CN211855869U - 一种深海模拟人的体温模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种深海模拟人的体温模拟装置，包括：高压舱，高压舱内注设有水和高压气体；模拟人，模拟人放置于高压舱内的水内，模拟人包括：一头部、一躯干、两上臂、两前臂、两手部、两大腿、两小腿和两脚部；温度控制组件，温度控制组件包括：若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器和至少一温度控制模块，温度控制模块设于高压舱内的水面上，若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器分别与温度控制模块信号连接。本实用新型在深海环境下对模拟人进行人体体温模拟，可以为与人体机能的相关深海仪器、设备进行特殊功能的检测。

Description

一种深海模拟人的体温模拟装置

技术领域

本实用新型涉及体温模拟的技术领域，尤其涉及一种深海模拟人的体温模拟装置。

背景技术

现有的研究没有实现在深海环境下对模拟人进行体温模拟的技术，主要原因是大深度的深海环境下，为模拟人进行加热并保持人体平均体温的温度，这一技术较难以实现。

发明内容

针对现有的没有实现在深海环境下对模拟人进行体温模拟的技术存在的上述问题，现旨在提供一种深海模拟人的体温模拟装置，在深海环境下对模拟人进行人体体温模拟，可以为与人体机能的相关深海仪器、设备进行特殊功能的检测。

具体技术方案如下：

一种深海模拟人的体温模拟装置，包括：高压舱，所述高压舱内注设有水和高压气体；

模拟人，所述模拟人放置于所述高压舱内的水内，所述模拟人包括：一头部、一躯干、两上臂、两前臂、两手部、两大腿、两小腿和两脚部，所述头部、两所述上臂、两所述大腿分别与所述躯干之间、两所述上臂分别与两所述前臂之间、两所述手部分别与两所述前臂之间、两所述小腿分别与两所述大腿之间、两所述脚部分别与两所述小腿之间通过关节活动连接；

温度控制组件，所述温度控制组件包括：若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器和至少一温度控制模块，所述温度控制模块设于所述高压舱内的水面上，若干所述加热片和一部分所述温度传感器分别设于所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿内，若干加热棒和另一部分所述温度传感器分别设于两所述手部和两所述脚部内，若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器分别与所述温度控制模块信号连接。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿均呈空心设置，所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿均包括骨架和铜皮，所述骨架设于所述铜皮内，所述骨架内设有填充物，所述加热片设于所述骨架与所述铜皮之间。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，两所述手部和两所述脚部均呈实心设置，若干所述加热棒分别嵌设于两所述手部和两所述脚部内。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，所述高压舱外设有工控机，所述工控机与所述温度控制模块信号连接。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，每一所述骨架上均设有第一安装孔，所述温度传感器嵌设于所述第一安装孔内，所述温度传感器通过胶水与所述骨架密封固定连接。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，每一所述骨架上均设有至少两安装槽，两所述安装槽内均安装有所述加热片，且所述加热片的一侧与所述铜皮的内壁相抵。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，两所述手部和两所述脚部内分别设有第二安装孔，所述加热棒嵌设于所述第二安装孔内，若干所述加热棒通过所述胶水分别与两所述手部和两所述脚部密封固定连接。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，所述加热片包括：玻璃纤维布和金属发热体，所述玻璃纤维布上涂布有耐高温硅橡胶，所述金属发热体设于所述玻璃纤维布上。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，所述躯干内设有至少六所述温度传感器，六所述温度传感器分别从所述躯干的上端至所述躯干的下端依次排列，且两相邻所述温度传感器之间呈等间距设置。

上述的深海模拟人的体温模拟装置，其中，所述头部、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿、两所述小腿、两所述手部和两所述脚部内均设有至少三所述温度传感器，每三所述温度传感器分别沿所述头部、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿、两所述小腿、两所述手部和两所述脚部的中部的周壁呈等间距设置。

上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

本实用新型用于深海环境下的模拟人，并对其进行人体的体温模拟，根据检测实际需求实现了在600米水深环境下对人体体温的模拟，以适配相关设备海检测设备的温度检测功能。

附图说明

图1为本实用新型一种深海模拟人的体温模拟装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种深海模拟人的体温模拟装置中前臂、上臂、大腿或小腿的截面图；

附图中：1、高压舱；2、模拟人；3、头部；4、躯干；5、上臂；6、前臂；7、手部；8、大腿；9、小腿；10、脚部；11、关节；12、加热片；13、骨架；14、铜皮；15、填充物；16、安装槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

图1为本实用新型一种深海模拟人的体温模拟装置的整体结构示意图，

图2为本实用新型一种深海模拟人的体温模拟装置中前臂、上臂、大腿或小腿的截面图，如图1至图2所示，示出了一种较佳实施例的深海模拟人的体温模拟装置，包括：高压舱1，高压舱1内注设有水和高压气体。

进一步，作为一种较佳的实施例，深海模拟人的体温模拟装置还包括：模拟人2，模拟人2放置于高压舱1内的水内，模拟人2包括：一头部3、一躯干4、两上臂5、两前臂6、两手部7、两大腿8、两小腿9和两脚部10，头部3、两上臂5、两大腿8分别与躯干4之间、两上臂5分别与两前臂6之间、两手部7分别与两前臂6之间、两小腿9分别与两大腿8之间、两脚部10分别与两小腿9之间通过关节11活动连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，深海模拟人的体温模拟装置还包括：温度控制组件，温度控制组件包括：若干加热片12、若干加热棒、若干温度传感器和至少一温度控制模块，温度控制模块设于高压舱1内的水面上，若干加热片12和一部分温度传感器分别设于头部3、躯干4、两上臂5、两前臂6、两大腿8和两小腿9内，若干加热棒和另一部分温度传感器分别设于两手部7和两脚部10内，若干加热片12、若干加热棒、若干温度传感器分别与温度控制模块信号连接。

进一步，作为一种较佳的实施例，头部3、躯干4、两上臂5、两前臂6、两大腿8和两小腿9均呈空心设置，头部3、躯干4、两上臂5、两前臂6、两大腿8和两小腿9均包括骨架13和铜皮14，骨架13设于铜皮14内，骨架13内设有填充物15，加热片12设于骨架13与铜皮14之间。

进一步，作为一种较佳的实施例，两手部7和两脚部10均呈实心设置，若干加热棒分别嵌设于两手部7和两脚部10内。

进一步，作为一种较佳的实施例，高压舱1外设有工控机，工控机与温度控制模块信号连接。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。

本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：

本实用新型的进一步实施例中，请继续参见图1、图2所示，每一骨架13上均设有第一安装孔，温度传感器嵌设于第一安装孔内，温度传感器通过胶水与骨架密封固定连接。

本实用新型的进一步实施例中，每一骨架13上均设有至少两安装槽16，两安装槽内均安装有加热片12，且加热片12的一侧与铜皮的内壁相抵。

本实用新型的进一步实施例中，两手部7和两脚部10内分别设有第二安装孔，加热棒嵌设于第二安装孔内，若干加热棒通过胶水分别与两手部7和两脚部10密封固定连接。

优选地，将控制线路通过预留的过线孔传出，并对过线孔进行灌少量隔热胶密封处理，需要进行人体体温模拟时，接通模拟人外部的电源，则可对模拟人进行加热。

本实用新型的进一步实施例中，加热片12包括：玻璃纤维布和金属发热体，玻璃纤维布上涂布有耐高温硅橡胶，金属发热体设于玻璃纤维布上。优选地，系统加热终端选用软式硅胶发热片实现，它是一种软性可弯曲的薄片状电热器件，把泊状、丝状的金属发热体均布于涂布有耐高温硅橡胶的玻璃纤维布间、经高温模压而成，具有发热面大、发热均匀、耐候、耐腐、环保、阻燃、安装方便、寿命长、绝缘强度高的特性，且可以制成任何尺寸，可以靠温度控制器协助精确的温度控制功能。

本实用新型的进一步实施例中，躯干4内设有至少六温度传感器，六温度传感器分别从躯干4的上端至躯干的下端依次排列，且两相邻温度传感器之间呈等间距设置。

本实用新型的进一步实施例中，头部3、两上臂5、两前臂6、两大腿8、两小腿9、两手部7和两脚部10内均设有至少三温度传感器，每三温度传感器分别沿头部3、两上臂5、两前臂6、两大腿8、两小腿9、两手部7和两脚部10的中部的周壁呈等间距设置。

本实用新型的模拟人的各肢体是通过关节11连接，关节的材料采用的是聚甲醛，这种材料隔热系数和机械加工性能都比较好。模拟人采用这种关节的形式可以实现假人的各部分的自由活动以及方便运输和安装，其各部分的活动关节按照人体关节的活动角度进行设计。

为保证模拟人在深海水下600米不被压坏，对其需要进行耐高压处理的区段进行物理填充。

填充物的选用，满足以下几点要求：一、可以承受600米深海压力；二、比重较轻，能够比较轻便的运输使用，因此选用一种3M空心玻璃微珠和环氧树脂的混合物进行填充。这中3M空心玻璃微球具有较好的承压能力而有比重轻的综合性能。其中选用S60等级的空心玻璃球密度为0.6g/cm3、承压能力为68.9Mpa。

对于填充物的实施，采用二元的环氧树脂作为胶水，采用环氧树脂和微空心玻璃球的一定混合比例，先将环氧树脂配比好在按照比例与空心玻璃球进行混合配比，然后通过机械电机搅拌均匀，再将填充物灌入模拟人中，最后对模拟人进行加热，将环氧树脂进行凝固。

通过对人体皮肤的特征的考虑，选用医用硅胶作为深海模拟人的外表材质。硅胶是性能非常接近于人体皮肤的一种材质，其无异味和污染。鉴于硅胶粘贴和包裹的形式安装，会一定程度的产生其他因素的影响，采用定做的形式，根据各单元的结构形式通过制作模具进行灌铸，这样可以使硅胶紧紧的和模拟人的表面铜皮相啮合在一起。

本实用新型模拟人两手部7、两脚部10为对称部分，基于这个部分的空间体积较小，故采用的结构为实心的铜来实现。在构建时，按人体规格构建双手、双脚部结构部分，内部结构为实心的铜，并安装关节与四肢相连接。

本实用新型的头部2为了是头部3受热均匀，需均匀分布硅胶加热片12，根据头部需要加热功率为106w，硅胶加热片12可以做到1.5w/cm2，加热片12的总面积在70.6cm2以上。

本实用新型由于躯干4部分的表面积比较大，需要对各点加热的分布均匀否则会使躯干4出现梯度温差，根据躯干需要加热功率673.5w，需要硅胶加热片的面积大于449cm2。根据躯干的结构采用2张450x100x1.5mm的不规则加热片功率为300w和2张450x50x1.5的长方形加热片功率为100w，其可供总功率为700w。

本实用新型为了是前臂6受热均匀，需均匀分布硅胶加热片12，根据前臂6需要加热功率55.6w，需要硅胶加热片12的面积大于37cm2，根据躯干4的结构采用2张220x40x1.5mm的不规则加热片功率为40w，其可供总功率为80w。

本实用新型为了是上臂5受热均匀，需均匀分布硅胶加热片12，根据上臂5需要加热功率50w，需要硅胶加热片12的面积大于33.3cm2。根据躯干4的结构采用2张210x40x1.5mm的规则加热片功率为30w，其可供总功率为60w。

本实用新型为了是小腿9受热均匀，需均匀分布硅胶加热片12，根据小腿需要加热功率77.7w，需要硅胶加热片12的面积大于51.8cm2。根据躯干4的结构采用2张260x40x1.5mm的不规则加热片功率为40w，其可供总功率为80w。

本实用新型为了是大腿8受热均匀，需均匀分布硅胶加热片12，根据大腿8需要加热功率93w，需要硅胶加热片的面积大于62cm2。根据躯干4的结构采用2张260x40x1.5mm的不规则加热片功率为50w，其可供总功率为100w。

本实用新型根据手部7需要加热功率29.5w，选用Φ10x50mm的加热棒，功率为40w。

本实用新型根据脚部10需要加热功率96.35w，选用Φ10x80mm的加热棒，功率为100w。其安装是通过在脚上打孔进行安装然后用环氧树脂对其进行密封，其中开150mm深的孔。

本实用新型为了容器内部空间大小和安装问题，选用深海专用型PT1000铂电阻温度传感器。优选地，胶水为环氧树脂胶水。

本实用新型的深海模拟人主要置于高压舱内来实现模拟深海环境下的模拟人体温控制技术。其中，深海模拟人在水下环境试验，而温度控制部分装置在高压舱内的水面上部分，通过一个专用接线口与高压舱外部的工控机以及外界24V电源相连。同时，温度控制部分经过耐高压处理，可以在高压舱条件下工作。温度控制部分主要由三个温度控制模块组成，每个温度控制模块可以分别接收10路温度传感器输入和10路控制信号输出，用于实现温度采集以及控制加热片。外部工控机可以通过专用接口读取温度控制器接收到的模拟人各部分温度变化情况，并对监测的数据进行处理。

本实用新型将深海模拟人置于高压舱内，为高压舱注水至模拟人完全没入水中，向高压舱注入高压气体，直到舱内压力为60个大气压时加压停止，此时模拟人所处的环境便为水下600米压力环境。

在进行深海模拟人的体温模拟实施时，使用以下3种不同的测试方案对模拟人体温变化数据进行多方面的监测：

1、将深海模拟人加热到人体生理温度，在模拟人处于温度平衡后切断输入电源，通过测温系统测出其各个单元的温度变化曲线，监测模拟人体温随时间变化的规律。

2、将深海模拟人加热到人体生理温度，在模拟人处于温度平衡后保持输入人体代谢功率，在额定功率下通过测温系统测出模拟人的温度变化曲线，监测模拟人体温随时间变化的规律。

3、将深海模拟人加热到人体生理温度，在模拟人处于温度平衡后，通过测温系统的监控实时改变输入各单元的功率保持模拟人体温不变，根据各单元的输入功率随时间变化情况可得出模拟人体温控制的规律。

本实用新型依据人体主要尺寸指标建立了深海模拟人，主要区段使用全密封填充设计，使该模拟人具有优秀的耐压性能和水密性能；根据人体体温分布规律对模拟人进行了各区段的加热、温度监控，并通过3种方式进行了体温模拟，基于人体体温模型根据检测实际需求实现了在600米水深环境下对模拟人体温的监控，为关深海仪器、设备功能的实时检测提供了有效的专用设备。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，包括：

高压舱，所述高压舱内注设有水和高压气体；

模拟人，所述模拟人放置于所述高压舱内的水内，所述模拟人包括：一头部、一躯干、两上臂、两前臂、两手部、两大腿、两小腿和两脚部，所述头部、两所述上臂、两所述大腿分别与所述躯干之间、两所述上臂分别与两所述前臂之间、两所述手部分别与两所述前臂之间、两所述小腿分别与两所述大腿之间、两所述脚部分别与两所述小腿之间通过关节活动连接；

温度控制组件，所述温度控制组件包括：若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器和至少一温度控制模块，所述温度控制模块设于所述高压舱内的水面上，若干所述加热片和一部分所述温度传感器分别设于所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿内，若干加热棒和另一部分所述温度传感器分别设于两所述手部和两所述脚部内，若干加热片、若干加热棒、若干温度传感器分别与所述温度控制模块信号连接。

2.根据权利要求1所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿均呈空心设置，所述头部、所述躯干、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿和两所述小腿均包括骨架和铜皮，所述骨架设于所述铜皮内，所述骨架内设有填充物，所述加热片设于所述骨架与所述铜皮之间。

3.根据权利要求2所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，两所述手部和两所述脚部均呈实心设置，若干所述加热棒分别嵌设于两所述手部和两所述脚部内。

4.根据权利要求1所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，所述高压舱外设有工控机，所述工控机与所述温度控制模块信号连接。

5.根据权利要求3所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，每一所述骨架上均设有第一安装孔，所述温度传感器嵌设于所述第一安装孔内，所述温度传感器通过胶水与所述骨架密封固定连接。

6.根据权利要求5所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，每一所述骨架上均设有至少两安装槽，两所述安装槽内均安装有所述加热片，且所述加热片的一侧与所述铜皮的内壁相抵。

7.根据权利要求6所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，两所述手部和两所述脚部内分别设有第二安装孔，所述加热棒嵌设于所述第二安装孔内，若干所述加热棒通过所述胶水分别与两所述手部和两所述脚部密封固定连接。

8.根据权利要求1所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，所述加热片包括：玻璃纤维布和金属发热体，所述玻璃纤维布上涂布有耐高温硅橡胶，所述金属发热体设于所述玻璃纤维布上。

9.根据权利要求1所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，所述躯干内设有至少六所述温度传感器，六所述温度传感器分别从所述躯干的上端至所述躯干的下端依次排列，且两相邻所述温度传感器之间呈等间距设置。

10.根据权利要求1所述深海模拟人的体温模拟装置，其特征在于，所述头部、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿、两所述小腿、两所述手部和两所述脚部内均设有至少三所述温度传感器，每三所述温度传感器分别沿所述头部、两所述上臂、两所述前臂、两所述大腿、两所述小腿、两所述手部和两所述脚部的中部的周壁呈等间距设置。

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