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://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53929/53929table1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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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 적절한 테스트 설정 및 교정 절차가 필요합니다. 의한 고분자 재료의 기공을 포함하는 제조 공정의 한계 각에 NOCSAE headform 간의 고유 변동이있다. NOCSAE 사용하여 headform 교정 절차 및 매년 재 인증 교정 MEP 패드를 통해 정상화 프로세스에 의해이 독특한 변화를 억제한다. 따라서, 추가적인 변동 ENS에 의해 도입되지 않는 것이 더욱 중요기계적 테스트 어셈블리가 적절하고 안전하게 유지 uring. 테스트 전에 나사 headform 칼라와 headform 회 드롭 캐리지 볼트를 확인하고 확실하게 조여 중요하다. 헬멧 - headform 위치 및 턱끈에 맞는 모든 낙하 시험하기 전에 확인해야합니다. 영향 동안, 헬멧 허용되는 시프트 수 있지만 조정해야 할 수도 있습니다. 설치 및 교정 절차 테스트뿐만 아니라, 충격 시험은 적절한 헬멧 제조를 필요로한다. 면갑 선택과 헬멧의 올바른 부착 /를 headform에 면갑은 시험 절차의 중요한 부분입니다. 일반 헬멧 테스트를 위해 기준 면갑 모델을 선택해야 안전하게 모든 면갑 특정 하드웨어 부착. 일반적으로 기준 면갑은 키커 스타일 faceguards 포함하지 않는 얼굴 보호의 최소한을 제공 한 것으로 정의된다. 때문에 현대 헬멧 디자인의 변화와 추가 constrai에면갑 구성 요소의 국세청은 추가 절차는 적절한 헬멧 headform 첨부 필요할 수 있습니다. 일반적으로, faceguards는 안전하게 headform에 삽입되기 전에 헬멧에 부착해야한다. 일부 헬멧은 헬멧 headform 삽입에 고정 헬멧에 면갑의 부분 첨부 파일을 필요로 할 수있다. headform에 활석 가루의 빛이 응용 프로그램은 헬멧 부착에 도움이된다. 다른 문제 해결을위한 테스트 장비 및 충격 시험 (ND.087-12m14)의 NOCSAE 문제 해결 안내서를 참조하십시오. 순서 NOCSAE 표준 충격 위치의 시험 절차에 필요한 수정, 테스트 기간 동안 면갑의 추가를 고려합니다. 본 드롭 탑 테스트를위한 충격 위치는 면갑 전면 및 면갑 아래 위치의 전면 상단과 전면의 최고 보스 충격 위치 및 포함와 NOCSAE 표준 전면 및 전면 보스의 교체를 포함한다. 그림 3은 SI의 레프을 보여줍니다두 개의 새로운 제안 포함 해 다른 충격 위치에서 ELS. 예를 들어,도 3에 도시 리들 데이터는 두 개의 새 위치는 이들 두 개의 새로운 테스트는 NOCSAE 인증을 요구하지 않았기 때문에 다르게 공지되지 않았을 큰 SI 레벨을 발생 시점을 나타낸다. 초기 테스트들은 면갑보다는 헬멧 쉘에 영향을 미칠 것이기 때문에 전면 상단과 전면 보스가 더 적합 영향 사이트가 있다고 결정했다. 이 사이트는 여전히 면갑 구성 요소의 제약을 포함하는 동안 직접 쉘 라이너 영향을 허용함으로써보다 현실적인 것입니다. 직접 면갑에 미치는 영향은 NOCSAE 축구 면갑 인증 시험에 대한 규정 충격 위치와 동일했던 면갑 전면 및 면갑 하단 영향을 포함함으로써 달성되었다. 통일 축구 헬멧과 면갑 드롭 테스트 절차에 허용되는이 두 가지 영향의 포함. 이 면갑에 미치는 영향은 교환 요구표 1에 묘사로 면갑의 MEP 및 환경과 조화 절차와 테스트 MEP의. 대표 낙하 시험 결과 축구 헬멧 faceguards 테스트 중에 첨부해야 함을 보여줍니다. 비교 낙하 시험 결과는 면갑은 총 에너지의 흡수를 감소시킨다 쉘에 보강 운동 제한 조건을 추가하는 것으로 나타났습니다. 그림 3 및 표 2는 (면갑없이) NOCSAE 표준의 헬멧 충격 위치에 걸쳐 SI 수준의 차이와 면갑 구성으로 수정했습니다. 현재 NOCSAE 시험 방법에 비해, 부착 면갑 테스트 축구 헬멧은 충격 위치에 따라 다를 수 있습니다 헬멧 유형에 따라 달라집니다 독특한 답변을 보여줍니다. 이러한 반응의 차이는 테스트중인 헬멧의 독특한 디자인 기능에 의존있는 쉘 - 면갑 커플 링에인가 될 수있다. Rawlin이 헬멧은 헬멧 기술의 최신 혁신의 일부를 특징으로 GS 양자 플러스, 리들 (360)는, SCHUTT 이온 4D 및 Xenith X2 헬멧, 대표적인 결과를 사용 하였다. 이 헬멧은 각각 faceguards, 면갑 부착 시스템, 턱끈 부착 시스템 및 라이너 시스템을 포함한 고유의 디자인 특징에 의해 크게 다릅니다. 표 2에 표시된 바와 같이, 이러한 대표적인 결과 상당한 변화 HIC, SI에서 (P &lt;0.05), 헬멧 형, 충격 위치와 면갑 구성에 따라 달라집니다 피크 가속도 값을 보여줍니다. 또한, 가속 시간 이력 프로파일의 차이가 관찰되었다. 이러한 반응의 예는 4.88 m / sec의 상위 영향에 Xenith X2 헬멧의 3 축 가속도 응답 (X를 들어, Y 및 Z 축)는 X 축 가속도 40 G 딥 표시도 4에서 알 수있는 면갑가 연결되지 않았을 때. 때문에 추가적인 제약 조건이면갑이 쉘에 부착 될 때 면갑은 헬멧 쉘에 제공, 가속 딥 같은 영향에 대한 존재하지 않았다. 면갑가 포함되지 않은 경우에 구체적으로는, 충격 점 근처 카보네이트 쉘은 더 휘어 수 있고 따라서 더 많은 에너지를 흡수한다. 면갑 포함되었을 때, 폴리 카보네이트 쉘만큼 구부려서 없다. 충격 시험시 면갑의 포함은보다 정확하게에 필드 하중 조건을 모방하기위한 것입니다. 제안 된 시험 방법은 현재 NOCSAE 표준에 비하여 더 엄격한 인증 제한을 사용한다. 모든 5.46, 4.88 및 4.23 m / s의 영향에 대한 우리의 제안 시험 방법에서 우리는 NOCSAE위원회는 호지 슨 등을 기반으로 새 안전 낮은 SI 수준을 만드는 것이 좋습니다. (1970) 일. 어느 하나의 영향에 대한 결과 SI 값이 각각의 임계 값보다 큰 경우, 테스트가 실패한 것으로 결정된다. 대표 입술ULTS (그림 3) SI가 5.46 m의 값 있음 / s의 본 연구에서 테스트 한 모든 헬멧은 충격에 대한 기준을 실패 현재 1,200 SI NOCSAE보다 잘 / 패스 가을을 보여줍니다. HIC 피크 결과 가속의 추가 피해 통계는 표 2에 포함되어, 아직 인증 기준은 이러한 측정 항목에 기재되지 않았다. 미래 헬멧 인증 한계 여러 부상 메트릭 패스의 고용을 조사해야 / 기준을 실패합니다. 개선 된 헬멧 테스트 표준의 최종 요소는 플레이어가 투구 선택에 정보통 결정을 내릴 수있게하는 방식으로 표준 시험 결과를 공개하는 것이다. 축구 헬멧 / 면갑 조합을 선택할 때 많은 플레이어를 들어, 외관은 종종 가장 중요한 요소이다. 무거운 그릴 형 면갑은 이런 이유로 아마 축구 필드에 오늘을 보이면서되고있다. 이러한 무거운 faceguards는 선수 헤드의 무게 중심을 이동하고 엑스트라 m 추가헬멧에 미치는 영향에 경사 헬멧 동안 더 해로운 토크를 유도 oment 팔. 따라서, 헬멧 이러한 faceguards 무거운 헬멧의 성능에 미치는 영향을 알 플레이어 시스 반응을 이해할 더욱 중요하다. 미래 헬멧 인증은 크기와 면갑 별 헬멧 테스트 결과를 표시 제조 업체를 필요로한다. 이러한보고 된 시험 방법은 현재와 미래의 축구 헬멧 시스템의 더 나은 성능 특성을 평가할 수있는 능력을 허용하는 효율적인 솔루션의 역할을한다. 여기서 정의 된 시험 방법은 본질적으로 선형 가속도 기반 손상 기준을 모자의 성능 테스트를 제한 전류 NOCSAE 트윈 와이어 낙하 시험 절차로 변경하기위한 것이다. 현재 사용하기에 용이하게 사용할 수 있지만, 본 트윈 와이어 시험 장치는 각 가속도를 측정 할 수 없다. 기존의 방법에 비해,이 축구 헬멧 시험 방법보다 ACCURA 제공보고헬멧의 성능에 필드에 미치는 영향을 완화 할 수있는 능력의 테 표현입니다.

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://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/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://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/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.&#160;</td>
			<td>TDAS2</td>
			<td>Or an equivalent Data Acquisition System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Current Source (Amplifier)&#160;</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 colspan="2">Selected Football Helmet(s)/faceguard assem.</td>
			<td></td>
			<td>including chinstrap and faceguard hardware</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></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Twin-wire Guide Assembly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drop Carriage&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2&#34; MEP Testing Pad</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; Faceguard Testing Pad</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3&#34; MEP Calibration Pad</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1005</td>
			<td>Including Annual NOCSAE Calibration Pad Qualification Report</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; Hook-eye Turnbuckle</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1043</td>
			<td>Forged Steel with a 6&#34; take-up&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; Wire Rope Thimble&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; Spring Music Wire&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; Wire Rope, Tiller Rope Clamp, Bronze&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1046</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; 16 x 3 &#8220; Eye Bolt&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8&#34; Forged Eye Bolt</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right Angle DC Hoist Motor&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single Groove Sheave (Pulley), 3 &#190;&#34;&#160;</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&#34; Top Channel Bracket&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wall Mount Channel Bracket, 4&#39; x 1 5/8&#34;&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mechanical Release System&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lift Cable, Wire Rope, 20&#39; Coil&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anvil Base Plate&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anvil&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Headform Adjuster&#160;</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>&#160;Headform Collar&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>2014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nylon Bushing&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1803</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small Headform&#160;</td>
			<td>SIRC</td>
			<td>1100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medium Headform&#160;</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)&#160;</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 헬멧에 비해. 그림 3은 비교적와 5.46 m / s의의 충돌 속도의 프론트 맨, 프론트 맨 보스, 탑, 측면, 후면, 및 후면 보스 충격 위치의 면갑없이 각각의 예를 헬멧의 SI 값을 나타내는. 이러한 세 개의 연속 충격 (90 ± 15 초)마다 평균 SI 값이 잘 NOCSAE 1200 SI 임계치 아래 인 동안, 각각의 투구시 F 고유 위치 의존성 응답을 표시aceguard 부착했다. 표 2는 추가에 대한 평균 차이 루트가 머리 부상 기준 (HIC), 심각도 지수 (SI)에 대한 오류 (RSE)를 제곱으로 (MD), 피크 결과 가속도 (G의) 값을 표시하여이 같은 충격 시험의 중요성을 설명 및 면갑 구성하지 않고. 여기서, 분산 분석에 의해 최소 제곱 회귀와 테스트 중에 부착 faceguards없이 헬멧 유의 한 차이 (p &lt;0.05)를 보여주는 P 값 계산을 위해 사용 하였다. faceguards 이들 헬멧 예에 첨가 될 때 HIC, SI 및 G 피크의 변화뿐만 아니라, 임펄스 응답의 차이가 관찰되었다. 그림 4 디스플레이는 각각의 측정 축 (X, Y 및 Z)에 대한 가속도 - 시간 이력 프로파일의 차이를 보여 면갑와 4.88 m / s로 면갑없이 Xenith X2 헬멧의 테스트 결과를 놓습니다. 또한 결과는 헬멧 타입에 크게 의존하는 것을 관찰 하였다 임팩트 locat입니다이온 및 충돌 속도. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53929/53929fig3.jpg" /> 그림 3 : 테스트를 삭제합니다. 롤링스 양자 플러스, 리들 (360), SCHUTT 이온 4D 및 Xenith X2 초당 5.46 미터 헬멧의 대표적인 낙하 시험 결과; 표준 오차와 헬멧 구성 (/ FG 승) 면갑 면갑없이 (NOCSAE 표준)과 함께 충돌 위치에 따라 심각도 지수 (SI)를 표시합니다. 참고 : FG 전면 및 FG 바닥 직접 면갑에 미치는 영향이 표시되지 않습니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53929/53929fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53929/53929fig4.jpg" /> 그림 4 : NOCSAE 낙하 시험. 4.88 m / s의에서 면갑 면갑와없는 Xenith의 X2 헬멧 (상위)의 결과, 쇼각 측정 축 (X, Y 및 Z)에 대한 가속도 시간 이력 프로파일의 차이를 보내고. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53929/53929fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53929/53929table2.jpg" /> 표 2 : 대표 낙하 시험. 5.46 m / s의 롤링스 양자 플러스, 리들 (360), SCHUTT 이온 4D 및 Xenith X2 헬멧의 결과. 평균 차이 머리 부상 기준에 (MD) (HIC), 심각도 지수 (SI), 피크 결과 가속도를 표시 (G의) 값 (와 프론트 맨 (FT), 프론트 맨 보스 (FTB), 탑에서 면갑 구성없이 T), 측면 (S), 후면 (R), 및 후면 보스 (RB) 충격 위치. 참고 : 표시 값은 평균의 차이를 나타내고 루트 간격을 90 ± 세 개의 연속적인 영향에 대한 면갑 구성하지 않고에 관련하여 오류 (RSE)를 제곱15 초. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53929/53929table2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53929/53929fig5.jpg" /> 그림 5 : 트윈 와이어 낙하 시험 장비의 개략도. 회로도는 점안 제약과 기계 조립의 각 구성 요소를 보여줍니다. 각 구성 요소는 다수의 재료의 목록에서 식별 된 일부 정보에 대응하여 표시된다. 재료의 목록을 참조하십시오. (NOCSAE DOC. 001-13m15b에서 이미지) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53929/53929fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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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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A Simple Hanging Drop Cell Culture Protocol for Generation of 3D Spheroids

Studies of cell-cell cohesion and cell-substratum adhesion have historically been performed on monolayer cultures adherent to rigid substrates. Cells within a tissue, however, are typically encased within a closely packed tissue mass in which cells establish intimate connections with many near-neighbors and with extracellular matrix components. Accordingly, the chemical milieu and physical forces experienced by cells within a 3D tissue are fundamentally different than those experienced by cells grown in monolayer culture. This has been shown to markedly impact cellular morphology and signaling. Several methods have been devised to generate 3D cell cultures including encapsulation of cells in collagen gels1or in biomaterial scaffolds2. Such methods, while useful, do not recapitulate the intimate direct cell-cell adhesion architecture found in normal tissues. Rather, they more closely approximate culture systems in which single cells are loosely dispersed within a 3D meshwork of ECM products. Here, we describe a simple method in which cells are placed in hanging drop culture and incubated under physiological conditions until they form true 3D spheroids in which cells are in direct contact with each other and with extracellular matrix components. The method requires no specialized equipment and can be adapted to include addition of any biological agent in very small quantities that may be of interest in elucidating effects on cell-cell or cell-ECM interaction. The method can also be used to co-culture two (or more) different cell populations so as to elucidate the role of cell-cell or cell-ECM interactions in specifying spatial relationships between cells. Cell-cell cohesion and cell-ECM adhesion are the cornerstones of studies of embryonic development, tumor-stromal cell interaction in malignant invasion, wound healing, and for applications to tissue engineering. This simple method will provide a means of generating tissue-like cellular aggregates for measurement of biomechanical properties or for molecular and biochemical analysis in a physiologically relevant model.

We describe a simple, rapid method of generating 3D tissue-like spheroids and their potential application to quantify differences in cell-cell interactions.

3D Spheroids의 생성을위한 간단한 한깅 드롭 세포 배양 프로토콜

Studies of cell-cell cohesion and cell-substratum adhesion have historically been performed on monolayer cultures adherent to rigid substrates. Cells ...

연구

생체공학

Hydrophobic Salt-modified Nafion for Enzyme Immobilization and Stabilization

Over the last decade, there has been a wealth of application for immobilized and stabilized enzymes including biocatalysis, biosensors, and biofuel cells.1-3 In most bioelectrochemical applications, enzymes or organelles are immobilized onto an electrode surface with the use of some type of polymer matrix. This polymer scaffold should keep the enzymes stable and allow for the facile diffusion of molecules and ions in and out of the matrix. Most polymers used for this type of immobilization are based on polyamines or polyalcohols - polymers that mimic the natural environment of the enzymes that they encapsulate and stabilize the enzyme through hydrogen or ionic bonding. Another method for stabilizing enzymes involves the use of micelles, which contain hydrophobic regions that can encapsulate and stabilize enzymes.4,5 In particular, the Minteer group has developed a micellar polymer based on commercially available Nafion.6,7 Nafion itself is a micellar polymer that allows for the channel-assisted diffusion of protons and other small cations, but the micelles and channels are extremely small and the polymer is very acidic due to sulfonic acid side chains, which is unfavorable for enzyme immobilization. However, when Nafion is mixed with an excess of hydrophobic alkyl ammonium salts such as tetrabutylammonium bromide (TBAB), the quaternary ammonium cations replace the protons and become the counter ions to the sulfonate groups on the polymer side chains (Figure 1). This results in larger micelles and channels within the polymer that allow for the diffusion of large substrates and ions that are necessary for enzymatic function such as nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). This modified Nafion polymer has been used to immobilize many different types of enzymes as well as mitochondria for use in biosensors and biofuel cells.8-12 This paper describes a novel procedure for making this micellar polymer enzyme immobilization membrane that can stabilize enzymes. The synthesis of the micellar enzyme immobilization membrane, the procedure for immobilizing enzymes within the membrane, and the assays for studying enzymatic specific activity of the immobilized enzyme are detailed below.

This article will describe the procedure for synthesizing a hydrophobically modified Nafion enzyme immobilization membrane and how to immobilize proteins and/or enzymes within the membrane and test their specific activity.

효소 고정 및 안정화를위한 소수성 소금으로 바뀌었 Nafion

Over the last decade, there has been a wealth of application for immobilized and stabilized enzymes including biocatalysis, biosensors, and biofuel ...

3D Orbital Tracking in a Modified Two-photon Microscope: An Application to the Tracking of Intracellular Vesicles

The objective of this video protocol is to discuss how to perform and analyze a three-dimensional fluorescent orbital particle tracking experiment using a modified two-photon microscope1. As opposed to conventional approaches (raster scan or wide field based on a stack of frames), the 3D orbital tracking allows to localize and follow with a high spatial (10 nm accuracy) and temporal resolution (50 Hz frequency response) the 3D displacement of a moving fluorescent particle on length-scales of hundreds of microns2. The method is based on a feedback algorithm that controls the hardware of a two-photon laser scanning microscope in order to perform a circular orbit around the object to be tracked: the feedback mechanism will maintain the fluorescent object in the center by controlling the displacement of the scanning beam3-5. To demonstrate the advantages of this technique, we followed a fast moving organelle, the lysosome, within a living cell6,7. Cells were plated according to standard protocols, and stained using a commercially lysosome dye. We discuss briefly the hardware configuration and in more detail the control software, to perform a 3D orbital tracking experiment inside living cells. We discuss in detail the parameters required in order to control the scanning microscope and enable the motion of the beam in a closed orbit around the particle. We conclude by demonstrating how this method can be effectively used to track the fast motion of a labeled lysosome along microtubules in 3D within a live cell. Lysosomes can move with speeds in the range of 0.4-0.5 &#181;m/sec, typically displaying a directed motion along the microtubule network8.

In this video protocol we track - at high speed and in three dimensions - fluorescently labeled lysosomes within living cells, using the orbital tracking method in a modified two-photon microscope.

수정 된 두 개의 광자 현미경에서 3D 궤도 추적 : 세포 내 소포의 추적에 응용

The objective of this video protocol is to discuss how to perform and analyze a three-dimensional fluorescent orbital particle tracking experiment using a ...

Gene Transfection toward Spheroid Cells on Micropatterned Culture Plates for Genetically-modified Cell Transplantation

To improve the therapeutic effectiveness of cell transplantation, a transplantation system of genetically modified, injectable spheroids was developed. The cell spheroids are prepared in a culture system on micropatterned plates coated with a thermosensitive polymer. A number of spheroids are formed on the plates, corresponding to the cell adhesion areas of 100 &#181;m diameter that are regularly arrayed in a two-dimensional manner, surrounded by non-adhesive areas that are coated by a polyethylene glycol (PEG) matrix. The spheroids can be easily recovered as a liquid suspension by lowering the temperature of the plates, and their structure is well maintained by passing them through injection needles with a sufficiently large caliber (over 27 G). Genetic modification is achieved by gene transfection using the original non-viral gene carrier, polyplex nanomicelle, which is capable of introducing genes into cells without disrupting the spheroid structure. For primary hepatocyte spheroids transfected with a luciferase-expressing gene, the luciferase is sustainably obtained in transplanted animals, along with preserved hepatocyte function, as indicated by albumin expression. This system can be applied to a variety of cell types including mesenchymal stem cells.

This protocol describes a cell transplantation system using genetically modified, injectable spheroids. Cell spheroids are cultured on micropatterned culture plates and recovered after gene introduction using polyplex nanomicelles. This system facilitates prolonged transgene expression from the transplanted cells in host animals while maintaining the innate function of the cells.

유 전적으로 변형 된 세포 이식을위한 미세 패턴 배양 플레이트에 회전 타원체 세포를 향해 유전자 형질

To improve the therapeutic effectiveness of cell transplantation, a transplantation system of genetically modified, injectable spheroids was developed. ...

Visualizing Angiogenesis by Multiphoton Microscopy In Vivo in Genetically Modified 3D-PLGA/nHAp Scaffold for Calvarial Critical Bone Defect Repair

The reconstruction of critically sized bone defects remains a serious clinical problem because of poor angiogenesis within tissue-engineered scaffolds during repair, which gives rise to a lack of sufficient blood supply and causes necrosis of the new tissues. Rapid vascularization is a vital prerequisite for new tissue survival and integration with existing host tissue. The de novo generation of vasculature in scaffolds is one of the most important steps in making bone regeneration more efficient, allowing repairing tissue to grow into a scaffold. To tackle this problem, the genetic modification of a biomaterial scaffold is used to accelerate angiogenesis and osteogenesis. However, visualizing and tracking in vivo blood vessel formation in real-time and in three-dimensional (3D) scaffolds or new bone tissue is still an obstacle for bone tissue engineering. Multiphoton microscopy (MPM) is a novel bio-imaging modality that can acquire volumetric data from biological structures in a high-resolution and minimally-invasive manner. The objective of this study was to visualize angiogenesis with multiphoton microscopy in vivo in a genetically modified 3D-PLGA/nHAp scaffold for calvarial critical bone defect repair. PLGA/nHAp scaffolds were functionalized for the sustained delivery of a growth factor pdgf-b gene carrying lentiviral vectors (LV-pdgfb) in order to facilitate angiogenesis and to enhance bone regeneration. In a scaffold-implanted calvarial critical bone defect mouse model, the blood vessel areas (BVAs) in PHp scaffolds were significantly higher than in PH scaffolds. Additionally, the expression of pdgf-b and angiogenesis-related genes, vWF and VEGFR2, increased correspondingly. MicroCT analysis indicated that the new bone formation in the PHp group dramatically improved compared to the other groups. To our knowledge, this is the first time multiphoton microscopy was used in bone tissue-engineering to investigate angiogenesis in a 3D bio-degradable scaffold in vivo and in real-time.

Visualizing Angiogenesis by Multiphoton Microscopy In Vivo in Genetically Modified 3D-PLGA/nHAp Scaffold for Calvarial Critical Bone Defect Repair

Here, we present a protocol to visualize blood vessel formation in vivo and in real-time in 3D scaffolds by multiphoton microscopy. Angiogenesis in genetically modified scaffolds was studied in a murine calvarial critical bone defect model. More new blood vessels were detected in the treatment group than in controls.

Calvarial 중요 한 뼈 결함 수리 다 현미경 Vivo에서 유전자 변형 3D-PLGA/nHAp 비 계에 의해 신생 시각화

The reconstruction of critically sized bone defects remains a serious clinical problem because of poor angiogenesis within tissue-engineered scaffolds ...

Initial Evaluation of Antibody-conjugates Modified with Viral-derived Peptides for Increasing Cellular Accumulation and Improving Tumor Targeting

Antibody-conjugates (ACs) modified with virus-derived peptides are a potentially powerful class of tumor cell delivery agents for molecular payloads used in cancer treatment and imaging due to increased cellular accumulation over current ACs. During early AC in vitro development, fluorescence techniques and radioimmunoassays are sufficient for determining intracellular localization, accumulation efficiency, and target cell specificity. Currently, there is no consensus on standardized methods for preparing cells for evaluating AC intracellular accumulation and localization. The initial testing of ACs modified with virus-derived peptides is critical especially if several candidates have been constructed. Determining intracellular accumulation by fluorescence can be affected by background signal from ACs at the cell surface and complicate the interpretation of accumulation. For radioimmunoassays, typically treated cells are fractionated and the radioactivity in different cell compartments measured. However, cell lysis varies from cell to cell and often nuclear and cytoplasmic compartments are not adequately isolated. This can produce misleading data on payload delivery properties. The intravenous injection of radiolabeled virus-derived peptide-modified ACs in tumor bearing mice followed by radionuclide imaging is a powerful method for determining tumor targeting and payload delivery properties at the in vivo phase of development. However, this is a relatively recent advancement and few groups have evaluated virus-derived peptide-modified ACs in this manner. We describe the processing of treated cells to more accurately evaluate virus-derived peptide-modified AC accumulation when using confocal microscopy and radioimmunoassays. Specifically, a method for trypsinizing cells to remove cell surface bound ACs. We also provide a method for improving cellular fractionation. Lastly, this protocol provides an in vivo method using positron emission tomography (PET) for evaluating initial tumor targeting properties in tumor-bearing mice. We use the radioisotope 64Cu (t1/2 = 12.7 h) as an example payload in this protocol.

Viral-derived peptides coupled to antibody-conjugates (ACs) is an approach gaining momentum due to the potential of delivering molecular payloads with increased tumor cell accumulation. Utilizing common methods to evaluate peptide conjugation, AC and payload intracellular accumulation, and tumor targeting, this protocol helps researchers during the key initial development phases.

세포 축적을 증가 하 고 종양을 대상으로 개선에 대 한 바이러스 성 파생 된 펩 티 드 항 체 어원이 같은 말의 초기 평가 수정

Antibody-conjugates (ACs) modified with virus-derived peptides are a potentially powerful class of tumor cell delivery agents for molecular payloads used ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic performance of microalgae-based biofuel production. Models that estimate microalgal growth under different conditions can help to optimize PBR design and operation. To be effective, the growth parameters used in these models must be accurately determined. Algal growth experiments are often constrained by the dynamic nature of the culture environment, and control systems are needed to accurately determine the kinetic parameters. The first step in setting up a controlled batch experiment is live data acquisition and monitoring. This protocol outlines a process for the assembly and operation of a bench-scale photosynthetic bioreactor that can be used to conduct microalgal growth experiments. This protocol describes how to size and assemble a flat-plate, bench-scale PBR from acrylic. It also details how to configure a PBR with continuous pH, light, and temperature monitoring using a data acquisition and control unit, analog sensors, and open-source data acquisition software.

This paper describes the assembly process and operation of a bench-scale photosynthetic bioreactor that can be used, in conjunction with other methods, to estimate pertinent kinetic growth parameters. This system continuously monitors the pH, light, and temperature using sensors, a data acquisition and control unit, and open-source data acquisition software.

키네 성장 시험을위한 온도, 빛 및 pH 모니터링을 갖춘 벤치 규모의 조류 광합성 생물 반응기의 건설 및 설치

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

Fragility Assessment of Bovine Cortical Bone Using Scratch Tests

Bone is a complex hierarchical material with five distinct levels of organization. Factors like aging and diseases like osteoporosis increase the fragility of bone, making it fracture-prone. Owing to the large socio-economic impact of bone fracture in our society, there is a need for novel ways to assess the mechanical performance of each hierarchical level of bone. Although stiffness and strength can be probed at all scales &#8211; nano-, micro-, meso-, and macroscopic &#8211; fracture assessment has so far been confined to macroscopic testing. This limitation restricts our understanding of bone fracture and constrains the scope of laboratory and clinical studies. In this research, we investigate the fracture resistance of bone from the microscopic to the mesoscopic length scales using micro scratch tests combined with nonlinear fracture mechanics. The tests are performed in the short longitudinal orientation on bovine cortical bone specimens. A meticulous experimental protocol is developed and a large number (102) of tests are conducted to assess the fracture toughness of cortical bone specimens while accounting for the heterogeneity associated with bone microstructure.

This study assesses the fracture toughness of bovine cortical bone at the sub-meso levels using microscopic scratch tests. This is an original, objective, rigorous, and reproducible method proposed to probe fracture toughness below the macroscopic scale. Potential applications are studying changes in bone fragility due to diseases like osteoporosis.

스크래치 테스트를 사용 하 여 소 피 질 골의 취약성 평가

Bone is a complex hierarchical material with five distinct levels of organization. Factors like aging and diseases like osteoporosis increase the ...

Fabrication and Characterization of Griffithsin-modified Fiber Scaffolds for Prevention of Sexually Transmitted Infections

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to prevent and treat sexually transmitted infections (STIs). Moreover, many EF technologies focus on encapsulating the active agent, relative to utilizing the surface to impart biofunctionality. Here we describe a method to fabricate and surface-modify poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) electrospun fibers, with the potent antiviral lectin Griffithsin (GRFT). PLGA is an FDA-approved polymer that has been widely used in drug delivery due to its outstanding chemical and biocompatible properties. GRFT is a natural, potent, and safe lectin that possesses broad activity against numerous viruses including human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1). When combined, GRFT-modified fibers have demonstrated potent inactivation of HIV-1 in vitro. This manuscript describes the methods to fabricate and characterize GRFT-modified EFs. First, PLGA is electrospun to create a fiber scaffold. Fibers are subsequently surface-modified with GRFT using 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS)chemistry. Scanning electron microscopy (SEM) was used to assess the size and morphology of surface-modified formulations. Additionally, a gp120 or hemagglutinin (HA)-based ELISA may be used to quantify the amount of GRFT conjugated to, as well as GRFT desorption from the fiber surface. This protocol can be more widely applied to fabricate fibers that are surface-modified with a variety of different proteins.

This manuscript describes the procedure to fabricate and characterize Griffithsin-modified poly(lactic-co-glycolic acid) electrospun fibers that demonstrate potent adhesive and antiviral activity against human immunodeficiency virus type 1 infection in vitro. Methods used to synthesize, surface-modify, and characterize the resulting morphology, conjugation, and desorption of Griffithsin from surface-modified fibers are described.

감염 성병 제조 및 방지를 위한 Griffithsin 수정 섬유 장비의 특성

Electrospun fibers (EFs) have been widely used in a variety of therapeutic applications; however, they have only recently been applied as a technology to ...

Visual Detection of Multiple Nucleic Acids in a Capillary Array

Multi-target, short time, and resource-affordable methodologies for the detection of multiple nucleic acids in a single, easy to operate test are urgently needed in disease diagnosis, microbial monitoring, genetically modified organism (GMO) detection, and forensic analysis. We have previously described the platform called CALM (Capillary Array-based Loop-mediated isothermal amplification for Multiplex visual detection of nucleic acids). Herein, we describe improved fabrication and performance processes for this platform. Here, we apply a small, ready-to-use cassette assembled by capillary array for multiplex visual detection of nucleic acids. The capillary array is pre-treated into a hydrophobic and hydrophilic pattern before fixing loop-mediated isothermal amplification (LAMP) primer sets in capillaries. After assembly of the loading adaptor, LAMP reaction mixture is loaded and isolated into each capillary, due to capillary force by a single pipetting step. The LAMP reactions are performed in parallel in the capillaries. The results are visually read out by illumination with a hand-held UV flashlight. Using this platform, we demonstrate monitoring of 8 frequently appearing elements and genes in GMO samples with high specificity and sensitivity. In summary, the platform described herein is intended to facilitate the detection of multiple nucleic acids. We believe it will be widely applicable in fields where high-throughput nucleic acid analysis is required.

This protocol describes the fabrication of a small, ready-to-use cassette that can be applied for visual detection of multiple nucleic acids in a single, test that is easy to operate. In this approach, a capillary array was used for multiplex and highly efficient detection of GMO targets.

모 세관 배열에 여러 개의 핵 산의 비주얼 검색

Multi-target, short time, and resource-affordable methodologies for the detection of multiple nucleic acids in a single, easy to operate test are urgently ...