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Este diseño de casco de fútbol promete proteger el cerebro, no solo el cráneo
Los diseñadores de cascos hasta ahora no han tenido en cuenta una causa clave de lesión cerebral: la energía cinética que viaja a través de la cabeza después de un impacto y hace que el cerebro se mueva dentro del cráneo. Eso es según Ellen Arruda , profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Michigan, que está liderando un esfuerzo para cambiar eso. Ella y sus colegas han presentado un prototipo de una nueva tecnología de casco capaz de disipar una parte significativa de esa energía cinética, también conocida como impulso, antes de que llegue al cerebro.
Los cascos de fútbol americano han evolucionado a lo largo de los años y algunos de los cambios reflejan intentos de mitigar el riesgo de lesiones cerebrales. Pero si bien son buenos para absorber la fuerza de un impacto y, por lo tanto, prevenir fracturas de cráneo, ningún casco en el mercado es capaz de absorber una cantidad significativa del impulso, dice Arruda. Los cascos militares enfrentan el mismo problema.
Un casco de fútbol convencional.
En pruebas de laboratorio utilizando un modelo de cráneo y cerebro, el prototipo del grupo de Arruda redujo tanto la fuerza de los impactos como el impulso resultante en un orden de magnitud en comparación con el diseño de casco convencional.
El desafío fundamental de diseñar un casco que proteja tanto el cerebro como el cráneo es mecánico, dice Arruda, y eso requiere encontrar los materiales adecuados para hacer el trabajo. El cráneo es un material elástico, lo que significa que no puede absorber gran parte del impulso, si lo hay, dice ella. El cerebro acaba siendo el más afectado y, dado que flota en el líquido cefalorraquídeo y no está conectado al cráneo, se salpica y provoca lesiones (ver El nuevo collar promete evitar que los cerebros de los atletas se desparramen).
Un casco que se fractura o se deforma después de un impacto podría proteger contra esto. Pero si bien esa puede ser una buena manera de proteger a los soldados o ciclistas, un casco de fútbol americano práctico debe poder sobrevivir a golpes repetidos y usarse juego tras juego. Nuestro enfoque está destinado a ser utilizado una y otra vez, dice Arruda. La clave del nuevo diseño es un material con las llamadas propiedades viscoelásticas, lo que significa que cuando se deforma exhibe características similares tanto a los materiales viscosos, como la miel, como a los elásticos, como el caucho. Los materiales viscoelásticos se utilizan comúnmente en los amortiguadores.
El nuevo prototipo está hecho de tres polímeros económicos, incluido uno viscoelástico. El trío trabaja en concierto para absorber la onda de presión que viaja a través de la cabeza después de un impacto. Arruda y sus colegas desarrollaron un esquema que se basa en las propiedades de las dos primeras capas para ajustar la onda de modo que cuando golpee la capa viscoelástica, su frecuencia esté dentro del rango que el material puede absorber. El mismo principio, que los investigadores describen en un estudio reciente revisado por pares publicación , también podría usarse para hacer mejores cascos para los soldados.
El grupo ganó recientemente un premio de $250,000 por ser uno de los cinco finalistas en un concurso patrocinado por la Liga Nacional de Fútbol, General Electric, Under Armour y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). El concurso se centró en materiales innovadores para cascos. Los investigadores ahora tienen otro año para afinar su diseño y luego enviarlo al NIST, que realizará más pruebas y determinará el ganador.