カスタムテストリグは人間の体重をシミュレートします。垂直チューブを使用して、軟鋼製ロードロッドを真菌性インソールに直接導きます。これらのリグは、35kgなどの特定の重量を使用して純粋な垂直圧縮応力を印加するように設計されています。このセットアップは、個人が片足または両足で立っている状況で加えられる機械的圧力を正確に再現します。
この方法の核となる価値は、垂直力を分離できることであり、研究者は外部変数からの干渉なしに、物理的な圧力強度とインソールの電気信号応答の関係を定量的にマッピングできます。
シミュレートされた圧力のメカニズム
力印加の誘導
テストリグは、垂直チューブを使用して軟鋼製ロードロッドを収容し、誘導します。この構造設計は、重量の動きを単一の軸に制限するため、重要です。
ロッドを誘導することにより、リグは真菌性インソールに印加される力が純粋な垂直圧縮応力であることを保証します。これにより、感度データの精度を歪める可能性のある横方向の動きやせん断力が排除されます。
体重と人間の指標のキャリブレーション
研究者は、特定の質量に機械加工された軟鋼ロッドを使用して、圧縮荷重として機能させます。35kgなどの一般的なベンチマークは、人間の体重のかなりの部分を表すためによく使用されます。
これにより、さまざまなスタンス構成のシミュレーションが可能になります。たとえば、35kgの荷重は、片足で立っている軽量の個人、または両足に体重を分散させている体重の重い個人の圧力分布を模倣できます。
センサー応答の測定
この既知の質量を印加する主な機能は、インソールのパフォーマンスに関するデータを生成することです。真菌材料は、圧力にさらされると電気信号応答を生成します。
鋼鉄のロッドの既知の重量と電気出力を相関させることにより、研究者は材料の感度を定義できます。これにより、機械的入力（圧力）とデータ出力（信号）の間に定量的なリンクが作成されます。
制限の理解
標準化されたテストには効果的ですが、この方法には固有の制約があります。
静的シミュレーションと動的シミュレーション
重力供給のロードロッドの使用は、主に静的な立位状態をシミュレートします。歩行、走行、または衝撃に関連する複雑な動的力は考慮されておらず、これらは加速度と可変圧力率を導入します。
力の理想化
ガイドチューブによって提供される「純粋な垂直圧縮応力」は、理想化された実験室環境を作成します。実際のアプリケーションでは、人間の足の着地は、この特定の構成のリグでは再現されない複雑な角度、ローリング運動、およびせん断力を伴います。
テスト目標に最適な選択をする
このテスト方法論から最大限の価値を得るには、リグの機能をご自身の特定のデータ要件に合わせてください。
- 主な焦点がセンサーキャリブレーションの場合：軟鋼の重量の精度を優先して、電気信号のベースラインが正確で再現可能であることを確認してください。
- 主な焦点がユーザーシミュレーションの場合：ターゲット層の正確な部分体重（例：両足立ちの総質量の50％）に一致するように、ロードロッドの重量を計算してください。
垂直荷重を厳密に制御することにより、このテストフレームワークは、真菌性インソールを有効な圧力センサーとして検証するために必要な基本的なデータを提供します。
概要表：
| コンポーネント/要因 | 仕様/詳細 | テストへの影響 |
|---|---|---|
| 荷重機構 | 垂直ガイドチューブ＆軟鋼ロッド | 純粋な垂直圧縮応力を保証し、横方向の干渉を排除します。 |
| 印加荷重 | 通常35kg（可変） | 片足または両足の立位シナリオのために人間の体重を模倣します。 |
| データ出力 | 電気信号応答 | 機械的圧力を定量的なセンサー感度データにマッピングします。 |
| シミュレーションタイプ | 静的な立位状態 | センサーキャリブレーションと材料検証のための安定したベースラインを提供します。 |
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参考文献
- Anna Nikolaidou, Andrew Adamatzky. Responsive fungal insoles for pressure detection. DOI: 10.1038/s41598-023-31594-9
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
