Abstract
This study was to develop the balance insole system for detecting and improving the muscle imbalance of left and right side in lower limbs. We were to verify the validation of balance insole system by analyzing the strategy of muscular activities and foot pressure according to sound feedback. We developed the balance insole based FSR sensor modules for estimating the muscle imbalance using detecting foot pressure. The insole system was FPCB have 8-spot FSR sensor with sensitivity range of 64-level. The participants were twenty peoples who have muscle strength differences in left and right legs over 20%. We measured the muscular activity and foot pressure of left and right side of lower limbs in various gait environment for verifying the improvement effect of muscle imbalance according to sound feedback. They performed gait in slope at 0, 5, 10, 15% and velocity at 3, 4, 5km/h. The result showed that the level of muscle imbalance reduced within 30% for sound feedback of balance insole system contrast to high level of muscle imbalance at 169.9~246.8% during normal gait for increasing slope and velocity. This study found the validation of balance insole system with sound feedback stimulus. Also, we thought that it is necessary to research on the sensitivity of foot area, detection of muscle imbalance and processing algorithm of correction threshold spot.
본 연구에서는 하지의 좌우 불균형 검출을 위한 밸런스 측정 인솔을 개발하고 불균형을 개선하기 위한 청각 피드백 기술에 대한 검증을 하고자 하였다. 밸런스 인솔은 실시간 압력 감지 범위가 64 단계이며 발바닥 압력분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB로 구성되었다. 피험자는 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 차이가 나는 피험자 20명을 선출하였다. 피험자들은 경사 0, 5, 10%와 속도 3, 4, 5km/h 로 15분 간 트레드밀 위에서 보행을 하였다. 또한 보행 시 나타나는 좌우 불균형을 평가 및 청각 피드백에 따른 개선효과를 검증하기 위해 측정된 족압 센서 데이터와 실시간 근육생리신호 데이터를 비교분석하였다. 실험 결과, 보행경사와 속도가 증가할수록 하지 좌우의 근력 불균형을 보유한 피험자들은 75.7%~140.9%까지 증가하는 반면 청각 피드백을 제공 시 10% 이내로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서 개발 인솔 시스템을 이용한 보행환경에 따른 인체 좌우 불균형 발생시 FSR 신호 감도 결과와 인체생리신호 간 유효한 결과를 보였다. 향후 밸런스 피드백 보행 시 하지 좌우 불균형 개선 효과 경향을 보여 향후 족부 영역별 FSR 센서 민감도, 불균형 검출 및 개선을 위한 역치점 처리 알고리즘 개발에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
