確定吸收製品功效的製作方法

2023-06-07 01:49:31

專利名稱：確定吸收製品功效的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定虛擬吸收製品的吸收製品功效的方法。
背景技術：
吸收製品的設計者所面臨的最大挑戰之一是需要了解吸收製品在使用 中的功效。吸收製品被人們穿著以管理腸和膀胱失控、月經、以及其它從 他們的身體排出的排洩物。吸收製品的穿著者可進行多種活動，包括行走、 爬行、坐下、騎車、跑步、進行團體體育運動、以及在床上睡覺。對於被 設計用來貼近人的身體穿著的吸收製品諸如尿布和女性護理產品來講，吸 收製品必須能夠在複雜環境中起作用，其中吸收製品和穿著者的身體之間 的親密程度在使用中會有變化。不僅吸收製品與穿著者的身體之間的接觸 情況在使用中會有變化，而且穿著者的身體的幾何形狀和吸收製品的幾何 形狀也會不同。吸收製品與穿著者的身體之間的接觸情況的變化以及穿著 者的身體和吸收製品的幾何形狀可顯著影響吸收製品流體採集能力和吸收 製品的穿著舒適性。
吸收製品也用於清潔表面、從表面採集流體和處理表面。這些類型的 吸收製品可統稱為擦拭物。可商購獲得很多種擦拭物，包括女用擦拭物、 尿布擦拭物、身體擦拭物、薄衛生紙、衛生紙、紙巾、面巾紙、手帕、表 面擦拭物、臺面擦拭物和地板擦拭物。表面諸如臺面、地板和桌面可為大 體剛性的。表面諸如居室裝飾品和動物身體可為可變形的。可使用吸收制 品作為分配製品來處理表面，可從所述製品中分配清潔助劑或表面處理劑。 當吸收製品用於清潔或處理表面時，吸收製品常常被使用者揉皺，然後稍 微整平以適於放置在使用者的手心，或固定到某個裝置上以有助於使用者 使用擦拭物。取決於使用者使用吸收製品的方式和在其上使用吸收製品的 表面的變形程度，吸收製品與表面之間的接觸情況可有變化。吸收製品和 在其上使用吸收製品的表面之間的接觸親密度可顯著影響吸收製品清潔表 面以及從表面採集流體和/或處理表面的能力。將貼近身體穿著的吸收製品設計成可吸收多種流體，包括尿液、陰道 分泌物和糞便。流體以基本上三個步驟的過程從穿著者的身體內轉移到被
容納在吸收製品中(l)流體從穿著者的身體中排出；(2)流體從穿著者的身 體表面轉移到吸收製品的表面上；和(3)吸收製品吸收流體。吸收製品在流 體從穿著者的身體表面移開時的流體採集能力是吸收製品的關鍵性能指 標。例如，如果衛生巾設計較差，則從女性陰道排出的陰道分泌物因不能 被衛生巾採集而停留在女性陰部的皮膚上，這會給女性造成不適感。設計 較差的衛生巾的另 一個後果是，未能被衛生巾捕獲的陰道分泌物會遷移， 直到流體逐漸接觸女性的內衣或外衣，這會導致汙漬。
貼近身體的吸收製品的流體採集能力可直接測量。對於鄰近人體穿著 的吸收製品，在如下方面存在許多挑戰精密地測量從穿著者的身體排出 的流體、接觸穿著者的身體的流體量、以及吸收製品表面上的和吸收製品 中的流體量。這些挑戰包括受測者的社會性的和身體上的不適；受測者的 不順從性，如在測試由嬰兒穿著的尿布時所發生的情況；以及進行測量所 需的儀器的複雜性。另一挑戰是，用於分析表面上的和吸收製品中的流體 運動的儀器常常最適於進行涉及簡單流體如清潔水而不是複雜流體諸如尿 液、陰道分泌物或糞4更的測量。
計算機建模可用來分析人體上的衣服的適形性。建模通常涉及產生人 體和衣服的三維示圖，並且虛擬地表示當衣服鄰近身體穿著時衣服的狀態。 一些建模軟體允許身體移動，並且能夠分析衣服如何與身體動態地相互作 用，使得人們可確定穿著者的身體和衣服的變形。靠近人的身體穿著的吸 收製品可使用相同的技術來建模。因此，設計者能夠預測多種使用條件下 的貼近人的身體穿著的吸收製品的形狀。相同的方法可用來分析用於清潔 表面、從表面上採集流體、以及處理表面的吸收製品如何與表面諸如墊子 或桌子相互作用。
計算機建模也可用來分析吸收製品中的流體運動。建模通常涉及產生 吸收製品的三維示圖，並且虛擬地表示當吸收製品從某個來源採集流體或 分配流體時吸收製品的狀態。由於求解描述吸收製品中的流體運動的公式 的計算量巨大，因此有時使用不追究流體運動的底層實質原因的簡化的公 式來取代更根本性的基礎模型。
問題歸結為如何將與身體形狀和鄰近身體穿著的或用在身體上的吸收製品相關的計算機建模與流體從身體運動至吸收製品的表面或在吸收製品 內的運動的計算機建^t相耦合，以確定虛擬吸收製品的吸收製品功效。為 了解決此問題，需要具有量化流體在多種使用條件下從身體表面轉移至吸 收製品表面的能力。此外，還需要能夠量化吸收製品在多種使用條件下吸 收流體的方式，以確定虛擬吸收製品的吸收製品功效。最後，需要具有量 化貼近穿著者的身體穿著的吸收製品在多種使用條件下的流體餘量的能 力，而不涉及測試的受試人或身體上的測量，以便確定虛擬吸收製品的吸 收製品功效。
發明概述
本發明公開了 一種用於確定虛擬吸收製品的吸收製品功效的方法。該
方法可包括以下步驟提供虛擬身體模型、提供虛擬吸收製品模型、提供 虛擬模擬軟體、運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬 模擬、運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬、 耦合虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬與虛擬吸收製品模型的流體餘量 的虛擬模擬、以及確定貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的吸收製品 功效。運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的步 驟可在運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬 的步驟之前執行。運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量 的虛擬模擬的步驟可在運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形 的虛擬模擬的步驟之前執行。運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型 的變形的虛擬模擬的步驟和運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的 流體餘量的虛擬模擬的步驟可彼此在時間上交替遞增地推進和協調 一致地 推進。貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可包 括至少一個選自由下列組成的組的參數描述虛擬身體模型的表面能的參 數、描述虛擬吸收製品模型的表面能的參數、以及描述流體表面能的參數。 貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可包括 至少一個可作為虛擬吸收製品的應變函數而變化的參數。可作為虛擬吸收
製品的應變函數而變化的參數可選自由下列組成的組孔隙率、飽和滲透 率、相對滲透率、毛細管壓力、殘餘流體飽和度、最大流體容量、毛細管 壓力與飽和度的關係、相對滲透率與毛細管壓力的關係、相對滲透率與飽和度的關係、以及流體和虛擬材料包括虛擬吸收製品之間的接觸角。
貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬可包括至少 一個可作為虛擬吸收製品的各部分的流體餘量的函數而變化的參數。可作 為虛擬吸收製品的各部分的流體餘量的函數而而變化的參數可選自由下列
組成的組模量、密度、塑性行為和泊松比。
貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬可包括至少 一個可作為虛擬吸收製品的應變函數而變化的參數。所述至少一個可作為 虛擬吸收製品的應變函數而變化的參數可為模量。
虛擬吸收製品模型可包括超過一種類型的虛擬吸收材料。虛擬吸收制 品模型可包括虛擬頂片、虛擬底片、以及設置在虛擬頂片和虛擬底片之間 的虛擬吸收芯。虛擬吸收製品模型還可包括虛擬內衣模型。貼近虛擬身體 模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可包括虛擬身體模型，其 中虛擬吸收製品的流體餘量的虛擬模擬包括至少 一個描述虛擬吸收製品與 虛擬身體模型之間的空間關係的參數。所述至少 一個描述虛擬吸收製品與
虛擬身體模型之間的空間關係的參數可有變化。
虛擬吸收製品可代表選自由下列組成的組的吸收製品衛生巾、短褲 護墊、失禁襯墊、棉塞、唇間襯墊、尿布和胸墊。虛擬吸收製品可代表選 自由下列組成的組的吸收製品女用擦拭物、尿布擦拭物、身體擦拭物、 薄衛生紙、面巾紙、傷口敷料、手帕、家用擦拭物、窗戶擦拭物、浴室擦 拭物、表面擦拭物、臺面擦拭物和地板擦拭物。虛擬身體模型可表示人。 虛擬身體模型可表示居室表面。
附圖概述


圖1為用於確定虛擬吸收製品的功效的方法流程圖。 圖2為流程圖，其示意地描述了用於運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸 收製品模型的變形的虛擬模擬的系統的 一個實施方案。 圖3為點雲示圖。 圖4為兩種限定體積的示意圖。 圖5為兩種限定體積的另一個示意圖。 圖6為網格化虛擬身體模型的示意圖。 圖7為網格化虛擬吸收製品模型的示意8為穿著在虛擬身體模型上的虛擬吸收製品模型的示意圖。
圖9為指定在虛擬身體模型的陰道處的少量陰道分泌物的示意圖。
圖10為包括超過一種類型的材料的網格化虛擬吸收製品模型的示意圖。
發明詳述
本發明的方法和系統可用於設計旨在緊鄰身體穿著的吸收製品。如本 文所用，詞語"身體"在一般意義上用來指實際空間中的可感知物體。如本文 所用，詞語"身體，，包括動物身體，人的身體也被看作是動物身體。詞語"身 體，，也包括物體，吸收製品在所述物體上被用於清潔表面、從表面上採集流 體以及處理表面。身體還包括但不限於居室裝飾品、地毯、地板、臺面、 窗戶、家用器具、家用物內表面、汽車零件、家用物外表面等等。本發明 範圍內的吸收製品包括但不限於衛生巾、短褲護墊、唇間襯墊、失禁襯墊、 棉塞、尿布和胸墊。本發明範圍內的其它吸收製品也包括但不限於女用擦 拭物、尿布擦拭物、身體擦拭物、薄衛生紙、面巾紙、傷口敷料、手帕、 家用擦拭物、窗戶擦拭物、浴室擦拭物、表面擦拭物、臺面擦拭物和地板 擦拭物，所有這些吸收製品在本領域中統稱為擦拭物。吸收製品包括但不 限於衣服、防汗帶、臂帶、以及用於吸收汗液的衣服。
圖1示出了本發明的一個實施方案的流程圖。該方法的步驟包括提 供虛擬身體模型、提供虛擬吸收製品模型、提供虛擬模擬軟體、運行貼近 虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬、運行貼近虛擬身體
模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬、耦合虛擬吸收製品模型 的變形的虛擬模擬與虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬、以及確定 貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的吸收製品功效。該方法可在計算 機系統中執行，所述系統包括中央處理器、包括顯示器在內的圖形用戶界 面和以通信方式連接到中央處理器上的用戶界面選擇裝置。
提供虛擬身體模型的步驟、提供虛擬吸收製品模型的步驟、運行貼近 虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的步驟，連同用於運
行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的虛擬模擬軟 件，描述於Macura等人的美國專利申請11/072,152中。其它與虛擬產品建 模相關的美國專利申請和專利包括Anast等人的11/071917、 Looney等人的
811/071919、 Anast等人的11/071916、 Anast等人的11/071918、 Ma,和 Lavash的11/071920、 Lavash等人的11/072047、 Woltman等人的美國專利 6,810,300、和Pieper等人的美國專利7,099,734。
與提供虛擬身體模型的步驟、提供虛擬吸收製品模型的步驟、提供虛 擬模擬軟體的步驟、運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的 虛擬模擬的步驟關聯的元素描述於圖2所示的流程圖中。
為了產生虛擬身體模型，可圖象化身體或其一部分。可由圖象將身體
或其一部分表面化。表面化是一種用於繪製實際3D物體的計算機生成的三
維(3D)圖象的技術。在一個實施方案中，可將成人女性的腰區(包括襠區10
和陰部)用作身體。在另一個實施方案中，可將嬰兒的腰區用作身體，其可
用於建才莫尿布。在另一個實施方案中，身體可為物體，吸收製品在所述物
體上被用於清潔物體的表面、從表面採集流體和/或處理表面，諸如有皮沙 發椅的墊子。
身體的表面化可通過本領域已知的方法來實現，諸如通過成象身體一 部分的外表面，即通過使用表面數字成象技術製作一系列的身體所需部分 的圖象。作為另外一種選擇，身體的各部分可使用也可捕獲內部部分的技 術諸如磁共振成象(MRI)來表面化。也可使用其它用於獲得合適的表面化圖 象的技術，諸如超聲波成象或X射線成象。其它已知的技術包括輪廓捕獲 等等也可用於如下情況其中用於MRI成象的所需身體位置造成身體在關 鍵的受關注區域中產生畸變。
MRI圖象的解析度將確定可獲得的適形性分析的細節級別。因此，MRI 掃描應具有足夠的解析度，包括足夠數目的"層面"，以捕獲與分析相關的特 徵。對於貼近人的身體穿著的吸收製品的適形性和舒適性分析，身體結構 特徵可與適形性和舒適性相關。術語"層面"使用其關於MRI掃描的普通含 義，並且是指通過MRI成象產生的二維圖象。在一個實施方案中，使用GE Medical Systems Genesis Sigma 1.5 Echo Speed LX MRI裝置以2mm(l:l的比 例)的遞增解析度圖象化成人女性腰區的冠狀層面。數據輸出可為 一 系列的 DICOM圖象文件，可將所述文件導出以用於進一步的評測和分析。DICOM 圖象文件可具有對應於身體的各種組件或層的多個區域。對於人體來講， 這些區域可為不同的組織層。例如，MRI圖象的每個層面可顯示脂肪區域、 皮膚區域、肌肉區域、骨骼區域、內臟區域等等。對於一個實施方案諸如衛生巾來講，陰部中的皮膚區域、脂肪區域和肌肉區域可為最受關注的區 域。對於旨在用於居室裝飾品上的擦拭物來講，表面覆蓋件區域、背襯層 區域和填充材料區域可為最受關注的區域。
點雲示圖可由DICOM圖象文件生成。在MRI圖象的每個層面上，各 種區域、以及各區域之間的界面可由一系列點來定位和指定，所述點既可 由軟體識別和指定，也可由使用者手動識別和指定。如此指定的點產生MRI 圖象的每個層面的點雲示圖。可選擇這些點的數目、濃度和間距以獲得用 於被建模的身體部分的足夠解析度，諸如用來捕獲各種區域中的組織例如 皮膚的波動、或表面諸如居室裝飾品的複雜幾何形狀的波動的足夠解析度。
至足夠解析度，所述解析度與吸收製品與身體的適形性相關。在一個實施 方案中，發現點雲的各點之間的約2mm(l:l的比例)的距離可提供用於分析 鄰近成人女性身體的陰道穿著的吸收製品的適形性和舒適性的足夠的解析度。
一旦放置了每個二維MRI層面上的點，即可使用軟體，諸如得自 Tomovision(Montreal， Canada)的SLICEOMATIC ,來生成基於MRI層面的 相對位置的三維點雲。 一旦獲得了三維點雲，即可將數據用電子格式以多 種文件類型存儲。例如，點雲可包括多邊形網格，其中點連接在一起，並 且可將點雲保存為多邊形網格文件，諸如立體光刻文件，所述文件可導出 以用於進一步的評測和分析。女性腰部和襠區10的3D點雲12的視覺繪圖 的一個實例顯示於圖3中。
然後可通過使用合適的軟體，包括大多數的計算機輔助設計(CAD)軟體 包例如得自Raindrop Geomagic(Research Triangle Park, NC)的GEOMAGIC 將身體部分112的點雲表面化。如果需要，表面化也可通過本領域已知的 各種方法中的任何一種(包括手動方法)來實現。在一個實施方案中，可表面 化人體的特定區域，諸如脂肪和肌之間的界面、脂肪和皮膚之間的界面、 和/或肌肉和骨骼之間的界面。在另一個實施方案中，可表面化有紋理的油 氈地板的表面。實質上，可表面化任何受關注的表面。
作為另外一種選擇，MRI數據可通過使用體素方法來表面化，而不是 首先生成點雲。
一旦表面化了受關注的身體部分112,就確定了旨在建模的受關注的具體身體部分112。例如，當建模衛生巾時，被表面化的人體部分可為成人女
性的整個腰部和襠區10，而旨在建模的受關注的身體部分112為陰部。旨 在建模的受關注的身體部分112可為身體的如下部分，其中要考慮變形對 流體餘量、適形性、以及舒適性的影響。虛擬吸收製品的流體餘量為流體 在關注的時間增量內所流入或流出虛擬吸收製品的特定部分的質量。
在確定了旨在建模的受關注的身體部分112之後，可將表面化的部分 任意地分隔成至少兩種體積，以在一種體積中隔離旨在建模的受關注的身 體部分112,即在基於物理基標準的建模期間身體的將保持可變形的部分。 如果身體旨在運動，如人體可能發生的情況，則表面化的體積的其餘部分 可簡單地通過指定運動來建模，從而可節約計算時間資源。在一個涉及人 體的實施方案中，如圖4所示，表面化的身體被分隔成兩種分離的不相交 的體積，包括至少可變形體積22和至少指定運動體積26。所謂"可變形體 積"是指如下的體積，其中當執行模擬時，將會計算物理性能，包括但不限 於應力、變形和運動。相反，所謂"指定運動體積"是指如下體積，其中變形 和運動由對模擬的輸入來決定。指定運動體積26可為靜態的，如身體諸如 沙發椅的墊子可能發生的情形。
對於這兩種體積來講，所謂"不相交的"是指這些體積不重疊，即，建 模的身體沒有由可變形體積22和指定運動體積26這兩部分組成的部分， 即這兩種體積為明顯地分隔的。在一個實施方案中，僅需確定可變形體積 22，然後根據定義，旨在建模的身體部分112的其餘部分表示指定運動體 積26。這兩種體積可共用共同的表面界面，所述界面為它們的在這兩種體 積之間共用的各自表面的全部或一部分。
如圖4所示，面間表面24可完全處在表面化的身體部分112的內部， 即，其可謂是被限定為與外表面20相距某個"向內的"距離的表面。該向內 的距離可稱為"表面法線距離"，並且應當足夠大以致允許外表面20在^皮建 模時成為可變形的。表面法線距離可三倍至五位地大於表面凹痕的預期大 小。此外，面間表面24還應充分地鄰近外表面20,以致能夠驅動外表面 20的至少一部分的運動。在圖4所示的實施方案中，面間表面24限定指定 運動體積26,所述體積在可變形體積22"之內"，並且除了在身體部分112 的交叉部分以外不形成外表面20的部分。
如圖5所示，面間表面24可延伸至外表面20的一部分並且可部分地
ii由所述部分限定。在圖5中，可變形體積22和指定運動體積26在延伸至 外表面20的面間表面24處交會。已發現，適用於建模女性衛生裝置諸如 衛生巾的兩種體積示於圖5中。如圖所示，可變形體積22對應於旨在建模 的受關注的身體部分112,在此情形中為用於評測衛生巾的成人女性的陰 部。同樣，指定運動體積26(或表面)對應於其中吸收製品對身體的影響不太 受關注的身體部分，但所述體積會影響對適形性和總體身體運動的分析。
在分隔了虛擬身體模型之後，可將分隔的虛擬身體模型網格化，以便 在指定運動模型中將其建模為指定運動體積26。可由表面化軟體諸如 GEOMAGIC 將表面導入到能夠在三個維度上繪製表面的軟體中，諸如得 自 Electronic Data Systems Corpomtion(Plano , TX)的子7〉司 UGSPLM Solutions的I-DEAS ,例如通過IGES文件格式導入。通過使用I-DEAS , 將表面用來生成3D繪圖，所述繪圖限定對應於旨在分析的身體各部分中的 組織例如人體的脂肪、肌肉和骨骼的對應的分離組件。為了生成這些3D繪 圖，可使用由表面進行體積繪製的技術，如本領域通常已知的那樣。
可通過本領域已知的方法將可變形體積22網格化為節點和元素的網 格。例如，可將網格產生成包含固體元素、殼體元素、或梁元素、或它們 的組合。在本發明的方法中，可將可變形體積22網格化為固體元素，如圖 6所示。對於人體來講，可將可變形體積22內的各種組織諸如脂肪組織、 肌肉組織等等網格化成分離的部件，並且每個部件均可具有指定給它的適 當的材料特性，但可保持網格的連續性。對於身體諸如表面(在所述表面上 吸收製品可用於清潔表面、從表面採集流體、和/或處理表面)來講，虛擬身 體模型的各部分可由兩個或更多個層構成。可將每個分離的層網格化為分 離的部件。例如，沙發椅墊子能夠被分離成三個部件，包括表面層、背襯 層、和填充材料，每個均被網格化成分離的部件。如圖6所示，可將可變 形體積22的各部分網格化成具有比其它部分更大的節點和元素密度。
指定運動體積26可使用殼體元素或固體元素來產生。僅需將指定運動 體積26足夠地網格化以可在靜態和動態條件兩種條件下進行真實建模。
為了進行運動模擬和/或適形性建模，需要驅動被建模的身體部分112 的運動，即，使其在時空中移動。在本發明的一個實施方案中，運動可通 過驅動面間表面24的至少部分來驅動。面間表面24驅動可變形體積22， 所述體積可經受物理基約束。驅動面間表面24繼而可驅動可變形體積22的運動，所述體積可自由移動和變形，其中變形產生可量化的應力和應變。 如果用來建模被穿著的吸收製品，則可測量的應力和應變可歸因於與被建 模的吸收製品的接觸。可同時測試吸收製品的多個層。例如，尿布的背面 可由扣緊部件諸如膠帶覆蓋，或衛生巾可穿著在內衣中。
可將面間表面24沿時空中的預定運動路徑驅動。預定運動路徑可使用 外部運動捕獲來生成。例如，可使用各種技術諸如攝影、數字成象、立體 光刻、雷射掃描等等來捕獲運動中的身體的外表面上的離散識別點的運動。 運動捕獲是指可作為著時間的推移而捕獲離散空間位置處的識別點的位 置。對於給定點來講，可按需要調整在給定時間中發生的點捕獲事件的數 目即捕獲的頻率，以產生在移動的身體上留下軌跡的每個點的一系列空間 路徑。這一系列的路徑可用來驅動旨在分析適形性和運動的網格身體上的 對應點的運動。其它形式的運動捕獲包括使用光纖形帶技術、磁場捕獲技 術、"鳥群，，(flockofbirds)技術、以及其它已知的用於使用視點或隱藏裝置來 捕獲運動的技術。
為了模擬指定運動體積26的運動，可捕獲或計算運動模板。在一個實 施方案中，運動捕獲可通過使用處理的視頻成象技術來獲得。在這種過程 中，從相對於身體的多個校準的攝影機位置記錄受關注的實際身體部分112 的多個視頻圖象，並且進行處理以提取身體的形狀，這是本領域已知的技 術。視頻圖象化的身體的形狀可通過本領域已知的方法來產生，諸如通過 體素雕刻來產生點雲，通過輪廓形狀來產生表面等等。此外，通過使用攝 影測量法，還可將處理視頻圖象中的特徵用於測量。此類測量可包括表面 諸如皮膚、衣服、或表面覆蓋材料上的應變測量，可將它們引入到運動模 板中。
在一個實施方案中，可4吏用得自Alias(Toronto, Canada)的MAYA 軟 件等等。通過使用MAYA ,可按時間針對每個受關注的步驟記錄例如代表 性身體形狀諸如點雲或表面形狀。 一旦記錄了針對每個時間增量的所有身 體形狀，即可將這些形狀合在一起作為表示身體運動的運動模板，但此模 板不適用於FEA分析，因為該模板不是基於具有已知位置和參數的網格節 點。
適用於通過FEA技術進行分析的運動模型可通過將指定運動模型與運 動模板擬合(如該術語在本領域中所用的那樣)來製作。在一個實施方案中，擬合可通過以下步驟來實現。首先，將指定運動模型去膚(如該術語在本領 域中所用的那樣)以獲得可定姿模型。去膚技術本身是本領域已知的並且可
使用軟體諸如MAYA⑧來執行。例如，MAYA 允許產生可放置在指定運動 模型內的關節段骨架，其後去膚該模型。
接著，可將可定姿模型與上文捕獲或計算的運動模板中的一個對齊。 對於表示隨時間變化姿態的運動模板中的每一個，可重複此步驟。這稱為"第 一擬合"。作為"第二擬合，，，可將表面化的身體變形以使運動模板可匹配受 關注的模板中的每一個。然後，軟體諸如MAYA 可在每個時間幀處內插 運動。MAYA 可將數據保存為動畫，但不具有將這些數據轉換為適用於 FEA分析的數據的能力。因此，可將此數據導出以用於由FEA技術進行的 運動分析。
對於FEA分析來講，可將在MAYA②中產生的運動路徑導出以生成位 移路徑，從而針對每一個受關注節點產生三維位移路徑對時間的關係。可 將此系列路徑(即，每個節點的三個路徑(x， y, z))保存為文本文件以用於進 一步的分析。此外，還可輸入接觸特性諸如摩擦係數，以說明分離的體積 和/或外表面20之間的物理作用。
在外表面20上的節點位移已知的情況下，此信息可用在得自Abaqus, Inc., Pawtucket RI的ABAQUS 內，以通過使用針對每個節點(針對所述節 點生成了位移路徑)的節點位移命令來直接移動外部身體表面。使用 ABAQUS ,當外部可見表面被驅動時，可計算網格化身體上的所有節點的 運動。在ABAQUS 中，所有節點的位移均使用物理基計算來計算，其中 針對固定的預定義位移的節點位移主要取決於身體的根本材料特性。
當外表面20的網格被驅動時，可記錄面間表面24的運動。可將此信 息記錄為面間表面24的至少一部分的節點位移的形式，並且可將它們保存 為面間表面運動路徑(即，ABAQUS的術語中的"邊界條件"和"振幅")。
然後可將可變形體積22的外表面20上的指定的節點位移移除，並且 置換成面間表面運動路徑的指定的節點位移。然後可使用面間表面運動路 徑來驅動建模的身體(包括外表面20的可作為指定運動體積26的一部分的 部分)的運動。因此，通過驅動面間表面24可獲得建模的身體部分112的模 擬、運動。
能夠驅動與不可變形體積22的外部可見表面聯合的體積界面的有益效
14果是，可精確地表示真實運動並且允許身體的外表面20的一部分成為可變
形的，而不存在限定該部分的變形方式的任何指定運動。此外，還可將所 需的節點和元素的數目最小化，並且仍然允許對移動的或變形的身體的一 部分進行精確且高效的分析。
虛擬身體模型可被建模成具有一個虛擬吸收製品模型或多個虛擬吸收 製品模型。旨在由本發明的方法評測的虛擬吸收製品模型可通過產生受關
注的實際吸收製品的計算機輔助設計(CAD)幾何形狀來生成。CAD幾何形 狀可由CAD製圖產生，如本領域已知的那樣。 一旦產生了 CAD幾何形狀， 就可通過本領域已知的方法將其網格化成節點和元素的網格。節點和元素 的數目可根據需要或期望而變化，以足夠建模吸收製品。此外，還可輸入 接觸特性諸如身體部件之間或身體和吸收製品之間的摩擦係數，以描述分 離的體積和/或外表面20之間的物理作用。
在一個實施方案中，虛擬吸收製品模型可為旨在緊貼成人女性的身體 穿著的衛生巾100。網格化衛生巾100顯示於圖7中。在大多數情況下，衛 生巾100穿著在內衣諸如彈性化女性內褲的內側。因此，在本發明的一個 實施方案中，虛擬吸收製品模型可實際上為代表吸收製品和支撐吸收製品 的內衣的虛擬吸收製品系統。換句話講，虛擬吸收製品模型還可包括虛擬 內衣才莫型。
吸收製品可由超過一個組件構成。吸收製品可包括一個或多個可提供 吸收製品的機械完整性的結構組件。吸收製品可包括一個或多個流體處理 組件。吸收製品可包括一個或多個結構組件和一個或多個流體處理組件的 組合。吸收製品的單一組件可同時提供機械完整性和流體處理。在產生虛 擬吸收製品模型的過程中，可將每個組件產生為分離的部件並且可獨立地 網格化。這樣可將個別材料特性指定給每個組件，因此每個組件的材料特 性可為異質的。例如，內衣可具有至少三個組件總體女性內褲織物、襠 部織物和彈性股線。可將這些組件中的每一個產生為帶有個別化的材料特 性的分離的部件，所述特性適合於每種材料或每種材料的部件。材料特性 可針對不同的衣服而變化。在另一個實例中，吸收製品可由頂片80、底片 95、以及設置在它們之間的吸收芯82構成，並且可將吸收製品的每個元素 產生為分離的部件並可獨立地網格化。因此，在本專利申請的範圍內，可 將虛擬吸收製品模型描述為包括虛擬頂片、虛擬底片、以及設置在虛擬頂片和虛擬底片之間的虛擬吸收芯。吸收芯82(或虛擬吸收芯)可為本領域已知 的用作吸收系統的那種，其包括一個或多個流體分配層和一個或多個流體 存儲層。
在一種建模方法中，將虛擬吸收製品模型簡化，以將虛擬吸收製品模 型的各部分表徵為飽和的或不飽和的。與為每個元素指定一種部分飽和水 平相比，將虛擬吸收製品模型的各部分表徵為飽和的或不飽和的可較為簡單。
可將虛擬吸收製品模型建模成各種初始狀態，諸如鬆弛的未變形狀態、
或非鬆弛的或變形狀態。例如，可將衛生巾100初始地建模成基本平坦未 變形的初始狀態，如圖7所示；或可將其初始地建模成聚攏的摺疊狀態。
可識別網格化虛擬吸收製品模型或虛擬吸收製品系統上的預定固定 點，固定點在適形性分析期間固定在空間中或相對於網格化身體為固定的。 一般來講，固定點可為與網格化身體的可變形體積22相距某個最大距離。
固定點可通過如下方式有助於將虛擬吸收製品模型"穿用"到虛擬身體 模型上使用運動路徑將運動指定到固定點上，使得固定點從第一初始建 模位置平移到相對於虛擬身體模型的第二固定位置。為了模擬虛擬吸收制 品模型對虛擬身體模型的適形性，可首先如上所述"穿用"虛擬吸收製品模型 或吸收製品系統。在此點上，模擬可在身體運動之前計算與適形性關聯的 應力和應變。通過驅動身體的運動經過面間表面24的預定運動路徑，可進 行可變形體積22和虛擬吸收製品模型或虛擬吸收製品系統上的動態應力-應變計算。
動態應力-應變分析可使用動態應力-應變分析器來實現，例如， LS-DYNA (Livermore Software Technology Corporation, Livermore, CA)、 ABAQUS (ABAQUS Inc., Pawtucket， RI)、或ANSYS (ANSYS Inc., Canonsburg， PA)。可輸入任何所需的輸入量，諸如身體網格運動、虛擬吸 收製品模型網格運動、接觸表面、虛擬吸收製品模型網格、和/或身體網格， 以實現該分析。應力-應變分析器可提供變形的運動和對應的力以及應力和 應變的輸出。這些力包括與變形虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型這兩者 關聯的力。
任選地，模擬輸出諸如變形和力可使用軟體來可視化，諸如 LS-PREPOST (Livermore Software Technology Corporation, Livermore, CA)、HYPERVIEW吸(Altair Engineering, Troy， MI) 、 ENSIGHT吸(Computational Engineering International, Apex, NC)，或ABAQUS VIEWER (ABAQUS Inc., Pawtucket， RI)、或其它合適的可視化軟體。當虛擬吸收製品模型被操縱時， 虛擬吸收製品模型的可視化可在虛擬吸收製品模型的變形的視覺示圖中顯 示。例如，衛生巾在穿著期間可經歷翹曲、扭曲和聚攏。由於這種系統的 實際約束的緣故，此類變形難以(或不可能)實時地在真人身上進行觀察。
可視化軟體可使建模者將限定的分析部分輸出為處於使用者限定的模 擬狀態的三維示圖。建模者可選擇處於任意變形狀態的受關注部件或元素， 並且可將它們輸出為三維示圖諸如立體光刻文件、VRML文件、或變形網 格。在一個實施方案中，可使用LS-PrePost將處於變形狀態的虛擬吸收制 品模型的至少 一部分的模擬結果輸出為立體光刻文件，並且可將處於相同 狀態的虛擬身體模型的至少 一部分的模擬結果輸出為立體光刻文件。可使 用轉換算法將輸出文件從一種輸出格式轉換為另 一種格式，如本領域已知 的那樣。
貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可使用 計算流體動力學(CFD)軟體來運行。 一種適用於實施本文所公開的方法的 0 0程序是？1^^-30@。 FLOW-3D 是可商購獲得的多物理軟體代碼，由 Flow Science, Inc., Santa Fe， New Mexico開發和銷售。FLOW-3D 可在 臺式計算機或具有更先進的作業系統諸如UNIX的計算機上運行。虛擬吸 收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可在一維、二維或三維框架中執行。
虛擬吸收製品模型的流體餘量可為負的、靜態的或正的。如果虛擬吸 收製品模型中的流體質量減小，如分配物質的吸收製品所發生的那樣，則 虛擬吸收製品模型的流體餘量為負的。如果虛擬吸收製品模型中的流體質 量不變，則吸收製品的流體餘量為靜態的。如果虛擬吸收製品模型中的流 體質量增大，如設計用來釆集流體的吸收製品所發生的那樣，則虛擬吸收 製品模型的流體餘量為正的。虛擬吸收製品的各部分可具有不同於虛擬吸 收製品的其它部分的流體餘量。
可使用立體光刻(STL)文件將虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型的實 際尺寸導入到CFD軟體中。穿著了虛擬吸收製品模型包括衛生巾100的女 性110的虛擬身體模型顯示於圖8中。虛擬吸收製品模型可代表變形的吸 收製品。變形的吸收製品的形狀可由如上所述的虛擬吸收製品模型的變形
17的虛擬模擬來確定。變形的吸收製品的形狀也可使用簡化的機械模型來確 定，所述模型可手工求解或藉助於計算機或計算器來求解。變形的吸收制 品的形狀可只基於設計者的關於被建模的吸收製品應當如何起作用的概 念，所述概念基於直覺或使用本領域已知的用於預測或概念化吸收製品的 變形形狀的任何其它方法。虛擬吸收製品模型也可代表未變形的吸收製品。 一旦被導入，即可將虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型通過本領域已 知的方法網格化成節點和元素。節點和元素的數目可根據足夠建模虛擬吸 收製品模型的流體餘量的需要或期望而變化。也可描述表面的實際尺寸、 以及表面的外形。對於詳細的流體結構相互作用建模，可在微米尺度上描 述表面外形、或粗糙度。如果表面是規則的，則可使用對外形的較粗略的 描述。虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬無需包括虛擬身體才莫型來 作為模型的組件，雖然使用此方法可能無法夠辨別虛擬身體模型對虛擬吸 收製品模型的流體餘量的所有影響。
在CFD軟體中，可指定邊界條件、初始條件、材料特性、解算控制、
和輸出控制。邊界條件可包括一個或多個流體源。也可將邊界條件的瞬態 性質輸入到流體採集的虛擬模擬中，以說明流體源中的變化，如經期女性 可發生的情況那樣，其中長時間段的極少或沒有流量被短期的高流量所中 斷。實質上，貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模 擬可包括在特定時間和區域上施加的流體源。
虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型的初始條件在整個虛擬身體模型和 虛擬吸收製品模型中可以相同，或可在空間上變化。初始地，可將虛擬身 體模型和虛擬吸收製品模型指定成缺乏流體。作為另外一種選擇，可初始 地指定將指定量的流體用於虛擬身體模型、虛擬吸收製品模型的特定位置、 以及虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型之間的任何間隙(如果存在的話)。例
如，可指定少量陰道分泌物120處在女性的陰道130處，如圖9所示。
可將材料特性輸入到CFD軟體中以描述虛擬身體模型、流體和虛擬吸 收製品模型。虛擬身體模型的可影響虛擬吸收製品模型的流體餘量的材料 特性包括流體在身體上的接觸角。接觸角可使用 Young's Equation(Dullien(1992)， Porous Media: Fluid Transport and Pore Structures, 2nd Edition, Academic Press)由列表數據確定、直接測量、或通過4吏用本領 域已知的其它方法來確定。流體的可影響虛擬吸收製品模型的流體餘量的材料特性包括但不限於 密度、粘度和表面張力。可受關注的其它參數包括溫度、異質性、固體含 量和流體添加劑。可基於由貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形 的虛擬模擬計算的應變來為材料特性指定一個值，所述特性可作為著應變 而變化。可在基於應變而分隔的部分中將源自貼近虛擬身體模型的虛擬吸
收製品模型的變形的虛擬模擬的輸出導入到CFD軟體中，以致簡化在CFD 軟體中指定材料特性的過程。不受理論的約束，可作為應變函數而變化的 材料特性包括但不限於孔隙率、飽和滲透率、相對滲透率、毛細管壓力、 殘餘流體飽和度、最大流體容量、毛細管壓力與飽和度的關係、相對滲透 率與毛細管壓力的關係、相對滲透率與飽和度的關係、以及流體和材料包 括虛擬吸收製品之間的接觸角。
虛擬身體模型、流體、以及虛擬吸收製品模型的材料特性可收集自實 際身體(在所述身體上使用吸收製品)和旨在由吸收製品採集或分配的實際 流體。例如，可收集關於選自下列參數的數據從實際身體排出的或施加 到它們上的流體的粘度、實際身體的表面能、從實際身體排出的或施加到 它們上的流體的表面能、以及貼近身體使用的實際吸收製品的表面能。貼 近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可包括至少一 個選自下列的參數描述虛擬身體模型的表面能的參數、描述虛擬吸收制 品模型的表面能的參數、以及描述流體表面能的參數。可個別地指定每個 組件的特性，並且這些特性可在空間的任何方向上有變化以代表被建模的 吸收製品。
為虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬所指定的常數包括引力常數。
可將解算控制輸入到CFD軟體中以控制在CFD軟體中實施的數值解， 如本領域已知的那樣。
也將輸出控制輸入到CFD軟體中。源自CFD軟體的輸出可包括流體 分布、流體速度分布、流體壓力分布、被吸收製品吸收的流體的體積、殘 留在身體上的流體的體積、以及隨時間和位置而變化的吸收製品的流體飽 和度，它們均與虛擬吸收製品模型相關。
貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的吸收製品功效可通過量化虛 擬身體模型上和虛擬吸收製品模型上或其中的流體量來確定。如果在虛擬
19身體模型和虛擬吸收製品模型之間存在間隙，則該間隙中的流體量也可作 為吸收製品功效的指標。對於吸收製品諸如衛生巾，吸收製品優選地採集 所有從穿著者的身體排出或處在其上的流體。吸收製品功效的 一種量度可 為由虛擬吸收製品模型採集的流體的體積除以流體源的體積或發源自流體 源的流體的體積所得到的比率。對於吸收製品諸如衛生巾來講，吸收製品 功效的量度可為汙漬尺寸。可將汙漬尺寸表徵為襯墊的面向身體的表面的 面積。在移除靠近女性身體布置的衛生巾時，穿著者可在所述表面上觀察 到流體。衛生巾或短褲護墊的吸收製品功效的另 一種量度可為隨流體源的 體積而變化的在內衣(如果存在的話)中或內衣上的流體的體積。
可將分配虛擬吸收製品模型的吸收製品功效量化為例如被分配到虛擬 身體模型的表面上的流體的體積對在分配之前的虛擬吸收製品模型中的流 體的總體積的比率。
鄰近人體穿著的吸收製品的吸收製品功效也可通過如下方式來確定 量化虛擬吸收製品模型對虛擬身體模型的適形性和/或舒適性和虛擬吸收制 品模型鄰近虛擬身體模型穿著的舒適性。對於吸收製品諸如衛生巾，如圖 IO所示，其中吸收芯82可由纖維素材料構成，材料的密度變化可顯著地影 響吸收芯82的部分地飽和的流體傳送特性。類似地，虛擬身體模型和虛擬 吸收製品模型的運動可導致在虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型之間形成 間隙。虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型之間的間隙可阻礙流體從虛擬身 體模型的表面傳送至虛擬吸收製品模型的表面。
適形性和舒適性分析可使用如下動態應力-應變分析器來執行例如， LS-DYNA (Livermore Software Technology Corporation, Livermore， CA)、 ABAQUS (ABAQUS Inc. , Pawtucket , RI) 、 ANSYS (ANSYS Inc., Canonsburg， PA)、或其它合適的軟體。可輸入任何所需的輸入量，諸如身 體網才各運動、吸收製品網才各運動、內衣網格運動、4妻觸表面、衣月良網才各、 和/或身體網格，以實現該分析。應力-應變分析器可提供變形的運動和對應 的力諸如應力和應變的輸出。這些力包括與變形身體和衣服這兩者關聯的 力。可將衣服變形和生成該變形所需的力的大小與適形性和舒適性相關聯。
任選地，模擬輸出諸如變形和力也可使用軟體來可視化，例如 LS-PREPOST (Livermore Software Technology Corporation, Livermore, CA)、 HYPERVIEW (Altair Engineering, Troy， MI)、 ENSIGHT (ComputationalEngineering International, Apex， NC)、或ABAQUS V正WER㊣(ABAQUS Inc., Pawtucket, RI)。當虛擬身體模型被操縱時，虛擬吸收製品模型的可視化可 在虛擬吸收製品模型的變形的視覺示圖中顯示。例如，衛生巾在穿著期間 可經歷翹曲、扭曲和聚攏。由於這種系統的實際約束的緣故，此類變形難 以(或不可能)實時地在真人身上進行觀察。然而，此類衛生巾的適形性特性 可容易地在計算機模擬中可視化和操縱。此能力可顯著地減少設計適形性 更好的吸收製品諸如衛生巾所需的時間和費用。材料的特性可按需要改變 並且輸入到動態應力-應變分析器中以改變吸收製品的特性，從而提供各種 設計的虛擬原型研究。
本文所公開的方法可用來評測虛擬吸收製品模型對虛擬身體模型的適 形性對虛擬吸收製品模型的流體餘量的影響。為了評測虛擬吸收製品模型 對虛擬身體模型的適形性對虛擬吸收製品模型的流體餘量的影響，可在運 行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬的步驟之 前，執行運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的 步驟。貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可通 過傳遞吸收製品的位置、身體的位置、以及吸收製品與身體之間的空間關 系而耦合到虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬上。在傳遞過程中，可傳 遞吸收製品、結構組件、流體處理組件、或飽和組件的位置。所謂"傳遞" 是指將信息從貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品的流體餘量傳達至虛擬吸 收製品模型的變形的虛擬模擬，和/或從虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模 擬傳達至貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品的流體餘量。
在一個實施方案中，數據使用立體光刻文件傳遞，如前所述。通過使 用此方法，可評測虛擬吸收製品模型的變形和虛擬吸收製品模型對虛擬身 體模型的適形性對虛擬吸收製品模型的流體餘量的影響。例如，由於虛擬 身體模型的運動的緣故，虛擬吸收製品模型的各部分可或多或少地變得較 緻密。相同的方法可用於用來分配流體的吸收製品。
為了評測虛擬吸收製品模型的流體餘量對鄰近虛擬身體模型穿著的虛 擬吸收製品模型的適形性和舒適性的影響，可在運行鄰近虛擬身體模型穿 著的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的步驟之前，執行運行鄰近虛擬 身體模型穿著的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬的步驟。"適形性" 旨在描述虛擬吸收製品貼合虛擬身體模型的程度，並且可由虛擬吸收製品的不同區域中的虛擬吸收製品模型和虛擬身體模型之間的距離來表徵。舒 適性可由在虛擬吸收製品模型和虛擬身體模型之間傳導的應力或力、或由 貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型造成的虛擬身體模型的變形的大小 來表徵。虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬可通過傳遞在完成流體餘量的虛 擬模擬時流體在吸收製品內的空間位置來耦合到貼近虛擬身體模型的虛擬 吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬上。通過使用此方法，可確定虛擬吸 收製品模型的流體餘量對虛擬吸收製品模型對虛擬身體模型的適形性的影 響。也可確定虛擬吸收製品模型的流體餘量對虛擬吸收製品模型的舒適性 的影響。例如，當虛擬吸收製品模型的各部分被潤溼或釋放流體時，虛擬 吸收製品的各部分的機械特性諸如密度和模量可改變。在另一種情況下， 作為包括溶脹劑諸如超吸收聚合物(例如，吸收膠凝材料)的吸收製品，當被 潤溼(即，吸收製品溶脹)時，吸收製品的密度可減小。吸收製品中所用的一 些材料當被潤溼時會塌縮，這會導緻密度增大。當虛擬身體模型和虛擬吸 收製品模型相對於彼此移動時，虛擬吸收製品的機械特性的改變可影響虛 擬吸收製品對虛擬身體模型的適形性。如果運行鄰近虛擬身體模型穿著的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛 擬模擬的步驟在運行鄰近虛擬身體模型穿著的虛擬吸收製品模型的變形的 虛擬模擬之前執行，則可受吸收製品的設計者和建模者所關注的起因於流 體餘量的虛擬模擬的 一 個結果為虛擬吸收製品模型的組件的流體飽和度。後處理器諸如ENSIGHT(用於可視化虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬 模擬的結果)可用來捕獲虛擬吸收製品模型的流體飽和度圖象。可將該圖象 記錄成JPEG、 PNG、 GIF、位圖、或任何其它類似的形式。流體飽和度圖 象可針對虛擬吸收製品模型的每個組件產生。例如，可產生吸收製品的每 個層的流體飽和度圖象。對於衛生巾的虛擬吸收製品模型，可產生僅頂片 80、僅吸收芯82、僅底片95、和虛擬吸收製品模型的任何其它明顯不同的 組件或部分的流體飽和度圖象。可將虛擬吸收製品模型的組件的流體飽和度圖象導入到預處理器中， 諸如LS-PREPOST (Livermore Software Technology Corporation, Livermore， CA)，以幫助建模者指定虛擬吸收製品模型的各組件的機械特性。例如，虛 擬吸收製品模型的組件的流體飽和度圖象可用作預處理器中的視口的背景。然後可將用於虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的網格鋪疊在虛擬 吸收製品模型的組件的流體飽和度圖象上，調整比例並且取向以便用於虛 擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的網格與流體飽和度圖象一致，並且可 指定虛擬吸收製品模型的個別材料特性。例如，吸收製品的各組件的模量 可作為飽和度而變化，並且取決於飽和度，可為虛擬吸收製品模型的組件 的不同部分指定不同的模量。可將虛擬吸收製品模型的每個組件獨立於其 它組件進行預處理。運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的步驟 和運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬的步 驟可彼此在時間上交替遞增地推進和協調一致地推進。協調一致地推進的 一個實例為從時間零點開始，按時間增量(例如，0.1秒)推進貼近虛擬身體 模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬，然後按時間增量(例如，0.1 秒)推進貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬，然 後按另一個時間增量(例如，0.1秒)推進貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品 模型的變形的虛擬模擬，然後按另一個時間增量(例如，0.1秒)推進貼近虛 擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬，從而逐步地按時 間推進。此方法的一個元素為，貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的 流體餘量的虛擬模擬和貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量 的虛擬模擬之間的時滯僅有小量的相位差，使得時滯對模擬結果的影響較 小。此方法可提供關於隨著時間的推移虛擬吸收製品模型的流體餘量和虛 擬吸收製品模型對虛擬身體模型的適形性是如何彼此相互作用的信息。相 同的方法可用於用來分配流體的吸收製品。為了改善虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬的數值穩定性，可忽略 虛擬吸收製品模型的飽和度有變化(即，從乾燥過渡至部分地飽和或從部分 地飽和過渡至乾燥)的各部分的應變歷史。虛擬吸收製品模型的變形的虛擬 模擬和虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬推進時所遵循的時間增量 應當足夠小，使得吸收製品的特性的遞增變化較小，以確保虛擬吸收製品 模型的變形的虛擬模擬和虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬的數值 穩定性。貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬可包括 至少一個可作為虛擬吸收製品模型的應變函數而變化的參數。例如，可作為虛擬吸收製品模型的應變函數而變化的參數可選自由下列組成的組孑L 隙率、飽和滲透率、相對滲透率、毛細管壓力、殘餘流體飽和度、最大流 體容量、毛細管壓力與飽和度的關係、相對滲透率與毛細管壓力的關係、 相對滲透率與飽和度的關係、以及流體和虛擬材料包括虛擬吸收製品之間 的接觸角。不受理論的約束，據信這些參數可作為虛擬吸收製品模型的應 變而變4匕。類似地，貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬可 包括至少一個可作為虛擬吸收製品模型的各部分的流體餘量的函數而變化 的參數。可作為虛擬吸收製品模型的各部分的流體餘量的函數而變化的參 數可選自由下列組成的組模量、密度、塑性性能和泊松比。不受理論的 約束，據信這些參數可作為飽和度而變化。鄰近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬可包括至少 一個可作為虛擬吸收製品模型的應變函數而變化的參數。例如，已知一些 吸收材料的應力-應變關係為非線性的。因此， 一些吸收材料的模量可為吸 收材料的應變的函數。吸收製品諸如尿布、失禁產品、和衛生巾通常由多個材料層構成。例 如，衛生巾可由頂片80、底片95、以及設置在頂片80和底片95之間的吸 收芯82構成。為了評測由超過一個材料層構成的吸收製品的吸收製品功效， 虛擬吸收製品模型可由超過一種類型的虛擬吸收材料構成，如圖IO所示。 圖10為被切成兩半的變形的衛生巾IOO的示圖，顯示的是變形的衛生巾100 的後半部分。圖IO所示的衛生巾100包括頂片80(淺灰色色調)、吸收芯82、 槽84(深灰色色調)、和底片95。槽可為吸收芯82的與鄰近的非繪製部分相 比繪製得更緻密或不太緻密的部分。虛擬吸收製品模型可表示由頂片80、 底片95、以及設置在頂片80和底片之間的吸收芯82構成的吸收製品。虛 擬吸收製品模型可任選地包括虛擬內衣模型105。虛擬吸收製品模型也可包 括代表添加劑諸如超吸收劑的元素。超吸收劑通常添加到吸收製品中以增 大吸收製品的吸收性。超吸收劑包括但不限於吸收膠凝材料(AGM)(如本領 域已知的那樣)和脫乙醯殼多糖。虛擬吸收製品可代表選自由下列組成的組的吸收製品衛生巾、短褲 護墊、失禁襯墊、棉塞、唇間襯墊、尿布和胸墊。虛擬吸收製品可代表選 自由下列組成的組的吸收製品女用擦拭物、尿布擦拭物、身體擦拭物、24薄衛生紙、面巾紙、傷口敷料、手帕、家用擦拭物、窗戶擦拭物、浴室擦 拭物、表面擦拭物、臺面擦拭物、以及地板擦拭物。在該方法的一個實施方案中，鄰近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型 的流體餘量的虛擬模擬包括虛擬身體模型，其中虛擬吸收製品模型的流體 餘量的虛擬模擬包括至少 一個描述虛擬吸收製品模型和虛擬身體模型之間 的空間關係的參數。在此實施方案中，可識別虛擬身體模型和虛擬吸收制 品模型之間的間距對流體採集的影響。例如，可執行鄰近虛擬身體模型的 虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬，以確定虛擬身體模型和虛擬吸收制 品模型在使用中的幾何形狀以及虛擬身體模型和虛擬吸收製品模型之間的 空間關係。在鄰近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模 擬中，可指定虛擬身體模型相對於虛擬吸收製品模型移動。例如，虛擬吸收製品模型和虛擬身體模型可以以下一種或多種模式相對於彼此移動剪 切、正常、周期性地、和剪切和/或正常中的可變速率。換句話講，所述至 少 一個描述虛擬吸收製品模型和虛擬身體模型之間的空間關係的參數可變 化。通過使用此方法，可識別虛擬吸收製品模型相對於虛擬身體模型的運 動對虛擬吸收製品模型的流體餘量的影響。本文所公開的量綱和數值不應糹皮理解為嚴格限於所述確切數值。相反， 除非另外指明，每個這樣的量綱均是指所引用的數值和圍繞該數值的功能 上等同的範圍。例如，公開為"40mm"的量綱旨在表示"約40mm"。在發明詳述中引用的所有文件都在相關部分中以引用方式併入本文 中。對於任何文件的引用均不應當被解釋為承認其是有關本發明的現有技任何含義或定義矛盾時，應當服從在本發明中賦予該術語的含義或定義。雖然已經舉例說明和描述了本發明的具體實施方案，但是對於本領域 技術人員來說顯而易見的是，在不背離本發明實質和範圍的情況下可以做 出多個其他改變和變型。因此，權利要求書意欲包括在本發明範圍內的所 有這樣的改變和變型。
權利要求
1.一種用於確定虛擬吸收製品的吸收製品功效的方法，所述方法包括以下步驟提供虛擬身體模型；提供虛擬吸收製品模型；提供虛擬模擬軟體；運行貼近所述虛擬身體模型的所述虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬；運行貼近所述虛擬身體模型的所述虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬；耦合所述虛擬吸收製品模型的變形的所述虛擬模擬與所述虛擬吸收製品模型的流體餘量的所述虛擬模擬；以及確定貼近所述虛擬身體模型的所述虛擬吸收製品模型的吸收製品功效。
2. 如權利要求1所述的方法，其中以下步驟運行貼近所述虛擬身體模型的所述虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬和運行貼近所述虛擬身體模型的所述虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛 擬才莫擬在時間上交替遞增地推進。
3. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中貼近所述虛擬身體模型的 所述虛擬吸收製品模型的流體餘量的所述虛擬模擬包括至少一個可作為所 述虛擬吸收製品的應變的函數而變化的參數。
4. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中貼近所述虛擬身體模型的 所述虛擬吸收製品模型的變形的所述虛擬模擬包括至少一個可作為所述虛 擬吸收製品的各部分的流體餘量的函數而變化的參數。
5. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中貼近所述虛擬身體模型的 所述虛擬吸收製品模型的變形的所述虛擬模擬包括至少一個可作為所述虛 擬吸收製品的應變的函數而變化的參數。
6. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中所述虛擬吸收製品模型由虛擬頂片(80)、虛擬底片(95)、以及設置在所述虛擬頂片(80)和所述虛擬底 片(95)之間的虛擬吸收芯(82)構成。
7. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中貼近所述虛擬身體模型的 所述虛擬吸收製品模型的流體餘量的所述虛擬模擬包括虛擬身體模型，其 中所述虛擬吸收製品的流體餘量的所述虛擬模擬包括至少一個描述所述虛 擬吸收製品和所述虛擬身體模型之間的空間關係的參數。
8. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中所述虛擬吸收製品模型代 表選自下列的吸收製品衛生巾、短褲護墊、失禁襯墊、棉塞、唇間襯墊、 尿布和胸墊。
9. 如權利要求1至7中任一項所述的方法，其中所述虛擬吸收製品模 型代表選自下列的吸收製品女用擦拭物、尿布擦拭物，身體擦拭物、薄 衛生紙、面巾紙、傷口敷料、手帕、家用擦拭物、窗戶擦拭物、浴室擦拭 物、表面擦拭物、臺面擦拭物和地板擦拭物。
10. 如前述任一項權利要求所述的方法，其中所述虛擬身體模型代表人。
全文摘要
本發明公開了一種用於確定虛擬吸收製品的吸收製品功效的方法，該方法的步驟包括提供虛擬身體模型、提供虛擬吸收製品模型、提供虛擬模擬軟體、運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬、運行貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬、耦合虛擬吸收製品模型的變形的虛擬模擬與虛擬吸收製品模型的流體餘量的虛擬模擬、以及確定貼近虛擬身體模型的虛擬吸收製品模型的吸收製品功效。
文檔編號G06F17/50GK101595483SQ200880003548
公開日2009年12月2日 申請日期2008年1月18日 優先權日2007年1月30日
發明者保羅·M·利皮克, 小詹姆斯·K·科默, 布魯斯·W·拉瓦施, 梅爾·艾倫德-布蘭科, 道格拉斯·G·史蒂文斯, 馬修·J·馬庫拉 申請人:寶潔公司