Un banco di prova per esaminare la calzata del casco e conservazione e misure biomeccaniche della testa e lesioni al collo nei impatto simulato

Riepilogo

Utilizzando un antropometriche testa e del collo, vestibilità basati su fibra ottica forza trasduttori, una matrice di accelerazione della testa e collo forza/momento trasduttori, e una doppia ad alta velocità sistema di telecamere, vi presentiamo un banco di prova per lo studio di ritenzione del casco ed effetti sulla biomeccanica misure della testa e del collo ferita secondaria all'urto della testa.

Abstract

La saggezza e la lingua negli standard di test e certificazione internazionale casco suggeriscono che casco appropriato in forma e ritenzione durante un impatto sono fattori importanti per proteggere chi lo indossa casco da lesione indotta da impatto. Questo manoscritto ha lo scopo di studiare i meccanismi di lesione indotta da impatto in scenari diversi casco misura attraverso l'analisi degli impatti elmati simulati con un dispositivo di test antropometrici (ATD), matrice di trasduttori di accelerazione della testa e del collo forza / trasduttori del momento, un sistema di telecamere ad alta velocità dual e sensori di forza di calzata del casco sviluppati nel nostro gruppo di ricerca basato su reticoli di Bragg in fibra ottica. Per simulare gli effetti, un simulacro di testa instrumentata e collo flessibile cadere lungo un binario di guida lineare su un incudine. Il banco di prova permette la simulazione di urto della testa a velocità fino a 8,3 m/s, su superfici di impatto che sono sia lineare che angolare. Il simulacro è adatto con un casco e diversi scenari di forma possono essere simulati dal contesto specifico adeguamenti all'indice di posizione del casco e/o la taglia del casco. Per quantificare la ritenzione del casco, il movimento del casco sulla testa è quantificato mediante analisi post-hoc immagine. Per quantificare il collo e la testa ferita potenziale, biomeccaniche misure basate sulla forza/momento accelerazione e collo della testa sono misurate. Queste misure biomeccaniche, attraverso il confronto con le curve di tolleranza umana stabilita, possono stimare il rischio di pericolo di vita severa e/o lieve cerebrale diffusa e osteoligamentose lesioni del collo. A nostra conoscenza, il banco di prova presentato è il primo sviluppato specificamente per valutare effetti biomeccanici sulla lesione testa e del collo rispetto al casco adatta e ritenzione.

Introduzione

L'evidenza epidemiologica suggerisce caschi da bicicletta forniscono protezione contro le lesioni alla testa per i ciclisti di tutte le età¹. La letteratura biomeccanica presenta il tema costante che sostiene la testa elmata relativamente meno gravi lesioni testa/cervello secondarie ad un impatto, rispetto la testa (ONU-numida) non protetto². Alcune ricerche suggeriscono che calzata del casco povero è associata con un aumentato rischio di lesione alla testa³, implicando che i caschi sono più efficaci quando si inseriscono correttamente. A seconda dei criteri utilizzati per definire la calzata del casco buono, uso non corretto del casco è stato trovato per essere alto come 64% tra i ciclisti elmata³. Nonostante l'evidenza epidemiologica suggerendo quel casco adatta è rilevante nella gravità o la probabilità di lesione alla testa in caso di urto, c'è un lavoro sperimentale minimo valutare in un ambiente di laboratorio controllato o meno in forma corretta casco o ritenzione del casco ha un effetto significativo sulle misure biomeccaniche della ferita. Uno relativo studio studia l'effetto di ridimensionamento casco moto durante gli impatti di elmata simulato con un modello agli elementi finiti di⁴. Un altro relativo studio studia l'effetto di ridimensionamento casco durante gli impatti sperimentale⁵ mentre si utilizza pellicola sensibile alla pressione per quantificare le forze fit in caschi da football. L'effetto dei sistemi di ritenzione in impatti casco moto e biciclette sono state indagate^6,7, come pure uno scenario adatto all'indietro per preadolescenti⁶.

Il nostro lavoro propone metodi per studiare l'effetto del casco da bicicletta adatta sul rischio di lesioni con casco montare sensori di forza, simulate impatti con un antropometrica testa e collo e telecamere stereoscopiche ad alta velocità. Gli obiettivi dei nostri metodi proposti sono a misura di quantificare e valutare il rischio di lesioni in scenari di diverso impatto realistico. Contrariamente ai metodi correlati, il nostro lavoro indaga casco da bicicletta adatta, dove l'uso corretto del casco è vario. Metodi simili al precedente, testa cinematica sono determinati; Tuttavia, carico di collo e testa-casco spostamenti sono anche quantificati. Anche se l'epidemiologia delle lesioni al collo nel ciclismo suggerisce che le lesioni del collo sono rare, essi tendono ad essere associato a più gravi impatti testa e ospedalizzazione^8,9. La prova è mista su o meno l'uso del casco riduce i tassi di collo lesioni⁸ e nessuno degli studi epidemiologici citati quantificare gli aspetti del casco in forma. Considerando il fatto che lesioni al collo nel ciclismo tende ad essere associato con gli incidenti più gravi e quel casco in forma non è stata esaminata in epidemiologia di lesioni del collo, metodi per l'esame di lesioni del collo e della testa sono preziosi nella ricerca biomeccanica. Tali metodi sperimentali potrebbero essere utilizzati in studi biomeccanici che completano gli studi epidemiologici che non in tutti i comandi di casi di gravità di impatto o casco adatta.

Nel nostro lavoro, è stato sviluppato un nuovo metodo di monitoraggio movimenti relativi tra la testa e casco durante l'impatto. La possibilità di monitorare indipendentemente dal fatto che il casco si muove sulla testa può dare informazioni preziose in casco stabilità sia l'esposizione della testa non protetta alla ferita durante l'impatto. In uno studio che studia in forma di casco, casco stabilità e l'esposizione di testa sono particolarmente preziosi nella valutazione delle prestazioni del casco. A differenza di lavoro correlati, diverso impatto e vestibilità scenari sottolineando vario casco posizionamento saranno anche testati.

Attualmente, casco corretto fit è soggettivo e non specifico definito. In generale, buon casco adatta è caratterizzato da stabilità e posizione. Il casco deve essere resistente al movimento una volta fissato sulla testa e deve essere posizionato in modo tale che non sono coperte le sopracciglia e la fronte non è eccessivamente esposto. Inoltre, circa un dito larghezza dello spazio dovrebbe inserirsi tra il mento e sottogola³. Misure di casco quantificare in forma non sono diffusi; diverso da forza, metodi possono confrontare la calzata del casco basato sul confronto fra geometria testa e casco. Uno di questi metodi è l'indice di misura di casco proposto da Ellena et al. ¹⁰. il nostro metodo proposto per quantificare la calzata del casco, sensori di forza forma, crea un mezzo oggettivo per confrontare scenari diversi casco adatta in forma di media e deviazione standard delle forze esercitate sulla testa. Questi misura forza valori rappresentano la tenuta di un casco, così come la variazione di tenuta esperti sulla testa. Questi sensori forniscono un confronto quantificato di forze che può essere fatta tra diversi scenari fit. Un casco sicuro aderente mostrerebbe una maggiore forza mentre un casco sciolto mostrerebbe forze inferiori. Questo metodo di misurazione della forza fit è simile all'indice di misura medio proposto da Jadischke⁵. Tuttavia, i metodi di Jadischke utilizzano pellicola sensibile alla pressione. I sensori ottici che presentiamo consentono discreto misura della forma forza intorno alla testa o casco.

Per la certificazione di caschi, un casco è fissato su un simulacro di testa strumentato, che viene quindi generato ad una certa altezza che si desidera eliminare. La testa e il casco è quindi soggetto a una goccia di caduta libera su un'incudine durante la registrazione di accelerazioni lineari. Anche se in genere non viene utilizzato in standard di settore del casco, un testa Hybrid III (della testa) e un collo assembly sono stati utilizzati in questo lavoro, con una torre di caduta guidate per simulare impatti. In contrasto con norme che in genere utilizzano cinematica lineare, la matrice di accelerometro della testa consente inoltre la determinazione della cinematica rotazionale, un parametro fondamentale nel predire la probabilità di lesioni di cervello diffusa, tra cui concussione¹¹ . Attraverso misura di accelerazione lineare e rotazionale accelerazione e velocità, le stime della lesione alla testa severa focale e diffusa possono essere fatta confrontando cinematica per i diversi metodi di valutazione proposte basate su cinematica ferita nella letteratura ^{12 , 13}. mentre il simulacro di testa è stato originariamente sviluppato per il automobilistico crash test, il suo uso in casco valutazione e stima del rischio di lesione alla testa elmata impatto è ben documentato^2,14. Il setup di simulazione di impatto include anche una cella di carico superiore del collo, permettendo che le forze e momenti legati con lesioni al collo da misurare. Rischio di lesioni del collo quindi può essere stimata confrontando la cinetica di collo dati di valutazione di lesioni da infortunio automobilistico dati^12,13.

Inoltre viene proposto un metodo di rilevamento movimento casco riguardante la testa durante l'impatto con video ad alta velocità. Attualmente, nessun metodi quantitativi esistenti per valutare la stabilità del casco durante l'impatto. Il consumatore prodotto Safety Commission (CPSC)¹⁵ Biciclette casco standard chiede una prova di stabilità posizionale, ma non è rappresentativo di un impatto. Inoltre, se o non il casco si stacca il simulacro di testa è l'unico risultato misurato dal test. Indipendentemente dall'esposizione della testa alla ferita, un casco può ancora passare finché rimane il simulacro di testa durante le prove. Il metodo proposto di tracciamento del movimento del casco è simile al casco posizione Index (HPI)¹⁵ e misura la distanza tra il bordo di un casco e la fronte. Questo spostamento di testa-casco viene rilevato utilizzando riprese video ad alta velocità in tutto un impatto al fine di ottenere una rappresentazione dell'esposizione di stabilità e testa di casco durante l'impatto. Utilizzando la trasformazione lineare diretta (DLT)¹⁶ e metodi di decomposizione di valore singolo (SVD)¹⁷ , marcatori vengono rilevati da due telecamereper determinare le posizioni dei punti nello spazio tridimensionale e quindi lo spostamento relativo tra casco e testa.

Diversi parametri di severità e vestibilità di impatto sono indagati. Gli scenari di impatto includono due velocità di impatto, due sulle superfici incudine e impatti sia primo tronco e testa prima. Oltre a una superficie di incudine piana tipica, un impatto angolato incudine è anche simulato per indurre una componente di forza tangenziale. Un torso-primo impatto, al contrario di un impatto di testa prima, è incluso per simulare uno scenario in cui spalla di un pilota urta il terreno prima della testa, allo stesso modo eseguita nel precedente lavoro¹⁸. Infine, questi scenari di quattro casco misura vengono indagati: una vestibilità regolare, una vestibilità oversize, una vestibilità in avanti e una vestibilità con le versioni precedenti. A differenza dei precedenti lavori, casco posizionamento sulla testa è un parametro indagato, così come calzata del casco e dimensionamento del casco.

Protocollo

1. casco Fit scenari accordo

in forma

1. definire scenari da studiare su un test antropometrici dispositivo testa e del collo (uomo, Hybrid III 50 ° percentile) con una circonferenza cranica di 575 mm.
   Nota: Nella tabella 1 è riportato un esempio di quattro scenari fit con posizioni casco corrispondente alla Figura 1. Gli scenari di forma avanti e indietro sono stati basati sulle definizioni corrette di uso del casco da precedenti studi epidemiologici, che casco corretta posizione specificata come non coprire le sopracciglia o esponendo il fronte ³.
2. Per ogni scenario, contrassegnare ogni posizione del casco il simulacro di testa affinché lo scenario casco adatta viene costantemente ripetuto.
3. Utilizzare un casco certificato CPSC, disponibile nelle taglie extra-large e universale, per tutti in forma scenari.
   Nota: Secondo la guida alla scelta del produttore fornito, una dimensione universale adatta nel modo più appropriato la circonferenza della testa.
   1. Per ciascuna forma di scenario, altri in forma parametri coerenti. In particolare, stringere il sottogola per lasciare la larghezza di circa un dito di spazio sotto il mento e serrare a mano la manopola regolabile per mantenere una vestibilità sicura.

2. Misura della forza in forma

1. fit disponi cinque sensori sulla pelle della testa, posizionato sulla parte anteriore, indietro, sinistra, destra e superiore ( Figura 2).
   Nota: I sensori sono una versione modificata del Bragg stridente trasduttori di forza sviluppati nell'ambito della ricerca gruppo ^{19 , 20 , 21 , 22}, ottimizzato per misurare forze di forma in un intervallo da 0 a 50 N. I sensori modificati hanno uno spessore e diametro di 2,6 mm e 14 mm rispettivamente.
2. Prendere una misura di riferimento con i trasduttori il simulacro di testa ONU-elmata senza carico. Prendere questa misura di riferimento prima di ogni misurazione di forza fit.
3. Posto del casco sui dati di forza della testa e misura per 3 s a una velocità di 2,5 kHz. Ripetere lo stesso scenario forma sei volte per misurazioni ripetute.
4. Ripetere la stessa procedura di misurazione per tutti in forma scenari.
5. Trasduttore di forza di convertire dati di spostamento lunghezza d'onda per misure di forza moltiplicando le lunghezze d'onda misurate dal trasduttore per la costante di taratura pre-determinata per una vestibilità.

3. Torre di caduta per la simulazione di impatto

1. simulare l'impatto alla testa elmata linearmente guidando il simulacro di testa per colpire un impatto superficie ^{19 , 23}. Le attrezzature necessarie per fare questo sono il contesto specifico, come descritto di seguito.
   1. Montare una torre di caduta per consistere di un giunto cardanico regolabile goccia, un dispositivo di test antropometrici testa e collo e una superficie di impatto variabile.
      Nota: Il numero di drop assembly massa è circa 11 kg. La massa aggiunta dei conti gimbal per l'esclusione del corpo umano completo come massa efficace torso per meglio simulare un impatto realistico ²⁴.
   2. 9 organizzare accelerometri uni-assiale in un 3-2-2-2 configurazione all'interno del simulacro di testa per consentire lineare e accelerazioni angolari del simulacro di testa può essere determinato quando il centro di gravità ²⁵.
   3. Organizzare un cancello di velocità appositamente costruito sulla Torre per misurare la velocità di impatto immediatamente prima dell'impatto impatto.
2. Raccogliere dati testa di forza/momento di accelerazione e del collo utilizzando il sistema di acquisizione dati. Filtro analogici tensioni, campionate a 100 kHz per tutti i canali. Prima che il sistema di acquisizione dati, includere un filtro passa-basso anti-aliasing hardware con una frequenza di 4 kHz ²⁶.
3. Organizzare lo scenario impatto.
   1. Per tutti gli impatti, rimuovere la visiera del casco per consentire per una migliore visibilità durante il tracciamento del movimento. Si presuppone che l'effetto della visiera durante l'impatto sia trascurabile a causa del suo attaccamento sciolto.
   2. Organizzare tutte le gocce per l'impatto sulla fronte. Questo è un percorso comune di impatto nel ciclismo ²⁷, anche se potrebbero essere simulati anche altri scenari.
   3. Simula sei scenari di diverso impatto variando impatto velocità, superficie d'urto e urti a capofitto o tronco-primo secondo la tabella 2.
   4. Sollevare il simulacro di testa all'altezza adatta, corrispondente al specificato velocità di impatto. Rilasciare il simulacro di testa da un'altezza appropriata, in genere 0,82 m e 1,83 m, per raggiungere le velocità di 4 m/s e 6 m/s, rispettivamente.
      Nota: Aggiungere altezza necessari per superare le perdite per attrito. Due velocità di impatto di 4 m/s e 6 m/s possono essere scelti in base al largo precedente letteratura e standard ²⁸.
   5. Organizzare la superficie di impatto.
      1. Disponi un piatto o 45° inclinato incudine ( Figura 4). L'incudine piana simula cadute su una superficie piana, mentre l'incudine angolato simula gli effetti con un componente di velocità tangenziale.
      2. Coprire entrambe le superfici delle incudini a nastro abrasivo per simulare una superficie di asfalto. Regolare la posizione dell'incudine come necessario tra gli impatti per assicurare il casco a risentirne contatti solo la superficie piana dell'incudine.
4. Organizzare la Torre di caduta per la testa prima o tronco-primo impatto. Simulare impatti sia a capofitto e torso-primo, con torso impatti simili a combinata caricamento configurazione impatto presentati in Smith et al. ¹⁸
   1. per simulare un impatto di testa prima, non regolare la Torre a caduta.
   2. Per simulare il torso di colpire la terra prima della testa, posizionare un blocco di legno nel percorso del gimbal goccia. Posizionare questo blocco di legno ad un'altezza tale che la testa è di circa 25 mm dall'impatto l'incudine al torso-impatto. La testa si proseguirà poi colpire l'incudine per mezzo di flessione del collo solo.
   3. Includono uno strato di schiuma per minimizzare le vibrazioni dalla Torre di caduta ( Figura 5).
   4. In contrasto con gli impatti a capofitto, regolare l'angolazione del collo in tronco-primo impatti.
      Nota: Questa regolazione dell'angolo del collo permette alla testa avere un impatto sull'incudine sulla fronte dopo flessione, modo che la posizione di impatto è paragonabile al caso testa-primo impatto ( Figura 6). Oltre a fronte degli impatti, questo scenario di torso-primo certamente sarebbero pertinente anche gli impatti laterali. In caso di urto sia a capofitto e torso-primo, questo sistema di giunto cardanico permette per il movimento della testa e del collo lungo la pista dopo l'impatto.
5. Innescare il sistema di acquisizione dati, telecamere ad alta velocità (Vedi sezione 4) e drop del simulacro di testa contemporaneamente. Ripetere l'impatto stesso e la configurazione di forma scenario 3 volte con nuovi caschi ogni volta.
   Nota: Le telecamere ad alta velocità dovrà essere istituito in concomitanza con la Torre di caduta, dettagliata nella sezione 4.
6. Ciascuno dei quattro scenari fit sottoporre a ciascuno dei 6 scenari di impatto diverso. Eseguire un totale di 72 gocce dopo 3 prove di ogni configurazione.
7. Post-elaborare i dati cinematici e cinetici di simulacro.
   1. Segnali analogici filtro per accelerazione e forza/momento successivamente utilizzando un filtro di Butterworth di ordine ^th 4 in post-elaborazione per soddisfare indusprova pratica suggerita ²⁶. Filtro accelerazioni testa e collo forze secondo canale frequenza classe (CFC) 1000. Filtrare i momenti collo secondo CFC di 600.

4. Motion Capture utilizzando un sistema ad alta velocità Dual Camera

Nota: posizioni di indicatore di registrazione da due telecamere ad alta velocità consentono posizioni tridimensionale marcatore deve essere determinato con il metodo DLT ¹⁶ a post-elaborazione. Per determinare gli spostamenti testa-casco, traccia marcatori sul simulacro di testa e il casco durante l'impatto.

1. Organizzare telecamere ad alta velocità intorno alla Torre di goccia.
   1. Disponi due telecamere ad alta velocità intorno la goccia Torre a immagini di acquisizione sincronizzata del casco e della testa di movimento durante l'impatto.
      1. Posto una videocamera principale al lato della Torre goccia e posto una fotocamera schiavo a circa 45° dal master ( Figura 7). Installazione di una lampada 250 W tra le telecamere per consentire l'esposizione sufficiente.
2. Configurare telecamere ad alta velocità.
   1. Equip ogni fotocamera con obiettivo macro 100mm f/2.0, a seconda del campo di vista necessaria o f/1.4 di 50 mm. Impostare le aperture sulle lenti a f/8.0.
      Nota: Questa apertura consente sufficientemente nitida messa a fuoco in profondità di campo desiderata. Il campo visivo richiesto variava da 30-60 cm, a seconda dello scenario di impatto.
   2. Configurare entrambe le fotocamere per registrare a 1280 x 800 pixel a un frame rate di 1000 fotogrammi al secondo o più veloce. Così, il tempo di esposizione massimo per ogni frame sarà 600 µs.
   3. Sincronizzare le due telecamere in cornici e orologio interno. Impostare un trigger in modo che entrambe le fotocamere attivano simultaneamente.
3. Calibrare lo spazio prendendo un fermo immagine di un frame di calibrazione da ciascuna telecamera.
   Nota: Per il metodo di trasformazione lineare diretta (DLT), lo spazio deve essere tarato inizialmente.
   1. Spostare un cage di calibrazione con 17 punti di calibrazione noto nel campo di vista di entrambe le fotocamere e prendere una singola immagine da ciascuna telecamera. Un minimo di 11 punti comuni deve essere visibile da entrambe le fotocamere.
   2. Trovare le coordinate bidimensionali di ogni segno con software di monitoraggio.
      Nota: Una macchina (CMM) di misura a coordinate determina le posizioni dei punti della cage di calibrazione prima taratura DLT.
   3. Utilizzando una serie di calcoli effettuati con i marcatori di calibrazione ' coordinate (noto come DLT) ¹⁶, trasformare qualsiasi due posizioni indicatore dimensionale in tridimensionale coordinate rispetto alla gabbia di calibrazione sistema di coordinate in post-elaborazione.
4. Per quantificare la cilindrata di casco, rilevare la distanza tra un punto sulla fronte della testa e la visiera del casco utilizzando il software di monitoraggio.
   Nota: Perché questi punti non sono visibili da entrambe le fotocamere, traccia una serie di tre marcatori visibili su ogni forma della testa e casco invece. I punti sulla fronte e casco quindi possono essere rintracciati indirettamente.
5. Posto il simulacro di testa marcatori di tracciamento del movimento e prendere un fermo immagine di riferimento del simulacro di testa da ciascuna telecamera.
   1. Per questo metodo di rilevamento indiretto marcatore, prendere un'immagine di riferimento della testa con ogni telecamera. Garantire che questa immagine di riferimento è costituito da tre indicatori e un marcatore di riferimento definito sulla testa.
   2. Massimizzare la distanza tra i due segni utilizzando tre punti di riferimento pur rimanendo in entrambe le fotocamere ' campo di vista.
      Nota: Massimizzare la distanza consente per una migliore precisione diminuendo indicatore indiretto inseguimento della sensibilità di rilevamento errori. I tre indicatori consentono per la ricostruzione tridimensionale del movimento in post-elaborazione, così come la stima della posizione fronte.
   3. Tenere il marcatore di riferimento tra gli occhi sulla fronte inferiore e gli altri indicatori si sono diffuse attraverso il simulacro di testa. Assicurare che questi altri tre indicatori sono visibili da entrambe le telecamere in tutto un impatto ( Figura 8).
6. Posizionare marcatori di tracciamento sul casco del movimento e scattare immagini di riferimento del casco da ogni telecamera come descritto per il riferimento della testa (vedere paragrafo 4.5).
   1. Accertarsi che il riferimento è costituito da utenti che almeno quattro indicatori di rilevamento di movimento. Tenere un marcatore sul fondo dall'orlo del casco come riferimento e diffondere gli altri tre indicatori sul casco. Assicurare che questi tre indicatori sono visibili da entrambe le telecamere durante un impatto. Prendere una singola immagine da ogni telecamera per il riferimento di casco ( Figura 9).
7. Innescare il sistema di acquisizione dati, telecamere ad alta velocità e drop del simulacro di testa simultaneamente, come descritto nella sezione 3.
   Nota: La Torre di caduta sarà necessario istituire in concomitanza con le telecamere ad alta velocità. Dopo aver preso le immagini di riferimento, devono essere eseguita una goccia.
   1. Disponi il casco adattarlo allo scenario. Registrare la goccia. Segnale un trigger per le telecamere manualmente al momento dell'impatto. Organizzare la registrazione affinché 3 s è registrata prima il grilletto e 8 s viene registrato dopo il grilletto. Rivedere e staffa le immagini della telecamera sincronizzato per contenere l'impatto solo manualmente.

5. Testa-casco marcatore Tracking e post-elaborazione

1. monitorare indicatori testa e casco durante l'impatto, utilizzando software specifici per fotocamera.
   1. Pista sei punti per goccia: tre sul casco e l'urto della testa ( Figura 10). Con il software, determinare le coordinate in pixel bidimensionale transitoria di ogni segno.
2. Utilizzare il metodo DLT per calcolare le coordinate tridimensionali degli indicatori rilevati durante una goccia.
   Nota: Con i dati di taratura da cage di calibrazione e i dati di goccia da due telecamere, il metodo DLT possibile determinare le coordinate tridimensionali degli indicatori rilevati durante una goccia.
3. Utilizzare il metodo SVD (decomposizione a valori singolari) ¹⁷ per calcolare le coordinate tridimensionali 3D dall'orlo della testa di fronte e casco. La differenza tra questi due punti è testa-casco cilindrata.
   1. Utilizzare il metodo SVD per stimare la posizione di un riferimento punto su ciascuna all'orlo della testa di fronte e casco dal marcatori cingolati.
   2. Utilizzare il metodo SVD per trovare la matrice di trasformazione dei tre marcatori tra il fotogramma di riferimento e ogni singolo fotogramma di una goccia. Questa trasformazione può essere applicata per trovare il fronte o il casco visiera posizioni.
4. Eseguire questo rilevamento indiretto della testa sia sul casco. Lo spostamento tra la fronte e casco tesa può quindi essere monitorati ( Figura 11).

Risultati

Misura della forza fit
Per ciascuno scenario, misura forza misura è stata realizzata in ogni posizione del sensore (Figura 12) e un t-test, assumendo varianze, è stato effettuato per determinare il significato (p < 0.05). La deviazione standard media attraverso tutte le misurazioni era ± 0,14 forze fit N. superiore indicano una misura più stretta.

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Discussione

Qui, metodi per inquirente casco forma in testa elmata simulato gli impatti sono presentati. Casco adatta è stata quantificata con sensori di misura di forza, gli impatti sono stati simulati con un ATD della testa e del collo su una torre di caduta guidate e movimento del casco è stato registrato con video ad alta velocità. Scenari di impatto differenti sono stati simulati sotto forma diversi scenari per studiare gli effetti sulle misure biomeccaniche del casco in forma.

Il casco in forma i...

Materiali

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