与自行车相关的头部损伤不可避免地始于 1817 年德国男爵 Karl von Drais 发明 Laufmaschine(德语中的“跑步机”)。
法国人 Pierrie Michaux 在 1860 年代初期引入的踏板不仅加快了自行车的速度,而且还可能提高了与头部相关的伤害率。多年来,这些伤害的严重程度稳步增加,早期的自行车俱乐部在很大程度上促成了道路铺设的速度,这见证了自行车头盔的诞生,尽管不是我们熟悉的形式。第一款自行车头盔是由 Sola 植物的软心材木髓制成的。幸运的是,时代从那里开始迅速发展,到 1900 年代初期,赛车手开始使用由带衬垫的皮革条制成的头盔。皮头盔从一个简单的围绕骑自行车者头部的皮环演变为一个环,由许多前后排列在骑自行车者头上的皮条作为补充。不出所料,这些头盔被证明是无效的,并且经常因汗水而腐烂。
头部受伤继续被证明是有问题的,1970 年美国引入了新的安全标准。当时市场上的自行车头盔都无法满足这些新标准,因此立法开始推动我们所知的现代头盔的创新。 Bell Bicycles Inc. 是头盔技术的推动者之一,并生产了 Bell Biker™,这是第一个基于发泡聚苯乙烯 (EPS) 的自行车头盔。他们的美国专利号。 3,925,821 于 1975 年颁发,用于空气冷却头盔,包括硬壳和由 EPS 制成的防震内衬。然而,支撑 Bell Biker™ 的技术的根源可以追溯到 20 年前的赛车头盔,该头盔在 1956 年授予 Bell Auto Parts Inc. 的美国专利 2,763,005 中有所描述。
安全法规继续推动创新,Giro 和 Pro-Tec 等品牌通过基于 EPS 泡沫自行车头盔的产品为市场带来了新的竞争。骑自行车者对提高性能的渴望最终导致了更轻的所有 EPS 泡沫头盔,其中外壳被布覆盖物取代。事实证明,这些较轻的头盔是首选头盔,尤其是在追求性能优势的自行车赛车手中。然而,众所周知,这些头盔在第一次撞击时会发生灾难性的故障,这导致 Pro-Tec 推出了具有内部增强功能的全 EPS 头盔,这是同类产品中的第一个。
随着塑料世界的进步,由 PET 等薄而坚韧的塑料制成的外壳在 1990 年代回归。这些进步见证了新成型技术的发展,使头盔制造商能够在不牺牲保护的情况下生产更具美感的设计。除了有助于使头盔看起来更好看之外,光滑的外壳还有一个显着的优势,它可以让头盔在发生碰撞时更容易在柏油或铺砌的表面上打滑,这通常可以防止骑手的脖子被猛拉头盔钩住的结果。然而,骑自行车的人对现代头盔的期望要高得多,这些头盔有望通过使用能量管理系统来减少撞击时施加在大脑上的重力。术语“能量管理”通常描述用于消散碰撞产生的能量的任何机制,从而使骑车者的头部停止的时间比不戴头盔时的情况稍长。最常见的是,能源管理是通过使用可压碎和可变形材料来实现的,就像如今的机动车辆在受到撞击时会崩溃一样。即使是旧的值得信赖的 EPS 泡沫也无法逃脱因需要改进能源管理而产生的创新。 Smith Optics, Inc 使用其获得专利的 Koroyd™ 材料生产了第一顶头盔,其中内衬包括成束的 Koroyd™ 吸管,这些吸管被 EPS 泡沫外层包围,如美国专利公开号2015/0047110。吸管在撞击时变形,从而通过衬垫耗散撞击能量。
医疗设备领域的技术进步速度使研究人员更加具体地了解不同类型的撞击对骑自行车者头部的影响。例如,近年来,研究已转向解决因倾斜冲击导致头骨内旋转运动对骑自行车者的大脑造成的损害。 MIPS 迅速做出反应并推出了他们的大脑保护系统 (BPS),当今市场上的许多头盔中都有这种系统。他们的 BPS 技术在头盔的泡沫衬垫和骑车人的头部之间采用了低摩擦层。在撞击时,低摩擦层允许头盔相对于骑自行车者的头部有效滑动,通过吸收和重定向撞击引起的旋转能量和力来减少旋转运动对大脑的影响。 2017 年,POC 推出了名为 SPIN 的竞争技术。然而,SPIN 技术没有使用低摩擦层,而是采用了许多填充硅的垫子,使骑车人的头部能够相对于头盔移动。这两种竞争技术之间的相似性导致了一场短暂的专利侵权纠纷,其中 MIPS 指控 POC 侵犯了德国专利号。 2 440 082. 然而,他们很快决定解决这个问题,而是共同开发更安全的头盔,可以在市场上与 Trek Bicycle Corporation 等公司竞争。
Bontrager 品牌下的 Trek Bicycle Corporation 最近推出了一种名为 WaveCel 的新型头盔制造技术。 WaveCel 是一种可折叠的蜂窝材料,设计用于在撞击过程中弯曲、折叠和滑动,以吸收对头盔的线性和角向撞击力并有效消散能量。 WaveCel 材料位于显着更薄的 EPS 泡沫外层下方,取代了头盔中常见的大部分 EPS 泡沫,很像 Smith Optics Inc. 使用的 Koroyd™ 内衬。 然而,与 Koroyd™ 内衬不同,WaveCel 材料声称能够吸收线性和角向冲击,并且在此过程中将 MIPS 和 POC SPIN 技术的有效性与 Koroyd™ 衬垫的有效性相结合。就在今年 3 月,MIPS 就对 Bontrager 围绕 WaveCel 技术的安全声明提出了质疑。从他们的新闻稿中可以明显看出,在创造尽可能安全的头盔的过程中,技术的一个关键驱动因素是科学研究,尤其是合作研究。引用 MIPS 首席执行官 Johan Thiel 的话说:“如果我们一起让骑手更安全地骑自行车,那么我们将履行我们的使命,使最安全的头盔成为可能”。
创新是由多种因素驱动的,自行车头盔的进步不仅限于旨在降低撞击伤害风险的技术。随着第四次工业革命的迅速兴起,物联网已经掌握了自行车头盔也就不足为奇了。 Specialized 最近推出了他们的 ANGi 碰撞检测传感器,该传感器安装在头盔上,能够检测碰撞中所经历的力。传感器连接到骑手的智能手机,在那里触发警报,如果骑手没有禁用倒数计时器,它将向预编程的联系人发送紧急消息以及骑手的坐标。结合实时跟踪等功能,ANGi 是一种头盔安全功能,可让骑手的家人和朋友在外出骑行时安心。
自 Laufmaschine 推出以来,通过各种创新驱动力,自行车头盔取得了突飞猛进的发展。无论创新是源于强制执行的安全法规,还是无休止的提高性能的竞赛,很明显,创新不是孤立发生的。骑行头盔是受益于许多行业和发明家合作的产品的一个例子。
略有编辑的版本首次发表在《商业法与税务评论》上.