数字化电磁脉冲式主动颈椎保护装置的制作方法

本实用新型涉及高速载具安全防护结构，尤其是一种有效保护颈椎、降低受伤程度、降低交通事故死亡率的数字化电磁脉冲式主动颈椎保护装置。

背景技术：

随着人类活动空间的拓展，对速度和交通的追求导致各种高速运动载体，比如汽车、火车、高速舰艇、航空母舰舰载机等，快速发展。由此也产生了巨大的负面效应。全世界每年因交通事故导致约120万人死亡，直接经济损伤5180亿美元。2004年，我国汽车交通事故总数为567753起，造成99217人死亡，451810人受伤，直接财产损失27.7亿元。在道路碰撞事故中，死亡事故73%为前碰撞，致伤部位78.2%集中于颈部，尤其以牵张-屈曲损伤为最多见。

在前碰撞过程中，高速运动载体的速度发生极大的变化，而乘员的头颈部由于惯性作用，相对于胸部有较大的复杂运动，在不同的运动方式下，颈部不同部位的结构达到其承受极限，从而导致不同程度的损伤，主要有：

（1）剪切损伤。在正面碰撞过程中，当胸部发生减速运动时，头部受惯性力继续保持匀速直线运动，胸部收到安全带拉力后进行减速运动。头部在惯性力作用下对颈部施加一个向前的拉力，胸部在安全带的作用下对颈部施加一个向后的拉力，当颈部所受拉力达到极限时，寰枕关节就会发生分离，这意味着韧带和其他软组织被撕裂。这类碰撞事故中乘员颈部由于受到剪切力超过了耐受限度会导致关节分离和骨折等伤害。

（2）拉伸损伤。在正面碰撞过程中，轴向压缩力不存在，颈部受力主要为轴向拉伸力。在碰撞后颈部发生前屈变形，颈椎直立，下颈椎开始伸长，逐渐造成上颈椎伸长，整个颈椎成“S”型曲线。

（3）弯曲损伤。弯曲损伤表现为正向弯曲和侧向弯曲。正向弯曲表现为当碰撞发生后头部带动颈部向前减速并向下扑运动。当颈部所受弯矩达到了耐受极限后会造成颈椎脱臼、肌肉拉伤等伤害。侧向弯曲表现为作用在头部的作用力或者惯性力显著地偏离中心矢状面，颈部将受到随同轴向载荷和剪切力作用而侧向弯曲。这类弯曲的损伤表现为椎体的侧向楔形骨折和椎骨侧后部的骨折。

由此可见，防止正面碰撞所造成的伤害最为重要。目前针对正面碰撞的防护措施主要为安全带和安全气囊，但是二者均具有不足。

安全带。安全带通过限制躯干前移而防止胸腹部碰撞，能够有效降低死亡率。但是也正是由于安全带在前碰撞中限制了躯干前移，而头部由于惯性力的作用保持前移，二者的相对位移导致颈部损伤的发生。

安全气囊。安全气囊作为重要的被动安全措施越来越多的应用于汽车上。其作用原理是通过感应运动载体的加速度变化而启动气囊点火装置，通过燃烧固态燃料而充填气囊。在发生正面碰撞、上身快速前移时与气囊接触而缓冲撞击力，避免其受到方向盘、前风挡等硬性部件的伤害。但是由于价格昂贵，普通车辆难以安装多个气囊而对乘员起到完善的保护作用。而在火车、快速舰艇、航母舰载机等快速运动载体上一般未安装安全气囊。另外，气囊压力巨大，点火时间存在延迟，在前碰撞等急减速情况下导致头颈部损伤在接触气囊已经发生，或者乘员，尤其是未成年乘员受到气囊冲击而受伤。

设计一种专用于高速载具的颈椎保护装置是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种有效保护颈椎、降低受伤程度、降低交通事故死亡率的数字化电磁脉冲式主动颈椎保护装置。

为实现上述目的而采用的技术方案是这样的，即一种数字化电磁脉冲式主动颈椎保护装置；其中：包括头盔、固定在头盔上的金属板，该金属板位于头盔的后部；固定在高速载具的座椅上部的电磁铁，该电磁铁通过导线与高速载具的中控系统的PLC控制片连接；

所述头盔和/或高速载具的座椅上设置有加速度传感器，该加速度传感器将高速载具的加速度反馈给中控系统的PLC控制片，该PLC控制片控制电磁铁通电与否；

所述PLC控制片与电磁铁之间的导线上设置有手动开关。

本实用新型由于上述结构而具有的优点是：在交通事故中有效保护了颈椎、降低了受伤程度、降低了交通事故死亡率。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构简化示意图。

图3为本实用新型使用状态的结构示意图。

图4为图3中头盔与电磁铁位置处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

参见附图1至4，图中的数字化电磁脉冲式主动颈椎保护装置；其特征在于：包括头盔1、固定在头盔1上的金属板2，该金属板2位于头盔1的后部；固定在高速载具的座椅3上部的电磁铁4，该电磁铁4通过导线与高速载具的中控系统的PLC控制片5连接；

所述头盔1和/或高速载具的座椅3上设置有加速度传感器6，该加速度传感器6将高速载具的加速度反馈给中控系统的PLC控制片5，该PLC控制片5控制电磁铁4通电与否；

所述PLC控制片5与电磁铁4之间的导线上设置有手动开关7。手动开关7可以设置在高速载具的中控面板上，手动开关7与高速载具的中控系统连接。

为便于增强使用者的使用舒适度和美观性，上述实施例中，优选地：所述头盔1由钛合金制成，该头盔的壳体内具有内腔，金属板2固定在所述内腔中。金属板2内嵌在头盔1内，除了使头盔外观更为美观外，还可以对金属板2本身起到较好的保护作用，避免金属板2锈蚀。

为避免头盔1与电磁铁4发生刚性碰撞，延长头盔和电磁铁使用寿命，上述实施例中，优选地：所述内腔中填充有缓冲层8，该缓冲层8将金属板2包裹，所述缓冲层由海绵或棉花中的一种或两种组合构成。

为便于批量制造，进一步增强使用者的使用舒适度和美观性上述实施例中，优选地：所述电磁铁4位于缓冲垫9中，该缓冲垫9外固定有固定带10，使用时，所述固定带10固定在高速载具的座椅的头枕11内或固定在高速载具的座椅的头枕11正面位置处。

为避免头盔与电磁铁发生刚性碰撞，更进一步延长头盔1和电磁铁4使用寿命上述实施例中，优选地：所述缓冲垫9又包括袋体，填充在袋体中的由海绵或棉花中的一种或两种组合构成的填充物12；所述电磁铁4位于填充物12中。

上述实施例中，所述各部件均采用市场销售产品。所述中控系统的PLC控制片5的PLC【PLC为ProgrammableLogicController的缩写】控制片为市场销售的单片机。

显然，上述所有实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型所述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范畴。

综上所述，由于上述结构，在交通事故中有效保护了颈椎、降低了受伤程度、降低了交通事故死亡率。