基于生物效应的警用防暴服防护效能评价方法

基于生物效应的警用防暴服防护效能评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于警用防暴装备防护效能评估领域，特别涉及一种基于生物效应对防暴 服的防护效能进行测试和评价的方法。
【背景技术】
[0002] 防暴服是一种专门适用于防暴警察、武警、特警以及安保人员的个人防护装备，用 于抵御利器、棍棒、砖石及各种非爆炸性投掷物的攻击。防暴服保护的对象是人员，人员受 到攻击时的安全性评估是防暴服防护效能评价的核心内容。我国警用防暴服的设计、生产 和检验均参照2008年发布的中华人民共和国公共安全行业标准GA420-2008《警用防暴 服》。该标准主要针对防暴服的结构、强度、耐冲击性能、能量吸收性能等各项指标及其检验 方法进行了规定。然而，大量的生物试验研究表明，即便在防暴服满足该标准有关技术要求 情况下，仍然不能避免损伤发生，如皮肤软组织程度挫伤，心、肺出血。这是因为防暴服受到 外力冲击时发生变形，对胸腔产生快速撞击和挤压，造成胸部钝性损伤。基于GA420-2008 《警用防暴服》的警用防暴服评价技术还存在某些局限，主要体现在以下三个方面：
[0003] 1、缺乏针对人员安全性的评估方法及标准。人员作为防暴服的保护对象，其安全 性评估应包括在不同能量作用下人员是否受到伤害、以及损伤的严重程度。《GA420-2008警 用防暴服》虽然规定了防暴服的外观、质量、防护面积、结构连接强度、耐冲击性能、能量吸 收性能等技术指标，但并未涉及穿着防暴服的生物目标受到攻击时的安全性评价问题，也 缺乏相关的评价方法和标准。
[0004] 2、不能量化评价防暴服的防护效能。《GA420 - 2008警用防暴服》对防暴服各项 指标的技术要求主要是作为判断防暴服是否合格的一个界限，并不能对防暴服的实际防护 效果进行定量评价。
[0005] 3、不能评判不同品牌防暴服防护性能的差异。不同品牌防暴服采用的防护材料以 及整体结构均有所差异，所达到的防护效果不可能完全一致。然而，对于不同品牌防暴服的 性能评价，GA420-2008《警用防暴服》是唯一可遵循的标准，凡符合GA420-2008《警用防暴 月艮》的均为合格产品。因此，现行标准无法对不同品牌防暴服的防护性能作出客观评价和优 劣比较。

【发明内容】

[0006] 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的防暴服 防护效能评价方法。该方法基于无防护生物目标和穿防暴服生物目标在冲击载荷作用下损 伤评分的差异，计算防暴服对生物损伤的减轻程度。本发明能实现防暴服防护效能的定量 评价，并且可用于不同品牌防暴服的防护效能的比较。
[0007] 本发明所涉及的一种基于生物效应的防暴服防护效能评价方法，其步骤如下：
[0008] 1.建立生物损伤模型
[0009] (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 行生物效应检测试验。
[0010] (2)以符合GA420-2008《警用防暴服》要求的直径Φ96πιπι、质量7. 5kg的钢制球 头型重锤作为冲击载荷，采用升降装置将重锤悬垂于一定高度Hn，重锤以自由下落方式撞 击试验动物。
[0011] (3)试验前动物注射麻醉、胸部剪毛备皮。撞击试验时动物为仰卧位，重锤落点为 胸骨柄中心位置。每只试验动物接受一次重锤撞击。
[0012] 2.对无防护试验动物进行不同冲击能量加载
[0013] (1)通过调整重锤高度Ηη(η= 0, 1，2, 3, 4, 5)改变冲击能量。重锤高度按最低高 度Η0 的整数倍递增，即HI= 2Η0,Η2 = 3Η0,Η3 = 4Η0,Η4 = 5Η0，Η5 = 6Η0。冲击能量Εη(η =0, 1，2, 3, 4, 5)也按最低能量Ε0 的整数倍递增，即El= 2Ε0,Ε2 = 3Ε0,Ε3 = 4Ε0,Ε4 = 5E0〇
[0014] (2)按步骤1第三条对试验动物进行重锤撞击致伤。
[0015] 3.对穿着防暴服试验动物进行不同冲击能量加载
[0016] (1)用待评价的某型防暴服包裹试验动物胸腔，确保试验动物胸部处于有效防护 状态。
[0017] (2)通过调整重锤高度Ηη(η= 0, 1，2, 3, 4, 5)改变冲击能量。重锤高度按最低高 度Η0 的整数倍递增，即HI= 2Η0,Η2 = 3Η0,Η3 = 4Η0,Η4 = 5Η0，Η5 = 6Η0。冲击能量Εη(η =0, 1，2, 3, 4, 5)也按最低能量Ε0 的整数倍递增，即El= 2Ε0,Ε2 = 3Ε0,Ε3 = 4Ε0,Ε4 = 5E0〇
[0018] (3)按步骤1第三条对试验动物进行重锤撞击致伤。
[0019] 4.生物损伤检测
[0020] 试验动物于伤后6小时进行解剖检查，重点检查胸廓骨有无骨折，心脏、肺脏、肝 脏有无出血、破裂等情况并详细记录拍照。
[0021] 5.生物损伤评分
[0022] (1)按照《简明损伤定级标准》（AbbreviatedInjuryScore，AIS)，根据试验动物 解剖损伤情况，针对胸廓骨、心脏、肝脏、肺脏每个部位分别进行损伤评分。损伤严重度分为 轻度、中度、较重、严重、危重、极重6个等级，对应的AIS分值分别为1、2、3、4、5、6。无损伤 以0表示。
[0023](2)采用最高AIS评分方法（MaximalAIS，MAIS)，从试验动物各部位的AIS分值 中取最大值作为该试验动物的损伤评分结果。
[0024] ⑶针对无防护、某型防暴服和E0、El、E2、E3、E4、E5六种冲击能量，分别对试验 动物进行AIS、MAIS评分
[0025] 6.基于生物效应进行防暴服防护效能评价
[0026] (1)分别计算无防护试验动物、穿着某型防暴服试验动物在E0、El、E2、E3、E4、E5 冲击能量作用下的MAIS评分总和，若穿着某型防暴服试验动物MAIS评分总和小于无防护 试验动物MAIS评分总和，则判定该型防暴服具有防护作用。
[0027] (2)以无防护试验动物MAIS评分总和为基准，计算某型防暴服减轻损伤百分比， 以该百分比越作为某型防暴服防护效能定量评价指标。计算方法为：
[0028] (无防护试验动物MAIS评分总和一穿着某型防暴服试验动物MAIS评分总和）/无 防护试验动物MAIS评分总和X100%。
[0029] 本发明基于无防护生物目标和穿防暴服生物目标在冲击载荷作用下损伤评分的 差异，计算防暴服对生物损伤的减轻程度。本发明实现了防暴服防护效能的定量评价，适用 于对不同品牌防暴服的防护效能进行比较。
【附图说明】
[0030] 图1基于生物效应进行防暴服防护性能评价流程示意图
[0031] 图2为生物损伤模型示意图，
[0032] 左：无防护试验动物，右：穿防暴服试验动物。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明如下：
[0034] 实施例
[0035] 本实施例以防暴服A、防暴服B、防暴服C三种不同品牌警用防暴服的防护性能评 价为例，说明基于生物效应进行防暴服防护效能评价的方法。其具体步骤如图1所示：
[0036] 1.建立生物损伤模型
[0037] (1)依据胸腔解剖结构、形状、尺寸与成年人体相似原则，选择成年雄性长白猪进 行生物效应检测试验。
[0038] (2)以符合GA420-2008《警用防暴服》要求的直径Φ96πιπι、质量7. 5kg的钢制球 头型重锤作为冲击载荷。采用升降装置将重锤悬垂于一定高度，通过重锤下落产生的能量 对试验动物造成损伤。如图2所示。
[0039] (3)试验前动物用3%戊巴比妥钠按lml/kg耳缘