[發明專利]用于爆炸多物理場損傷效應評估的人體等效模擬靶標制作方法

有效

• 申請號: 202110412362.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113203327B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 劉瀚;李緯;劉春美;黃廣炎;邱日祥;張鵬;楊鑫林
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;公安部第一研究所;深圳市鑫立三維智造科技有限公司
• 主分類號: F42B35/00
• 分類號: F42B35/00;F41J1/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 許姣

1.用于爆炸多物理場損傷效應評估的人體等效模擬靶標制作方法，其特征在于：

步驟一：建立人體等效模擬靶標的立體幾何模型：

步驟二：功能區域塊劃分：

依據同一致傷因素所致損傷效應差別的顯著性為依據，采用二級劃分制進行功能區域塊的劃分，將人體的功能區域劃分為致命性損傷器官和非致命性損傷器官；所述致命性損傷器官包括：頭部、肺部、心臟；所述非致命性損傷器官包括：胸骨、腿腳；

步驟三：依據步驟一所建立的人體等效模擬靶標的立體幾何模型分別制作所述步驟二中所述致命性損傷器官和所述非致命性損傷器官的等效模型；

31：頭部等效模型制作：

頭部為“骨包肉”結構，包括外部硬質顱骨和內部腦組織；基于此，所述頭部等效模型制作包括顱骨模型3D打印及腦組織注膠：首先依據步驟一所建立的立體幾何模型中人體顱骨的結構尺寸3D打印顱骨模型，采用光敏樹脂C-UV9400ABS造型樹脂打印顱骨模型，所述顱骨模型內部空心；然后在所述顱骨模型內部注入用于等效腦組織的 硅膠稀釋液，待硅膠固化后得到頭部等效模型；

32：肺部和心臟器官等效模型制作：

所述肺部和心臟為沒有骨骼包裹的軟組織，其等效模型的制作過程為：先依據步驟一所建立的立體幾何模型中肺部和心臟器官的結構尺寸分別3D打印出肺部和心臟的硬質外部輪廓模型，得到肺部外模和心臟外模；然后從分別所述肺部外模和心臟外模上的注膠口注入調配好的用于等效軟組織的硅膠稀釋液，待硅膠固化后拆掉肺部外模和心臟外模，由此得到肺部等效模型和心臟器官等效模型；

33：胸骨等效模型制作：

所述胸骨為骨骼結構，直接依據步驟一所建立的立體幾何模型中脊柱及肋骨的結構尺寸3D打印實心的脊柱及肋骨模型，即可得到胸骨等效模型；

34：腿腳等效模型制作：

腿腳為“肉包骨”結構，包括肌肉組織和內部骨骼，基于此，腿腳等效模型制作包括腿骨及腳趾骨3D打印及肌肉組織復模，具體為：

首先依據步驟一所建立的立體幾何模型中腿骨及腳趾骨的結構尺寸3D打印腿骨及腳趾骨的硬質骨骼模型；

然后3D打印腿腳的薄殼模型，得到預留有注膠口的腿腳外模；

用支架把腿骨及腳趾骨的硬質骨骼模型擺放在腿腳外模內；然后從所述腿腳外模的注膠口注入調配好的用于等效皮膚的硅膠稀釋液，待硅膠固化后拆掉腿腳外模，由此得到腿腳等效模型；

腿腳等效模型制作過程中，腿腳的薄殼模型為兩瓣式，即分別3D打印兩瓣腿腳外部輪廓，兩瓣腿腳外部輪廓對合后形成腿腳的薄殼模型；

步驟四：假人等效靶標組裝

將制作的人體不同部位的等效模型進行組裝，由此得到帶器官的人體等效模擬靶標；

在進行爆炸多物理場載荷損傷效應評估時，該人體等效靶標能夠完整的反應破片在其硅膠內部的彈道軌跡和侵徹深度，由此反推出人體受傷害的等級程度。

2.如權利要求1所述的用于爆炸多物理場損傷效應評估的人體等效模擬靶標制作方法，其特征在于，所述頭部等效模型中還包括用于等效頭皮的頭皮硅膠；

所述頭皮硅膠的制作步驟為：

首先3D打印頭皮的薄殼模型，頭皮的薄殼模型包括外模和內模，外模和內模均采用空心打印；外模上留出注膠口；然后通過注膠口向外模和內模之間注入用于等效皮膚的硅膠稀釋液；待硅膠固化后，拆掉外模和內模，得到頭皮硅膠；

在進行頭部等效模型制作時，將制作的頭皮硅膠組裝到注有硅膠腦組織的顱骨模型外。

3.如權利要求1所述的用于爆炸多物理場損傷效應評估的人體等效模擬靶標制作方法，其特征在于，所述假人等效靶標還包括用于等效軀干皮膚的軀干皮膚硅膠；

所述軀干皮膚硅膠的制作步驟為：

首先3D打印軀干皮膚的薄殼模型，軀干皮膚的薄殼模型包括外模和內模，外模和內模均采用空心打印；外模上留出注膠口；然后通過注膠口向外模和內模之間注入用于等效皮膚的硅膠稀釋液；待硅膠固化后，拆掉外模和內模，得到軀干皮膚硅膠；

在進行假人等效靶標組裝時，將所述軀干皮膚硅膠組裝在所述胸骨等效模型外部。

4.如權利要求1所述的用于爆炸多物理場損傷效應評估的人體等效模擬靶標制作方法，其特征在于，根據爆炸多物理場載荷人體不同器官損傷效應的評估需求，對假人等效靶標進行結構擴充，進而制作人體其它器官的等效模型。