Mips 技術巧仿人體,神奇減輕衝擊力
在越野摩托車比賽中,問題從來不是車手會不會摔倒,而是摔倒的頻率有多高、程度有多嚴重。雖說事故難以避免,但一家名爲 Mips 的瑞典安全設備公司正在完善一套系統,以確保不引發腦震盪。
近 30 年前,斯德哥爾摩卡羅林斯卡大學醫院的神經外科醫生漢斯·馮·霍爾斯特(Hans von Holst)對自己所見到的腦震盪病例數量不斷增多愈發感到沮喪。
故事就在此發生了轉折。
馮·霍爾斯特與 KTH 皇家理工學院合作,在生物力學系找到了彼得·哈爾丁(Peter Halldin)和斯文·克萊文(Svein Kleiven),他們也在研究腦損傷的原因。這三個人創建了多向衝擊保護系統(Mips)。事實證明,解決方案就在他們的腦海中。人類的大腦和頭骨提供了完美的解決方案;只是需要加以改進。
長期以來,頭盔佩戴的重點一直在於最大限度地吸收能量,在車手頭部撞擊地面或其他物體時發揮緩衝作用。這種解決方案在直線撞擊時效果最佳,但事故很少是直來直去的,車手以瘋狂的角度撞擊地面。重新引導撞擊的能量與減輕撞擊同樣重要,根據克萊文提供的計算機模擬,實現這種重新引導的最佳方式是通過旋轉。
在得出這個結論之前,他們不得不考慮解剖學。
人類的大腦在頭骨內由腦脊液進行緩衝,其作用如同每個人生命起始的子宮。大腦不僅能夠向前、向後或者向左、向右移動,還可以朝任何方向移動。這成爲 Mips 安全系統的一個關鍵重點。
據 Mips 首席執行官馬克斯·斯特蘭德維茨(Max Strandwitz)說:“當[撞擊]發生時,Mips 技術的設計目的是,頭盔內部有一個低摩擦層,當你撞到地面時,它會在頭盔內繼續移動約 10 到 15 毫米,以避免突然停止,重新引導否則會被大腦吸收的能量。”
實際上,你能夠重新引導能量的持續時間約爲 5 至 10 毫秒,”斯特蘭德維茨告訴 NBC 體育。“如果你眨一下眼,時間大約是 100 毫秒,所以你用於重新引導能量的時間只有眨眼時間的十分之一。”
重新引導以滑動或滑移面技術的形式呈現,這是兩種具有不同摩擦係數的材料之間的一種運動。Mips 擁有十多項具有相同總體理念的技術,不過每項技術都是依據頭盔和運動的個體需求定製的。雪地運動、騎自行車和騎摩托車都有不同的要求。
馮·霍爾斯特、哈爾丁和克萊文耗費了十多年的時間,纔對他們的創作感到滿意。第一款 Mips 頭盔於 2007 年推出,用於馬術運動。Mips 很快決定,他們最好把精力花在進一步完善這項技術上,兩年後,他們成爲了一個與現有頭盔製造商合作的成分品牌。
和人類頭骨類似,Mips 安全系統在堅硬的外殼內部包含一個緩衝襯裡。將其集成到頭盔中是製造商的任務。
福克斯賽車就是這樣一家制造商,提供了三個版本的越野摩托車頭盔,都包含 Mips 系統的變體。最複雜的是 V3 RS(RS 代表競賽規格)和 Integra 分體式。這種實現有三層:一層堅固的膨脹聚苯乙烯(EPS)泡沫層,與頭盔的外殼相貼合;一層低摩擦層,其材料能夠允許旋轉重新定向(滑動);還有一層較軟的內層。堅硬的外層有助於應對嚴重的撞擊,而較軟的內層在低衝擊撞擊時仍然有效。
與人類生物學提供的標準保護(未受保護的頭部的腦脊液和頭骨)不同,使用 V3 RS 時,大腦和衝擊力之間現在有四層額外的保護層。
“一個基本的頭盔就如同在你的頭骨外面多了一個頭骨,而一個帶有 Mips 的頭盔則像是在你的頭骨外面既有腦脊液又有頭骨,”Revelyst - Adventure Sports 的研究與開發高級總監史蒂文·肯尼迪告訴 NBC 體育。Revelyst 是福克斯賽車、貝爾頭盔、Giro 頭盔和許多其他戶外品牌的母公司。
“起初,我們有極其複雜的解決方案,”斯特蘭德維茨說。“很久以前在我們的原型中,我們有很大的頭盔,實際上我們找到了一種非常巧妙的方法,以非常實惠的方式將 Mips 集成到頭盔中;就在那時,我們開始看到公司的成功。這需要大量的研究。我們從事這項工作已經超過 25 年了。我們做的測試比市場上任何人都多。我們每年大約做 15,000 次測試,每月略多於 1,000 次測試,所以這對我們來說是一個非常重要的課題。”
這些測試顯示能量顯著減少。
“我們試圖做的是測量作用於大腦的力量的減少情況,所以我們使用斯德哥爾摩 KTH 皇家理工學院開發的大腦計算機模型,”斯特蘭德維茨繼續說道。“每個頭盔都是獨特的,每次撞擊也是獨特的,但在實驗室測試環境中,你可以發現減少幅度從 10%到 60%不等。大腦的每一應變百分比都至關重要。”
福克斯也對他們的頭盔進行獨立測試。
歐洲標準如今涵蓋旋轉管理這一事實突顯了重定向的重要性。美國交通部尚未採用這一標準,但福克斯頭盔已經更進一步,使他們所有的 Mips 增強型頭盔都符合 ECE 22.06 歐洲摩托車頭盔測試法規。
四次 MXGP 冠軍蒂姆·加傑瑟、兩次職業越野摩托車冠軍肯·羅岑、250 明星喬·島田、業餘表現傑出的德魯·亞當斯以及硬耐力賽車手馬尼·萊滕比希勒爲 V3 RS 頭盔提供了來自真實世界的反饋。
Mips 和福克斯頭盔並不滿足於已取得的成就,而是繼續探尋創新的方法來拓展現有技術,爲越野摩托車賽車手營造更安全的環境。