模拟交通事故中颅脑加、减速伤致伤机制的综合实验装置的制作方法

本发明涉及医学研究实验装置，尤其涉及模拟交通事故中颅脑加、减速伤致伤机制的综合实验装置。

背景技术：

颅脑损伤是一类常见的头颅和脑组织的创伤，它仅次于四肢损伤而居第二位，占全身损伤的10％－20％，但其死亡率居各类损伤之首。

Battle征：颅后窝骨折时，骨折累及颞骨岩部后外侧时，多在伤后2－3日出现乳突部皮下瘀血，亦称Bettle骨折。

对冲性脑伤：脑组织损伤发生在受力侧的对侧者为对冲损伤。

加速性脑伤：硬性物撞击于静止的头部时发生的脑损伤。

减速性脑伤：运动中的头撞碰到静止的物体时所发生的脑损伤。

以上情况造成的后果包括：头皮损伤、头皮血肿、头皮裂伤、头皮撕脱伤颅骨损伤、线性骨折、颅前窝骨折、颅中窝骨折、颅后窝骨折、颅底骨折、凹陷性骨折脑损伤、闭合性脑损伤、脑震荡、脑挫裂伤、弥漫性轴索损伤、原发性脑干损伤颅内血肿、硬脑膜外血肿、硬脑膜下血肿、脑内血肿、脑室内血肿开放性脑损伤等。

针对上述复杂的病情，要对相应病情采取相应的治疗就必须了解相关病因；病史询问要点、致伤确切时间、致伤原因、受伤部位、伤后意识状态的变化伤后出现的症状和体征、在伤后至人院前一段时间内曾接受过哪些处置，使用过哪些药物。

病人的既往史特别是有无高血压史、糖尿病史、排尿性晕厥、心脏病史及精神病史等体格检查要点：颅脑损伤病人的体格检查原则是迅速、准确、有重点的检查，其要点为：

基本生命体征：呼吸、血压、脉搏和体温。

意识状态的评估：根据国际通用的GCS评分法记录意识障碍的程度。

瞳孔变化：瞳孔大小的检查，双侧是否等大等圆以及对光反应的情况头颅：对头颅的检查应注意有无开放性伤口，伤口的范围、深度及有无异物残留，颅骨有无凹陷，眼、耳、鼻及口腔有无出血和脑脊液样液体溢出。

有无合并伤：对处于休克状态的病人特别应注意有无合并伤的存在

神经反射的检查：确定生理反射消失与否，病理反射是否出现，有无锥体束征。

瘫：有无偏瘫、截瘫及单瘫情况的出现，特别是出现截瘫的状态应注意有无脊柱损伤存在。

特殊检查：头颅CT扫描及头颅MRI扫描对颅脑损伤病人的入院评估、治疗方案的确定有指导性意义。能确定颅脑损伤的性质、范围。对怀疑有复合伤存在的情况下加做相应部位的扫描也是必要的。

在事故中受伤的患者程度各不相同，对于表症明显的患者医院可以采取及时有效的治疗，但是对于表症不明显的患者往往忽视，尤其是对于脑部撞击患者来说，由于脑部损伤多在颅内，且对于没有外出血或颅内淤血的情况下，很多患者当时也没有感觉不到任何不适，从而没有采取相应的检测和治疗，导致病情加重。

为了解决上述情况目前设计了一些实验模拟装置，但这些装置都还存在许多不足，例如重复性低，精度差，实验数据不可靠等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供模拟交通事故中颅脑加、减速伤致伤机制的综合实验装置，具体模拟的是交通事故中，车辆在不同情况下对患者脑部造成的伤害；本装置具有重复性高，操作安全且数据准确。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

模拟交通事故中颅脑加、减速伤致伤机制的综合实验装置，包括驱动装置、实验箱、模拟跑道、模拟小车、传感器和机架，所述驱动装置包括驱动台、转盘和电机；

所述驱动台表面设置有与转盘形状相应的凹槽，凹槽中央设置有通孔，所述电机安装在驱动台下方，电机的转轴从通孔中伸出，所述转盘固定在转轴上；

所述转盘表面设置有电磁衔铁，所述模拟小车底部设置有与电磁衔铁相对应的磁性吸块；

所述模拟跑道是一根三棱柱，三棱柱的两端安装在机架上，三棱柱的侧面作为模拟跑道，该三棱柱三个侧面的摩擦系数各不相同；

所述传感器安装在凹槽侧壁与模拟跑道水平延长线的交点处，所述电磁衔铁设置有与传感器相对应的检测目标。

达到的技术效果是：首先，利用电磁铁的吸附功能，将模拟小车固定在转盘上，利用电机带动转盘转动，使得模拟小车也随之转盘一起做圆周运动，当模拟小车获得实验需要的速度时，断开电磁铁，使模拟小车做离心运动，沿转盘的切点抛出。为了控制模拟小车能够进入模拟跑道，设计了一组控制模拟小车在什么位置脱离转盘的传感器以及传感器相应的检测目标，当模拟小车做圆周运动时，位置与模拟跑道的延长线相交时，及时断电，此时模拟小车沿转盘与模拟跑道的切线抛出，并沿模拟跑道运行，最后到达实验箱并撞击实验目标。

其次，为了能够模拟车辆的加速、减速以及匀速撞击，对模拟跑道做了相应设计，首先利用电机控制模拟小车做匀速圆周运动，此时选择三棱柱最光滑的侧面，其摩擦力趋于零，以此模拟匀速撞击；通过电机控制模拟小车做加速圆周运动，选择三棱柱最光滑的侧面，模拟加速撞击；通过电机控制模拟小车做匀速圆周运动，选择三棱柱摩擦力较大的侧面，模拟减速撞击；其中选择摩擦系数不同的侧面，可以测出不同减速效果下的撞击结构。

最后，为了实验结果的准确性，应该重复上述操作多遍。

优选的，所述模拟小车是金属块，所述磁性吸块嵌在金属块底部使得磁性吸块嵌与金属块底部齐平，所述实验箱和金属块内部安装有速度传感器，该速度传感器为无线传感器；还包括手持显示器或计算机，该无线传感器的数据直接发送给手持显示器或计算机并显示模拟小车的实时速度数据。

通过传感器的数据，可以精确得出不同情况下的撞击结果，以匹配实际交通事故中患者的损伤程度。

进一步的，还包括缓冲装置，所述缓冲装置设置在模拟跑道的末端，缓冲装置包括缓冲推杆、套筒和安装螺栓，缓冲推杆安装在套筒内，且套筒内设置有缓冲弹簧，套筒通过安装螺栓固定在模拟跑道末端。

在实验过程中，实验目标放在实验箱内，因此被撞击后实验箱会跟着一起向相反的方向滑动，设置缓冲装置是为了防止实验箱被撞击后飞出撞伤实验人员。

更进一步的，所述三棱柱两端分别设置有转轴一和转轴二，转轴一和转轴二分别安装在机架，其中转轴一或转轴二连接有控制电机。通过电机控制，选择模拟跑道的路面情况。

优选的，所述三棱柱的三个侧面分别是侧面一、侧面二和侧面三，其中侧面一经抛光处理使其摩擦系数最小，侧面二处理成小颗粒的磨砂面，侧面三处理成大颗粒的磨砂面。

优选的，所述转盘为圆形，转盘安装完成以后，其上表面高出驱动台表面1～3毫米。防止转盘做圆周运动时，模拟小车与驱动台表面发生摩擦。

进一步的，所述电磁衔铁的线圈安装在转盘内部的空腔里，该空腔经转盘中心与外界连通。

优选的，所述传感器为热传感器，所述检测目标是热源探头，其中热传感器识别温度以及热传感器提供的温度在50℃～80℃之间。防止外界热源对传感器的干扰，造成模拟小车运动轨迹改变。

进一步的，所述驱动台四周和模拟跑道两侧和上方分别设置有相应的护板。防止模拟小车运动出现偏差，弹出伤人。

更进一步的，所述驱动台设置有相应的控制开关，其中控制电磁衔铁的开关与传感器为并联关系。其目的是保证电磁衔铁断电的可靠性。

本发明的有益效果：本发明提供的实验装置，可以有效的进行交通事故模拟实验，且重复性高，实验结果准确，可以对交通事故中的加速撞击、减速撞击以及匀速撞击都能进行模拟，并得到相应的实验数据，对于目前的车辆撞击对患者造成的不可见伤可以提供准确的损伤数据，避免了患者因检查不彻底而导致的病情加重的情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明去掉上方护板后的俯视图；

图3是本发明的主视图；

图4是图2沿C-C线的剖面图；

图5是本发明跑道的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

如图1、图2、图3、图4、图5所示：

模拟交通事故中颅脑加、减速伤致伤机制的综合实验装置，包括驱动装置、实验箱2、模拟跑道3、模拟小车和传感器7以及缓冲装置K，驱动装置包括驱动台1、转盘4和电机9。

驱动台1表面设置有与转盘4形状相应的凹槽，凹槽中央设置有通孔，电机9安装在驱动台1下方，电机9的转轴L从通孔中伸出，转盘4固定在转轴L上。

转盘4表面设置有电磁衔铁8，模拟小车底部设置有与电磁衔铁8相对应的磁性吸块。

上述模拟跑道3是一根三棱柱，该三棱柱的侧面作为模拟跑道3，该三棱柱三个侧面的摩擦系数各不相同。

上述传感器7安装在凹槽侧壁与模拟跑道3水平延长线的交点处，电磁衔铁8设置有与传感器7相对应的检测目标。

上述缓冲装置K设置在模拟跑道3的末端，缓冲装置K包括缓冲推杆K1、套筒K2和安装螺栓K3，缓冲推杆K1安装在套筒K2内，且套筒K2内设置有缓冲弹簧，套筒K2通过安装螺栓K3固定在模拟跑道3末端。

在实验过程中，实验箱2撞飞以后，向后滑动，直到与缓冲推杆K1抵接，缓冲推杆K1受力向后挤压，由于套筒K2内设置有缓冲弹簧因此实验箱2得到一个缓冲减速直至停下。

上述驱动台1、模拟跑道3从左往右依次安装在机架上，实验箱2摆放在模拟跑道3上。其中驱动台1为底部中空结构，电机9安装在驱动台1桌面下方的中空结构内，转盘4则安装在驱动台1的桌面上。

作为上述方案的进一步改进，驱动台1与模拟跑道3的交接段为弧形。

由于最终模拟小车是由转盘4提供初速度，为了保证模拟小车能在模拟跑道3上滑动，因此转盘4不能高出驱动台1的桌面太多，为此，本实施例中在驱动台1的桌面上设计了一个与转盘4形状相同的凹槽，凹槽深度与转盘4大致相等，低于转盘4的高度1～3毫米，其中优选的，所述转盘4为圆形。

其中，实验箱2上设置有固定目标的扣件，实验中实验目标可以选择兔子等小型动物，将小动物的脑袋固定在实验箱2内。

上述模拟跑道3搭建在机架上，模拟跑道3首端抵接驱动台1，实验箱2位于模拟跑道3上。

上述模拟小车是金属块，磁性吸块嵌在金属块底部使得磁性吸块嵌与金属块底部齐平，金属块内部安装有速度传感器，该速度传感器为无线传感器；还包括手持显示器或计算机，该无线传感器的数据直接发送给手持显示器或计算机并显示模拟小车的实时速度数据。

模拟小车就是本装置中用来撞击实验目标的装置，模拟的是交通事故中的车辆，但是本实施例中为了提高模拟小车的可重复性使用，本实施例直接用一个金属块模拟车辆，如此就不存在损坏的问题。

与电磁衔铁8相配合的磁铁吸块是直接嵌入在金属块底部，与金属块之间浑然一体，金属块在制造过程中，内置有检测速度的传感器以及传感器电源，选用的是无线传感器，可以用无线遥控器控制传感器的工作状态；此外在实验箱2也设置有相应的速度传感器。

进一步的，所述三棱柱一端与驱动台1抵接，三棱柱的侧面与驱动台1齐平，三棱柱侧面的中线与转盘4边沿相切。

更进一步的，所述三棱柱两端分别设置有转轴一301和转轴二302，转轴一301和转轴二302分别安装在机架上，其中转轴一301或转轴二302连接有控制电机。

通过电机来切换三棱柱的侧面，也就是切换模拟跑道3的路面情况，来满足不同的实验要求，因此控制电机选用步进电机，每通电一次旋转120°，旋转三次则回到原始位置。

优选的，所述三棱柱的三个侧面分别是侧面一、侧面二和侧面三，其中侧面一经抛光处理使其摩擦系数最小，侧面二处理成小颗粒的磨砂面，侧面三处理成大颗粒的磨砂面。

通过不同的磨砂面来提供减速效果，模拟实际交通事故中的刹车效果。

进一步的，所述电磁衔铁8的线圈安装在转盘4内部的空腔401里，该空腔401经转盘4中心与外界连通。

实验中，转盘4一直处于高速旋转中，为了防止电磁衔铁8的线圈扭断，本实施例将转盘4设计了一个内部空腔401，线圈安装在该空腔401内，其导线也从该空腔401中从转盘4的中心引出。

优选的，所述传感器7为热传感器，所述检测目标是热源探头，其中热传感器识别温度以及热传感器提供的温度在50℃～80℃之间。

其中，传感器7的检测形式设计成点扫描的形式，只有当检测目标正对传感器7时，才算是检测到，也就是在此时控制模拟小车脱离转盘4。

进一步的，所述驱动台1四周和模拟跑道3两侧和上方分别设置有相应的护板6。

护板6是为了保证模拟小车做离心运动时，发生偏差飞出装置外，撞伤工作人员。

更进一步的，所述驱动台1设置有相应的控制开关，其中控制电磁衔铁8的开关与传感器7为并联关系。

其中控制开关包括转盘加速开关、转盘匀速开关、控制电机开关(控制三棱柱转动的)和电磁衔铁开关以及转盘断电开关。

开关控制原理：按下转盘匀速开关，转盘4匀速圆周运动，此时按下电磁衔铁开关，但是由于电磁衔铁开关与传感器7为并联关系，因此必须等传感器7检测到检测目标后才会断电，断电后模拟小车立即沿模拟跑道3的方向做离心运动。其中控制转盘4的转速操作，可以是先启动加速开关，达到需要的速度时通过转盘匀速开关切换成匀速运动。

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