，北方的严冬开窗通风实现有困难。）
为解决上述问题，我想了许久，最后想了一个办法，就是将病人的呼吸分离，病人呼出的气体是带有病毒的，如果把病人呼出的气体直接导入大气，被大气稀释，（或统一进行消毒处理）这就等于切断了污染原，使病房内的空气保持在没有病毒污染的状况下，可以避免医务人员及病人之间的感染，医务人员也可脱下笨重的防护服正常地工作。而对病人自身的健康也有益。
我首先用防护面罩改造成一个简易装置，能够实现呼吸分离。我把这个想法和实验告诉了我的父母和我的老师，他们都认为是一个好办法。为实现这个想法，在老师的帮助和指导下做了一个装置，如图1所示：
该装置能够实现呼吸分离。我们起了个名字叫呼吸分离器，该装置包括一个面罩和两个分别用于吸气和呼气的气管。在呼气管上装有一个呼气单向阀，在吸气管上装有一个吸气单向阀。凭借呼吸压大于大气压的原理，在呼气时，呼气阀打开吸气阀关闭；吸气时，吸气阀打开呼气阀关闭，而呼气管通向室外，吸气管可放在室外或直接放在室内，但必须保证是在干净的环境中。从理论上讲，这时室内的气体是干净的，病人、健康人在病房内吸不到被污染的气体，不会受到病毒的感染。
具体到该装置的单向阀，我想选用一种灵活方便，容易制作的阀，通过查阅有关书籍，我认为化工辞典中介绍的摇瓣式（也称摇板式）单向阀适合该装置，由于该阀两端要与气管连接，所以结构如图示：
该阀由四部分组成：阀座、阀盖、膜片、金属管（便于与气管连接）。呼气阀A端通过气管接呼吸面罩；B端接气管直接通向室外。以呼气单向阀为例，工作原理为：呼气时，由于呼气压大于大气压，PA>PB（PB等于大气压），膜片打开，呼出的气体从A端流向B端通过连接的气管，直接通向室外。实现了呼出的气体直接全部导向室外的目的。
当人们在平静状态下呼吸时，呼气压较大气压高约133~266帕，吸气压较大气压低约133~266帕，由于呼气压和吸气压与大气压的差值基本一致，故吸气单向阀采用与呼气单向阀同样的结构，相同的尺寸。安装方向相反。
以后我和老师对该装置进行了改造，面罩上带有吸氧接口，在病人需要时可方便地进行吸氧。根据老师建议在面罩上安装微型麦克风，以方便医患交流。为了满足实用、舒适和便于医护人员对病人观察的需要，选用医用的充气式透明面罩，气管暂选用医用胶管（内径14mm）。改造后的装置如图2：
最后做了多次模拟实验，在实验中我、我的老师、我的父母都戴着呼吸分离器进行体验。实验证明能够实现呼吸分离。两单向阀开闭自如，呼吸顺畅，使用方便。该装置可应用在有自主呼吸能力的非典病人和非典疑似病人的转运和治疗中，使用方便，隔离效果好。
从提出想法到做成样品到模拟实验的完成，经过了二十多天，这期间，全国人民同心抗击非典，疫情逐渐得到控制，这是让人非常高兴的事。但对我本人却有所遗憾，因为想法提出的太晚，装置完成的太迟，没能在非典治疗中派上用场。但我相信我所提出的将病人呼吸分离的想法以及我和我的老师研制的呼吸分离器，在类似于SARS这样的呼吸道传染病的防治和治疗中将能发挥应有的作用。
该项目的选题是怎样发现的：我买了一辆高档减震自行车，为了放书包，我给自行车前面安了车筐，但几天以后车筐被捅破了。通过观察我发现问题在于自行车前叉内有弹簧可向下移动，而车筐支杆长度不能变，因此想出了这个方案。
设计该项目的目的和基本思路：要解决的问题是给减震自行车安车筐，并且不被支架捅坏。我主要解决的是连接问题。在自行车与车筐连接处加了一个平行四边形连接装置，由原来的固定连接变成可动连接。
该项目研究过程：发现问题以后我先打算改变减震自行车的支架，让它也象车架一样可以改变长度，但这种方式成本高而且移动性受一定影响，经过多次观察，我确定了改变车筐与车之间连接的方案，制作平行四边形的连接装置。
该项目的科学性、先进性和实用性：（1）科学性：利用平行四边形的不稳定性。（2）先进性：改变了传统的车筐与车固定连接的方式，采用了平行四边形连杆连接。（3）实用性 ：成本低、容易制作，解决了减震自行车前面不能装车筐的难题。
在该项目中申报者的主要贡献：利用平行四边形的不稳定性，将车筐的连接由固定转变为平行四边形连杆连接。
在完成该项目的过程中，申报者应用了哪些科学方法：联系实际，通过多次观察发现问题的规律，并在实际应用中检验作品效果，进行实验和改进。
进一步完善该项目的建议和设想：对装置造型和外观进行改进，使其不影响高档自行车的美观。
本装置是由一个转动弹簧、四个转轴和一个平行四边形框架组成。四个转轴分别固定在框架的四个角上，弹簧则固定于框架内的四个转轴的任一即可。弹簧主要起到减小车支对车筐的冲击力，框架主要起到连接的作用，而转轴则是起到固定加转动的作用 。
工作过程：当自行车在平路上行驶时，本装置保持稳定状态。当自行车遇到障碍物进行减震时，本装置开始工作。首先车支带动车筐向上抬起，从而破坏车筐与车体的原来相对稳定状态。使得平行四边形框架开始以四个转轴为端点定向向上移动（装置与车体相连接的部分固定不动，与车筐相连接的部分也与车筐保持相对稳定，但车筐向上抬起，所以装置的中心部分开始向上移动）。在此过程中，平行四边形框架起到支架作用，四个转轴既起到固定作用，同时又起到转动作用，只有转轴和框架完美相连接，成为一个整体，才能使装置发挥最佳状态。弹簧在框架发生偏移时，起到了减小支架对车筐的冲击力，以延长车筐使用寿命，在此过程中，弹簧起到了重要作用。当自行车减震完毕之后，因框架内有弹簧，弹簧对框架的弹力转化为框架对车筐的下压力，从而让装置向下“压”车筐。转轴和框架也同时沿着减震时的反方向开始定向移动。它们的工作原理与减震时的原理相同，只是工作顺序颠倒过来。当自行车减震完毕后，车筐仍保持原来的稳定状态。
返回《会发电的鞋》作品介绍〈一〉目的：1、利用人体重力势能发电并为脚或腿部提供热量
2、在野外出现意外情况时作为应急电源
〈二〉结构：在鞋底的后部安装一个踏板1，下放有一个带齿的金属杆2。底下有一个槽3，放有咬合齿轮4、变速装置5、小发电机6等。在配电槽7里面连结两个并联支路：一个支路通过导线连接到开关8，再接到电阻丝上9（穿在鞋垫里）；另一个支路连到一个插孔10上，可向外输出电能。
〈三〉原理：
1、人在走路时，腿就会因抬起而具有对地面的重力势能，自然落下时这部分重力势能 就白白浪费掉了。这个会发电的鞋子就是要利用这部分机械能。
2、当穿有这种鞋子的脚落下时，会压下踏板1，使金属杆2下移，咬合齿轮4就会转动，带动变速齿轮5，使转速加快，带动发电机6发电。
3、用导线将电流输出到电热丝9，就可以为鞋子供暖。并且是否供暖可由开关8控制。还可以由插孔10 向外输出电流，带动其它小功率用电器，如小灯泡、收音机、随身听等。
〈四〉效果；这个发电装置可发出最高电压6伏左右的交流电，可使额定电压为2.5伏、3.8伏小灯泡发光。也可使电阻丝发热。电动机内阻为10欧左右，电阻丝为15欧，最大功率达到一瓦。估计快走时输出的平均功率在0.3瓦左右。
〈五〉前景：这个发电鞋不同于玩具。它的意义在于它的实用性。
1、用途广泛：人的下肢离心脏最远，血液不易到达，因此寒冷最先侵袭下肢（包括脚和小腿）因此它可用于登山以及郊游的人群，可以为他们的下肢提供热量，防止冻伤。可以在意外时作为应急电源，如照明或为手机充电等。北方爱美的女士可以不必穿厚重的鞋子。不同需要的人可以利用这些电能作不同的事。
2、可行性强：这个作品是概念性的。限于条件，没能够将发电装置小型化。实际投入生产的话，可选用扁形的发电机，更加稳定、灵活和变速更高的变速齿轮阻，就可进一步提高电压（从而提高功率），减小体积，增加舒适性。因此，成品的发电装置完全可以放在旅游鞋的鞋底，或普通皮鞋的鞋底。小发电机、变速齿轮、电阻丝等价格低廉，所以产品的成本并不高。估计在五元以下。
3、可继续升级：为稳定电压，可以加上稳压装置,也可整流成直流电。为避免发电的间断性可采取先给小型蓄电池充电，再用蓄电池供电的方式。
4、对保护环境有利：利用了人体能，我们就可以少用其它能源，如一次性电池。同时本产品的使用不增加环境负担：发电装置、齿轮传动、稳压等装置都是一体的，安在铁盒里，不易损坏，在鞋穿坏后可以回收。
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