Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

קביעת ושליטה בתפוקת הכוח החיצוני במהלך ההנעה הסדירה של כיסא גלגלים

Published: February 5, 2020 doi: 10.3791/60492
Automatic Translation
1, 1, 1, 1,2, 3,4, 1,5
1Center for Human Movement Sciences, University Medical Center Groningen, 2Amsterdam Rehabilitation Research Center Reade, Amsterdam, 3Research Institute MOVE, Faculty of Behavioral and Human Movement Sciences, VU University, 43M, Delft University of Technology, Delft, 5Center for Rehabilitation, University Medical Center Groningen

Summary

הערכה מדויקת וסטנדרטית של תפוקת החשמל החיצונית היא קריטית בהערכת הפיזיולוגיה, הביו-מכניקה והלחץ הנתפס, המתח והקיבולת של הנעה בכסא גלגלים ידני. המאמר הנוכחי מציג שיטות שונות כדי לקבוע ולשלוט תפוקת הכוח במהלך לימודי הנעה בכסא גלגלים במעבדה ומעבר.

Abstract

השימוש בכסא גלגלים ידני הוא קריטי ל -1% מאוכלוסיית העולם. מחקר ניידות מופעל על ידי בני אדם התבגר במידה ניכרת, אשר הובילה לטכניקות מחקר משופרות להיות זמין בעשורים האחרונים. כדי להגדיל את ההבנה של ביצועי ניידות, ניטור, הדרכה, רכישת כישורים ואופטימיזציה של ממשק המשתמש בכסא גלגלים בשיקום, בחיי היומיום, ובספורט, בסטנדרטיזציה נוספת של הערכת המדידה ו ניתוח נדרש. קרש הקפיצה המכריע הוא המדידה המדויקת והסטנדרטיזציה של תפוקת החשמל החיצונית (נמדדת בוואטס), שהיא מרכזית לפרשנות והשוואה של ניסויים שמטרתה לשפר את תרגול השיקום, הפעילויות של החיים היומיומיים, וספורט אדפטיבית. המתודולוגיות והיתרונות השונים של קביעת תפוקת הכוח המדויקת במהלך השטח, הליכון, ובדיקות מבוססות-ergometer מוצגות ונידונות בפרוטרוט. הנעה overground מספק את המצב החיצוני ביותר תקף עבור בדיקות, אבל סטנדרטיזציה יכול להיות בעייתי. הליכון הנעה מכנית דומה הנעה הרינגיי, אבל הפעלת והאצת אינו אפשרי. Ergometer הוא המוגבלות ביותר וסטנדרטיזציה קל יחסית. המטרה היא לעורר את הפרקטיקה הטובה והתקינה כדי להקל על התפתחות התיאוריה ויישומו בקרב מתקני מחקר וליישם מדעי התחום הקליני והספורט ברחבי העולם.

Introduction

עם מוערך 1% מאוכלוסיית העולם התלויה בניידות היום1,2, זרימה עקבית של עבודות מחקר בינלאומיות עולה יותר ויותר לתוך כתבי העת הבינלאומיים שנבדקו בתחומים שונים כגון שיקום1,3, הנדסה4, ומדעי הספורט5,6. זה מוביל לבסיס ידע גדל והבנה של המורכבות של המצב המשותף הזה של האמבולציה האנושית. עם זאת, לפיתוח ויישום מתמשך בתחומי השיקום והספורט הגמישים, קיים צורך בביצוע החליפין הבינלאומי ושיתוף הפעולה במחקר. אינטגרלי לרשתות שיתוף פעולה כאלה הם סטנדרטיזציה משופרת של תהליכים ניסיוניים ומדידה וטכנולוגיה. יתרה מזאת, יישום עקבי של ניטור מדויק של הביצועים של השילוב של משתמש כיסא גלגלים במעבדה ו/או בתחום חשוב לתפקוד אישי מיטבי והשתתפות בזמן שאורח חיים בריא ופעיל מתוחזק על אורך חייו של האדם7,8,9.

ניסוי, הנעה בכסא גלגלים ידני במהלך המצב היציב או תרגיל השיא10,11 מתקרב לעתים קרובות בתור תנועה מחזורית הגוף העליון לצורך בחינת ממשק משתמש כסא גלגלים12,13, השלד השריר העמסה14,15,16, ולמידה מוטורית ורכישת מיומנות17,18. המושגים הביומכנית והפיסיולוגיים המשולבים של תנועות מחזורית מאפשרים שימוש ב"מאזן הכוח", גישת דוגמנות שהוצגה בתחילה על-ידי ואן-נגן19 להחלקה על הקרח ורכיבה על אופניים, ומאוחר יותר הוצגה בניידות מהירה של גלגלים8,20,21. איור 1 מראה דיאגרמת איזון מתח עבור הנעה ידנית של כיסא גלגלים. היא מתכנסת מתוך מבחר של ביצועים קריטיים הגורמים לשילוב של משתמש כיסא גלגלים ושלושת הרכיבים המרכזיים שלה (כיסא הגלגלים, המשתמש והממשק שלהם), בצד שמאל לתוך הפריסה של (ביו) מכני הכוח המכני הפיזיולוגי והמשוואות.

תפוקת הכוח היא פרמטר התוצאה החשובה בהקשרים של ספורט וחיי היומיום שבו שיא תפוקת הכוח יכול לייצג גם ביצועים מוגברת בספורט המותאם או קלות התפקוד במהלך הפעילות ביומיום22. כמו-כן, בשילוב עם צריכת האנרגיה ניתן להשתמש בו כדי להעריך את הביצועים במונחים של יעילות מכנית ברוטו17,18,23 (כלומר, כאשר אדם מיומן יותר ידרוש פחות אנרגיה פנימית כדי לייצר את אותה כמות של פלט חשמל חיצוני). מנקודת מבט ניסיונית, תפוקת הכוח היא פרמטר צריך להיות נשלט באופן הדוק במהלך בדיקה, כי שינויים בתפוקת הכוח הם השפעה ישירה על כל התוצאות ביצועים כגון זמן דחיפה, זמן התאוששות24, ויעילות מכנית25. כתוצאה מכך, שליטה ודיווח על תפוקת החשמל חיונית לכל המחקרים הקשורים להנעה כיסא גלגלים ידנית.

בדיקות אוברגראונד הוא תקן הזהב במונחים של תוקף (כלומר, האינרציה, חיכוך האוויר, זרימה אופטית, דינמי תנועה)26, ובכל זאת סטנדרטיזציה של תפוקת הכוח החיצוני, מהירות, ותנאי הסביבה הקשורים הוא הרבה יותר קשה, ואת היכולת חזרה לאורך זמן סובל. מחקרים שנעשו בכיסאות גלגלים החלובשנות ה-60,28 והתמקדו במאמץ הפיזי של הניידות. למרות שהדבר חיוני בפענוח נתונים והבנה של8,20, מושגים בתפוקה חיצונית הוגבלה להתבוננות בעלות חילוף החומרים הפנימי בעת ביצוע פעילויות שונות על משטחים שונים. כיום, גלגלי מדידה ניתן להשתמש כדי למדוד את תפוקתהכוח 29,30 ו-החוף בדיקות31,32 ניתן לבצע כדי להסיק את הפסדים חיכוך במהלך הנעה ובכך תפוקה כוח.

טכנולוגיות שונות מבוססות מעבדה פותחו עבור בדיקות פעילות בכסא גלגלים ספציפי33, החל מהמון של ergometers בגודל ומותגים שונים של הליכונים. הליכונים נחשבים להיות הקרובים ביותר לבדיקה בשטח במונחים של תוקף34 ושימשו מאז שנות ה-60 עבור תרגיל כיסא גלגלים בדיקות35,36. לפני בדיקה, את המדרון ואת המהירות של ההליכון יש לבדוק באופן קבוע. אפילו הליכונים מאותו מותג ולהפוך עשוי להיות שונה באופן משמעותי ולשנות את התנהגותם לאורך זמן37. לקביעת תפוקת הכוח החיצוני, מבחן גרירה20,36 משמש עבור השילוב היחיד של משתמש כיסא גלגלים מתגלגל והפנימי של כוח גרור38. חיישן הכוח עבור בדיקת הגרירה צריך גם להיות מכויל מעת לעת. עבור האינדיבידואליזציה הניסיונית של הפרוטוקול מבחינת העומס החיצוני הכולל של הגלגלת לאורך זמן ובין נושאים, מערכת גלגלת (איור 2) תוכנן כחלופה עבור מעברי הצבע הקודם תלוי השיפוע של טעינת36.

חלופה נוספת עבור בדיקות התעמלות סטנדרטיות כיסא גלגלים כבר שימוש ergometers נייח33, מ פשוט off-המדף ergometer פתרונות39 לקראת מאוד מיוחד מבוססי מחשב המבוסס ergometers40. מעטים הם הזמינים באופן מסחרי. המגוון העצום בטכנולוגיה ergometer ומאפיינים מכניים מציג דרגות גדולות של השתנות בין תוצאות הבדיקה33. Ergometers וכיסאות גלגלים צריכים להיות מחוברים או מאוחדים באופן מיסודו על ידי עיצוב. חיכוך האוויר אינו נוכח והאינרציה נתפסת מוגבלת האינרציה מדומה על הגלגלים, ואת התנועה מנוסה גזע, ראש, וזרועות במהלך ההנעה, בעוד המשתמש בכיסא גלגלים הוא נייח ביסודו. Ergometer מאפשר בדיקות ריצה או אנאירובית, כמו גם בדיקות איזומטרי, אם הגלגלים יכולים להיות חסומים כראוי.

מתודולוגיה בסיסית לחקר ניידות ידנית במחקרים המבוססים על מעבדות מוצגת. כמו כן, השקפה קצרה על מתודולוגיה מבוססת שדה בכסא גלגלים והתוצאות הפוטנציאליות שלה מסופקים. המוקד המרכזי הוא שליטה ומדידת תפוקת הכוח החיצוני (W) הן בשדה והן ניסויים מבוססי מעבדה. גם קביעת תפוקת החשמל הפנימית באמצעות ספירומטריה נוספה, מכיוון שלעתים קרובות משתמשים בה כדי לקבוע יעילות מכנית ברוטו. מלבד יישום התרגול הטוב, המטרה היא ליצור דיונים על סטנדרטיזציה ניסויית והחלפת מידע בינלאומית. המחקר הנוכחי יהיה בעיקר לטפל הנעה כיסא גלגלים הידיים ואת המדידה ממנו כי היא הצורה הבולטת ביותר של ניידות באופן ידני בספרות מדעית. עם זאת, המושגים הנזכרים להלן תקפים באותה מידה עבור מנגנוני הנעה אחרים של כיסא גלגלים (למשל, מנופים,כ41).

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הסטנדרטיזציה ואת המדידה של תפוקת החשמל במהלך הergometer, הליכון, וכיסא גלגלים מבוססי בדיקות במהלך הנעה המצב היציב ב 1.11 m. כדוגמה, החיכוך המתגלגל ייקבע תחילה במהלך בדיקות הקרקע עם מבחן החוף. באמצעות הערכה זו של חיכוך, תפוקות כוח יהיה להגדיר את ההליכון ואת בדיקות ergometer באמצעות פרוטוקולים זמינים מהספרות המחקר. עבור בדיקות הליכון, החיכוך יהיה נחוש במבחן לגרור, ואת תפוקת הכוח יותאמו באמצעות מערכת גלגלת. עבור בדיקות ergometer ergometer נשלט על-ידי מחשב משמש כדי להתאים את תפוקת החשמל החיצוני עם מבחן הרינגיי.

Protocol

מחקר זה אושר על ידי הוועדה האתית המקומית (ועדת אתית מדעי התנועה האנושית) במרכז הרפואי של האוניברסיטה חרונינגן. כל המשתתפים חתמו על הסכמה מושכלת בכתב.

1. עיצוב והקמה של מחקר

  1. הנחה את המשתתף וקבל הסכמה מושכלת בשורה עם ועדת המוסר של המוסד.
  2. לקבוע את המוכנות לפעילות גופנית של המשתתפים על ידי ביצוע הערכה בסיסית עם מוכנות פעילות פיזית שאלון42,43.
  3. לבצע הקרנת מטופל עם רופא רפואי.
  4. החליטו על תפוקת חשמל קבועה לכל המשתתפים (למשל, 10-20w ב 1.11 מ מ), תפוקת כוח יחסית (למשל, 0.25 W/ק"ג משקל גוף ב 1.11 מ מ), או" ריאליסטי "תפוקת הכוח בודדים מבוסס על משטח של עניין (מבוסס על מבחן החוף למטה).
  5. לאפשר למשתתף להכיר את הקרקע, הליכון, ואת התנאים ergometer לפני בדיקה.
  6. בדוק את לחץ הצמיג ואת המכניקה הכוללת של כיסא גלגלים לפני כל מדידה לנפח את הצמיגים כדי 600 kPa אם יש צורך.
    הערה: כדי להשיג תוצאות חוקיות של מצב יציב לעבודה בגוף העליון ויעילות מכנית גסה (ME), יש לדבוק במשך מינימלי של 3 דקות לכל מרבי (עד 70% קיבולת תרגיל שיא) לחסום להשיג תרגיל מצב יציב עם יחס החלפת הנשימה מתחת 144,45. במיוחד בהנעה הידיים, מהירות כיסא הגלגלים חייבת להישאר בתוך טווח נוח או אפשרי (0.56-2.0) כדי להוציא בעיות בקרת מוטורית46,47,48, מה שאומר כי בהפרשים של כוח הם שולטים על ידי קפיצות בהתנגדות.

2. תפוקת הכוח החיצוני במהלך בדיקות יתר

  1. בצע את מבחן החוף על פני השטח של עניין. הצב את המשתתף בעמדה פעילה ומתוקננת ככל האפשר: רגליים על הדום, ידיים על הברכיים, ומסתכל ישר קדימה (העמדה צריכה להיות רפלקטיבית של העמדה במהלך ההנעה).
    הערה: כל תנועה משנה את מרכז המסה, אשר משנה את ההתנגדות המתגלגל.
  2. להאיץ את כיסא הגלגלים. למהירות גבוהה
    הערה: ניתן לבצע זאת גם על-ידי המשתתף.
  3. תנו לכסא הגלגלים להאט. בקיפאון מלא ללא הפרעה
  4. תעד את הזמן והמהירות הנתונים במהלך ההאטה (למשל, עם גלגלי מדידה או יחידות מדידה אינרציאליות). ראה סעיפים 2.4.1 ו-2.4.2.
    1. הקלט נתונים באמצעות גלגלי מדידה.
      1. החליפו את גלגלי כיסא הגלגלים בגלגל המדידה ובדמה האינרציאלית (לוח החומרים), רצוי בעוד המשתתף אינו בכיסא הגלגלים.
        הערה: דוגמה זו מיועד לגלגל האופטיפוש. לגלגלים אחרים אולי יש. דרישות כיול שונות
      2. הפעל את גלגל המדידה באמצעות מתג הפעלה/כיבוי.
      3. הפעל את המחשב הנישא באמצעות מקלט ה-USB והתוכנה המשויכת.
      4. פתח את התוכנה במחשב.
      5. חבר את הגלגל עם התוכנה על-ידי בחירת יציאת התקשורת הנכונה (COM). אם יציאת ה-COM הנכונה אינה מופיעה ברשימה, הקש על refresh כדי לעדכן את הרשימה ונסה שנית. לחץ על הבא.
      6. מלא את השדות הדרושים במסך ' הגדרת לקוח '. לחץ על הבא.
        הערה: יש להקדיש תשומת לב מיוחדת להגדרות ' גודל גלגל ' ו'צד גלגל '.
      7. אסוף נתונים היסט על ידי לחיצה על התחל בתוכנית ההתקנה והסתובב לאט לסובב את הגלגל בלי לגעת בחישוק עד העיגול האדום הופך ירוק. לחילופין, הקש על דלג כדי לדלג על שלב זה אם השגרה כבר בוצעה מאז ההתקנה האחרונה של הגלגל. לחץ על הבא.
      8. כדי לאסוף רשומת מכבש נתונים במסך ' איסוף נתונים '. . המשך בפרוטוקול הרגיל מכאן והלאה
        הערה: סקריפטים לניתוח נתוני גלגל המדידה זמינים בחומר המשלים 1.
    2. תיעוד הנתונים באמצעות יחידות מדידה אינרציאליות (IMUs).
      1. הצמד את ה-IMUs (רשימת חומרים) לכיסא הגלגלים: אחד על כל מרכז ההגה ואחד במרכז מתחת למושב. כתוב לאיזה IMU מצורפת היכן ובאיזה כיוון לעיון מאוחר יותר.
      2. הפעל את ה-IMUs וחבר את ה-IMUs למחשב באמצעות קובץ ההפעלה מסונכרן של מנהל רשת NGIMU.
      3. כדי לאסוף נתונים, עבור אל כליםולאחר מכן בחר באפשרות לוגר נתוניםולחץ על התחל. . המשך בפרוטוקול הרגיל מכאן והלאה
        הערה: סקריפטים לניתוח נתוני IMU זמינים בחומר המשלים 2.
  5. חזור על הליך החוף למטה (2.1-2.4) ואסוף נתונים הלוך ושוב כדי להקטין את ההשפעה של משטחים לא אחידים.
  6. פתח את תוכנת הcoast_down_test במחשב. הקש על ייבוא נתונים כדי לייבא את קובץ הנתונים לאורך החוף (גלגל המדידה או imu). בחר מקטעים מחוף למטה בנתונים באמצעות המחוון שבגרף שבצד ימין והקשה על בחירת האחיזה.
  7. הגדר משתתף ומשקל כסא גלגלים במקטע הגדרות . לחץ לחשב תוצאות. כתוב את החיכוך מתגלגל מתכוון (N) ו מקדם חיכוך מתגלגל. הקש על ייצוא כדי לשמור את כל הנתונים (meta) לעיון מאוחר יותר.
    הערה: כאשר אין אפשרות להניח חיכוך מתמיד עקב גרירת אוויר (כלומר, במרבית סביבות הספורט) הניתוח הופך להיות קצת יותר מורכב. הפרוטוקול זהה, אך המהירות הראשונית צריכה להיות גבוהה יותר. במקרה זה, משוואה דיפרנציאלית שאינה לינארית צריכה להיפתר ושהמשוואה צריכה להיות מתאימה עם שרברב מסובב (למשל, לבנברג-Marquardt)49.



    במשוואה זו הוא מהירות מיידית והוא המהירות הראשונית בתחילת ההאטה. משקפת את החיכוך התלוי במהירות ומשקפת את המהירות של חיכוך עצמאי (). סקריפטים לניתוח מבחני החוף זמינים בחומר המשלים 3 וממשק המשתמש הגרפי (GUI) לניתוח של בדיקות החוף המשמשות בשלב 2.7 הינו זמין בחומר המשלים 4.

3. תפוקת הכוח החיצוני במהלך בדיקות הליכון

  1. אפיון הליכון
    1. למדוד את מהירות החגורה של ההליכון טעון עם מדידת מהירות מכויל כדי לקבוע מה הליכון הגדרה צריך לשמש (למשל, עבור 1.11 m-s ההליכון צריך להיות מוגדר 4.1 קמ ש במקום 4.0 קמ ש).
      הערה: לחילופין, לקבוע את מהירות החגורה על ידי מדידת אורך החגורה וספירת עשרה סיבובים תוך הקלטת הזמן עם מצלמת סטופר/וידאו.
    2. למדוד את זוויות הליכון באמצעות חיישן זווית. בדוק את העקביות על-ידי חזרה על המידות ובדוק אם יש היסטרזיס על-ידי חזרה על המידות בסדר יורד.
      הערה: בדוק מהירות הליכון עם מדידת רטט וזוויות עם חיישן זווית במהלך כל מדידה אם האמינות שלהם נמוכה.
  2. מבחן גרירה: כיול
    1. הפעל את ספק הכוח של החיישן לבדיקה גרור לפחות 30 דקות לפני הכיול.
    2. השהה את מתמר הכוח אנכית ויישר באמצעות לייזר או חיישן זווית.
    3. הגדר את מחשב הבדיקה לגרירה וחבר את חיישן הכוח למחשב. פתח את תוכנת ADA3 במחשב הגרירה והקש על כיול חיישן כוח.
    4. הצמד משקולות מוכרות (1-10 ק ג עם הדרגות של 1 ק"ג) לחיישן ורשום את הערכים הדיגיטליים.
    5. התאם משוואת רגרסיה ליניארית כדי לקבוע את הקשר בין עומס שהוחל לבין המתח הנמדד על-ידי המשך בתוכנת ADA3.
    6. חזור על (3.2.1-3.2.5) אם שגיאת הבסיס-ממוצע-מרובע (RMSE) חורגת מ-0.13 N37.
  3. ביצוע מבחן גרירה
    1. הפעל את ספק הזרם לפחות 30 דקות לפני המדידה.
    2. הגדר את מחשב הבדיקה לגרירה וחבר את חיישן הכוח למחשב. פתח את תוכנת ADA3 במחשב הגרירה ולחץ על מדידות טבלת החשמל.
    3. מניחים את השילוב של המשתמש בכיסא גלגלים על ההליכון. הצב את המשתתף בעמדה פעילה ומתוקננת ככל האפשר: רגליים על הדום, ידיים על הברכיים, ומסתכל ישר קדימה (העמדה צריכה להיות רפלקטיבית של העמדה במהלך ההנעה). הנחה את המשתתף לשמור על אותה תנוחה במהלך המבחן.
    4. למדוד את ההיסט של תא העומס על ידי הקלטת כוח ללא חבל מוצמד באמצעות תוכנת ADA3. לחץ על אישור.
    5. חבר את כיסא הגלגלים אל מתמר הכוח עם חבל קל. ודא שתא המטען והחבל מיושרים באופן אופקי עם הציר האחורי של כסא הגלגלים.
    6. האצת החגורה למהירות הרצויה, במקרה זה 1.11 m/s (4.1 קמ ש בתצוגה).
    7. להגדיל את הנטייה של ההליכון, לחכות עד שהמיקום של ההליכון ושילוב המשתמש בכיסא גלגלים הוא יציב, ולהקליט את הכוח ואת הזווית. חזור על 10 זוויות תלולות יותר ויותר (1.5-6% בהפרשים של 0.5%).
    8. התאם רגרסיה ליניארית באמצעות הזווית והכוח באמצעות תוכנת ADA3 על-ידי לחיצה על הבא. לחשב את הכוח בזווית אפס של ההליכון.
      הערה: אין אפשרות להשתמש בנקודת החיתוך של משוואת הרגרסיה אם זווית ההליכון כוללת היסט.
    9. חזור על בדיקת הגרירה (3.3.3-3.3.8) אם הפקודה RMSE של קו הרגרסיה הליניארית חורגת מ-0.5 N37.
  4. הגדרת תפוקת החשמל על הליכון
    1. לחשב את תפוקת הכוח הרצויה ולקבוע את מהירות הבדיקה.
      הערה: עבור הפרוטוקול הנוכחי, הדבר שווה לתוצאות שהתקבלו בשלב 2.7.
    2. לחשב את משקל גלגלת הנדרש על ידי חיסור החיכוך מבחן גרירה (משלב 3.3.8) מן החיכוך היעד (משלב 2.7).
    3. מיקום גלגלת בחזית או מאחורי ההליכון ולוודא שהוא ממורכז. הצמד את הגלגלת לכיסא הגלגלים וודא שהחבל מפלס. הנחה את המשתתף כי המשקל בגלגלת עשוי להזיז את כיסא הגלגלים.
    4. לחבר את המשקל (בדרך כלל בין 0-1 ק ג) כדי גלגלת מערכת באמצעות סל של מסה נמוכה ידוע הקרנר. הגדילו באיטיות את המשקל במידת הצורך, עד להשגת תפוקת הכוח הרצויה.
      הערה: לחלופין, שנה את תפוקת החשמל על ידי שינוי זווית ההליכון בהתאם לטבלת הכוח מבדיקת הגרירה.

4. תפוקת חשמל חיצונית במהלך בדיקה מבוססת-ergometer

  1. הפעל את הergometer לפחות 30 דקות לפני המדידה. הפעל את התוכנה המשויכת במחשב.
  2. לחץ על רכיב widget ממשתתף ולאחר מכן לחץ על הוסף... תן למשתתף תעודה מזהה והזן את משקל הגוף של המשתתף. לחץ על אישור.
  3. לחץ על סמל כסא הגלגלים בתפריט התקן. מלאו את המפרט של כיסא גלגלים בטופס. לחץ על אישור.
    הערה: משתנה משקל הגוף חשוב, משום שהוא ישפיע על הסימולציה שמספקת הergometer.
  4. לחץ על רכיב widget מפרוטוקול. יצירת פרוטוקול מותאם אישית על-ידי בחירה בהוספה... בחרו ' פרוטוקול מותאם אישית ' ולחצו על ' הבא'. תן לפרוטוקול שם מתאים ולחץ על ' צור'.
  5. בחר שלבים ולחץ על הוסף שלב והתנגדות. הגדר את ההתנגדות למקדם החיכוך שהושג עם מבחן החוף בסעיף 2. הגדר את מהירות היעד ב-4 קמ ש ולחץ על OK (איור 3).
  6. הגדר את מסך המשתתף. הסר את כל יישומונים מהמסך. לחץ על הוסף יישומון ובחר את יישומון כיוון כסא גלגלים וגרור אותו לתוך המסך (איור 4).
  7. יישר את כיסא הגלגלים על הגלילים באמצעות מערכת היישור. הדק את כיסא הגלגלים בעזרת מערכת ארבע החגורות. בדוק כי הגלגלים אינם נוגעים ergometer ומיושרים כראוי.
  8. הצב את המשתתף בעמדה פעילה ומתוקננת ככל האפשר: רגליים על הדום, ידיים על הברכיים, ומסתכל ישר קדימה (העמדה צריכה להיות רפלקטיבית של העמדה במהלך ההנעה). הנחה את המשתתף לשמור על אותה תנוחה במהלך המבחן.
  9. כיול את הergometer באמצעות התוכנה המשויכת על-ידי לחיצה על לחצן צלב-אוויר בתפריט התקן ולאחר מכן לחץ על התחל כיול.
    הערה: סקריפטים לניתוח נתונים ergometer זמינים בחומר המשלים 5.

5. הערכות פנימיות של תפוקת הכוח במהלך הנעה של כיסא יד ידיים

  1. הפעל את הספימטר לפחות 45 דקות לפני כל כיול או בדיקה.
  2. כיול את הספילומטר בהתאם להנחיות המפעל באמצעות התוכנה המשויכת, כולל כיול עבור טורבינות, גז התייחסות, אוויר בחדר ועיכוב.
    הערה: האוויר בחדר וכיול גז התייחסות צריך להתבצע לפני כל בדיקה.
    1. בצע כיול טורבינה.
      1. לחץ על טורבינה בתפריט הכיול. חבר את הטורבינה באמצעות קורא אלקטרואופטיקה לספילומטר. חבר את מזרק הכיול עם אמצעי אחסון ידוע לטורבינה.
      2. כאשר היחידה מוכנה, בצע שש משיכות מבוקרות ומלאות עם הבוכנה. לחץ על סמל היציאה .
    2. בצע כיול גז התייחסות.
      1. לחץ על גז התייחסות בתפריט כיול. חבר את וסת הלחץ לצילינדר כיול עם ריכוז ידוע של גז מעורב.
        הערה: על הגליל להיות פתוח, אך מווסת הלחץ חייב להיסגר.
      2. חבר את קו הדגימה למחבר הדגימה של הספימטר והשאר את הקצה השני מנותק. . תן לספילומטר לשטוף את האנלייזרים ודא שקווי הדגימה רחוקים מכל גז נשפה.
      3. כאשר תתבקש על-ידי הספילומטר, חבר את הקצה החופשי של קו הדגימה לווסת הלחץ על צילינדר הכיול ופתח את הווסת. צא עם סמל היציאה לאחר סיום הכיול.
    3. . בצעו כיול אוויר בחדר
      1. חברו את קו הדגימה למחבר הדגימה בספימטר והשאירו את הקצה השני חופשי. יציאה עם הסמל ' יציאה ' לאחר סיום הכיול.
    4. בצע כיול עיכוב.
      1. לחבר את הטורבינה לקורא אלקטרואופטיקה ולחבר את צינור הדגימה. ודא ששניהם מחוברים לספילומטר.
      2. סנכרן את הנשימה עם האות האקוסטי. ניתן לבצע זאת על-ידי המפעיל.
        הערה: יש לחזור על הליך זה בכל פעם שנעשה שינוי בשפופרת דגימה. נקה או העבר את המסיכה המשמשת עבור הליך זה לפני שתיתן אותה למשתתף.
      3. צא עם סמל היציאה לאחר סיום הכיול.
  3. הניחו את מסיכת המימטר על המשתתף. כוונן את הרצועות האלסטיים על כובע הראש כדי ליצור חותם צמוד סביב פני הנושא.
    הערה: ניתן לחבר צג קצב לב למהירות הלחץ ולהניח למשתתף לענוד את חגורת קצב הלב.
  4. מתימים את צינור הספילומטר כך שהוא לא יפריע לתנועה.
  5. לחץ על בדוקולאחר מכן הזן נושא חדש בתצוגת הספימטר.
  6. לבדיקת התעמלות תת-מקסימליים בחרו במצב נשימה-נשימה. כדי להתחיל בהקלטה הקש על מפתח הרשומה בספימטר.
    הערה: סקריפטים לניתוח נתוני הספירומטרים זמינים בחומר המשלים 6.

6. הליך בדיקה

  1. הנחה את המשתתף לבצע 4 דקות של פעילות יציבה של מצב יציב במהירות הרצויה (1.11 m/s).
    1. הנחה את המשתתף להשתמש במשוב מהירות כדי להישאר (בממוצע) במהירות הרצויה.
      הערה: ניתן לראות מהירות מגלגל המדידה או IMUs ממחשבי המחברת המתאימים שלהם במצב הארקה. המחשבים הנישאים כוללים כתפיות hook ולולאה המאפשרים קיבעון על הרגליים.
    2. הנחה את המשתתף להישאר (בממוצע) במרכז ההליכון עבור המצב הליכון.
    3. הנחה את המשתתף להסתכל על המהירות ועל הכותרת משוב על המסך ergometer במצב ergometer ולשמור אותו (בממוצע) בתוך טווח היעד.
  2. הפעל סטופר ואת המטר (שלב 5.6) באותו זמן.
    הערה: ניתן לעשות זאת ללא גורם מפעיל חיצוני כאשר הפרש התזמון מההפעלה הקשה הוא זניח תוך שימוש בספירומטריה מנשימה.
  3. אחרי 30 ס מ, התחילו. את ההנעה בכיסא גלגלים
    הערה: עבור הליכון תנאים ergometer זה מרמז להתחיל את ההליכון או ergometer. בעת שימוש בגלגל המדידה (step 2.4.1.8) או IMUs (שלב 2.4.2.3) התחילו גם אלה.
    1. השתמש בלחצן lap במצב הארקה כדי לסמן את פינות המסלול.
  4. לאחר 4 דקות נוספות במהלך הבחינה, ללא הודעה מוקדמת, הנחה את המשתתף להפסיק לדחוף את כסא הגלגלים.
    הערה: במצב הליכון כמה דוחף נוספים נחוצים לפני החגורה מפסיק.

Representative Results

באמצעות הנוהל הנ ל, נקבע תפוקת הכוח עבור 17 משפחה (2 30 דקות הפעלות של תרגול) המשתתפים בעלי גוף מסוגל לעשות מבחן הלוך ושוב במורד החוף (ממוצע של חמישה מבחנים). פרופיל החוף התאפיין בגלגל מדידה במסדרון של בית חולים חלק. לאחר מכן, המשתתפים נמדדו במהלך השטח (25.0 x 9.0 m מעגל), הליכון (2.0 x 1.2 m), ו ergometer כיסא גלגלים הנעה. תפוקת הכוח בהליכון ובergometer שיטות התאימו למצב הקרקע העליון באמצעות הפרוטוקולים המתוארים בנייר זה.

תפוקת הכוח הושגה מאותו גלגל מדידה בשלוש בלוקים של 4 דקות של הנעה כיסא גלגלים לאחר בלוק ההיכרות של אורך שווה. רק הדקה האחרונה של כל בלוק שימש לניתוח, בהנחה על הנעה של מצב יציב. לנתוני ההנעה העיליים השתמשו רק בסטרייטים הארוכים (25 מ'). כל הנתונים (pre-) עיבוד בוצע בפיתון 3.7 (הקרן לתוכנה פייתון). הערכות ICC ו-95% מרווחי הביטחון שלהם חושבו ב-R 3.3.4 (R Core Team), באמצעות דירוג יחיד, הסכם מוחלט, מודל אפקטים אקראיים.

המשקל המשולב הממוצע של מערכת המשתמשים בכסא גלגלים היה 92.6 ק ג (± 8.3). הממוצע ממוצע תפוקת החשמל מתוך מבחן החוף למטה היה 9.7 W (± 1.6). תפוקת הכוח כפי שחושבה מגלגל המדידה היה נמוך יותר עבור שטח 8.1 W (± 1.4), הליכון 7.8 W (± 1.9), ו ergometer 8.7 W (± 2.2) כיסא גלגלים הנעה. ההבדל הממוצע בין פלט כוח היעד לבין פלט כוח נמדד היו-1.6 (± 1.6),-1.8 (± 1.4),-1.0 (± 1.0) W עבור הקרקע overground הליכון, ו ergometer הנעה, בהתאמה. תוצאות אלה מוצגות גם בטבלה 1, איור 5 ואיור 6.

תפוקת הכוח עבור הנעה הרינגיי הראה עני לבינוני (ICC: 0.38, CI: 0.00-0.73) הסכם עם פלט היעד. לעומת זאת, הליכון ההליכון הראה עניים-to-טוב (ICC: 0.45, CI: 0.00-0.79) הסכם ו ergometer הנעה הראה עני מעולה (ICC: 0.77, CI: 0.11-0.93) הסכם. שגיאה מוחלטת היה בקורלציה שלילית עם תפוקת הכוח של ההנעה על ergometer (r =-0.55, p = 0.02), אבל לא עבור שני התנאים האחרים (overground: r = 0.47, p = 0.06; הליכון: r = 0.22, p = 0.40).

ההסכם בין התנאים היה עני לבינוני (ICC: 0.49, CI: 0.20-0.74). בתוך מודאליות (בין שלושת 4 דקות בלוקים) המהימנות היה טוב-מעולה עבור הקרקע (ICC: 0.91, CI: 0.82-0.97) ו הליכון (ICC: 0.97, CI: 0.93-0.99) הנעה מתונה-to-מעולה עבור ergometer ההנעה (ICC: 0.97, CI: 0.71-0.99). הergometer הופיעו לבצע גרוע יותר לאורך זמן, אשר אושרה על ידי חוזר מדדים ANOVA (F (2, 32) = 64.7, p < 0.01), אבל לא היתה השפעה זמן עבור הקרקע הרינגיי (2, 32) = 0.9, p = 0.418) ו הליכון (f (2, 32) = 0.9, p = 0.402) הנעה.

Figure 1
איור 1: יתרת הכוח החלה על הנעה ידנית של כיסא גלגלים. Pout: תפוקת חשמל חיצונית (W); ME: יעילות מכנית ברוטו (%) F: מתכוון התנגדות לכוח; (פ') להביע מהירות; A: עבודה לכל דחיפה או מחזור (J); fr: תדירות של דוחף או מחזורים (1/s); Pint: הפסדים פנימיים (W); Pair: עמידות אווירודינמית (W); Pרול: חיכוך מתגלגל (W); Pכולל: הפסדים עקב נטייה (W). דמות זו מודפסה מודפס מ-ואן דר ווונדה ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: הליכון ההתקנה. שמאלה: גלגלת ההתקנה כדי להגדיל את תפוקת החשמל החיצוני על הליכון במהלך ההנעה. מימין: גרור הגדרת הבדיקה כדי למדוד את כוחות החיכוך במהלך הנעה כיסא גלגלים הליכון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: חלון הגדרות הפרוטוקול לergometer כסא הגלגלים. ניתן להגדיר את תפוקת החשמל על-ידי בחירת פלט מתח ומהירות יעד או חיכוך מתגלגל ומהירות יעד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: משוב על כיסא הגלגלים ergometer בצורה של עלילה קו. מהירויות הרולר השמאלי והימני מותוות. המשתתפים צריכים לנסות לשמור על מהירות קבועה תוך כדי הולך בקו ישר (על ידי שמירה על קו על המסך אופקית). נתוני המהירות מוחלקים עם חלון הזזה שניתן לשנותו בהגדרות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: הפצות והבדלים יחסיים ומוחלטים בין החיכוך היורד לבין תפוקת החשמל הנמדדת במהלך הארקה (OG), הליכון (TM), ו ergometer (אנחנו) הנעה של כיסא גלגלים. השפם מראה 1.5 x הטווח הבין רבעוני. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: בסיס-אלטמן מזימה לחיכוך במורד החוף ומדד תפוקת הכוח במהלך העומס (שמאל), הליכון (באמצע), ו ergometer (מימין) כיסא גלגלים הנעה. הקווים הכהים האפורים מציינים את ממוצע המאגר עבור שילוב והקווים האדומים המנוקדים הם ממוצע + 1.96 סטיות סטנדרטיות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

ערך דו-צדדי (W)2 ההבדל עם המטרה הפרש עם היעד (%) הפרש עם היעד (abs) הסכם עם היעד (ICC)3 אמינות בין בלוקים (ICC)3
מטרת היעד1 9.68 (± 1.57) (ש ע) (ש ע) n.a. (ש ע) n.a.
אוברגראונד 8.12 (± 1.41) -1.56 (± 1.57) -15.30 (± 13.70) 1.72 (± 1.57) 0.38 (0.00 עד 0.73) * 0.91 (0.82-0.97) *
הליכון פו 7.84 (± 1.92) -1.84 (± 1.38) -18.98 (± 13.42) 1.91 (± 1.16) 0.45 (0.00 עד 0.79) * 0.97 (0.93-0.99) *
Ergometer פו 8.65 (± 2.24) -1.02 (± 0.97) -11.82 (± 11.94) 1.16 (± 0.78) 0.77 (0.11-0.93) * 0.97 (0.71-0.99) *
1. מחושבת מפני חיכוך במורד החוף. 2. נקבע עם גלגל המדידה. 3. שני כיוון, הסכם מוחלט, רסרס קבוע עם 95% מרווחי ביטחון. * p < 0.001.

טבלה 1: השוואת תפוקת הכוח ותפוקת החשמל בפועל הנמדדים באמצעות גלגל מדידה.

גורמים התנגדות מתגלגלת
מסת גוף ↑ ↑
↑ מסה של כסא גלגלים ↑
לחץ צמיגים ↓ ↑
גודל גלגל ↑ ↓
↓ רצפה קשיות ↑
קמבר זווית ↑ ?
↑ הבוהן/החוצה ↑ ↑
קסטור ש↑ ↑
מרכז מסה על גלגלים אחוריים ↓
מסגרת מתקפלת ↑
תחזוקה ↓ ↑

שולחן 2: גורמים המשפיעים על חיכוך מתגלגל תפוקת הכוח במהלך הנעה ידנית כיסא גלגלים. הטבלה מודפסה מודפס מוואן דר Woude ואח '8.

חומר משלים 1. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

חומר משלים 2. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

חומר משלים 3. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

חומר משלים 4. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

חומר משלים 5. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

חומר משלים 6. אנא לחץ כאן כדי להציג קובץ זה (לחץ לחיצה ימנית כדי להוריד).

Discussion

בסעיפים הקודמים הוצגה מתודולוגיה נגישה לקביעת וסטנדרטיזציה של תפוקת הכוח עבור שיטות שונות המבוססות על מעבדה. בנוסף, השוואה בין מערכת תפוקת הכוח לבין תפוקת החשמל נמדד במהלך הנעה המצב היציב נעשתה. בעוד ששגיאה שיטתית הייתה קיימת, כמו גם השתנות מסוימות, הכלים המוצגים טובים יותר מהחלופה: לא מתוך סטנדרטיזציה כלל. תוצאות אלה דומות למחקר אחר שדיווח על תפוקת החשמל נמדד וקבע תפוקת החשמל50. יתרה מזאת, ההסכם בין התנאים היה עני לבינוני, המציין כי יש לשלם את תשומת הלב הנוספת בעת השוואת מחקרים בעזרת מיטות שונות. כצפוי, התנאי הergometer הציג את הסביבה הקלה ביותר לתקנן מנקודת המבט של האופרטור. הergometer ביצעו טוב יותר. בהגדרות החיכוך הגבוהות בלוקים (3 x 4 דקות) בתוך מודאליות אחת הראה טוב-מעולה ומתון עד מעולה הסכם. מעניין, ergometer ביצע גרוע יותר לאורך זמן, אולי בשל הסחף חיישן. לכן, ייתכן שיהיה נבון לכייל מייל מergometer בין כל בלוק. שים לב שתוצאות אלה הן לפעילות גופנית בעלת עוצמה נמוכה והיא עשויה להיות שונה מפרוטוקולים שונים.

שינויים מכניים או ארגונומי משניים בצירוף המשתמש לכסא גלגלים יכולים להשפיע רבות על התוצאות הנסיוניות12,51. תחזוקת חומרים ומודעות מלאה לעקרונות מכניים לכלי רכב חיוניים לתוצאות הביצועים ולתוקפו של הניסוי. מכניקת הרכב (למשל, המסה, גודל הגלגל, סוג הצמיג והלחץ, היישור) וההתאמה (למשל, מעמד הירכתיים, מרכז המסה, מסה, המישור החזיתי) של שילוב של משתמש כיסא גלגלים יקבע הרולינג והאוויר לגרור בשילוב עם תנאים סביבתיים. המסה והתמצאות של מרכז המסה ישפיעו על הגלגול ביחס לגלגלים האחוריים הגדולים יותר ולגלגלים הקטנים בחזית. תקציר של גורמים המשפיעים על חיכוך מתגלגל מוצג בטבלה 2. יתר על כן, כיסא הגלגלים הוא לעתים קרובות מותאמת. מלבד תנאי ההתערבות (למשל, מכניקת הרכב או ממשק) בכל בדיקה, התנאים לכסא גלגלים חייבים אף הם להיות קבועים ומכניקת הרכב שלה, כולל מסגרת, מושב וצמיגים יש לבדוק. הצמיגים צריכים להיות בלחץ קבוע על פני בדיקות ובקרב אנשים. מחסומים חשובים52 הם נקודות חיכוך אפשריות, מיקום גלגל אחורי, ושינויים פוטנציאליים יישור גלגל36,53,54,55.

בדיקות overground גם דורש טכנולוגיה היותו עבור כל אחד האינדיקטורים עבור המתח, הקינמטיקה, או תוצאות קינטיקה. ניתן להכיר זאת, אך המעשיות של מדידות מורכבות מוגבלת בסביבה שאינה מחקרית. בדיקות החוף הן ספציפיות עבור השילוב הפרטני של משתמש כיסא גלגלים ומשטח מתגלגל. עם זאת, הם סטטיים, כך הם עלולים לא ללכוד את כל המאפיינים של משתמש בכיסא גלגלים56. הם רגישים במיוחד לשינויים במרכז המסה, מה שעשוי להסביר את ההבדלים הקטנים בין מבחן החוף לבין התפוקה הנמדדת בכוח העליון. מגבלות אלה מצויים גם במבחן לגרור ו ergometer כיול, אשר גם להניח מיקום סטטי של המשתמש בכיסא גלגלים.

מבחן הגרירה מודד את הכוחות ההתנגדות של הגלגול והגרירה הפנימית של כל שילוב של משתמשי כיסא גלגלים. זה רגיש בבירור למכניקה של הרכב של כסא הגלגלים, אבל גם מיקום וכיוון הגוף של המשתמש. הליך מתוקננת הוא חיוני20,36, שם במהירות חגורה מתמדת, השילוב של המשתמש בכיסא גלגלים משכה על החגורה להיות מחובר מתמר חד-מימדי כוח מכויל על מסגרת ההליכון בסדרה של זוויות מדרון (איור 2). מתאם הליכון לתאי טעינה שניתן לכוונן עד לגובה ציר המרכז של כסא הגלגלים נדרש. שימוש בניתוח רגרסיה ליניארית מספק אומדן סטטי של כוח הגרירה ממוצע על חגורת ההליכון בנטייה אפס עבור שילוב של משתמש כיסא גלגלים נתון, אשר מספק את תפוקת הכוח החיצוני ממוצע עם המוצר של מהירות חגורה ולגרור כוח. בדיקת הגרירה איתנה ביחס להבדלים קטנים בביצוע הבדיקה על-ידי מפעילים שונים (למשל, מיקום החבל)37.

למרות שלעתים מניחים לעתים בדיקה פשוטה, כל אחד ממרכיבי הבדיקה של מבחן הגרירה דורש הבנה של התאוריה הבסיסית וההכשרה על כל פרטי ההליכים8. בדומה למבחן החוף, בדיקה זו רגישה במיוחד לשינויים במרכז המסה. יתר על כן, את ההתנהגות ואת הרגישות של מד המתח מבוססי מסננים כוח, כיול עקבי שלהם (כלומר, דיוק של משקולות כיול, רצף של הרכבה)20,36,37, כמו גם כל ההליכים של מבחן לגרור כי הם רגישים לשינויים במהירות או הנטייה זווית של ההליכון כל צריך להיחשב. משמעות הדבר היא כי ההליכון עצמו צריך להיבדק מכויל כמו גם37. יש לעקוב ולהריץ באופן עקבי את המודעות העקבית של התופעות היוצרות הללו בניסויים מיום ליום.

דיוק של הסימולציות המבוססות על תפוקת הכוח והתוצאות שלהם תלויות באופן מלא בסטנדרטיזציה, בתרגול ובהדרכה של אלה העורכים את הניסויים. גיוון של הליכונים, ergometers, או כל מכשיר אלקטרוני מונחה מנוע אלקטרונית יכול להיות בעיה, כפי שמוצג על ידי De Groot et al.51. בתמורה לנתונים מבוססי אוכלוסייה, צריך להיות מודע לתפקיד הפוטנציאלי של הבדלים כאלה על תוצאות הבדיקה. בכל ניסוי של כסא גלגלים, הסבר מתאים לתנאי הבדיקה ולהצגה פתוחה של הערכים הממשיים עבור מהירות, עמידות ותפוקת הכוח יש להציג עבור כל קבוצת מקבוצות או תנאי מדידה.

בניסויים בכיסאות גלגלים, הטרוגניות של דגימת הבדיקה קשה להימלט מההתמקדות על משתמשי כסא הגלגלים האמיתיים. בין אלה, אנשים עם פגיעה בחוט השדרה הם לרוב בכפוף למחקר, כי הם נוטים להיות הפצע יציבה בעמוד השדרה לשארית חייהם. רמת הנגעים, שלמות, מין, גיל, כישרון ומצב אימון קובעים את טרוגניות של קבוצות לימוד57. הגדלת מספר המשתתפים באמצעות שיתוף פעולה, היא דרך חשובה לעקוף זאת ולהגביר את כוחה של ניסויים57, אפילו בשלבים המוקדמים של שיקום10. הנייר הזה הוא בתקווה שאבן-קרש לדיון נרחב על ניסויים בכיסאות גלגלים בקהילות ספורט אדפטיבית והסתגלות שבתקווה מובילה לשיתוף פעולה בינלאומי ולהחלפת ידע דרך הרשתות הקיימות והחדשות של החוקרים. זמינות של תשתית בדיקות נאותה מאפשרת ניטור עקבי והערכה של התקדמות שיקום קליני, ספורט אדפטיבית, ומעבר.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

הכנת כתב היד הזה נתמך כספית על ידי מענק מSamenwerkingsverband צפון-הולנד (OPSNN0109) והיה ממומן על ידי PPP-הקצבה של הקונסורציומים העליון לידע וחדשנות של משרד העניינים הכלכליים.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
'coast_down_test' software University Medical Center Groningen - Custom made
ADA3 software University Medical Center Groningen - Custom made
Angle sensor Mitutoyo Pro 360
Calibration weights (0-10kg in 1kg increments) University Medical Center Groningen - Custom made
Drag test force sensor (20kg) AST KAP-E/Z
Extra wide treadmill Motek-forcelink 14-890-0387
IMU sensor set X-IO Technologies NGIMU
Inertial dummy Max Mobility Optipush
Lightweight rope - - Custom made
Lode Ergometry Manager Lode LEM 10
Measurement wheel Max Mobility Optipush
Pulley system University Medical Center Groningen - Custom made
Spirometer COSMED K-5
Stopwatch Oneplus 6T Phone stopwatch
Tachometer Checkline CDT-2000HD
Treadmill attachment for drag test University Medical Center Groningen - Custom made
Weights for pulley (0-2kg in 5g increments) University Medical Center Groningen - Custom made
Wheelchair Küsschall K-series
Wheelchair roller ergometer Lode Esseda

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Flemmer, C. L., Flemmer, R. C. A review of manual wheelchairs. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 11 (3), 177-187 (2016).
  2. WHO. World Report on Disability 2011. , WHO Press. Geneva, Switzerland. (2011).
  3. Liu, X., Liu, N., Zhou, M., Lu, Y., Li, F. Bibliometric analysis of global research on the rehabilitation of spinal cord injury in the past two decades. Therapeutics and Clinical Risk Management. 15, 1-14 (2019).
  4. Coe, P. L. Aerodynamic characteristics of wheelchairs. NASA Technical Memorandum 80191. , (1979).
  5. Khoo, S., Li, C., Ansari, P. The Top 50 Most Cited Publications in Disability Sport: A Bibliometric Analysis. Perceptual and Motor Skills. 125 (3), 525-545 (2018).
  6. Cooper, R. A. Wheelchair research progress, perspectives, and transformation. Journal of Rehabilitation Research & Development. 49 (1), 1-5 (2012).
  7. de Groot, S., et al. WHEEL-I: development of a wheelchair propulsion laboratory for rehabilitation. Journal of Rehabilitation Medicine. 46 (6), 493-503 (2014).
  8. van der Woude, L. H., Veeger, H. E., Dallmeijer, A. J., Janssen, T. W., Rozendaal, L. A. Biomechanics and physiology in active manual wheelchair propulsion. Medical Engineering & Physics. 23 (10), 713-733 (2001).
  9. van der Woude, L. H., de Groot, S., Janssen, T. W. Manual wheelchairs: Research and innovation in rehabilitation, sports, daily life and health. Medical Engineering & Physics. 28 (9), 905-915 (2006).
  10. de Groot, S., et al. Course of gross mechanical efficiency in handrim wheelchair propulsion during rehabilitation of people with spinal cord injury: a prospective cohort study. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 86 (7), 1452-1460 (2005).
  11. van Koppenhagen, C. F., et al. Patterns of Changes in Wheelchair Exercise Capacity After Spinal Cord Injury. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 94 (7), 1260-1267 (2013).
  12. van der Woude, L. H., et al. Wheelchair racing: effects of rim diameter and speed on physiology and technique. Medicine & Science in Sports & Exercise. 20 (5), 492-500 (1988).
  13. van der Woude, L. H. V., et al. Seat height: effects on submaximal handrim wheelchair performance during spinal cord injury rehabilitation. Journal of Rehabilitation Medicine. 41 (3), 143-149 (2009).
  14. Veeger, H. E., Rozendaal, L. A., van der Helm, F. C. Load on the shoulder in low intensity wheelchair propulsion. Clinical Biomechanics. 17 (3), 211-218 (2002).
  15. Veeger, H. E. J., Vanderwoude, L. H. V., Rozendal, R. H. Load on the upper extremity in manual wheelchair propulsion. Journal of Electromyography and Kinesiology. 1 (4), 270-280 (1991).
  16. Arnet, U., van Drongelen, S., Scheel-Sailer, A., van der Woude, L. H., Veeger, D. H. Shoulder load during synchronous handcycling and handrim wheelchair propulsion in persons with paraplegia. Journal of Rehabilitation Medicine. 44 (3), 222-228 (2012).
  17. Vegter, R., de Groot, S., Lamoth, C., Veeger, D., Van der Woude, L. Initial Skill Acquisition of Handrim Wheelchair Propulsion: A New Perspective. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. , (2013).
  18. Vegter, R. J., Lamoth, C. J., de Groot, S., Veeger, D. H., van der Woude, L. H. Inter-individual differences in the initial 80 minutes of motor learning of handrim wheelchair propulsion. PLoS One. 9 (2), e89729 (2014).
  19. van Ingen Schenau, G. J. Cycle power: a predictive model. Endeavour, New Series. 12, (1988).
  20. van der Woude, L. H., de Groot, G., Hollander, A. P., van Ingen Schenau, G. J., Rozendal, R. H. Wheelchair ergonomics and physiological testing of prototypes. Ergonomics. 29 (12), 1561-1573 (1986).
  21. Vegter, R. J. K., de Groot, S., Hettinga, F. J., Veeger, H. E. J., van der Woude, L. H. V. Design of Manually Propelled Wheelchairs: Optimizing a Wheelchair-User Combination. , http://cirrie.buffalo.edu (2010).
  22. Janssen, T., et al. Relationship between physical strain during standardised ADL tasks and physical capacity in men with spinal cord injuries. Spinal Cord. 32 (12), 844 (1994).
  23. de Klerk, R., Lutjeboer, T., Vegter, R. J. K., van der Woude, L. H. V. Practice-based skill acquisition of pushrim-activated power-assisted wheelchair propulsion versus regular handrim propulsion in novices. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 15 (1), 56 (2018).
  24. Vanderwoude, L. H. V., et al. Manual wheelchair propulsion-Effects of power output on physiology and technique. Medicine & Science in Sports & Exercise. 20 (1), 70-78 (1988).
  25. Hintzy, F., Tordi, N. Mechanical efficiency during hand-rim wheelchair propulsion: effects of base-line subtraction and power output. Clinical Biomechanics. 19 (4), 343-349 (2004).
  26. Chénier, F., Champagne, A., Desroches, G., Gagnon, D. H. Unmatched speed perceptions between overground and treadmill manual wheelchair propulsion in long-term manual wheelchair users. Gait & Posture. 61, 398-402 (2018).
  27. Broucha, L., Krobath, H. Continuous recording of cardiac and respiratory functions in normal and handicapped people. Human Factors. 9 (6), 567-572 (1967).
  28. Clarke, K. Caloric costs of activity in paraplegic persons. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 47, 427-435 (1966).
  29. Guo, L., Kwarciak, A. M., Rodriguez, R., Sarkar, N., Richter, W. M. Validation of a biofeedback system for wheelchair propulsion training. Rehabilitation Research and Practice. 2011, (2011).
  30. Cooper, R. A. SMARTWheel: From concept to clinical practice. Prosthetics and Orthotics International. 33 (3), 198-209 (2009).
  31. DiGiovine, C., Cooper, R., Dvornak, M. 'Magnificent Milestones and Emerging Opportunities in Medical Engineering' (Cat. No. 97CH36136). Proceedings of the 19th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 97, IEEE. 1888-1891 (1997).
  32. Theisen, D., Francaux, M., Fay, A., Sturbois, X. A new procedure to determine external power output during handrim wheelchair propulsion on a roller ergometer: a reliability study. International Journal of Sports Medicine. 17 (08), 564-571 (1996).
  33. de Klerk, R., et al. Measuring handrim wheelchair propulsion in the lab: a critical analysis of stationary ergometers. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. , In press (2019).
  34. van Ingen Schenau, G. J. Some fundamental aspects of the biomechanics of overground versus treadmill locomotion. Medicine & Science in Sports & Exercise. 12 (4), 257-261 (1980).
  35. Voigt, E. D., Bahn, D. Metabolism and pulse rate in physically handicapped when propelling a wheel chair up and incline. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 1 (3), 101-106 (1969).
  36. Bennedik, K., Engel, P., Hildebrandt, G. Der Rollstuhl. , Schindele Verlag. (1978).
  37. de Groot, S., Zuidgeest, M., van der Woude, L. H. Standardization of measuring power output during wheelchair propulsion on a treadmill Pitfalls in a multi-center study. Medical Engineering & Physics. 28 (6), 604-612 (2006).
  38. Veeger, H. E., van der Woude, L. H., Rozendal, R. H. Wheelchair propulsion technique at different speeds. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 21 (4), 197-203 (1989).
  39. Brattgard, S. O., Grimby, G., Hook, O. Energy expenditure and heart rate in driving a wheelchair ergometer. Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. 2, 143-148 (1970).
  40. Niesing, R., et al. Computer-controlled wheelchair ergometer. Medical & Biological Engineering & Computing. 28 (4), 329-338 (1990).
  41. van der Woude, L. H., Dallmeijer, A. J., Janssen, T. W., Veeger, D. Alternative modes of manual wheelchair ambulation: an overview. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 80 (10), 765-777 (2001).
  42. Thomas, S., Reading, J., Shephard, R. J. Revision of the Physical Activity Readiness Questionnaire (PAR-Q). Canadian Journal of Sport Sciences. 17 (4), 338-345 (1992).
  43. Chisholm, D., et al. PAR-Q validation report: the evaluation of a self-administered pre-exercise screening questionnaire for adults. Victoria: Canada: BC Ministry of Health and Welfare. , (1978).
  44. Poole, D. C., Jones, A. M. Oxygen uptake kinetics. Comprehensive Physiology. 2 (2), 933-996 (2011).
  45. Whipp, B. J., Wasserman, K. Oxygen uptake kinetics for various intensities of constant-load work. Journal of Applied Physiology. 33 (3), 351-356 (1972).
  46. Veeger, H. E., van der Woude, L. H., Rozendal, R. H. Within-cycle characteristics of the wheelchair push in sprinting on a wheelchair ergometer. Medicine & Science in Sports & Exercise. 23 (2), 264-271 (1991).
  47. van der Scheer, J. W., de Groot, S., Vegter, R. J., Veeger, D. H., van der Woude, L. H. Can a 15m-overground wheelchair sprint be used to assess wheelchair-specific anaerobic work capacity? Medical Engineering & Physics. 36 (4), 432-438 (2014).
  48. Van der Woude, L., Van Croonenborg, J., Wolff, I., Dallmeijer, A., Hollander, A. Physical work capacity after 7 wk of wheelchair training: effect of intensity in able-bodied subjects. Medicine & Science in Sports & Exercise. 31 (2), 331-341 (1999).
  49. Fuss, F. K. Influence of mass on the speed of wheelchair racing. Sports Engineering. 12 (1), 41-53 (2009).
  50. Vegter, R. J., Lamoth, C. J., De Groot, S., Veeger, D. H., Van der Woude, L. H. Variability in bimanual wheelchair propulsion: consistency of two instrumented wheels during handrim wheelchair propulsion on a motor driven treadmill. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 10 (1), 9 (2013).
  51. de Groot, S., Vegter, R. J., van der Woude, L. H. Effect of wheelchair mass, tire type and tire pressure on physical strain and wheelchair propulsion technique. Medical Engineering & Physics. 35 (10), 1476-1482 (2013).
  52. Khasnabis, C., Mines, K., Organization, W. H. Wheelchair service training package: basic level. , World Health Organization. (2012).
  53. Frank, T., Abel, E. Drag forces in wheelchairs. Ergonomics of Manual Wheelchair Propulsion: State of the Art. Concerted Action 'Mobility Restoration for Paralyzed Persons'. Van der Woude, L. H. V., Meijs, P. J. M., Van der Grinten, B. A., De Boer, Y. A. , IOS Press. Amsterdam, Netherlands. 255-267 (1993).
  54. Kauzlarich, J. Wheelchair rolling resistance and tire design. Biomedical Aspects of Manual Wheelchair Propulsion: The State of the Art IIIAssistive Technology Research Series. Van der Woude, L. H. V., Hopman, M. T. E., Van Kemenda, C. H. , IOS Press. Amsterdam, Netherlands. 158-172 (1999).
  55. Brubaker, C. E., McLaurin, C. A. Ergonomics of wheelchair propulsion. Wheelchair III: report of a wheelchair on specially adapted wheelchairs and sports wheelchairs. , 22-37 (1982).
  56. Eydieux, N., et al. Changes in wheelchair biomechanics within the first 120 minutes of practice: spatiotemporal parameters, handrim forces, motor force, rolling resistance and fore-aft stability. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. , 1-9 (2019).
  57. de Groot, S., et al. Demographics of the Dutch multicenter prospective cohort study 'Restoration of mobility in spinal cord injury rehabilitation'. Spinal Cord. 44 (11), 668-675 (2006).

Tags

רפואה סוגיה 156 כיסאות גלגלים טכניקת הנעה מיומנויות מוטוריות יעילות ארגונומיה ergometry תופעות ביומכנית
קביעת ושליטה בתפוקת הכוח החיצוני במהלך ההנעה הסדירה של כיסא גלגלים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

de Klerk, R., Vegter, R. J. K.,… More

de Klerk, R., Vegter, R. J. K., Leving, M. T., de Groot, S., Veeger, D. H. E. J., van der Woude, L. H. V. Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion. J. Vis. Exp. (156), e60492, doi:10.3791/60492 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter