Monitoraggio degli impatti alla testa con una fascia intelligente

Dalla nostra partecipazione al programma PANTHER alla progettazione e all’utilizzo di un banco di prova unico nel suo genere, dedicato all’analisi degli impatti rotazionali sui portatori di casco, gli ingegneri del Team Wendy sono sempre stati all’avanguardia nella ricerca e nello sviluppo.

Nell’ambito del programma PANTHER, un gruppo di ricerca composto da ingegneri del Team Wendy e da partner universitari dell’Università del Wisconsin-Madison e della Brown University ha pubblicato un articolo sull’Institute of Electrical and Electronic Engineers riguardante una nuova tecnologia indossabile utilizzata per raccogliere dati in tempo reale sulle persone che indossano il casco. L’articolo è accessibile solo tramite abbonamento, ma di seguito è riportata una panoramica generale dell’importante lavoro svolto per aiutare a comprendere e ridurre al minimo le lesioni cerebrali traumatiche. 

Fascia da testa indossabile e leggera con componenti elettronici ibridi flessibili per il monitoraggio della cinematica della testa e il rilevamento del rischio di trauma cranico lieve

Le lesioni cerebrali traumatiche lievi (mTBI), come le commozioni cerebrali, rappresentano un grave problema sanitario, soprattutto in ambito sportivo e militare. Queste lesioni sono spesso causate da forze ad alto impatto e possono portare a gravi problemi di salute a lungo termine. Per far fronte a questa situazione, i ricercatori hanno sviluppato una nuova fascia per la testa leggera, dotata di sensori avanzati in grado di monitorare i movimenti della testa e rilevare potenziali lesioni cerebrali in tempo reale.

Il sistema di fascia

La fascia integra otto minuscoli sensori chiamati accelerometri triassiali, che misurano l’accelerazione della testa in tre direzioni. Questi sensori sono disposti secondo una configurazione speciale per rilevare con precisione i movimenti della testa durante gli impatti. Il sistema utilizza un algoritmo esclusivo che si basa esclusivamente su questi accelerometri, eliminando la necessità di sensori aggiuntivi come i giroscopi. Ciò rende la fascia più efficiente dal punto di vista energetico e più comoda da indossare.

Come funziona

Quando la fascia rileva un impatto, inizia a registrare dati a una frequenza di 1600 volte al secondo. Questi dati dettagliati aiutano a comprendere la gravità e la direzione dell’impatto. Il design della fascia garantisce la misurazione accurata sia degli impatti di lieve entità che di quelli più violenti, rendendola adatta a vari scenari ad alto impatto, come gli scontri sportivi o le esercitazioni militari.

Test e convalida

I ricercatori hanno testato la fascia su una testa artificiale progettata per riprodurre i movimenti della testa umana. Hanno sottoposto la testa artificiale a urti provenienti da diverse direzioni e con livelli di forza variabili. I risultati hanno dimostrato che le misurazioni effettuate dalla fascia erano estremamente accurate e coerenti, corrispondendo fedelmente ai dati rilevati dai sensori di riferimento. Questa validazione conferma l'affidabilità della fascia in condizioni reali.

Significato

Questo innovativo sistema a fascia funge da “prova di fattibilità” per un pacchetto di sensori leggero e indossabile in grado di monitorare con precisione e in tempo reale gli impatti alla testa. Può essere utilizzato nei caschi sportivi o nell’equipaggiamento militare per fornire un feedback immediato su potenziali lesioni cerebrali, contribuendo a prevenire danni a lungo termine. Il design leggero e flessibile della fascia la rende comoda da indossare, favorendone l’adozione in varie attività ad alto impatto.

Lavori futuri

Sebbene i test attuali siano stati condotti in condizioni di laboratorio controllate, le ricerche future si concentreranno su prove in condizioni reali con partecipanti umani. Ciò contribuirà a perfezionare le prestazioni della fascia e a garantirne l'efficacia in scenari pratici, come ad esempio sui campi sportivi o nelle operazioni militari.

Questa nuova tecnologia per le fasce protettive rappresenta un significativo passo avanti nella protezione delle persone dai pericoli derivanti dagli urti alla testa. Fornendo dati accurati e in tempo reale sui movimenti della testa, ha il potenziale di migliorare la sicurezza negli ambienti sportivi e militari, riducendo in ultima analisi il rischio di lesioni cerebrali.