[发明专利]一种枪弹冲击或冲击波作用下的颅脑创伤模型系统

说明书

本发明公开了一种枪弹冲击或冲击波作用下的颅脑创伤模型系统，采用的技术方案是，本发明所用的模型包括颅脑模型的制备并应用于枪弹冲击或冲击波作用下颅脑的损伤情况分析。颅脑模型包含头皮、颅骨、脑组织以及脑脊液这些基本结构，同时模型中植入脑组织加速度传感器，颅内压传感器，颅骨应力应变传感器。传感器通过传感器连接底座中的数据线与数据采集模块连接，通过数据处理模块处理后传送至数据评价模块。该颅脑创伤模型可以用于防护装备效能评价领域，将防护装备的防护效能予以量化，能够从仿真人力学指标的角度对人体头部的损伤与防护开展研究。弥补了生物试验的不足，提高了逼近真人的数据可信度。

技术领域

本发明涉及创伤模型技术领域，具体为一种枪弹冲击或冲击波作用下的颅脑创伤模型系统。

背景技术

随着现代高能武器及爆炸装置的广泛使用，高速弹体/爆炸碎片等冲击防弹头盔在未穿透的情况下使头盔产生背面变形BFD(back face deformation)，冲击动能对颅脑施加短时间、高速率、低质量的撞击载荷以及冲击波通过头盔背面传递到颅脑使其产生非贯穿性损伤。由于伦理限制，无法进行大量尸体实验进行高载荷下的颅脑损伤研究。伴随着3D打印技术的日益成熟以及传感器的不断发展，使得物理模型可以广泛用于研究中。物理模型可以准确测定弹道冲击的作用时间、作用力及作用速率，能够对单兵防护装备的防护能力进行定量化评价、对防护受体的伤害程度进行评估。但是现有的物理模型中缺乏脑脊液这一重要组织，忽视脑脊液对于脑组织具有一定的保护作用。

因此，开发一种与实际颅脑结构相近、质地接近的颅脑模型，其中新建的颅脑模型中含有脑脊液这一重要组成部分，对于研究在枪弹冲击或冲击波作用下颅脑的损伤情况具有十分重要的意义，同时可用于评估防护装备的防护效能和武器的杀伤效能。。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于制备一种用于研究枪弹冲击或冲击波作用下颅脑损伤情况的模型。本发明提供的颅脑模型在物理结构及触感上与真实颅脑相似，其中皮层脑组织具有与真实脑组织有相似的弹性和可牵拉性，同时模拟脑脊液对于脑组织的保护作用，真实反映冲击作用下颅脑损伤程度。数据评估模块用于对单兵防护装备的防护能力进行定量化评价、对防护受体的伤害程度进行评估。本发明公开了一种枪弹冲击或冲击波作用下的颅脑创伤模型系统，采用的技术方案为：包括颅脑模型，颅内压传感器，颅骨应力应变传感器，脑组织加速度传感器，传感器连接底座，数据采集模块，数据评估模块；其中所述颅脑模型由外至内分为头皮，颅骨，脑脊液，脑组织；四个颅骨应力应变传感器按照前后左右的顺序安装在颅骨内侧面；颅内压传感器安装在颅脑模型右后方的脑脊液中；脑组织加速度传感器嵌入在脑组织正中心；传感器连接底座一端嵌入在颅脑模型左后方的颅骨中，另一端穿过头皮伸出在颅脑模型外部，传感器连接底座的材质与颅骨的材质相同；颅内压传感器和四个颅骨应力应变传感器的连线穿过颅骨进入到传感器连接底座中并从另一端穿出，脑组织加速度传感器的连线穿过颅骨顶部，沿颅顶进入到传感器连接底座中并从另一端穿出；颅内压传感器、颅骨应力应变传感器、脑组织加速度传感器通过传感器连接底座与数据采集模块连接，数据采集模块与数据评估模块连接。

所述颅内压传感器的型号为Entran EPB压力传感器，量程为0-3.5Mpa，频带宽度为50kHZ。

所述颅骨应力应变传感器选取BA120-2BB应力应变片贴。

所述脑组织加速度传感器选取高量程加速度传感器，型号为KD1001A。

所述数据评估模块包括颅内压ICP评估模块，头部HIC评估模块和颅骨应变评估模块；所述颅内压ICP评估模块，当颅内压力达到90Kpa会造成轻度的损伤，而当颅内压力达到235Kpa会造成严重的脑挫伤；所述头部HIC评估模块，当人体脑部损伤耐受HIC值为1000，大于1000，则出现脑部损伤；相反，则没有脑损伤；所述颅骨应变评估模块，当颅骨应变值较高后会导致颅骨出现裂痕甚至骨折。

一种颅脑创伤模型系统中颅脑模型的制备方法，包括以下步骤：