توضیحات
پایان نامه تأثیر اندازه ابعاد شیار تخت کفش بر توان مکانیکی و گشتاورهای وارد بر مفاصل اندام تحتانی در حین راه رفتن بر روی سطوح خشک و لغزنده
فرمت: Word تعداد صفحات: 60
مقدمه:
مطالعه و بررسی راه رفتن انسان یکی از شاخصترین مثالهایی است که میتوان از طریق علم بیومکانیک به آن پرداخت. یکی از قسمتهای علم بیومکانیک، آنالیز حرکت است که به بررسی حرکت و محاسبه جابجایی، سرعت، زاویه و محاسبه نیروها و گشتاورهای اعضاء مختلف بدن انسان میپردازد.
هرگونه اختلال در وضعیت اندام تحتانی مستقیماً بر تمام اعضاء حرکتی از جمله پا، زانو، لگن وکمر تأثیرگذار است. مطالعه بر روی دامنه حرکتی و تغییرات زوایای مفاصل اندام تحتانی و گشتاورهای وارده بر آنها در حین راه رفتن از مهمترین بخشهای آنالیز حرکت محسوب میگردد. بهینه شدن و کاهش یافتن مصرف انرژی مکانیکی در حرکت بر روی سطوح لغزنده به مقدار ضریب اصطکاک بهینه وابستگی دارد. اگر ضریب اصطکاک کم باشد احتمال لغزیدن بر روی سطح و سقوط افزایش مییابد که باعث صدمه دیدن فرد میشود. اگر ضریب اصطکاک زیاد باشد شخص احساس پایداری بیشتری درحرکت خواهد داشت اما انرژی مکانیکی بیشتری صرف میشود که احتمال خستگی را بهطور ناخواسته افزایش میدهد. در محیطهای کاری و همچنین در فعالیتهای روزانه، سرخوردن و زمین خوردن، از رویدادهای معمولی و رایج شمرده میشوند. ریسک سرخوردن و زمین خوردن، به جنس کفش، جنس سطح، شرایط آلودگی کف و طراحی هندسی تخت کفش، مربوط میباشد.
حوادث سرخوردن و افتادن در محیط کار و در مکانهای عمومی، اساساً، با ایمنی و ارگونومی ارتباط دارد. برای پیشگیری از خطر سرخوردن، باید به طراحی کفش مناسب و سطح مقاوم در برابر لغزندگی دقت بیشتری کرد. پارامترهای متعددی در تعیین اصطکاک کفش نقش دارد. ازجمله جنس کفش، جنس کفی سطح، شیب سطح، شکل کف کفش، لغزندگی سطح، عمق، پهنا و جهت قرار گرفتن شیارهای کف کفش در میزان ضریب اصطکاک کف کفش و زمین مؤثر میباشد. طبق تحقیقات انجام شده مشخص شده است که از میان پارامترهای فوق، بیشترین تأثیر را، لغزندگی سطح و عمق شیارهای کف کفش دارد (1).
در ارتباط با وقوع سرخوردگی و افتادن، اصطکاک کفشها بر روی سطوح، مطرح، و عمومیت مییابد؛ بنابراین، مقاومت در برابر لغزندگی و یا میزان لغزندگی سطوح معابر، عموماً، بر اساس ضریب اصطکاک مواد تخت کفش (مانند چرم یا الاستومتر) مورد ارزیابی قرار میگیرند. افتادن و سرخوردن، پیامد تغییرات پیشبینینشده یا غیرقابل انتظاری است که در سطح تماس بین پا و سطح معابر پدید میآید. به همین دلیل، با استفاده از آنالیزهای رایج بیومکانیکی مانند آنالیز راه رفتن میتوان، عوامل انسانی مؤثر در لغزیدن، سرخوردن و افتادن و همچنین تعامل پیچیده آنها با عوامل محیطی را مورد بررسی قرارداد. عوامل انسانی مرتبط با این موضوع شامل پارامترهای بیومکانیکی راه رفتن، پیشفرض ذهنی فرد از موانع مسیر حرکت و پیشبینی آن، سلامتی دستگاههای حس بینایی، حس عمقی و تعین موقعیت، حس تعادل و سلامتی سیستم عصبی عضلانی میباشد، همچنین، تأثیر عمق شیار تخت کفش در کمک به طراحان، برای طراحی کفش مناسب کارگران، بخصوص آنهایی که در مواجهه با محیطهای لغزنده هستند، از اهمیت بیشتری برخوردار بوده است (3-2).
کفشها، یک عامل مهم در حرکت انسانها و جلوگیری از آسیب، هنگام راه رفتن میباشند و در چگونگی اعمال نیروها و گشتاورهای وارد بر مفاصل اندام تحتانی در حین راه رفتن، تأثیر بسیار بالایی دارند (4).
بیان مسئله:
اصطکاک ایجاد شده بین کفش و زمین تامین کننده عمده پایداری و جلوگیری از سر خوردن و افتادن برای انسان در حین ایستادن و حرکت کردن را فراهم میکنند. اگر این میزان اصطکاک از حداقل لازم برای حفظ تعادل کمتر باشد شخص برای غلبه بر این لغزندگی مکانیزم های جبران پایداری یعنی هم انقباضی (cocontraction) عضلات مفاصل را به کار می اندازد که این خود موجب افزایش گشتاور مفاصل و آسیب به مفاصل می گردد. از سوی دیگر اگر میزان اصطکاک از مقدار لازم برای تامین پایداری، بیشتر باشد موجب اعمال نیروها و گشتاورهای اضافی برای غلبه بر اصطکاک به مفاصل اندام تحتانی می شود. راه رفتن یکی از فعالیتهای اصلی در زندگی روزمره انسان است.
در این راستا پوشیدن یک کفش مناسب با ضریب اصطکاک بهینه میتواند به کاهش تولید گشتاورهای مفاصل اندامهای حرکتی بدن و کاهش میزان مصرف انرژی در حرکت منجر شود. با توجه به اینکه، پدیده سرخوردن و افتادن در محیطهای کار صنعتی، اداری و مکانهای عمومی، رایج و معمول است لذا شیوع آن در فصل زمستان افزایش مییابد. هرقدر ضریب اصطکاک بین کفش و زمین بیشتر باشد، احتمال لغزش و یا سرخوردن کاهش مییابد. ضریب اصطکاک 0.5 بهعنوان استاندارد ایمنی در آمریکا پذیرفتهشده است (3). لذا در جهت یکی از اهداف ارگونومی که پیشگیری از صدمات و اختلالات اسکلتی عضلانی میباشد، پوشیدن کفشی با مقاومت بالا در برابر لغزندگی خواهد توانست از بسیاری ازاینگونه حوادث در محیطهای مختلف، جلوگیری کند یا آنکه شدت پیامد آن را کاهش دهد. به همین دلایل، یک کفش مناسب برای محیطهای لغزنده و سر، نیاز به طراحی بهینه شیارهای تخت کفش از جهتهای مختلفی دارد (3-2).
در بررسی مطالعات گذشته که در این زمینه انجام گرفت، ویسکرمی و همکاران، نشان دادند که تفاوت میانگین گشتاورهای وارد بر مفصل مچ پا با کفش راکر در مقایسه با کفش معمولی در صفحه ساژیتال، کاهش و در صفحه فرونتال افزایش یافت و از لحاظ آماری معنادار شد. در نتیجه بزرگترین مزیت این کفش بدون تغییر ماندن سرعت حرکت و کاهش گشتاورهای وارد بر مفصل مچ پا در صفحه ساژیتال و در نتیجه، کاهش بار وارد بر مفصل و تاندون میباشد. ولی افزایش گشتاورها در صفحه فرونتال سبب افزایش مقدار گشتاورها و نیروها در فصل می شود (4).
همچنین گندمکار و همکاران در 2014، نشان دادند ﮐـﻪ ﮐﻔـﺶ ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار در ﺟﺬب ﻧﯿﺮوی اعمال شده ﺑﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﻣـﭻ ﭘﺎ در ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑـﺎ ﮐﻔـﺶ ﮐﻨﺘـﺮل، ﻇﺮﻓﯿـﺖ ﮐﻤﺘـﺮی داﺷﺘﻪ و اﺛﺮﺑﺨﺸﯽ ویژهای را ﻧﺸـﺎن نمیدهد. ﺑـا اﻓﺰاﯾﺶ اﺛﺮات ﺣﺎﺻﻞ از ﺑﺎر وارده ﺑﻪ ﻣﻔﺼﻞ ﻣـﭻ ﭘـﺎ، ﺷﺮاﯾﻂ اﯾﺠﺎد آسیبهای ﻣﻔﺼـﻠﯽ در اﯾـﻦ کفشها ﻣﻤﮑﻦ اﺳــﺖ اﻓــﺰاﯾﺶ ﯾﺎﺑــﺪ (5).
در مطالعه تانیگوشی و همکاران در سال 2012، با بررسی همهجانبهای که بر روی کفش ناپایدار در حین راه رفتن داشتند، نشان دادﻧـﺪ ﮐـﻪ ﮐﻔـﺶ ﻧﺎﭘﺎﯾﺪار ﻧﯿﺮوی ﻋﻤـﻮدی ﻓﻌـﺎل و ﻏﯿﺮﻓﻌـﺎل و ﻣﺆﻟﻔـﻪ ﻗﺪاﻣﯽ – خلفی آن را کاهش میدهد، و علاوه ﺑﺮ اﯾﻦ، اﺳﺘﻔﺎده از آن را ﺑﺎ اﻓـﺰاﯾﺶ ﮔﺸـﺘﺎور زاﻧـﻮ و ﮐﺎﻫﺶ آن در ﻣﭻ ﭘﺎ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻮان ﻣﻨﻔﯽ زاﻧﻮ و ﮐﺎﻫﺶ ﺗﻮان ﻣﺜﺒﺖ در ﻣﻔﺼﻞ ﻣـﭻ ﭘـﺎ، همراه دانستهاند (6).
محققان برای کاهش لغزش تخت کفش با زمین، راهکارهای مختلفی ارائه نمودهاند. در صورتی میتوان راهکارها را، قابلاتکا و بهینه دانست که ازنظر طراحی انسانمحور در ارگونومی، بهصورت عملیاتی، بر روی پای انسان اعمال گردد و ازنظر افزایش پایداری، بررسی صورت گیرد؛ زیرا در غیر این صورت بدیهی است که میتوان بهآسانی، کفشهایی تولید کرد که ضریب اصطکاک بالایی داشته باشند و در این صورت میتوان اطمینان کسب کرد که این نوع از کفشها، احتمال سرخوردگی بر روی محیطهای لغزنده را بهطور فراوانی کاهش دهند اما چنانچه ضریب اصطکاک از یک حد متعارف و بهینه بالاتر رود، این امکان را میدهد که بر پایداری انسان و حتی میزان مصرف انرژی (توان فیزیکی) در هنگام راه رفتن اثرگذار باشد. قطعاً چنانچه، طراحی تخت کفش بر مبنای تأمین میزان ضریب اصطکاک بالا باشد، طراحی بهینهای نخواهد بود و حتماً باید پارامتر «توان مکانیکی و گشتاورهای مفاصل» نیز مورد بررسی قرار گیرد.
در این تحقیق برای اولین بار بهطور اصولی هر دو پارامتر فوق به طور همزمان تحلیل خواهد شد؛ زیرا سیر تحقیقات انجامشده در این زمینه بر روی اندازهگیری پارامترهای مکانیکی تعامل کفش با محیط در شرایط آزمایشگاهی بوده است، و کفش توسط یک سیستم نگهدارندِه مکانیکی (مانند دستگاه لغزش سنگ مکانیکی) آزمایششده است. هدف از این تحقیق، مشخص کردن میزان دقیق تغییرات گشتاورهای وارد بر مفاصل مچ، زانو و ران پا، در صفحات ساژیتال و پارامترهای فضایی و زمانی راه رفتن (طول گام، فرکانس قدم و سرعت راه رفتن) هنگام استفاده از کفشهای با شیارهای 1 و 2.5 و 5 میلیمتری میباشد تا بدینوسیله، بتوان تأثیر عمق شیار و لغزندگی سطح و کفش را بر گشتاور مفاصل مچ پا و ران، مشخص نمود (7،3).
فایل کامل پایان نامه را بعد از پرداخت در حساب کاربری دانلود کنید.
حتما بخوانید:
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.