正確なデータ収集は、精密な物理的配置から始まります。スマートフットウェアシステムでは、圧力センサーを特定の解剖学的部位に配置することが、圧力中心（COP）軌跡を計算するために必要です。8つの主要な体重支持点をターゲットにすることで、システムは垂直地面反力（VGRF）の加重平均を適用して、ユーザーの歩行線を効果的にマッピングできます。
コアインサイト：センサー配置の標準化は、歩行分析の不可欠なハードウェア基盤として機能します。これにより、収集された圧力データが真の生体力学的パターンを反映し、力の分布と運動軌跡の正確な計算が可能になります。
解剖学的配置の物理学
垂直地面反力（VGRF）の取得
特定のセンサー分布の主な理由は、最も重要な場所で垂直地面反力（VGRF）を取得することです。
インソールの全体をカバーするのではなく、システムは通常8つの主要な体重支持点に焦点を当てます。
これらの位置は、歩行中に最も高い負荷がかかる足の部分を表します。
ハードウェア基盤の確立
この空間配置は恣意的ではなく、システム全体のハードウェア基盤として機能します。
これらの位置を標準化することにより、システムは異なるユーザー間で物理的な入力が一貫していることを保証します。
この一貫性は、足底圧分布の根本的なパターンの分析に必要です。
圧力からパターン分析へ
圧力中心（COP）の計算
この分散配置の最終的な目標は、数学的に圧力中心（COP）を導き出すことです。
システムは、特定の解剖学的部位で検出された力の加重平均を取ることによってCOP軌跡を計算します。
センサーがランダムに配置された場合、この加重平均は歪み、生体力学的分析には役立たないデータになります。
歩行線のマッピング
正確なCOP計算により、システムは歩行線を視覚化できます。
この線は、歩行中に足を通って伝わる力の経路を表します。
歩行線を捉えることは、運動の問題を診断し、ユーザーが地面とどのように相互作用するかを理解するために不可欠です。
データ整合性と信頼性の確保
キャリブレーションの役割
配置は重要ですが、効果を発揮するには精密なキャリブレーションと組み合わせる必要があります。
キャリブレーションにより、物理的な圧力が正確にデジタル信号に変換され、個人の体重や靴の内部形状によるエラーが排除されます。
このステップがないと、たとえ完璧に配置されたセンサーでも一貫性のないデータが得られます。
感度と再現性
適切に分散され、キャリブレーションされたシステムは、数百回の歩行にわたって高い再現性を保証します。
この信頼性により、システムは、ユーザーの疲労によってしばしば引き起こされる10％以上の圧力増加などの微妙な変化を特定できます。
標準化された配置により、検出された変化がセンサー配置の不良によるアーティファクトではなく、実際の生理学的シフトであることが保証されます。
目標に合わせた適切な選択
システムを設計する場合でも、使用するシステムを選択する場合でも、センサーの配置はデバイスの有用性を大きく左右します。
- 主な焦点が歩行分析の場合：正確なCOP軌跡と歩行線計算を保証するために、標準的な8点配置のシステムを優先してください。
- 主な焦点が疲労モニタリングの場合：システムに、10％以上の圧力変動を一貫して検出できる堅牢なキャリブレーションプロトコルが含まれていることを確認してください。
戦略的なセンサー配置は、単純なインソールを人間の動きを解読できる精密機器に変えます。
要約表：
| 解剖学的部位カテゴリ | 主要センサー配置ポイント | 主な生体力学的目的 |
|---|---|---|
| かかと領域 | 内側および外側踵骨 | 初期衝撃と踵接地時のVGRFを捉える |
| 足中央部領域 | 外側アーチと内側アーチ | 体重移動とアーチの安定性を監視する |
| 前足部領域 | 中足骨頭（1～5番） | 圧力中心（COP）と推進フェーズをマッピングする |
| つま先領域 | 母趾（親指） | 最終的な蹴り出しと歩行線の完了を追跡する |
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参考文献
- Zhen Song, Zhuoming Chen. Fall Risk Assessment for the Elderly Based on Weak Foot Features of Wearable Plantar Pressure. DOI: 10.1109/tnsre.2022.3167473
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 .
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