Uppdragsgivaren POC Sports är ett företag som är profilerat inom säkerhet och som idag säljer säkerhetsprodukter så som hjälmar för skidåkning och cykling. I sitt sortiment har POC Sports även ryggskydd för alpin skidåkning. De ryggskydd som företaget har i sitt sortiment och likaså övriga ryggskydd som i dagsläget finns på marknaden skyddar mot slag, exempelvis fall på hårt underlag. POC Sports vill ta fram ett ryggskydd som motverkar andra sorters skador som kan uppstå vid skidåkning så som kompressionskador (hyperflexion), usträckningsskador (hyperextension) och rotationsskador.

Målet med arbetet var att ta fram ett koncept och en prototyp av ett ryggskydd som skyddar användaren från fler sorters skador än de befintliga ryggskydden på marknaden.

Under projektets förstudie intervjuades personer som på olika sätt jobbar med personer som råkat ut för ryggskador. Ur intervjuerna framkom bland annat att det är önskvärt att stabilisera bål och ländrygg för att i förlängningen även stabilisera ryggraden. Även vikten av att undvika att kroppen hamnar i extremlägen framkom under intervjuerna.

I den efterföljande konceptgenereringsfasen togs tre olika koncept fram vilka i huvudsak illustrerade varsin lösning för hur ryggraden kan stabiliseras och hur kroppen kan hindras från att hamna i extremlägen. Det första konceptet tog inspiration från korsetter och bestod av en lösning där tygremmar används i en dräkt för att krama åt och stabilisera kroppens ryggparti. I det andra konceptet användes en kolfiberplatta som fästs på ryggen för att genom sin fjädring hjälpa till att undvika att kroppen hamnar i extremlägen. I det tredje konceptet hämtades inspiration från magens djupaste muskulatur som har som uppgift att stabilisera ryggraden. I detta koncept används artificiella muskler i form av så kallade McKibben aktuatorer vilka expanderar radiellt och kontraheras axiellt när aktuatorerna blåses upp med hjälp av trycksatt gas.

Val av slutkoncept gjordes efter att ha samlat in mer kunskap om de olika lösningarna genom bland annat fler intervjuer samt genom samtal med POC. Till slutkonceptet valdes att gå vidare med, och försöka kombinera, konceptet med en kolfiberplatta och konceptet med artificiella muskler.

En prototyp byggdes med hjälp av kläder ut POC Sports nuvarande sortiment samt egen-gjorda McKibben aktuatorer. Ryggskyddet faktiska skydd har inte kunnat testas mot kravspecifikationen men dräkten har kunnat blåsas upp och anses ha goda förutsättningar för att i samband med fortsatt arbete kunna funktionstestas. Framför allt bör framtida arbete handla om hur ryggskyddets skyddande egenskaper kan verifieras och hur kolfiberriktningar i kolfiberplattan kan väljas på ett optimalt sätt.

Denna typ av skydd har stor potential att användas i fler typer av skydd än endast inom alpin idrott. Lösningen kan också tänkas appliceras inom motorcykel, enduro, downhill, ridning och andra sporter där kompressions-, utsträcknings- eller rotationsskador förekommer.

The client, POC Sports, is a company specialized in and that currently sells safety products such as helmets for skiing and cycling. Their product range also includes back protectors for alpine skiing which, as well as other back protectors on the market, provide protection against impact, such as falls on hard surfaces. POC Sports aims to develop a back protector that prevents other types of injuries that can occur during skiing, such as injuries related to compression (hyperflexion), extension (hyperextension), and rotation.

The goal of this project was to develop a concept and a prototype of a back protector that protects the user from more types of injuries than the existing back protectors on the market.

During the project’s preliminary study, interviews were conducted with individuals who in various ways work with people who have suffered from back injuries. The interviews revealed, among other things, that it is desirable to stabilize the core and lower back to ultimately stabilize the spine. The importance of avoiding extreme positions of the body was also stressed during the interviews.

During the concept generation phase, three different concepts were developed, each illustrating a solution for stabilizing the spine and preventing it from reaching extreme positions. The first concept, inspired by corsets, uses fabric straps in a suit to support and stabilize the lower back. The second concept uses a carbon fiber plate attached to the back, which through its spring-like properties prevents the spine from reaching extreme positions, functioning as an exoskeleton. The third concept draws inspiration from the deepest core muscles (Transversus Abdominis), whose function is to protect and stabilize the spine. In this concept there are artificial muscles called McKibben Actuators, which expand radially and contract axially when inflated with pressurized gas, used to increase the intra-abdominal pressure.

The choice of the final concept was made after gathering more knowledge about the different solutions through additional interviews and discussions with POC Sports. The final concept proceeds with, and try to combine, the second and the third concept.

A prototype was built using clothing from POC Sports’ current range, self-made McKibben actuators and a dummy carbon fibre plate. The back protector has not been tested against the requirements specification, but the suit has been inflated and is considered to have good potential for functional testing with continued work. Future work should mainly focus on verifying the back protector’s protective qualities and optimizing the directions of the carbon fibers in the carbon fiber plate.

This type of protection has great potential to be used in more types of protective gear beyond alpine sports. The solution could also be applied in motorcycling, enduro, downhill, horseback riding, and other sports where compression, extension, or rotational injuries occur.