The purpose of this study was to investigate the biomechanical effects of wearing different type of insole shoes on gait characteristics in patients with knee osteoarthritis. Seven patients with knee osteoarthritis (Grade 3 & 4 by Kellgren & Lawrence) were participated in the study. They wore two different type of shoes (with Gel-type Insole: GIS, with Normal insole: NIS) during gait. Three dimensional cinematography and Ground Reaction Force(GRF) data were used to get the maximal value of horizontal distance between the center of pressure in GRF and knee joint center, GRF in mediolateral direction, peak value of GRF in frontal plane, vertical compressive force and adduction moment in knee joint. The results were as follows: The maximal value of horizontal distance between the center of pressure in GRF and knee joint center was smaller in GIS than NIS. The peak value of GRF in mediolateral direction was found in 30% of gait cycle, five subjects wearing GIS showed lower value of peak GRF in mediolateral direction than wearing NIS. The peak value of GRF in frontal plane and vertical compressive force in knee joint did not show any difference between GIS and NIS. The adduction moment in GIS decreased in the late stance of gait and the mean value of the adduction moment in GIS smaller than that in NIS. GIS may help to move quickly knee joint center to the center of pressure in GRF, therefore it may prevent increasing the adduction moment in knee joint.
Purpose: The purpose of this study was to compare the changes in the contact area, maximum pressure, maximum mean pressure, and maximum force of functional insoles and general insoles when walking. Methods: Foot pressure was measured by the ignition of functional insoles and general insoles on Company N shoes. The foot pressure was measured using a precision pressure distribution meter (Pedar - X mobile system, Novel, Germany). Each insole sensor contained 99 independent cells and was inserted between the foot and the shoe. A wireless Bluetooth-type program was used to measure the pressure detected by the measuring insoles. In order to eliminate adaptation and fatigue caused by wearing the guide during the experiment, sufficient rest was taken between each experiment, and the wearing order was randomly selected. Results: Functional insole significantly increased the forefoot and midfoot (medial, lateral) (p<0.05), while total foot, forefoot, and rearfoot peak pressure significantly decreased (p < 0.05) compared to the general insole. Conclusion: In the functional insole, a high contact area was measured inside, even in the middle of the foot, leading to a proper change in foot pressure. It was confirmed that the contact area was reduced and dispersion occurred well. In addition, it was found that the maximum pressure in the front and back of the entire foot was reduced, so the weight pressure dispersion in the functional insole was evenly distributed, and the maximum average pressure change was similar.
Seo, Woo-Duk;Lee, Sung-Sin;Shin, Won-Yong;Choi, Sang-Il
한국컴퓨터정보학회논문지
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제23권2호
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pp.17-26
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2018
In this paper, we propose a gait type classification method based on pressure sensor which reflects various terrain and velocity variations. In order to obtain stable gait classification performance, we divide the whole gait data into several steps by detecting the swing phase, and normalize each step. Then, we extract robust features for both topographic variation and speed variation by using the Null-LDA(Null-Space Linear Discriminant Analysis) method. The experimental results show that the proposed method gives a good performance of gait type classification even though there is a change in the gait velocity and the terrain.
The purpose of this study was to compare and biomechanical evaluate the effects of three varying functional insoles on the kinematics of the lower extremities and foot pressure distribution during gait. For this 12 subjects participated in this study and each worn the 3 functional insoles during gait which kinematics, kinetics, electromyography and foot pressures were recorded. The function on the first insole was to absorb shock and increase the dynamic stability, the second was a gel type to absorb shock, and the third was to massage the center regions of the foot sole. the results were as follows; the first insole reduced the joints range of motion and reduced muscular fatigue, the second insole reduce the maximum, total and average foot pressures. Finally, the third insole produced larger values for the contact times and contact area.
The COVID-19 pandemic increased people's time at home and caused an 80% increase in noise disputes between floors. The purpose of this study is to propose suitable materials for making indoor shoes (insoles) to minimize noise between floors. Subjects without back pain and leg-related disease (e.g. arthritis, etc.) from three different age groups (childhood, adolescence, and adulthood) were recruited for the study. Five polymer insole materials were considered: Chloroprene Rubber (CR foam), Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM foam), Natural Latex foam, Ethylene Vinyl Acetate (EVA foam), and Polyurethane (PU foam). From these materials, 20 combinations were prepared and randomly tested for noise and vibration. The results revealed a significant difference in noise and vibration levels based on the type of material used and the age of the subject. Nevertheless, all materials under consideration successfully reduced noise and vibration; in particular, type A-C greatly decreased. The CR foam material was especially effective at noise and vibration reduction (p<.01). This study suggests that adding insoles into socks that children wear at home could reduce noise vibration and disputes between floors.
본 논문에서는 멀티 센서가 장착된 스마트 인솔로 측정한 보행 데이터에 대해 앙상블 딥러닝 네트워크를 이용하여 보행의 타입을 분류하는 시스템을 제안한다. 보행 타입 분류 시스템은 인솔에 의해 측정된 데이터를 정규화하는 부분과 딥러닝 네트워크를 이용하여 보행의 특징을 추출하는 부분, 그리고 추출된 특징을 입력으로 보행의 타입을 분류하는 부분으로 구성되어 있다. 서로 다른 특성을 가지는 CNN과 LSTM을 기반으로 하는 네트워크를 독립적으로 학습하여 두 종류의 보행 특징 맵을 추출하였으며, 각각의 분류 결과를 결합하여 최종적인 앙상블 네트워크의 분류 결과를 도출하였다. 20~30대 성인의 걷기, 뛰기, 빠르게 걷기, 계단 오르기와 내려가기, 언덕 오르기와 내려가기의 7종류의 보행에 대해, 스마트 인솔을 이용하여 실측한 멀티 센서 데이터를 제안한 앙상블 네트워크로 분류해 본 결과 90% 이상의 높은 분류율을 보이는 것을 확인하였다.
본 연구의 목적은 착지 시 키 높이 깔창 높이에 따라 젊은 남성의 최대지면반발력시 하지관절각도와 근 활성도에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 20대 남성을 대상으로 총 3주에 걸쳐 한 주당 0, 3, 5cm 의 폴리우레탄 소재의 깔창 중 무작위로 하나를 착용하여 40cm 높이의 플랫폼 위에서 Force plate로 착지 동작을 시행하였다. 착지 동작 중 최대 지면반발력 시 하지의 관절 각도와 넙다리곧은근, 넙다리두갈래근, 앞정강근, 장딴지근의 근활성도를 측정하였다. 깔창의 높이에 따른 하지관절 각도와 근활성도의 변화를 비교하기 위해 반복요인이 있는 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 하지관절각도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 좌측 발목관절 각도에 영향을 주었으며, 근활성도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 우측 앞정강근과 양쪽 넙다리 두갈래근에 영향을 주었다. 하지 근육의 충분한 근력증가를 통하여 착지시 신체를 보호할 수 있을 것이라고 생각되며 깔창의 종류에 따라 영향을 미치는 근육과 하지관절의 각도도 다를 수 있으므로 그에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 목적은 평발을 가진 여성 노인의 계단 하강 보행 시 일반인솔 및 아치 지지형 인솔을 적용에 따른 족저압력 및 압력중심점 변인들의 차이를 조사하는데 목적이 있다. 족저압력 분석장비(Pedar-X, Novel, Germany)를 사용하여 14명의 평발 노인을 대상으로 3종류(일반인솔, A형 인솔, B형 인솔)의 인솔착용 후 최대족저압력, 평균족저압력, 접촉면적, 압력중심점의 이동거리, 변위 및 최대범위의 평균값을 산출하였으며, 일원변량분석(one-way ANOVA)를 이용하여 인솔 종류간 평균을 비교하였다. 족저 압력 변인 중 최대족저압력은 중족부의 M3, 평균족저압력은 M2, M3, M4 영역에서, 접촉면적은 M2, M3, 그리고 M6 영역에서 통계적으로 유의한 차이를 보였으며, 압력중심점 변인 중 전후축과 좌우축에서 압력중심점의 이동거리에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 족저압력 평가결과 아치 지지 기능을 가진 인솔을 삽입한 A와 B형 인솔에서 족궁지지 영역인 M3의 최대압력은 B형 인솔과 A형 인솔이 일반인솔과 비교했을 때 높게 나타났다. 좌우축, 전후축 압력중심점의 이동거리는 A형과 B형 인솔 모두 일반 인솔에 비해 짧게 나타났다.
본 연구에서는 인장 시 에너지 하베스팅을 하는 Polyvinylidene Fluoride(PVDF) 리본 하베스터를 신발에 접목한 스마트 슈즈의 에너지 하베스팅 효율을 증가시키기 위한 복합재료 프레임을 설계하였다. 프레임의 하중방향 변형량을 최소화하기 위해 이방성 재료인 탄소 연속 섬유를 사용하여 설계하고 3D 프린터를 이용하여 복잡한 형상을 제작하였다. 보행 시 발생하는 하중에 의한 안창과 중창의 변형량을 계산하기 위해 스프링 요소를 이용하여 안창과 중창을 모델링 하였다. 유한요소 해석을 사용하여 보행 시 스마트 슈즈에 장착된 리본형 하베스터의 인장량을 계산하였다. 예측된 하베스터의 최종 인장 길이 정보는 스마트 슈즈의 에너지 하베스팅 효율 증대에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
An insole type local shear force measurement system was developed and local shear stresses in the foot were measured during level walking. The shear force transducer based on the magneto-resistive principle, was a rigid 3-layer circular disc. Sensor calibrations with a specially designed calibration device showed that it provided relatively linear sensor outputs. Shear transducers were mounted on the locations of four metatarsal heads and heel in the insole. Sensor outputs were amplified, decorded in the bluetooth transmission part and then transferred to PC. In order to evaluate the developed system, both shear and plantar pressure measurements, synchronized with the three-dimensional motion analysis system, were performed on twelve young healthy male subjects, walking at their comfortable speeds. The maximum peak pressure during gait was 5.00kPa/B.W at the heel. The time when large local shear stresses were acted correlated well with the time of fast COP movements. The anteroposterior shear was dominant near the COP trajectory, but the mediolateral shear was noted away from the COP trajectory. The vector sum of shear stresses revealed a strong correlation with COP movement velocity. The present study will be helpful to select the material and to design of foot orthoses and orthopedic shoes for diabetic neuropathy or Hansen disease.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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