تماشا کنید: کلاه ایمنی دوچرخه دارای کیسه هوا

 کیسه هوای کلاه‌های ایمنی دوچرخه مانند هاودینگ، به‌نحوی طراحی شده‌اند که تنها در زمان نیاز، باد می‌شوند و ممکن است اثبات شود که عملکرد کیسه‌های هوا ایمن‌تر از فوم‌های معمولی هاودینگ است.

کلاه‌های ایمنی دوچرخه با فناوری‌هایی مانند چراغ‌های سیگنال هشداردهنده به‌صورت ال‌ای‌دی، ارتباطات رادیویی و تشخیص نقاط کور به منظور کمک به جلوگیری از بروز حوادث به‌طور فزاینده‌ای بسته‌بندی و ارائه می‌شوند اما زمانی‌که یک دوچرخه‌سوار با یکی از این تجهیزات کار می‌کند، شیوه‌ی حفاظت از سر در برابر برخورد با زمین خیلی متغیر نیست. در حال حاضر تیمی از دانشگاه استنفورد کیسه هوای کلاه‌های ایمنی دوچرخه را که به‌طور خودکار پر می‌شوند با فوم‌های معمولی کلاه ایمنی مقایسه کردند و متوجه شده‌اند که عملکرد کیسه هوا در حین اصابت ضربه در تست سقوط ۶ برابر بهتر است.

کیسه هوای مورد بحث از شرکت هاودینگ است که در اکثر مواقع برای تبدیل شدن به یک ضربه‌گیر در حالت آماده قرار دارد. کیسه هوای هاودینگ به‌نحوی طراحی شده است که دور گردن دوچرخه‌سوار مانند یک روسری برجسته قرار می‌گیرد اما زمانی‌که ضربه را تشخیص می‌دهد به‌سرعت باد می‌شود و به‌موقع دور سر را فرا می‌گیرد تا اثر ضربه را کاهش دهد. کیسه هوای هاودینگ در حال حاضر در بخش‌هایی از اروپا در دسترس قرار گرفته است اما هنوز در ایالات متحده ارائه نشده است.

تست‌های استاندارد CE این کیسه هوا را تأیید می‌کنند اما برای اینکه برتری آن‌ها نسبت به کلاه‌های معمولی نشان داده شود، مهندس زیست دانشگاه استنفورد دیوید کاماریلو و تیمش آزمون‌های استاندارد سقوط را برای کیسه هوای کلاه ایمنی دوچرخه انجام دادند. کلاه ایمنی دارای کیسه هوای آماده بر سر یک نمونه‌ی آزمایشی مجهز به شتاب‌سنج قرار داده شد و از محدوده‌ی ارتفاع‌های متفاوت بین ۰.۸ و ۲ متر روی یک پلتفرم فلزی پرتاب شد. شتاب خطی ضربه حین برخورد نمونه‌ی آزمایشی با زمین از هر دو سمت بالا یا کنار سر اندازه‌گیری شد.

یکی از افراد مجری این پژوهش با نام محمد کورت بیان کرده است

ما تست‌های سقوط را که آزمون‌های فدرال مرسومی هستند روی کلاه‌های ایمنی دوچرخه انجام دادیم و به این نتیجه رسیدیم که کلاه‌های ایمنی دارای کیسه هوا با فشار اولیه‌ی مناسب می‌توانند شتاب‌های وارده به سر را پنج تا شش برابر در مقایسه با یک کلاه ایمنی معمولی دوچرخه کاهش دهند.

شتاب خطی یک معیار اندازه‌گیری خوب برای خطر شکستگی جمجمه و سایر آسیب‌های وارده به سر ناشی از یک برخورد است اما لزوما نمی‌تواند اطلاع دقیقی از امکان مقاومت در برابر ضربه را به‌دست دهد. مطالعه و پژوهش در خصوص این مسئله یک هدف شخصی مخصوص کاماریلو بود که دچار دو آسیب مغزی ناشی از دوچرخه‌سواری شده بود.

کاماریلو می‌گوید:

ثابت شده است که کلاه‌های ایمنی دوچرخه‌سواری دارای فوم، احتمال شکستگی جمجمه و دیگر آسیب‌های شدید مغزی را کاهش می‌دهند، اما به نظر من خیلی افراد به اشتباه بر این باورند که با وجود کلاه ایمنی دوچرخه‌سواری، در برابر ضربه مقاوم خواهند شد که این درست نیست.

دلیل این امر هم آن است که دانشمندان هنوز به‌طور کامل نمی‌دانند که حین برخورد ضربه به سر چه آسیبی وارد می‌شود. در حال حاضر، نظریه‌ی قابل اتکا آن است که یک حرکت پیچشی خیلی بیش‌تر از یک حرکت خطی امکان دارد روی دهد و اگرچه محافظت در برابر این نوع صدمات به‌طور مستقیم در آزمون‌های انجام شده توسط تیم اندازه‌گیری نشدند، اما اعتقاد بر این است که کلاه‌های ایمنی دارای کیسه هوا، احتمالاً با وجود سایز بزرگ‌تر و سطح نرم‌ترشان، عملکرد بهتری نسبت به کلاه‌های ایمنی فومی دارند.

کاماریلو افزود:

نظریه‌های بسیاری در خصوص چرایی وقوع حادثه وجود دارند، اما برجسته‌ترین آن‌ها این است که چون سر به‌سرعت می‌چرخد، غشاء نرم موجود در مغز می‌چرخد و به‌طور خاص باعث کشش رشته‌های عصبی متصل به مغز می‌شود.

در ادامه، تیم محققین به اندازه‌گیری میزان مقاومت کلاه‌های ایمنی دارای کیسه هوا در برابر این چرخش‌های ناخواسته‌ی مغزی پرداختند و چگونگی بهبود آن‌را با هدف نهایی بهبود قوانین ایمنی حول آزمون کلاه ایمنی به‌منظور محافظت از برخورد تعیین کردند. مطالعه‌ی چگونگی رفتار کلاه‌های ایمنی در صورت سقوط از ارتفاع بلندتر و نیازمندی‌های سطوح محافظت از دیگر موضوعاتی هستند که محققان برای انجام تحقیقات بیش‌تر انتخاب کرده‌اند.

در آزمایشگاه، کلاه‌های ایمنی با یک فشار بهینه از قبل باد می‌شوند اما در واقعیت، کلاه‌ها طوری طراحی شده‌اند که در زمان تشخیص برخورد به‌طور اتوماتیک باد شوند. این فرآیند ممکن است به‌گونه‌ای نباشد که کیسه‌های هوا با ایمن‌ترین فشار باد شوند که در این صورت ممکن است این نوع کیسه‌های هوا بسیار بدتر از کلاه‌های ایمنی معمولی عمل کنند. اگرچه در نسخه‌های آینده ممکن است توانایی پیش‌بینی درجه‌ی برخورد اضافه شود تا باد شدن با فشار بهینه به‌طور خودکار انجام گردد.

این تحقیق در نشریه‌ی Annals of Biomedical Engineering منتشر شده است.

در ویدیوی زیر می‌توانید گفتگوی محققان در خصوص این پروژه و نحوه‌ی انجام تست سقوط را مشاهده نمایید:

دانلود 360P | دانلود 720P