一种测取纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的方法

1.本发明涉及服装热湿舒适性研究技术领域，特别是涉及一种测取纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的方法。


背景技术：

2.研究表明，当人体穿着服装时，人体体表与服装内表面之间存在衣下空气层，其厚度、体积、接触面积等形态特征与服装传热量、衣表温度、服装热湿阻、人体的主观热湿感觉有着密不可分的关系，这说明衣下空气层的形态和大小会对服装的热湿舒适性产生影响，并在不同的范围内引起人体热湿舒适感的差异。纸尿裤作为婴儿出生后需穿着的一类特殊服装，其内表面与婴儿体表之间构成的空气层形态和大小，也会在一定程度上影响纸尿裤的热湿舒适性，而其热湿舒适性的优劣直接关系到婴儿的皮肤健康。因此，将纸尿裤与婴儿体表间的空气层进行定量化表征是探索纸尿裤热湿传递机制的必要手段，而如何测取该空气层的形态和大小成为亟待解决的问题。
3.然而，目前常用于测量服装衣下空气层的三维扫描与图像处理技术不适用于纸尿裤这类特殊服装。这是因为应用该技术的前提是忽略服装本身的厚度，将扫描获取的服装外表面形态与人体体表形态进行差值分析，所得结果近似看成衣下空气层的大小。但对于纸尿裤来说，它由多层非织造布和高吸水树脂sap构成，材料较厚且厚度不均匀，因此无法采用现有的空气层测取方法。另外，有学者采用激光测距技术以及有限元建模方法，测量或预测该空气层的大小和形态，但存在测量范围有限、表征指标单一、预测结果仅为理想状态的缺点。因此，为定量化探究婴儿纸尿裤的热湿传递机制，需要采用一种新方法，以准确测取纸尿裤内表面与婴儿体表间的空气层形态和大小。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种测取纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的方法，能够准确获取纸尿裤腰腹部、裆部衣下空气层的形态和大小，为定量化研究纸尿裤的热湿传递规律提供必要手段。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种测取纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的方法，包括以下步骤：
6.(1)制作婴儿臀部模型，所述婴儿臀部模型采用透明材料制成，外表面包覆有保护膜，所述婴儿臀部模型靠近上边缘的位置设有水平的腰围标志线，靠近大腿的位置设有水平的大腿围标志线；
7.(2)采用手持式三维扫描仪获取所述婴儿臀部模型的外表面形态以及穿着在所述婴儿臀部模型上的纸尿裤样本的内表面形态；
8.(3)将所述婴儿臀部模型的外表面形态与纸尿裤样本的内表面形态进行拟合对齐，获得纸尿裤与臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度；
9.(4)对所述纸尿裤样本的内表面进行覆膜；
10.(5)将覆膜后的所述纸尿裤样本穿到所述婴儿臀部模型上，并利用硅胶填充成型法获取裆部空气层模型；
11.(6)对所述裆部空气层模型进行扫描、图像处理及分析，得到纸尿裤与婴儿体表间裆部空气层的形态参数。
12.所述步骤(1)中保护膜的一面为黑色，另一面为白色，其中，白色的一面与所述婴儿臀部模型的外表面贴合。
13.所述步骤(1)中腰围标志线距离所述婴儿臀部模型的上边缘20-30mm，大腿围标志线距离所述婴儿臀部模型的下边缘100-120mm。
14.所述步骤(2)具体包括以下子步骤：
15.(21)采用所述手持式三维扫描仪从所述婴儿臀部模型内部向外部扫描，获取所述婴儿臀部模型的外表面形态；
16.(22)去除所述婴儿臀部模型外表面包覆的所述保护膜，将所述纸尿裤样本穿到所述婴儿臀部模型上，使纸尿裤样本的腰围上沿与所述腰围标志线对齐；
17.(23)采用所述手持式三维扫描仪从所述婴儿臀部模型内部向外部扫描，获取所述纸尿裤样本的内表面形态。
18.所述步骤(3)具体包括以下子步骤：
19.(31)将所述婴儿臀部模型的外表面形态和所述纸尿裤样本的内表面形态分别进行去噪、修复和补洞处理；
20.(32)沿所述腰围标志线和大腿围标志线在所述婴儿臀部模型的外表面形态和所述纸尿裤样本的内表面形态上的成像分别进行裁剪，并将裁剪后的两个图像进行拟合对齐；
21.(33)利用3d比较功能导出两个图像的偏差值，获得所述纸尿裤样本与所述臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度。
22.所述步骤(4)具体包括以下子步骤：
23.(41)采用纸尿裤平面展开装置撑平所述纸尿裤样本，使得所述纸尿裤样本的内表面朝上；
24.(42)在所述纸尿裤样本的内表面上涂敷固体胶，并将一张pvdc保鲜膜铺在所述纸尿裤样本的内表面上，使用热压的方式将所述pvdc保鲜膜压在所述纸尿裤样本的内表面上。
25.所述纸尿裤平面展开装置包括一块平板和四个固定夹，所述四个固定夹用于将所述纸尿裤样本与所述平板固定，使得纸尿裤样本平整铺在所述平板上。
26.所述步骤(5)具体包括以下子步骤：
27.(51)将覆膜后的所述纸尿裤样本穿到所述婴儿臀部模型上，使得所述纸尿裤样本的腰围上沿与所述腰围标志线对齐，并整理所述纸尿裤样本的裆部空间，使所述纸尿裤样本的裆部的外表面无褶皱，且所述纸尿裤样本的裆部边缘与所述婴儿臀部模型之间无缝隙；
28.(52)将漏斗插入所述纸尿裤样本与所述婴儿臀部模型的后腰之间，从所述漏斗处填充液态硅胶，当所述液态硅胶的水平面与所述大腿围标志线齐平时，终止填充；
29.(53)用十字缝线牵拉所述纸尿裤样本的前后腰，保持所述纸尿裤样本的腰围上沿
始终与所述腰围标志线平齐；
30.(54)等待所述液态硅胶固化成型；
31.(55)将所述纸尿裤样本从所述婴儿臀部模型上脱下，取出已固化的液态硅胶，并对填充产生的多余硅胶进行修剪，得到裆部空气层模型。
32.有益效果
33.由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明构建了婴儿臀部模型，通过手持式扫描法和图像处理技术获取纸尿裤与臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度，再通过覆膜方法和硅胶填充成型法得到裆部空气层模型，从而获取裆部空气层的一系列形态数据，该方法能够准确获取纸尿裤内表面与婴儿腰腹部、裆部间的空气层形态和大小，弥补了以往激光测距技术和有限元建模方法的局限性、改进了三维扫描方法和图像处理技术在纸尿裤热湿舒适性领域的应用，对定量化探究婴儿纸尿裤热湿传递机制具有非常重要的意义。
附图说明
34.图1是本发明实施方式的流程图；
35.图2是本发明实施方式中手持式扫描法的操作示意图；
36.图3是本发明实施方式中纸尿裤覆膜方法的示意图；
37.图4是本发明实施方式中硅胶填充成型法示意图。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
39.本发明的实施方式涉及一种测取纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的方法，如图1所示，包括以下步骤：制作婴儿臀部模型，所述婴儿臀部模型采用透明材料制成，外表面包覆有保护膜，所述婴儿臀部模型靠近上边缘的位置设有水平的腰围标志线，靠近大腿的位置设有水平的大腿围标志线；采用手持式三维扫描仪获取所述婴儿臀部模型的外表面形态以及穿着在所述婴儿臀部模型上的纸尿裤样本的内表面形态；将所述婴儿臀部模型的外表面形态与纸尿裤样本的内表面形态进行拟合对齐，获得纸尿裤与臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度；对所述纸尿裤样本的内表面进行覆膜；将覆膜后的所述纸尿裤样本穿到所述婴儿臀部模型上，并利用硅胶填充成型法获取裆部空气层模型；对所述裆部空气层模型进行扫描、图像处理及分析，得到纸尿裤与婴儿体表间裆部空气层的形态参数。
40.本实施方式利用手持式扫描法、geomagic图像处理技术获取纸尿裤样本内表面与婴儿臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度；利用纸尿裤覆膜方法、硅胶填充成型法获取纸尿裤样本内表面与婴儿臀部模型裆部表面之间的空气层形态。下面以一款l码的腰贴型纸尿裤为例进一步说明本发明。
41.步骤1，制作婴儿臀部模型。如图2所示，该婴儿臀部模型包括本体1、腰围标志线3、不锈钢保护膜4和大腿围标志线5，便于纸尿裤样本的穿戴。该婴儿臀部模型的原型为标准
婴儿假人(身长74cm、体重9.1kg，模拟9个月大的婴儿)。本体1由光敏树脂制成，呈透明、中空状，以便在扫描纸尿裤样本内表面形态时，激光可以透过婴儿臀部模型；不锈钢保护膜4全包覆在本体1的外表面，一面黑色朝外、一面白色朝内，厚度为0.05mm，以便扫描出婴儿臀部模型的外表面形态；腰围标志线3呈水平、距离臀部模型的上边缘25mm，以统一所有纸尿裤样本的穿着位置；大腿围标志线5呈水平、距离臀部模型的下边缘110mm，确保所有纸尿裤样本在同一平面终止硅胶填充。
42.步骤2、扫描本体1的外表面形态。采用手持式三维扫描仪2从本体1内部向外部扫描，最大范围获取本体1的外表面形态；
43.步骤3、扫描纸尿裤样本的内表面形态。去除本体1外表面包覆的不锈钢保护膜4，为本体1穿着纸尿裤样本，使样本腰围上沿与腰围标志线3对齐。采用手持式三维扫描仪2从本体1的内部向外部扫描，最大范围将纸尿裤样本的内表面形态通过扫描获取。
44.步骤4、优化扫描文件。采用geomagic图像处理软件将获取的两个表面形态分别进行去噪、修复、补洞等操作，以优化图像；
45.步骤5、对齐扫描文件。沿腰围标志线3、大腿围标志线5在两个表面形态上的成像分别进行裁剪，并将裁剪后的两个图像进行最佳拟合对齐；
46.步骤6、导出结果。利用3d比较功能导出两个图像的偏差值，获得纸尿裤样本与臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度。
47.步骤7、展平纸尿裤样本。将纸尿裤样本从本体1上脱下，采用纸尿裤平面展开装置撑平纸尿裤样本，使得纸尿裤样本的内表面朝上；纸尿裤平面展开装置如图3所示，包括四个大号长尾夹6、一块长木板7，尺寸为600(长)
×
200(宽)
×
15(厚)mm。大号长尾夹6用于固定样本和木板7。
48.步骤8、热压覆膜。将纸尿裤样本的内表面涂敷固体胶，将一张pvdc保鲜膜8铺在纸尿裤样本内表面上，使用一台冷热无缝热压机9进行热压覆膜，热模温度设置为120℃、热压时长60s。
49.步骤9、穿戴纸尿裤样本。将覆膜后的纸尿裤样本穿着于本体1，穿着时将纸尿裤样本的腰围上沿与腰围标志线3对齐，并整理纸尿裤裆部空间，使其外表面无褶皱。轻轻拉出多余的所述pvdc保鲜膜8，使纸尿裤裆部的边缘与臀部模型之间无缝隙。
50.步骤10、填充液态硅胶材料，如图4所示。将漏斗10插入纸尿裤样本与臀部模型的后腰之间，从漏斗10处填充液态硅胶11，并进行观察，当填充的液态硅胶的水平面与大腿围标志线5齐平时，终止填充。
51.步骤11、固定模型。用十字缝线12牵拉纸尿裤样本前后腰，保持纸尿裤样本的腰围上沿始终与腰围标志线3平齐，避免填充硅胶后纸尿裤样本下坠。
52.步骤12、硅胶成型。等待24h后填充的液态硅胶固化成型。
53.步骤13、取模及后处理。小心将纸尿裤样本从婴儿臀部模型上脱下，取出已固化的硅胶模型，并对填充产生的多余硅胶进行修剪，最后贴上样本名称标签，得到裆部空气层模型。将保鲜膜8从纸尿裤样本内表面去除，并保证纸尿裤样本的完整性，不影响其它实验测试。
54.步骤14、形态扫描及图像处理。对所获取的裆部空气层模型进行扫描、图像处理及分析，可获取空气层体积、面积及弧长等一系列形态参数。
55.本实施方式同样适用于m码～xl码婴儿纸尿裤与婴儿体表间空气层形态和大小的获取，可在常温下进行，且硅胶填充成型法所用硅胶为食品级硅胶，安全环保，成型后空气层形态固定，可重复扫描及测量。
56.不难发现，本发明构建了婴儿臀部模型，通过手持式扫描法和图像处理技术获取纸尿裤与臀部模型腰腹部表面之间的空气层厚度，再通过覆膜方法和硅胶填充成型法得到裆部空气层模型，从而获取裆部空气层的一系列形态数据，该方法能够准确获取纸尿裤内表面与婴儿腰腹部、裆部间的空气层形态和大小，弥补了以往激光测距技术和有限元建模方法的局限性、改进了三维扫描方法和图像处理技术在纸尿裤热湿舒适性领域的应用，对定量化探究婴儿纸尿裤热湿传递机制具有非常重要的意义。