Безопасность: технология MIPS
Модели шлемов, оснащенные системой MIPS можно определить по желтому подшлемнику и маленькой точке того же цвета на внешней стороне. В чем суть и почему на рынке так много вариантов с этой технологией?
Что такое MIPS?
MIPS расшифровывается как multi-directional impact protection (разнонаправленная защита от ударов), это одна из составных частей системы безопасности шлемов. Технологию используют более 120 брендов. В 2020 году на рынке было представлено около 729 моделей с MIPS и продано 7,3 миллиона экземпляров. Система используется во многих велосипедных шлемах, а еще в защите для конного спорта, строителей, мотоциклистов, лыжников и сноубордистов.
MIPS – слой с низким коэффициентом трения, расположенный между пенополиуретаном и подкладкой шлема. Технология обеспечивает смещение инвентаря на 10-15 миллиметров относительно статичного положения головы во всех направлениях, это позволяет уменьшить воздействие вращательного движения на мозг.
Линейные или прямые удары (например, если на голову прилетел кирпич) могут стать причиной повреждения черепа и кровотечения – от таких последствий более-менее спасет и обычная строительная каска. MIPS выручает в ситуациях, когда спортсмен, например, падает с велосипеда на большой скорости и его голова при соприкосновении с поверхностью подвергается вращательному воздействию. Исследования показали, что такие инциденты могут привести к сотрясению и серьезным травматическим повреждениям мозга.
Как это работает?
Короткое объяснение: MIPS работает за счет использования подвижного слоя, предотвращающего передачу вращательного импульса на мозг при ударе головой. Если углубляться в детали, становится чуть сложнее. Технология имитирует естественную защитную структуру: между черепом и мозгом находится слой спинномозговой жидкости, который позволяет мозгу скользить внутри головы, защищая его от вращательных сил при косых ударах. По сути, технология дублирует систему, предусмотренную человеческой физиологией.
Изобретатели MIPS подчеркивают: обычный шлем рассчитан на линейное воздействие, а их технология делает акцент на вращательных силах. Легко понять, о чем речь, если вспомнить любое падение с велика или другого спортивного снаряда в движении: вероятность, что вы бухнетесь вертикально и голова подвергнется только линейной силе, невероятно мала – почти всегда есть угол наклона.
При падении мы испытываем тангенциальную силу, которая приводит к вращению шлема и головы. С помощью системы MIPS мы имитируем падение на лед: вместо того чтобы вжиматься в землю и подвергаться силе вращения, голова как будто скользит по поверхности и продолжает двигаться в том направлении, в котором двигалась бы по льду, – объяснил Питер Холлдин, сооснователь компании MIPS.
При сильном ударе шлем срабатывает в короткий временной отрезок. «Это очень быстрое воздействие. Его продолжительность составляет примерно 5-10 миллисекунд. В это время сила и ускорение, действующие на голову, очень велики – как если бы на голове стояло более десяти человек», – продолжил Питер.
Почему так важна защита от вращательного воздействия?
Окей, райдер падает, голова вращается в шлеме – в чем проблема? Команда MIPS использует для объяснения такую аналогию: «Человеческий мозг очень похож на воду». Как и вода, серая жидкость в черепной коробке не сжимается. Если подвергнуть емкость с водой или голову человека линейному воздействию, то, по словам Холлдина, показатели деформации центральной части емкости или мозга будут очень низкими. А если использовать вращательное воздействие – центр деформируется внушительно.
Еще создатели MIPS проводят параллель с резиновой лентой: чем сильнее вы растягиваете ее, тем меньше вероятность, что она вернется к первоначальной форме. То же применимо к вращательному воздействию на голову. «Если в мозгу произошло слабое вращательное движение, ничего не случится. Если немного больше – возможно легкое сотрясение, но все будет в порядке. А если воздействие было внушительным – велик риск тяжелой черепно-мозговой травы», – Маркус Сейффарт, руководитель отдела разработки. Такое повреждение может привести к различным последствиям – от плохого самочувствия до паралича части тела.
Кто придумал MIPS?
История MIPS началась в 1995 году, когда Холлдин, в то время аспирант, изучал биомеханику травм головы и шеи. «Я понял, что мозг может скользить внутри черепа в спинномозговой жидкости, и спросил научного руководителя о том, реально ли применить такую же систему в защитном инвентаре. Мы начали работать над идеей и пришли к выводу, что технология обладает хорошим потенциалом для повышения безопасности шлемов», – вспомнил Питер.
Пара исследовала типы ударов, которым подвергаются велосипедные и мотоциклетные шлемы, изучала существующие стандарты испытаний. Оказалось, что тестировщики проверяют только линейное воздействие, не уделяя внимание вращательным силам. В 1996 году возникла идея создания MIPS, а в 2007-м компания создала первый шлем – для конного спорта.
Спустя несколько лет фирма выпустила первый шлем с MIPS на чужой фабрике. Они поняли, что потенциал внедрения технологии будет выше, если сотрудничать со сторонними производителями, а не выпускать собственный инвентарь. По той же бизнес-модели работают Gore-Tex и Polartec, чьи инновации используют многие производители одежды.
Влияет ли лишний слой на размер шлема?
Когда компания только начала внедрять технологию, она устанавливала ее в уже имеющиеся на рынке шлемы. Тогда это влияло на размер: MIPS добавлял слой толщиной 0,5-0,8 миллиметров за счет сокращения свободного пространства для головы. Такого больше не происходит – компания сотрудничает с брендами уже на этапе разработки, интегрируя защитные технологии с самого начала.
Как работает система?
MIPS уделяет много времени тестированию в лаборатории. Такая работа была и остается основным направлением деятельности компании с момента создания – к концу 2021 года число испытаний приблизилось к 50 000. Внутренние исследования показывают, что шлем, оснащенный системой MIPS, приводит к значительному снижению деформации по сравнению с таким же инвентарем без защитной технологии.
MIPS измеряет деформацию с помощью головы манекена, имеющей ту же кинематику, что и человеческая. Искусственные каскадеры используются в разных испытаниях – например, падение со скоростью 6,2 метра в секунду на наклонную поверхность. Тесты записываются на высокоскоростные камеры, это позволяет точно анализировать результаты.
На манекене установлено четыре измерительных прибора, каждый из которых фиксирует воздействие на 1875 точек на поверхности головы. Затем команда тестировщиков обрабатывает полученные данные и проводит пошаговое миллисекундное моделирование – как если бы на месте манекена был реальный человек.
Любой шлем с желтой точкой MIPS был протестирован и соответствует стандартам, предъявляемым компанией к производству экипировки с ее системой. По внутреннему протоколу фирмы, после применения технологии деформация должна снижаться по меньшей мере на 10% в любой точке воздействия на инвентарь.
«Но это минимум. Реальные показатели – от 10,1% до 75%. Наиболее распространенное снижение деформации – где-то в районе 25-30%», – хвалится Сейффарт. Может показаться, что 10% – не так много, но, если учесть, что на кону здоровье и даже жизнь, цифра не выглядит незначительной. Райдер может сделать все от себя зависящее, чтобы обезопаситься, и MIPS в этом помогает.
Компания подчеркивает, что может убедиться в эффективности системы только в лабораторных условиях: каждый шлем уникален, каждое падение уникально, у каждого райдера свои физиологические особенности. Поэтому MIPS никогда не будет уверять, что технология делает любой шлем безопаснее на 30%, хотя с некоторыми моделями так и происходит – на примере лабораторных тестов.
Сторонние испытания.
Компания Virginia Tech протестировала более 130 велосипедных шлемов во многих дисциплинах, и инвентарь, оснащенный MIPS, занял лидирующие места во всех рейтингах – от моделей для шоссейных гонок до защиты под MTB и городские заезды. Шведская страховая компания Folksam сделала аналогичные выводы: из 13 шлемов одобрение получили восемь, пять из которых были оснащены MIPS.
Только вам решать, уделять ли внимание наличию тонкой пластмассовой подкладки при выборе шлема. Можно подумать, что независимые тесты проводились с не слишком показательной выборкой, а вся история с желтым кружком – чистый маркетинг. Но ведущие производители защитной амуниции уже пару десятков лет обращаются к MIPS, чтобы сделать продукцию более безопасной.