הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מיטת הבדיקה לבחון את הקסדה מתאימה, שמירה ואמצעים Biomechanical הראש ופציעה הצוואר להשפעה מדומה

8.6K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/56288

⸱

21 בספטמבר 2017

 ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, University of Alberta

במאמר זה

סיכום

שימוש אנתרופומטרים הראש והצוואר, התאמה המבוססת על סיבים אופטיים כוח מתמרים, מערך של האצת הראש, הצוואר כוח/רגע מתמרים, ומהירות גבוהה כפול מערכת המצלמה, אנו מציגים מיטה מבחן ללמוד השמירה הקסדה ואת ההשפעות על ביו-מכני אמצעי משני ההשפעה לראש הראש והצוואר הפציעה.

תקציר

הרווחת ואת השפה ברמת האישורים והבדיקות הקסדה הבינלאומי מציע כי הקסדה מתאימה להתאים שמירה במהלך השפעה הם גורמים חשובים בהגנה על העונד את הקסדה מפציעה ההשפעה-induced. כתב יד זה שואף לחקור מנגנוני פגיעה הנגרמת ההשפעה בתרחישים שונים הקסדה מתאימה לעבור ניתוח ההשפעות חום מדומה עם מכשיר הבדיקה אנתרופומטרים (ATD), מערך headform האצה מתמרים, צוואר כוח / הרגע מתמרים, מערכת המצלמה במהירות גבוהה כפולה וחיישני הקסדה התאמה כוח פיתח בקבוצה שלנו-מחקר המבוסס על סורגי בראג, סיבים אופטיים. כדי לדמות השפעות, ליפול headform שעברו אינסטרומנטציה, צוואר גמיש לאורך מסילה לינארית מדריך על גבי סדן. המיטה הבדיקה מאפשר הדמיה הפגיעה בראש במהירויות של עד 8.3 m/s, על גבי משטחים השפעה כי הן שטוח זוויתי. Headform מתאים עם קסדה, מספר תרחישים מתאים יכול להיות מדומה על ידי ביצוע התאמות ספציפיות בהקשר אינדקס מיקום הקסדה ו/או גודל קסדה. כדי לכמת את הקסדה השמירה, התנועה של הקסדה על הראש הוא לכמת באמצעות ניתוח תמונות פוסט-הוק. כדי לכמת את פגיעת הראש והצוואר פוטנציאליים, אמצעים biomechanical בהתבסס על headform האצה והצוואר כוח/רגע נמדדים. אמצעים אלה biomechanical, באמצעות השוואה עם עקומות הוקמה לסיבולת האנושית, יכול לאמוד את הסיכון של מסכנות חיים קשים ו/או פגיעה מוחית קלה ' מאטום לשקוף ', osteoligamentous צוואר פציעה. לידע שלנו, המיטה-המבחן הציג היא הראשונה שפותחה במיוחד כדי להעריך את ההשפעות biomechanical על פציעת הראש והצוואר ביחס הקסדה מתאימה ושמירה.

מבוא

עדויות אפידמיולוגיות ביותר מרמז על קסדות האופניים מספקים הגנה מפני פגיעות ראש עבור רוכבי אופניים לכל הגילאים1. הספרות biomechanical מציג הנושא עקבי שמקיים ראש חום פציעות ראש/מוח יחסית פחות חמורה משני לפגיעה, יחסית לא מוגנת הראש (לא חום)2. מספר מחקרים הראו כי הקסדה המסכן התאמה קשורה לסיכון מוגבר של פגיעת ראש3, רומז כי קסדות הם יעילים ביותר כאשר מתאימות כהלכה. בהתאם הקריטריונים המשמשים להגדרת קסדה טובה מתאים, שימוש שגוי הקסדה נמצאה להיות גבוה ככל 64% בקרב רוכבי אופניים חום3. למרות עדויות אפידמיולוגיות רומז לקסדה מתאים רלוונטי חומרה או הסבירות של פגיעת ראש, השפעה, יש עבודה ניסויית מינימלי הערכת בסביבה מעבדתית מבוקרת או לא להתאים קסדה הנכון או קסדה השמירה יש השפעה משמעותית על מדדים ביו-מכני של פציעה. אחד הקשורים המחקר בוחן את השפעת גודל קסדה אופנוע במהלך השפעות חום מדומה עם מודל סופיים4. עוד הקשורים המחקר בוחן את השפעת גודל קסדה במהלך ניסיוני השפעות5 תוך שימוש סרט רגיש ללחץ לכמת כוחות בכושר קסדות פוטבול. ההשפעה של מערכות שמירה השפעות קסדת אופניים, אופנוע כבר ובדוקים6,7, כמו גם תרחיש מתאים לאחור preadolescents6.

העבודה שלנו מציעה שיטות כדי לחקור את ההשפעה של קסדת אופניים להתאים הסיכון של פגיעה עם הקסדה מתאימה כוח חיישנים, מדומה השפעות עם הראש אנתרופומטרים של הצוואר ואת סטריאוסקופי מצלמות מהירות גבוהה. המטרות של השיטות המוצע שלנו הם לכמת מתאים ולהעריך את הסיכון לפציעות בתרחישים שונים ההשפעה מציאותי. בניגוד לשיטות קשורים, העבודה שלנו חוקר קסדת אופניים מתאימים, איפה הקסדה המתאים לשימוש מגוונת. שיטות דומות קודמות, קינמטיקה ראש נקבעים; עם זאת, הצוואר וטעינה של הראש-הקסדה displacements הם גם לכמת. למרות אפידמיולוגיה של פציעה בצוואר על רכיבה על אופניים מרמז כי הפגיעה בצוואר הן נדירות, הם נוטים להיות מזוהה עם השפעות ראש חמורות יותר, אשפוז8,9. הראיות הוא מעורב-או לא שימוש קסדה מפחיתה את המחירים של פציעה בצוואר8 ולכמת אף של מחקרים אפידמיולוגיים מצוטט היבטים של הקסדה מתאימה. בהתחשב בעובדה לפציעה בצוואר, רכיבה על אופניים נוטה להיות מזוהה עם תאונות חמורות יותר, להתאים את הקסדה הזו לא נבדקה באפידמיולוגיה פציעה בצוואר, שיטות לבחינת פגיעת ראש וצוואר הם בעלי ערך במחקר ביו-מכני. שיטות נסיוניות כזה יכול לשמש במחקרים ביו-מכני המשלימים מחקרים אפידמיולוגיים, אשר לא יכול לשלוט כל המקרים חומרת הפגיעה או קסדה מתאימה.

בעבודתנו, פותחה שיטה של הפיקוח על תנועות יחסיות בין הראש קסדה במהלך השפעה. היכולת לפקח או לא עובר הקסדה על הראש יכול לתת תובנות בעלות ערך לתוך הקסדה יציבות והן חשיפה של הראש לא מוגן לפגיעה במהלך השפעה. במחקר חוקרים הקסדה מתאימה, הקסדה יציבות וחשיפה ראש הם יקר במיוחד בהערכת הביצועים קסדה. בניגוד הקשורות בעבודה, השפעה שונה של fit תרחישי שימת דגש על הקסדה מגוונת מיצוב גם ייבדק.

כיום, הקסדה הנכון מתאים הוא סובייקטיבי, מוגדרים nonspecifically. באופן כללי, הקסדה טוב להתאים מאופיין על ידי יציבות והמיקום. הקסדה צריכה להיות עמידים בפני תנועה מאובטחת פעם על הראש, רצוי למקם כך הגבות שאינם מכוסים ועל המצח לא חשוף יתר על המידה. יתר על כן, באצבע אחת כרוחב החלל צריך להתאים בין הסנטר ו צ'ינסטראפ3 מדדים של הקסדה לכימות להתאים אינם נרחבת; מלבד כוח, שיטות מותר להשוות את הקסדה מתאימה המבוסס על השוואה בין הגיאומטריה הראש וקסדה. שיטה אחת כזו היא הקסדה מתאימה האינדקס המוצע על ידי. Ellena et al. 10. השיטה המוצעת שלנו לכימות הקסדה בכושר, בכושר כוח חיישנים, יוצר אמצעי אובייקטיבי להשוות בין תרחישים שונים הקסדה מתאימה הצורה של הממוצע וסטיית התקן של הכוחות המופעל על הראש. שאלה יתאימו לכפות ערכים מייצגים ההידוק של קסדה, כמו גם את הווריאציה הלוחצת מנוסים על הראש. חיישנים אלה מספקים השוואה כימות של כוחות זה יכול להיעשות בין תרחישים שונים מתאים. קסדה התאמה הדוקה מאובטח יראו כוחות גבוה יותר בזמן קסדה רופף יראו כוחות. שיטה זו של כוח מתאים מדידה דומה האינדקס מתאים הממוצע המוצע על ידי Jadischke5. עם זאת, השיטות של Jadischke לנצל סרט רגיש ללחץ. חיישנים אופטיים שאנו מציגים מאפשרים מדידה פולשני של כוח מתאים סביב הראש או קסדה.

להסמכה של קסדות, קסדה מאובטח על headform שעברו אינסטרומנטציה, שגייסה ואז לגובה מסוים יוסרו. הראש ואת הקסדה כפוף ואז ירידה נפילה חופשית על גבי סדן בעת הקלטת ההאצות של סמנים ליניארי. אמנם בדרך כלל לא בשימוש בתקני תעשייה קסדה, הראש השלישי היברידית (headform) בעלת הצוואר הרכבה שימשו בעבודה זו, עם מגדל טיפה מודרך כדי לדמות השפעות. בניגוד תקנים זה משתמשים בדרך כלל קינמטיקה ליניארי, המערך תאוצה headform מאפשרת גם הקביעה של תנועה מעגלית, פרמטר מפתח בחיזוי הסיכוי של פציעות מוח ' מאטום לשקוף ', כולל זעזוע מוח11 . דרך המדידה של תאוצה לינארית, האצת המסתובבת וגם מהירות, הערכות של פציעת ראש חמורה נקודתית ולא מפוזר יכול להתבצע על-ידי השוואת קינמטיקה לשיטות הערכה פציעה המוצע מבוסס-קינמטיקה מספר בספרות 12 , 13. בעוד headform פותחה במקור עבור בדיקות התרסקות כלי רכב, השימוש בו הקסדה הערכה, הערכת סיכון פגיעת ראש חום ההשפעה היא מתועדת היטב2,14. הגדרת ההשפעה כוללת גם תא המטען בצוואר העליון, המאפשר את הכוחות ואת רגעים הקשורים לפציעה בצוואר כדי למדוד. הסיכון לפציעה בצוואר ואז יכול להיות מוערך על-ידי השוואת הצוואר קינטיקה פציעה הערכת הנתונים מפני פגיעת כלי רכב נתונים12,13.

שיטת מעקב הקסדה תנועה יחסית בראש תוך כדי המכה עם מהירות גבוהה וידאו גם מוצע. שיטות כמותיות לא קיימת כעת, כדי להעריך את הקסדה יציבות תוך כדי המכה. תקן קסדת אופניים15 ועדת בטיחות המוצר לצרכן (CPSC) מצריך בדיקת יציבות לפי מיקום, אבל הוא לא נציג של השפעה. יתר על כן, או לא הקסדה יורד על headform היא התוצאה היחידה נמדדת במבחן. ללא קשר חשיפה של הראש לפגיעה, קסדה עדיין עשוי לעבור כל עוד זה נשאר headform את במהלך הבדיקות. השיטה המוצעת של מעקב אחר תנועה הקסדה הדומה הקסדה מיקום האינדקס (מדד מחירי הבתים של)15 , מודד את המרחק בין הקצה של קסדה על המצח. הזחה הראש-הקסדה הזאת, מתבצע מעקב אחר באמצעות קטעי וידאו במהירות גבוהה לאורך כל השפעה על מנת לקבל ייצוג של יציבות הקסדה וחשיפת הראש תוך כדי המכה. באמצעות שינוי צורה קווית ישירה (DLT)16 ושיטות יחיד ערך הפירוק (רובה צלפים דרגונוב)17 , סמנים הנמצאים במעקב של שתי מצלמותכדי לקבוע את מיקומי נקודות ב מרחב תלת-ממדי ולאחר מכן העקירה היחסי בין הקסדה לבין הראש.

מספר פרמטרים חומרת ובכושר ההשפעה נחקרות. התרחישים ההשפעה כוללים שתי מהירויות ההשפעה, שניים להשפיע על משטחים סדן, השפעות על הגוף-הראשון והן ראשה. בנוסף משטח סדן שטוח טיפוסי, השפעה סדן בזווית גם מדומה לזירוז רכיב משיקי כוח. השפעה פלג-הראשון, בניגוד השפעה ראשה, נכלל להדמיית תרחיש שבו הכתף של הרוכב משפיעה על הקרקע לפני הראש, באופן דומה הופיעה בעבודה קודמת18. לבסוף, נחקרות תרחישים אלה ארבעה הקסדה מתאימה: בהתקף, מתאים מנופחים, התאמה לפנים, התאמה לאחור. בניגוד העבודות הקודמות, מיצוב הקסדה על הראש היא פרמטר ובדוקים, כמו גם קסדה התאמה ושינוי קסדה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הקסדה מתאימה תרחישים סידור

  1. הגדר מתאים תרחישים שילמדו על מבחן אנתרופומטרים התקן ראש וצוואר (50th השלישי היברידית אחוזון זכר) עם היקף ראש של 575 מ.
    הערה: דוגמה של ארבעה תרחישים בכושר מוצג בטבלה 1 עם הקסדה תפקידים המתאימים באיור 1. התרחישים בכושר קדימה ואחורה היו מבוססות על הגדרות השימוש הנכון הקסדה ממחקרים אפידמיולוגיים קודמים, שציינה עמדה נכונה את הקסדה לא מכסה את הגבות או לחשוף את המצח 3.
  2. עבור כל תרחיש, מארק לכל תפקיד הקסדה על headform כדי להבטיח התרחיש הקסדה מתאימה באופן עקבי חוזרת.
  3. להשתמש CPSC מוסמך קסדה, זמינים בגדלים גדולים במיוחד ואוניברסלי, מתאים כל תרחישי.
    הערה: על פי המדריך מתאים יצרן מסופקים, מידה אוניברסלי ביותר כראוי מתאים היקף headform.
    1. , מתאים כל תרחיש, ולשמור על אחרים כושרם פרמטרים עקבית. באופן ספציפי, להדק את רצועת הסנטר לעזוב את אצבע אחת בערך כרוחב החלל מתחת לסנטר ולא יד-להדק את החוגה מתכווננת כדי לשמור על התאמה מאובטח.

2. מתאים כוח מדידה

  1. סדר חמש להתאים חיישנים על העור של headform, ממוקם בחלק הקדמי, אחורה, שמאלה, למעלה וימינה ( איור 2).
    הערה: החיישנים הם גירסה שונה של בראג פומפיה מתמרים כוח שפותחו במסגרת מחקר קבוצה 19 , 20 , 21 , 22, אופטימיזציה למדידת כוחות מתאים מעל בטווח של 0 עד 50 ש החיישנים ששונה יש עובי של קוטר של 2.6 מ"מ ו 14 מ"מ בהתאמה.
  2. מקבלים התייחסות מדידה עם מתמרים headform אל – חום תחת עומס אין. לקחת מדידה זו התייחסות לפני כל מדידה כוח מתאים.
    3. S
  3. המקום הקסדה על הנתונים כוח headform ולמדוד עבור 3 בשיעור של 2.5 קילו-הרץ. חזור על הזהה לתרחיש בכושר שש פעמים עבור מדידות חוזרות ונשנות-
  4. חוזר לאותו תהליך המדידה מתאים כל תרחישי.
  5. המר גל shift נתונים כדי לאלץ את המידות על-ידי הכפלת נמדד אורכי הגל של המתמר הקבוע שנקבע מראש כיול להתאמה כוח מתמר.

3. מגדל טיפה להדמיה ההשפעה

  1. השפעה הדמיית ראש חום על ידי באופן ליניארי המנחה את headform להכות על פני 19 , השפעה 23. ההקשר ספציפיים, כפי שיפורט להלן הוא הציוד הנדרש כדי לעשות את זה.
    1. להרכיב מגדל טיפה מורכבת על gimbal טיפה מתכווננת, על ראש המכשיר מבחן אנתרופומטרים הצוואר, ואת משטח ההשפעה משתנה.
      הערה: הרכבה הכולל ירידה בנפח גדול הוא כ-11 ק ג. המסה נוסף של חשבונות gimbal להדרת גוף האדם מלא כמו מסת הגוף יעיל יותר לדמות של ההשפעה מציאותי 24.
    2. תאוצה חד צירי לארגן 9 ב 3-2-2-2 תצורה בתוך headform כדי לאפשר ליניארי והאצות זוויתי של headform שיקבע מרכז הכובד 25.
    3. לארגן שער מהירות נבנו על המגדל ההשפעה כדי למדוד את מהירות פגיעה מיד לפני הפגיעה.
  2. לאסוף ראש נתוני כוח/רגע האצת והצוואר באמצעות מערכת רכישת נתונים. לסנן מתחים אנלוגי, לטעום-100 קילו-הרץ עבור כל הערוצים. לפני מערכת רכישת נתונים, כוללים מסנן יעברו החלקה חומרה עם פינה תדירות של 4 קילו-הרץ 26.
  3. לארגן את תרחיש הפגיעה.
    1. עבור כל ההשפעות, להסיר את מגיני מרפקים כדי לאפשר נראות טוב יותר במהלך ההצעה מעקב. השפעת מגן השמש תוך כדי המכה ההנחה תהיה זניחה בשל הקשר שלה רופף.
    2. לארגן כל טיפות להשפיע על המצח. מדובר במיקום משותף השפעה אופניים 27, למרות גם ניתן היה לדמות תרחישים נוספים.
    3. הדמיית שישה תרחישים השפעה שונה על ידי שינוי להשפיע על מהירות ההשפעה השטח, השפעות על ראשה או פלג-הראשון לפי טבלה 2-
    4. העלה headform לגובה המתאים, המקביל שצוין המהירות. זרוק את headform גובה מתאים, בדרך כלל 0.82 מ', 1.83 מ', כדי להשיג מהירויות של 4 m/s ו- 6 m/s, בהתאמה.
      הערה: להוסיף גובה לפי הצורך כדי להתגבר על הפסדים חיכוך. שני המהירות של 4 m/s ו- 6 m/s יכולה להיבחר מבוסס מחוץ לספרות ותקנים קודמים 28.
    5. לארגן את פני השטח של השפעה.
      1. סדר או שטוח או 45° זווית סדן ( איור 4). הסדן שטוחה המדמה נופל על משטח שטוח, בעוד הסדן בזווית מדמה השפעות עם רכיב משיקי מהירות.
      2. מכסים שני המשטחים של סדנים הקלטת שוחקים כדי לדמות של משטח אספלט. להתאים את מיקום סדן כנדרש בין השפעות על מנת להבטיח הקסדה להיפגע קשר רק משטח שטוח של הסדן.
  4. לארגן את מגדל טיפה לפגיעה ראשה או פלג-הראשון. הדמיית השפעות על ראשה והן פלג-הראשון, עם השפעות הגוף דומה משולב טעינת תצורה ההשפעה הציג סמית ואח. 18
    1. כדי לדמות בעלת השפעה ראשה, שלא להתאים את מגדל טיפה.
    2. כדי לדמות את הגוף לפגוע בקרקע לפני הראש, מקום בלוק עץ בנתיב של gimbal טיפה. הצב הזה בלוק עץ בגובה כזה כי הראש הוא כ- 25 מ מ בלבד להשפיע על הסדן-פלג-ההשפעה. הראש ואז ימשיך להכות את הסדן באמצעות כיפוף הצוואר רק.
    3. כוללים שכבה של קצף כדי למזער את התנודות של המגדל טיפה ( איור 5).
    4. לעומת השפעות על ראשה, לכוון את הזווית של הצוואר בהשפעות על הגוף-הראשון.
      הערה: התאמה זו זווית הצוואר מאפשר לראש לפגיעה הסדן על המצח לאחר כיפוף, כך ההשפעה מיקום היא להשוות המקרה ההשפעה ראשה ( איור 6). בנוסף השפעות על המצח, תרחיש פלג-הראשון זה בהחלט יהיה רלוונטי בעוד צד משפיע גם כן. בהשפעות על ראשה והן פלג-הראשון, זה מערכת gimbal מאפשר תנועה של הראש והצוואר לאורך המסלול לאחר הפגיעה-
  5. להפעיל את מערכת רכישת הנתונים מצלמות מהירות גבוהה (ראו סעיף 4), ירידה של headform בו זמנית. לחזור על אותה השפעה של תצורת תרחיש מתאים 3 פעמים עם קסדות חדש בכל פעם.
    הערה: מצלמות מהירות גבוהה ביותר יהיה צורך להגדיר במקביל המגדל טיפה, מפורט בסעיף 4.
  6. נושא כל אחד התרחישים בכושר ארבעה לכל אחד התרחישים 6 השפעה שונה. לבצע סך של 72 טיפות לאחר 3 ניסויים של כל תצורת.
  7. לאחר תהליך שהנתונים קנטית ו קינטי headform.
    1. מסנן אותות אנלוגיים עבור האצת ואת כוח/רגע לאחר מכן באמצעות מסנן Butterworth 4 th סדר בפוסט עיבוד לפגוש האינדוסנסה לתרגל המוצע 26. לסנן ההאצות של סמנים ראש וכוחות הצוואר לפי הערוץ בתדר מחלקה (CFC) 1000. לסנן הצוואר רגעים לפי CFC 600.

4. תנועה לכידה באמצעות מהירות גבוהה מערכת Dual מצלמה

הערה: עמדות סמן ההקלטה ממצלמות מהירות גבוהה שני לאפשר סמן תלת-ממדי עמדות נקבע עם שיטת DLT 16 ב עיבוד דפוס. כדי לקבוע את הראש-הקסדה displacements, לעקוב אחר סמנים על ' headform ' והן הקסדה תוך כדי המכה.

  1. לארגן במהירות גבוהה מצלמות סביב המגדל טיפה.
    1. סדר שתי מצלמות מהירות גבוהה סביב הירידה מגדל לתמונות לכידת מסונכרנים של התנועה הקסדה ואת headform תוך כדי המכה.
      1. להציב מצלמה מאסטר לצד של המגדל טיפה ומניחים מצלמה עבד כ 45° מתבנית הבסיס ( איור 7). הגדרת אור W 250 בין מצלמות כדי לאפשר חשיפה מספקת.
  2. להגדיר מהירות גבוהה מצלמות.
    1. Equip כל מצלמה עם 50 מ מ f/1.4 או עדשת מקרו f/2.0 100 מ מ, בהתאם לתצוגה של שדה נדרש. להגדיר את הפתחים על העדשה ב- f/8.0.
      הערה: זה צמצם מאפשר מיקוד מספיק חדות ב עומק השדה הרצוי. שדה הראייה הנדרשת נע בין 30-60 ס מ, בהתאם לתרחיש ההשפעה.
    2. להגדיר את שתי המצלמות להקליט 1280 x 800 פיקסלים בקצב מסגרת של 1000 מסגרות לכל השני או מהירה יותר. לכן, הפעם חשיפה מקסימלית לכל מסגרת תהיה 600 µs.
    3. לסנכרן שתי מצלמות, מסגרות, השעון הפנימי. להגדיר גורם מפעיל כך שתי המצלמות להפעיל בו זמנית.
  3. לכייל את החלל על ידי לקיחת תמונה דוממת של מסגרת כיול של כל מצלמה.
    הערה: עבור שיטת טרנספורמציה לינארית ישירה (DLT), השטח חייב להיות בתחילה מכויל.
    1. להעביר כלוב כיול עם 17 מיקומי נקודות כיול ידוע לתוך שדה הראייה של שתי המצלמות ולקחת תמונה אחת של כל מצלמה. מינימום של 11 הנקודות נפוצות חייבים להיות גלויים של שתי המצלמות.
    2. למצוא את הקואורדינטות דו-ממדית של כל סמן עם תוכנת מעקב.
      הערה: קואורדינטה גדולה מדידה המכונה (CMM) קובע את מיקומי נקודות של הכלוב כיול לפני הכיול DLT.
    3. באמצעות סדרה של חישובים לבצע סמני כיול ' קואורדינטות (המכונה גם DLT) 16, להפוך כל שני מיקומים סמן תלת-ממדי לתוך קואורדינטות תלת מימדי ביחס הכלוב כיול מערכת הקואורדינטות בעיבוד שלאחר.
  4. לכמת הקסדה הזחה, לאתר את המרחק בין נקודה על המצח headform הקצה, לזכותו של הקסדה באמצעות תוכנת מעקב.
    הערה: בגלל נקודות אלה אינם גלויים של שתי מצלמות, לעקוב אחר קבוצה של שלושה סמנים גלוי על כל אחד את headform, קסדה במקום. הנקודות על המצח ועל הקסדה ניתן אז בעקיפין לעקוב.
  5. מקום ההצעה מעקב סמנים על headform ולקחת תמונת ייחוס עדיין של headform של כל מצלמה.
    1. עבור שיטה זו של סמן עקיף מעקב, לקחת את תמונת ייחוס headform עם כל מצלמה. להבטיח כי תמונת ייחוס זו מורכב שלושה סמנים, סמן הפניה שהוגדרו על הראש.
    2. להגדיל את המרחק בין סמנים באמצעות שלושה מיקומים נקודת התייחסות תוך שמירה על שתי מצלמות ' של נוף.
      הערה: הגדלת המרחק מאפשר דיוק טוב יותר על ידי הפחתת סמן עקיף מעקב הרגישות לאיתור שגיאות. סמני שלושה לאפשר שחזור תלת מימדי של תנועה בפוסט עיבוד, כמו גם הערכת של המיקום המצח.
    3. להחזיק את סמן הפניה בין העיניים על המצח התחתון, סמנים אחרים המפוזרים על פני headform. להבטיח כי אלה שלושה סמנים אחרים ניתן לראות שתי מצלמות לאורך כל השפעה ( איור 8).
  6. למקם ההצעה מעקב סמנים על הקסדה, לצלם סטילס הפניה תמונות של הקסדה מהמצלמה כל כמתואר עבור ההפניה headform (סעיף 4.5).
    1. לוודא ההפניה מורכבת במלונות לפחות ארבעה סמנים מעקב תנועה. להחזיק סמן אחד על החלק התחתון של הקצה הקסדה כהפניה ולהפיץ את סמני שלושה אחרים על הקסדה. ודא שלושה סמנים אלה גלויים של שתי מצלמות לאורך כל השפעה. לקחת תמונה אחת של כל מצלמה עבור ההפניה הקסדה ( איור 9).
  7. להפעיל את מערכת הנתונים רכישת מצלמות מהירות גבוהה, טיפה של headform בו-זמנית כמתואר בסעיף 3.
    הערה: מגדל השחרור יהיה עליך להגדיר במקביל המצלמות במהירות גבוהה. לאחר לקיחת תמונות הפניה, ניתן לבצע משלוח.
    1. סדר הקסדה מתאימה תרחיש. שיא הירידה. אות טריגר המצלמות באופן ידני בעת הפגיעה. לארגן את ההקלטה כך 3 s נרשם לפני על ההדק ו-8 s נרשם לאחר ההדק. ידני סקירה של סוגר את התמונות מצלמה מסונכרן כדי לרסן את ההשפעה רק.

5. הראש-הקסדה סמן מעקב, שלאחר עיבוד

  1. לעקוב אחר סמנים הראש וקסדה ברחבי ההשפעה, באמצעות תוכנה ספציפית המצלמה.
    1. המסלול שש נקודות לפי טיפה: שלושה על הקסדה והן headform ( איור 10). עם התוכנה, לקבוע את הקואורדינטות ארעי דו-ממדי פיקסלים של כל סמן.
  2. להשתמש בשיטת DLT לחישוב קואורדינטות תלת מימדי של סמני מסומנים במהלך הקפיצה.
    הערה: עם נתוני כיול הכלוב כיול, הנתונים טיפה מכל שתי מצלמות, השיטה DLT יכול לקבוע את הקואורדינטות תלת מימדי של הסמנים מסומנים במהלך הקפיצה.
  3. להשתמש בשיטה רובה צלפים דרגונוב (פירוק ערך יחיד) 17 כדי לחשב את הקואורדינטות מימדי תלת-ממדי של הקצה המצח ועל הקסדה headform. ההבדל בין שתי נקודות אלה הוא ראש-הקסדה הזחה.
    1. שימוש בשיטת רובה צלפים דרגונוב כדי להעריך את המיקום של הפניה הצבע על כל הקצה המצח וקסדה headform של הסמנים מסומנים.
    2. השתמש בשיטת רובה צלפים דרגונוב למצוא את מטריצת מעבר שלושה סמנים בין המסגרת התייחסות לכל מסגרת הפרט נפילה. השינוי הזה יכול להיות מיושם כדי למצוא המצח או קסדה ברים מיקומים.
  4. לבצע את המעקב עקיף על הקסדה והן headform. העקירה בין הקצה המצח וקסדה אז יכול להיות במעקב ( איור 11).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מדידת כוח מתאים
מתאים כל תרחיש, מתאים כוח המדידה בוצע לעבר כל חיישן מיקום (איור 12), בוצע מבחן t, בהנחה שונויות, כדי לקבוע מובהקות (p < 0.05). סטיית תקן ממוצעת על פני כל המדידות היה ± 0.14 כוחות בכושר גבוה ש לציין התאמה הדוקה.

הראש קנטית ונתונים קינטי הצוואר
תוצאות תאוצה לינארית ראש תאוצה זוויתית ראש, ראש מהירות זוויתית, בצוואר העליון כוח, הרגע בצוואר העלי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

כאן, שיטות החקירה הקסדה מתאימה בראש חום מדומה, השפעות מוצגים. הקסדה מתאימה הייתה לכמת עם חיישנים כוח מתאים, ההשפעות היו מדומה עם ATD headform, הצוואר על מגדל טיפה מודרכים, הקסדה התנועה היה במעקב עם וידאו במהירות גבוהה. תרחישים שונים ההשפעה היו מדומים תחת תרחישים שונים כושרם לחקור את ההשפעות על צעדים ביו-מכני של הקסדה מתאימה.

החיישנים הקסדה מתאימה מסוגלים להבחין בין הבדלים בכושר כוחות בין תרחישים שונים הקסדה מתאימה (איור 12). מגמות בכושר הכוחות בין תרחישים בכושר לא...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים יש אין התנגשויות לחשוף, לא עומדים לזכות כלכלית מהפרסום של עבודה זו.

תודות

אנו להכיר בהכרת תודה מימון מדעי הטבע ואת המועצה מחקר הנדסי (NSERC) של קנדה (גילוי מענקים 435921), קרן בטיחות ספורט Pashby (2016: RES0028760), קרן מחקר בנטינג (גילוי זוכה פרס 31214), (NBEC inc... קנדה), הפקולטה להנדסה, המחלקה להנדסת מכונות-באוניברסיטת אלברטה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Hybrid III HeadformHumanetics או Jasti-UtamaN/Aאחוזון 50 ATD, לסימולציית השפעה
Hybrid IIINeck Humanetics או Jasti-UtamaN/Aאחוזון 50 ATD, לסימולציית פגיעה
התמחויות מדידתמדי תאוצה ליניאריים64C-2000-360למדידת תא
חיישן mgעומס צוואר עליוןN6ALB11Aלמדידת עומס צוואר
מחקר ראייתמצלמה במהירות גבוההv611ללכידת תנועה
עדשת מצלמהקארל זייסN/A50 מ"מ f1/.4, ללכידת תנועה
עדשת מצלמהקארל זייסN/A100 מ"מ f/2.0, ללכידת תנועה
קסדת אופנייםפעמוןN/A
מערכת רכישת נתוניםחוצה לאומית מכשיריםPXI 6251לרכישת אותות היברידיים III
Impact Drop Towerאוניברסיטת אלברטהN/Aתוכנן בהתאמה אישית, להדמיית אימפקט
חוקר אופטיסיבים חכמים בע"מN/ASmartScan, למדידת כוח חיישן אופטי
Fit Force Sensorאוניברסיטת אלברטהN/Aתוכנן בהתאמה אישית, למדידת כוחות התאמת קסדה
עומס ראש תא Head

מקורות

  1. Thompson, D. C., Rivara, F. P., Thompson, R. S. Effectiveness of Bicycle Safety Helmets in Preventing Head Injuries: A Case-Control Study. JAMA. 276 (24), 1968-1973 (1996).
  2. Cripton, P. A., Dressler, D. M., Stuart, C. A., Dennison, C. R., Richards, D. Bicycle helmets are highly effective at preventing head injury during head impact: Head-form accelerations and injury criteria for helmeted and unhelmeted impacts. Accid. Anal. Prev. 70, 1-7 (2014).
  3. Lee, R. S., Hagel, B. E., Karkhaneh, M., Rowe, B. H. A systematic review of correct bicycle helmet use: how varying definitions and study quality influence the results. Inj. Prev. 15 (2), 125-131 (2009).
  4. Chang, L. -T., Chang, C. -H., Chang, G. -L. Fit effect of motorcycle helmet - A finite element modeling. JSME Int. J. Ser. Solid Mech. Mater. Eng. 44 (1), 185-192 (2001).
  5. Jadischke, R. Football helmet fitment and its effect on helmet performance. Wayne State Univ. Theses. , Available from: http://digitalcommons.wayne.edu/oa_theses/176 (2012).
  6. Klug, C., Feist, F., Tomasch, E. Testing of Bicycle Helmets for Preadolescents. IRCOBI Conf. Proc. , Available from: https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437 (2015).
  7. McIntosh, A. S., Lai, A. Motorcycle Helmets: Head and Neck Dynamics in Helmeted and Unhelmeted Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 14 (8), 835-844 (2013).
  8. Olivier, J., Creighton, P. Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Epidemiol. 46 (1), 278-292 (2017).
  9. Rivara, F. P., Thompson, D. C., Thompson, R. S. Epidemiology of bicycle injuries and risk factors for serious injury. Inj. Prev. 3 (2), 110-114 (1997).
  10. Ellena, T., Subic, A., Mustafa, H., Pang, T. Y. The Helmet Fit Index - An intelligent tool for fit assessment and design customisation. Appl. Ergon. 55, 194-207 (2016).
  11. Takhounts, E. G., Craig, M. J., Moorhouse, K., McFadden, J., Hasija, V. Development of Brain Injury Criteria (BrIC). Stapp Car Crash J. 57, 243-266 (2013).
  12. Eppinger, R., Sun, E., et al. Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. , (1999).
  13. Mertz, H. J., Irwin, A. L., Prasad, P. Biomechanical and scaling bases for frontal and side impact injury assessment reference values. Stapp Car Crash J. 47, 155(2003).
  14. Newman, J. A., Beusenberg, M. C., Shewchenko, N., Withnall, C., Fournier, E. Verification of biomechanical methods employed in a comprehensive study of mild traumatic brain injury and the effectiveness of American football helmets. J. Biomech. 38 (7), 1469-1481 (2005).
  15. CPSC. Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. , (1998).
  16. Miller, N. R., Shapiro, R., McLaughlin, T. M. A technique for obtaining spatial parameters of segments of biomechanical systems from cinematographic data. J. Biomech. 13, 535-547 (1980).
  17. Arun, K. S., Huang, T. S., Blostein, S. D. Least-Squares Fitting of Two 3-D Point Sets. IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 9 (5), 698-700 (1987).
  18. Smith, T. A., Halstead, P. D., McCalley, E., Kebschull, S. A., Halstead, S., Killeffer, J. Angular head motion with and without head contact: implications for brain injury. Sports Eng. 18 (3), 165-175 (2015).
  19. Butz, R., Dennison, C. In-fibre Bragg grating impact force transducer for studying head-helmet mechanical interaction in head impact. J. Light. Technol. 33 (13), 8(2015).
  20. Butz, R. C., Knowles, B. M., Newman, J. A., Dennison, C. R. Effects of external helmet accessories on biomechanical measures of head injury risk: An ATD study using the HYBRIDIII headform. J. Biomech. 48 (14), 3816-3824 (2015).
  21. Dennison, C. R., Wild, P. M. Superstructured fiber-optic contact force sensor with minimal cosensitivity to temperature and axial strain. Appl. Opt. 51, 1188-1197 (2012).
  22. Dennison, C. R., Wild, P. M. Sensitivity of Bragg gratings in birefringent optical fibre to transverse compression between conforming materials. Appl. Opt. 49, 2250-2261 (2010).
  23. Knowles, B. M., Yu, H., Dennison, C. R. Accuracy of a Wearable Sensor for Measures of Head Kinematics and Calculation of Brain Tissue Strain. J. Appl. Biomech. 33 (1), 2-11 (2017).
  24. Nightingale, R. W., McElhaney, J. H., Richardson, W. J., Myers, B. S. Dynamic responses of the head and cervical spine to axial impact loading. J. Biomech. 29, 307-318 (1996).
  25. Padgaonkar, A. J., Krieger, K. W., King, A. I. Measurement of Angular Acceleration of a Rigid Body Using Linear Accelerometers. J. Appl. Mech. 42 (3), 552-556 (1975).
  26. SAE. J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. , Society of Automotive Engineers. (2014).
  27. Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. Bicycle-related head injury: a study of 86 cases. Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).
  28. Fahlstedt, M., Baeck, K., et al. Influence of Impact Velocity and Angle in a Detailed Reconstruction of a Bicycle Accident. Proc. 2012 Int. IRCOBI Conf. Biomech. Impacts. , Available from: https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473 787-799 (2012).
  29. Newman, J. A. A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT). IRCOBI Conf. Proc. , (1986).
  30. Newman, J. A., Shewchenko, N., Welbourne, E. A proposed New Biomechanical head injury assessment function - the maximum power index. Stapp Car Crash J. 44, 215-247 (2000).
  31. NOCSAE. Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. , (2012).
  32. Cobb, B. R., MacAlister, A., Young, T. J., Kemper, A. R., Rowson, S., Duma, S. M. Quantitative comparison of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headform shape characteristics and implications on football helmet fit. Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 229 (1), 39-46 (2015).
  33. Cobb, B. R., Zadnik, A. M., Rowson, S. Comparative analysis of helmeted impact response of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headforms. Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 230 (1), 50-60 (2016).
  34. de Jager, M., Sauren, A., Thunnissen, J., Wismans, J. Global and a Detailed Mathematical Model for Head-Neck Dynamics. Proc. Stapp Car Crash Conf. 40, 269-281 (1996).
  35. Aare, M., Halldin, P. A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 4 (3), 240-248 (2003).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

שימור התאמת קסדהסימולציית פגיעת ראשמכשיר בדיקה אנתרופומטרימצלמות מהירות גבוההתאוצת דגם ראשמומנט כוח צווארמדידת שימור קסדהמדדי פגיעה ביומכניתכיול מהירות פגיעהבדיקות במגדל הפלה
מיטת הבדיקה לבחון את הקסדה מתאימה, שמירה ואמצעים Biomechanical הראש ופציעה הצוואר להשפעה מדומה
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.