JP2024005394A - Measurement device that measures reaction force in dorsiflexion motion of shoe - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、一般には測定装置に関し、詳細には、靴の背屈動作時の抗力を測定する装置に関する。
BACKGROUND OF THE
靴の着用者が歩行時に転倒することがあり、その一つの要因として躓きが挙げられる。 A wearer of shoes may fall while walking, and one of the factors is stumbling.
歩行時には、股関節での屈曲、膝関節の伸展、および足関節の背屈等の動作が行われる。これらの動作の途中で、靴のつま先など接地すべき場所以外が地面に接触すると、躓きが生じると考えられる。躓きが起こらないように人体は、靴底が接地するまで地面から離間させるという回避動作を行う。具体的には、膝を持ち上げたり、足関節を背屈させることで、靴底を地面から離間させる。 When walking, movements such as flexion at the hip joint, extension at the knee joint, and dorsiflexion at the ankle joint are performed. During these movements, stumbling is thought to occur if a part of the shoe other than the toe that should touch the ground comes into contact with the ground. In order to avoid stumbling, the human body performs an evasive action by moving the shoe away from the ground until the sole of the shoe touches the ground. Specifically, by lifting the knee or dorsiflexing the ankle joint, the sole of the shoe is separated from the ground.
躓きの起こりにくさについて、 厚生労働省の職場のあんぜんサイト(以下、特許文献1)には、靴の重量バランスが挙げられている。具体的には、最も踵よりのハトメ穴に通した紐で靴を吊った時のつま先の下がり具合によって判断し、つま先が下がる靴は躓きが生じ易いとされている。 Regarding the difficulty of tripping, the Ministry of Health, Labor and Welfare's workplace safety site (hereinafter referred to as Patent Document 1) lists the weight balance of shoes. Specifically, this is judged by how low the toes fall when the shoe is hung with a string passed through the eyelet hole closest to the heel, and shoes with low toes are said to be more likely to cause tripping.
しかしながら、特許文献1に記載の判断方法では、重量が軽くても爪先側が重いだけで躓きが生じやすいと判断されてしまう、という問題があった。
However, the determination method described in
本開示の目的は、簡便かつ正確に靴の躓きにくさを測定できる測定装置を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a measuring device that can easily and accurately measure the resistance to tripping of shoes.
本開示の第1の態様に係る測定装置は、靴の背屈動作時の抗力を測定する。前記測定装置は、前記靴の着用者が底背屈する際の回転軸に対して回転自在に前記靴を保持する保持具と、前記回転軸に対して掛かるトルク値を計測する計測器と、を備える。前記測定装置は、初期トルク値と第1トルク値との差の絶対値を測定するように構成されている。前記初期トルク値は、前記保持具が前記靴を保持していない状態で前記保持具の重量によって前記回転軸に掛かるトルク値を指す。前記第1トルク値は、前記保持具が前記靴を保持した状態で前記靴と前記保持具との重量によって前記回転軸に掛かるトルク値を指す。 The measuring device according to the first aspect of the present disclosure measures the drag force during dorsiflexion motion of the shoe. The measuring device includes a holder that holds the shoe rotatably about a rotational axis when the wearer of the shoe performs plantar dorsiflexion, and a measuring device that measures a torque value applied to the rotational axis. Be prepared. The measuring device is configured to measure the absolute value of the difference between the initial torque value and the first torque value. The initial torque value refers to a torque value applied to the rotating shaft by the weight of the holder when the holder does not hold the shoe. The first torque value refers to a torque value applied to the rotating shaft due to the weight of the shoe and the holder when the holder holds the shoe.
本開示の測定装置によれば、正確かつ簡便に靴の躓きにくさを測定することができる。 According to the measuring device of the present disclosure, the trip resistance of shoes can be measured accurately and easily.
以下、本開示の一実施形態に係る測定装置Xの構成を、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る測定装置Xは、あくまで一例であり、測定装置Xの構成は以下の内容に限定されない。 Hereinafter, the configuration of a measuring device X according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The measuring device X according to this embodiment is just an example, and the configuration of the measuring device X is not limited to the following content.
1.概要 1. overview
本実施形態に係る測定装置Xは、図1Aに示すように、保持具7と、計測器Yとを備える。
The measuring device X according to this embodiment includes a
保持具7は、靴1の着用者が足関節を底背屈する際の回転軸6に対して回転自在に靴1を保持するように構成されている。
The
計測器Yは、回転軸6に対して掛かるトルク値を計測するように構成されている。
The measuring device Y is configured to measure the torque value applied to the rotating
測定装置Xは、計測器Yによって計測された初期トルク値N0、第1トルク値N1cとの差の絶対値を測定するように構成されている。 The measuring device X is configured to measure the absolute value of the difference between the initial torque value N 0 and the first torque value N 1c measured by the measuring device Y.
初期トルク値N0(N-m)は、保持具7が靴1を保持していない状態(図2A参照)で保持具7の重量によって回転軸6に掛かるトルク値を示す。
The initial torque value N 0 (N-m) indicates the torque value applied to the rotating
また第1トルク値N1(N-m)は、保持具7が靴1を保持した状態(図1B参照)で靴1と保持具7との重量によって回転軸6に掛かるトルク値を示す。
Further, the first torque value N 1 (N-m) indicates the torque value applied to the rotating
上記「初期トルク値N0(N-m)と、第1トルク値N1(N-m)との差の絶対値」は、着用者が足関節を底背屈させる際に靴によって掛かる抗力を示している。そのため、測定装置Xによってこの抗力を測定することにより、靴の重量バランスを測定する場合と比べて、より正確かつ簡便に躓きにくさを測定することができる。例えば、この抗力が小さいほど躓きにくい靴であり、また複数の靴の抗力を測定して比較することにより、躓きにくさを比較することができる。 The above-mentioned "absolute value of the difference between the initial torque value N 0 (N-m) and the first torque value N 1 (N-m)" is the resistance exerted by the shoe when the wearer plantar-dorsiflexes the ankle joint. It shows. Therefore, by measuring this drag force with the measuring device X, the resistance to tripping can be measured more accurately and easily than when measuring the weight balance of shoes. For example, the smaller the drag force is, the harder the shoe is to trip over, and by measuring and comparing the drag forces of a plurality of shoes, the resistance to tripping can be compared.
2.詳細 2. detail
以下、本実施形態の測定装置Xの構成をより詳細に説明する。 The configuration of the measuring device X of this embodiment will be described in more detail below.
測定装置Xの説明するにあたり、まずは、測定対象である靴1の構成を説明する。
In explaining the measuring device X, first, the configuration of the
2-1.靴 2-1. shoes
靴1は、甲被部分2と、靴底3とを備える(図3参照)。
The
甲被部分2は、着用者の足を包み込むように構成されている。甲被部分2は、着用者の足を挿入するための履口20を備える。甲被部分2は、着用者の足全体を包みこむように構成されていてもよく、着用者の足の一部を包み込まなくてもよい。例えば、着用者の足のつま先部分を露出するように構成されていてもよい。甲被部分2は、靴紐を通すための複数のハトメ穴を備えていないが、これに限定されず、例えば複数のハトメ穴を備えていてもよい。甲被部分2は、単一の部材で構成されていてもよく、複数の部材で構成されていてもよい。例えば、甲被部分2が舌部を備えていてもよい。
The
靴底3は、着用者の足を下方から支えるように構成され、甲被部分2と接続されている。また靴底3の下方の面は、地面と接するように構成されている。
The sole 3 is configured to support the wearer's foot from below, and is connected to the
また本実施形態において、靴1を水平面上に置いた際に、靴1の爪先先端部と踵後端部とを結んだ直線を、水平面に投影した線を靴底水平中心線4と規定する(図3参照)。
Further, in this embodiment, when the
2-2.測定装置X 2-2. Measuring device
測定装置Xは、上述の通り、保持具7と計測器Yとを備える(図2A、B参照)。
As described above, the measuring device X includes the
2-2-1.保持具7
2-2-1.
本実施形態の保持具7は、保持具本体70と、回転軸6と、一対の柱部71(71A、71B)と、台座部72と、アーム部73と、を備える。
The
保持具7は、靴1の履口20から挿入された状態において甲被部分2と密着して動かないように構成されている。
The
本実施形態の保持具本体70は、足のリスフラン関節とMP関節の間で第1~5中足骨すべてを横断する断面でつま先側を切断した足を模した形状を有する(図2B参照)。これにより、爪先部分が変形しにくいワークシューズであっても保持具本体70で靴1を保持しやすい。保持具本体70は、履口20と密着して靴1が動かないように構成されていれば、形状は特に限定されない。保持具本体70は、靴1の着脱が容易であるように、表面の摩擦抵抗が小さいことが好ましい。保持具本体70の材質は特に限定されないが、例えば樹脂製であってもよく、木製であってもよく、金属製であってもよい。
The holder
保持具本体70は、図2Aに示すように棒状の回転軸6が設けられている。回転軸6は、保持具本体70における着用者が足を底背屈させる際の軸(回転軸)に対応する部分から左右に突出して設けられている。回転軸6の左右に突出した部分は、保持具本体70の内部で繋がっていてもよく、繋がっていなくてもよい。回転軸6の断面形状は、丸であってもよく、三角形以上の多角形状であってもよい。
The holder
一般的に、足を底背屈させる際の回転軸は、図4に示すように、踵後端部を基準として足の長さの10%以上30%以下の範囲にある(足の骨の距骨滑車面Zに対応する部分)。そのため、回転軸6の水平方向の位置は、保持具本体70に靴1を保持させた状態で足の長さ(靴1の後端部から前端部までの長さ)の10%以上30%以下の範囲に含まれることが好ましい。また一般的に、足を底背屈させる際の回転軸は、接地面を基準として足の長さの20%以上30%以下の範囲にある。そのため、回転軸6の垂直方向の位置は、保持具本体70に靴1を保持させた状態で、靴1の内部の底面(中敷がある場合は中敷上面)から足の長さの20%以上30%以下であることが好ましい。
Generally, the axis of rotation when plantar dorsiflexing the foot is within the range of 10% to 30% of the length of the foot, based on the posterior end of the heel (as shown in Figure 4). part corresponding to the talotrochlear surface Z). Therefore, the horizontal position of the
また着用者が足を底背屈させる際の回転軸は、一般的に、水平面に対して平行ではなく、靴1の外甲側下方に向かって下り傾斜している(図5Aの破線と回転軸6とを比較)。詳細には、水平面に対する足の回転軸の角度は、一般的には20°以下である。そのため回転軸6は、図5Aに示すように、靴1の外甲側下方に向かって下り傾斜していることが好ましい。また回転軸6の水平面に対する傾斜角度は20°以下であることが好ましい。
In addition, the axis of rotation when the wearer plantar-dorsiflexes the foot is generally not parallel to the horizontal plane, but is inclined downward toward the lateral instep side of the shoe 1 (the broken line in Figure 5A and the axis of rotation (compare with axis 6). Specifically, the angle of the axis of rotation of the foot with respect to the horizontal plane is generally 20° or less. Therefore, as shown in FIG. 5A, the
一般的に着用者の足は、その中心線(靴底水平中心線4に対応)が前後方向とは完全に一致せず(図5Bの前後方向を示す破線と靴底水平中心線4とを比較)、底背屈する際の回転軸も外甲側後方に傾いている(個人差はあるが一般的には10°以下)。そのため回転軸6も、図5Bに示すように、外甲側後方に傾くことが好ましい。具体的には、垂直面(水平面と直行すると共に前後方向に沿う面)に対する回転軸6の傾きの角度が10°以下であることが好ましい。
Generally, the center line of the wearer's foot (corresponding to the
回転軸6の材質は特に限定されないが、例えば樹脂製であってもよく、木製であってもよく、金属製であってもよい。回転軸6は、保持具本体70と同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。回転軸6は、保持具本体70と一体の部材であってもよく、別部材であってもよい。
The material of the
台座部72は、図2Aに示すように、矩形の板状の部材である。柱部71は、台座部72から垂直に立っている。一対の柱部71Aと71Bとの間に保持具本体70が配置されている。台座部72と柱部71と一体の部材であってもよく、別部材であってもよい。また台座部72および柱部71の材質は、特に限定されず、樹脂製であってもよく、木製であってもよく、金属製であってもよい。
The
本実施形態の保持部7では、柱部71Aの上部および柱部71Bの上部に設けられたそれぞれの貫通孔に回転軸6が挿通されている。これにより、柱部71Aと柱部71Bとの間に保持具本体70が配置される。また貫通孔に回転軸6が挿通されることで、保持具本体70は、着用者が足を底背屈する際の軸に対して回転自在となる。貫通孔の断面形状は、回転軸6が回転自在であれば、特に限定されない。本実施形態の柱部71には、貫通孔が設けられているがこれに限定されず、例えば柱部71の上端部に溝が設けられ、この溝内に回転軸6が配置されてもよい。また溝の断面形状も、回転軸6が回転自在であれば、特に限定されない。
In the holding
アーム部73は、側面視コ字状の部材である。アーム部73は、保持具本体70の上面から上方に延びた上突部分730と、上突部分730の上端から前方に延びるアーム部本体731と、アーム部本体731の前端から下方に延びる下突部分732とを備える。本実施形態のアーム部73では、後に説明するが、下突部分731の下端部によって計測器Yの載置台が押されるように構成されている。アーム部73の材質は特に限定されないが、例えば樹脂製であってもよく、木製であってもよく、金属製であってもよい。
The
2-2-2.計測器Y 2-2-2. Measuring instrument Y
本実施形態の計測器Yは、計測器本体Y0と、スペーサY1とを備える(図2B参照)。 The measuring instrument Y of this embodiment includes a measuring instrument main body Y0 and a spacer Y1 (see FIG. 2B).
計測器本体Y0は、物の質量を測定可能な秤である。計測器本体Y0は、例えばデジタル式の秤であるが、特に限定されず、アナログ式の秤でもよい。計測器本体Y0は、計測対象を載置する載置台を備え、この上に後述のスペーサY1が載置されている。 The measuring instrument main body Y0 is a scale capable of measuring the mass of an object. The measuring instrument main body Y0 is, for example, a digital scale, but is not particularly limited, and may be an analog scale. The measuring instrument main body Y0 includes a mounting table on which a measurement target is placed, and a spacer Y1, which will be described later, is placed on this table.
スペーサY1は、回転軸6の高さと計測器本体Y0の載置台の高さとを合わせるための部材である。そのため、スペーサY1の大きさ、保持部7の柱部71A,71B、台座部72の高さを調整することによって、回転軸6の高さと載置台の高さとを合わせてもよい。
The spacer Y1 is a member for matching the height of the
スペーサY1は、計測器本体Y0の載置台の上に配置されている。スペーサY1は、載置台の上に載っているだけでもよく、固着されていてもよい。本実施形態のスペーサY1は、図2Aに示すように矩形の枠型の部材であるが、これに限定されず、例えば板状であってもよく、箱型であってもよい。スペーサY1が枠形状であることにより、保持具7に靴1を保持させた場合に、スペーサY1の枠内に靴1の爪先部を挿入することができる。スペーサY1は、アーム部73の下突部分732と接するように構成された当接部材Y2を備える。本実施形態の当接部材Y2は、スペーサY1の頂部に設けられた円柱状の部材である。当接部材Y2の形状は、特に限定されず、例えば角柱上であってもよい。例えば、当接部材Y2が中間部材Y1の一部であってもよい。例えば、中間部材Y1と延出部73の下突出部分732とが直接接してもよい。中間部材Y1の材質は、特に限定されず、樹脂であってもよく、木製であってもよく、金属製であってもよい。
The spacer Y1 is arranged on the mounting table of the measuring instrument main body Y0. The spacer Y1 may simply be placed on the mounting table, or may be fixed. Although the spacer Y1 of this embodiment is a rectangular frame-shaped member as shown in FIG. 2A, it is not limited to this, and may be plate-shaped or box-shaped, for example. Since the spacer Y1 has a frame shape, when the
2-3.測定方法 2-3. Measuring method
本実施形態の測定装置Xを用いた測定方法について説明する。 A measurement method using the measurement device X of this embodiment will be explained.
(1)初期トルク値の測定 (1) Measurement of initial torque value
まずは図2Aに示すように保持具7が靴1を保持していない状態で、回転軸6に係るトルク値(初期トルク値N0、値はN-m)を測定する。
First, as shown in FIG. 2A, in a state where the
図2Aに示す状態では、回転軸6が、柱部71A,71Bによって支えられると共に回転自在に保持されている。さらに保持具7の回転軸6に係る荷重が、アーム部73およびスペーサYを介して、計測器本体Y0に掛かっている。そのため図2Aに示す状態で計測器本体Y0の表示(目盛り)に基づき、保持具7が靴1を保持していない状態で保持具7を回転させる際に掛かる抗力を測定することができる。この初期トルク値N0は、着用者が靴1を履いていない状態で足を底背屈させる際に足の回転軸に掛かる抗力を表す。具体的には計測器本体Y0の表示(質量)に、重量加速度と、回転軸6から下突部分732の先端までの距離を掛けることで、初期トルク値N0を算出することができる。
In the state shown in FIG. 2A, the
(2)第1トルク値の測定 (2) Measurement of first torque value
次に図1Aに示すように保持具7が靴1を保持した状態で、回転軸6に係るトルク値(第1トルク値N1、値はN-m)を測定する。この状態では、靴1が保持具7によって水平に保たれている。なお、ここでいう水平とは、靴底水平中心線4が水平面と平行である状態を意味する。また初期トルク値N0を測定する際にも同様に保持具7が水平に保たれていることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 1A, with the
図1Aに示す状態では、保持具7および靴1によって回転軸6に掛かる荷重が、アーム部73およびスペーサYを介して、計測器本体Y0に掛かっている、そのため図1Aに示す状態で計測器本体Y0の表示(目盛り)に基づき、保持具7が靴1を保持している状態で保持具7を回転させる際に掛かる抗力を測定することができる。この第1トルク値N1は、着用者が靴1を履いた状態で足を底背屈させる際に足の回転軸に掛かる抗力を表す。具体的には計測器本体Y0の表示(質量)に、重量加速度と、回転軸6から下突部分732の先端までの距離を掛けることで、第1トルク値N1を算出することができる。
In the state shown in FIG. 1A, the load applied to the
(3)初期トルク値と第1トルク値との差の絶対値の算出 (3) Calculation of the absolute value of the difference between the initial torque value and the first torque value
次に、上記(1)、(2)で求めた初期トルク値N0と第1トルク値N1との差の絶対値を求める。 Next, the absolute value of the difference between the initial torque value N 0 and the first torque value N 1 determined in (1) and (2) above is determined.
初期トルク値N0と第1トルク値N1との差の絶対値は、着用者が足を底背屈させる際に「靴1のみ」によって足に掛かる抗力を表す。
The absolute value of the difference between the initial torque value N 0 and the first torque value N 1 represents the drag force exerted on the foot by “
例えば、異なる複数の靴1を用意し、これらの靴1を用いて上記抗力を測定・比較することにより、どの靴1が足を底背屈させる際の抗力が小さいかを把握することができる。また足を底背屈させる際の抗力が小さいとは、歩行時に躓きにくいことを意味する。そのため、異なる複数の靴1の上記抗力を測定・比較することにより、どの靴1が躓きにくいかを把握することができる。
For example, by preparing a plurality of
3.変形例 3. Variations
測定装置Xの構成は、上述の構成に限定されない。 The configuration of the measuring device X is not limited to the above-mentioned configuration.
測定装置Xは、保持具7と計測器Yとが当接するように構成されている。具体的には、アーム部73の下突部分732の先端と、計測器YのスペーサY1の当接部材Y2の上面とが当接している。そのため、計測器本体Y0の載置台の高さに応じて、柱部71、台座部72およびスペーサY1の大きさを調整することが好ましい。
The measuring device X is configured such that the
上述の保持具7は、棒状の回転軸6を備えているが、これに限定されない。例えば、靴1がブーツ等の履口の高さが高い場合に備えて、保持具7がフセットしたクランク形状の回転軸6を備えていてもよい。
Although the above-mentioned
上述の保持具本体70は、例えば、一定の体積を有するが、これに限定されない。保持具本体70が、靴1の内部に挿入された際に体積が大きくなるような変形機構を有していてもよい。
The
上述の計測器Yは、スペーサY1を備えるが、これに限定されない。例えば、計測器本体Y0の載置部の高さが回転軸6の高さと同じであれば、スペーサY1を備えていなくてもよい。また例えば、靴1の大きさに合わせて保持具7の形状を変えられるように、保持具本体70、回転軸6、柱部71、台座部72、およびアーム部73が、それぞれ大きさが異なる交換部品があってもよい。
The above-mentioned measuring device Y includes the spacer Y1, but is not limited thereto. For example, if the height of the mounting portion of the measuring instrument main body Y0 is the same as the height of the
1 靴
6 回転軸
7 保持具
X 測定装置
Y 計測器
1
Claims (6)
靴の着用者が底背屈する際の回転軸に対して回転自在に前記靴を保持する保持具と、
前記回転軸に対して係るトルク値を計測する計測器と、を備え、
前記保持具が前記靴を保持していない状態で前記保持具の重量によって前記回転軸に掛かる初期トルク値と、前記保持具が前記靴を保持した状態で前記靴と前記保持具との重量によって前記回転軸に掛かる第1トルク値と、の差の絶対値を測定するように構成されている、ことを特徴とする。 A measuring device for measuring drag force during dorsiflexion motion of a shoe,
a holder that holds the shoe rotatably about a rotation axis when the wearer of the shoe performs plantar dorsiflexion;
A measuring device that measures a torque value related to the rotating shaft,
The initial torque value applied to the rotating shaft by the weight of the holder when the holder is not holding the shoe, and the weight of the shoe and the holder when the holder is holding the shoe. It is characterized in that it is configured to measure the absolute value of the difference between the first torque value and the first torque value applied to the rotating shaft.
前記回転軸が前記靴の外甲側下方に向かって下り傾斜している、ことを特徴とする。 The measuring device according to claim 1,
It is characterized in that the rotation axis is inclined downwardly toward the outer instep side of the shoe.
水平面に対する前記回転軸の傾斜角度が20°以下である、ことを特徴とする。 The measuring device according to claim 2,
It is characterized in that the angle of inclination of the rotation axis with respect to a horizontal plane is 20 degrees or less.
前記回転軸が前記靴の外甲側後方に傾いている、ことを特徴とする。 The measuring device according to claim 1,
It is characterized in that the rotation axis is inclined toward the rear of the outer instep side of the shoe.
垂直面に対する前記回転軸の傾きの角度が10°以下である、ことを特徴とする。 The measuring device according to claim 4,
It is characterized in that the angle of inclination of the rotation axis with respect to a vertical plane is 10 degrees or less.
前記第1トルク値を、前記靴が水平状態にある状態で測定する、ことを特徴とする。 The measuring device according to claim 1,
The first torque value is measured with the shoe in a horizontal state.
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