Силовая платформа

Женщина идет по силовой платформе.

Лестница оборудована двумя тензометрическими силовыми платформами AMTI.

Лабораторный проход оснащен тремя пьезоэлектрическими силовыми платформами Кистлера для анализа осанки и походки.

Стабилометрическая силовая платформа в спорте

Силовые платформы или силовые пластины — это измерительные инструменты , которые измеряют силы реакции опоры, создаваемые телом, стоящим на них или движущимся по ним, для количественной оценки баланса , походки и других параметров биомеханики . Наиболее распространенные области применения – медицина и спорт.

Операция

Простейшая силовая платформа представляет собой пластину с единственной опорой, выполняющую роль тензодатчика. В лучших конструкциях имеется пара прямоугольных пластин, хотя можно использовать и треугольные пластины, расположенные одна над другой, с тензодатчиками или трехосными датчиками силы между ними по углам.

Подобно платформам с одним усилием, платформы с двойным усилием можно использовать для оценки результатов в тестах на две ноги, а также 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 тестов с двумя конечностями, раскрывая важную информацию об асимметрии силы и компенсаторных стратегиях.

Простейшие силовые пластины измеряют только вертикальную составляющую силы в геометрическом центре платформы. Более продвинутые модели измеряют трехмерные компоненты единой эквивалентной силы, приложенной к поверхности и ее точке приложения, обычно называемой центром давления (ЦД), а также вертикальный момент силы . Цилиндрические силовые пластины были также созданы для изучения древесной локомоции , включая брахиацию .

Силовые платформы можно разделить на одностоечные и многостоечные, а также по типу преобразователя ( преобразователя силы и момента ): тензодатчики , пьезоэлектрические датчики , емкостные датчики, пьезорезистивные и т. д., каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Модели с одной опорой, иногда называемые тензодатчиками, подходят для воздействия на небольшую площадь. Для исследований движений, таких как анализ походки, используются силовые платформы как минимум с тремя опорами, а обычно с четырьмя, чтобы обеспечить возможность перемещения сил по пластине. Например, во время ходьбы силы реакции опоры начинаются с пятки и заканчиваются возле большого пальца ноги.

Силовые платформы следует отличать от систем измерения давления, которые, хотя и количественно определяют центр давления, не измеряют напрямую вектор приложенной силы. Пластины для измерения давления полезны для количественной оценки картины давления под ногой с течением времени, но не могут количественно определить горизонтальные или сдвиговые компоненты приложенных сил.

Измерения с силовой платформы можно либо изучать изолированно, либо комбинировать с другими данными, такими как кинематика конечностей, чтобы понять принципы передвижения. Если организм совершает прыжок с места с силовой пластины, данных только с пластины достаточно для расчета ускорения , работы , выходной мощности , угла прыжка и расстояния прыжка с использованием базовой физики. Одновременные видеоизмерения углов суставов ног и выходной мощности силовой пластины могут позволить определить крутящий момент, работу и мощность в каждом суставе, используя метод, называемый обратной динамикой .

Последние разработки в области технологий

Достижения в области технологий позволили силовым платформам взять на себя новую роль в области кинетики. Традиционные силовые пластины лабораторного класса стоят (обычно исчисляются тысячами) и делают их совершенно непрактичными для повседневного врача. Однако в 2007 году Nintendo представила Wii Balance Board (WBB) (Nintendo, Киото, Япония) и изменила структуру силовой пластины. К 2010 году было обнаружено, что WBB является действительным и надежным инструментом для измерения распределения веса по сравнению с «золотым стандартом» лабораторной силовой пластины, при этом его стоимость составляет менее 100 долларов. Более того, это было подтверждено как на здоровых, так и на клинических популяциях. 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), которое можно интегрировать с платой, чтобы иметь возможность измерять величину раскачивания тела или длину пути ЦД во время испытаний на время. Другим преимуществом системы постурографии , такой как WBB, является то, что она портативна, поэтому врачи во всем мире могут количественно измерять покачивание тела, вместо того, чтобы полагаться на субъективные, клинические оценки баланса, используемые в настоящее время.

По данным Digital Trends, Wii от Nintendo и продукт-преемник WiiU были сняты с производства в марте 2016 года. Это иллюстрирует одну из проблем, возникающих в результате принятия недорогих готовых потребительских продуктов, перепрофилированных для медицинских измерений. Дальнейшие проблемы с таким принятием возникают со стороны органов регулирования и стандартизации по всему миру. Силовые платформы, используемые для измерения баланса и подвижности пациента, классифицируются FDA США (Управление по контролю за продуктами и лекарствами США) как медицинские устройства класса I. Таким образом, они должны быть изготовлены в соответствии с определенными стандартами качества, установленными ISO (Международной организацией по стандартизации) ISO 9001 «Принципы управления качеством» или ISO 13485 «Системы управления качеством медицинского оборудования». MDD (Директива по медицинскому оборудованию) Европейского Союза 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 применений. Примечательный недавний стандарт ASTM F3109-16 «Стандартный метод испытаний для проверки многоосных платформ измерения силы» представляет собой основу для производителей и пользователей для проверки производительности платформ силы по всей длине их рабочей поверхности. Подобные стандарты используются производителями силовых платформ медицинского уровня, чтобы гарантировать точность, воспроизводимость и надежность измерений, проводимых на пациентах. 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 применений.

Использование в спорте

Силовые пластины обычно используются в спорте для доступа к возможностям спортсмена по созданию силы, силе и дисбалансу [1] . Практикующий может использовать силовую пластину для оценки потребностей в тренировках, готовности к тренировкам, а также во время процесса возвращения в игру.

Типичные оценки силовых блинов в спорте включают прыжок против движения (CMJ), прыжок с приседа (SJ), прыжок с падением (DJ), прыжок с отскоком против движения и изометрическую тягу середины бедра (IMTP).

Силовые пластины Hawkin Dynamics в спорте

У практикующих часто возникают проблемы с пониманием того, какие показатели отслеживать при использовании силовых пластин. Ведущий биомеханик из Университета Чичестера создал систему для простого выбора показателей силовой пластины. назвал эту систему «Системой ODSF» Доктор Джейсон Лейк .

История

Хронология

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

•2017• Компания Hawkin Dynamics создала первую платформу для беспроводных сил и мобильное приложение.

См. также

• Анализ походки
• Постурография