生态效度是这一要求的主要驱动因素。为了准确评估工厂员工或物流人员面临的风险,您必须复制他们装备的具体限制。穿着标准的工业安全鞋可确保实验室中的重量、刚度和摩擦系数与工厂车间的实际情况相匹配,从而避免使用运动鞋或休闲鞋所带来的数据差异。
步态研究得出的数据只有在能够预测现实结果时才具有价值。通过强制要求穿着标准安全鞋,研究人员可以确保运动学反应——尤其是在滑倒和绊倒等关键时刻——准确地反映工业环境的物理限制和地面相互作用。
模拟现实力学
要理解为什么这项要求是不可协商的,您必须了解与休闲鞋相比,工业鞋如何从根本上改变人类的运动。
匹配物理特性
工业安全鞋具有独特的物理特性:高刚度、显著的重量和特定的鞋底材料。这些因素极大地改变了工人抬脚和着地的动作。
复制摩擦动力学
鞋底与地面之间的界面决定了滑倒的可能性。安全鞋采用特定的摩擦特性设计,以减轻工作场所的危险。在研究中使用这些鞋子可以确保摩擦环境与工人实际体验的一致。
捕捉真实的运动学反应
当一个人滑倒或绊倒时,他们的恢复策略在很大程度上取决于他们脚上穿的鞋子。安全靴的沉重、坚硬的特性会影响反应时间和关节角度。穿着运动鞋进行测试会产生“更干净”的数据,但由于恢复的生物力学原理会从根本上不同,因此它与职业安全无关。
标准化作用
除了模仿现实,对“标准”鞋的要求还具有关键的方法论目的:变量控制。
建立基线
正如一般的步态研究使用标准的运动鞋来最小化垂直自由力矩 (VFM) 的波动一样,工业研究也需要一个基线。允许受试者穿自己的工作靴会引入诸如鞋底磨损不均或材料降解程度不同等变量。
隔离生物力学变量
通过标准化鞋类,研究人员消除了鞋子本身作为一个混淆变量。这使得研究能够专门关注人类肌肉骨骼系统如何调节动量和平衡,而不会受到不同鞋子状况的干扰。
理解权衡
尽管有必要,但使用标准的工业鞋确实会带来一些研究人员必须管理的特定挑战。
疲劳和舒适度
安全鞋比参与者可能在日常环境或临床实验室中穿着的鞋子更重、更硬。这可能导致疲劳更快发生,从而可能改变长时间收集数据的步态模式。
合身性和变异性
“标准”鞋并不适合所有脚型。不合身的鞋子可能会引入其自身的步态异常,例如起泡或改变的踏步策略以避免疼痛。研究人员必须在标准化鞋的需求与合身性的需求之间取得平衡,以确保数据反映自然运动。
为您的目标做出正确选择
强制执行此要求的决定完全取决于您数据的具体应用。
- 如果您的主要重点是职业安全:您必须使用标准的工业安全鞋,以确保您关于滑倒、绊倒和跌倒的数据在法律上和物理上与工作场所相关。
- 如果您的主要重点是基础生物力学:您可能更倾向于使用标准的运动鞋,以最大程度地减少疲劳并隔离关节功能,而无需工业装备的沉重限制。
最终,如果您旨在保护工人,就必须在他们真实的作业环境中研究工人。
总结表:
| 因素 | 对步态研究的影响 | 要求原因 |
|---|---|---|
| 重量和刚度 | 改变抬脚和着地力学 | 复制工人疲劳和身体限制 |
| 摩擦动力学 | 决定滑倒/绊倒恢复反应 | 匹配特定的工厂地面相互作用 |
| 标准化 | 消除鞋类作为变量 | 控制鞋底磨损和材料降解 |
| 运动学精度 | 反映真实的关节角度和时序 | 防止非工业鞋类产生无关数据 |
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参考文献
- Moritz Schneider, Rolf Ellegast. Acquisition of Data on Kinematic Responses to Unpredictable Gait Perturbations: Collection and Quality Assurance of Data for Use in Machine Learning Algorithms for (Near-)Fall Detection. DOI: 10.3390/s24165381
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .