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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsgurt für Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen, der eine Schutzwirkung gegenüber Höhenstrahlung aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Erde wird beständig von einer hochenergetischen Teilchenstrahlung aus dem Weltall (kosmische Strahlung) getroffen. Beim Eintreten in die Erdatmosphäre in einer Höhe um 20 km über der Oberfläche erzeugt die kosmische Strahlung Teilchenschauer. Die kosmische Strahlung und die Teilchenschauer werden hier als Höhenstrahlung bezeichnet. Neutronenstrahlung stellt den überwiegenden Anteil des kontinuierlichen Anteils der Höhenstrahlung dar.
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Höhenstrahlung wird durch die Erdatmosphäre und das Magnetfeld der Erde abgeschirmt. Sie tritt also in großen Höhen erheblich stärker in Erscheinung als auf Meeresniveau.
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Die Menschen am Bord von Flugzeugen sind der Höhenstrahlung ausgesetzt. Höhenstrahlung wird relevant ab einer Flughöhe von ca. 9 km, mithin in den Flughöhen des heutigen Weltluftverkehrs. Die Messbarkeit terrestrischer Strahlung tritt ab dieser Hohe in den Hintergrund, die Intensität von Höhenstrahlung nimmt mit zunehmender Höhe zu. Ab einer Flughöhe von ca. 10 km (30.000 ft) wird eine Verdopplung der Intensität der Höhenstrahlung bei einer Höhenzunahme von ca. 1.500 m (5.000 ft) beobachtet. In den letzten Jahren haben sich die erreichbaren Flughöhen um ca. 3.000 m (10.000 ft) nach oben verschoben. Ebenso wurde der geforderte Abstand der Flugflächen oberhalb von ca. 9.000 m (29.000 ft) von bisher ca. 600 m (2.000 ft) auf ca. 300 m (1.000 ft) verringert. Im Ergebnis hat sich dadurch der Weltluftverkehr in erheblichem Maße in strahlenintensivere Höhen verlagert.
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In den letzten Jahren ist es zu einer starken Zunahme des Weltluftverkehrs gekommen (Anzahl der global transportierten Passagiere im Jahr 2008: 2 Milliarden; Verdopplung in 15 Jahren). Dabei vergrößert sich der Anteil von Frauen unter den Geschäftsreisenden aufgrund einer sich angleichenden gesellschaftlichen Rolle der Frau. Weibliche Besatzungsmitglieder sind in der Kabine die Regel und im Cockpit mittlerweile häufig vertreten.
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Höhenstrahlung ist für Menschen schädlich. Zum Beispiel soll nach inzwischen erlassenen gesetzlichen Vorschriften deshalb eine berechnete, flugstundenbasierte Strahlenbelastung in der Einsatzplanung der Besatzung von Verkehrsflugzeugen Berücksichtigung finden.
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Die Fortpflanzungsorgane des Menschen (insbesondere die Eierstöcke der Frau und die Hoden des Mannes) sind gegenüber jeder zusätzlichen Strahlenbelastung besonders empfindlich. Die Eierstöcke der Frau müssen dabei als besonders kritisch betrachtet werden, da während der Lebenszeit einer Frau keinerlei Erneuerung oder Austausch des Inventars der Eierstöcke erfolgt.
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Es ist davon auszugehen, dass die Belastung der Eierstöcke von Frauen durch Höhenstrahlung an Bord von Flugzeugen zu einer erhöhten Missbildungsrate bei Kindern der exponierten Frauen führt (auch wenn es im Einzelfall kaum gelingen wird, den kausalen Zusammenhang zwischen einer erfolgten Schädigung bzw. Missbildung und der vorangegangenen Strahlenexposition zu belegen).
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Angesichts der hohen Zahl der betroffenen Personen ist daher jede Schutzmaßnahme gegenüber Höhenstrahlung von Relevanz und unter ethischen, gesundheitlichen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten äußerst wünschenswert, auch wenn der Nutzen nicht individuell nachgewiesen werden kann, da er statistisch verdeckt und klein ist. Denn auch wenn sich der Schutz zunächst auf die weiblichen Eierstöcke bezieht, wird tatsächlich neugeborenes Leben vor Schädigung bewahrt.
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Gleichwohl fehlen – trotz allgemein größtem technischen Aufwand in der Verkehrsluftfahrt – derzeit jegliche Maßnahmen zum Schutz der Personen, insbesondere der weiblichen Passagiere, an Bord von Flugzeugen gegenüber Höhenstrahlung.
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Die Verwendung von Sicherheitsgurten in Form von Beckengurten, die mit einem Gurtschloss geschlossen werden, ist für Passagiere von Verkehrsflugzeugen grundsätzlich vorgeschrieben. Besatzungsmitglieder im Cockpit verwenden Sicherheitsgurte in Form von 5-Punkt-Gurten, die einen Beckengurt (mit Gurtschloss) umfassen. Das Kabinenpersonal benutzt seine Gurte bei besonderen Flugsituationen (Start, Landung, starke Turbulenzen, Ruhepausen).
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Beschreibung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, wirksame Maßnahmen zum Schutz der Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen gegenüber Höhenstrahlung bereitzustellen, die ohne Beeinträchtigung des Luftverkehrs und ohne gravierende wirtschaftliche Folgen für die Verkehrsluftfahrt umsetzbar sind. Insbesondere sollen die Eierstöcke der Frauen an Bord von Flugzeugen geschützt werden, um durch Höhenstrahlung bedingte genetische Schädigungen statistisch zu verringern.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das bekannte Sicherheitsgurt-System von Verkehrsflugzeugen dadurch abzuwandeln, dass (1) der Sicherheitsgurt die Höhenstrahlung zumindest teilweise absorbiert und ggf. zusätzlich (2) die Gestaltung, insbesondere die Form, des Gurts so verändert wird, dass der Gurt eine möglichst gute Abschirmung der Fortpflanzungsorgane der Passagiere bzw. Besatzungsmitglieder, insbesondere der Eierstöcke von Frauen, ermöglicht.
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Die Erfindung stellt somit einen Sicherheitsgurt für Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen bereit, der eine Schutzwirkung gegenüber Höhenstrahlung aufweist, wobei der Gurt mit einem Höhenstrahlung absorbierenden Material verbunden ist oder ein solches Material in den Gurt eingearbeitet ist und wobei das Höhenstrahlung absorbierende Material Bor oder ein Bor-haltiges Material enthält.
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Des weiteren stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsgurten für Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen bereit, wobei der Gurt mit einem Höhenstrahlung absorbierenden Material verbunden wird oder ein solches Material in den Gurt eingearbeitet wird und wobei das Höhenstrahlung absorbierende Material Bor oder ein Bor-haltiges Material enthält.
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Die Erfindung umfasst also auch die Verwendung von Bor oder einem Bor-haltigen Material zur Herstellung von Sicherheitsgurten für Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung besteht darin, den Sicherheitsgurt mit einer Ausrüstung zu versehen, die die Höhenstrahlung, insbesondere die Neutronenkomponente davon, zumindest teilweise und jedenfalls stärker als herkömmliche Sicherheitsgurte für Passagiere und Besatzungsmitglieder von Flugzeugen absorbiert.
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Dies erfolgt dadurch, dass der Gurt mit einem die Höhenstrahlung besonders absorbierenden Material verbunden wird, oder dadurch dass ein solches Material in den Gurt eingearbeitet wird. Als Höhenstrahlung absorbierendes Material kommen dabei Bor und Bor-haltige Materialien zur Anwendung, da Bor einen relativ großen Wirkungsquerschnitt für Neutronen hat.
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Da Bor hitzeresistent ist und bereits im Luftverkehr verwendet wird, erfüllen Bor und Bor-haltige Materialien insbesondere die bestehenden strengen Anforderungen hinsichtlich der Feuerfestigkeit. Geeignete Bor-haltige Materialien, insbesondere Bor-Fasern, sind kommerziell verfügbar, z. B. von der Specialty Materials, Inc. (Massachusetts, USA; siehe http://specmaterials.com). Bor ist auch in Pulverform, sowie in Folien eingebettet kommerziell verfügbar.
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Erfindungsgemäß kann eine Folie oder ein Gewebe aus oder mit einem Höhenstrahlung absorbierenden Material mit dem Gurt verbunden, z. B. laminiert oder vernäht, werden. Ein solches Material kann auch direkt in das Material, aus dem der Gurt hergestellt wird, eingearbeitet werden. Zum Beispiel können Bor-Fasern oder Bor-haltige Fasern mit dem Fasermaterial, aus dem der Gurt hergestellt wird, verwebt werden. Alternativ kann z. B. Bor-Pulver bei der Herstellung des Materials, aus dem dann der Gurt hergestellt wird, zugegeben werden.
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Der erfindungsgemäße Sicherheitsgurt enthält bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% oder mindestens 0,5 Gew.-% oder mindestens 1 Gew.-% oder mindestens 2,5 Gew.-% oder mindestens 5 Gew.-% oder mindestens 10 Gew.-% oder mindestens 15 Gew.-% oder mindestens 25 Gew.-% Bor (berechnet als Element). Der erfindungsgemäße Sicherheitsgurt enthält bevorzugt höchstens 50 Gew.-% oder höchstens 25 Gew.-% oder höchstens 15 Gew.-% oder höchstens 5 Gew.-% Bor (berechnet als Element). Diese Angaben beziehen sich auf das Material, aus dem der Gurt selbst (d. h. der flexible Teil des Gurts ohne das Gurtschloss und sonstige Befestigungselemente) hergestellt ist.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung besteht darin, zusätzlich zu der Höhenstrahlung absorbierenden Ausrüstung die Gestaltung, insbesondere die Form, des Gurts gegenüber der herkömmlichen Gestaltung so zu verändern, dass der Gurt die strahlenabsorbierende Wirkung möglichst wirksam entfalten kann, d. h. einen möglichst großen Bereich der besonders empfindlichen bzw. schutzbedürftigen Körperorgane abgedeckt wird.
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Mit dem herkömmlichen an Bord von Flugzeugen verwendetem Beckengurt wird der Körper auf einem Sitz angeschnallt, wobei der mit einem Gurtschloss geschlossene Gurt in der Beuge zwischen Oberschenkel und Rumpf des sitzend abgewinkelten Körpers verläuft.
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Die Fläche dieses herkömmlichen Gurtes wird erfindungsgemäß vergrößert und ergänzt, so dass sich eine besonders hohe Schutzwirkung gegenüber der Höhenstrahlung ergibt. Dabei stehen die Eierstöcke der Frau im Vordergrund, so dass die Lage der weiblichen Eierstöcke hierbei bestimmend ist.
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Die Eierstöcke befinden sich links und rechts einer waagrechten gedachten Linie unterhalb des Bauchnabels. Liegen beide Hände flach auf dem Unterbauch, wobei die Daumen und die Zeigefinger sich berühren und die Lage des Bauchnabels von den Daumen und Zeigefingern umschlossen wird, so decken nun die Handflächen jene Bereiche ab, unter denen sich die Eierstöcke einer Frau befinden.
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Daraus ergibt sich die erfindungsgemäße Verbreiterung des Gurtes, die unterhalb des Bereichs des Bauchnabels endet und diesen nicht mehr abzudecken hat.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurts ist die Verbreiterung des Gurtes unsymmetrisch ausgeführt. Da der Unterbauch geschützt werden soll, erfolgt die Verbreiterung des Gurtes zu jener Seite, die sich vor dem Rumpf befindet (ein zusätzlicher Schutz der Oberschenkel wird mit diesem Ansatz nicht verfolgt, sodass eine Verbreiterung zu dieser Seite nicht erfolgt).
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Da Neutronenstrahlung aus allen Richtungen auftritt, wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Verbreiterung des Gurtes vorgenommen, um auch eine seitliche Abschirmung des Körpers zu ermöglichen.
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Das Gurtschloss liegt in der Körperbeugung zwischen Oberschenkel und Rumpf eines sitzenden Menschen. Diese Lage des Gurtschlosses ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Körpermasse im Falle einer negativen Beschleunigung bestmöglich in dem Sitz zu fixieren.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sicherheitsgurts liegt das Gurtschloss, anders als bei herkömmlichen Gurten, auf dem die Höhenstrahlung absorbierenden Material des Sicherheitsgurts auf, d. h. es ist mit dem Material unterlegt.
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Auch andere Organe des Unterbauches werden auf diese Weise gegenüber Höhenstrahlung geschützt. Insbesondere die Gebärmutter, wobei eine noch im Frühstadium befindliche Schwangerschaft im Zeitpunkt der größtmöglichen Zellteilung ebenfalls von einem derartigen Schutz erfasst wird. Die potentielle Schutzwirkung erstreckt sich damit auf Ungeborene, die sich in einem gegenüber zusätzlicher Strahlung besonders kritischen Stadium befinden.
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Der erfindungsgemäße Sicherheitsgurt ist nicht nur für Passagiere von Flugzeugen vorgesehen (für die die Verwendung eines Sicherheitsgurts grundsätzlich während des gesamten Flugs vorgeschrieben ist), sondern auch für Besatzungsmitglieder, insbesondere die Cockpit-Besatzung, die grundsätzlich während des gesamten Flugs den Beckengurt angelegt hat. Für die Besatzung wird insbesondere der Beckengurt erfindungsgemäß ausgestaltet um eine signifikante Schutzwirkung gegenüber Höhenstrahlung zu erzielen.
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Es ist kaum möglich, den Nachweis einer individuellen Erkrankung aufgrund einer erfolgten Exposition gegenüber Niedrigstrahlung (hier: Neutronenanteil der Höhenstrahlung) zu führen.
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Daraus ergibt sich, dass auch der Nachweis einer Schutzwirkung nicht individuell geführt werden kann. Im Niedrigstrahlenbereich erfolgt ein rechnerischer Nachweis der zu erwartenden biologischen Wirkung. Dazu existieren mehrere statistische Ansätze, die sich in ihrer Aussage voneinander unterscheiden. Unstreitig bleibt dabei, dass die Verwendung von Strahlung absorbierendem Material, bei gleichzeitiger Vergrößerung der abschirmenden Fläche, eine Schutzwirkung entfalten muss.
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Da am heutigen Weltluftverkehr eine sehr große Anzahl von Passagieren teilnimmt, besteht die Relevanz der erfindungsgemäßen zusätzlichen Abschirmung in der Multiplikation mit einem großen Kollektiv.