JP2023183706A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、免荷訓練において、被測定者の荷重測定時の誤差が小さく、適正な歩行荷重評価を可能とすると共に、荷重測定時において、被測定者の脚の振り出しや歩行が安定した状態で歩行訓練ができるようにすることを目的とする。【解決手段】荷重測定装置において、ソールに配設される圧力センサは、荷重測定時において履物本体が接地する際、被測定者より受けた接地荷重に応じて変位するアクチュエータ部を有し、前記アクチュエータ部の変位に基づいて接地荷重を検出するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は荷重測定装置に関する。詳しくは、リハビリテーション時の歩行訓練等に用いる足装着型の荷重測定装置に関する。

下肢骨折や骨関節疾患などの術後患者に対する理学療法の１つに免荷訓練がある。免荷訓練では、患者の全体重よりも軽い荷重に制限しながら、当該患者に負荷して歩行訓練等を行うが、患者に過度の負荷を与えることなく、かつ、効果的な訓練を行うには、適切な荷重制御が必要となる。

訓練時に適切な荷重制御を行うには、免荷訓練等における患者の下肢に作用する荷重を測定する必要がある。特許文献１には、患者が歩行訓練において足に実際にかけた体重を数値としてリアルタイムに知ることのできる歩行訓練のためのリハビリテーション用履物（免荷歩行フィードバック訓練装置）が開示されており、免荷訓練に用い得ることが記載されている。

実開昭５９－１９３４１９

一般に、歩行動作のメカニズムとしては、踵から地面に接地し、つま先で蹴り上げる歩行が通常歩行と言われ、前記免荷訓練においては、特に、踵部とつま先部に最低でも２点の荷重センサが必要である。前述の特許文献１に開示されるリハビリテーション用履物においても、踵部を含む前後３点に歪みゲージでなる荷重センサが配置されている。そして、３個の荷重センサを挟着した２枚の薄硬板を重ね合わせてなる中敷が、履物に定置され、被測定者の荷重が測定される。しかし、前記構成上、荷重センサが地面に当たる部分が平面となっており、それぞれの荷重の測定範囲が広範な為、外部要因等による測定誤差が大きい。従って、その測定結果としての加算器による３個の荷重センサの出力データの合計は、さらに測定誤差が大きなものとなってしまう。

本発明は、このような問題に鑑み、前記免荷訓練において、被測定者の荷重測定時の誤差が小さく、適正な歩行荷重評価を可能とすると共に、荷重測定時において、被測定者の脚の振り出しや歩行が安定した状態で歩行訓練ができるようにすることを目的とする。尚、本発明は、歩行訓練においては、免荷訓練以外に被測定者の立ち上がり訓練等に用いてもよい。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、履物底部としてのソールと、少なくとも、足の甲部を保持するアッパーからなる履物本体と、前記ソールに配設される圧力センサと、前記圧力センサからの信号を無線送信する送信部と、を備える、荷重測定装置において、前記圧力センサは、荷重測定時において前記履物本体が接地する際、被測定者より受けた接地荷重に応じて変位するアクチュエータ部を有し、前記アクチュエータ部の変位に基づいて前記接地荷重を検出するように構成されている、ことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の荷重測定装置において、前記アクチュエータ部は、前記ソールの底部から突出しており、前記履物本体が接地する際には、接地が前記アクチュエータ部の下端部で行われるように配置されている、ことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の荷重測定装置において、前記圧力センサは、少なくとも、前記ソールにおける足の甲部対向箇所に２箇所と踵部対向箇所に２箇所に配置される、ことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の荷重測定装置において、前記圧力センサは、少なくとも、歪みゲージで構成されるセンサ本体と、前記センサ本体が取り付けられた起歪体としての取付板と、被測定者より受けた接地荷重を前記センサ本体に伝達する荷重伝達部としての前記アクチュエータ部とが、共通の１パッケージとしてセンサ外枠内に収納されている、ことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項３に記載の荷重測定装置において、前記圧力センサにおけるアクチュエータ部は、その下端部がそれぞれ共通の受圧板上に一体的に固定されるように構成した、ことを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の荷重測定装置において、前記受圧板は、互いに接地面側の表面状態が異なる複数種類の受圧板から選択された任意の受圧板に交換可能に構成されている、ことを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項５に記載の荷重測定装置において、前記受圧板は、前後両端部をそれぞれ外方斜め上向きに折り曲げられた傾斜部を有する、ことを特徴とするものである。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の荷重測定装置において、前記ソールの接地面側において、少なくとも、土踏まず部に対応する部位に装着されるシャンクを有する、ことを特徴とするものである。

請求項９記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の荷重測定装置において、前記シャンクは、前記圧力センサに対応する位置に複数の開口部を有し、前記開口部は前記アクチュエータ部の下端部を、前記開口部を通して下方に突出させるように配置されている、ことを特徴とするものである。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の荷重測定装置において、前記ソールに、センサ外枠を嵌合して圧力センサを埋設する組付け孔を形成すると共に、前記シャンクの開口部を前記センサ外枠より小さく形成し、前記シャンクの開口部にて前記組付け孔を覆って装着することにより、前記圧力センサの下方への抜け止めとして構成されている、ことを特徴とするものである。

請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の荷重測定装置において、前記ソールの上部には、前記圧力センサの上方への抜け止めとして、面ファスナにより前記ソールに対して着脱可能に構成される中敷きが配置される、ことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明によれば、圧力センサは、荷重測定時において履物本体が接地する際、被測定者より受けた接地荷重に応じて変位するアクチュエータ部を有し、アクチュエータ部の変位に基づいて接地荷重を検出するように構成されている為、構成上、荷重センサが地面に当たる部分が点となっており、それぞれの荷重の測定範囲が限定されている為、外部要因等による測定誤差が小さい。

請求項２記載の発明によれば、アクチュエータ部は、ソールの底部から突出しており、記履物本体が接地する際には、接地がアクチュエータ部の下端部で行われるように配置されている為、構成上、荷重センサが地面に当たる部分が点となっており、それぞれの荷重の測定範囲が限定されている為、外部要因等による測定誤差が小さい。

請求項３記載の発明によれば、圧力センサは、少なくとも、ソールにおける足の甲部対向箇所に２箇所と踵部対向箇所に２箇所に配置される為、荷重測定時において、被測定者の左右の平衡感覚が安定し、被測定者の脚の振り出しや歩行が安定した状態で歩行訓練ができる。

請求項４記載の発明によれば、圧力センサは、少なくとも、歪みゲージで構成されるセンサ本体と、センサ本体が取り付けられた起歪体としての取付板と、被測定者より受けた接地荷重を前記センサ本体に伝達する荷重伝達部としてのアクチュエータ部とが、共通の１パッケージとしてセンサ外枠内に収納されている為、圧力センサとして追加の部品を必要とせず、メンテナンス性に優れ、費用上、スペース上のメリットがある。

請求項５記載の発明によれば、圧力センサにおけるアクチュエータ部は、その下端部がそれぞれ共通の受圧板上に一体的に固定されるように構成した為、荷重測定時において被測定者は、受圧板の取付けなしで、各圧力センサのアクチュエータ部が突出した状態で床の上を歩くよりも安定して歩行することができる。特に、歩行する床の表面が荒れていたり、床の上に絨毯等が敷かれている等により、歩行時にアクチュエータ部との引っ掛かりが問題になる場合に特に有効である。

請求項６記載の発明によれば、受圧板は、互いに接地面側の表面状態が異なる複数種類の受圧板から選択された任意の受圧板に交換可能に構成されている為、歩行する床の表面状態に応じて受圧板の接地面側の表面状態を変えることができ、測定者は、さらに安定して歩行することができる。

請求項７記載の発明によれば、受圧板は、前後両端部をそれぞれ外方斜め上向きに折り曲げられた傾斜部を有する為、荷重測定時において被測定者が床の上を歩く際、シャンクの前端部、後端部の床との引っ掛かりを防ぐことができる。

請求項８記載の発明によれば、ソールの接地面側において、少なくとも、土踏まず部に対応する部位に装着されるシャンクを有する為、シャンクによりソールの補強ができる。

請求項９記載の発明によれば、シャンクは、圧力センサに対応する位置に複数の開口部を有し、開口部はアクチュエータ部の下端部を、開口部を通して下方に突出させるように配置されている為、アクチュエータ部の変位を阻害することなくソールへのシャンクの装着ができる。

請求項１０記載の発明によれば、ソールに、センサ外枠を嵌合して圧力センサを埋設する組付け孔を形成すると共に、シャンクの開口部をセンサ外枠より小さく形成し、シャンクの開口部にて組付け孔を覆って装着することにより、圧力センサの下方への抜け止めとして構成されている為、シャンクによりソールの補強ができると共に、下方へのセンサの抜け止めを兼ねることができる。

請求項１１記載の発明によれば、ソールの上部には、圧力センサの上方への抜け止めとして、面ファスナによりソールに対して着脱可能に構成される中敷きが配置される為、ソールの上部から、圧力センサのメンテナンスが容易にできると共に、上方へのセンサの抜け止めを兼ねることができる。

本発明の一実施例の荷重測定装置の全体システムを示す斜視図である。 該実施例における履物本体の使用時と装着前の状態を示す平面図である。 該実施例における靴を履いたまま履物本体に装着した状態を示す側面図であって、受圧板の装着の有無時における状態を示している。 該実施例におけるソールから中敷きを取り外した状態の平面図及び、その断面図である。 図４の断面図の要部拡大図である。 該実施例における圧力センサ全体の外観を示す斜視図である。 該実施例における荷重測定装置の全体システムを示すブロック図である。 該実施例におけるスマートフォンの設定画面を示す平面図である。 該実施例におけるスマートフォンの測定画面を示す平面図である。 該実施例における設定時のフロー図である。 該実施例における測定時のフロー図である。 該実施例におけるソールへのシャンクの装着状態を示す平面図である。

〔全体の概略構成〕
以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参照して説明する。ここで、図１は本発明の一実施例の荷重測定装置１における全体システムを示す斜視図、図２は同実施例の履物本体１０の使用時と装着前の状態を示す斜視図、図３は同実施例の靴２１を履いたまま履物本体１０に装着した状態を示す平面図、図４は同実施例のソール１１から中敷き１４を取り外した状態の平面図及び、その断面図、図５は同実施例の図４の断面図の要部拡大図、図６は同実施例の圧力センサ６１を示す斜視図である。

本実施例では被測定者の足の保持手段を履物とし、荷重センサを履物本体１０のソール１１に組み込み、下肢を被訓練部位として、歩行の免荷訓練を行う場合について説明する。図１に示すように、本実施例は、全体システムとして、被検者が免荷訓練を行う側の足部に装着する履物本体１０、他の足部に装着するダミーの履物２０、履物底部としてのソール１１に設置される圧力センサ（不図示）及び圧力センサからの信号をスマートフォン等の受信部４０に無線送信する送信部３０と、を備える。尚、送信部３０の下部には面ファスナ（不図示）が取付けられており、履物本体１０の甲部上面に取付けられている面ファスナ５１と結合され、接離自在に甲部に設置される。又、送信部３０は、リード線３１を介してソール１１内部の圧力センサと接続されている。

図２（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係る荷重測定装置１における履物本体１０を示す使用状態時の平面図および履く前の状態の平面図である。尚、図２（ａ）においては、送信部３０を省略している。又、図２（ｂ）においては、中敷き１４を取り外した状態を示しており、圧力センサ６１が露出した状態となっている。尚、中敷き１４の裏側には面ファスナ（不図示）が取付けられており、ソール１１側の面ファスナ５３と結合され、圧力センサ６１の上方への抜け止めとして、面ファスナにより前記ソールに対して着脱可能に構成される。

この実施の形態の履物本体１０では、上述の図から明らかなように、被測定者（患者）が容易に着脱することのできるサンダル形態とした場合を例示している。但し、本発明の履物本体１０はサンダル形態のものに限らず、他の履物形態として適用することもできる。すなわち、足を乗せる履物底部としてのソール１１と足の甲を覆うアッパー１５を少なくとも備えていればよい。アッパー１５は、足の甲部を履物本体１０に着脱自在に係止可能である。

この履物本体１０は、ソール１１の左右両側部に前記甲部係止用片１２（１２ａ、１２ｂ）の基部がそれぞれ固定され、甲部係止用片１２ａ、１２ｂの他端を相互に重ね合わせて甲部係止用片１２ａ、１２ｂに取付けられた係止部材で結合し、装着するようにしたサンダル形態になっている。係止部材は、面ファスナ５１ａ、５１ｂで構成され、止める位置を変えることにより甲部係止用片１２ａ、１２ｂの重なり長さを調整可能である。尚、面ファスナとは、一般にマジックテープ（登録商標）と呼称されているものである。又、二つの甲部係止用片１２ａ、１２ｂにおける係止部材として、一方の甲部係止用片１２ａの外側面には雄型の面ファスナ５１ａが取付けられ、前記一方の甲部係止用片１２ａの内側面には雌型の面ファスナ５１ａ´が取付けられると共に、他方の甲部係止用片１２ｂの外側面には雄型の面ファスナ５１ｂが取付けられ、前記他方の甲部係止用片１２ｂの内側面には雌型の面ファスナ５１ｂ´が取付けられる。

これによれば、甲部係止用片１２ａ、１２ｂの両端を相互に重ね合わせて面ファスナで結合する際、甲部係止用片の両端の左右どちら側が上になっても結合でき、被測定者が右利きでも左利きでも面ファスナにて、被測定者の靴（足）を履物本体に容易に装着（着脱）することができる。又、二つの甲部係止用片１２ａ、１２ｂの内側面には雌型の面ファスナ５１ａ´、５１ｂ´がそれぞれ取付けられている為、被測定者（患者）の靴や靴下に直接面ファスナが貼り付くことを防ぐことができる。すなわち、面ファスナの内、雄型の面ファスナ５１ａ、５１ｂの先端はフック状となっており、他のものに貼り付きやすい（絡まりやすい）。それに対して、雌型の面ファスナ５１ａ´、５１ｂ´の先端はループ状となっている為、他のものに貼り付きにくい（絡まりにくい）為である。

以上によれば、この履物本体１０は、図２（ｂ）に示すように、甲部係止用片１２ａ、１２ｂを両側に開いた状態として、被測定者（患者）が自身の訓練すべき足を、被測定者の履き慣れた靴を履いたままソール部１１の上に乗せたのちに、図２（ａ）に示すように、両側の甲部係止用片１２ａ、１２ｂの各々の面ファスナ５１ａ、５１ｂを互いに重ね合わせて結合するだけで装着することができ、患者あるいはその介助者にとって極めて容易に装着できるものである。

尚、アッパー１５には、甲部係止用片１２ａ、１２ｂに加えて、足の踵部を履物本体１０に着脱自在に係止可能な左右二つの踵部係止用片１３（１３ａ、１３ｂ）をさらに備えるように構成してもよい。

これによれば、被測定者の靴（足）を履物本体にさらに確実に装着することができる。

図３は、被測定者が靴２１を履いたまま履物本体１０に装着した状態を示す側面図であって、後述する受圧板６２の装着の有無時における状態を示している。図３（ａ）は、履物本体１０の接地面に受圧板６２の装着が無の状態を示しており又、図３（ｂ）は、履物本体１０の接地面に受圧板６２の装着が有の状態を示している。荷重測定装置１は、病院、リハビリテーション施設などにおいて、リハビリテーション（免荷訓練等）を行う患者の下肢にかかる荷重の測定に用いられる。

リハビリテーションの歩行訓練において、被測定者（患者）は、リハビリテーションを行う（荷重測定を行う）一方の足に履物本体１０を履き、他方の足にダミーの履物２０を履く。又、その際、被測定者（患者）は、図３に示すように、靴２１を履いた状態で履物本体１０を履き、他方の足にダミーの履物２０を履く。ここで、履物本体１０は左右同一形状に構成され、圧力センサ６１はソール１１の幅方向に左右対称に配置される。

ダミーの履物２０は、圧力センサ６１及び送信部３０を備えないように構成される。又、荷重測定装置１における履物本体１０は、圧力センサ６１に測定する荷重を伝達するアクチュエータ部６１６を備えているが、ダミーの履物２０は、圧力センサ６１におけるアクチュエータ部６１６だけが配置される。すなわち、ダミーの履物２０は、センサ外枠６１１にアクチュエータ部６１６だけが突出した状態で固定されたものを用いる。

以上によれば、被測定者は、被測定者の履き慣れた歩行用の靴を履いた状態で、荷重測定装置としての履物本体に容易に装着（着脱）できると共に、荷重測定時においては、被測定者は、違和感なく安定した状態で歩行訓練ができる。尚、被測定者の希望により、被測定者の靴を履かない状態で、履物本体に容易に装着（着脱）することもできる。又、履物本体１０の左右の区別がなく、被測定者の靴（足）を履物本体１０に容易に装着することができる。又、履物本体１０をダミーの履物２０を含む左右一組で購入すれば、荷重測定時において、被測定者の左右バランスが安定する。又、左右どちらが測定側の足となっても、履物本体１０の左右の区別がない為、左右交換すれば済み、コスト安となる。

［重量検出部の構成］
次に、圧力センサ６１を用いた重量検出部の構成について図３乃至図６を用いて説明する。図３は、靴を履いたまま履物本体に装着した状態を示す側面図であり、図４（ａ）はソール１１から中敷き１４を取り外した状態の平面図であり、図４（ｂ）はその断面図（Ａ－Ａ断面図）である。図５は図４の断面図の要部拡大図である。図６は圧力センサ６１全体の外観を示す斜視図である。

図４（ａ）に示すように、実施例においては、圧力センサ６１（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ）はソール１１の足の甲部対向箇所に２箇所と踵部対向箇所に２箇所に、ソール１１の幅方向に左右対称となるように配置される。尚、ソール１１に設ける圧力センサ６１の数及び配置は、これに限らず適宜変更してもよい。

これによれば、荷重測定時において、被測定者の左右の平衡感覚が安定し、被測定者の脚の振り出しや歩行が安定した状態で歩行訓練ができる。

圧力センサ６１は、図４（ｂ）及び図５に示すように、歪みゲージで構成されるセンサ本体６１３が、長方形状のセンサ外枠６１１内に収納され、ソール１１に取付けられている。又、図４（ｂ）に示すように、ソール１１に圧力センサ６１ａ、６１ｃ挿入後、シャンク（補強板）６３をソール１１に接着し、さらに、シャンク６３と圧力センサ６１ａ、６１ｃとを符号６１１１で示す箇所にてビス止めする。又、圧力センサ６１ｂ、６１ｄについても同様の構成の為、ここでは説明を省略する。尚、図５では図を見やすくするために、センサ本体６１３、取付板６１２、アクチュエータ６１５、板材６１４、アクチュエータ６１６、ナット６１８、及びビス６１９の断面に付すべきハッチングは省略した。又、符号６１７部（３か所）は空間を示している。

シャンク６３は、ソールの接地面側において、少なくとも、土踏まず部に対応する部位に装着される。又、図１２に示すように、シャンク６３は、圧力センサ６１に対応する位置に複数の開口部６３１を有し、開口部６３１はアクチュエータ部６１６の下端部を、開口部６３１を通して下方に突出させるように配置されている。尚、図１２は、後述する受圧板６２及びビス６１９を省略している。又、図５に示すように、ソール１１に、センサ外枠６１１を嵌合して圧力センサ６１を埋設する組付け孔６１１２を形成すると共に、シャンク６３の開口部６３１をセンサ外枠６１１より小さく形成し、シャンク６３の開口部６３１にて組付け孔６１１２を覆って装着することにより、圧力センサ６１の下方への抜け止めとして構成されている。

これによれば、シャンク６３によりソール１１の補強ができると共に、下方への圧力センサ６１の抜け止めを兼ねることができる。又、アクチュエータ部６１６の変位を阻害することなくソール１１へのシャンク６３の装着ができる。

又、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、各圧力センサ６１のアクチュエータ部６１６の下端部は、それぞれ共通の受圧板６２上にビス６１９で一体的に固定されている。尚、アクチュエータ部６１６の下端部を共通の受圧板６２に固定することなく、例えば、前後２つに分離した受圧板６２にそれぞれ圧力センサ６１を前後２個ずつ固定するように構成してもよい。ここで、ソール１１と受圧板６２は、合成樹脂で形成され、圧力を受けたときに弾力的に変形する弾力性を有している。又、シャンク６３は剛性のある合成樹脂又は金属で形成されている。

これによれば、荷重測定時において被測定者は、受圧板６２の取付けなしで、各圧力センサ６１のアクチュエータ部６１６が突出した状態で床の上を歩くよりも安定して歩行することができる。特に、歩行する床の表面が荒れていたり、床の上に絨毯等が敷かれている等により、歩行時にアクチュエータ部６１６との引っ掛かりが問題になる場合に特に有効である。

又、受圧板６２は、互いに接地面側の表面状態が異なる複数種類の受圧板６２から選択された任意の受圧板６２に、ビス６１９取り外して交換可能に構成されている。前記表面状態とは、材質（ＥＶＡ、ゴムなど）、表面粗さ、材料の厚さを含めた硬度などの状態のことである。

これによれば、荷重測定時において被測定者が歩行する床の表面状態に応じて受圧板６２の接地面側の表面状態を変えることができ、測定者は、さらに安定して歩行することができる。

又、受圧板６２は、前後両端部をそれぞれ外方斜め上向きに折り曲げられた傾斜部６２ａ、６２ｂを有する。

これによれば、荷重測定時において被測定者が床の上を歩く際、シャンク６３の前端部、後端部の床との引っ掛かりを防ぐことができる。

図６は圧力センサ６１全体の外観を示す斜視図であり、センサ外枠６１１の中央部には、足による外部荷重をセンサ外枠６１１内のセンサ本体６１３に伝達する為の凸状に突出したアクチュエータ部６１６を備える。又、圧力センサ６１により検出した荷重信号は、リード線３２を介して送信部３０に出力される。

具体的には、圧力センサ６１は、この実施の形態では、一般に多用されている歪ゲージ式ロードセルを用いており、図５に示すように、歪みゲージで構成されるセンサ本体６１３、このセンサ本体６１３が取り付けられた取付板（起歪体）６１２と、被測定者より受けた荷重をセンサ本体６１３に伝達する荷重伝達部としてのアクチュエータ部６１５、アクチュエータ部６１６、アクチュエータ部６１６の空間を塞ぐ板材６１４、及び前記パーツを収納するセンサ外枠６１１とを備えた基本構造になっている。

前記基本構造を備えた圧力センサ６１は、前記荷重伝達部として、荷重測定時において履物本体１０が接地する際、被測定者より受けた接地荷重に応じて変位するアクチュエータ部６１６を有し、アクチュエータ部６１６の変位に基づいて前記接地荷重を検出するように構成されている。図３（ａ）に示すように、アクチュエータ部６１６は、ソール１１の底部から突出しており、履物本体１０が接地面６５に接地する際には、接地がアクチュエータ部６１６の下端部で行われるように配置されている。

これによれば、構成上、荷重センサが地面に当たる部分が点となっており、それぞれの荷重の測定範囲が限定されている為、外部要因等による測定誤差が小さい。

又、図５に示すように、圧力センサ６１は、少なくとも、歪みゲージで構成されるセンサ本体６１３と、センサ本体６１３が取り付けられた起歪体としての取付板６１２と、被測定者より受けた接地荷重をセンサ本体６１３に伝達する荷重伝達部としてのアクチュエータ部６１６とが、共通の１パッケージとしてセンサ外枠６１１内に収納されている。

これによれば、圧力センサとして追加の部品を必要とせず、メンテナンス性に優れ、費用上、スペース上のメリットがある。

圧力センサ６１を用いた重量検出部では、被測定者（患者）の足によって実際にかけられた体重に応じて前記荷重伝達部を介して取付板（起歪体）６１２が変形し、その取付板（起歪体）６１２の変形度合いに応じて歪ゲージ（センサ本体６１３）の電気抵抗値が変化し、受けた外部荷重に対応する荷重信号を送信部３０に出力する。

送信部３０は、前記荷重信号として、圧力センサ６１ａからの荷重信号、圧力センサ６１ｂからの荷重信号、圧力センサ６１ｃからの荷重信号、及び圧力センサ６１ｄからの荷重信号、をそれぞれ送信し、 演算部としてのＣＰＵ７０１は、前記荷重として、前記各々の荷重信号に基づいて４つの荷重を各々算出し、算出した４つの荷重を合計した合計荷重を算出し、受信機４０に送信する。尚、前記荷重の演算部は、送信部３０側のＣＰＵ７０１を用いてもよいし、受信機４０側のＣＰＵ７１１を用いてもよい。ここで、本実施例の受信部４０は、携帯可能な形状を有し、身体等への装着を可能とするタブレットやスマートフォンなどで構成される。

［制御システム］
図７において、送信部３０側の制御部７０はＣＰＵ７０１、メモリ７０２等を有し、制御部７０には、圧力センサ６１ａ、圧力センサ６１ｂ、圧力センサ６１ｃ、圧力センサ６１ｄ、送信ユニット７０７、及び報知部７０３が接続されている。さらに、制御部７０には、スイッチ７０６とバッテリ７０５が電源制御部７０４を介して接続される。又、受信部４０側の制御部７１はＣＰＵ７１１、メモリ７１２等を有し、制御部７１には、受信ユニット７１６、表示部７１４、操作部７１５、報知部７１３が接続されている。

図７に示すように、送信部３０には、制御部７０を介して各圧力センサ６１ａ、圧力センサ６１ｂ、圧力センサ６１ｃ、圧力センサ６１ｄが接続されている。スイッチ７０６をオンにすると、バッテリ７０５からの電力が各圧力センサ６１ａ、圧力センサ６１ｂ、圧力センサ６１ｃ、圧力センサ６１ｄおよび送信部３０に供給される。これにより、送信部３０は、各圧力センサ６１ａ、圧力センサ６１ｂ、圧力センサ６１ｃ、圧力センサ６１ｄからの信号を、無線送信する。より詳細には、送信部３０は各圧力センサ６１ａ、圧力センサ６１ｂ、圧力センサ６１ｃ、圧力センサ６１ｄからのアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、送信部３０は、デジタル信号を一定周期でサンプリングしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の通信規格で受信部４０に送信する。

［荷重測定動作］
次に、本発明における荷重測定装置１を用いた荷重測定動作について、図１０、図１１のフローチャートを用いて説明する。

先ず、荷重測定装置１における送信部３０のスイッチ７０６をオンにし、受信部４０のスイッチ（不図示）をオンにすると、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）におけるペアリング接続を行い接続が完了すると、受信部４０の表示画面に「ｃｏｎｎｅｃｔ」の文字が表示される。次に、スマートフォンにおける専用ソフトウェア（荷重測定用）を起動し、専用ソフトウェア上で荷重測定装置の登録を行う。登録では荷重測定装置の固有ＩＤを記録している。又、スタート時に固有ＩＤの荷重測定装置を探索し，接続，通信を行っている。

図１０は、初期設定時のフローチャートである。図８は、その際の受信部４０としてのスマートフォンの専用ソフトウェア（荷重測定用）における表示画面８０ａである。

先ず、図８に示す表示画面８０ａにおいて、ユーザの操作に基づき、被測定者（患者）の全体重の入力を受付ける（Ｓ１）。

次に、目標荷重としての全体重に対する上限割合を入力する（Ｓ２）。又、入力された全体重に対する上限割合に基づき、上限値を自動的に算出し、表示する（Ｓ３）。尚、目標荷重としての全体重に対する上限値を入力し、入力された全体重に対する上限値に基づき、上限割合を自動的に算出し、表示するように構成してもよい。

次に、目標荷重としての全体重に対する下限割合を入力する（Ｓ４）。又、入力された全体重に対する下限割合に基づき、下限値を自動的に算出し、表示する（Ｓ５）。尚、目標荷重としての全体重に対する下限値を入力し、入力された全体重に対する下限値に基づき、下限割合を自動的に算出し、表示するように構成してもよい。又、下限値入力のＯＮ・ＯＦＦ設定を可能として、上限値入力だけで初期設定できるように構成してもよい。

次に、図８に示す表示画面８０ａにおいて、ユーザによりスタートボタン８１ａがオン（タッチ）されていないかを確認する（Ｓ６）。例えば、ユーザは、使用者がリハビリテーションの歩行訓練を開始するタイミングで、表示画面におけるスタートボタン８１ａをオンする。

スタートボタン８１ａがオンされていない場合（Ｓ６；Ｎ）は、Ｓ１に処理を戻す。スタートボタン８１ａがオンされている場合（Ｓ６；Ｙ）は、初期設定の処理を終了する。

図１１は、荷重測定時のフローチャートである。図９は、その際の受信部４０としてのスマートフォンの専用ソフトウェア（荷重測定用）における荷重測定画面である。

先ず、ユーザによりスタートボタン８１ａがオン（タッチ）されていないかを確認する（Ｓ１０）。スタートボタン８１ａがオンされていない場合（Ｓ１０；Ｎ）は、スタートボタン８１ａがオンされるまで待機する。スタートボタン８１ａがオンされている場合（Ｓ１０；Ｙ）は、図９に示す表示画面８０ｂを荷重測定画面に切り替える（Ｓ１１）。又、スタートボタン８１ａをストップボタン８１ｂに切り替える。

次に、ユーザによりリセットボタン８２がオン（タッチ）されていないかを確認する（Ｓ１２）。リセットボタン８２がオンされている場合（Ｓ１２；Ｙ）は、現在の測定値を０リセットする（Ｓ１３）。リセットボタン８２がオンされていない場合（Ｓ１２；Ｎ）は、図９に示す表示画面８０ｂに示す、合計体重８３、荷重インジケータ８４、波形（ｔ－ｗ）８５をリアルタイム表示する（Ｓ１４）。

次に、リアルタイム表示における波形が図９に示す表示画面８０ｂに示す、安全領域８５２に収まっているか確認する（Ｓ１５）。
安全領域８５２に収まっていない場合（Ｓ１５；Ｎ）は、サブルーチンに処理を移行する（Ｓ１６）。このサブルーチンにおいては、リアルタイム表示における波形が図９に示す表示画面８０ｂに示す、上限値８５１を超えているか、下限値８５３を下回っているかによって、警告音を変えてユーザに報知する。

安全領域８５２に収まっている場合（Ｓ１５；Ｙ）は、ストップボタン８１ｂがオン（タッチ）されていないかを確認する（Ｓ１７）。ストップボタン８１ｂがオンされていない場合（Ｓ１７；Ｎ）は、処理をＳ１２に戻す。ストップボタン８１ｂがオンされている場合（Ｓ１７；Ｙ）は、表示画面８０ａを設定画面に切り替えて（Ｓ１８）荷重測定の処理を終了する。

以上によれば、免荷訓練において、被測定者の荷重測定時の誤差が小さく、適正な歩行荷重の評価ができると共に、荷重測定時において、被測定者の脚の振り出しや歩行が安定した状態で歩行訓練ができる。

尚、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 荷重測定装置
２ 脚部
１０ 履物本体
１１ ソール
１２ 甲部係止用片
１３ 踵部係止用片
１４ 中敷き
１５ アッパー
２０ ダミーの履物
２１ 被測定者の靴
３０ 送信部
３１ リード線
３２ リード線
４０ 受信部
５１ 面ファスナ（甲部）
５２ 面ファスナ（踵部）
５３ 面ファスナ（ソール部）
６１ 圧力センサ
６２ 受圧板
６３ シャンク（補強板）
７０ 制御部
７１ 制御部

Claims (11)

1. 履物底部としてのソールと、少なくとも、足の甲部を保持するアッパーからなる履物本体と、前記ソールに配設される圧力センサと、前記圧力センサからの信号を無線送信する送信部と、を備える、荷重測定装置において、
   前記圧力センサは、荷重測定時において前記履物本体が接地する際、被測定者より受けた接地荷重に応じて変位するアクチュエータ部を有し、前記アクチュエータ部の変位に基づいて前記接地荷重を検出するように構成されている、ことを特徴とする荷重測定装置。
2. 前記アクチュエータ部は、前記ソールの底部から突出しており、前記履物本体が接地する際には、接地が前記アクチュエータ部の下端部で行われるように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
3. 前記圧力センサは、少なくとも、前記ソールにおける足の甲部対向箇所に２箇所と踵部対向箇所に２箇所に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の荷重測定装置。
4. 前記圧力センサは、少なくとも、歪みゲージで構成されるセンサ本体と、前記センサ本体が取り付けられた起歪体としての取付板と、被測定者より受けた接地荷重を前記センサ本体に伝達する荷重伝達部としての前記アクチュエータ部とが、共通の１パッケージとしてセンサ外枠内に収納されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷重測定装置。
5. 前記圧力センサにおけるアクチュエータ部は、その下端部がそれぞれ共通の受圧板上に一体的に固定されるように構成した、ことを特徴とする請求項３に記載の荷重測定装置。
6. 前記受圧板は、互いに接地面側の表面状態が異なる複数種類の受圧板から選択された任意の受圧板に交換可能に構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の荷重測定装置。
7. 前記受圧板は、前後両端部をそれぞれ外方斜め上向きに折り曲げられた傾斜部を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の荷重測定装置。
8. 前記ソールの接地面側において、少なくとも、土踏まず部に対応する部位に装着されるシャンクを有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の荷重測定装置。
9. 前記シャンクは、前記圧力センサに対応する位置に複数の開口部を有し、前記開口部は前記アクチュエータ部の下端部を、前記開口部を通して下方に突出させるように配置されている、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の荷重測定装置。
10. 前記ソールに、センサ外枠を嵌合して圧力センサを埋設する組付け孔を形成すると共に、前記シャンクの開口部を前記センサ外枠より小さく形成し、前記シャンクの開口部にて前記組付け孔を覆って装着することにより、前記圧力センサの下方への抜け止めとして構成されている、ことを特徴とする請求項９に記載の荷重測定装置。
11. 前記ソールの上部には、前記圧力センサの上方への抜け止めとして、面ファスナにより前記ソールに対して着脱可能に構成される中敷きが配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の荷重測定装置。

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