Dynamic research of foot pressure distribution : the four-points shoe insert with PVDF sensors

• Autorzy: Klimiec E. , Zaraska W. , Kuczyński S.

Warianty tytułu

PL

Dynamiczne badania rozkładu nacisku stopy na podłoże : czteropunktowa wkładka do obuwia z polimerowymi czujnikami z PVDV

• Konferencja: 35th International Microelectronics and Packaging IMAPS - IEEE CPMT Poland Conference ; 21-24.09. 2011 ; Gdańsk Sobieszewo, Poland
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The man's movement possibilities depend on foot deformation. It can be estimated by foot pressure distribution investigations. Healthy foot is arched on internal side, what acts like shock absorber, softening jolts caused by walking. Largest values of pressure appear on heel and metatarsus. Insignificant values appears on medial arch, and its growth shows the foot extent deformation eg. flatfoot. Article presents measurement method of foot pressure on the ground by four-points shoe insole, developed by authors, which carl be placed in any sport footwear. The value of pressure was measured on heel, medial arch, metatarsus and hallux by recording values of generated voltage on sensors which were made of piezoelectric polymer PVDF thin film. Load resistance of measuring setup was 1014 Ω. Under the influence of mechanical strain, the sensor, which is made from piezoelectric polymer film with electrodes, acts like a self-charging capacitor. To conduct correct measurements, it is important to use restart circuit. Restart circuit ensures recovery to starting point after execution of each step, what prevents charge accumulation in capacitor and measurement results distortion.

PL

Możliwości ruchowe człowieka, w dużej mierze, zależą od stanu jego stopy. Ocenić go można, badając rozkład sil nacisku stopy na podłoże. Prawidłowo zbudowana stopa jest wysklepiona po wewnętrznej stronie, co działa jak amortyzator, łagodząc wstrząsy spowodowane chodzeniem. Największe wartości nacisku występują na pięcie i śródstopiu a nieznaczne na wklęśniętej części stopy, jego wzrost, świadczy o stopniu zdeformowania stopy np. przy płaskostopiu. W artykule omówiono sposób jego pomiaru przy pomocy opracowanej przez autorów czteropunktowej wkładki do obuwia, którą umieścić można w dowolnym obuwiu sportowym. Wielkość nacisku mierzono na pięcie, wklęśniętej części stopy, śródstopiu i dużym palcu, rejestrując napięcia wytworzone na czujnikach z piezoelektrycznej folii polimerowej z PVDF. Rezystancja obciążenia układu pomiarowego wynosiła 1014 Ω. Ponieważ czujnik pomiarowy z piezoelektrycznej folii polimerowej z elektrodami jest samoładującym się kondensatorem pod wpływem odkształceń mechanicznych a także wykazuje właściwości piroelektryczne, bardzo ważną rolę w prawidłowym przeprowadzeniu pomiarów, odgrywa układ zerujący. Zapewnia on powrót układu pomiarowego do punktu wyjścia po wykonaniu każdego kroku, zapobiegając zniekształceniu wyników pomiarowych.

Słowa kluczowe

EN

pressure sensors; PVDF; faulty posture

PL

czujniki nacisku; PVDF; wady postawy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 1
• Strony: 25--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Klimiec E.

autor

Zaraska W.

autor

Kuczyński S.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie

Bibliografia

• [1] Bryant A. R., Tinley P., Singer K. P.: Normal values of plantar pressure measurements determined using the EMED-SF system. Journal of American Podiatric Medical Association, Vol. 90, No. 6, 2000, pp. 295-299.
• [2] Cichy B, Wilk M.: Gait analysis in osteoarthritis of the hip. Med. Sci Monit, Vol. 12, No. 12, 2006, pp. 507-513.
• [3] Hurkmans H. L. P., et al.: Validity of the Pedar Mobile system for vertical force measurement during a seven-hour perio. Journal of Bomechanics, Vol. 39, 2006, pp. 110-118.
• [4] Hessert M. J., Vyas M., Leach J., Hu K., Lipsitz L. A., Novak V.: Foot pressure distribution during walking in young and old adults. BMC Geriatrics, Vol. 5, No. 8, 2005.
• [5] Kong K. and Tomizuka M.: Smooth and continuous human gait phase detection based on foot pressure patterns. In Proc. IEEE Int. Conf. Robot.Autom., 2008, pp. 3678-3683.