[发明专利]一种利用膜分离技术模拟皮肤发汗的装置

说明书

本发明是一种新型的暖体出汗假人主动发汗模拟皮肤，可用于调节假人的发汗速率，同时保证发汗均匀。本发明的核心部件是由反渗透压膜、金属导热薄膜、防水布料、电加热片、橡胶软管、金属支架编制和组合而成的符合人体体表尺寸的水囊。其他配套部件还包括：加压罐、橡胶导管、压力计、电磁阀和上位机。相比于过去的发汗假人，本发明的主要技术特点是：利用反渗透压膜(RO膜)的反渗透特性制作成的水囊。通过调整水囊中液态水的压力使RO膜表面的液体渗透速度产生变化。压力和渗透速率呈良好的线性关系，因此水囊模拟的皮肤出汗量可控。且各部位的发汗速率是基本一致的。此发明可应用于纺织行业测量服装湿阻的测试。

(一)技术领域

本发明是一种在暖体假人上模拟人体皮肤汗液分泌随室温实时调节和均匀扩散的装置。装置示意图见说明书附图1。

(二)背景技术

暖体假人的发汗模拟是暖体假人设计中的关键技术环节。假人的两种发汗模式中，主动发汗比被动发汗的环境适应性更好，模拟更复合实际。但目前绝大部分的假人的主动式发汗结构只能将汗液短时间、一次性分泌到体表，且汗液会在排泄口附近堆积，造成体表潮湿度不均匀。导致湿阻的测量不准确。另一方面，假人发汗装置容易被液体中的杂质堵塞，维修难度大，增加了维护的成本。本发明根据反渗透压膜的可以分离溶液中溶剂的特性，将其作为核心元件应用于新型的假人发汗装置的设计。

(三)发明内容

本发明采用反渗透压膜(简称：RO膜)作为发汗装置的皮肤，以RO膜膜元件一侧的纯净水的水压作为膜渗透的推动力。来模拟不同室温下，皮肤连续、实时、均匀的汗液分泌模式。

如图1、2所示，本装置包括三部分：水囊A，保温结构B，加压结构C。

水囊A由金属框架1、RO膜2、防水布3、乳胶管(进水管4，排水管5)、金属导热薄膜6、加热片7组成。如图2所示，金属框架1主要功能是支撑膜结构，防止过度变形，对抗重力造成的液体向下堆积。RO膜2模拟皮肤层分泌汗液，防水布3可以防止液体向内部渗漏。液体由进水管4流入，水囊中的多余气体和液体，由排水管5排出，正常使用时扎紧。金属导热薄膜6可以增强加热片7的加热效果，用来加热水囊A中的液体，使其温度维持稳定。

保温结构B由可调压直流电源8，温度传感器9，温度采集模块10和上位机11组成。保温结构B的主要功能是测量水囊A中液体温度是否达到目标温度，如果没有，则通过可调压直流电源8为加热片7通电，使其发热。

加压结构C包括：加压密封罐12、管路13、压力传感器14、压力采集模块15、可编程电磁阀16、氮气瓶17。加压结构C的主要功能是补充水囊A因液体分泌而流失的水分，并且通过将水囊A和加压结构C相连，加压结构承受的压力可以传递到水囊的液体中，使RO膜表面的驱动力产生变化，增强或减弱RO膜的分离效果，从而达到调节液体分泌速度的目的。

本发明利用RO膜以水压为驱动力，分离溶液中溶剂的特性设计了新型的假人发汗装置，它的优点是：随水压的增大，RO膜的渗透率会线性增大，发汗的精度容易控制。RO膜的孔径极小，且分布均匀致密，水分离时的效果与人体发汗类似，模拟效果好。发汗装置整体结构更加简单，材料成本低，控制简单，能耗小。对水的纯净度要求低，可以用自来水进行试验，RO膜容易更换，装置维护方便，成本低廉。

附图说明：

图1为水囊A分解结构图：

1.金属框架 2.反渗透压膜(RO膜)

3.防水布 4.金属管

5.排水管 6.金属导热薄膜

7.加热片

图2为利用膜分离技术模拟皮肤发汗的装置结构示意图：

A.水囊 B.保温结构 C.加压结构