CN111239527B - 面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器 - Google Patents

Abstract

一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器。解决了现有贴片式柔性电子监测设备可靠性检测麻烦，费时费力，成本高的问题。它包括模拟皮肤平台、体温控制系统和汗液调节系统，所述的模拟皮肤平台设于基座上，所述的体温控制系统、汗液调节系统均与模拟皮肤平台相连接，所述的模拟皮肤平台包括用于给待监测设备检测的皮肤模拟件和多个伸缩装置，所述的伸缩装置与皮肤模拟件相连接并用于驱动皮肤模拟件拉伸或收缩。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

Description

面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器

技术领域

本发明涉及一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器。

背景技术

柔性电子是将电子器件制作在柔性基底上的新兴技术，在生理状态监测、远程医疗诊断等领域具有重要的应用价值，是当今的热门研究和前沿科学之一。目前常用贴片式柔性电子监测设备进行人体生理状态的远程监测，例如心电贴和睡眠贴等。各种贴片式柔性电子监测设备刚刚进入快速发展期，部分产品已应用于特定人群的实时生理监测，当监测设备采集的数据出现异常时，医护人员可以立刻展开救助，以此保障生命健康。为满足愈发严格的人类健康需求，急需进一步提高贴片式柔性电子监测设备的监测精度和可靠性。

在实际应用过程中，由于人体皮肤的频繁拉伸收缩、运动导致的振动以及汗液排放都会影响贴片与皮肤的粘合性，从而影响柔性监测设备的数据采集和数据传输，因此，在产品实际应用前进行可靠性检测是非常有必要的。但是，长时间通过真人进行各种生理检测，需要消耗大量的人力和时间，同时成本较高，且在特殊运动状态下具有较高风险，因此设计一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，具有重要的意义。

发明内容

为解决背景技术中现有贴片式柔性电子监测设备可靠性检测麻烦，费时费力，成本高的问题，本发明提供一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器。

本发明的技术方案是：一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，包括模拟皮肤平台、体温控制系统和汗液调节系统，所述的模拟皮肤平台设于基座上，所述的体温控制系统、汗液调节系统均与模拟皮肤平台相连接，所述的模拟皮肤平台包括用于给待监测设备检测的皮肤模拟件和多个伸缩装置，所述的伸缩装置与皮肤模拟件相连接并用于驱动皮肤模拟件拉伸或收缩。

作为本发明的一种改进，所述的伸缩装置包括伸缩驱动件、丝杆和滑块，所述的滑块设于丝杆上并由丝杆带动其直线运动，所述的皮肤模拟件固定于滑块上。

作为本发明的进一步改进，所述的滑块上设有弧形连接杆和弹性夹，不同伸缩装置上的弧形连接杆的曲率相同，所述的皮肤模拟件由弹性夹固定于所述的弧形连接杆上。

作为本发明的进一步改进，所述的丝杆设于固定座上，所述的固定座上设有导向杆，所述的导向杆穿过滑块，所述的滑块由伸缩驱动件通过丝杆驱动并使其沿导向杆直线往复运动。

作为本发明的进一步改进，所述的皮肤模拟件采用弹性聚二甲基硅氧烷材料一体加工成型。

作为本发明的进一步改进，所述的体温控制系统包括温度控制器和加热件，所述的加热件有多个且多个加热件分别对应伸缩装置设置，每个加热件均与温度控制器相连接并由温度控制器控制其发热。

作为本发明的进一步改进，所述的汗液调节系统包括注射泵、连接管和针头，所述的注射泵通过连接管与针头相连接，所述的针头设于皮肤模拟件上。

作为本发明的进一步改进，还包括振动模拟系统，所述振动模拟系统包括振动驱动件和振动盘，所述的振动盘通过多个弹性件与基座相连接，所述的振动驱动件驱动振动盘直线往复运动并带动基座振动。

作为本发明的进一步改进，所述的振动模拟系统包括安装架，所述的振动驱动件通过传动机构与振动盘相连接并驱动振动盘往复运动，所述的传动机构包括驱动盘、摆动架和与振动盘相连接的连接杆，所述的连接杆设于安装架上，所述的振动驱动件通过驱动盘、摆动架与连接杆相连接并驱动连接杆相对安装架直线往复运动。

作为本发明的进一步改进，所述的驱动盘上设有驱动杆，所述的连接杆上设有齿条，所述摆动架上包括铰接部、驱动槽和与齿条相适配的齿轮部，所述的振动驱动件与驱动盘相连接，驱动盘上的驱动杆插入摆动架的驱动槽内并通过摆动架的摆动带动连接杆相对安装架直线往复运动。

本发明的有益效果是，可以代替人体进行贴片式柔性监测设备的可靠性测试，减少了人力、时间、成本的消耗，同时具有较高的安全性。同时根据采集的人体实际运动数据，可通过体温控制系统、汗液调节系统自动模拟皮肤的温度和干湿度，并通过模拟皮肤平台自动模拟皮肤的拉伸收缩，可以快速高效地实现对贴片式柔性电子监测设备的可靠性检测。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图。

附图2为附图1的爆炸结构示意图。

附图3为附图2中I处的放大结构示意图。

附图4为附图1中基座4处的结构示意图。

附图5为附图4另一方向的结构示意图。

附图6为附图5中传动机构5处的结构示意图。

图中，1、模拟皮肤平台；2、体温控制系统；21、温度控制器；22、加热件；3、汗液调节系统；31、注射泵；32、连接管；33、针头；4、基座；5、皮肤模拟件；6、伸缩装置；61、伸缩驱动件；62、丝杆；63、滑块；64、弧形连接杆；65、弹性夹；66、固定座；67、导向杆；7、振动模拟系统；71、振动驱动件；72、振动盘；73、弹性件；74、安装架；75、传动机构；751、驱动盘；7511、驱动杆；752、摆动架；7521、铰接部；7522、驱动槽；7523、齿轮部；753、连接杆；7531、齿条；8、待监测设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2-6所示，一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，包括模拟皮肤平台1、体温控制系统2和汗液调节系统3，所述的模拟皮肤平台1设于基座4上，所述的体温控制系统2、汗液调节系统3均与模拟皮肤平台1相连接，所述的模拟皮肤平台1包括用于给待监测设备检测的皮肤模拟件5和多个伸缩装置6，所述的伸缩装置6与皮肤模拟件5相连接并用于驱动皮肤模拟件5拉伸或收缩。本发明的有益效果是，可以代替人体进行贴片式柔性监测设备的可靠性测试，减少了人力、时间、成本的消耗，同时具有较高的安全性。同时根据采集的人体实际运动数据，可通过体温控制系统、汗液调节系统自动模拟皮肤的温度和干湿度，并通过模拟皮肤平台自动模拟皮肤的拉伸收缩和振动，可以快速高效地实现对贴片式柔性电子监测设备的可靠性检测。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

所述的伸缩装置6包括伸缩驱动件61、丝杆62和滑块63，所述的滑块63设于丝杆62上并由丝杆62带动其直线运动，所述的皮肤模拟件5固定于滑块63上。具体的说，所述的伸缩驱动件可以为电机、气缸、液压缸等，本发明采用电机对丝杆进行控制，从而使得电机能可靠驱动滑块沿着丝杠进行往复运动，速率和循环次数可控，便于皮肤模拟件精确模拟皮肤拉伸收缩状况，便于检测待监测设备在皮肤运动时监测的可靠性。

所述的滑块63上设有弧形连接杆64和弹性夹65，不同伸缩装置上的弧形连接杆64的曲率相同，所述的皮肤模拟件5由弹性夹65固定于所述的弧形连接杆64上。弧形连接杆的设置使得皮肤模拟件在被拉伸或收缩时受力均匀、平稳，更符合人体实际的伸缩状况。具体的说，在开始状态可以将不同伸缩装置上的弧形连接杆设置在同一圆上。更具体的说，所述的伸缩装置6有四个，相邻两个伸缩装置6的滑块63其运动方向相互垂直设置，不同的伸缩装置6呈环形均布于基座4上，所述的皮肤模拟件5由多个伸缩装置6共同控制其运动状况。弹性夹的设置便于皮肤模拟件的固定安装。不同的伸缩装置相互配合使得皮肤模拟件运动受力平稳可靠。更具体的说，所述的皮肤模拟件5采用弹性聚二甲基硅氧烷材料一体加工成型。张紧皮肤模拟件后固定在与滑块焊接相连的弧形接连杆上，并使用弹性夹进一步固定皮肤模拟件，被检测的贴片式设备（柔性电子设置）贴在皮肤模拟件上表面。通过电机驱动滑块运动，模拟皮肤的拉伸和收缩状态。

所述的丝杆62设于固定座66上，所述的固定座66上设有导向杆67，所述的导向杆67穿过滑块63，所述的滑块63由伸缩驱动件61通过丝杆62驱动并使其沿导向杆67直线往复运动。导向杆的设置使得滑块运行平稳，直线线好，从而使得不同伸缩装置配合时皮肤模拟件受力均匀。

所述的体温控制系统2包括温度控制器21和加热件22，所述的加热件22有多个且多个加热件22分别对应伸缩装置6设置，每个加热件22均与温度控制器21相连接并由温度控制器21控制其发热。加热件（可以是加热电阻丝）分别固定在与滑块焊接的弧形连接杆的下底面，通过温度控制器实时控制皮肤模拟件的温度。这样使得各个方向上皮肤模拟件温度相对统一，便于检测待监测设备在皮肤温度发生变化时的可靠性。

所述的汗液调节系统3包括注射泵31、连接管32和针头33，所述的注射泵31通过连接管32与针头33相连接，所述的针头33设于皮肤模拟件5上。通过括注射泵31、连接管32和针头的设置，可以在皮肤模拟件表面输出液体，模拟汗液，并通过注射泵调节出水量，在模拟皮肤和贴片式设备之间模拟人体出汗，便于检测待监测设备在皮肤出汗时的可靠性。

本发明还包括振动模拟系统7，所述振动模拟系统7包括振动驱动件71和振动盘72，所述的振动盘72通过多个弹性件73与基座4相连接，所述的振动驱动件71驱动振动盘72直线往复运动并带动基座4振动。振动模拟系统的设置可以根据采集的人体实际运动数据，通过调节齿条运动速度，控制对弹性件的冲击，实现人体跑步时对皮肤的振动模拟。具体的说，所述的弹性件为弹簧，当然在实际生产过程中，也可以把弹簧换成橡胶圈，主要是为了减震，避免模拟振动时产生过大的冲击，使得产品使用寿命长。通常，弹簧有四根且每根弹簧均与基座底部外罩的下表面相连接。

所述的振动模拟系统7包括安装架74，所述的振动驱动件71通过传动机构75与振动盘72相连接并驱动振动盘72往复运动，所述的传动机构75包括驱动盘751、摆动架752和与振动盘72相连接的连接杆753，所述的连接杆753设于安装架74上，所述的振动驱动件71通过驱动盘751、摆动架752与连接杆753相连接并驱动连接杆753相对安装架74直线往复运动。这样的结构能通过振动驱动件的转动使得连接杆竖直运动，结构简单动作方便可靠。

所述的驱动盘751上设有驱动杆7511，所述的连接杆753上设有齿条7531，所述摆动架752上包括铰接部7521、驱动槽7522和与齿条7531相适配的齿轮部7523，所述的振动驱动件71与驱动盘751相连接，驱动盘751上的驱动杆7511插入摆动架752的驱动槽7522内并通过摆动架752的摆动带动连接杆753相对安装架74直线往复运动。通过驱动盘带动摆动架摆动，从而你使得连接杆竖直运动，且通过齿轮齿条的传动方式，使得振动传递动力大，承载力大，从而使得模拟皮肤平台动作可靠，使得产品使用寿命长。具体的说，所述的振动盘可以为橡胶盘。振动驱动件通过摆动架、连接杆驱动振动盘进行上下往复运动，与弹性件接触并发生冲击，模拟运动时对皮肤的冲击振动，可以模拟人走路、跑步等不同运动状态时皮肤的振动，便于检测待监测设备在皮肤振动时的可靠性。本发明设计的模拟器可以代替人体进行贴片式柔性监测设备的可靠性测试，减少了人力、时间、成本的消耗，同时具有较高的安全性。根据采集的人体实际运动数据，可通过体温控制系统、汗液调节系统自动模拟皮肤的温度和干湿度，并通过模拟皮肤平台、振动模拟系统自动模拟皮肤的拉伸收缩和振动，可以快速高效地实现对贴片式柔性电子监测设备的可靠性检测。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (9)

1.一种面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于:包括模拟皮肤平台（1）、体温控制系统（2）和汗液调节系统（3），所述的模拟皮肤平台（1）设于基座（4）上，所述的体温控制系统（2）、汗液调节系统（3）均与模拟皮肤平台（1）相连接，所述的模拟皮肤平台（1）包括用于给待监测设备检测的皮肤模拟件（5）和多个伸缩装置（6），所述的伸缩装置（6）与皮肤模拟件（5）相连接并用于驱动皮肤模拟件（5）拉伸或收缩，所述的伸缩装置（6）包括伸缩驱动件（61）、丝杆（62）和滑块（63），所述的滑块（63）设于丝杆（62）上并由丝杆（62）带动其直线运动，所述的皮肤模拟件（5）固定于滑块（63）上。

2.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的滑块（63）上设有弧形连接杆（64）和弹性夹（65），不同伸缩装置上的弧形连接杆（64）的曲率相同，所述的皮肤模拟件（5）由弹性夹（65）固定于所述的弧形连接杆（64）上。

3.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的丝杆（62）设于固定座（66）上，所述的固定座（66）上设有导向杆（67），所述的导向杆（67）穿过滑块（63），所述的滑块（63）由伸缩驱动件（61）通过丝杆（62）驱动并使其沿导向杆（67）直线往复运动。

4.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的皮肤模拟件（5）采用弹性聚二甲基硅氧烷材料一体加工成型。

5.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的体温控制系统（2）包括温度控制器（21）和加热件（22），所述的加热件（22）有多个且多个加热件（22）分别对应伸缩装置（6）设置，每个加热件（22）均与温度控制器（21）相连接并由温度控制器（21）控制其发热。

6.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的汗液调节系统（3）包括注射泵（31）、连接管（32）和针头（33），所述的注射泵（31）通过连接管（32）与针头（33）相连接，所述的针头（33）设于皮肤模拟件（5）上。

7.根据权利要求1所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于还包括振动模拟系统（7），所述振动模拟系统（7）包括振动驱动件（71）和振动盘（72），所述的振动盘（72）通过多个弹性件（73）与基座（4）相连接，所述的振动驱动件（71）驱动振动盘（72）直线往复运动并带动基座（4）振动。

8.根据权利要求7所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的振动模拟系统（7）包括安装架（74），所述的振动驱动件（71）通过传动机构（75）与振动盘（72）相连接并驱动振动盘（72）往复运动，所述的传动机构（75）包括驱动盘（751）、摆动架（752）和与振动盘（72）相连接的连接杆（753），所述的连接杆（753）设于安装架（74）上，所述的振动驱动件（71）通过驱动盘（751）、摆动架（752）与连接杆（753）相连接并驱动连接杆（753）相对安装架（74）直线往复运动。

9.根据权利要求8所述的面向贴片式柔性电子监测设备可靠性检测的人体模拟器，其特征在于所述的驱动盘（751）上设有驱动杆（7511），所述的连接杆（753）上设有齿条（7531），所述摆动架（752）上包括铰接部（7521）、驱动槽（7522）和与齿条（7531）相适配的齿轮部（7523），所述的振动驱动件（71）与驱动盘（751）相连接，驱动盘（751）上的驱动杆（7511）插入摆动架（752）的驱动槽（7522）内并通过摆动架（752）的摆动带动连接杆（753）相对安装架（74）直线往复运动。

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