サイクリングヘルメットのピーク回転加速度を低減するための 2 つの回転ヘルメット技術の評価

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7735 (2022) この記事を引用

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12 オルトメトリック

メトリクスの詳細

脳外傷のリスクは回転運動学に関連しているため、さまざまな回転管理技術を備えたヘルメットが開発されました。 このペーパーの目的は、回転固有のテスト プロトコルを使用して、これらのテクノロジのうち 2 つの有効性を評価することでした。 各テクノロジーのパフォーマンスを評価するために、ヘッドの動的応答が測定されました。 この研究には、同一構造の 3 つのサイクリング ヘルメットが含まれています。 回転技術のない 1 つのヘルメット、確立された商用技術、および著者が設計および組み立てた新しいヘルメット回転技術がテストされました。 45 度のアンビルへの落下テストを使用して、一連の衝撃時の頭の形状の動的応答を管理する各ヘルメットの能力を測定しました。 その結果、どちらの回転ヘルメット技術もピーク回転加速度および脳への負担が低下したが、各技術は衝撃条件に応じて独自の性能特性を示したことが明らかになった。

米国の医療制度では、一般住民の頭部外傷の治療と管理に年間 20 億ドルが必要です 1,2。 小児および青少年の入院の 30% ～ 40% を占め 3、脳震盪は、自転車走行中の小児の頭部損傷の最も一般的な原因です。 一般にスポーツ関連の脳震盪は「静かな流行」と言われており、これらの傷害の蔓延と影響については十分に説明されていません1、2、3、4、5。 ヘルメット技術は、スポーツ中の頭部衝撃による脳震盪を含む頭部外傷のリスクを最小限に抑えるために開発されてきました5、6、7、8。 これらはサイクリング中の頭部損傷の軽減に役立つことが証明されていますが、脳震盪に関連する損傷のメカニズムは現在のヘルメット テスト プロトコルに完全には反映されていません 9、10、11、12。 衝撃時の頭部のダイナミクスを記述する回転運動学は、脳震盪を含むびまん性脳損傷と関連しています9、10、11、13、14、15、16、17。 ただし、頭部外傷を管理するためのスポーツ ヘルメットの有効性には、通常、平らなアンビルへの垂直落下試験を使用して直線加速度を測定することが含まれます 18。 Post et al.19 と Rowson et al.20 は、頭部衝撃のピーク回転加速度と直線加速度の間に弱い関係があることを報告しました。 いくつかの試験方法が採用されていますが、これまでのところ、回転性能基準を含むサイクリング用ヘルメットの試験規格はありません10、12、14、21、22、23、24、25、26、27。 提案された高摩擦衝撃試験プロトコルは、回転加速を管理するヘルメットの能力を測定するために使用されました。 これには、高摩擦サンドペーパーが取り付けられた角度付き衝撃アンビルへのフリー ドロップ ヘルメット付きヘッド フォームが含まれていました。

サイクリングヘルメットメーカーは、回転衝撃特性が脳震盪損傷のリスクの重要な予測因子であるという報告を受けて、効果的な回転管理技術をサイクリングヘルメットに統合することへの関心を高めています6、10、11、12。

この研究の目的は、高摩擦衝撃試験プロトコルを使用して、同じメーカーとモデルのサイクリング ヘルメットに取り付けられた 2 つの回転ヘルメット技術の衝撃外傷を管理する能力を評価することでした。

この研究には、3 つの同一の中型サイクリング ヘルメットが含まれています。1 つは回転技術のない市販のサイクリング ヘルメット、回転技術の低摩擦層を備えた市販のサイクリング ヘルメット (MIPS、多方向衝撃保護システム、スウェーデン)、そして市販の 1 つは回転技術のない市販のサイクリング ヘルメットです。流体を満たしたブラダーで構成される新しい回転技術を搭載したサイクリング ヘルメットが入手可能です (図 1)。 3 つのヘルメットはすべて、ポリカーボネート マイクロ シェル、発泡ポリスチレン ライナー、Koroyd® インサート、フィット パッド、あご紐で構成されています。 サンプル サイズには、ヘルメット タイプごとに 4 つのヘルメット、合計 12 つのヘルメットが含まれていました。