Защита наших голов: опыт MIPS

Задумывались ли вы, что значит маленький желтый логотип MIPS на горнолыжных шлемах?  Некоторые компании сами ничего не производят, а предоставляют собственные разработки другим брендам. Например, мембраны Gore Tex или подошвы Vibram. Аналогично - шведская разработка MIPS применяется в новой модели шлема Bollé Instinct. 

В сентябре прошлого года Loic Giaccone, журналист французского skipass.com по приглашению бренда Bollé, производителя горнолыжных масок и шлемов, совершил поездку в столицу Швеции Стокгольм.  Ниже - его статья про технологию MIPS.

Как же работает эта система? Начался наш визит с лекции по анатомии.

В роли лектора - почетный профессор Ханс фон Холст, нейрохирург в Каролинском институте и автор идеи системы MIPS. Все началось с простого наблюдения: наша голова хрупкая. В 90-е годы он удивлялся количеству пациентов, попадающих на операционный стол после травмы головы.

В большинстве травм (ЧМТ, черепно-мозговая травма) из-за кровоизлияния приходится вскрывать череп пациента, чтобы уменьшить давление на неповрежденные части обеих долей головного мозга и ограничить повреждения. Эта операция необходима для сохранения жизни, но имеет тяжелые последствия.

Нейрохирург поведал, что люди, перенесшие травму головы, более склонны к развитию деменции или болезни Альцгеймера. В конце презентации, сопровождающейся фотографиями, никто из нас не хотел покататься на лыжах без шлема... 

В 1996 году Ханс фон Холст вместе с Питером Халлдином и Свейном Кляйвеном из Королевского технологического института ( KTH ) занимался модернизацией шлема для снижения тяжести травм при несчастных случаях.

Шлем выполняет ту же функцию, что и черепная коробка: защитная оболочка, которая поглощает силу удара до того, как она достигнет мозга. Во время испытаний шлемы кидали о плоскую поверхность, и датчиками измеряли силу, воздействующую на голову манекена в шлеме.

Стандартный шлем защищает череп в случае прямого линейного удара, без движения головы. 

К сожалению, на практике все немного сложнее. Большинство ударов приходятся под углом, при этом в течение нескольких миллисекунд голова сжимается с одной стороны и расширяется с другой. В результате происходит сдвиг мозга на несколько миллиметров (Kleiven и Hardy, Stapp Car Crash Journal 2002). Слева удар без вращения, справа удар по наклонной поверхности, вызывающий вращение, обозначенное красной стрелкой (Kleiven, Enhanced Safety of Vehicles 2007) :

Таким образом, помимо самого удара, хорошо поглощаемого черепной коробкой + шлемом, происходит вращательное движение, которое может вызвать потенциально тяжелые повреждения головного мозга. В основном, субдуральные гематомы и сотрясения.

После исследований идея начала обретать форму: идеальный шлем должен и защищать от прямых ударов, и уменьшать эффект вращения головы. В период с 1996 по 1998 год накапливались материалы. Медики продолжали исследования и  фиксировали углы и силу ударов. Из спортивной практике известно, что большинство падений происходит не перпендикулярно, а под меньшим углом. В среднем при падении на велосипеде этот угол составляет 45°, при аварии на машине - 37 °, на мотоцикле - менее 30 ° и около 21 ° - на горных лыжах (исследование FIS, см. Справа внизу). 

Multi-directional Impact Protection System / Многонаправленная система защиты от ударов (MIPS)

Исходя из результатов, всех трех медиков можно считать разработчиками  системы MIPS. Идея системы в том, чтобы внешняя часть шлема могла следовать за движением с некоторой упругостью. Эта система позволяет внешней оболочке шлема перемещаться во время удара на 10-15 мм относительно вкладыша (и, следовательно, черепа жертвы), таким образом уменьшая эффект вращения (ниже слева) .

Чтобы проверить эффективность, исследователи модифицировали классические испытательные стенды для имитации этих падений с углами удара (их протокол описывает различные углы в соответствии с дисциплинами назначения изученных шлемов, согласно исследованиям, упомянутым выше) . Вот тесты, которые мы наблюдаем ниже справа: один с движущейся ударной поверхностью, другой с наклонной ударной поверхностью:

Результат убедителен: шлемы с MIPS передают черепу меньшее вращательное движение благодаря смещению раковины, которое уменьшает (но не уничтожает)  воздействие давления и сжатия на мозг, и, следовательно, риск гематомы:

Бренд MIPS появился в 2001 году, и система была проверена независимыми организациями в нескольких странах (Швеция, США и Канада). В 2009 году был выпущен первый пробный шлем, а с 2010 года MIPS позиционируется как решение для производителей. Восемь лет спустя значок MIPS красовался на 5,4 млн шлемов, это более чем 300 моделей от 60 брендов. 

Каждая модель тестируется в лаборатории MIPS. По юридическим причинам бренд хранит копии каждой модели каждой марки, в которой использована технология MIPS, причем в каждом размере. В связи с ростом их производства в последние годы, скоро обладателям технологии придется искать новое место хранения ... 

Протокол испытаний получает одобрение MIPS, если воздействие на мозг снижается более, чем на 10%. Вот пример теста на боковое вращение, где уменьшение вращения отмечено синим цветом:

Ниже - демонстрация ударного теста при падении на наклонную плоскость. Шлем помещается на опору, которая поднимается на высоту соответственно желаемому удару.

На замедленной записи видно, что критический момент удара и действия системы длится всего несколько миллисекунд:

https://www.zapiks.fr/mips-test-bolle-instinct.html

Слева внизу различные нижние «слои» шлема Instinct от Bolle: синий цвет - жесткая оболочка и пена, посередине - вкладыш MIPS желтого цвета и, наконец, полный шлем с подкладкой. 

С сезона 2018-19 лыжный шлем Bollé Instinct доступен в версии MIPS за 149 €. Шлем весит 420 г, технология прибавила 30 грамм к весу. В шлеме использована еще одна технология AViD Progressive EPS, представляет собой комбинацию двух пенопластов различной плотности, одна из которых жесткая, а другая более гибкая. Их форма и расположение гарантируют максимальное поглощение удара при сохранении хорошей вентиляции (видно на фото слева вверху, в синем шлеме)  и ограниченного веса. 

Черная версия - для мужчин, синяя версия - для женщин:

Источник