头盔制造技术

本发明专利技术涉及的是一种适应头部解剖学特征和吸收了神经外科学知识的颅脑保护头盔。本发明专利技术的目在于：在猛烈撞击时利用颅骨最大强度区域处的头盔处壳的变形或破裂来大量吸收能量，借助于具有与颅盖不同区域的强度相适应的变化的硬度或密度的中间罩对头颅进行更好的防护，从而减轻头颅的损伤和后创伤性神经紊乱。本发明专利技术的头盔可以是整体式的，也可以不是整体式的，主要用于民用领域（摩托车的试验、比赛和日用；汽车的试验和比赛；自行车的比赛和日用；其它运动如溜旱冰、滑板和冬季运动；工业环境）。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种适应部解剖学特征和吸收了神经外科学知识的颅脑保护头盔。颅骨包括两部分内含大脑的脑颅和形成面部骨骼的面颅。本专利技术主要涉及保护脑颅的头盔盔顶。保护头盔具有——两个应当满足下述生物力学安全性要求的组件1.一个外壳(下面称作“壳体”)，在撞击时它保证将能量分布到大于外部冲击面的面积上。这种壳体还保证在发生事故时使穿透帽子的阻力增大，并保证头盔在不同表面上的滑动；2.一个中间罩(后面称作“罩”)用于在撞击时通过被压碎而吸收能量；——一个内部组件，它也称作舒适衬垫，该组件用于改善使用者的舒服程度。某些头盔还有过渡壳体，在本说明书中所用的壳体的概念既包括外壳，也包括所有其它过渡壳体。在摩托车司机(或类似人员)用的头盔中，通过使用强度越来越大的材料，将壳体分布在整个表面上，它将几乎所有接收到的能量释放到中间罩上，即使出现高度危及神经的撞击(IRN，impact àrisqueneurologique)也是如此。在用于骑自行车人(或类似人员)的头盔的情况中，由于使用很软的材料，壳体就不保证或实际上不能保证具备生物力学功能。不管怎样，在中间罩吸收部分能量以后，剩余动能会传到颅骨，最后传到脑部。传递到脑部的能量越多，由此即刻引起的神经紊乱就越严重。对于IRN，我们知道，虽然戴了现有技术的头盔，这种撞击仍会使人突然发生神经紊乱(暂时或长久的)。目前的头盔设计碰到不少问题1.在不将厚度和体积增加到允许范围以外的情况下如何增加它们的效能？除了感觉不舒服以及颈部肌肉感到疲劳之外，厚度和体积的增加本身还会因削弱对环境的识别能力(视力和听力)而导致事故的发生。同时，过分增加头盔的体积和/或重量会限制该头盔的使用。2.什么时候更好地保护头部是在猛烈撞击(少有)或是在轻度撞击(常有)的情况下？由Corner(1987)，Mills(1991)，Smith(1993)公开的文章中指出，虽然现有的头盔用于更好地缓冲猛烈的撞击，但在中等能量撞击的情况下，这些头盔显得坚硬而效果欠佳。3.目前头盔的另一个问题在于头盔罩的硬度未适应颅骨不同区域的强度。因为颅骨厚度不同(在前颞骨区域小于2毫米，而在顶骨区域约为10毫米)，颅盖的曲率半径不同，以及颅骨之间存在的缝隙，所以颅骨的强度从一个区域到另一个区域是很不相同的。本专利技术的目的在于利用颅骨强度最大区域的头盔的变形或破坏在猛烈撞击的情况下吸收大量能量，并借助于具有适应颅盖不同区域的强度的变化的硬度或密度的中间罩对颅盖进行更好的防护，从而减轻头颅的损伤和后创伤性神经紊乱。本专利技术的头盔罩和壳体就能够克服这些问题。在IRN的情况下，本专利技术头盔的壳体能够承受最好相对于颅骨最大强度区域的变形或损坏。吸收或消耗的能量保证使传到头部和颈椎的能量减小。而且还减少了由颈椎损伤引起的后创伤性四肢麻痹症的可能性。变形或破坏发生在壳体的含有低强度层(CBR，couches de basserésistance)的区域或低机械强度区域(ZBR，zones de basserésistance)。在撞击能量不大的情况下，本专利技术壳体的工作原理与现有摩托车头盔的壳体一样。从这一点来说，ZBR和CBR的工作原理与压力容器的安全阀相同。为了用不同的方法分布撞击时对颅骨产生的压力，本专利技术的头盔罩具有与颅盖不同区域的强度相适应的变化的密度或硬度。本专利技术的头盔罩具有若干位于人的颅骨的脆弱区域的抗挤压强度低的区域即柔软区域，以及若干位于人的颅骨的最大强度区域的抗挤压强度高的区域即坚硬区域。通过适当地分布罩的坚硬区和柔软区，则对于类似的体积和重量，头盔的功效就远比现有技术的大。壳体的变形或损坏有以下重要的生物力学结果1.撞击时间(t)增加。2.头部接收的动能(Ec3)(Ec＝mV2/2)因头盔吸收的能量(△E1＋△E2)的增加而减少。Ec1＝撞击前的所有动能△E1＝壳体吸收的能量△E2＝罩吸收的能量Ec3＝Ec1－(△E1＋△E2)。平均加速度(a)因Ec3的减少和t的增加而减小a＝V/t＝(2Ec3/m)1/2/t用于评估标准撞击的衰减的“头部损伤标准”(HIC，Head InjuryCriterion)用简化形式表示为HIC＝dV2.5/dt1.5＝(dV2/dt)(dV/dt)1/2它正比于动能dV2，反比于撞击期间的能量传递时间(dt)。基于已经描述过的理由，该标准将会降低，表明它会更好地减弱撞击。下面介绍的实施方式只是非限定的例子。也可以考虑使用这些方式的各种组合和变化。有关头盔的壳体，介绍两组实施方案和一些例子A.因低强度区域(ZBR)的撕裂而产生破裂，最好离撞击点有一段距离。B.因低强度层(CBR)的挤压而造成变形，最好对着撞击点。ZBR位于壳体的厚度中。CBR处于壳体的厚度外。CBR可以位于壳体的一个或两个表面(内表面和外表面)上。ZBR或CBR最好集中在人颅骨的至少两个或四个机械强度最大的区域。最好中线区域和前颞骨区域没有ZBR或CBR，以分别降低上纵窦(sinus longitudinal supérieur)和脑膜中动脉受到伤害的危险性。当附近的颅骨破裂时，这些解剖学结构因为其位置尤其有高度的可能性出现出血，同时颅骨的这些区域又是脆弱的。附图说明图1作为非限定的例子显示了与本专利技术的一种头盔变型的与颅盖相对应的那部分的左侧视图。颅骨的脆弱区域以前颞骨区域(1)，中线和邻近中线的区域(2)，特别是额骨区(3)和枕骨区(4)为代表。颅骨强度最大的区域以两个侧前柱(piliers fronto-latéraux)(5)，两个耳后柱(piliers rétro-auriculaires)(6)和两个顶骨区(7)为代表。强度低的区域或层可占壳体总面积的20％以下。若干ZBR或CBR可以相互接触，也可以相互间离开少于10mm，或具有任何形式的非连续，比如通风孔、固定孔(固定帽带、脸甲等)，这样就形成一个低强度的空间组合(GSBR，groupement spatial de basserésistance)。ZBR或CBR可以接触壳体的边缘或离边缘少于5mm，边缘包括前缘(BFC，bord frontal de la coque)，侧缘(BLC，bordlatéral de la coque)或后缘(BPC，bord postérieur de la coque)。对于戴在头上的头盔来讲，壳体的最高点相当于该壳体的中心(CC，centre de la coque)。壳体盖住颅盖的大圆下面称作“壳体的大圆”(GCC，la grande circonférence de la coque)。大圆的方向基本是水平的。不论是整体式头盔还是其它形式的头盔，它的前面都与壳体的前缘(BFC)重合，由过BFC的平面和壳体的外表面之间的交线限定该大圆。低强度区域(ZBR)各个ZBR均可以有一个抗撕裂强度或抗剪强度最小的点。下面将该点称作ZBR的“强度最小点”(PRM，le point de résistanceminimale)。所有ZBR的PRM最好位于ZBR的离CC最远的三分之一处。各个ZBR由于其形状而具有一个最小强度方向，该方向对应于壳体在IRN的情况下发生破裂的方向。下面将该方向称作ZBR的“最小强度方向”(DRM，l本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颅脑保护头盔，其特征在于其壳体包括低强度的一个层或若干区域，它们在危及神经的猛烈撞击的情况下通过变形或破裂来吸收能量，并集中在人颅骨主要的强度柱（ｐｉｌｉｅｒｓ ｄｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）部位包括侧前柱（５），耳后柱（６）和顶骨区（７），该头盔的中间罩在下面称作“罩”，该罩在上述六个颅骨最大强度区域中的至少两个区域处有一些坚硬的抗压强度大的区域。

【技术特征摘要】
FR 1998-12-7 98/15393;FR 1999-7-2 99/08536;FR 19991.一种颅脑保护头盔，其特征在于其壳体包括低强度的一个层或若干区域，它们在危及神经的猛烈撞击的情况下通过变形或破裂来吸收能量，并集中在人颅骨主要的强度柱(piliers de résistance)部位包括侧前柱(5)，耳后柱(6)和顶骨区(7)，该头盔的中间罩在下面称作“罩”，该罩在上述六个颅骨最大强度区域中的至少两个区域处有一些坚硬的抗压强度大的区域。2.根据权利要求1所述的头盔，其特征在于，其壳体的所述低强度区或层不在中线(2)附近和前颞骨区(1)，其罩有一些柔软的抗压强度低的区域，这些区域对着人颅骨的脆弱区，这些脆弱区以前颞骨区(1)，中线(2)和邻近中线的区域，特别是额骨区(3)和枕骨区(4)为代表。3.根据权利要求1和2所述的头盔，其特征在于所述壳体的低强度区或层覆盖其表面的20％以下。4.根据权利要求1至3所述的头盔，其特征在于壳体的低强度区或层的至少一部分距任何非连续区少于10mm，或距壳体的边缘至多5mm，所述非连续区比如是通风孔、固定孔、其它低强度区或层。5.根据权利要求1至4所述的头盔，其特征在于改变所述壳体的内外表面的平行性，使所述低强度区域处的壳体厚度变小，获得凹槽或沟槽。6.根据权利要求5所述的头盔，其特征在于凹槽或沟槽的深度各不相同。7.根据权利要求5和6所述的头盔，其特征在于壳体的凹槽或沟槽的深度至少在某些部位为低强度区域附近的壳体厚度的50％-100％。8.根据权利要求7所述的头盔，其特征在于通过壳体整个厚度的区段在经过壳体中心的方向上延伸少于7mm。9.根据权利要求5至8所述的头盔，其特征在于所述壳体的凹槽或沟槽的面积各不相同。10.根据权利要求1至4所述的头盔，其特征在于通过将气泡或用其它不同于或类似于壳体其余部分所用材料的材料得到的结构包含在壳体的厚度中而获得所述低强度区域。11.根据权利要求5至10所述的头盔，其特征在于壳体厚度中没有物质的空间至少有一部分由金属包入物占据，这些金属包入物的厚度小于壳体厚度80％的区域至少部分用壳体的主要组分覆盖。12.根据权利要求1至4所述的头盔，其特征在于壳体用复合材料制成，将非径向(按照小于700或大于110°的角度与壳体的大圆相交的方向，所谓大圆是头盔前边缘所在平面和壳体外表面的交线)的长(长度超出低强度区域的相对的边界至少10mm)纤维的密度相对于壳体低强度区域附近区域中的与其方向平行的纤维密度减少至少30％，而实现所述的低强度区域。13.根据权利要求12所述的头盔，其特征在于低强度区域通过将纤维的密度相对于低强度区域附近区域减少至少50％来得到。...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡塔林奥布雷雅，
申请(专利权)人：卡塔林奥布雷雅，
类型：发明
国别省市：FR[法国]