(57)【要約】【課題】耐久性が向上し、正確に測定できる加重測定装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかる加重測定装置は、足３０が装着されるものである。また、加重測定装置は、足３０の裏を覆う硬質樹脂１１と、硬質樹脂１１と結合され、硬質樹脂１１を足３０に固定する足固定部１２と、硬質樹脂１１の足固定部１２とは反対側に結合された軟質樹脂２１、２２と、軟質樹脂２１、２２によって硬質樹脂１１側及びその反対側が挟まれたセンサ３１とを有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
足が装着される加重測定装置であって、
前記足の裏を覆う硬質部材と、
前記硬質部材と結合され、前記硬質部材を前記足に固定する足固定部と、
前記硬質部材の前記足固定部とは反対側に結合された軟質部材と、
前記軟質部材によって、前記硬質部材側及びその反対側が挟まれたセンサとを有する加重測定装置。
【請求項２】
前記センサは、前記軟質部材によって覆われた請求項１に記載の加重測定装置。
【請求項３】
前記硬質部材は硬質樹脂である請求項１又は２に記載の加重測定装置。
【請求項４】
前記軟質部材は軟質樹脂である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加重測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加重測定装置に関し、特に硬質部材及び軟質部材を有する加重測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動神経麻痺等により通常の歩行ができない歩行障害者及び健常高齢者のために、下肢の機能を補助するウェアラブル型の加重測定装置が開発されている。このような加重測定装置は、例えば靴形態となっている。また、加重測定装置の靴底部にセンサを備える場合がある。このセンサによって、歩行時の足裏における加重の分布や加重の変化を測定する。これにより、使用者の足の接地状態を知ることができる。
【０００３】
このセンサは、靴底部の下側に直接貼り付けられる場合がある。例えば、特許文献１には、足底に圧センサが設けられた足関節電動装具が開示されている。また、靴底部にセンサを埋め込む場合がある。例えば、特許文献２には、足底部に複数の３分力荷重センサが配設された荷重センサ付き靴が開示されている。この荷重センサ付き靴では、２つの靴底によって荷重センサが挟まれる。なお、２つの靴底は、外周止め部により一体化されている。また、特許文献３には、上板部と下板部との間にエアバックが設けられた加重測定装置が開示されている。なお、上板部と下板部とはピン部やひもによって連結されている。そして、圧力センサによって、エアバック内の圧力を検出している。
【特許文献１】特開２００５−５００号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４８５０号公報
【特許文献３】特開２００２−９０２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように、靴底部の下側に直接センサを貼り付ける場合、接地時にセンサが衝撃を直接受けとることになる。このため、センサの耐久性が著しく低下する。また、特許文献２のように、靴底部にセンサを埋め込む場合、靴紐等の締め付けを強くするとセンサ部が圧迫される。特許文献２では、一体化された２つの靴底によって荷重センサを挟んでいる。なお、靴底の材料について特記されていないため、従来用いられるような硬質ゴム等の硬質部材を用いていると考えられる。この場合、靴紐等の締め付けを強くして靴底が変形すると、硬質部材で挟まれたセンサ部が圧迫する。このため、接地しているものと誤検知する。すなわち、装着力のバラツキにより、正確に測定できない。
【０００５】
また、特許文献３では、上板部及び下板部がともに高強度の合成樹脂によって形成される。このため、上記と同様の理由により、エアバックが圧迫され、正確に測定できない。また、特許文献１よりは緩和されるが、特許文献２、３においても、接地時の衝撃がセンサやエアバックに伝わりやすい。これは、硬質部材によってセンサやエアバックが挟まれるためである。これにより、設置時の衝撃が緩和されにくい。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みるためになされたものであり、耐久性が向上し、正確に測定できる加重測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる加重測定装置は、足が装着される加重測定装置であって、前記足の裏を覆う硬質部材と、前記硬質部材と結合され、前記硬質部材を前記足に固定する足固定部と、前記硬質部材の前記足固定部とは反対側に結合された軟質部材と、前記軟質部材によって、前記硬質部材側及びその反対側が挟まれたセンサとを有するものである。これにより、耐久性が向上し、正確に測定できる。
【０００８】
そして、上記の加重測定装置であって、前記センサは、前記軟質部材によって覆われていることが好ましい。これにより、センサに対する衝撃をさらに和らげることができる。さらには、センサの位置を画定しやすくなる。
【０００９】
なお、上記の加重測定装置であって、前記硬質部材は硬質樹脂であってもよい。また、上記の加重測定装置であって、前記軟質部材は軟質樹脂であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐久性が向上し、正確に測定できる加重測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態．
本実施の形態にかかる加重測定装置について図１を用いて説明する。図１は、加重測定装置の構成を示す断面模式図である。本実施の形態にかかる加重測定装置は、ウェラブル型の加重測定装置であり、足に装着される。そして、歩行時の足裏における加重の分布や加重の変化を測定するものである。ここでは、加重測定装置の一例として、センサが取り付けられた靴形態の加重測定装置について説明する。
【００１２】
加重測定装置は、装着力バラツキ吸収機能部１０、及び衝撃吸収機能部２０を有する。装着力バラツキ吸収機能部１０は、硬質樹脂１１、足固定部１２、及び装着力調整部１３を有する。硬質部材としての硬質樹脂１１は、足裏全体の輪郭以上の外形を有し、足裏を覆う。硬質樹脂１１とは、例えば剛性や強度が高い樹脂のことである。例えばヤング率などの弾性率が大きい材料を使うことによって剛性は高くなる。また、硬質樹脂１１は、弾力性を有する樹脂であることが好ましい。これにより、測定者が歩行しやすくなり、より正確に測定することができる。硬質樹脂11とは、例えば、一般的な半硬質ウレタンと同等、もしくはこれより硬いものである。具体的には、硬質樹脂１１としては、例えば半硬質ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂を用いることができる。また、必要に応じて、硬質樹脂１１の厚さを変化させてもよい。例えば、より剛性を高くしたい場合、硬質樹脂１１の厚さを厚くしてもよい。このように、所望の剛性や強度を得るために、材料や厚さを適宜選択する。
【００１３】
足固定部１２は、加重測定装置に装着される足３０の甲やかかとを覆う。そして、足固定部１２は、硬質樹脂１１に足３０を固定させる。足固定部１２は、硬質樹脂１１と結合される。具体的には、足固定部１２の外周部と、硬質樹脂１１上面の外周部とが固定される。足固定部１２は、革や布などの軟質部材によって形成される。装着力調整部１３は、足固定部１２の上部に形成される。例えば、足固定部１２の上部に、履き口からつま先に向けて切り込みが入れられる。この足固定部１２の切り込みを跨ぐように、装着力調整部１３が設けられる。すなわち、図１において、足固定部１２の上部の左側と右側を繋ぐように装着力調整部１３が設けられる。
【００１４】
そして、装着力調整部１３を緩めることにより、足固定部１２の内径が大きくなる。反対に、装着力調整部１３を締めることにより、足固定部１２の内径が小さくなる。このように、装着力調整部１３の締め付け力を調整することにより、足３０への装着力を調整する。具体的には、装着力調整部１３を調整することにより、軟質部材によって形成された足固定部１２は足３０に沿った形状となる。すなわち、足固定部１２の形状が変化し、足固定部１２と足３０との装着力が調整される。装着力調整部１３は、例えば靴紐、マジックテープ（登録商標）、ベルトによって構成される。
【００１５】
このように、足固定部１２を硬質樹脂１１に結合することによって、装着力調整部１３のバラツキが硬質樹脂１１の剛性によって吸収される。具体的には、装着力調整部１３の調整の程度によって、足固定部１２に働く力が変化しても、硬質樹脂１１はほとんど変化しない。すなわち、硬質樹脂１１には、変形がほとんど生じない。
【００１６】
衝撃吸収機能部２０は、軟質部材である第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２を有する。第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２１は、後述するセンサ３１に対する外部からの衝撃を吸収する。具体的には、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２１は、自身が変形することで、センサ３１に対する外部からの衝撃等を和らげる。すなわち、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２１は、センサ３１の緩衝材となる。衝撃吸収機能部２０の略中央部に、センサ３１が配置される。第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２は、硬質樹脂１１と略同じ外形を有する。具体的には、第１軟質樹脂２１、第２軟質樹脂２２、及び硬質樹脂１１は、略同じ上面形状を有する。
【００１７】
第１軟質樹脂２１は、センサ３１の硬質樹脂１１側に設けられる。第２軟質樹脂２２は、センサ３１の硬質樹脂１１とは反対側に設けられる。すなわち、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２によって、センサ３１は挟まれる。これにより、センサ３１に対する歩行時の接地の際の衝撃を和らげることができる。そして、センサ３１の耐故障性が改善され、耐久性が向上する。また、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２は、センサ３１を覆うように設けられることが好ましい。すなわち、センサ３１は、外部に露出しないようにすることが好ましい。これにより、センサ３１に対する衝撃をさらに和らげることができる。また、センサ３１の位置を画定しやすくなる。第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２１とは、例えば柔軟性や弾力性のある樹脂のことである。第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２とは、例えば、一般的なポリウレタンと同程度の硬さのものである。具体的には、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２としては、例えば軟質ポリウレタン、ゴム、シリコン樹脂を用いることができる。第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２は、同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。もちろん、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２には、硬質樹脂１１よりも軟らかい材料を用いる。
【００１８】
第１軟質樹脂２１は、硬質樹脂１１の下面と接着される。すなわち、第１軟質樹脂２１と硬質樹脂１１とが結合されることにより、装着力バラツキ吸収機構部１０と衝撃吸収機能部２０とが結合される。また、装着力バラツキ吸収機構部１０によって装着力（締め付け力）によるバラツキが完全に吸収されなかったとしても、第１軟質樹脂２１によってこのバラツキを吸収することができる。例えば、装着力によって硬質樹脂１１が多少変形した場合、第１軟質樹脂２１によって硬質樹脂１１の変形を吸収させることも可能である。また、第１軟質樹脂２１は、弾力性や柔軟性を有するため、一部が変形しても、その他の部分は変形しにくい。すなわち、センサ３１近傍の第１軟質樹脂２１は、ほとんど変形しない。これにより、センサ３１には、装着力のバラツキによる影響がほとんどない。
【００１９】
第２軟質樹脂２２は、第１軟質樹脂２１の下面に固定される。具体的には、第２軟質樹脂２２上面の外周部と第１軟質樹脂２１下面の外周部とが固定される。換言すると、センサ３１の外周部において、第２軟質樹脂２２と第１軟質樹脂２１とが固定される。第２軟質樹脂２２のセンサ３１に対応する部分は、凹形状となっている。具体的には、第２軟質樹脂２２上面の中央部が凹形状となっている。そして、この第２軟質樹脂２２の凹部内にセンサ３１が配置される。また、凹部の深さは、センサ３１の厚みより大きくなっている。すなわち、凹部内において、第１軟質樹脂２１とセンサ３１との間に隙間がある。このような隙間を設けることにより、センサ３１への衝撃緩和効果が向上する。
【００２０】
また、このような隙間を設けても、センサ３１の位置ずれ等の問題は生じにくい。これは、凹部底面がセンサ３１底面と略同じ大きさとなり、センサ３１側面が凹部側面と接触しているためである。すなわち、凹部によってセンサ３１の位置が画定されるためである。なお、ここでは、第１軟質樹脂２１とセンサ３１との間に隙間を設けたが、これに限らない。例えば、センサ３１を第１軟質樹脂２１や第２軟質樹脂２２に隙間なく密着してもよい。すなわち、第２軟質樹脂２２の凹部の深さをセンサ３１の厚さと略同じにしてもよい。
【００２１】
第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２は、硬質樹脂１１の厚さより厚く形成される。また、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さは特に限定されないが、硬質樹脂１１の厚さの２倍以上とするのが好ましい。例えば、図１に示されるように、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さは、それぞれ硬質樹脂１１の厚さの３倍程度にしてもよい。また、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さは、測定精度と衝撃緩和効果とのバランスにより決定することが好ましい。例えば、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さが厚すぎると測定精度が落ちる。また、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さが薄すぎると接地時の衝撃を十分に緩和することができない。また、第１軟質樹脂２１の厚さは、装着力により硬質樹脂１１が多少変形しても、その変形を吸収できる厚さ以上とするのが好ましい。このため、これらの点を考慮して、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の厚さを決定することが好ましい。また、第２軟質樹脂２２の厚さは、第１軟質樹脂２１の厚さより厚くなっている。
【００２２】
センサ３１としては、接触センサや感圧センサを用いることができる。接触センサとは、物体に接触させた際の出力変化を利用するセンサである。感圧センサとは、例えば導電性無機粒子を有機材料（ゴム）中へ添加した材料で、加圧変形による抵抗変化から圧力を検出する。センサ３１は、１個でもよいし、複数個でもよい。また、センサ３１を複数個設けた場合、互いのセンサ３１の間に、軟質部材等を充填させることが好ましい。これにより、それぞれのセンサ３１の位置が画定される。なお、この場合、第１軟質樹脂２１や第２軟質樹脂２２とは異なる部材を充填させてもよい。また、第２軟質樹脂２２に複数の凹部を設けて、それぞれのセンサ３１の位置を画定させてもよい。本実施の形態にかかる加重測定装置は、以上のように構成される。
【００２３】
本実施の形態にかかる加重測定装置は、硬質樹脂１１を備える装着力バラツキ吸収機能部１０を有する。装着力のバラツキは、装着力バラツキ吸収機能部１０によって吸収される。具体的には、足固定部１２と硬質樹脂１１の間で吸収される。すなわち、装着時の靴紐等の締め付け具合の影響が硬質樹脂１１の剛性によって吸収される。例えば、靴紐等の締め付けを強くした場合、軟質部材である足固定部１２が変形し、足固定部１２の内径が小さくなる。そして、足固定部１２と結合された硬質樹脂１１の外周部に、上部に向けて力が加わる。しかし、硬質樹脂１１の剛性によって、硬質樹脂１１は撓んだり、変形したりしにくい。
【００２４】
また、硬質樹脂１１が多少変形等しても、衝撃吸収機能部２０によって、硬質樹脂１１の変形が吸収される。具体的には、硬質樹脂１１とセンサ３１の間に配置された第１軟質樹脂２１によって、硬質樹脂１１の変形が吸収される。また、上記のように、センサ３１近傍の第１軟質樹脂２１は、ほとんど変形しない。これにより、センサ３１には、装着力のバラツキによる影響がほとんどない。すなわち、センサ３１が圧迫されることにより、接地しているものと誤検地することがほとんどない。このため、正確に測定することができる。また、硬質樹脂１１とセンサ３１の間に第１軟質樹脂２１を用いるため、厚さを厚くしても、測定精度の劣化を抑えることができる。例えば、硬質樹脂１１のみで装着力のバラツキを吸収するように硬質樹脂１１を厚くする場合、圧力分布が測定しにくくなる。ここで、第１軟質樹脂２１を厚くする場合、硬質樹脂１１と比較して、圧力分布の測定精度が劣化しにくい。
【００２５】
また、本実施の形態にかかる加重測定装置は、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２を備える衝撃吸収機能部２０を有する。そして、センサ３１に対して衝撃力が加わりやすい方向では、センサ３１は軟質樹脂２１、２２と接触される。換言すると、センサ３１に対して衝撃力が加わりやすい方向では、センサ３１は硬質樹脂１１等の硬質部材と接触させない。これは、硬質部材とセンサ３１とを接触させると、センサ３１に衝撃が伝わりやすくなってしまうためである。具体的には、センサ３１の足側及び地面側に、軟質樹脂２１、２２がそれぞれ設けられる。
【００２６】
図１においては、センサ３１の上側に第１軟質樹脂２１、センサ３１の下側に第２軟質樹脂２２が設けられる。このように、センサ３１を第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２によって挟むため、接地時のセンサ３１への衝撃が緩和する。例えば、使用者が加重測定装置を足３０に装着して地面に着地する際、加重測定装置の底部に力が加わる。具体的には、センサ３１に対して足３０及び地面から力が加わる。すなわち、センサ３１に対して上下方向から力が加わる。この場合、第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２が変形して力を吸収する。このため、接地時のセンサ３１への衝撃が緩和する。そして、センサ３１の耐故障性が改善し、耐久性が向上する。
【００２７】
なお、ここでは、センサ３１を第１軟質樹脂２１及び第２軟質樹脂２２の２つの部材によって挟んだが、センサ３１が軟質樹脂によって挟まれればどのような構成となっていてもよい。例えば、１つの軟質樹脂によってセンサ３１を挟んでもよい。この場合、例えば軟質樹脂の厚み方向の中央部に切れ込みを入れ袋状にし、その中にセンサ３１を入れてもよい。また、軟質樹脂を２つ折りにして、その中にセンサ３１を入れてもよい。なお、この場合であっても、センサ３１より上側の軟質樹脂の厚さと、下側の軟質樹脂の厚さは、上記の点を考慮して決定することが好ましい。また、ここでは、硬質部材として硬質樹脂１１を用いたがこれに限らず、その他の硬質部材を用いてもよい。同様に、軟質部材として軟質樹脂２１、２２を用いたがこれに限らず、その他の軟質部材を用いてもよい。
【００２８】
また、加重測定装置の一例として、センサ付きの靴形態の加重測定装置を説明したがこれに限らない。例えば、サンダルやスリッパのように、足の甲やかかとの一部が覆われていなくてもよい。しかし、上記のように靴としたほうが、足を固定しやすくなり、より安定した測定が可能となるので好ましい。また、サンダル等の場合、装着力調整部１３を有しない場合がある。しかし、この場合でも、足３０の大きさ等により、装着力のバラツキが生じるので、本実施の形態のような加重測定装置を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態にかかる加重測定装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  装着力バラツキ吸収機能部、１１  硬質樹脂、１２  足固定部、
１３  装着力調整部、
２０  衝撃吸収機能部、２１  第１軟質樹脂、２２  第２軟質樹脂、
３０  足、３１  センサ
【図１】
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