用于減少角加速度的頭部保護制造技術(shù)

安全帽是在諸如高風(fēng)險活動中使用，如：在體育及工業(yè)用途中需要保護頭部免遭損傷。組件插入在內(nèi)膽與外殼之間并且其由兩部分組組成；一腔體或囊狀體和液體狀或凝膠狀物質(zhì)。液體狀或凝膠狀物質(zhì)包含在腔體或囊狀體中，并且其通過該方法進行定位從而產(chǎn)生外殼和內(nèi)膽或內(nèi)膽和頭部表面之間的低摩擦。液體狀或凝膠狀物質(zhì)還可以被用于外殼的外表面或者放置在兩層內(nèi)膽之間。該裝置提供了一種獨立控制戴在頭部周圍的頭盔中壓應(yīng)力和剪切力方法從而減少高線加速和角加速撞擊頭盔的過程中產(chǎn)生的腦外傷。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于減少角加速度的頭部保護本專利技術(shù)涉及一安全帽，用于高風(fēng)險活動中，諸如在體育及工業(yè)用途中需要保護頭部免遭損傷，特別是一種減少角加速撞擊而對安全帽內(nèi)頭部產(chǎn)生角應(yīng)力的設(shè)定。
技術(shù)介紹
在體育運動中頭部受傷的描述已經(jīng)廣為流傳，特別是在具有肢體接觸的運動中，如足球，曲棍球和長曲棍球。雖然災(zāi)難性的頭部和腦部損傷通?？梢杂行У目刂疲^盔對震蕩損傷的發(fā)生率的作用微乎其微。在某種程度上在運動、娛樂活動和工業(yè)上使用頭盔的設(shè)計主要是防止災(zāi)難性頭部損傷。直接產(chǎn)生于撞擊的頭部損傷的是通過頭部在撞擊過程中的線加速和角加速的特征在描述。某些頭部損傷，如顱骨骨折和顱內(nèi)出血，是和線加速撞擊有關(guān)，而像腦震蕩損傷、硬膜下血腫被認為和角加速撞擊更有關(guān)系?，F(xiàn)在泡沫和塑料結(jié)構(gòu)的頭盔主要是用于防范線加速的撞擊，但沒有專利技術(shù)是直接用于防范線加速和角加速撞擊的。 在2003年由Mendoza發(fā)布的美國專利6560787公開了一種設(shè)定，其為了減少諸如角加速撞擊，其中描述了一層凝膠。其包含設(shè)計有兩個剛體用于減弱作用于頭部的壓應(yīng)力和角應(yīng)力。而這種設(shè)置不能減少足夠的角應(yīng)力來免受頭部損傷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個目標是提供一種改善了的頭盔，用于控制穿戴者的頭部上的角應(yīng)力。 根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供了用于保護頭部免遭撞擊的帽子，其包括:一用于接觸穿戴者的頭部的外表面的內(nèi)層，一用于撞擊外部物體的外層；多個組件位于所述內(nèi)層和所述外層之間，并且設(shè)置在所述穿戴者的頭部的周圍的隔離區(qū)域中；設(shè)置每個組件可使得穿戴者的頭部的外表面與所述外層可以在大致平行于穿戴者的頭部的外表面的方向上進行相對運動。 優(yōu)選的，所述組件的被設(shè)置成適應(yīng)施加在所述頭部及所述外層之間的角應(yīng)力。 優(yōu)選的，所述帽子的被設(shè)置成適應(yīng)施加在所述頭部及所述外層之間的線應(yīng)力和角應(yīng)力。 優(yōu)選的，在所述內(nèi)層中設(shè)置有一堅硬的內(nèi)膽，以和所述頭部的外表面相接觸并在所述外層中設(shè)置有一剛性外殼，其中，在所述內(nèi)膽和外殼之間設(shè)置有可折疊材料，用以吸收施加在所述頭部和所述外層之間的線應(yīng)力。 所述組件被設(shè)置在外殼上或內(nèi)膽上或鄰近外殼的地方或鄰近內(nèi)膽的地方。 優(yōu)選的，所述組件被設(shè)置在所述內(nèi)膽和所述外殼之間。 在某些情況下，外層不包含一附加的剛性外殼。在需要適應(yīng)線應(yīng)力的場合也可設(shè)置一可折疊材料以適應(yīng)那些線應(yīng)力。 優(yōu)選的，所述可折疊材料作為一間隔層隔離所述組件?？烧郫B材料可以是一種彈性材料，例如彈性泡沫材料。 在某些情況下，所述帽子不具有控制線加速的結(jié)構(gòu)，只擁有所述組件提供的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。 優(yōu)選的，每個組件包括一具有外壁和內(nèi)壁的箱體，所述外壁和內(nèi)壁之間設(shè)置有可流動材料，從而所述外壁可相對于內(nèi)壁在平行于所述內(nèi)外壁的方向上滑動。在這種情況下，所述箱體由一形成柔性壁的材料和/或形成彈性壁的材料組成。 優(yōu)選的，設(shè)置所述組件通過移動可流動材料至側(cè)邊允許在垂直于所述頭部的方向上進行凹陷運動。 所述可流動材料為一種凝膠或者一種液體，雖然其通常不是一牛頓流體。 優(yōu)選的，至少有一個組件設(shè)置在所述穿戴者的頭部外表面上的每個頂部、前部、后部、左部及右部和所述外層中相接觸的部分之間。所述組件通過一隔離空間相互間隔。 根據(jù)本專利技術(shù)第二個方面，提供了用于保護頭部免遭撞擊的帽子，其包括:一用于接觸穿戴者的頭部的外表面的內(nèi)層，一用于撞擊外部物體的外層；至少有一個組件位于所述外層和所述內(nèi)層之間；其中，所述至少一個的組件包含一具有外壁和內(nèi)壁的箱體，所述外壁和內(nèi)壁之間設(shè)置有可流動材料，從而所述外壁可相對于內(nèi)壁在平行于所述內(nèi)外壁的方向上滑動。 詳細描述的設(shè)定在這兒涉及在高風(fēng)險活動中使用的，如:在體育及工業(yè)用途中需要保護頭部免遭損傷。 它包含內(nèi)層和外層之間的兩個部分；一腔體或囊狀體和液體狀或凝膠狀物質(zhì)。液體狀或凝膠狀物質(zhì)包含在腔體或囊狀體中，并且其通過該方法進行定位從而產(chǎn)生外殼和內(nèi)膽或內(nèi)膽和頭部表面之間的低摩擦。液體狀或凝膠狀物質(zhì)還可以被用于外殼的外表面或者放置在兩層內(nèi)膽之間。所述裝置包含一腔體或囊狀物，其中填充一選出的流體或者一凝膠從而限定腔體或囊狀物內(nèi)表面之間的摩擦。該結(jié)構(gòu)和材料為了每種應(yīng)用和確定的撞擊用于設(shè)計出適應(yīng)的力學(xué)特性，所述裝置的目的是為了減小頭部和腦部受到這些應(yīng)力損傷的危險。本專利技術(shù)可應(yīng)用傳統(tǒng)的材料和結(jié)構(gòu)，或應(yīng)用根據(jù)自己頭盔的需求的材料和結(jié)構(gòu)。 該裝置的目的是通過減小頭部產(chǎn)生的線加速度和角加速度來控制來源于撞擊頭部的應(yīng)力。特別是，本專利技術(shù)描述的設(shè)置提供了在頭部撞擊的過程中，一種不同于線應(yīng)力的獨立控制角應(yīng)力的方法。本專利技術(shù)可用于但不限于體育運動中如:曲棍球、足球、曲棍球、高山滑雪、騎自行車和汽車運動的頭盔以及工業(yè)和交通運輸?shù)陌踩薄? 以下描述的例子闡述了在冰上曲棍球頭盔上裝置的應(yīng)用。在這個例子中，該裝置可定位在內(nèi)膽和外殼之間或內(nèi)膽和頭部表面之間。該裝置是由一系列柔性的囊狀體組成，該囊狀體位于穿戴者的頭部周圍的間隔區(qū)域，每個包含有一低摩擦的液體和凝膠。這個裝置用一種可控的方式讓所述頭盔外表面可以在平行于帽子中的頭部表面的方向上移動，從而減小頭部的線加速度和角加速度。 上述Mendoza的專利描述了設(shè)計一包含在兩個剛性殼體之間的凝膠層，用以減輕作用在頭部的壓應(yīng)力和角應(yīng)力，本專利技術(shù)的目的是使用低摩擦的腔體或囊狀體來控制獨立于壓應(yīng)力的角應(yīng)力。使用一凝膠材料，諸如在Mendoza專利中所述壓應(yīng)力和角應(yīng)力通過一材料來控制并且各自不能獨立進行控制。由于角應(yīng)力獨特并且不一定類似于壓應(yīng)力，所以需要一種控制獨立于壓應(yīng)力的角應(yīng)力的方法是非常重要的。 直接撞擊頭部提供的影響是運動中的物體接觸到頭部，如運動員的肘部撞擊到一靜止運動員的頭部或者是搶球者的頭盔撞擊一靜止運動員的頭盔或者是頭部在移動中接觸到靜止的物體。例如當(dāng)一個人倒向地面并且其頭部運動直至頭部接觸到固定的地面。 線加速度發(fā)生在一具有質(zhì)量和一定速度的物體與頭部或者是具有質(zhì)量和一定速度的頭部相接觸并且由所述撞擊所產(chǎn)生的加速度是線性的或直線的情況下。 角加速度發(fā)生在一具有質(zhì)量和一定速度的物體與頭部或者是具有質(zhì)量和一定速度的頭部相接觸并且由所述撞擊所產(chǎn)生的加速度是角加速或者不是直線的情況下。 其中定義的保護帽包括一切設(shè)計用于頭戴從而減少頭部損傷風(fēng)險的帽子。最常用于體育活動與工業(yè)應(yīng)用中。 其中定義的頭盔包括用于保護穿戴者免遭危險的保護帽，其大都由外殼、內(nèi)膽和保留系統(tǒng)構(gòu)成。 其中定義的外殼包括一頭盔的外層通常含有一較為堅硬的材料并且常被設(shè)計成將應(yīng)力在分散到一較大的區(qū)域內(nèi)，其通常由較堅硬的材料構(gòu)成，比如聚碳酸酯、聚乙烯或者復(fù)合材料。 其中定義的內(nèi)膽包括主要負責(zé)控制能量的頭盔部分，該頭盔部分由乙烯基腈或聚苯乙烯或聚丙烯泡沫,或塑料結(jié)構(gòu)，或任何上述材料的組合,從而吸收能量。 摩擦定義了兩種材料的力學(xué)關(guān)系，并且還是阻止固體表面、流體層和/或材料單元抵制相互滑動的力。有幾種類型的摩擦，干摩擦阻止兩個相接觸的固體表面的相對橫向運動。干摩擦還細分為兩個不相對移動表面之間的靜摩擦，和兩個相對移動表面之間的動摩擦。流體摩擦說的是一粘性流體在兩層之間進行相對運動所產(chǎn)生摩擦力。潤滑摩擦是流體摩擦中的一種情況，即一流體隔開兩個固體表面。本專利技術(shù)所敘述的設(shè)定使用流體摩擦來控制所述腔體或囊狀體中兩層之本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于保護頭部免遭撞擊的帽子，其特征在于，包括：一用于接觸穿戴者的頭部的外表面的內(nèi)層，一用于撞擊外部物體的外層；多個組件位于所述內(nèi)層和所述外層之間，并且設(shè)置在所述穿戴者的頭部的周圍的隔離區(qū)域中；設(shè)置每個組件可使得穿戴者的頭部的外表面與所述外層可以在大致平行于穿戴者的頭部的外表面的方向上進行相對運動。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2012.01.12 US 61/585,9761.用于保護頭部免遭撞擊的帽子，其特征在于，包括: 一用于接觸穿戴者的頭部的外表面的內(nèi)層，一用于撞擊外部物體的外層； 多個組件位于所述內(nèi)層和所述外層之間，并且設(shè)置在所述穿戴者的頭部的周圍的隔離區(qū)域中； 設(shè)置每個組件可使得穿戴者的頭部的外表面與所述外層可以在大致平行于穿戴者的頭部的外表面的方向上進行相對運動。2.如權(quán)利要求1中所述的帽子，其特征在于，所述組件的被設(shè)置成適應(yīng)施加在所述頭部及所述外層之間的角應(yīng)力。3.如權(quán)利要求1或2中所述的帽子，其特征在于，所述帽子的被設(shè)置成適應(yīng)施加在所述頭部及所述外層之間的線應(yīng)力和角應(yīng)力。4.如權(quán)利要求1-3中所述的帽子，其特征在于，在所述內(nèi)層中設(shè)置有一堅硬的內(nèi)膽，以和所述頭部的外表面相接觸，并在所述外層中設(shè)置有一剛性外殼，其中，在所述內(nèi)膽和外殼之間設(shè)置有可折疊材料，用以吸收施加在所述頭部和所述外層之間的線應(yīng)力。5.如權(quán)利要求1-4中所述的帽子，其特征在于，一可折疊材料被設(shè)置為適應(yīng)線應(yīng)力，所述可折疊材料作為一間隔層隔離所述組件。6.如權(quán)利要求1-5中所述的帽子，其特征在于，每個組件包括一具有外壁和內(nèi)壁的箱體，所述外壁和內(nèi)壁之間設(shè)置有可流動材料，從而所述外壁可相對于內(nèi)壁在平行于所述內(nèi)外壁的方向上滑動。7.如權(quán)利要求6中所述的帽子，其特征在于，所述箱體由一形成柔性壁的材料組成。8.如權(quán)利要求6或7...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：托馬斯·星崎，安德魯·普斯特，菲利普·盧梭，
申請(專利權(quán))人：渥太華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：加拿大;CA