Gefährdung von Menschen durch elektrische Impulse

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde eine Anforderung für Reizstoffsprühgeräte (RSG) erstellt. Sie ermöglicht neue Zulassungen von RSG durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Das Prüfverfahren wurde getestet.
Der zweite Teil der Arbeit fokussiert sich auf die Untersuchung der Gefahr des Herzkammerflimmerns von Elektroimpulsgeräten (EIG) und deren neue Bewertungsverfahren. Die Gefährdung eines EIG wird von seinem Strom verursacht. Ein anatomisches menschliches CAD-Körpermodell wurde nach der Anforderung dieser Arbeit angepasst. Das Modell wurde in einer Finite-Elemente-Methode-Modellierung (FEM) eingesetzt. Mit der Modellierung kann die Stromverteilung im Körper berechnet werden, welche als Mittel der Bewertung der Gefährlichkeit eines möglichen vom EIG verursachten Herzkammerflimmerns verwendet wird.
Die Leitfähigkeit von Muskelgewebe wurde im Rahmen dieser Arbeit im Hochspannungsbereich gemessen. Die Feldstärkeabhängigkeit der Leitfähigkeit wurde nachgewiesen. Deren gemessene Kennlinie wurde zum Aufbau des Gleichungssystems in das FEM-Modell eingesetzt. Drei physikalische Modelle wurden in dieser Arbeit verglichen, nämlich ein elektrisches quasistatisches Modell, ein frequenzabhängiges Modell und ein Modell mit einer feldstärkeabhängigen Leitfähigkeit. Das dritte Modell wurde zusammen mit einem Nervenzellenmodell als das Berechnungstool in dem neuen Bewertungsverfahren verwendet. Das neue Verfahren kann auch die Wirksamkeit von EIG evaluieren. In the first part of this work, a requirement for irritant gas spraying devices (RSG) has been established. It enables new approvals of RSG by the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. The test method was established.
The second part of the thesis focuses on the investigation of the risk of ventricular fibrillation of electric shock devices (EIG) and their new evaluation procedures. The threat of an EIG is caused by its current. An anatomical CAD human model was adapted to the requirement of this work. The model was used in a finite element method modeling (FEM). This modeling can be appied to calculate the distribution of current in the body, which is used as a means of assessing the danger of any potential ventricular fibrillation caused by the EIG.
The conductivity of muscle tissue was measured in the context of this work in the high voltage range. The field strength dependence of the conductivity was detected. The measured characteristic curve was used to build the equation system in the FEM model. Three physical models were compared in this work: an electrical quasistatic model, a frequency-dependent model and a model with a field-strength-dependent conductivity. The third model was used together with a neuron model as the calculation tool in the new test method. The new method can also evaluate the effectiveness of EIG.