테스트 침대 헬멧 적합 및 보존 및 머리와 목 부상 시뮬레이션된 영향의 Biomechanical 측정 검사

요약

인체 머리와 목에 사용 하 여, 광섬유 기반 맞춤 트랜스듀서, 머리 가속 및 목 힘/순간 트랜스듀서, 배열 하 고 듀얼 높은 속도 카메라 시스템, 우리가 제시 헬멧 보존에 biomechanical 효과 공부 하 고 테스트 베드 머리와 목 상해 보조 머리 영향의 측정 한다.

초록

전통적인 지혜와 국제 헬멧 테스트 및 인증 표준에서 언어 것이 좋습니다 적절 한 헬멧에 맞는 영향 동안 보존 영향 이용한 부상에서 헬멧 착용을 보호에 중요 한 요소입니다. 이 원고는 인체 시험 장치 (ATD) headform 가속 변환기의 배열 시뮬레이션된 helmeted 영향의 분석을 통해 다른 헬멧에 맞는 시나리오에서 영향 이용한 부상 메커니즘을 조사 하 고 목에 힘을 목표로 / 순간 변환기, 듀얼 고속 카메라 시스템, 그리고 헬멧 맞춤 힘 센서에서 광섬유 브래그 격자 기반 연구 그룹에서 개발. 미치는 영향을 시뮬레이션 하는 계측된 headform과 유연한 목 모 루에 선형 가이드 레일을 따라가. 테스트 베드 8.3 m/s, 영향 표면에 평평 하 고 각도에 속도 머리 충격 시뮬레이션을 수 있습니다. headform 충돌 헬멧은 고 헬멧 위치 인덱스 또는 헬멧 크기 컨텍스트 특정 조정 함으로써 여러 맞는 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 계량 헬멧 보존, 머리에 헬멧의 움직임 게시물 임시 이미지 분석을 사용 하 여 정량 이다. 머리와 목 부상 잠재적인 계량, biomechanical 측정 headform 가속 및 목 힘/순간에 따라 측정 됩니다. 설립된 인간의 허용 곡선, 비교를 통해이 biomechanical 측정 심각한 생명을 위협 하거나 가벼운 확산 뇌 손상의 위험을 예측할 수 있습니다 그리고 osteoligamentous 목 부상. 우리의 지식, 제시 시험대 맞는 헬멧 및 보존 머리와 목 상해에 biomechanical 효과 평가 하기 위해 특별히 개발 된이 처음 이다.

서론

가장 역학 증거 제안 자전거 헬멧 모든 연령대¹사이클에 대 한 머리 부상에 대 한 보호 기능을 제공 합니다. Biomechanical 문학 helmeted 머리 격려 상대적으로 덜 심각한 머리/뇌 손상 보호 (유엔 helmeted) 헤드²상대적인 영향을 보조 하 고 일관 된 테마를 제공 합니다. 일부 연구 가난한 헬멧 맞는 머리 부상³, 헬멧은 가장 효과적인 때 제대로 맞게 암시의 위험 증가와 관련을 나왔다. 좋은 헬멧 맞춤을 정의 하는 데 사용 하는 기준에 따라 잘못 된 헬멧 사용 helmeted 사이클³중 64%로 높은 것으로 밝혀졌다. 역학 증거 맞는 그 헬멧은 심각도 또는 영향에 머리 부상의 가능성에 관련 된 제안에 불구 하 고는 최소한의 실험적인 작품 평가 제어 된 실험실 설정에서 올바른 헬멧 적합 여부 또는 헬멧 보존 상해의 biomechanical 측정에 상당한 효과가 있다. 한 연구 조사의 유한 요소 모델⁴시뮬레이션 helmeted 영향 동안 오토바이 헬멧 크기 효과 관련. 다른 관련 연구 조사 실험 영향⁵ 축구 헬멧에 맞는....

프로토콜

1. 헬멧에 맞는 시나리오 배열

1. 정의 시나리오 공부를 해야 인체 시험 장치 머리와 목 (하이브리드 III 50 백분위 수) 575 m m의 머리 둘레에 맞게.
   참고: 4 개의 맞는 시나리오의 예 표 1에 헬멧 위치 그림 1에 표시 됩니다. 앞뒤로 맞는 시나리오 정의 눈 썹을 덮고 안이나이 마 ³ 노출로 적절 한 헬멧 위치 지정 이전의 역학 연구에서 정확한 헬멧 사용의 기반으로 했다.
2. 각 시나리오에 대 한 표시에 맞는 헬멧 시나리오 지속적으로 반복 되도록 headform 각 헬멧 위치.
3. CPSC 인증된 헬멧, 보편적이 고 대형 크기에서 사용할 수 있는 모든 시나리오에 맞게 사용.
   참고: 제조업체 제공 맞춤된 가이드에 따르면 보편적인 크기 가장 적절 하 게 맞는 headform 둘레.
4. 각 시나리오 맞는, 계속 다른 맞는 일관 된 매개 변수. 특히, 턱 아래 약 1 개의 손가락 폭을 두고 손을 강화 맞는 보안을 유지 하기 위해 조정 가능한 다이얼을 스트랩 조입니다.

....

결과

맞추기 힘 측정
각 시나리오에 맞는에 맞는 힘 측정 각 센서 위치 (그림 12)에서 수행 하 고 의미를 결정 하는 t-검정, 표본, 가정 수행 되었다 (p < 0.05). 모든 측정에서 평균 표준 편차는 ± 0.14 N. 등 맞추기 힘 더 단단한 적합을 나타냅니다.

운동학 머리와 목 운동 데이터
결과 머리 선형 가속, 머리 각 가속도, 머리 각 속도, 상단 목 힘, 및 일반적인 드롭에서 상단의 목 순간 ( 그림 17을 통해그림 13 ) 표시 됩니다. 결과 값은 x, y및 z, 방향.......

토론

여기, 수사 헬멧에 대 한 방법이 시뮬레이션된 helmeted 머리 영향 제시에 적합. 헬멧에 맞는 맞춤된 힘 센서와 계량 했다, 영향 ATD headform과 가이드 드롭 타워에 목 시뮬레이션 했다 그리고 헬멧 운동 고속 비디오 추적 했다. 다른 영향 시나리오 맞는 헬멧의 biomechanical 측정에 미치는 영향을 조사 하기 위해 다른 맞는 시나리오에서 시뮬레이션 했다.

헬멧에 맞는 센서 다른 헬멧에 맞는 시나리오 (그림 12) 맞는 세력 차이 구별 할 수 있다. 다른 맞는 시나리오 사이 맞는 세력 동향 헬멧 성능 강력 하 게 연결 되지 않습니다. 헬멧 빈약한 안정성 (예: 이전 버전과 맞는, 그림 1에서 같이)에 맞게 상당히 낮은 맞는 세력을 전시 하는 것으로 예상 된다. 헬멧 운동 (뒤 맞는 그림 19

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Hybrid III Headform	Humanetics 또는 Jasti-Utama	N/A	50번째 백분위수 ATD, 충격 시뮬레이션용
Hybrid III Neck	Humanetics 또는 Jasti-Utama	N/A	50번째 백분위수 ATD, 충격 시뮬레이션용
선형 가속도계	측정 전문 분야	64C-2000-360	머리 가속도 측정용
상부 목 로드셀	mg 센서	N6ALB11A	목 하중 측정용
고속 카메라	Vision Research	v611	모션 캡처용
카메라 렌즈	Carl Zeiss	N/A	50mm f1/.4, 모션 캡처
카메라 렌즈	Carl Zeiss	N/A	100mm f/2.0, 모션 캡처용
자전거 헬멧	Bell	N/A	Traverse
Data Acquisition System	National 인스트루먼트	PXI 6251	하이브리드 III 신호 수집용
헤드 임팩트 드롭 타워	University of Alberta	N/A	임팩트 시뮬레이션을 위한 맞춤 설계
Optical Interrogator	Smart Fibres Ltd.	N/A	SmartScan, 광학 센서 힘 측정용
Fit Force Sensor	University of Alberta N	/A	헬멧 착용력 측정용 맞춤 설계