[发明专利]一种物理头部模型和测试系统

摘要

一种物理头部模型和测试系统。该物理头部模型包括：模拟颅骨形状的颅骨模型、位于所述颅骨模型中模拟脑组织形状的脑组织模型，包裹所述脑组织模型的脑膜模型，填充所述颅骨模型和脑膜模型间隙的脑脊液模型，以及，包裹所述颅骨模型的皮肤模型，其中：所述脑组织模型由水凝胶制成。本实施例提供的物理头部模型，真实反映头部生理结构，结合动态测试系统,可开展颅脑损伤等相关机理研究，对头盔等防护设备的生物防护性能进行评估。 1

主权项

1.一种物理头部模型，包括：模拟颅骨形状的颅骨模型、位于所述颅骨模型中模拟脑组织形状的脑组织模型，包裹所述脑组织模型的脑膜模型，填充所述颅骨模型和脑膜模型间隙的脑脊液模型，以及，包裹所述颅骨模型的皮肤模型，其中：

所述脑组织模型由水凝胶制成。

2.如权利要求1所述的物理头部模型，其特征在于，所述水凝胶包括：87.9308％的去离子水、12％的丙烯酰胺、0.0024％的N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、0.0568％的过硫酸铵、0.01％的N,N,N’,N’‑四甲基乙二胺。

3.如权利要求1所述的物理头部模型，其特征在于，所述皮肤模型由道康宁184硅橡胶的基本组分和固化剂按15:1的质量比例制成。

4.如权利要求1所述的物理头部模型，其特征在于，所述颅骨模型由高韧树脂制成，所述高韧树脂硬度为86shore D，弯曲模量为2692‑2775MPa，弯曲强度为69‑74MPa，拉伸模量为2589‑2695MPa，拉伸强度为38‑56MPa，断裂延长率为12‑20％，缺口冲击强度为48‑55j/m。

5.如权利要求1至4任一所述的物理头部模型，其特征在于，所述脑脊液模型由去离子水制成。

6.如权利要求1至4任一所述的物理头部模型，其特征在于，所述脑膜模型由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯其中之一制成。

7.一种测试系统，包括：如权利要求1至6任一所述的物理头部模型，还包括压力测试系统，所述压力测试系统包括微型防水压力传感器、微型防水压力传感器相连的第一放大电路，以及与所述第一放大电路相连的第一采集设备，所述微型防水压力传感器设置于所述头部仿真模型的脑脊液模型和脑组织模型中；其中：

所述微型防水压力传感器用于将压力转换为第一电压信号，传递给所述第一放大电路；

所述第一放大电路用于将所述第一电压信号放大后传递给第一采集设备；

所述第一采集设备用于采集放大后的所述第一电压信号，将其转换为压力信号。

8.如权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括应变测试系统，其中：所述应变测试系统包括应变片、与所述应变片相连的第二放大电路，以及与所述第二放大电路相连的应变采集设备，所述应变片粘贴在所述颅骨模型的表面，其中：

所述应变片用于感应颅骨形变，产生第二电压信号，传递给所述第二放大电路；

所述第二放大电路用于对所述第二电压信号进行放大后传递给所述应变采集设备；

所述应变采集设备用于采集所述第二电压信号，将其转换为应变信号。

9.如权利要求7或8所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括位移加速度测试系统，所述位移加速度测试系统包括图像采集设备和图像分析模块，其中：

所述物理头部模型上还设置有标记点；

所述图像采集设备用于，采集所述物理头部模型的图像；

所述图像分析模块用于，根据所述图像中所述标记点的位置变化确定所述物理头部模型的形状变化、位移、速度与加速度至少之一。