[发明专利]一种具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置

说明书

本发明专利公开了一种具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置，所述的人体模拟装置包括仿真人体、人体生物电模拟器、人体皮肤模拟器、生物电信号模拟发生器、控制模块、电化学测试仪、顶部容器、底部容器、全塑微型水泵、全塑流量计、温度传感器、加热器和数据分析模块，所述的人体模拟装置能够仿真人体生物电信号输出，能够通过温度控制和模拟人体皮肤膜实现模拟人体皮肤的温度和出汗，而且还能模拟人体的皮肤感知外界的压力和温度，为智能服装服饰的定量评价提供了手段和方法。

技术领域

本发明专利涉及人体模拟仿真装置技术领域，特别涉及一种具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置。

背景技术

可穿戴技术在医疗养老、娱乐健身和军事领域都有非常广泛的应用前景，可穿戴技设备中的智能服装服饰由于与人体的接触面积大、接触时间长，因此有望成为未来人体与外界交互的主要接口。然而目前针对智能可穿戴设备的评价方法和评价标准非常缺乏，一些智能服装或功能纺织品只能在人体表面进行测试，虽然在人体表面测试具有测试环境与应用环境一致，并且测试过程相对比较简单，但是也有明显的缺点，如测试对象参数未知，不同测试对象的参数也不相同，而且测试对象的参数还是动态变化的。现有还没有能直接将人体的生物电、温度、体液浓度、血压等参数引入到模拟人体中的相关测试设备和标准。

针对上述问题，市面上的产品主要有服装舒适性测试仪、暖体假人、织物风格仪、材料的保暖系数测试仪等设备评估智能服装的热湿舒适性、透气性等指标，也有一些评价生物电干电极的模拟人体的简单的设备，不能满足人体真实多参数模拟的需要，在评估智能纺织品性能时候缺乏相应的方法和设备，因此，开发具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置对于智能材料和智能服装的评价和标准制定显得尤为重要。

发明内容

本发明专利针对上述问题，提供了一种具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置，以解决现有技术种存在的多个技术问题。

一种具有压力、温度调节及生物电信号输出的人体模拟装置，其特征在于，包括仿真人体、人体生物电模拟器、人体皮肤模拟器、生物电信号模拟发生器、控制模块、电化学测试仪、顶部容器、底部容器、全塑微型水泵、全塑流量计、温度传感器、加热器和数据分析模块，所述的人体生物电模拟器放置在所述的仿真人体的前胸部位，其入水口通过所述的全塑流量计与顶部容器相连，其出水口与水压调节杯相连，所述的顶部容器和底部容器分别放置在仿真人体的肩部和腰部，所述的全塑微型水泵放置在人体的背部中间位置，在所述的顶部容器和底部容器中均放置有温度传感器，所述顶部容器内放置有加热器，所述的控制模块能采集温度、压力、生物电和流量计流量信号，并控制加热器加热维持循环系统的温度恒定。

进一步，所述的仿真人体采用3D打印或者铸造的方式成型，其内部为空腔，有对外的液体循环接口和电器接口，其材料可以是塑料和金属。所述的人体生物电模拟器包括夹持面板、夹持底板、桶体、模拟人体皮肤膜和电极，所述夹持面板和底板采用聚四氟乙烯棒、聚乙烯或聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物材料，其表面有孔阵列，所述的模拟皮肤膜有夹持面板和夹持底板夹持，所述的桶体能够嵌入夹持底板的孔洞，并将模拟皮肤膜支撑，让其与夹持面板的外表面在一个平面上，所述的出水口和进水口依次相连，总进水口与所述的全塑微型水泵相连，总的出水口与水压调节杯相连，所述桶体能够装液态和固态电解质，所述电极孔配置银/氯化银标准电极，并且与所述的生物电信号模拟发生器相连。

进一步，所述的人体皮肤模拟器放置在人体的腿部，所述的人体皮肤模拟器包括模拟皮肤层、柔性温度传感器、单面电极和电极基底，所述的温度传感器为温敏金属或合金材料通过光刻和溅射技术在基底材料上形成微型圈状结构，材料可以是镍、铜、铂、碳和金属合金材料，温度传感器的线圈直径为5mm到50mm线圈的线宽为50μm到1000μm，温度传感器采用螺旋结构，温度传感器具有自加热功能，能够模拟皮肤感知外界物体的凉暖感，恒流源1mA-100mA电流流过温度螺旋线圈，通过测量线圈两端的电压变化，感知其电阻的变化，恒流源可以根据测量凉暖感的需求进行调节，恒流源和电压采集线路采用四线制方式。