Dispositif anthropomorphe d'essai
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SOS Enfants, qui se d??roule pr??s de 200 sos ??coles dans le monde en d??veloppement, a organis?? cette s??lection. Parrainer un enfant de faire une r??elle diff??rence.
mannequins d'essai de collision sont des dispositifs ?? grande ??chelle anthropom??triques essai (DAE) qui simulent les dimensions, les proportions de poids et l'articulation de la corps humain, et sont g??n??ralement instrument?? pour enregistrer des donn??es sur le comportement dynamique de l'ATD des impacts de v??hicules simul??s. Ces donn??es peuvent inclure des variables telles que la vitesse d'impact, ??crasant vigueur , cintrage, pliage, ou couple de rotation du corps et de d??c??l??ration pendant un taux collision pour une utilisation dans essais de collision. Ils restent indispensables dans le d??veloppement et ergonomie dans tous les types de v??hicules, des voitures ?? avions .
La n??cessit?? pour les tests
Sur 31 ao??t 1869 , Mary Ward est devenu ce que l'on croit ??tre la premi??re victime enregistr??e d'une vapeur aliment?? accident d'automobile (Karl Benz seulement invent?? le moteur ?? essence automobile que nous connaissons en 1886). Mary Ward a ??t?? jet?? hors d'un v??hicule ?? moteur et tu?? dans Parsonstown, Irlande. Quelques ann??es plus tard, le 13 septembre 1899 , Henry Bliss est entr?? dans les livres d'histoire comme l'Am??rique du Nord de premier d??c??s d'un v??hicule automobile lorsqu'il a ??t?? frapp?? d??barquant d'un New York City chariot . Depuis ce temps, plus de 20 millions de personnes ?? travers le monde ont perdu la vie ?? des accidents de v??hicules ?? moteur.
La n??cessit?? d'un moyen d'analyser et att??nuer les effets de v??hicules automobiles accidents sur le corps humain a ??t?? ressenti tr??s t??t apr??s la production commerciale de voitures a commenc?? ?? la fin des ann??es 1890, et par les ann??es 1930, avec l'automobile une partie commune de la vie quotidienne, le nombre de d??c??s de v??hicules automobiles devenait un probl??me grave. Les taux de mortalit?? ont d??pass?? 15,6 d??c??s par 100 millions de v??hicules-miles et continuaient de grimper; concepteurs de v??hicules ont vu cela comme une indication claire qu'il ??tait temps de faire des recherches sur les moyens de rendre leurs produits plus s??rs.
En 1930, le int??rieur d'une voiture ne ??tait pas un endroit s??r, m??me dans une collision ?? basse vitesse. Les tableaux de bord ??taient en m??tal rigide, colonnes de direction ??taient non-pliable, et saillantes boutons, des boutons et leviers ??taient omnipr??sents. Les ceintures de s??curit?? ??taient inou??e, et dans une collision frontale, passagers jet??s ?? travers la pare-brise ??tait tr??s peu de chances d'??viter des blessures graves ou la mort. La carrosserie du v??hicule lui-m??me est rigide, et les forces d'impact ont ??t?? transmises directement aux occupants du v??hicule. Jusque dans les ann??es 1950, voiture fabricants ??taient sur le registre public comme disant accidents de v??hicules tout simplement pas pu ??tre faites de survivre; les forces dans un accident ??taient trop grandes et le corps humain trop fragile.
tests de Cadaver
Detroit s ' Wayne State University ??tait le premier ?? commencer le travail s??rieux sur la collecte de donn??es sur les effets des collisions ?? haute vitesse sur le corps humain. ?? la fin des ann??es 1930, il n'y avait pas de donn??es fiables sur la r??ponse du corps humain ?? une blessure physique extr??me, et aucun des outils efficaces existent pour mesurer ces r??ponses. Biom??canique ??tait un champ ?? peine ?? ses d??buts. Il ??tait donc n??cessaire d'utiliser deux types de sujets de test afin de d??velopper des s??ries de donn??es initiales.
Les premiers sujets de test ??taient humains cadavres. Ils ont ??t?? utilis??s pour obtenir des informations fondamentales sur la capacit?? du corps humain ?? r??sister aux forces d'??crasement et de d??chirement g??n??ralement exp??riment??s dans un accident ?? haute vitesse. Pour cette fin, l'acier roulements ?? billes ont ??t?? largu??es sur cr??nes, et corps ont ??t?? jet??s bas utilis?? ascenseur puits sur des plaques d'acier. Cadavres ??quip?? brut acc??l??rom??tres ont ??t?? attach??s sur des voitures et soumis ?? des collisions frontales et renversements de v??hicules.
1995 Journal of Trauma article d'Albert King, ??Avantages humanitaires du cadavre de recherche sur la pr??vention des blessures", indique clairement la valeur en vies humaines enregistr??es ?? la suite de la recherche de cadavre. Les calculs de King indiquent qu'?? la suite des modifications de conception mises en ??uvre jusqu'en 1987, la recherche de cadavre a depuis sauv?? 8500 vies chaque ann??e. Il note que pour chaque cadavre utilis??, chaque ann??e 61 personnes survivent en raison de porter ceintures de s??curit??, 147 vivent en raison de coussins gonflables, et 68 survivent l'impact du pare-brise.
Toutefois, les travaux de cadavres pr??sent?? presque autant de probl??mes est r??solu. Non seulement y avait-il de la morales et ??thiques des questions li??es au travail avec les morts, mais il y avait ??galement des pr??occupations de recherche. La majorit?? des cadavres disponibles ??taient plus ??g??s Adultes am??ricains europ??ennes qui ??taient morts morts non violentes; ils ne repr??sentent pas une section d??mographique des victimes d'accidents. Victimes d'accidents d??c??d??s ne ont pas pu ??tre utilis??s en raison des donn??es qui peuvent ??tre recueillies ?? partir de ces sujets exp??rimentaux serait compromise par des blessures ant??rieures du cadavre. Comme deux cadavres sont les m??mes, et puisque toute partie sp??cifique d'un cadavre ne pouvait ??tre utilis?? qu'une seule fois, ce ??tait extr??mement difficile d'obtenir des donn??es de comparaisons fiables. En outre, les cadavres d'enfants ne ??taient pas seulement difficile ?? obtenir, mais ?? la fois l??gale et l'opinion publique a fait efficacement inutilisable. En outre, comme les essais de collision est devenu plus routinier, cadavres appropri??s sont devenus de plus en plus rares. Par cons??quent, donn??es biom??triques ont ??t?? limit??es, et biais??s vers les hommes blancs ??g??s.
tests de b??n??voles
Certains chercheurs ont pris sur eux pour servir de mannequins de crash test. Colonel John Paul Stapp USAF se propuls?? plus de 1000 km / h sur une fus??e tra??neau et arr??t?? en 1,4 secondes. Laurent Patrick, alors professeur ?? l'Universit?? Wayne State, a endur?? quelques 400 tours sur un fus??e tra??neau afin de tester les effets de la d??c??l??ration rapide sur le corps humain. Lui et ses ??tudiants se sont laiss?? bris?? dans la poitrine par des m??taux lourds pendules, touch??s au visage par des marteaux rotatifs ?? entra??nement pneumatique, et pulv??ris??s avec du verre bris?? pour simuler fen??tre implosion. Tout en admettant que cela lui fait "un peu mal", Patrick a dit que la recherche lui et ses ??tudiants ??tait men??e s??minal dans le d??veloppement mod??les math??matiques contre laquelle d'autres recherches pourraient ??tre compar??s. Mais tandis que les donn??es de test en direct ??tait pr??cieuse, des sujets humains ne pouvaient pas r??sister ?? des tests qui allaient del?? d'un certain degr?? de blessure physique. Pour recueillir des informations sur les causes et la pr??vention des blessures et des d??c??s, il faudrait un autre type de sujet.
L'exp??rimentation animale
Vers le milieu des ann??es 1950, la majeure partie des tests de cadavre de l'information pourrait apporter avait ??t?? r??colt??. Il ??tait ??galement n??cessaire de recueillir des donn??es sur la survie accident, recherche pour laquelle cadavres ??taient nettement insuffisant. De concert avec la p??nurie de cadavres, ce besoin a forc?? les chercheurs ?? chercher d'autres mod??les. Une description par Mary Roach de la Conf??rence de d??monstration huiti??me Stapp Car Crash and Field montre la direction dans laquelle la recherche a commenc?? ?? se d??placer. ??Nous avons vu les chimpanz??s ??quitation tra??neaux de roquettes, un ours sur un swing d'impact ... Nous avons observ?? un cochon , anesth??si?? et plac?? dans une position assise sur la balan??oire dans le harnais, se est ??cras?? dans un volant deep-dish ?? environ 10 mph. "
Un objectif de recherche important qui ne pourrait ??tre r??alis?? soit avec des cadavres ou des humains vivants ??tait un moyen de r??duire les dommages caus??s par empalement sur la colonne de direction. En 1964, plus d'un million de d??c??s r??sultant de l'impact du volant avait ??t?? enregistr??e, un pourcentage significatif de tous les d??c??s; l'introduction par General Motors dans le d??but des ann??es 1960 de la colonne de direction r??tractable r??duire le risque de la mort volant de cinquante pour cent. Les sujets animaux les plus couramment utilis??s dans les ??tudes cabine-collision ??taient porcs, principalement parce que leur structure interne est semblable ?? un ??tre humain de. Les porcs peuvent ??galement ??tre plac??s dans un v??hicule dans une bonne approximation d'un ??tre humain assis.
La capacit?? de se asseoir droit ??tait une condition importante pour les animaux de laboratoire afin qu'une autre blessure mortelle fr??quente chez les victimes humaines, d??capitation, pourrait ??tre ??tudi??e. De plus, il ??tait important pour les chercheurs d'??tre en mesure de d??terminer dans quelle mesure la conception de la cabine devait ??tre modifi?? pour assurer circonstances de survie optimales. Par exemple, un tableau de bord avec trop peu de rembourrage ou de rembourrage qui ??tait trop raide ou trop mou ne r??duirait pas de mani??re significative blessure ?? la t??te sur un tableau de bord avec aucun remplissage du tout. Bien que les boutons, leviers et boutons sont essentiels dans le fonctionnement d'un v??hicule, qui modifications de conception seraient mieux veiller ?? ce que ces ??l??ments ne ont pas d??chirer ou victimes de ponction dans un accident. L'impact r??troviseur un ??v??nement important dans une collision frontale; comment un miroir devrait ??tre construit de sorte qu'il est ?? la fois suffisamment rigide pour accomplir sa t??che et encore du faible risque de blessure si frapp??.
Alors que les travaux de cadavres avait suscit?? une certaine opposition, principalement des institutions religieuses, il a ??t?? accept?? ?? contrecoeur parce que les morts, ??tant mort, sentir pas la douleur et l'indignit?? de leur situation est directement li??e ?? soulager la douleur de la vie. recherche sur les animaux, d'autre part, a suscit?? beaucoup plus grande passion. groupes tels que le droits des animaux ASPCA ??taient v??h??ments dans leur protestation, et alors que les chercheurs tels que Patrick appuy?? l'exp??rimentation animale en raison de sa capacit?? ?? produire des donn??es fiables, applicables, il y avait n??anmoins un profond malaise ??thique sur ce processus.
Bien que les donn??es de test animaux ??taient encore plus facilement que les donn??es obtenues sur des cadavres, le fait que les animaux ne ??taient pas des gens et de la difficult?? d'employer l'instrumentation interne ad??quat limit?? leur utilit??. L'exp??rimentation animale ne est plus pratiqu??e par l'un des principaux constructeurs automobiles; General Motors cess?? de tester en direct en 1993 et d'autres fabricants ont embo??t?? le pas peu apr??s.
??volution Dummy
L'information recueillie ?? partir d'??tudes de recherche et animales cadavre avait d??j?? ??t?? mis ?? une certaine utilisation dans la construction de l'homme simulacres d??s 1949, lorsque "Sierra Sam" a ??t?? cr???? par Samuel W. Alderson ?? son Alderson Research Labs (ARL) et la Sierra Engineering Co. pour tester avions si??ges ??jectables et harnais de retenue des pilotes. Ce test impliquait l'utilisation de forte acc??l??ration ?? 1000 km / h (600 mph) tra??neaux de roquettes, au-del?? de la capacit?? des volontaires humains ?? tol??rer. Au d??but des ann??es 1950, Alderson et Grumman produit un mannequin qui a ??t?? utilis?? pour effectuer des essais de collision dans les deux v??hicules ?? moteur et d'a??ronefs.
Alderson a continu?? ?? produire ce qu'il a appel?? le VIP-50 s??rie, construit sp??cifiquement pour General Motors et Ford , mais qui a ??galement ??t?? adopt?? par le Bureau national des normes. Sierra suivi avec un mannequin de comp??titeur, un mod??le qu'il a appel?? "Sierra Stan??, mais GM, qui avait repris l'??lan dans le d??veloppement d'un mannequin fiable et durable, trouv?? aucun mod??le ne satisfait ?? ses besoins. Les ing??nieurs de GM ont d??cid?? de combiner les meilleures caract??ristiques de la s??rie VIP et Sierra Stan, et ainsi en 1971 Hybrid je suis n??. Hybrid je ??tais ce qu'on appelle un ??50e percentile homme "factice. Ce est-??-dire, il a model?? un homme moyen en hauteur, la masse, et la proportion. L'original" Sierra Sam "??tait un homme mannequin 95e percentile (plus lourd et plus grand que 95% des m??les humains). En coop??ration avec la Society of Automotive Engineers (SAE), GM a partag?? cette conception, et un 5e percentile mannequin femme ult??rieure, avec ses concurrents.
Depuis lors, un travail consid??rable est all?? dans la cr??ation de plus en plus sophistiqu??s mannequins. Hybrid II a ??t?? introduit en 1972, avec une am??lioration ??paule, la colonne vert??brale, et les r??ponses du genou, et de la documentation plus rigoureuse. Hybrid II est devenu le premier mannequin pour se conformer ?? la norme am??ricaine Federal Motor Vehicle Safety (FMVSS) pour les essais de ceintures de s??curit?? abdominales et ??pauli??res automobile. En 1973, un mannequin de sexe masculin du 50e percentile a ??t?? lib??r??, et l'Administration nationale de la s??curit?? des transports routiers (NHTSA) NHTSA a entrepris un accord avec General Motors pour produire un mod??le d??passant la performance de Hybrid II dans un certain nombre de domaines sp??cifiques.
M??me si une grande am??lioration par rapport cadavres ?? des fins de test standardis??, Hybrid I et II hybride ??taient encore tr??s brut, et leur utilisation a ??t?? limit??e ?? l'??laboration et l'essai conceptions de ceinture de s??curit??. Un mannequin a ??t?? n??cessaire, ce qui permettrait aux chercheurs d'explorer des strat??gies de r??duction des blessures. Ce est ce besoin qui a pouss?? les chercheurs GM pour d??velopper la ligne hybride actuelle, l'Hybrid III famille de mannequins de crash test.
Hybrid III famille
Hybrid III, le mannequin homme du 50e centile, qui fait sa premi??re apparition en 1976, est le familier mannequin d'essai de choc, et il est maintenant un homme de la famille. Se il pouvait se tenir debout, il serait 168 cm (5 ??6 ") De haut et aurait une masse de 77 kg (170 kg). Il occupe le si??ge du conducteur dans toute l'Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) 65 km / h (40 mph) compens??e essais de collision frontale. Il est rejoint par un ??grand fr??re??, le percentile 95e Hybrid III, ?? 188 cm (6 pi 2 po) et 100 kg (223 lb). Mme Hybrid III est un mannequin femme 5e percentile, ?? un diminutif 152 cm (5 pi) de hauteur et 50 kg (110 lb). Les trois Hybrid III enfants mannequins repr??sentent un vieux dix ann??es, 21 kg (47 lb) de six ans, et ?? 15 kg (33 lb) de trois ans. Les mod??les de l'enfant sont tr??s r??cents ajouts ?? la famille crash test dummy; parce que peu de donn??es sont disponibles sur les effets des accidents sur les enfants, et ces donn??es sont tr??s difficiles ?? obtenir, ces mod??les sont bas??s en grande partie sur estimations et approximations. Le principal avantage fourni par Hybrid III est am??lior??e r??ponse du cou en flexion vers l'avant et la rotation de la t??te qui simule mieux l'humain.
processus de test
Chaque Hybrid III subit calibrage avant d'un crash test. Sa t??te est retir?? et est pass?? de 40 centim??tres ?? tester calibrer l'instrumentation de la t??te. Puis la t??te et le cou sont rattach??s, mis en mouvement, et se arr??t??rent brusquement pour v??rifier la flexion du cou bon. Hybrides portent la peau de chamois; les genoux sont frapp??s avec une sonde m??tallique pour v??rifier perforation appropri??e. Enfin, la t??te et le cou sont fix??s au corps, qui est fix?? ?? une plate-forme de test et frapp?? violemment ?? la poitrine par un pendule lourd pour garantir que le nervures plier et fl??chir comme ils le devraient.
Lorsque le mannequin a ??t?? d??termin?? ?? ??tre pr??t pour les essais, il est enti??rement v??tu de jaune, peinture de marquage est appliqu??e ?? la t??te et les genoux, et les marques d'??talonnage sont fix??s sur le c??t?? de la t??te pour aider les chercheurs lorsque ralenti films sont examin??s plus tard. Le mannequin est ensuite plac?? ?? l'int??rieur du v??hicule d'essai. Quarante-quatre canaux de donn??es situ??s dans toutes les parties du mannequin Hybrid III, de la t??te ?? la cheville, record entre 30 000 et 35 000 ??l??ments de donn??es dans un cadre typique 100-150 accident milliseconde. Enregistr??e ?? un r??f??rentiel de donn??es temporaire dans les factices de poitrine, ces donn??es sont t??l??charg??s sur l'ordinateur une fois le test termin??.
Parce que l'hybride est un dispositif de collecte de donn??es normalis??es, ne importe quelle partie d'un type hybride particulier est interchangeable avec ne importe quel autre. Une mannequin peut non seulement ??tre test?? ?? plusieurs reprises, mais si une partie devait ??chouer, il peut ??tre remplac?? par une pi??ce neuve. Un mannequin enti??rement instrument?? vaut environ ??? 150 000.
Les successeurs de Hybrides
III hybrides sont con??us pour ??tudier les effets de chocs frontaux, et sont moins utiles pour ??valuer les effets d'autres sortes d'impacts, tels que les impacts lat??raux, chocs arri??re, ou renversements. Apr??s les collisions frontales, l'accident le plus commune de blessures graves est l'impact lat??ral.
Le SID (impact lat??ral Dummy) famille de mannequins d'essai a ??t?? con??u pour mesurer la c??te, la colonne vert??brale, et des effets sur les organes internes lors de collisions lat??rales. On ??value ??galement la colonne vert??brale et la d??c??l??ration nervure et la compression de la cavit?? thoracique. SID est la norme d'essai du gouvernement am??ricain, EuroSID est utilis?? dans l'Europe pour assurer la conformit?? aux normes de s??curit?? et SID II (s) repr??sente une 5e percentile des femmes. BioSID est une version plus sophistiqu??e du SID et EuroSID, mais ne est pas utilis?? dans une capacit?? de r??glementation. Le WorldSID est un projet visant ?? d??velopper une nouvelle g??n??ration de mannequin dans le cadre du Organisation internationale de normalisation.
BioRID est un mannequin con??u pour ??valuer les effets d'un choc arri??re. Son but principal est ?? la recherche Whiplash, et d'aider les concepteurs ?? d??velopper t??te et du cou appuis efficaces. BioRID est plus sophistiqu??e dans sa construction de moelle hybride; 24 simulateurs de vert??bre permettent BioRID d'assumer un coin posture naturelle beaucoup plus, et de d??montrer le mouvement du cou et de la configuration vu dans des collisions par l'arri??re.
CRABI est un mannequin enfant utilis?? pour ??valuer l'efficacit?? des dispositifs de retenue pour enfants, y compris ceintures de s??curit?? et coussins d'air. Il existe trois mod??les de la CRABI, repr??sentant 18 mois, 12 mois et 6 mois vieux enfants.
THOR est une 50e percentile mannequin m??le avanc??e. Le successeur de Hybrid III, THOR a une colonne vert??brale plus humanlike et bassin et son visage contient un certain nombre de capteurs qui permettent l'analyse des impacts du visage avec une pr??cision impossible ?? obtenir actuellement avec d'autres mannequins. La gamme de THOR de capteurs est ??galement sup??rieure en quantit?? et de la sensibilit?? que ceux de Hybrid III.
Poursuite du d??veloppement est n??cessaire sur les mannequins qui peut r??pondre ?? la pr??occupation que, m??me si moins de vies sont perdues, il ya encore une centaine de passagers gravement bless??s pour chaque d??c??s et les blessures invalidantes aux jambes et les pieds repr??sentent un grand pourcentage de d??ficiences physiques r??sultantes.
Un secteur important du public voyageur n'a pas encore ??t?? repr??sent??s dans les essais de collision ordinaire - les femmes enceintes. Le premier prototype accident enceinte mannequin d'essai a ??t?? construit par l'ing??nierie des chercheurs de l'Universit?? de Loughborough au Royaume-Uni dans le but d'am??liorer la conception de ceinture de s??curit??. Il dispose d'un r??cipient rempli de liquide dessus du bassin de reproduire le f??tus et ut??rus. Ceintures peuvent ??tre inconfortables pour les femmes enceintes de sorte que certains choisissent de ne pas les porter, ce qui r??duit leur s??curit?? ?? un moment o?? il devrait ??tre augment??e. Une deuxi??me enceinte mannequin d'essai de collision a ??t?? con??u par un ??tudiant ?? l'Universit?? de l'Idaho.
Future du mannequin
mannequins d'essai de collision ont fourni des donn??es pr??cieuses sur la fa??on dont les organismes humains r??agissent dans des accidents et ont grandement contribu?? ?? l'am??lioration de la conception des v??hicules. Alors qu'ils ont sauv?? des millions de vies, comme des cadavres et des animaux, ils ont atteint un point de retour de donn??es r??duit.
Le plus grand probl??me avec l'acquisition de donn??es ?? partir de cadavres, d'autres ?? leur disponibilit??, ce est que un ??l??ment essentiel de tests standardis??s, r??p??tabilit??, ??tait impossible. Peu importe la fa??on dont de nombreux ??l??ments d'un test pr??c??dent pourraient ??tre r??utilis??s, le cadavre devait ??tre diff??rent ?? chaque fois. Bien mannequins modernes ont surmont?? ce probl??me, les testeurs se heurtent encore essentiellement le m??me probl??me quand il se agit de tester le v??hicule. Un v??hicule peut ??tre ??cras?? qu'une seule fois; peu importe le soin le test est effectu??, il ne peut pas ??tre r??p??t?? exactement.
Un deuxi??me probl??me avec des mannequins, ce est qu'ils sont et ne seront toujours environ humaine. Quarante-quatre canaux de donn??es sur un mannequin Hybrid III ne est m??me pas une repr??sentation ?? distance du nombre de canaux de donn??es en une personne vivante. Le mim??tisme des organes internes est brut, au mieux, ce qui signifie que m??me si les cadavres et les animaux ne sont plus les principales sources de donn??es sur les accidents, ils doivent toujours ??tre utilis??s dans l'??tude des l??sions des tissus mous.
L'avenir des essais de collision a commenc?? au m??me endroit tout a commenc??: Wayne State University. Roi H. Yang est l'un des chercheurs de la Wayne State impliqu?? dans la cr??ation d??taill??e des mod??les informatiques de syst??mes humains. Actuellement, les chercheurs de la Wayne State ne ont pas assez vite ni ordinateurs qualifi??e programmeur pour cr??er des simulations de tout le corps, mais l'analyse des blessures des syst??mes du corps individuels commence ?? produire des r??sultats fiables et encourageants.
L'avantage de l'ordinateur, ce est qu'il ne est pas li?? par loi physique. Un v??hicule virtuel se est ??cras?? une fois peut ??tre uncrashed puis se est ??cras?? ?? nouveau d'une mani??re l??g??rement diff??rente. Un arri??re virtuel peut ??tre rompu ininterrompue, la configuration a chang?? ceinture de s??curit??, et ?? l'arri??re re-cass??. Lorsque chaque variable est contr??lable et reproductible chaque ??v??nement, le besoin d'exp??rimentation physique est fortement r??duite.
Au d??but du 21e si??cle, la certification l??gale des nouveaux mod??les de voitures est encore n??cessaire pour ??tre fait en utilisant des mannequins physiques dans les v??hicules physiques. La prochaine g??n??ration de mannequins d'essais de collision peut se acquitter de leurs t??ches enti??rement sur un ??cran d'ordinateur.
