13.2.1.1 Torso protection

現在、ボディアーマーの耐弾性は様々なタイプのマネキンを使って評価されています。 拳銃の弾丸がボディアーマーに当たると、非常に強い繊維の「網」で捕らえられます。 この繊維が弾丸から防護服に伝わる衝撃エネルギーを吸収・分散し、弾丸を変形させ、「キノコ」を発生させます。 さらにエネルギーは、弾丸が止まるまで、ベストの各層に吸収されます。 繊維は個々の層で、またベストの他の層の素材と一緒に働くので、衣服の広い面積が弾丸の貫通を防ぐのに関与するようになります。 7597>

ごく最近まで、兵士の胴体の個人用保護具の主な開発は、弾道および断片化の脅威に対する保護に焦点を合わせていました。 しかし、最近の爆発兵器の開発および拡散は、その主な損傷メカニズムが爆発過圧であり、兵士にとって重大な脅威であると認識されている。 爆風による過圧の影響を受けやすい器官は，肺，聴覚系，消化管など，主に空気を含む器官である。 カナダ国防研究開発省（DRDC）のMABILは、爆風負荷に対する効率的な個人保護システムの開発を支援するために開発されました。 MABILサロゲートは人間の胴体を表現したもので、爆風による一次損傷を測定するために使用されます。 新しい骨盤保護システムは、土や細かい破片の爆風貫通を減らし、弾薬や大きな破片の破片から兵士の骨盤部分を保護します。

テスト マネキンには、アンダーボディ爆風時の乗員骨格損傷を予測するより真の測定法を提供する医学研究も取り入れられています。 爆風状況、特に車両の下での爆発では、力が圧力波を生み出し、そのエネルギーの経路にいる兵士は、頭部、背中、腰椎、骨盤を損傷するリスクにさらされることになります。 米国陸軍は、初の爆風試験用ダミーを公開しました。 このマネキンは、爆破されても生き残ることができるほど丈夫な新型車両の設計に役立つという。

このMABILトルソーサロゲートは粘弾性ショアA70（PU70）ポリウレタンで作られている（クーパー、1996）。 本研究では、爆風による過大な圧力に対する応答を調査・予測するために、MABILの簡易有限要素（FE）モデルを開発し、検証した。 数値モデルは，MABILマネキンの胸骨中央で採取した簡略化した3次元スライスで構成され，さまざまな爆風を受ける． 一般に，数値計算による胸壁の加速度および速度は，実験値よりも大きかった。 しかし，胸壁の数値速度と実験速度の比は，調査した爆風荷重の範囲において同じであった． また、DRDCのMABIL膜の実験結果を用いて、MABIL FEモデルの力学的応答の検証を行いました。 数値結果は実験結果と異なるものの，異なる爆風シナリオでの実験結果と数値結果の比は一定であり，使用した構成モデルはサロゲートの構築に使用したポリウレタンの剛性を過小評価していることが示唆された． DRDCのMABIL FE応答は、人間のFEトルソーモデルとも比較され、すべてのケースでMABIL FEモデルの応答は、人間のFEトルソーモデルよりも高かった。

米国では自爆テロが増加しており、自爆テロと第一応答者の間の安全接近距離を導き出すことが必要である。 Dempsey (2010)の研究では、爆風過圧、破片貫通、全身加速度、圧力負荷による鈍的外傷、および法執行者に打ち込まれるシールドなどの致死または損傷の測定が爆薬から異なる距離で行われました。 これらの測定はすべて、アイアンマンと呼ばれる自己完結型の爆風致死マネキンで行われました。

次に、アイアンマンからのデータを分析して、異なるサイズの爆薬から異なる距離における法執行官の致死/死傷確率を決定しました。 これらの分析は、予備的な安全距離基準を調査するために凝縮されました。 法執行官と自爆テロ犯の間の最小安全距離を定めるため、自爆テロ犯が装着した爆薬（榴散弾あり、なし）が爆発した際の法執行官を模擬して、さまざまな致死的傷害を測定した。 アイアンマン・マネキンは、対応する警官が人体搭載型即席爆発装置（PBIED）の爆発による最大の脅威に直面する場所に設置されました。 この初期調査では、12回のテストと1回の校正テストが実施されました。 1人のアイアンマンはミニットマンIII-A弾道シールドを持ち、他のアイアンマンはシールドなしで同じように爆風環境を体験した。 シールドはパトリオット3社製のハンドガン保護専用の折りたたみ式弾道シールドです。 アイアンマンは、シールドを使用した場合と使用しない場合の安全な立ち位置の距離を定義するために、致死性と傷害のデータを提供しました。 テストでは、両方のIronmanシステムが爆薬から同じ距離に置かれ、常に12インチ（肩から肩）の間隔が保たれました。 最初のテストの結果は、テストされた変数では、「安全な」距離は確立されなかったことを示唆しています。 60フィートでは、榴散弾の貫通を除いて、測定されたすべての傷害は低かった。 この距離では、III型弾道防具がPBIEDの破片のほとんどを防ぐことができるようである。 しかし、榴散弾の速度は60ftとまだ速く、無防備な部分に当たると大きな怪我をする可能性があることを指摘しなければならない。 試験の前に、マネキンは特別に設計された位置決め装置に乗せられ、両脇の下に挟まれた固定用小径鋼管で位置を支持されました。 このマネキンは、爆発的な力が加わっても、自然な反応と同じようにゆっくりと後ろに下がることができます。 また、EOD9スーツの胸骨の下にある圧力計で爆風圧を測定しました。 爆風条件は2種類。 1つ目は、0.567kgの球状のC4爆薬を0.70mの高さに0.60mの間隔で設置し、マネキンに膝をつかせるもので、もう1つは10kgのC4爆薬を1mの高さに3mの水平距離で角柱型に充填したものです。 その結果、EOD9スーツは、小さな爆薬と近距離で対峙した場合、胸部圧迫のピークを96%減少させることができたのに対し、大きな爆薬と3mの距離で対峙した場合、胸部圧迫の平均減少率は少なくとも87%であることがわかりました。

Humphrey, See, and Faulkner (2008) は、従来の兵器の主要な断片化損傷効果とは異なる損傷効果メカニズムを持つ新しい非断片化精密誘導兵器である集束致死弾 (FLM) プログラムの致死性および付随的損傷を評価する方法を開発しました。 FLMの4つの損傷効果メカニズムに対する致死性基準を導き出し、複合効果に対処するためのガイドラインを確立するために、医療および軍事関連文書を調査した。 この基準はFLMの軍事的有用性を評価するために適用され、その手順の予備的検証も行われた。 FLM プログラムは、集束致死型精密誘導兵器の軍事的有用性を評価するために実施されました。 FLM兵器は、特に高価値の標的の訴追に対処する一方で、焦点範囲外の巻き添え被害を最小限に抑えるために設計されました。 FLM兵器は、2つの技術を組み合わせることで、2000フィート以上にも及ぶ破片効果を持つ現在のスチールケース弾頭と比較して、より局地的な殺傷メカニズムを提供するものです。 まず、多段式爆薬技術では、従来の高火薬充填と比較して、タングステン充填を使用して爆薬重量を増加させ、近距離での爆風を強化します。 第二に、タングステン充填物を囲むケースは、同等のスチールケースよりも破裂するために少ないエネルギーを必要とする炭素繊維で構成されています。

弾道弾のベストはケブラーやセラミックのような材料で構成されて重いと兵士の作業パフォーマンスを妨げる剛性です。 弾道弾用ベストの着心地と作業性を改善するためには、圧力分布を拡大し、圧力負荷の高い身体部位を緩和する必要があります。 Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli, and Rossi (2012) は、圧力センサを搭載した解剖学的モデル（マネキン）を使用して、身体の一部に大きな負担がかかる弾道ベストの荷重を調査しています。 このモデルは、時速6kmまでの行進速度に対応する上下動と周波数を実現できるため、静的測定（立位）と動的測定（行進）を行うことができます。 静的実験と動的実験（トレッドミル上を時速4.5kmで行進）において、肩、腰、胸部の荷重を測定し、静的実験に比べ動的実験では防弾チョッキの荷重が若干増加することが判明しました。 なお、体の部位による差は認められませんでした

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