以足壓分佈與加速規資訊分析人體行走時的動態平衡

本研究的目的為分析腳底壓力分佈和腰部加速度變化之間的關聯性。因此研 究發展出以可程式系統晶片(PSoC)為核心之平衡分析系統，可以即時取得腳底壓 力分佈腰部加速度變化。量測紀錄人體在步行時，腰部三維的加速度變化和腳底 壓力分佈，透過無線藍芽模組即時傳送給電腦端。系統擷取速度與傳輸方面， PSoC 系統晶片內部ADC 模組取樣率為20KHz，PSoC 晶片和電腦端串列傳輸模 組傳輸速度為115200bps，在無障礙物的干擾下，傳輸距離可達10 公尺。 本研究利用行走、起身、坐下、以及跨越障礙物動作的實驗結果，去驗證腳 底壓力分佈和腰部加速度的關聯性，從腳底壓力中心位置(Center of Pressure) 建 立腳底壓力位移向量，由腳底壓力分佈計算出腳底壓力中心位置，以每兩點的腳 底壓力中心位置建立腳底壓力位移向量，向量大小表示腳底壓力中心位置移動的 距離，方向表示腳底壓力中心位置移動的方向，從腰部加速度建立人體位移向 量，並以加速規量測水平和垂直的加速度建立人體位移向量，從加速規輸出訊號 計算出腰部加速度的變化，X 軸輸出訊號代表水平的加速度，Y 軸輸出訊號代表 垂直的加速度，分析兩位移向量去驗證其關聯性。 本研究量測十位正常人腳底壓力分佈和腰部加速度，分析腳底壓力位移向 量、人體位移向量方向和大小的變化，從兩向量方向和大小的關聯性中，驗證腳 底壓力分佈和腰部加速度變化之間具高度相關，因此兩者皆可單獨用來分析人體 行走時之步態及動態平衡。