自製感測系統絕大多數由 2 至 13 個不等的感測元件配置而成,比起精密型的有線 式足壓感測系統,感測器的數量縮減至十分之一,如此能大幅減少需處理的數據量,
不僅讓資料能以無線方式快速傳輸、降低資料處理的時間與硬體成本,同時無線器材 也解放傳輸線材對使用者在運動時造成的動作限制,大幅提升靈活性。
第三節 文獻探討總結
整體來說,鞋內足底壓力測量的技術開發逐漸往無線傳輸發展,應用上則是越來 越多運動或運動鞋的主題被研究。據本章第一節歸納出的結果,即使用內含 99 個感測 元件的有線式足壓系統進行實驗,多數研究仍會把 99 個元件進行區塊劃分,劃分至 6 到 10 區後才做資料分析和結果的討論。第二節則也證實了有越來越多人致力於研發少 量感測元件組成的系統,內部配置的感測元件數量正好就是集中在 8 到 10 個為主,不 過每個自製系統所含的感測元件數量仍都不相同,目前也尚無研究專門探討感測元件 數量改變,對於預測步態動力學參數的能力會有什麼影響,因此這就是本研究欲觀察、
統整的主題。
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第參章 研究方法
第一節 實驗參與者
招募10位健康參與者進行實驗,六個月內無任何可能影響步態之下肢肌肉骨骼系 統傷害或神經系統病變,詳細資料見表1 。所有參與者在實驗前詳閱 「實驗參與者須 知」瞭解本實驗目的、過程以及施測方法,確認有意願參後簽署「實驗參與者同意書」
並填寫「實驗參與者基本資料表」。
表1 受試者資料與運動速度
年齡 (years) 體重 (kg) 身高 (cm) 走速(m/s) 跑速(m/s) Mean(SD) 25.4 (3.8) 68.5 (10.1) 171.6 (4.5) 1.25 (0.8) 3.11 (1.6)
Range 22-34 56-86 165-177 0.98-2.11 1.54-3.76
第二節 實驗設備
一、 Pedar-X System (Novel gmbh, DE)
作為足底壓力量測的工具及鞋內足底壓力之黃金標準。其擁有優於市面上常見同 等級儀器的信效度 (Price, Parker, & Nester, 2016),由一雙測量壓力的鞋墊組成,每 支鞋墊包含99個電容式壓力感測器,數據以無線傳輸,能即時由操作Pedar-X soft-ware套裝軟體的電腦同步顯示。擷取頻率設定為100 Hz。
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圖1 Pedar-X system 安裝示意圖
二、 Kistler三軸測力板 (9287, Kislter, CH)
作為垂直地面反作用力之黃金標準,觀察採用的Pedar-X系統感測元件數量不同,
所計算出的 vGRF 與 CoP 之準確性會如何改變。尺寸 90x60cm,擷取頻率設定為 1000 Hz。
圖2 Kistler 三軸測力板
三、 Vicon motion capture system (Oxford Metrics Limited, UK)
利用紅外線攝影機與 Vicon 動作分析系統追蹤黏貼於實驗用鞋及受試者第七頸椎 的反光球,追蹤受試者足部在空間中的位置及受試者運動速度,擷取頻率設定為 200 Hz。因測力板數據是根據實驗室座標系定義,足壓系統則是根據鞋墊本身的 座標系定義而成,因此取得受試者足部在實驗室座標系中的位置,才能將足壓系 統所量測到的數據進行座標系轉置,以消除兩個座標系間的偏移與旋轉所造成的 誤差。
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圖3 紅外線攝影機與 Vicon 動作擷取系統
圖4 反光球黏貼於實驗用鞋右腳的足尖和足跟位置
圖5 反光球黏貼於受試者第七節頸椎