Name: modified drop tower impact tests for american football helmets
Uploaded: 2017-02-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modified Drop Tower Impact Tests for American Football Helmets at JoVE.com

The authors would like to acknowledge the Center for Advanced Vehicular Systems (CAVS) at Mississippi State University for providing testing facilities and Rush Sports Medical of Meridian, Mississippi for their monetary support.

주 : 제시된 시험 방법에 대한 프로토콜 (http://nocsae.org/에서 구입 가능) 다음 NOCSAE 문서를 참조 : NOCSAE DOC.002-13m13 : 18 &quot;새로 제작 풋볼 헬멧을위한 표준 성능 사양&quot;. NOCSAE DOC.011-13m14d : 24 &quot;TESTING TO NOCSAE 표준 제품 SAMPLE 선택을위한 제조자 절차 적 GUIDE&quot;. NOCSAE DOC.087-12m14 &quot;FOOTBALL FACEGUARDS에 대한 영향 시험 및 성능 요구 사항의 표준 방법&quot;(25). NOCSAE DOC.100-96m14 : 26 &quot;테스트 용 장비 및 충격 시험에 대한 문제 해결 가이드&quot;. NOCSAE DOC.101-00m14a : &quot;장비의 교정 절차&quot;(27) 1. 시험 설정 <ol><li> NOCSAE의 DOC의 섹션 15.1에 정의 된 NOCSAE 트윈 와이어 드롭 캐리지 어셈블리를 구축합니다. 001 (18)은도 5에 도시 된 바와 같이. 그 확인어셈블리의 모든 구성 요소가 제대로 부착되어있다. </li><li> headform 회 전자 조정에 원하는 위치로 headform 칼라를 맞추어 및 headform 나사 잠금 링을 조여 드롭 캐리지 어셈블리 크기 &quot;큰&quot;NOCSAE의 headform를 연결합니다. 참고 : headform 새로운 또는 수리의 경우, NOCSAE의 DOC의 5 절을 참조하십시오. (100) (26) </li><li> 안전하게 headform의 중심에있는 가속도계 판에 축 가속도계를 부착합니다. 가속도계 판의 구멍에 가속도계의 두 구멍을 일렬로 가속도계 판의 중앙에 가속도계를 놓습니다. 알렌 헤드 드라이버는 모두 나사를 삽입하고 가속도계가 안전하게 가속도계 플레이트에 장착 될 때까지 시계 방향으로 그들을 조여 사용. </li><li> 제조자의 규격에 따른 데이터 수집 시스템을 구성. (28) <ol><li> 터에 연결데이터 수집 어셈블리의 케이블에서 t. <ol><li> 다음 동축 분배기의 각 출력에 동축 케이블을 연결, 삼원 동축 스플리터에 가속도 센서 케이블을 연결합니다. </li><li> 증폭기 모듈의 후방에있는 삼방 동축 채널 (1, 2)에 대한 센서 입력 포트 스플리터, 3의 각 동축 케이블의 자유 단을 연결한다. </li><li> 상기 증폭기 모듈 (채널 1, 2, 3) 데이터 수집 시스템 (채널 (1)은 각각 2, 3)의 전면에 입력 커넥션들 중 상기 출력 포트로부터 동축 케이블을 연결한다. </li><li> 데이터 수집 시스템의 후면 커넥터에 RS-232 케이블의 분리 끝을 연결합니다. </li><li> 개인용 컴퓨터 (PC)의 COM 포트 1에 남아있는 RS-232 케이블을 연결합니다. </li></ol></li><li> 개인용 컴퓨터 (PC) 및 로그인의 전원을 켭니다. </li><li> 다운로드 및 컴퓨터로 데이터 수집 시스템 소프트웨어를 설치한다. </li><li> 데이터 수집 어셈블리의 전원 :다음 &quot;의&quot;위치로 앰프 토글 스위치를 플립, 전원에 각 구성 요소 120 볼트 콘센트에 연결합니다. </li><li> 소프트웨어를 열려면 바탕 화면에있는 데이터 수집 프로그램 아이콘을 두 번 클릭합니다. </li><li> 모듈 상태를 확인을 요구하는 프롬프트를 관찰, &quot;예&quot;를 클릭합니다. </li><li> 테스트 설정 파일을로드합니다. , &quot;설정&quot;탭을 클릭 &quot;열기&quot;아래로 스크롤 한 후 &quot;테스트 설정&quot;을 선택합니다. <ol><li> 컴퓨터 디렉토리를 찾아 찾아 &quot;NOCSAE1.TSF&quot;로 표시된 테스트 설정 파일을 선택합니다. &quot;로드&quot;를 클릭합니다. </li></ol></li><li> 가속도계에 대한 센서 정보를 입력합니다. <ol><li> 활성 모듈에서 채널 3 노란색 센서 입력 아이콘을 클릭합니다. </li><li> 은 &quot;CAL 값&quot;텍스트 박스에 Z 축 가속도계에 대한 보정 값 (MV / G)를 삽입한다. </li><li> 은 &quot;PREV&quot;버튼을 클릭합니다. </li><li> 반복 1.4.8.1 단계 - y 축 가속도계에 대한 1.4.8.3을 (채널 2)와 일에 대한즉 X 축 가속도계 (채널 1). </li><li> 센서를 종료 녹색 &quot;반환&quot;아이콘을 클릭합니다. </li></ol></li><li> 녹색 &quot;저장&quot;아이콘을 클릭 한 다음 &quot;NOCSAE - 조브&quot;로 테스트 설정의 이름을 지정합니다. </li><li> &quot;저장&quot;을 클릭합니다. </li></ol></li></ol> 2. 헬멧 준비 <ol><li> 충격 테스트를위한 헬멧 모델을 선택합니다. 헬멧 인증, NOCSAE DOC.011에 따라 테스트를 선택 샘플. 24 시험 표 1 및도 1 및도 2에 도시 된 바와 같이 따른 샘플. </li><li> 선택한 각 헬멧 모델에 대한 대응 faceguards을 선택합니다. NOCSAE 표준과는 다른, 같은 헬멧의 기준 면갑와베이스 헬멧 충격 시험을 실시하고 있습니다. </li><li> 필립스 헤드 드라이버를 사용하여 안전하게 올바른 면갑 및 테스트를 위해 선택한 각 헬멧에 대한 모든 면갑 특정 하드웨어를 연결합니다. NOCSAE 표준 시험 운전 방식과는 대조적으로D, 부착 faceguards 모든 헬멧을 테스트합니다. </li><li> 표 1, NOCSAE의 DOC에 따라 온도의 조건 헬멧. 002 (7) 및 실험실 환경 또는 환경 챔버에 노출시킴으로써 NOCSAE DOC.087 25. 상온에서 초기 헬멧 낙하 시험을 실시한다. <ol><li> 테스트에 앞서, 실험실 환경에 적어도 4 시간을 72 ° F, ± 5 ° F (22 ° C, ± 2 ° C)를 선택 헬멧을 이동합니다. </li><li> 모든 주위 온도 영향이 수행 된 경우,도 4는 표 1에있어서, 상기 조절 된 온도 헬멧 노출 없지만 24 시간보다 더. (7) 참고 적어도 두하지만 최고 기록 SI 될 더 개 이상의 충돌 위치는 고온에서 테스트 할 상온 방울 값 없다. </li></ol></li></ol> 3. 교정 <ol><li> Headform 교정을 수행 각 headform 전에 축 가속도계를 사용하여 테스트를 보정해야합니다, 3 &quot;교정 MEP 패드와 드롭 위치 / 특정 교정 MEP 패드의 연간 NOCSAE 보정 패드 자격 보고서로 식별 속도. <ol><li> 안전하게 육각 렌치를 사용하여 모루 3 &quot;교정 MEP 패드를 부착합니다. </li><li> 연간 NOCSAE 보정 패드 자격 보고서를 사용하여 충격 위치와 대응하는 충격 속도를 선택합니다. </li><li> headform 회 전자 어셈블리와 모루 가이드 레일을 사용하여 원하는 충격 방향 (정면, 측면, 또는 위)에 headform와 모루를 조정합니다. 표 1, NOCSAE의 DOC의 부록 2를 참조하십시오. 001, 18 NOCSAE의 DOC. (100) (26) <ol><li> headform 회 전자 어셈블리에서 테이퍼-LOC 볼트를 제거하고 원하는 위치에 볼트 구멍을 정렬하는 headform 조정의 방향. 삽입 안전하게 FA테이퍼-LOC 볼트 스텐. </li><li> headform 나사 잠금 고리를 풀고 원하는 방향으로 headform 코의 위치를 ​​돌립니다. 안전하게 headform 나사 잠금 고리를 조입니다. </li><li> 두 개의베이스 플레이트 모루 볼트를 풀고 원하는 충격 위치에 도달 할 때까지 받침대를 밀어 넣습니다. 베이스 플레이트 - 모루 볼트를 조이고 모든 연결이 단단히 고정되어 있는지 확인. </li></ol></li><li> 캐리지 어셈블리를 드롭 방출 시스템을 연결합니다. 릴리스 시스템의 높이로 드롭 캐리지 어셈블리를 들어 올립니다. 다음, &quot;온&quot;위치로 전자 방출 시스템을위한 토글 스위치 플립 드롭 캐리지 어셈블리의 부착 포인트로 방출 시스템을 중심입니다. </li><li> 원하는 충격 속도를 달성하기 위해 결정되는 특정 높이에 캐리지 조립체를 올려 놓기. 참고 : 특정 높이 때문에 마찰 변화에 각 시스템에 따라 다를 수 있습니다. 추가의 영향이 올바른 수신 속도가 보장하기 위해 다양한 높이 수행 될 필요가있다chieved. </li><li> 이벤트를 기록하기위한 준비, 데이터 수집 시스템 (따른 사양 28 제조). <ol><li> 테스트 설정 파일을로드합니다. &quot;테스트&quot;탭을 클릭 한 다음 &quot;데이터 수집&quot;을 클릭합니다. </li><li> 컴퓨터 디렉토리를 찾아 찾아 &quot;NOCSAE-JoVE.TSF&quot;로 표시된 테스트 설정 파일을 선택합니다. &quot;로드&quot;를 클릭합니다. </li><li> &quot;OK&quot;를 클릭합니다. </li><li> 테스트 설명 &quot;설명&quot;대화 상자를 입력 한 다음 &quot;탭&quot;키를 누릅니다. </li><li> &quot;JoVE1&quot;를 입력, 5 문자 테스트 ID를 입력하고 &quot;계속&quot;을 클릭합니다. </li><li> &quot;계속&quot;을 클릭합니다. </li><li> 계측 온난화까지를 관찰한다. 카운터가 15 초에 도달하면, &quot;계속&quot;을 클릭합니다. </li><li> 자동 가속도계 교정을 수행하는 시스템을 관찰한다. 모든 상자가 녹색으로되면, &quot;계속&quot;을 클릭합니다. </li></ol></li><li> 방출 시스템을 사용하면, 캐리지 assembl 드롭Y 동시에 방출 시스템 전력 제어 박스에있는 두 토글 스위치 젖혀 이벤트를 기록하기위한 데이터 수집 시스템을 발생시킨다. </li><li> 계산하고 그 결과 SI 값을 기록한다. 결과는 SI가 2 % ± 1,200 있는지 확인하십시오. </li><li> 단계를 반복 3.4.2-3.4.8 결과는 세 가지 필수 충격 위치 각각에 대해 획득 될 때까지. 참고 : 보정 패드는 NOCSAE에 의해 지정된 실험실에서 매년 시방서를 재승 인해야한다. </li></ol></li><li> 시스템 점검을 수행하고 결과를 유지한다. (제 18 NOCSAE DOC.001 18 참조) </li></ol> 4. 시험 절차 <ol><li> 시스템 점검을 수행하고 결과를 유지한다. </li><li> MEP의 테스트 패드 교정에 사용되는 MEP 패드를 교환하십시오. </li><li> 선택에 미치는 영향의 위치와 표 1에 따라 테스트 속도. 참고 : 영향이 가장 낮은 드롭 속도에서 최고에 실시해야합니다. 주위 온도에 영향을 shoul컨디셔닝 영향 전에 실시 될 거라고. </li><li> 적절하게도 1 및도 2 (3)의 단계에있어서의 도시 된 바와 같이, 목적하는 충돌 위치를 달성하기 headform 방향과 앤빌의 위치를 조정한다. </li><li> 테스트를 위해 헬멧을 선택합니다. </li><li> 제대로 지침과 NOCSAE 절차를 피팅 헬멧 제조 업체에 따라 headform 선택한 헬멧을 맞습니다. 조정하고 안전하게 헬멧이 headform에 주문 Chinstrap 연결합니다. 참고 : 면갑의 추가적인 제약 조건으로 인해, 활석 가루의 광 응용 프로그램은 headform에 헬멧의 피팅에 도움이된다. </li><li> 캐리지 어셈블리를 떨어 뜨리는 기계 방출 시스템을 연결합니다. </li><li> 원하는 충격 속도를 달성하기 위해 결정되는 특정 높이에 캐리지 조립체를 올려 놓기. </li><li> 이벤트를 기록하기위한 준비가되어있는 데이터 수집 시스템. 반복 3.4.8을 통해 3.4.1 단계를 반복합니다. </li><li> CARRI 드롭 기계 릴리스 시스템을 사용하여나이 조립체 동시에 이벤트를 기록하기 위해 데이터 수집 시스템을 발생시킨다. </li><li> 즉시 충격 후, 기록 SI, HIC, 피크 가속 결과. </li><li> 통과 기록 된 결과를 비교 / 기준을 실패합니다. NOCSAE 표준과는 다른, / 패스를 설정 모두 5.46, 4.88 700 SI의 값을 실패하고, 4.23 m / sec의 영향. 모든 3.46 m / sec의 영향 300 SI의 기준 합격 / 불합격을 유지한다. </li><li> 결과가 필요한 모든 영향을 얻어 될 때까지 반복 4.3-4.11 단계를 반복합니다. 참고 : headform 방향과 모루 위치를 변경하기 전에 주어진 충격 위치에 대한 모든 헬멧을 테스트하기 위해 허용됩니다. </li><li> 테스트 완료시 시스템 점검을 수행하고 결과를 유지한다. </li><li> 데이터 유효성 검사 : 사전 테스트와 사후 테스트 시스템 검사를 비교하고 어떤 변화가 7 % 이하인지 확인하십시오. </li></ol><img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53929/53929table1.jpg" /> 1 번 테이블:드롭 속도 (m / 초) 및 충격 위치하여 필요에 미치는 영향을 보여주는 축구 헬멧 낙하 시험 행렬. (NOCSAE의 DOC에서 수정 표. 002-13m13) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53929/53929table1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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	<li>Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Wald, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemiology+and+impact+of+traumatic+brain+injury:+a+brief+overview.">The epidemiology and impact of traumatic brain injury: a brief overview.</a> J Head Trauma Rehabil. (5), 375-378 (2006).</li><li>Broglio, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+impacts+during+high+school+football:+a+biomechanical+assessment.">Head impacts during high school football: a biomechanical assessment.</a> J Athl Train. 44, 342-349 (2009).</li><li>Broglio, S. P., Martini, D., Kasper, L., Eckner, J. T., Kutcher, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+head+impact+exposure+in+high+school+football:+Implications+for+regulating+contact+practices.">Estimation of head impact exposure in high school football: Implications for regulating contact practices.</a> Am. J. Sports Med. 41, 2877-2884 (2013).</li><li>Costanza, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Contact+sport-related+chronic+traumatic+encephalopathy+in+the+elderly:+clinical+expression+and+structural+substrates.">Review: Contact sport-related chronic traumatic encephalopathy in the elderly: clinical expression and structural substrates.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 37, 570-584 (2011).</li><li>McKee, A. C., Cantu, R. C., Nowinski , C. J., Hedley-Whyte, E. T., Gavett, B. E., Budson, A. E., Santini, V. E., Lee, H. S., Kubilus , C. A., Stern, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+traumatic+encephalopathy+in+athletes:+progressive+tauopathy+after+repetitive+head+injury.">Chronic traumatic encephalopathy in athletes: progressive tauopathy after repetitive head injury.</a> J. Neuropathol Exp Neurol. , 709-735 (2003).</li><li>Bartsch, A., Benzel, E., Miele, V., Prakash, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+test+comparisons+of+20th+and+21st+century+American+football+helmets:+Laboratory+investigation.">Impact test comparisons of 20th and 21st century American football helmets: Laboratory investigation.</a> J Neurosurg. 116, 222-233 (2012).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Performance Specification for Newly Manufactured Football Helmets. , (2013).</li><li>Greenwald, R. M., Gwin, J. T., Chu, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Head+Impact+Severity+Measures+for+Evaluating+Mild+Traumatic+Brain+Injury+Risk+Exposure.">Head Impact Severity Measures for Evaluating Mild Traumatic Brain Injury Risk Exposure.</a> Neurosurg. 62, 789-798 (2008).</li><li>Newman, J. A., Yoganandan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Accidental Injury: Biomechanics and Prevention. , (2015).</li><li>Newman, J. A., Shewchenko, N., Welbourne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proposed+new+biomechanical+head+injury+assessment+function+-+the+maximum+power+index.">A proposed new biomechanical head injury assessment function - the maximum power index.</a> Stapp Car Crash J. 44, 215-247 (2000).</li><li>Gadd, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+weighted-impulse+criterion+for+estimating+injury+hazard.">Use of a weighted-impulse criterion for estimating injury hazard.</a> SAE Technical Papers. , (1966).</li><li>Lissner, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Studies+on+the+Relation+Between+Acceleration+and+Intracranial+Pressure+Changes+in+Man.">Experimental Studies on the Relation Between Acceleration and Intracranial Pressure Changes in Man.</a> Surgery, Gynecology and Obsterics. III, 329-338 (1960).</li><li>Gurdjian, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concussion+-+Mechanism+and+Pathology.">Concussion - Mechanism and Pathology.</a> , (1963).</li><li>Patrick, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survival+by+Design+-+Head+Protection.">Survival by Design - Head Protection.</a> , (1963).</li><li>Versace, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+Severity+Index.">A review of the Severity Index.</a> SAE Technical Papers. , (1971).</li><li>Newman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+biomechanical+assessment+of+mild+traumatic+brain+injury.+Part+2.+Results+and+conclusions.">A new biomechanical assessment of mild traumatic brain injury. Part 2. Results and conclusions.</a> Proceedings of International Research Conference on the Biomechanics of Impacts. , 223-233 (2000).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Performance Specification for Newly Manufactured Football Helmets. , (2011).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment. , (2015).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Method of Impact Test and Performance Requirements for Football Faceguards. , (2011).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standards and Process. , (2013).</li><li>Gwin, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+the+NOCSAE+linear+impactor+test+method+based+on+in+vivo+measures+of+head+impact+acceleration+in+American+football.">An investigation of the NOCSAE linear impactor test method based on in vivo measures of head impact acceleration in American football.</a> J Biomech Eng. 132, (2010).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Performance Specification for Newly Manufactured Lacrosse Helmets with Faceguards. , (2013).</li><li>Hodgson, V. R., Thomas, L. M., Prasad, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+the+validity+and+limitations+of+the+severity+index.">Testing the validity and limitations of the severity index.</a> SAE Technical Papers. , (1970).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manufactureers Procedural Guide for Product Sample Selection for Testing to NOCSAE Standards. , (2014).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Method of Impact Test and Performance Requirements for Football Faceguards. , (2014).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Troubleshooting Guide for Test Equipment and Impact Testing. , (2014).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Equipment Calibration Procedures. , (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

부부가 축구 헬멧과 면갑 드롭 충격 시험을 NOCSAE보고 된 방법론은 현대 축구 헬멧의 더 나은 성능 특성을 평가하기 위해 독특한 기술을 제공합니다. 현대 풋볼 헬멧이 더 나은 성능 특성을 평가하기위한 가장 중요한 단계들은 다음과 같다 : 1)로 정확하게 기계적 테스트 장치를 설정하는 단계; 2) 정확하게 교정 절차를 수행; 3) 제대로 headform에 헬멧 / 면갑를 부착. 이 방법론은...

자극 이 수정 드롭 탑 시험 방법의 주요 목표는 더 밀접하게 미식 축구 헬멧 시스템에 필드에 미치는 영향을 나타내는 강화 된 안전 기준을 촉진하는 것입니다. 수반 시험 방법은 헬멧 효과적으로 진동 방지를위한 개선 된 헤드 기어를 개발하는데 필요한 지식 체계 응답을 제공 할 수있다. 뇌진탕의 발생은 지속적으로 같은 미식 축구와 같은 접촉 스포츠를 괴롭혀왔다. 혼자 미국에서 스포츠 관련 뇌진탕은 160 만 3.8 배 매년 발생하는 것으로 추정되고있다. 한 축구 선수는 1,500 개 이상의 머리에 미치는 영향 각 계절을 가질 수 있습니다. 2, 3, 가장 영향의 크기가 서브 진탕 수 있지만, 만성 외상성 뇌병증 (CTE)로 알려져 충격에 의한 신경 퇴행성 질환에 대한 장기적인 뇌 손상으로 이어질 수 이러한 영향의 축적. 4CTE는 기억 상실, 행동 및 성격 변화, 파킨슨 증후군, 음성, 때로는 자살하게되었다 걸음 걸이의 이상에 이르는 뇌에서 타우 단백질의 축적에 연결되어 있습니다. 5 축구 헬멧은 지난 15 년 동안 몇 가지 기술 발전을 이루어 왔지만, 오늘날 가장 진보 된 헬멧은 완전히 헬멧에 입사 힘을 모두 완화하지 않으며, 따라서 운동 선수는 여전히 뇌진탕이 발생. BARTSCH 등에 의해 수행 연구. 6 보여 주었다 많은 경우에 머리 충격 용량과 머리 부상 위험, 빈티지 레더 헬멧은 널리 사용되는 21 세기 헬멧을 착용하는 것과 비슷 하였다 입고 축구 헬멧의 설계 및 시험 기준 개선의 필요성을 설명하면서. 특히, NOCSAE 인증 7은 헬멧에 대한 낙하 시험에 포함될 면갑을 필요로하지 않는다. t에서 추가 된 강성그는 극적으로 전체 기계적 응답을 바꿀 것 헬멧에 연결된 면갑. 본 연구는 안전 헬멧의 디자인을 촉진하는 구동력이 될 것보다 강력한 헬멧 안전 기준을 제공하는 방법을 수반한다. 배경 머리 부상 메트릭 뇌진탕과 관련된 정확한 생물학적 메커니즘은 알 수없는 남아 있습니다. 많은 작업은 다양한 부상 측정에 의해 머리 부상의 허용 오차를 정량화하는 시도에서 수행되었지만, 불일치는 이러한 기준에 관한 생물 의학 사회에서 생겨났다. 선가 속도, 회전 가속도 영향 기간 및 임펄스 이러한 손상 메커니즘은 여러 엔티티들에 관한 가정된다. 8, 9, 10, 11, 일부 손상 기준 선형 가속도의 측정 등의 충격을 정의하는 데 사용되어왔다. 웨인 주립 공차 곡선 (WSTC) 12, 13, 14는 충돌 시간 대 선형 가속 임계 곡선 경계를 정의하여 정면 충돌시 자동차 충돌 용 두개골 골절을 예측하기 위해 개발되었다. WSTC는 심각도 지수 (SI) (11) 기타 부상 기준에 대한 기초 역임했다 그리고 머리 부상 기준 (HIC), (15)은 두 개의 가장 일반적으로 사용되는 기준입니다. 는 SI 및 HIC 선형 가속 시간 프로파일의 가중 적분에 따라 모두 측정에 미치는 영향 심각도. 이러한 기준은 선형 가속을위한 임계 값을 정의하지만, 다른 기준은 이러한 헤드 충격 에너지 지표로서, 회전 가속도를 설명하기 위해 제안되었다. 8, 10, 16 오늘의 헬멧 테스트 표준은 종종 웨인 상태에 따라 부상 기준을 사용lerance 곡선 (즉 HIC 또는 SI) 또는 최대 가속도 기준 또는 두 경우가있다. 일부 수정이 표준 성능 기준에 각가속도를 추가하는 데 필요한 반면, 선형 가속도 기반 기준 지배적 남아있다. 본 연구에서 사용 된 측정 항목을 제공하는 각 헬멧 피크 얻어진 가속도, SI 및 HIC 값이 있었던 상대 안전성을 평가한다. 이러한 통계 만 SI는 운동 장비 (NOCSAE) 축구 헬멧 표준 규격에 현재 전국 운영위원회의 평가를 위해 사용된다. Si를 다음 식에 기반 <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/53929/53929eq1.jpg" width="100" /> (1) A는 헤드의 무게 중심 (CG)의 병진 가속이고, t는 가속 구간이다. 11, 17 SI는 따라 t를 계산 하였다계산이 결과 가속도 곡선을 따라 4 G 임계 값에 의해 제한된다 NOCSAE 표준 (18), 오. 내 HIC 값은 다음 식으로 계산했다 <img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/53929/53929eq2.jpg" width="325" /> (2) (A)는 머리의 CG의 병진 가속이고, t 1, t 2 HIC가 최대 값을 달성하는 간격으로 각각의 초기 및 최종 시간 어디. 모든 HIC 값은 시간 간격의 지속 기간이 36 밀리 초에 한정되어 있었다 HIC 36 본 연구에서 계산. NOCSAE 축구 헬멧 테스트 기준 NOCSAE 개요 1969 년 NOCSAE은 스포츠 관련 상해를 감소시키는 것을 목표로 축구 헬멧 / faceguards 및 기타 스포츠 장비 미국에 대한 성능 기준을 개발하기 위해 형성되었다. 17 NOCSAE 축구 헬멧 표준은 축구 헬멧 / faceguards에 대한 충격 감쇠와 구조적 무결성에 대한 요구 사항을 설정하여 머리 부상을 줄일 수 웨인 주립 대학의 박사 보이트 호지 슨 (9)에 의해 개발되었다. 이 축구 헬멧 표준 인증 테스트 및 헬멧 매년 재 인증 절차를 포함한다. 2015 년 NOCSAE 특정 미국 표준 협회 (ANSI) 헬멧 인증 공인 체의 사용을 필요로하는 품질 관리 프로그램을 구현 하였다. NOCSAE 시험 방법 헬멧 삭제가 수행되기 전에 자신의 제거를 위해 호출과 같이 NOCSAE 축구 헬멧 표준 faceguards와 헬멧의 테스트가 포함되어 있지 않습니다. NOCSAE 헬멧 검사 기준 (17)은 필요한 충격 속도로 headform 헬멧 조합을 가속 중력에 의존하는, 트윈 와이어 드롭 임팩터를 이용한다. NOCSAE의 headform는 승 계측한다무게 중심에서 i 번째 축 가속도계. headform 헬멧 조합은 12.7 mm 두께의 하드 고무 모듈 형 엘라스토머 프로그래머 (MEP) 패드로 덮여 강철 모루에 특정 속도로 삭제됩니다. 충돌시에, 순간 가속도가 기록되고, SI의 값이 계산된다. 이러한 SI 값 패스 비교하고 / 주위의 고온의 영향을 포함하여 필요한 충격 위치와 속도 및 두 개의 온도, 다양한 기준을 통해 실패. 미치는 영향에 대한 결과 SI 값이 임계 값을 위반한다면, 헬멧이 시험을 통과하지 않을 것이다. 별도의 표준 시험 방법은 축구 면갑 인증에 사용됩니다. NOCSAE 축구 면갑 표준 구조적 분석뿐만 아니라 면갑, 턱끈의 충격 감쇠 성능을 평가하고, 그 부착 시스템을 포함한다. 각각의 영향을 측정없이 얼굴 접촉없이 나와 함께, 테스트를 통과하는 1,200 SI 이하 여야합니다NOCSAE 표준에 의해 정의 된 임의의 요소의 기계적인 고장. (19) 이 제안 추가 NOCSAE 시험 (리니어 임팩터 (LI))를 면갑와 헬멧을 포함 20이지만 크라운 영향을 인정할 수 없기 때문에 그것은 축구 헬멧 인증에 적합하지 않습니다. 리는 각가속도를 유도하기 위해 선형 베어링에 탑재 된 하이브리드 III 더미 목 구비 한 NOCSAE의 headform에 위치 된 헬멧 영향을 공압 RAM을 사용한다. 이러한 이유로 LI 시험을 추가로 현재 트윈 와이어 NOCSAE 낙하 시험 절차와 시험이 아닌 대체합니다. 20 대신 LI 테스트 (21), 우리는 단순히 현재의 트윈 와이어 낙하 시험 절차에 두개 이상의 시나리오를 추가 제안한다. 축구 헬멧의 인증에 대한 NOCSAE 표준 시험 방법은 현재 여섯 소정의 충격 삶을을 포함TIONS 한 임의의 충격 위치. 소정의 충돌 위치는 다음과 같다 : 프론트 (F), 프론트 보스 (FB)의 측면 (S), 뒤 (R), 후방 보스 (RB) 및 상위 (T)를. 임의의 충돌 위치 시험 헬멧 정의 된 허용 가능한 영향 영역 내의 임의의 지점에서의 영역을 선택할 수있다. 우리의 수정 NOCSAE 드롭 탑 테스트를위한 충격 위치는 프론트 맨 (FT)와 프론트 맨 보스 (FTB) 충격 위치로 선정 된 것과 이전에 정의 된 전면 및 전면 보스 충격 위치를 교체 포함한다. 우리의 전면 상단과 전면의 최고 보스 충격 위치는 낙하 시험에 대한 면갑을 포함 라크로스 헬멧에 대한 NOCSAE 표준의 전면과 오른쪽 전면 보스 충격 위치와 동일합니다. 교체 된 전면 및 전면 보스의 위치를 포함하여 22 헬멧 쉘 충격 위치는,도 1에 도시된다. 또한, 우리의 본 연구의 수정 된 헬멧 시험 방법은 두 면갑 IMPAC를 포함FG 형 전면 및 FG 바닥 선정됐다 t 위치. 두 면갑 영향 위치는 현재 NOCSAE 면갑 인증 절차에 필요한 충격 위치와 동일합니다. 본 연구의 수정 NOCSAE 충격 시험의 팔 충격 위치는 그림 2에 표시됩니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53929/53929fig1.jpg" /> 그림 1 : 축구 헬멧에 대한 대략적인 충격 위치. 여섯 현재 NOCSAE 낙하 시험 헬멧 충격 위치 프론트 (F), 프론트 보스 (FB)의 측면 (S), 탑 (T), 뒤 (R) 및 후방 보스 (RB), 두 제안 충격 위치 요구 , 프론트 맨 (FT) 및 전면의 최고 보스 (FTB). 참고 : 보호 헤드 기어에 대한 NOCSAE 표준 시험 방법은 전면 상단과 전면의 최고 보스 충격 위치를 포함하지 않는 (빨간색 텍스트로 표시)이 연구들은 전면과 전면 보스 충격 위치를 교체합니다. (이미지 NOCSAE의 DOC에서 수정했습니다. 001-13m15b) <a= &quot;https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53929/53929fig1large.jpg&quot;대상 = &quot;_ 빈&quot;HREF&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53929/53929fig2.jpg" /> 그림 2 : 팔 충격 위치를 보여주는 NOCSAE 드롭 테스트 설정을 수정. 프론트 맨, 프론트 맨 보스, 사이드, 면갑 (FG) 전면, 후면, 후면 보스, 탑, 그리고 면갑 바닥 (FB). 참고 : NOCSAE 표준은 면갑 첨부 파일을 포함하지 않고, 여기에 전면 상단과 전면의 최고 보스는 표준 전면 및 전면 보스 충격 위치를 교체합니다. (NOCSAE의 DOC에서 수정 된 이미지입니다. 002-11m12) <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53929/53929fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> NOCSAE 축구 헬멧 표준은 시간과 면갑을 포함하지 않은 반면, 헬멧 디자인은 점진적으로, 지난 10 년간 변경축구 헬멧의 성능 사양을 평가 ELMET. 동안은, 최근에 개정이 패스를 포함하도록 만들어졌다 / 1997 년 이전 1997 년 17 이후 변경되지 않은 가장 낮은 속도에 미치는 영향 (3.46 m / s)로, 일반 패스 / 1,200 SI의 한계를 실패 300 SI의 값을 실패, NOCSAE은 / 기준을 실패 패스 1,500 SI를 사용했다. 호지 슨 등. (1970) (540)의 SI 값이 비 쓰게 사체 충격 시험에서 선형 두개골 골절을 생산하면서보다 큰 1,000 SI 값, 생활에 위험이 있음을 보여 주었다. 23 대부분의 현대 축구 헬멧은 아니지만 SI (540) 아래에 잘 1,200 SI 한계 이하 통과 보여 주었다.

<table><tbody><tr><td>PCB Triaxial Accelerometers</td><td>PCB</td><td>Model 353B17</td><td></td></tr><tr><td>TDAS2 Data Acqusition System</td><td>Diversified Technical Systems, Inc.&amp;nbsp;</td><td>TDAS2</td><td>Or an equivalent Data Acquisition System</td></tr><tr><td>Current Source (Amplifier)&amp;nbsp;</td><td>Dytran Instruments, Inc.</td><td>4114B1</td><td>Or equivalent</td></tr><tr><td>Velocity gate and flag</td><td>CADEX</td><td>SB203</td><td>Or an equivalent velocimeter</td></tr><tr><td>Selected Football Helmet(s)/faceguard assem.</td><td></td><td>including chinstrap and faceguard hardware</td><td></td></tr><tr><td>Height Gauge</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Torque wrench</td><td>Snap-on</td><td>QD21000</td><td>range to 200 in/lb minimum, 5% accuracy</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Twin-wire Guide Assembly&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drop Carriage&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1001</td><td></td></tr><tr><td>1/2&quot; MEP Testing Pad</td><td>SIRC</td><td>1006</td><td></td></tr><tr><td>1/8&quot; Faceguard Testing Pad</td><td>SIRC</td><td>1007</td><td></td></tr><tr><td>3&quot; MEP Calibration Pad</td><td>SIRC</td><td>1005</td><td>Including Annual NOCSAE Calibration Pad Qualification Report</td></tr><tr><td>3/8&quot; Hook-eye Turnbuckle</td><td>SIRC</td><td>1043</td><td>Forged Steel with a 6&quot; take-up</td></tr><tr><td>1/8&quot; Wire Rope Thimble&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1044</td><td></td></tr><tr><td>1/8&quot; Spring Music Wire&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1045</td><td></td></tr><tr><td>1/8&quot; Wire Rope, Tiller Rope Clamp, Bronze&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1046</td><td></td></tr><tr><td>3/8&quot; 16 x 3&amp;ldquo; Eye Bolt&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1041</td><td></td></tr><tr><td>3/8&quot; Forged Eye Bolt</td><td>SIRC</td><td>1040</td><td></td></tr><tr><td>Right Angle DC Hoist Motor&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2000</td><td></td></tr><tr><td>Single Groove Sheave (Pulley), 3 &amp;frac34;&quot;&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2002</td><td></td></tr><tr><td>Top Mount Plate</td><td>SIRC</td><td>2003</td><td></td></tr><tr><td>18&quot; Top Channel Bracket&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2004</td><td></td></tr><tr><td>Wall Mount Channel Bracket, 4&#039; x 1 5/8&quot;&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2005</td><td></td></tr><tr><td>Mechanical Release System&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2006</td><td></td></tr><tr><td>Lift Cable, Wire Rope, 20&#039; Coil&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2007</td><td></td></tr><tr><td>Anvil Base Plate&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2010</td><td></td></tr><tr><td>Anvil&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2011</td><td></td></tr><tr><td>Headform Adjuster&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2012</td><td></td></tr><tr><td>Headform Rotator Stem</td><td>SIRC</td><td>2013</td><td></td></tr><tr><td>Headform Threaded Lock ring</td><td>SIRC</td><td>2016</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;Headform Collar&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2014</td><td></td></tr><tr><td>Nylon Bushing&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1803</td><td></td></tr><tr><td>Small Headform&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1100</td><td></td></tr><tr><td>Medium Headform&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>1101</td><td></td></tr><tr><td>Large Headform</td><td>SIRC</td><td>1102</td><td></td></tr><tr><td>Taper-Loc Bolt</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DC Motor Speed Controller (Reversible)&amp;nbsp;</td><td>SIRC</td><td>2001</td><td></td></tr></tbody></table>

modified drop tower impact tests for american football helmets

A modified National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment (NOCSAE) test method for American football helmet drop impact test standards is presented that would provide better assessment of a helmet's on-field impact performance by including a faceguard on the helmet. In this study, a merger of faceguard and helmet test standards is proposed. The need for a more robust systematic approach to football helmet testing procedures is emphasized by comparing representative results of the Head Injury Criterion (HIC), Severity Index (SI), and peak acceleration values for different helmets at different helmet locations under modified NOCSAE standard drop tower tests. Essentially, these comparative drop test results revealed that the faceguard adds a stiffening kinematic constraint to the shell that lessens total energy absorption. The current NOCSAE standard test methods can be improved to represent on-field helmet hits by attaching the faceguards to helmets and by including two new helmet impact locations (Front Top and Front Top Boss). The reported football helmet test method gives a more accurate representation of a helmet's performance and its ability to mitigate on-field impacts while promoting safer football helmets.

이 방법에 대한 결과의 상세한 정량적 분석은 러쉬 등의 알에 의해 발표되었다. 결과의 개요와 결합 면갑 - 쉘 헬멧 테스트 방법의 관련 효과는 롤링스 양자 플러스, 리들 (360), SCHUTT 이온 4D 및 예로서 Xenith의 X2 헬멧을 사용하여 낙하 시험 결과에 표시됩니다 (제출). faceguards는 다른 결과를 표시와 함께 (크기 &quot;큰&quot;의)이 헬멧의 각각은 faceguards없이 헬멧?...

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Modified Drop Tower Impact Tests for American Football Helmets

This article provides a novel technique to assess the performance characteristics of American football helmets by inclusion of faceguards during NOCSAE Standard drop tests. Additionally, two more impact locations are proposed to be added to the NOCSAE certification.

미식 축구 헬멧에 대한 수정 드롭 탑 충격 테스트

A modified National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment (NOCSAE) test method for American football helmet drop impact test standards ...

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10.8K 조회수.  Mississippi State University. This article provides a novel technique to assess the performance characteristics of American football helmets by inclusion of faceguards during NOCSAE Standard drop tests. Additionally, two more impact locations are proposed to be added to the NOCSAE certification. 

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An Investigation of the Effects of Sports-related Concussion in Youth Using Functional Magnetic Resonance Imaging and the Head Impact Telemetry System

One of the most commonly reported injuries in children who participate in sports is concussion or mild traumatic brain injury (mTBI)1. Children and youth involved in organized sports such as competitive hockey are nearly six times more likely to suffer a severe concussion compared to children involved in other leisure physical activities2. While the most common cognitive sequelae of mTBI appear similar for children and adults, the recovery profile and breadth of consequences in children remains largely unknown2, as does the influence of pre-injury characteristics (e.g. gender) and injury details (e.g. magnitude and direction of impact) on long-term outcomes. Competitive sports, such as hockey, allow the rare opportunity to utilize a pre-post design to obtain pre-injury data before concussion occurs on youth characteristics and functioning and to relate this to outcome following injury. Our primary goals are to refine pediatric concussion diagnosis and management based on research evidence that is specific to children and youth. To do this we use new, multi-modal and integrative approaches that will:
 1.Evaluate the immediate effects of head trauma in youth 
2.Monitor the resolution of post-concussion symptoms (PCS) and cognitive performance during recovery 
3.Utilize new methods to verify brain injury and recovery
To achieve our goals, we have implemented the Head Impact Telemetry (HIT) System. (Simbex; Lebanon, NH, USA). This system equips commercially available Easton S9 hockey helmets (Easton-Bell Sports; Van Nuys, CA, USA) with single-axis accelerometers designed to measure real-time head accelerations during contact sport participation 3 - 5. By using telemetric technology, the magnitude of acceleration and location of all head impacts during sport participation can be objectively detected and recorded. We also use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to localize and assess changes in neural activity specifically in the medial temporal and frontal lobes during the performance of cognitive tasks, since those are the cerebral regions most sensitive to concussive head injury 6. Finally, we are acquiring structural imaging data sensitive to damage in brain white matter.

This article provides an overview of a multi-modal approach to mild traumatic brain injury diagnosis and recovery in youth. This approach combines neuropsychological testing with functional magnetic resonance imaging and the Head Impact Telemetry System to monitor the relationship between head impacts and brain activity during cognitive testing.

기능성 자기 공명 이미징 및 머리 충격 텔레 메 트리 시스템을 사용하는 청소년의 스포츠 관련 뇌진탕의 효과 조사

One of the most commonly reported injuries in children who participate in sports is concussion or mild traumatic brain injury (mTBI)1. Children and youth ...

연구

의학

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust aggregates with sizes up to ~10 cm and porosities up to 70% can be collided. One of the drop towers is primarily used for very low impact speeds down to below 0.01 m/sec and makes use of a double release mechanism. Collisions are recorded in stereo-view by two high-speed cameras, which fall along the glass vacuum tube in the center-of-mass frame of the two dust aggregates. The other free-fall tower makes use of an electromagnetic accelerator that is capable of gently accelerating dust aggregates to up to 5 m/sec. In combination with the release of another dust aggregate to free fall, collision speeds up to ~10 m/sec can be achieved. Here, two fixed high-speed cameras record the collision events. In both drop towers, the dust aggregates are in free fall during the collision so that they are weightless and match the conditions in the early Solar System.

We present a technique to achieve low-velocity to intermediate-velocity collisions between fragile dust aggregates in the laboratory. For this purpose, two vacuum drop-tower setups have been developed that allow collision velocities between &#60;0.01 and ~10 m/sec. The collision events are recorded by high-speed imaging.

초기 태양계에서 먼지 집계 충돌 실험 시뮬레이션 실험실 드롭 타워

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

공학

Vision Training Methods for Sports Concussion Mitigation and Management

There is emerging evidence supporting the use vision training, including light board training tools, as a concussion baseline and neuro-diagnostic tool and potentially as a supportive component to concussion prevention strategies. This paper is focused on providing detailed methods for select vision training tools and reporting normative data for comparison when vision training is a part of a sports management program. The overall program includes standard vision training methods including tachistoscope, Brock&#8217;s string, and strobe glasses, as well as specialized light board training algorithms. Stereopsis is measured as a means to monitor vision training affects. In addition, quantitative results for vision training methods as well as baseline and post-testing *A and Reaction Test measures with progressive scores are reported. Collegiate athletes consistently improve after six weeks of training in their stereopsis, *A and Reaction Test scores. When vision training is initiated as a team wide exercise, the incidence of concussion decreases in players who participate in training compared to players who do not receive the vision training. Vision training produces functional and performance changes that, when monitored, can be used to assess the success of the vision training and can be initiated as part of a sports medical intervention for concussion prevention.

This paper describes a protocol to conduct, quantitatively monitor, and assess the success of vision training initiated as part of a sports medical management program including intervention for concussion prevention and performance enhancement.

스포츠 뇌진탕 완화 및 관리를위한 비전 교육 방법

There is emerging evidence supporting the use vision training, including light board training tools, as a concussion baseline and neuro-diagnostic tool ...

행동분석학

A Contusive Model of Unilateral Cervical Spinal Cord Injury Using the Infinite Horizon Impactor

While the majority of human spinal cord injuries occur in the cervical spinal cord, the vast majority of laboratory research employs animal models of spinal cord injury (SCI) in which the thoracic spinal cord is injured. Additionally, because most human cord injuries occur as the result of blunt, non-penetrating trauma (e.g. motor vehicle accident, sporting injury) where the spinal cord is violently struck by displaced bone or soft tissues, the majority of SCI researchers are of the opinion that the most clinically relevant injury models are those in which the spinal cord is rapidly contused.1 Therefore, an important step in the preclinical evaluation of novel treatments on their way to human translation is an assessment of their efficacy in a model of contusion SCI within the cervical spinal cord. Here, we describe the technical aspects and resultant anatomical and behavioral outcomes of an unilateral contusive model of cervical SCI that employs the Infinite Horizon spinal cord injury impactor.
Sprague Dawley rats underwent a left-sided unilateral laminectomy at C5. To optimize the reproducibility of the biomechanical, functional, and histological outcomes of the injury model, we contused the spinal cords using an impact force of 150 kdyn, an impact trajectory of 22.5&deg; (animals rotated at 22.5&deg;), and an impact location off of midline of 1.4 mm. Functional recovery was assessed using the cylinder rearing test, horizontal ladder test, grooming test and modified Montoya's staircase test for up to 6 weeks, after which the spinal cords were evaluated histologically for white and grey matter sparing.
The injury model presented here imparts consistent and reproducible biomechanical forces to the spinal cord, an important feature of any experimental SCI model. This results in discrete histological damage to the lateral half of the spinal cord which is largely contained to the ipsilateral side of injury. The injury is well tolerated by the animals, but does result in functional deficits of the forelimb that are significant and sustained in the weeks following injury. The cervical unilateral injury model presented here may be a resource to researchers who wish to evaluate potentially promising therapies prior to human translation.

A reliable and repeatable way to produce a cervical unilateral spinal cord injury using the Infinite Horizon impactor is described. The method takes advantage of a custom designed frame and clamp to stabilize the spine. The standardized procedure and biomechanical injury parameters result in sufficient and sustained injuries.

무한 호라이즌 임팩터을 사용하여 일방적 경부 척수의 부상의 Contusive 모델

While the majority of human spinal cord injuries occur in the cervical spinal cord, the vast majority of laboratory research employs animal models of ...

Data Acquisition Protocol for Determining Embedded Sensitivity Functions

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for determining optimal sensor and forcing locations typically require data, either simulated or measured, from the damaged structure. Embedded sensitivity functions provide an approach for determining the best available sensor location to detect damage with only data from the healthy structure. In this video and manuscript, the data acquisition procedure and best practices for determining the embedded sensitivity functions of a structure is presented. The frequency response functions used in the calculation of the embedded sensitivity functions are acquired using modal impact testing. Data is acquired and representative results are shown for a residential scale wind turbine blade. Strategies for evaluating the quality of the data being acquired are provided during the demonstration of the data acquisition process.

The data acquisition procedure for determining embedded sensitivity functions is described. Data is acquired and representative results are shown for a residential scale wind turbine blade.

데이터 수집 프로토콜 임베디드 감도 기능을 결정하는

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for ...

In Vivo Protocol of Controlled Subconcussive Head Impacts for the Validation of Field Study Data

Subconcussive hits pose a threat to neuronal health as they have shown to induce neuronal structural damage and functional impairment without causing outward symptomology and appear to be a key contributor to an irreversible neurodegenerative disease, chronic traumatic encephalopathy (CTE). In addition, athletes can incur more than 1,000 of these hits per season. The subconcussive soccer heading model (SSHM) is a relevant, reproducible, and leading method of isolating and examining the effects of these subconcussive head impacts. By controlling variables such as ball traveling speed, the frequency of impacts, interval, ball placement to the head, as well as by measuring head impact magnitude, the SSHM provides the scientific community with a superior avenue of investigating the acute subconcussive effects on neuronal health. In this paper, we demonstrate the utility of SSHM in studying a time-course expression of neurofilament-light polypeptide (NF-L) in plasma in a repeated measures fashion. NF-L is an axonal injury marker that has previously been shown to be elevated in boxers and football players following subconcussive head trauma. Thirty-four adult aged soccer players were recruited and randomly assigned to either a soccer heading (n = 18) or kicking (n = 16) group. The heading group executed 10 headers with soccer balls projected at a velocity of 25 mph over 10 min. The kicking group followed the same protocol with 10 kicks. Plasma samples were obtained before and at 0 h, 2 h, and 24 h after heading/kicking and assessed for NF-L expressions. The heading group showed a gradual increase in plasma NF-L expression and peaked at 24 h after the heading protocol, whereas the kicking group remained consistent across the time points. These results confirmed the NF-L data from clinical field studies, encouraging the use of SSHM to validate clinical subconcussion data.

The subconcussive soccer heading model is a safe and concise methodological approach to isolate and measure the effects of subconcussive head impacts.

필드 연구 데이터의 유효성 검사에 대 한 제어 Subconcussive 머리 영향의 비보 프로토콜에

Subconcussive hits pose a threat to neuronal health as they have shown to induce neuronal structural damage and functional impairment without causing ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Method and Instrumented Fixture for Femoral Fracture Testing in a Sideways Fall-on-the-Hip Position

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density distribution and geometry on the femoral mechanical properties. Currently, there is no standard protocol for mechanical testing of such geometrically complex bones to measure strength, and stiffness. To address this gap we have developed a protocol to test cadaveric femora to fracture and to measure their biomechanical parameters. This protocol describes a set of adaptable fixtures to accommodate the various load magnitudes and directions accounting for possible bone orientations in a fall on the hip configuration, test speed, bone size, and left leg-right leg variations. The femora were prepared for testing by cleaning, cutting, scanning, and potting the distal end and greater trochanter contact surfaces in poly(methyl methacrylate) (PMMA) as presented in a different protocol. The prepared specimens were placed in the testing fixture in a position mimicking a sideways fall on the hip and loaded to fracture. During testing, two load cells measured vertical forces applied to the femoral head and greater trochanter, a six-axis load cell measured forces and moments at the distal femoral shaft, and a displacement sensor measured differential displacement between the femoral head and trochanter contact supports. High speed video cameras were used to synchronously record the sequence of fracture events during testing. The reduction of this data allowed us to characterize the strength, stiffness, and fracture energy for nearly 200 osteoporotic, osteopenic, and normal cadaveric femora for further development of engineering-based diagnostic tools for osteoporosis research.

In this manuscript, we present a protocol to fracture test cadaveric proximal femora in a sideways fall on the hip configuration using instrumented fixtures mounted on a standard servo hydraulic frame. Nine digitized signals comprising forces, moments, and displacement along with two high speed video streams are acquired during testing.

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density ...

생체공학

A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during an impact are important factors in protecting the helmet wearer from impact-induced injury. This manuscript aims to investigate impact-induced injury mechanisms in different helmet fit scenarios through analysis of simulated helmeted impacts with an anthropometric test device (ATD), an array of headform acceleration transducers and neck force/moment transducers, a dual high speed camera system, and helmet-fit force sensors developed in our research group based on Bragg gratings in optical fiber. To simulate impacts, an instrumented headform and flexible neck fall along a linear guide rail onto an anvil. The test bed allows simulation of head impact at speeds up to 8.3 m/s, onto impact surfaces that are both flat and angled. The headform is fit with a crash helmet and several fit scenarios can be simulated by making context specific adjustments to the helmet position index and/or helmet size. To quantify helmet retention, the movement of the helmet on the head is quantified using post-hoc image analysis. To quantify head and neck injury potential, biomechanical measures based on headform acceleration and neck force/moment are measured. These biomechanical measures, through comparison with established human tolerance curves, can estimate the risk of severe life threatening and/or mild diffuse brain injury and osteoligamentous neck injury. To our knowledge, the presented test-bed is the first developed specifically to assess biomechanical effects on head and neck injury relative to helmet fit and retention.

Using an anthropometric head and neck, optical fiber-based fit force transducers, an array of head acceleration and neck force/moment transducers, and a dual high speed camera system, we present a test bed to study helmet retention and effects on biomechanical measures of head and neck injury secondary to head impact.

테스트 침대 헬멧 적합 및 보존 및 머리와 목 부상 시뮬레이션된 영향의 Biomechanical 측정 검사

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during ...

Development of an Uncomplicated Mild Traumatic Brain Injury Model Modified by Weight-Drop Method and Evidenced by Magnetic Resonance Imaging

Mild traumatic brain injury (mTBI), known as concussion, accounts for more than 85% of brain injuries globally. Specifically, uncomplicated mTBI showing negative findings in routine clinical imaging in the acute phase hinders early and appropriate care in these patients. It has been acknowledged that different impact parameters may affect and even accelerate the progress of subsequent neuropsychological symptoms following mTBI. However, the association of impact parameters during concussion to the outcome has not been extensively examined. In the current study, an animal model with closed-head injury (CHI) modified from the weight-drop injury paradigm was described and demonstrated in detail. Adult male Sprague-Dawley rats (n = 20) were randomly assigned to CHI groups with different impact parameters (n = 4 per group). Longitudinal MR imaging studies, including T2-weighted imaging and diffusion tensor imaging, and sequential behavioral assessments, such as modified neurological severity score (mNSS) and the beam walk test, were conducted over a 50-day study period. Immunohistochemical staining for astrogliosis was performed on day 50 post-injury. Worse behavioral performance was observed in animals following repetitive CHI compared to the single injury and sham group. By using longitudinal magnetic resonance imaging (MRI), no significant brain contusion was observed at 24 h post-injury. Nevertheless, cortical atrophy and alteration of cortical fractional anisotropy (FA) were demonstrated on day 50 post-injury, suggesting the successful replication of clinical uncomplicated mTBI. Most importantly, changes in neurobehavioral outcomes and image features observed after mTBI were dependent on impact number, inter-injury intervals, and the selected impact site in the animals. This in vivo mTBI model combined with preclinical MRI provides a means to explore brain injury on a whole-brain scale. It also allows the investigation of imaging biomarkers sensitive to mTBI across varying impact parameters and severity levels.

Here, we present a protocol to establish a closed-head injury animal model replicating the neuroimage outcome of uncomplicated mild traumatic brain injury with the preserved brain structure in the acute phase and long-term brain atrophy. Longitudinal magnetic resonance imaging is the primary method used for evidence.

Weight-Drop Method로 수정되고 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging)으로 입증된 복잡하지 않은 경미한 외상성 뇌 손상 모델의 개발

Mild traumatic brain injury (mTBI), known as concussion, accounts for more than 85% of brain injuries globally. Specifically, uncomplicated mTBI showing ...