一种模拟失重干浸装置的制作方法

本发明涉及地面模拟仿真设备及其相关配套设施技术领域，特别是涉及一种模拟失重干浸装置。

背景技术：

航天员太空飞行时所面临的失重环境会导致心血管功能失调、肌肉萎缩、骨丢失等失重生理效应，严重影响航天员的健康及工作，需研究失重生理效应及机制并研发高效的失重防护措施，保障航天员在轨工作能力和健康返回。

在地面上研究失重生理效应、研发失重防护措施，需建立模拟失重生理效应平台为开展研究提供必要的平台基础。-6°头低位卧床是航天医学领域公认的模拟失重生理效应模型，能够模拟失重所引起的人体体液头向分布和运动减少对人体的影响，被广泛应用于人体失重生理效应机制研究，以及失重防护措施研发验证研究。干浸是另一种在地面上模拟人体失重生理效应的实验方法，人体处在干浸装置所产生的生理效应如体液再分配、立位性低血压、肌肉活动减少、代谢降低等与失重产生的影响十分相似。与头低位卧床模型相比，干浸产生失重生理效应的效率更高，模拟效果也更接近真实失重环境下的人体生理变化。

因此，如何提供一种干浸实验装置，模拟并监测人体失重状态下的生理效应，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模拟失重干浸装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现地面对失重生理效应的模拟，同时在模拟失重时实时监测受试者的基础生理指标。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种模拟失重干浸装置，包括水槽、防水布、升降单元、加温单元、数据交互单元，所述水槽为顶部敞口容器，所述水槽与外部水源相连通，所述防水布与所述水槽的开口相连，所述升降单元设置于所述水槽与所述防水布围成的腔体内，所述升降单元能够托举受试者并带动受试者沿竖直方向往复运动，所述防水布由柔性、防水材质制成，所述防水布的面积不小于所述水槽的底面积与侧面积之和，所述加温单元与所述水槽相连通，所述加温单元能够控制进入所述水槽中的水的温度，所述数据交互单能够监测受试者的生理指标信息。

优选地，所述水槽为双层中空结构，所述水槽包括外壳和内胆，所述外壳与所述内胆之间具有间隙，所述外壳与所述内胆之间设置保温层，所述保温层由泡沫材质制成。

优选地，所述水槽为棱柱状结构，所述水槽的横截面为八边形，所述内胆的拐角处作倒圆角处理。

优选地，所述水槽设置观察窗，所述观察窗贯穿所述保温层并与所述内胆、所述外壳密封相连，所述观察窗由透明材质制成。

优选地，所述升降单元包括托板和升降台，所述升降台设置于所述水槽的底部，所述托板与所述升降台相连，所述升降台能够带动所述托板沿竖直方向往复运动，所述托板平行于所述水槽的底面设置，所述升降台为剪叉式升降台。

优选地，所述托板上设置有多个通过孔，所述通过孔为通孔，多个所述通过孔等间距均布。

优选地，所述水槽与所述防水布可拆卸连接。

优选地，所述水槽设置有进水管和出水管，所述进水管、所述出水管均与所述水槽相连通，所述进水管与外部水源相连通，所述进水管、所述出水管均设置阀门，所述加温单元与所述进水管相连通。

优选地，所述水槽的底部设置万向轮和支腿，所述万向轮与所述支腿的数量均为四个，所述万向轮与所述支腿设置于所述水槽的底部的四角，所述支腿的高度能够调节。

优选地，所述水槽设置仪器放置台和手推杆，所述水槽还连接有活动支架，所述活动支架可转动地与所述水槽相连。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的模拟失重干浸装置，包括水槽、防水布、升降单元、加温单元、数据交互单元，水槽为顶部敞口容器，水槽与外部水源相连通，防水布与水槽的开口相连，升降单元设置于水槽与防水布围成的腔体内，升降单元能够托举受试者并带动受试者沿竖直方向往复运动，防水布由柔性、防水材质制成，防水布的面积不小于水槽的底面积与侧面积之和，加温单元与水槽相连通，加温单元能够控制进入水槽中的水的温度，数据交互单能够监测受试者的生理指标信息。使用本发明的模拟失重干浸装置时，向水槽中通入水，加温单元能够控制水温，受试者平卧在防水布上，防水布的面积较大，相当于受试者自由悬浮在水中，实现在地面上模拟人体失重环境，升降单元能够托举受试者，带动受试者升降，数据交互单元能够监测采集受试者心电、血压、血氧、体温等基础生理指标信息，本发明实现了失重生理效应模拟的同时自动采集记录基础生理指标，为研究失重生理效应和研发有效防护措施提供了更加高效的实验平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模拟失重干浸装置的整体结构示意图；

图2为本发明的模拟失重干浸装置的主视方向剖切示意图；

图3为本发明的模拟失重干浸装置的升降单元处于另一种状态时的主视方向剖切示意图；

图4为本发明的模拟失重干浸装置的俯视方向结构示意图；

图5为本发明的模拟失重干浸装置工作时的示意图；

其中，1为水槽，2为升降单元，3为托板，4为升降台，5为通过孔，6为观察窗，7为进水管，8为出水管，9为支腿，10为仪器放置台，11为活动支架，12为手推杆；

此处需要说明的是，为了清楚地表示本发明的模拟失重干浸装置的其他结构，防水布并未在图中示出。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种模拟失重干浸装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现地面对失重生理效应的模拟，同时在模拟失重时实时监测受试者的基础生理指标。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-5，其中，图1为本发明模拟失重干浸装置的整体结构示意图，图2为本发明模拟失重干浸装置的主视方向剖切示意图，图3为本发明模拟失重干浸装置的升降单元处于另一种状态时的主视方向剖切示意图，图4为本发明模拟失重干浸装置的俯视方向结构示意图，图5为本发明模拟失重干浸装置工作时的示意图。

本发明提供一种模拟失重干浸装置，包括水槽1、防水布、升降单元2、加温单元、数据交互单元，水槽1为顶部敞口容器，水槽1与外部水源相连通，防水布与水槽1的开口相连，升降单元2设置于水槽1与防水布围成的腔体内，升降单元2能够托举受试者并带动受试者沿竖直方向往复运动，防水布由柔性、防水材质制成，防水布的面积不小于水槽1的底面积与侧面积之和，加温单元与水槽1相连通，加温单元能够控制进入水槽1中的水的温度，数据交互单能够监测受试者的生理指标信息。

使用本发明的模拟失重干浸装置时，向水槽1中通入水，加温单元能够控制水温，受试者平卧在防水布上，防水布的面积较大，相当于受试者自由悬浮在水中，实现在地面上模拟人体失重环境，升降单元2能够托举受试者，带动受试者升降，数据交互单元能够监测采集受试者心电、血压、血氧、体温等基础生理指标信息，本发明实现了失重生理效应模拟的同时自动采集记录基础生理指标，为研究失重生理效应和研发有效防护措施提供了更加高效的实验平台。

其中，水槽1为双层中空结构，水槽1包括外壳和内胆，外壳与内胆之间具有间隙，外壳与内胆之间设置保温层，保温层由泡沫材质制成，水槽1为双层结构，且增设保温层，减少水槽1内水与外界环境的热量交换，提高加温单元的工作效率。

在本具体实施方式中，水槽1为棱柱状结构，水槽1的横截面为八边形，设计元素提取于中国八卦图，外观造型简约而不简单，内胆的拐角处作倒圆角处理，便于清洁。

为了便于观察水槽1内水和升降单元2的状态，水槽1设置观察窗6，观察窗6贯穿保温层并分别与内胆、外壳密封相连，避免泄露，观察窗6由透明材质制成，便于观察。

更具体地，升降单元2包括托板3和升降台4，升降台4设置于水槽1的底部，托板3与升降台4相连，升降台4能够带动托板3沿竖直方向往复运动，托板3平行于水槽1的底面设置，升降台4带动托板3沿竖直方向往复运动，实现对受试者的托举，在本具体实施方式中，升降台4为剪叉式升降台，升降台4两侧构件采用不锈钢工业管加工，以保证足够的强度和刚度，升降台4的旋转连接处采用圆柱销连接，由于升降台4长期处于水中，无法对各运动连接采用油脂润滑方式，因而采用铜套作为固体润滑方式。升降台4采用直线推杆实现升降，直线推杆通过钢丝绳与滑轮的转换，连接剪式支架两侧构件的底部连杆始终作水平运动，最终实现剪式支架的升降。

另外，为了减少托板3在水中往复运动的阻力，托板3上设置有多个通过孔5，通过孔5为通孔，托板3沿竖直方向运动时，水槽1中的水由通过孔5通过，减少水对托板3运动造成的阻力，多个通过孔5等间距均布，提高水流通过均匀性。

进一步地，水槽1与防水布可拆卸连接，便于拆装，将防水布拆下即可对水槽1进行清洁，提高工作人员操作便捷性。

需要说明的是，水槽1设置有进水管7和出水管8，进水管7、出水管8均与水槽1相连通，进水管7与外部水源相连通，进水管7、出水管8均设置阀门，便于控制加水及排水操作，加温单元与进水管7相连通，加温单元能够对水槽1内的水进行加温，将水温控制在30-40℃，并设置过热保护元件，提高装置安全系数。

为了方便移动，水槽1的底部设置万向轮和支腿9，利用万向轮能够方便地移动装置，提供装置灵活性，设置支腿9提高了装置的稳定性，万向轮与支腿9的数量均为四个，万向轮与支腿9设置于水槽1的底部的四角，支腿9的高度能够调节，便于调平。

更进一步地，水槽1设置仪器放置台10和手推杆12，仪器放置台10能够设置控制器，方便操作控制加温单元、升降单元2等，另外，方便操作人员通过数据交互单元实时监测受试者的生理指标信息。除此之外，水槽1还连接有活动支架11，活动支架11可转动地与水槽1相连，活动支架11可用于装夹手机、电脑等仪器，方便受试者使用，处理个人实验日志，进行相关娱乐活动，可提高模拟失重实验时受试者的主观接受性。

本发明的模拟失重干浸装置包含水槽1、防水布、升降单元2、加温单元、数据交互单元，既实现了地面对失重生理效应的高效模拟，又能够通过数据交互单元自动采集心电、血压、血氧、体温等基础生理指标信息，同时集成实现了模拟失重时基础生理指标的实时监测，并可通过数据交互单元处理个人实验日志，进行相关娱乐活动，可提高模拟失重实验时受试者的主观接受性。本发明实现了失重生理效应模拟的同时自动采集记录基础生理指标，为研究失重生理效应和研发有效防护措施提供了更加高效的实验平台。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。