Indagine biomeccanica della linguetta del pattino

This thesis work was carried out with a collaboration between the Bioengineering Movement laboratory (BiomovLab) of the University of Padua and the Research and Development section of the Rossignol Lange S.r.l company in Montebelluna for the part of the boot of figure roller skate and ice skate branded Risport. The goal was to analyze pressures and forces exerted by the instep and ankle on the tongue of the boot to identify any sources of discomfort and thus meet the different needs of the skater. The study sample consisted of a subject, a competitive level figure skating athlete (age 26, BMI 20) and a simulator, a specific machine used by the company to evaluate performance and reliability of footwear, from ski boots to skater’s boots. The analyzed technical gesture was the bending on one leg for the subject and the one on the mechanical arm for the simulator. The company's need was to understand if the machine was able to reproduce a real movement in whole or in part. 9 tests were performed with different inclination angles and speeds. Data was acquired using capacitive pressure sensors arranged for simplicity on an insole, that is to say the Pedar-X system (Novel, Gmbh) provided by the University laboratory, inserted between the tongue and the instep. They were elaborated through the Matlab program which made it possible to obtain variables such as total, maximum and average pressure, force and x, y coordinates of the point of application of the maximum pressure for each repetition of the gesture. For maximum, average pressure variables and force, bands of variability representative of the sample were created, in order be also able to compare the subject and the simulator. From their analysis it emerged that in the execution of the gesture, speed does not particularly affect forces and pressures exerted on the tongue of the boot, but it particularly affects how much the athlete bends on the leg during the movement, therefore the degree of inclination of the tibia with respect to the axis perpendicular to the ground. Same thing also happens in the simulator. The obtained variables intensity is higher in the case of the subject and a statistically significant difference emerged between the samples. This leads us to think that the simulator is more suitable for evaluation of stress tests on the entire boot rather than on a specific component. Through the x, y coordinates it has been observed that the most stressed area of the tongue is the one that rests at the end of the tibia. This study represents a starting point for future investigations, aimed at studying more specific movements of skating, in order to understand which type of tongue, in terms of material and structure, can be more efficient to improve performance of athletes by limiting the maximum incidence of accidents.

Il presente lavoro di tesi è stato realizzato con una collaborazione tra il laboratorio di Bioingegneria del Movimento (BiomovLab) dell’Università degli Studi di Padova e la sezione di Ricerca e Sviluppo dell’azienda Rossignol Lange S.r.l di Montebelluna per la parte dello stivaletto del pattino da pattinaggio artistico a rotelle e sul ghiaccio marchiato Risport. L’obiettivo è stato quello di analizzare le pressioni e le forze esercitate dal collo del piede e dalla caviglia sulla linguetta dello stivaletto per identificare eventuali sorgenti di disconfort e quindi far fronte alle diverse esigenze del pattinatore. Il campione di studio era costituito da un soggetto, atleta di pattinaggio artistico a rotelle di livello agonistico (età 26 anni, BMI 20) e un simulatore, una macchina specifica utilizzata dall’azienda per valutare le prestazioni e l’affidabilità delle calzature, dallo scarpone da sci allo stivaletto. Il gesto tecnico analizzato è stato il piegamento su una gamba per il soggetto e quello sul braccio meccanico per il simulatore. L’esigenza dell’azienda è stata quella di capire se la macchina fosse in grado di riprodurre in tutto o in parte il movimento reale. Sono state eseguite 9 prove con angoli di inclinazione e velocità differenti. I dati sono stati acquisiti utilizzando dei sensori di pressione capacitivi disposti per semplicità su un soletta, ovvero il sistema Pedar-X (Novel, Gmbh) fornito dal laboratorio dell’Università, inserita tra la linguetta e il collo del piede. Sono stati elaborati tramite il programma Matlab che ha permesso di ricavare le variabili quali pressione totale, massima e media, forza e coordinate x, y del punto di applicazione della pressione massima per ogni ripetizione del gesto. Per le variabili di pressione massima, media e forza sono state realizzate delle fasce di variabilità rappresentative del campione, per poter anche confrontare soggetto e simulatore. Dalla loro analisi è emerso che nell’esecuzione del gesto la velocità non influisce particolarmente su forze e pressioni esercitate sulla linguetta dello stivaletto, ma influisce particolarmente quanto l’atleta si piega sulla gamba durante il movimento, quindi il grado di inclinazione della tibia rispetto all’asse perpendicolare al terreno. La stessa cosa succede anche nel simulatore. L’intensità delle variabili ricavate è superiore nel caso del soggetto ed è emersa una differenza statisticamente significativa tra i campioni. Questo porta a pensare che il simulatore sia più adatto alla valutazione di stress test sull’intero stivaletto piuttosto che su una componente specifica. Attraverso le coordinate x, y si è osservato che la zona della linguetta più sollecitata è quella che si appoggia in corrispondenza della fine della tibia. Questo studio rappresenta un punto di partenza per indagini future, volte allo studio di movimenti più specifici del pattinaggio, in modo da capire quale tipologia di linguetta, a livello di materiale e struttura, possa essere più efficiente per rendere migliore la prestazione degli atleti limitando al massimo l’incidenza di infortuni.