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Feet fleet
Runner’s legs wearing bright yellow athletic shoes and sensors for shoe testing in lab

脚舰队

Umass如何将科学从百万件佩戴的鞋类

俯视你的鞋子。 umass有机会与你的脚上有什么关系。认为Reebok,Brooks,New Balance,Nike,甚至Cole Haan。

超过三十年,公共卫生和卫生科学学院的教授和学生在秒表中实施了科学方法。他们悄然改变了鞋类行业的设计,技术和舒适的游戏 - 对于徒步旅行者,马拉松运动员,高尔夫球手,甚至那些倾向于高跟鞋的人。

“我知道umass是进入鞋业的地方,”劳拉·健美地下室的综合运动员实验室研究员Laura Healey说。 “在头脑风暴会议中是独一无二的,解释公司如何建造一个更好的跑步鞋。为了在明年内完成鞋子,将在架子上购买人们。“

脚内有更多的动力部件,而不是符合Eye-28骨骼,30个关节,超过100个肌肉,肌腱和韧带。

在我参观实验室的那天,一名学生穿着短裤正在跑步机上跑到一个实体夹子上。他在长期明亮的房间的远端,包含电脑,桌子,传感器设备,跑步机和船舶,这些跑步机称为力平台。

五个安装的高速逆向反射2D摄像机捕获学生的动作并将其转换为3D图像。传感器测量气流,氧气浓度和二氧化碳输出,因此研究人员可以计算学生使用多少氧气用于烧伤碳水化合物和脂肪酸。计算机结合了运动和动力学信息来计算膝盖处的力和运动,以确定哪些肌肉正在移动以及如何。

这里的科学家正在测试运动鞋制造商的原型,该制造商正在开发一系列新的马拉松跑鞋。测量显示每分钟的真实能源支出,并在物理学中使用的一系列能量单位计算,解释了助理教授的威尔Hoogkamer。 “测试是特定的速度。”

我问学生测试科目必须运行多久。毕竟,运营马拉松营地需要几个小时?

“实际上,在只需五分钟后,身体使用了一个小时后的氧气,”Hoogkamer解释道。 “它仍然相当不变。他在一个小时内跑到九英里。我们在每台鞋中做五分钟,我们每次测试一次以获得更多数据点。“

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Professors Katherine Boyer and Wooter Hoogkamer of the 运动学 lab stand back to back, each holding a large pile of athletic shoes from the testing lab.

Boyer和Hoogkamer在实验室里

Hoogkamer是一个拥有丰富历史的部门的一部分。它在1965年创建时,它是国家第一个运动科学系。今天,研究人员现在的运动学部门研究了人类运动的机械,神经,生物化学,生理和行为组分。

Joseph Hamill教授于20世纪80年代中期来到Umass。他的研究项目专注于下肢功能和伤害,特别是过度使用血小板筋膜炎,前室综合征和嗜合杆菌综合征等伤害。 Massachusetts Shoe Company Saucony在听到他受伤的工作后接近哈米尔。

“这家公司希望帮助预防鞋类有关的伤害,”哈米尔说。但是鞋子是一个“非常非常,非常小的造成责任”,哈米尔解释道。一个人的解剖学,步态和伤害史是更重要的因素。他说,鞋设计的某些参数仍被认为抵御伤害。

“我们的工作是确保鞋子落在那些参数中,如果他们这样做,你可以放心,他们尽可能接近,”哈米尔说。 “虽然这不是一种保证,”他补充说。

在Saucony之后,更多的运动鞋公司接近该部门,包括布鲁克斯和小脚音。 “我们使用物理学,人类运动,工程,解剖学,生物学,心理学,计算机科学和数学等多个学科,”哈米尔解释道。 “这与行业的工作只是在下肢运动和伤害中的研究。”

接下来的敲门是波士顿的公司新的余额。今天,哈米尔特的五名以前的学生为新的平衡 - 一个是他们的生物力学实验室的主任。

该部门的其他校友包括Paul Litchfield的86毫秒,这是一家领先的产品创作专家,担任Reebok高级概念副总裁,并创造了像着名的Reebok Pump Basket Baskball Shoe这样的创新;和丹尼斯格拉尔'94,Puma北美鞋类产品检测高级经理。 “我爱上了乔的课和生物力学,”格拉尔斯说。 “这是真正对我感兴趣的生物学,数学和物理学的完美融合。”在她的时间在umass,砾石在军用靴子的灵活性上工作,并与匡威进行了实习。 umass后,她担任雷比奥的人类绩效和工程实验室九年,在生物力学研究中进行合适和磨损测试和创新工作。今天,她正在帮助Puma再次在竞争的跑步鞋市场中。

“我肯定有很多人和运动员在壁橱里有鞋子,哈米尔教授在多年来帮助发展方面,”格拉尔说。 “该部门在该行业有所作为。”

跑步者注意:每次额外100克鞋类质量,您都需要氧气增加1%。

Jeremy Chatmentan'03,俄勒冈州波特兰的阿迪达斯高级概念总监,同意。 “该部门为我建立了科学基础,并确实让我追求了巨大的成功,帮助推出了我的职业生涯 - 我仍然使用的人类运动和鞋类绩效测试的基本原则。”在umass,确定在滑板鞋工程上。今天,他负责监督足球,棒球,冰球和长曲棍球的产品创新。

然而,Umass的创新贡献不仅限于播放领域。凯瑟琳博士副教授和若干研究生在该部门一直帮助解决高跟鞋的谜语:有限的房地产。

博伊斯解释说:“在脚健康发展融合,痛苦和一般性不适方面,佩戴高跟鞋有许多记录的负面影响。” “然而,女性仍然需要在世界各地的许多职业中穿上它们。”在芝加哥进入Cole Haan,鞋类和配件品牌,想要一系列新的舒适高跟鞋。

“我们提供了知识设计的科学背景数据,”博勒说。 “我们能够以不同的形状的拱门和形状的形状表明,鞋子越来越陡峭,你可以稍微改变运动力学。”结果是鞋跟,前面有更多的拱形支持和缓冲,该公司称之为大野心:“为抱负,城市和妇女。”

现在,博尔正在与Oofos Recovery鞋类合作。 Lou Panaccione '79,其Cofounder和Ceo,希望开发一系列受伤的运动员,他们会有助于从体育伤害中恢复。

“与Oofos触发器相比,我们希望在常规鞋中散步,而且与Oofos触发器相比,与Oofos拖鞋相比,”博尔说。 “我们希望了解是否有不同之处。人们轶事说这些触发器的感觉不同,更好,但我们还没有真正的证据。“因此,该团队正在衡量学生 - 运动员的表现,以评估伤害和疼痛的差异,并看看是否有超过六周的积极影响。

“我们所做的最好的工作是使用技术和科学来推进体育绩效,增加移动性,并防止伤害,”博勒说。 “这就是我们希望的。”

编辑注意:Oofos Recovery鞋业领导,由首席执行官Lou Panaccione'79,最近捐赠了3000对鞋子到22位医院,作为冠状病毒大流行期间整个脚踏实地的医疗保健工作者的礼物。

1.中底缓冲
封装的空气,凝胶或低密度泡沫是中底使用的最常见的系统。

2.外底
握持,耐用性和耐水性是与地面接触的重要性质。

脚趾春天
这里的鞋子的曲率增强了当跑步者推出时的脚滚动。

舌头
鞋的前门,它也散开了鞋带的力,防止了疼痛的压力点。

马拉松鞋的解剖学

助理教授Hoogkamer用Nike的Voporfly竞争鞋子制作了他的标记,可以说是行业中最快的鞋子。他帮助证明鞋子将经济提高了4%。运行经济是衡量跑步者能源利用的衡量运动强度,以及多重促进生理和生物力学因素。

耐克是第一个将弯曲的碳纤维板集成到泡沫缓冲中,并且Hoogkamer和他的团队测量了多个参数 - 物理和生物学 - 例如氧气摄入和跑步者的二氧化碳产量,并确认了4%的改进。 “我们仍在寻找缺失的成分,”Hoogkamer说。 “现在,我们正试图弄清楚我们是否可以改变板的几何形状,看看它是否可以申请散步和上坡运行。”

Hoogkamer是一名马拉松赛道。他跑到了最好的时间 - 2小时,32分钟和50秒 - 在Nike alphafly下一个%,一个原型版本的同一个鞋子,当时他在去年10月的两个小时里在维也纳跑了一场马拉松队时,他的同样的鞋子。 Hoogkamer尚未决定他将为下一个马拉松穿的鞋子。

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