"اختراع يا كوتش".. خوذة مبتكرة للوقاية من الارتجاج الدماغي

طوّر باحثون رغوة جديدة خفيفة الوزن مصنوعة من أنابيب الكربون النانوية، وعند استخدامها كبطانة للخوذة، تمتصّ الطاقة الحركية الناتجة عن الاصطدام أفضل بحوالي 30 مرة من البطانات المستخدمة حاليًا في الخوذات العسكرية الأمريكية.
 

وبحسب موقع "newatlas"، يمكن للرغوة أن تمنع أو تقلل بشكل كبير من احتمالية الإصابة بالارتجاج لدى العسكريين والرياضيين.

إصابات الدماغ الرضية

بين الرياضيين والأطباء البيطريين العسكريين، تعد إصابات الدماغ المؤلمة (TBI) أحد الأسباب الرئيسية للإعاقة الدائمة والوفاة، فتشير إحصاءات الإصابات إلى أن غالبية إصابات الدماغ الرضية، التي يعتبر الارتجاج نوعًا فرعيًا منها، ترتبط بتأثيرات مائلة، والتي تعرض الدماغ لمجموعة من قوى الطاقة الحركية الخطية والدورانية وتسبّب قص أنسجة المخ الحساسة.

لذلك وجد الباحثون الأمريكيون، أن لتحسين فعاليتها، يجب وجود مادة بطانة تحد من كليهما في الخوذات التي يرتديها الأفراد العسكريون والرياضيون.
 

وطور الباحثون من جامعة ويسكونسن ماديسون، مادة رغوية جديدة خفيفة الوزن لاستخدامها كبطانة للخوذة.

وقال راماثاسان ثيفاماران، الباحث بالدراسة "تظهر هذه المادة وعودا كبيرًا لتمكين خوذات جديدة أفضل بشكل كبير في منع الارتجاج".

رغاوي أنابيب الكربون

بالنسبة للدراسة الحالية، اعتمد ثيفاماران على أبحاثه السابقة حول رغاوي أنابيب الكربون النانوية (VACNT) المصفوفة رأسيًا - طبقات مرتبة بعناية من أسطوانات الكربون بسمك ذرة واحدة- وقدراتها الاستثنائية على امتصاص الصدمات.
 

تحاول الخوذات الحالية تقليل الحركة الدورانية من خلال السماح بحركة انزلاقية بين رأس مرتديها والخوذة أثناء الاصطدام.

ومع ذلك، يقول الباحثون إن هذه الحركة لا تبدد الطاقة في القص ويمكن أن تتكدس عند ضغطها بشدة بعد الضربة، وبدلاً من ذلك، لا تعتمد الرغوة الجديدة على طبقات منزلقة.

تتكشف أبازيم الضغط المشكلة بالكامل، مما يتيح لرغوة VACNT استيعاب سلالات القص الكبيرة قبل العودة إلى الحالة الأولية القريبة عند إزالة الحمل.

رغوة VACNT

ووجد الباحثون أنه عند الضغط المسبق بنسبة 25%، أظهرت الرغوة تبديدًا للطاقة أعلى بنحو 30 مرة في القص - ما يصل إلى 50% من إجهاد القص - مقارنة بالرغاوي المرنة القائمة على البولي يوريثان ذات الكثافة المماثلة.

وقال الباحثون "هذه الخصائص تجعل رغاوي VACNT مناسبة للغاية كمواد بطانة للخوذات الواقية الحديثة التي تهدف إلى منع إصابات الدماغ الرضية ليس فقط من خلال تخفيف الصدمة الطبيعية ولكن أيضًا إدارة الطاقة الحركية الدورانية الناتجة عن التأثيرات المائلة".

سبق للباحثين أن أظهروا التوصيل الحراري المتميز لرغوة VACNT وانتشارها، مما سيمكن بطانة الخوذة المصنوعة من الرغوة من البقاء باردة في البيئات الحارة، بالإضافة إلى استخدامها في الخوذات، يمكن استخدام رغوة VACNT في التغليف والأنظمة الإلكترونية لمنع الصدمات والحفاظ على برودة الأجهزة الإلكترونية.