(57)【要約】【課題】  複数の感圧素子を配列してなる荷重分布計測装置において、持ち運び容易な構成を実現する。【解決手段】  可撓性のシートに収容され、２次元配列された複数の圧力センサを有するセンサアレイ部１１１と、巻き状態のセンサアレイ部１１１を収容するため、一方端が開口部を有する保護筒１１７と、センサアレイ部１１１と所定のケーブル１１４で接続され、開口部を覆う蓋として機能すると共に、複数の圧力センサからの信号を収集し、外部の圧力分布の解析を行う情報処理装置に向けて送信するセンサコントローラ部１１３とを有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配置された複数の圧力センサより選れた圧力データを収集し、２次元圧力分布として解析する情報処理装置に向けて出力する荷重分布計測装置であって、
可撓性シートに収容されて、２次元配列された複数の圧力センサを有するセンサアレイ部と、
前記センサアレイ部を巻き状態にて収容するため、一方端が開口部を有する保護筒と、
前記センサアレイ部と所定のケーブルで接続され、前記開口部を覆う蓋として機能すると共に、前記複数の圧力センサからの信号を収集し、外部の圧力分布の解析を行う情報処理装置に向けて送信するセンサコントローラ部と
を有することを特徴とする荷重分布計測装置。
【請求項２】
前記保護筒の前記開口部は円形であって、
前記センサコントローラ部は、円盤形状を成し、一方の面は前記開口部の径よりも小さい径を持つ小径面、他方の面の径は開口部の径より大きい大径面を成し、前記小径面の近傍に前記ケーブルを接続する部分を有することを特徴とする請求項１に記載の荷重分布計測装置。
【請求項３】
前記センサコントローラ部における前記小径面の近傍には、前記情報処理装置と通信するため、並びに、駆動電力を受けるためのＵＳＢインタフェースが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の荷重分布計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の足圧等の圧力分布を計測する荷重分布計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
脳卒中などの脳神経系疾患を発症し、右片または左片が麻痺した患者に対しては、従来より、理学療法士等の指導／監視のもとで、運動機能回復訓練が行われてきた。一般的に、自立的な生活を営むためには、下肢機能の回復が不可欠であることから、理学療法士等は、訓練時に患者の下肢機能の回復状態を適確に判断することが必要となってくる。このため、運動機能回復訓練に際しては、患者の足圧分布等の計測を行い、下肢機能の回復状態を定量的に評価することが望ましい。
【０００３】
一方で、被検者の足圧分布を計測し可視化するシステムとして、従来より、感圧素子がマトリックス状に配列されたセンサ部を備える足圧分布計測システムが用いられてきた。足圧分布計測システムによれば、被検者がセンサ部に乗った状態における足圧分布を、リアルタイムで視認することができる。
【０００４】
そして、当該システムを応用することにより、座った状態における被検者の座圧分布や、横臥した状態における被検者の体圧分布等をリアルタイムに表示させることも可能である。なお、以下、本明細書では、足圧分布や座圧分布、体圧分布等をまとめて、“荷重分布”と称するとともに、荷重分布を計測し可視化するシステムを“荷重分布計測システム”と称することとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７６０４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような荷重分布計測システムを運動機能回復訓練等を行う医療現場に適用しようとした場合、センサ部は、被検者の計測部位（足圧分布を計測する場合には両足部、座圧分布を計測する場合には臀部、体圧分布を計測する場合には胴体部）を載置するだけの大きさを有していることが不可欠となってくる。
【０００７】
一方で、荷重分布を精度よく計測するためには、各感圧素子の表面が同一平面を形成するように構成されていることが重要である。このため、センサ部において、各感圧素子は平坦な板状部材等の基台に取り付けられていることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、このような構成として場合、センサ部は、被検者の計測部位に応じた大きさの板状形状を有することとなり、持ち運びに不便となる。特に、下肢機能が低下している患者の近傍までセンサ部を運びこみ、該患者が乗り降りしやすい位置に設置したうえで計測を行う、上記運動機能回復訓練等を行う医療現場においては、このようなセンサ部の構成では、著しく利便性に欠けることとなる。
【０００９】
このようなことから、荷重分布計測システムを医療現場に適用するにあたっては、持ち運び容易な構成であることが望ましい。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、安全性を維持しながら持ち運びを容易にする技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る荷重分布計測装置は以下のような構成を備える。即ち、
２次元に配置された複数の圧力センサより選れた圧力データを収集し、２次元圧力分布として解析する情報処理装置に向けて出力する荷重分布計測装置であって、
可撓性シートに収容されて、２次元配列された複数の圧力センサを有するセンサアレイ部と、
前記センサアレイ部を巻き状態にて収容するため、一方端が開口部を有する保護筒と、
前記センサアレイ部と所定のケーブルで接続され、前記開口部を覆う蓋として機能すると共に、前記複数の圧力センサからの信号を収集し、外部の圧力分布の解析を行う情報処理装置に向けて送信するセンサコントローラ部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、安全性を維持しながら持ち運びを容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷重分布計測装置を備える荷重分布計測システムの外観構成を示す図である。
【図２】荷重分布計測システムの機能構成を示す図である。
【図３】足圧分布の一表示例を示す図である。
【図４】実施形態に係る荷重分布計測装置の詳細構成を説明するための図である。
【図５】実施形態における荷重分布計測装置の収納の仕方、及び、収納状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であって、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１５】
＜１．荷重分布計測システムの外観構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る荷重分布計測システム１００の外観図を示している。なお、本実施形態では、荷重分布計測システム１００を用いて被検者（患者）の足圧分布を計測する場合について説明する。
【００１６】
この荷重分布計測システム１００は、大きく分けて、被検者の両足を載せ、その設置面である２次元平面内での荷重分布を計測する荷重分布計測装置１１０と、その荷重分布計測装置１１０と通信し、荷重分布を解析し、表示所処理を行うアプリケーションが予めインストールされた情報処理装置１２０、及び、それらの間を結ぶケーブル１３０で構成される。実施形態の場合、情報処理装置１２０はパーソナルコンピュータ等を想定しているので、ケーブル１３０は汎用性のあるＵＳＢケーブルとした。ＵＳＢケーブルとすることで、情報処理総装置１２０からそのＵＳＢインタフェースを介して電力が得られるので、その電力を利用して荷重分布計測装置１１０が動作することも可能になる。すなわち、荷重分布計測装置１１０側にはバッテリーを不要にできる。
【００１７】
荷重分布計測装置１１０は、横Ｍ個、縦Ｎ個の多数個の圧力センサ（感圧素子）を２次元配置したセンサアレイ部１１１と、センサアレイ部１１１からの信号を順次受信し、所定形式のフォーマットにして情報処理装置１５０に転送するセンサコントローラ部１１３、それらの間を結ぶケーブル１１４、更には、後述する保護筒１１７で構成される。このケーブル１１４は専用ケーブルで良い。
【００１８】
上記構成において、情報処理装置１２０にとっては、荷重分布計測装置１１０は外部映像入力装置として機能することになる。すなわち、センサコントローラ部１１３は、センサアレイ部１１１が有する２次元配列の各圧力センサより得られた各圧力信号を、Ｍ×Ｎ画素の値で構成される映像フレームデータとして、例えば１秒当たり１０フレーム程度の速度で情報処理装置１２０に転送する。情報処理装置１２０のアプリケーションは、この情報を受信しては映像として表示することで、被検者の荷重分布とその時間軸に沿った推移を表わす画像をリアルタイムに表示する。このとき、圧力の高い部分と低い部分とではそれぞれ別な色を割り当てることで、どの部位の圧力が高く、どの部位が低いのかを視覚的に表示することになる。また、アプリケーションは、重心位置を算出し、その算出した重心位置や、圧力がかかっている部分の面積（実際には、０を超える圧力を検出しているセンサの個数）を表示する等の処理を行うことになる。
【００１９】
なお、以下では、荷重分布計測装置１１０からの情報処理装置１２０に転送されるデータにおける、１つの圧力センサで検出されたデータを「足圧データ」、センサアレイ部１１１が表わすＭ×Ｎ個の「足圧データ」を総称して「足圧分布算出用データ」と称する。また、情報処理装置１２０にて、その「足圧分布算出用データ」を用いて算出された足圧分布を表示するためのデータを「足圧分布データ」と称することとする。
【００２０】
＜２．荷重分布計測システムを構成する情報処理装置の機能構成＞
図２は、荷重分布計測システム１００の機能ブロック図である。情報処理装置１２０は、制御部（コンピュータ）２０１と、メモリ部２０２と、記憶部２０３と、表示部２０４と、入力部２０５と、外部機器Ｉ／Ｆ部２０６とを備え、各部は、バス２０７を介して接続されている。
【００２１】
記憶部２０３には、制御部２０１により実行されることにより、荷重分布計測部２１１として機能するプログラムが格納されている。当該プログラムは、制御部２０１による制御のもと、ワークエリアとして機能するメモリ部２０２に適宜読み込まれ、制御部２０１によって実行されることで、荷重分布計測機能を実現する。なお、制御部２０１によって、荷重分布計測部２１１として機能する当該プログラムが実行されることにより取得される足圧分布算出用データ２１２は、記憶部２０３に格納される。
【００２２】
表示部２０４は、制御部２０１に当該プログラムの実行を指示するためのユーザインタフェースを表示したり、取得した足圧分布算出用データ２１２に基づいて生成された足圧分布データの表示を行ったりする。図３は、表示部２０４に表示された足圧分布データの一表示例を示す図である。
【００２３】
入力部２０５は、当該プログラムの実行指示を入力したりする。外部機器Ｉ／Ｆ部２０６は、荷重分布計測装置１１０において計測された足圧分布算出用データを情報処理装置１２０内に取り込むためのＩ／Ｆ（実施形態ではＵＳＢインタフェース）である。
【００２４】
＜３．荷重分布計測装置の構成＞
次に、荷重分布計測装置１１０の構成について説明する。図４は、荷重分布計測装置１１０におけるセンサアレイ部１１１の部分的な分解斜視図である。
【００２５】
センサアレイ部１１１は、互いに所定の距離を隔てて２次元配置される多数の圧力センサ４０１と、各圧力センサ４０１間を行及び列状に電気的に接続する配線４０２を有する。そして、各圧力センサ４０１は、設置床との緩衝部材として機能する可撓性のシート４０３上に接着固定される。更に、圧力センサ４０１の上面側、すなわち、被検者の足を載せる側には、圧力センサ４０１や配線を保護するためための、可撓性の保護シート４０４が圧力センサ４０１の上面に接着されている。上記の構成を有するため、実施形態におけるセンサアレイ部１１１は、文字通り撓（たわ）む構造をなしている。撓むことで、隣り合う圧力センサ４０１間の距離は多少なりとも変化する。実施形態における隣り合う２つの圧力センサ４０１は、その変化を吸収し得るための十分な長さの配線４０２で接続されている。図示の配線４０２が湾曲して示しているのは、このためである。
【００２６】
上記構成を有することで、実施形態のセンサアレイ部１１１は筒状に丸めることができる。
【００２７】
一方、センサコントローラ部１１３内には２次元配列された個々の圧力センサ４０１を駆動して圧力信号を得るための電気回路を実装する基板を収容することになり、その形状を変えることはできない。本発明者は、センサコントローラ部１１３の形状が変えれない点を欠点と見るのではなく、逆に、荷重分布計測装置１１０を持ち運ぶ際、又は、非使用時の保管するときの保護のため、且つ、部品の損失を防ぐための利点になると考えた。係る点を図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００２８】
図５（ａ）において、１１７は底面を有し、上端に開口部１１７ａする保護筒である。保護筒１１７の材質の種類は問わないが、適度な硬度を持つ合成樹脂や金属等で構わない。また、保護筒１１７の内径は、センサアレイ部１１１を丸めた際の最大径より微少サイズだけ大きいサイズを有する。この結果、保護筒１１７にセンサアレイ部１１１を収容した際、内部でセンサアレイ部１１１と保護筒１１７間に遊びが小さくでき、持ち運びの際の振動でセンサアレイ部１１１が保護筒１１７と強い力で衝突することを伏せぐことができる。なお、保護筒１１７の内壁に振動を緩衝する素材のシートを張り付けることで、より強固に保護するようにしても良い。
【００２９】
更に、実施形態では、保護筒１１７にセンサアレイ部１１１を収容した際、センサコントローラ部１１３が、保護筒１１７の開口部１１７ａの覆う蓋として機能するようにした。このため、センサコントローラ部１１３は、保護筒１１７の開口部１１７ａの形状と同じように円盤形にした。ただし、開口部１１７ａに対す蓋の状態を維持するため、円盤の上面の径は開口部１１７ａより大きく、下部に向かうにつれて徐々に径が小さくなって、最終的には開口部１１７ａの径よりも小さくなるようにした。そして、ケーブル１３０を接続するコネクタ部（実施形態ではＵＳＢコネクタ）１１５やケーブル１１４を延出する部分は、最下部の側面に設けるようにした。かかる構成の結果、センサアレイ部１１１を丸めた状態で保護筒１１７に収容し、センサコントローラ部１１３をケーブル１１４の連結部分を下面にして、保護筒１１７の開口部１１７ａに押し込むことで、開口部１１７ａとセンサコントローラとの間での適度な挟持力を得ることができ、図５（ｂ）の状態を維持することが可能になる。
【００３０】
なお、センサコントローラ部１１３と保護筒１１７との係合構造は上記に限らない。例えば、カメラのボディと交換レンズの係合機構に代表されるように、センサコントローラ部１１３を開口部１１７ａに挿入し、所定角度回動させたときにその状態を固定維持する係合機構でもよい。ただし、この回動による回転角は小さいことが望ましい。従って、センサコントローラ部１１３を何回も回転させる、所謂、ねじ込み式は望ましくない。理由は、ねじ込み式とした場合、センサコントローラ部１１３を回転させることで、ケーブル１１４に対して張力や捩りの負荷を与え、断線となる可能性が高くなるからである。従って、上記の如く、径の相違を利用して圧接するタイプの係合機構が望ましい。
【００３１】
以上説明したように本実施形態によれば、荷重分布計測装置を構成するセンサアレイ部と、センサアレイ部からの圧力データを収集して情報処理装置に転送する処理部とをケーブルを介して接続する構造とした。そして、センサアレイ部については丸めることが可能な可撓性を有する構造とし、処理部の筐体を、丸めたセンサアレイ部を収容する保護筒の「蓋と」しても機能する構造とすることで、荷重分布計測装置の持ち運びや保管に際の保護機能を果たすと共に、蓋をする行為でもって、荷重分布計測装置を構成する部品の紛失を防ぐことも可能になる。
【００３２】
また、上記実施形態では、ケーブル１１４はセンサアレイ部１１１とセンサコントローラ部１１３に固定されているものとして説明したが、いずれか一方に固定となっていて他方には脱着自在とするためにコネクタを介して接続するようにしても構わない。
【００３３】
また、情報処理装置１２０と接続するケーブル１３０は、センサコントローラ部１１３に固定接続されるようにしても構わない。センサアレイ部１１１を巻き状態の中央にはケーブル１３０を収容するに十分なスペースが維持できるからである。
【００３４】
また、上記実施形態では、荷重分布計測装置１１０の電力は、情報処理装置１２０が有するＵＳＢインタフェースを用いることで、そのＵＳＢバスパワーを利用するものとして説明したが、センサアレイコントローラ部１１３内に電池を収容して、その電池を駆動電源としても構わない。この場合、センサアレイコントローラ１１３内に無線通信の回路を搭載して、情報処理装置１２０の間の通信は無線で行うようにしても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１００：荷重分布計測システム、１１０：荷重分布計測装置、１１１：センサアレイ部、１１３：センサコントローラ部、１１４：ケーブル、１１５：コネクタ、１２０：情報処理装置、１３０：ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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