การออกแบบและพัฒนาเครื่องออกกำลังกายสำหรับผู้สูงอายุแบบไอโซไคเนติค : เครื่องนั่งปั่นวงรี
👴🏻 ผู้สูงอายุต้องเผชิญปัญหาสุขภาพร่างกายและมวลกล้ามเนื้อที่เสื่อมถอย ซึ่งรายงานหลายฉบับแสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายเป็นประจำสามารถช่วยป้องกันปัญหาเหล่านี้ได้ แต่เครื่องออกกำลังกายส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่ได้ออกแบบมาสำหรับผู้สูงอายุ เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านั้นไม่มีแรงช่วย มีเฉพาะแรงต้านและแรงต้านนั้นเท่ากันตลิดทั้งช่วง ซึ่งเป็นสาเหตุของการบาดเจ็บ
👨🏻🏭 จุดประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการออกแบบและพัฒนาต้นแบบเครื่องออกกำลังกายสำหรับผู้สูงอายุ เพื่อกระตุ้นการทำงานของกล้ามเนื้อและลดความเสี่ยงการบาดเจ็บจากการออกกำลังกาย โดยสร้างเครื่องออกกำลังกายแบบ Elliptical Recumbent เป็นอุปกรณ์แบบไอโซไคเนติก และมีอุปกรณ์วัดค่าแรงการออกกำลังกาย ซึ่งสามารถแสดงผลและบันทึกผลการออกแรงออกกำลังกายของผู้ใช้งาน
ภาพที่ 1 ต้นแบบออกแบบเครื่องออกกำลังกาย
🧠 กลไกมีระบบส่งกำลังโดยใช้เซอร์โวมอเตอร์ เพื่อให้ผู้สูงอายุสามารถใช้งานได้อย่างสะดวกมากขึ้น โดยตัวระบบส่งกำลังจะคอยช่วยเหลือในด้านการเคลื่อนไหวแต่ไม่ได้ช่วยในการออกแรงมากขึ้น อีกทั้งตัวระบบกลไกช่วยให้ผู้สูงอายุสามารถออกแรงได้อย่างปลอดภัยเนื่องจากเป็นระบบที่ไม่มีแรงต้าน แต่อาศัยความสามารถในการออกแรงด้วยตนเองในการออกกำลังกาย ทำให้ไม่เกิดอาการโอเวอร์โหลด ซึ่งเป็นสาเหตุของอาการบาดเจ็บ
ภาพที่ 2 ส่วนประกอบของระบบส่งกำลังของเครื่องออกกำลังกาย
🦿 มีระบบตรวจวัดแรงซึ่งใช้เซนเซอร์แรงบิด โดยวัดจากความแตกต่างของแรงที่เกิดขึ้นระหว่างผู้ใช้งานกับมอเตอร์ โดยอาศัยโปรแกรม LabVIEW แสดงค่าแรงบิดที่เกิดขึ้นแบบ real time และสามารถใช้ในการเก็บข้อมูลเพื่อสามารถนำข้อมูลนั้นมาใช้ในการวิเคราะห์ถึงความสามารถและพัฒนาแบบย้อนหลังได้
🚴🏽♀️ การทดสอบเครื่องออกกำลังกายโดยใช้การเปรียบเทียบกราฟแรงบิดและกราฟคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อของผู้ทำการทดสอบที่ติดเครื่องวัดคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อ (EMG) เพื่อดูแนวโน้มกราฟ และการตอบสนองของกล้ามเนื้อทั้ง 7 มัดกล้ามเนื้อ (รยางค์ล่าง 3 มัดกล้ามเนื้อ และรยางค์บน 4 มัดกล้ามเนื้อ)
ภาพที่ 3 การทดสอบเครื่องออกกำลังกาย
🎲 ผลการทดสอบพบว่า เมื่อออกแรงต้านการเคลื่อนที่ของกลไก กราฟแรงบิดที่แสดงค่าแรงบิดเทียบกับองศาการหมุนตั้งแต่ 0-360 องศา มีค่าไม่คงที่ โดยมีค่าประมาณ 0 ที่มุมประมาณ 0 และ 180 องศา มีค่าเพิ่มขึ้นที่ 30 และ 210 องศา และค่าสูงสุดที่ 90 และ 270 องศาแล้วค่อย ๆ ลดลง ซึ่งมีลักษณะสอดคล้องกับการทำงานของกล้ามเนื้อที่วัดได้จาก EMG และการทดสอบยังพบว่า เมื่อลดความเร็วรอบการหมุน ทำให้สามารถกระตุ้นกล้ามเนื้อมากขึ้นและกระตุ้นกล้ามเนื้อได้หลายมัดกล้ามเนื้อมากขึ้น
ภาพที่ 4 ตัวอย่างกราฟแรงบิดของกล้ามเนื้อขาที่ความเร็ว 30 และ 15 รอบต่อนาที
ภาพที่ 5 ตัวอย่างกราฟคลื่นไฟฟ้ากล้ามเนื้อขาที่ความเร็ว 30 และ 15 รอบต่อนาที
⚙️ ดังนั้น เครื่องออกกำลังกายแบบ Isokinetic Elliptical Recumbent มีความเหมาะสมสำหรับผู้สูงอายุ เนื่องจากเครื่องออกกำลังกายแบบไอโซไคเนติกนั้นไม่มีแรงต้าน แต่อาศัยความสามารถในการออกแรงด้วยตนเองในการออกกำลังกาย ซึ่งสังเกตจากกราฟแรงบิดที่พบว่าผู้ใช้งานไม่ได้ออกแรงตลอดช่วงวัฏจักร (360 องศา) ของการออกกำลังกาย ซึ่งต่างจากเครื่องออกกำลังกายแบบทั่วไปที่มีแรงต้านเท่ากันตลอดทั้งช่วงวัฎจักร
อีกทั้งยังมีระบบที่ช่วยในการเคลื่อนไหวของร่างกาย แต่ไม่ได้ออกแรงช่วยในการออกกำลังกาย โดยผู้ใช้งานยังต้องออกแรงเพื่อออกกำลังกายอยู่ ซึ่งหากหมดแรงจากการใช้งาน ก็สามารถปล่อยให้กลไกพาร่างกายไปโดยไม่เกิดอันตราย
M. Nattawut & B. Rungroungdouyboon, 'Design and Development of Isokinetic Exercise Machines for the Elderly: Elliptical Recumbent' The 13th TSME International Conference on Mechanical Engineering, Thailand, 2023
- 4
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
