平成 14 年度
修士論文

足底圧計測装置による
床反力，及び下肢関節モーメントの推定

Estimation of Ground Reaction Force andJoint Moment by Plantar Pressure Measurement Device

指導教員
井上喜雄 教授
副指導教員
王 碩玉 教授

工学研究科

高知工科大学大学院
基板工学専攻（博士課程前期） 知能機械システムコース
1055063

松田拓也

目

次

1. 序論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1
1.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1

1.2

歩行リハビリテーションの重要性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1

1.3

歩行リハビリテーションにおける運動分析・・・・・・・・・・・・・・・・2

1.4

運動分析機器の現状・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2

1.4 a)鉛直方向分力計測装置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2
1.4 b)関節モーメント計測・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3
1.5

本研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3

1.6

本論文の構成・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3

2. 足底圧力計測装置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5
2.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5

2.2

種類と形態・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5

2.2.1

設置型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7

2.2.1.1 足底圧力分布計測型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
2.2.1.1.1 走査型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・7
2.2.1.1.2 写像型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・92.2.1.2 床反力計測型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・92.2.1.2.1

歪みゲージ型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11

2.2.1.2.2

水晶圧電型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11

2.2.2

装着型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11

2.2.2.1

足底圧力分布計測型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11

2.2.2.1.1

インク着色型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・12

2.2.2.1.2

走査型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13

2.2.2.1.3

センサ分布型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13

2.2.2.2

床反力・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16

2.2.2.2.1

全反力計測型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16

2.2.2.2.1(a)鉛直方向分力計測型・・・・・・・・・・・・・・・・・・16

2.2.2.2.1(b)鉛直，せん断方向分力計測型・・・・・・・・・・・・・・16

2.2.2.2.2

部分計測推定型・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・16

2.3 結言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・17

3. 足 底 圧 計 測 装 置 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1 8
3.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18

3.2

特徴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・18

3.3

センサ配置位置・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20

3.4

構成部品（インソール部）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21

4.床反力（鉛直方向分力）計測・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23
4.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23

4.2 鉛直方向分力同定方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・24
4.3

実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・25

4.4 結果，及び考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・26
4.4.1(a)鉛直方向分力同定結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27

4.4.1(b)

鉛直方向分力同定結果考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・28

4.4.2(a)鉛直方向分力計測結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・29

4.4.2(b)

鉛直方向分力計測結果考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30

4.5

結言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31

5. 足底圧計測装置による足関節モーメントと実験的検証・・・・・・・32
5.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32

5.2 関節モーメントの概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・33
5.3 足関節モーメントについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・33
5.4 足関節モーメント推定方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・33
5.4.1 足関節モーメント推定方法（3 次元動作解析システムと床反力計からの算出方法）
・・・・・・・・・35
5.4.2 足関節モーメント推定方法（足底圧計測装置単体からの算出方法）
・・・・・・・・・・・・・・・・36
5.5

実験・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・38

5.6

実験結果，及び考察・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40

5.6.1(a)

足底圧計測装置による自由歩行時
足関節モーメントの推定

5.6.1(b)

足底圧計測装置による自由歩行時
足関節モーメントの推定

5.6.2(a)結果・・・・・・・・・・40
考察・・・・・・・・・・40

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（すり足による歩行）
足関節モーメントの推定

結果・・・・・・・・・・41

5.6.2(b)足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（すり足による歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.3(a)

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（小刻みによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.3(b)考察・・・・・・・・・・45

足底圧計測装置による階段昇降時（下り）足関節モーメントの推定

5.6.8(b)結果・・・・・・・・・・45

足底圧計測装置による階段昇降時（上り）足関節モーメントの推定

5.6.8(a)考察・・・・・・・・・・44

足底圧計測装置による階段昇降時（上り）足関節モーメントの推定

5.6.7(b)結果・・・・・・・・・・44

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（ぶん回しによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.7(a)考察・・・・・・・・・・44

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（ぶん回しによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.6(b)結果・・・・・・・・・・44

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（後ろ向きによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.6(a)考察・・・・・・・・・・43

足底圧計測装置による規制・荷歩行時（後ろ向きによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.5(b)結果・・・・・・・・・・43

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（大股による歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.5(a)考察・・・・・・・・・・43

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（大股による歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.4(b)結果・・・・・・・・・・42

足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（小刻みによる歩行）
足関節モーメントの推定

5.6.4(a)考察・・・・・・・・・・42

結果・・・・・・・・・・45

足底圧計測装置による階段昇降時（下り）足関節モーメントの推定考察・・・・・・・・・・45

5.7 結言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・46

6. 結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47
6.1

緒言・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47

6.2

研究成果概略・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47

6.3 足底圧計測装置の有用性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47
6.4 今後の足底圧計測装置の課題・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・48
6.5

結論・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・48

謝辞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・50
参考文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・51

付録・付図・付表

第1章

1.1

序論

緒論

ヒトは，乳幼児の四つ這いから成長とともに二足歩行 ，そして老いて

杖歩行と歩行パターンは成長･加齢と伴に変化していく．ヒトが動物と異なる決定的な要因の一つであるこの

直立二足歩行は，手の自由な使用を確保し脳の発達を促した．結果，高度な作業能力や豊かな創造性を生み出すに至ったとされる1．常時二足歩行を行うヒトにとって，足裏は身体の中で唯一地面と接している部位であり，ヒトの全荷重を支持している部
分である2．そのため，老化・疾病などにより歩行能力が欠如，もしくは著しく低下した時，全荷重を支えるため足だけでなく手も必要となる．結果，手の自由度は減少し創造性や活動意欲にも影響してくる．このように人間にとって歩行能力の維持は重要な問題である．
まして，近年の世界的に類をみない速度で進行しつつある高齢社会の中で歩行能力の維持，歩行機能の回復は転倒・転落の事故防止にも必要である．

1.2

歩行リハビリテーションの重要性「ルーの法則」．廃用性萎縮理論とも言われる．これは「ヒトの器官，機能は適度に使えば発達するが使わなければ退化し，やがて萎縮していく」という法則である．
特にヒトの筋肉の 2/3 は下半身に集中しているといわれる．労働科学研究所の斉藤の研究によると，背筋力や腕力など腰より上部の筋肉は 60 代になっても 20 代当時の 70％の力を保持していたのに対して，脚力など腰より下部の筋力は約 40％の力しかなくなっていると報告している．このように筋力は足が一番早く衰えるため足を鍛えることは老化の防止によいとされる3．
健常な高齢者であっても脚筋力低下や関節可動域が減少し踵や爪先の十分な挙上が出来なくなり歩行能力のみならず平行機能・直立機能も低下するなど歩行は老化の影響を受けやすい．老化の影響を受けた脚筋力，関節は転倒の危険性をふくみ転倒の機会が増加すると考えられている4,5．まして，精神科病棟では，薬物療法の副作用から，転倒・転落事故が増加しており，その防止策の一つとして筋力トレーニングを実施している6．
以上のように，老化による下肢筋力の退化は著しいものがあり歩行能力の欠如，低下を招きやすい．歩行能力が著しく低下することは移動能力の低下を招くだけでなく，日常生
活動作能力全般にまで影響を及ぼす．さらに手の使用の自由度を損なう恐れがあり，ヒトの創造性や活動意欲など生きがいにも波及するようになる．そのため，常時二足歩行を行
うヒトにとって歩行能力の維持，機能の回復を促す歩行リハビリテーションは重要な課題

1

である．

1.3

歩行リハビリテーションにおける運動分析

現在，歩行リハビリテーションを効率的に，また回復具合を的確に評価するため分析機器を用いた解析が行われている．運動分析において分析機器を用いる利点として7，1) データの長期間の保存が可能である
2) 目視では捉えられない高速で起こっている現象を把握できる
3) 運動の状態だけでなく力の状態を計測できるなどが挙げられる．
また，このデータを用いて81) 治療評価の客観的評価が可能である
2) 分析結果は治療方針の指標となり得る
3) 患者やその家族に具体的な回復度合いが説明可能である
以上のように，歩行リハビリテーションにおいて歩行障害の程度を的確に判断，評価することは重要である．そのため，歩行の定量的な評価を目指し種々の歩行計測，解析が試みられている．
リハビリテーションの分析において，足裏への力の掛かり具合や下肢の筋活動状態を把握することは筋力の回復具合を測る指標となる．力の掛かり具合には床反力計，筋の活動状態を計測には，主に筋電図を用いた筋電位計測が行われる．筋電位計測において筋電図を用いるには，1)解剖学的知識を必要とする，2)多数のセンサを直接皮膚に貼付する，3)
ノイズに細心の注意を払う必要があるなど簡便に用いるには困難であった．そこで，関節モーメントは筋活動が高い割合で反映されていることに着目し，筋電位計測に代替する 1
つの計測手法として筋活動を定量的に推定する方法が開発され発展してきた9．
以上のように歩行リハビリテーションにおいて運動分析を行うことは有用である．また，近年の急激な高齢化社会や医療情報技術の変化から，歩行リハビリテーションは頻度を増しており，同時に，効率的なリハビリテーションを行うため定量的な評価の必要性は高くなってきている．

1.4

運動分析機器の現状

1.4.a)

鉛直方向分力計測装置

現在までに，足底圧力を計測するための計測器は数々報告され，また，一部では商品化されている．歩行分析で用いられている計測器の中では床反力計が主流である．しか2

し，この機器は非常に大型であるため設置場所が限定されやすく，計測距離も限定されるため連続した計測が行えない．他の分析装置には，計装靴に代表されるように装着型の計測装置がある．しかし，装置自体が重いと歩容を乱す恐れがある．このように計測装置にはそれぞれに一長一短がある．
以上のような従来の歩行分析装置は，センサやセンシングの方法などは機器のハード
ウェア部分に重点が置かれているため高価なシステムで構成される特徴がある．

1.4.b)

関節モーメントの計測

人間の下肢関節モーメントを計測する方法としては，3 次元動作計測システムと床反力計を組み合わせて関節モーメントを算出する方法が広く用いられている．3 次元動作計測
システムと床反力計の組み合わせでは，構成されるシステムが高価になる傾向がある．
また，大型機器であるため設置（計測）場所が制限され，計測距離に限界が生じ連続計測ができない．他に環境因子（光量，障害物）に左右され，空間位置の校正に誤差を含
むなど，3 次元動作計測システム自体に問題があることもある．さらに，空間位置を計測するために被測定者にマーカを取り付けるが，このマーカの取り付け位置と解剖学的関節中心が必ずしも一致しない問題もある．以上のように，従来の方法では問題点が多く，また簡便に関節モーメントを計測することは困難である10．

1.5

本研究の目的

リハビリテーションの効果を評価する指標として床反力，関節モーメントなどは歩行分
析において重要なパラメーターである．しかし，床反力，関節モーメントを計測するには，
上述したように床反力計や 3 次元計測システムなどの機器を組み合わせて使う必要がある．
個々の使用においても難易である機器を組み合わせ使用するため，簡便に計測することは著しく困難あり，日常的な歩行リハビリテーションを目的とした定量的な歩行の評価は困難であった．この様に，従来の手法では簡便にリハビリテーションの効果，効率を評価す
ることは難しく十分な臨床応用に結実するに至ってない．そこで本研究では，新たに歩行分析を行える装置を試作し，上述した従来の手法よりさらに安価で簡便な手法を提案する．

1.6

本論文の構成本論分は 6 章から構成されている．
第 2 章では，これまで研究報告，または市販されている足底圧力計測装置について目的，種類別に分類し特徴を述べる．また，研究報告されている足底圧力計測装置には文献的考察も加える．
第 3 章では，低コストかつ簡便な計測装置を提案する．本研究で用いる足底圧計測装置

3について詳細を述べる．
第 4 章では，試作した足底圧計測装置を用いて床反力を推定する手法を提案する．従来使用されている床反力計を用いて同定実験を行い，足底圧計測装置が床反力を計測可能か
否か実験的に検討する．
第 5 章では，第 3 章で得られた床反力を用いて足関節モーメントを推定する手法を提案する．3 次元動作計測システムと床反力計を用いた従来の計測手法との比較を行い，足底圧計測装置による足関節モーメントの推定の有用性を検討する．
第 6 章では，第 5 章まで論文全体を通しての総括を行い足底圧計測装置による計測の有用性を検討する．また，今後の課題と結論を述べる．

4

第2章

2.1

足底圧力計測装置

緒言

人が動物と異なる決定的な要因の一つに常時二足歩行を行う点にある．常時二足歩行を行うことにより，手は歩行において不要となり脳の発達を促したとされている．さらに身体動揺を制御することも，脳の発達を促したと考えられている．常時二足歩行を行う人にとって，足裏は身体の中で地面と唯一接している部位であり，人の全荷重を支えている部
分である11．そのため，歩行リハビリテーションにおいて足の裏の圧力を計測することは，下肢筋力の回復具合を客観的に評価する一つの指標となりえる．また，人間に限らずロボットなど二足直立歩行を研究する上でも足裏への圧力の係り具合を測定・分析することは重要とされている．
現在までに，足底を計測するための機器や手法が数多く研究，報告されている．中には既に商品化され臨床に用いられている機器もある．しかし，これらの機器は一般的に非常に高価であり，研究機関やそれに付属する病院など一部の施設だけで利用されているため，一般に臨床評価の機器として用いられるケースは数少ないようである．
従来の機器は，センサ部などハードウェア部分で精度を求めることに重点が置かれているが，本論文においては，ソフトウェアに重点をおいてシンプルな機器の構成を進める．
本章では，まず現在までに研究，報告，及び商品化されている足底圧力計測装置を機能ごとに分類し特徴を述べる．

2.2

種類と形態

Fig.2.1 に現在までに研究報告，市販されている足底圧力計測装置の分類を示す．Fig.2.1
より足底の圧力を計測する装置は大別して 2 種類ある．センサ自体を床に設置し計測する「空間式設置計測法」12のタイプと靴などの履物自体がセンサで構成され被測定者の足に直接装着する「身体装着式計測法」13のタイプである．また，設置型，装着型の中でも，足底面の圧力分布を測定する「足底圧力分布」計測機器と足底にかかる床からの反力を計測す
る「床反力」計測機器に分別される．さらに，センサの種類や計測法，機能に応じて細分化される．
各計測器の長所，短所など特徴．及び，製品名とコストを次節に示す．

5

Scanned type

Plantarpressure
distribution

Mapped typeInstalled
type

Distortion gauge type

Reactionforce

Crystal piezo-electricity type

Plantarpressure

Ink coloring type
Plantarpressure
distribution

Scanned type
Distributed type

Equippedtype

All reactionforce
measurement

Reaction
force

Vertical component
Vertical & sharecomponent

Partial reaction
force measurement

Fig. 2.1

Plantar pressure measurement equipment classification

6

2.2.1 設置型
2.2.1.1 足底圧力分布計測型
歩行中の足部にかかる圧力分布を床面に設置し測定する機器にはマット型の歩行解析装置が主である．薄いセンサユニットを床面に設置し計測を行うのが特徴である．そのため，計測器を設置するための工事等は不要であり，また足や靴に対する装具（計測器）も不要のため歩容に対する影響は少なく物理的・心理的制約も受けにくいメリットが挙げられる．しかし，床面に設置し計測を行うため，少なくとも計測装置が敷設できる十分な空きスペースが必要である．また，マット型の歩行解析装置は，センシング可能部
分は約 4m しかないため歩行距離が限定され数歩しか測定ができない．以上のように，計測装置の設置の自由度は低いため簡便な計測は困難であると考えられる．
マット型の歩行解析装置は，すでに数社から数種類が販売されている．以下に，製品名，販売元，用途，使用，特徴を述べる．

2.2.1.1.1 走査型

ゲイトスキャン 4000/8000（ニッタ株式会社製）
開発過程における研究報告は嶌田，大和，数藤ら14,15,16,17,18によって多数報告されている．センサは非常に薄い特徴がある．しかし，センサ部は最大でも 3500[mm](cf. Table
2.1)なため，数歩の計測しか行えない．
圧力センサは 2 枚の絶縁体シートの内側にストライプ状に平行な電極パターンと感圧抵抗体が印刷してあり，2 枚のシートのストライプが直交するように張り合わせてある．そして，行電極，列電極を順次走査してマトリックス上の交点の抵抗値を計測し空間的な圧力分布を得ている．計測パラメーターには，「時間因子（重複歩時間，両足接地時間，１歩時間，遊脚時間），距離因子（重複歩幅，歩隔），歩速，歩調，足底圧
分布，床反力パターン」が挙げられており，同時かつリアルタイムに計測可能である．
センサシートの空間分解能は最小 5mm．センシングポイントは最大 73216 点あり，高密度な計測が可能である．用途としては，変型性膝関節症，股関節，椎間板ヘルニア
等の術前・術後の歩行解析，装具歩行，杖歩行の解析，各種病的歩行の解析などが挙げられている19．

Fig. 2.2

Fig. 2.2(a)Gait Scan
7

Sensor (for Gait Scan)

Table 2.1

Specification of Gait Scan system

Gait scan 4000
Product size

Gait scan 8000

Standard specification
780mm x 2680mm
Option specification
780mm x 3570mm
7mm (19mm of connector parts) in thickness

Sensor part Size

Standard specification
Option specification
0.15mm in thickness

Sensor part space-- resolution

7. 1mm x 7.1mm

5mm x 5mm

The number of
sensor partmeasurement points

Standard specification
74x62x6=27528 point
Option specification
74x62x8=36704 point

Standard specification
104x88x6=54912 point
Option specification
104x88x6=73216 point

Sensor part
Measurement range
Sampling frequency

520mmx2640mm
520mmx3520mm

20〜250 (Kpa)
100Hz (maximum)

60Hz (maximum)

Windows 95, 98

OS

GaitRite（CIR Systems, Inc.）
ニッタのゲイトスキャンとは異なり，長さ 4572mm，幅 902mm，厚さ 6.4mm のマット内に 2304 点のセンサを配置したマット型歩行解析装置である．計測可能パラメー
ターとして，立脚・遊脚時間，ステップ時間，歩行サイクル時間，総歩行時間，歩行速度，平均標準化速度，単脚支持期，両脚支持期などの時間因子と，重複歩幅，歩幅，
歩隔，ステップ長，ストライド幅，ステップ/下肢比，爪先イン/アウト角度，歩行距
離などの距離因子の測定も可能である．主な用途には変型性膝関節症，股関節，椎間板ヘルニア等の術前・術後の歩行解析，装具歩行，杖歩行の解析，各種病的歩行の解析とされている20,21．

Fig. 2.3

GaitRite82.2.1.1.2 写像型22,23,24,25,26,27,28
1971 年，土屋らが四角錐のゴムマットの頂点をガラス盤に接するように敷き，圧力を光の全反射を利用して頂点の潰れた面積から求める方法を報告している．これは，足底の接触部形状の変化に即した足圧分布を求めることが可能である．しかし，実際計測を行う際，潰れた四角錐の頂点の形状が非常に複雑で，数値解析に多くの時間と労力を費やすなどの難点がある．また，鉛直方向分力の計測は可能であるが，斜め方向の力が作用する場合は計測が困難であると考えられる．1976 年には Arcan らが光弾性による方法を最初に提案した．これは透明で平らな材料上に半円球のマットの頂点が接するように敷き，材料の光弾性現象を利用し圧力を円形状の等色線パターンから求める方法である．これも土屋らと同じく足底の接触部形状の変化に即した足圧分布を求めることが可能である．また，円形の等色線パターンの直径を求めるため数値化は比較的速く処理が行える利点がある．さらに，衝撃力などの力の測定にも有効であることを実験的に報告している．しかし，これも鉛直方向分力のみの測定だけで斜め方向に関する測定法は考慮されていない．1986 年に，中川らが同じく光弾性を用いた
足圧分布測定法を報告している．これは，鋼球をエポキシラバ板に等ピッチ直交格子の各交差点にあけた円孔の上に置き，光弾性現象を利用し圧力を円形状の等色線パターンから求める方法である．足底の接触部形状の変化に即した足圧分布を求めることが可能である．これらは前述した 2 つの方法と異なり，接触部に働く力の方向と大きさを同時に計測することができる．しかし，個人によって接地面積や体重が異なるためエポキシラバの光弾性感度，板厚，円孔の直径，鋼球の直径を測定の対象と目的に応じて変更する必要がある．

2.2.1.2 床反力（Force Plate, Force Platform）計測型
歩行中に床から足部にどのような力が加わっているかを計測するためには，床反力計（Force Plate, Force Platform）が一般的に用いられる29．市販されている床反力計はセンサや形状の違いから数多くの種類があり特性も様々である．床反力計には歪みゲージを用いる方法と水晶圧電素子のセンサを用いる方法がある．前者は複数のメーカから，
後者は 1 つのメーカから市販されている．一般的な形状は四角形であるが 40×60cm の小さなものから長さが 2m を超えるものまで大きさは様々である．床反力計が大きければ計測時に歩幅を拘束しないため被測定者への心理的負担が軽減されるが，固有振動，作用点の精度の点で問題がある30．床反力計の構造は平板の４隅に，３軸のセンサ（ロードセル）（荷重計）を取り付けたものである．そのため，平板の剛性が低いと共振周波数が低くなるため安定して計測が行えない．固有振動数は支柱の材質や形状，床反力計自体のプレートの重さに影響されるため，大型で重い床反力計になるほど固有振動数は低下
する．固有振動数はセンサの種類に依存し，歪みゲージ式のセンサでは 100Hz 程度，水晶圧電素子タイプのものでは 400Hz 程度である31．通常の歩行では，0〜50Hz ぐらいの9

測定周波数帯域が要求される．この場合，普通の歪ゲージ式ロードセルで十分である．
しかし，硬い踵の靴を履いた義足歩行の計測，走行などの速い動作の計測などでは，より高い測定周波数を必要とするため圧電素子式のロードセルが用いるのが好ましいとされる32．
床反力計の実際的利用において，配置の仕方が最も難しいとされる．多くの場合，片足ごとの床反力を測定できることが望ましい．特に，関節モーメントの計算においては
このことは必須条件となる．そのため，片足ごとの床反力を測定するために床反力計の配置方法には 2 つの方法がある．1 つは，数 10cm 四方の床反力計を進行方向に沿って直列に並べる方法がある．この場合，被測定者は左右の足で各床反力計を次々に踏んでいくことを要求されることになる．このことは，被測定者へ心理的影響を与え，歩幅にも物理的制約を加えることに繋がる． 2 つ目の方法は，長尺の床反力計を進行方向に対し並列に並べる方法である．この場合，被測定者の歩幅に対する制約はなくなるが，被測定者は左右の足で左右の床反力計を踏み分けることを要求され，歩隔に物理的制約を加えることになる．また，床反力計の踏み分けは心理的制約を加えることになりかねない．

Fig. 2.4

Force plate (Distortion gage type)Fig. 2.5

Force plate (Piezo-electricity type)10

2.2.1.2.1 歪みゲージ型
足が床に与える力を計測する方法として，古くは 1938 年の Elfman の力板をバネや梁で支え床反力をバネの伸びや梁のたわみなどから歪みゲージを用いて求める方法がある33．現在，一般的に用いられている床反力計は平板を 4 隅のロードセル，または柔軟な弾性要素の支柱で支えてある．被測定物により荷重が掛かると 4 隅に設置されたセンサの合力を計算し反力を求める仕組みとなっている．また，同時に荷重の位置も計算により計測できる．現在は，複数のメーカから市販されており大きさは様々である．

2.2.1.2.2 圧電素子型
水晶圧電式センサを使用した床反力計は，Kistler 社の 1 社のみから販売されている．水晶圧電式センサの特徴としてドリフトは微小であり，公表値では 1 秒間に 1g未満とされている．また，水晶圧電式センサは水晶の材料特性から安定した測定が可能であり直線性に優れヒステリシスがないとされている．
センサ自体が小型，堅牢，高感度であるため広い測定範囲を備えており，また高い
固有振動数を備えているため，硬い靴など高い周波数を要する歩行分析に最適である34．
2.2.2 装着型
身体装着型の計測装置にはインソール型センサが一般的である．設置型の計測装置と同
じく，歩行中に足部の圧力を計測する装置と床反力を計測する装置の 2 種類がある．前者には，導電ゴムを利用した圧力分布測定の計測装置，後者には，厚さ１mm の独立気泡性のゴムスポンジシートを上下から銅箔で挟みスポンジシートの形状の変化を容量の変化として銅箔に取り付けた歪みゲージから検出するものである．センサ部を足の前足部と踵部の二つに切り離すことにより，足関節モーメントの近似値を求めることも可能である3536．

2.2.2.1 足底圧力分布
身体装着式計測法で足底圧分布を計測する機器は，インソール型センサが一般的で，現在までに複数の製品が販売されている．インソール型の足底圧分布計測装置にはセンサの種類により 3 種類に分類できる．まず，インクで着色し発色の度合いで足底圧を計測するプレスケール，電極を行と列で格子状を作りその交点の抵抗値から計測する走査型の計測器，最後にインソール内に小型のセンサを分布した分布型の計測器に分類される．

11

2.2.2.1.1 インク着色型
プレスケールは，富士写真フイルムから販売されている，圧力特性が測定可能な
極薄発色層均一塗布フィルムである．
支持体が紙の A シートとポリエステルフィルムの C シートから構成されている．
A シートにはマイクロカプセルには無色染料が封入されており，圧力がかかるとこのマイクロカプセルが破壊され C シートに塗布された顕色剤と化学反応が起こり赤く発色する．加圧力の大きさに対応し，一定の強度以下のマイクロカプセル群が破壊される．この一定の圧力で破壊されるマイクロカプセル内の無色染料を一定にする
ことで，発色する色濃度が供給される無色染料の量に比例するため，色濃度から圧力の大きさが算出できる．
紙とポリエステルフィルムから出来ているため，鋏などで被測定者の足の形や大きさに合わせ自由にトリミングが可能である．しかし，材質が紙や染料などを用いているため紫外線や油，水に弱い欠点がある．また，1 度の使用しかできない．
プレスケールを用いた足底面圧の測定法の研究報告には有富37らが行っている．
黒田ら38が RA（慢性関節リウマチ）足の装具治療にプレスケールを用いた研究報告を行うなど臨床においても使用されている39,40,41．

Force
A filmMicrocapsule
Color developer
C filmFig. 2.6

Table 2.2

Accuracy

Prescal sectional view

Specification of Prescal

Two sheet type Monochrome sheet type
±10% or less(by densimeter measurement
at the time of 23℃ -65%RH)

Use
recommendation
temperature
Use
recommendation
humidity

20℃〜35℃

35%RH 〜 80%RH

12

2.2.2.1.2 走査型
導電ゴムを利用した圧力分布測定の計測器である．このセンサは 4 層のフィルムシートから構成されており厚さも 0.1mm と非常に薄く柔軟性がある．そのため，被測定者の足の形，サイズに合わせて鋏で自由にトリミングが可能である．センサの表面はポリエステルフィルム，内側には行と列方向に特殊インク（感圧抵抗性物質）と電極のシルバーペーストが格子状に印刷されている．行と列の交点に圧力が加わると圧力の量に応じて特殊インクの抵抗値が変化するので行と列の電極を時間的に走査することで計測する．しかし，本装置は圧力の校正が難しく，相対計測精度が15%程度であるなど欠点もある42．
本装置は 1 社から市販されている．

足圧力分布足底システム（F-Scan システム）（ニッタ株式会社製）
サンプリングは 10msec でリアルタイムで見ることが可能である．用途には，靴の適合評価，設計，スポーツやリハビリテーションの運動解析，床材の評価などとされている43,44,45．

Fig. 2.7

F-SCAN system

2.2.2.1.3 センサ分布型
センサ分布型の身体装着式の計測装置は，インソール内部に圧力センサが部分ごとに配置されている．臨床などで研究46されている以外でも複数の製品が販売されているが．センサの配置位置やセンサの数は千差万別である．また，非拘束で計測が行える無線式やデータロガー式の製品が多いのもこの種類の特徴である．しかし，

13

センサ部のインソールは一部の特注品を除けば，あらかじめ大きさや形が決められており，前述した 2.2.2.1.2 の走査型の製品のように被測定者の足に合わせてセンサ部の形状を変化させることは出来ない．

パロテックシステム
片足のインソールにセンサを 24 ヵ所，人間工学に基づき配置してある．そのため
足底面に掛かるほとんどの荷重を測定することが可能である．内蔵したセンサにはピエゾ素子を用いており，温度や湿度といった周囲の環境に影響を受けにくいため安定して測定を行うことができる．データの記録はロガー方式である．サンプリン
グレートは 250Hz で歩行解析の他にも様々なスポーツの分析にも使用が可能とされている．
インソールの大きさは 15.5cm〜32cm，5mm 間隔で 13 種用意されている．また，オリジナルパットの作成も可能である47．

medilogic FPMS システム
medilogic FPMS システムもインソールの中にセンサを分布させたタイプである．
これは，この種の中で最大の 64 点（片足）のセンサを配置してある．データの収集にはテレメトリーを採用しているため被測定者に動作，心理的制約を与えずリアル
タイムで計測が可能である．体の重心軌跡（COP）や圧中心を表示．また，各圧力センサの最大値．平均値，瞬間値をカラーグラフィックや 3 次元で表示．データの比較が可能なため，治療前後，治療途中の回復経過を比較して見ることが可能．
応用分野として整形外科，リハビリテーション，脳神経外科，神経科・神経内科，
スポーツ医学，労働医学とされている48．

GANGASGANGAS は片足に 16 個のセンサを埋め込んだ計測器である．センサには感圧抵抗体素子（FSR）を用いてある．データの収集には medilogic FPMS システムと同様にテレメトリー式を採用している．ゴニオメータやトレッドミルとの同期計測が可能．
応用分野として，整形外科，神経内科，脳神経外科，耳鼻科，眼科，スポーツ医学，
労働医学などとされている49．

14

Fig.2.8

Table 2.1

Parotec-System

Specification of Sensor distribution type

Parotec-System

medilogic FPMSGANGAS

23〜24cm
25〜26cm
27〜28cm-

0.25 N/cm2--

24 (or 16)

64

3262.5 N/cm2

0.5〜64 N/cm2-

10〜250Hz60-

Data Logger

Telemetry

Telemetry

15.5cm 〜 32.0 cm
Sensor part Size * They are 13 Sorts at 5mm Interval.
* Original Putt Can Also be Created.
A sensor -resolution
Sensor part
The number ofmeasurement
pointsSensor part
Measurement
range
Sampling
Frequency
Data collection
systemApplicable fieldA developing
agencyTime ofoperationOS-

Orthopedics, nerve internal
Orthopedics, rehabilitation,
medicine, cranial nerve
cranial nerve surgery, neurology
surgery, otolaryngology,
and nerve internal medicine,
ophthalmology, sports
sports medicine, labor medicine,
medicine, labor medicine, etc
otolaryngology--

Patomed

T&T Medilogic GmbH

T&T Medilogic GmbH

4 hours--

Windows 3.1 or 95

Windows 95 or subsequent ones

Windows 3.1 or 95

Notes" -" has no publication in data.

15

2.2.2.2 床反力
2.2.2.2.1 全反力計測型
2.2.2.2.1(a)鉛直方向のみ計測型
宮崎ら50,51,52はステンレス板に歪みゲージを貼り付けたセンサ部を靴底の中足骨部分と踵部分に取り付け，片足の床反力がこの二つのセンサのみに加わるようにして計測装置を試作している．また，FM 変調方式を用いて無線によりデータの収集を行っている．歩行障害の床反力データも提示されており臨床も視野に入れた計測器である．
この計測装置は，ステンレスの板の歪みを検出してそれを床反力として計測しているため，歩容に対する影響からステンレス板を大きくすることはできない．そのため，センサ部以外で靴底部分が床面と接触する可能性があり，結果，歩調が大き
く速歩になると床反力の誤差が大きくなることが報告がされている．
また宮崎らは足関節モーメントの算出も行っている．しかし，実際に足節モーメ
ントの算出については 3 次元動作計測システムなどを用いての比較検討はなされていない．

2.2.2.2.1(b)鉛直，せん断力計測型
現在までに，島津ら53の研究報告に見受けられる手法である．
島津らはセンサに歪みゲージを用い，靴の接地部分の構造を工夫することで角度計測を不要とし，3 分力を測定できる計装靴を報告している．しかし，靴の重さが片足800ｇあり歩容への影響が懸念される．この種類では，せん断力を計測するために機械的な装置を靴裏に取り付ける例が多い．そのため，計装靴の重量がかさむ傾向にあり歩容の乱れが懸念される．

2.2.2.2.2 部分計測推定型（推定法）
本研究による計測装置である．詳細は後述するのでここでは概略を述べる．計装靴にはサンダルを用い，センサを埋め込んだインソールを取り付けてある．インソール
内（中敷）には圧力センサ 6 個を長手方向に向かって配置しているため，足底圧力分布が計測できる．また，被測定者に応じてキャリブレーション（補正）を行うことにより 6 個の圧力センサから床反力も同時に計測できる．本計測装置はハードウェア自体に精度や機能を持たせるのではなく，ソフトウェアによる補正を行うことでハードウェアの精度・機能不足を補っている．そのため，ハードウェアは非常にコンパクトなシステムで構成され価格も従来の機器と比較して 1/10 程度で構成できるメリットがある．
また，センサの点数が少ないため制御用の足センサとしても利用が可能である54．

16

2.3

結言

本章では，まず現在までに研究報告，及び市販されている計測装置をセンサの種類，計
測目的ごとに分類した．次に，計測装置の種類ごとに特徴を述べ長短を明示した．
足裏の力を計測するための計測装置は，その計測目的，方法は様々であり多岐にわたる．
いずれの計測装置にも一長一短があり，ユーザーは計測装置の特徴を踏まえ計測目的に沿って機器を使い分ける必要がある．しかしながら，上記に挙げた市販品の計測機器は高価であり簡便に使用することは困難であるといえる．
次章では本章において述べたことを踏まえ，本研究目的に沿った足底圧力計測装置の概要を説明する．

17

第3章

3.1

足底圧計測装置の試作

緒言

前章では，これまでの足底圧力計測装置を分類し特徴を述べた．この章では，前章での分析機器の一長一短から 1)簡便に計測が可能であること，2)低コストで試作が可能なことを踏まえた足底圧計測装置を試作した．まず，本研究において試作した足底圧計測装置の特徴を述べる．次いで，センサの配置位置，構成部品の詳細について述べる．

3.2

特徴

本計測装置の大きさは，小型で連続した計測が可能な計装靴のタイプとした（Table 3.1）．
圧力の分布状態を把握することは有用な情報であるが，市販されている計測装置（計装靴）の計測箇所は 32〜1000 以上と非常に多い．そのため解析や制御のための情報量の増加を招き，煩雑化してしまい簡便に計測が行えない恐れがある．そこで，足底を部分毎に区切る
ことにより計測箇所を削減した．また，計装靴は重量が増すと歩容の乱れを招く恐れがあるため，超小型の圧力センサを用い計測装置自体の重量にも注意を払った．圧力センサは本計測装置に必要とされる鉛直方向（Z 軸方向）一軸の荷重のみの計測とした．これらの改善により従来の足底圧（床反力）計測装置に比べ，コスト，計測箇所，及び大きさは非常に優れ本目的に沿った形となった．
本装置はマジックテープで調整可能なサンダルとし，被測定者の足背の高さ，足の幅および足長に合わせて調節可能なものである．よって，個人の足の大きさや形による制約を最小限に押さえた．また，歩行中でもずれることなく最適な状態を維持することが可能である．
今回試作した足底圧計測装置の特徴を以下に箇条書きにて示す．
1) コストは市販品の約 1/5〜1/12
2) 計測箇所は片足 6 箇所（全 12 箇所）
3) 鉛直（Z 軸）方向一軸の荷重のみの計測
4) 計装靴のため連続した計測が可能
5) 足の大きさや形に制限されず装着可能

Table 3.1 Spec of Plantar
Pressure measurement device

Length [mm]Width [mm]Height [mm]Weight [mm]

300
120
130
300

(270)
(96)
(6)
(20)

※) The inside of ( ) is
an in sole part.

18

Fig. 3.1.a)

Plantar Pressure Measurement Device

Fig. 3.1.b)

Plantar Pressure Measurement Device

193.3 センサ配置位置
センサの配置位置は，踵部(Heel)，ショパール関節部（Chopart’s joint），第 1 中足骨頭付近(Metatarsals Ⅰ)，第 4 中足骨頭付近(Metatarsals Ⅳ)，母趾部(Thumb)，第 3 趾部付近(Toe)の 6 箇所とした．Fig.3.2 にセンサの配置図を示す．なお，配置位置の決定には以下の要素を踏まえ検討し決定した．
実際の試作にあたっては，後述する被測定者[J]の足を参考にした．
a)足底の軌跡
足底の床反力作用点の軌跡は，踵中央から足底の中央よりやや外側を通り，第 4，5 中足骨付近を経て内方へ進み，母趾球（第 1 中足骨頭付近）を通り母趾に抜けていく55．
b)体重負荷（足のアーチ）
体重負荷は一般的には踵，第 1 中足骨頭，第 5 中足骨頭を中心とした部分の 3 点に負荷が集中しているとされている．また，体重支持や動作時の力を緩和するために，足には①踵骨と第 1，2，3 中足骨を繋ぐ内側縦のアーチ（土踏まずを形成），②踵骨と第 4，5 中足骨を繋ぐ外側縦のアーチ，③第 1 中足骨と第 5 中足骨を結ぶ横のアーチの 3 つのアーチが構成されている．
c)足底圧分布の動的変化の測定56
足底圧分布の動的変化を測定することにより，
1， 床反力の詳細な解析が可能
2， 足の部分的な歩行時の働きがわかる
3， 微妙な体重支持（バランス）変化を客観的に評価できる
d)足趾の測定
足趾の機能として
1， 姿勢の保持
2， 歩行時の蹴りだし
3， 左右方向の動きへの敏捷な対応
4， 斜面や不整地への対応
5， 爪先立ちの重要な機能を備えるとともに，足趾の発達は下腿部や大腿部，腰等の筋肉も発達する傾向があり運動能力の向上に繋がると考えられている57．
e)センサの位置
Turu58ら佐藤59らが試作した，計測装置のセンサの配置例．

20

Metatarsals
Ⅳ

Chopart's
joint

Heel

Metatarsals
Ⅰ
Fig. 3.2

3.4

Toe

Thumb

Distribution of sensors

構成部品（インソール部）

今回，作成に際し使用した部品を以下に示す（サンダルは除く）．なお，全ての部品は市販されているものを用いて構成した．
・ 圧力センサ（PS-10KAM183，共和電業社製，日本）
・ プラスティック製の板（Pla-Plate 1.0mm，田宮株式会社製，日本）・ スポンジ製インソール 24.0〜27.0cm（サンペルカ インソール，木原産業株式会社，日本）
圧力センサは，スポンジ製のインソールとプラスチック板の間に挟むことで保護した．

21

Fig. 3.3

Plantar pressure sensor

22

第4章

床反力（鉛直方向分力）計測

4.1 緒言歩行時に床と足底との間に働く力は床反力と呼ばれ，一般的には床反力計が用いられる．
床反力計は最も広く普及の進んでいる歩行分析用機器の一つであり，床反力によるデータ
は患者の重症度判別や治療効果の判定を行う判別・判定型評価に適している．また，床反力データは直接的には運動の力学的側面を示すデータであるが，歩行の時間・距離因子，
及び重心の動きに集約された運動学的データを抽出することもでき，さらには筋張力推定などを行うためのモデル解析にも用いられる重要なデータである60．現在までに，様々な歩行障害における床反力パターンの有効性が示唆されている．
床反力を計測するには，歩行路中にフォースプレート（床反力計）を埋め込む．その上に，被測定者が乗ったときに加わる力を歪みゲージや，圧電素子によって電気的に検出される．しかし，このような従来の方法では連続計測は難しく装置全体が大掛かりになるた
め設置場所も限定される．また，1 枚のフォースプレートは高価であるため臨床的に使うには問題が多いとされている．以上の問題を解決するため，計装靴のような身体に装着して床反力を測定する機器もいくつか報告されている．
本研究において試作した足底圧計測装置は，後者の計装靴のタイプにあたり片足に 6 個の小型センサを踵部や中足骨部といった部分毎に配置・内蔵した装置である．そのため，センサ自体で全荷重を支えていないため通常の計測では，床反力ではなく踵部や母趾部といった各部の圧力分布が得られることになる．
そこで，本章ではまず，足底圧計測装置による床反力の同定方法述べる，次いで，床反力計を用い同定実験を行う．これは，足底圧計測装置の各々の圧力センサが担当する面積を推定する．最後に足底圧計測装置のセンサから得られた圧力分布値を基に床反力データ（鉛直方向分力）が求められるか否かを検討する．

23

4.2 鉛直方向分力同定方法
足底圧計測装置は小型センサを踵部や中足骨部など部分毎に配置・内蔵した装置である
ため各部分の圧力分布は測定できるがセンサ自体で床反力を測定することはできない．そこで，各々の圧力センサから担当する部分の面積を推定することで足底圧力計測装置が受ける鉛直方向分力を同定する(Fig 4.1)．以下に，パーソナルコンピュータへ取り込んだ各点の圧力を用いて，鉛直方向分力を求める方法を示す．鉛直方向分力( Y )は，次式のように各センサ部の圧力( X i )に圧力が加わる有効面積に相当する係数( Ai )を乗じたものの和であると考え
6

Y = ∑ Ai X i

(4.1)

i =1

と，表記できる．
式(4.1)内の係数( Ai )を重回帰分析法により求める．

A4X4
A1X1

A2 X 2

A6X6

A3 X 3A5 X 5

Fig.4.1

Image of active area24

4.3 実験
具体的に有効面積（偏回帰係数： Ai )を求めるための同定実験の実験方法を以下に記載す
る．

−実験手順−① 床反力計には，共和電業製（EFP-S-2KNSA12）を 1 枚用いた．被験者は足底圧計測装置を装着し，右足のみを床反力計に乗せる．左足は床上である．この時，体重の半分を床反力計と足底圧計測装置で計測するため，体の中心線が床反力計と床の境界上になるようにした（Fig. 4.2）．
② 被験者にはなるべく足位置を固定すること以外は特別な指示は与なかった．足底圧計
測装置の各圧力センサに変化を与えるため，姿勢を上下・前後・左右に変化してもらい床反力計の変化，及び足底圧計測装置の各圧力変化を計測した．姿勢の変化，計測
時間は被験者の任意とした．
③ 得られたデータを元に重回帰分析法を用いて有効面積の係数( Ai )を求めた．その際，床反力計からの鉛直方向分力[N]を従属変数（ Y ），足底圧計測装置の 6 個のセンサか
らの足底圧力値[kgf/cm2]を独立変数（ X 1 , LL , X 6 ）として用いた(Fig. 4.1)．なお，
重回帰分析には統計解析ソフト SPSS Ver.11.0 を用い分析した.
④ 被験者は，実験の目的および安全性について説明し，同意の得られた健常な成人男性
10 名であった．年齢は 24.7±5.56 歳，身長 170.1±6.72[cm]，体重 58.7±9.15[kg]，
足長 24.7±5.56 であった．

25

Plantar Pressure
Measurement Device

Force plate
Fig.4.2

Example of experiment scenery4.4 結果，及び考察
Table 4.1 に被験者 10 名[A]-[J]の身長，体重，年齢，足長，利き足を示す．左端より足長差の小さい順で表記する．なお，平均，標準偏差は以下の通りである．年齢 24.7±5.56
歳，身長 170.1±6.72[cm]，体重 58.7±9.15[kg]，足長 24.7±5.56．

Table 4.1 Parameter of subjects
Subject
Height[cm]Weight[kg]AgeFoot lengh[cm]
An able leg

A
160
52
22
24
Right

B
163
62
21
24
Right

C
163
46
24
24
Right

D
171
55
24
24.5
Right

E
168
50
40
24.5
Right

26

F
170
56
22
25
Right

G
175
65
21
26
Right

H
177
56
25
26
Right

I
173
75
24
26
Right

J
181
70
24
27.5
Right

4.4.1(a)鉛直方向分力同定結果
Table 4.2.1−4.2.10 に被験者[A-J]の足底圧計測装置と床反力計からの鉛直方向分力を用い，重回帰分析にて導出した偏回帰係数（有効面積の係数( Ai )）を示す．最大センサ数 6
個，全 63 通りの組み合わせである．左端より「踵部」，「第 1 中足骨頭部」，「第 4 中足骨頭部」，「ショパール関節部」，「母趾部」，「第 3 趾部」の偏回帰係数，精度の高さを示す「R」
値，「センサの数」の順で表記している．なお，この一覧は精度の良い「R」値の降順で表記した．
注）R 値・・・従属変数における観測値と予測値の間の相関係数．値の範囲は 0〜1．値が小さいときは従属変数と独立変数との間に線型の関係がないか，殆ど認められないことを意味
する．

Table 4.2.11 に被験者 10 名の組み合わせの平均を示す．なお，「R」値の降順で表記した．
Fig.4.3.1−4.3.10 に被験者 [A-J] の足底圧力の各部分ごとの面積比率を示す．
Fig.4.3.11 被験者 10 名 [A-J] の足底圧力の各部分ごとの面積比率の平均を示す．
Table 4.3 に被験者 [A-J] の足底圧力の各部分ごとの面積比率を示す．

Table 4.3 Plantar area rate of each subjects
Subject

Heel

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J

16.80812.08515.15612.10420.36215.89014.82218.20014.82817.876

Chopart's Metatarsals Metatarsals
joint
Ⅰ
Ⅳ

43.66334.75156.19245.76244.33444.22443.83225.53144.77442.220

5.407
7.112
9.002
6.791
21.192
6.204
3.997
8.142
19.307
5.534

27

8.055
0.858
11.42314.113
3.911
17.5679.845
21.40714.712
13.616

Thumb

7.623
7.166
4.208
8.007
6.212
7.162
1.584
8.615
2.000
9.319

Toe

18.44538.0294.019
13.2233.989
8.954
25.91918.1054.379
11.435

4.4.1(b)鉛直方向分力同定結果考察
Table 4.1 より被験者の足長は 24.0〜27.5cm と 3.5cm の差があり，また足底圧計測装置
は被験者 [J] の足長に合わせ試作したが他の被験者でも計測が可能であり，6 箇所全てのセンサに偏回帰係数を求めることが出来た．このことから，足底圧計測装置単体での測定に際し，被測定者の足長に左右されることなく計測が可能であると考えられる．
Table 4.2.1−4.2.10 より，全ての被験者のセンサの組み合わせにおいて上位に踵部が占める傾向にあった．これは，矢状面内において踝より前方にある 4 つのセンサに対して後方のセンサは踵部 l のセンサしかない．そのため荷重が後方へ移動した際，唯一圧力を検出できるセンサとなっている．比較的足長が短い被験者の中で踵部よりショパール部が上位を占める傾向も見られた．これは，測定に際し足底圧計測装置に対する足の位置を爪先中心として合わせたため，被験者の踵が足底圧計測装置のショパールから踵にかけて位置したためと，さらに前述した理由から得られた結果だと考えられる．
Table 4.2.2，4.2.4，4.2.6，4.2.7，4.2.9，4.2.10（被験者[B，D，F，G，I，J]）においては，踵部を除くセンサ数 5 個の組み合わせより踵部を含むセンサ数 2 個の組み合わせの方が良い精度結果が得られた．前述した内容を含め，以上のことから踵部のセンサは足底の圧力計測において必要なセンサと考えられる．
Table 4.2.11 より，センサ数が多いほど精度が高い結果が得られた．これは，センサの数が増加することによりさらに詳細に有効面積の推定が可能であることを示唆しているものと考えられる．また，上位 8 通りまでは被験者個別の組合せで上位 10 通り以内に入る組み
合わせである．その中に，センサ数が 4 個の組合せが 3 通り含まれていた．主に踵部，ショパール部，中足骨部，足趾部（もしくは，足趾部の代替に中足部が 2 箇所）の組み合わせである．このことから，組み合わせ次第では，最適な 4 箇所で鉛直方向分力の計測が可能であると考えられる．
Fig.4.3.11 より，踵部の面積比の平均は 28.751±2.618，ショパール部の面積比の平均は77.324±7.894，MP 部の面積比の平均は 16.852±5.973，外側部の面積比の平均は 21.001±6.164，母趾部の面積比の平均は 11.254±2.700，小指部の面積比の平均は 26.636±10.939
であった．
特に踵，母趾の標準偏差は 2.7 以下と非常に小さく，踵，母趾においては被験者の面積比率は非常に一致していた．踵部は荷重の係り易い部分であり，また前述したように必要な部分であるため被験者間でばらつきが少なかったものと考えられる．
Marquardt によると，踵部では体重の 20%，第 1 中足骨から母趾にかけては 17%，第 5中足骨部付近では 13%の負荷がかかるとされている．また，他説では足部にかかる力を 12に分け，その内 6 は踵，第 1 中足骨頭では 2，第 2，3，4，5 中足骨頭では 1 つずつである

28

とされる61．以上の先行研究と比較すると，足部各部の面積比は適切な値が導出できたものと考えられる．
Fig.4.3.1−4.3.10 より，被験者の身長，体重，足長，利き足などからは特徴は見出せなかった．
しかし，被験者間での割合には踵よりショパール，MP より外側，母趾より小指の割合が高い傾向が見られた．

4.4.2(a) 鉛直方向分力計測結果
Fig.4.4.1(a)−4.4.10(f)に足底圧計測装置の圧力センサに各々の偏回帰係数を付与した足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．
なお，センサの組み合わせには被験者ごとに組合せで最も「R」値が高かった組み合わせを用いたグラフである．横軸に時間 [msec] ，縦軸に反力 [N] を表している．
Fig.4.4.1(a)−4.4.1(f)に被験者 [A] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.1：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.1：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.1：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.1：No. 10）
センサ数 2 個（Table 4.2.1：No. 31）である．
Fig.4.4.2(a)−4.4.2(f)に被験者 [B] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.2：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.2：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.2：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.2：No. 9）
センサ数 2 個（Table 4.2.2：No. 23）である．
Fig.4.4.3(a)−4.4.3(f)に被験者 [C] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.3：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.3：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.3：No. 5），センサ数 3 個（Table 4.2.3：No. 12）
センサ数 2 個（Table 4.2.3：No. 19）である．
Fig.4.4.4(a)−4.4.4(f)に被験者 [D] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.4：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.4：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.4：No. 5），センサ数 3 個（Table 4.2.4：No. 10）
センサ数 2 個（Table 4.2.4：No. 20）である．
Fig.4.4.5(a)−4.4.5(f)に被験者 [E] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力

29

の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.5：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.5：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.5：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.5：No. 8）
センサ数 2 個（Table 4.2.5：No. 22）である．
Fig.4.4.6(a)−4.4.6(f)に被験者 [F] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.6：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.6：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.6：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.6：No. 11）
センサ数 2 個（Table 4.2.6：No. 22）である．
Fig.4.4.7(a)−4.4.7(f)に被験者 [G] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.7：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.7：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.7：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.7：No. 11）
センサ数 2 個（Table 4.2.7：No. 23）である．
Fig.4.4.8(a)−4.4.8(f)に被験者 [H] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.8：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.8：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.8：No. 5），センサ数 3 個（Table 4.2.8：No. 11）
センサ数 2 個（Table 4.2.8：No. 28）である．
Fig.4.4.9(a)−4.4.9(f)に被験者 [I] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.9：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.9：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.9：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.9：No. 8）
センサ数 2 個（Table 4.2.9：No. 22）である．
Fig.4.4.10(a)−4.4.10(f)に被験者 [J] の足底圧計測装置による反力と，床反力計による反力の計測結果を示す．上段より，センサ数 6 個（Table 4.2.10：No. 1），センサ数 5 個（Table
4.2.10：No. 2），センサ数 4 個（Table 4.2.10：No. 4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.
14）センサ数 2 個（Table 4.2.10：No. 23）である．

4.4.2(b) 鉛直方向分力計測結果考察
Fig.4.4.1(a)−4.4.10(f)より，計測時間や，姿勢の変化は個人の任意としたが，いずれも
床反力計とかなり一致した波形が得られた．また，全ての被験者においてセンサ数 4 個以
上ではかなり一致した波形が得られた．特に，被験者 [J] の計測結果は顕著に現れている．
前項で述べたように，被測定者間の足長の差異に関わらずセンサ数 4 個までであればかな
り高い割合で精度の良い計測が可能であると考えられる．

30

0 点付近ではいずれの被験者でも，誤差が生じた．これは，足底圧計測装置で計測した結果に有効面積を乗じて床反力を算出しているため，足底圧計測装置の僅かな値が増幅され，顕著な誤差として現れたものと考えられる．

4.5

結言

床反力計を用いて，足底圧計測装置の鉛直方向分力を求めるための同定実験を行った．
結果，重回帰分析法を用いることで足底圧計測装置の各センサが担当する面積を求めることが出来た．また，足長が異なる被験者でも各センサが担当する面積を推定することが可能であり，被測定者の足長による制約を減らすことが出来た．推定した面積は先行研究と比較してもかなり一致した良好な結果が得られた．
センサの組み合わせでは最適な 4 ヵ所を用いることで鉛直方向分力の計測は十分に行えることを明らかにした．しかし，今回足長の最低は 24.0cm でありそれ以下の計測はされていない．よって，足長 24.0cm 以下で使用する場合には留意が必要である．

31

第 5 章 関節モーメント

5.1

緒論

関節モーメントとは，関節周りの角度変化に関与する全ての筋張力（筋の力）の，関節軸周りのモーメントの総和と定義される62．また，ある関節の遠位と近位をまたがって加わる力（節間力）の大部分は筋張力であるが，そのほかに靭帯や関節包などの発生する受動的張力なども含まれる．節間力が関節中心周りに発生するモーメントの（符号付）総和のことを関節モーメントという63．
従来，関節モーメントの計測にはサイベックスなどの筋力計測装置を用いた最大発揮筋
トルク計測が主流であった．そのため，歩行中や椅子からの立ち上がり動作などに発揮される筋トルクの計測は不可能であった64．
現在では，3 次元動作計測システムと床反力計を用い計算することにより関節モーメントを算出している．近年，関節モーメントは筋活動状態を反映していることに着目し，筋電位計測の 1 つとして用いられ歩行分析の上で有用な情報とされている．
しかしながら，関節モーメントを求めるためには，3 次元動作計測システムや床反力計といった大型の機器が必要であり，またそれらを設置する空間も必要となってくる．さらに，
3 次元動作計測システムは空間位置を計測する装置であるため床反力計の座標系を一致させる必要がある．床反力計との座標のずれは致命的な誤差を生じさせる．座標系にずれがある場合，計測対象であるモーメントアームは数 cm 程度の長さであるため深刻な誤差となる．以上のように，従来の機器を用いて関節モーメントを計測する場合，簡便に関節モーメントを計測するのは困難であり，座標系のずれが計測結果に大きき影響してくる恐れがある65．
本研究において試作した足底圧計測装置は，圧力センサを分布させ配置させてあるため
足関節位置からセンサまでの距離は既知である．また，鉛直方向分力はせん断方向分力などと比較して大きい事から，足底圧計測装置単体による足関節モーメントの推定を試みた．
本章ではまず，関節モーメントについて述べる．次いで，足底圧計測装置による足関節
モーメントの推定方法述べる．第 4 章にて求めた各々の圧力センサが担当する面積を用いて足底圧計測装置から足関節モーメントを推定する．さらに同実験にて 3 次元動作計測シ
ステムと床反力計を用いて求めた足関節モーメントと比較検討を行う．最後に足底圧計測装置から足関節モーメントの推定が可能か否かを検討する．

32

5.2

関節モーメントの概要

関節モーメントは，関節周りの角度変化に関与する全ての筋張力の，関節軸周りのモーメントの総和であるため表面筋電図にほぼ対応していると言われる．厳密に言えば，筋電図は筋の収縮要素に対応しているが，関節モーメントは1， 筋の収縮要素が活動してからモーメント発生まで時間がかかる
2， 筋電図は必ずしも筋群全体を代表しない
3， 関節角度によりレバーアーム長が変化する
4， 筋の収縮速度によって筋電位と収縮力の関係が変化するなどの影響で必ずしも一対一ではない66．
さらに，関節モーメントの短所として拮抗筋が同時収縮を起こし同じ張力であった場合，
筋張力自体が 0 なのか，それとも拮抗筋によって見かけ上が 0 なのかの判別ができない．
また，共同筋のうちの個々の筋力の発生するモーメントを判別できない．
例として，底屈方向への足関節モーメントには，単関節筋のヒラメ筋と二関節筋の腓腹筋の筋力が寄与するが，単関節筋と二関節筋の区別はつけられない．また，節間力には筋力の他に靭帯や関節包などの関節の周囲の受動的な組織が発生している力も含まれることも考慮しなければならない67．
しかしながら，関節モーメントは筋電位計測と比較して力学量[Nm]として計測できる利点がある．これは，効率的な歩行リハビリテーションを目指すための定量的な指標となる．

5.3

足関節モーメントについて

健常者では足背屈モーメントは円滑な接地と接地後の安定した制動と体支持の補助的な役割を果たす．足底屈モーメントは駆動（推進）期に身体を前方に蹴り出す働きを持ち，底屈モーメントが大きくなるにつれ身体が前方へより大きく蹴り出され，歩行スピードが速くなるとされている68．また，高齢者では，踵接地期における足関節の底屈角の減少，蹴り出し時における足関節の底屈角可動域の減少などが挙げられる．そのため，健常者と比較して，歩幅，歩行スピードが減少する69．上記のように，足関節，及び足関節モーメント
は歩行機能において重要な関節に位置づけられている．

5.4

足関節モーメント推定方法

関節モーメントの計測には 3 次元動作計測システムと床反力計を組み合わせて計測し算出する手法が一般的に用いられている．算出には Fig.5.1 に示すようなプロセスを経て計算される．しかし足底圧計測装置は，圧力センサで鉛直方向のみの分力しか計測できないた33

め，従来の計算式では足関節モーメントの推定は出来ない．また，なるべく簡便に関節モーメントを推定すること目的とするため，従来の算出方法を簡略化した数式を用いて足関節モーメントを推定する．
まず，従来の 3 次元動作計測システムと床反力計からのデータを基に足関節モーメントを計測する手法を示す．次に，足底圧計測装置から足関節モーメントを推定する方法を示す．

Reaction force

Joint position

Body parameter

Angle
Angle
acceleration
Acceleration

Joint moment
Fig. 5.1

Joint moment calculation process※）臨床歩行分析研究会 編：関節モーメントによる歩行分析，(1997)，17，医師薬出版 掲
載図を抜粋 一部変更

34

5.4.1 足関節モーメント推定方法（3 次元動作計測システムと床反力計からの算出方法）
Fig.5.2 に立脚期に足部にかかる力の矢状面内での様子を示す．
各記号は以下のとおり．

Nx：床反力の前後方向成分

Ny：床反力の鉛直方向成分(xN , yN )( x Am , y Am )：外力座標
：足部質点座標(xA , y A)

：足関節座標ϑ：足関節角度

m

：足部質量

θ

( xN − x A )( x Am − x A )MA( xA , y A )( y A − y Am )( yA − yN )( x Am , y Am )mx &x&

IAm y &y&( xN , y N )gFig. 5.2

Ny

Force balance in the foot at stance phase35

Nx足関節周りのモーメント（ M A ）は

M A = Iθ&& + m x &x&( y A − y Am ) + m y ( &y& + g )( x Am − x A )− N x ( y A − yN ) − N y (xN − xA )(4.1)

と，表記できる．

5.4.2 足関節モーメント推定方法（足底圧計測装置単体からの算出方法）
5.4.1 で示したように従来は，足関節モーメント導出のため複雑な計算を行ってきた．こ
こでは本研究の命題である「簡易」に求めるために以下の数式を用いて足関節モーメントの推定を行う．まず，足底圧計測装置は圧力センサのみを鉛直方向に向けて配置しているため，計測装置本体では床反力前後方向分力（ N x ），及び足関節角度の（ ϑ ）の計測は不可能である．よって，ここでは 4.1 式の第 1 項（ Iθ&& ），および第 4 項（ N x ( y A − y N ) ）は省略する．また，第 2 項（ m x &x&( y A − y Am ) ），および第 3 項（ m y ( &y& + g )( x Am − x A ) ）は第5 項（ N y ( x N − x A ) ）の鉛直方向分力に比べ十分小さいと考えられ無視する．
よって，

M A ≅ N y (xN − xA )

(4.2)

となる．
次に，足底圧計測装置は圧力センサを x 方向に向かって 6 個配置しているので，床反力鉛
直方向分力（ N y ）は 6 分割される．
よって，簡略化された立脚期に足部にかかる力の矢状面内は Fig.5.2 に示すようになる．

36

各部の記号は以下の通り．

A1 X 1 ， Ai X i：各センサにかかる床反力の鉛直方向成分( x1 , y1 ), ( xi , y i )：外力座標(xA , y A)

：足関節座標MA( xA , yA )( x1 , y1 )( xi , yi )Ai X i

A1 X 1( x1 − x A )Fig. 5.3( xi − x A )Force balance in the foot at stance phase

前章で得られた各センサの偏回帰係数（有効面積： A ）を用いれば，床からの半力（ N y ）は Fig. 5.3 のように各センサの位置に加えられる鉛直方向分力( Ai X i )の合力であると見なせる．各センサの足関節に対する位置は既知であるので，足関節周りのモーメント( M A )は慣性力を無視すれば，

37

6M A ≅ ∑ Ai X i ( xi − x A )

（4.3）

i =1

となる．
なお，足関節位置から各センサまでの相対位置（ ( x1 − x A ),LL , ( xi − x A ) ）はセンサの取付け位置から定数として決定する．

5.5

実験

実験方法
以下に，実験により足底圧計測装置からパーソナルコンピュータへ取り込んだ各点の圧力を用いて，足関節モーメント( M A )を求めるための実験方法を以下に記載する．

−実験手順−① 被験者に足底圧計測装置を装着してもらい，踝（原点）の位置を決定し各センサとの距離を決定する．実験前後で原点位置の確認を行い原点の位置にずれがないことを確認する．
② 足底圧計測装置によって得られたデータを比較検証するため，3 次元動作計測シス
テムと床反力計を設置する．約 7m の歩行路中に床反力計 1 枚（60mm×90mm）を敷設し，その周囲に 3 次元動作計測システムを設置する（Fig.5.4）．
③ 3 次元動作計測システムには Quick MAG Ⅳ（応用計測研究所）を，床反力計には共和電業製（EFP-S-2KNSA12）を 1 枚用いる．被験者は，足底圧計測装置を装着した状態で歩行をしてもらう．
④ 自由歩行においては，被験者にはなるべく自然な歩行を行うよう心がけてもらうた
め歩行中に一度だけ右足が必ず床反力計に乗る指示だけを与える．規制・負荷歩行においては自由歩行と同じように歩行中に一度だけ右足が必ず床反力計に乗る指示だけを与え，各歩行に対してさらに特別な指示を与える．全ての歩行において出来るだけ自然な歩行ができるまで歩行練習を繰り返した後，実験を行う．
⑤ 前章において重回帰分析で求めた有効面積の係数( Ai )と，①において決定した踝から各センサまでの距離，計測により得られた圧力値を式(4.3)に代入し足関節モーメ
ントを求めた．

38

⑥ 被験者は，実験の目的および安全性について説明し，同意の得られた年齢 23 歳，
身長 180[cm]，体重 70[kg]の健常な成人男性 1 名であった．

3-dimensional operation
analysis system(Quick MAG Ⅳ )Force plate
Fig.5.4

Example of experiment scenery

39

5.6

実験結果，および考察

以下に，各歩行時における実験結果，および考察を示す．
各グラフの横軸に時間 [msec] ，縦軸に 1/10 の反力 [1/10 N] ，モーメント [Nm] を表している．なお，Quick MAG Ⅳと床反力計からの足関節モーメント算出には床反力鉛直方
向分力の他に，足底圧計測装置では無視した床反力前後分力，足部質量，慣性モーメント，
加速度，角加速度，重力を与え算出しており，より正確な値を推定してある．

5.6.1 足底圧計測装置による
自由歩行時足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.1(a)-5.5.3(e) に自由歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モーメント，
床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．各々の上段 Fig. 5.5.1(a)，5.5.2(a)，5.5.3(a) よりセンサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5 個（Table 4.2.10：No.2），
センサ数 4 個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ
数 2 個（Table 4.2.10：No.23）である．
(b)考察
踵接地時に底屈モーメント（負のモーメント）を発生し，その後足底接地を境に背屈モーメントを発生し踵離地でピークを迎える．これは先行研究と一致した波形であった．また，床反力も 2 峰性の波形を描くなど特徴ある波形を描くことが出来た．
足底圧計測装置による自由歩行時の床反力波形は，センサ数 4 個までは床反力計に一致した波形が得られた．また，センサ数 4 個までであれば足関節モーメントも，Quick
MAG Ⅳと床反力計との計算結果に近い波形が得られた．しかし，センサ数が 3 個以下になると精度は著しく低下した．これは，足底圧計測装置による床反力を導出のためのパラメータ数が少なくなったため各センサの有効面積の精度が落ちたためと考えられる．ここで示した図すべてにおいて，接床直後に差異が見られた．Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果では，足関節底屈モーメントは計測されていないが足底圧計測装置では底屈モーメントを計測した．この理由は，以下の事が考えられる．
① 足底圧計測装置に起因する誤差② Quick MAG Ⅳと床反力計の座標系の誤差③ マーカ取り付け位置による誤差①足底圧計測装置に起因する誤差
通常，1 歩行周期が 1000[msec]程度であれば，足関節モーメントは踵接地から足底接地までは底屈モーメントが発生し，踵離地から足先離地まで背屈モーメントが40発生するとされている．これより遅い歩行になると，接床が足底接地に近くなり底屈モーメントが消失するとされている．今回の実験の自由歩行では十分な歩行距離がとれなかったため前述した例と比較して，1 歩行周期に 1200[msec]を要す遅い歩行であった．そのため，接床が足底接地に近い状態であったと考えられ，床反力のベクトルは足関節上，若しくは足関節より前方上を通ったと考えられる．よって，
床反力計と Quick MAG Ⅳの計算結果からは足関節モーメントが計測できなかったものと考えられる．
また，足底圧計測装置は足関節を挟み，前部に 5 つのセンサに対して，後部には 1つのセンサ配置となっている．つまり，背屈モーメント時は，細分化され配置された前方の 5 つのセンサが相互に代償し補完することになる．よって，精度の高い計測が可能であり，計算結果に近似した波形となったと考えられる．しかし，後部は 1つのセンサで計測しているため，周囲のセンサの代償，及び補完が得られない支配的な存在となる．よって，踵接地時は周囲の複数のセンサによる補完が得られず，
踵部 1 つのセンサで底屈モーメントが決定したためだと考えられる．
②Quick MAG Ⅳにと床反力計の座標系の誤差5.1 でも述べたが，3 次元動作計測システムは空間位置を計測する装置であるため
床反力計の座標系を一致させる必要があり，床反力計との座標のずれは致命的な誤差を生じさせる．座標系にずれがある場合，計測対象であるモーメントアームは数cm 程度の長さであるため誤差に繋がったと考えられる．実際，足底圧計測装置のセンサの足関節からの相対距離のパラメータを変化させた場合，Quick MAG Ⅳにと床反力計の計算結果に非常に近い波形を得ることが出来たことから，座標系の誤差による影響も考えられる，③マーカ取り付け位置による誤差
マーカの取り付け位置と解剖学的関節中心が一致しなかったため誤差が生じたものと考えられる．

5.6.2 足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（すり足歩行）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.4(a)-5.5.6(e) にすり足での歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モー
メント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．各々の上段 Fig. 5.5.4(a)，5.5.5(a)，5.5.6(a) よりセンサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：

41

No.2），センサ数 4 個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），
センサ数 2 個（Table 4.2.10：No.23）である．
(b)考察
床面を擦るような歩行であるため，自由歩行のような起伏に富まない波形が得られた．具体的には，床反力では踵接地，足先離地における力は少なく全体的に台形の波形を描き，関節モーメントでは踵接地時の底屈モーメントの発生が認められず，その後緩やかに背屈モーメントへ移行する特徴ある波形であった．
足底圧計測装置によるすり足歩行時の床反力波形は，Fig.5.5.4(a)−5.5.4(c)までは床
反力計に一致した波形が得られた．また，同じく足関節モーメントも，Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果に近い波形が得られた．この理由として次のことが考えられる．足底圧計測装置はサンダルの厚みがあるため，実際の床反力より床からは数十 mm
高い位置にある．そのため，すり足など遊脚期から踵接地にかけて足関節の背屈が少なく接床した場合，自由歩行などと比較して接床した瞬間の接地面積は大きくなる．
接地面積が大きくなると床反力計による床反力作用点はより前方（進行方向）になり，
足底圧計測装置のセンサ位置とのずれが少なくなるため，自由歩行時に比べかなり高い精度で一致したものと考えられる．
しかし，Fig.5.5.4(a)-5.5.4(c)を除くその他の図では精度は著しく低下した．
理由としては以下の事が考えられる．
① センサ数の減少による有効面積の精度の低下② せん断力による影響①センサ数の減少による有効面積の精度の低下
前述した自由歩行と同じくセンサ数が低下すると有効面積の精度が低下し波形に差が生じたと考えられる．
② せん断力による影響
自由歩行と異なり，床面を擦るような歩行であったため足関節モーメント量に鉛
直方向の影響だけでなくせん断力の影響が大きく関与したものと考えられる．

5.6.3 足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（小刻み歩行）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.7(a)-5.5.7(e) に小刻みでの歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モー
メント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.7(a) よりセ42

ンサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4 個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table
4.2.10：No.23）である．
(b)考察
通常の歩行より歩幅を小さくした歩行を行ったため，1 歩行周期が非常に短い波形を描くことが出来た．
足底圧計測装置による小刻みでの歩行時の床反力波形は，センサ数 4 個までは床反力計に一致した波形が得られた．しかし，足関節モーメントは Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果より低い波形となった．センサ数が変化してもこの状態は殆ど同じ傾向にあるため，センサ数による影響よりはせん断力による影響だと考えられる．これは，前述したが接床時に足部前方（足趾，中足骨付近）でブレーキをかけるような歩容であったことによる影響を受けたと考えられる．

5.6.4 足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（大股歩行）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.8(a)-5.5.8(e) に大股での歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モーメ
ント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：応用
計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.8(a) よりセン
サ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4 個（Table
4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table 4.2.10：
No.23）である．
(b)考察
床反力，足関節モーメントともに一致した波形を描くことが出来た．
足底圧計測装置による大股による歩行時の床反力波形は，センサ数 4 個までは床反力計に一致した波形が得られた．また，センサ数 4 個までであれば足関節モーメントも，
Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果に近い波形が得られた．しかし，センサ数が 3個以下になると精度は著しく低下した．これは，自由歩行時と同じ現象であること，
すり足歩行のようにせん断方向の力は考えにくいことから，誤差の原因は自由歩行時の原因と同じだと考えられる．

43

5.6.5 足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（後ろ向き歩行）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.9(a)-5.5.9(e) に後ろ向きでの歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モーメント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：
応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.9(a) より
センサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table
4.2.10：No.23）である．
(b)考察
床反力，足関節モーメントともに一致した波形を描くことが出来た．
足底圧計測装置による後ろ向きによる歩行時の床反力波形は，センサ数 4 個までは床反力計に一致した波形が得られた．また，センサ数 4 個までであれば足関節モーメン
トも，Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果に近い波形が得られた．しかし，センサ数が 3 個以下になると精度は著しく低下した．これは，自由歩行時と同じ現象である
こと，すり足歩行のようにせん断方向の力は考えにくいことから，誤差の原因は自由歩行時の原因と同じだと考えられる．

5.6.6 足底圧計測装置による規制・負荷歩行時（ぶん回し歩行）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.10(a)-5.5.10(e) にぶん回し歩行の足底圧計測装置による反力と足関節モー
メント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.10(a) より
センサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table
4.2.10：No.23）である．
(b)考察
床反力，足関節モーメントともに一致した波形を描くことが出来た．しかし，誤差も大きかった．センサ数 4 個までのグラフであればセンサの数に限らず波形の形は一致していた．センサ数が 3 個以下になると精度は著しく低下した．これは，自由歩行時と同じ現象であること，すり足歩行のようにせん断方向の力は考えにくいことから，誤差の原因は自由歩行時の原因と同じだと考えられる．

44

5.6.7 足底圧計測装置による
階段昇降時（上り）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.11(a)-5.5.11(e) に階段の昇降（上り）の足底圧計測装置による反力と足関節モーメント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：
応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.11(a) セ
ンサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4 個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table
4.2.10：No.23）である．
(b)考察
床反力，足関節モーメントともに一致した波形を描くことが出来た．
一部においては先行研究と一致した波形を描いた．足底圧計測装置による階段昇降の
床反力波形は，センサ数 4 個までは床反力計に一致した波形が得られた．また，セン
サ数 4 個までであれば足関節モーメントも，Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果に近い波形が得られた．しかし，センサ数が 3 個以下になると精度は著しく低下した．
これは，自由歩行時と同じ現象であること，すり足歩行のようにせん断方向の力は考
えにくいことから，誤差の原因は自由歩行時の原因と同じだと考えられる．

5.6.8 足底圧計測装置による
階段昇降時（下り）足関節モーメントの推定(a)結果
Fig. 5.5.12(a)-5.5.12(e) に階段昇降（下り）の足底圧計測装置による反力と足関節モーメント，床反力計による反力と 3 次元動作計測システム（以下，Quick MAG Ⅳ：
応用計測研究所）による足関節モーメントの計測結果を示す．上段 Fig. 5.5.12(a) セ
ンサ数 6 個（Table 4.2.10：No.1），センサ数 5（Table 4.2.10：No.2），センサ数 4 個（Table 4.2.10：No.4），センサ数 3 個（Table 4.2.10：No.14），センサ数 2 個（Table
4.2.10：No.23）である．
(b)考察
床反力，足関節モーメントともに一致した波形を描くことが出来た．
は先行研究と一致した波形を描いた．足底圧計測装置による階段降段の床反力波形は，
床反力計の波形よりはるかに下回っていた．また，足関節モーメントも，Quick MAG Ⅳと床反力計との計算結果よりはるかに下回った結果であった．

45

最後に本研究で用いた 3 次元動作計測システムの精度を Table 5.1 に示す．

Table 5.1 Distance accuracy of 3-dimensional measurement system
Product name

True value Direction

Quick MAG[OKK INC]

Z
X
Y(1993)

899.9

Average Standard
Ave.Abs. Max Err+ Max Errvalue
deviation
899.2
0.94
0.95
1.66
-3.47
897.8
1.55
2.25
2.48
-5.68
900.4
2.26
1.67
8.90
-3.18
2.8
3.2
9.5
-4.6

※） A numerical unit is mmmm
Ave.Abs. ：The average of an absolute value with error
Max Err+ ：Maximum value −True value
Max Err- ：Minimum value −True value
Z is Upper and lower sides, X is Advance, Y is Right and left
(1993) is the error of the vertical direction by the result of 1993.
※）臨床歩行分析研究会

編：関節モーメントによる歩行分析，医師薬出版，1997 ，p201

掲載表を抜粋 一部変更

5.7 結言足底圧計測装置単体を用いて，様々な歩行パターンの時の床反力，足関節モーメントの計測を行い，従来用いられてきた機器と比較検討した．
足底圧計測装置のセンサ数は，多いほど従来の機器の計測結果と一致した．また，センサの配置位置次第ではセンサの数は 4 個からでもかなり高い精度で計測が可能であることを確認した．自由歩行や，すり足での歩行ではかなり高い割合で波形が一致したが，階段の昇降では波形は一致していたが誤差が大きく検討の余地を残した．これらは，センサの配置位置，もしくは偏回帰係数の値を変えることで改善されるものと考える．
従来の計測装置・方法と足底圧計測装置単体，双方において，全く異なる手法で足関節モーメントの計測を行ったがどちらも先行研究に一致した波形を描くことが出来た．また，先行研究の例のない歩行パターンでも双方の波形はかなり一致したことから，計測結果自体に間違いは少ないと思われる，
誤差の要因は，足底圧計測装置，3 次元動作計測システム，マーカの取り付け位置，せん
断力による影響など様々な要因が考えられる．今回は，足底圧計測装置から足関節モーメ
ントを計測することが可能か否かのみを検討したため前述した誤差要因を事前に考慮しなかった．今後，この誤差要因を限定する検定作業を必要とするものと考えられる．

46

第６章

6.1

結論

緒論

ここでは，5 章までの一連の研究内容について全体を通して整理統括する．まず，第 1 章
から第 5 章までの研究内容概略を示す．次に足底圧計測装置の有用性について検討し，最後に今後の課題，及び結論を述べる．

6.2 研究成果概略
第 1 章では，まずヒトの歩行機能の重要性，及びそれを維持するためのリハビリテーシ
ョンの重要性を示唆した．次に，リハビリテーションにおける運動分析の役割を示し現在行われている手法，機器について問題点を挙げた．
第 2 章では，現在までに研究報告，流通している足底圧力計測装置を機能，形態，計測目的等に応じて分類し説明を行った．また，計測手法の現状と課題を述べた．
第 3 章では，第 2 章において得られた知見を考慮し本研究目的に沿う足底圧計測装置を試作した．まず，足底圧計測装置の特徴を述べ，次にセンサの配置位置について先行研究に基づき複数の要因から配置位置を決定した．
第 4 章では，足底圧計測装置による床反力の推定をおこなった． まず，足底圧計測装置
で床反力を推定するための手法を提案した．次に既に市販されている床反力計を用いて，足底圧計測装置と同定を行い，足底圧計測装置単体から床反力が計測可能か否かを検討した．結果，センサ 4 個までであれば高い精度で計測可能であることを示した．
第 5 章では，足底圧計測装置による足関節モーメントの推定を行った．まず，足底圧計
測装置で足関節モーメントを推定するための手法を説明した．次に，実験を行い 3 次元動
作計測システムと床反力計からの足関節モーメント算出値と足底圧計測装置単体からの算出値を比較・検討した．結果，自由歩行においてはセンサ数 4 個以上では非常に一致した波形が得られ十分な精度で計測可能なことを示した．また，規制・負荷など特異な歩行においてもセンサ数が 4 個以上であれば一致した計測が行えることを示した．

6.3 足底圧計測装置の有用性
床反力において，現在までの計測装置は足底全てを支持した形で計測していたため，装置自体が大型化，高価となっていた．関節モーメントの計測では，3 次元動作計測システムと床反力座標系との空間座標の一致が難しく，計測準備に多大な時間と労力を必要として47

いた． このように，従来の計測装置・手法では手軽に用いることは困難であった．
そこで今回，試作した足底圧計測装置単体で，床反力，及び足関節モーメントの計測を推定する方法を用いて計測を行った．足底圧計測装置を用いた推定による計測でも高い精度で計測が可能であることを実験を通して示した．また，足底圧計測装置は本研究の命題であった，簡便にかつ低コストで運動分析を行うことができ，リハビリテーションなどにおいて有用な装置であると考えられる．
また，被測定者の足長，及び歩行形態の違いに左右されることなく計測できることも示し，その汎用性も含め有用な装置である．

6.4 今後の課題残された研究課題として，誤差の要因がある．本研究において関節モーメントの導出の際，十分に足底圧計測装置，3 次元動作計測システム，マーカの取り付け位置，せん断力による影響など様々な要因を考慮しなかった．今回は，足底圧計測装置から足関節モーメン
トを計測することが可能か否かを主題として検討したため上記にあげた誤差要因を事前に考慮しなかった．今後，この誤差要因を減らしていくことが必要と思われる．また，より精度の高い計測値を得るために，今後実験を重ねさらにその有用性を実証していく必要があると考えられる．同時に今回の結果よりセンサの配置場所，数などの機器の改良も必要であると考えられる．
また，本研究では足関節モーメントだけに限定したが，実際リハビリテーションにおいて膝・股関節モーメントの評価も重要である．よって，今後は膝関節・股関節のモーメン
トも簡便に計測を行える手法を考案する必要があると考える．

6.5 結論常時二足歩行を会得したヒトにとって歩行機能は，手の自由度を確保する上で重要な機能である．しかしながら，近年の世界的に類を見ない速さで進行する高齢社会に後押しさ
れ歩行機能を維持・回復するためのリハビリテーションの頻度は増してきている．さらに現在まで主流であった目視，観察による主観的評価から，客観的評価のために分析装置を用いて定量的な評価が行われる傾向にある．しかし，運動分析を行う装置は一般には高価であり，また計測・解析には時間を要するなど簡便に計測を行うことは困難であった．
今回用いた足底圧計測装置は，以上のような困難さ，高価さのない計測装置として試作した．結果，1)センサ自体で全荷重を支えず足裏を部分ごとに計測し推定により床反力を求めることで従来の計測装置の 1/10 程度のコストに抑えた，2)床反力鉛直方向分力は，せん
断力，慣性モーメントに比べ十分大きいことに着目し足底圧計測装置単体から足関節モーメントを求めることで従来の計測の煩雑さを解消した．よって，これらの知見は，近い将48

来歩行障害を抱える人々の診断や歩行指導に有効に活用可能であると考えられる．また，簡易な運動分析装置としてリハビリテーションの他にスポーツ工学やアミューズメント機
器へのセンサとしても応用が可能である．

49

謝辞
本研究をまとめるにあたり，終始懇切なるご指導賜りました高知工科大学教授

井上喜

雄博士に謹んで深甚の感謝の意を表します．また，副指導教員である高知工科大学教授

王碩玉博士には，研究に対する貴重なご意見を賜りました．ここに深く感謝の意を表します．
高知工科大学助手

甲斐義弘博士には，本論文および実験についての有益なご助言を賜りました．ここに深く感謝の意を表します．また，高知工科大学大学院知能機械コース博士
課程前期

川澤延弘氏には 3 次元動作計測システム（Quick MAG Ⅳ）によるデータを提供して頂きました．この場を借りて厚くお礼を申し上げます．実験にご協力を頂きました
高知工科大学知能機械力学研究室メンバーの皆様にも，改めて感謝の意を表します．
さらに，徳島大学医学部保健学科

谷岡哲也博士，及び細木ユニティ病院院長

高坂要一郎博士には，本研究を進めるにあたり貴重なご意見を賜りました．ここに深甚の感謝の意を表したいと思います．

50

参考文献

1臨床歩行分析研究会

編，関節モーメントによる歩行分析，(1997)，167，医師薬出版

2野田雄二，足の裏からみた体，(1998)，51，講談社
3野田雄二，足の裏から見た体，(1998)，42，講談社
4石山育郎・鈴木政登・町田勝彦，中高年者の転倒と筋力および姿勢保持機能との関連，日

本体力医学会，810
5鈴木みずえ・浜砂貴美子・満尾恵美子，高齢者の転倒ケア，(2001)，5-6，医学書院
6藤野ユリ子・坂本洋子・高川茂・出口由美・鶴田忍・鶴賀里美，精神科病棟における筋力

トレーニングの意義の検討，産業医科学会，107
7黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6

運動分析，(2000)，11-12，

三輪書店
8黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6

運動分析，(2000)，19，

三輪書店
9臨床歩行分析研究会

編，関節モーメントによる歩行分析，(1997)，3，医師薬出版

10石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

109，コロナ社，
11野田雄二，足の裏からみた体，(1998)，51，講談社
12石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

112，コロナ社
13石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

112，コロナ社
14大和淳司・嶌田聡・大塚作一・伴野明，大面積圧力センサを用いた歩行パターン計測装置の開発，電子情報通信学会論文誌 D-Ⅱ，Vol.J84-D-Ⅱ No.2 (2001)，380-389，
15嶌田聡・大塚作一・伴野明・新井雅信，圧力センサによる歩行運動分析装置の検討，信学

技報，MBE96-138 (1997)，107-113
16嶌田聡・佐藤敦・大塚作一・新井雅信，足圧中心軌跡による健常者の歩行分析，信学技報，

MBE97-89 (1997)，21-28
17大和淳司・数藤恭子・伴野明・石井健一郎，圧力センサマットを用いた足圧画像からの個

人識別の検討，信学技報，PRU94-61 (1994)，15-22
18澤田義則・伊田紀世・坪井安広・加藤好道・新井雅信・大和淳司・数藤恭子・伴野明，大面積足圧センサによる歩行分析，理学療法学，23 巻 (1996)，278
19http://www.kamata.co.jp/
20http://www.henley-jp.com/
21八並光信・上迫道代・遠藤敏・寺門早苗・大木修子・須藤彰一・今井覚志・小林賢・市川雅彦・正門由久・千野直一，簡易歩行分析装置(GAITRite)及び FAP(Functional Ambulation
51

Profile)に関する検討，理学療法学，25 巻 (1998)，598
22新津靖・野田雄二，
感光圧の画像処理による接触面圧力分布の測定，日本機械学会論文集，

52-476，C (1986)，1141-1147
23中川博文，高橋賞：光弾性を用いた足圧分布測定法（第 1 報，足底各部に働く力の方向〈床面に対する角度〉と大きさの同時測定法に関する研究），日本機械学会論文集，52-480，A(1986)，2109-2113
24中川博文・高橋賞，光弾性を用いた足圧分布測定法（第 2 報，健常児，ダウン症候群児の歩行解析への応用），日本機械学会論文集，53-488，A (1987)，834-842
25中川博文・飯沼和三・高橋賞，光弾性を用いた足圧分布測定法の医学への応用（ダウン症

候群児立位時の足の力学的特性の解析），日本機械学会論文集，56-529，A (1990)，102-106
26中川博文・高橋賞，光弾性を用いた足圧分布測定法（第 1 報，足底各部に働く力の方向〈床面に対する角度〉と大きさの同時測定法に関する研究），日本機械学会論文集，52-480，A(1986)，2109-2113
27C. I. Franks，R. P. Betts，T. Duckworth：Microprocessor-based image processing systemfor dynamic foot pressure studies，Medical & Biological Engineering & Computing，21(1983)，566-572
28K. M. Patil，M. S. Srinath：New image-processing system for analysis, display andmeasurement of static and dynamic foot pressure，Medical & Biological Engineering &Computing，28 (1990)，416-422
29石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，
112-113，コロナ社
30臨床歩行分析懇談会

編，臨床歩行分析入門，(1989)，78，医歯薬出版，

31臨床歩行分析懇談会

編，臨床歩行分析入門，(1989)，79，医歯薬出版，

32石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

112-113，コロナ社
33中川博文・高橋賞，光弾性を用いた足圧分布測定法（第 1 報，足底各部に働く力の方向〈床面に対する角度〉と大きさの同時測定法に関する研究），日本機械学会論文集，52-480，A(1986)，2109-2113
34

http://www.kistler.co.jp/

35宮崎信次・岩倉博光，歩行評価のための床反力連続計測装置，医用電子と生体工学，15

巻 7 号 (1977)，47-52
36石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

112，コロナ社
37有富寛・森田真史，感圧フィルム「プレスケール」を応用した簡易足底面圧の測定法について，整形外科，30 巻 3 号 (1979)，339-342
38黒田康二・高岸直人・山下信哉・中村明生・荒木義雄，足底圧にもとづいた RA 足の装具

52

治療について―プレスケールの応用―，整形災害外科，29 巻 (1986)，1695-1698
39山根友二郎・田中広光・吉田清和・林一徳，超低圧プレスケールによる足底圧測定―靴をはいた歩行時の圧について―，臨床整形外科，17 巻 2 号 (1982)，132-138
40野田雄二，足の裏からみた体，(1998)，52，講談社，
41http://www.prescale.com/
42石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

112，コロナ社
43http://www.kamata.co.jp/
44志波直人・今石喜成・牛島茂樹・池田香苗・後藤武・斉藤隆・井上明生・松尾重明・田川善彦・川上篤志，足底圧分圧測定システム(F-SCAN)の再現性について，リハビリテーショ
ン医学，34 巻 11 号 (1997)，818
45今石喜成・前田貴司・牛島茂樹・中島義博・池田香苗・志波直人・後藤武史・井上明生・

松尾重明・田川善彦，動的足底圧の評価法について―足底圧分圧測定システム(F-SCAN)の検討―，理学療法学，25 巻 (1998)，155
46佐藤幸治・木山喬博・吉田和昭・林満彦・久野皓・古川一憲，圧力センサーによる歩行時

足底圧力の計測，理学療法学，12 巻 (1985)，89，1985
47http://www.henley-jp.com/
48http://www.mpjapan.co.jp/index.htm
49http://www.mpjapan.co.jp/index.htm
50宮崎信次・岩倉博光，歩行評価のための床反力連続計測装置，医用電子と生体工学，15

巻 7 号 (1977)，47-52
51宮崎信次・竹内孝仁・岩倉博光・窪田俊夫，歩行機能評価のための床反力波形処理，医用

電子と生体工学，17 巻 2 号 (1979)，32-38
52S. Miyazaki，A. Ishida：Capacitive transducer for continuous measurement of verticalfoot force，Medical & Biological Engineering & Computing，22 (1984)，309-316
53島津秀昭・山越憲一・神谷瞭・戸川達男・土屋喜一，床反力 3 成分の連続測定用計装靴，

医用電子と生体工学，20 巻 3 号 (1982)，32-38
54松田拓也・甲斐義弘・井上喜雄・谷岡哲也，足底圧計測装置を用いたインテリジェント歩行支援機の制御，第 45 回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集 (2000)，221-222
55野田雄二，足の裏からみた体，(1998)，29，講談社，
56今井至・分木ひとみ・武仲善孝，歩行分析―足底圧分布を中心に―臨床理学療法，第 9 巻

3 号 152
57野田雄二，足の裏から見た体，1998)，96，講談社
58

Takayuki Turu, Koreaki Yamakuma, Yasuhiro Oniki：Dynamic Pressure Distribution

beneath the Foot during Walking，整形外科と災害外科 39(2) (1990)，839-842
59佐藤幸治・木山喬博・吉田和昭・林満彦・久野皓・古川一憲，圧力センサーによる歩行時53

足底圧力の計測，理学療法学，12 巻 (1985)，89
60窪田俊夫・山崎信寿編著：歩行分析データ活用マニュアル―床反力編―，(1994)，97，てらぺいあ
61明石謙，運動学，228，(1973)，医歯薬出版株式会社
62黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6

運動分析，(2000)，33，

三輪書店
63石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，
117-118，コロナ社
64黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6
運動分析，(2000)，33，
三輪書店
65黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6
運動分析，(2000)，31，
三輪書店
66黒川幸雄・高橋正明・鶴見隆正・山本澄子，理学療法 MOOK6

運動分析，(2000)，34，

三輪書店
67石田明允・宮崎信次・林豊彦・廣川俊二・阿江通良，
身体運動のバイオメカニクス，(2002)，

117-118，コロナ社
68山本摂・柴田典子，脳卒中方麻痺患者の歩行スピードと観閲モーメント，理学療法学，22(1995)，4
69植松光俊・金子公宥，
高齢女性の自由歩行における下肢関節モーメント，理学療法学，24(7)，369-376

54

付録目次

Table 4.2.1

Experiment result of Subject A・・・・・・・・・・・・・・・・・1

Table 4.2.2

Experiment result of Subject B・・・・・・・・・・・・・・・・・2

Table 4.2.3

Experiment result of Subject C・・・・・・・・・・・・・・・・・3

Table 4.2.4Experiment result of Subject D・・・・・・・・・・・・・・・・・4

Table 4.2.5

Experiment result of Subject E・・・・・・・・・・・・・・・・・5

Table 4.2.6

Experiment result of Subject F・・・・・・・・・・・・・・・・・6

Table 4.2.7

Experiment result of Subject G・・・・・・・・・・・・・・・・・7

Table 4.2.8

Experiment result of Subject H・・・・・・・・・・・・・・・・・8

Table 4.2.9

Experiment result of Subject I・・・・・・・・・・・・・・・・・9

Table 4.2.10

Experiment result of Subject J・・・・・・・・・・・・・・・・10

Table 4.2.11

Experiment result of all Subject average・・・・・・・・・・・11

Fig. 4.3.1

The area ratio of each portion of Subject A’s plantar・・・・・・・・12

Fig. 4.3.2

The area ratio of each portion of Subject B’s plantar・・・・・・・・12

Fig. 4.3.3

The area ratio of each portion of Subject C’s plantar・・・・・・・・12

Fig. 4.3.4

The area ratio of each portion of Subject D’s plantar・・・・・・・・13

Fig. 4.3.5

The area ratio of each portion of Subject E’s plantar・・・・・・・・13

Fig. 4.3.6

The area ratio of each portion of Subject F’s plantar・・・・・・・・13

Fig. 4.3.7

The area ratio of each portion of Subject G‘s plantar ・・・・・・・14

Fig. 4.3.8

The area ratio of each portion of Subject H’s plantar ・・・・・・・14

Fig. 4.3.9

The area ratio of each portion of Subject I’s plantar・・・・・・・・14

Fig. 4.3.10

The area ratio of each portion of Subject J’s plantar・・・・・・・・15

Fig. 4.3.11 The average of the area ratio of each portion of all subjects plantar・15

Fig. 4.4.1 (a)Ground reaction force of Subject A (6 sensors)・・・・・・・・16

Fig. 4.4.1 (b)Ground reaction force of Subject A (5 sensors)・・・・・・・・16

Fig. 4.4.1 (c)Ground reaction force of Subject A (4 sensors)・・・・・・・・16

Fig. 4.4.1 (d)Ground reaction force of Subject A (3 sensors)・・・・・・・・17

Fig. 4.4.1 (e)Ground reaction force of Subject A (2 sensors)・・・・・・・・17

Fig. 4.4.2 (a)Ground reaction force of Subject B (6 sensors)・・・・・・・・18

Fig. 4.4.2 (b)Ground reaction force of Subject B (5 sensors)・・・・・・・・18

Fig. 4.4.2 (c)Ground reaction force of Subject B(4 sensors)・・・・・・・・18

Fig. 4.4.2 (d)Ground reaction force of Subject B(3 sensors)・・・・・・・・19

Fig. 4.4.2 (e)Ground reaction force of Subject B(2 sensors)・・・・・・・・19

Fig. 4.4.3 (a)Ground reaction force of Subject C (6 sensors)・・・・・・・・20

Fig. 4.4.3 (b)Ground reaction force of Subject C (5 sensors)・・・・・・・・20

Fig. 4.4.3 (c)Ground reaction force of Subject C(4 sensors)・・・・・・・・20

Fig. 4.4.3 (d)Ground reaction force of Subject C(3 sensors)・・・・・・・・21

Fig. 4.4.3 (e)Ground reaction force of Subject C(2 sensors)・・・・・・・・21

Fig. 4.4.4 (a)Ground reaction force of Subject D(6 sensors)・・・・・・・・22

Fig. 4.4.4 (b)Ground reaction force of Subject D(5 sensors)・・・・・・・・22

Fig. 4.4.4 (c)Ground reaction force of Subject D(4 sensors)・・・・・・・・22

Fig. 4.4.4 (d)Ground reaction force of Subject D(3 sensors)・・・・・・・・23

Fig. 4.4.4 (e)Ground reaction force of Subject D(2 sensors)・・・・・・・・23

Fig. 4.4.5 (a)Ground reaction force of Subject E (6 sensors)・・・・・・・・24

Fig. 4.4.5 (b)Ground reaction force of Subject E (5 sensors)・・・・・・・・24

Fig. 4.4.5 (c)Ground reaction force of Subject E(4 sensors)・・・・・・・・24

Fig. 4.4.5 (d)Ground reaction force of Subject E(3 sensors)・・・・・・・・25

Fig. 4.4.5 (e)Ground reaction force of Subject E(2 sensors)・・・・・・・・25

Fig. 4.4.6 (a)Ground reaction force of Subject F(6 sensors)・・・・・・・・26

Fig. 4.4.6 (b)Ground reaction force of Subject F(5 sensors)・・・・・・・・26

Fig. 4.4.6 (c)Ground reaction force of Subject F(4 sensors)・・・・・・・・26

Fig. 4.4.6 (d)Ground reaction force of Subject F(3 sensors)・・・・・・・・27

Fig. 4.4.6 (e)Ground reaction force of Subject F(2 sensors)・・・・・・・・27

Fig. 4.4.7 (a)Ground reaction force of Subject G(6 sensors)・・・・・・・・28

Fig. 4.4.7 (b)Ground reaction force of Subject G(5 sensors)・・・・・・・・28

Fig. 4.4.7 (c)Ground reaction force of Subject G(4 sensors)・・・・・・・・28

Fig. 4.4.7 (d)Ground reaction force of Subject G(3 sensors)・・・・・・・・29

Fig. 4.4.7 (e)Ground reaction force of Subject G(2 sensors)・・・・・・・・29

Fig. 4.4.8 (a)Ground reaction force of Subject H(6 sensors)・・・・・・・・30

Fig. 4.4.8 (b)Ground reaction force of Subject H(5 sensors)・・・・・・・・30

Fig. 4.4.8 (c)Ground reaction force of Subject H(4 sensors)・・・・・・・・30

Fig. 4.4.8 (d)Ground reaction force of Subject H(3 sensors)・・・・・・・・31

Fig. 4.4.8 (e)Ground reaction force of Subject H(2 sensors)・・・・・・・・31

Fig. 4.4.9 (a)Ground reaction force of Subject I(6 sensors)・・・・・・・・32

Fig. 4.4.9 (b)Ground reaction force of Subject I(5 sensors)・・・・・・・・32

Fig. 4.4.9 (c)Ground reaction force of Subject I(4 sensors)・・・・・・・・32

Fig. 4.4.9 (d)Ground reaction force of Subject I(3 sensors)・・・・・・・・33

Fig. 4.4.9 (e)Ground reaction force of Subject I(2 sensors)・・・・・・・・33

Fig. 4.4.10(a)Ground reaction force of Subject J(6 sensors)・・・・・・・・34

Fig. 4.4.10(b)Ground reaction force of Subject J(5 sensors)・・・・・・・・34

Fig. 4.4.10(c)Ground reaction force of Subject J(4 sensors)・・・・・・・・34

Fig. 4.4.10(d)Ground reaction force of Subject J(3 sensors)・・・・・・・・35

Fig. 4.4.10(e)Ground reaction force of Subject J(2 sensors)・・・・・・・・35

Fig. 5.5.1 (a)Normal gait Ⅰ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・36

Fig. 5.5.1 (b)Normal gait Ⅰ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・36

Fig. 5.5.1 (c) Normal gait Ⅰ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・36
Fig. 5.5.1 (d)Normal gait Ⅰ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・37

Fig. 5.5.1 (e) Normal gait Ⅰ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
Fig. 5.5.2 (a)Normal gait Ⅱ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・38

Fig. 5.5.2 (b)Normal gait Ⅱ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・38

Fig. 5.5.2 (c) Normal gait Ⅱ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・38
Fig. 5.5.2 (d)Normal gait Ⅱ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・39

Fig. 5.5.2 (e) Normal gait Ⅱ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・39
Fig. 5.5.3 (a)Normal gait Ⅲ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・40

Fig. 5.5.3 (b)Normal gait Ⅲ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・40

Fig. 5.5.3 (c) Normal gait Ⅲ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・40
Fig. 5.5.3 (d)Normal gait Ⅲ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・41

Fig. 5.5.3 (e) Normal gait Ⅲ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・41

Fig. 5.5.4 (a)Regulation gait A Ⅰ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・42

Fig. 5.5.4 (b)Regulation gait A Ⅰ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・42

Fig. 5.5.4 (c)Regulation gait A Ⅰ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・42

Fig. 5.5.4 (d)Regulation gait A Ⅰ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・43

Fig. 5.5.4 (e)Regulation gait A Ⅰ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・43

Fig. 5.5.5 (a)Regulation gait A Ⅱ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・44

Fig. 5.5.5 (b)Regulation gait A Ⅱ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・44

Fig. 5.5.5 (c)Regulation gait A Ⅱ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・44

Fig. 5.5.5 (d)Regulation gait A Ⅱ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・45

Fig. 5.5.5 (e)Regulation gait A Ⅱ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・45

Fig. 5.5.6 (a)Regulation gait A Ⅲ (6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・46

Fig. 5.5.6 (b)Regulation gait A Ⅲ (5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・46

Fig. 5.5.6 (c)Regulation gait A Ⅲ (4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・46

Fig. 5.5.6 (d)Regulation gait A Ⅲ (3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・47

Fig. 5.5.6 (e)Regulation gait A Ⅲ (2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・47

Fig. 5.5.7 (a)Regulation gait B(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・48

Fig. 5.5.7 (b)Regulation gait B(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・48

Fig. 5.5.7 (c)Regulation gait B(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・48

Fig. 5.5.7 (d)Regulation gait B(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・49

Fig. 5.5.7 (e)Regulation gait B(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・49

Fig. 5.5.8 (a)Regulation gait C(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・50

Fig. 5.5.8 (b)Regulation gait C(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・50

Fig. 5.5.8 (c)Regulation gait C(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・50

Fig. 5.5.8 (d)Regulation gait C(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・51

Fig. 5.5.8 (e)Regulation gait C(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・51

Fig. 5.5.9 (a)Backward gait

(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・52

Fig. 5.5.9 (a)Backward gait

(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・52

Fig. 5.5.9 (a)Backward gait

(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・52

Fig. 5.5.9 (a)Backward gait

(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・53

Fig. 5.5.9 (a)Backward gait

(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・・53

Fig. 5.5.10(a)Regulation gait D(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・54

Fig. 5.5.10(b)Regulation gait D(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・54

Fig. 5.5.10(c)Regulation gait D(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・54

Fig. 5.5.10(d)Regulation gait D(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・55

Fig. 5.5.10(e)Regulation gait D(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・55

Fig. 5.5.11(a)Stairs going up(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・56

Fig. 5.5.11(b)Stairs going up(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・56

Fig. 5.5.11(c)Stairs going up(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・56

Fig. 5.5.11(d)Stairs going up(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・57

Fig. 5.5.11(e)Stairs going up(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・57

Fig. 5.5.12(a)Stairs going up(6 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・58

Fig. 5.5.12(b)Stairs going up(5 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・58

Fig. 5.5.12(c)Stairs going up(4 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・58

Fig. 5.5.12(d)Stairs going up(3 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・59

Fig. 5.5.12(e)Stairs going up(2 sensors)・・・・・・・・・・・・・・・・・59

Table 4.2.1

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
4344
45
46
47
484
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
62

Heel

59.85187
57.71654
61.12235
58.76681
60.97133
58.72800
58.89345
60.08743
65.15776
62.3112160.50354
42.92809
43.89143
66.10416

Chopart's
joint

155.48295
170.32322
148.31997
164.84135
155.32746
171.05991
142.47929
136.06177
137.70053
158.58973
135.89685
217.86866
212.19933
107.48878
254.87637
251.47269
247.65646
246.25483

102.21586
102.21591
256.92783
254.01929

Experiment Result of subject A

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

19.25302
24.47786
18.89847
24.91124
24.28318
29.91661
28.30147
36.59701

17.75599
16.16531
17.20401
16.53284
10.59578
10.59577
23.77974
22.40918

241.39918
15.57508
17.81419
234.94692
270.82426
99.41202

Thumb

Toe

R

27.14543
29.26790

65.68177
66.83261
91.81711
95.51277

0.995540.99506
0.99465
0.99400
0.99389
0.99335
0.99191
0.991140.99009
0.98901
0.987070.982020.980430.98030
0.97778
0.97774
0.975930.97592
0.97586
0.97586
0.975360.97532
0.974700.974700.974640.974220.97349
0.972970.971420.97123
0.96929
0.969210.96869
0.96830
0.96829
0.961890.957630.95756
0.957540.955430.95526
0.95477
0.913810.909940.900280.900130.874990.87447
0.873420.872860.870220.87003
0.86989
0.869820.803190.80165
0.79989
0.79492
0.794760.72092
0.718200.668200.49461

32.81147
30.3817186.53488
89.37389
42.10239
117.68438

99.64168
99.63789
103.28023
103.00522

28.68327

153.35037-8.24707

46.97643
49.59534
25.12706

60.89079
35.62254
38.44245
37.92427-3.46880
138.07840
138.07847-7.03357
165.92885
165.92449
45.71884
139.64866
139.34490
48.66051
189.09518-0.00217
62.57797
62.08210
0.14200
36.41166
19.62140
40.91651
31.26306

265.66014

33.17704
116.65919
116.76574
118.04407

29.21034
30.31966

200.94838
78.75389
5.4419878.80045
78.59468
116.54019
116.23731
64.90513
64.90294
86.52323
86.66724
113.45435
148.23717
157.80345

76.08880
128.82665

119.76634
43.88962
43.91370
49.92895-3.54962

73.05506
69.47169

18.52413
124.13639

303.76946
117.75409
24.60684

179.34971
216.82562

200.43555

97.96432
237.13356
242.40862
244.60080
266.31915
212.78253

103.42067
127.00174

51.97254
301.85941
328.93056

120.49406
120.80083-10.01204-11.33566-11.47531-3.65437-2.19230

241.01390
242.18534
212.50601
213.35702
245.28569
234.09493
244.91221
237.56286

47.57462
47.81622-18.89562-19.59535
12.51365
9.58426-31.02528

137.94085

336.16128
326.45152
104.27567
85.27747
80.99525
60.98697

131.02992
99.95276

183.23704
8.35166

58.58884
59.50185-39.03141
146.09617
205.38120

1419.08751
381.78229

Sensors
6
5
5
4
5
4
5
4
4
3
4
4
3
3
5
4
4
3
5
4
4
3
4
3
4
4
3
3
3
3
2
2
3
3
2
3
2
4
3
3
2
2
2
1
3
2
4
3
3
2
3
2
2
1
3
2
2
2
1
2
1
1
1

Table 4.2.2

No.

Heel

1 57.31462
2 56.66704
3 57.19108
4 57.30598
5 60.85522
6 57.26714
7 61.28521
8 58.33232
9 58.22281
10 50.72411
11 58.50550
12 63.85423
13 50.11798
14 67.57327
15 90.64926
16 91.20409
17 90.48419
18 91.17683
19 45.33164
20 91.23626
21 92.43779
22 91.09370
23 93.33843
24
25
26
27 90.82072
28 90.89619
29
30
31
32
33
34 92.85317
35 92.85099
36
37
38
39 38.34618
40
41
42
4344
45
46 93.85030
47 93.72696
484
49
50 114.46171
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63 146.85698
62

Chopart's
joint

164.81556
168.03509
164.57423
163.99884
153.36883
172.47154
151.02648
162.86141
167.33358
201.91306
161.26201
145.42823
204.27715
131.86051

Experiment Result of subject B

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

33.72869
34.76819
37.66169
37.49547

4.07079

19.41821
37.24830

71.52252
74.85931

40.91835
75.76077
105.97110
102.69626
108.25491
97.98617
104.12575

254.68472
26.25102
41.96398

274.87346
286.46738
286.18248
311.83174
281.00497
319.62133
318.73743
315.23663
358.98408

48.06791
44.77020

103.98942

82.40322

18.46516

319.31002
322.40256
279.70532
317.91599
285.24371

R
0.99702
0.99702
0.99670
0.99670
0.99587
0.99559
0.995190.995100.99499
0.99424
0.99329
0.99279
0.99225
0.988210.987620.987390.98732
0.98694
0.98688
0.98589
0.98509
0.98424
0.98176
0.98150
0.98123
0.978930.97837
0.978310.977370.97700
0.976430.976390.97627
0.97572
0.97572
0.97546
0.974650.97450
0.97353
0.97295
0.97204
0.97204
0.96446
0.96249
0.95686
0.95379
0.89555
0.89547
0.893100.89267
0.89223
0.892170.890640.886650.884960.884620.880620.875780.87576
0.853730.850570.740170.70492

311.21049
63.40036
62.11804

14.67168322.58450
322.06262
323.55454

Toe

180.36570
186.12529
213.85301
212.98902
218.86598
265.15195
275.30575-0.70276
23.19783

45.78163

Thumb

33.98562
33.05672

61.62692
65.10339
75.99352
46.62861
45.61263
92.85341
40.01377

132.88083
149.86979
135.47701
169.80777-89.81894-93.92224-53.74264-64.15746-50.25293

32.54702
38.96812
157.46956
67.96145
87.69767
30.50032
73.40557-13.28778
57.20153
57.04409-69.39681
47.03014

169.97366
187.73173
202.06003
234.00612

66.86004
0.9083744.8618164.19905
70.83921

205.98045
235.99065
436.10277
427.42581
283.16048
42.74695
350.95628
551.98264
552.76666
86.67380132.09187
202.13680-0.80598

131.20433
130.5182232.18701
146.30965
170.65290
49.12559
50.86930

64.84318
79.1730791.00594
104.54830
102.34528
123.47043
119.58255
144.76176
147.12155
187.94918

81.72630
79.38437

15.19736
395.43219
36.65010

225.87575
240.82500
287.36506
330.85957

62.20995
111.73250-31.49903

496.92118
476.44871

213.89343-6.91758
197.17990
220.44215

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530.16955

2

705.93086
699.98658

Sensors
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3
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3
3
4
3
3
2
5
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4
4
3
4
3
4
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3
3
2
3
2
3
2
2
3
2
2
1
3
2
4
3
2
3
2
3
2
2
3
2
1
2
1
2
1
1
1

Table 4.2.3

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
4344
45
46
47
484
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
62

Heel

59.47766
59.37208
57.67781
49.4100748.58275
54.01737
46.98759

37.26051
108.70671
106.71146
109.22964

Chopart's
joint

220.50988
222.34631
209.71333
306.08753
314.82833
203.47143
297.64953
327.37994
328.88147
316.01713
372.15803
378.35616
362.59857
304.94115
323.89595

373.47855
102.20200
74.90595
74.89617
62.60828
61.58805
74.74248

Experiment Result of subject C

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

35.32686
35.55572
39.33348
37.60363
38.1636547.44279
42.15578
39.37376
39.57589
42.51939
40.42989
40.84612
44.04300
49.26230
55.28861
35.53007
37.42413
35.92612
54.87289
44.61666

222.19168
225.40262
338.32844
353.24288
187.54135
361.15545
364.33699

R
0.99389
0.99380
0.993220.99197
0.99170
0.99157
0.991150.98959
0.98952
0.989160.98880
0.98862
0.98826
0.987960.98786
0.98655
0.986400.986290.985960.985110.984140.983880.98066
0.979930.97830
0.97704
0.97678
0.97661
0.97608
0.975400.97483
0.97329
0.97273
0.971190.968440.962170.96162
0.96152
0.96147
0.95808
0.958070.956070.95294
0.95182
0.94892
0.94506
0.94230
0.94109
0.94104
0.937120.932840.92630
0.92606
0.921630.92050
0.88656
0.877800.863180.862620.807430.807410.76035
0.74178

27.83417
29.27935
29.61295

13.29369
17.22777
14.83757
21.33988

137.82138

47.5622127.92367
63.79720
14.37758
40.15867
22.59761
52.17871

41.34623
111.36496
110.61826114.98775
120.11184
59.47780
62.34523

7.61889

157.92123
163.53105
161.33802
162.80967

26.93151
41.73892

14.89354
43.82599
51.62297
48.62736
62.21888
43.70986
51.47934
35.02286
45.93857
47.10559
59.14760

126.98657
50.5388748.18156
48.84788
44.63539
46.01445
49.33395
48.81811-15.35780-4.91015

27.2819544.75965
135.41453
27.18566
38.59533
39.50887
170.83764
126.34666
135.03253
162.03212
39.18902
8.07203-2.16281

123.53079
119.47630

151.38842
189.66549
53.72237

275.50245
163.24218

Toe

15.77048

59.19610

426.89599
438.80965
323.24680
326.29427
408.50249

161.66715
162.34015
74.08838
106.54012
173.32889

Thumb

16.51212
20.82094
18.29424
26.24555

70.40235
39.59994
42.45983
126.61099
132.07269

124.60207
125.61027
59.86548
118.07363

44.82711
46.38189
46.50929

33.96031
131.47183

76.65512189.47029
187.84522
198.54797

195.61066
189.10491

19.03903
35.43939
36.06162

58.43888
106.73158
160.02997
250.76287

236.50953
215.14293
27.80153

88.64477
515.23505
551.22581
83.73832
73.67846
96.82734
102.58416-52.70976

221.84034
123.42780

9.16539
2.19711279.95678
118.01516

3

335.46590
340.80522

Sensors
6
5
5
5
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4
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3
3
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3
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4
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3
2
3
3
3
2
4
3
3
2
4
3
3
2
3
2
2
3
2
2
3
2
1
2
2
1
3
2
2
1
2
1
1
1

Table 4.2.4

No.

Heel

Chopart's
joint

Experiment Result of subject D

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

1 47.10065 178.07656
26.42431
2 46.43337 164.34281
30.79748
3 46.05924 173.32296
32.36554
4 54.51124
23.66238
5 53.40472
27.75885
6 53.31350
29.47597
7 44.69399 151.73730
40.96786
8 50.65423 139.11080
9 56.28183
10 51.23174
37.69971
11 42.52181 423.08263
41.01701
12 50.52309 105.68005
13 41.70083 413.27616
45.96343
14 54.90069
15 50.20349 113.98333
16 54.87358
17 40.04837 461.51096
53.16770
18 38.01772 454.89803
64.68816
19 49.62107
31.49370
20 50.98250
21 46.37094 504.98177
22 45.44202 505.16430
23
608.13438
41.0416924
600.02511
44.23600
25
594.65724
43.87362
26 71.88089
57.03696
27 71.08119
59.4736728
577.40722
49.6870229
728.63836
48.8529730
719.33447
51.69351
31
742.39864
56.6442232
729.09457
63.88091
33 43.11158 658.24503
34597.56761
35 72.18878
78.71631
36
563.93120
37 70.04064
88.33464
38
570.41938
39
861.42335
40
486.34909
41855.07729
42 86.22045
4344 85.30414
45976.05460
46
38.4965447
38.46861
484
37.46161
49
36.82684
50
51
52
53
54 36.51391 832.08127
55#########
56 103.40232
57
122.46920
58
115.55850
59
145.75771
60
138.65504
61 119.12146
62
63
62

54.91884
62.53151
53.51045
76.78709
82.08042
74.8616463.89658
73.29450
89.24200
81.95202
90.94169

Thumb

Toe

R

31.15914
39.62879

51.45479

0.99798
0.99727
0.99716
0.99693
0.99637
0.996160.99583
0.99578
0.995120.99505
0.99434
0.99400
0.99370
0.99361
0.99333
0.99288
0.992030.99034
0.988110.988070.98780
0.98404
0.98172
0.981450.981390.981090.980910.98087
0.980480.98025
0.97946
0.97877
0.977310.97608
0.975420.974360.974140.97392
0.970880.96904
0.967700.967160.963310.96243
0.961420.961420.96138
0.96138
0.95635
0.956120.95558
0.954480.953200.942110.93355
0.89804
0.894930.891070.88992
0.869380.802630.801040.6001430.08834
37.72736

67.60985
45.55392
61.32037

50.0403847.60655

77.96381
71.0310827.60470
69.24571

88.10077
101.61993

102.10312
78.35765
91.33681

66.03069
119.08237
111.69836
42.75886

115.87409
118.95578
61.29156
31.20150
30.69888
36.60466

17.54534
23.43374
14.54106161.92316
220.29748
34.81649
44.21112133.76966
140.40621

38.00766
16.22228

57.50809
65.86646

26.75924
58.08495
75.27018

122.73745
46.48377
36.79695
65.15366

62.91701
55.80202

75.74836

113.98691
143.62455

99.01752
61.41215
131.09472
131.11059
129.95193
130.08999
154.70839
159.06810
154.97325
166.01227

111.08542-0.14973

197.20048
258.11950
316.64355-12.10263-12.18931-2.40013
27.31210
34.64202

27.09783
51.31784

180.97931-55.64998

141.82816
115.35064-32.36612
35.86989
302.58856

4492.54582
525.41893

Sensors
6
5
5
5
4
4
4
5
4
3
5
4
4
3
4
3
4
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2
4
3
5
4
4
4
3
3
4
3
3
2
3
4
3
3
2
3
3
2
2
3
2
2
4
3
3
2
3
2
2
1
2
1
2
3
2
2
1
1
2
1
1

Table 4.2.5

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
4344
45
46
47
484
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
62

Heel

63.01023
63.4725659.76369
59.60223
55.99963
58.29326
54.91334
56.30558
106.89333
106.81223

Chopart's
joint

137.19360
135.90790
147.10450
147.81046
141.11978
132.73465
131.54154
126.56483
240.65964
238.96815
236.96410

100.37338
217.21334
217.54125
226.44374
97.57784
84.97452
84.41490
105.87796
105.48951
106.00139
121.41147
102.99142
121.62457
53.73075
53.19434

79.60833
114.25381
40.78505
86.57650

118.20131
120.34212
203.42494
196.51201

Experiment Result of subject E

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

65.57970
65.09269
69.71499
70.09336
83.32472
81.10097
92.85269
91.43213
59.10075
59.77747
83.24599
82.09787
90.93341
78.99518
66.73574
66.98105
99.56166
85.69525

Thumb

Toe

R

19.22447
20.79255
17.49017
19.64334

12.34272

0.994160.99415
0.994120.99408
0.99332
0.99329
0.99251
0.99250
0.99038
0.99035
0.990070.98992
0.98988
0.98930
0.989210.989190.98918
0.98893
0.98886
0.988810.98860
0.98808
0.986150.986150.98600
0.98600
0.98587
0.98579
0.982480.982200.98057
0.98057
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0.974710.96994
0.967890.96569
0.96549
0.965180.965180.96498
0.96498
0.96473
0.96132
0.961100.95861
0.95811
0.956810.94930
0.948930.94152
0.936250.93534
0.93200
0.925200.925200.90833
0.80447
0.78985
0.772690.69961-8.95322

18.98783
73.20239
72.18919-5.36933
87.98810
85.81701-46.50469-41.20795-53.58640
66.59163

21.70039
19.24797
8.80076
13.59260
14.92983
16.30105-49.49350
65.53866
104.91854
102.31976

76.55290
85.00149
107.82911
108.32728
108.98679

52.02765
49.55056-19.12537
39.02286
67.22626
48.80626
12.04145-22.59868
57.76540

1.03254
163.19463

5.3106451.35952

38.96539
42.29718-47.07104

113.74326
159.91575
264.44454
268.15356
264.57958
264.41688
323.22141
325.89413
112.10332

54.90210
55.21587

249.89211
289.71853
56.40236
333.75958

51.95211
3.1011544.40789
235.84636
209.47136
248.96882
360.79017

207.11219

104.61805
97.11277
91.94289
150.37995
151.81108
139.98810
133.66274
203.59828

46.07102
57.63654
64.18566
49.66569
50.00602
53.77555
59.41477

125.31796180.37562
77.45526

104.76663
105.05517

190.22296
194.96927-2.17302

12.10378
14.18258

83.05885
82.08488
231.57009
92.49623
93.97694-8.87358-9.96524

339.00811-8.59108-38.69339-28.11968-23.08866

46.18002-54.23764

159.77889
230.68122
226.57643
241.50662
275.26796

41.64286
34.75193-61.10450
149.92740

75.14096
98.54420

173.09019

430.54776
428.52567

190.35640
75.38198
121.14432

603.30472
330.68403
762.39040

264.23892

5

Sensors
6
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5
4
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4
5
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4
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2
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3
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2
3
4
3
4
3
3
2
4
3
3
3
3
2
4
3
2
3
2
3
2
2
1
2
3
2
2
1
3
2
2
1
2
2
1
1
1

Table 4.2.6

No.

Heel

1 57.49978
2 56.96583
3 58.46649
4 58.11846
5 52.39176
6 52.10294
7 59.00937
8 61.57625
9 57.81228
10 52.57003
11 51.28708
12 52.92325
13 51.84361
14 62.69360
15 78.71929
16 78.59896
17 78.26694
18 78.30094
19 79.57031
20 79.77407
21 78.20940
22 77.79562
23 53.76910
24
25
26 89.65097
27
28 90.78111
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38 92.35488
39 91.71582
40 46.28280
41 96.78367
424344 95.50137
454647
484 111.59610
49
50
51
52
53
54
55
56
57 127.94836
58
59
60
61
62
63
62

Chopart's
joint

160.02909
159.30810
154.46178
149.32227
214.06420
212.71163
155.69391
141.80071
152.49832
230.30598
230.25655
222.31926
218.40757
110.60211

Experiment Result of subject F

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

22.44985
24.34026
24.41053
29.30032
25.91720
27.17067

35.97801
45.73615

366.91241
370.76193
382.71861
384.55579
379.77385
383.43340
391.85780
389.41273
377.64739
375.49163

30.21629
27.87209
35.11543
28.34661
32.53857
26.17198
38.5926538.94522
40.77027
41.79567

Thumb

Toe

R

25.91588

32.40042
44.09813

0.997410.99732
0.99728
0.99703
0.996210.996160.99579
0.995160.995130.99487
0.99415
0.99397
0.99336
0.992400.991900.99187
0.99186
0.991850.99056
0.99051
0.99009
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0.97569
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0.97523
0.97384
0.97384
0.97379
0.97378
0.97280
0.97274
0.97262
0.97256
0.971190.97111
0.97105
0.968390.968230.96767
0.96691
0.96430
0.953940.94947
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0.898170.897280.89700
0.89637
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0.82251
0.81956
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17.80673

76.80809
106.28789
75.81925

20.38797
19.31771
21.75296
20.79894

265.08950
389.56105
393.23854

63.56682
62.11576
75.02696
80.08268

66.25985
106.29195

87.44928
94.67494
68.36687
111.69812

65.06921

152.28991
161.71066
157.47379
160.35032
158.15081
171.34526
177.20193
168.88316
198.03844-36.79003-36.12075

63.91514

144.02903
184.90593

18.59768
11.29705-16.17209-7.60968

55.50819
66.91645

55.06478
207.23100-32.70978-37.63158-30.75683

2.35448

17.77050

123.63345
109.64461
189.22545
92.03187
175.03511
79.40509

17.85286
18.81728

4.84158-22.38337-22.07005

19.99815
19.18232
22.77115

175.73946
188.33848
154.02505
166.40870
272.34120
286.25777

338.44712
60.65028
381.86965

47.04754

64.55850
124.89557

70.32660
426.09460
350.22876
469.36668

171.84948
100.00608
34.37562
37.53665
20.93824
16.00758

331.75286
279.25368 ######### 46.55124
292.04251 #########
297.77828 ######### 105.36046
300.54857-39.24330
289.49981
334.89023 -57.69243
308.66286
21.10783
319.59104

66.39443######### 457.79970######### 635.02755
347.70639
501.61621#########

44.15551
142.82306
124.54462

572.62233

6

Sensors
6
5
5
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3
2
2
3
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2
2
2
1
2
4
3
3
3
2
2
2
1
1
3
2
2
1
2
1
1

Table 4.2.7

No.

Heel

1 61.79714
2 62.27123
3 61.95349
4 63.52942
5 60.77993
6 58.84865
7 58.60630
8 60.92874
9 62.11019
10 55.94023
11 57.36126
12 54.97525
13 64.65558
14 56.63566
15 80.72524
16 80.69529
17 80.49133
18 80.47595
19 83.69404
20 83.52766
21 48.44924
22 85.39135
23 85.15260
24 84.13159
25 84.33823
26 83.29322
27 83.39754
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42 46.76745
4344
45 95.89264
46 95.92310
47
484
49
50
51
52
53
54 107.53963
55
56
57
58
59
60
61
62
63 152.50881
62

Chopart's
joint

182.74939
179.52366
174.61151
158.36501
207.56012
223.67366
225.92452
199.45281
209.69670
280.26513
274.95385
253.01585
183.62550
236.03580

Experiment Result of subject G

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

16.66590
20.90946
17.24924
37.02773
36.20729
35.21525
47.33942
57.52474

41.04495
37.47575
56.39879
57.44232
53.56841
69.62763
46.59619

Thumb

Toe

R

6.60590108.06511
124.35865
109.40726
160.42153

0.996310.996220.99589
0.99528
0.995130.99494
0.994930.99468
0.99400
0.99250
0.99194
0.991110.99067
0.990310.98998
0.98998
0.989930.98993
0.98605
0.98603
0.98535
0.98472
0.983210.982560.980250.97423
0.97409
0.97254
0.97249
0.97199
0.97198
0.97172
0.971700.97169
0.971410.970960.96956
0.96953
0.969450.96883
0.968390.96649
0.96373
0.963440.963440.95079
0.925930.925840.92553
0.92553
0.915150.91450
0.913390.911100.90903
0.908240.907810.903540.903150.859640.858650.780990.76746

14.27191
19.39903-1.94494
27.50134
13.50749
16.33500

210.25915

94.10353
5.50904
4.55900
3.7280983.35190
84.27531
87.9413087.74595
118.28275
121.29969

359.01823
23.04815-1.38316
1.34997
21.00602
22.79850
49.95954-28.68203-6.43554

19.02549
22.87088
19.39400
29.05499
31.81784
30.14627

7.49051
16.34006
24.92752

19.53144
17.79050
28.04569
28.32330
25.92100-3.99593
34.29907

45.69236
48.15527

270.94594
186.32643
183.13597
185.59633
190.13341

111.44847
138.42329

52.67116
41.32381
391.11560
396.99927
405.58599
382.42423
423.97092
386.23119
382.32646
397.01311
408.36247
415.03296
420.70771
360.11427
462.48746
386.38933
461.61436
391.84106

146.27723
141.97397

333.48240
292.07546
466.81850
447.92549
72.74381
80.32042
74.17448
120.83911
118.80636

37.18202
28.54986

123.61091

4.9712525.42212

176.19109
48.43814
227.44882

65.13294
100.78096
101.20174

0.60843558.57855-15.28894-11.00308-19.40116
48.31057
19.92689
36.11586

112.82486
108.67483
100.18694
100.38161
170.99872
155.65453

6.27791-1.32880
42.89778
33.68248
102.96351-30.78923

294.54060
309.23388
297.46905
293.02246

503.02204

158.97101
459.01210
182.18673-10.34838

125.44115
137.01447

16.29413
150.04085

7

623.86948
593.78281

Sensors
6
5
5
4
5
5
4
4
4
4
3
4
3
3
5
4
4
3
4
3
3
3
2
4
3
3
2
5
4
4
4
3
4
3
3
3
3
2
3
2
2
2
2
3
2
1
4
3
3
2
3
2
2
3
2
2
1
2
1
2
1
1
1

Table 4.2.8

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
4344
45
46
47
484
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
62

Heel

87.79882
79.64701
88.68340
94.55542
76.07843
78.23207
84.47280
70.59406
98.56815
84.92403
75.63555
145.14130

Chopart's
joint

123.16790
132.57325
122.93633
116.74047
137.94219
157.66986
128.66969
166.17864
113.93649
150.21359
160.56067
207.88391
208.36049

145.90805
148.29556

Experiment Result of subject H

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

39.27779
53.57997
58.14816
90.83446
82.48821
103.78503
106.16434
127.86650
38.76933
42.14734
46.49162
54.60411

208.55180
210.08294
139.01372
81.20305
150.85536

227.74623
228.33100
136.16326
208.00243
209.14465

66.76117
78.93366
88.29579

225.83451
226.97025
209.23751
219.95567

101.52881
113.67824

141.84448
137.65927

64.83675
157.29471

61.93377
82.42354
87.25448

103.27433
101.87015
143.43493
98.50590
164.71684

140.22232
80.92262
93.71577

87.68362
52.85500

162.28663
79.10014
79.36023
201.81879
155.71039
121.96499
135.09814
167.32463

64.63593
12.01473
80.36679
75.54430
28.85533
12.96207

213.34607
215.47340
70.55383
70.53292
159.67939
243.51506

72.54185
110.32786
113.79890
92.10310
131.82745
147.79243
92.38514
103.31368
107.03449

105.09805
27.41927
137.97913
27.39051
62.88587
111.33544
72.96059

162.61283
52.77492

80.73698
83.34965

175.09892

184.42927
143.74012
290.37608
164.59595
182.24335

74.56835

227.35661
286.00456
305.26057
291.96149

172.91475
255.44325
249.88077
46.33228
54.89999
71.09332

211.55435
212.66371
259.15837
279.88404
203.03372

190.09060
88.52273
7.1630757.5413355.78313

163.42862

274.11192
141.92134
150.77776
152.64520
75.56990
28.57125R
0.98895
0.987910.98785
0.986630.98555
0.98526
0.98466
0.984310.98394
0.98325
0.98147
0.981400.98100
0.980910.98033
0.97978
0.97973
0.97910
0.97877
0.97876
0.978650.977500.97738
0.977190.97668
0.97600
0.97555
0.975390.97488
0.97358
0.973210.970430.970070.96955
0.968630.96768
0.96702
0.965170.96330
0.96298
0.96194
0.95692
0.94100
0.940620.939400.93799
0.93698
0.936640.935900.932710.92718
0.92635
0.926280.923590.920930.92030
0.918280.91698
0.868440.85520
0.819450.77580
0.6310995.48510

144.19399

213.34154

Toe

87.34231
100.69087
107.13179

39.54704

134.95891

159.25280

Thumb

41.56117204.04349
282.32065
335.10038

145.45820
23.59081
42.15037
39.09261
229.21864

110.97657
117.80994
134.62076
158.05079
182.52547

76.94905

386.86172
391.20970

206.93803

303.09517
30.12858

175.84127
187.66790
191.61450
211.18910

88.84138
97.43274

42.42642

194.15375
235.02663
354.69378

480.78608
279.75222
587.86795

295.19464

8

Sensors
6
5
5
5
4
5
4
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4
4
3
5
5
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4
4
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3
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3
3
4
3
3
3
3
2
3
4
4
2
3
3
2
3
2
3
3
2
2
4
3
3
2
3
3
2
2
1
2
1
2
3
2
2
1
2
2
1
1
1

Table 4.2.9

No.

Heel

1 49.00016
2 49.23246
3 48.39803
4 48.93571
5 46.46657
6 46.42657
7 46.20427
8 46.08004
9 49.18263
10 48.63912
11 68.09641
12 47.00494
13 47.49131
14 69.67958
15 71.36628
16 66.20637
17 71.82487
18 69.86097
19 39.20722
20 37.75313
21 67.94998
22 70.12545
23 80.86554
24 81.10560
25 80.42342
26 80.70785
27
28
29 34.54796
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42 28.02936
4344
45
46 94.20607
47 99.99341
484 98.88788
49
50
51
52
53
54
55
56
57 122.94137
58
59
60
61
62
63
62

Experiment Result of subject I

Chopart's
joint

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

147.96150
144.12301
157.07585
147.92655
185.64579
186.30321
184.43755
185.98062
128.73901
137.23079

63.80461
62.98965
71.42063
71.27851
82.34419
83.90399
96.05931
101.21909
51.11185

154.32941
146.10061
69.95539
57.14772
70.12889

48.61884
53.45417
39.00850
51.12677

Thumb

Toe

R

6.60977
7.27772

14.47094

0.99617
0.99616
0.99601
0.99593
0.99564
0.995620.99480
0.99467
0.99363
0.99357
0.99227
0.99189
0.99182
0.99117
0.991140.99060
0.99056
0.98900
0.98851
0.987220.987200.98656
0.98389
0.983700.983190.98279
0.982070.982070.98206
0.98200
0.98199
0.98146
0.98137
0.98130
0.98123
0.979390.97918
0.97866
0.97827
0.978020.97761
0.974900.973880.96925
0.95784
0.94853
0.93857
0.930420.930420.924200.92268
0.913020.912860.910900.90959
0.88182
0.862410.862400.86072
0.86057
0.755840.70025
0.69189

37.94315
2.270625.42189116.36056
106.97747
139.53957
110.64064
121.41795
128.48386
108.76016
185.53173
107.37532
155.12558

257.82172
274.40650

19.17442 -32.77500
17.97506
16.53851 #########
34.13932-92.70724
11.43842
25.80997 #########
21.00555
16.40663

197.13870
175.86333

355.72421
355.19435
292.06240
345.05790
345.29744
333.07479
334.72856
343.14215
343.94886
336.89493
324.52329
347.54246
379.86107
328.13289
388.47595
355.68989
396.24987
432.20144

134.99738
140.12104
147.15801
156.96462
65.11546
64.5017257.80242
58.53041
58.69626
63.85673
70.39208
74.17062

91.19005
94.46938

6.61706

220.53761
267.47138-94.19605
82.87731
92.41280

9.45704-17.88693-17.17684-0.52669
33.84080
1.0451017.99014
16.67833

111.21999
109.42049
82.82717
84.34057

4.50649
3.91515

50.99906
68.30488
49.16146

12.26995
14.51404
11.59358

63.36741
104.11227
179.0201680.75839
213.65028
26.54444
41.14629
0.43079
41.61587
14.94927
38.31157

327.26853
327.62198
311.66853
350.19311
239.54738
251.13495
238.54667
274.65393

233.74005
234.98441
249.04133
255.26296

358.04004
512.95455

77.82145
37.42600 #########
37.50133 ###########################
20.91308
23.40224

18.59136
18.88845

8.8311735.14596

90.47047
149.39391

526.58472
918.85752

9

Sensors
6
5
5
4
5
4
4
3
5
4
5
4
3
4
4
4
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2
5
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3
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3
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3
2
4
3
3
3
2
2
2
2
1
3
2
2
4
3
3
2
3
2
2
1
1
3
2
2
1
2
1
1

Table 4.2.10

No.

Heel

1 65.12621
2 65.05497
3 66.29236
4 66.07415
5 66.29826
6 59.19192
7 60.76321
8 57.31858
9 70.37902
10 86.21271
11 85.52872
12 86.67120
13 87.96907
14 87.97220
15 85.57576
16 49.89606
17 49.85098
18 85.94633
19 86.20240
20 72.31400
21 74.17258
22 89.78856
23 89.67024
24
25
26
27
28 90.94649
29
30
31
32
33 58.70593
3435
36 45.95496
37
38
39
40
41
42 92.32850
4344 93.10889
45 95.13784
46 89.79911
47
484
49
50
51 36.74419
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
62 111.57773

Chopart's
joint

153.81279
161.67693
149.55557
153.17774
136.03894
196.29412
176.94346
223.52180
107.62376

285.33576
280.63280

Experiment Result of subject Ｊ

Metatarsals Metatarsals
ⅠⅣ

20.16244
4.99892
51.81174
33.8648559.90150

49.60612
57.34554
73.48467
72.43447
44.19181

Thumb

Toe

R

33.95004
50.84707
47.5930751.62861

41.65836
23.22553

0.99769
0.996960.996450.99638
0.995390.99451
0.99283
0.992210.98999
0.98792
0.987280.987150.98576
0.98576
0.98453
0.979170.97866
0.97356
0.97347
0.973140.97156
0.966180.96580
0.95997
0.95995
0.95929
0.95926
0.95906
0.956900.95684
0.95597
0.95577
0.954810.95287
0.952400.94469
0.943910.924190.92149
0.91882
0.91879
0.915270.91469
0.91462
0.87286
0.872130.87204
0.869430.86879
0.86206
0.86179
0.861650.856590.85433
0.84566
0.833220.83308
0.82082
0.766810.760480.75204
0.724620.61597

28.83231
59.07847

45.71717
33.94170
50.19874
21.70669
45.96662-13.25058

98.28849
91.64823
86.09212109.52659
108.89816
108.68898
119.42245

343.43878
341.63397
350.66967
353.87647

19.03994
18.05136

342.10209
339.38844
324.80947
317.52006
240.28902
387.16340
382.59033
295.95029
299.92602
331.38927
389.59100
314.00266
374.23508-4.51093

103.45385
129.41990
140.20979
151.11602-3.20778
4.1557760.06905
57.92368

32.36275
33.19349-11.46414-12.63686
80.82845
51.79289

28.42379
45.31518
45.29706
90.31091
80.73247-6.09790

76.17366
70.92192124.50363
109.59464

17.32349

72.72233
93.04953
115.02885
73.48190
32.59075
49.95914-0.37151

150.51259
146.59415
37.80666
17.91597

43.80965
44.24048
59.75676
60.34093
63.01457
65.24480
61.63302

63.99475
60.46026
46.56399
50.43148
118.95882
104.81222
93.32426
146.93408

84.84834
75.71787
63.60514
52.30990

67.16335

76.13023
96.99509
124.92197
13.42912

96.44165
106.58829
201.35523

115.21158
68.89625
63.19435
47.67355
58.87745

89.48279
91.45919
120.95252
125.51776-6.11503

125.15629
119.46284

50.9312550.44214-28.91398

57.17340
51.04558

13.21692

439.91666
110.02791
85.32905-10.13023
172.24324
153.76445

508.90167
160.81783
167.04486

10.24906
71.59598
87.74179
118.53320

40.35438

127.33071
221.98038

132.51184

10

Sensors
6
5
5
4
5
5
4
4
4
5
4
4
4
3
3
4
3
4
3
4
3
3
2
5
4
4
3
3
4
3
4
3
3
3
2
3
3
3
2
2
2
3
2
2
2
4
3
3
2
2
3
2
3
2
1
2
1
2
2
1
1
1
1

Table 4.2.11
Lank

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63

Experiments result of all subjects average

Lank AVG.

Sensor

Heel

1.0
3.1
3.6
5.0
6.8
7.3
8.4
9.5
11.6
12.6
14.0
14.1
15.1
15.7
17.3
18.2
19.5
19.7
21.1
21.7
22.0
23.3
23.4
23.6
23.8
26.5
27.1
27.3
27.7
28.7
28.7
28.9
29.2
31.9
33.7
34.2
34.3
37.5
38.8
39.5
39.6
41.1
41.6
44.8
44.9
46.4
47.2
47.6
49.0
49.7
49.9
51.0
51.4
51.7
54.4
54.4
55.8
57.6
59.0
59.4
60.9
61.0
62.2

6
5
5
5
4
4
5
4
4
5
4
3
4
4
4
4
3
5
3
3
4
4
3
3
4
3
3
3
4
3
2
4
3
2
3
3
3
3
2
2
2
3
2
4
2
3
2
3
3
2
1
2
2
2
3
1
2
2
1
2
1
1
1

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

Chopart's
joint

○
○
○
○
○
○
○
○
○

Metatarsals Metatarsals
Ⅰ
Ⅳ

○
○
○
○
○

○
○
○
○
○
○

○
○

○
○

○
○
○

○
○
○
○
○

○
○
○

○
○
○
○
○

○
○

○
○
○
○

○
○
○
○
○

○
○
○
○
○

○
○
○
○
○
○

Thumb

Toe

○

○
○

○
○
○
○
○
○

○
○

○

○

○

○
○
○
○
○
○
○

○
○

○

○
○
○

○

○
○
○
○
○
○

○

○
○

○
○

○
○
○

○
○

○

○

○

○
○
○

○

○
○

○
○
○
○

○

○

○

○
○
○

○
○

○
○
○
○

○

○
○
○

○
○
○

○
○

○
○
○
○

○
○

○
○

○

○
○
○
○
○

○
○
○
○

○

○
○
○
○

○
○
○

○

○
○
○

11

Toe
18%

Heel
17%

Thumb
8%

Metatarsals Ⅳ
8%Chopart's joint
44%

Metatarsals Ⅰ
5%Fig. 4.3.1

The area ratio of each portion of Subject A’s plantar

Heel
12%
Toe
38%

Chopart's joint
35%

Thumb
7%
Metatarsals Ⅰ
7%

Metatarsals Ⅳ
1%Fig. 4.3.2

The area ratio of each portion of Subject B’s plantar

Thumb
4%

Toe
4%

Heel
15%

Metatarsals Ⅳ
11%

Metatarsals Ⅰ
9%Chopart's joint
57%

Fig. 4.3.3

The area ratio of each portion of Subject C’s plantar

12

Toe
13%

Heel
12%

Thumb
8%

Metatarsals Ⅳ
14%
Chopart's joint
46%

Metatarsals Ⅰ
7%Fig. 4.3.4

The area ratio of each portion of Subject D’s plantar

Toe
4%

Thumb
6%

Heel
20%

Metatarsals Ⅳ
4%

Metatarsals Ⅰ
21%
Chopart's joint
45%

Fig. 4.3.5

The area ratio of each portion of Subject E’s plantar

Thumb
7%

Toe
9%

Heel
16%

Metatarsals Ⅳ
18%

Chopart's joint
44%

Metatarsals Ⅰ
6%Fig. 4.3.6

The area ratio of each portion of Subject F’s plantar

13

Heel
15%

Toe
26%

Thumb
2%
Metatarsals Ⅳ
10%Chopart's joint
43%

Metatarsals Ⅰ
4%Fig. 4.3.7

The area ratio of each portion of Subject G’s plantar

Toe
18%

Heel
18%

Thumb
9%

Chopart's joint
26%

Metatarsals Ⅳ
21%

Fig. 4.3.8

Metatarsals Ⅰ
8%The area ratio of each portion of Subject H’s plantar

Thumb
2%

Toe
4%

Heel
15%

Metatarsals Ⅳ
15%

Metatarsals Ⅰ
19%

Fig. 4.3.9

Chopart's joint
45%

The area ratio of each portion of Subject I’s plantar

14

Toe
11%

Heel
18%

Thumb
9%

Metatarsals Ⅳ
14%
Chopart's joint
42%

Metatarsals Ⅰ
6%Fig. 4.3.10

The area ratio of each portion of Subject J’s plantar

Toe
15%

Heel
16%

Thumb
6%

Metatarsals Ⅳ
12%

Chopart's joint
42%

Metatarsals Ⅰ
9%Fig. 4.3.11

The average of the area ratio of each portion of all subjects plantar

15

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.1(a)Ground reaction force of Subject A (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.1(b)Ground reaction force of Subject A (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.1(c)Ground reaction force of Subject A (4 Sensors)

16

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.1(d)Ground reaction force of Subject A (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.1(e)Ground reaction force of Subject A (2 Sensors)

17

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.2(a)Ground reaction force of Subject B (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.2(b)Ground reaction force of Subject B (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.2(c)Ground reaction force of Subject B (4 Sensors)

18

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.2(d)Ground reaction force of Subject B (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.2(e)Ground reaction force of Subject B (2 Sensors)

19

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.3(a)Ground reaction force of Subject C (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.3(b)Ground reaction force of Subject C (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.3(c)Ground reaction force of Subject C (4 Sensors)

20

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.3(d)Ground reaction force of Subject C (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.3(e)Ground reaction force of Subject C (2 Sensors)

21

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.4(a)Ground reaction force of Subject D (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.4(b)Ground reaction force of Subject D (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.4(c)Ground reaction force of Subject D (4 Sensors)

22

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.4(d)Ground reaction force of Subject D (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.4(e)Ground reaction force of Subject D (2 Sensors)

23

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.5(a)Ground reaction force of Subject E (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.5(b)Ground reaction force of Subject E (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.5(c)Ground reaction force of Subject E (4 Sensors)

24

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.5(d)Ground reaction force of Subject E (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Time[msec]

Fig. 4.4.5(e)Ground reaction force of Subject E (2 Sensors)

25

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.6(a)Ground reaction force of Subject F (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.6(b)Ground reaction force of Subject F (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.6(c)Ground reaction force of Subject F (4 Sensors)

26

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.6(d)Ground reaction force of Subject F (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.6(e)Ground reaction force of Subject F (2 Sensors)

27

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

Time[msec]

Fig. 4.4.7(a)Ground reaction force of Subject G (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

Time[msec]

Fig. 4.4.7(b)Ground reaction force of Subject G (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

Time[msec]

Fig. 4.4.7(c)Ground reaction force of Subject G (4 Sensors)

28

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

Time[msec]

Fig. 4.4.7(d)Ground reaction force of Subject G (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

Time[msec]

Fig. 4.4.7(e)Ground reaction force of Subject G (2 Sensors)

29

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.8(a)Ground reaction force of Subject H (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.8(b)Ground reaction force of Subject H (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.8(c)Ground reaction force of Subject H (4 Sensors)

30

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.8(d)Ground reaction force of Subject H (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

1000

2000

3000

4000

5000

Time[msec]

Fig. 4.4.8(e)Ground reaction force of Subject H (2 Sensors)

31

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.9(a)Ground reaction force of Subject I (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.9(b)Ground reaction force of Subject I (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.9(c)Ground reaction force of Subject I (4 Sensors)

32

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.9(d)Ground reaction force of Subject I (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Time[msec]

Fig. 4.4.9(e)Ground reaction force of Subject I (2 Sensors)

33

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.10(a)Ground reaction force of Subject J (6 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.10(b)Ground reaction force of Subject J (5 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.10(c)Ground reaction force of Subject J (4 Sensors)

34

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.10(d)Ground reaction force of Subject J (3 Sensors)

1200
1000

[N]

800
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)

600
400
200
0
-200

0

500

1000

1500

2000

2500

Time[msec]

Fig. 4.4.10(e)Ground reaction force of Subject J (2 Sensors)

35

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.1(a)Normal gait Ⅰ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.1(b) Normal gait Ⅰ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.1(c) Normal gait Ⅰ

36

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.1(d) Normal gait Ⅰ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.1(e) Normal gait Ⅰ

37

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.2(a)Normal gait Ⅱ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.2(b) Normal gait Ⅱ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.2(c) Normal gait Ⅱ

38

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.2(d) Normal gait Ⅱ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.2(e) Normal gait Ⅱ

39

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.3(a)Normal gait Ⅲ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.3(b) Normal gait Ⅲ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.3(c) Normal gait Ⅲ

40

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.3(d) Normal gait Ⅲ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.3(e) Normal gait Ⅲ

41

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.4(a)Regulation gait AⅠ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.4(b) Regulation gait AⅠ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.4(c) Regulation gait AⅠ

42

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.4(d) Regulation gait AⅠ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.4(e) Regulation gait AⅠ

43

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.5(a)Regulation gait AⅡ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.5(b) Regulation gait AⅡ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.5(c) Regulation gait AⅡ

44

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.5(d) Regulation gait AⅡ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.5(e) Regulation gait AⅡ

45

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.6(a)Regulation gait AⅢ

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.6(b) Regulation gait AⅢ

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.6(c) Regulation gait AⅢ

46

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.6(d) Regulation gait AⅢ

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.6(e) Regulation gait AⅢ

47

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.7(a)Regulation gait B 6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.7(b) Regulation gait B 5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.7(c) Regulation gait B 4 Sensors

48

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.7(d) Regulation gait B 3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.7(e) Regulation gait B 2 Sensors

49

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.8(a)Regulation gait C 6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.8(b) Regulation gait C 5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.8(c) Regulation gait C 4 Sensors

50

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.8(d) Regulation gait C 3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.8(e) Regulation gait C 2 Sensors

51

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.9(a)Backward gait

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.9(b) Backward gait

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.9(c) Backward gait

52

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.9(d) Backward gait

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.9(e) Backward gait

53

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.10(a)Regulation gait D

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.10(b)Regulation gait D

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.10(c)Regulation gait D

54

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.10(d)Regulation gait D

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.10(e)Regulation gait D

55

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.11(a)Stairs going up

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.11(b)Stairs going up

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.11(c)Stairs going up

56

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.11(d)Stairs going up

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.11(e)Stairs going up

57

2 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.12(a)Stairs going down

6 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.12(b)Stairs going down

5 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.12(c)Stairs going down

58

4 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.12(d)Stairs going down

3 Sensors

160
Ankle joint moment(Quick MAG Ⅳ)
Ankle joint moment(Plantar Pressure)
Ground reaction force(Force plate)
Ground reaction force(Plantar pressure)[Nm]
1/10[N]

120
80
40
0
0

500

1000

1500

-40
Time[msec]

Fig. 5.5.12(e)Stairs going down

59

2 Sensors