(57)【要約】【課題】荷重センサ部の劣化が起こった場合にそれの対応が容易な荷重計測靴を提供する。【解決手段】この荷重計測靴１は、中央窪み部２ａと嵌合凹部２ｂが形成された靴本体部２と、嵌合凹部２ｂに嵌合し得る嵌合凸部３ａが形成された靴内底部３と、第１のシート状誘電性弾性体４１、第２のシート状誘電性弾性体４２、第１のシート状導電性弾性体４３、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄ、第３のシート状導電性弾性体４５を有し、第１のシート状誘電性弾性体４１、第２のシート状誘電性弾性体４２は各々、第１のシート状導電性弾性体４３と第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの間、第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５に間に配置され、中央窪み部２ａに設置される荷重センサ部４と、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄに流れる交流電流を測定する電気回路部５と、を備えてなる。【選択図】図１
2018004425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部において窪んだ中央窪み部、該中央窪み部の周囲において上方に向かって開口する嵌合凹部、が形成された靴本体部と、
前記靴本体部の輪郭線よりも比例縮小した平面形状を有し、下方に向かって下面から突出し前記嵌合凹部に嵌合し得る嵌合凸部が前記平面形状に沿って形成され、前記靴本体部に対して着脱可能な靴内底部と、
多数の空隙または凹みを周期的に設けた第１のシート状誘電性弾性体、平坦な第２のシート状誘電性弾性体、第１のシート状導電性弾性体、複数個の第２のシート状導電性弾性体、第３のシート状導電性弾性体を有し、前記第１のシート状誘電性弾性体は前記第１のシート状導電性弾性体と前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の間に配置され、前記第２のシート状誘電性弾性体は前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と前記第３のシート状導電性弾性体に間に配置され、前記第１のシート状導電性弾性体、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体、及び第３のシート状導電性弾性体を電極として、複数個のコンデンサを形成しており、前記靴本体部の前記中央窪み部であって前記靴内底部の下側に設置される荷重センサ部と、
前記第１のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第１の交流出力回路、前記第３のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第２の交流出力回路、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子に流れる各々の交流電流を測定し各々の荷重計測電圧に変換する電流測定回路、を有する電気回路部と、
を備えてなることを特徴とする荷重計測靴。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重計測靴において、
前記荷重センサ部は、前記第３のシート状導電性弾性体の下側に荷重センサ基板体を更に有し、
該荷重センサ基板体は、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子に接続される複数個のプリント配線パターンを有し、該複数個のプリント配線パターンの面積が調整されて、前記荷重センサ部に荷重がかかっていないとき、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と第１のシート状導電性弾性体との間の前記コンデンサの値が互いに等しく、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と前記第３のシート状導電性弾性体との間の前記コンデンサの値が互いに等しくなるようにされていることを特徴とする荷重計測靴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内底に荷重センサ部が設けられた荷重計測靴に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内底に荷重センサ部が設けられた荷重計測靴が知られている。この荷重計測靴は、下肢に掛かる荷重を自由な歩行中に計測できる。そのため、足底にかける荷重を徐々に増していくような下肢のリハビリテーション用などに有用である。荷重計測靴の荷重センサ部としては、荷重による静電容量の変化を電気的に検出するものが有る。
【０００３】
例えば、特許文献１には、靴の敷皮状に形成され、足底の各部分（後足部分、左側前足部、右側前足部）にかかる部分荷重に対応してそれぞれ静電容量が変化する複数個の可変容量式圧力センサ（荷重センサ部）が設けられた荷重計測靴を備える歩行因子解析装置が開示されている。可変容量式圧力センサの可変容量コンデンサの容量変化は、パルス発振周波数の変化として検出される。この歩行因子解析装置は、各部分の部分荷重を計測して、厳密な歩行状態の解析を行うことができる。
【０００４】
また、特許文献２には、装着者の足の裏面の輪郭形状に合わせて形成され、体重移動によって変化する足の裏面の複数箇所の静電容量を検出する荷重測定部（荷重センサ部）が設けられた荷重計測靴の部分を有する重心位置検出装置が開示されている。静電容量を形成する上側電極と下側電極のうち一方をＧＮＤに接続し他方を定電圧電源に接続し、上側電極と前記下側電極との間の電圧値が所定値に達するまでの時間から静電容量を演算する。この重心位置検出装置は、重心位置の移動を検出することができる。
【０００５】
また、特許文献３には、多数の空隙または凹み（窪み）を周期的（所定間隔毎）に設けたシート状誘電性弾性体と、それと同材質の平坦なシート状誘電性弾性体と、を誘電体とし、これらシート状誘電性弾性体を３枚のシート状導電性弾性体によりサンドイッチ状に挟み、これら３枚のシート状導電性弾性体を電極として二つのコンデンサを形成してなる荷重センサ部が設けられた荷重計測靴を備える荷重計測装置が開示されている。この荷重計測装置は、荷重センサ部に分布してかかる荷重の総量を検出し、また、二つのコンデンサの荷重による静電容量の変化を差動検出するため、ノイズや温度等の環境変化に対して安定であり、特許文献１及び２に記載されたものなどに比べて、精度の高い計測が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−５５０４５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００９／０８４３８７号公報
【特許文献３】特開２００８−１０７２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、荷重計測靴の荷重センサ部は、下肢に掛かる荷重を自由な歩行中に受けるので、経時とともに劣化する可能性がある。特許文献１〜３を含む従来の荷重計測靴では、そのような荷重センサ部の経時による劣化に対して、その対応については特別な対策はされていなかった。
【０００８】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、荷重センサ部の経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易にできる荷重計測靴を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の荷重計測靴は、中央部において窪んだ中央窪み部、該中央窪み部の周囲において上方に向かって開口する嵌合凹部、が形成された靴本体部と、前記靴本体部の輪郭線よりも比例縮小した平面形状を有し、下方に向かって下面から突出し前記嵌合凹部に嵌合し得る嵌合凸部が前記平面形状に沿って形成され、前記靴本体部に対して着脱可能な靴内底部と、多数の空隙または凹みを周期的に設けた第１のシート状誘電性弾性体、平坦な第２のシート状誘電性弾性体、第１のシート状導電性弾性体、複数個の第２のシート状導電性弾性体、第３のシート状導電性弾性体を有し、前記第１のシート状誘電性弾性体は前記第１のシート状導電性弾性体と前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の間に配置され、前記第２のシート状誘電性弾性体は前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と前記第３のシート状導電性弾性体に間に配置され、前記第１のシート状導電性弾性体、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体、及び第３のシート状導電性弾性体を電極として、複数個のコンデンサを形成しており、前記靴本体部の前記中央窪み部であって前記靴内底部の下側に設置される荷重センサ部と、前記第１のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第１の交流出力回路、前記第３のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第２の交流出力回路、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子に流れる各々の交流電流を測定し各々の荷重計測電圧に変換する電流測定回路、を有する電気回路部と、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の荷重計測靴は、請求項１に記載の荷重計測靴において、前記荷重センサ部は、前記第３のシート状導電性弾性体の下側に荷重センサ基板体を更に有し、該荷重センサ基板体は、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子に接続される複数個のプリント配線パターンを有し、該複数個のプリント配線パターンの面積が調整されて、前記荷重センサ部に荷重がかかっていないとき、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と第１のシート状導電性弾性体との間の前記コンデンサの値が互いに等しく、前記複数個の第２のシート状導電性弾性体と前記第３のシート状導電性弾性体との間の前記コンデンサの値が互いに等しくなるようにされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の荷重計測靴によれば、荷重センサ部の経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る左右両方の荷重計測靴の外観を示す平面図である。
【図２】同上の片方の荷重計測靴の靴本体部を示すものであって、（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａで示す切断面での切断部端面図、（ｃ）が（ｂ）の右端上部近傍の拡大切断部端面図である。
【図３】同上の片方の荷重計測靴の靴内底部を示すものであって、（ａ）が平面図、（ｂ）がＢ−Ｂで示す切断面での切断部端面図、（ｃ）が（ｂ）の右端近傍の拡大切断部端面図である。
【図４】同上の片方の荷重計測靴の荷重センサ部の位置を示すものであって、（ａ）が断面図、（ｂ）が（ａ）の右端上部近傍の拡大断面図である。
【図５Ａ】同上の片方の荷重計測靴の荷重センサ部を構成する上側２層を示す平面図であって、（ａ）が最上層の第１のシート状導電性弾性体、（ｂ）が上から２番目の層の第１のシート状誘電性弾性体である。
【図５Ｂ】同上の片方の荷重計測靴の荷重センサ部を構成する中央の層とその下側２層を示す平面図であって、（ａ）が中央の層の複数個の第２のシート状導電性弾性体、（ｂ）が上から４番目の層の第２のシート状誘電性弾性体、（ｃ）が上から５番目の層の第３のシート状導電性弾性体である。
【図６】同上の片方の荷重計測靴の回路構成を示すブロック回路図である。
【図７】同上の片方の荷重計測靴の荷重センサ部の詳細な構造を模式的に示すもので、（ａ）が拡大断面図、（ｂ）が第１のシート状誘電性弾性体の拡大平面図である。
【図８】同上の片方の荷重計測靴の荷重センサ部の荷重センサ基板体を構成する４層の導電層を荷重センサ基板体の輪郭線とともに示す平面図であって、（ａ）が最上層、（ｂ）が上から２番目の層、（ｃ）が上から３番目の層、（ｄ）が最下層である。
【図９】同上の荷重計測靴とともに用いられる荷重表示装置の外観を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る荷重計測靴１は、靴本体部２と靴内底部３と荷重センサ部４と電気回路部５と、を備えている。荷重計測靴１は、外観上は、図１に示すように、靴本体部２の内底の箇所に靴内底部３が嵌め込まれ、靴本体部２における足甲を押さえるベルトに電気回路部５が取り付けられるものとすることができる。
【００１４】
靴本体部２は、内底の箇所以外は、荷重計測靴１の使用者に対して、通常の靴の仕様を成すものである。靴本体部２は、通常の靴と同様に、様々な仕様、すなわち形状、材質（例えば、合成ゴムや合成樹脂など）などが可能である。靴本体部２は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、後述する荷重センサ部４を設置するために中央部において窪んだ中央窪み部２ａが形成されている。また、靴本体部２は、後述する靴内底部３を嵌合させるための上方に向かって開口する嵌合凹部２ｂが中央窪み部２ａの周囲に全周にわたり連続して形成されている。また、中央窪み部２ａの底部には、靴本体部２の動きを良くするなどの目的のために、所々に凹部（図２（ａ）では六角形の凹部）２ｃが形成されている。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、靴本体部２において足甲を押さえるベルト、爪先を押さえるベルト、踵を押さえるベルトなどは省略している。
【００１５】
靴内底部３は、薄肉であって、図３（ａ）に示すように、靴本体部２の輪郭線（平面視における輪郭線）よりも少しだけ比例縮小した平面形状を有するものである。靴内底部３は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、下方に向かって下面から突出する嵌合凸部３ａが、この平面形状（靴内底部３の輪郭線）に沿ってそれよりも少し内側に形成されている。嵌合凸部３ａは、靴本体部２の嵌合凹部２ｂに嵌合し得るものであり、それにより、靴内底部３は靴本体部２に対して着脱可能である。靴内底部３は、靴本体部２と同様の材質が可能である。また、靴内底部３の上面には、使用者の足裏の滑り止めなどの目的のために、多数の凸部（図３（ａ）では円形の凸部）が形成されている。
【００１６】
荷重センサ部４は、靴本体部２の中央窪み部２ａであって、靴本体部２に装着した状態の靴内底部３の下側の位置に設置される（図４参照）。荷重センサ部４は、靴内底部３を介して使用者の足裏からの荷重を受けることになる。荷重センサ部４は、通常、その上面が靴内底部３に接触するように設置される。また、荷重センサ部４は、その外周面のまわりに緩衝材（図示せず。）を設けるなどして、動かないように設置される。また、荷重センサ部４は、その上下方向の位置を調整するなどのために、荷重センサ部４の下側に緩衝材（図示せず。）が設けられるのが好ましい。
【００１７】
荷重センサ部４は、図５Ａ（ａ）〜図５Ｂ（ｃ）に示すように、第１のシート状誘電性弾性体４１（図５Ａ（ｂ）参照）と第２のシート状誘電性弾性体４２（図５Ｂ（ｂ）参照）、第１のシート状導電性弾性体４３（図５Ａ（ａ）参照）と複数個（例えば４個（親指側前部用、小指側前部用、親指側後部用、小指側後部用）よりなる第２のシート状導電性弾性体４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ（図５Ｂ（ａ）参照）と第３のシート状導電性弾性体４５（図５Ｂ（ｃ）参照）とを有している。第１のシート状誘電性弾性体４１は、第１のシート状導電性弾性体４３と複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄとの間に配置され、すなわちサンドイッチ状に挟まれる。第２のシート状誘電性弾性体４２は、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５の間に配置され、すなわちサンドイッチ状に挟まれる。第１のシート状誘電性弾性体４１と第２のシート状誘電性弾性体４２の厚さは、例えば、荷重がかかっていない状態で６ｍｍ程度とすることができる。また、第１のシート状導電性弾性体４３と複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。
【００１８】
荷重センサ部４は、第１のシート状誘電性弾性体４１及び前記第２のシート状誘電性弾性体４２を誘電体とし、第１のシート状導電性弾性体４３、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄ、及び第３のシート状導電性弾性体４５を電極として、図６に示すように、複数個のコンデンサ（複数個の第１のコンデンサＣａ１、Ｃｂ１、Ｃｃ１、Ｃｄ１と複数個の第２のコンデンサＣａ２、Ｃｂ２、Ｃｃ２、Ｃｄ２）を形成している。
【００１９】
つまり、第１のシート状導電性弾性体４３と第２のシート状導電性弾性体４４ａとで第１のシート状誘電性弾性体４１をサンドイッチ状に挟んだ部分が第１のコンデンサＣａ１を形成し、第２のシート状導電性弾性体４４ａと第３のシート状導電性弾性体４５とで第２のシート状誘電性弾性体４２をサンドイッチ状に挟んだ部分が第２のコンデンサＣａ２を形成し、第１のコンデンサＣａ１と第２のコンデンサＣａ２とが部分荷重センサ４ａとなる。第１のシート状導電性弾性体４３と第２のシート状導電性弾性体４４ｂとで第１のシート状誘電性弾性体４１をサンドイッチ状に挟んだ部分が第１のコンデンサＣｂ１を形成し、第２のシート状導電性弾性体４４ｂと第３のシート状導電性弾性体４５とで第２のシート状誘電性弾性体４２をサンドイッチ状に挟んだ部分が第２のコンデンサＣｂ２を形成し、第１のコンデンサＣｂ１と第２のコンデンサＣｂ２とが部分荷重センサ４ｂとなる。第１のシート状導電性弾性体４３と第２のシート状導電性弾性体４４ｃとで第１のシート状誘電性弾性体４１をサンドイッチ状に挟んだ部分が第１のコンデンサＣｃ１を形成し、第２のシート状導電性弾性体４４ｃと第３のシート状導電性弾性体４５とで第２のシート状誘電性弾性体４２をサンドイッチ状に挟んだ部分が第２のコンデンサＣｃ２を形成し、第１のコンデンサＣｃ１と第２のコンデンサＣｃ２とが部分荷重センサ４ｃとなる。第１のシート状導電性弾性体４３と第２のシート状導電性弾性体４４ｄとで第１のシート状誘電性弾性体４１をサンドイッチ状に挟んだ部分が第１のコンデンサＣｄ１を形成し、第２のシート状導電性弾性体４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５とで第２のシート状誘電性弾性体４２をサンドイッチ状に挟んだ部分が第２のコンデンサＣｄ２を形成し、第１のコンデンサＣｄ１と第２のコンデンサＣｄ２とが部分荷重センサ４ｄとなる。これらの部分荷重センサ４ａ〜４ｄは各々、第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの各々が画定する部分にわたって荷重（部分荷重）を検出するものとなる。
【００２０】
また、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のシート状誘電性弾性体４１は、多数の空隙または凹み（窪み）４１ｓを周期的（所定間隔毎）に設けたものとし、第２のシート状誘電性弾性体４２は、第１のシート状誘電性弾性体４１と同材質の平坦な（つまり、多数の空隙または凹みを周期的に設けていない）ものとしている。第１のシート状誘電性弾性体４１は、多数の空隙または凹み４１ｓが周期的（所定間隔毎）に設けられているため、荷重を受けたとき、厚さの減少に見合う体積がこの部分に広がることにより、荷重にほぼ比例して厚さが変化する。一方、第２のシート状誘電性弾性体４２は、荷重に対する厚さの変化は無視できるほど小さい。なお、図７（ａ）中の符号４６は荷重センサ基板体であり、これについては後に詳述する。
【００２１】
よって、複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１と複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２の容量値はそれぞれ、以下の式で表すことができる。
Ｃａ１＝ε１・（Ｓａ／ｄａ１）    Ｃａ２＝ε２・（Ｓａ／ｄ２）
Ｃｂ１＝ε１・（Ｓｂ／ｄｂ１）    Ｃｂ２＝ε２・（Ｓｂ／ｄ２）
Ｃｃ１＝ε１・（Ｓｃ／ｄｃ１）    Ｃｃ２＝ε２・（Ｓｃ／ｄ２）
Ｃｄ１＝ε１・（Ｓｄ／ｄｄ１）    Ｃｄ２＝ε２・（Ｓｄ／ｄ２）
ここで、第１のシート状誘電性弾性体４１と第２のシート状誘電性弾性体４２の誘電率をそれぞれ、ε１、ε２、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの面積をそれぞれＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄにおける第１のシート状誘電性弾性体４１の厚さ（平均の厚さ）をそれぞれｄａ１、ｄｂ１、ｄｃ１、ｄｄ１としている。第２のシート状誘電性弾性体４２の厚さは、荷重によって変化しないとして、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄにおける第２のシート状誘電性弾性体４２の厚さを全てｄ２としている。
【００２２】
なお、第１シート状誘電性弾性体４１及び第２のシート状誘電性弾性体４２は、絶縁性のシリコンゴムなど、第１のシート状導電性弾性体４３、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄ、第３のシート状導電性弾性体４５は、導電性のシリコンゴムなどを用いることができる。また、第１のシート状導電性弾性体４３と第１シート状誘電性弾性体４１の間、第１シート状誘電性弾性体４１と複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの間、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第２のシート状誘電性弾性体４２の間、第２のシート状誘電性弾性体４２と第３のシート状導電性弾性体４５の間はそれぞれ、例えば薄い接着剤などを用いて接着することが可能である。
【００２３】
第１のシート状導電性弾性体４３には端子４３ｔ、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄには端子４４ａｔ、４４ｂｔ、４４ｃｔ、４４ｄｔ、第３のシート状導電性弾性体４５には端子４５ｔ、がそれぞれ設けられ（図６参照）、これらを通って、荷重センサ部４と後述する電気回路部５との間の電気信号（電圧又は電流）のやり取りが行われる。
【００２４】
第１のシート状導電性弾性体４３の端子４３ｔ、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの端子４４ａｔ、４４ｂｔ、４４ｃｔ、４４ｄｔ、第３のシート状導電性弾性体４５の端子４５ｔは、第３のシート状導電性弾性体４５の下側に設けられた荷重センサ基板体４６に設けることができる。荷重センサ基板体４６は、第３のシート状導電性弾性体４５等と同様の形状とすることができる。また、荷重センサ基板体４６は、第３のシート状導電性弾性体４５に、例えば薄い接着剤などを用いて接着することが可能である。
【００２５】
荷重センサ基板体４６には、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、端子４３ｔ、端子４４ａｔ〜４４ｄｔ、端子４５ｔ、にそれぞれ接続されるプリント配線パターン４３ｐ、４４ａｐ〜４４ｄｐ、４５ｐが形成されている。第１のシート状導電性弾性体４３と複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄは、略垂直方向に延びるリード線（図示せず）を通して、それぞれの直下に一部が配置されたプリント配線パターン４３ｐ、４４ａｐ〜４４ｄｐに接続（空中配線）することができる。第３のシート状導電性弾性体４５は、その直下に一部が配置されたプリント配線パターン４５ｐに直接接続することができる。端子４３ｔ、端子４４ａｔ〜４４ｄｔ、端子４５ｔは、それら全てが一か所に集中しており、電気回路部５に接続される配線ケーブルに接続し易いようになっている。。なお、図８（ａ）〜（ｄ）に示す荷重センサ基板体４６は、多層配線基板であり、プリント配線パターン４３ｐ、４４ａｐ〜４４ｄｐ、４５ｐは、各層にわたって電気的に導通して配線されている。また、電気回路部５に接続される配線ケーブルは、コネクタ付きとして、端子４３ｔ、端子４４ａｔ〜４４ｄｔ、端子４５ｔに簡単に接続できる（又は、荷重センサ部４の取り換え時に簡単に外すことができる）ようにするのが好ましい。
【００２６】
また、荷重センサ部４は、荷重センサ基板体４６を含めて全部が薄い布地等に収納されるようにしてもよい。そうすると、予備の（取り換え用の）荷重センサ部４の保管が容易になる。
【００２７】
次に、電気回路部５を説明する。電気回路部５は、上述したように、靴本体部２における足甲を押さえるベルトなどに取り付けられるものとすることができる。この場合、電気回路部収容体５ａに電気回路部５の電気回路を実現する電子部品が搭載された基板等を収容し、図１に示すような取付バンド等の取付機構５ｂで、電気回路部収容体５ａを靴本体部２に取り付けるようにする。なお、電気回路部５は、靴本体部２の内部であって、荷重センサ部４の下側に設置することも場合によっては可能である。
【００２８】
電気回路部５は、図６に示すように、第１のシート状導電性弾性体４３の端子４３ｔに交流電圧Ｖ１を印加して複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１に交流電流Ｉａ１、Ｉｂ１、Ｉｃ１、Ｉｄ１を流す第１の交流出力回路５１と、第３のシート状導電性弾性体４５の端子４５ｔに交流電圧Ｖ２を印加して複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２に交流電流Ｉａ２、Ｉｂ２、Ｉｃ２、Ｉｄ２を流す第２の交流出力回路５２と、第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの端子４４ａｔ〜４４ｄｔに流れる交流電流Ｉａ３、Ｉｂ３、Ｉｃ３、Ｉｄ３を測定し電圧（荷重計測電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ）に変換する複数個の電流測定回路５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄと、を有している。荷重計測電圧Ｖａ〜Ｖｄは、荷重の分布（部分荷重）に応じた電圧である。本実施形態では、第１のシート状導電性弾性体４３の端子４３ｔに印加される交流電圧Ｖ１と第３のシート状導電性弾性体４５の端子４５ｔに印加される交流電圧Ｖ２は、接地電位を基準電位として設定され、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの端子４４ａｔ〜４４ｄｔは接地電位と同電位に保持されるように設定されている。
【００２９】
第１の交流出力回路５１と第２の交流出力回路５２は、荷重センサ部４に荷重がかかっていないとき交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１と交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２が１８０度の位相差で振幅が等しくなるように、交流電圧Ｖ１と交流電圧Ｖ２が調整（オフセットゼロ調整）されている。そうすれば、複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１に流れる交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１は、複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２に交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２として流れるので、第２のシート状導電性弾性体４４の端子４４ａｔ〜４４ｄｔ、つまり複数個の電流測定回路５３ａ〜５３ｄに交流電流Ｉａ３〜Ｉｄ３は流れない。
【００３０】
オフセットゼロ調整は、以下のようにすることができる。荷重センサ部２に荷重がかかっていないときは、Ｃａ１＝ε１・（Ｓａ／ｄ１）、Ｃｂ１＝ε１・（Ｓｂ／ｄ１）、Ｃｃ１＝ε１・（Ｓｃ／ｄ１）、Ｃｄ１＝ε１・（Ｓｄ／ｄ１）、となる。ここで、第１のシート状誘電性弾性体４１の厚さをｄ１としている。従って、Ｃａ１／Ｃａ２＝Ｃｂ１／Ｃｂ２＝Ｃｃ１／Ｃｃ２＝Ｃｄ１／Ｃｄ２＝（ε１・ｄ２）／（ε２・ｄ１）となり、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄにおける第１のシート状誘電性弾性体４１のコンデンサと第２のシート状誘電性弾性体４２のコンデンサの容量比は、全て一定になる。
【００３１】
ここで交流電圧Ｖ２と交流電圧Ｖ１の電圧比を、Ｖ２／Ｖ１＝（ε１・ｄ２）／（ε２・ｄ１）に設定すれば、交流電流の比Ｉａ１／Ｉａ２、Ｉｂ１／Ｉｂ２、Ｉｃ１／Ｉｃ２、Ｉｄ１／Ｉｄ２はそれぞれ、Ｖ１・Ｃａ１／Ｖ２・Ｃａ２、Ｖ１・Ｃｂ１／Ｖ２・Ｃｂ２、Ｖ１・Ｃｃ１／Ｖ２・Ｃｃ２、Ｖ１・Ｃｄ１／Ｖ２・Ｃｄ２であるから、それぞれ、全て１となる。よって、複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１に流れる交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１は、複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２に交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２として流れ、第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの端子４４ａｔ〜４４ｄｔ、つまり電流測定回路５３ａ〜５３ｄに交流電流Ｉａ３〜Ｉｄ３は流れない。このように、交流電圧Ｖ２と交流電圧Ｖ１の電圧比を上記のようにすることで、各々の部分荷重センサ４ａ〜４ｄの全てについて、同時に、オフセットゼロ調整をすることができる。これは、複数個の部分荷重センサ４ａ〜４ｄが、第１のシート状誘電性弾性体４１と第２のシート状誘電性弾性体４２を誘電体として共通に用い、第１のシート状導電性弾性体４３と第３のシート状導電性弾性体４５を電極として共通に用いているからである。なお、交流電圧Ｖ１（又は交流電圧Ｖ２）は、例えば、周波数が約１０ＫＨｚ、振幅が約５Ｖとすることができる。
【００３２】
荷重センサ部４に荷重がかかると、荷重の分布に応じて複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１の容量値が大きくなり、それに流れる交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１が大きくなる。一方、複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２の容量値はほとんど変化しないので、それに流れる交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２はほとんど変化しない。よって、第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの端子４４ａｔ〜４４ｄｔに交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１と交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２の差が交流電流Ｉａ３〜Ｉｄ３として流れる。そして、電気回路部５において、交流電流Ｉａ３〜Ｉｄ３が荷重計測電圧Ｖａ〜Ｖｄに変換される。
【００３３】
このように、複数個の第１のコンデンサＣａ１〜Ｃｄ１に流れる交流電流Ｉａ１〜Ｉｄ１と複数個の第２のコンデンサＣａ２〜Ｃｄ２に流れる交流電流Ｉａ２〜Ｉｄ２の差によって荷重計測電圧Ｖａ〜Ｖｄを得るので、ノイズや温度等の環境変化に対して安定であり、精度の高い計測が可能である。
【００３４】
電気回路部５は、そこで得られた荷重計測電圧Ｖａ〜Ｖｄを、荷重計測値送出回路５４においてデジタルデータの荷重計測値に変換して、図９に示すような荷重表示装置６に送出する。この送出は、通常は無線であるが、有線も可能である。荷重表示装置６は、例えば、荷重計測値をそのまま表示したり、荷重計測値の相互間の比率を表示したりする。
【００３５】
このような荷重計測値は、各部分荷重４ａ〜４ｄが数値で表されるので、それらの合計によって荷重全体の判定が可能であるとともに、荷重のバランスの判定が可能である。
【００３６】
荷重のバランスの判定を容易にするために、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの面積を互いにほぼ同一にし、かつ、荷重センサ基板体４６のプリント配線パターン４４ａｐ〜４４ｄｐの面積を調整することで、荷重センサ部４に荷重がかかっていないとき、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第１のシート状導電性弾性体４３との間の第１のコンデンサＣａ１、Ｃｂ１、Ｃｃ１、Ｃｄ１の値が互いに等しく、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５との間の第２のコンデンサＣａ２、Ｃｂ２、Ｃｃ２、Ｃｄ２の値が互いに等しくなるようにしておくのが好ましい。図８（ａ）〜（ｄ）に示す例では、図８（ｂ）に示す上から２番目の導電層において、プリント配線パターン４４ａｐ、４４ｂｐは、面積を大きくするための分岐線を有している。荷重センサ基板体４６のプリント配線パターン４４ａｐ〜４４ｄｐの面積を調整するのは、それが、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄの面積で調整するよりも容易で精度良くできるからである。
【００３７】
以上説明した荷重計測靴１では、靴内底部３は、その嵌合凸部３ａが靴本体部２の嵌合凹部２ｂに嵌合して、ずれることがないので、使用者の足裏からの荷重を精度良く計測することができる。また、靴内底部３及び荷重センサ部４が靴本体部２に対して容易に着脱可能であるので、荷重センサ部４を容易に取り換えることができる。また、荷重センサ部４に問題がなかった場合は、容易に元に戻すことができる。従って、荷重センサ部４に経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易である。
【００３８】
また、荷重センサ基板体４６のプリント配線パターン４４ａｐ〜４４ｄｐの面積を調整することで、荷重センサ部４に荷重がかかっていないとき、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第１のシート状導電性弾性体４３との間の第１のコンデンサＣａ１、Ｃｂ１、Ｃｃ１、Ｃｄ１の値が互いに等しく、複数個の第２のシート状導電性弾性体４４ａ〜４４ｄと第３のシート状導電性弾性体４５との間の第２のコンデンサＣａ２、Ｃｂ２、Ｃｃ２、Ｃｄ２の値が互いに等しくなるようにしておいて、荷重のバランスの判定を容易にし、また、荷重センサ部４を取り換えたときでも、迅速に荷重計測靴１を使用することができるようになる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態に係る荷重計測靴について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１    荷重計測靴
２    靴本体部
２ａ  中央窪み部
２ｂ  嵌合凹部
３    靴内底部
３ａ  嵌合凸部
４    荷重センサ部
４１  第１のシート状誘電性弾性体
４２  第２のシート状誘電性弾性体
４１ｓ  第１のシート状誘電性弾性体の空隙または凹み
４３  第１のシート状導電性弾性体
４３ｔ  第１のシート状導電性弾性体の端子
４４ａ〜４４ｄ  複数個の第２のシート状導電性弾性体
４４ａｔ〜４４ｄｔ  複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子
４５  第３のシート状導電性弾性体
４５ｔ  第３のシート状導電性弾性体の端子
４６  荷重センサ基板体
４３ｐ、４４ａｐ〜４４ｄｐ、４５ｐ  プリント配線パターン
５    電気回路部
５１  第１の交流出力回路
５２  第２の交流出力回路
５３ａ〜５３ｄ  電流測定回路
６    荷重表示装置
Ｃａ１〜Ｃｄ１  複数個の第１のコンデンサ
Ｃａ２〜Ｃｄ２  複数個の第２のコンデンサ
Ｉａ１〜Ｉｄ１  複数個の第１のコンデンサに流れる交流電流
Ｉａ２〜Ｉｄ２  複数個の第２のコンデンサに流れる交流電流
Ｉａ３〜Ｉｄ３  複数個の第２のシート状導電性弾性体の端子に流れる交流電流
Ｖ１  第１の交流出力回路が出力する交流電圧
Ｖ２  第２の交流出力回路が出力する交流電圧
Ｖａ〜Ｖｄ  荷重計測電圧
【図１】
2018004425.tif 000003
【図２】
2018004425.tif 000004
【図３】
2018004425.tif 000005
【図４】
2018004425.tif 000006
【図５Ａ】
2018004425.tif 000007
【図５Ｂ】
2018004425.tif 000008
【図６】
2018004425.tif 000009
【図７】
2018004425.tif 000010
【図８】
2018004425.tif 000011
【図９】
2018004425.tif 000012