(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両足を載せる踏台（３）とベースプレート（４）の間に配された荷重検出器（２）の検出荷重に基づいて重心位置を測定する重心計において、
前記荷重検出器（２）が、爪先側及び踵側の夫々に配された二以上の荷重センサ（Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２）からなり、少なくとも爪先側及び踵側のいずれか一方の荷重センサ（Ｌ１、Ｒ１）が前後位置調整可能に配され、
爪先側に配された荷重センサ（Ｌ１、Ｒ１）による検出荷重と、踵側に配された荷重センサ（Ｌ２、Ｒ２）の検出荷重に基づいて前後の重心位置を算出する演算装置（１５）を備えたことを特徴とする重心計。
【請求項２】
前記踏台（３）に、爪先側及び踵側の前後の荷重センサの間隔を示すスケール（１０）が設けられている請求項１記載の重心計。
【請求項３】
前記荷重検出器（２）が、爪先側及び踵側の夫々に左右一対ずつ合計４個の荷重センサ（Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２）からなり、左側の前後一対の荷重センサ（Ｌ１、Ｌ２）の検出荷重と、右側の前後一対の荷重センサ（Ｒ１、Ｒ２）の検出荷重に基づいて左右の重心位置を算出する演算装置（１５）を備えた請求項１又は２記載の重心計。
【請求項４】
前記踏台（３）が左足載置台（３Ｌ）及び右足載置台（３Ｒ）に分離されて成る請求項３記載の重心計。
【請求項５】
左側及び右側の前後の各荷重センサ（Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２）の検出荷重に基づいて、左足及び右足の夫々について前後の重心位置を個別に算出する演算装置（１５）を備えた請求項４記載の重心計。
【請求項６】
前記各荷重センサ（Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２）の検出荷重の合計で体重を算出する演算装置（１５）を備えた請求項１乃至５記載の重心計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重心位置が、足や靴の接地面のどこに位置するかを測定する重心計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の立位時の前後の重心位置は、理想的には、踵から爪先方向に対して、４７％の位置にあると言われている。
重心の位置は、競技・スポーツを行うときの最も重要なファクターの一つであり、特に、スキーは重心移動によりスキーブーツを介してスキー板を操作することによって雪面上を自由に滑走するものであるから、重心移動を正確にスキー板に伝えることができなければ上手く滑ることができない。
【０００３】
このため、スキー板、スキーブーツには、その性能を発揮するための理想的な荷重点（重心点）が印されている。
この荷重点から外れた装着をすると、滑り難く競技成績に悪影響を及ぼすだけでなく、事故や怪我の要因になる。
【０００４】
したがって、競技選手が能力を如何なく発揮し、初心者がより安全にスキーを楽しむためには、スキーブーツとスキー板の重心点を一致させる必要があり、この調整はビンディングを調整することにより簡単にできる。
【０００５】
しかしながら、人の重心点がスキーブーツの荷重点に一致しているか否かは研究室レベルで測定することは行われていても、一般のスキー用具販売店でなどで行われてはいなかった。
【０００６】
このような重心を簡便に測定するものとして図６に示すような重心計が提案されている（特開平３−２４４４３８号公報参照）。
この重心計３１は、三角形の踏台３２の頂点に夫々配された３個の荷重センサＳ１〜Ｓ３の検出荷重Ｐ１〜Ｐ３に基づいて重心位置を測定するものであり、荷重センサＳ１の位置を原点とするＸＹ座標を想定し、重心位置（Ｇｘ、Ｇｙ）に体重分の集中荷重が作用したと仮定し、原点におけるＸ方向とＹ方向のモーメントの釣り合いから下式により重心位置を算出している。
Ｇｘ＝（Ｐ２−Ｐ３）ｘ０／Ｗ………………（１）
Ｇｙ＝（Ｐ２＋Ｐ３）ｙ０／Ｗ………………（２）
ｘ０：原点から荷重センサＳ２、Ｓ３までのＸ方向の距離
ｙ０：原点から荷重センサＳ２、Ｓ３までのＹ方向の距離
このようにして、この種の重心計を用いれば、重心位置のｘ，ｙ座標を比較的簡単に算出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法で求めることができる重心位置は、あくまでも踏台上に仮想されたＸＹ座標に過ぎないため、足や靴の接地面のどこに重心が位置しているかを判断することは極めて困難であった。
また、ＸＹ座標のＹ軸に沿って踏台３２に中心線をひいておけば左右の立ち位置は荷重センサＳ１〜Ｓ３に対して略一定にすることができるが、前後方向の立ち位置は、足又は靴の大きさや踏台３２に載ったときの位置により変化するので、これらが変動すれば各センサＳ１〜Ｓ３の検出荷重が異なり、正確な重心位置を把握することも困難であった。
【０００８】
図７は従来の重心測定時におけるＹ方向の荷重分布のモデルを示す説明図である。
体重は足や靴の接地面全体に作用する分布荷重と仮定し、足裏の重心位置が踵から爪先に向ってｇ％の位置にあるとし、荷重センサＳ１から爪先までの距離をｄ１、足又は靴の大きさがｄｆ、踵から荷重センサＳ２及びＳ３までの距離をｄ２とすると、荷重センサＳ２及びＳ３の検出荷重Ｐ２、Ｐ３の合計は、
Ｐ２＋Ｐ３＝（Ｗ／ｙ０）［ｄ１＋ｄｆ（１００−ｇ）／１００］………（３）
で表わされ、Ｙ方向重心位置Ｇｙは式（２）より、
0003542994.tif 000002
で表わされる。
【０００９】
すなわち、踏台３２上のＹ方向重心位置Ｇｙは、立ち位置により変動する距離ｄ１と、個人によって異なる足や靴の大きさｄｆ及び踵からの重心位置ｇによって変動するため、荷重センサＳ１〜Ｓ３の検出荷重は必ずしも踵からの重心位置ｇのみを反映するものではない。
【００１０】
これは、従来の重心測定の多くが、重心の動揺量を検出して、不良姿勢、体調不良、神経的不調、平衡機能の変調、筋力のアンバランス、精神的負荷、薬物の影響、消化器異常などを重心動揺に基づいて判断しようとするものであるから、踏台３２上のＸＹ座標で表わすことができれば十分であり、足や靴の接地面のどの位置に重心があるかを知る必要がないからである。
【００１１】そこで本発明は、足や靴の接地面のどの位置に被験者の重心位置があるかを容易に且つ正確に測定することができるようにすることを技術的課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、両足を載せる踏台とベースプレートの間に配された荷重検出器の検出荷重に基づいて重心位置を測定する重心計において、前記荷重検出器が、爪先側及び踵側の夫々に配された二以上の荷重センサからなり、少なくとも爪先側及び踵側のいずれか一方の荷重センサが前後位置調整可能に配され、爪先側に配された荷重センサによる検出荷重と、踵側に配された荷重センサの検出荷重に基づいて前後の重心位置を算出する演算装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、荷重検出器が、爪先側及び踵側の夫々に配され、例えば爪先側の荷重センサが前後位置調整可能に配され、踵側の荷重センサが定位置に配されている。
ここで、爪先側の荷重センサを足や靴の大きさに合せて移動させ、前後のセンサ間隔を足又は靴の大きさに等しくし、爪先及び踵の位置を各荷重センサの位置に合せて踏台に両足を載せれば、立ち位置と各荷重センサの位置関係は、足又は靴の大きさに関わらず常に一定になる。
【００１４】
そして、踏台に両足を載せ、爪先側に配された荷重センサによる検出荷重と、踵側に配された荷重センサの検出荷重に基づいて前後の重心位置を算出すれば、足又は靴の大きさは前後のセンサ間隔に等しいので、例えば足又は靴の大きさを１００％としたときに、踵から爪先方向に向かって何％の位置に重心があるかを誤差なく正確に検出することができる。
ここで、請求項６の発明のように各荷重センサの検出荷重の合計値に基づいて体重が算出できる。
【００１５】
請求項２の発明のように、爪先側及び踵側の前後のセンサ間隔を示すスケールを設けておけば、荷重センサの間隔を足又は靴の大きさに一致させるだけで簡単に位置調整ができる。
【００１６】
請求項３の発明のように、左右一対ずつ合計４個の荷重センサを設ければ、左側の前後一対の荷重センサの検出荷重と、右側の前後一対の荷重センサの検出荷重に基づいて左右の重心位置を検出できる。
【００１７】
請求項４の発明のように、踏台を左足載置台及び右足載置台に分離すれば、左足載置台及び右足載置台は夫々前後二個の荷重センサで支持されることとなる。
したがって、４個の全ての荷重センサを厳密に同じ高さにそろえなくても、体重及び重心位置を正確に検出できる。
【００１８】
さらにまた、踏台を左足載置台及び右足載置台に分離すれば、請求項５の発明のように、左側及び右側の前後の各荷重センサの出力に基づいて、左足及び右足の夫々について前後の重心位置を個別に算出できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る重心計の一例を示す斜視図、図２はその測定時の荷重分布モデルを示す説明図、図３は表示内容の一例を示す説明図、図４は演算処理手順を示すフローチャート、図５は他の実施形態を示す説明図である。
【００２０】
本例の重心計１は、重量検出器２を備えた重心計本体１Ａと、重量検出器２の検出荷重に基づいて重心位置及び体重を算出して表示する演算部１Ｂからなる。
【００２１】
重心計本体１Ａは、両足を載せる踏台３とベースプレート４の間に荷重検出器２が挟まれて成り、ベースプレート４に立設されたガイド支柱５に対して踏台３の裏面に配されたガイド筒６が外嵌されて、踏台３がベースプレート４に対して上下方向にのみ変位するようになされている。
前記荷重検出器２は、爪先側及び踵側の夫々に左右一対ずつ配された合計４個の荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２と、夫々の検出荷重を赤外線で演算部１Ｂに無線伝送する送信機７を備えている。
【００２２】
そして、爪先側に配された一対の荷重センサＬ１、Ｒ１は調節ネジ８により前後に位置調整されるセンサホルダ９に取り付けられると共に、踵側の一対の荷重センサＬ２、Ｒ２は定位置に配されている。
【００２３】
踏台３には、爪先側及び踵側の前後の荷重センサＬ１、Ｒ１及びＬ２、Ｒ２のセンサ間隔を示すスケール１０が設けられており、当該スケール１０の目盛を指し示す指標１１が前記センサホルダ９に形成されている。
これにより、調節ネジ８によりセンサホルダ９を前後に移動させれば、センサ間隔をスケール１０により読み取ることができ、指標１１が被検者の足又は履いている靴の大きさを指し示すように位置調整すれば、前後のセンサＬ１、Ｒ１及びＬ２、Ｒ２のセンサ間隔は足又は靴の大きさに一致する。
【００２４】
また、踏台３上には、左右の荷重センサＬ１及びＬ２、Ｒ１及びＲ２の中心位置を表わすセンターライン１２が前後に描かれると共に、踵側には足を載せる位置を確定する当て板１３が設けられ、当該当て板１３に踵の後端を当接させたときに荷重センサＬ２、Ｒ２の取付位置に踵が位置決めされるようになっている。
【００２５】
したがって、前後のセンサ間隔を足の大きさに合せた状態で、両足の踵を当て板１３に当てるようにして踏台３に載れば、図２（ａ）に示すように、足の大きさに関わらず常に、爪先の先端及び踵の後端に対応する位置に各荷重センサＬ１、Ｒ１及びＬ２、Ｒ２が配されることになる。
【００２６】
演算部１Ｂは、重心計本体１Ａに配された送信機７から伝送された各荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重を受信する受信機１４と、その検出荷重に基づいて、体重、重心位置を算出する演算装置１５と、その算出結果を表示する液晶ディスプレイ１６を備えている。
なお、本例において重心位置は、踵から爪先方向への距離を％で表示した前後重心位置Ｇｙと、センターライン１２からの偏位量（右方向＋）をｍｍで表示した左右重心位置Ｇｘにより表わすようにしている。
【００２７】
このとき、ｙ軸方向の荷重分布は図２（ａ）に示すようになり、踵から爪先までを１００％としたときの重心位置Ｇｙが荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重にそのまま反映される。
また、センターライン１２を挟んで両足を載せれば、ｘ軸方向の荷重分布は図２（ｂ）に示すようになり、左右の荷重のアンバランスの程度が荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重に反映される。
【００２８】
このとき、各荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重を夫々ｍ１、ｍ２、ｎ１、ｎ２とすると、体重Ｗ、前後重心位置Ｇｙ、左右重心位置Ｇｘは夫々下式で算出される。
Ｗ＝ｍ１＋ｍ２＋ｎ１＋ｎ２  ［ｋｇ］
Ｇｙ＝｛（ｍ１＋ｎ１）／Ｗ｝×１００  ［％］
Ｇｘ＝ｐ｛（ｍ１＋ｍ２）−（ｎ１＋ｎ２）｝／（２Ｗ）  ［ｍｍ］
ただし、ｐ：左右のセンサ間隔  ［ｍｍ］
【００２９】
図３は液晶ディスプレイ１６の表示画面の一例を示し、上方に体重表示部１７、下方に重心位置表示部１８が形成されている。
体重表示部１７は、算出された体重Ｗを数値で表示する。
重心位置表示部１８は、足と重心位置を座標点（Ｇｘ、Ｇｙ）で表示するグラフ表示部１９と、前後重心位置Ｇｙ及び左右重心位置Ｇｘを数値表示する数値表示部２０及び２１を備えている。
そして、グラフ表示部１９には、理想的な重心位置を原点とするＸＹ座標軸１９ｘ、１９ｙと、左右の足の図形１９ｆが表示されている。
このＸ座標軸１９ｘは、Ｇｙ＝４７％に一致し、Ｙ座標軸１９ｙはセンターライン１２に一致する。
【００３０】
図４は演算装置１５の処理手順を示すフローチャートである。
スイッチ（図示せず）をオンすると処理が実行開始され、まず、ステップＳＴＰ１で各荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重に基づいて０点を合せる。
この処理は、踏台３に荷重をかけていないときの検出荷重を０とみなして、測定誤差を相殺するものである。
【００３１】
ステップＳＴＰ１の処理が終了すると、ステップＳＴＰ２に移行して液晶ディスプレイ１６の体重表示を「０.０」とし、測定準備が完了したことを示す。
【００３２】
次いで、ステップＳＴＰ３で踏台３に両足を載せることにより各荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２からの検出荷重が入力されるまで待機し、入力されたときにステップＳＴＰ４に移行して、体重Ｗ、前後重心位置Ｇｙ及び左右重心位置Ｇｘを上式により算出する。
【００３３】
次いで、ステップＳＴＰ５に移行し、体重Ｗ、前後重心位置Ｇｙ及び左右重心位置Ｇｘの算出結果を図３に示すように液晶ディスプレイ１６に表示し、処理を終了する。
【００３４】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
例えば、重心位置を測定しようとするときは、前後のセンサ間隔が足又は靴の大きさと等しくなるように調節ネジ８により爪先側の荷重センサＬ１及びＲ１を前後移動させる。
次いで、スイッチ（図示せず）をオンして、液晶ディスプレイ１６に体重値「０.０」が表示された時点で、両足でセンターライン１２を挟むように、且つ、左右の踵を当て板１３に当接させるようにして、踏台３の上に両足を揃えて載せる。
【００３５】
このとき、荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の前後の間隔は足又は靴の大きさに等しいので、体重は、足や靴の大きさに関わらず常に爪先側の荷重センサＬ１及びＲ１から踵側の荷重センサＬ２及びＲ２に至る分布荷重として作用する。
したがって、ｙ軸方向の荷重分布は図２（ａ）に示すようになり、踵から爪先までを１００％としたときの重心位置Ｇｙが荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重にそのまま反映される。
【００３６】
また、センターライン１２を挟んで両足を載せることから、体重は、必ず左右の荷重センサＬ１、Ｌ２及びＲ１、Ｒ２の中心であるセンターライン１２を挟んで左右対称の領域に分布荷重として作用する。
したがって、ｘ軸方向の荷重分布は図２（ｂ）に示すようになり、左右の荷重のアンバランスの程度が荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重に反映される。
【００３７】
したがって、各荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２の検出荷重に基づいて、演算部１Ｂで体重Ｗ、重心位置Ｇｙ及びＧｘが正確に算出され、その算出結果が液晶ディスプレイ１６に表示される。
【００３８】
また、スキーブーツの荷重点（重心点）と自分の重心位置を一致させるようにインナーを調整する場合は、スキーブーツの大きさに応じて調節ネジ８により爪先側の荷重センサＬ１及びＲ１を前後移動させ、ブーツを履いた状態で踏台３に載り、前後の重心位置を測定する。
そして、スキーブーツの荷重点（重心点）が、例えば踵側から５０％の位置に設計されている場合、スキーブーツを履いた状態で測定した重心位置が５０％を表示するようにインナーを調整すればよい。
【００３９】
なお、踏台３は荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２により４点支持されることになるが、４点支持の場合は面出しに精度を要求されることから、図５に示すように、踏台３をセンターライン１２から左右に分離して、左足載置台３Ｌ及び右足載置台３Ｒを個別に形成する場合でも良い。
【００４０】
この場合、左足載置台３Ｌ及び右足載置台３Ｒは前後を荷重センサＬ１、Ｌ２及びＲ１、Ｒ２に支持される２点支持となるので、面出し精度が要求されない。
また、左足載置台３Ｌ及び右足載置台３Ｒの片方に作用する荷重が他方に影響を与えることがないので、左側及び右側の前後の各荷重センサＬ１、Ｌ２及びＲ１、Ｒ２の出力に基づいて、左足及び右足の夫々について前後重心位置ＧＬｙ、ＧＲｙを下式のように個別に算出することができる。
ＧＬｙ＝｛（ｍ１）／（ｍ１＋ｍ２）｝×１００  ［％］
ＧＲｙ＝｛（ｎ１）／（ｎ１＋ｎ２）｝×１００  ［％］
【００４１】
このように、踏台３を左足載置台３Ｌ及び右足載置台３Ｒに分離すれば、左足前後重心位置ＧＬｙ及び右足前後重心位置ＧＲｙを個別に算出でき、その算出結果を表示するために液晶ディスプレイ１６に別途その表示欄を設けておけばよい。
【００４２】
なお、上述の説明では、爪先側の荷重センサＬ１、Ｒ１のみを位置調節可能にした場合について説明したが、本例はこれに限らず、踵側の荷重センサＬ２、Ｒ２を位置調節可能にする場合や、その双方を位置調節可能にする場合でも良い。
また、当て板１３を踵側に固定して設けた場合について説明したが、位置調整可能な荷重センサＬ１、Ｒ１を配した爪先側に、これらの荷重センサＬ１、Ｒ１と一体に前後移動するように設けてもよい。
【００４３】
また、いずれも荷重検出器２として、４つの荷重センサＬ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２を配した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、足や靴の接地面における前後の重心位置のみを求めるものであれば、爪先側及び踵側に１個ずつ合計２個の荷重センサが配されていれば足りる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、少なくとも爪先側及び踵側のいずれか一方に配された荷重センサが前後位置調整可能に配されているので、前後のセンサ間隔を足や靴の大きさに等しくし、爪先及び踵の位置を各荷重センサの位置に合せて踏台に両足を載せれば、前後の荷重センサの検出結果は、踵から爪先までを１００％としたときの重心位置がそのまま反映され、立ち位置や足又は靴の大きさに関わらず重心位置が足又は靴の接地面のどこにあるかを正確に検出することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る重心計の一例を示す斜視図。
【図２】測定時の荷重分布モデルを示す説明図。
【図３】表示内容の一例を示す説明図。
【図４】演算処理手順を示すフローチャート。
【図５】他の実施形態を示す説明図。
【図６】従来装置を示す説明図。
【図７】従来の荷重分布モデルを示す説明図。
【符号の説明】
１………重心計
１Ａ……重心計本体
１Ｂ……演算部
２………重量検出器
３………踏台
４………ベースプレート
Ｌ１、Ｌ２、Ｒ１、Ｒ２……荷重センサ
１０………スケール
１５………演算装置
【図１】
0003542994.tif 000003
【図２】
0003542994.tif 000004
【図３】
0003542994.tif 000005
【図４】
0003542994.tif 000006
【図５】
0003542994.tif 000007
【図６】
0003542994.tif 000008
【図７】
0003542994.tif 000009