Ergonomik ve yüksek çözünürlüklü ayakkabı içi plantar basınç ölçüm sisteminin geliştirilmesi
Development of ergonomic and high resolution in-shoe plantar pressure measurement system
Yazar: FATİH MERT ÇELEBİ
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN NAS ; DR. SABRİ UZUNER
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, plantar basınç dağılımını etkileyen ortopedik rahatsızlıkların teşhisi için düşük maliyetli, uzman gereksinimi olmayan ve ayakkabı içi plantar basınç ölçüm sistemi olarak kullanılabilecek plantar basınç ölçümü yapabilen akıllı tabanlık prototipi geliştirilmiştir. Asetat üzerine dizilen bakır bantlar ve velostat naylon şeritler sayesinde ince ve esnek bir tabanlık prototipi gerçekleştirilmiştir. Velostat naylonların basınca duyarlı olarak değişen iç dirençleri kullanılarak basit gerilim bölücü mantığı ile plantar basınç noktalarının analog verisi elektronik devre kartına aktarılmıştır. CD4051 entegreleri sayesinde 34 pin kullanılarak 421 noktanın analog basınç verisi Arduino Mega mikrodenetleyicisinin analog pinleri aracılığıyla okunmuştur. Tabanlık prototipi 100 kg ağırlığında, 43 numara ayağa sahip ve 185 cm boyunda bir birey üzerinde denenmiştir. Tabanlıktan okunan analog basınç verileri Microsoft Excel programında 32x30 boyutunda bir matrise dizilmiştir. Basınç değerlerinin büyüklüğüne göre renginin değişmesi için Excel programının koşullu biçimlendirme özelliği kullanılmıştır. İncelenen literatür doğrultusunda bu çalışmada gerçekleştirilen plantar basınç ölçümü yapabilen akıllı tabanlığın önceden yapılan çalışmalara göre yaklaşık 40 kat daha yüksek çözünürlükte olduğu görülmüştür. Bu tez çalışması gelecekte plantar basınç dağılımını etkileyen ortopedik rahatsızlıklara yönelik yapılacak olan çalışmalarda yardımcı bir kaynak olarak gösterilebilir.

Abstract:
In this study, a smart insole prototype that can measure plantar pressure, is low-cost, does not require a specialist, and can be used as an in-shoe plantar pressure measurement system for the diagnosis of orthopedic disorders affecting plantar pressure distribution, was developed. A thin and flexible insole prototype was created thanks to copper tapes and velostat nylon strips arranged on acetate. Analog data of plantar pressure points were transferred to the electronic circuit board with a simple voltage divider logic by using the pressure-sensitive changing internal resistances of Velostat nylons. Thanks to CD4051 integrated circuits, analog pressure data of 421 points was read through the analog pins of the Arduino Mega microcontroller using 34 pins. The insole prototype was tested on an individual who weighed 100 kg, had a foot size of 43 and was 185 cm tall. Analog pressure data read from the insoles were arranged in a 32x30 matrix in the Microsoft Excel program. The conditional formatting feature of the Excel program was used to change the color of the pressure values according to their size. In line with the literature reviewed, it was observed that the smart insoles capable of measuring plantar pressure in this study had a resolution approximately 40 times higher than previous studies. This thesis study can be shown as a helpful resource in future studies on orthopedic disorders affecting plantar pressure distribution.