足壓偵測技術打造客製化選鞋及健康照護應用：材料世界網

卓蕙瑜／工研院材化所

足壓感測鞋墊對於健康長照、選鞋系統及運動領域提供可視化數據紀錄，使每個人對自己步態有更全方位的了解。健康長照中，足壓感測鞋墊顯示有痛腳受測者的壓力中心(COP)分布會接近三角形分布，而常人則會較接近蝴蝶型(∞)；各腳著地的壓力總值（正常腳的壓力總值大於痛腳）、著地接觸時間（正常腳長於痛腳）也不相同；復健過程中，當步幅漸增、步頻漸減時，代表回復狀態越好。選鞋系統中，除了可提供廠商開發機能性鞋款外，藉由COP及壓力即時顯影，判斷走路過程中壓力偏於內緣或外緣，使店員可透過App演算法推薦支撐性、耐震性、包覆性較佳的鞋款及鞋墊給消費者。在不同運動領域中，更可利用壓力即時分布、COP偏移狀況、步頻、步幅、著地時間長短，判斷運動員的姿勢是否標準及進行運動訓練的調整。未來將尋求其他領域的合作，發展足壓偵測技術更多的可能性。

【內文精選】

前言

走路為常人每天不可避免的活動之一，而足部會因每人的重量、步態、腳型及鞋履支撐、包覆、抗震等各種因素，承受不同的壓力。復健專科侯鐘堡醫師更曾提到退化性膝關節炎、足底筋膜炎、肩頸痠痛，甚至脹氣、便祕等問題，都與足部息息相關。更有相關研究指出，糖尿病患者可能因為足部周圍神經病變引發足部畸形或功能異常而導致足壓改變。因此，足壓在健康影響及疾病預測上扮演著重要的角色。動態足壓量測搭配步態分析(Gait Analysis)，亦提供健康照護許多有效資訊。目前常用的量測方式，主要為測力板或光學影像分析系統。

就測力板而言，會需有一空間進行力板設置，且只能在有效的力板面積下進行量測；光學影像分析系統則須透過演算法分析步態、人體傾斜角度、步速等，卻無法針對足壓進行實際量測。且因機器設備限制，此兩種量測環境，通常只能是在診所、醫院或是研究機構中，且測試狀況也與實際生活使用狀況不同，較無法呈現實際數據。為克服這些技術的瓶頸，在經濟部技術處科專計畫經費支持下，工研院材料與化工研究所開發了穿戴型的無線足壓感測鞋墊(Foot-pressure Sensing Insole)，此穿戴裝置提供了測力板的相對功能，將穿戴者的靜態及各式動態移動過程完整記錄下來，讓受測者在不改變穿鞋的狀態下進行走路、跑跳或運動等活動，也不再需要受限於測試場地。

無線足壓感測鞋墊

工研院材化所開發之無線足壓感測鞋墊（如圖一），整合高分子感壓材料，製作出分布於雙足鞋內之壓力感測器，結合信號擷取、傳輸、演算電路，即時將足底壓力分布以無線方式傳出，記錄穿戴者左右腳上的壓力分布、身體體重於左右腳的配重比例(Weight Distribution)、左右腳步態、步頻，以及人體動態時之壓力中心(COP)等移動時與足壓有關的任何資料，透過演算法搭配人機介面可以即時讀取上述資料。

單隻足壓感測鞋墊搭載最多89個壓力感測點，可客製化感測點大小或佈點位置，可隨不同鞋款尺寸進行裁剪（圖二），增加使用方便性。足壓感測鞋墊以50 Hz的速度掃描所有的感壓單元及運算，並藉由Wifi將資料即時傳輸至人機介面上供讀取。