(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、４足歩行の動物を含む移動体との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、
前記移動体の移動に伴って前記センサシートにより検出される複数の接触領域から、前記動物が対角位置にある２足のみで前記センサシートに接触しているタイミングにおける前記動物の足型に対応する接触領域を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された接触領域において検出された圧力に基づいて、前記移動体の重量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする重量計測装置。
【請求項２】
前記センサシートは、当該センサシート上を移動する複数の移動体との接触領域を同時に検出し、
前記抽出手段は、前記複数の移動体との接触領域から、測定対象となる移動体の接触領域を選択し、当該測定対象となる移動体について前記タイミングにおける接触領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の重量計測装置。
【請求項３】
前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の重量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサシート上を移動する移動体の重量を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサを利用して体重を測定する手法が知られている。例えば特許文献１は、ＩＣタグと圧力センサとを組み合わせた入場管理装置を記載している。この入場管理装置では、基本的に入場者の管理をＩＣタグに基づいて行うが、さらに精度を上げる方法として圧力センサを用いて入場者の体重を測定し、事前にＩＣタグに記録された体重と照合している。
【０００３】
また、特許文献２は、ユーザの足の圧力分布に基づいて人を識別するシステムを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８７３２９４号公報
【特許文献２】特表２００５−５３７５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２で使用している圧力センサはパッシブタイプであり、アクティブタイプと比較して精度よく体重を測定することはできない。また、入場者などが静止していることが前提であり、移動中に体重を測定することはできない。
【０００６】
本発明は、移動体の移動中に重量を測定することが可能な重量計測装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、重量計測装置は、トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサを有し、４足歩行の動物を含む移動体との接触領域における圧力を検出するセンサシートと、前記移動体の移動に伴って前記センサシートにより検出される複数の接触領域から、前記動物が対角位置にある２足のみで前記センサシートに接触しているタイミングにおける前記動物の足型に対応する接触領域を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された接触領域において検出された圧力に基づいて、前記移動体の重量を算出する算出手段と、を備える。
【０００８】
上記の重量計測装置は、４足歩行の動物を含む移動体の重量を測定するものであり、センサシートは、移動体との接触領域における圧力を検出する。移動体の移動に伴ってセンサシートにより検出される複数の接触領域から、４足歩行の動物が対角位置にある２足のみでセンサシートに接触しているタイミングにおける動物の足型に対応する接触領域が抽出され、その接触領域において検出された圧力に基づいて移動体の重量が算出される。センサシートは、トランジスタによりアクティブ駆動される複数の圧力センサにより移動体との接触領域を検出するので、高精細かつ高速な測定が可能となる。
【０００９】
上記の重量計測装置の一態様では、前記センサシートは、当該センサシート上を移動する複数の移動体との接触領域を同時に検出し、前記抽出手段は、前記複数の移動体との接触領域から、測定対象となる移動体の接触領域を選択し、当該測定対象となる移動体について前記特定のタイミングにおける接触領域を抽出する。この態様では、複数の移動体が同時にセンサシート上を移動している場合でも、各移動体を判別した上で重量を測定することができる。
【００１３】
さらに他の好適な態様では、前記センサシートは、前記トランジスタ及び前記圧力センサを含む圧力センサ層と、前記圧力センサ層を挟む一対の保護層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る重量計測装置の外観を示す斜視図である。
【図２】重量計測装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】センサシートの層構成を示す図である。
【図４】ユーザの登録情報の例を示す。
【図５】重量計測処理のフローチャートである。
【図６】測定された体重の表示例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
［第１実施形態］
（構成）
図１は、第１実施形態に係る重量計測装置の外観を示す。重量計測装置１は、移動体としての人の体重を測定するものである。図示のように、重量計測装置１は、ステージ１０と、ステージ１０上に配置されたセンサシート２０と、センサシート２０に接続された端末装置３０とを備える。
【００１７】
ステージ１０は土台として機能し、その上にセンサシート２０が配置される。基本的にステージ１０は上面が平坦な台であり、センサシート２０はその上に設置される平坦なシートである。測定対象となるユーザはセンサシート２０上を移動する。センサシート２０は、ＴＦＴを利用した圧力センサを備える。
【００１８】
図２は、重量計測装置１の機能構成を示す。重量計測装置１は、センサシート２０と端末装置３０とを備える。端末装置３０は、例えばＰＣなどのコンピュータ装置であり、表示部３１と、制御部３２と、記憶部３３とを備える。表示部３１は例えば液晶ディスプレイなどの表示装置である。制御部３２は、ＣＰＵなどのコンピュータにより実現される。記憶部３３は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置により構成され、ユーザの足型に関する情報を予め記憶している。上記の構成において、制御部３２は本発明の抽出手段及び算出手段に相当する。
【００１９】
図３は、センサシート２０の層構成を示す。センサシート２０は、図中の上側から、保護層２１、圧力センサ層２２、保護層２３を備える。センサシート２０は、図３に示す状態でステージ１０上に配置され、保護層２３はステージ１０の上面に接触する。
【００２０】
圧力センサ層２２は、複数の圧力センサをセンサシート２０の全面に配置し、それらをＯＴＦＴ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によりアクティブ駆動するものである。ＯＴＦＴを用いたアクティブ駆動とすることにより、センサシート２０の全面に渡って多数のセンサを配置することができるとともに、多数のセンサを高速で駆動することにより高速センシングが可能となる。
【００２１】
保護層２１は、センサシート２０の表面を保護するための層であり、ガラス、アクリルなどにより形成される。保護層２３は、センサシート２０の裏面を保護するための層であり、保護層２１と同様にガラス、アクリルなどにより形成される。なお、ステージ１０の材質によっては、保護層２３を省略することもできる。
【００２２】
センサシート２０上をユーザが移動している間、センサシート２０は継続的にセンサシート２０上の各点の圧力を検出し、その圧力分布を示すデータ（以下、「圧力分布データ」と呼ぶ。）を端末装置３０へ送信する。端末装置３０の制御部３２は、センサシート２０から受け取った圧力分布データに基づいて、ユーザの足型４０を検出する。
【００２３】
図４は、記憶部３３に予め登録されるユーザの足型に関する情報（以下、「登録情報」とも呼ぶ。）の例を示す。図示のように、ユーザ毎に性別、年齢、足の面積、足のサイズ、重心位置などが記憶される。この登録情報は、予め各ユーザについて測定した結果を記憶しているものである。
【００２４】
登録時には、ユーザ毎に足の面積、足のサイズ、重心位置などが測定される。この測定は、センサシート２０を用いて行うことができる。即ち、ユーザがセンサシート２０上で静止している状態で、センサシート２０から圧力分布データを取得し、一定以上の圧力値が検出された領域をユーザの足型４０と判定する。足型４０と判定された領域の面積を「足の面積」とし、その領域の縦／横の長さを「足のサイズ」とする。また、足型４０内における圧力値の分布に基づいて、ユーザの足における「重心位置」を、例えば足型４０内における座標値として決定する。そして、図４に示すように、ユーザ名、性別、年齢と対応付けて、足の面積、足のサイズ、重心位置を記憶部３３に保存する。なお、図４に示す登録情報は一例であり、これら以外にユーザの歩行中における圧力変化の傾向、歩幅など、他の情報を登録しても良い。歩幅を登録することにより、多くの人がいる場合に歩幅を抽出することでその人の次の１歩が予測でき、その結果、個人を特定する材料として使用することができる。
【００２５】
（体重の測定方法）
次に、重量計測装置１による体重の計測方法について説明する。まず、制御部３２は、センサシート２０上を移動しているユーザを識別する。センサシート２０上は、複数のユーザが同時に移動することができる。図１の例では、ユーザＡとユーザＢがセンサシート２０上を歩いている。センサシート２０は、シート全面にわたる圧力分布データを一定時間にわたって計測し、端末装置３０へ出力する。
【００２６】
端末装置３０の制御部３２は、まず、複数のユーザの足型４０から、各ユーザの足型４０を判別する。即ち、制御部３２は、圧力分布データから複数の足型４０を検出し、記憶部３３に記憶された登録情報に基づいて、各足型４０がどのユーザのものであるかを判定する。具体的には、制御部３２は、圧力分布データから得られた足型と、登録情報に含まれる足の面積、足のサイズなどとを比較することにより、各足型４０がどのユーザのものであるかを判定する。足型は本発明の「接触領域」に相当する。
【００２７】
図１では説明の便宜上、センサシート２０上に過去の足型４０が残っているが、実際には、あるタイミングにおいては、１人のユーザの足型４０は片足分又は両足分に限られる。よって、あるタイミングにおける圧力分布データに基づいて足型を分析することにより、複数のユーザの足型４０を比較的容易に区別することができる。
【００２８】
こうして、ユーザの足型４０が判別できると、制御部３２はそのユーザの足型４０に基づいて体重を算出する。ここで、制御部３２は、一定時間内に得られた各時刻の圧力分布データにおける足型４０のうち、ユーザの片足のみがセンサシート２０に接地（着地）しているタイミングにおける足型４０を利用して体重を算出する。通常、人間が歩行する際には左右の足が交互に接地するが、両足が同時に接地している時間はほとんどないか非常に短く、ほとんどのタイミングにおいて左右いずれかの足のみが接地している。そして、片足のみが接地しているタイミングでは、ユーザの全体重がその足にかかっている。よって、片足のみが接地しているタイミングで、その接地している足の足型４０の圧力に基づいて重量を算出することにより、ユーザの体重を正しく測定することができる。
【００２９】
このように、制御部３２は、片足のみが接地しているタイミングにおける足型４０を取得し、その足型４０の圧力分布に基づいて、体重を算出する。具体的には、制御部３２は、足型４０内に属する全ての点（１つの点の面積を１ｃｍ２とする）における圧力値の総和を算出し、以下の式により体重を算出する。
【００３０】
体重［ｋｇ］＝圧力値の総和［Ｎ=ｋｇ・ｍ/ｓ２］／９．８［ｍ/ｓ２］    （１）
こうして、制御部３２は、センサシート２０上を移動するユーザの体重を測定することができる。
【００３１】
なお、前述のように制御部３２は一定時間におけるセンサシート２０の圧力分布データを取得するが、この一定時間として、ユーザがセンサシート２０上で複数歩歩く程度の時間を設定すれば、取得した圧力分布データには、ユーザが片足のみで接地しているタイミングが複数回含まれることになる。よって、制御部３２は、それら複数のタイミングにおいてそれぞれ上記の方法でユーザの体重を算出し、その平均値を最終的な出力値としてもよい。これにより、最終的に出力される体重値の精度を上げることができる。
【００３２】
（重量計測処理）
図５は本実施形態の重量計測処理のフローチャートである。この処理は、端末装置３０の制御部３２がセンサシート２０を制御することにより実施される。
【００３３】
まず、制御部３２は、一定期間におけるセンサシート２０の圧力分布データを取得する（ステップＳ１０）。なお、この一定期間は、測定対象のユーザがセンサシート２０上にいる期間であり、好ましくはユーザがセンサシート２０上を複数歩歩く期間とする。
【００３４】
次に、制御部３２は、取得した圧力分布データから足型４０を検出し、記憶部３３に記憶されている登録情報に基づいて各足型４０をユーザ毎に分類して、測定の対象となるユーザのうち、ある１人のユーザ（以下、「対象ユーザ」と呼ぶ。）の足型４０を抽出する（ステップＳ１１）。
【００３５】
次に、制御部３２は、圧力分布データが取得された一定期間の間で、その対象ユーザが片足のみで接地しているタイミングを抽出し（ステップＳ１２）、そのタイミングにおける足型４０の圧力分布に基づいて対象ユーザの体重を算出する（ステップＳ１３）。こうして、対象ユーザの体重が得られる。
【００３６】
次に、制御部３２は、測定の対象となるユーザ全員について体重が算出されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。未だ全員の体重が算出されていない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、処理はステップＳ１１へ戻り、別の１人のユーザを対象ユーザとして、ステップＳ１１〜Ｓ１３を実行する。一方、全員の体重が算出されている場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、処理は終了する。こうして、センサシート２０上にいる全てのユーザについて体重の測定が行われる。
【００３７】
（表示例）
図６は、上記のようにして測定されたユーザＡ、Ｂの体重を示した表示画面のである。この表示画面は、端末装置３０の表示部３１に表示される。この例では、センサシート２０を上方から見た平面において、あるタイミングにおけるユーザの足型４０の圧力分布を表示するとともに、算出されたそのユーザの体重値を数値で示している。
【００３８】
（変形例）
上記の実施形態では、各ユーザについての登録情報が予め記憶部３３に記憶されており、制御部３２は登録情報を参照して各ユーザを識別している。しかし、登録情報が予め記憶されていない場合でも、検出された足型の面積、サイズなどに基づいて複数のユーザを分類することができる。即ち、圧力分布データから検出される複数の足型４０を、面積、サイズなどに基づいて、複数のユーザに分類すればよい。この場合、登録情報が無いため、各ユーザが誰であるか（Ａさんであるか、Ｂさんであるか）を特定することはできないが、例えば複数の足型が３種類に分類できた場合には、３人のユーザがセンサシート２０上にいると判定した上で、それら３人の体重をそれぞれ出力することができる。
【００３９】
また、上記の実施形態では、重量測定の対象となる移動体として人を挙げているが、人と同様に２足歩行する動物などについても同様に重量を測定することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
第１実施形態では、重量測定の対象として人又は２足歩行の動物を挙げているが、同様に４足歩行の動物の重量を測定することもできる。この場合、重量計測装置１は第１実施形態と同様の構成でよい。
【００４１】
測定時には、４足歩行の動物をセンサシート２０上に配置し、足型を検出して動物の個体ごとに分類する。もちろん、センサシート２０上で動物が移動しても構わない。
【００４２】
通常、４足歩行の動物が普通に歩く際には、ほとんどのタイミングで４足のうち対角位置にある２足が同時に接地しており、他の２足は浮いている。よって、重量の算出においては、制御部３２は４足のうち対角位置にある２足のみが接地しているタイミングを抽出し、それら２足の圧力値の総和を式（１）により体重値に換算すればよい。この点以外は、第２実施形態は第１実施形態と同様である。
【００４３】
［第３実施形態］
第１、２実施形態では、重量測定の対象として人又は動物を挙げているが、同様に車両などの重量を測定することもできる。この場合、重量計測装置１は第１実施形態と同様の構成でよい。なお、車両は、４輪の自動車、バイク及び自転車などの２輪車、３輪車、１輪車などを含む。
【００４４】
測定時には、車両をセンサシート２０上で一定距離走行させる。例えば道路に設置した所定距離のセンサシート２０上を車両で通過すればよい。センサシート２０は、通過した車輪の圧力分布を検出し、端末装置３０へ送信する。端末装置３０の制御部３２は、車輪の跡（型）を検出して、車両の個体ごとに分類する。
【００４５】
車両が平地を普通に走行している場合、その重量は全ての車輪にほぼ均等にかかっている。また、道が多少傾いていても、車両の重量は全ての車輪により支持されている。よって、重量の算出においては、制御部３２は、全ての車輪が接地しているタイミングにおいて、全ての車輪の圧力値の総和を式（１）により重量値に換算すればよい。例えば、２輪車の場合、２輪の両方がセンサシート２０上にあるタイミングにおいて、２輪の圧力値の総和から重量値を算出すればよい。この点以外は、第３実施形態は第１実施形態と同様である。
【符号の説明】
【００４６】
１  重量計測装置
１０  ステージ
２０  センサシート
２１、２３  保護層
２２  圧力センサ層
３０  端末装置
３１  表示部
３２  制御部
３３  記憶部
【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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【図６】
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