Pregnant Crash Test Dummies

汽車碰撞試驗用的孕婦假人:

重新思考標準和參考模型

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議題

傳統的安全帶對孕婦而言並不合身,而且汽車碰撞是胎兒與母體創傷有關的主要死亡原因 (Weiss et al., 2001)。即使是相當輕微的碰撞(每小時56公里或35英哩)仍能造成傷害。由於在歐盟國家以及美國,每年有超過1300萬名懷孕婦女,因此在懷孕期間使用安全帶的安全性成為主要的考量 (Eurostat, 2011; Finer et al., 2011)。

方法:重新思考標準和參考模型

男性身材通常被定義為常模體態而且通常是研究主要的使用對象。在這種情況下,首先開發了撞擊試驗用的假人,用來模擬美國男性第50百分位體位(以做為常模)。這表示在設計過程中遺漏了總人口的其他部分。忽略不同尺寸和體型的人群可能會造成意外的傷害。

性別化創新:

  1. 同時將女性與男性身材當成常模可能可以擴大科學和技術的創造力。因此從一開始,車輛裝置的設計就應以廣大族群的安全性為考量。
  2. 分析生理性別促成汽車碰撞試驗用之孕婦假人以及電腦擬真試驗的開發。
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議題
方法:重新思考研究優先次序與結果
方法:重新思考標準和參考模型
性別化創新 1:改變已建立的標準
方法:分析生理性別
性別化創新 2:電腦擬真汽車碰撞孕婦模型
結論
下一步
 

議題

sierra sam model 1949在工程設計中,男性通常被用來當成常模;女性(以及瘦小的男性)則以事後添加的方式進行,而且通常是從她們如何偏離常模的觀點進行分析。因此,許多裝置都是事後才回溯性地調整成適合女性。

汽車碰撞試驗用假人的開發

  • 1949年:試驗用假人首度開發完成以供美國空軍使用(見圖) (Advisory Group, 1996)。
  • 1966年:試驗用假人的貴賓組(VIP,非常重要的人)開發完成。這組包括模擬第5百分位女性、第50百分位男性以及第95百分位男性等三副假人。此貴賓組是第一套用於標準化汽車試驗的試驗用假人 (Advisory Group for Aerospace Research and Development, 1996)。
  • 1972年:新一代的假人,混合模型II,是由通用汽車模擬第50百分位男性體位而開發出來的。自1973至1997年間美國聯邦機動車輛安全標準準則208指定該男性假人符合測試使用。新一代的假人持續以中等身材的成年男性為常模創新。這個假人後續等比例地調整成能代表第5百分位的女性和第95百分位的男性族群。
  • 1980年代:模擬兒童(3至6歲)的試驗用假人。嬰幼兒(6、12、18個月大)假人則於1990年開發完成。
  • 1996年:汽車碰撞試驗用的孕婦假人是由密西根大學醫學中心的研究人員、通用汽車和美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)共同創造出來的。汽車碰撞試驗用假人混合模型III之所以命名為MAMA-2B(母體擬人量測裝置2B版),是使用小型的第5百分位女性之體位,配合懷孕因子,再以模擬子宮、羊水和28週胎兒一起完成的 (Pearlman et al., 1996)。汽車碰撞試驗用的孕婦假人和特別用來收集孕婦假人資料的專屬感應器都已獲得專利 (Elhagediab, 2009)。
  • 2012年:汽車碰撞試驗用的孕婦假人尚未用於美國政府規定之汽車安全測試也未被歐洲新車評估計畫所採用 (NHTSA, 2008)。(見方法如下)。

方法:重新思考研究優先次序與結果

試驗用假人首度於1949年開發完成以供美國空軍使用。由於女性在當時不是主要的戰鬥主力,因此軍方的安全技術設計以男性體位為優先考量。然而,此一偏差並未在其後為平民設計試驗用假人(女性與男性同時皆有迫切的安全需求)時修正。

 

方法:重新思考標準和參考模型

汽車碰撞試驗用假人在1949至1996年間有顯著的改善。1970年代,大多數的假人按男性第50百分位體位建立模型。至1980年代到1990年代,代表不同身高和體重之更大範圍的假人已被用於汽車安全測試。藉著擴大建立模型的基礎,工程師們可以將女性、男性和多種民族族群的安全列入考量:假人們同時代表大體型中的最大值(也就是第95百分位的男性)和小體型中的最小值(第5百分位的女性)。這個模型後續擴大到包括不同年齡和體重的孩童。

 

性別化創新 1:改變已建立的標準

1970年代,由於許多外國汽車更適合歐洲小體型的族群,歐洲汽車製造商的市場佔有率逐漸輸給外國廠商(主要是日本)。這導致歐洲工程師在設計汽車時對女性和其他族群採取新的觀點(見方法)。

隨著時間的推移,汽車碰撞安全測試的參考標準變得更具包容性。1973年美國聯邦行政規則彙編首度指定使用第50百分體位的男性假人,但是在2000年這個測試準則已擴大到包含使用第5百分體位的女性假人(U.S. Code of Federal Regulations, 2011)。

方法:分析生理性別

在發展擬人化的假人時,研究人員注意到女性的正常坐姿與過去定義的標準坐姿不同。女性平均傾向坐在更靠近方向盤的位置以補償較矮短的身材,而這也將她們置於正面撞擊時受內傷的風險更大(Augenstein, 2005)。身材嬌小的人不是標準坐姿駕駛的概念,意味著主要的問題其實是駕駛人的身材比常模駕駛嬌小的緣故。事實上,問題在於技術(也就是汽車座椅和設置)並未按比例將所有駕駛人的安全考慮進去。分析生理性別可以提高產品的可用性及安全性。

 

性別化創新 2:電腦模擬汽車碰撞孕婦模型

汽車碰撞試驗用的孕婦假人通常用於測試安全帶,以及其他的汽車安全性能。安全帶首度於1950年代安裝於汽車內,1980年代後期至1990年代早期安全帶變成強制性裝置。早在1967年,美國醫學會基於母親和胎兒有使用三點式安全帶比不用安全帶安全的概念,倡導孕婦應使用安全帶 (Committee, 1972)。當時,很少有專為孕婦設計安全帶之研究,使得評估各種安全帶設計和其他安全技術(例如安全氣囊)的相對有效性增加了難度 (Insurance Institute for Highway Safety, 1972)。當安全帶的使用率增加時,即使母體並未受傷,因安全腰帶受傷的現象也開始提高了安全帶可能對胎兒有害的擔憂 (Committee, 1972)。

目前研究建議孕婦應使用三點式安全帶 (McGwin et al., 2004),但是很多女性,特別是那些配帶低的三點式安全帶的孕婦會因為孕肚而將安全帶往上推移。在汽車碰撞中,因為孕肚而將安全帶往上推移相對於將安全帶佩戴於子宮下方而言,往往增加了3到4倍傳遞到孕肚的力道,因此胎兒受傷的風險也跟著提高(Pearlman et al., 1996)。

性別化創新對汽車碰撞試驗用的孕婦假人,以及電腦模擬系統的開發應可以在提高孕婦安全帶安全性設計上站有一席之地。

pregnant model Linda by volvo在改進汽車碰撞試驗用孕婦假人(MAMA-2B於1996年創造完成)的同時,在2002年,美國的研究人員採用汽車碰撞模擬軟體模擬孕婦和虛擬子宮、胎盤、羊水與子宮骶骨和圓韌帶(Moorcroft, 2003)。研究人員可以藉由假人和真正撞擊時的資料,加上模擬未繫安全帶、繫安全帶以及懷孕乘客不當配戴安全帶等不同狀況,驗證這個電腦模型的使用。2008年,開發人員藉由加入撞擊時真實38週大胎兒(用超音波影像開發出來的)和模擬子宮內胎兒的動作,進一步改善電腦模擬系統 (Acar et al., 2009)。

2002年,福斯汽車公司也開發了一個模擬妊娠週期36週的汽車碰撞試驗用孕婦假人「Linda」 (B√ºhrer et al., 2006; Schraudner et al., 2006)。其他汽車公司也採用電腦模型進行他們的安全試驗。

結論

性別化創新使得汽車碰撞安全試驗的標準變得更具包容性。汽車碰撞試驗用的女性假人在1960年代後期開發完成,但是汽車碰撞試驗用的孕婦假人一直到1990年代,也就是測試模型首度開發完成四十多年後仍未成為研究重點。將孕婦當成汽車研究和測試的重點可以提升汽車的整體安全性。

下一步

  1. 美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)目前要求安全測試使用以女性(體位,但不是孕婦)建立的假人模型。由於歐洲新車評估計畫(Euro NCAP)使用與美國國家公路交通安全管理局規定相同的假人混合模型Hybrid III,因此也無法建立汽車碰撞試驗用的孕婦模型 (Euro NCAP, 2010; Euro NCAP, 2009)。 政府應該強制車輛安全測試使用碰撞試驗用的孕婦假人或模擬系統。
  2. 傳統三點式安全帶可能傷及胎兒。重新設計安全帶以符合孕婦使用應成為汽車製造商需要優先注意的重點。個別開發人員紛紛推出附加裝置,以協助固定傳統安全腰帶的位置。孕婦安全帶這項協助安全帶重新定位的裝置就是其中一例,但是這些裝置尚未通過政府規定之嚴格的安全試驗 (Klinich, 2009)。較好的解決方式可能是重新設計傳統的三點式安全帶,以提供所有乘客更好的安全性。


參考資料

Acar, S., & Lopik, D. (2009). Computational Pregnant Occupant Model, ‘Expecting’, for Crash Simulations. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 223 (7), 12.

Advisory Group for Aerospace Research and Development (AGARD). (1996). Advisory Report 330: Anthropomorphic Dummies for Crash and Escape System Testing. Québec: Canada Communication Group.

Augenstein, J., Perdeck, E., Bahouth, G.T., Digges, K.H., Borchers, N., & Baur, P. (2005). Injury Identification: Priorities for Data Transmitted. Proceedings of the 19th International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV), June 6-9, 2005, Washington, D.C.

Bührer, S., Gruber, E., Hüsing, B., Kimpeler, S., Rainfurth, C., Schlomann, B., Schraudner, M., & Wehking, S. (2006). Wie Können Gender-Aspekte in Forschungsvorhaben erkannt und bewertet werden? München: Fraunhofer IRB Verlag.

Committee on Medical Aspects of Automotive Safety. (1972). Automobile Safety Belts during Pregnancy. Journal of the American Medical Association, 221 (1), 2.

Elhagediab, A. (2009). Biofidelic Displacement Measuring System for an Anthropomorphic Testing Device. United States Patent 7,636,169. December 22.

Euro NCAP. (2010). Assessment Protocol—Child Occupant Protection, Version 5.2. Brussels: Euro NCAP.

Euro NCAP. (2009). Frontal Impact Testing Protocol, Version 5.0. Brussels: Euro NCAP.

Eurostat. (2011). Fertility, Figure 1: Number of Live Births, EU-27, Legally Induced Abortions by Year, Country, and Mother’s Age, EU-27. http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=demo_fabort&lang=en

Finer, L., & Kost, K. (2011). Unintended Pregnancy Rates at the State Level. Perspectives on Sexual and Reproductive Health, 43 (2), 78-87.

Insurance Institute for Highway Safety. (1972) Safety Belt Use During Pregnancy Urged. The Highway Loss Reduction Status Report, 7 (16), 2.

Klinich, K. (2009). Private communication.

McGwin, G. J., Russell, S., Rux, R., Leath, C., Valent, F., & Rue, L. (2004). Knowledge, Beliefs, and Practices Concerning Seat Belt Use During Pregnancy. Journal of Trauma, 56 (3), 670-675.

Mertz, H. (2002). Anthropomorphic Test Devices. In Nahum, A., & Melvin, J. (Eds.), Accidental Injury: Biomechanics and Prevention, pp. 72-89. New York: Springer Science and Business Media, Inc.

Moorcroft, D., Stitzel, J., Duma, G., & Duma, S. (2003). Computational Model of the Pregnant Occupant: Predicting the Risk of Injury in Automobile Crashes. American Journal of Obstetrics and Gynecology, 189 (2), 540-544.

NHTSA. (2008). U.S. Department of Transportation National Highway Traffic Safety Administration Laboratory Test Procedure for FMVSS 208, Occupant Crash Protection. Washington, D.C.: Government Publishing Office (GPO).

Pearlman, M., & Viano, D. (1996). Automobile Crash Simulation with the First Pregnant Crash Test Dummy. American Journal of Obstetrics & Gynecology, 175, 977-981.

Schraudner, M., & Lukoschat, H. (Eds.) (2006). Gender als Innovationspotenzial in Forschung und Entwicklung. München: Fraunhofer IRB Verlag.

United States Code of Federal Regulations (U.S. CFR). (2011). Electronic CFR, Title 49 (Transportation), Section 572 (Anthropomorphic Test Devices).

Weiss, H., Songer, T., & Fabio, A. (2001). Fetal Deaths Related to Maternal Injury. Journal of the American Medical Association, 286 (15), 1863-1868.

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傳統的安全帶對孕婦而言並不合身,而且汽車碰撞是胎兒與母體創傷有關的主要死亡原因。即使是相當輕微的碰撞(每小時56公里或35英哩)仍能造成傷害。由於在歐盟國家以及美國,每年有超過1300萬名懷孕婦女,因此在懷孕期間使用安全帶的安全性成為主要的考量。

性別化創新:

pregnant model by volvo 2002 汽車碰撞試驗用假人首度於1949年開發完成。汽車碰撞試驗用的孕婦假人則是首度於1996年出現,這讓研究人員得以模擬高速撞擊對子宮、胎盤和胎兒的影響。2002年,福斯汽車公司開發了一個模擬妊娠週期36週(見圖 )的汽車碰撞試驗用孕婦假人「Linda」。研究人員可以藉由大體和真正撞擊時的資料,加上模擬未繫安全帶、繫安全帶以及懷孕乘客不當配戴安全帶等不同狀況加以驗證這個電腦模型的使用。2008年,開發人員藉由加入撞擊時真實38週大胎兒(用超音波影像開發出來的)和模擬子宮內胎兒的動作進一步改善電腦擬真系統。

下一步:

  1. 政府可以強制汽車安全試驗使用汽車碰撞試驗用的孕婦假人或擬真系統。

  2. 傳統三點式安全帶可以重新設計給孕婦使用。這將提高公眾安全並可能成為企業家一項有利可圖的創新。

 

 

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