Система mips шлем что это
Защита наших голов: опыт MIPS
Как же работает эта система? Начался наш визит с лекции по анатомии.
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.
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.
Multi-directional Impact Protection System / Многонаправленная система защиты от ударов (MIPS)
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.
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:
На замедленной записи видно, что критический момент удара и действия системы длится всего несколько миллисекунд:
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.
Что такое технология MIPS и зачем она нужна в шлеме?
В шлемах с использованием технологии MIPS есть слой с низким коэффициентом трения. Он находится между оболочкой шлема и подкладкой. Этот слой позволяет шлему скользить на 10-15 мм во всех направлениях, заметно уменьшая повреждения мозга в случае угловых ударов. Такие удары значительно чаще встречаются в активных видах спорта по сравнению с ударами, направленными под прямым углом, на которые обычно испытывают традиционные шлемы. Поэтому шлемы, оснащенные технологией MIPS обеспечивают более надежную защиту вашей головы.
В 2014 году MIPS вступила в партнерство с BRG Sports, расширив использование технологии MIPS на более широкую аудиторию за счет брендов Bell и Giro. Сейчас MIPS сотрудничает с Fox, POC, Rossignol, Scott, Smith, Triple 8 и многими другими производителями. Каждую модель тестируют в лаборатории MIPS. По юридическим причинам, компания хранит копии каждой модели каждого размера каждого бренда в которой использована технология MIPS. Все серьезно.
В магазине шлем с технологией MIPS найти просто: на нем будет желтая круглая наклейка со значком MIPS. Это будут шлемы, предназначенные для разнообразных видов активного отдыха: от мотоспорта и горного велосипеда до лыжного спорта и сноуборда.
В видео можно наглядно посмотреть, как работает технология MIPS
Все, что вам нужно знать о MIPS
Mat Brett December 11 2018. Перевод Эльдар Ибрагимов.
Желтый пластиковый слой, что это и зачем он нужен в велосипедном шлеме.
The who, what and why of that yellow plastic layer in a bike helmet
Если вы следили за рынком велосипедных шлемов в течение последних трех или четырех лет, вполне вероятно, что вы слышали о MIPS и видели характерные желтые накладки внутри некоторых шлемов, которые вы рассматривали к покупке, так что же это? Что такое технология MIPS и почему она стала характерной чертой для многих шлемов? Чтобы ответить на этот вопрос я отправился в штаб-квартиру MIPS в Стокгольме, Швеция.
Мягко говоря, разговоры про велосипедные шлемы до сих пор не утихают. Есть строгие приверженцы, которые будут одевать шлем, несмотря ни на что, и есть те, кто считает, что вся эта концепция это колоссальная трата времени. Эта статья не предназначена для того, чтобы убедить вас в чем то. Статья несет в себе цель объяснить что такое MIPS тем, кто решил, что он хочет носить шлем.
Что такое MIPS?
Это если коротко.
if you’ve been in the market for a bike helmet over the past three or four years, chances are that you’ve heard about MIPS and seen the (usually) distinctive yellow liners on the inside of some options that you’ve considered, so what’s the story? What is MIPS technology and why has it become a feature of many helmets? I went to MIPS HQ in Stockholm, Sweden, to find out.
Bicycle helmets inspire strong opinions, to say the least. There are firm adherents who will wear one no matter what, and there are those who think the whole concept is a colossal waste of time. This feature isn’t intended to persuade you one way or the other (I mean, if you want to argue the toss about it in the comments below, crack on), it’s to explain what MIPS is all about to those who have decided that they do want to wear a helmet.
What is MIPS?
Let’s start right at the beginning. MIPS stands for Multi-directional Impact Protection System and it’s a safety feature that’s incorporated into a helmet. MIPS is a low friction layer that allows 10-15mm of relative motion between the helmet and the head in all directions in order to reduce rotational motion transferred to the brain in the event of an impact.
That’s the short version.
Основной аргумент MIPS заключается в том, что большинство шлемов предназначены для защиты от вертикальных ударов и предотвращения переломов черепа, но они игнорируют угловые удары, которые более распространенные и вызывают вращательное движение.
MIPS’ basic argument is most helmets are designed to protect you from vertical impacts and avoiding skull fractures but they ignore more common angled impacts which cause rotational motion.
«Rotational motion is a combination of rotational energy (angular velocity) and rotational forces from angular acceleration that both affect the brain and increase the risk for minor and severe brain injuries,» says MIPS.
«Дополнительная система защиты MIPS призвана уменьшить вращательное движение и реализовано в шлеме это как перенаправление энергии и силы, передаваемые на мозг».
Позже мы вернемся к тому, почему вращательное движение важно на данный момент.
«MIPS’ added protection system has been proven to reduce rotational motion when implemented in a helmet by redirecting energies and forces otherwise transmitted to the brain.»
We’ll come back to why rotational motion is important in a mo.
Предыстория
В 1995 году нейрохирург Ханс фон Хольст из Каролинского института (медицинского университета) в Стокгольме, Швеция, начал изучать способы изготовления шлемов. Он обратил внимание, что в институте раньше не сталкивались с вращательным движением и связался с Королевским технологическим институтом в Стокгольме, чтобы начать биомеханические исследования.
The MIPS backstory
In 1995, neurosurgeon Hans von Holst of the Karolinska Institute (a medical university) in Stockholm, Sweden, began looking at the way helmets were made. He thought that they weren’t addressing rotational motion and contacted the Royal Institute of Technology in Stockholm to initiate biomechanical research.
Ханс фон Хольст и доктор Питер Халдин впервые разработали технологию MIPS в 1996 году, а первый прототип шлема MIPS был протестирован в 2000 году.
Изначально были намерения разрабатывать и продавать свои собственные шлемы, но теперь это бренд компонентов, который продает свою технологию другим брендам. У MIPS нет такой вещи, как шлем, но вы можете купить шлем с технологией MIPS от многих известных брендов.
MIPS была зарегистрирована на Стокгольмской фондовой бирже Nasdaq в 2017 году, BRG недолго владела большой долей компании.
Hans von Holst and PhD student Peter Halldin first developed the MIPS technology in 1996 and the first prototype MIPS helmet was tested in 2000.
MIPS originally intended to develop and sell its own helmets but it is now an ingredient brand that sells its technology to other brands. There’s no such thing as a helmet from MIPS but you can buy a helmet that features MIPS technology from loads of big-name brands.
MIPS wasn’t set up by any existing helmet brands. However, BRG Sports, which at the time owned Bell and Giro, bought a US$4 million stake in MIPS in 2014.
MIPS has been a listed company on the Stockholm Nasdaq Stock Exchange since 2017 and BRG no longer owns a large share.
Более пяти миллионов шлемов с технологией MIPS было продано до конца 2017 года. Теперь вы можете купить шлемы MIPS у большинства ведущих брендов велосипедных шлемов, включая Bell, Giro, Specialized, Bontrager, Lazer, MET, Poc, Smith и.т.д. Есть и исключения. Например, нет шлема MIPS от Kask или Catlike.
MIPS не ограничивается велосипедной сферой, ее также используют в мотоспорте, зимних видах спорта, хоккее и военной сфере.
More than five million helmets featuring MIPS technology were sold up until the end of 2017. You can now buy MIPS helmets from most of the leading bike helmet brands, including Bell, Giro, Specialized, Bontrager, Lazer, MET, Poc, Smith… There are exceptions; there are no MIPS helmet from Kask or Catlike, for example.
MIPS isn’t confined to the bicycle world, it’s also found in motorcycling, snow sports, ice hockey and military applications.
MIPS имеет 72 патента, большинство из которых вспомогательные. Основной патент говорит об обеспечении относительного перемещения на 10-15 мм между двумя различными поверхностями, обычно головой и шлемом. Это основная идея MIPS. К основному были зарегистрированы еще 71 патента.
MIPS говорит, что с момента своего создания она провела около 20 000 испытаний шлемов.
Поднимите руки, если вы когда-либо падали со своего велосипеда. Хорошо, вас так много. Поднимите руки, если вы ударились головой или велосипедным шлемом. Держите руки поднятыми, если вы упали вертикально на землю. Скорее всего, вы упали под углом, верно?
«Средняя скорость удара при аварии на велосипеде составляет от 6.0 м/с, 21.6 км/ч или 13.4 миль/ч до 6.5 м/с, 23.4 км/ч или 14.5 миль/ч, средний угол удара составляет 45 ° и наиболее распространенны падения на дорогах, где нет автомобилей.
MIPS has 72 granted patents, most of them supporting the main one that enables 10-15mm of relative movement between two different surfaces, normally the head and the helmet. That’s the basic concept of MIPS. Another 71 patent applications have been filed.
MIPS says that it has performed close to 20,000 helmet tests since inception.
What’s the importance of rotational motion?
Hands up if you’ve ever come off of your bike. Okay, that’s a lot of you. Keep your hands up if you knocked your head or bike helmet. And keep your hands up if you dropped vertically to the ground when you came off. The chances are that there was an angled element to it, right?
«Oblique impacts are the most common in most sports,» says Peter Halldin of MIPS.
«The mean impact speed in a bicycle accident is between 6.0m/sec [21.6km/h or 13.4mph] and 6.5m/sec [23.4km/h or 14.5mph], the mean impact angle is 45° and the most common impact is with the road not a car.
«If there’s an angled impact and if the coefficient of friction [between the helmet and the road] is high enough then we could get a tangential force. A tangential force will lead to rotation and the brain is very sensitive to rotational motion.»
Ученые считают, что вращательное движение вызывает травму головы. Это не идея, которая пришла от MIPS. Все согласны с тем, что нужно избегать вращательного движения.
Так что же делает MIPS?
Целью MIPS является уменьшение вращательного движения при ударе путем перенаправления энергии и сил. По сравнению со всеми этими сложностями решение MIPS довольно простое: в шлем встроен слой с низким коэффициентом трения, который обеспечивает относительное движение между шлемом и головой на 10-15 мм во всех направлениях.
Чаще всего слой MIPS добавляется к шлему в качестве внутреннего вкладыша. Вы, вероятно, видели его: он сделан из желтого поликарбонатного пластика, он находятся между вашей головой и корпусом пенополистирола. Идея состоит в том, что в случае углового удара шлем скользит относительно слоя MIPS и головы, уменьшая вращательное движение, передаваемое мозгу.
Rotational motion is something that scientists have considered to be important to head injury for at least half a century. It’s not an idea that has come from MIPS; everyone agrees that avoiding rotational motion is crucial.
«In general, we can see that [when people hit their heads] there are two types of biomechanical injuries: linear and rotational,» says Hans von Holst. «You have different types of fractures and contusions when you have a direct force at a 90° angle to the brain tissue, while rotational injuries include things like subdural haematoma and diffuse axonal injury.»
Subdural haematoma (the most common type results from tearing of veins traversing the subdural space from the surface of the brain to the superior sagittal sinus, if you really want to know) is where blood collects between the skull and the surface of the brain and it can be life-threatening, while diffuse axonal injuries are where scattered lesions occur over a widespread area.
In short, rotational motion is bad news!
So what does MIPS do?
The aim of MIPS is to reduce the rotational motion in an impact by redirecting energies and forces. Compared to all that head trauma detail, the MIPS solution is pretty straightforward: a low friction layer is incorporated into a helmet that allows 10-15mm of relative motion between the helmet and the head in all directions.
Most often the MIPS layer is added to a helmet as an internal liner. You’ll probably have seen them: made from yellow polycarbonate plastic, they sit between your head and the expanded polystyrene (EPS) body of the helmet. The idea is that in the event of an angled impact, the helmet slides relative to the MIPS layer and the head, reducing rotational motion transferred to the brain.
«Мы провели подробный анализ того, как энергия поглощалась или куда она уходила. Когда шлем касается земли, коэффициент трения таков, что земля «схватит» шлем. Если у вас нет системы MIPS в шлеме это вызовет вращение головы.
«When we started in 1996, to be honest, I had the wrong idea on why it works,» says Peter Halldin. «At first I thought it was because MIPS spread the load over a larger area of EPS, so we got more EPS into action, and also that it was down to friction heat, but I was wrong.
«We did a very detailed numerical analysis of how the energy was absorbed or where it was disappearing. When a helmet impacts the ground the coefficient of friction means that the ground will ‘grab’ the helmet. If you don’t have a MIPS system in the helmet, this will cause rotation of the head.
«С MIPS мы имитируем приземление на лед. То, что мы на самом деле делаем, это перенаправляем энергию. Вместо того, чтобы получать вращение, мы позволяем голове продолжать движение в том направлении, в котором она должна идти, поэтому мы перенаправляем энергию вращения в линейную энергию. Голова в шлеме с MIPS будет вращаться меньше, чем голова в шлеме без MIPS. Конечно, у нас есть некоторая энергия от трения, и мы распределяем нагрузку по большей части шлема, но я бы сказал, что 50% энергии поглощения на самом деле не поглощение, а перенаправление.
«Когда мы сталкиваемся с землей, время контакта, в течение которого шлем может что-то сделать составляет 5-10 миллисекунд, и в течение этого очень короткого промежутка времени силы примерно равны весу 10-12 людей, стоящим на вашей голове. Вот почему нужно, чтобы слой MIPS имел очень низкий коэффициент трения, чтобы уменьшить вращение головы».
«But with MIPS we are mimicking landing on ice. What we are actually doing is redirecting energy. Instead of getting the rotation we let the head continue in the way it is supposed to go, so we are redirecting rotational energy into linear energy. A head in a helmet with MIPS will rotate less than a head in a helmet without MIPS. Of course, we do have some friction heat and we spread the load over a larger portion of the helmet, but I would say that 50% of the energy absorption isn’t really absorption it’s redirection.
«When we have an impact with the ground, the contact time in which the helmet can actually do something is 5-10 milliseconds, and for this very short duration the forces are like having 10 to 12 people standing on your head. That’s why we need the MIPS layer to have a very low coefficient of friction in order to reduce rotation of the head.»
MIPS показывает иллюстрацию, которая была сделана с использованием моделирования. Он основан на данных акселерометра манекена, который подвергался угловым ударам при ношении шлема MIPS и шлема без MIPS. Согласно этой модели, с MIPS на мозг гораздо меньше нагрузки.
Никто не говорит, что модель идеальна.
Процесс разработки MIPS
Велосипедные шлемы бывают разных форм и размеров, с различными схемами вентиляции и конструктивными особенностями, поэтому нет такой вещи, как один размер, подходящий для всей системы MIPS.
MIPS shows this illustration that has been generated using finite element modelling. It’s based on data from accelerometers in a crash test dummy head that was subjected to angled impacts while wearing a MIPS helmet and a non-MIPS helmet. According to this model, there’s far less strain on the brain with MIPS.
«We can’t say that if the strain is over a certain level that you will get an injury, but we have models that are capable of saying that one helmet is better than another helmet,» says Peter Halldin.
No one is saying that a finite element model is perfect, though.
«It is very good for comparing different product structures, but on the other hand it is so simple compared to a human being,» says Hans von Holst. «It will take decades before we can simulate what happens on a cellular level when you have an impact.»
The MIPS development process
Bike helmets come in various shapes and sizes, with different ventilation patterns and design features, so there’s no such thing as a one size fits all MIPS system.
«The MIPS solution that works best can vary a lot between helmets,» says Amy Pomering, product development engineer at MIPS. «With road bike helmets weight and ventilation are important as well as safety.
«Для того, чтобы сделать шлем максимально безопасным, необходимо много места, но если мы закроем все отверстия, никто не будет покупать шлем, потому что в нем будет слишком жарко» Всегда должен быть баланс, чтобы он соответствовал нашим стандартам».
«In order to make the helmet as safe as possible there needs to be a lot of surface coverage, but if we cover all the vents no one is going to buy the helmet because it’ll be too hot so we’ve not achieved much! There always has to be a balance while making sure that it lives up to our standards.»
Как упоминалось ранее, большинство систем MIPS имеют слой из поликарбонатного пластика, который находится внутри существующего шлема, но это не всегда так. Например, в шлеме Giro Aether (см. Выше) используется сферическая технология MIPS, в которой шлем состоит из двух слоев пенополистирола, образующих систему скольжения. В случае удара эти две части шлема предназначены для перемещения относительно друг друга, чтобы уменьшить вращательные силы, передаваемые вашей голове. Это означает, что внутри нет дополнительного вкладыша, который может повлиять на вентиляцию.
As mentioned earlier, most MIPS systems take the form of a polycarbonate plastic slip-plane layer that sits inside an existing helmet, but that’s not always the case. The Giro Aether helmet (above), for example, uses MIPS Spherical technology, where the helmet is constructed from two layers of EPS that form the slip-plane system. In the event of an impact, these two parts of the helmet are designed to move relative to one another to reduce the rotational forces transferred to your head. This means there’s no additional liner inside that might affect ventilation.
В большинстве случаев производитель отправляет файл дизайна инженерам автоматизированного проектирования в MIPS, которые затем создают файл CAD для слоя с низким коэффициентом трения. Шлемы уже будут соответствовать действующим стандартам испытаний.
In most cases, a helmet brand will send a file of a new design to CAD (computer-aided design) engineers at MIPS who will then create the CAD file for the low friction layer. The helmets will already have passed the current test standards.
Затем производятся шлемы и MIPS отправляет модели, которые содержат слой с низким коэффициентом трения каждого размера, а также их эквиваленты без добавления слоя с низким коэффициентом трения.
Then the helmets are produced and MIPS is sent models that contain the low friction layer in every size, along with their equivalents without the low friction layer added.
MIPS conducts its own oblique impact tests in the lab. It tests in three different impact directions to measure rotation in all three anatomical axes: X is forward, Y is to the side and Z is upwards. Every test is recorded with a high speed camera so that any unexpected outcome can be analysed later.
MIPS измеряет линейные и угловые ускорения в реальном времени и использует эту информацию в модели для вычисления нагрузки на мозг.
MIPS measures linear and angular accelerations over time and uses this information in the finite element model to compute strain within the brain.