Tills nyligen, mångfald var inte en kritisk prioritet för motorvägssäkerhetsingenjörer.

För att vara rättvis, de hade att göra med en mer grundläggande fråga:hur man kan övertyga intressenter från regeringen, industri och akademi att komma överens om standardiserade krocktestdockor och datormodeller, nödvändiga första steg för att förstå biomekaniken i olyckor och sänka antalet dödsfall och skadade på amerikanska motorvägar.

De har gjort betydande framsteg. Enligt National Highway Traffic Safety Administration, dödligheten per 100 miljoner tillryggalagda fordonsmil minskade med 32 procent mellan 1994 och 2016, statistik över det senaste året finns tillgänglig.

Att bygga in kvinnor i ekvationen

Nu börjar forskare gå bortom konsensusvalet – den 50:e percentilen manlig – för att titta på andra sårbara populationer, och University of Virginias Center for Applied Biomechanics tar en ledande roll. Främst bland dessa grupper är kvinnor. Under 2011, centrets forskare publicerade en studie som visar att kvinnor som använder säkerhetsbälte löpte 47 procent större risk att drabbas av allvarliga skador än manliga bältesbärare. även efter att ha kontrollerat för ålder, höjd, vikt och kraschens svårighetsgrad. Avvikelsen är särskilt uttalad för skador i lägre extremiteter.

"I åratal, vi använde en teknik som kallas geometrisk skalning för att förutsäga hur människor av olika storlekar skulle reagera på krascher, " sa biträdande professor James Kerrigan, Centrum för tillämpad biomekaniks biträdande föreståndare. "Extrapolering fungerar inte bara för män, men det fungerar särskilt inte för kvinnor."

Bland de många olikheter som potentiellt påverkar resultaten är olika ligamentslapphet och benform.

En av Kerrigans doktorander, Carolyn Roberts, fokuserar på denna fråga. Roberts försöker förstå de biomekaniska skillnaderna mellan män och kvinnor och avgöra hur dessa skillnader påverkar skadetoleransen. Med stöd från Autoliv, en av de största tillverkarna av krockkuddar och säkerhetsbälten, hon fastställer de exakta begränsningarna för de nuvarande metoderna som används för att förutsäga kvinnligt svar och utvecklar en kompletterande datauppsättning av kvinnliga skadesvarsdata. Detta kommer att göra det möjligt för henne att identifiera specifika testförhållanden där man-till-kvinna-prediktionstekniker misslyckas.

Hon kommer att använda sina slutsatser för att utveckla oberoende skademodeller för kvinnor samt att ta fram sätt att extrapolera från manliga data som är mer exakta än geometrisk skalning. Till sist, genom att jämföra manliga och kvinnliga modeller, hon kommer att kunna avgöra vilka mekaniska skillnader mellan hanar och honor som har störst effekt på skador.

"Förhoppningsvis, med ökad förståelse för skadetolerans och förutsägelse, biltillverkare, Bilsäkerhetspolitiker och skadeförebyggande forskare kan arbeta tillsammans för att göra fordon säkrare för hela befolkningen, " Hon sa.

Tillgodose behoven hos en tyngre befolkning

Den 50:e percentilen manliga dockan är 5 fot-9 tum lång och väger 172 pund, ger det ett body mass index som kanter över något till överviktskategorin. Detta är knappast representativt.

Enligt Centers for Disease Control and Prevention, nästan 40 procent av amerikanerna är överviktiga. Forskning visar att överviktiga förare löper 80 procent större risk att dö i en bilolycka än förare som inte är överviktiga. gör dem till en annan sårbar befolkning. "Vi förstår inte tillräckligt om fetmans natur för att veta varför det gör situationen värre, sa Kerrigan.

Som utgångspunkt, centrets forskare försöker att bättre förstå de materiella egenskaperna hos fett som vävnad och integrera den informationen med de mänskliga kroppsmodellerna de använder. På samma gång, de undersöker kraschdata och identifierar de specifika skador som är vanligast för överviktiga befolkningar.

"Ett av våra antaganden var att vid en frontalkrock, överviktiga människor är mer benägna att ubåtar under höftbältet, orsakar en högre förekomst av bukskador, ", sa Kerrigan. "Även om vi fann att detta inte var fallet, vi har märkt en ökning av skador på nedre extremiteter."

När centrets forskare har en datormodell som beskriver reaktionen från en överviktig person i en krasch, de kommer att integrera det med avancerade fasthållningssystem från Joyson Safety Systems för att utforska strategier för att bättre skydda dem med fetma. "Vi kommer systematiskt att köra tusentals simuleringar med olika justeringar av fasthållningsparametrar för att se om vi kan hitta ett sätt att minimera skaderisken, sa Kerrigan.

Förbereder sig för en autonom framtid

Tillkomsten av autonoma fordon är på väg att skapa en annan sårbar befolkning:passagerare som lutar sig tillbaka i sina säten.

"När bilar är i en form av autopilot, vi kan förvänta oss att de åkande kommer att ägna sin tid åt att läsa, spela tv-spel och till och med sova – och det betyder att en del kommer att luta sig tillbaka, " sa Kerrigan. Det här är inte en uppmuntrande utsikt.

Kerrigan och hans kollegor har tittat på fältdata från olyckor där framsätespassagerare har lutat sig tillbaka, och konsekvenserna, han sa, är "hemska".

"Regeringen har gjort det klart för tillverkarna att om de kommer att tillåta alternativa sittplatser i autonomt läge, de är bättre beredda att skydda de åkande, sa Kerrigan.

Forskare från Centrum för tillämpad biomekanik samarbetar med Autoliv och Honda i en serie projekt utformade för att ta itu med denna fråga. Ett tillvägagångssätt skulle vara att ha mycket starka förspännare, som drar åt säkerhetsbältena automatiskt vid en krock. Att vara effektiv, dock, själva sätet måste vara relativt fast, en kombination som kan leda till ökad risk för frakturer i ländryggen. Kerrigan kommer att genomföra tester för att se om denna fara kan mildras.

Ett annat problem är att standardkrocktestdockor är gjutna i sittande läge och inte kan luta sig tillbaka. För att hitta en lösning för denna liggande passagerare, forskare kommer att behöva hitta ett realistiskt sätt att modifiera dessa dummies.Making the World a Better Place

Inför pågående demografiska och tekniska förändringar, Center for Applied Biomechanics kan förvänta sig att fokusera på en utvecklande grupp av utsatta grupper under kommande år och, genom att koncentrera sig på deras specifika egenskaper, find better ways to reduce the human toll of highway accidents even further. "We consider ourselves fortunate to be in a profession where our overall goal is to save lives, " Kerrigan said.

På samma gång, he acknowledges that the intellectual challenges of developing better protection systems are compelling.

"Everybody from da Vinci to your local surgeon will tell you that the human body is an incredible system, " Kerrigan said. "In our work, we combine a fundamental understanding of the human body with our knowledge as mechanical engineers, all with the goal of making the world a better place. It is an irresistible combination."