高仿真性的电磁等效假人制备方法

文档序号:10655493
高仿真性的电磁等效假人制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种仿真假人制备方法,具体为高仿真性的电磁等效假人制备方法,获取人体三维数据,切割人体数字模型,获得各切割面处的人体外轮廓线和内腔轮廓线;三维建模形成假人片层;加工出假人每个片层;制作出假人模块,并进行水密性检查;假人模块包括头颈模块、胸腹模块、盆腔模块、四肢模块;每个假人模块顶部有注入口,通过整体式传感器装卸装置在假人模块内安装传感器,完成假人的制作。本发明提供的高仿真性的电磁等效假人制备方法,成本低,加工容易,传感器步骤方式简单,降低假人制作成本,还能根据实验需要增加人体等效骨骼、等效器官等模型部件,以不同仿真度近似真实人体。
【专利说明】
高仿真性的电磁等效假人制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种仿真假人制备方法,具体为高仿真性的电磁等效假人制备方法。
【背景技术】
[0002]进行人体电磁辐射研究,需要对人体体内电磁分布参数进行精确测量,如人体各组织器官的吸收量(SA)和吸收率(SAR)参数。
[0003]基于显而易见的原因,不能直接在活体人体中进行该项实验,即使采用非活体人体进行,也面临着科学伦理、实验操作复杂、难以进行大量实验等难题;采用动物进行实验是一个替代方案,但其测量数据的有效性深受质疑,因电磁分布不仅与生物组织的成份相关,还与外部形态和空间位置关系高度相关。
[0004]基于以上原因,采用电磁特性等效的假人进行实验,成为该研究领域的首选方案。目前主要采用与人体体液成本类似的电解质溶液,或电解质溶液+导电水凝胶作为人体组织的替代物,其等效性已被业内所认可。
[0005]除了与人体组织的电磁特性、人体形态等效外,电磁等效假人还需具有制作快速、成本低廉的特点。因在科学研究中,涉及对各种体态的人体进行多次大量实验,以保证测量数据的有效性和权威性。此外,因电磁场强的测量须借助大量传感器获得,假人也应该具有便捷的批量传感器装卸接口;为了更逼真的模拟真实人体在电磁场中的情况,假人尤其要能够以站姿方式进行实验。
[0006]因水凝胶是一种易于塑性的固体材料,因此可以直接制作成人体形态进行实验。
[0007]此外,采用近似人体形状的容器(如圆柱体、长方体等),内装电解质溶液,也能够在某种程度上模拟真实人体。
[0008]但是因水凝胶吸收电解质溶液后,具有较小的弹性模量和较低的强度,难以进行等比例成年人体的制作。尤其是站姿模型,腿部水凝胶材料无法承受人体的重量;即使在躺卧坐等姿态下,也会发生一定的形变。另外因水凝胶内的水份会逐渐蒸发,实验时需要保持一定的湿度及对温度进行控制。同时制作水凝胶假人,仍需要进行人体模具的制作,成本较高,制作周期长。
[0009]采用简单容器+电解质溶液的方案,虽容器制作成本极低,但与人体形态差异较大,实验数据的有效性难以被认可。如果设计与人体形态高度仿真的容器,仍需涉及专用模具的制作,成本会有较大幅度的升高。
[0010]采用3D打印技术制作电磁等效人体模具。因目前电磁等效材料的限制,还没有见到直接用等效材料制作假人的方案,只能先制作出人体模具,再进行等效假人的制作。因目前电解质水溶液实验室须处于液态,要求容器具有水密性以及足够的强度,并且能够保证在水侵泡的条件下不发生难以接受的形变。而目前采用3D打印方式制作的模具难以满足以上要求。
[0011]采用3D打印方式,目前难以低成本、快速的进行大体积物体的制作。

【发明内容】

[0012]针对上述技术问题,本发明提供一种高仿真性的电磁等效假人制备方法,通过假人结构上的设计,降低假人制作难度和成本,实现批量传感器便捷布设,降低假人制作难度及成本,增强假人结构强度,实现站姿假人的制作。
[0013]高仿真性的电磁等效假人制备方法,包括以下过程:
[0014](I)获取人体三维数据;利用计算机,从人体头部开始,以2-5厘米的等距或不等距间隔,平行于人体水平面切割人体数字模型,获得各切割面处的人体外轮廓线和内腔轮廓线;
[0015](2)在三维建模软件中,导入人体各轮廓数据;将各轮廓线沿人体垂直轴方向,垂直拉伸一个间距,形成假人片层;
[0016]在三维建模软件中,根据人体内腔轮廓数据,或根据实验要求、材料强度自行确定人体内腔轮廓,开出每个片层内的内腔空间;
[0017]在三维建模软件内,进行虚拟装配,须保证每相邻假人片层间密封装配;
[0018](3)生成加工数据或图纸,加工出假人每个片层;
[0019]通过粘接方式,制作出假人模块,并进行水密性检查;假人模块包括头颈模块、胸腹模块、盆腔模块、四肢模块;每个假人模块顶部有注入口 ;
[0020](4)通过整体式传感器装卸装置在假人模块内安装传感器,完成假人的制作。
[0021]所述的整体式传感器装卸装置,包括安装在固定基座2上的中心杆I,中心杆I上铰接有枝杆4,枝杆4上安装有传感器3,枝杆4上还有提升杆5,用于控制枝杆4的摆动角度。
[0022]本发明提供的高仿真性的电磁等效假人制备方法,成本低,加工容易,传感器步骤方式简单,降低假人制作成本,增强假人结构强度,能同时兼容电解质水溶液和导电凝胶作为人体替代组织的实验方案,还能根据实验需要增加人体等效骨骼、等效器官等模型部件,以不同仿真度近似真实人体。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的假人模块结构示意图;
[0024]图2是本发明的整体式传感器装卸装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0026]高仿真性的电磁等效假人制备方法,包括以下过程:
[0027](I)获取人体三维数据,包括人体CT数据、三维扫描仪器数据、各种人体数字三维模型;利用计算机,从人体头部开始,以2-5厘米的等距或不等距间隔,平行于人体水平面切割人体数字模型,获得各切割面处的人体外轮廓线和内腔轮廓线;
[0028](2)在三维建模软件中,导入人体各轮廓数据;将各轮廓线沿人体垂直轴方向,垂直拉伸一个间距,形成假人片层;
[0029]在三维建模软件中,根据人体内腔轮廓数据,或根据实验要求、材料强度自行确定人体内腔轮廓,开出每个片层内的内腔空间;
[0030]在三维建模软件内,进行虚拟装配,须保证每相邻假人片层间密封装配;
[0031 ] (3)生成加工数据或图纸,加工出假人每个片层;
[0032]通过粘接方式,制作出假人模块,并进行水密性检查;假人模块包括头颈模块、胸腹模块、盆腔模块、四肢模块;每个假人模块顶部有注入口 ;
[0033](4)通过整体式传感器装卸装置在假人模块内安装传感器,完成假人的制作。
[0034]所述的整体式传感器装卸装置,包括安装在固定基座2上的中心杆I,中心杆I上铰接有枝杆4,枝杆4上安装有传感器3,枝杆4上还有提升杆5,用于控制枝杆4的摆动角度。
[0035]固定基座2固定于假人模块内腔体底部,中心杆I能够定位在内。
[0036]枝杆4有多根,根据重要器官空间位置,位于中心杆I不同高度,且围绕中心杆I设置。
[0037]安装时,各枝杆4位于靠拢中心杆I的位置,从假人模块注入口放入假人模块内,并固定在基座2上;待定位后,通过提升杆5将各枝杆4展开至设定位置;再注入电解液,完成实验准备。拆卸时安装相反步骤进行拆卸。
[0038]因人体重要器官和组织主要位于头颈、胸腹和盆腔模块内,是主要的实验对象,假人模块分段式设计可以让用户根据其具体研究内容,采购专门的模块,降低实验成本;此外分段式的设计也便于进行内部传感器的装卸;有效降低了每个模块填充电解液或导电凝胶后的受力情况,降低了假人结构设计、材料选择、加工工艺的难度,降低了假人装配复杂度,有效降低了假人制作成本,提升了假人设计制作效率。
[0039]假人模块分段式的假人设计方案,不仅支持人体局部组织器官实验,通过按照人体结构组合各模块,即可进行人体全身电磁实验。
[0040]在站姿实验中,各假人模块的注入口可处于开放状态;处于卧姿时,通过增加密封盖即可。理论上,该设计能够兼容人体任何姿态下的电磁实验。
[0041]根据国家板材标准厚度、以及假人仿真精度,选择2-5厘米的扫描间距划分假人每片层;每片层通过垂直拉伸方式近似人体复杂的外形曲面,有效降低了设计及制作难度,无需进行模具的制作,降低成本和提升假人设计生产效率。
[0042]传感器装卸方法,能够精确定位重要器官的位置,在体外进行安装调试后,一次性置入假人体内展开即可,简化了批量传感器的安装调试工作;同样的特点也体现在了外部插入式传感器上。
[0043]注入口作为外插式传感器的安装孔、电解质溶液的注入和排放口。
【主权项】
1.高仿真性的电磁等效假人制备方法,其特征在于,包括以下过程: (1)获取人体三维数据;利用计算机,从人体头部开始,以2-5厘米的等距或不等距间隔,平行于人体水平面切割人体数字模型,获得各切割面处的人体外轮廓线和内腔轮廓线; (2)在三维建模软件中,导入人体各轮廓数据;将各轮廓线沿人体垂直轴方向,垂直拉伸一个间距,形成假人片层; 在三维建模软件中,根据人体内腔轮廓数据,或根据实验要求、材料强度自行确定人体内腔轮廓,开出每个片层内的内腔空间; 在三维建模软件内,进行虚拟装配,须保证每相邻假人片层间密封装配; (3)生成加工数据或图纸,加工出假人每个片层; 通过粘接方式,制作出假人模块,并进行水密性检查;假人模块包括头颈模块、胸腹模块、盆腔模块、四肢模块;每个假人模块顶部有注入口 ; (4)通过整体式传感器装卸装置在假人模块内安装传感器,完成假人的制作。2.根据权利要求1所述的高仿真性的电磁等效假人制备方法,其特征在于,所述的整体式传感器装卸装置,包括安装在固定基座上的中心杆,中心杆上铰接有枝杆,枝杆上安装有传感器,枝杆上还有提升杆,用于控制枝杆的摆动角度。
【文档编号】G06T17/00GK106021662SQ201610305148
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】王德麾, 樊庆文, 林大全, 李焕
【申请人】四川大学
再多了解一些
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