フォースセンシング抵抗器（FSR）センサーの具体的な機能は、スマートインソール内の電気機械式トランスデューサーとして機能し、物理的な負荷を直接デジタルデータに変換することです。解剖学的にストレスのかかる部位、具体的には母趾（親指）、内側および外側の前足部、かかとに戦略的に配置されたこれらのセンサーは、体重のかかり方のリアルタイムの変化を検出します。動き中に圧力が変化すると、FSRは電気伝導率を変化させ、ユーザーの足底圧分布を表す定量可能な信号を生成します。
コアの要点 FSRセンサーは、圧電抵抗特性を利用して機械的圧力を電気信号に変換することにより、物理的な解剖学的構造とデジタル分析の間の架け橋として機能します。この変換は、システムが静的な姿勢と動的な歩行イベントをリアルタイムで区別できるようにする基本的なステップです。
圧力変換のメカニズム
圧電抵抗動作
FSRを駆動する基本原理は圧電抵抗です。これらは通常、機械的負荷が加わると電気抵抗が変化するフィルムタイプのセンサーです。
信号変換
静止状態では、センサーは高い電気抵抗を維持します。足が圧力をかけると、抵抗は非線形に減少します。この物理的な変化は、システム（多くの場合、分圧回路を使用して）によって捉えられ、印加された力に比例する電圧信号を生成します。
戦略的な解剖学的配置
主要な接触点のターゲット化
インソールが有用なデータを提供するためには、センサーをランダムに配置することはできません。主な参照では、センサーは重要な体重支持部位、つまり母趾（親指）、内側前足部、外側前足部、およびかかとに埋め込まれていると指摘しています。
歩行サイクルのキャプチャ
この特定の配置により、システムは歩行の完全な進行を監視できます。これらの領域を分離することにより、システムはかかと着地、中間支持期、つま先離地などの明確な動きのフェーズを特定できます。
生信号から臨床データへ
圧力分布の分析
システムは、これらの離散的な点からのデータを集約して、足底圧分布のマップを作成します。これにより、立っている、座っているなどの静的な活動と、歩行などの動的な動きを区別できます。
キャリブレーションの役割
FSRからの生出力は数値（通常0〜1023）です。このデータを物理的に意味のあるものにするには、既知の重みに対してキャリブレーションする必要があります。このプロセスは、生信号をキロパスカル（kPa）などの標準圧力単位に変換する数学的関係を確立します。
トレードオフの理解
非線形応答
FSRは、力に対して完全に線形な信号を出力しません。圧力が上昇すると、抵抗の低下は直線ではなく曲線に従います。これには、特に圧力スペクトルの極端な範囲でデータを正確に解釈するための洗練されたソフトウェアアルゴリズムが必要です。
キャリブレーションへの依存
生出力と物理的圧力の関係は固有のものではなく数学的であるため、システムの精度は正確なキャリブレーションに大きく依存します。堅牢な回帰分析（キャリブレーション曲線）がない場合、データは絶対値ではなく相対値のままです。
目標に合わせた適切な選択
FSR技術の利用を最適化することは、特定のアプリケーション要件によって異なります。
- 臨床診断が主な焦点の場合：生センサーデータを正確にキロパスカル（kPa）に変換して、高リスクの圧力勾配（例：潰瘍予防）を特定するために、キャリブレーションプロセスを優先してください。
- 歩行分析が主な焦点の場合：かかととつま先の信号の時間的精度に焦点を当て、かかと着地やつま先離地などのイベントを正確にタイムスタンプしてください。
これらのセンサーを正しく配置およびキャリブレーションすることにより、標準的なインソールを詳細な生体力学的モニタリングが可能な精密機器に変えることができます。
概要表：
| 特徴 | スマートインソールでの機能 |
|---|---|
| コアメカニズム | 圧電抵抗：機械的負荷が増加すると抵抗が減少する |
| 主な機能 | 物理的な足底圧を定量可能な電気信号に変換する |
| 主要な配置 | 母趾（親指）、内側/外側前足部、およびかかと |
| データ出力 | 足底圧分布マッピングおよび歩行サイクルフェーズ検出 |
| キャリブレーションの目標 | 生数値（0〜1023）を標準単位（kPa）に変換する |
高度なフットウェアソリューションのために3515と提携する
製品ラインにスマートテクノロジーを統合したいとお考えですか？流通業者およびブランドオーナーにサービスを提供する大規模メーカーとして、3515は、すべてのフットウェアタイプに対応する包括的な生産能力を提供しています。当社の専門知識は、主力製品である安全靴シリーズに裏打ちされており、以下を含む多様なポートフォリオに及びます。
- ワーク＆タクティカルブーツ
- アウトドア＆トレーニングシューズ
- スニーカー＆アスレチックフットウェア
- ドレス＆フォーマルシューズ
当社は、多様なバルク要件と革新的なデザイン統合に対応するために必要な規模と精度を提供します。当社の実績ある製造卓越性でブランドの価値を高めましょう—プロジェクトについて話し合うために、今すぐお問い合わせください！
参考文献
- Ho Won Kang, Dong Yeon Lee. Assessment of Validity and Reliability of Plantar Pressure in Smart Insole. DOI: 10.14193/jkfas.2022.26.3.130
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 .
