JP2002090216A - 加重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 障害を持つ足に負担をかけることなく、低コ
ストで歩行時における加重量を安定して測定できる加重
測定装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 歩行時にかかる加重量を測定する加重測
定装置Ｓは、足からの加重を受ける上板部１と、上板部
１と対向する下板部２と、上板部１と下板部２との間に
設けられ、上板部１を介して加重を受けるエアバック３
と、上板部１と下板部２とを連結するピン部７と、上板
部１と下板部２との所定距離以上の離間を規制する規制
部８と、エアバック３の圧力を検出する圧力センサ５
と、加重を受けた際のエアバック３の圧力に基づいて加
重量を求める演算装置Ｃとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歩行時に加わる加
重量を測定する加重測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】足に骨折や関節炎等の障害を持った者や
そのための治療の過程にある者が、松葉杖などの歩行補
助具を用いて歩行訓練を行う際、全体重を患部にかける
ことができないので、患部の障害の程度に応じて、例え
ば訓練の初期段階では全体重の１０％を患部に加重し、
２０％、３０％、…、と徐々に加重しながら歩行訓練を
行う。このような歩行訓練時において患部にかかる加重
量を測定する際、従来では、体重計に障害のある足をの
せて測定したり、シート材からなる体圧分布測定装置の
上を歩いて測定したりしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような方法では、一歩又は数歩での歩行範囲でしか測
定できず、正確な測定ができなかった。また、例えば、
図１０に示すようなロードセルを用いた体重計を靴状に
したものを用いて加重量を測定することも考えられる
が、検出精度を上げるために、足を支持する第１板部１
０１や靴底に相当する第２板部１０２、ロードセルを支
持する支持板部１０３の剛性は高くなければならないの
で、体重計自体の重量が大きくなり（例えば１ｋｇ）、
障害を持った足に取り付けることは困難である。このよ
うに、図１０に示した例を用いて用いて加重測定を行う
ことは実用的ではない。さらに、ロードセルは精度劣化
が速く耐久性に欠けていた。

【０００４】一方、上述したような、シート材からなる
体圧分布測定装置を足のサイズほどに加工して靴の裏に
つけて測定することも考えられるが、この体圧分布測定
装置は大変高価なものであり、コストの上昇を招く。

【０００５】また、歩行時において、例えばつま先と踵
とは別々に接地し、踵からつま先に抜ける加重量や加重
位置が変化するのが通常であるが、図１０に示したよう
な構成では、加重位置の変化に応じた加重量を一様に精
度良く測定することができなかった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、障害を持つ足に負担をかけることな
く、歩行時における加重量を低コストで安定して測定で
きる加重測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の加重測定装置は、歩行時にかかる加重量を
測定する加重測定装置において、加重を受ける第１部材
と、前記加重を前記第１部材を介して受ける流体を満た
した袋部と、前記第１部材と前記袋部を介して対向する
位置に設けられた第２部材と、前記第１部材と前記第２
部材とを、所定距離以上の離間を規制しながら接離方向
に移動自在に支持する支持部と、前記袋部内部の圧力を
検出する検出装置と、前記袋部が加重を受けた際の前記
検出装置の検出結果に基づいて、前記加重量を求める演
算装置とを備えることを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、加重を受ける第１部材と
第２部材との間に加重を検出する袋部を取り付けた構成
であるので、第１部材に足を支持させ、第２部材を靴底
のようにして接地させるようにして広い範囲を歩行しつ
つ加重量の測定を行うことができる。このとき、第１部
材と第２部材とは支持部によって所定距離以上の離間を
規制されるので、安定した歩行を実現することができ
る。また、装置自体の軽量化・小型化を実現することが
できるので、患者の負担を軽減することができる。さら
に、流体を満たした袋部を踏みながら歩行する構成なの
で、この流体のクッション性により足に対する負担を軽
減することができる。また、従来のようなロードセルな
どを用いた構成と異なり、装置自体の耐久性を向上させ
つつ低コスト化を実現することができる。そして、流体
が満たされた袋部の圧力に基づいて加重量を求めるの
で、複雑な足裏の加重変化を簡易な構成で包括的に把握
することができる。つまり、流体が満たされた袋部を踏
むことによって加重量が検出される構成であり、検出装
置は袋部のどの部分が踏まれても同じ値を示すので、つ
ま先で踏んでも踵で踏んでも常に足（患部）にかかる加
重量を精度良く検出することができる。

【０００９】このとき、前記支持部は、前記第１部材の
端部と前記第２部材の端部とを互いに回動自在に連結す
るピン部と、該ピン部が設けられた位置とは別の位置に
設けられ、前記第１部材と前記第２部材との所定距離以
上の離間を規制する規制部とを有する構成とすることが
できる。

【００１０】前記演算装置が求めた加重量が、予め設定
された加重量の目標値を超えた際に警報を発する警報部
を備えることにより、患部に過剰な加重がかかるのを患
者自らが加減することができる。

【００１１】前記警報部は、振動を発生する振動発生部
を備える構成とすることにより、過剰な加重がかかった
際、患者に振動によって知らせることができる。

【００１２】前記警報部は、前記演算装置が求めた加重
量に応じて警報発生レベルを変えることにより、過剰な
加重がかかった際に、患者は加重レベルを知ることがで
きる。

【００１３】前記袋部は前記第２部材に支持されてお
り、前記第１部材と前記袋部との間に設けられ、前記第
１部材と前記袋部とが離れた際に前記検出装置又は演算
装置の少なくとも一方の作動を止めるスイッチ部を備え
ることにより、検出装置や演算装置が例えば電池によっ
て作動している場合、使用時においてだけ作動されるの
で、電池の無駄な消耗を抑えることができる。

【００１４】前記袋部を環形状とし、前記検出装置又は
演算装置の少なくとも一方を前記袋部の環内部に配置し
たことにより、検出装置や演算装置を足裏より下側に配
置させることができる。したがって、重心が下方になる
ので、歩き易くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の加重測定装置の一実施形
態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）
は、本発明の加重測定装置の側面図であり、図１（ｂ）
は図１（ａ）の平面図である。

【００１６】図１において、加重測定装置Ｓはサンダル
状に形成されており、足からの加重を受ける上板部（第
１部材）１と、加重を上板部１を介して受けるエアバッ
ク（袋部）３と、上板部１とエアバック３を介して対向
する位置に設けられた下板部（第２部材）２と、エアバ
ック３とホース４を介して連結され、エアバック３内の
圧力を検出する圧力センサ（検出装置）５と、圧力セン
サ５の検出結果が出力される演算装置Ｃとを備えてい
る。

【００１７】上板部１は、ポリスチレンやポリカーボネ
ート、アクリル系樹脂など軽量且つ高強度の合成樹脂に
よって形成されている。この上板部１は足を支持するた
めのものであって、足の甲と踵とを保持するバンド部６
を備えている。

【００１８】下板部２は、上板部１同様、ポリスチレン
やポリカーボネート、アクリル系樹脂など軽量且つ高強
度の合成樹脂によって形成されている。この下板部２は
サンダルの底部に相当するものであり、接地部となって
いる。下板部２の下面（接地面）には滑り止め用のゴム
を取り付けることが可能である。

【００１９】エアバック３は、例えば合成樹脂製やビニ
ール製の袋によって形成された密閉空間に空気を満たし
たものであって、上板部１と下板部２との間に挟まれる
ように設けられている。

【００２０】エアバック３とホース４を介して連結され
ている圧力センサ５は、上板部１を介して足から受ける
加重に応じたエアバック３内部の圧力変化を検出するよ
うになっている。圧力センサ５の検出結果は演算装置Ｃ
に出力され、演算装置Ｃは、圧力センサ５の検出結果に
基づいて、足から受けた加重量を求めるようになってい
る。なお、圧力センサ５としては、半導体圧力センサ、
集積型半導体圧力センサなど、空気の圧力を検出可能な
種々の圧力センサを用いることができる。

【００２１】圧力センサ５及び演算装置Ｃは、バンド部
６の足の甲部分に設けられている。また、バンド部６の
足の甲部には、加重量の目標値を設定する設定部９と、
所定の状態において警報を発する警報部１０と、加重量
などの所定の情報を表示する表示部１１とが設けられて
いる。これらはすべてハウジングＨ内に設けられてい
る。そして、以下の説明において、これら検出装置５、
演算装置Ｃ、設定部９、警報部１０、表示部１１を総称
して、適宜、「操作制御部ＣＯＮＴ」と称する。

【００２２】上板部１と下板部２とは足裏の形状に沿っ
てほぼ同形状に形成されている。上板部１と下板部２と
はそれぞれの先端部をピン部（ヒンジ部）７によって互
いに回動自在に連結されている。エアバック３の平面視
の大きさは、上板部１（下板部２）とほぼ同じ大きさに
形成されており、ピン部７が設けられている以外の部分
に配置されている。

【００２３】上板部１の後端部と下板部２の後端部とは
ヒモ（規制部）８によって連結されている。つまり、上
板部１の先端部と下板部２の先端部とは、ピン部７によ
って互いに回動自在に支持されており、この回動によっ
て、例えば足を上げて加重測定装置Ｓ全体を上方に移動
させた際、上板部１及び下板部２のそれぞれの後端部は
大きく離間するようになる。この後端部の離間を、ヒモ
８によって所定距離以上にならないように規制してい
る。

【００２４】以上説明したような構成を備える加重測定
装置Ｓによって、患者の歩行訓練時における足にかかる
加重を測定する方法について図２、図３を参照しながら
説明する。まず、設定部９によって、加重量の目標値を
予め設定する。この目標値は、患者の患部の障害の程度
に応じて設定されるものであり、例えば、リハビリの初
期段階では体重の１０％値などといったように、患部の
状態に応じた値である。

【００２５】足をバンド部６で上板部１に固定する。こ
のとき、上板部１（下板部２）の形状は足裏の形状に沿
うようにつま先側がつぼまっており、歩行時において壁
や段差などに上板部１（下板部２）がぶつかる危険性を
低減させている。したがって、歩行時の患者の転倒の危
険性は低減される。

【００２６】患者の足に加重測定装置Ｓが装着された
ら、患者は歩行を開始する。足を上げたとき、上板部１
と下板部２とのそれぞれの後端部はピン部７による先端
部の回動によって離間しエアバック３には加重がかから
ない。このとき、所定の長さに設定されているヒモ（規
制部）８によって、上板部１の後端部と下板部２の後端
部とは所定距離以上に離間しないので、足を上げた際の
歩行の安定性を確保することができる。

【００２７】足を降ろして下板部２を接地させ、上板部
１を介してエアバック３に加重をかけたとき、エアバッ
ク３の密閉空間に満たされている空気は圧縮され、圧力
が変化する。このときの圧力は、ホース４を介して圧力
センサ５に検出される。圧力センサ５の検出結果は演算
装置Ｃに出力され、演算装置Ｃは、そのときにエアバッ
ク３にかかった加重、つまり、患者の足にかかった加重
を求める。なお、この時の加重量は表示部１１に表示さ
れる。

【００２８】演算装置Ｃは、設定部９によって予め設定
された加重量の目標値（設定値）と、圧力センサ５の検
出値とを比較する。そして、圧力センサ５による検出値
が、設定部９による目標値（設定値）を超えていたら、
警報部１０にその旨を患者に報知するよう指示する。

【００２９】こうして、加重測定装置Ｓによって加重量
を測定しながら歩行を行い、図３に示すように、求めた
加重量が予め設定しておいた設定値を超えたかどうかを
判断し、越えている場合は、患者は警報部１０によって
設定値より過剰な加重が足にかかっていることを報知さ
れるので、足にかける力を加減することができる。一
方、加重量が設定値を越えていない場合には、患者は歩
行（加重）を続ける。

【００３０】ここで、警報部１０は、光や音を発するこ
とによって患者に警報することもできるが、目や耳が不
自由な患者に対しても確実に警報できるように、警報部
１０として振動発生部を設け、振動によって警報すると
よい。

【００３１】また、警報部１０は、圧力センサ５の検出
値に応じて警報発生レベルを変化させてもよい。つま
り、目標値より僅かに大きな加重がかかった場合には、
小さい警報音や小さい振動レベルの振動により警報を行
う。一方、目標値に比べて過剰な加重が足にかかった場
合には、大きい警報音や大きい振動レベルの振動により
警報を行う。

【００３２】以上説明したように、足からの加重を受け
る上板部１にエアバック３を取り付け、このエアバック
３の圧力によって足にかかる加重を求める構成なので、
サンダル状の加重測定装置Ｓを足に取り付けた状態で広
い範囲を歩行しつつ加重を検出することができる。ま
た、加重測定装置Ｓ自体の軽量化・小型化を実現するこ
とができるので、患者の負担を軽減することができる。
さらに、空気を満たしたエアバック３を踏みながら歩行
する構成なので、空気のクッション性により足に対する
負担を軽減することができる。また、従来のようなロー
ドセルなどを用いた構成と異なり、装置自体の耐久性を
向上させつつ低コスト化を実現することができる。

【００３３】足裏の形状に沿って形成され空気が満たさ
れたエアバック３の圧力に基づいて加重量を求めるの
で、複雑な足裏の加重変化を簡易な構成で包括的に把握
することができる。つまり、空気が満たされたエアバッ
ク３を踏むことによって加重量が検出される構成であっ
て、つま先で踏んでも踵で踏んでもエアバック３内の圧
力は一様に変化するので、圧力センサ５はエアバック３
のどの部分が踏まれても同じ値を示すことになる。した
がって、常に足（ひざ等）にかかる加重量を精度良く検
出することができる。つまり、本発明の特徴である加重
検出を流体を用いて行うことにより、歩行時において足
の裏のどの部分で接地しても、常に患部（ひざ等）に作
用する加重量を精度良く測定することができる。

【００３４】なお、本実施形態においては、上板部１と
下板部２とはピン部７によって連結され、ピン部７によ
る連結部以外の連結はヒモ８によって連結されている
が、例えば、図４に示すように、ヒモ８の変わりに、上
板部１と下板部２とが対面する部分にカギ状の係合部８
ａを設け、この係合部８ａによって上板部１と下板部２
との離間を規制するようにしてもよい。

【００３５】上記実施形態において、上板部１と下板部
２とを連結するピン部（ヒンジ部）７はつま先側に設け
られているが、このピン部７を図５に示すように踵側に
設け、規制部８をつま先側に設けてもよい。また、図６
に示すように、ピン部７を加重測定装置Ｓの一方の側部
に設け、他方の側部に規制部８を設けてもよい。このよ
うに、ピン部７及び規制部８は任意の位置に設けること
ができる。ここで、足裏に対応する位置（加重点）以外
にピン部７及び規制部８を設けることによって、安定し
た歩行を実現することができる。

【００３６】なお、図７に示すように、ピン部７をなく
して規制部８をつま先側及び踵側の両方に設ける構成と
することも可能である。

【００３７】本実施形態においては、操作制御部ＣＯＮ
Ｔはバンド部６の足の甲部分に設けられた構成である
が、例えば、図８に示すように（ここで、図８は上板部
１を外した状態での上から見た平面図である）、エアバ
ック３を環形状（ドーナツ形状）とし、このドーナツ内
部に操作制御部ＣＯＮＴを配置してもよい。こうするこ
とにより、重量を有する操作制御部ＣＯＮＴや、操作制
御部ＣＯＮＴを作動させる電源（電池）は足の裏側に配
置されるので、重心が下方に配置されることになり、安
定した歩行を実現することができる。

【００３８】なお、袋部（エアバック）３に満たされる
流体は空気に限らず任意の気体を用いることができる。
さらには、気体ではなく水などの液体を用いることもで
きる。ここで、流体を気体とした場合には、気体は液体
に比べてクッション性があるので障害を持つ足に対して
負担が小さい。一方、流体を液体とした場合には、液体
は非圧縮性流体であるので、気体に比べて歩行時におけ
る安定性がよい。

【００３９】図９に示すように、上板部１とエアバック
３との間に、上板部１とエアバック３とが離れた際に操
作制御部ＣＯＮＴの作動を止めるスイッチ部１２を設け
ることも可能である。この際、ピン部７や上板部１と下
板部２との間の所定の位置に、上板部１と下板部２とが
離間する方向に力を常に加えているバネなどの付勢部材
を設け、歩行していない状態（加重がかかっていない状
態）においては、上板部１とエアバック３とを離間状態
としてスイッチ部１２が切れているようにし、歩行して
いる状態（加重がかかっている状態）においては、スイ
ッチ部１２が入るようにしておくことにより、歩行訓練
を行っていない際の操作制御部ＣＯＮＴの電源（電池）
の消耗を防ぐことができる。なお、図９においてスイッ
チ部１２は上板部１の裏面側に取り付けられているが、
エアバック３側に取り付けられていてもよい。あるい
は、エアバック３を上板部１に支持させて、下板部２と
エアバック３との間にスイッチ部１２を設ける構成とし
てもよい。

【００４０】圧力センサ５からの検出信号を遠隔にある
コンピュータに無線で送信し、歩行時の加重に関するデ
ータを保存・解析することも可能である。さらに、無線
によって信号を送るとともに、この遠隔にあるコンピュ
ータに上述した操作制御部ＣＯＮＴ（この場合、操作制
御部ＣＯＮＴには圧力センサ５は含まれていない）の機
能を持たせることにより、加重測定装置Ｓ自体の軽量化
を実現することができる。

【００４１】上記実施形態における加重測定装置Ｓはサ
ンダル型であるが、ズック型でもよい。また、下板部２
を無くしてエアバック３を直に接地させる構成としても
よいが、下板部２を設けることによりエアバック３が破
れたりするのが防止されて、装置全体の耐久性を向上す
ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の加重測定
装置によれば、加重を受ける第１部材に加重を検出する
袋部を取り付けた構成であるので、この第１部材を足に
支持させた状態で広い範囲を歩行しつつ加重を検出する
ことができる。そして、流体が満たされた袋部の圧力に
基づいて加重量を求めるので、複雑な足裏の加重変化を
簡易な構成で包括的に把握することができる。さらに、
装置自体の軽量化・小型化を実現することができるの
で、患者の負担を軽減することができる。さらに、流体
を満たした袋部を踏みながら歩行する構成なので、この
流体のクッション性により足に対する負担を軽減するこ
とができる。また、従来のようなロードセルなどを用い
た構成と異なり、装置自体の耐久性を向上させつつ低コ
スト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の加重測定装置の一実施形態を説明す
る図であって、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面
図である。

【図２】 本発明の加重測定装置による測定方法を説明
する図である。

【図３】 本発明の加重測定装置による測定方法を説明
する図である。

【図４】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図５】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図６】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図７】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図８】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図９】 本発明の加重測定装置の他の実施形態を説明
する図である。

【図１０】 従来の加重測定装置を説明する図である。

【符号の説明】

１ 上板部（第１部材） ２ 下板部（第２部材） ３ エアバック（袋部） ５ 圧力センサ（検出装置） ７ ピン部（ヒンジ部、支持部） ８ ヒモ（規制部、支持部） ９ 設定部 １０ 警報部 １１ 表示部 １２ スイッチ部 Ｃ 演算装置 ＣＯＮＴ 操作制御部 Ｓ 加重測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｇ 19/44 Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０Ｂ (72)発明者 林 正樹 東京都文京区湯島２丁目17番４号 ウエダ アヴァンセ株式会社内 Ｆターム(参考） 4C038 VA11 VB14 VC20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歩行時にかかる加重量を測定する加重測
   定装置において、 加重を受ける第１部材と、 前記加重を前記第１部材を介して受ける流体を満たした
   袋部と、 前記第１部材と前記袋部を介して対向する位置に設けら
   れた第２部材と、 前記第１部材と前記第２部材とを、所定距離以上の離間
   を規制しながら接離方向に移動自在に支持する支持部
   と、 前記袋部内部の圧力を検出する検出装置と、 前記袋部が加重を受けた際の前記検出装置の検出結果に
   基づいて、前記加重量を求める演算装置とを備えること
   を特徴とする加重測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の加重測定装置におい
   て、 前記支持部は、前記第１部材の端部と前記第２部材の端
   部とを互いに回動自在に連結するピン部と、 該ピン部が設けられた位置とは別の位置に設けられ、前
   記第１部材と前記第２部材との所定距離以上の離間を規
   制する規制部とを有することを特徴とする加重測定装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の加重測定装置に
   おいて、 前記演算装置が求めた加重量が、予め設定された加重量
   の目標値を超えた際に警報を発する警報部を備えること
   を特徴とする加重測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の加重測定装置におい
   て、 前記警報部は、振動を発生する振動発生部を備えること
   を特徴とする加重測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の加重測定装置に
   おいて、 前記警報部は、前記演算装置が求めた加重量に応じて警
   報発生レベルを変えることを特徴とする加重測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の加重測
   定装置において、 前記袋部は前記第２部材に支持されており、 前記第１部材と前記袋部との間に設けられ、前記第１部
   材と前記袋部とが離れた際に前記検出装置又は演算装置
   の少なくとも一方の作動を止めるスイッチ部を備えるこ
   とを特徴とする加重測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の加重測
   定装置において、 前記袋部を環形状とし、前記検出装置又は演算装置の少
   なくとも一方を前記袋部の環内部に配置したことを特徴
   とする加重測定装置。