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 inertial measurement units and pedobarography, is an important subcategory of PHM. Pedobarography (PBG) is the study of pressure 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 goal for this licentiate thesis is to design, build and evaluate a wireless wearable measurement system based on pedobarography for monitoring of health. In order to fulfil the objectives of the research, literature studies were done and problems with existing in-shoe system solutions were identified. Thus, it was found that further opportunities existed for new designs of PBG systems which take these problems into account. Cross-sectional test case studies were used for validation. The research area is multidisciplinary and encompasses biomedical measurements, electronics and computer science.

The main research contributions include design and implementation of a PBG measurement system consisting of commercial off the shelf components, a novel method for selecting measurement samples for weight estimation of carried load during walk, and a novel method for analysing walking intensity using force-time integrals at the toe-off phase of the step. The research results suggest that the new PBG system, in combination with the two novel analysing methods, are suitable for use in wearable systems for monitoring of health. Personal health measurements are done to help decision making related to health. Thus, the future work will strive towards designing different decision support systems.

Kostnaderna för vår hälsovård har ökat de senaste årtiondena på grund av att vi lever allt längre. Till följd av detta har forskning inom personlig hälsomonitorering (PHM) ökat. PHM medför fördelar såsom rörlighet (hälsoövervakning på jobbet och i hemmet), tidig upptäckt av hälsoproblem medför möjlighet till åtgärd i ett tidigt skede samt en minskning av kostnaderna för hälsovård. Analys av människors rörelser, med hjälp av till exempel tröghetsmätare och pedobarografi, är en viktig underkategori inom PHM. Pedobarografi (PBG) är studien av tryckfält som uppstår på grund av krafter som verkar mellan fotens undersida och en uppbärande yta. Analys av gångstil och kroppshållning, utvärdering av proteser samt monitorering av återhämtning från skada eller sjukdom är exempel på tillämpningar av PBG. Portabel PBG kan exempelvis utföras med hjälp av resistiva kraftsensorer implementerade i skors inläggssulor.

I överrensstämmelse med detta är målet för forskningen i den här licentiatavhandlingen att designa, bygga och utvärdera ett trådlöst bärbart mätsystem baserat på pedobarografi för övervakning av hälsa. För att uppfylla forskningsmålet utfördes litteraturstudier och problem med existerande skobaserade system identifierades. Tvärsnittsstudier användes vid valideringen. Forskningsområdet är tvärvetenskapligt och omfattar biomedicinska mätningar, elektronik och datavetenskap.

De främsta vetenskapliga bidragen inkluderar design och implementering av ett pedobarografiskt mätsystem bestående av öppet tillgängliga komponenter, en ny metod för att välja ut uppmätta värden för uppskattning av vikt av buren last under gång, samt en ny analysmetod för gångintensitet med hjälp av kraft-tidsintegraler i stegets avstampsfas. Forskningsresultaten implicerar att det nya pedobarografisystemet, i kombination med de två nya analysmetoderna, är lämpliga att användas i bärbara system för övervakning av hälsa. Mätningar vid personlig hälsomonitorering utförs för att hjälpa till vid beslutsfattande som rör hälsa. Följaktligen strävar framtida forskning mot design av olika beslutsstödsystem.