https://www.mdu.se/

Health care costs have increased over the last decades due to an ageing population. Therefore, research in personal health monitoring (PHM) has increased in response to this. PHM has advantages such as mobility (monitoring of health at work or at home), early detection of health problems enabling preventive health measures and a reduction of health care cost. Human motion analysis, using for example pedobarography (PBG), is an important subcategory of PHM. PBG is used to study the force fields acting between the plantar surface of the foot and a supporting surface. Gait and posture analysis, prosthetics evaluation and monitoring of recovery from injury or disease are examples of PBG applications. Portable PBG can be performed using force sensing resistors built into the insole inside the shoe.

 In accordance with this, the research aim for this thesis is to design, build and evaluate a wireless wearable measurement system based on PBG for monitoring of walk related parameters. Monitoring of carried weight and walking speed were chosen as the applications for validation of the system. Motivations for choosing these applications are that there is a lack of a wearable system for monitoring of weight while walking and a possible combination with accelerometers to improve the estimation of walking speed. Both walking speed and weight are important factors for estimating energy expenditure. A portable system, that estimates weight while walking, enables monitoring of heavy working conditions.

The main research contributions include design of a PBG measurement system with a sensor implementation resulting in good sensor durability, several novel methods for weight estimation during walk and a novel method for analysing walking intensity and relating it to walking speed. The research results show that the new PBG system, in combination with the novel analysing methods, are suitable for use in wearable systems for monitoring of health related walk parameters.

Kostnaderna för sjukvård har ökat de senaste decennierna på grund av att vi lever allt längre. Därför så har forskningen inom personlig hälsomonitorering (PHM) ökat som ett svar på detta. PHM har fördelar såsom mobilitet (monitorering av hälsa på jobbet eller i hemmet), tidig upptäckt av hälsoproblem gör det möjligt att sätta in förebyggande åtgärder för hälsa och reducera kostnaden för sjukvård. Rörelseanalys på människor, med hjälp av till exempel pedobarografi (PBG), är en viktig underkategori av PHM. PBG används för att studera kraftfält som verkar mellan fotens undersida och en uppbärande yta. Analys av gångstil och kroppshållning, utvärdering av proteser och övervakning av återhämtning från skada eller sjukdom är exempel på tillämpningar för PBG.

 I överrensstämmelse med detta är syftet för forskningen i den här avhandlingen att utforma, bygga och utvärdera ett trådlöst och bärbart mätsystem som bygger på PBG för övervakning av gångrelaterade parametrar. Övervakning av buren vikt och gånghastighet valdes som tillämpningarna för att utvärdera systemet. Motiveringar för att välja dessa tillämpningar är att det finns en brist på bärbara system för övervakning av vikt under gång och att en möjlig kombination med accelerometrar kan förbättra uppskattningen av gånghastighet. Både gånghastighet och vikt är viktiga faktorer vid uppskattning av energiförbrukning. Ett portabelt system, som uppskattar vikt under gång, möjliggör övervakning av tunga arbetsförhållanden.

 De främsta forskningsbidragen inkluderar utformningen av ett mätsystem baserat på PBG med sensorimplementering som ger lång livslängd för sensorerna, flera nya analysmetoder för uppskattning av vikt under gång och en ny analysmetod för gångintensitet som relateras till gånghastighet. Forskningsresultaten visar på att det nya PBG-systemet, i kombination med de nya analysmetoderna, är passande för användning i bärbara system för övervakning av hälsorelaterade gångparametrar.