мишень

Формула изобретения

1. МИШЕНЬ, содержащая устройство для моделирования биологического объекта, отличающаяся тем, что упомянутое устройство выполнено в виде блоков, предназначенных для моделирования кожной, мышечной и костной ткани биологического объекта и расположенных последовательно друг за другом, при этом каждый блок имеет регистрирующую часть, содержащую слой материала с красящим веществом, слой ячеистого материала и две подложки и моделирующую часть, расположенную между указанными подложками и выполненную из материала, соответствующего по своим физико-механическим свойствам кожной, мышечной или костной ткани биологического объекта.

2. Мишень по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материала, предназначенного для моделирования кожной ткани, выбрана резина.

3. Мишень по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материала, предназначенного для моделирования мышечной ткани, выбран каучук.

4. Мишень по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве материала, предназначенного для моделирования костной ткани, выбран текстолит.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию, применяемому при сертификационных испытаниях и при проведении экспериментов в судебно-медицинской экспертизе для определения результатов динамического механического воздействия на биологической объект.

Наиболее широкое применение в качестве основного материала мишеней при сертификационных испытаниях и экспериментах в судебно-медицинской экспертизе получил пластилин. В частности, для проведения сертификационных испытаний бронежилетов применяют мишени, выполненные в виде ящика, в котором размещен пластилиновый блок. После проведения динамического механического воздействия на пластилиновом блоке остается след в виде выемки. По глубине и объему выемки судят о тяжести нанесенного повреждения для биологического объекта, защищаемого бронежилетом.

Поскольку пластилин относится к пластическим средам, а биологические ткани относятся к вязко-упругопластическим средам, постольку его поведение при динамическом механическом воздействии на него существенно отличается от поведения тканей биологических объектов. При этом происходящие в них физические процессы также существенно отличаются. Поэтому пластилин не моделирует процессов, происходящих в биологических объектах при динамическом механическом воздействии на них, а позволяет судить о них лишь косвенным путем.

Более близким к биологическим тканям по своим свойствам является желатин. Желатин применяется при лабораторных испытаниях и экспериментах в судебно-медицинской экспертизе. В частности, известна мишень, содержащая блок из желатина, которая применяется для проведения экспериментов по изучению взаимодействия пули и модели биологического объекта. Для регистрации происходящих при этом физических процессов используется высокоскоростная киносъемка и импульсная рентгенография.

Желатин наиболее близок по своим свойствам к мягким тканям. Поэтому желатиновый блок позволяет усредненно моделировать анатомическую область биологического объекта, состоящую только из мягких тканей. Мишень с блоком из желатина не содержит средств для регистрации физических процессов, происходящих при динамическом механическом воздействии, и для их регистрации применяется сложная съемочная аппаратура. Желатиновые блоки должны изготавливаться непосредственно перед проведением эксперимента, так как происходит испарение воды из желатина, что вызывает изменение его свойств.

Целью изобретения является разработка конструкции мишени, в которой средство, моделирующее биологический объект, было бы выполнено таким образом, чтобы обеспечивалось моделирование кожной, мышечной и костной тканей с одновременной регистрацией физических процессов, происходящих в них при механическом динамическом воздействии, благодаря чему повышается достоверность получаемых экспериментальных данных, упрощается проведение эксперимента и обработка зафиксированной информации.

Это решается тем, что предложена мишень, содержащая средство, моделирующее биологический объект, в которой, согласно изобретению, это средство выполнено в виде блоков, моделирующих кожную, мышечную и костную ткани, расположенных последовательно друг за другом, каждый из которых состоит из регистрирующей части, содержащей слой материала с красящим веществом, слой ячеистого материала и две подложки, и моделирующей части, расположенной между подложками, содержащей слой материала, соответствующего по своим физико-механическим свойствам кожной, мышечной или костной ткани.

Такое решение обеспечивает моделирование поведения кожной, мышечной и костной тканей при динамическом механическом воздействии на них и одновременную регистрацию следов физических процессов, происходящих в моделирующих частях блоков мишени. Следы фиксируются на подложках регистрирующей части каждого из блоков и имеют вид отпечатков, кольцевых валов, радиальных и кольцевых трещин и пробоин. По величине отпечатка определяют максимальные величины параметров продольной волны сжатия. По максимальным размерам радиальных и кольцевых трещин и кольцевых валов определяют напряженно-деформированное состояние среды и максимальную величину радиальных перемещений временной пульсирующей полости. По форме и ориентации пробоин определяют положение ранящего снаряда при прохождении данного сечения. Таким образом, совокупность всех этих следов воссоздает реальную картину динамического механического воздействия на моделируемый биологический объект.

Новым является также то, что в качестве материала, моделирующего кожную ткань используют вулканизированную резину.

Такое решение целесообразно тем, что вулканизированная резина имеет физико-механические свойства, наиболее близкие к физико-механическим свойствам кожной ткани.

Также новым является то, что в качестве материала, моделирующего мышечные ткани используют невулканизированную резину.

Такое решение целесообразно тем, что невулканизированная резина имеет физико-механические свойства, наиболее близкие к физико-механическим свойствам мышечной ткани.

Кроме того, новым является то, что в качестве материала, моделирующего костную ткань, используют текстолит.

Такое решение целесообразно тем, что текстолит имеет физико-механические свойства, наиболее близкие к физико-механическим свойствам костной ткани.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена мишень согласно изобретению, аксонометрическая проекция; на фиг. 2 типовой блок мишени, моделирующий кожную, мышечную или костную ткани, аксонометрическая проекция.

Мишень в общем случае содержит блоки 1, 2 и 3, моделирующие кожную, мышечную и костную ткани, соответственно. Блоки 1, 2 и 3 имеют одинаковую конструкцию. Каждый из блоков состоит из моделирующей части, состоящей из слоя 4 материала, соответствующего по своим физико-механическим свойствам, свойствам моделируемой ткани (кожной, мышечной или костной), и регистрирующей части, состоящей из слоя 5 материала с красящим веществом, слоя 6 ячеистого материала и двух подложек 7, между которыми расположен слой 4 материала моделирующей части.

Для моделирования кожной ткани слой 4 выполняют из вулканизированной резины, которая имеет наиболее близкие к кожной ткани физико-механические свойства.

Для моделирования мышечной ткани слой 4 выполняют из невулканизированной резины, которая имеет наиболее близкие к мышечной ткани физико-механические свойства.

Для моделирования костной ткани слой 4 выполняют из текстолита, который имеет наиболее близкие к костной ткани физико-механические свойства.

Конкретные показатели кожной, мышечной и костной тканей и моделирующих их материалов приведены в таблице.

Следует иметь в виду, что кроме приведенных выше наиболее близких материалов для моделирования кожной, мышечной и костной тканей могут быть применены и другие материалы. Например, для моделирования кожной ткани может быть применена искусственная кожа, для моделирования мышечной тканы мыло, а для моделирования костной ткани стеклотекстолит.

Слой 5 материала с красящим веществом выполняется из копировальной бумаги или другого легко разрушаемого материала. Слой 6 ячеистого материала выполняется из материала, имеющего регулярную структуру, например, из капроновой сетки. Слои 7 подложки выполняются из тонкой бумаги с достаточной механической прочностью, например, из кальки.

Блоки 1, 2 и 3, моделирующие кожную, мышечную и костную ткани, изготавливают по отдельности и хранятся независимо друг от друга. Они могут иметь любые необходимые размеры. Для изготовления мишени, моделирующей биологический объект или какую-либо его анатомическую область, отбирают необходимое количество блоков и располагают их в той последовательности, в которой располагаются биологические ткани. Для каждой конкретной мишени количество блоков 1, 2 и 3 и порядок их расположения может быть различным. При моделировании анатомических областей с толстым слоем мышечной ткани мишень содержит несколько расположенных последовательно друг за другом блоков 2, моделирующих эту ткань. Блоки в мишени скрепляются любым известным способом, например с помощью рамки (на чертежах не показано).

Использование мишени рассматривается на варианте, моделирующем анатомическую область верхней передней части бедра взрослого мужчины, содержащую кожную, мышечную и костную ткани. Мишень в данном случае содержит блоки 1, 2 и 3, моделирующие эти ткани.

Динамическое механическое воздействие осуществлялось стальным неотожженным шариком диаметром 0,007 м, массой 0,0078 кг при скорости полета шарика 325 м/с. При таком воздействии шарик пробил блоки 1 и 2 мишени и внедрился в блок 3. При пробитии блоков 1 и 2 образовалась каверна, которая совершала пульсации после остановки шарика в блоке 3, что моделировало временную пульсирующую полость, образующуюся при таких условиях в биологических тканях. Как известно, перед движущимся телом образуется зона уплотнения, след которой был зафиксирован в регистрирующих частях блоков 1, 2 и 3 в виде отпечатков красящего вещества слоев 5 через ячейки материала слоев 6 на слоях 7 подложек. Одновременно с этим на слоях 7 подложек образовались начальные радиальные трещины. Вследствие вязко-упругих свойств слоя 4 материала блока 2, моделирующего мышечную ткань, большие напряжения зоны уплотнения преобразовывались в большие деформации. При этом начальные радиальные трещины развивались, а также образовывались кольцевые трещины. Значительная разница коэффициентов линейного удлинения материалов слоя 4 и слоев 7 вызвали образование кольцевых валов на слоях 7. Таким образом, физические процессы, происходящие в моделирующих частях блоков 1, 2 и 3, были зафиксированы на подложках 7 их регистрирующих частей в виде пробоин, отпечатков и начальных радиальных трещин в блоках 1, 3 и в виде пробоины, отпечатка, системы радиальных и кольцевых трещин и кольцевых валов в блоке 2.

После проведения опытов мишень была разобрана, и произведена обработка полученных следов. Для каждого из блоков 1, 2 и 3 по величине отпечатка были определены максимальные величины параметров продольной волны сжатия. По максимальным размерам радиальных и кольцевых трещин и кольцевых валов определено напряженно-деформированное состояние среды и максимальная величина радиальных перемещений временной пульсирующей полости. По форме и ориентации пробоин было определено положение ранящего снаряда (шарика) при прохождении блоков мишени. Таким образом, по совокупности всех следов была воссоздана реальная картина динамического механического воздействия шарика на моделируемый объект.

Предлагаемая мишень с высокой степенью достоверности моделирует любую анатомическую область биологических объектов при динамическом механическом воздействии на них и регистрирует следы происходящих при этом физических процессов. Полученные экспериментальные данные обладают высокой достоверностью. Ее применение упрощает проведение экспериментов и обработку получаемой информации. Мишень проста по конструкции и технологична в изготовлении.