Summary
Bir antropometrik baş ve boyun kullanarak, optik fiber tabanlı uyum zorla güç çeviriciler, baş ivme ve boyun kuvvet/an dönüştürücüleri bir dizi ve bir çift yüksek hız kamera sistemi, biz mevcut kask saklama ve biyomekanik üzerindeki etkileri test yatağı baş ve boyun yaralanma kafa etkisi ikincil önlemler.
Abstract
Geleneksel bilgelik ve uluslararası kask test ve sertifikasyon standartları dilde uygun kask sığacak ve tutma etkisi sırasında kask takan darbe kaynaklı yaralanmalara karşı korumada önemli faktörlerdir öneririz. Bu el yazması bir antropometrik test cihazı (ATD), bir dizi bölgesinde ivme güç çeviriciler darbe kaynaklı yaralanma mekanizmaları farklı kask uygun senaryolar simüle miğferli etkilerin analizi ile yılında araştırmak ve kuvvet boyun amaçlayan / an dönüştürücü, bir çift yüksek hızlı kamera sistemi ve kask-fit kuvvet sensörleri optik fiber Bragg Izgaralar göre bizim araştırma grubu geliştirdi. Etkileri simüle etmek için örs üzerine bir doğrusal Kılavuzu Demiryolu boyunca bir Araçlı bölgesinde ve esnek boyun düşer. Test yatağı 8.3 m/s, düz ve açılı etkisi yüzeyler üzerine hızlarda baş etkisi simülasyonu sağlar. Bölgesinde bir kask ile uygun ve çeşitli uygun senaryolar kask konum dizini ve/veya kask boyutu için bağlam belirli ayarlamalar yaparak benzetimi yapılabilir. Kask saklama ölçmek için kask baş hareketi post-hoc görüntü analizi kullanarak sayılabilir. Baş ve boyun yaralanma potansiyel ölçmek için biyomekanik önlemler bölgesinde hızlanma ve boyun kuvvet/andan göre ölçülür. İle kurulan insan tolerans eğrileri, karşılaştırma yoluyla biyomekanik bu önlemlerin ağır yaşamı tehdit eden ve/veya hafif yaygın beyin hasarı riskini tahmin edebilir ve osteoligamentous boyun yaralanma. Bilgimizi, özellikle uygun kask ve saklama göre baş ve boyun yaralanma biyomekanik etkileri değerlendirmek için geliştirilen ilk sunulan test yatağı var.
Introduction
Bisiklet kaskları tüm yaş1bisikletçiler için kafa travması nedeniyle karşı koruma sağlamak en epidemiyolojik kanıtlar gösteriyor. Biyomekanik edebiyat miğferli baş nispeten daha az şiddetli baş/beyin yaralanmaları korumasız (un miğferli) baş2göre çarpışmaya ikincil ayakta tutan tutarlı Tema sunar. Biraz araştırma zavallı kask uygun kafa travması3ne zaman düzgün uygun kask en etkili olduğunu ima, riski ile ilişkili olduğunu göstermektedir. İyi kask uyum tanımlamak için kullanılan ölçütlere bağlı olarak yanlış kask kullanımı miğferli bisikletçiler3arasında % 64 olarak yüksek bulundu. Bu başlığı uygun önem veya bir darbe baş yaralanma olasılığı ilgili epidemiyolojik kanıtlar mı ima rağmen işte doğru kask uygun olup olmadığını bir kontrollü laboratuvar ortamında deneysel bağlayabilmeniz değerlendirmek ya da kask saklama yaralanma biyomekanik önlemler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir çalışma motosiklet kask boyutlandırma sırasında miğferli etkileri bir Sonlu elemanlar modeli4ile simüle etkisini araştıran ilgili. Diğer ilişkili bir çalışma kask boyutlandırma sırasında futbol kask uygun Kuvvetleri ölçmek için basınç duyarlı film kullanırken deneysel etkileri5 etkisini inceler. İncelenen6,7, aynı zamanda geriye dönük bir uygun senaryo preadolescents6için bisiklet ve motosiklet kask etkileri sistemlerinde tutma etkisi olmuştur.
Bizim çalışma yöntemleri Bisiklet kask etkisini incelemek için yaralanma riski uygun kask kuvvet sensörleri ile uygun, antropometrik bir baş ve boyun ve stereoskopik yüksek hızlı kameralar ile etkileri simüle öneriyor. Bizim önerilen yöntemleri uyum ölçmek ve farklı gerçekçi etkisi senaryolarda yaralanma riski değerlendirmek hedeflerdir. İlgili yöntemler aksine, bizim iş, nerede uygun kask kullanımı çeşitli uygun Bisiklet kask inceler. Önceki benzer yöntemleri, baş kinematik belirlenir; Ancak, boyun yükleme ve baş-kask talebiyle da sayısal. Bisiklet boyun yaralanma Epidemiyolojisi boyun yaralanma nadir olduğunu göstermektedir rağmen onlar daha şiddetli baş etkileri ve hastaneye yatış8,9ile ilişkili olma eğilimindedirler. Kanıt olup olmadığını kask kullanımı boyun yaralanma8 oranda azaltır karıştırılır ve atıf epidemiyolojik çalışmalar hiçbiri uygun kask yönlerini ölçmek. Bisiklet boyun yaralanma daha şiddetli kazalar ile ilişkili olma eğilimindedir ve bu başlığı uygun boyun yaralanma Epidemiyoloji muayene değil gerçeği göz önüne alındığında, baş ve boyun yaralanma incelenmesi için biyomekanik araştırma değerli yöntemlerdir. Tüm durumlarda kontrol etkisi önem veya uygun kask için cant epidemiyolojik çalışmalar tamamlayıcı biyomekanik çalışmalar tür deneysel yöntemler kullanılabilir.
Çalışmamızda, baş ve kask arasında göreceli hareketleri sırasında etkisi izleme yeni bir yöntem geliştirdi. Kaskı kafasına hamle olup olmadığını izleme olanağı kask istikrar ve pozlama korumasız kafasının içine değerli bilgiler yaralanma sırasında etkisi verebilir. Uygun kask araştıran bir çalışmada, kask istikrar ve baş pozlama kask performans değerlendirilmesinde özellikle değerlidir. İlgili çalışma, farklı etkisi ve uyum aksine çeşitli kask konumlandırma vurgulayan senaryoları da test edilecektir.
Şu anda, doğru kask sığacak öznel ve nonspecifically tanımlanmış. Genel olarak, iyi kask sığacak istikrar ve konumu ile karakterizedir. Kaskı kafasına bir kez güvenli hareket için dayanıklı olmalıdır ve öyle ki kaşlar değil kaplıdır ve alnına aşırı maruz yerleştirilmiş olmalıdır. Ayrıca, yaklaşık bir parmak genişliğinde alan çene ve miğfer3arasında uygun olmalıdır. Sayısal kask uygun önlemler yaygın değildir; kuvvet dışında kask uygun yöntem karşılaştırın baş ve kask geometri karşılaştırılmasına dayanan. Böyle bir yöntem kask sığacak Ellena vd tarafından önerilen dizin. 10. kask uygun, uygun kuvvet sensörleri, miktarının bizim önerilen yöntem farklı kask uygun senaryolarda form ortalama ve standart sapma kafasına sarf güçlerinin karşılaştırarak, nesnel bir yol oluşturur. Bu uyum kuvvet değerleri temsil bir kask gerginlik, hem de gerginlik varyasyonu kafasına deneyimli. Bu Sensörler farklı uygun senaryolar arasında yapılabilir güçlerinin quantified bir karşılaştırma sağlar. Gevşek bir kask daha düşük Kuvvetleri gösterirken güvenli sıkı uygun kask daha yüksek kuvvetler gösterir. Bu yöntem uygun kuvvet ölçü ortalama uygun Jadischke5tarafından önerilen dizin benzer. Ancak, Jadischke'nın yöntemleri basınç duyarlı film kullanmak. Biz mevcut optik sensörler baş veya kask çevresinde uygun gücünün göze batmayan ölçüm sağlar.
İçin sertifika kask kask sonra belli bir yükseklikten düştü gibi kaldırdı Araçlı bir bölgesinde üzerinde sabitlenir. Baş ve kask tabidir sonra bir serbest düşme damla örs üzerine lineer ivmeler kaydederken. Değil genellikle kask endüstri standartlarını kullanılmış olmasına rağmen bir melez III baş (bölgesinde) ve boyun derleme bu iş etkileri benzetimini yapmak için bir rehber eşliğinde açılan kule ile kullanılmaya başlanmıştır. Genellikle doğrusal kinematik kullandığı standartlar aksine bölgesinde accelerometer dizi aynı zamanda dönme kinematik, diffüz beyin yaralanmaları, beyin sarsıntısı11 de dahil olmak üzere, olasılığını öngörmede önemli bir parametre tayini sağlar . Lineer hızlandırma ve dönme hızlanma ve hız ölçümü ile kinematik birkaç önerilen kinematik tabanlı yaralanma değerlendirme yöntemleri literatürde karşılaştırarak ağır odak ve diffüz kafa travması tahminler yapılabilir 12 , 13. bölgesinde was orijinal gelişmiş otomotiv crash test etmek için ise, onun kask değerlendirme ve tahmini miğferli darbe travması riski iyi belgelenmiş2,14kullanılıyor. Etkisi simülasyon Kur aynı zamanda kuvvetler ve ölçülecek boyun yaralanma ile ilişkili birkaç dakika izin veren bir üst boyun yük hücresi içerir. Boyun yaralanma riski sonra boyun Kinetik yaralanma değerlendirme verileri için otomotiv yaralanma veri12,13karşılaştırarak tahmin edilebilir.
Yüksek hızlı video ile çarpışma sırasında kask hareket kafasına göre izleme yöntemi Ayrıca önerilmiştir. Şu anda, nicel yöntemlerin kask istikrar sırasında etkisini değerlendirmek için vardır. Tüketici ürün Komisyonu (CPSC)15 Bisiklet kask standart bir konumsal istikrar testi için diyor ama bir etki temsilcisi değil. Ayrıca, olsun veya olmasın bölgesinde kask gelir testi ile ölçülen tek sonuç olur; Testler sırasında üzerinde bölgesinde kaldığı sürece baş yaralanma için pozlama ne olursa olsun bir kask hala geçebilir. Kask hareketi izlemek için önerilen yöntem kask pozisyon dizin (HPI)15 ' e benzer ve kask ağzına kadar ve alın arasındaki uzaklığı ölçer. Bu kafa-kask deplasman kask istikrar ve baş pozlama gösterimi sırasında etkisi elde etmek için yüksek hızlı video görüntüleri etkisi boyunca kullanarak izlenir. Doğrudan lineer dönüşümü (DLT)16 ve tek değer ayrıştırma (SVG)17 yöntemleri kullanarak, işaretleri iki kamera izlenirüç-boyutlu uzayda ve sonra kask ve kafa arasındaki göreceli öteleme noktası yerlerde belirlemek için.
Birkaç darbe şiddeti ve uygun parametreleri incelenmiştir. Etkisi senaryolar iki örs yüzeyler ve gövde-ilk ve kafa ilk etkileri etkileyen iki darbe hızı içerir. Tipik düz örs yüzey ek olarak açılı örs etkisi de teğet kuvvet bileşen ikna etmek için simüle. Bir kafa ilk etkisi karşı bir gövde-ilk etkisi bir binicinin omuz başından benzer şekilde önceki iş18yılında gerçekleştirilen önce yere etkileri bir senaryo benzetimi yapmak için bulunur. Son olarak, bu dört kask uygun senaryolar incelenmiştir: düzenli bir uyum, bir büyük boy uyum, ileri bir uyum ve bir geriye dönük uyum. Önceki, kask kafasına konumlandırma bir incelenen parametresi, aynı zamanda kask uyum ve kask boyutlandırma bir iştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. kask uygun senaryolar düzenleme
- tanımla uygun senaryolar üzerinde bir antropometrik test cihazı baş ve boyun (Hybrid III 50 persentil erkek) 575 mm kafa çevresi ile belirlenmesi için.
Not: Dört uygun senaryo örneği şekil 1 ' e karşılık gelen kask pozisyonları ile Tablo 1 ' de gösterilmiştir. İleri ve geri uygun senaryolar tanımları doğru kask kullanımının uygun kask konum değil kaşları kapsayan veya alın 3 açığa olarak belirtilen önceki epidemiyolojik çalışmalarda esas alarak. - Her senaryo için uygun kask senaryo sürekli olarak tekrarlanan emin olmak için bölgesinde her kask konumunu işaretlemek.
- Tüm senaryoları uygun için CPSC sertifikalı kask, evrensel ve ekstra büyük boyutlarda kullanılabilir kullanın.
Not: Üretici sağlanan uygun rehber göre evrensel boyutu en uygun şekilde bölgesinde çevresi uyuyor.- Her senaryo uygun için formunuzu koruyun diğer parametreleri tutarlı. Özellikle, yaklaşık olarak bir parmak genişliği alanı çene altında bırakmak ve güvenli bir şekilde korumak için ayarlanabilir arama el sıkın miğfer sıkın.
2. Kuvvet ölçüm uygun
- Yerleştir beş fit sensörler bölgesinde cilt üzerinde konumlandırılmış ön, geri, sol, sağ ve üst ( Şekil 2).
Not: Sensörler araştırma grubu 19 , 20 , 21 içinde , geliştirilen kuvvet Transdüserleri ızgara Bragg değiştirilmiş bir sürümü vardır. 22 50 0 N. aralığında uygun Kuvvetleri ölçmek için en iyi duruma getirilmiş, Değiştirilmiş sensörler bir kalınlık ve 2.6 mm ve 14 mm çapı sırasıyla var. - Un miğferli bölgesinde herhangi bir yük altında bir referans ölçüm dönüştürücü ile üstlenirler. Bu referans ölçüm öncesinde her uygun kuvvet ölçü alın.
- Yer kask 3 bölgesinde ve ölçü kuvvet verisi üzerine s 2.5 kHz hızında. Aynı formda senaryo altı kez tekrarlanan ölçülerini tekrarlayın.
- Tüm senaryoları uygun için aynı ölçüm işlemi tekrarlayın.
- Convert dalga boyu üst karakter veri ölçümleri ile uygun duruma getirmek için önceden belirlenmiş kalibrasyon sabit dönüştürücü üzerinden ölçülen dalga boylarında çarparak zorlamak için güç dönüştürücü.
3. Etkisi simülasyon için açılan kule
- benzet etkisi doğrusal bir etkisi yüzey 19 , 23 vurmaya bölgesinde yol gösterici tarafından miğferli kafaya. Bunu yapmak için gerekli ekipman aşağıda açıklandığı gibi belirli bağlamdır.
- Bir ayarlanabilir damla gimbal, antropometrik test cihazı baş ve boyun ve değişken etki yüzeyi oluşur için araya bir damla kule.
Not: Toplam drop derleme kütlesi yaklaşık 11 kg olduğunu. Tam insan vücudu dışlama daha iyi bir gerçekçi etkisi 24 benzetimini yapmak için bir etkili gövde kitle olarak gimbal hesaplarında eklenen kütlesi. - 3-2-2-2 9 düzenlemek uni-Aksiyel ivme yapılandırma bölgesinde doğrusal izin vermek ve ağırlık merkezi 25, belirlenecek bölgesinde, açısal ivmelerini içinde.
- Çarpma hızı hemen önceki etkisini ölçmek için etkisi kule inşa amaç hız kapıya yerleştir.
- Bir ayarlanabilir damla gimbal, antropometrik test cihazı baş ve boyun ve değişken etki yüzeyi oluşur için araya bir damla kule.
- Toplamak veri toplama sistemi kullanarak baş hızlanma ve boyun kuvvet/an veri. Tüm kanallar için 100 kHz örneklenmiş analog voltaj filtre. Veri toplama sistemi önce 4 kHz 26 köşe frekans ile bir donanım anti-diğer adıyla düşük geçiş filtresi içerir.
- Etkisi senaryo düzenlemek.
- Tüm etkileri için daha iyi görüş için hareket takibi sırasında izin vermek için kask güneşlik kaldırın. Güneşlik sırasında etkisi etkisi nedeniyle gevşek onun eki önemsiz olduğu varsayılır.
- Tüm damla alın çarpışmaya düzenleyin. Diğer senaryolar da simüle, ancak bu bir ortak etkisi içinde Bisiklete binme 27, konumdur.
- Değişen tarafından Simulate altı farklı darbe senaryoları etkisi hız, etkisi yüzey ve kafa ilk veya gövde-ilk etkileri Tablo 2 başına.
- Zam bölgesinde uygun yükseklik için karşılık gelen etki hızları belirtilen. Bırakma bölgesinde bir uygun yükseklik, genellikle 0,82 m ve 1.83 m, sırasıyla 4 m/s ve 6 m/s, hızları elde etmek için.
Not: Yükseklik sürtünme kayıpları aşmak için gerektiği gibi ekleyin. 4 m/s ve 6 m/s iki etkisi hızları seçilmiş tabanlı önceki edebiyat ve standartları 28 kapalı. - Etkisi yüzey düzenleyin.
- Yerleştir ya düz veya 45° açılı örs ( şekil 4). Açılı örs etkileri bir teğet hız bileşeni ile taklit ederken düz örs falls düz bir yüzeye taklit eder.
- Her iki bir asfalt yüzey simülasyonu aşındırıcı teyp örsler yüzey kapsayacak. Büyük olasılıkla etkilenmemiş kask rehber örs sadece düz yüzey sağlamak için etkileri arasında gerektiği gibi örs pozisyonunu ayarlayýn.
- Kafa ilk veya gövde-ilk etkisi için açılan kule düzenlemek. Gövde etkileri kombine için benzer ile kafa ilk ve gövde-ilk etkileri simulate Smith ve ark içinde sunulan etkisi yapılandırma yükleme. 18
- bir kafa ilk etkisi simüle etmek için açılan kule ayarlamak değil.
- Baş önce yere isabet gövde benzetimini yapmak için açılan gimbal yolundaki bir ahşap blok yerleştirin. Öyle ki baş yaklaşık 25 mm gövde etkisi, örs etkileyen uzak bu ahşap blok bir yükseklikte yerleştirin. Başından sonra boynun fleksiyon aracılığıyla örs vurmaya devam edecek.
- Damla Tower ( şekil 5) titreşimleri en aza indirmek için köpük tabakası içerir.
- Kafa ilk etkileri aksine, gövde-ilk etkileri boynundan açısını ayarlamak.
Not: etki yeri kafa ilk IMPACT çalışmasına ( şekil 6) karşılaştırılabilir olması fleksiyon sonra anvil alında çarpışmaya başından bu boyun açı ayarı sağlar. Alin etkileri yanı sıra, bu gövde-ilk senaryo kesinlikle yan etkilerin de ilgili olacaktır. Kafa ilk ve gövde-ilk etkilerin bu gimbal system baş ve boyun parça boyunca hareket darbeden sonra verir.
- Veri toplama sistemi, yüksek hızlı kameralar (bakınız Bölüm 4) ve damla bölgesinde aynı anda tetikler. Aynı etki ve uygun senaryo yapılandırma her zaman yeni kask ile 3 kez tekrarla.
Not: Yüksek hızlı kameralar ile aynı anda 4 bölümünde ayrıntılı açılan kule kurulmuş olması gerekir. - Dört uygun senaryoların her birini senaryoların her birini 6 farklı etkisi için tabi. Toplam 72 damla her yapılandırma 3 denemeler sonra gerçekleştirmek.
- Sonrası bölgesinde kinematik ve Kinetik verileri işlemek.
- İçin ivme ve güç/an daha sonra indus karşılamak için işleme sonrası 4 th sipariş Butterworth filtre kullanarak filtre analog sinyalleriönerilen uygulama 26 deneyin. Baş ivmelerini ve boyun Kuvvetleri kanal frekans sınıf (CFC) 1000 göre filtreleyin. Boyun anlar CFC 600 göre filtre.
4. Hareket yakalama yüksek hız çift kamera sistemi kullanarak
Not: kayıt işaretçisini pozisyonlar iki yüksek hızlı kameralar DLT yöntemi 16 ' ile belirlenecek üç boyutlu marker pozisyonları izin son işlem. Kafa-kask talebiyle belirlemek için takip işaretleri bölgesinde ve kask üzerinde sırasında etkisi.
- Damla Kulesi çevresinde yüksek hızlı kameralar düzenleyin.
Damla çevresinde
- Yerleştir iki yüksek hızlı kameralar kask ve bölgesinde hareket yakalama senkronize resimlere etkisi sırasında kule.
- Ana fotoğraf makinesini damla kulenin kenarına yerleştirin ve yaklaşık 45 ° ( Şekil 7) yöneticisinden bir köle kamera yerleştirin. 250 W ışık yeterli pozlama için izin vermek için kameralar arasında Kur.
- Yerleştir iki yüksek hızlı kameralar kask ve bölgesinde hareket yakalama senkronize resimlere etkisi sırasında kule.
- Yüksek hızlı kameralar yapılandırın.
- Equip her fotoğraf makinesi bir 50 mm f/1.4 veya bağlı olarak gerekli görüş alanı 100 mm f/2.0 makro lens ile. F/8.0 at lensler Diyafram ayarlamak.
Not: Bu diyafram yeterince keskin odak alan istenen derinliği için izin verir. Gerekli görüş alanı arasında değişiyordu etkisi senaryo bağlı olarak 30-60 cm. - Her ikisi fotoğraf makinesi 1280 x 800 piksel 1000 kare / ikinci veya daha hızlı bir kare hızında kaydını yapılandırın. Böylece, çerçeve başına maksimum çekim hızı 600 µs olacak.
- İki kamera çerçeveler ve iç saati eşitleme. Aynı anda her iki modelin tetik bir tetikleyici ayarlayabilirsiniz.
- Equip her fotoğraf makinesi bir 50 mm f/1.4 veya bağlı olarak gerekli görüş alanı 100 mm f/2.0 makro lens ile. F/8.0 at lensler Diyafram ayarlamak.
- Alan bir kalibrasyon çerçevesinin her kamera sabit bir görüntü alarak kalibre.
Not: doğrudan doğrusal dönüşüm (DLT) yöntemi için alanı başlangıçta ayarlanması gerekir.- Bir kalibrasyon kafes ile 17 bilinen kalibrasyon noktası konumlarının her iki kamera görüş alanı taşımak ve her kamera tek bir görüntü alır. 11 ortak noktaları en az iki kameralardan görünür olmalıdır.
- Bulmak takip yazılımı ile her işaretçisi iki boyutlu koordinatlarını.
Not: makine (CMM) ölçme bir koordinat DLT kalibrasyon önce kalibrasyon Kafes noktası konumlarını belirler. - Bir dizi hesaplamaları kullanarak gerçekleştirilen kalibrasyon işaretleri ile ' koordinatları (DLT olarak da bilinir) 16, üç boyutlu koordinat kalibrasyon kafes göre herhangi bir iki boyutlu marker konumlara dönüşümü koordinat sisteminde Post-processing.
- Kask deplasman ölçmek için mesafe bölgesinde alnına bir nokta ile ağzına kadar izleme yazılımı kullanarak kask arasında izlemek.
Not: Bu noktalar görünür olmadığı için her ikisi fotoğraf makinesi üç görünür işaretleri bir kümesini her bölgesinde izlemek ve bunun yerine kask. Alın ve kask noktalarında o zaman dolaylı olarak izlenebilir. - Yer işaretleri bölgesinde üzerinde izleme hareket ve bölgesinde her kamera, sabit bir referans görüntü alın.
- Dolaylı işaret izleme için bu yöntemi bir bölgesinde başvuru yansıması her kamera ile fotoğraf çekin. Bu başvuru yansıması, üç işaretleri ve kafasına tanımlanan bir referans işaretleyici oluşur emin olmak.
- En üst düzeye çıkarmak her ikisi fotoğraf makinesi içinde kalan süre üç referans noktası konumları kullanarak işaretleri arasındaki mesafeyi ' sayısı alanında.
Not: dolaylı marker hassasiyet hataları izleme için izleme azaltarak daha iyi doğruluk için mesafe en üst düzeye çıkarma sağlar. Hareket sonrası işleme, alnı konum tahmin yanı sıra üç boyutlu yeniden inşası için üç işaretleri izin. - Başvuru işaretçiyi alt alnına gözler arasında tutun ve bölgesinde diğer işaretleyiciler yayıldı. Bu üç işaretleri etkisi ( şekil 8) boyunca her iki kameralardan görünür olduğundan emin olun.
- Yer işaretleri Miğferde izleme hareket ve hala bölgesinde başvuru (Bölüm 4.5) için açıklanan kask her kamera görüntülerini başvuru yapın.
- En az dört hareket izleme işaretleri ile ilgilenen başvurunun oluşur emin olun. Bir referans olarak kask ağzına kadar dibinde bir işareti tutun ve diğer üç işaretleri kask üzerinde yayılmış. Bu üç işaretleri etkisi boyunca her iki kameralardan görünür olduğundan emin olun. Her kamera için kask başvuru ( Şekil 9) tek bir görüntü alın.
- Aynı anda 3 bölümde açıklandığı gibi veri toplama sistemi, yüksek hızlı kameralar ve damla bölgesinde tetiklemek.
Not: Açılan kule ile aynı anda yüksek hızlı kameralar kurulmuş olması gerekir. Referans resimleri aldıktan sonra bir damla gerçekleştirilebilir.- Yerleştir kask senaryo uygun. Açılan kayıt. Sinyal tetikleyici kameralara el ile üzerine etkisi. Kayıt düzenlemek böylece 3 s tetiği ve 8 önce kaydedilir s tetikleyici sonra kaydedilir. El ile gözden geçirin ve etkisi sadece içerecek şekilde eşitlenmiş kamera görüntülerini braketi.
5. Kafa-kask Marker izleme ve Post-işleme
- parça boyunca etki kamera özel yazılım kullanarak, baş ve kask işaretleri.
- Parça altı puan damla: üç kask ve bölgesinde ( şekil 10). Yazılım ile her işareti geçici iki boyutlu piksel koordinatlarını belirlemek.
- Bir damla sırasında izlenen işaretçileri üç boyutlu koordinatlarını hesaplamak için DLT yöntemini kullanın.
Not: DLT yöntemi kalibrasyon kafes kalibrasyon verilerden ve bırak veri--dan iki fotoğraf makinesi ile izlenen işaretçileri üç boyutlu koordinatlarını bir damla sırasında belirleyebilirsiniz. - SVD (tekil değer ayrıştırma) yöntemi 17 bölgesinde alın ve kask ağzına kadar 3-b boyutlu koordinatlarını hesaplamak için kullanın. Kafa-kask deplasman bu iki nokta arasındaki farktır.
- Bir başvurunun konumunu tahmin etmek için SVG yöntemi kullanın her üzerinde izlenen işaretleri bölgesinde alın ve kask ağzına kadar gelin.
- Üç işaretleri referans çerçevesi ve bir damla her bireysel çerçeve arasında dönüştürme matrisi bulmak için SVG yöntemini kullanın. Bu dönüşüm alın veya kask ağzına kadar konumları bulmak için uygulanabilir.
- Kask ve bölgesinde üzerinde dolaylı bu izleme gerçekleştirmek. Deplasman alın ve kask ağzına kadar arasında o zaman olabilir ( Şekil 11) izlenir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Uygun güç ölçüm
Her senaryo uygun için kuvvet uygun ölçüm gerçekleştirilen her sensör konuma (şekil 12) ve önemini belirlemek için bir t-Testi, eşit olmayan Varyanslar varsayarak gerçekleştirildi (p < 0,05). Tüm ölçümler arasında ortalama standart sapma olduğunu ± 0,14 N. yüksek zinde kuvvetler daha sıkı bir uyum gösterir.
Kinematik baş ve boyun Kinetik veri
Sonuç baş lineer hızlandırma, baş Açısal ivme, baş açısal hız, üst boyun kuvvet ve üst boyun andan itibaren tipik bir damla (şekil 13 - şekil 17) gösterilir. Sonuç değerleri x, yve z, yön vektörleri (şekil 3) mutlak norm alarak hesaplanan. Boyun eksenel kuvvet ve an13, NIJ, hesaplanan bir boyun yaralanma ölçüt de etkisi (Şekil 18) hesaplanmıştır. Kinematik sonuçlarından etkisi farklı etkinlikler de belirlenebilir. Örneğin, gövde-ilk etkileri örs ile baş temas büyük zirve sonuç doğrusal ivme (şekil 13) olarak görülebilir. Açısal ivme zirvesinin iki set (Şekil 14) gözlenen. Sırasında ikinci zirveye ulaşan en fazla fleksiyon boyun sonucunda oluşur ilk zirve gövde etkisi sonucu ortaya çıkar. Sırayla, gövde etkisi, örs, sonra en fazla fleksiyon ulaşan boyun ve baş kişiyle ardından etkisi olaylardır. Bu olaylar da yüksek hızlı video (şekil 6) görülebilir.
Kafa-kask bağıl hareket
İki senaryoları uygun için vektör arasındaki kafa-kask devinim, gösteren alın ve kask ağzına kadar büyüklüğü şekil 19 ' gösterilir. Deplasman göreli değişiklik öncesi Impact konumuna göre kask hareketinin bir göstergesi olabilir.
Şekil 1: kask uygun senaryolar. (B) normal uygun senaryo (c) büyük boy uygun senaryo (d) ileri uygun senaryo (e kask uygun senaryo karşılaştırmalar (bir) karşılaştırma normal uygun arasında gösterilen ve uygun olmayan şekilde konumlandırılmış bölgesinde üzerinde uyuyor ) geriye dönük uygun senaryo. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: (AKŞ) ızgara Fiber Bragg beş alıcı dizisini bölgesinde sensörlü üzerinde bulunan cephesinde, geri, sol, sağ ve üst. Her sensör (sol alt) bir kalınlık ve 2.6 mm ve 14 mm, çapı sırasıyla vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: açılan kule derleme ile ilişkili koordinat ekseni. (bir) genel kule derleme Drop miğferli bölgesinde (b) işaretlenmiş ile bölgesinde ve boyun hücre yük. Boyun yük hücre koordinat ekseni de gösterilir. (c) sorumlu baş ekseni haline gelir. Baş ivmelerini ve boyun yükler koordinat ekseni eksen yönde olumlu büyüklükleri ile gösterildiği referansla ölçülür. Anlar üzerinde sağ el kuralı temel alır.
Şekil 4: Değiştirilebilir (bir) düz ve (b) 45 ° açılı örs yüzeyler aşındırıcı bant kaplı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: İlk (bir) ve gövde ilk (b) etkisi senaryo damla yapılandırmaları kafa. Gövde-ilk etkisi senaryo için ahşap blok bir gövde etkisi simüle etmek için drop derleme durdurmak için kullanılır. Kask güneşlik da bütün etkisi simülasyonlar önce kaldırıldı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: bir gövde-ilk etkisi albümdeki sırasını. Bir gövde ilk etki, baş boyun fleksiyon tarafından takip örs, çarpışmaya izin açılan gimbal durdurulur. Buna ek olarak, bir kafa ilk etkisi açılan gimbal örs ilk temas baş tam doğrusal hareket sağlar.
Şekil 7: damla Kulesi çevresinde çift yüksek hızlı kamera düzenleme. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: kafa referans görüntü işaretleyicileri hareket takibi için. Dördüncü bir işaretleyici baş-kask deplasman hesaplamakta kullanılan alın noktayı tanımlayan iken üç işaretleri kafasına darbe sırasında izlenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: hareket takibi için kask referans görüntü işaretleri. Kask üzerinde üç işaretleri IMP sırasında izlenirdördüncü bir işaretleyici baş-kask deplasman hesaplamakta kullanılan kask ağzına kadar noktayı tanımlayan iken hareket. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10: darbe sırasında takip işaretleri. Üç işaretleri bölgesinde ve kask üzerinde izlenir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 11: Baş-kask deplasman vektör etkisi izlenir alın ve kask ağzına kadar arasında.
Şekil 12: kask sığacak bölgesinde farklı uygun senaryolar altında ilinde Kuvvetleri. Standart sapmayı temsil eden hata çubukları de gösterilir. Önemli farklılıklar (p < 0,05) arasında uyum gücü senaryolardır belirtilen (*). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 13: sonuç baş ağırlık merkezi (COG) Lineer hızlandırma için bir gövde ilk etkisi 6 m/s düz bir örs üzerine Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 14: sonuç baş ağırlık merkezi (COG) Açısal ivme bir gövde ilk etkisi 6 m/s düz bir örs üzerine için Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 15: 6 m/s düz bir örs üzerine bir gövde ilk-etkisi için sonuç baş ağırlık merkezi (COG) açısal hız Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 16: sonuç üst boyun kuvvet için bir gövde ilk etkisi 6 m/s düz bir örs üzerine Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 17: sonuç üst boyun an bir gövde ilk etkisi 6 m/s düz bir örs üzerine için Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 18: NIJ bir gövde ilk etkisi 6 m/s düz bir örs üzerine için Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 19: 6 m/s düz bir örs üzerine bir gövde ilk-etkisi için geçici baş-kask çıkarma Bir düzenli uyum (düz çizgi) ve geriye dönük uyum (noktalı çizgi) senaryo karşılaştırılır. Aksine mutlak deplasman deplasman göreceli değişiklik de gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| Uygun senaryo | Kask boyutu | Kask pozisyon |
| Normal (Şekil 1b) | Evrensel | Normal |
| Büyük boy (şekil 1 c) | XL | Normal |
| İleri (şekil 1 d) | Evrensel | İleri |
| Geriye doğru (şekil 1e) | Evrensel | Geriye dönük |
Tablo 1: kask uygun belirlenmesi için senaryolar. Uygun senaryolar tanımları doğru kask kullanımının uygun kask pozisyon3belirtme önceki epidemiyolojik çalışmalarda temel alır.
| Etkisi senaryo | Çarpma hızı | Etkisi yüzey | Kafa/gövde ilk |
| 1 | (4 m/s) düşük | Düz | Kafa |
| 2 | Yüksek (6 m/s) | Düz | Kafa |
| 3 | Düşük | Açılı | Kafa |
| 4 | Yüksek | Açılı | Kafa |
| 5 | Düşük | Düz | Gövde |
| 6 | Yüksek | Düz | Gövde |
Tablo 2: darbe senaryoları benzetimi için.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Buraya, yöntemleri araştıran kask için etkileri sunulmaktadır simüle miğferli kafasına uygun. Uygun kask uygun kuvvet sensörleri ile sayısal, etkileri bir ATD bölgesinde ve boyun destekli açılan kule üzerinde simüle ve kask hareket yüksek hızda video ile takip edildi. Farklı etki senaryolar altında uygun kask biyomekanik önlemler üzerindeki etkilerini araştırmak için farklı uygun senaryolar simüle.
Uygun kask sensörler zinde kuvvetler farklı kask uygun senaryolar (şekil 12) arasındaki farkları ayırt yeteneğine sahiptirler. Farklı uygun senaryolar arasında zinde kuvvetler eğilimler güçlü kask performans ile ilişkili değil. Bir kask sığacak zavallı istikrar (uygun, şekil 1' de gösterilenörneğin geriye dönük) ile önemli ölçüde daha düşük zinde kuvvetler sergilemek için bekleniyor. Kask hareketi (geriye dönük uyum, şekil 19) artan miktarda rağmen geriye dönük bir kask sergiler önemli ölçüde daha düşük uygun kuvvetler düzenli bir uyum karşılaştırıldığında yalnızca bir sensör yerde uygun. Bu sonuç kask gerginlik kafasına kafasına kask dinamik kararlılığını garanti uygun tek belirleyici olabilir göstermektedir. Bu çalışmada, zinde kuvvetler ters kafa ile ölçüldü. Güçleri de sağ tarafta daha yüksek ölçülen güçler baş köşe de bu çalışmada bildirilen daha neden olacağından, konum yukarı kafasından ile ölçülen. Ancak, uygun güçleri farklı uygun senaryolar arasında karşılaştırma Protokolü uygun yürürlükteki göreli değişiklikleri ölçmek istiyor. Baş dik veya ters olmasına bakılmaksızın, göreli güçleri aynı değişikliklerdir.
Test yatağı ve sunulan yöntemleri doğrusal ve açısal kinematik hızlanma ve hız gibi boyun kuvvetler ve anlar üzerinde etki süresini de içeren belirleme yeteneğine sahip olan. Çağdaş biyomekanik yaralanma önlemler üzerinde etkisi kinematik ve zaman süresi temel alır. Örneğin, beyin yaralanması ölçütü (BRIC) en yüksek açısal hızı11üzerinde temel alır iken kafa travması ölçütü (HIC) saat12üzerinde lineer hızlandırma bütünleştirir. Diğer yaralanma kinematik tabanlı önlemler dayalı tepe lineer hızlandırma ve en yüksek Açısal ivme ve lineer kapsayan baş etkisi güç (kalça), beyin yaralanması eşik (GAMBİTİ)29, genelleştirilmiş ivme modeli içerir ve Açısal ivme, bekleme süresi ve yön konuları30. Alternatif olarak, boyun kuvvetler ve anlar boyun yaralanma ölçütü NIJ12hesaplamak için kullanılır. Bu deneysel protokol tüm ilgili kinematik ve Kinetik ölçme yeteneğine sahip olduğu gibi ilgi herhangi bir biyomekanik yaralanma önlemler hesaplamak mümkündür. Olası yaralanma riski sonra her yaralanma ölçü birimi ile ilişkili edebiyat göre belirlenir. Sonuç olarak, Kur uygun kask dayalı baş ve boyun yaralanma biyomekanik önlemler değişiklikler tespit yetenekli olduğunu kanıtladı. Bu nedenle, test yatağı uyum ve saklama ve odak ve diffüz kafa travması ve osteoligamentous boyun yaralanması onların ilişkisi incelemek için kullanılabilir. Örneğin, bir gövde-ilk etkisi: 6 m/s düz bir örs üzerine bir düzenli uyum ve geriye dönük uygun senaryo karşılaştırıldı. İçin düzenli uygun senaryo, zirve sonuç lineer ivmeler, en yüksek açısal ivmelerini ve açısal hız değişikliği 158.2 g, 4647.5 rad/s2ve 22.39 rad/s idi. Düzenli sığdırmak için karşılaştırıldığında, daha yüksek değerler, 177,9 g, 6246.4 rad/s2 ve 45.91 rad/s, t-Testi p değerleri ile 0.012, kafa travması (şekil 13 - şekil 17) daha yüksek bir risk düşündüren geriye dönük bir uygun senaryo sergilenen 0,070, ve 0.005, anılan sıraya göre. Açısal ivme gürültü Tümleştirme açısal hızı için bir mahsup hesabı oluşturduğundan, açısal hız değişikliği yerine bu ofset için hesap bildirilmektedir. Aynı etkisi senaryo için boyun yaralanma ölçütü (NIJ) boyun kuvvet ve an tespit edilmiştir. Uygun geriye dönük kask 1,28 (Şekil 18) p-değeri 0.099 t-testi ile ölçülen iken uygun düzenli kask için senaryo, 1.23, tepe NIJ , belirlendi. Yine, daha yüksek değeri NIJ , boyun yaralanma riski daha fazla tavsiye ediyorum.
Yüksek hızlı video analiz teknikleri Dinamik denge ve saklama değişiklikler tespit yetenekli olduğunu kanıtladı. : 6 m/s düz bir örs üzerine aynı gövde-ilk etkisi için bir düzenli uyum ve geriye dönük uygun senaryo kask talebiyle açısından karşılaştırıldı. Geriye dönük uyum senaryo 12,18 cm (şekil 19) deneyimli iken düzenli uygun senaryo baş-kask deplasman 6,52 cm en fazla bir değişiklik bir t-test p-değeri ile 0.006 deneyimli. Neredeyse iki kat daha fazla kask hareketi, geriye dönük bir senaryo sonuçları artan baş pozlama uygun bu eğilimleri önermek ve belki de, bir sonraki etkisi ilk takip alın yaralanma için daha fazla maruz kalma.
Mutlak deplasman ve göreceli öteleme (şekil 19) yüz ve alın pozlama ve baş-kask bağıl hareket miktarını sırasıyla, ikisi de önemli tutma ve dinamik denge incelerken iletmek. Kask talebiyle kafasına göre izlemek için önerilen yöntem baş pozlama ve kask istikrarı temsil edilmesi sırasında etkisi sağlar ve sonraki etkileri için kask saklama değerlendirebilir. Yöntem kask hareket boyunca mutlak talebiyle ve deplasman (şekil 19) değişimler olarak karakterize edilebilir bir etki gösterir. İyi muhafaza kask daha az talebiyle sergi iken kötü tutulan bir kask büyük talebiyle, sergi. Bu çalışmada mutlak deplasman yüz pozlama miktarını gösterir ve kaş ve kask ağzına kadar (şekil 19) arasında maksimum bağıl hareket deplasman göreli değişiklik gösterir. Bu öteleme değeri tek bir eksen tarafından bağlı iki işaretleri arasındaki mesafeyi belirlenir bildirdi. Aynı deneysel yöntemlerle, ayrıca daha iyice uyum ve saklama karakterize etmek için üç bileşen yöne göreceli öteleme ölçmek mümkün. Tek bir bileşen kolaylık olması açısından, seçildi yanı sıra HPI için iyi bir karşılaştırma sağlar. Yan etkileri gibi diğer etkisi koşullarında daha fazla bileşeni yön veya baş-kask döndürme özellikle önemli olabilir.
Hangi ile Kuvvetleri ölçülür sınırlı Uzaysal çözünürlük ile şu anda önerilen sensörler ve uygun güç ölçüm bir dezavantajıdır. 5-alıcı dizisini ile tüm kask arasında güç dağılımını tam olarak temsil edilebilir değil. Bisiklet kaskları tasarımını kez açık delikleri içerdiğinden, bir sensör-her zaman kask başvurun ve sonuç olarak sıfır kuvvet ölçmek. Bir potansiyel kuvvet sensörleri kask baş yerine yerleştirmek için çözümdür. Sunulan protokolünde, tutarlılık ve tekrarlanabilirlik deneme korumak için kafasına kuvvet sensörler yerleştirildi. Miğferde yerleştirilen sensörler sahip farklı bir protokol farklı kask türleri için gerektirebilir. Ancak, algılayıcılar küçük boyutu ve Fiber Bragg ızgara (AKŞ) sensörleri çoğullama yeteneği sensörler feasibly dağıtılmış aro olmak daha fazla sayıda izin verirund başkanı. Ek sensörler yüksek ve düşük uygun yerlerini dalgalanmaları zorlamak ve daha fazla anlayış kask istikrarı sağlamak ayırt. Gerginlik temsil eden kuvvet büyüklüğü ek olarak, ayrıca kask ve baş arasında temas bölgesinin düşünün için değerli olabilir. Açık delikleri ile özellikle kask durumunda toplam temas bölgesinin veya dağıtım uygun karakterize için önemli olabilir. Genel ortalama gerginlik değişimler kask konumlandırma farklı senaryolarda belirgin değildi rağmen kuvvet dağılımında önemli değişiklikler, şekil 12' olarak belirlenmiştir.
ATDs üzerinde dayalı tüm biyomekanik çalışma gibi sınırlamalar sunulan yöntemleri vardır. Gerçek dünya etkileri etkisi hız, kask ve etkisi yüzeyler üzerindeki etkisi konumları gibi parametreleri kontrol edilir. Bu nedenle, sunulan iş önde gelen baş etkisi bisikletçi bisikletçi ve olay olay bu parametreler değişkenliği yakalamak değil.
Hybrid III otomotiv crash test, aksine kask araştırma için geliştirilmiştir. Bir ulusal işletim Komitesi Atletizm donanımları (NOCSAE) bölgesinde31için standartlar, bu bir kask ile kullanmak için tasarlanmamıştır. Buna ek olarak, NOCSAE bölgesinde ortalama bir yetişkin futbolcu kadavra başlarına göre boyutu ve şekli özellikleriyle tasarlanmıştır ve bazı için daha doğru bir şekilde yaklaşık baş anthropometry düşünün. Bölgesinde geometri uygun eğitim kask içinde önemli bir rol olduğundan, bölgesinde farklı kask türleri için bazı eksiklikler olabilir. Özellikle, bölgesinde kafatası, yanak, çene tabanındaki NOCSAE kafaya önemli geometrik farklılıklar vardır ve3332,korkma. Bu özellikleri ve bisiklet kaskları arasında çok az temas olduğundan, şekil farklılıkları bölgesinde ve gerçek bir baş baş-kask etkileşim üzerinde en az etkiye olabilir. Bu nedenle, biz bölgesinde burada sunulan uygun senaryolar arasında karşılaştırmalı çalışmalar gibi kullanmak için uygun bir model olduğunu öne sürerler. Şekil farklılıkları nedeniyle herhangi bir etkisi saklama kilit sistemi alt çıkıntıya geriye dönük uygun senaryoda özellikle kafatası kapağı arasındaki arabirimi en belirgin olacaktır. Bölgesinde başından ilgili, boyun bir insan boyuna göre onun daha fazla sertlik için eleştiriliyor ve bazı gerçekçi sertlik eksikliği bir çok insan acı baş etkisi34 insanlardan farklı baş hareketleri katkıda bulunabileceği hipotez . Yörünge ve kinematik baş boyun üzerinde bağımlı olduğundan bu etkiler gövde-ilk etkileri önemli ölçüde daha önemli olacaktır. Bir gövde-ilk etkisi için aşırı bir boynu kafası hareket gövde temas ettikten sonra Azalt ve gerçek olamayacak kadar kafası çarpma hızı baş iletişim yavaş. Gövde-ilk etkileri araştıran sınırlı varolan edebiyat ile kinematik izleri biofidelity gerçek bisikletçiler etkileri ile doğrulamak zor. Ancak, gövde izlemeler baş Açısal ivme Smith et al. tarafından gerçekleştirilen benzer karşılaştırılabilir birleştirilmiş yükleme senaryo vardır 18. bu nedenle, Açısal ivme eğilimler ve boyun yük farklı uygun senaryolarda, bildirilen mutlak büyüklükleri yerine vurgulanmalıdır. Biz boyun sunulan çalışma için uygun bir model boyun kinetik ve baş hareketleri vakaları arasında karşılaştırmak için uygun ve üzerinde mutlak büyüklükleri baş kinematik ve boyun Kinetik yorum yerine, biz bu önlemlerin değişimler dikkat hissediyorum.
Bölgesinde uygun eğitim kask kullanmanın başka bir bölgesinde vinil deri dagilimini o insan bir kafa derisi ile kısıtlamadır. Saç, yağ ve nem gibi pratik çeşitleri ile tüm bu değişkenler doğru bir simülasyon zor olacaktır. Her ne kadar yapay ve insan arasındaki etkileşimi kask araştırma-si olmak be için takip35, kafa doğrulamaları yapay bir kafa derisi oluşturma çabaları kask kafa derisi çok az olmuştur. Genel olarak bölgesinde cilt daha yüksek bir Sürtünme katsayısı bir insan derisi daha sergileyen kabul beri kask saklama yanıltıcı geliştirilebilir. Kafa-kask sürtünme farklı uygun senaryoda değişen bağımlılığı ile bölgesinde vinil deri etkisi de daha fazla veya daha az belirgin. Örneğin, ileri bir uyum nedeniyle artan baş-kask sürtünme vinil deri kask muhafaza edebilir iken normal uygun senaryo bir kask kafa şekli nedeniyle muhafaza edebilir. Ancak, kask talebiyle bölgesinde kafa derisi bu çalışmada bağlı. Bu nedenle, değişiklik ve eğilimleri farklı uygun senaryolar arasında bulgular dayanmalıdır.
Dört uygun senaryo incelenmiş, daha fazla değişken uygun kask karakterize içinde var. Bu önerilen yöntemler daha fazla kask boyutları veya farklı düzeylerde ratchet saklama gerginlik gibi diğer uygun kask senaryolar incelenmesi için izin verebilir. Bu çalışmada, ratchet saklama sistemi gerginlik, araştırmacı için öznel tutarlı bir düzeyde sıkılır. Daha gerçekçi bir gerginlik gönüllüler, Jadischke'nın kask teçhizat çalışma5' e benzer üzerinde zinde kuvvetler ölçerek elde edilebilir. Saklama sistemi sonra bölgesinde düzenlenmiş olabilir ve aynı zinde kuvvetler sergileyen bir seviyeye sıkılır. Gelecekte iş, uygun senaryolar farklı kask boyutları veya kilit saklama gerginlik ile kabul edilecektir.
Biz uygun kask, dinamik saklama ve baş ve boyun yaralanma biyomekanik önlemler hem de etkilerini değerlendirmek için bir roman test yatağı mevcut. Sunulan yöntemleri zinde kuvvetler, göreli baş kask hareket ve baş ve boyun yaralanma tüm çağdaş biyomekanik ölçülerin önemli değişiklikler tespit yeteneğine sahiptirler. Önerilen yöntemleri düzenli araştırmak ve geriye doğru baş açısal hız ve baş maruz kalma miktarı önemli değişiklikler bulma uygun kullanılması. Bu önerilen yöntemlerle farklı nedeniyle uygun kask kask performans farklılıkları açığa çıkarılabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa için çakışma var ve mali açıdan bu eser yayından kazanmak durmak yok.
Acknowledgments
Doğa Bilimleri ve mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) Kanada (keşif hibe 435921), Pashby spor emanet fonu fon minnetle anıyoruz (2016: RES0028760), Banting Araştırma Vakfı (keşif Ödülü 31214), NBEC A.ş. () Kanada) ve mühendislik ve Alberta Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Hybrid III Headform | Humanetics or Jasti-Utama | N/A | 50th Percentile ATD, for impact simulation |
| Hybrid III Neck | Humanetics or Jasti-Utama | N/A | 50th Percentile ATD, for impact simulation |
| Linear Accelerometers | Measurement Specialties | 64C-2000-360 | for head acceleration measurement |
| Upper Neck Load Cell | mg Sensor | N6ALB11A | for neck load measurement |
| High Speed Camera | Vision Research | v611 | for motion capture |
| Camera Lens | Carl Zeiss | N/A | 50 mm f1/.4, for motion capture |
| Camera Lens | Carl Zeiss | N/A | 100 mm f/2.0, for motion capture |
| Bicycle Helmet | Bell | N/A | Traverse |
| Data Acquisition System | National Instruments | PXI 6251 | for Hybrid III signal acquisition |
| Head Impact Drop Tower | University of Alberta | N/A | Custom-designed, for impact simulation |
| Optical Interrogator | Smart Fibres Ltd. | N/A | SmartScan, for optical sensor force measurement |
| Fit Force Sensor | University of Alberta | N/A | Custom-designed, for measuring helmet fit forces |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Olivier, J., Creighton, P. Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Epidemiol. 46 (1), 278-292 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- Eppinger, R., Sun, E., et al. Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. , (1999).
- 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).
- 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).
- CPSC. Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. , (1998).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- SAE. J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. , Society of Automotive Engineers. (2014).
- Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. Bicycle-related head injury: a study of 86 cases. Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).
- 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).
- Newman, J. A. A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT). IRCOBI Conf. Proc. , (1986).
- 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).
- NOCSAE. Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. , (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- Aare, M., Halldin, P. A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts. Traffic Inj. Prev. 4 (3), 240-248 (2003).
