Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

¿Imaginas poder disfrutar de tus jornadas de esquí sin preocuparte por posibles lesiones en el cuello? Gracias a un novedoso dispositivo experimental, esto podría hacerse realidad en un futuro cercano. La seguridad del esquiador es una preocupación constante, y ahora expertos en ingeniería han desarrollado un sistema innovador que busca prevenir lesiones en el cuello al caerse o tener un accidente durante la práctica de este deporte de invierno. En este artículo, descubriremos más sobre este dispositivo revolucionario y cómo podría cambiar el mundo del esquí para siempre. ¡No te lo pierdas!


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

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Nota: Este artículo fue escrito por estudiantes de Ingenierías Biomédicas de la Virginia Commonwealth University, Estados Unidos. Asesor(es) de la facultad: Michael J. McClure, Ph.D. Thea Pepperl, Ph.D. Laleh Golshahi, Ph.D. Patrocinador: FlexRod Mentor: Howard Peace

Los esquiadores son propensos a sufrir lesiones debido a la naturaleza de su deporte. Especialmente para principiantes y expertos. Las lesiones de cuello son una de las lesiones más comunes. Las lesiones agudas del cuello suelen provocar dolor crónico. Actualmente, los cascos son la única fuente de protección para los esquiadores en caso de problemas en la cabeza.

Sin embargo, el casco, en su estado actual, no ofrece mucha protección para el cuello. Dejando el cuello como la principal fuente de absorción de la energía creada en el impacto.

FlexRod es un dispositivo pendiente de patente que incorpora un fluido espesante destinado a reducir el movimiento del cuello y prevenir lesiones por compresión en el deporte al proporcionar un efecto de amortiguación de la fuerza.


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Descargo de responsabilidad médica: La información y otros contenidos proporcionados en este artículo, o en cualquier material vinculado, no pretenden ni deben interpretarse como asesoramiento médico, ni la información sustituye la experiencia o el tratamiento médico profesional.

Un fluido espesante por corte es un fluido no newtoniano que exhibe una mayor viscosidad en respuesta a una mayor velocidad de corte, como un impacto repentino. Nuestra hipótesis es que un impacto en el casco impulsa un conjunto de placa y varilla hacia un recipiente lleno con el fluido espesante que aumenta la viscosidad en el momento del impacto y absorbe la fuerza a través del desplazamiento del fluido por la placa y varilla.

Este efecto de transferencia de fuerza conduce a una reducción del impulso al cuello y, por lo tanto, reduce la posibilidad de lesiones en el cuello y la columna. Lo que también puede reducir la posibilidad de sufrir una conmoción cerebral. Esta novedosa tecnología explora el uso de fluido espesante por cizallamiento a granel para amortiguar el impacto, una idea que hasta ahora no se ha implementado en la industria de las ciencias de materiales.

Ambientalmente


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

El diseño propuesto utiliza materiales comúnmente disponibles como acero inoxidable, fibra de carbono, gel de sílice y polietilenglicol. Actualmente se requieren algunas soldaduras y mecanizado para producir nuestro diseño. Nuestro producto utiliza sílice pirógena que se usa comúnmente en pasta de dientes y cosméticos como material abrasivo, como agente espesante y como desecante.

Polietilenglicol Se utiliza comúnmente para productos industriales, químicos y médicos y es biológicamente inerte. Estos materiales no son perjudiciales para el medio ambiente en pequeñas cantidades, pero se debe tener especial cuidado si el diseño se va a producir en masa para eliminarlo adecuadamente y tratarlo como residuo industrial, ya que grandes cantidades de sílice o polietilenglicol que ingresan a los cursos de agua podrían provocar efectos no deseados.

Para eliminar adecuadamente las sustancias, las unidades desechadas del diseño se pueden reciclar de nuevo al fabricante. – un pequeño incentivo financiero para devolver las unidades aumentaría la probabilidad de una devolución y eliminación adecuadas.

Pautas generales del consumidor para el manejo. sílice y polietilenglicol es diluirlos antes de liberarlos al medio ambiente. Esto sugiere que el producto mantendrá los estándares de calidad del agua, ya que estas unidades no están diseñadas para eliminarse en masa, sino que deben permanecer activas durante el tiempo suficiente para que cantidades insignificantes de las sustancias descritas entren en los cursos de agua a la vez.

Se debe tener cuidado con la sílice pirógena, ya que la inhalación del polvo durante períodos prolongados puede causar silicosis, pero las precauciones de seguridad adecuadas lo mitigan. El diseño no afecta negativamente ni mejora la calidad del aire ambiental más allá del área inmediata de su producción.

Social


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello
Foto por stefan m bajo CC BY-ND 2.0

Dado que el propósito declarado de nuestro producto es reducir las lesiones en el cuello, está diseñado explícitamente para proteger y mantener la salud humana. Los EPP para reducir las lesiones en el cuello entre los trabajadores de la construcción y los atletas, como los esquiadores, son especialmente buscados, lo que significa que nuestro producto puede diseñarse específicamente para proteger la salud humana en estas profesiones.

Además de ayudar directamente a los usuarios del producto, nuestro desarrollo de productos ha sido transparente con el objetivo de brindar a las partes interesadas información interesante sobre cómo funciona el producto.

Una vez que se complete el desarrollo del producto, tenemos la intención de hacer que todos los documentos relevantes para el desarrollo, especialmente aquellos relacionados con la función de los componentes de fluidos no newtonianos, estén disponibles para respaldar la confianza de las partes interesadas en el producto.

La forma más eficiente de lograr esto es mediante una presentación a las partes interesadas que contenga documentación consolidada sobre el desarrollo, las pruebas y el funcionamiento del producto para garantizar la transparencia y promover la participación de los accionistas.

Conclusión clave: Nuestro producto está diseñado explícitamente para proteger la salud humana y, por lo tanto, tiene el potencial de fortalecer las relaciones comunitarias entre sus usuarios.


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Esta afirmación es especialmente cierta en aplicaciones de esquí porque este producto puede aliviar el temor entre los nuevos esquiadores de que una mala práctica pueda provocar lesiones a ellos mismos o a sus seres queridos.

Esto no quiere decir que nuestro producto conduzca a negligencia al esquiar, sino que proporciona una medida de seguridad adicional como EPP para reducir las lesiones en el cuello y, por lo tanto, tiene el potencial de fortalecer las relaciones comunitarias a través de una mayor confianza mutua.

Finalmente, nuestro producto será accesible para todos independientemente de las características individuales ya que su diseño permite acoplarlo a cualquier casco, independientemente de las dimensiones físicas del usuario.

Gobernancia


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Dado que la función principal de nuestro producto será servir como PPE para los trabajadores de la construcción, los estándares regulatorios desempeñarán un papel importante en la forma en que se vende e implementa el producto en los lugares de trabajo de la construcción.

Actualmente, el propietario de FlexRod planea presionar para que OSHA exija su sistema PPE como complemento a los cascos como medio para reducir las lesiones en el cuello, suponiendo que nuestro producto pueda producir datos suficientemente atractivos sobre la reducción de la fuerza de impacto.

OSHA Por lo tanto, es una institución crítica al considerar la implementación de nuestro dispositivo, ya que deberá cumplir con las regulaciones OSHA existentes y potencialmente presentar nuevas regulaciones con el objetivo de mejorar la seguridad y las ventas de dispositivos.

Además, el dispositivo deberá montarse en los cascos existentes de tal manera que los cascos sigan cumpliendo con las regulaciones de OSHA, y el soporte trasero utilizado para montar el recipiente de varilla flexible no pueda interferir con otras formas de PPE regulados.

Nombre del artículo: Desarrollo de protección para el cuello y propuesta del estándar de la Asociación para motociclistas

Notas:

  • A pesar de artículo trata sobre probar cascos de motocicleta, tiene buena información sobre la anatomía y las lesiones del cuello y formas de probar la efectividad del casco y la protección del cuello.
  • Los motociclistas usan collarines para restringir la aceleración de la cabeza de manera controlada y, por lo tanto, reducir las fuerzas de flexión de la columna cervical y limitar los movimientos de compresión/hiperflexión/hiperextensión… ¿podría ser esto algo que podamos intentar incorporar en nuestro diseño?

Nombre del artículo: Evaluación de métricas de lesión cerebral cinemática para predecir respuestas a tensiones en diversas condiciones de impacto automotriz


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Notas:

En este estudio, se compararon 15 métricas cinemáticas con los resultados de tensión cerebral predichos por el modelo FE a partir de simulaciones que utilizaron una amplia gama de impactos en la cabeza tomados de diferentes modos de choque automovilístico.

El rendimiento relativo de cada métrica cinemática se evaluó basándose en correlaciones con dos predictores de lesión cerebral basados ​​en la deformación, MPS (deformación principal máxima) y CSDM (medida de daño por deformación acumulativa). BrIC (Criterio de lesión cerebral) fue el que mejor se correlacionó en general con MPS, mientras que RVCI (Índice de cambio de velocidad de rotación) se correlacionó ligeramente mejor con CSDM.

  • BrIC se formula utilizando las magnitudes máximas de los tres componentes de velocidad angular de la cabeza ortogonal donde x icr son valores críticos direccionalmente dependientes que se determinaron utilizando el modelado FE.

Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello
  • RVCI se formuló asumiendo que la tensión del tejido cerebral era análoga a la deformación de un modelo simple de masa de resorte donde Ri son factores de ponderación alrededor de cada eje ortogonal determinados utilizando un modelo FE de la cabeza. Se utilizó una restricción de duración de t 2 – t 1 £ 10 ms ya que resultó en la correlación más alta entre las tensiones RVCI y FE para simulaciones de choques de ocupantes y peatones.

Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

BrIC y RVCI tienen sus limitaciones:

  • Para los eventos de impacto de peatones, que tuvieron velocidades angulares de la cabeza de mayor duración que los otros tres modos de choque, BrIC no se correlacionó bien con MPS y CSDM. Un estudio paramétrico previo que utilizó SIMon demostró que para una magnitud determinada de velocidad angular de la cabeza, la tensión cerebral disminuía a medida que la duración del pulso de velocidad aumentaba más allá de 50 ms. Por lo tanto, los valores críticos de velocidad angular de BrIC son demasiado bajos para impactos que exceden los 50 ms de duración, y BrIC sobreestimaría la cantidad de deformación cerebral en estos casos… ¿se considerarían nuestros incidentes de choque de larga duración?
  • Para los impactos en la cabeza de menor duración, principalmente los generados por el impacto del péndulo, el RVCI no se correlacionó tan bien como el BrIC (y por lo tanto, el BrIC fue en general una métrica más predictiva).

Validación y Verificación

Para nuestras pruebas de reometría, realizamos análisis a velocidades de corte crecientes en intervalos de tres segundos para determinar si nuestro fluido no es newtoniano. Los fluidos no newtonianos tienen una «zona Ricitos de Oro» donde el fluido se adelgaza por corte a RPM más bajas y alcanza un potencial de espesamiento por corte en dicha zona.

El reómetro que estábamos usando no pudo alcanzar RPM lo suficientemente altas como para alcanzar el espesamiento por corte, pero sí muestra evidencia de adelgazamiento por corte, lo que indica que el fluido en realidad no es newtoniano (Figura 5).


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello
Figura 5. Datos del reómetro
Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Contamos con un prototipo funcional y estamos en el desarrollo de un producto comercializable. Como puede ver en la imagen de la izquierda, el recipiente está conectado a un arnés para el hombro, con una varilla que sobresale del casco hasta el recipiente.

Este prototipo no es el aspecto que tendrá el producto final, esto es lo que usamos como prueba de concepto.

Este prototipo estaba hecho de un bote y una varilla de fibra de carbono, todo el conjunto pesaba menos de una libra y en realidad funcionó excepcionalmente bien, aunque todavía no es un producto comercializable.


Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

Sabemos que los esquiadores y practicantes de snowboard tienden a caerse de espaldas con frecuencia y el producto estará diseñado ergonómicamente para este deporte.

Con los diseños que se están probando actualmente, ¿es este producto algo que el mundo del esquí quiere? Nuestra próxima temporada de esquí parece ser una pista más segura.

Si está interesado en este producto, envíe un correo electrónico a los autores. Dado que somos una universidad, solo podemos continuar con el producto si nuestros inversores ven que hay un mercado para nuestro FlexRod. Para consultas contactar a: [email protected]

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Seguridad del esquiador: dispositivo experimental para prevenir lesiones en el cuello

El esquí es un deporte emocionante y lleno de adrenalina, pero también conlleva ciertos riesgos. Una de las lesiones más comunes en los esquiadores es el daño en el cuello, causado por caídas o impactos bruscos durante las actividades en la nieve. Afortunadamente, se están llevando a cabo investigaciones para reducir estos riesgos y mejorar la seguridad de los aficionados a este deporte de invierno.

Un nuevo dispositivo experimental

En los últimos años, se ha desarrollado un dispositivo experimental diseñado específicamente para prevenir lesiones en el cuello de los esquiadores. Este dispositivo utiliza una combinación de sensores y tecnología inteligente para detectar movimientos peligrosos y brinda una protección adicional al cuello en caso de una caída o impacto.

El dispositivo experimental se coloca alrededor del cuello del esquiador y se ajusta de manera cómoda y segura. Durante la actividad en la nieve, los sensores monitorean constantemente los movimientos del esquiador y alertan al dispositivo si se detecta un movimiento o posición que podría causar una lesión en el cuello.

¿Cómo funciona?

El dispositivo experimental utiliza algoritmos avanzados para analizar los datos recopilados por los sensores y determinar si existe un riesgo real de lesión en el cuello. Si se detecta un movimiento brusco o una caída, el dispositivo se activa y despliega una estructura de protección que absorbe el impacto y reduce la posibilidad de daño en el cuello.

Es importante tener en cuenta que este dispositivo aún se encuentra en etapas experimentales y no está ampliamente disponible en el mercado. Sin embargo, los resultados hasta el momento son prometedores y podrían significar un gran avance en términos de seguridad para los esquiadores.

Futuro de la seguridad en el esquí

Los avances tecnológicos en el ámbito del esquí están cambiando nuestro enfoque hacia la seguridad de los deportistas. Además del dispositivo experimental mencionado anteriormente, existen otras investigaciones en curso para desarrollar equipos y técnicas que reduzcan aún más el riesgo de lesiones en el cuello durante la práctica del esquí.

La seguridad del esquiador es una preocupación primordial para quienes aman este deporte. Con la continua investigación y desarrollo en el campo de la seguridad en el esquí, los esquiadores pueden esperar disfrutar de un deporte más seguro y protegido en el futuro.

Referencias externas:

  1. https://www.skimag.com/gear/the-latest-in-helmet-and-safety-technology-for-skiers
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5010604/

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