[發明專利]一種基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法及暖體假人

有效

• 申請號: 202011275194.8
• 申請日: 2020-11-15
• 公開（公告）號: CN112525945B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李宇航;趙召;管錫祺;于雅楠
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;H05B3/34
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬;彭成

本發明提供了一種基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法及暖體假人，包括以下步驟：建立暖體假人三維模型，根據曲率對暖體假人不同部位進行分區；對所述暖體假人的各個部位分區進行曲面展開；以各個所述曲面的輪廓為邊界設計可拉伸柔性均勻加熱膜；制作可拉伸柔性均勻加熱膜；將所述可拉伸柔性均勻加熱膜貼附在所述暖體假人的對應分區部位。本發明采用柔性均勻加熱裝置，根據人體不同區域的形狀設計可拉伸的雙層電路，并用硅橡膠材料對可拉伸的雙層電路進行曲面封裝，保證了暖體假人溫度的均勻性。

技術領域

本發明涉及人體功效學試驗設備的技術領域，具體而言，涉及一種基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法及暖體假人。

背景技術

暖體假人是指具有人體外形，能夠模擬人體與環境之間熱濕交換的儀器設備,是從20世紀40年代逐漸發展起來的一種新的生物物理試驗方法,此項技術已經被廣泛應用到服裝、建筑、環境、航空航天、消防、交通安全等領域，例如被用于室內環境舒適度的評價和服裝熱阻的測試等。利用暖體假人代替真人做實驗研究可客觀地、系統地評價熱環境以及預測人體對熱環境的生理反應，且在一些比較惡劣、危險的實驗環境條件下，利用真人做實驗危險系數較高，人身安全得不到保證，就需要用假人代替真人做實驗，提高實驗安全性。

由于人們對暖體假人認識的提高，暖體假人的應用范圍在擴大，功能在不斷提高，制作技術亦在不斷的改進。作為模擬真實人體與環境熱濕交換的暖體假人設備，越能真實模擬人體的生理狀態，則意味著實驗數據越具有真實性。由于暖體假人各個主要部位均為不可展曲面，傳統的加熱方式無法對暖體假人表面進行完美的貼敷，所以會產生溫度分布不均勻的情況，同時傳統的加熱絲纏繞方法也無法控制等間距的分布，從而導致暖體假人溫度均勻性較差問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法及暖體假人，采用柔性均勻加熱裝置，根據人體不同區域的形狀設計可拉伸的雙層電路，并用硅橡膠材料對可拉伸的雙層電路進行曲面封裝，保證了暖體假人溫度的均勻性。

本發明提供了一種基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法，包括以下步驟：建立暖體假人三維模型，根據曲率對暖體假人不同部位進行分區；對所述暖體假人的各個部位分區進行曲面展開；以各個所述曲面的輪廓為邊界設計可拉伸柔性均勻加熱膜；制作可拉伸柔性均勻加熱膜；將所述可拉伸柔性均勻加熱膜貼附在所述暖體假人的對應分區部位。

進一步地，所述可拉伸柔性均勻加熱膜包括雙層電路。

進一步地，所述制作可拉伸柔性均勻加熱膜包括：制作雙層電路；采用分層封裝工藝封裝雙層電路。

進一步地，所述雙層電路以聚酰亞胺覆銅膜制作而成。

進一步地，所述雙層電路的電路形狀采用周期重復單胞蛇形構型，邊緣也按照曲面輪廓采用蛇形構型進行連接。

進一步地，所述制作雙層電路包括：使用激光加工系統，根據材料厚度，設置激光加工系統的參數；先在聚酰亞胺覆銅膜上，激光切割出該雙層電路構型的整體結構，再將雙層電路的上層銅電路形狀與下層聚酰亞胺支撐構型取差集的部分，按照激光系統中的加熱剝銅工藝，選擇加熱參數用離焦工藝加熱剝銅處理，在聚酰亞胺支撐構型上方留下上層金屬串聯電路圖。

進一步地，所述采用分層封裝工藝封裝雙層電路包括以下步驟：按照各個分區的展開曲面輪廓，設計內部凹陷輪廓與曲面輪廓匹配的模具；在模具中固化Ecoflex作為基底層；在固化的基底層上放入上述切割完成的雙層電路；在基底層與雙層電路上，固化Ecoflex封裝層。

進一步地，所述內部凹陷的深度為封裝層與基底層厚度之和。

進一步地，包括用硅膠表面處理劑與3M膠將可拉伸柔性均勻加熱膜貼附在暖體假人的對應分區部位，并在導線端口的圓片位置處進行電路連接。

另一方面，本發明還提供了一種暖體假人，通過上述的基于柔性可拉伸加熱膜的暖體假人制作方法制成。