<p>Many everyday tasks and also many sports require good grip and forearm strength. Everything from carrying boxes and lifting a child to grab the arms and legs in various martial arts, or holding a tennis racket involving the hand and forearm muscles in various ways. It is therefore important to train these muscles to prevent injuries and congestion and to perform well in sport. A well known way to train functional strength in the hand and forearm muscles is weight training with thick handles. The purpose of this study was to investigate the differences in muscle activity in the upper arm and forearm muscles as well as the deltoids between two bars of different diameter (28mm and 57mm) in two different weight training exercises using electromyography (EMG). The weight training exercises consisted of a pulling exercise in the form of a bench row and a pressing exercise in the form of close-grip bench press. The study also examines whether there is a connection between hand strength and muscle activity, and if there is any connection between hand size and muscle activity. Results show that muscle activity between the thick bars remained unchanged in the close-grip bench press. In the bench row exercise, however, significant increases were seen in the forearm flexors and m. biceps brachii while lifting the thicker bar. The forearm extensors showed an indication of muscle activity increases while lifting the thicker bar. However, there was no connection between hand strength and muscle activity and no correlation between hand size and muscle activity. The conclusion is that the pulling exercise with the thicker bar results in higher muscle activity in comparison to a standard Olympic bar in several muscles involved, not just those directly affected by the thicker bar.</p>

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 5 uppsatser.

Many everyday tasks and also many sports require good grip and forearm strength. Everything from carrying boxes and lifting a child to grab the arms and legs in various martial arts, or holding a tennis racket involving the hand and forearm muscles in various ways. It is therefore important to train these muscles to prevent injuries and congestion and to perform well in sport. A well known way to train functional strength in the hand and forearm muscles is weight training with thick handles. The purpose of this study was to investigate the differences in muscle activity in the upper arm and forearm muscles as well as the deltoids between two bars of different diameter (28mm and 57mm) in two different weight training exercises using electromyography (EMG). The weight training exercises consisted of a pulling exercise in the form of a bench row and a pressing exercise in the form of close-grip bench press. The study also examines whether there is a connection between hand strength and muscle activity, and if there is any connection between hand size and muscle activity. Results show that muscle activity between the thick bars remained unchanged in the close-grip bench press. In the bench row exercise, however, significant increases were seen in the forearm flexors and m. biceps brachii while lifting the thicker bar. The forearm extensors showed an indication of muscle activity increases while lifting the thicker bar. However, there was no connection between hand strength and muscle activity and no correlation between hand size and muscle activity. The conclusion is that the pulling exercise with the thicker bar results in higher muscle activity in comparison to a standard Olympic bar in several muscles involved, not just those directly affected by the thicker bar.

Inledning: 70% av alla skador av det främre korsbandet (ACL) sker vid icke-kontakt-situationer. En låg kokontraktionsratio mellan hamstrings och quadriceps (H:Q) kan ses som en riskfaktor för ACL. Få studier är gjorda kring detta i samband med enbenslandningar på olika underlag. Syfte: Syftet med studien var att undersöka kokontraktionen mellan rektus femoris och biceps femoris samt ground reaction force (GRF) vid drop landing från 30 cm på stabilt respektive instabilt underlag. Metod: Tre män deltog i studien. Studien utfördes i ett rörelselabb där deltagarna utförde enbenslandningar på stabilt respektive instabilt underlag. Muskelaktivitet mättes med elektromyografi (EMG) i musklerna rektus femoris och biceps femoris. GRF mättes med kraftplatta. EMG-amplituden beräknades i relation till respektive deltagares maximum voluntary isometric contraction (MVIC). Medelvärde och standardavvikelse för respektive muskel, H:Q-kokontraktionsratio och högsta uppmätta GRF (N/kg) beräknades. Resultat: EMG visade en högre aktivitet i rektus femoris jämfört med biceps femoris vid landning på respektive underlag. På gruppnivå visade biceps femoris minskad aktivitet vid landning på instabilt underlag och H:Q-kokontraktionsration minskade. Högsta uppmätta GRF visade en tendens att minska vid landning på instabilt underlag. Konklusion: Den minskade aktiviteten i biceps femoris vid instabilt underlag var oväntad vilket eventuellt kan förklaras med det låga deltagarantalet, den interindividuella variationen och val av underlag. Mer forskning behövs med ett större urval för att få ett mer tillförlitligt resultat. Det vore även intressant att standardisera och mäta knäledsvinkeln och inkludera mer utmanande instabila underlag. Detta skulle kunna bidra till ökade kunskaper kring olika underlag vid preventions- och rehabiliteringsträning.

Syfte: Att undersöka om det finns skillnader i muskelaktivering i lår- och sätesmuskulatur under belastad knäböj då den utförs med fri skivstång på axlarna respektive i Smith-maskin. Ett andra syfte var att undersöka om anteversionsvinklar kan påverka muskelaktiveringen.   Metod: Sexton deltagare utförde fem repetitioner av belastade (motsvarande 100% kroppsvikt) knäböj i två omgångar. En omgång i Smith-maskin och en i en fri bana. Tiden för varje knäböj standardiserades till fyra sekunder. Likaså standardiserades djup och fotposition. Ordningen mellan de två olika konditionerna slumpades. Muskelaktiviteten mättes genom att studiepersonerna bar shorts med insydda elektroder som mätte elektromyografisk aktivitet. Craig’s test användes före utförandet för att mäta anteversionsvinklarna hos deltagarna.  Resultat: När knäböjen utfördes i en Smith-maskin var det en lägre muskelaktivitet i mm. quadriceps jämfört med utförande i en fri bana. Tydligast var skillnaden under knäböjens första tre sekunder. Under andra och tredje sekunden var det även lägre aktivitet i hamstrings. Det var ingen skillnad i aktivitet mellan konditioner i m. gluteus maximus eller mellan studiedeltagare med femoral retroversion och neutral höftledsvinkel i någon av konditionerna.  Slutsats:  Resultaten indikerar att unga vältränade individer har en högre aktivitet i mm. Quadriceps under utförande av en belastad knäböj då den utförs i en fri bana jämfört med Smith-maskin. Även mm. hamstrings tycks aktiveras mer men endast i knäledens mest flekterade läge. Inga slutsatser kunde dras gällande skillnader mellan personer med femoral anteversion och femoral retroversion. Mer forskning behövs i området gällande anteversionsvinklar och dess påverkan på muskelaktivitet.

Introduction: Loaded barbell squat is one of the most popular exercises among athletes and can be performed in many different ways to achieve different goals. The difference in muscle activation between a free and afixed vertical movement path (using Smith machine) has not been examined to a particularly large extent. Aim: To investigate differences in muscle activation of the gluteal and thigh muscles when performing the loaded barbell squat in a free movement path compared to a fixed vertical movement path in healthy athletes under standardized conditions. Methods: Repeated measures within-subjects design were used. Five squats  per condition was performed with a weight representing 100% of the participants bodyweight at a tempo of four seconds per repetition. Muscle activation was measured with the EMG-shorts MBody3. Both conditions tested on the same day and the participants was randomized to what condition to start with. Results: No difference was observed between the conditions for the mean value of muscle activation the whole squat. Mm. quadriceps and mm. hamstrings showed significantly higher muscle activation at the end of the eccentric and the beginning of the concentric phase of the squat when the squat is performed with the barbell in a free movement path. For m. gluteus maximus no difference was observed, neither in the whole squat nor in any parts of the squat. Conclusion: This study provides preliminary evidence that mm. quadriceps and mm. hamstrings muscle group show lower muscle activation in parts of the squat when performed in a Smith machine. No significant difference was observed considering the whole movement. / Introduktion: Knäböj med skivstång är en av de mest populära övningarna bland idrottare och kan utföras på många olika sätt för att uppnå olika mål. Skillnaden i muskelaktivering mellan fri och fixerad vertikal rörelsebana (med Smithmaskin) har inte undersökts i särskilt stor omfattning. Syfte: Att undersöka skillnader i muskelaktivering av sätes- och lårmuskler vid utförande av knäböj med skivstång i en fri jämfört med en fixerad vertikal rörelsebana hos friska idrottare under standardiserade förhållanden. Metod: Upprepade mätningar inom individer användes. Fem repetitioner knäböj per betingelse utfördes på en vikt som motsvarade 100% av deltagarnas egna kroppsvikt. Varje repetition genomfördes på fyra sekunder. Muskelaktivitet mättes med EMG-byxorna MBody3. Båda betingelserna testades under samma dag och deltagarna randomiserades till vilken förutsättning de skulle börja med. Resultat: Ingen skillnad observerades mellan betingelserna för medelvärdet av muskelaktiveringen under hela knäböjen. Mm. quadriceps och mm. hamstrings hade signifikant högre muskelaktivering i slutet av den excentriska och början av den koncentriska fasen av knäböjen då den utfördes i en fri rörelsebana. Ingen skillnad observerades, varken i hela eller delar av knäböjen, avseende m. gluteus maximus. Slutsats: Denna studie ger preliminära bevis på att muskelgrupperna mm. quadriceps och mm. hamstrings uppvisar lägre muskelaktivering i delar av knäböjen när den utförs i en Smithmaskin. Ingen signifikant skillnad observerades i muskelaktiveringen avseende hela rörelsen.

Monitoring of physical exercise is an important task to evaluate and adapt exercise to provide better exercise results. The Inno-X™ device, developed by Innowearable, is a device that can be used for such monitoring. It collects data using an accelerometer and sEMG sensor. To optimize Inno-X™, this Thesis investigates how raw data from the sensors can be used to classify physical exercises and fatigue levels using machine learning. The exercises that were monitored and evaluated were cycling and squats. The workflow includes data collection, preprocessing, feature extraction and finetuning of the models. Participants engage in standardized exercise protocols to ensure reliable data. Under preprocessing, the data is scaled and filtered followed by feature extraction where time-domain and frequency-domain attributes are analyzed. Three classifiers, Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), and Long Short-Term Memory (LSTM), are evaluated for their performance in fatigue detection and exercise classification. Results reveal reliable accuracy across all classifiers, with SVM demonstrating the most effective performance in fatigue detection, with an accuracy of 79.5%. The classification accuracy for the executed exercises surpassed 97% for all three employed models. In conclusion, this Thesis offers insights into the application of machine learning for exercise classification and fatigue prediction. The established data processing pipeline and the performance of the chosen classifiers indicate a potential application of these methods into real-world scenarios for precise exercise monitoring and fatigue management. / Detta examensarbete fokuserar främst på användningen av avancerademaskininlärningstekniker. Fokuspunkterna inkluderar klassificering av övningaroch förutsägelse av muskeltrötthet under träningspass, med hjälp av data somsamlats in från Inno-X-enheten av Innowearable AB.Studien innebär noggrann bearbetning, med insamling, förbehandling,extrahering av funktioner och klassificering. Deltagarna deltar i standardiseradeträningsprotokoll. Uppgifterna genomgår noggrann förbehandling, följt avfunktionsextraktion, där tidsdomän- och frekvensdomänattribut analyseras.Anmärkningsvärda funktioner som medeleffekt, total effekt, medelfrekvens,medelfrekvens och maxfrekvens bidrar till effektiviteten hosmaskininlärningsmodellerna.Tre klassificerare, Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM) och LongShort-Term Memory (LSTM), utvärderas för deras prestanda vidträningsklassificering och upptäckt av trötthet. Resultaten visar tillförlitlignoggrannhet för alla klassificerare, där SVM uppvisar den mest effektivaprestandan när det gäller att upptäcka trötthet för cykling och knäböj.Sammanfattningsvis ger denna avhandling insikt in i tillämpningen avmaskininlärning för träningsklassificering och förutsägelse av trötthet. Denetablerade pipelinen för databehandling och den rimliga prestandan hos de valdaklassificerarna indikerar en potentiell tillämpning av dessa metoder i verkligascenarier för exakt träningsövervakning och hantering av trötthet.

Venous thromboembolism (VTE) is one of the most common cardiovascular diseases. KTH and its academic and industrial partners intend to develop a system to combat VTE by forcing movements of inactive muscles. An important part of this system is a unit that can sense muscular activity over time. Electromyography (EMG) is used to measure the activation potential of muscles. The goal of this thesis is to develop an EMG device that can measure bioelectric signals and convey this data to other devices. This thesis is mainly an exploration to identify the potential solution and more work is needed to develop the required system. The EMG device must be small, modular, battery powered and be able to communicate wirelessly with other devices. A functioning EMG system requires an appropriate amplification for the result to be legible and requires extensive filtering as well as detailed circuit board design to eliminate noise or interference that can affect the result.This project utilized a top down approach. An architecture of the EMG system was made and broken down into functional blocks. Each block was implemented separately and the whole solution was tested experimentally to ensure that all the specifications were fulfilled. To validate the EMG device, a series of reference images were used together with directly observing the correlation between muscle activation and its signal with an oscilloscope.The result was a fully functional EMG device that consisted of two PCB: a PCB with EMG circuitry (analog circuit) and a PCB with digital processing for communication (digital circuit). The EMG results were consistent between test subjects and could easily be correlated to muscle movement and force. The reference images indicated that it was functioning as intended. There was still 50 Hz common mode noise present in the EMG device which could have been due to its wide bandwidth and poor low frequency properties.The goals and requirements were fulfilled: a fully functional wireless, modular, small and battery driven EMG device was developed. The noise level of the EMG could have been lower and would need some further improvements. An integrated battery could be implemented to eliminate the need for users to provide a battery. An app could be developed in tandem with the EMG device, with friendly user interface, for healthcare personnel.The thesis workers strived to minimize the number of used components and power consumption. All components were RoHS certified and discarded components were collected for proper waste management. Energy consumption could have been further minimized in the digital PCB by implementing sleep mode and a watchdog timer. This thesis strived to implement as much of the 17 global sustainability goals set by the United Nations (UN). In conclusion, the main sustainability goal of this thesis was “3 – Good Health and well-being”. Other sustainability goals were “12 – Responsible consumption and production”, “13 – Climate action”, “15 – Life on land” were deemed to have been considered in this thesis. / Venös tromboemboli (VTE) är en av de vanligaste kardiovaskulära sjukdomarna. KTH och dess akademiska och industriella partner avser att utveckla ett system med uppdrag att bekämpa VTE genom att stimulera inaktiva muskler. Elektromyografi (EMG) används för att mäta musklernas aktiveringspotential. Syftet med denna avhandling är att utveckla en EMG-enhet som kan mäta bioelektriska signaler och överföra denna data till andra enheter. Ett fungerande EMG system kräver en lämplig förstärkning för att resultatet ska vara läsbart och kräver filtrering samt utförlig kretskortdesign för att eliminera brus/störningar som kan påverka resultatet negativt.Projektet använde en Top-Down strategi. En arkitektur av EMG-systemet genomfördes och sedan delades upp i funktionella block. Varje block implementerades separat och hela lösningen testades experimentellt för att säkerställa att alla specifikationer uppfylldes. För att validera EMG- enheten användes referensbilder tillsammans med att direkt observera sambandet mellan muskelaktivering och dess signal via ett oscilloskop.Resultatet var en helt funktionell EMG-enhet som bestod av två PCB: en PCB med EMG funktionalitet (analog krets) och en PCB med digital processering för kommunikation (digital krets). EMG mätningarna var konsistenta mellan testpersoner och kunde lätt korreleras med muskelrörelse och spänningskraft. Referensbilderna indikerade att den fungerade som avsedd. Det fanns fortfarande 50 Hz common mode brus i EMG-enheten, vilket kan ha orsakas av dess breda bandbredd och dåliga lågfrekvensegenskaper.Målen och kraven uppfylldes: en fullt funktionell trådlös, modulär, liten och batteridriven EMG- enhet. Brusnivån för EMG kunde ha varit lägre och skulle behöva ytterligare förbättringar. Ett integrerat batteri kunde implementeras för att eliminera användarnas behov av att tillhandahålla ett batteri. En applikation kunde ha utvecklats för EMG-enheten, med ett användarvänligt användargränssnitt, för vårdpersonal.Examensarbetarna strävade efter att minimera användning av komponenter och strömförbrukning under arbetsprocessen. Alla komponenter var RoHS-certifierade och kasserade komponenter insamlades för korrekt avfallshantering. Energiförbrukning kunde ha minimerats ytterligare i det digitala kretskortet genom att implementera sleep mode och en watchdog timer. I detta examensarbete var det önskvärt att implemnetera de 17 globala hållbarhetsmålen uppsatta av FN (Förenta Nationerna). Sammanfattningsvis uppfylldes huvudsakligen “3 – Good Health and well-being”. Hållbarhetsmålen ”12 - Ansvarig konsumtion och produktion”, ”13 – Klimatåtgärder”, ”15 - Liv på land” anses även att ha beaktas i denna avhandling.

QC 20101220

Preface: The research about product development of a prosthetic socket was conducted by two students from Mälardalen University, department of Innovation, Design, and Technology. Background: The most recent public survey shows that an estimated 5 million people in China are amputees, out of which a significantly large portion are below-elbow amputees. Sockets sold to below-elbow amputees are equipped with only two surface electromyography sensors, has low comfortability, has problems with perspiration, and a high weight. The current standard for socket manufacturing has not changed in decades. Research Questions: The following research questions have determined the direction of the research: (1) What measurable factors contribute to a convenient and ergonomic feature design in prosthetic socket from the end-user’s perspective? (2) How can the weight and functionality be improved to achieve a prosthetic socket more suited to the end-user, with respect to the existing prosthetic socket? (3) Which material and manufacturing method is suitable for producing cost-effective and customized prosthetic sockets? Research Method: The research was guided by the 5th edition of Product Design and Development by Ulrich &amp; Eppinger (2012) where the product development process described in five of the six phases from planning to test and refinement were utilized. The data collection and analysis techniques performed in this research was guided by Research Methods for Students, Academics and Professionals by Williamson &amp; Bow (2002). Interviews were conducted with five different stakeholders to find specifications of requirements and concretize subjectivism of what defines quality and ergonomics. Implementation: Currently, below-elbow amputees order sockets from orthopedic clinics. The socket was identified as a product of Ottobock. Investigations were made to find optimal solutions to the specification of requirements. Results: The development of a socket concept was designed for additive manufacturing using a multi-jet fusion printer. Analysis: This concept had significant improvements to parameters: higher grade of customizability, 30 % reduced weight, 48 % cost reduction, a new production workflow with 93,5 % automation, and a 69 % reduction in manual work hours. Conclusions: The data of the research strongly indicate existing potentials in enhancing socket design techniques and outputs by implementation of additive manufacturing processes. This can prove to be beneficial for achieving more competitive prosthetics and associated services. / Förord: Denna forskning om produktutvecklingsprocessen av en armprotes genomfördes av två studenter från Mälardalens universitet, avdelningen för innovation, design och teknik. Bakgrund: Den senaste offentliga undersökningen visar att cirka 5 miljoner människor i Kina är amputerade, varav en betydligt stor del är under-armbågsamputerade. Armproteser som säljs till underarmsamputerade individer är utrustade med endast två yt-elektromyografiska sensorer, har låg komfort, har problem med perspiration och hög vikt. Den nuvarande standarden för armproteser har inte förändrats under årtionden. Forskningsfrågor: Följande forskningsfrågor har bestämt riktningen för forskningen: (1) Vilka mätbara faktorer bidrar till en praktisk och ergonomisk funktionsdesign i underarmsproteser ur slutanvändarens perspektiv? (2) Hur kan vikten och funktionaliteten förbättras för att åstadkomma en underarmsprotes som är bättre anpassad för slutanvändaren med avseende på den befintliga underarmsprotesen? (3) Vilket material och tillverkningsmetod är lämpligt för att producera kostnadseffektiva och anpassade underarmsproteser? Forskningsmetod: Forskningsmetoden styrdes av den femte upplagan av Product Design and Development av Ulrich &amp; Eppinger (2012) där produktutvecklingsprocessen är uppdelad i sex faser. I denna forskning användes de fem första faserna från planering till testning och justering. Tekniker för datainsamling och analys som användes i denna forskning styrdes av Research Methods for Students, Academics and Professionals av Williamson &amp; Bow (2002). Intervjuer genomfördes med fem olika intressenter för att hitta kravspecifikationer och för att konkretisera subjektivitet för vad som definierar kvalitet och ergonomi. Implementering:  Underarmsamputerade individer beställer för närvarande armproteser från ortopediska kliniker. Armprotesen identifierades som en produkt av Ottobock. Undersökningar gjordes för att hitta optimala lösningar för kravspecifikationen. Resultat: Konceptutvecklingen av en armprotes utformades för additiv tillverkning med hjälp av en multi-jet-fusion-skrivare. Analys: Det här konceptet hade betydande förbättringar av parametrar: högre grad av anpassningsbarhet, 30 % minskad vikt, 48 % kostnadsreduktion, ett nytt produktionsflöde med 93,5 % automatisering och en 69 % minskning av manuella arbetstider. Slutsatser: Data från denna forskning indikerar att det finns starkt potential för att förbättra designtekniker och utgångar av underarmsproteser genom implementering av additiva tillverkningsprocesser. Detta kan visa sig vara fördelaktigt för att uppnå mer konkurrenskraftiga proteser och tillhörande tjänster.