[发明专利]头盔全向能量管理系统

说明书

相关申请案交叉参考

本专利申请案主张2011年2月9日提出申请的第61/462,914号及2011年11月1日提出申请的第61/554,351号美国临时专利申请案的权益及优先权，所述两个临时专利申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的一个或一个以上实施例一股来说涉及安全设备，且更明确地说涉及保护人类头部免受重复性冲击、中度冲击及严重冲击以便显著减小平移及旋转脑损伤及震荡两者的可能性的保护性头盔。

背景技术

极限远动(例如，滑板、滑板滑雪、自行车越野(BMX)、滑坡山地自行车等等)，赛车运动(例如，越野及道路摩托车骑行及竞赛)及传统接触运动(例如，足球及曲棍球)随着这些运动中的每一者扩展到更广泛的参与人口而遍及全世界以重大步伐不断成长。尽管技术及精细训练制度不断改进此些运动员/参与者的性能能力，但伴随这些活动的损伤风险还增加。至今，除一股利用较软泡沫由较大厚度制成的双密度泡沫衬里的出现之外，头盔型头部保护装置尚未经历在冲击事故的事件中改进对运动员的头部及脑的保护的任何重大新技术。当前“现有技术”头盔跟不上运动的演进及运动员的能力的步伐。同时，科学正提供与对头部的重复性但中度冲击及严重冲击两者的创伤性效应相关的令人惊恐的数据。尽管震荡当前最受关注，但来自相同震荡性冲击的旋转脑损伤并未少受关注且事实上潜在地更麻烦。

头部损伤由两种类型的机械力-接触及非接触造成。当头部打击另一物件或被另一物件打击时，产生接触损伤。非接触损伤由除经由与另一物件接触之外作用于头部上的力(例如鞭击诱发的力)导致的颅加速度或减速度引起。识别可单独或彼此组合地作用的两种类型的颅加速度。当大致位于松果体处的脑的重心(CG)沿大体直线移动时，发生“平移”加速度。当头部在不具有CG的线性移动的情况下翻转其CG时，发生“旋转”或角加速度。

平移加速度/减速度可导致分别在与物件的冲击部位的正下方及头部的与被冲击的区域相对的侧上发生的所谓的“冲击点”及“对冲性”头部损伤。相比来说，脑损伤的生物力学的研究己确立，导致脑绕其CG旋转的施加到头部的力致使弥漫性脑损伤。此类型的移动造成硬脑膜下血肿及弥漫性轴突损伤(DAI)(最毁灭性类型的创伤性脑损伤中的一者)。

参考图1，当从倾斜角度(即，大于或小于90。(相对于穿过脑的CG16绘制的垂直平面14))向佩戴者的头部或头盔12施加冲击力10时，旋转脑损伤的风险最大。此些冲击致使脑围绕CG的旋转加速度18，从而潜在地剪切脑组织且致使DAI。然而，鉴于脑物质的分布，甚至直接线性或平移冲击可在脑内产生足以致使旋转脑损伤的剪切力。取决于冲击的严重性(即，力)、冲击力10与90。(相对于垂直平面14)分离的度数及受伤的个体正佩戴的保护性装置的类型(如果存在)，角加速度力可变大。旋转脑损伤可为严重的、持久的且潜在地对生命具有威胁。

安全头盔通常使用相对硬外部壳体及相对软、柔性、可压缩内部填料(例如，装配填料、泡沫填料、空气填充的囊状物或其它结构)来管理冲击力。当施加到头盔的力超出头盔的经组合资源减小冲击的能力时，能量就被转移到用户的头部及脑。取决于冲击能量的量值，此可导致中度震荡或严重脑损伤，包含旋转脑损伤。

安全头盔经设计以在最大可能时间量内吸收且耗散尽可能多的能量。无论冲击致使直接线性或平移加速度/减速度力还是角加速度/减速度力，头盔均应消除或实质上减小传输到用户的头部及脑的能量的量。

发明内容

根据本发明的一个或一个以上实施例，提供用于保护性头盔的全向冲击能量管理系统，所述全向冲击能量管理系统可显著减小在宽广能级谱内的由对头盔的冲击产生的旋转及线性力两者。

一个或一个以上实施例的新颖技术使得能够制作可提供其内部组件之间的受控的内部全向相对位移能力(包含相对旋转及平移)的硬壳体的安全头盔。所述系统针对以下各项增强现代头盔设计：在对佩戴者的头部的任何类型的冲击的事件中改进的安全性以及运动员及运动活动中的休闲参与者的健康。这些设计具体解决角加速度力的管理、控制及减小，同时在此些冲击期间减小作用于佩戴者的头部上的线性冲击力等等。

根据一实施例，一种安全头盔包括：外壳体；外衬里，其安置于所述外壳体内且耦合到所述外壳体；及内衬里，其安置于所述外衬里内且通过多个隔离阻尼器相隔相对地耦合到所述外衬里以便相对于所述外衬里及所述壳体全向移动。