WikiDer > Платформа силы

Force platform
Женщина, идущая на силовой платформе.
Лестница оснащена двумя тензометрическими силовыми платформами AMTI.
Дорожка лаборатории оснащена тремя пьезоэлектрическими силовыми платформами Kistler для анализа осанки и походки.
Стабилометрическая силовая платформа в спорте

Силовые платформы или же силовые пластины находятся измерительные приборы которые измеряют силы реакции земли генерируется телом, стоящим на них или движущимся по ним, для количественной оценки баланс, походка и другие параметры биомеханика. Наиболее распространенные области применения: лекарство и спортивный.

Операция

Простейшая силовая платформа представляет собой пластину с единственной опорой, которая служит датчиком нагрузки. У лучших проектов есть пара прямоугольных пластин, хотя треугольные также могут работать, одна над другой с тензодатчики или трехосная сила преобразователи между ними по углам.[1]

Как и платформы с одинарным усилием, платформы с двойным усилием могут использоваться для оценки результатов в тестах на двойные ноги и асимметрии силы и мощности в односторонних прыжках и изометрических тестах. Тем не менее, они также обеспечивают дополнительный уровень интеллекта о нервно-мышечном статусе, оценивая распределение силы между конечностями во время двух конечностей, раскрывая важную информацию об асимметрии силы и компенсаторных стратегиях.[2][3]

Простейшие силовые пластины измеряют только вертикальную составляющую силы в геометрическом центре платформы. Более продвинутые модели измеряют трехмерные компоненты единственной эквивалентной силы, приложенной к поверхности, и ее точку приложения, обычно называемую центр давления (CoP), а также вертикаль момент силы.[4] Цилиндрические силовые пластины также были сконструированы для изучения древесное движение, включая брахиация.

Силовые платформы можно разделить на одно- и многопьедестальные, а также по датчику (сила и момент преобразователь) тип: тензодатчик, пьезоэлектрические датчики, емкость измерять, пьезорезистивныйи т. д., каждый со своими достоинствами и недостатками.[5] Модели с одной опорой, иногда называемые датчиками веса, подходят для сил, действующих на небольшой площади. Для исследований движений, таких как анализ походки, используются силовые платформы, по крайней мере, с тремя опорами, а обычно с четырьмя, чтобы разрешить силы, которые мигрируют через пластину. Например, при ходьбе силы реакции земли начинаются у пятки и заканчиваются у большого пальца ноги.[4]

Силовые платформы следует отличать от систем измерения давления, которые, хотя и определяют центр давления, не измеряют напрямую вектор приложенной силы. Пластины для измерения давления полезны для количественной оценки моделей давления под ногой с течением времени, но не могут количественно определить горизонтальное или срезать составляющие приложенных сил.[4]

Измерения с силовой платформы можно изучать изолированно или комбинировать с другими данными, такими как конечности кинематика понять принципы передвижения. Если организм совершает прыжок с места с силовой пластины, данных с нее достаточно для расчета ускорение, работай, мощность выход, угол прыжка и расстояние прыжка с использованием базовой физики. Одновременные видеоизмерения углов суставов ног и выходного сигнала силовой пластины могут позволить определить крутящий момент, работу и мощность в каждом суставе с помощью метода, называемого обратная динамика.

Последние разработки в области технологий

Достижения в области технологий позволили силовым платформам взять на себя новую роль в области кинетики. Стоимость традиционных силовых пластин лабораторного класса (обычно исчисляется тысячами) делает их очень непрактичными для повседневного врача. Тем не мение, Nintendo представил Доска баланса Wii (WBB) (Nintendo, Киото, Япония) в 2007 году и изменил структуру того, что может быть силовой пластиной. К 2010 году было обнаружено, что WBB является действующим и надежным инструментом для измерения распределения веса по сравнению с «золотым стандартом» лабораторной силовой пластиной, при стоимости менее 100 долларов.[6] Более того, это было подтверждено как на здоровых, так и на клинических популяциях.[7][8] Это возможно благодаря четырем датчикам силы, расположенным по углам WBB. Эти исследования проводятся с использованием специального программного обеспечения, такого как LabVIEW (National Instruments, Остин, Техас, США), который может быть интегрирован с доской, чтобы иметь возможность измерять величину колебаний тела или длину пути CoP во время испытаний на время. Другое преимущество наличия постурография Такая система, как WBB, является портативной, поэтому клиницисты по всему миру могут количественно измерять колебания тела, вместо того, чтобы полагаться на субъективные оценки клинического баланса, которые используются в настоящее время.

Согласно Digital Trends, Nintendo Wii и продукт-преемник WiiU были прекращены с марта 2016 года. Это иллюстрирует одну из проблем, возникающих в связи с принятием недорогих готовых потребительских товаров, повторно предназначенных для медицинских измерений. Дальнейшие проблемы с таким принятием возникают у регулирующих органов и органов по стандартизации по всему миру. Силовые платформы, используемые для измерения баланса и мобильности пациентов, классифицируются FDA США (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) как медицинские устройства класса I. Таким образом, они должны производиться в соответствии с определенными стандартами качества, установленными ISO (Международная организация по стандартизации), Принципами управления качеством ISO 9001 или Системами управления качеством медицинских устройств ISO 13485. MDD Европейского Союза (Директива по медицинским устройствам) также классифицирует силовые платформы, используемые для медицинских измерений, как медицинские устройства класса I и требует медицинской сертификации CE для импорта и использования в Европейском Союзе для таких медицинских приложений. Известный недавний стандарт, ASTM F3109-16 Стандартный метод испытаний для проверки платформ измерения силы по нескольким осям, представляет собой основу для производителей и пользователей для проверки производительности платформ Force по всей площади их рабочей поверхности. Подобные стандарты используются производителями силовых платформ медицинского класса, чтобы гарантировать точность, повторяемость и надежность измерений, проводимых на популяции пациентов. Короче говоря, недорогие развлекательные компоненты потребительского уровня могут быть плохим выбором для медицинских измерений, учитывая отсутствие непрерывности таких продуктов и их юридическую, нормативную и, возможно, качественную непригодность для таких приложений.[9]

Использование в спорте

Силовые пластины обычно используются в спорте для доступа к способности спортсмена создавать силу. Практикующий может использовать силовую пластину для оценки потребностей в тренировках, готовности к тренировкам, а также во время процесса возвращения к игре.

Типичные оценки силовых пластин в спорте включают прыжок против движения (CMJ), прыжок с приседа (SJ), падение прыжок (DJ), прыжок с отскоком и изометрическая тяга к середине бедра (IMTP).

Силовые пластины Hawkin Dynamics в спорте

Практики часто не понимают, какие показатели следует отслеживать при использовании силовых пластин. Ведущий биомеханик вне Университет Чичестера создал систему для простого выбора метрик силовых пластин. Эта система называется «Система ODSF» доктора Джейсона Лейка.

История

Хронология

• 1976 г. • Компания Advanced Mechanical Technology, Inc. (AMTI) сконструировала первую коммерчески доступную тензометрическую силовую пластину для анализа походки в лаборатории биомеханики Бостонской детской больницы.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бонд-Петерсен, Флемминг (1975). Простая силовая платформа. Европейский журнал прикладной физиологии, 34(1):51-54. Дои:10.1007 / BF00999915
  2. ^ "ForceDecks Force Platform Testing Systems | Force Decks". www.forcedecks.com. Получено 2018-09-07.
  3. ^ Персонал Hawkin Dynamics. "Так что же такое силовая пластина?". www.hawkindynamics.com. Получено 2020-06-30.
  4. ^ а б c Робертсон Д.Г.Э. и др., Методы исследования в биомеханике. Шампейн, Иллинойс: Human Kinetics Pubs., 2004.
  5. ^ Иван В. Гриффитс, (2006) «Принципы биомеханики и анализа движения». ISBN 0-7817-5231-0
  6. ^ Кларк, Р. А., Брайант, А. Л., Пуа, Ю., МакКрори, П., Беннелл, К., и Хант, М. (2010). Действительность и надежность совета по балансу Nintendo Wii для оценки постоянного баланса. Походка и поза 31(3): 307-310.
  7. ^ Холмс, Дж. Д., Дженкинс, М. Е., Джонсон, А. М., Хант, М. А., и Кларк, Р. А. (2013). Пригодность балансировочной доски Nintendo Wii® для оценки постоянного равновесия при болезни Паркинсона. Клиническая реабилитация 27(4): 361-366.
  8. ^ Хаббард Б., Потье Д., Хьюз К. и Рутка Дж. (2012). Портативная недорогая система для постурографии: платформа для телеметрии продольного баланса. Журнал отоларингологии, хирургия головы и шеи = Le Journal d'oto-rhino-laryngologie et de chirurgie cervico-faciale »['41: S31.
  9. ^ https://www.digitaltrends.com/gaming/nintendo-denies-end-of-wii-u-production-this-week-2/
  10. ^ Саймон П.Р. Дженкинс (2005) Справочник по спортивной науке Основное руководство по кинезиологии, спорту и физическим упражнениям Том 1: A-H, стр. 294 ISBN 0906522 36 6