[发明专利]防弹衣防护效能评价方法

说明书

技术领域

本发明属于单兵防护装具评估领域，特别涉及一种基于生物效应和仿真人体力学响应对防弹衣防护效能进行定量化测试和评价的方法。

背景技术

防弹衣能有效阻止弹头穿透、使人员免于弹丸穿透性损伤。然而，防弹衣未击穿并不代表人员绝对安全。这是由于防弹衣中弹瞬间弹击面背面产生凸出变形，防弹衣变形部分快速撞击和挤压胸壁，并通过应力波、剪切波等机械波形式在组织和器官中产生能量传递，可导致人员胸部皮肤、皮下组织和胸腔脏器发生不同程度挫伤，被称为防弹衣后钝性伤。因此，对防弹衣防护效能的评价，除防弹效能外，还应重点关注穿防弹衣人员受到弹击时是否受伤、以及受伤的严重程度。目前针对军用防弹衣的技术要求、试验方法和检验规则等主要基于国家军用标准GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术效能要求》，但该标准及其规定的相关方法在评价防弹衣防护效能方面还存在某些局限：

1、防护标准相对宽松。GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术效能要求》规定防弹衣受弹头冲击时躯干模背衬胶泥最大凹陷深度应小于等于25mm。但已有的防弹衣生物试验研究表明，防弹衣受弹击时靶板凹陷深度大于5mm即可见有明显的心、肺损伤。因此，现有的防弹衣防护标准表现出了相对的宽松化。

2、检测模型不尽合理。GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术效能要求》》规定采用长宽大于等于600mm×600mm、厚度大于100mm的胶泥块作为防弹衣防护效能检测的躯干模型。胶泥是一种物理特性与软组织相近、单一密度的均匀介质。人体胸部是由密度和物理特性各异的软组织和骨骼构成的几何不规则的多密度复杂介质。因此，用结构、密度和物理特性与人体胸部迥异的胶泥块作为防弹衣防护效能的测试模型不尽合理。

3、缺乏针对防弹衣后钝性伤的评价方法及评价准则。防弹衣的保护对象是人员，防弹衣的防护效能不仅包括阻挡弹头的能力，还应包括保护人体防护部位免于损伤或减轻防弹衣后钝性伤的能力。GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术效能要求》对军用防弹衣的结构、材料、外观、防护面积、防弹效能、环境适应性等技术指标和相应的试验方法作了具体限定和规范，但并未涉及穿防弹衣人员受到弹击时可能存在的防弹衣后钝性伤的评价方法和评价准则。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有方法的不足而提供的一种基于生物效应和仿真人体力学响应的防弹衣防护效能评价方法。该方法通过建立防弹衣防护后仿真人体力学响应与生物钝性损伤程度之间的量效关系，最终实现基于仿真人体的力学响应数据对防弹衣防护效能进行定量化测试和评价的方法。

本发明所涉及的一种基于生物效应和仿真人体力学响应的防暴服防护效能定量测试和评价方法，其步骤如下：

1.建立防弹衣防护后生物损伤模型

(1)依据胸腔解剖结构、形状、尺寸与成年人体相似原则，选择成年啮齿类动物进行防弹衣防护后生物效应检测试验。

(2)试验前动物用3％戊巴比妥钠按1ml/kg耳缘静脉注射麻醉，致伤部位剪毛备皮。

(3)用符合GJB4300-2002《军用防弹衣安全技术效能要求》要求的软质、硬质防弹衣包裹试验动物胸部。包裹软质防弹衣时用手枪弹射击试验动物心前区、肝肺移行区。包裹硬质防弹衣时用步枪弹射击试验动物心前区、肝肺移行区。每只试验动物每一部位只接受一次枪弹射击。

2.建立基于仿真人体的力学响应测试模型

(1)选择外形、尺寸、重量与成年人体相似，具有皮肤、胸廓骨架和内脏器官的仿真人体躯干模型。

(2)在仿真人体躯干模型的心脏、肺脏、肝脏、胃组织中安装压力传感器，配置数据采集仪器，用于采集、存储弹头冲击防弹衣时各个传感器的响应数据。

3.用不同弹丸对穿软质、硬质防弹衣试验动物进行射击致伤

(1)用手枪弹分别以低速、高速射击穿软质防弹衣试验动物心前区(左侧锁骨中线4、5肋间)、肝肺移行区(右侧腋中线8、9肋间)。

(2)用步枪弹分别以低速、高速射击穿硬质防弹衣试验动物心前区(左侧锁骨中线4、5肋间)、肺肝移行区(右侧腋中线8、9肋间)。

4.生物损伤评分

(1)试验动物于射击后3-4小时以过量戊巴比妥钠麻醉、股动脉放血处死后，进行解剖检查，观察胸骨、肋骨有无骨折，心脏、肺脏、肝脏、胃有无出血、破裂等情况并详细记录拍照。