具有自動供水和實時排汗率測量系統的人體模型及其排汗率測量的方法技術方案

本發明專利技術公開了一種具有自動供水和實時排汗率測量系統的人體模型，該系統包括：一人體模型；一容器，其內容置有水，所述容器通過一導管與該人體模型的內部導通，一質量計，設置在該容器的下方，可實時測量該容器中水的重量；其中，所述容器設置在高于所述人體模型的一位置，從而所述容器中的水可以在虹吸力的作用下，自動供應給該人體模型。另外，通過實時讀取該質量計的讀數，可據以計算出該人體模型的排汗率。本發明專利技術通過降低維護該人體模型的頻率而極大地簡化了操作。其實時測量水分散失的功能可方便容易地檢測該人體模型的動態響應，同時提高了測量精度。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種人體模型(manikins)，特別地，涉及人體模型的自動供水和實時排汗率測量系統和測量方法，和用于該人體模型的關節。
技術介紹
衣服的保溫性、透氣性和排汗率(潮氣穿透率)是衡量該衣服穿著舒適性的重要指標。在衣服的設計制造過程中，需要對衣服的上述屬性作大量的試驗，以制得具有競爭力的、穿著舒適的成品衣服。為了完成上述試驗，人體模型應運而生，其可代替人進行在上述極端條件下的測試。目前的人造模型包括多種類型，有靜止的、可模仿人行走的人體模型，還有測試保溫屬性的，測試排汗率屬性的人體模型等。美國專利US6,543,657B2公開了一種用于測量衣服排汗率屬性的人體模型，如圖1所示，該人體模型10具有形成為軀干形狀的主框架11，其外表覆蓋有可透氣的皮膚12；安裝在該框架11內的水管17，以將水導向四肢的末端；安裝在主框架11內的加熱器15和一泵18。通過該泵的作用，可使水在人體內像血液一樣地循環，模仿人體的真實狀況。在該現有的排汗人體模型“華特(walter)”中，需要通過設置在該人體模型上的量管周期性地給該人體模型加水(一般每小時加一次)，以補充水分的散失。這樣，通過度量將水位恢復到原始水位所需要補充的水量，就可計算出該人體模型的排汗率。但是頻繁地加水并人工計量該加水量是非常麻煩的，同時精度也很難提高。因此，需要一種補償人體模型水分散失的自動供水系統，其可降低需要照顧該人體模型的頻率，從而極大地簡化操作。另外，有必要提供一種實時測量該排汗人體模型的水分散失的系統，以測量該人體模型的動態響應，其應易于操作并具有較高的測量精度。另外，在現有的人體模型中，連接軀干和腿部的關節沒有進行特別地設計，不利于該人體模型模仿人的行走動作。因此需要對該關節進行改進設計，以減小腿和軀干連接處的橫截面積，從而在腿部被推拉以模仿人體行走的動作時，可更容易地彎曲，同時還不應阻塞水流入和流出四肢。
技術實現思路
本專利技術的主要目的是提供一種具有自動供水和實時排汗率測量系統的人體模型，該系統可對該人體模型進行自動供水，并完成對排汗率的精確測量。本專利技術的另一目的是提供一種人體模型的排汗率的實時測量方法，由該測量方法，可精確地測量衣服的排汗率。本專利技術的再一目的是提供一種用于該人體模型的關節，該關節在提供給該人體模型靈活的彎曲功能的同時，可確保流動在穿過該關節的水管中的水流不受阻礙。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種具有自動供水和實時排汗率測量系統的人體模型，該系統包括一人體模型；一容器，其內容置有水，所述容器通過一導管與該人體模型的內部導通，一質量計，設置在該容器的下方，可實時測量該容器中水的重量；其中，所述容器設置在高于所述人體模型的一位置，從而所述容器中的水可以在虹吸力的作用下，自動供應給該人體模型。另外，通過實時讀取該質量計的讀數，可據以計算出該人體模型的排汗率。本專利技術通過上述構造的自動供水系統，降低了維護該人體模型的頻率，從而極大地簡化操作。上述構造系統的實時測量水分散失的功能可方便容易地檢測該人體模型的動態響應，同時提高了測量精度。優選地，在該系統的所述導管上還設置有多個閥門，以方便控制該自動供水操作和向該容器中的進水操作。優選地，所述質量計是一電子秤，從而可以實時精確地顯示該容器中水的重量。如上所述的人體模型，其中，該人體模型在其軀干和四肢的連接部位具有一關節，該關節包括兩個塑料環，分別設置在該人體模型的軀干部和腿部，并位于該人體模型的皮膚之內，所述兩個塑料環以柔性織物帶連接；一個鋼環，設置在上述兩個塑料環之間，并位于該人體模型的皮膚之外；其中所述鋼環的直徑小于所述兩個塑料環的直徑。如上所述的人體模型，其中供水流通過的導管設置在所述塑料環和所述鋼環限定的空間之內，當人體模型模仿人的行走動作時，該導管可在該關節內的所述空間內自由移動，從而不會阻塞水流的通過。如上所述的人體模型，其中在該關節與皮膚的接觸處，設置有保護層。如上所述的人體模型，其中該保護層包括內保護層和外保護層，該內保護層設置在該塑料環與該皮膚的接觸處，其包含與皮膚接觸的泡沫材料層和可拉伸的合成彈力纖維針織物層，該外保護層設置在該鋼圈和該皮膚的接觸處，該外保護層是人造革材質，并且人造革的涂覆表面朝向皮膚的外表面。本專利技術的另一方面還提供了一種利用本專利技術上述的人體模型的自動供水和實時排汗率測量系統進行排汗率測量的方法，包括如下步驟a.校準該系統，得出該系統的校準系數Φ，b.讀取在一定時間間隔Δt中，該質量計的讀數之差；c.由如下公式計算排汗率 由該測量方法，可方便準確地測定該人體模型的排汗率。其中，步驟a的校準步驟僅需在人體模型投入使用前和更換皮膚時進行，一旦對于一種人體模型和一種皮膚進行了校準操作，即確定了該Φ的值，可重復使用，不必每次均進行校準。如上所述的排汗率的測量方法，其中步驟a的校準步驟，由如下方式完成將水從該人體模型的一條腿中完全排出，繪制出排出的水量相對于該秤讀數變化的曲線，該曲線的斜率就是該校準系數Φ。附圖說明圖1是現有技術中的人體模型的示意圖；圖2是本專利技術的人體模型的自動供水和實時排汗率測量系統的原理示意圖；圖3是本專利技術的人體模型在靜止狀態時，電子秤的讀數與時間的關系的曲線圖；圖4是本專利技術的人體模型在模仿人體行走的狀態下，電子秤的讀數與時間的關系的曲線圖；圖5是本專利技術的人體模型在靜止狀態時，電子秤的讀數變化與時間的關系的曲線圖；圖6是本專利技術的人體模型在模仿人體行走的狀態下，電子秤的讀數變化與時間的關系的曲線圖；圖7是本專利技術的關節的結構示意圖；圖8是本專利技術的關節在人體模型中的安裝位置的示意圖；圖9是本專利技術的關節與人體模型的皮膚接觸處襯有保護層的示意圖；圖10是本專利技術的關節部件及其保護層材料的摩擦系數的示意圖。具體實施例方式本專利技術的自動供水及排汗率測量系統的基本概念是將水從水罐中泵入該人體模型，然而，主要問題是如何測量加入到該人體模型中的水量和從該人體模型中散失的水量。測量水分散失顯然的方法是用秤來實時地測量該人體模型的重量。然而，由于該人體模型的總重量超過75Kg，同時其水分散失(或“排汗”)低于每小時1Kg，或大約每分鐘1～16g，這樣，尤其是在該人體模型進行仿真人體行走動作時，該人體模型中的水位上下波動，這樣，該電子秤不可能精確地測量1～16g的重量變化。針對上述問題，本專利技術是僅實時測量一個較小的容置有水的容器的重量，該較小的容器通過管道連接到該人體模型，以形成虹吸效應，在虹吸力的作用下，該容器中的水可實時地供給到該人體模型。具體地，請參見圖2，本專利技術的自動供水和排汗率實時測量系統包括人體模型20，該人體模型20與現有技術中的人體模型類似，均可在體內完成水流的循環以仿真人體內血液的流動；一容器25，該容器位于一質量計28上，在該容器中裝有大約6Kg的水量，該水量足夠人體模型“排汗”10～15小時，該容器25并未機械地連接到該人體模型20，而是通過一根軟管24與該人體模型20連接，這樣就可以由虹吸現象確保該人體模型20中的水位與該容器25中的水位相同。其中為了在該容器25和該人體模型20之間形成虹吸現象，所述容器25應當設置在高于所述人體模型20的一位置，從而使得所述容器25中的水可以在虹吸力的作用下，自動供應給該人體模型20。另外，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有自動供水和實時排汗率測量系統的人體模型，其特征在于，該系統包括：一容器，其內容置有水，所述容器通過一導管與該人體模型的內部導通，一質量計，設置在該容器的下方，可實時測量該容器中水的重量；其中，所述容器設置在高 于所述人體模型的一位置，從而所述容器中的水可以在虹吸力的作用下，自動供應給該人體模型。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：范金土，錢曉明，
申請(專利權)人：香港理工大學，
類型：發明
國別省市：HK[中國|香港]