模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置

技术领域

本发明是一种模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置。

背景技术

近年来爆炸现象发生越来越频繁，爆炸威力也呈现出加大加重的情况，由此造成的人体损伤呈现出伤情复杂，严重、并发症增多，复合伤增多等情况。爆炸冲击伤是最常见最普遍的一种损伤，有关冲击伤的研究已比较成熟，由于以往的研究往往只考虑单纯因素，忽略了许多附加因素的影响。近年来，随着高新技术化发展，人们逐渐意识到爆炸除造成冲击伤，烧伤和烫伤外，热辐射同样是一个重要的影响因素，使得损伤更加严重。因此，研究爆炸中热辐射对生物体的损伤，及其损伤特点与损伤机制，就显得尤为迫切。本装置既可研究爆炸条件下热辐射造成的生物效应，又可研究爆炸冲击复合热辐射共同作用于生物体的损伤。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，该研究装置能够研究复合因素共同作用下生物体的损伤情况以及不同当量爆炸物对生物体的影响，从而评估爆炸热毁伤效应。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，包括箱体，所述箱体内设有热辐射发生体、动物固定机构、温度传感器和压力传感器，所述热辐射发生体产生热辐射，所述动物固定机构固定实验动物，所述温度传感器和压力传感器用于感应热辐射温度和冲击压力。

进一步地，所述热辐射发生体包括蒸发皿、位于蒸发皿内的铁板和位于铁板上的铝热剂。

进一步地，所述动物固定机构包括立柱和沿立柱上下移动的横梁，实验动物固定在横梁上。

进一步地，所述横梁包括固定梁和摆动梁，所述固定梁沿立柱上下移动，所述摆动梁与固定梁之间铰接，实验动物固定在摆动梁上。

进一步地，所述固定梁由传动机构驱动,所述传动机构包括滑杆、连杆和摇杆，所述滑杆竖直穿过箱体顶部并与箱体间滑动配合，所述滑杆下端与固定梁连接，所述连杆的两端分别与滑杆上端和摇杆的一端铰接，所述摇杆的另一端与箱体顶部外壁铰接，所述连杆由动力源驱动以使滑杆上下移动。

进一步地，所述动力源包括柱体、管体和螺杆，所述柱体底部与箱体顶部外壁之间铰接，所述管体下部套于柱体上部外并与柱体转动连接，所述螺杆下部插入管体上部内并与管体上部之间螺纹连接，所述螺杆上端与连杆中部铰接。

进一步地，所述柱体上部外壁上沿整个圆周设有弧形凸起，所述管体下部内壁上开有于弧形凸起相对应的弧形凹槽，所述弧形凸起嵌入弧形凹槽内。

进一步地，所述蒸发皿安装在支杆上，箱体内设有与支杆相对应的导轨，所述支杆在导轨上相对动物固定机构水平移动。

进一步地，所述箱体内设有鼓风机。

本发明的有益效果：

1、本发明的模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，箱体内的热辐射发生体可以模拟爆炸时产生的热辐射，从而可以研究生物体在爆炸热辐射下的损伤，同时，箱体内设置爆炸物后，可模拟冲击及热辐射同时作用于生物体的情况，研究生物体在复合因素下的损伤；

2、本发明的模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，实验动物在箱体内所处的高度可调，从而可以研究距离与热辐射源之间的高度对动物损伤程度的影响；

3、本发明的模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，实验动物与热辐射发生体之间的水平距离可调，从而可以研究与热辐射发生体之间的水平距离对动物损伤程度的影响。

附图说明

图1为本发明一种模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大视图；

图中：1-箱体、2-热辐射发生体、201-蒸发皿、202-铁板、203-铝热剂、204-沙堆、205-支杆、206-导轨、3-固定机构、301-立柱、302-横梁、321-固定梁、322-摆动梁、303-铰座、304-气撑杆4-传动机构、401-滑杆、402-连杆、403-摇杆、5-动力源、501-柱体、502-管体、503-螺杆、504-弧形凸起、505-弧形凹槽。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图，本发明提供一种技术方案：一种模拟爆炸冲击复合热辐射下的生物效应实验研究装置，包括箱体1，箱体1由可耐3000℃高温的材料制成，箱体1上设有仓门、观察窗等，实验状态下箱体1处于密闭状态，箱体1内设有热辐射发生体2、动物固定机构3、温度传感器和压力传感器，热辐射发生体2产生热辐射，动物固定机构3固定实验动物，热辐射发生体2产生的热辐射作用在实验动物上，箱体1内可以放置雷管等爆炸体，爆炸体爆炸时产生的冲击波和热辐射体产生的热辐射可以同时作用在实验动物上，温度传感器用于检测热辐射对实验动物温度的影响，压力传感器用于感应实验动物受到的冲击波的压力，模拟冲击及热辐射同时作用于生物体，研究生物体在复合因素下的损伤。热辐射发生体2包括蒸发皿201、位于蒸发皿201内的铁板202和位于铁板202上的铝热剂203，蒸发皿201内设有沙堆204，铁板202放置在沙堆204上。

本发明的实验装置可以单独针对爆炸过程中产生的热辐射对生物体造成的损伤进行模拟实验，实验的具体步骤如下：

S1)将箱体1室置于空旷的房间内或室外安全地，并在箱体1内部安装温度传感器、压力传感器及生理指标仪器。

S2)将实验动物放置在动物固定机构3上，检测实验动物的伤前指标。

S3)将氧化铁与铝粉按体积比3：2混合均匀制成铝热剂203，取100克铝热剂203，置于2mm厚的正方形铁板202上；

S4)将放置铝热剂203的铁板202放入盛沙的蒸发皿201里，铝热剂203上面放少量的氨酸钾，并在混合物中间插一根约10cm镁条，点燃镁条,远距离观察发生的现象。

S5)热辐射反应结束后，检测致伤后动物脑电、心电、血压、呼吸等生理指标，解剖观察动物脏器变化，并观察爆炸后铁板202的变形。

S6)分别取同样配比的铝热剂200克、300克、400克、500克，重复上述步骤，并记录不同当量的铝热剂203对动物造成的损伤情况。

S7)对实验数据统计分析，建立爆炸物热量与损伤之间的关系。

在步骤S4)中加入雷管，雷管引发爆炸，爆炸产生冲击波作用于实验动物上，这样本发明的实验装置就可以针对爆炸过程中产生的冲击波和热辐射对生物体造成的复合伤进行模拟实验。那么本发明的实验装置可以单纯冲击伤，单纯热辐射伤和爆炸复合伤进行比较分析，从而建立爆炸复合伤与爆炸单纯伤之间的关系。

本发明的动物固定机构3包括立柱301和横梁302，横梁302上开有通孔，立柱301插入横梁302的通孔内，且横梁302可相对立柱301上下移动，实验动物固定在横梁302上。通过横梁302上下移动从而改变实验动物所处的高度，这样就可以对处于不同高度的动物进行爆炸伤实验，从而研究竖向距离对生物体爆炸伤的影响。

横梁302包括固定梁321和摆动梁322，横梁302上的通孔开在固定梁321上，固定梁321沿立柱301上下移动，摆动梁322与固定梁321之间铰接，摆动梁322随固定梁321升降的同时还可以绕其于固定梁321之间的铰接点摆动。实验动物固定在摆动梁322上，实验动物在受到冲击或热辐射时身体会产生的躲避反应，摆动梁322摆动可以满足动物一定程度的躲避反应，也就说动物受到冲击或热辐射时，动物在躲避反应下会产生一定的运动，由于动物固定在摆动梁322上，摆动梁322摆动可以使动物作能够以一定幅度的躲避动作，从而更加真实的模拟爆炸场景，进而测得的爆炸伤也更加准确。固定梁321下方设有铰座303，铰座303与摆动梁322之间连接有气撑杆304，气撑杆304的两端分别与铰座和横梁302铰接，气撑杆304对摆动梁322进行一定的弹性支撑，防止在动物重力作用下摆动梁322随意摆动，只有动物在主动施力情况下摆动梁322才会发生摆动。

固定梁321可以与立柱301之间过盈配合，通过外力使固定梁321相对立柱301上下移动，这样操作较为费时费力。为此，本发明中的固定梁321的通孔与立柱301之间间隙配合，固定梁321由传动机构4驱动沿立柱301上下移动,传动机构4包括滑杆401、连杆402和摇杆403，滑杆401竖直穿过箱体1顶部并与箱体1间滑动配合，滑杆401下端与固定梁321连接，连杆402的两端分别与滑杆401上端和摇杆403的一端铰接，摇杆403的另一端与箱体1顶部外壁铰接，摇杆403、连杆402和滑杆401形成曲柄滑块机构，连杆402或摇杆403可由摆动气缸等动力源5驱动进而转化为滑杆401的上下移动，从而带动固定梁321沿立柱301上下移动。

本发明中的动力源5包括柱体501、管体502和螺杆503，管体502内壁的下部为光孔、上部为螺纹孔，柱体501底部与箱体1顶部外壁之间铰接，管体502下部光孔套于柱体501上部外并可相对柱体501转动，螺杆503下部与管体502上部的螺纹孔之间螺纹连接，螺杆503的上端与连杆402中部铰接，管体502相对柱体501轴向限位，即管体502只能相对柱体501转动而不能相对柱体501轴向移动，管体502转动可以使螺杆503相对管体502轴向移动，由于柱体501和螺杆503分别与箱体1和连杆402铰接，螺杆503相对管体502轴向移动可以驱动连杆402摆动进而使滑杆401上下移动。柱体501上部外壁上沿整个圆周设有弧形凸起504，管体502下部内壁上开有于弧形凸起504相对应的弧形凹槽505，弧形凸起504嵌入弧形凹槽505内，通过弧形凸起504与弧形凹槽505之间的嵌合可以防止管体502沿柱体501轴向移动。

蒸发皿201安装在支杆205上，箱体1内设有与支杆205相对应的导轨206，支杆205在导轨206上相对动物固定机构3水平移动，这样就可以改变实验动物与爆炸源之间的水平距离，也就时可以研究与爆炸源之间的水平距离对于生物体爆炸伤的影响。

另外，为了便于传播热辐射，箱体1内设有鼓风机，鼓风机吹风使热辐射快速传播。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。