动物冲击波致伤装置的制作方法

本实用新型涉及动物实验装置技术领域，具体涉及一种用于对实验动物进行冲击波瞬间致伤的装置。

背景技术：

冲击波伤是由爆炸产生的高温高压气体压缩空气形成的冲击波作用于人体造成的损伤。冲击波可直接作用于人体造成冲击波直接损伤；也可造成冲击波间接损伤，包括冲击波使爆炸物碎片或其他物体加速抛掷撞击人体形成抛射伤；或使整个人体发生位移撞击物体形成抛坠伤，或以烟尘暴吹和热作用造成损伤。

现有技术对冲击伤的研究，基本转移到动物体上。而在该项研究中，采取何种致伤是一个难题，如果采取气体致伤方式，需要高压气体瞬间被释放，形成冲击波对动物形成致伤，该方式存在较多不确定性：一是高压气体如何形成，而形成高压气体可能对设备有更高的要求，导致成本急剧增加，且风险大；二是高压气体被释放的方式，现有技术采取直接打开阀门的方式，对阀门要求较高，不易控制，且可能存在风险。针对上述问题，本实用新型人对气体介质进行了深入的研究和充分试验，提出了一种以高温高压空气为冲击波介质的致伤装置，可以有效提高气体致伤方式的安全性和可靠性，为丰富致伤方式和提高致伤研究水平提供帮助。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种安全、可靠的动物冲击波致伤装置，采用气体为冲击波介质，提出了新的高压形成方式和释放方式，解决了现有技术采取气体介质存在的成本高及风险大的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

动物冲击波致伤装置，包括动物固定平台、喷射管、高压室、瞬间增压机构和防护罩，

所述动物固定平台包括可移动的固定底座和设置在所述固定底座上的动物固定板，所述动物固定板上设置有动物固定位和用于固定的绳索；

所述高压室内设置有高压腔，所述高压腔通过高压管路与外部高压发生器连通，所述喷射管的一端与高压室的高压腔连通，另一端延伸至动物固定位附近，所述喷射管内封闭设置有高压破裂膜，所述瞬间增压机构包括外壳、封板、进水槽、进水杆、活塞、推杆和进水驱动器，所述外壳内设置有盛有高温介质的高温腔，所述封板可伸降的设置在所述高温腔的上方，所述活塞设置在高压腔内，所述推杆一端延伸进高压腔与所述活塞固定，一端延伸进高温腔与所述封板固定，所述进水槽设置在外壳的下方区域，所述外壳在进水槽的区域设置进水孔，所述进水杆通过进水驱动器可升降地固定在进水槽上，所述进水杆的端部延伸进进水槽内密封所述进水孔，

所述防护罩为两端开口的罩体，罩体的一开口与喷射管可拆卸连接，另一开口对致伤部位进行罩合，罩体采用多层结构制成，所述多层结构至少包括骨架层、层叠在骨架层外部的吸热层和密封设置在吸热层外部的吸能层，所述骨架层为采用金属丝制成的网状结构，所述吸热层为采用吸热材料制成的多孔结构，所述吸能层为采用弹性材料制成的膜片，所述膜片与吸热层之间密封设置有隔热空间，所述隔热空间内设置有多个复位簧。

进一步，所述瞬间增压机构还包括设置在外壳外部的加热电阻和设置加热电阻外部的隔热保温层。

进一步，所述外壳中上部区域设置有缩颈，所述封板设置在缩颈的上方。

进一步，所述高压破裂膜为塑性膜。

进一步，所述罩体与喷射管连接的一端设置有连接头，所述连接头设置有内螺纹，所述喷射管外部设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

进一步，还包括控制器，所述高温腔内设置有温度传感器，所述高压腔和喷射管内设置有压力传感器，所述温度传感器、压力传感器、高压发生器、进水驱动器与所述控制器电性连通。

进一步，所述高压腔的截面面积由活塞端至喷射管端逐渐变小。

进一步，所述连接头的端部设置有连接法兰，所述网体设置有连接盘，所述连接法兰设置有多个通孔，所述连接盘上与所述通孔一一对应设置有螺纹孔。

进一步，所述动物固定板的底部设置有滑动块，所述固定底座上设置有用于所述滑动块水平移动的滑动槽。

进一步，所述动物固定位为动物外形轮廓相适应的弧形面。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过外部高压发生器为高压室提供高压气体，使高压室具备一定高压的环境，但不是工作压力，相对于致伤压力小得多，可以对设备进行保护；

2、本实用新型通过在高温介质中加入水，并急剧汽化，形成爆炸，引起推杆巨烈运动，从而使高压膜破裂，形成强大的定向冲击波，对动物造成肌肉或骨骼损伤；

3、将罩体一端与喷射管固定，另一端罩合于致伤部位，骨架层在致伤端与防护端之间支撑起一个防护空间，便于致伤操作，当冲击波发生时，吸热层吸收热量，并通过多孔结构进入吸能层，由于吸能层的弹性膨胀，能量得到释放，冲击波能量得到降低，避免了对外部环境和对工作人员的损伤，使用更安全。

总之，本实用新型通过外部高压发生器为高压室提供额定压力的气体，再通过瞬间增压机构瞬间增大高压室压力，形成高压的工作气体，使高压破裂膜破损，对动物形成致伤。在完成高压的同时，打开压力室完成释放，即高压和释放同时完成，降低了对设备的要求，风险小，成本低，同时，用特殊设计的罩体可对冲击波吸热、吸能降低其损伤程度，进一步提高了安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型去除防护罩和固定平台后的示意图；

图3为本实用新型瞬间增压机构的结构示意图；

图4为本实用新型瞬间增压机构的工作状态图；

图5为本实用新型的电路连接示意图；

图6为喷射管向上设置时的示意图；

图7为喷射管向右上方设置时的示意图；

图8为喷射管向右侧设置时的示意图；

图9为喷射管向右下方设置时的示意图；

图10为动物固定平台的结构示意图；

图11为防护罩的结构示意图；

图12为骨架层的结构示意图；

图13为防扩罩壁剖视图；

图14为防护罩与喷射管连接的示意图。

附图标记说明：

1－喷射管；2－高压室；3－瞬间增压机构；4－高压腔；5－高压管路；6－高压破裂膜；7－外壳；8－封板；9－进水槽；10－进水杆；11－活塞；12－推杆；13－进水驱动器；14－高温腔；15－加热电阻；16－隔热保温层；17－铰接；18－封闭锥；19－控制器；20－温度传感器；21－显示屏；22－限位凸缘；23－电源；24－高温介质；25－进水管；26－缩颈；27－进水孔；28－动物固定平台；29－防护罩；30－固定底座；31－动物固定板；32－绳索；33－固定座；34－连接端；35－防护端；36－连接头；37－内螺纹；38－外螺纹；39－骨架层；40－吸热层；41－吸能层；42－隔热空间；43－复位簧；44－连接法兰；45－连接盘；46－螺钉；47－滑动块；48－滑动槽；49－压力传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

如图1至图14所示，本实施例的动物冲击波致伤装置，包括动物固定平台28、喷射管1、高压室2和瞬间增压机构3和防护罩29，高压室内设置有高压腔4，其中：

动物固定平台包括可移动的固定底座30和设置在所述固定底座上的动物固定板31，动物固定板上设置有动物固定位和用于固定的绳索32，动物固定位为动物外形轮廓相适应的弧形面，弧形面可以提高与动物的贴合度，使固定更可靠。当然，可在固定板上增加固定座33，固定座上设置有绳索过孔，或吊钩，方便绳索固定；

高压腔通过高压管路5与外部高压发生器(未示出)连通，高压发生器可以是空气压缩机或高压气泵，便于为高压室提供压力气体，以维持一恒定压力值，喷射管的一端与高压室的高压腔连通，另一端延伸至动物固定位附近，以方便对动物进行冲击损伤，且喷射管内封闭设置有高压破裂膜6，在非工作时高压破裂膜对高压室起密封作用，高压破裂膜为塑性膜，采用塑料材料或金属材料制成，在膜体上设置多道破裂痕，当高压室内压力急剧增大时，高压破裂膜沿破裂痕瞬间被撞碎，高压气体冲出高压室；瞬间增压机构包括外壳7、封板8、进水槽9、进水杆10、活塞11、推杆12和进水驱动器13，外壳内设置有盛有高温介质24的高温腔14，高温介质优选熔点在300℃以下的金属，当然也可以使用熔点在300℃以上的金属。熔点在300℃以下的金属，可以为锡、铋、钋或低熔点合金等；封板设置在高温腔的上方，且封板与高温腔内壁之间设置有一定间隙，使封板可以在气压冲击下，沿高温腔内壁自由滑动而升降，同时，活塞设置在高压腔内，推杆一端延伸进高压腔与活塞固定，一端延伸进高温腔与封板固定，进水槽设置在外壳的下方区域，外壳在进水槽的区域设置进水孔27，进水杆通过进水驱动器可升降地固定在进水槽上，进水杆的端部延伸进进水槽内密封进水孔27。

通常情况下，进水杆的端部密封住进水孔，防止进水槽内的水进入高温腔，当工作时，进水驱动器收回，将进水杆退出进水孔，冷却水进入高温腔内急剧汽化，爆炸，高温介质猛烈冲击封板，封板推动推杆活塞压缩高压室，使气体在短时间内达到工作压力，并通过合理的设计和试验，正好能将高压破裂膜撞碎，使高压气体冲出高压室及喷射管，对动物造成损伤。

工作压力根据需要进行设置，一般情况下，可以在18－22mpa左右，同样，高压破裂膜的破裂压力也应在18－22mpa左右，

进水槽9通过进水管25与外部水源连通，以便提供足够的水量，并保持一定的水压力，使在进水杆打开时，水能从进水孔进入高温腔。

本实施例的防护罩为两端开口的罩体，罩体的一开口与喷射管可拆卸连接，即连接端34，另一开口对致伤部位进行罩合，防护端35，通常情况下，如图11所示，防护端的开口比连接端大，方便对动物的致伤部位进行防护，连接端设置有连接头36，连接头设置有内螺纹37，在喷射管体上设置与内螺纹相匹配的外螺纹38，即可进行螺纹连接，可随时拆卸或安装，使用非常方便。罩体为包括骨架层39、吸热层40、吸能层41的多层结构，骨架层、吸热层、吸能层依次从内到外层叠，骨架层为采用金属丝制成的网状结构，金属丝为铁丝或钢丝或铜丝等，可以对防护装置起支撑作用，使在致伤端与防护端之间支撑起一个防护空间，便于致伤操作，吸热层为采用吸热材料制成的多孔结构，一方面可以吸收一定热量，另一方面通过多孔结构将冲击能传递到吸能层，吸能层为采用弹性材料制成的膜片，如弹性材料为硫化胶，在冲击波冲击时，其体积膨胀，能量被大量吸收，降低对外部环境的破坏水平。使用时，将连接端与致伤端的螺纹拧紧，使本装置固定在致伤设备上，其防护端罩合于致伤部位，骨架层起支撑作用，在致伤端与防护端之间支撑起一个防护空间，便于致伤操作，当冲击波发生时，吸热层吸收热量，冲击波通过多孔结构进入吸能层，由于吸能层的弹性膨胀，能量得到释放，冲击波破坏作用得到降低，避免了对外部环境和对工作人员的损伤，使用安全。

作为本实施例的改进，吸热材料为导热硅胶片制成。导热硅胶片是一种导热介质，可以减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻，起传导热量的作用。其具有柔韧性、优良的绝缘性、伸展性、表面天然的粘性的特性。进一步，膜片与吸热层之间密封设置有隔热空间42，隔热空间内设置有多个复位簧43，复位簧一端与膜片固定，一端与吸热层固定，当冲击波进入隔热空间后，该空间压力增加，膜片发生弹性变形，隔热空间增大，复位簧被拉伸，气压降低，当冲击波停止后，隔热空间压力进一步降低，复位簧复位，隔热空间恢复到初始状态，等到下一次冲击。

作为本实施例的改进，连接头的端部设置有连接法兰44，网罩设置有连接盘45，连接法兰设置有多个通孔，连接盘上对通孔一一对应设置有螺纹孔。连接时，通过螺钉46穿过通孔与螺纹孔旋合，即形成可拆卸固定。

同时，本实施例中，外壳中上部区域设置有缩颈26，且封板设置在缩颈上方，高温介质通过该缩颈时被挤压，压强急剧增大，类似于一个发射膛，将高温介质发射出来，撞击在封板上，从而实现更大的冲击力。

特别的，高压腔的截面面积由活塞端至喷射管端逐渐变小，使在高温腔内，当气体从活塞端被挤压到喷射管端时，气压随着截面逐渐变窄而增大，最终达到破坏高压破裂膜的压力。该结构使气体在高压腔内移动时，有一个迅速增压的过程，从而使试验更快，效率更高。

作为本实施例的改进，动物固定板的底部固定设置有滑动块47，即滑动块与动物固定板一体设置，固定底座上设置有滑动槽48，滑动块在滑动槽内水平移动实现动物与喷射管之间的距离，以间接调节冲击强度。

作为本实施例的改进，瞬间增压机构还包括设置在外壳外部的加热电阻15和设置加热电阻外部的隔热保温层16。当然，还应包括电源23或外部电源，通过电源与加热电阻电性连通，提供加热电能，使高温介质保持在一定的温度范围内，可以发生水蒸汽爆炸。隔热保温层可防止热量的散发，降低能耗；同时，也防止外部环境过热，利于提供舒适的工作环境。

作为本实施例的改进，高压室和外壳位置固定，使两者相互固定，防止两者位置不固定，推杆的移动受到限制，损伤相应的零部件；进一步，本实施例将推杆设置为分段结构，且段与段之间为铰接17，当推杆两端存在一定位移，或者自身发生弯曲时，两端可以相互转动，从而对弯曲或位移的补偿，进一步提高了设备使用的安全性。

作为本实施例的改进，进水孔为上小下大的锥形孔，进水杆的端部设置有所述锥形孔相配合的封闭锥18。通过封闭锥与锥形孔的锥度配合，可以提高配合质量，从而提高密封水平。

作为本实施例的改进，还包括控制器19、显示屏21，在高温腔内设置有温度传感器20，可及时了解高温腔的实时温度，在高压腔和喷射管内设置有压力传感器49，用于实时掌握高压腔和喷射管的压力水平，同时，压力传感器、温度传感器、高压发生器、进水驱动器及电源均与控制器电性连通，控制器与显示屏电性连通，通过控制器的控制，并通过显示屏对压力值、温度值的显示，利于工作人员对相关的进行实时调整，以满足实验要求，助于提高装置的自动化水平和安全性。

作为本实施例的改进，壳体位于高温腔出口处设置有限位凸缘22，限位凸缘设置在封板的上方，防止封板在高温介质的作用下，冲出高温腔，并通过设定合适的介质容量和合适的凸缘厚度，可以实现额定的冲击力，达到满意的设计效果。

作为本实施例的改进，喷射管设置在高压室不同的位置上，如图6所示，该喷射管设置在高压室的正上方，如图7所示，该喷射管设置在高压室的右上方，如图8所示，该喷射管设置在高压室的右侧，如图9所示，该喷射管设置在高压室的右下侧，这样，通过多种规格，适应多种场合，提高了适应能力。

本实施例中，进水驱动器可以是电动推杆，电动推杆与电源电性连接，提供运动电能。通过推杆的升缩，实现进水杆的升降，从而实现对进水孔的开闭操作，从而实现将冷却水加入高温腔的操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。