インソールセンサ開発と個人足底情報ビッグデータ構築で切り開く足底科学

开发鞋垫传感器、构建个人足底信息大数据，开启足底科学

基本信息

批准号：
22H00537
负责人：
川節拓実
金额：
$ 26.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は，インソール形状で装着する靴を選ばず，差し込むだけで容易に足底3軸力の計測が可能となるインソールセンサの開発を進め，また足底3軸力に基づくスポーツスキルの計測および日常生活での足底3軸力の変化に着目した実験を進めた．従来開発されてきたインソールセンサの知見を元に，圧力進行線に沿って5つのコイル式3軸力センサを配置し，それらから得られる情報をBluetoohを用いて無線で他デバイスにリアルタイムに送信可能なインソールセンサを開発した．日常生活や激しい運動の下でセンサや周辺回路が破損しないかを試行錯誤することで，後述するスキーのような激しい運動かつ厳しい環境下においても計測が可能であることを確かめた．試作したセンサを用いて，スポーツスキルの計測および聴覚フィードバックによる運動パフォーマンスの改善を目的として，スキー中の足底3軸力の推移を計測，またリアルタイムの測定値に基づき音をフィードバックする聴覚フィードバックシステムを構築した．実験では，プルークボーゲンとパラレルターンにおいて足底3軸力に現れる違いを可視化し，剪断力を足底することでこれらの運動の違いを表現できることを確かめた．また，この知見に基づき剪断力の方向をリアルタイムで聴覚フィードバックすることで，プルークボーゲンからパラレルターンへの誘導が可能なことを示唆する結果を得た．日常生活において，足底3軸力からヒトの状態が推定できるかを確かめるため，筋疲労前後での通常歩行において生じる足底力を複数の被験者に対して測定した．その結果，同一の歩行を行った際にも，被験者によって得られる足底3軸力に大きな個人差があること，疲労後には足底3軸力分布のばらつきが個人によらず大きくなる傾向を確認した．

今年，我们一直在开发一个鞋垫传感器，该传感器可以简单地插入足底3轴力，而不管佩戴它穿的鞋子，我们还进行了实验，我们还进行了实验，专注于基于足底3轴力量的运动技能，并在日常生活中改变足底3轴力。基于以前开发的鞋垫传感器的知识，我们开发了一个沿压力线放置的鞋垫传感器，以及一个可以使用蓝牙实时从这些传感器无线传输信息的鞋垫传感器，该传感器可以无线传输信息。通过反复试验，我们已经验证了传感器和外围电路在日常生活或强烈的运动中是否不会损坏，并且即使在强烈的锻炼和严厉的环境中，也可以进行测量，例如滑雪板，这将在后面描述。使用原型传感器，我们构建了一个听觉反馈系统，该系统在滑雪过程中测量了鞋底3轴力的进展，并提供了对声音的实时测量，目的是通过听觉反馈来衡量运动技能并改善运动性能。该实验可视化prukbogen和平行转弯之间的足底三轴力中出现的差异，并确认这些运动中的差异可以通过将足底力用作剪切力来表达。此外，基于这一发现，获得了剪切力方向的实时听觉反馈，这表明可以引导prukbogen并行转弯。为了确认是否可以从日常生活中的三轴足底力量估算人类状况，多个受试者测量了在肌肉疲劳之前和之后正常行走过程中发生的足底力。结果，即使进行了同样的步行，该受试者获得的足底三轴力也存在很大的个体差异，并且可以证实，疲劳后足底三轴力分布的变化将很大，而不管个体的差异。