The Detection of Loading Forces Exerted on the Skate and Sole of the Foot During Skating

The Detection of Loading Forces Exerted on the Skate and Sole of the Foot During Skating Measurement of loading forces acting on the foot is measured with respect to long-term normal movements such as walking, running, jumping and more. These measurements are carried out barefoot and using shoes (Klenerman, Wood 2006, Meldrum Hilton, 2004). Significantly few studies have been developed in the measurement of loading forces in shoes that are of untypical shapes and functions. Several studies deal with the measurement of the interactive force in downhill skiing (Virmavirta 2000, Lafontaine 1998, Lafontaine, 2001), cross-country skiing (Stoggl 2010), figure skating (Kho 1996), speed skating (Yuki 1996) and skating in ice hockey skates (Paersal 2001, Dewan 2004, Paersal 2010). Most of these studies were designed without a single subsequent follow-up. Measurement of loading forces on the sole of feet during ice-hockey skating is useful to improve skating technique. The output from this measurement system has many applications in predictive and protective biomechanics. The purpose of this study was to construct a functional measuring system which is able to detect the amplitude and dynamic course of the loading forces exerted on the soles of the feet during skating. After critical review of studies addressing similar themes we designed skates capable of measurement. The measuring system consists of hockey skates, four pair of strain gauges, transmission equipment and software. To measure distribution of pressure forces on the soles of feet detection insoles (Footscan Insoles®) were used. A force plate (Kistler®) was also used for calibration. As a result of the work is creation, validation and calibration of measuring equipment for detecting the loading forces exerted on the soles of the feet during ice hockey skating. This makes it possible to record loading forces, distribution of pressure on the sole of feet and the course of the center of pressure (COP). The creation of a measuring device applicable to any type of skate will require future research. Detekce zátěžových sil působících na brusle a chodidla při bruslení Měření zátěžových sil působících na nohu je dlouhodobě prováděno u běžných pohybů jako chůze, běh, skoky a další. Pro tyto pohyby bylo uskutečněno mnoho měření jak naboso, tak s využitím obuvi (Klenerman, Wood 2006, Meldrum, Hilton 2004). Podstatně méně jsou rozvinuta témata měření zátěžových sil u obuvi netypických tvarů a funkcí. Několik studií se zabývá měřením těchto sil ve sjezdovém lyžování (Virmavirta 2000, Lafontaine 1998, Lamontaine 2001), běžeckém lyžování (Stoggl 2010), krasobruslení (Kho 1996), rychlobruslení (Yuki 1996) a bruslení v ledním hokeji (Paersal 2001, Dewan 2004, Paersal 2010). Většina z těchto studií je koncipována jednorázově bez longitudiální návaznosti. Měření tlakových sil na plosce nohy během bruslení v LH může být využito v tréninku techniky bruslení, prediktivní a protektivní biomechanice. Výhledovým využitím je i výzkum příčin diskomfortu při používání hokejových bruslí a dále ve sportinženýringu. Cílem práce je vytvořit funkční měřící systém, který je schopen detekovat velikost a dynamický průběh zátěžových sil působících na bruslařskou botu a plosku nohy během bruslení. Po kvalitativní analýze formou kritického review studií řešících obdobnou tématiku byl navržen model „měřící brusle“. Měřící systém se skládá z hokejové brusle, čtyř párů tenzometrů, přenosového zařízení a softwaru. Pro měření distribuce tlakových sil na plosce nohy bylo využito detekčních vložek do bot (Footscan Insoles®). Pro kalibraci byla dále využita dynamometrická deska (Kistler). Jako výsledek práce byla zkonstruována, kalibrována a validována měřicí aparatura pro detekci zátěžových sil působících na bruslařskou botu a dále byla použita technologie Footscan Insole pro detekci tlakového pole mezi plosku nohy a botou a trajektorií COP. Pro přímou aplikaci a praktická měření je zapotřebí vytvořit detekční zařízení aplikovatelné na jakýkoliv typ brusle. Výsledky této studie jsou využívány v pedagogickém procesu na FTVS UK Praha.