Що таке MIPS, як він працює і чи дійсно воно того варте?
- 15.12.2021
Технологія безпеки шолома набула широкого поширення, але яка її історія і чи потрібна вона?
Якщо ви купували шолом протягом останніх кількох років, імовірно, ви бачили шолом із MIPS, який можна впізнати за жовтим вкладишем і маленькою жовтою наклейкою на зовнішній стороні шолома.
Але що таке MIPS і чому зараз так багато шоломів мають цю технологію?
.jpg)
Що таке MIPS?
MIPS означає захист від різнонаправлених ударів і представляє собою «інгредієнт» технології безпеки, яку більше 120 брендів використовують в своїх шоломах. В 2020-му році на ринку було близько 729 шоломів з MIPS і продано 7,3 мільярдів одиниць.
MIPS використовується в багатьох велосипедних шоломах, але він також використовується в кінних, будівельних і мото шоломах.
Сама система MIPS являє собою шар з низьким коефіцієнтом тертя, який знаходиться між піною EPS і вкладишем шолома і дозволяє здійснювати ковзаючий рух від 10 до 15 мм в усіх напрямках. Це спрямовано на зменшення передачі обертального руху на ваш мозок.
Хоча лінійні або прямі удари можуть призвести до переломів черепа та кровотечі, MIPS каже, що дослідження показують, що обертальні удари можуть призвести до струсу мозку та серйозних черепно-мозкових травм.
Як працює MIPS?
Коротше кажучи, MIPS працює, використовуючи рухомий шар, щоб запобігти попаданню обертальних впливів на ваш мозок. Але, як ви могли здогадатися, все трохи складніше.
По своїй суті технологія MIPS імітує захисну структуру вашої голови. Між черепом і мозком знаходиться шар спиномозкової рідини, який дозволяє мозку ковзати в середині голови, захищаючи його від сил обертання, що викликаються косими ударами.
MIPS каже, що хоча більшість шоломів призначені для боротьби з лінійними силами, його системи враховують ці обертальні сили.
Це має сенс, коли ви маєте можливість в будь-який момент, жорстко впасти та розбити велосипед. Ймовірність того, що ви впадете вертикально на землю, піддавшись дії лише лінійній силі, неймовірно мала – майже завжди задіяний кут.
Пітер Холлдін, головний технічний директор MIPS, пояснює, що відбувається, коли ви падаєте під кутом і як система MIPS протидіє обертальним силам, викликаним через це:
«Коли ви падаєте на землю, ми маємо горизонтальну швидкість вперед і удар об землю, і під час цього удару виникає тангенціальна сила, яка призведе до обертання шолома та голови. »
«Те, що ми насправді робимо з системою MIPS, — це імітування падіння на лід. Тож замість того, щоб [голова] чіплялась за землю й відчувала обертання, це схоже на те, як би ми ковзали б на ковзанці і продовжували рух в тому ж напрямі, в якому повинні були йти».
Завдяки застосуванню ковзаючого шару в шоломі голови і можуть отримати більше шансів продовжити рух в лінійному напрямку в час удару, а не піддаватися впливу небезпечних обертальних сил.
Завдяки застосуванню ковзаючого шару в шоломі голова і мозок отримують більше шансів продовжити рух в лінійному направленні під час удару, а не наражаються на вплив небезпечних обертальних сил.
Також варто зазначити, що часові рамки, в яких шолом дійсно може щось зробити, щоб запобігти серйозній травмі головного мозку, невеликі.
«Це дуже швидкий вплив», - пояснює Холлдін. «Тривалість удару складає від 5 до 10 мілісекунд. Протягом цього дуже короткого часу сила і прискорення голови, дуже великі. Це якщо б у вас на голові стояло більше десяти чоловік ».
Холлдін каже, що MIPS дозволяє вашій голові продовжувати рухатися навіть при такій кількості прикладеного тиску, і підкреслює, що шолом без шару з низьким тертям не зможе рухатися по вашій голові.
Чому захист від обертальних сил настільки важливий?
Команда MIPS використовує дві аналогії, щоб пояснити, що поставлено на карту, і чому важливо запобігти передачі обертальних сил на мозок.
«Людський мозок дуже схожий на воду, коли справа доходить до властивостей зсуву», — каже Холлдін.
Як і вода, мозок не можна стиснути. За словами Холлдіна, якщо піддати чашу з водою або голову людини дії лінійної сили, то побачите дуже низькі показники деформації центральної частини чаші з водою і мозку. Однак, якщо ви введете обертальну силу, ви побачите вищі показники деформації в центрі.
Маркус Сейффарт, керівник відділу розробки продукції в MIPS, використовує аналогію з розтягуванням гумової стрічки, щоб пояснити ефект, який можуть мати ці значення деформації.
Чим більше ви розтягуєте еластичну стрічку, тим менша ймовірність, що вона повернеться до початкової форми, і те ж саме можна сказати про обертальні сили в мозку.
«Якщо ви отримаєте трохи обертального руху в мозку, нічого не станеться. Якщо ви отримаєте трохи більше, ви можете бути трохи вражені, але все буде добре. Але якщо ви отримаєте трохи більше, то можете отримати серйозну черепно-мозкову травму».
Ця важка черепно-мозкова травма може проявлятися по-різному. Аксони або нервові волокна у вашому мозку можуть зрізатися, викликаючи дифузне пошкодження аксона (DAI), або вени можуть розірватися, що призводить до субдуральної гематоми, де кров збирається між вашим мозком і черепом. Це може призвести до різних симптомів від нудоти до паралічу на одній стороні тіла.
Хто створив MIPS?
Витоки MIPS сягають 1995 року, коли Холлдін, тодішній аспірант, досліджував біомеханіку травм голови та шиї.
«Я зрозумів, що мозок може ковзати всередині черепа в спинномозковій рідині. Тому я запитав свого керівника Ханса фон Холста, мозкового хірурга, чи можна застосувати цю систему безпеки в шоломі, і він сказав: «Це чудова ідея». Тож ми почали працювати над цією ідеєю і виявили, що вона, ймовірно, має хороший потенціал для підвищення безпеки шоломів».
Вони почали досліджувати типи ударів, які відчувають велосипедні та мотоциклетні шоломи, а також поточні стандарти випробувань.
Завдяки цьому вони реалізували стандарти, перевірені лише на лінійні удари, а не на обертальні сили, і прийшли до ідеї MIPS у 1996 році. Перша наукова публікація щодо MIPS була опублікована на початку 2000-х років.
У 2001 році Халлдін і фон Холст заснували MIPS AB, а в 2007 році випустили перший шолом MIPS, який насправді був шоломом для кінного спорту.
Кілька років потому компанія випустила перший шолом сторонніх виробників з MIPS. Вони усвідомили, що є більший потенціал для впровадження MIPS у шоломи, якщо вони співпрацюють з іншими виробниками шоломів, а не виробляють власні. Це бізнес-модель, схожа на Gore-Tex або Polartec, які продають свої тканини різним компаніям з одягу.
«Ми були маленькою компанією, — каже Холлдін. «Потрібно докласти чимало зусиль, щоб розмістити ваш продукт у різних сегментах шоломів.
«У той час у 2010 році ми відчували, що у нас є кращі можливості врятувати більше життів, якщо ми станемо брендом «інгредієнта». В результаті ми змогли інтегрувати багато, набагато більше шоломів, ніж ми зробили б, якби ми самі були просто брендом шоломів».
Тепер MIPS співпрацює з виробниками шоломів, щоб включити цю технологію у свої шоломи з самого початку процесу проектування, а також компанія співпрацює з брендами, щоб консультувати з інших аспектів дизайну шоломів.
Чи впливає MIPS на розмір шолома?
Коли MIPS вперше почав впроваджувати свою технологію в шоломи, вона модернізувала існуючі технології на вже виготовлених шоломах, які були доступні на ринку.
Тому це вплинуло на розмір шолома, оскільки MIPS додавав шар від 0,5 до 0,8 мм, що зменшило доступний простір.
Однак на сьогодні це вже не ті методи, які використовувались раніше, тому що MIPS тепер працює з брендами на стадії розробки їхніх шоломів, інтегруючи технології безпеки з самого початку.
Це означає, що бренди тепер можуть враховувати простір, який займає MIPS, і підтримувати форму більш відповідної розміру.
Чи справді MIPS працює?
Питання про те, чи дійсно MIPS працює, є складним, оскільки різні дослідницькі органи та сама MIPS висувають різні заяви щодо ефективності системи безпеки.
Власне тестування MIPS
Багато часу MIPS присвячує тестуванню своєї технології у власній лабораторії. Насправді тестування було основою діяльності MIPS з самого початку. Коли ми розмовляли з MIPS, вона мала пройти 48 600 завершених тестів.
Власні випробування MIPS показують, що шолом, оснащений MIPS, призводить до значного зниження навантаження в порівнянні з тим же шоломом без MIPS.
MIPS вимірює деформацію, викликану ударом, використовуючи манікени, які мають таку ж кінематику, як і голова людини, і оснащені шістьма акселерометрами.
Голови-манекени використовуються в різних випробовуваннях, включаючи падіння голів зі швидкістю 6,2 метри за секунду на нахилені поверхні.
Тести записуються за допомогою високошвидкісних камер, щоб забезпечити узгодженість між тестами, та забезпечити можливість проаналізувати неочікувані результати.
Дані, записані акселерометрами, потім вводяться в корпоративну модель голови і мозку FE (кінцевих елементів), яка може моделювати те, що відбудеться у випадку аварії.
«При кожному ударі ми зберігаємо 1875 точок даних на кожний акселерометр», - говорить Сейффарт. «Отже, ми вводимо багато даних в модель FE, і ми робимо покрокове моделювання в мілісекундах, якщо б це була реальна людина, яка мала такий вплив».
Сейффарт каже, що будь-який доступний на ринку шолом із жовтою крапкою MIPS був протестований компанією та відповідав стандартам, які вона встановлює для випуску.
«Кожного разу, коли ми випускаємо або затверджуємо шолом для виробництва, у нас є внутрішній протокол, згідно з яким ми вимагаємо принаймні 10-відсоткове зниження навантаження в кожному місці удару, в кожному шоломі та в будь-якому розмірі.
«Але це мінімум. Ми бачимо все від 10,1% до 75% зниження навантаження. Я б сказав, що найпоширенішим є зниження навантаження на 25-30 відсотків».
MIPS хоче підкреслити, що він може лише перевірити, чи є система безпечнішою в лабораторних умовах.
«Кожен шолом різний, кожна аварія різна і кожна людина різна», — пояснює Сейффарт. «Тож коли ми тестуємо шоломи, ми тестуємо їх ізольовано, щоб переконатися, що наша система працює.
«Ми дивимося на фактичну кількість, коли ми затверджуємо шолом, але абсолютні цифри можуть відрізнятися між різними шоломами та марками шоломів.
«Коли ми затверджуємо шоломи, ми використовуємо дані лише день в день. Нам дуже хотілося б, щоб шоломи виготовлялися з однієї партії, з однаковою точною вологістю і все таке, щоб ми позбулися якомога більше факторів».
Сейффарт каже, що порівнювати шоломи — це не порівнювати «яблука з яблуками», і саме тому MIPS ніколи не стверджуватиме, що один шолом на 30 відсотків безпечніший, ніж інший.
Зовнішнє тестування MIPS
Що інші люди говорять про безпеку MIPS?
Технологічна компанія Вірджинії протестувала більше 130 велосипедних шоломів по всіх дисциплінах з 2019 року, і шоломи, оснащені MIPS, відповідно домінували в рейтингах, причому в десятці кращих шоломів в категоріях шосейних, гірських і міських шоломах використовується ця технологія.
Швейцарська страхова група Folksam дійшла до аналогічних висновків про технологію MIPS під час тестування шоломів в 2020 році. Всього вісімь шоломів отримали помітку «рекомендовано» Folksam, і п’ять з них були оснащені MIPS.
Чи дійсно потрібен MIPS ?
Додаткова безпека, це завжди добре, і MIPS створює переконливі аргументи, чому розумно вживати заходів для захисту від обертальних ударів.
Хоча технологія MIPS часто має тенденцію додавати вартості шолому, це не велике збільшення ціни, і існує ряд шоломів з MIPS за більш демократичною вартістю.
Альтернативи MIPS
Існує ряд альтернатив MIPS, які також захищають від обертальних ударів, при цьому бренди вибирають власні рішення щодо обертальних ударів, такі як тест на обертальний удар Kask WG11 і технологія Spin від POC (хоча POC переходить на MIPS для всіх своїх шоломів ).
Багато шоломів з цими альтернативними системами оцінюються так само, як і інші шоломи MIPS у тестуванні, а іноді й краще.
Однією з альтернативних систем є технологія WaveCel від Bontrager, яка, як кажуть, зменшує обертальні сили на 74 відсотки і є в 48 разів ефективнішою у запобіганні струсу мозку в порівнянні з шоломами без неї.
Винахідники WaveCel, д-р Стів Меді та доктор Майкл Боттланг, опублікували дослідження, в якому стверджується, що WaveCel безпечніший за MIPS.
«WaveCel, — каже Сем Фус з Bontrager, — це складний стільниковий матеріал, який розроблений так, щоб бути більш ефективним, ніж традиційні поролонові шоломи, у захисті вашої голови від травм, спричинених деякими аваріями на велосипеді. Він працює, проходячи через триетапну зміну структури матеріалу, щоб допомогти поглинути обертальну силу удару, перш ніж вона досягне вашої голови».
Фос також каже, що шоломи Bontrager, оснащені WaveCel, отримали «найвищі нагороди» від Virginia Tech.
Але Bontrager використовує не тільки WaveCel, бренд також обирає MIPS у деяких своїх шоломах. На запитання, чому, Foos сказав, що Bontrager «пропонує цілий ряд продуктів, які відповідають потребам велосипедистыв і поєднують найкращий баланс продуктивності, комфорту, ціни та стилю».
Існують фактори, які не є безпекою, які впливають на те, яка технологія використовується.
Застарілі стандарти безпеки?
Однією з найпоширеніших відповідей на питання, чому шолом не має захисних елементів, які захищають його від обертальних ударів, є те, що шолом вже перевищує необхідні стандарти безпеки.
Однак стандарти для випробувань шоломів і безпеки, які наразі встановлені Європейським комітетом стандартизації (CEN), не включають параметри обертальної сили. Це означає, що шолом не потрібно перевіряти на захист від косих кутових ударів, щоб отримати дозвіл.
Холлдін входить в робочу групу зі зміни стандартів безпеки, щоб включити тестування обертальних ударів для всіх велосипедних шоломів.
«Ми пропонуємо — як доповнення до поточного стандарту — удар під кутом, коли ми кидаємо форму вільно падаючої голови під кутом удару 5 градусів до поверхні».
Інші, такі як Lazer, заявили, що підтримують стандарти обертальних травм, і, окрім велоспорта, FIM (Fédération Internationale Motorcyclisme), гоночний еквівалент UCI, також хоче зробити його частиною свого тестування.
Холлдін каже, що ситуація вже зсунута з мертвої точки, і ми, ймовірно, побачимо оновлені стандарти за кілька років.
Теоретично це може означати, що деякі шоломи не відповідають стандартам безпеки і їх потрібно буде переробити. Але Холлдін каже: «Ви, ймовірно, можете пройти тест без такої системи, як MIPS, оскільки це буде нижчий стандарт. Але я вважаю, що важливо, щоб стандарт безпеки все одно включав обертання».
