Smarte sensorische Einlegesohlen
Wir freuen uns, die Veröffentlichung eines Reviewartikels bekanntzugeben, der den Stand der Forschung zu Sensor-Einlegesohlen untersucht und dabei den Schwerpunkt auf häufige methodische Einschränkungen und Herausforderungen in diesem Bereich legt.
12.12.2025 von Bastian Latsch
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Ground reaction forces and the center of pressure are fundamental characteristics in gait analysis. Sensor insoles enable the transition from stationary laboratory infrastructure such as instrumented treadmills toward mobile, wearable acquisition systems for plantar force and pressure measurements in more natural settings. The individual sensor prototypes differ in several reviewed attributes such as sensor technologies, number of sensors, number of involved study participants, and validation approaches. -
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Review of the reference systems utilized to calibrate and validate the 41 sensor insoles across all sensor technologies discussed. Only nine out of 41 works use a reference for both sensor testing and gait experiments. In all three works employing instrumented treadmills as a gait reference, the sensors are characterized regarding their physical characteristics using commercial testing machines, which we propose as the gold standard for sensor insole validation. This figure was created with the help of SankeyDiagram.net.
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Wir präsentieren einen umfassenden Überblick über tragbare Sensor-Einlegesohlen und untersuchen dabei mehr als 40 relevante Systeme im Detail. Der Artikel mit dem Titel Sensor Insoles: A Review erscheint in der aktuellen Ausgabe des IEEE Sensors Journal und ist unter DOI 10.1109/JSEN.2025.3638124 frei verfügbar. Dieses Review beleuchtet den aktuellen Stand der Forschung zu Sensor-Einlegesohlen, mit besonderem Schwerpunkt auf häufigen methodischen Einschränkungen und den zentralen Herausforderungen in diesem Bereich.
Da die Nachfrage nach tragbaren Gesundheitsüberwachungsgeräten weiter wächst, dient dieses Review als wertvolle Referenz für Ingenieure, klinisches Fachpersonal und Produktentwickler, die die nächste Generation von Einlegesohlen zur Ganganalyse entwickeln, insbesondere für Anwendungen in der Altenpflege, bei der Überwachung chronischer Erkrankungen, in der Rehabilitation oder im Sport.
Kurzfassung
Die Messung des plantaren Drucks, auch Pedobarographie genannt, ist ein wesentliches Werkzeug zur Analyse der menschlichen Bewegung bei gesunden Personen und Patienten. In der betrachteten Literatur werden Sensor-Einlegesohlen als tragbare, mobile Lösungen zur Bewertung der Druckverteilung in Anwendungen wie der Überwachung des diabetischen Fußes, der Rehabilitationsunterstützung, der Steuerung von Assistenzgeräten und der Analyse sportlicher Leistungen motiviert. Dieses Review bewertet den aktuellen Stand der Technik mit besonderer Berücksichtigung von Sensortechnologien, Sensoranzahl und -platzierung, Teilnehmerkohorten und Referenzstandards. Der Fokus liegt auf Originalarbeiten mit innovativen Designs, die vorzugsweise durch Gehversuche gestützt sind. Die behandelten Modalitäten umfassen resistive, kapazitive, induktive, piezoelektrische, triboelektrische und optische Ansätze. Wir identifizieren einen Mangel an geeigneter Sensorkalibrierung, ganganalytischer Verifikation und Validierung durch Humanstudien und schlagen einen Goldstandard vor, der auf Prüfmaschinen und instrumentierten Laufbändern basiert, um die Vergleichbarkeit zwischen Studien sicherzustellen. Die bidirektionale Wechselwirkung zwischen dem Einsetzen der Einlegesohle und der Mechanik der Fußsohle wird untersucht, wobei die Gewebesteifigkeit als wichtige Unsicherheitsquelle in den Sensorsignalen identifiziert wird. Es werden Richtlinien für Sensorabmessungen und unauffällige Einlegesohlendesigns gegeben, um einen natürlichen Gang zu unterstützen. Zukünftige Entwicklungen umfassen die Entwicklung multimodaler Sensoren, um die Einschränkungen einzelner Modalitäten zu kompensieren, sowie den aufkommenden Trend zur multiaxialen Sensorik, um Scherkomponenten in Druckverteilungen erfassen zu können.
Förderung
Diese Arbeit wurde teilweise von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter den Projektnummern 509096131 und 450821862 im Rahmen des Graduiertenkollegs 2761 (LokoAssist) unterstützt.
