Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

अमेरिकी फुटबॉल हेलमेट के लिए संशोधित ड्रॉप टॉवर प्रभाव परीक्षण

Published: February 19, 2017 doi: 10.3791/53929
Automatic Translation
1,2, 1, 3, 1, 2,4
1Agricultural and Biological Engineering, Mississippi State University, 2Center for Advanced Vehicular Systems, Mississippi State University, 3Rush Sport Medical, 4Mechanical Engineering, Mississippi State University

Introduction

प्रेरणा
इस संशोधित बूंद टावर परीक्षण विधि का मुख्य लक्ष्य अधिक बारीकी से अमेरिकी फुटबॉल हेलमेट प्रणाली के मैदान पर प्रभावों का प्रतिनिधित्व करते हैं और बढ़ाया सुरक्षा मानकों को बढ़ावा देना है। entailed परीक्षण विधि हेलमेट व्यवस्थित प्रतिक्रिया को प्रभावी ढंग से हिलाना रोकथाम के लिए बढ़ाया टोपी विकसित करने की जरूरत के बारे में ज्ञान प्रदान कर सकते हैं। concussions की घटना लगातार ग्रस्त है ऐसे अमेरिकी फुटबॉल संपर्क के रूप में खेल,। संयुक्त राज्य अमेरिका अकेले में, खेल से संबंधित concussions हर साल 1.6 3.8 मिलियन करने के लिए बार हो जाने का अनुमान किया गया है। 1 एक फुटबॉल खिलाड़ी 1,500 से अधिक सिर प्रभावों हर मौसम हो सकता है। 2, 3 सबसे प्रभावों की भयावहता उप concussive हो सकता है, इन प्रभावों का संचय एक प्रभाव प्रेरित neurodegenerative पुरानी दर्दनाक मस्तिष्क विकृति (सीटीई) के रूप में जाना जाता बीमारी के कारण लंबे समय तक मस्तिष्क क्षति हो सकती है। 4सीटीई मस्तिष्क में ताऊ प्रोटीन की एक buildup से जुड़ा हुआ है, स्मृति हानि, व्यवहार और व्यक्तित्व परिवर्तन, पार्किंसंस सिंड्रोम, और भाषण और चाल असामान्यताएं है कि कभी कभी आत्महत्या के लिए प्रेरित किया है के लिए अग्रणी। 5 फुटबॉल हेलमेट पिछले 15 वर्षों में कुछ तकनीकी प्रगति की है, लेकिन आज भी सबसे उन्नत हेलमेट पूरी तरह से हेलमेट पर घटना बलों के सभी कम नहीं है और इसलिए, एथलीटों अभी भी concussions उठाना। Bartsch एट अल द्वारा किए गए एक अध्ययन। 6 से पता चला है कि कई मामलों में सिर प्रभाव खुराक और सिर पर चोट के जोखिम, जबकि पहने पुरानी Leatherhead हेलमेट व्यापक रूप से इस्तेमाल 21 वीं सदी हेलमेट पहने हुए उन लोगों के बराबर थे फुटबॉल हेलमेट के डिजाइन और परीक्षण मानकों में सुधार की आवश्यकता को दर्शाता हुआ। विशेष रूप से, NOCSAE प्रमाण पत्र 7 faceguard की आवश्यकता नहीं है हेलमेट के लिए ड्रॉप परीक्षण में शामिल किया जाना है। टी से जोड़ा कठोरतावह हेलमेट से जुड़े faceguard नाटकीय रूप से समग्र यांत्रिक प्रतिक्रिया बदल जाएगा। वर्तमान अध्ययन के लिए एक विधि पर जोर देता है और अधिक मजबूत हेलमेट सुरक्षा मानकों कि एक प्रेरणा शक्ति के रूप में सेवा सुरक्षित हेलमेट डिजाइन को बढ़ावा देने के लिए प्रदान करने के लिए।

पृष्ठभूमि
सिर पर चोट मेट्रिक्स
सटीक जैविक concussions से संबंधित तंत्र अज्ञात रहते हैं। ज्यादा काम विभिन्न चोट मैट्रिक्स द्वारा सिर पर चोट tolerances यों करने के प्रयास में किया गया है, वहीं असहमति इन मानदंडों के बारे में जैव चिकित्सा समुदाय में उत्पन्न हो गई है। रैखिक त्वरण, बारी-बारी से त्वरण, प्रभाव अवधि, और आवेग: ये चोट तंत्र कई संस्थाओं से संबंधित करने वाले हैं। 8, 9, 10, 11 कई चोट मानदंड रैखिक त्वरण के एक उपाय के रूप में एक हिलाना परिभाषित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। वेन स्टेट सहिष्णुता वक्र (WSTC) 12, 13, 14 बनाम प्रभाव अवधि रैखिक त्वरण के लिए एक सीमा वक्र सीमा को परिभाषित करने से एक ललाट प्रभाव के दौरान मोटर वाहन दुर्घटनाओं के लिए खोपड़ी में फ्रैक्चर भविष्यवाणी करने के लिए विकसित किया गया था। WSTC ऐसे गंभीरता सूचकांक (एसआई) के रूप में 11 अन्य चोट मापदंड के लिए आधार के रूप में सेवा की है और सिर पर चोट कसौटी (एचआईसी), 15 जो दो सबसे अधिक इस्तेमाल किया मानदंड हैं। एसआई और एचआईसी दोनों उपाय के प्रभाव गंभीरता रैखिक त्वरण समय प्रोफाइल की भारित integrals पर आधारित है। इन मानदंडों रैखिक त्वरण के लिए थ्रेसहोल्ड को परिभाषित करते हैं, इस तरह के अन्य मानदंडों के प्रमुख प्रभाव पावर सूचकांक के रूप में, बारी-बारी से त्वरण के लिए खाते में प्रस्तावित किया गया है। 8, 10, 16 आज हेलमेट परीक्षण मानकों अक्सर एक चोट वेन स्टेट पर आधारित कसौटी का उपयोगlerance वक्र (अर्थात् एचआईसी या एसआई) या चोटी त्वरण कसौटी या दोनों कुछ मामलों में। कुछ संशोधनों के मानक मापदंड प्रदर्शन करने के लिए कोणीय त्वरण जोड़ने की जरूरत है कर रहे हैं, रैखिक त्वरण आधारित मानदंड प्रमुख रहते हैं।

इस अध्ययन में, इस्तेमाल किया मैट्रिक्स रिश्तेदार सुरक्षा प्रदान की जाती है कि प्रत्येक हेलमेट चोटी परिणामी accelerations, एसआई, और एचआईसी मान रहे थे आकलन करने के लिए। इन मेट्रिक्स के केवल एसआई पर एथलेटिक उपकरण (NOCSAE) फुटबॉल हेलमेट मानकों के लिए मानकों के वर्तमान राष्ट्रीय ऑपरेटिंग समिति में मूल्यांकन के लिए प्रयोग किया जाता है। एसआई निम्नलिखित समीकरण के आधार पर किया जाता है,

1 समीकरण (1)

जहां एक सिर के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र (सीजी) के translational त्वरण है, और टी त्वरण अवधि है। 11, 17 एसआई टी अनुसार गणना की गईओ NOCSAE मानकों 18, जहां गणना परिणामी त्वरण वक्र के साथ एक 4 जी दहलीज द्वारा सीमित है। एचआईसी मूल्यों, निम्न समीकरण द्वारा गणना की गई है

1 समीकरण (2)

जहां एक सिर के तटरक्षक के translational त्वरण है, और टी 1 और 2 टी प्रारंभिक और अंतिम बार क्रमश: अंतराल, जिस पर एचआईसी एक अधिकतम मूल्य उपलब्ध हो जाता है के हैं। सभी एचआईसी मानों इस अध्ययन एचआईसी 36 थे, जहां समय अंतराल की अवधि 36 एमएस तक ही सीमित है में गणना की थी।

NOCSAE फुटबॉल हेलमेट परीक्षण मानकों
NOCSAE अवलोकन
1969 में NOCSAE अमेरिकी फुटबॉल हेलमेट / faceguards और अन्य उपकरण खेल खेल से संबंधित चोटों को कम करने के लक्ष्य के साथ के लिए प्रदर्शन के मानकों को विकसित करने के लिए बनाई गई थी। 17 NOCSAE फुटबॉल हेलमेट मानकों फुटबॉल हेलमेट / faceguards के लिए प्रभाव क्षीणन और संरचनात्मक अखंडता के लिए आवश्यकताओं को स्थापित करने से सिर की चोटों को कम करने के लिए वेन स्टेट यूनिवर्सिटी के डॉ वोइट हॉजसन 9 द्वारा विकसित किए गए। ये फुटबॉल हेलमेट मानकों को एक प्रमाण पत्र परीक्षा और हेलमेट के लिए वार्षिक recertification प्रक्रियाओं में शामिल हैं। 2015 में, NOCSAE एक गुणवत्ता आश्वासन एक विशिष्ट अमेरिकी राष्ट्रीय मानक संस्थान (एएनएसआई) हेलमेट प्रमाण पत्र के लिए मान्यता प्राप्त शरीर के उपयोग की आवश्यकता कार्यक्रम लागू किया है।

NOCSAE टेस्ट विधि
NOCSAE फुटबॉल हेलमेट स्टैंडर्ड faceguards साथ हेलमेट के परीक्षण में शामिल नहीं है क्योंकि यह उनके हटाने के लिए कहता है हेलमेट बूँदें आयोजित की जाती हैं पहले। NOCSAE हेलमेट परीक्षण मानकों 17 एक जुड़वां तार बूंद impactor है कि गुरुत्वाकर्षण पर निर्भर करता है की आवश्यकता प्रभाव गति के लिए headform और हेलमेट संयोजन में तेजी लाने के लिए उपयोग। NOCSAE headform डब्ल्यू instrumented हैगुरुत्वाकर्षण के केंद्र में ith त्रिअक्षीय accelerometers। headform और हेलमेट संयोजन तो एक 12.7 मिमी मोटी हार्ड रबर मॉड्यूलर Elastomer प्रोग्रामर (एमईपी) पैड के साथ कवर एक इस्पात निहाई पर विशिष्ट गति पर गिरा दिया है। प्रभाव पर, तात्कालिक त्वरण दर्ज की गई है और एसआई मूल्यों गणना कर रहे हैं। ये एसआई मूल्यों एक पास के खिलाफ तुलना कर रहे हैं / अपेक्षित प्रभाव स्थानों और वेग और दो तापमान, परिवेश और उच्च तापमान के प्रभावों सहित की एक किस्म पर विफल कसौटी। किसी भी प्रभाव के लिए जिसके परिणामस्वरूप एसआई मूल्य सीमा उल्लंघनों, तो हेलमेट परीक्षा पास नहीं होगा।

एक अलग मानक परीक्षण विधि फुटबॉल faceguard प्रमाण पत्र के लिए प्रयोग किया जाता है। NOCSAE फुटबॉल faceguard मानक संरचनात्मक अखंडता विश्लेषण के साथ ही faceguard, chinstrap के प्रभाव क्षीणन प्रदर्शन का आकलन करने, और उनके लगाव प्रणाली शामिल है। प्रत्येक प्रभाव माप कोई चेहरे से संपर्क करें और कोई मेरे साथ, परीक्षा पास करने के लिए 1,200 एसआई नीचे होना चाहिएकिसी भी घटक के chanical विफलता, के रूप में NOCSAE स्टैंडर्ड द्वारा परिभाषित किया। 19

वहाँ एक प्रस्तावित अतिरिक्त NOCSAE टेस्ट (रैखिक Impactor (ली)) 20 कि faceguard के साथ हेलमेट भी शामिल है, लेकिन यह फुटबॉल हेलमेट प्रमाण पत्र के लिए उचित नहीं है, क्योंकि यह एक मुकुट प्रभाव स्वीकार नहीं कर सकते। ली एक हेलमेट एक NOCSAE एक संकर III डमी आदेश कोणीय त्वरण के लिए प्रेरित करने में एक रेखीय असर मेज पर मुहिम शुरू की गर्दन के साथ सुसज्जित headform पर तैनात प्रभावित करने के लिए एक साँस रैम का उपयोग करता है। इस कारण से लाइट परीक्षण नहीं वर्तमान जुड़वां तार NOCSAE ड्रॉप परीक्षण प्रक्रिया के लिए एक अतिरिक्त टेस्ट और एक प्रतिस्थापन है। 20, लाइट परीक्षण के बजाय 21, हम तो सिर्फ वर्तमान जुड़वां तार ड्रॉप परीक्षण प्रक्रिया के लिए दो और परिदृश्यों को जोड़ने का प्रस्ताव है।

फुटबॉल हेलमेट के प्रमाणीकरण के लिए NOCSAE मानक परीक्षण विधि वर्तमान में छह निर्धारित प्रभाव लोका शामिलमाहौल और एक यादृच्छिक प्रभाव स्थान। निर्धारित प्रभाव स्थानों निम्नलिखित शामिल हैं: मोर्चा (एफ), मोर्चा बॉस (एफबी), साइड (एस), रियर (आर), रियर बॉस (आरबी), और शीर्ष (टी)। यादृच्छिक प्रभाव स्थान परीक्षण हेलमेट परिभाषित स्वीकार्य प्रभाव क्षेत्र के भीतर किसी भी बिंदु से एक क्षेत्र का चयन कर सकते हैं। हमारे संशोधित NOCSAE बूंद टावर परीक्षण के लिए प्रभाव स्थानों क्या के रूप में सामने शीर्ष (एफटी) और सामने शीर्ष बॉस (FTB) प्रभाव स्थानों नामित किया गया था के साथ पहले से परिभाषित मोर्चा और मोर्चा बॉस प्रभाव स्थानों की जगह शामिल हैं। हमारे मोर्चा शीर्ष और सामने शीर्ष बॉस प्रभाव स्थानों लैक्रोस हेलमेट के लिए NOCSAE मानक के सामने और ठीक सामने बॉस प्रभाव स्थानों, जो भी ड्रॉप परीक्षण के लिए faceguard शामिल करने के लिए समान हैं। प्रतिस्थापित मोर्चा और मोर्चा बॉस स्थानों सहित 22 हेलमेट खोल प्रभाव स्थानों, चित्रा 1 में चित्रित कर रहे हैं। इसके अतिरिक्त, हमारे वर्तमान अध्ययन के संशोधित हेलमेट परीक्षण विधि दो faceguard impac शामिलटी स्थानों है कि FG मोर्चा और FG नीचे नामित किया गया। दो faceguard प्रभावों स्थानों वर्तमान NOCSAE faceguard प्रमाणीकरण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक प्रभाव स्थानों के लिए समान हैं। वर्तमान अध्ययन के संशोधित NOCSAE प्रभाव परीक्षण के लिए आठ प्रभाव स्थानों चित्रा 2 में दिखाया जाता है।

आकृति 1
चित्रा 1: फुटबॉल हेलमेट के लिए लगभग प्रभाव स्थानों। छह वर्तमान में NOCSAE बूंद परीक्षा हेलमेट प्रभाव स्थानों, मोर्चा (एफ), मोर्चा बॉस (एफबी), साइड (एस), शीर्ष (टी), रियर (आर), और पीछे बॉस (आरबी), और दो प्रस्तावित प्रभाव स्थानों आवश्यकता , मोर्चा शीर्ष (एफटी), और सामने शीर्ष बॉस (FTB)। नोट: सुरक्षात्मक टोपी के लिए NOCSAE मानक परीक्षण विधि मोर्चा शीर्ष और सामने शीर्ष बॉस प्रभाव स्थानों को शामिल नहीं करता (लाल पाठ में संकेत दिया) और इस अध्ययन के लिए वे सामने और मोर्चा बॉस प्रभाव स्थानों की जगह। (छवि NOCSAE डॉक्टर से संशोधित किया। 001-13m15b)

चित्र 2
चित्रा 2: संशोधित NOCSAE बूंद परीक्षा आठ प्रभाव स्थानों दिखा सेटअप। मोर्चा ऊपर, मोर्चा शीर्ष बॉस, पक्ष, Faceguard (FG) सामने, पीछे, रियर बॉस, ऊपर, और Faceguard नीचे (एफबी)। नोट: NOCSAE मानक faceguard लगाव शामिल नहीं है और यहां मोर्चा शीर्ष और सामने शीर्ष बॉस मानक मोर्चा और मोर्चा बॉस प्रभाव स्थानों की जगह। (छवि NOCSAE डॉक्टर से संशोधित किया। 002-11m12) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

हेलमेट डिजाइन उत्तरोत्तर, पिछले एक दशक में बदल दिया है, जबकि NOCSAE फुटबॉल हेलमेट मानकों ज के साथ faceguard शामिल नहीं किया हैफुटबॉल हेलमेट प्रदर्शन विनिर्देशों के मूल्यांकन में एल्मेट। वहीं हाल ही में एक संशोधन के एक पास को शामिल करने के लिए बनाया गया है / सबसे कम वेग प्रभावों (3.46 मी / एस), जनरल पास / असफल 1,200 एसआई की सीमा के लिए 300 एसआई के मूल्य में असफल 1997 17 1997 के लिए पहले के बाद से नहीं बदला है, NOCSAE 1,500 एसआई इस्तेमाल किया / असफल कसौटी से गुजरती हैं। हॉजसन एट अल। (1970) से पता चला है कि अधिक से अधिक से अधिक 1000 के एसआई मूल्यों, जीवन के लिए खतरा है, जबकि 540 के एसआई मूल्यों गैर helmeted शव का प्रभाव परीक्षण में रेखीय खोपड़ी भंग का उत्पादन किया है। 23 सबसे आधुनिक फुटबॉल हेलमेट अच्छी तरह से 1,200 एसआई सीमा से नीचे पारित करने के लिए नहीं बल्कि सभी 540 नीचे एसआई दिखाया है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ध्यान दें: प्रस्तुत परीक्षा पद्धति के लिए प्रोटोकॉल के बाद NOCSAE दस्तावेजों (http://nocsae.org/ पर उपलब्ध है) को संदर्भित करता है: NOCSAE DOC.002-13m13: 18 "नव निर्मित फुटबॉल हेलमेट के लिए मानक प्रदर्शन विशिष्टता"। NOCSAE DOC.011-13m14d: 24 "परीक्षण करने के लिए NOCSAE मानकों के लिए उत्पाद नमूना चयन के लिए निर्माताओं ि यात्मक गाइड"। NOCSAE DOC.087-12m14: "फुटबॉल FACEGUARDS के लिए प्रभाव परीक्षण और प्रदर्शन आवश्यकता के मानक विधि" 25। NOCSAE DOC.100-96m14: 26 "परीक्षण उपकरण और प्रभाव का परीक्षण के लिए समस्या निवारण गाइड"। NOCSAE DOC.101-00m14a: "उपकरण अंशांकन प्रक्रियाओं" 27

1. परीक्षण सेटअप

  1. निर्माण NOCSAE जुड़वां तार बूंद गाड़ी विधानसभा के रूप में NOCSAE डॉक्टर की धारा 15.1 में परिभाषित किया। 001, 18 चित्रा 5 में दिखाया गया है। सत्यापित करो किविधानसभा के सभी घटकों को सुरक्षित रूप से जुड़े होते हैं।
  2. headform रोटेटर समायोजक पर इच्छित स्थान के साथ headform कॉलर aligning से और headform पिरोया ताला अंगूठी कस द्वारा आकार "बड़े" NOCSAE बूंद गाड़ी विधानसभा के लिए headform संलग्न।
    नोट: यदि headform नए या मरम्मत की है, NOCSAE डॉक्टर की धारा 5 के लिए देखें। 100. 26
  3. सुरक्षित रूप से accelerometer headform के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र में स्थित थाली करने के लिए त्रिअक्षीय accelerometer देते हैं। accelerometer प्लेट accelerometer थाली में छेद के साथ accelerometer में दोनों छेद ऊपर की परत के केंद्र में accelerometer रखें। एक एलन सिर पेचकश दोनों शिकंजा डालने और उन्हें एक घड़ी की दिशा में कस तक accelerometer सुरक्षित रूप से accelerometer थाली करने के लिए मुहिम शुरू की है का उपयोग करना।
  4. निर्माता विनिर्देशों के अनुसार डाटा अधिग्रहण प्रणाली विन्यास करें। 28
    1. कनेक्शनडाटा अधिग्रहण विधानसभा के लिए केबल टी।
      1. तीन तरह समाक्षीय फाड़नेवाला के लिए accelerometer केबल कनेक्ट, तो समाक्षीय फाड़नेवाला से प्रत्येक के उत्पादन के लिए एक समाक्षीय केबल कनेक्ट।
      2. तीन तरह के चैनलों 1, 2 के लिए एक संवेदक इनपुट बंदरगाह के लिए समाक्षीय फाड़नेवाला, और 3 एम्पलीफायर मॉड्यूल के पीछे पर स्थित से प्रत्येक समाक्षीय केबल के मुक्त अंत कनेक्ट करें।
      3. एम्पलीफायर मॉड्यूल (चैनलों 1, 2, और 3) डाटा अधिग्रहण प्रणाली (चैनलों 1, 2, और 3, क्रमशः) के मोर्चे पर इनपुट कनेक्शन के उत्पादन बंदरगाहों से एक समाक्षीय केबल कनेक्ट करें।
      4. डाटा अधिग्रहण प्रणाली के पीछे कनेक्टर के लिए 232 रुपये केबल के विभाजन अंत कनेक्ट।
      5. पर्सनल कंप्यूटर (पीसी) की कॉम पोर्ट 1 करने के लिए शेष 232 रुपये केबल कनेक्ट।
    2. पर्सनल कंप्यूटर (पीसी) और प्रवेश पर पावर।
    3. डाउनलोड करें और कंप्यूटर पर डाटा अधिग्रहण प्रणाली सॉफ्टवेयर स्थापित करें।
    4. डाटा अधिग्रहण विधानसभा पर पावर:एक शक्ति के स्रोत में प्रत्येक घटक 120 वोल्ट के आउटलेट में प्लग, तो "पर" स्थिति के लिए एम्पलीफायर टॉगल स्विच फ्लिप।
    5. डाटा अधिग्रहण कार्यक्रम सॉफ्टवेयर को खोलने के लिए डेस्कटॉप पर स्थित आइकन पर डबल क्लिक करें।
    6. एक त्वरित मॉड्यूल की स्थिति की जांच करने के लिए पूछ निरीक्षण करें, क्लिक करें "हाँ"।
    7. परीक्षण सेटअप फाइल लोड। "सेटअप" टैब पर क्लिक करें "ओपन" के लिए नीचे स्क्रॉल और फिर चुनें "टेस्ट सेटअप"।
      1. कंप्यूटर निर्देशिका ब्राउज़ पता लगाने और परीक्षण सेटअप लेबल "NOCSAE1.TSF" फ़ाइल का चयन करें। "लोड" पर क्लिक करें।
    8. accelerometers के लिए सेंसर जानकारी दर्ज करें।
      1. सक्रिय मॉड्यूल में चैनल 3 के लिए पीले रंग सेंसर इनपुट आइकन पर क्लिक करें।
      2. "काल की कीमत" पाठ बॉक्स में जेड अक्ष accelerometer के लिए अंशांकन मूल्य (एम वी / जी) डालें।
      3. "पिछला" बटन पर क्लिक करें।
      4. दोहराएँ 1.4.8.1 कदम - 1.4.8.3 y अक्ष accelerometer के लिए (2 चैनल) और वीं के लिएई एक्स अक्ष accelerometer (चैनल 1)।
      5. सेंसर बाहर निकलने के लिए हरी "वापसी" आइकन पर क्लिक करें।
    9. हरी "सहेजें" आइकन पर क्लिक करें और फिर "के रूप में NOCSAE-जौव" परीक्षण सेटअप नाम है।
    10. "बचाने के लिए" पर क्लिक करें।

2. हेलमेट तैयारी

  1. प्रभाव के परीक्षण के लिए हेलमेट मॉडल का चयन करें। हेलमेट प्रमाणीकरण के लिए, NOCSAE DOC.011 के अनुसार परीक्षण के लिए नमूने का चयन करें। 24 टेस्ट तालिका 1 के लिए और आंकड़े 1 और 2 में दिखाया गया के रूप अनुसार नमूना।
  2. प्रत्येक चयनित हेलमेट मॉडल के लिए इसी faceguards का चयन करें। NOCSAE मानक से भिन्न, इस तरह के हेलमेट के लिए आधारभूत faceguard के साथ आधार हेलमेट प्रभाव परीक्षण का संचालन।
  3. एक फिलिप्स सिर पेचकश का प्रयोग, सुरक्षित रूप से सही faceguard और परीक्षण के लिए चयनित प्रत्येक हेलमेट के लिए सभी faceguard विशिष्ट हार्डवेयर देते हैं। NOCSAE मानक परीक्षण metho के विपरीतडी, संलग्न faceguards के साथ सभी हेलमेट का परीक्षण करें।
  4. तालिका 1, NOCSAE डॉक्टर के अनुसार तापमान में स्थिति हेलमेट। 002 7, और NOCSAE DOC.087 25 उन्हें एक प्रयोगशाला वातावरण या पर्यावरण कक्ष को उजागर करके। परिवेश के तापमान पर प्रारंभिक हेलमेट बूंद परीक्षणों का संचालन।
    1. चुने हुए हेलमेट एक प्रयोगशाला में पर्यावरण के लिए, 72 ° F था, ± 5 ° F (22 डिग्री सेल्सियस, ± 2 डिग्री सेल्सियस), कम से कम 4 घंटा परीक्षण करने से पहले ले जाएँ।
    2. सभी परिवेश के तापमान के प्रभावों का आयोजन किया गया है, वातानुकूलित तापमान को हेलमेट बेनकाब 1 टेबल के अनुसार, 4 के लिए, लेकिन 24 घंटा से अधिक नहीं रह गया है। 7
      नोट: कम से कम दो लेकिन कोई चार से अधिक प्रभाव स्थानों है कि उच्चतम दर्ज की गई एसआई में परिणाम परिवेश के तापमान बूँदें उच्च तापमान पर परीक्षण किया जाएगा के लिए महत्व देता है।

3. कैलिब्रेशन

  1. प्रदर्शन करना Headform कैलिब्रेशन: प्रत्येक headform त्रिअक्षीय accelerometer का उपयोग का परीक्षण करने से पहले calibrated किया जाना चाहिए, 3 "अंशांकन एमईपी पैड और ड्रॉप स्थानों / वेग के रूप में है कि विशिष्ट अंशांकन एमईपी पैड के लिए वार्षिक NOCSAE कैलिब्रेशन पैड योग्यता रिपोर्ट द्वारा की पहचान की।
    1. सुरक्षित निहाई एक एलन रिंच का उपयोग करने के लिए 3 "कैलिब्रेशन एमईपी पैड देते हैं।
    2. वार्षिक NOCSAE कैलिब्रेशन पैड योग्यता रिपोर्ट का उपयोग करना, एक प्रभाव स्थान और इसी प्रभाव वेग का चयन करें।
    3. headform रोटेटर विधानसभा और निहाई गाइड रेल का प्रयोग, वांछित प्रभाव अभिविन्यास (सामने, पक्ष, या ऊपर) के लिए headform और निहाई समायोजित करें। तालिका 1, NOCSAE डॉक्टर के परिशिष्ट 2 का संदर्भ लें। 001, 18 और NOCSAE डॉक्टर। 100. 26
      1. headform रोटेटर विधानसभा से घटना नियंत्रण रेखा बोल्ट निकालें और इच्छित स्थान पर बोल्ट छेद के लिए पंक्ति में headform समायोजक उन्मुख। डालें और सुरक्षित रूप से एफएघटना नियंत्रण रेखा बोल्ट sten।
      2. headform पिरोया ताला अंगूठी ढीला और आवश्यक उन्मुखीकरण के लिए headform नाक स्थिति को घुमाएगी। सुरक्षित headform पिरोया ताला अंगूठी कस लें।
      3. दो बेस प्लेट-निहाई बोल्ट ढीला और निहाई स्लाइड जब तक वांछित प्रभाव स्थान हासिल किया है। आधार थाली निहाई बोल्ट कसने और सुनिश्चित करें कि सभी कनेक्शन सुरक्षित रूप से बांधा जाता है।
    4. गाड़ी विधानसभा ड्रॉप करने के लिए रिलीज प्रणाली संलग्न। रिलीज प्रणाली की ऊंचाई करने के लिए ड्रॉप गाड़ी विधानसभा लिफ्ट। बूंद गाड़ी विधानसभा पर अपने लगाव बात करने के लिए रिलीज प्रणाली केंद्र तो "पर" स्थिति के लिए विद्युत चुम्बकीय रिलीज प्रणाली के लिए टॉगल स्विच फ्लिप।
    5. वांछित प्रभाव वेग को प्राप्त करने के लिए निर्धारित विशिष्ट ऊंचाई तक गाड़ी विधानसभा ड्रॉप उठाएँ। नोट: विशिष्ट ऊंचाइयों घर्षण बदलाव के कारण हर सिस्टम के लिए भिन्न हो सकते हैं। अतिरिक्त प्रभावों को सुनिश्चित करने के लिए सही भीतर का वेग एक है ऊंचाई से अलग आयोजित करने की आवश्यकता हो सकती हैchieved।
    6. एक घटना की रिकॉर्डिंग के लिए तैयार डाटा अधिग्रहण प्रणाली (विनिर्देशों के अनुसार 28 विनिर्माण)।
      1. परीक्षण सेटअप फाइल लोड। "टेस्ट" टैब पर क्लिक करें, और फिर क्लिक करें "डेटा एकत्र"।
      2. कंप्यूटर निर्देशिका ब्राउज़ पता लगाने और परीक्षण सेटअप लेबल "NOCSAE-JoVE.TSF" फ़ाइल का चयन करें। "लोड" पर क्लिक करें।
      3. ओके पर क्लिक करें"।
      4. एक परीक्षण विवरण "विवरण" संवाद बॉक्स में टाइप करें और फिर "टैब" कुंजी दबाएँ।
      5. एक 5 चरित्र परीक्षण आईडी प्रदान, प्रकार "JoVE1" और क्लिक करें "जारी रखें"।
      6. क्लिक करें "जारी रखें"।
      7. इंस्ट्रूमेंटेशन वार्मिंग का निरीक्षण करें। एक बार काउंटर 15 एस पहुँच गया है, "जारी रखें" पर क्लिक करें।
      8. सिस्टम स्वचालित रूप से accelerometer अंशांकन प्रदर्शन का निरीक्षण करें। एक बार जब सभी बक्से हरे रंग के होते हैं, "जारी रखें" पर क्लिक करें।
    7. रिलीज प्रणाली का उपयोग करना, ड्रॉप गाड़ी assemblY और डाटा अधिग्रहण प्रणाली एक साथ दोनों टॉगल रिलीज प्रणाली सत्ता पर नियंत्रण बॉक्स पर स्थित स्विच flipping द्वारा घटना को दर्ज करने के ट्रिगर।
    8. गणना और जिसके परिणामस्वरूप एसआई मूल्य रिकॉर्ड है। सुनिश्चित परिणाम 1,200 है एसआई 2% ±।
    9. चरणों को दोहराएँ 3.4.2-3.4.8 जब तक परिणाम तीन अपेक्षित प्रभाव स्थानों में से प्रत्येक के लिए प्राप्त कर रहे हैं।
      नोट: कैलिब्रेशन पैड प्रयोगशाला NOCSAE द्वारा निर्दिष्ट में प्रतिवर्ष requalified किया जाना चाहिए।
  2. एक प्रणाली की जांच करते हैं और परिणामों को बनाए रखने। (धारा 18, NOCSAE DOC.001 18 देखें)

4. परीक्षण प्रक्रिया

  1. एक प्रणाली की जांच करते हैं और परिणामों को बनाए रखने।
  2. एमईपी एमईपी परीक्षण पैड के लिए जांच के लिए इस्तेमाल किया पैड विनिमय।
  3. प्रभाव स्थान और 1 टेबल के अनुसार परीक्षण के लिए वेग का चयन करें।
    नोट: प्रभावों सबसे कम बूंद वेग से उच्चतम करने के लिए आयोजित किया जाना चाहिए। परिवेश के तापमान के प्रभावों shoulवातानुकूलित प्रभावों से पहले आयोजित होगी।
  4. ठीक तरह से के रूप में आंकड़े 1 और 2 और 3 खंड में कदम के अनुसार में दर्शाया गया है, वांछित प्रभाव को प्राप्त करने के स्थान headform अभिविन्यास और निहाई स्थिति को समायोजित।
  5. परीक्षण के लिए हेलमेट का चयन करें।
  6. ठीक से हेलमेट निर्माताओं के निर्देशों और प्रक्रियाओं NOCSAE फिटिंग के अनुसार headform करने के लिए चयनित हेलमेट फिट बैठते हैं। समायोजित करें और सुरक्षित रूप से संलग्न हेलमेट headform को chinstrap।
    नोट: faceguard के अतिरिक्त कमी के कारण, टैल्कम पाउडर की एक प्रकाश आवेदन headform करने के लिए हेलमेट की फिटिंग में सहायता कर सकते हैं।
  7. गाड़ी विधानसभा ड्रॉप करने के लिए यांत्रिक रिलीज प्रणाली संलग्न।
  8. वांछित प्रभाव वेग को प्राप्त करने के लिए निर्धारित विशिष्ट ऊंचाई तक गाड़ी विधानसभा ड्रॉप उठाएँ।
  9. एक घटना की रिकॉर्डिंग के लिए तैयार डाटा अधिग्रहण प्रणाली। दोहराएँ 3.4.8 के माध्यम से 3.4.1 कदम।
  10. Carri ड्रॉप यांत्रिक रिलीज प्रणाली का उपयोग करते हुएउम्र विधानसभा और एक साथ घटना को दर्ज करने के डाटा अधिग्रहण प्रणाली को ट्रिगर।
  11. तुरंत प्रभाव के बाद, रिकॉर्ड एसआई, एचआईसी, और चोटी के त्वरण का परिणाम है।
  12. दर्ज परिणामों की तुलना पारित करने के लिए / मानदंड असफल। NOCSAE स्टैंडर्ड से भिन्न, एक पास सेट / सभी 5.46, 4.88 के लिए 700 एसआई के मूल्य में असफल हो, और 4.23 मीटर / सेकंड प्रभावों। पास बनाए रखने / सभी 3.46 मीटर / सेकंड प्रभावों के लिए 300 एसआई की कसौटी असफल।
  13. दोहराएँ कदम 4.3-4.11 जब तक परिणाम सभी आवश्यक प्रभावों के लिए प्राप्त कर रहे हैं।
    नोट: यह headform अभिविन्यास और निहाई स्थिति बदलने से पहले एक दिया प्रभाव स्थान के लिए सभी हेलमेट परीक्षण करने के लिए स्वीकार्य है।
  14. परीक्षण के पूरा होने पर एक प्रणाली की जांच प्रदर्शन और परिणामों को बनाए रखने।
  15. डेटा मान्यता तुलना पूर्व परीक्षण और बाद के परीक्षण प्रणाली की जाँच करें और सुनिश्चित करें कि किसी भी बदलाव 7% या उससे कम है।

आकृति 1
तालिका एक:फुटबॉल हेलमेट बूंद परीक्षा मैट्रिक्स बूंद वेग (M / सेक) और प्रभाव स्थान के आधार पर आवश्यक प्रभावों को दर्शाता है। (तालिका NOCSAE डॉक्टर से संशोधित किया। 002-13m13) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

इस पद्धति के लिए परिणाम का एक विस्तृत मात्रात्मक विश्लेषण रश एट अल द्वारा प्रस्तुत किया गया था। (प्रस्तुत) परिणामों के एक सारांश और एक मिलकर faceguard खोल हेलमेट परीक्षण पद्धति के जुड़े प्रभावशीलता Rawlings क्वांटम इसके अलावा, Riddell 360, Schutt आयन 4D, और उदाहरण के रूप में Xenith X2 हेलमेट का उपयोग कर ड्रॉप परीक्षण परिणामों में प्रदर्शित किया जाता है। इन हेलमेट faceguards अलग परिणाम प्रदर्शित (आकार "बड़े" के) के प्रत्येक जब faceguards बिना हेलमेट की तुलना में। चित्रा 3 अपेक्षाकृत साथ और 5.46 m / s एक प्रभाव वेग में लिए मोर्चा ऊपर, मोर्चा शीर्ष बॉस, ऊपर की ओर, रियर, और पीछे बॉस प्रभाव स्थानों faceguard बिना एक उदाहरण हेलमेट के एसआई मूल्यों भूखंडों। इन लगातार तीन प्रभावों (90 ± 15 एस) में से प्रत्येक के लिए मतलब एसआई मूल्य में अच्छी तरह से NOCSAE 1,200 एसआई सीमा से नीचे था, जबकि प्रत्येक हेलमेट जब च एक अनूठा स्थान पर निर्भर प्रतिक्रिया प्रदर्शित कियाaceguard जुड़ा था। तालिका 2 आगे मतलब मतभेद (एमडी) रूट के साथ चुकता सिर में चोट कसौटी (एचआईसी), गंभीरता सूचकांक (एसआई) के लिए त्रुटियों (RSE), और चोटी के एवज में त्वरण (जी) मूल्यों के साथ के लिए प्रदर्शित करके ये वही प्रभाव परीक्षण के महत्व को दिखाता है और faceguard विन्यास के बिना। इधर, एक कम से कम वर्गों प्रतिगमन विचरण के विश्लेषण के साथ और परीक्षण के दौरान जुड़ी faceguards बिना हेलमेट के लिए महत्वपूर्ण अंतर (पी <0.05) दिखा पी-मूल्य की गणना के लिए इस्तेमाल किया गया था। एचआईसी, एसआई, और चोटी जी में परिवर्तन के अलावा, आवेगी प्रतिक्रियाओं में मतभेद जब faceguards इन हेलमेट उदाहरण के लिए जोड़ा गया था मनाया गया। चित्रा 4 दिखाता faceguard साथ और 4.88 मीटर / s पर faceguard बिना Xenith X2 हेलमेट के परीक्षण के परिणाम को छोड़, प्रत्येक मापा अक्ष (एक्स, वाई और जेड) के लिए त्वरण समय इतिहास प्रोफ़ाइल में एक अंतर दिखा। यह भी देखा गया है कि परिणाम दृढ़ता से हेलमेट के प्रकार पर निर्भर थे, प्रभाव locatआयन, और प्रभाव वेग।

चित्र तीन
चित्रा 3: परीक्षण गिरा। Rawlings क्वांटम इसके अलावा, Riddell 360, Schutt आयन 4D, और Xenith X2 प्रति सेकंड 5.46 मीटर की दूरी पर हेलमेट के प्रतिनिधि बूंद परीक्षा परिणाम; faceguard बिना (NOCSAE मानक) faceguard के लिए और के साथ गंभीरता सूचकांक (एसआई) प्रभाव स्थान प्रति दिखा (डब्ल्यू / FG) मानक त्रुटि के साथ हेलमेट विन्यास। नोट: FG मोर्चा और FG नीचे प्रत्यक्ष faceguard प्रभावों नहीं दिखाए जाते हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 4
चित्रा 4: NOCSAE ड्रॉप परीक्षण। 4.88 मीटर / s पर Xenith X2 हेलमेट (ऊपर) के परिणामों faceguard के साथ और बिना faceguard, शोप्रत्येक मापा अक्ष (एक्स, वाई और जेड) के लिए त्वरण समय इतिहास प्रोफ़ाइल में एक फर्क हैैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
तालिका 2: प्रतिनिधि ड्रॉप परीक्षण। Rawlings क्वांटम इसके अलावा, Riddell 360, Schutt आयन 4D, और Xenith X2 हेलमेट के परिणाम में 5.46 मी / एस। मतलब अंतर सिर में चोट मानदंड में (एमडी) (एचआईसी), गंभीरता सूचकांक (एसआई), और चोटी परिणामी त्वरण दिखा (जी) मूल्यों के लिए और के साथ भर में मोर्चा शीर्ष (एफटी), मोर्चा शीर्ष बॉस (FTB), ऊपर faceguard विन्यास के बिना ( टी), साइड (एस), रियर (आर), और पीछे बॉस (आरबी) प्रभाव स्थानों। ध्यान दें: प्रदर्शित मूल्यों मतलब मतभेद का प्रतिनिधित्व करते हैं और रूट अंतराल 90 ± के साथ लगातार तीन प्रभावों के लिए faceguard विन्यास के बिना करने के संबंध में त्रुटियाँ (RSE) चुकता15 एस। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्रा 5
चित्रा 5: ट्विन-तार ड्रॉप परीक्षण रिग के योजनाबद्ध। योजनाबद्ध टपकाना की कमी के साथ यांत्रिक विधानसभा के प्रत्येक घटक पता चलता है। प्रत्येक घटक एक नंबर सामग्री की सूची में पहचान के रूप में एक हिस्सा विवरण के साथ इसी के साथ चिह्नित है। सामग्री की सूची को देखें। (NOCSAE डॉक्टर। 001-13m15b से छवि) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

सूचना पद्धति है कि जोड़ों NOCSAE फुटबॉल हेलमेट और faceguard ड्रॉप प्रभाव परीक्षण आधुनिक फुटबॉल हेलमेट के बेहतर प्रदर्शन विशेषताओं का आकलन करने के लिए एक अनोखी तकनीक प्रदान करता है। आधुनिक फुटबॉल हेलमेट के इस बेहतर प्रदर्शन विशेषता के मूल्यांकन के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम निम्नलिखित हैं: 1) सही ढंग से यांत्रिक परीक्षण उपकरण की स्थापना; 2) सही अंशांकन प्रक्रियाओं का आयोजन; और 3) ठीक से हेलमेट / faceguard headform के लिए संलग्न।

इस पद्धति उचित परीक्षण सेटअप और अंशांकन प्रक्रियाओं की आवश्यकता है। वहाँ निर्माण की प्रक्रिया में सीमाओं, जो polymeric सामग्री में porosity में शामिल होने के कारण प्रत्येक NOCSAE headform के बीच निहित परिवर्तनशीलता है। NOCSAE का उपयोग कर headform अंशांकन प्रक्रियाओं और सालाना पुनः प्रमाणित अंशांकन एमईपी पैड के माध्यम से एक सामान्य बनाने की प्रक्रिया द्वारा इस अनूठी परिवर्तनशीलता combats। इस प्रकार, यह कभी अधिक महत्वपूर्ण है कि अतिरिक्त भिन्नता सत्ता द्वारा शुरू नहीं किया गया हैuring कि यांत्रिक परीक्षण विधानसभा ठीक से और सुरक्षित रूप से बनाए रखा है। परीक्षण से पहले, यह महत्वपूर्ण है पिरोया headform कॉलर और headform रोटेटर और ड्रॉप गाड़ी बोल्ट जाँच कर रहे हैं और सुरक्षित रूप से कड़ा। हेलमेट-headform स्थिति और chinstrap फिट हर बूंद परीक्षण करने से पहले जाँच की जानी चाहिए। प्रभाव के दौरान, हेलमेट बदलाव कर सकते हैं, जो स्वीकार्य है लेकिन समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है।

सेटअप और अंशांकन प्रक्रियाओं का परीक्षण करने के अलावा, प्रभाव का परीक्षण उचित हेलमेट तैयार करने की आवश्यकता है। Faceguard चयन और हेलमेट की सही लगाव / headform को faceguard परीक्षण प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। सामान्य हेलमेट परीक्षण के लिए, एक आधारभूत faceguard मॉडल का चयन किया जाना चाहिए और सुरक्षित रूप से सभी faceguard विशिष्ट हार्डवेयर के साथ संलग्न। आम तौर पर एक आधारभूत faceguard एक है कि चेहरे संरक्षण, किकर शैली faceguards सहित नहीं की न्यूनतम राशि प्रदान करता है के रूप में परिभाषित किया गया है। आधुनिक हेलमेट डिजाइन में परिवर्तनशीलता और कहा constrai के कारणfaceguard घटक के एनटीएस, अतिरिक्त प्रक्रियाओं उचित हेलमेट-headform कुर्की के लिए आवश्यक हो सकता है। आम तौर पर, faceguards सुरक्षित रूप से हेलमेट headform पर सम्मिलन से पहले करने के लिए संलग्न किया जाना चाहिए। कुछ हेलमेट हेलमेट कि उसके हेलमेट-headform प्रविष्टि पर सुरक्षित है करने के लिए faceguard का आंशिक लगाव आवश्यकता हो सकती है। headform करने के लिए तालक पाउडर की एक प्रकाश आवेदन हेलमेट लगाव में सहायता कर सकते हैं। अन्य समस्या निवारण के लिए टेस्ट उपकरण और प्रभाव का परीक्षण (ND.087-12m14) के लिए NOCSAE समस्या निवारण गाइड को देखें।

परीक्षण के दौरान faceguard के अलावा के लिए खाते में NOCSAE मानक प्रभाव स्थानों का परीक्षण प्रक्रिया के लिए आवश्यक संशोधन, क्रम में। वर्तमान ड्रॉप टावर परीक्षण के लिए प्रभाव स्थानों NOCSAE मानक मोर्चा और मोर्चा बॉस मोर्चा शीर्ष और सामने शीर्ष बॉस प्रभाव स्थानों और Faceguard मोर्चा और Faceguard नीचे स्थानों के शामिल किए जाने के साथ के प्रतिस्थापन शामिल हैं। चित्रा 3 एसआई लेव चलतादो नए प्रस्तावित लोगों सहित विभिन्न स्थानों पर प्रभाव एल्स। उदाहरण के लिए, Riddell डेटा, चित्रा 3 में दिखाया गया है, मुद्दा यह है कि दो नए स्थानों उठाना सबसे बड़ी एसआई स्तर है, जो अन्यथा बाद से इन दो नए परीक्षण NOCSAE प्रमाणीकरण के लिए आवश्यक नहीं किया गया होगा ज्ञात किया गया है नहीं दिखाता है। प्रारंभिक परीक्षण निर्धारित किया है कि मोर्चा शीर्ष और सामने बॉस बेहतर अनुकूल प्रभाव साइटों थे क्योंकि वे faceguard बजाय हेलमेट खोल प्रभाव होगा। इन साइटों को अभी भी faceguard घटक की कमी सहित जबकि प्रत्यक्ष खोल लाइनर प्रभावों की अनुमति देकर अधिक यथार्थवादी होगा। प्रत्यक्ष faceguard प्रभावों Faceguard मोर्चा और Faceguard नीचे प्रभाव डालता है, जो NOCSAE फुटबॉल faceguard प्रमाणीकरण परीक्षणों के लिए निर्धारित प्रभाव स्थानों के समान थे सहित द्वारा प्राप्त किया गया। इन दोनों के प्रभावों के लिए एक एकीकृत फुटबॉल हेलमेट और faceguard ड्रॉप परीक्षण प्रक्रिया के लिए अनुमति का समावेश है। ये faceguard प्रभावों का आदान प्रदान के लिए आवश्यकfaceguard एमईपी और अतिरिक्त पर्यावरण कंडीशनिंग प्रक्रियाओं, 1 टेबल में चित्रित के साथ परीक्षण के एमईपी की।

प्रतिनिधि बूंद परीक्षा परिणाम बताते हैं कि फुटबॉल हेलमेट faceguards परीक्षण के दौरान संलग्न किया जाना चाहिए था। तुलनात्मक बूंद परीक्षा परिणामों से पता चला है कि faceguard खोल कि कुल ऊर्जा अवशोषण को कम करने के लिए एक stiffening विज्ञान सम्बन्धी बाधा कहते हैं। NOCSAE मानक (faceguard के बिना) में हेलमेट के लिए प्रभाव स्थानों में एसआई के स्तर में चित्रा 3 और 2 टेबल शो मतभेद और faceguard विन्यास के साथ संशोधित। वर्तमान NOCSAE परीक्षण विधि की तुलना में, फुटबॉल हेलमेट faceguard संलग्न के साथ परीक्षण किया अनूठी प्रतिक्रियाएं कि हेलमेट प्रकार है, जो प्रभाव स्थान के आधार पर भिन्न हो सकते हैं पर निर्भर कर रहे हैं पता चलता है। इन प्रतिक्रियाओं में मतभेद shell- faceguard कपलिंग, जो हेलमेट के अद्वितीय डिजाइन सुविधाओं पर निर्भर परीक्षण किया जा रहा करने के लिए मान्यता प्राप्त किया जा सकता है। Rawlinजीएस क्वांटम इसके अलावा, Riddell 360, Schutt आयन 4D और Xenith X2 हेलमेट, प्रतिनिधि परिणामों के लिए इस्तेमाल किया गया है के रूप में इन हेलमेट हेलमेट प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में नवीनतम नवाचारों के कुछ विशेषताएँ। इन हेलमेट से प्रत्येक काफी faceguards, faceguard लगाव प्रणाली, chinstrap लगाव प्रणालियों और लाइनर प्रणालियों सहित उनके अद्वितीय डिजाइन सुविधाओं के हिसाब से बदलती। जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है, इन प्रतिनिधि परिणाम महत्वपूर्ण बदलाव (पी <0.05) एचआईसी, एसआई में, और चोटी के त्वरण मूल्यों है कि हेलमेट प्रकार, प्रभाव स्थान और faceguard विन्यास पर निर्भर कर रहे हैं दिखा। इसके अतिरिक्त, त्वरण समय इतिहास प्रोफ़ाइल में मतभेद भी मनाया गया। ऐसी प्रतिक्रिया का एक उदाहरण चित्रा 4, जहां त्रिअक्षीय त्वरण प्रतिक्रिया एक 4.88 मीटर / सेकंड शीर्ष प्रभाव पर Xenith X2 हेलमेट (एक्स के लिए, वाई और जेड कुल्हाड़ियों) एक्स अक्ष त्वरण में एक 40 जी डुबकी दिखाया गया में देखा जा सकता है जब faceguard संलग्न नहीं किया गया था। अतिरिक्त बाधा के कारण है किfaceguard हेलमेट खोल करने के लिए लाता है, त्वरण डुबकी एक ही प्रभाव के लिए अस्तित्वहीन जब faceguard खोल से जुड़ा था था। अधिक विशेष रूप से, जब faceguard शामिल नहीं किया गया, प्रभाव बिंदु के पास polycarbonate खोल अधिक Flex कर सकता है और इस प्रकार अधिक ऊर्जा को अवशोषित। जब faceguard शामिल किया गया था, polycarbonate खोल के रूप में ज्यादा फ्लेक्स नहीं होता। प्रभाव परीक्षण के दौरान faceguard का समावेश अधिक सही मैदान पर लदान की स्थिति की नकल करने का इरादा है।

हमारे प्रस्तावित परीक्षा पद्धति के रूप में वर्तमान NOCSAE मानक की तुलना में एक अधिक कठोर प्रमाणीकरण सीमा का उपयोग करता है। सभी 5.46, 4.88, 4.23 और एम / एस प्रभावों के लिए हमारे प्रस्तावित परीक्षा पद्धति में, हम अनुशंसा करते हैं कि NOCSAE समिति हॉजसन एट अल के आधार पर एक नया सुरक्षित निचले स्तर एसआई पैदा करते हैं। (1970) काम करते हैं।

अगर किसी भी एक प्रभाव के लिए किसी भी परिणामी एसआई मूल्य इन संबंधित थ्रेसहोल्ड से अधिक है, तो परीक्षण एक विफलता होना निर्धारित है। प्रतिनिधि results (चित्रा 3) कि एसआई 5.46 मीटर के लिए मूल्यों / इस अध्ययन में परीक्षण सभी हेलमेट की अच्छी तरह से वर्तमान में 1200 एसआई NOCSAE से नीचे गिर पास / इस तरह के प्रभावों के लिए कसौटी असफल दिखा। एचआईसी और चोटी के एवज में त्वरण के अतिरिक्त चोट मेट्रिक्स 2 टेबल में शामिल कर रहे हैं, अभी तक कोई प्रमाणीकरण सीमा इन मेट्रिक्स पर दिए गए थे। भविष्य हेलमेट प्रमाणीकरण सीमा कई चोट मीट्रिक पास के रोजगार की जाँच करनी चाहिए / मानदंड असफल।

एक बेहतर हेलमेट परीक्षण मानक के लिए अंतिम कारक एक तरह से है कि एक खिलाड़ी के हेलमेट चयन पर एक सूचित निर्णय करने के लिए अनुमति होगी में मानक परीक्षण के परिणाम प्रकाशित करने के लिए किया जाएगा। कई खिलाड़ियों के लिए, उपस्थिति अक्सर सबसे महत्वपूर्ण कारक है जब एक फुटबॉल हेलमेट / faceguard संयोजन का चयन करने के लिए है। भारी ग्रिल प्रकार faceguard भी अधिक प्रभावी फुटबॉल के मैदान पर आज शायद इस कारण होते जा रहे हैं। इन भारी faceguards एथलीटों सिर के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र पारी और एक अतिरिक्त मीटर जोड़नेoment हाथ हेलमेट प्रभावों को परोक्ष हेलमेट के दौरान एक अधिक हानिकारक टोक़ उत्प्रेरण। इस प्रकार, यह हेलमेट के और खिलाड़ी जानते हैं कि कैसे इन भारी faceguards हेलमेट के प्रदर्शन को प्रभावित करने के लिए व्यवस्थित प्रतिक्रिया को समझने के लिए कभी अधिक महत्वपूर्ण है। भविष्य हेलमेट प्रमाणीकरण निर्माताओं आकार और faceguard विशेष हेलमेट परीक्षण के परिणाम प्रदर्शित करने के लिए आवश्यकता होती है चाहिए।

ये सूचना दी परीक्षण प्रक्रियाओं के लिए एक प्रभावी समाधान है कि वर्तमान और भविष्य के फुटबॉल हेलमेट सिस्टम के बेहतर प्रदर्शन विशेषताओं का आकलन करने की क्षमता की अनुमति देता है के रूप में सेवा करते हैं। परीक्षण विधि यहां परिभाषित वर्तमान NOCSAE जुड़वां तार बूंद परीक्षा प्रक्रिया है, जो स्वाभाविक रैखिक त्वरण आधारित चोट मापदंड के टोपी का प्रदर्शन परीक्षण की सीमा के लिए एक संशोधन होने का इरादा है। वर्तमान में उपयोग और आसानी से उपलब्ध है, वहीं इस जुड़वां तार परीक्षण उपकरण कोणीय त्वरण उपाय नहीं कर सकते। मौजूदा तरीकों की तुलना में, इस सूचना फुटबॉल हेलमेट परीक्षण विधि एक अधिक ACCURA देता हैएक हेलमेट के प्रदर्शन और मैदान पर प्रभाव को कम करने के लिए अपनी क्षमता का प्रतिनिधित्व ते।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PCB Triaxial Accelerometers PCB Model 353B17
TDAS2 Data Acqusition System Diversified Technical Systems, Inc.  TDAS2 Or an equivalent Data Acquisition System
Current Source (Amplifier)  Dytran Instruments, Inc. 4114B1 Or equivalent
Velocity gate and flag CADEX SB203 Or an equivalent velocimeter
Selected Football Helmet(s)/faceguard assem. including chinstrap and faceguard hardware
Height Gauge
Torque wrench Snap-on QD21000 range to 200 in/lb minimum, 5% accuracy
Twin-wire Guide Assembly
Drop Carriage  SIRC 1001
1/2" MEP Testing Pad SIRC 1006
1/8" Faceguard Testing Pad SIRC 1007
3" MEP Calibration Pad SIRC 1005 Including Annual NOCSAE Calibration Pad Qualification Report
3/8" Hook-eye Turnbuckle SIRC 1043 Forged Steel with a 6" take-up
1/8" Wire Rope Thimble  SIRC 1044
1/8" Spring Music Wire  SIRC 1045
1/8" Wire Rope, Tiller Rope Clamp, Bronze  SIRC 1046
3/8" 16 x 3“ Eye Bolt  SIRC 1041
3/8" Forged Eye Bolt SIRC 1040
Right Angle DC Hoist Motor  SIRC 2000
Single Groove Sheave (Pulley), 3 ¾"  SIRC 2002
Top Mount Plate SIRC 2003
18" Top Channel Bracket  SIRC 2004
Wall Mount Channel Bracket, 4' x 1 5/8"  SIRC 2005
Mechanical Release System  SIRC 2006
Lift Cable, Wire Rope, 20' Coil  SIRC 2007
Anvil Base Plate  SIRC 2010
Anvil  SIRC 2011
Headform Adjuster  SIRC 2012
Headform Rotator Stem SIRC 2013
Headform Threaded Lock ring SIRC 2016
 Headform Collar  SIRC 2014
Nylon Bushing  SIRC 1803
Small Headform  SIRC 1100
Medium Headform  SIRC 1101
Large Headform SIRC 1102
Taper-Loc Bolt
DC Motor Speed Controller (Reversible)  SIRC 2001

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Wald, M. M. The epidemiology and impact of traumatic brain injury: a brief overview. J Head Trauma Rehabil. (5), 375-378 (2006).
  2. Broglio, S. P., et al. Head impacts during high school football: a biomechanical assessment. J Athl Train. 44, 342-349 (2009).
  3. Broglio, S. P., Martini, D., Kasper, L., Eckner, J. T., Kutcher, J. S. Estimation of head impact exposure in high school football: Implications for regulating contact practices. Am. J. Sports Med. 41, 2877-2884 (2013).
  4. Costanza, A., et al. Review: Contact sport-related chronic traumatic encephalopathy in the elderly: clinical expression and structural substrates. Neuropathol Appl Neurobiol. 37, 570-584 (2011).
  5. McKee, A. C., Cantu, R. C., Nowinski , C. J., Hedley-Whyte, E. T., Gavett, B. E., Budson, A. E., Santini, V. E., Lee, H. S., Kubilus , C. A., Stern, R. A. Chronic traumatic encephalopathy in athletes: progressive tauopathy after repetitive head injury. J. Neuropathol Exp Neurol. , 709-735 (2003).
  6. Bartsch, A., Benzel, E., Miele, V., Prakash, V. Impact test comparisons of 20th and 21st century American football helmets: Laboratory investigation. J Neurosurg. 116, 222-233 (2012).
  7. NOCSAE. Standard Performance Specification for Newly Manufactured Football Helmets. , Paper No. 002-13m13 (2013).
  8. Greenwald, R. M., Gwin, J. T., Chu, J. J. Head Impact Severity Measures for Evaluating Mild Traumatic Brain Injury Risk Exposure. Neurosurg. 62, 789-798 (2008).
  9. Newman, J. A. Accidental Injury: Biomechanics and Prevention. Yoganandan, N. , Springer. (2015).
  10. 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).
  11. Gadd, C. W. Use of a weighted-impulse criterion for estimating injury hazard. SAE Technical Papers. , (1966).
  12. Lissner, H. R. Experimental Studies on the Relation Between Acceleration and Intracranial Pressure Changes in Man. Surgery, Gynecology and Obsterics. III, 329-338 (1960).
  13. Gurdjian, E. S., et al. Concussion - Mechanism and Pathology. Proceedings of the Seventh Strapp Car Crash Conference, , (1963).
  14. Patrick, L. M., et al. Survival by Design - Head Protection. The Seventh Strapp Car Crash Conference, , (1963).
  15. Versace, J. A review of the Severity Index. SAE Technical Papers. , (1971).
  16. Newman, J., et al. A new biomechanical assessment of mild traumatic brain injury. Part 2. Results and conclusions. Proceedings of International Research Conference on the Biomechanics of Impacts. , 223-233 (2000).
  17. NOCSAE. Standard Performance Specification for Newly Manufactured Football Helmets. , Paper No. 002-11m11a (2011).
  18. NOCSAE. Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment. , Paper No. 001-11m15 (2015).
  19. NOCSAE. Standard Method of Impact Test and Performance Requirements for Football Faceguards. , Paper No. ND087-11M11 (2011).
  20. NOCSAE. Standards and Process. , (2013).
  21. Gwin, J. T., et al. An investigation of the NOCSAE linear impactor test method based on in vivo measures of head impact acceleration in American football. J Biomech Eng. 132, (2010).
  22. NOCSAE. Standard Performance Specification for Newly Manufactured Lacrosse Helmets with Faceguards. , NOCSAE DOC (ND) 041-11m12 (2013).
  23. Hodgson, V. R., Thomas, L. M., Prasad, P. Testing the validity and limitations of the severity index. SAE Technical Papers. , (1970).
  24. NOCSAE. Manufactureers Procedural Guide for Product Sample Selection for Testing to NOCSAE Standards. , Paper No. 011-13m14d (2014).
  25. NOCSAE. Standard Method of Impact Test and Performance Requirements for Football Faceguards. , Paper No. 087-12M14 (2014).
  26. NOCSAE. Troubleshooting Guide for Test Equipment and Impact Testing. , Paper No. ND100-96M14 (2014).
  27. NOCSAE. Equipment Calibration Procedures. , Paper No. 101-00m14a (2014).
  28. Diversified Technical Systems. , Source: http://www.dtsweb.com (2014).

Tags

जैव अभियांत्रिकी अंक 120 हिलाना घाव मस्तिष्क चोट सिर में चोट कसौटी Gadd गंभीरता सूचकांक पर एथलेटिक उपकरण के लिए मानकों राष्ट्रीय ऑपरेटिंग समिति अमेरिकी फुटबॉल हेलमेट परीक्षण
अमेरिकी फुटबॉल हेलमेट के लिए संशोधित ड्रॉप टॉवर प्रभाव परीक्षण
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Rush, G. A., Prabhu, R., Rush III,… More

Rush, G. A., Prabhu, R., Rush III, G. A., Williams, L. N., Horstemeyer, M. F. Modified Drop Tower Impact Tests for American Football Helmets. J. Vis. Exp. (120), e53929, doi:10.3791/53929 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter