Although the majority of head injur

Although the majority of head injuries are caused by falls and motor vehicle accidents (Faul et al., 2010), athletes involved in high-speed contact sports such as football and ice hockey are exposed to a relatively high risk of concussion (0.37/1000 and 0.47–0.91/1000 injury rate per athlete exposure (Hootman et al., 2007)) due to the frequent collisions inherent to these sports. In the United States alone there are an estimated 1.6–3.8 million sport-related minor traumatic brain injuries every year (Langlois et al., 2006) despite the widespread use of modern protective headgear. The evaluation of helmet performance is governed by several international standards committees (ASTM, CSA, ISO and NOCSAE). The standards developed by these committees rely primarily on minimizing the metric of global head acceleration (ASTM, 2007, CSA, 2009 and ISO, 2003) during a free fall impact onto a hard surface. The pass/fail threshold for these standards (275–300 g) originates from the work of Gurdjian et al. (1966) on the tolerance of the human skull to blunt impacts. These criteria have been effective as supported by the near complete elimination of skull fractures and related fatal brain injuries in American football since the mandatory use of helmets certified to impact acceleration standards (Mueller 1998). However, there is no strong clinical evidence to support that these helmets can reduce the incidence of concussion (McCrory et al., 2009). Indeed, concussion rates in both amateur and professional levels of contact sports remain high despite the use of an approved helmet (Langlois et al., 2006 and Tommasone and Valovich McLeod, 2006).

Simulation studies using 3D finite element analysis (FEA) have repeatedly demonstrated that global head acceleration criterion measures per se cannot project the nature and severity of resulting neurocognitive injuries. Though the link between translational head acceleration and concussions has been scrutinized extensively, ultimately is has been found to be a poor predictor for injury risk (Greenwald et al., 2008, McCrory et al., 2009 and Viano and Pellman, 2005). Understanding the dynamics at the small region of contact between the colliding object and helmeted head may be more relevant due to the directly induced stresses. While these stresses are likely insufficient to cause bone fracture, they can induce transient focal cranial deformation that in turn propagates stress wave pulses to the underlying cortex, particularly during a lateral impact to the thin squamous temporal bone (Zhang et al., 2001). Hence, inclusion of loading force distribution to the cranium could enhance estimation of local tissue distress (i.e., Von Mises stress, principal and shear strain) related to injury (Hardy et al., 2007, King, 2000, Kleiven, 2006, Marjoux et al., 2008 and Zhang et al., 2004).

One of the primary functions of the helmet is to distribute an impact load across a sufficiently large contact area and duration to shield the underlying bone and neurovascular structures from mechanical distress. Using FEA, Forero Rueda et al. (2009) demonstrated that foams offering greater contact area coincided with lower peak cranial stresses during dynamic testing. Arguably an empirical measure of impact load distribution is warranted so as to quantify the dynamic loads across the helmet–head localized impact site. Prior study by Bishop and Arnold (1993) demonstrated the feasibility to capture peak force dispersal during helmeted headform impacts. Using pressure sensitive films, these authors observed a poor relationship between the risk associated with headform acceleration and the corresponding risk due to high peak focal forces. Unknown however, due to limitations of the films, were the impact durations and loading rates.

To capture both temporal and spatial loading responses, various existing force sensor matrices may be considered. However, few fit the specific requirements for impact measurement. Such a system requires high speed measurement, high loading range, sufficient spatial resolution, flexibility to conform to irregular curved surfaces and ideally a low cost. The purpose of this study was to evaluate an array of discreet flexible force sensors in order to achieve high speed capture of impact force distribution of helmet padding materials. At this preliminary stage of study, in order to minimize the confounding factors of helmet geometry and shell materials, only flat samples of EPP helmet foam were tested to validate the global force predicted by the array of individual sensors.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แม้ว่าส่วนใหญ่ของการบาดเจ็บที่หัวจะเกิดจากการตกและการเกิดอุบัติเหตุรถยนต์ (Faul et al., 2010), นักกีฬาที่เกี่ยวข้องกับการเล่นกีฬาความเร็วสูงเช่นฟุตบอลและฮอกกี้น้ำแข็งสัมผัสจะมีความเสี่ยงค่อนข้างสูงสั่นสะเทือน (0.37/1000 และ 0.47–0.91/1000 บาดเจ็บอัตราแสงนักกีฬา (Hootman et al., 2007)) เนื่องจากตามบ่อยแต่กำเนิดการกีฬาเหล่านี้ ในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียว ได้ตัวประมาณ 1.6-3.8 ล้านที่เกี่ยวข้องกับกีฬารองเจ็บปวดสมองบาดเจ็บทุกปี (Langlois et al., 2006) แม้ มีการใช้อย่างแพร่หลายของศีรษะป้องกันที่ทันสมัย การประเมินประสิทธิภาพการทำงานของหมวกนิรภัยเป็นไปตามมาตรฐานสากลหลายคณะ (ASTM, CSA, ISO และ NOCSAE) มาตรฐานที่พัฒนา โดยคณะกรรมการเหล่านี้ใช้เป็นหลักในการลดการวัดของโลกเร่งหัว (ASTM, 2007, CSA, 2009 และ ISO, 2003) ระหว่างผลตกอิสระลงบนพื้นผิวยากขึ้น ขีดจำกัดผ่าน/ล้มเหลวสำหรับมาตรฐานเหล่านี้ (275-300 กรัม) มีต้นกำเนิดมาจากการทำงานของ Gurdjian et al. (1966) ในค่าเผื่อของกะโหลกศีรษะมนุษย์ทู่ผลกระทบ เงื่อนไขเหล่านี้ได้ถูกใช้เป็นโดยตัดสมบูรณ์ใกล้ของกะโหลกศีรษะกระดูกหัก และเกี่ยวข้องบาดเจ็บสมองที่ร้ายแรงในอเมริกันฟุตบอล helmets รับรองมาตรฐานเร่งผลกระทบ (เลอร์ 1998) ใช้บังคับตั้งแต่ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานทางคลินิกไม่แข็งแรงเพื่อสนับสนุน helmets เหล่านี้สามารถลดอุบัติการณ์ของการสั่นสะเทือน (McCrory et al., 2009) แน่นอน ราคาสั่นสะเทือนในระดับมืออาชีพ และมือสมัครเล่นเล่นกีฬายังคงสูงแม้ มีการใช้หมวกนิรภัยการอนุมัติ (Langlois et al., 2006 และ Tommasone และ Valovich McLeod, 2006)ศึกษาการจำลองที่ใช้วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด 3D (FEA) ได้ซ้ำ ๆ แสดงว่า ต่อ se ไม่โครงการเร่งหัวสากลเกณฑ์ประเมินธรรมชาติและความรุนแรงของการบาดเจ็บเกิด neurocognitive แม้ว่าการเชื่อมโยงระหว่างหัวเร่ง translational และ concussions ได้ถูก scrutinized อย่างกว้างขวาง สุดคือได้พบว่าจำนวนประตูที่ดีสำหรับความเสี่ยงของการบาดเจ็บ (Greenwald et al., 2008, McCrory et al., 2009 และ Viano และ Pellman, 2005) เข้าใจ dynamics ที่แคว้นระหว่างชนวัตถุและ helmeted หัวเล็กอาจจะเกี่ยวข้องมากขึ้นเนื่องจากความเครียดโดยตรงอาจ ในขณะที่ความเครียดเหล่านี้มีแนวโน้มไม่เพียงพอทำให้กระดูกหัก พวกเขาสามารถก่อให้เกิดแมพ cranial โฟกัสแบบฉับพลัน ที่จะแพร่กระจายความเครียดคลื่นพัลส์การคอร์เทกซ์ต้น โดยเฉพาะในช่วงผลกระทบต่อด้านข้างบาง squamous กระดูกขมับ (Zhang et al., 2001) ดังนั้น รวมโหลดกระจายแรงไปยัง cranium สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการประเมินทุกข์เนื้อเยื่อภายใน (เช่น ฟอน Mises เครียด หลัก และแรงเฉือนต้องใช้) ที่เกี่ยวข้องกับการบาดเจ็บ (Hardy เอ็ด al., 2007 คิง 2000, Kleiven, 2006, Marjoux et al., 2008 และเตียว et al., 2004) ได้หน้าที่หลักของหมวกกันน็อกอย่างใดอย่างหนึ่งคือการกระจายโหลดการผลกระทบในพื้นที่ขนาดใหญ่เพียงพอและระยะเวลาเพื่อป้องกันโครงสร้างพื้นฐานของกระดูกและ neurovascular จากทุกข์กล ใช้ FEA, Forero Rueda et al. (2009) ที่แสดงว่า โฟมที่นำเสนอมากกว่า พื้นที่ร่วมกับช่วงล่างเครียด cranial ระหว่างทดสอบแบบไดนามิก วัดผลกระทบการกระจายน้ำหนักที่ประจักษ์ว่าเป็น warranted เพื่อกำหนดปริมาณโหลดแบบไดนามิกระหว่างหมวกหัวผลเว็บไซต์ที่เป็นภาษาท้องถิ่น ศึกษาก่อน โดยบาทหลวงและอาร์โนลด์ (1993) แสดงความเป็นไปได้จับ dispersal แรงสูงสุดระหว่างผลกระทบ helmeted headform ใช้ฟิล์มความไวต่อแรงกดดัน เหล่านี้ผู้เขียนสังเกตความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับ headform เร่งความเร็วและความเสี่ยงที่สอดคล้องกันเนื่องจากกำลังโฟกัสสูงสุดสูง ไม่ทราบอย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดของภาพยนตร์ มีผลกระทบต่อระยะเวลาและอัตราการโหลดจับขมับ และปริภูมิโหลดตอบ เซ็นเซอร์แรงต่าง ๆ ที่มีอยู่เมทริกซ์อาจถือว่า อย่างไรก็ตาม ไม่กี่พอดีกับความต้องการเฉพาะสำหรับการประเมินผลกระทบ ระบบต้องการวัดความเร็วสูง สูงโหลดช่วง แก้ปัญหาพื้นที่ที่เพียงพอ มีความยืดหยุ่นเพื่อให้สอดคล้องกับพื้นผิวโค้งไม่สม่ำเสมอและสูงมีต้นทุนต่ำ วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการ ประเมินของเซนเซอร์แรงยืดหยุ่นรอบคอบเพื่อจับภาพความเร็วสูงผลกระทบกระจายแรงของหมวกกันน็อคเซลล์วัสดุ ในขั้นตอนเบื้องต้นของการศึกษา เพื่อลดปัจจัย confounding หมวกรูปทรงเรขาคณิตและเปลือกวัสดุ โฟม epp เป่าหมวกเฉพาะแบนตัวอย่างทดสอบเพื่อตรวจสอบกองทัพโลกที่ทำนาย โดยอาร์เรย์ของเซ็นเซอร์แต่ละตัว

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

แม้ว่าการได้รับบาดเจ็บที่ศีรษะ ส่วนใหญ่เกิดจากการหกล้มและอุบัติเหตุรถมอเตอร์ ( ฟอล et al . , 2010 ) , นักกีฬามีส่วนร่วมในกีฬาติดต่อความเร็วสูงเช่นฟุตบอลและกีฬาฮอกกี้น้ำแข็งสัมผัสกับความเสี่ยงค่อนข้างสูงของการกระทบกระเทือน ( 0.37/1000 และ 0.47 – 0.91/1000 การบาดเจ็บต่ออัตราการเปิดรับนักกีฬา ( hootman et al . , 2007 ) เนื่องจากพบการชนกันในกีฬาเหล่านี้ในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียวมีประมาณ 1.6 – 3.8 ล้าน กีฬาที่เกี่ยวข้องเล็กน้อย traumatic สมองบาดเจ็บทุกปี ( แลนโกลิส et al . , 2006 ) แม้จะมีการใช้อย่างแพร่หลายของหมวกป้องกันที่ทันสมัย การประเมินประสิทธิภาพของหมวกกันน็อกที่ถูกควบคุมโดยคณะกรรมการนานาชาติมาตรฐาน ASTM , CSA , ISO และ nocsae )มาตรฐานที่พัฒนาโดยคณะกรรมการเหล่านี้อาศัยหลักการเมตริก เร่งประธาน ( ASTM 2007 , CSA , 2009 และ ISO , 2003 ) ในผลกระทบที่ตกบนพื้นที่แข็ง ผ่าน / ไม่ผ่านเกณฑ์มาตรฐานเหล่านี้ ( 275 – 300 กรัม ) มาจากงานของ gurdjian et al . ( 1966 ) ในความอดทนของกะโหลกศีรษะมนุษย์ผลกระทบทื่อเกณฑ์เหล่านี้ได้รับมีประสิทธิภาพสนับสนุนโดยใกล้ขจัดสมบูรณ์ของกระโหลกร้าว และสมองได้รับบาดเจ็บร้ายแรงในอเมริกันฟุตบอล ตั้งแต่การใช้บังคับของหมวกกันน็อกได้รับการรับรองมาตรฐานที่มีความเร่ง ( Mueller 1998 ) แต่ไม่มีความแข็งแรงทางคลินิกหลักฐานสนับสนุนหมวกเหล่านี้สามารถลดอุบัติการณ์ของอาการ ( เมิกครอรี่ et al . , 2009 ) แน่นอนอัตรากระแทกทั้งสมัครเล่นและมืออาชีพติดต่อกีฬาระดับยังคงสูงแม้ใช้หมวกกันน็อกที่ได้รับอนุมัติ ( แลนโกลิส et al . , 2006 และ tommasone และ valovich McLeod , 2006 ) .

ผลการจำลองแบบ 3 มิติโดยใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์ในการวิเคราะห์ ( FEA ) มีหลายครั้งแสดงให้เห็นว่าหัวทั่วโลก เร่งเกณฑ์มาตรการต่อ se ไม่ได้โครงการธรรมชาติและความรุนแรงของการบาดเจ็บที่เกิด neurocognitive . ถึงแม้ว่าการเชื่อมโยงระหว่างการเร่งหัวและได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางสำหรับ concussions ,ในที่สุดก็พบเป็นทำนายไม่ดีสำหรับความเสี่ยงในการบาดเจ็บ ( กรีนวอลด์ et al . , 2008 , เมิกครอรี่ et al . , 2009 และวี โน และ pellman , 2005 ) ความเข้าใจพลวัตในเขตเล็ก ๆของการติดต่อระหว่างการชนวัตถุ และสวมหมวกกันน็อค หัวอาจจะเกี่ยวข้องโดยตรงมากขึ้น เนื่องจากเกิดความเครียด ในขณะที่ความเครียดเหล่านี้อาจไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการแตกหักของกระดูกพวกเขาสามารถทำให้เกิดความผิดปกติชั่วคราวของโฟกัสที่จะแพร่กระจายคลื่นพัลส์ความเครียด สมองเป็นต้น โดยเฉพาะในช่วงผลกระทบด้านข้างในบางเซลล์กระดูกขมับ ( Zhang et al . , 2001 ) ดังนั้น การกระจายโหลดแรงกะโหลกสามารถเพิ่มค่าของความทุกข์เนื้อเยื่อท้องถิ่น ( เช่น ฟอน ความเครียดหลักที่เกี่ยวข้องกับการบาดเจ็บและความเครียดเฉือน ( Hardy et al . , 2007 , กษัตริย์ , 2000 , kleiven , 2006 , marjoux et al . , 2008 และ Zhang et al . , 2004 ) .

หนึ่งในหน้าที่หลักของหมวกกันน็อคเพื่อแจกจ่าย ผลกระทบโหลดทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่เพียงพอและระยะเวลาการติดต่อ โล่กระดูกและโครงสร้างเครื่องจักรกลต้นแบบ neurovascular จากความทุกข์ ใช้ยาง forero รูดา , et al .( 2009 ) แสดงให้เห็นว่าโฟมเสนอพื้นที่ติดต่อใกล้เคียงกับจุดสูงสุดของราคามากกว่าความเครียดในระหว่างการทดสอบแบบไดนามิก arguably วัดเชิงประจักษ์ของการกระจายโหลดผลกระทบที่มีการรับประกันเพื่อหาโหลดแบบไดนามิกผ่านหมวกกันน็อคหัวถิ่น–ผลกระทบของเว็บไซต์ก่อนเรียน โดย บิช็อป และ อาร์โนลด์ ( 1993 ) แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่จะจับกระจายแรงยอดระหว่างผลกระทบ headform สวมหมวกกันน็อค การใช้ฟิล์มความไวความดัน , ผู้เขียนเหล่านี้พบว่าสัมพันธภาพระหว่างความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการ headform และความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องเนื่องจากแรงที่สุดยอดมาก ไม่รู้จัก แต่เนื่องจากข้อ จำกัด ของภาพยนตร์ได้รับผลกระทบและอัตราการโหลด

จับทั้งชั่วคราวและการตอบสนองการโหลดการบังคับเซ็นเซอร์ต่างๆที่มีอยู่ในเมทริกซ์ อาจจะพิจารณา อย่างไรก็ตาม ไม่กี่ให้พอดีกับความต้องการที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการวัดผล ระบบดังกล่าวต้องมีการวัดความเร็วสูงช่วงโหลดสูงความละเอียดเชิงพื้นที่เพียงพอมีความยืดหยุ่นเพื่อให้สอดคล้องกับพื้นผิวโค้งอย่างผิดปกติและต่ำต้นทุน การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมิน อาร์เรย์ของเซ็นเซอร์แรงยืดหยุ่นรอบคอบเพื่อให้จับภาพความเร็วสูงของการกระจายแรงกระแทก วัสดุต่างๆ หมวก ในขั้นตอนนี้เบื้องต้นของการศึกษา เพื่อลดปัจจัยที่เพิ่มโอกาสเสี่ยงของเรขาคณิตและเปลือกหมวกวัสดุหมวกโฟม EPP เท่านั้นแบนตัวอย่างทดสอบการตรวจสอบทั่วโลกกำลังทำนายโดยอาร์เรย์ของเซ็นเซอร์แต่ละ .