Die Entstehung der Methode

Grenzen der
aktuellen Standards

Durch aktuelle Normen werden Helme in geraden Aufprallsituationen, d.h. senkrecht zur betroffenen Oberfläche getestet. Certimoov fügt schräge Aufprallszenarien zu seinen Tests hinzu,  die die tatsächlichen Aufprallbedingungen besser widerspiegeln (z.B. Aufprall auf einer Straße mit einer horizontalen Geschwindigkeitskomponente). 
Für die europäische Norm basiert das Kriterium für die Annahme eines Helms auf der Beschleunigung, die mit einer starren Kopfform aufgezeichnet wird, der das menschliche Gehirn nicht genau darstellt und nicht repräsentativ für die Toleranzgrenzen hinsichtlich Hirnverletzungen ist. Certimoov arbeitet mit einer komplexeren Kopfform sowie mit mathematischer Modellierung des Gehirnverhaltens von mehreren 100 Unfällen. Diese Elemente ermöglichen es der Biomechanik und Certimoov, sich auf realistischere Verletzungskriterien zu verlassen, die der tatsächlichen Toleranz des Gehirns während eines Aufpralls entsprechen.
Die Norm hat ein Ja/Nein-Akzeptanzkriterium: Entweder unterliegt der Helm dieser Norm oder nicht.  Certimoov fügt den Tests eine stufenweise Bewertung mit einer Punktzahl von 0 bis 5 hinzu.

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Ein Dreier-Projekt

Drei Einrichtungen unterstützten Certimoov: die MAIF-Stiftung, die die Entwicklung der Testmethode mitfinanzierten, die Universität Straßburg, die die Testmethode entwickelte und nun die Tests durchführt, und die Mutuelle des Motards, die das Projekt durch die Finanzierung der Testkampagnen und die Kommunikation mit Nutzern und Helmherstellern fortsetzt, um die Herstellungsmethoden weiterzuentwickeln.

Modellierung des mechanischen Verhaltens des Gehirns

Hirnmodell und Berechnung
der mechanischen Belastung

Die Certimoov-Methode wendet Techniken an, mit der auch die Verformung einer Brücke oder eines Flugzeugflügels berechnet werden. Der Einsatz dieser Techniken ermöglicht die mechanische Reaktion des Gehirns zum Zeitpunkt eines Aufpralls zu berechnen.
Dabei handelt es sich um computergestützte Methoden. Das Gehirn wird als eine Vielzahl von Quadern bzw. Rechtecken dargestellt, die den mechanischen Eigenschaften der Schädelkalotte sowie denen des gelantinösen Gehirngewebes entsprechen. Diese „Elemente“ werden verwendet, um den inneren Druck und Schubspannungen im Gehirn zu berechnen (dies sind intrazerebrale Spannungen).

Abbildung des mechanischen Modells des Gehirns, das intrazerebrale Spannungen zum Zeitpunkt des Schocks berechnet

Simulationen echter
Kopfverletzungen

Die Biomechanik sammelte fast 15 Jahre lang Informationen über Kopfverletzungen durch tatsächliche Unfälle. Unfallbedingungen und Verletzungsbeschreibungen simulierten Kinematik (die Flugbahn der Opfer zum Zeitpunkt des Unfalls) und berechneten Kopfaufprallbedingungen zum Zeitpunkt des Aufpralls für Fußgänger, Radfahrer, Rennradfahrer und Athleten.

Darstellung der Berechnung der Kinematik des Opfers, das die Geschwindigkeit des Kopfes zum Zeitpunkt des Aufpralls angibt und die Grundlage für die Simulation des Kopftraumas ist

Kriterien für
Kopfverletzungen

Nach dem Sammeln von Informationen über Kopfaufprallbedingungen konnte die Biomechanik Kopfverletzungen theoretisch simulieren.
Nach der Simulation von mehr als 120 realen Traumata konnte die Biomechanik das Auftreten eines Komas mit berechneten intrazerebralen mechanischen Parametern korrelieren. Dies hat dazu beigetragen, die Toleranzgrenzen gegenüber Hirnaufprallen zu definieren: Dies wird als Verletzungskriterium bezeichnet. 
Dank der berechneten mechanischen Parameter und des Verletzungskriteriums ist der menschliche Kopfersatz zu einem echten Werkzeug zur Vorhersage von Verletzungen geworden. Ein neues Hilfsmittel zur Bewertung und Optimierung von Kopfschutzsystemen!

Hinweis: Die Schwere der untersuchten neurologischen Verletzungen ist reversibel. Das heißt, die Biomechanik hat an schweren Gehirnerschütterungen oder einem kurzfristigen Bewusstseinsverlust gearbeitet.

Risikokurve nach zahlreichen Hirntrauma-Simulationen ermittelt. Je höher die intrazerebrale Scherung, desto größer ist die

Problem der Drehbeschleunigung

Im Allgemeinen hängt die mechanische Belastung des Gehirns mit der Beschleunigung zum Zeitpunkt des Aufpralls zusammen: dies wird als mechanische Last des Trägheitstyps bezeichnet. Der Aufprall ist ein Beschleunigungsimpuls, der einer Geschwindigkeitsänderung in sehr kurzer Zeit entspricht. Diese Beschleunigung kann folgendes definieren:

  • Der Nebenzustand: wenn der Aufprall genau in der Schwerpunktachse des Kopfes verursacht wird
  • Rotation: wenn der Schock schräg ist und eine tangentiale Komponente hat

Seit 1943 ist bekannt, dass die Rotationsbeschleunigung eine schädliche Wirkung auf das Gehirn hat, da sie Scherspannungen verursacht (und dass sich die gelatinöse Materie des Gehirns im Falle einer Scherung leicht verformt). Ein Beispiel: Versuchen Sie, sehr energisch den Kopf zu schütteln oder schauen Sie sich einen Boxer an, der versucht, seinen Gegner zu schlagen, indem er eine Rotation verursacht.

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Prüfung und Methode

Horizontaler Amboss und
schräger Amboss

Certimoov testet Helme mit einem linearen Aufprall: ein vertikaler Fall auf einem horizontalen Amboss. Aber Certimoov schaut auch auf schräge Aufpralle mit einem vertikalen Sturz auf einem geneigten Amboss bei 45 Grad. Dieser Test auf einem gekippten Amboss bewirkt, dass sich der Kopfersatz dreht und gerade abbremst.
Damit der Test abgeschlossen ist, werden die Helme nach 6 Aufprallarten geprüft (jeder Aufprall wird 3 Mal reproduziert, dies führt uns zu 18 Tests):

Lineare:

  • Vorder
  • Seite
  • Okzipitale (in Richtung Hinterhaupt)

Schräg:

  • RotY: in der Frontalzone verabreicht und verursacht eine Drehung um die links-rechte Achse
  • RotX: in der Seitenzone verabreicht und verursacht Rotation um die antero-posteriore Achse
  • RotZ: in der Seitenzone verabreicht und verursacht eine Drehung um die vertikale Achse

Abbildung der 6 Aufprallbedingungen
(3 linear und 3 schräg)

Verbesserter künstlicher Kopfersatz
mit Linear
und Drehbeschleunigungsmessern

Der von Certimoov eingesetzte Kopfersatz bringt mehr Finesse in die Tests. Tatsächlich sind die künstlichen Köpfe, die nach den derzeitigen Standards verwendet werden, nicht an die neuen Arten von Aufprallen angepasst, die von Certimoov getestet wurden:

  • Rotationsträgheit ist nicht für geprüfte Stöße geeignet
  • Kopfhelmreibung ist nicht realistisch
  • Der falsche Kopf enthält keine Drehbeschleunigungssensoren

Certimoovs Kopfersatz ermöglicht es nicht nur, Helme unter realistischen Aufprallbedingungen zu testen, sondern auch das Niveau des Hirnschutzes jedes Helms objektiv zu analysieren.

Der IN aktuellen Normen verwendete ISO-Kopf und der Von Certimoov verwendete Dummykopf

Theoretische Reaktion des
Gehirns auf einen echten Schock

Der innovativste Aspekt von Certimoov ist es, den experimentellen Test mit einem numerischen Hilfsmittel zur Vorhersage neurologischer Läsionen zu koppeln.
Dazu werden lineare und rotierende Beschleunigungen, die für einen bestimmten Aufprall durch den Kopfersatz aufgezeichnet wurden, in das theoretische Modell des Gehirns eingeführt. Dies berechnet die Spannung, die diese maximale Scherung während des Tests aufgezeichnet hat, um das Verletzungsrisiko über die Risikokurve abzuleiten.

Abbildung der "experimentellen und numerischen" gekoppelten Methode zur Beurteilung des Verletzungsrisikos für einen bestimmten Schock

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Lesen der Notiz

Berechnung eines durchschnittlichen Risikoniveaus
bei mittelschweren
neurologischen Verletzungen

Um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, wird jede Art von Aufprall (3 auf einen horizontalen Amboss und 3 auf einem abgewinkelten Amboss) 3 Mal getestet, was zu insgesamt 18 Aufprallen (und damit 18 Simulationen und 18 Gehirnscherebenen) führt. Der Durchschnitt dieser Werte wird über eine Risikokurve übertragen, um ein Gesamtverletzungsrisiko für alle Einwirkungen abzuleiten.
Die Punktzahl wird schließlich nach dem Risikoniveau berechnet: Je geringer das Risiko, desto höher die Punktzahl.

Bewertungsmethode auf der Grundlage des Gesamtverletzungsrisikos für die 18 Auswirkungen

6 Arten von Noten

Um Ihnen eine eingehendere Analyse der Schutzfähigkeiten jedes Helms zu ermöglichen, wurde für jede der 6 Aufprallarten mit derselben Methode eine Punktzahl zugewiesen.
Diese Informationen ermöglichen es Helmherstellern außerdem Stärken und Verbesserungspotenziale an ihren Helmen besser zu erkennen.

Beitrag zur Änderung
von Standards

Certimoov zielt darauf ab, die Benutzersicherheit zu verbessern, indem er eine Testmethode anbietet, die europäische Standards ergänzt. Certimoov verleiht dieser neuen Testmethode außerdem mehr Glaubwürdigkeit, um langfristig die Standards so zu entwickeln, dass sie die gleichen Arten von Ansätzen in ihre Methode integrieren.

Unterstützung von
Helmherstellern

Die zusätzlichen Informationen von Certimoov ermöglichen es den Herstellern, die Verbesserungspunkte ihrer Produkte hinsichtlich Sicherheit besser zu verstehen. Mit genauen Ergebnissen will Certimoov direkt mit Helmherstellern zusammenarbeiten, um ihnen bei der Verbesserung der Sicherheit ihrer Produkte zu helfen,  indem sie ihnen innovative Hilfsmittel zur Verfügung stellen. Biomechanik und Certimoov stehen den Herstellern weiterhin zur Beantwortung von Fragen zur Verfügung. Sie können weiterhin über die Testmethode informiert werden und ihnen über eine spezielle E-Mail-Adresse weitere Details zu den Ergebnissen zukommen lassen.

Informieren Sie
den Verbraucher über das Niveau
des vergleichsgleichen Schutzes,
der von verschiedenen Helmen angeboten wird

Da Sicherheit das erste Kriterium für die Helm-Wahl sein muss, ermöglicht Certimoov Benutzern, mehr verfügbare Details über das Niveau des Gehirnschutzes durch den Helm zu bekommen. Die getesteten Helme erhalten eine Punktzahl zwischen 0 und 5, wobei 0 die niedrigste Punktzahl und 5 die beste ist. Bedenken Sie dennoch,  dass alle zertifizierten Helme zufriedenstellend schützen. Wenn einige eine niedrige Punktzahl bekommen, dann liegt es daran, dass sie nicht zum Schutz von schrägen Aufprallen hergestellt wurden, da das Verletzungsniveau in Certimoove als eine reversible Verletzung betrachtet wird. Ziel ist es, die Helme mit der besten Bewertung zu identifizieren und weiterzuentwickeln.

Das Gehäuse des Jet-Helms

Es sollte beachtet werden, dass Certimoov die Auswirkungen eines Aufpralls auf das Gehirn testet. Deshalb können Jet-Motorradhelme eine bessere Bewertung als Motorradhelme haben. Tatsächlich wird der Einfluss auf das Kinn nicht getestet.

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