一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力测量方法技术

一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，涉及人体防护技术领域，包括如下步骤：在小猪头部确定压力传感器的布置位置；使用牙科球钻对待布置压力传感器的小猪颅骨区域进行开孔；在颅骨上固定压力传感器；通过向颅内注入生理盐水完成加压；在动物碰撞试验机上根据具体试验工况进行小猪头部撞击试验；使用多通道示波器采集小猪头部碰撞过程中的压力传感器及力传感器数据；基于压力传感器量程及变送器输出量程的线性关系，将电信号转换为待测物理量值

【技术实现步骤摘要】
一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力测量方法


[0001]本专利技术涉及人体防护
，具体涉及一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力测量方法
。

技术介绍

[0003]头部碰撞力和颅内压是反映头部遭受撞击程度及脑部损伤程度的主要指标
。
因此，为研究碰撞工况下，儿童颅脑的损伤机理，测量碰撞工况下头部碰撞力及颅内压的变化是必不可少的
。
因此，选用与儿童脑部结构较为接近的小猪进行碰撞试验已被国内外学者所接受和认可
。
[0004]目前对于碰撞工况下碰撞力和颅内压测量方式的研究较少，尤其是对于颅内压的测量方式，大多针对静息下动物的颅内压进行测量，主要涉及两种方式，分别为使用医用传感器
、
以及使用尺寸较大的工业传感器前端加装尺寸较小的医用耗材改进的方式
。
很少针对碰撞等速度较高的工况下的颅内压变化进行测量，这主要有三方面原因，一是碰撞过程时间较短，需要传感器具有较高的采集频率，大多数医用传感器的采集频率不能达到要求；二是传感器前端所加装的医用耗材在较短的碰撞时间下会吸收部分压力变化，影响试验结果的准确性；三是在较高速度的碰撞下，传感器在颅骨上的固定较为困难，极易出现传感器脱落的情况
。
[0005]因此，设计一种占用空间小
、
试验过程操作方便
、
试验成本低
、
且能适用于不同年龄小猪的碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法及系统，并将工业用压力传感器应用于测量碰撞过程中的小猪颅内压变化上，具有重要意义
。

技术实现思路

[0006]针对现在技术中存在的诸多问题，本专利技术提供一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力测量方法，以解决现有技术中存在的不足
。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0008]一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，包括如下步骤：
[0009]S1、
在小猪头部确定压力传感器的布置位置；
[0010]S2、
使用牙科球钻对待布置压力传感器的小猪颅骨区域进行开孔；
[0011]S3、
在颅骨上固定压力传感器；
[0012]S4、
向颅骨内注入生理盐水完成加压；
[0013]S5、
在动物碰撞试验机上根据具体试验工况进行小猪头部撞击试验；
[0014]S6、
使用多通道示波器采集小猪头部碰撞过程中的压力传感器及力传感器数据
。
[0015]进一步的，还包括有如下步骤：
[0016]S7、
基于压力传感器量程及变送器输出量程的线性关系，将电信号转换为待测物理量值
。
[0017]进一步的，所述压力传感器使用圆柱式传感器
。
[0018]进一步的，所述
S1
的具体步骤如下：选取小猪头部物理仿生模型或市场购买的已死亡小猪的头部，根据所使用锤头大小，使用记号笔在头部颅骨上画出锤头撞击区域，在锤头撞击区域附近
10mm
处使用记号笔标记颅骨待打孔位置
。
[0019]进一步的，所述
S2
的具体步骤如下：
[0020]S21、
对于市场购买的已死亡小猪的头部，将其颅骨表面覆盖的薄膜组织清除；
[0021]S22、
根据所使用的压力传感器的尺寸使用与压力传感器尺寸相同的牙科球钻以垂直于颅骨表面方向打孔，在颅骨被完全开孔后，使用较小直径的牙科球钻对颅骨孔进行扩大并进行孔内清理
。
[0022]进一步的，所述
S3
的具体步骤如下：
[0023]S31、
对
S22
步骤中颅骨孔的深度进行测量；
[0024]S32、
将压力传感器插入颅骨孔内，插入深度为
S31
中的测量值，保证压力传感器前端与颅骨内表面平齐；
[0025]S33、
使用
502
胶水和牙托粉混合，将压力传感器使用胶粘的方式固定在颅骨表面；
[0026]进一步的，所述
S4
的具体步骤如下：
[0027]S41、
使用直径较小的
PVC
软管从小猪头部颅骨枕骨大孔处深入颅内，并使用硅胶对枕骨大孔的其余部分进行填充；
[0028]S42、
将生理盐水沿软管注入颅内完成加压，使颅内压力与未死亡的小猪保持一致；
[0029]S43、
加压后将软管注入口处使用硅胶填充，保证其密封性
。
[0030]进一步的，所述
S5
的具体步骤如下，将力传感器与锤头固定后，根据具体的试验工况将锤头提升到指定高度，进行释放，使锤头以自由落体运动撞击放置在底板上的小猪的锤头撞击区域
。
[0031]本专利技术的有益效果是：本专利技术能够测量碰撞过程中小猪头部碰撞力，并使用工业压力传感器测量该过程中的小猪颅内压变化，该方法操作较为简便
、
试验装置结构简单
、
占用空间少，且能适用于不同年龄的小猪
。
附图说明
[0032]图1为动物碰撞试验机的结构示意图；
[0033]图2为图1中
A
处的局部放大图；
[0034]图3为本专利技术的流程图；
[0035]图中：1动物碰撞试验机，
11
底板，
12
竖直杆，
13
锤头，
14
防二次碰撞机构，
15
顶板，
16
安装板，2小猪，
21
锤头撞击区域，
31
力传感器，
32
压力传感器，
33
变送器，4多通道示波器
。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0037]如图1至图3所示，一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法通过动物碰撞试验机1进行辅助测量
。
[0038]所述动物碰撞试验机1包括底板
11
，所述底板通过若干竖直杆
12
连接有顶板
15
，所述竖直杆上滑动配合有安装板
16
，所述安装板中部安装有力传感器
31
，所述力传感器
31
下方设有锤头
13
，所述锤头正下方放置有小猪2，所述力传感器连接有变送器
33...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
在小猪头部确定压力传感器的布置位置；
S2、
使用牙科球钻对待布置压力传感器的小猪颅骨区域进行开孔；
S3、
在颅骨上固定压力传感器；
S4、
向颅骨内注入生理盐水完成加压；
S5、
在动物碰撞试验机上根据具体试验工况进行小猪头部撞击试验；
S6、
使用多通道示波器采集小猪头部碰撞过程中的压力传感器及力传感器数据
。2.
根据权利要求1所述的碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，其特征在于，所述压力传感器使用圆柱式传感器
。3.
根据权利要求1所述的碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，其特征在于，所述
S1
的具体步骤如下：选取小猪头部物理仿生模型或市场购买的已死亡小猪的头部，根据所使用锤头大小，使用记号笔在头部颅骨上画出锤头撞击区域，在锤头撞击区域附近
10mm
处使用记号笔标记颅骨待打孔位置
。4.
根据权利要求1所述的碰撞工况下小猪颅内压及头部碰撞力的测量方法，其特征在于，所述
S2
的具体步骤如下：
S21、
对于市场购买的已死亡小猪的头部，将其颅骨表面覆盖的薄膜组织清除；
S22、
根据所使用的压力传感器的尺寸使用与压力传感器尺寸相同的牙科球钻以垂直于颅骨表面方向打...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，李志刚，彭阳，宿仲情，王佳铭，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：