Download (11Mb) - tuprints

5.5. Herleitung eines Schrittspannungs-Grenzwertes
Tabelle 5.4.: Werte für K in Dalziels electrocution
equation (aus [Rei98])
Wahrsch. f.
Kammerimmern
Körpergew. in kg 50% 0,5% MNF a
20 177 78 61
50 368 185 116
70 469 260 156
a MNF: maximum nonbrillating current: Maximaler Strom,
bei dem noch kein Kammerimmern auftritt
Dabei ist zu beachten, dass Dalziel für den Zeitparameter nur einen Gültigkeitsbereich
von 8,3 ms ≤ T ≤ 5 s angibt. Setzt man nun für K einen Wert von 116 (50 kg
Körpergewicht und kein Auftreten von Kammerimmern) sowie die kürzestmögliche
Zeit T = 8,3 ms ein, erhält man für den maximal zulässigen Körperstrom:
I f = 116 √ 8,3 ms
≈ 1,3 A (5.10)
Wendet man auf dieses Ergebnis analog zu Abschnitt 5.5.1 noch einen Herzstromfaktor
von 0,04 und einen Körperwiderstand von 1 kΩ an, erhält man eine maximal
zulässige Schrittspannung von ca. 32 kV.
5.5.4. Festlegung mittels Körperstromsimulation
Als weiterer Lösungsansatz wurde ein Grenzwert mit Hilfe einer dreidimensionalen
Computer-Simulation von Strömen im menschlichen Körper bestimmt. Während es
sich bei den Bestimmungswegen der drei vorherigen Kapitel 5.5.15.5.3 lediglich um
die Ergebnisse einer Literaturrecherche handelt, stellt der Weg über Körperstromsimulationen
einen neuartigen Ansatz dar, der in dieser Form bislang noch nicht durchgeführt
wurde und auf eigenen Überlegungen basiert. Dieser Weg der Bestimmung
wurde ermöglicht durch eine enge Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Theorie
Elektromagnetischer Felder (TEMF) der TU Darmstadt, namentlich durch Gao,
welcher sämtliche hier gezeigten Körperstromsimulationen durchführte [Gao12a].
Als Grundlage für diese Simulationen diente das sogenannte HUGO-Modell, welches
auf dem Visible Human Project basiert. Hierbei wurde die Leiche eines Mannes
in feiner räumlicher Auösung digitalisiert, sodass sie in verschiedenen Auösungsstufen
(Würfel mit einer Kantenlänge zwischen 1 mm und 8 mm) vorliegt [VHP12].
Dabei sind in diesen Datensätzen die diskreten Kuben (Voxel) bereits einzelnen Gewebetypen
wie Knochen, Muskeln, innere Organe usw. zugeordnet. Das HUGO-Modell
ergänzt diese zunächst rein medizinisch-geometrischen Daten um elektrotechnische
Kenngröÿen für jeden Gewebetyp, sodass elektrische Simulationen am kompletten
47