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Die Erfindung betrifft ein Testsystem mit einer menschenähnlichen Testpuppe, das für die Entwicklung und Prüfung von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Atmungsfunktionsmodul für eine menschenähnliche Testpuppe, das eine Atmungsfunktion simulieren beziehungsweise nachstellen kann.
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Aus dem Stand der Technik sind anthropomorphe beziehungsweise menschenähnliche Testpuppen (ATDs = Anthropomorphic Test Devices) bekannt, die als Menschenattrappen für die Entwicklung und Prüfung von Kraftfahrzeugen sowie auch für die Entwicklung von Fahrzeugkomponenten und -systemen verwendet werden. Mit sogenannten Crashtest-Dummys können die Auswirkungen von Verkehrsunfällen auf den menschlichen Körper simuliert werden. Eine anthropomorphe Testpuppe zur Simulierung einer Unfalleinwirkung auf den menschlichen Körper ist beispielsweise aus der
DE 35 03 577 C2 bekannt.
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Menschenähnliche Testpuppen können jedoch auch für andere Entwicklungs- und Prüfaufgaben verwendet werden, wobei eine Testpuppe für die jeweilige Aufgabe geeignet sein muss. Für die Entwicklung moderner Insassenschutz- und/oder Warnsysteme ist eine Testpuppe vorteilig, die eine Atmungsfunktion simulieren beziehungsweise nachstellen kann.
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Die
WO 2018/006107 A1 beschreibt einen Patientensimulator, insbesondere Frühgeborenen- oder Kindersimulator, mit einer Thoraxnachbildung, wobei die Thoraxnachbildung eine Brustkorbnachbildung mit wenigstens einem heb- und senkbaren Brustkorbelement zur Simulation einer Brustkorbhebung und -senkung aufweist, welches mit einer unabhängig ansteuerbaren Hub- und Senkmechanik zusammenwirkt.
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Zum Stand der Technik wird ferner noch hingewiesen auf den in der
DE 10 2019 104 211 A1 beschriebenen Mantel für eine anthropomorphe Testvorrichtung (Testpuppe). Der Mantel ermöglicht Sicherheitstests mit einer anthropomorphen Testvorrichtung (ATD) in Standardgröße zum Simulieren von Insassen, die von der Standardgröße der anthropomorphen Testvorrichtung (ATD) abweichen.
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Die
US 2008/0000477 A1 offenbart ein Atmungsfunktionsmodul welches geeignet zur äußeren Befestigung am Oberkörper einer Testpuppe ist, wobei dieses Atmungsfunktionsmodul wenigstens ein aufblasbares Luftkissen aufweist, mit dem eine Atmungsfunktion simulierbar ist.
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Die
DE 197 25 429 A1 offenbart eine Luftmassagevorrichtung zur Luftdruckmassage für zumindest einen Teil eines menschlichen Körpers, umfassend anzugartige Teile, eine Vielzahl von aufblasbaren bzw. ausblasbaren Luftkissen innerhalb der anzugartigen Teile und eine Einlass-/Auslass-Einrichtung, die mit den Luftkissen über Einlass-/Auslass-Schläuche verbindbar ist.
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Das erfindungsgemäße Testsystem des Patentanspruchs 1 ermöglicht mithilfe eines neuartigen Atmungsfunktionsmoduls das Simulieren beziehungsweise Nachstellen einer Atmungsfunktion. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf das neuartige Atmungsfunktionsmodul. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung.
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Das erfindungsgemäße Testsystem umfasst zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine menschenähnliche Testpuppe, die wenigstens einen Oberkörper aufweist; und
- - ein Atmungsfunktionsmodul, das außen am Oberkörper der Testpuppe angeordnet beziehungsweise angebracht ist, wobei dieses Atmungsfunktionsmodul wenigstens ein aufblasbares erstes Luftkissen zur Simulation einer Brustatmung und wenigstens ein aufblasbares zweites Luftkissen zur Simulation einer Bauchatmung aufweist..
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Die Erfindung sieht also ein als solches bezeichnetes Atmungsfunktionsmodul vor. Dieses Atmungsfunktionsmodul wird außen am Oberkörper der Testpuppe angebracht und ist in geeigneter Weise befestigbar. Das Atmungsfunktionsmodul ist mit wenigstens einem Luftkissen oder dergleichen ausgestattet. Bevorzugt ist ein solches Luftkissen aus einer luftdichten und flexiblen Hülle, insbesondere einer Kunststoffhülle, gebildet. Durch zyklisches Einleiten beziehungsweise Einblasen von Luft in das Luftkissen kann ein periodischer Atemhub beziehungsweise Atmungshub, der mit einer entsprechenden Hebung und Senkung einhergeht, simuliert beziehungsweise nachgestellt werden. Ein solches Atmungsfunktionsmodul kann daher auch als Atemsimulationsmodul (breath simulate module) bezeichnet werden.
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In vorteilhafter Weise kann eine vorhandene Testpuppe ohne größeren Aufwand durch Anbringen beziehungsweise Anlegen eines Atmungsfunktionsmoduls für Tests verwendet werden, bei denen das Simulieren beziehungsweise Nachstellen einer Atmungsfunktion vorgesehen ist. Mit anderen Worten: Das Atmungsfunktionsmodul ermöglicht quasi das einfache Nachrüsten einer Atmungsfunktion an einer Testpuppe, die originär keine solche Atmungsfunktion aufweist. D. h: Mithilfe des Atmungsfunktionsmoduls wird eine Testpuppe dazu ertüchtigt, eine Atmungsfunktion simulieren beziehungsweise nachstellen zu können.
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Das Atmungsfunktionsmodul weist wenigstens ein aufblasbares erstes Luftkissen zur Simulation einer Brustatmung und/oder wenigstens ein aufblasbares zweites Luftkissen zur Simulation einer Bauchatmung auf. Somit kann, insbesondere unabhängig voneinander, sowohl eine Brustatmung als auch eine Bauchatmung simuliert werden. Das erste Luftkissen und das zweite Luftkissen können gleichwirkend auch als ein Luftkissen mit zwei Luftkammern ausgebildet sein.
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Die Testpuppe des erfindungsgemäßen Testsystems weist zumindest einen Oberkörper (Torso) auf. Ferner kann die Testpuppe einen Kopf beziehungsweise eine Kopfattrappe und/oder Gliedmaßen, das heißt Arme und/oder Beine, aufweisen.
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Bevorzugt handelt es sich bei der Testpuppe des erfindungsgemäßen Testsystems um eine (lebensgroße) Kinderpuppe, insbesondere eines neugeborenen Kinds, eines einjährigen Kinds, eines dreijährigen Kinds oder eines sechsjährigen Kinds. Bei der Testpuppe kann es sich aber auch um eine (lebensgroße) Erwachsenenpuppe handeln. Solche Testpuppen sind (ohne Atmungsfunktion) in diversen Standardgrößen verfügbar. Ein Atmungsfunktionsmodul kann, quasi maßgeschneidert, auf eine bestimmte Puppengröße abgestimmt sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Atmungsfunktionsmodul einstellbar und somit an unterschiedliche Puppengrößen anpassbar beziehungsweise für unterschiedliche Puppengrößen verwendbar ist.
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Das erfindungsgemäße Testsystem kann ferner noch folgende Komponenten umfassen:
- - einen Kompressor (Luftverdichter) zum aktiven Aufblasen jedes Luftkissens des Atmungsfunktionsmoduls, wobei der Kompressor zumindest im Pumpmodus, vorzugsweise im Pump- und Saugmodus, betreibbar ist;
- - eine Ventilsteuereinheit, die an den Kompressor angeschlossen ist und die mit jedem Luftkissen des Atmungsfunktionsmoduls über wenigstens einen flexiblen Verbindungsschlauch oder dergleichen verbunden ist; und/oder
- - ein Steuergerät, welches dazu ausgebildet ist, den Kompressor und/oder die Ventilsteuereinheit derart anzusteuern, dass jedes Luftkissen des Atmungsfunktionsmoduls, insbesondere unabhängig von anderen Luftkissen des Atmungsfunktionsmoduls, mit einem bestimmten Atemhub und einer bestimmten Atemfrequenz aufgeblasen und wieder entleert wird.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Atemhub beziehungsweise die Atemhubhöhe und/oder die Atemfrequenz beziehungsweise Atemhubfrequenz mittels des Steuergeräts veränderbar beziehungsweise einstellbar ist/sind.
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Das aktive Aufblasen eines Luftkissens des Atmungsfunktionsmoduls erfolgt insbesondere durch Einblasen von Luft mithilfe des Kompressors, wozu dieser im Pumpmodus arbeitet. Durch Einblasen eines bestimmten Luftvolumens kann ein definierter Atemhub erreicht werden. Das Entleeren des Luftkissens erfolgt insbesondere durch Ausblasen der zuvor eingeblasenen Luft, wobei auch ein aktives Entleeren durch Absaugen der Luft mithilfe des Kompressors, wozu dieser im Saugmodus arbeitet, oder auch mithilfe der Ventilsteuereinheit (beispielsweise durch Verwendung einer Venturi-Düse oder dergleichen) erfolgen kann. Dieses (zumindest teilweise) Aufblasen und Entleeren beziehungsweise Absaugen kann mithilfe des Steuergeräts gesteuert werden, wobei auch eine Steuerung der Aufblas- und Entleerungsgeschwindigkeit und der damit einhergehenden Heb- und Senkgeschwindigkeit vorgesehen sein kann.
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Das Atmungsfunktionsmodul kann als Bauch-Brust-Beutel ausgebildet sein, der vorderseitig beziehungsweise ventral an der Testpuppe anordenbar und in geeigneter Weise, beispielsweise mittels Gurten, befestigbar ist. Im Inneren des Beutels sind wenigstens ein aufblasbares erstes Luftkissen zur Simulation einer Brustatmung und wenigstens ein aufblasbares zweites Luftkissen zur Simulation einer Bauchatmung, angeordnet. Bevorzugt ist der Beutel als Blasebalgbeutel ausgebildet und/oder aus einem elastisch nachgiebigen Material gefertigt, damit ein typischer Atemhub entstehen kann.
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Bevorzugt ist das Atmungsfunktionsmodul als Jacke (Atmungsfunktionsjacke) beziehungsweise Mantel (Atmungsfunktionsmantel) oder Ähnliches, insbesondere als Weste (Atmungsfunktionsweste), ausgebildet, die der Testpuppe, vergleichbar mit einem Kleidungsstück, angelegt werden kann, insbesondere derart, dass diese um den Oberkörper der Testpuppe herum angeordnet ist. Bevorzugt weist die Jacke vorderseitig beziehungsweise ventral wenigstens ein Luftkissen, insbesondere wenigstens ein aufblasbares erstes Luftkissen zur Simulation einer Brustatmung und wenigstens ein aufblasbares zweites Luftkissen zur Simulation einer Bauchatmung, auf. Das wenigstens eine Luftkissen kann in einer Tasche (Kleidertasche) oder zwischen Gewebelagen oder dergleichen der Jacke angeordnet sein. Bevorzugt ist die Tasche als Blasebalgtasche ausgebildet und/oder die Jacke ist aus einem elastisch nachgiebigen Material beziehungsweise Gewebe gefertigt, damit ein typischer Atemhub entstehen kann. Bevorzugt weist die Jacke einen rückseitigen beziehungsweise dorsalen Verschluss auf, der beispielsweise als Reißverschluss, Klettverschluss, Druckknopfverschluss oder dergleichen ausgebildet ist.
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Das Atmungsfunktionsmodul kann auch als hautähnliches Bekleidungsstück ausgebildet sein, welches enganliegend den Oberkörper der Testpuppe zumindest teilweise bekleidet beziehungsweise umhüllt und somit auch als Testpuppenhaut fungieren kann. Bevorzugt ist dieses Bekleidungsstück aus einem dünnen Gummi- oder Elastomermaterial gebildet. Ähnlich wie eine Jacke beziehungsweise Weste (siehe oben) kann auch ein solches hautähnliches Bekleidungsstück mit einem, insbesondere dorsalen, Verschluss ausgebildet sein. Das wenigstens eine Luftkissen kann auf einer der Brust und/oder dem Bauch der Testpuppe zugewandeten Innenseite aufgeklebt oder in sonstiger geeigneter Weise befestigt sein.
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Das Luftkissen oder die Luftkissen eines Atmungsfunktionsmoduls kann/können in mehrere, durch Trennwände unterteilte und insbesondere untereinander verbundene Sektionen unterteilt sein. Dies erhöht die mechanische Stabilität des Luftkissens und ermöglicht zudem ein gleichmäßigeres Aufblasen und Entleeren.
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Das Luftkissen oder die Luftkissen eines Atmungsfunktionsmoduls ist/sind bevorzugt einstückig aus einem flexiblen Material (welches die Hülle bildet), insbesondere aus einem flexibel elastischen Kunststoffmaterial, gefertigt. Insbesondere ist eine einstückige Fertigung zusammen mit wenigstens einem flexiblen Verbindungsschlauch vorgesehen, wie beispielsweise bei einem Plasmabeutel für medizinische Anwendungen.
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Das Atmungsfunktionsmodul ist bevorzugt metallfrei, das heißt ohne metallische Elemente, ausgebildet. Dadurch kann eine Beeinträchtigung von Sensoren zur Erfassung der nachgestellten Atmungsfunktion durch metallische Elemente verhindert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den schematischen Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
- 1 zeigt in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Testsystem.
- 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Atmungsfunktionsmodul, welches als Bauch-Brust-Beutel ausgebildet ist.
- 3 zeigt in zwei Einzeldarstellungen (Vorderansicht und Rückansicht) ein erfindungsgemäßes Atmungsfunktionsmodul, welches als Weste ausgebildet ist (best mode).
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Das in 1 gezeigte Testsystem 100 umfasst eine anthropomorphe beziehungsweise menschenähnliche Testpuppe 110, die hier als Kinderpuppe ausgebildet ist, und ein Atmungsfunktionsmodul 120, das außen am Oberkörper der Testpuppe 110 angeordnet ist. Mit dem Atmungsfunktionsmodul 120 kann annähernd realistisch eine Atmungsfunktion, genau genommen eine Brustatmung A1 und eine Bauchatmung A2, simuliert beziehungsweise nachgestellt werden kann.
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2 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit eines Atmungsfunktionsmoduls 120 als rucksackartiger Bauch-Brust-Beutel. Das beutelartige Atmungsfunktionsmoduls 120 wird vorderseitig (ventral) am Oberkörper der Testpuppe 110 angeordnet und ist mittels Gurten 160 befestigbar. Die Gurte 160 sind mit einem Verschluss 161 ausgebildet. Im Inneren des Beutels sind ein aufblasbares erstes Luftkissen 131 zur Simulation der Brustatmung A1 und ein aufblasbares zweites Luftkissen 132 zur Simulation der Bauchatmung A2 angeordnet. Die beiden Luftkissen 131, 132 können gleichwirkend auch als ein Luftkissen mit zwei Luftkammern ausgebildet sein.
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Die Luftkissen 131, 132 sind jeweils mit einem flexiblen Anschlussschlauch 141, 142 ausgebildet. Die Anschlussschläuche 141, 142 werden über die Anschlusselemente 151, 152 mit einer Ventilsteuereinheit 180 verbunden, die wiederum an einen (nicht gezeigten) Kompressor angeschlossen ist (wie oben beschrieben), wobei die Anschlussschläuche 141, 142 gegebenenfalls auch direkt an den Kompressor angeschlossen werden können. Die Luftkissen 131, 132 können in mehrere Sektionen (Teilräume) unterteilt sein, wie für das untere Luftkissen 132 angedeutet. Der Bauch-Brustbeutel kann über einem Kleidungsstück, das die Testpuppe 110 an ihrem Oberkörper trägt, angeordnet werden oder bei entsprechender Dehnbarkeit und Elastizität des Kleidungsstücks auch darunter.
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3 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsmöglichkeit des Atmungsfunktionsmoduls 120 als (ärmellose) Weste, die auch als Atmungsfunktionsweste bezeichnet werden kann. Die Weste weist Hals-, Arm- und Leiböffnungen auf. Die beispielsweise aus einem Baumwoll-, Mesh- oder Nylongewebe gefertigte Weste kann der Testpuppe 110 wie ein Mantel angelegt werden, insbesondere auch über ein Kleidungsstück, das die Testpuppe 110 an ihrem Oberkörper trägt. Vorderseitig weist die Weste ein aufblasbares erstes Luftkissen 131 zur Simulation der Brustatmung A1 und ein aufblasbares zweites Luftkissen 132 zur Simulation der Bauchatmung A2 auf. Die Luftkissen 131, 132 sind quasi in die Weste integriert.
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Analog zur Ausführungsmöglichkeit der 2 sind die integrierten Luftkissen 131, 132 jeweils mit einem flexiblen Anschlussschlauch 141, 142 und einem Anschlusselement 151, 152 versehen. Die Weste weist einen rückseitigen Verschluss 171 auf, der beispielsweise als Reißverschluss ausgebildet ist. Im Übrigen gelten analog die obenstehenden Erläuterungen zur ersten Ausführungsmöglichkeit der 2.
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Wie oben beschrieben, kann das Atmungsfunktionsmodul 120 auch als hautähnliches Bekleidungsstück ausgebildet sein, welches der Testpuppe 110 angezogen beziehungsweise auf die Testpuppe 110 aufgezogen werden kann. Ein solches hautähnliches Atmungsfunktionsmodul 120 kann ähnlich wie die in 3 gezeigte Weste ausgebildet sein.
