Vieno iš aukščiausių Klemsono universiteto pastatų, Newman Hall, gale yra didelė langais išklota laboratorija, užpildyta mašinomis, kurios atrodo taip, lyg būtų ištrauktos tiesiai iš daktaro Džekilo laboratorijos.
Ant vienos sienos prie lubų pritvirtintas trauklių ir laidų įtaisas laukia, kol numes daiktus ir išmatuoja smūgį; kambario viduryje milžiniškas metalinis pagrindas amžinai drebia dėžių padėklą; kitoje kambario pusėje stovi kažkas, kas atrodo kaip milžiniškas riešutų trapumas, pakankamai didelis, kad būtų galima susmulkinti nedidelį automobilį, tačiau labiausiai viduramžius primenanti zona yra rytinėje kambario pusėje esanti įlanka, pilna mašinų, skirtų daužyti galvas.
Tai Clemson Headgear Impact Performance (CHIP) laboratorija, kurioje bioinžinerijos profesorius Johnas DesJardinsas ir maisto, mitybos ir pakavimo mokslų docentas Gregas Battas praleido beveik dešimtmetį ieškodami geresnio būdo išbandyti sportinio šalmo veido apsaugos.
DesJardinsas sako, kad veido apsaugos veikimas ir tai, kaip tai veikia šalmo veikimą, yra nepakankamai ištirtas, todėl jis ir Battas sukūrė CHIP laboratoriją.
„Veido kaukė jungiasi prie šalmo, o ta jungtis yra prastai ištirta“, – aiškino jis ramią vasaros dieną miestelyje lankydamasis CHIP laboratorijoje.
„Kaip kaukės standumas įtakoja jūsų patiriamą smūgį? Kai ji atsitrenkia, ji išsiskleidžia; kai tai daro, šalmas ant galvos tampa platesnis, todėl jis nuskrenda. Tai visiškai pakeičia kaukės dinamiką. Šalmas yra daug nežinomųjų, todėl nusprendėme įsikišti ir perkelti tas problemas į akademinį pasaulį.
DesJardinsas sako, kad projektas iš pradžių prasidėjo skambinant Klemsono absolventui Jay Elmore'ui, Green Gridiron Pendleton savininkui, kuris yra pagrindinis veido kaukių kondicionierius, skirtas aukščiausio lygio NFL, CFL, XFL, NCAA, pusiau profesionalių, vidurinių mokyklų ir jaunimo organizacijų programoms. .
„Jis turėjo šią mašiną savo įstaigoje Pendletone ir turėjo problemų dėl inžinerijos, kad ją atnaujintų, atliktų bandymus ir surastų žmogų, kvalifikuotą ja valdyti, kuris būtų pakankamai įperkamas, kad galėtų tęsti verslą“, – aiškina DesJardinsas. „Jis pasakė: „Prašau, imk! ir padovanojo mums aparatą mainais už tai, kad mes keletą metų atlikome nemokamus bandymus.
Battas teigia, kad CHIP Lab kasmet išbando daugiau nei 1000 kaukių kaip nuolatinė testavimo paslauga.
„Kaukės sukurtos taip, kad apsaugotų nuo akių sužalojimų, nosies sužalojimų, pirštų, patenkančių pro kaukę, ir t. t.“, – sako Battas ir pažymi, kad šalyje yra apie tuziną laboratorijų, kurios atlieka tokius tyrimus, tačiau CHIP laboratorija yra unikali.
„Studentai čia veda šou. Jie atlieka visus bandymus ir renka duomenis, yra įvairių studijų sričių: bioinžinerijos, pakavimo mokslų, poros mechanikos inžinierių ir šiuo metu netgi turime fizikos specialybę.”
Paklaustas, kaip dažnai sugenda veido kaukės, Battas atsakė, kad tai dažniau, nei galima pagalvoti.
„Tai puikus klausimas. Mes gauname dalį šios informacijos iš „Clemson Football” įrangos vadovo Nicko Yarido. Jis duoda mums savo sugadintas kaukes. Galime turėti tuziną su puse pavasario treniruotės, kurios nepraeina jo testas“.
„Gera komanda kiekvienais metais pakeis visas savo kaukes, kad nereikėtų jaudintis dėl galimos nesėkmės, bet dėl to atsiranda atliekų“, – sako DesJardinsas. „Be to, daugelis kaukių yra per daug pagamintos. Mes taip pat žiūrime į tai. Kodėl norėtumėte dėvėti kažką sunkesnio, kai galite dėvėti ką nors lengvesnio ir sumažinti atliekų kiekį?”
Originalus Elmore dovanotas aparatas yra menkai atrodantis prietaisas, kuris ant metalinės plokštės numeta pasvertą žmogaus manekeno galvą, pritvirtintą prie giljotiną primenančio peiliuko.
„Tai senos mokyklos ir labai žemų technologijų“, – sako DesJardins. „Ir tai yra destruktyvus testas, o tai yra apgailėtinas aspektas. Akselerometrai matuoja smūgį, kuris neturėtų pasiekti tam tikros ribos, o veido kaukė neturi deformuotis ar įsiskverbti į veido sritį tiek, kad sumuštų nosį. Šis testas skirtas mums tai suprasti, bet mes nustatėme, kad jis tikrai pasenęs.
DesJardinsas ir Battas nusprendė išrasti geresnį, neardomąjį būdą gauti tuos pačius duomenis.
Jie paprašė dotacijos pinigų ir gavo pneumatinį smūginį aviną, kuris gali daug tikroviškiau daužyti netikras galvas.
„NFL galioja smūgio standartai visoms skirtingoms galvos krypčių ir skirtingų greičių bei skirtingoms žaidėjų pozicijoms“, – sako DesJardinsas, paimdamas vieną iš mašinoje naudojamų plastikinių ir metalinių galvučių. „Tai sveria tiek, kiek žmogaus galva – apie 12 svarų. Galite pasukti galvą ir kaklą į skirtingas pozicijas ir kampus, taip pat yra akselerometrai, kurie matuoja smūgį.”
DesJardinsas rodo į didelę statinę, pritvirtintą vyriais vienoje mašinos pusėje: „Ir kad būtų labai smagu, galite pasukti šį čiulptuką aukštyn ir jis šaudo ritulius!”
Naudodami duomenis, surinktus išdaužant tūkstančius veido kaukių su naujuoju avinu, Battas ir Desjardinsas susivienijo su tuometiniu mokslų daktaru. studentas Alexas Bina, dabar Clemsono universiteto futbolo programos taikomųjų mokslų direktorius, išrado naują testavimo metodą, kuris gali tiksliai spausti veido kaukę ir išmatuoti jos stiprumą jos nesunaikindamas. Jie užpatentavo šią techniką 2022 m.
„Pagalvojome: „Ką tu bandai gauti iš šio testo?“ – sako DesJardins. „Tikrai, reikia paimti veido kaukę ir išsiaiškinti, kokia ji tvirta ir standi. Mes sugalvojome naują metodą: suspaudimo testą, kuris šiek tiek suspaudžia kaukę – maždaug penkis milimetrus, kad nustatytų jos stiprumą. reikia įsidėti šalmus ir veido kaukes, o tai nėra pigu.
CURF, kuri yra Clemson technologijų perdavimo ir inovacijų biuras, pateikė patentą ir jį gavo (JAV patentas Nr. 11 357 281). CURF taip pat neseniai skyrė DesJardins ir Batt Technologijų brandinimo stipendiją, kad pagamintų stalinį bandymo įrenginį, kurį jie galėtų parduoti.
„Tai išgalvoti žodžiai: „Tu pagalvojai, dabar tu turi tai padaryti“, – juokiasi DesJardinsas.
Tikimasi, kad dėl ilgalaikės duomenų, surinktų iš jų išradimo, įtakos sportas taps saugesnis visiems – nuo vaikų, žaidžiančių futbolą, iki profesionalių futbolo ir ledo ritulio žaidėjų.
„Clemson universitetas didžiuojasi remdamas transliacinius tyrimus, o CHIP laboratorija įkūnija tokį įsipareigojimą“, – sako Bina.
„Manau, kad esu palaimintas, nes nedaug absolventų gali dirbti su daugiadalykiu projektu akademinės bendruomenės ir pramonės sąsajoje.
„Sujungus pakavimo mokslo ir bioinžinerijos principus su pramonės poreikiais ir technologijų perdavimo palaikymu per CURF, Dr. DesJardins ir Dr. Batt leido man išnaudoti visas savo išsilavinimo galimybes, kuriant naujovišką gyvenimą keičiančią technologiją sportui, kurį visi mėgstame.
Ir jie nesibaigia su veido kaukėmis. Batt ir DesJardins jau planuoja išplėsti savo tyrimus žemiau kaklo ir krūtinės apsaugos sportininkams.
„Ką tik gavome dotaciją tirti commotio cordis – retą širdies ritmo sutrikimą, atsirandantį dėl smūgio į sritį tiesiai virš širdies kritiniu širdies plakimo ciklo momentu“, – sako Battas. „Buffalo Bills saugas Damaras Hamlinas, žinoma, griuvo nuo jo per pirmadienio vakaro futbolo rungtynes 2023 m.
DesJardinsas sako, kad ką tik įsigijo naują instrumentinį liemenį, galintį fiksuoti smūgio jėgą į krūtinę.
„Krūtinės apsauga, švelniai tariant, yra svarbus dalykas, todėl mes to imsimės toliau.