小型ワイヤレス慣性センサーは、歩行評価にどのように利用されますか？高負荷フットウェアの精密テスト

小型ワイヤレス慣性センサーは、着用者の自然な動きを制限することなく、高精度の生体力学的データをキャプチャすることで、フットウェアの性能を客観的に検証するために利用されます。

高負荷ユーザー向けに設計を行うメーカーにとって、これらのセンサーは、さまざまな靴の構造が実際の条件下での歩行速度、安定性、関節の協調性をどのようにサポートするかを比較するために必要な重要な証拠を提供します。

コアテイクアウェイ より高い体重のために設計を行うには、静的な快適さから動的なサポートへと移行する必要があります。ワイヤレス慣性センサーにより、メーカーは、機能的な靴が主観的なユーザーフィードバックだけに頼るのではなく、歩行の質と重心の安定性を実際に向上させるかどうかを定量的にテストできます。

測定のメカニズム

統合センシング技術

これらのセンサーは、包括的な慣性計測ユニット（IMU）として機能します。これらは、3軸加速度計、ジャイロスコープ、磁力計を単一のコンパクトなデバイスに統合しています。

高周波データキャプチャ

高周波で記録することにより、センサーは人間の観察が見逃す複雑な運動ベクトルをキャプチャします。これにより、歩幅、歩行速度、歩行数などの正確な時空間パラメータを抽出できます。

自然な動きの制限なし

センサーは小型でワイヤレスであるため、有線ラボ機器の必要がなくなります。これにより、データは、制限のあるワイヤーによって引き起こされる「ラボ歩行」ではなく、ユーザーの自然な歩行パターンを反映していることが保証されます。

戦略的なセンサー配置

重心分析（L4-L5）

主な参照は、腰仙部（L4-L5位置）にセンサーを固定することに焦点を当てています。この特定の配置は、体の重心の運動ベクトルを追跡するために重要です。

関節運動学（足首と膝）

補助的なアプリケーションには、末端を追跡して関節の力学を監視することが含まれます。これには、矢状面の可動域（RoM）と足首関節の角速度の測定が含まれます。

協調性の評価

データポイントを組み合わせることで、メーカーは股関節、膝関節、足首関節の協調性を観察できます。この全体像は、全体的な歩行の質の不可欠な生体力学的指標として機能します。

高負荷ユーザーへの応用

特殊サポートの検証

より高い体重の人口には、特殊な機能サポートを提供するフットウェアが必要です。メーカーはこれらのセンサーを使用して、さまざまな機能的な靴のプロトタイプの性能を直接比較します。

運動学サポートデータ

センサーは、設計が機能することを証明するために必要な運動学サポートを提供します。特定の靴のデザインが高負荷ユーザーの歩行不安定性を軽減したり、歩行数を改善したりする場合、センサーデータが客観的な証拠を提供します。

トレードオフの理解

運動学 vs. 圧力分布

慣性センサーは動き（運動学）の追跡に優れていますが、靴の内部の圧力（動力学）を直接測定するわけではありません。

補完技術の役割

特に足裏の圧力分布を測定するには、メーカーは、補足資料で言及されている導電性糸などの異なる技術に依存する必要があります。慣性センサーは体の動き方を教えてくれます。触覚センサーはどこに圧力がかかっているかを教えてくれます。

目標に合わせた適切な選択

フットウェア製造でこの技術を効果的に活用するには、センサーデータを特定の設計目標に合わせます。

主な焦点がコアの安定性にある場合：重心ベクトルを追跡するために、L4-L5位置に配置されたセンサーからのデータを優先します。
主な焦点が関節への影響にある場合：足首の角速度と可動域（RoM）に焦点を当て、靴が適切な力学を促進することを保証します。
主な焦点が快適さとフィット感にある場合：触覚センサーアレイ（導電性糸）で慣性データを補完し、足の輪郭に対する圧力分布をマッピングします。

体の機械的応答を分離することにより、慣性センサーはフットウェアデザインを芸術から測定可能な科学に変えます。

概要表：

メトリックカテゴリ	センサーコンポーネント	データ出力	製造上の利点
時空間	加速度計	歩幅、歩行速度、歩行数	ソールデザインの効率を検証
安定性	L4-L5 IMU配置	重心ベクトル	高体重のサポートを証明
運動学	ジャイロスコープ	角速度と矢状面RoM	関節保護と屈曲ポイントを最適化
協調性	磁力計	マルチジョイント運動ベクトル	全体的な生体力学的アライメントを保証

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参考文献

Verônica Cimolin, Paolo Capodaglio. A Comparative Analysis of Shoes Designed for Subjects with Obesity Using a Single Inertial Sensor: Preliminary Results. DOI: 10.3390/s22030782

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 .