Un maniquí de prueba de choque , o simplemente maniquí , es un dispositivo de prueba antropomórfico (ATD) a escala real que simula las dimensiones, las proporciones de peso y la articulación del cuerpo humano durante una colisión de tráfico . Los investigadores y los fabricantes de automóviles y aviones utilizan maniquíes para predecir las lesiones que una persona podría sufrir en un accidente. [1] Los maniquíes modernos suelen estar instrumentados para registrar datos como la velocidad del impacto, la fuerza de aplastamiento , la flexión, el plegado o el torque del cuerpo y las tasas de desaceleración durante una colisión. [2]
Antes de que se desarrollaran los maniquíes para pruebas de choque, las compañías automovilísticas utilizaban cadáveres humanos, animales y voluntarios vivos. [3] Los cadáveres se han utilizado para modificar distintas partes de un coche, como el cinturón de seguridad. [4] Este tipo de pruebas puede proporcionar resultados más realistas que el uso de un maniquí, [5] pero plantea dilemas éticos [6] porque los cadáveres humanos y los animales no pueden dar su consentimiento para estudios de investigación. La experimentación con animales no es habitual en la actualidad. [7] Los modelos computacionales del cuerpo humano se utilizan cada vez más en la industria y la investigación para complementar el uso de maniquíes como herramientas virtuales. [8] [9]
Existe una necesidad constante de nuevas pruebas porque cada vehículo nuevo tiene un diseño diferente y, a medida que la tecnología cambia, se deben desarrollar ATD para probar con precisión la seguridad y la eficacia.
El 31 de agosto de 1869, Mary Ward se convirtió en la primera víctima registrada de un accidente automovilístico ; el automóvil involucrado era a vapor ( Karl Benz no inventó el automóvil a gasolina hasta 1886). Ward, de Parsonstown, Irlanda , fue arrojado de un vehículo de motor y murió. [10] Treinta años después, el 13 de septiembre de 1899, Henry Bliss se convirtió en la primera víctima mortal de un vehículo de motor en América del Norte cuando fue atropellado mientras bajaba de un tranvía de la ciudad de Nueva York . La necesidad de un medio para analizar y mitigar los efectos de los accidentes automovilísticos en los seres humanos se sintió poco después de que comenzara la producción comercial de automóviles a fines de la década de 1890, y en la década de 1930, cuando el automóvil se convirtió en una parte común de la vida diaria y el número de muertes en vehículos de motor estaba aumentando. Las tasas de mortalidad habían superado las 15,6 muertes por cada 100 millones de millas por vehículo y continúan aumentando. (Actualmente, según los CDC , cada año aproximadamente 1,35 millones de personas mueren en las carreteras de todo el mundo. [11] ).
En 1930, los automóviles tenían tableros de instrumentos de metal rígido, columnas de dirección no colapsables y perillas, botones y palancas salientes. Sin cinturones de seguridad, los pasajeros en una colisión frontal podían ser arrojados contra el interior del automóvil o a través del parabrisas . La carrocería del vehículo en sí era rígida y las fuerzas del impacto se transmitían directamente a los ocupantes del vehículo. Incluso en la década de 1950, los fabricantes de automóviles decían públicamente que los accidentes de tráfico simplemente no se podían sobrevivir porque las fuerzas en un choque eran demasiado grandes. [ cita requerida ]
La Universidad Estatal Wayne de Detroit fue la primera en comenzar a trabajar seriamente en la recopilación de datos sobre los efectos de las colisiones a alta velocidad en el cuerpo humano. A finales de la década de 1930 no existían datos fiables sobre cómo responde el cuerpo humano a las fuerzas repentinas y violentas que actúan sobre él en un accidente automovilístico. Además, no existían herramientas eficaces para medir dichas respuestas. La biomecánica era un campo que apenas estaba en sus inicios. Por lo tanto, fue necesario emplear dos tipos de sujetos de prueba para desarrollar los conjuntos de datos iniciales.
Los primeros sujetos de prueba fueron cadáveres humanos . Se utilizaron para obtener información fundamental sobre la capacidad del cuerpo humano para soportar las fuerzas de aplastamiento y desgarro que se experimentan típicamente en un accidente a alta velocidad. Para ello, se dejaron caer cojinetes de bolas de acero sobre los cráneos y se arrojaron los cuerpos por huecos de ascensores no utilizados sobre placas de acero. Se colocaron cadáveres equipados con rudimentarios acelerómetros en automóviles y se los sometió a colisiones frontales y vuelcos del vehículo.
El artículo de Albert King de 1995 en la revista Journal of Trauma , "Beneficios humanitarios de la investigación con cadáveres en la prevención de lesiones", establece claramente el valor de las vidas humanas salvadas como resultado de la investigación con cadáveres. Los cálculos de King indican que, como resultado de los cambios de diseño implementados hasta 1987, la investigación con cadáveres desde entonces salvó 8.500 vidas al año. [12] Señala que por cada cadáver utilizado, cada año 61 personas sobreviven gracias al uso del cinturón de seguridad , 147 sobreviven gracias a los airbags y 68 sobreviven al impacto del parabrisas.
Sin embargo, el trabajo con cadáveres planteó casi tantos problemas como los que resolvió. No sólo existían cuestiones morales y éticas relacionadas con el trabajo con los muertos, sino también preocupaciones de investigación. La mayoría de los cadáveres disponibles eran varones adultos mayores que habían muerto de muertes no violentas; no representaban una muestra representativa demográfica de las víctimas de accidentes. No se podía emplear a víctimas de accidentes fallecidas porque cualquier dato que pudiera recopilarse de esos sujetos experimentales se vería comprometido por las lesiones previas del cadáver. Como no hay dos cadáveres iguales y como cada parte específica de un cadáver sólo se podía utilizar una vez, era extremadamente difícil obtener datos de comparación fiables. Además, los cadáveres de niños no sólo eran difíciles de obtener, sino que tanto la opinión pública como la legal los hacían prácticamente inutilizables. Además, a medida que las pruebas de choque se volvieron más rutinarias, los cadáveres adecuados se volvieron cada vez más escasos. Como resultado, los datos biométricos eran limitados en su extensión y estaban sesgados hacia los varones mayores.
Se ha prestado muy poca atención a los estudios sobre la obesidad y los accidentes de tráfico, y es difícil conseguir un muñeco obeso para el experimento. En su lugar, se utilizaron cadáveres humanos. El peso corporal es un factor vital en lo que respecta a los accidentes de tráfico, y la masa corporal se distribuye de forma diferente en una persona obesa que en una persona no obesa. [13] En la Universidad de Michigan, se analizaron cadáveres obesos y se compararon con cadáveres no obesos, y se descubrió que los cadáveres obesos tenían más lesiones en las extremidades inferiores. Los investigadores también sugirieron que una persona obesa podría estar protegida por su grasa, lo que casi causa un "efecto amortiguador". [13]
El uso de NDT (objetivos de densidad neutra) se implementó dentro de los cerebros de los cadáveres para centrarse en el impacto y la separación del cerebro y el cráneo. Los NDT proporcionaron observaciones detalladas y permitieron a los investigadores observar un área específica del cerebro después de la estimulación del choque. También ayudaron a establecer y desarrollar el modelo de elementos finitos, desarrollado inicialmente para medir las lesiones de cuello en niños de tres años. El cuello de un niño real se interpretó e incorporó al modelo de elementos finitos. Los modelos de elementos finitos de la cabeza humana han adquirido cada vez más importancia para el estudio de las lesiones en la cabeza. [4]
Algunos investigadores se encargaron de servir como muñecos de prueba de choque. En 1954, el coronel de la USAF John Paul Stapp fue propulsado a más de 1000 km/h en un trineo cohete y se detuvo en 1,4 segundos. [14] Lawrence Patrick , entonces profesor de la Universidad Estatal de Wayne, soportó unos 400 viajes en un trineo cohete para probar los efectos de la desaceleración rápida en el cuerpo humano. Él y sus estudiantes se dejaron golpear en el pecho con péndulos de metal pesado , impactar en la cara con martillos rotatorios accionados neumáticamente y rociar con vidrios rotos para simular la implosión de una ventana. [15] Aunque admitió que le hizo "un poco de dolor", Patrick ha dicho que la investigación que él y sus estudiantes llevaron a cabo fue fundamental para desarrollar modelos matemáticos con los que se pudieran comparar investigaciones posteriores. Si bien los datos de las pruebas en vivo fueron valiosos, los sujetos humanos no podían soportar pruebas que excedieran un cierto grado de lesión física. Para recopilar información sobre las causas y la prevención de lesiones y muertes se necesitaría un tipo diferente de sujeto de prueba.
A mediados de los años 50, ya se había recopilado la mayor parte de la información que podían proporcionar las pruebas con cadáveres. También era necesario recopilar datos sobre la supervivencia en caso de accidente, investigación para la que los cadáveres eran lamentablemente inadecuados. Junto con la escasez de cadáveres, esta necesidad obligó a los investigadores a buscar otros modelos. Una descripción de Mary Roach de la Octava Conferencia Stapp sobre Accidentes Automovilísticos y Demostraciones de Campo muestra la dirección en la que había comenzado a moverse la investigación. "Vimos chimpancés montados en trineos cohete, un oso en un columpio de impacto... Observamos a un cerdo , anestesiado y colocado en posición sentada en el columpio con el arnés, chocar contra un volante de plato hondo a unos 16 km/h". [16]
Un objetivo de investigación importante que no se pudo lograr ni con cadáveres ni con seres humanos vivos fue encontrar un medio para reducir las lesiones causadas por empalamiento en la columna de dirección . En 1964, se habían registrado más de un millón de muertes como resultado de impactos con el volante , un porcentaje significativo de todas las muertes; la introducción por parte de General Motors a principios de la década de 1960 de la columna de dirección colapsable redujo el riesgo de muerte por colisión con el volante en un cincuenta por ciento.
Los cerdos se utilizaron para impactos en el volante y otras colisiones de la cabina porque tienen una estructura interna similar a los humanos y se pueden colocar correctamente fácilmente sentándose erguidos en el vehículo. [17] La capacidad de sentarse erguidos era un requisito importante para los animales de prueba para que se pudiera estudiar otra lesión fatal común entre las víctimas humanas, la decapitación . Además, era importante para los investigadores poder determinar hasta qué punto era necesario modificar el diseño de la cabina para garantizar circunstancias óptimas de supervivencia. Por ejemplo, un tablero de instrumentos con muy poco acolchado o un acolchado demasiado rígido o demasiado blando no reduciría significativamente las lesiones en la cabeza en comparación con un tablero sin acolchado. Si bien las perillas, palancas y botones son esenciales en el funcionamiento de un vehículo, era esencial determinar qué modificaciones de diseño garantizarían mejor que estos elementos no desgarraran ni perforaran a las víctimas en un choque. El impacto del espejo retrovisor es un suceso significativo en una colisión frontal : ¿Cómo se debe construir un espejo para que sea lo suficientemente rígido para realizar su tarea, pero con un bajo riesgo de lesiones en caso de golpe?
Aunque el trabajo con cadáveres había suscitado cierta oposición, principalmente de instituciones religiosas, fue aceptado a regañadientes porque los muertos, al estar muertos, no sentían dolor , y la indignidad de su situación estaba directamente relacionada con aliviar el dolor de los vivos. La investigación con animales, por otro lado, despertó mucha más pasión. Los grupos de derechos de los animales como la Sociedad Americana para la Prevención de la Crueldad hacia los Animales (ASPCA) protestaron vehementemente y, aunque investigadores como Patrick apoyaron la experimentación con animales debido a su capacidad para producir datos confiables y aplicables, hubo, no obstante, un fuerte malestar ético sobre este proceso. Los investigadores de la Universidad de Virginia tienen que llamar a la familia del cadáver y decirles para qué están utilizando a su ser querido, después de obtener el consentimiento de la familia. Esto parece reducir los dilemas éticos en contraste con la experimentación con animales, porque no hay una manera suficiente de obtener el consentimiento para utilizar un animal. [6]
Aunque los datos de los ensayos con animales seguían siendo más fáciles de obtener que los de los cadáveres, las diferencias anatómicas entre animales y personas y la dificultad de emplear la instrumentación interna adecuada limitaban su utilidad. Los principales fabricantes de automóviles ya no realizan ensayos con animales; General Motors dejó de realizar ensayos en vivo en 1993 y otros fabricantes siguieron su ejemplo poco después.
En 1980, animales como osos y cerdos fueron probados en simulaciones de accidentes automovilísticos. Esto condujo a dilemas morales y no fue la primera vez que se utilizaron animales en accidentes automovilísticos. En 1978, el Instituto de Investigación de Seguridad Vial de la Universidad de Michigan utilizó babuinos como sustituto de sujetos de prueba humanos en accidentes automovilísticos. Aunque surgió la objeción de crueldad hacia los animales, también hubo una controversia sobre cómo son similares a los humanos y pueden usarse como un sustituto de prueba suficiente para nosotros. [17] Los investigadores no terminaron deteniendo el uso de babuinos debido a objeciones morales, sino que lo dejaron porque habían recopilado datos suficientes. Las aportaciones morales de otras personas y organizaciones fueron inconsistentes, lo que causó implicaciones cuando decidió prohibir a los animales sanos de las pruebas de investigación. Los animales fueron anestesiados, por lo que no se les impuso dolor, pero las secuelas no pueden justificarlo. [17] General Motors utilizó animales para las pruebas, y también sugirió que los pondrían bajo anestesia y luego los matarían después de completar las pruebas. [7]
Aunque el Instituto de Investigación de Seguridad Vial de la Universidad de Michigan recibió mala publicidad, se sugirió que esa no fue la razón por la que dejaron de utilizar babuinos. La misión de la Universidad de Michigan era crear automóviles más seguros para el uso humano. Para alcanzar este objetivo, la investigación y las pruebas son inevitables. La crueldad y los dilemas morales de las pruebas con animales no superaron a los investigadores que todavía los usaban como sujetos. Razonaron que se necesitan datos biomecánicos para un experimento como este, que conducirá a automóviles más seguros. [17] Años más tarde, las pruebas con animales cesaron y en su lugar se creó un maniquí instrumentado como reemplazo. En 1978, los animales eran los únicos sujetos que podían ser un sustituto confiable del ser humano. Sin embargo, la desventaja de usar un maniquí instrumentado o un cadáver humano es que el tejido no está vivo y no provocará la misma respuesta que un animal vivo. [17] En 1991, el uso de animales en pruebas de colisión de vehículos estaba en declive debido a los avances en computadoras y tecnología. [7] Es difícil utilizar cadáveres en lugar de animales debido a los derechos humanos, y es difícil obtener el permiso de las familias de los fallecidos. El consentimiento para una investigación y un ensayo sólo puede darse si la persona responsable de dar el consentimiento es mentalmente competente y comprende plenamente los procedimientos de investigación y ensayo. [18]
Cada vez hay más maniquíes especializados que se utilizan para recopilar datos con el fin de mejorar la seguridad de mujeres, niños, ancianos, obesos, impactos en las costillas e impactos en la columna vertebral. THOR es un maniquí muy avanzado porque utiliza sensores y tiene una columna vertebral y una pelvis similares a las humanas, y puede capturar datos del cuello en un movimiento de 6DOF (seis grados de libertad). [19] Las clases especiales de maniquíes llamados híbridos III están diseñadas para investigar los efectos de los impactos frontales y son menos útiles para evaluar los efectos de otros tipos de impacto, como los impactos laterales, los impactos traseros o los vuelcos. Los híbridos III utilizan maniquíes dirigidos a una edad específica, por ejemplo, un niño típico de diez años, un niño de seis años, un niño de tres años y un hombre adulto. [20] El equipo que se coloca sobre o dentro de los maniquíes para recopilar datos también está evolucionando y el equipo más actualizado está integrado dentro del ATD para crear una respuesta más biofidélica para obtener datos más precisos.
La información obtenida de la investigación con cadáveres y los estudios con animales ya se había utilizado en la construcción de simulacros humanos en 1949, cuando Samuel W. Alderson creó "Sierra Sam" [21] en sus laboratorios de investigación Alderson Research Labs (ARL) y Sierra Engineering Co. para probar asientos eyectables para aviones , cascos de aviación [22] y arneses de sujeción para pilotos. Estas pruebas implicaban el uso de trineos cohete de alta aceleración de hasta 1000 km/h (620 mph), más allá de la capacidad de tolerancia de los voluntarios humanos. A principios de la década de 1950, Alderson y Grumman produjeron un maniquí que se utilizó para realizar pruebas de choque tanto en vehículos de motor como en aviones. El "Sierra Sam" original era un maniquí masculino del percentil 95 (más pesado y más alto que el 95% de los varones humanos).
Alderson siguió produciendo lo que llamó la serie VIP-50, construida específicamente para General Motors y Ford , pero que también fue adoptada por la Oficina Nacional de Normas . Sierra siguió con un modelo de prueba, un modelo al que llamó "Sierra Stan".
General Motors, que había tomado la iniciativa de desarrollar un modelo fiable y duradero, no se dio cuenta de que ninguno de los modelos Sierra satisfacía sus necesidades. Los ingenieros de GM decidieron combinar las mejores características de la serie VIP y del Sierra Stan, y así nació en 1971 el Hybrid I. El Hybrid I era lo que se conoce como un modelo masculino del percentil 50 , es decir, que reproducía a un hombre promedio en altura, masa y proporciones. En cooperación con la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), GM compartió este diseño con sus competidores.
Desde entonces, se ha trabajado mucho para crear maniquíes cada vez más sofisticados. El Hybrid II se presentó en 1972, con respuestas mejoradas de hombros, columna y rodillas, y una documentación más rigurosa. El Hybrid II se convirtió en el primer maniquí que cumplía con la Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados (FMVSS) estadounidense para la prueba de cinturones de seguridad de regazo y hombro en automóviles. En 1973, se lanzó un maniquí masculino con el percentil 50, y la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) [23] firmó un acuerdo con General Motors para producir un modelo que superara el rendimiento del Hybrid II en varias áreas específicas. [24]
Aunque supusieron una gran mejora respecto de los cadáveres para fines de pruebas estandarizadas, los modelos Hybrid I e Hybrid II todavía eran muy rudimentarios y su uso se limitaba al desarrollo y prueba de diseños de cinturones de seguridad . Se necesitaba un maniquí que permitiera a los investigadores explorar estrategias de reducción de lesiones. Fue esta necesidad la que impulsó a los investigadores de GM a desarrollar la línea Hybrid actual, la familia Hybrid III de maniquíes para pruebas de choque.
Hybrid III, el maniquí masculino del percentil 50 que hizo su primera aparición en 1976, es el conocido maniquí de pruebas de choque, y ahora es un hombre de familia. Si pudiera mantenerse en pie, mediría 175 centímetros (5 pies 9 pulgadas) de alto y tendría una masa de 77 kg (170 libras). Ocupa el asiento del conductor en todas las pruebas de choque frontal con desfase de 65 km/h (40 mph) del Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras (IIHS) [25] . Lo acompaña un "hermano mayor", el Hybrid III del percentil 95, de 188 centímetros (6 pies 2 pulgadas) y 100 kg (220 libras). Ms. Hybrid III es un maniquí femenino del percentil 5, de una diminuta altura de 152 cm (4,99 pies) y 50 kg (110 libras). [26] Los tres maniquíes infantiles Hybrid III representan a un niño de diez años, a un niño de seis años de 21 kg (46 lb) y a un niño de tres años de 15 kg (33 lb). Los modelos infantiles son adiciones muy recientes a la familia de maniquíes para pruebas de choque; debido a que hay tan pocos datos concretos disponibles sobre los efectos de los accidentes en los niños y dichos datos son muy difíciles de obtener, estos modelos se basan en gran parte en estimaciones y aproximaciones . El principal beneficio proporcionado por el Hybrid III es una respuesta mejorada del cuello en flexión hacia adelante y rotación de la cabeza que simula mejor al ser humano. [27]
El maniquí Hybrid III para niños de tres, seis y diez años tiene sus limitaciones y no proporciona el mismo resultado físico que un humano encontraría en un choque frontal. Se descubrió que al probar el maniquí Hybrid III de tres años, mostró que los choques frontales probablemente causarían lesiones en la columna cervical. Al utilizar datos del mundo real, los resultados no coincidían con las lesiones de estimulación Hybrid III. Para solucionar esto, se creó THUMS, que significa Modelo Humano Total de Seguridad. [20] El modelo puede relacionarse fácilmente con el cuerpo humano anatómicamente, especialmente centrándose en la columna vertebral humana en el momento del impacto. Las pruebas y experimentos clínicos son más precisos que un maniquí y se pueden implementar estudios de casos más confiables con este modelo. El modelo se basa solo en un hombre e imita los tejidos y órganos humanos. Este modelo es preciso para hombres en el percentil 50 y no se puede relacionar fácilmente con niños de tres años cuando se trata de lesiones en el cuello y la cabeza, que son responsables del 57 por ciento de las muertes por accidentes automovilísticos. [20] En cambio, el modelo EF se puede implementar apropiadamente para estos criterios. [4]
Existen ciertos procedimientos de prueba para los híbridos III para garantizar que obtengan una flexión de cuello correcta similar a la humana y para garantizar que reaccionarían ante un choque de manera similar a como lo harían los cuerpos humanos. [ cita requerida ]
THOR es un maniquí de pruebas de choque avanzado diseñado para ampliar las capacidades del maniquí de pruebas Hybrid-III en la evaluación de impactos frontales. THOR-50M, el modelo masculino de tamaño mediano, fue creado para mejorar la antropometría similar a la humana y aumentar la instrumentación para mitigar las lesiones. [28]
Aunque el desarrollo comenzó en la década de 1990, con la última actualización de diseño por parte de la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) en contrato con Humanetics , los primeros prototipos nuevos se entregaron en 2013. [29] Desde entonces, el Programa de Evaluación de Automóviles Nuevos de Europa se convirtió en la primera agencia en adoptar THOR en los protocolos de prueba, reemplazando al hombre de tamaño mediano Hybrid III en el asiento del conductor. [30]
La versión femenina pequeña de THOR se basa en la tecnología de la versión masculina, pero tiene una antropometría más parecida a la femenina para representar a las mujeres en las pruebas de impacto frontal. [28]
El THOR femenino y la falta de maniquíes de prueba femeninos han recibido un nuevo interés a medida que han surgido cuestiones de equidad de género citando la falta de maniquíes de pruebas de choque femeninos y la disponibilidad de nueva tecnología en las pruebas reglamentarias. [31] Un artículo del Centro de Biomecánica Aplicada de la Universidad de Virginia publicado en 2019 citando el mayor riesgo de lesiones en ocupantes femeninas de automóviles, lo que inició un nuevo examen de las pruebas de impacto y protección femeninas. [32]
Los maniquíes THOR pueden albergar más de 150 canales de recopilación de datos en todo su cuerpo. [33]
WIAMan es un maniquí de prueba de explosión diseñado para evaluar posibles lesiones óseas de soldados expuestos a explosiones bajo el cuerpo (UBB). Diseñado conjuntamente por el Ejército de los EE. UU. y Diversified Technical Systems (DTS), el proyecto incluye un dispositivo de prueba antropomórfico y una solución de adquisición de datos y sensores en el maniquí. [34] Desde que comenzó el proyecto en febrero de 2015, dos generaciones de prototipos de WIAMan han sido sometidas a una serie de pruebas de laboratorio y eventos de explosión en el campo. [35]
Con la entrega del prototipo en 2018, WIAMan evalúa los efectos de las explosiones debajo de los vehículos y evalúa el riesgo para los soldados en los sistemas de vehículos terrestres. El objetivo del proyecto WIAMan es adquirir datos que mejoren el diseño de vehículos militares y equipos de protección personal. WIAMan y la plataforma creada para simular una explosión de IED están siendo sometidos a pruebas continuas. [34]
Los muñecos de prueba del pasado estaban destinados a la industria automotriz y no respondían como un ser humano a las explosiones. [36] Uno de los desafíos para el Ejército ha sido desarrollar un muñeco de prueba de choque que se mueva lo suficiente como un cuerpo humano para obtener un resultado preciso. El Ejército está trabajando para hacer que el maniquí sea "biofidélico", lo que significa que puede imitar el movimiento humano. Con 1,80 m de alto y 84 kg, WIAMan está basado en el tamaño y el movimiento de un soldado promedio. [34]
El Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU. y sus socios del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins completaron pruebas de biofidelidad en 2017. El propósito de las pruebas era desarrollar un maniquí capaz de predecir el riesgo específico de lesiones a los ocupantes de un vehículo durante pruebas con fuego real, basándose en datos de respuesta humana. [34]
El maniquí admite hasta 156 canales de adquisición de datos, midiendo diferentes variables que un soldado puede experimentar en una explosión de un vehículo. WIAMan incluye energía interna autónoma y el sistema de adquisición de datos más pequeño del mundo llamado SLICE6, basado en la arquitectura SLICE NANO, eliminando la enorme masa de cables de sensores que normalmente salen de los maniquíes. Los datos medidos dentro de WIAMan incluyen fuerzas, momentos, aceleraciones y velocidad angular. [37] El Centro de análisis DEVCOM (DAC) procesa los datos de WIAMan a través de una herramienta de análisis de software llamada Análisis de datos del maniquí o AMANDA. El 2 de febrero de 2022, AMANDA fue acreditado por el Comando de pruebas y evaluación del ejército de EE. UU. para su uso en pruebas y evaluaciones con fuego real. [38]
Los maniquíes de pruebas de choque se han basado comúnmente en hombres, a pesar de que las mujeres representan el 62% de todos los compradores de automóviles en los EE. UU. [39] Esto conduce a descuidos en la seguridad y ergonomía automotriz para este grupo demográfico. En 2003, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) introdujo el Hybrid III femenino en las pruebas de colisión. Este maniquí era una versión reducida de su contraparte masculina, que representaba el 5.º percentil de mujeres según los estándares de mediados de la década de 1970. [40]
En 2002, Volvo fue pionera en el desarrollo de un maniquí virtual de prueba de choque que representaba a una mujer embarazada de tamaño mediano. En colaboración con la Universidad Tecnológica de Chalmers , también crearon un modelo informático de una mujer de tamaño medio para mejorar su sistema de protección contra latigazos cervicales. [40] Otras empresas automovilísticas también han adoptado modelos informáticos en sus pruebas de seguridad para simular choques.
En mayo de 2023, el primer maniquí femenino de pruebas de choque del mundo se utilizó en una prueba de choque en el Instituto Nacional de Investigación de Carreteras y Transporte de Suecia en Linköping , Suecia. La Dra. Astrid Linder dirigió al equipo de investigadores para desarrollar el maniquí femenino de pruebas de choque que representaba la altura y el peso de las mujeres en los percentiles 50 y 25. [41] El modelo se creó después de que las estadísticas de accidentes mostraran que los cuerpos femeninos son más propensos a otras lesiones que los masculinos, como el latigazo cervical . El maniquí femenino se desarrolló con la ayuda de un proyecto de la UE . [42]
Cada Hybrid III se calibra antes de una prueba de choque. Se le quita la cabeza y se la deja caer desde una altura de 40 centímetros (16 pulgadas) para calibrar la instrumentación de la cabeza. Luego se vuelven a unir la cabeza y el cuello, se ponen en movimiento y se detienen abruptamente para verificar que la flexión del cuello sea la adecuada. Los híbridos llevan una piel de gamuza ; se golpean las rodillas con una sonda de metal para verificar que la perforación sea correcta. Finalmente, la cabeza y el cuello se unen al cuerpo, que se fija a una plataforma de prueba y se golpea violentamente en el pecho con un péndulo pesado para garantizar que las costillas se doblen y flexionen como deben.
Cuando se determina que el maniquí está listo para la prueba, se colocan marcas de calibración en el costado de la cabeza para ayudar a los investigadores cuando se revisen las películas en cámara lenta más tarde. Luego, se coloca al maniquí dentro del vehículo de prueba, se lo coloca en posición de asiento y luego se le marcan la cabeza y las rodillas. Hasta cincuenta y ocho canales de datos ubicados en todas las partes del Hybrid III, desde la cabeza hasta el tobillo , registran entre 30.000 y 35.000 elementos de datos en un choque típico de 100 a 150 milisegundos . Estos datos se registran en un repositorio de datos temporal en el pecho del maniquí y luego se descargan a una computadora una vez que se completa la prueba.
Como el Hybrid es un dispositivo de recolección de datos estandarizado, cualquier parte de un modelo Hybrid en particular es intercambiable con cualquier otra. No sólo se puede probar un maniquí varias veces, sino que si una parte falla, se puede reemplazar por una nueva. Un maniquí completamente instrumentado vale alrededor de 150.000 euros . [43]
Los niños de tres años tienen más probabilidades de sufrir una muerte porque es la edad en la que la posición es crucial. En algunos países, los niños pasan de mirar hacia atrás del automóvil a mirar hacia adelante a esta edad. Se realizó un estudio sobre los sistemas de sujeción y la posición de los niños de tres años. Se concluyó que estar sujetos y en el asiento delantero tiene una tasa de mortalidad menor que los niños colocados en el asiento trasero pero no sujetos. [20] Los resultados de seguridad indicaron que los niños deben ser colocados en el asiento trasero y sujetos. También sugiere que los sistemas de sujeción tienen un mayor impacto en la seguridad que las posiciones de los asientos. [20] Un cinturón de regazo utilizado en niños no proporcionará tanta seguridad como lo haría para un adulto, debido a la flexibilidad de los niños. Un cinturón de seguridad para adultos podría hacer más daño a un niño que bien, por lo que los niños deben utilizar adecuadamente el sistema de sujeción para niños. Este sistema incluye un asiento elevador y un cinturón adecuado que se ajuste a los criterios del niño, incluida la edad, el peso y la altura. [20]
Los híbridos III están diseñados para investigar los efectos de los impactos frontales y son menos útiles para evaluar los efectos de otros tipos de impacto, como los impactos laterales, los impactos traseros o los vuelcos . Después de las colisiones frontales, el accidente con lesiones graves más común es el impacto lateral.
A los efectos de la regulación estadounidense y de los Reglamentos Técnicos Globales y para una comunicación clara en materia de seguridad y diseño de asientos, [48] los maniquíes llevan puntos de referencia específicamente designados, como el punto H ; estos también se utilizan, por ejemplo, en el diseño de automóviles.
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