[發明專利]防彈衣防護效能評價方法

有效

• 申請號: 201610027232.5
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105509567B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 陳菁;康建毅;劉海;樊壯卿;李冠樺;李曉霞;王建民
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第三軍醫大學野戰外科研究所
• 主分類號: F41H1/02
• 分類號: F41H1/02;G01M7/08
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 郭吉安

技術領域

本發明屬于單兵防護裝具評估領域，特別涉及一種基于生物效應和仿真人體力學響應對防彈衣防護效能進行定量化測試和評價的方法。

背景技術

防彈衣能有效阻止彈頭穿透、使人員免于彈丸穿透性損傷。然而，防彈衣未擊穿并不代表人員絕對安全。這是由于防彈衣中彈瞬間彈擊面背面產生凸出變形，防彈衣變形部分快速撞擊和擠壓胸壁，并通過應力波、剪切波等機械波形式在組織和器官中產生能量傳遞，可導致人員胸部皮膚、皮下組織和胸腔臟器發生不同程度挫傷，被稱為防彈衣后鈍性傷。因此，對防彈衣防護效能的評價，除防彈效能外，還應重點關注穿防彈衣人員受到彈擊時是否受傷、以及受傷的嚴重程度。目前針對軍用防彈衣的技術要求、試驗方法和檢驗規則等主要基于國家軍用標準GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術效能要求》，但該標準及其規定的相關方法在評價防彈衣防護效能方面還存在某些局限：

1、防護標準相對寬松。GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術效能要求》規定防彈衣受彈頭沖擊時軀干模背襯膠泥最大凹陷深度應小于等于25mm。但已有的防彈衣生物試驗研究表明，防彈衣受彈擊時靶板凹陷深度大于5mm即可見有明顯的心、肺損傷。因此，現有的防彈衣防護標準表現出了相對的寬松化。

2、檢測模型不盡合理。GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術效能要求》》規定采用長寬大于等于600mm×600mm、厚度大于100mm的膠泥塊作為防彈衣防護效能檢測的軀干模型。膠泥是一種物理特性與軟組織相近、單一密度的均勻介質。人體胸部是由密度和物理特性各異的軟組織和骨骼構成的幾何不規則的多密度復雜介質。因此，用結構、密度和物理特性與人體胸部迥異的膠泥塊作為防彈衣防護效能的測試模型不盡合理。

3、缺乏針對防彈衣后鈍性傷的評價方法及評價準則。防彈衣的保護對象是人員，防彈衣的防護效能不僅包括阻擋彈頭的能力，還應包括保護人體防護部位免于損傷或減輕防彈衣后鈍性傷的能力。GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術效能要求》對軍用防彈衣的結構、材料、外觀、防護面積、防彈效能、環境適應性等技術指標和相應的試驗方法作了具體限定和規范，但并未涉及穿防彈衣人員受到彈擊時可能存在的防彈衣后鈍性傷的評價方法和評價準則。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有方法的不足而提供的一種基于生物效應和仿真人體力學響應的防彈衣防護效能評價方法。該方法通過建立防彈衣防護后仿真人體力學響應與生物鈍性損傷程度之間的量效關系，最終實現基于仿真人體的力學響應數據對防彈衣防護效能進行定量化測試和評價的方法。

本發明所涉及的一種基于生物效應和仿真人體力學響應的防暴服防護效能定量測試和評價方法，其步驟如下：

1.建立防彈衣防護后生物損傷模型

(1)依據胸腔解剖結構、形狀、尺寸與成年人體相似原則，選擇成年嚙齒類動物進行防彈衣防護后生物效應檢測試驗。

(2)試驗前動物用3％戊巴比妥鈉按1ml/kg耳緣靜脈注射麻醉，致傷部位剪毛備皮。

(3)用符合GJB4300-2002《軍用防彈衣安全技術效能要求》要求的軟質、硬質防彈衣包裹試驗動物胸部。包裹軟質防彈衣時用手槍彈射擊試驗動物心前區、肝肺移行區。包裹硬質防彈衣時用步槍彈射擊試驗動物心前區、肝肺移行區。每只試驗動物每一部位只接受一次槍彈射擊。

2.建立基于仿真人體的力學響應測試模型

(1)選擇外形、尺寸、重量與成年人體相似，具有皮膚、胸廓骨架和內臟器官的仿真人體軀干模型。

(2)在仿真人體軀干模型的心臟、肺臟、肝臟、胃組織中安裝壓力傳感器，配置數據采集儀器，用于采集、存儲彈頭沖擊防彈衣時各個傳感器的響應數據。

3.用不同彈丸對穿軟質、硬質防彈衣試驗動物進行射擊致傷

(1)用手槍彈分別以低速、高速射擊穿軟質防彈衣試驗動物心前區(左側鎖骨中線4、5肋間)、肝肺移行區(右側腋中線8、9肋間)。

(2)用步槍彈分別以低速、高速射擊穿硬質防彈衣試驗動物心前區(左側鎖骨中線4、5肋間)、肺肝移行區(右側腋中線8、9肋間)。

4.生物損傷評分

(1)試驗動物于射擊后3-4小時以過量戊巴比妥鈉麻醉、股動脈放血處死后，進行解剖檢查，觀察胸骨、肋骨有無骨折，心臟、肺臟、肝臟、胃有無出血、破裂等情況并詳細記錄拍照。