TWI428097B - 頸部保護裝置 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種頸部保護裝置,特別是有關頸部撐架,具有位於頸部周圍之大致堅硬封閉構造,並用來佩戴於使用者之軀幹上者。
已知存在有設計來減少於某些,惟非全部騎乘狀況下蒙受重大頸部傷害之機會的裝置。
此等裝置被佩戴於騎士的頸部周圍而與騎士頭盔之下緣相互作用以提供壓縮力量之替代負載路徑。當正確使用時,該裝置可減少此等力量的大小,並協助避免騎士特別畏懼的受傷類型:損害其脊椎。
此等裝置之一例子顯示於李爾特(Leatt)之WO 2005051251中。在此,保護措施只是一圓形極硬頸環,其可分叉且接著配置於頸部周圍。一旦戴上,其即具有固定構造。
申請人之研究顯示騎士折斷其頸部之主要原因在於當他們倒栽著地時,頭部被擠壓入身體,且經常因壓縮而受損。若頭頂直接著地,即有極高可能性,頸部可能斷裂。然而,若撞擊發生於頭部側面,斷裂的機會即減少。這是因為通過頸部之力量減少,亦即,較少的力量通過頸部。
受傷嚴重性主要受跌倒之高度而非地面上之速度影響。從大於55cm(厘米)(1’10’’)頭頂著地跌倒,即使被止住,仍可能足以折斷頸部。
因此,防止頸部折斷的僅有實際方式係限制總體壓縮,且着手進行此限制之一方式係於頸部周圍提供替代負載路徑。然而,到目前為止,此保護方法的最大缺點係為容許頭部某種程度地活動(主要在騎摩托車時),須在頭盔緣與裝置之上表面間留有間隙。不幸的是該間隙阻止最佳負載轉移,並因此限制效果。實際益處出現在碰撞時撐架與頭盔間有所接觸(或有極小間隙),而這不會自動發生。
因此,本發明之一目的在於提供一種頸部保護裝置,其減少上述問題並具有改進效果。
此目的藉一種頸部保護裝置來達成,其係較佳為頸部撐架,具有位於頸部周圍之大致堅硬封閉構造,並用來佩戴於使用者之軀幹上者,其特徵在於包括用以暫時改變裝置形狀之手段,以減小裝置與驅幹間的間隙,藉此刻意產生用於朝軀幹施加於裝置上之壓縮力量之輔助傳輸路徑。
為接受最佳保護,頭盔應在撞擊之前與撐架接觸。如以上討論,這不常發生,且一般而言,騎士不刻意這麼作,不會發生。
因此,本發明試圖提供兩方面最佳者,即無意外發生時最自由的頭部活動,惟當發生意外時,於頭部與肩部之間間隙極小或無間隙。這在騎士騎乘時為其帶來最大舒適感,且在發生碰撞時帶來最大保護,此乃因為其試圖保證於撞擊時頭盔與撐架會接觸。
適當感測手段偵測碰撞危險狀況並引爆該暫時變化手段。較佳地,使用具有周知感測器之電子電路(加速儀,陀螺儀、地磁場感測器等)。須知又一感測系統實施例僅在頸部危險時觸發該系統。這意指該系統會區分而在危險性被視為很低的微小碰撞中不展開。
重要的是,須知本發明之裝置不以和背部保護器或護膝相同的方式運作。此等裝置含有被設計來藉由變形及壓縮吸收能量之材料。本發明之裝置以相反之原理運作:其須以最小壓縮量,且以每毫米計轉移負載。例如18mm(毫米)至23mm(毫米)之間隙可能造成嚴重頸傷與無頸傷之差別。
待單獨或組合使用之本發明較佳變化例包括:
-暫時改變手段,包含可展開手段,該可展開手段在使用時放置在面對軀幹之裝置之表面上,在展開後,更具體而言,藉由使一個或更多可膨脹室膨脹,減少撐架與軀幹之間的間隙。本發明可使用周知及可靠之膨脹技術,以非常輕盈、緊實、快速反應之配置提供該手段。當然,速度係主要因素。
-該暫時改變手段用來於裝置與軀幹之間產生輔助接觸構造,其具有等於或大於30N/mm(牛頓/毫米)。該值經證實在減少壓縮負載上令人滿意。
-該暫時改變手段被設計來產生撐架構造朝頭部之提升。這可依使用者之尺寸調整,不過,通常在40-80mm(毫米)之間。須知針對改變之形狀維持於頸部周圍之對稱係又一益處,且確保負載最佳地轉移至軀幹:因此,該暫時改變手段被設計來擴大撐架下方之負載轉移手段,以最小化或消除頭盔與撐架間的間隙。
該暫時改變手段被設計來從軀幹相對於變形前頸部保持位置,將頸部舉起至少60mm(毫米)。該高度差(delta)經證實對大多數頭盔良好。
-用於該暫時改變手段之表面冷凍、加熱手段。於再成形期間,該暫時改變手段可依所選實施例而定,達到對使用者不適或危險之高或低溫。這防止不適或傷害。較佳地,使用絕緣室的材料。
-在使用者命令下移除該暫時改變手段之手段。這協助騎士在意外後取得正確及不危險的姿勢,使他在無形狀改變之頸部撐架下再度騎乘。較佳地,該移除手段被設計成僅在該暫時改變手段改變撐架之形狀後作用,以防止誤觸發。
頸部撐架包括一上部連續平表面,其被最佳化以與一碰撞頭盔的下緣成介面。此意謂該表面在肩部上的弧度成漸次的“n”形但完全平順,以防止在頭盔邊緣的任何特點被拘束。非常重要的,當發生壓縮傷害時僅有壓縮被阻止,但頭部在其他方向仍可自由運動;此平順的表面即可確保此功能。
本發明之此等及其他態樣由以下一例子之詳細說明將可瞭然。
戴有頭盔10之使用者U,例如摩托車騎士,部分顯示於圖中,其軀幹和臂部A上佩戴頸部撐架12,該頸部撐架12包括:後部B,緊靠在背部上;前部F,緊靠在胸部上;以及環狀部M,緊靠在背部上。
頸部撐架12相對於垂直軸對稱(其右部與左部相同)。環狀部M由二彎曲扁平段14(其一可於第1及2圖中看到)製成,此等彎曲扁平段14提供朝向頭盔10之扁平、大致水平表面S。當正常佩戴頸部撐架12時,於頭盔10與表面S間即留有約55mm之空隙、垂直空間或間隙Δ。
於多數段14之每一者下方配置一填料16,其正常情況下,安置於使用者肩上。於各填料16內部或側面有一膨脹室18(構造像普通氣囊),其容積以一電子或處理單元PU控制。此單元PU與存放在組件‘B’上單元後方之多數感測器連接,或可與鋪設在車輛及/或使用者U之衣服上之感測器無線聯繫,此等感測器一般圖示為方塊SNS,可偵測並測量突發意外下使用者U受到的重力。可使用適當及習知演算法於此,以程式化此單元PU。
於操作時,單元PU不斷經由感測器SNS控制使用者之狀態(位置及動作)及/或乘車狀況。當其偵測到對撞、撞擊或騎士U可能自車輛猛烈地摔下車,單元PU即命令室18爆開(充氣),該室18於諸段14(參考第2圖)下膨脹。增大的體積造成頸部撐架12之形狀改變,相對於第1圖中其(閒置)位置將其舉起,藉此減小距離Δ。此充氣發生在約40-80ms間,如此即可推測在真正損害發生於使用者的頸部前不久,頭盔10會馬上碰撞表面S。所減小距離Δ(幾乎60-80mm)容許頭盔10在較短時間後接觸頸部撐架12,且透過該預期的接觸,頭盔10可經由頭盔10→表面S→室18→軀幹(請參閱第2圖之箭號)釋放施加於其上的外部撞擊力(如果有的話)。
室18有可能會在撞擊期間略微變形,然而其在力量轉移期間不得崩潰,亦即,須有足夠剛性(適當的內部氣壓即足夠)。
10...頭盔
12...頸部撐架
14...扁平段
16...填料
18...室
A...臂部
B...後部
F‧‧‧前部
M‧‧‧環狀部
PU‧‧‧單元
S‧‧‧表面
SNS‧‧‧感測器
U‧‧‧使用者
第1圖顯示處於閒置位置之頸部撐架之側視圖;
第2圖顯示形狀發生改變後頸部撐架之側視圖。
10‧‧‧頭盔
12‧‧‧頸部撐架
14‧‧‧扁平段
16‧‧‧填料
18‧‧‧室
A‧‧‧臂部
B‧‧‧後部
F‧‧‧前部
M‧‧‧環狀部
PU‧‧‧單元
S‧‧‧表面
SNS‧‧‧感測器
U‧‧‧使用者
Claims (13)
- 一種頸部撐架(12),具有環繞於頸部周圍之實質堅硬的封閉構造,用來佩戴於使用者之軀幹上,該頸部撐架在正常的佩戴期間,其上撐架表面(S)與藉由使用者所戴之頭盔(10)的下緣之間留有一自然的間隙(△),該頸部撐架包括一可暫時性改變頸部撐架(12)形狀的裝置,以減少在上撐架表面(S)與頭盔(10)的下緣之間的間隙;感測器裝置,適用於檢測撞擊/危險狀況;以及一控制單元(PU),適用於當偵測到撞擊/危險狀況時,將啟動該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置,從而減少在上撐架表面(S)與頭盔(10)的下緣之間的間隙,並產生一輔助性傳輸路徑,以傳輸施加於頸部撐架(12)上朝向軀幹作用之壓縮力;其特徵在於:該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置包括至少一可膨脹室,其係構造成似普通的安全氣囊。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中頸部撐架的上撐架表面(S)係堅硬的表面,適用於與頭盔(10)的下緣接觸。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中上撐架表面(S)在使用者肩部上的弧度成漸次的“n” 形,且該上撐架表面完全的平順。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置包括展開手段,其在使用時安置於頸部撐架面對軀幹之表面上,並可在展開後向上舉起該上撐架表面。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之頸部撐架(12),其中該暫時改變手段適合於在該頸部撐架(12)與軀幹之間產生輔助接觸構造,其具有等於或大於30N/mm之剛性。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置被設計成,相對於該頸部撐架(12)形狀改變前所保持之位置,自軀幹舉起該頸部撐架(12)至少60mm。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),包括用以冷凍或加熱該暫時改變手段之表面的手段。
- 如申請專利範圍第7項之頸部撐架(12),其中該冷凍或加熱手段包括絕緣室的材料。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),包括移除手段,用於依據使用者指令,在使用該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置後,移除該可暫時性改變頸部撐架形狀的裝置。
- 如申請專利範圍第9項之頸部撐架(12),其中該移除手段被設計成僅在該可暫時性改變頸部撐架形 狀的裝置已改變該撐架之外形之後才起作用。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中該暫時改變手段被設計來產生兩個或更多個用於壓縮力量之輔助傳輸路徑,其環繞於頸部周圍成對稱配置。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中感測器裝置係存放在頸部撐架(12)的後方。
- 如申請專利範圍第1項之頸部撐架(12),其中感測器裝置可以從由加速儀、陀螺儀、地磁場感測器等裝置所構成之群組中選擇。
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