JP6429695B2 - 外力分布測定システムの校正用器具及びその校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象から受ける外力分布状態を測定する外力分布測定システムにおいて、校正を行うための外力分布測定システムの校正用器具及びその校正方法に関する。

リハビリテーションでは、患者の身体バランスを把握するため、圧力分布（外部から受ける外力の分布状態）を測定する外力分布測定システムが使用される。この種の外力分布測定システムは、測定面の下側に複数のセンサを備え、測定対象（左右両足等）から各センサにかかる外力を圧力として検出し、その圧力分布を表示する。また、外力分布測定システムは、本出願人が先に提案した特許文献１に開示の体重計のように、機器の持ち運びや保管の容易化のため、測定面が折り畳み可能な構成であるとよい。

特開２０１１−６９７３８号公報

ところで、外力分布測定システムは、複数のセンサの状態（検出値の確認、劣化、不具合等）を認識し、また測定を精度よく行うため、使用前或いは期間を開けた任意のタイミングで、センサの校正を実施することが求められる。

本発明は、上記折り畳み可能な測定面を校正する技術に関連してなされたものであり、簡単な構成によって、各センサの状態を認識することが可能な外力分布測定システムの校正用器具及びその校正方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、外力を検出可能であり面状に複数のセンサが配置された外力分布測定システムの校正用器具であって、前記外力分布測定システムは、前記複数のセンサを内部に有し、且つ互いに対向して折り畳まれる第１測定面及び第２測定面を備え、前記校正用器具は、第１測定面及び第２測定面の折り畳みに伴い前記第１測定面と前記第２測定面に挟まれるシート部を備え、前記シート部は、第１面と、該第１面と反対側の第２面とを有し、前記第１面には、前記第１測定面を押圧する複数の第１突部が設けられるとともに、前記第２面には、前記第２測定面を押圧する複数の第２突部が設けられることを特徴とする。

上記によれば、校正用器具は、シート部の第１及び第２面に複数の第１突部と第２突部（以下、まとめて突部ともいう）を備えることで、外力分布測定システムの第１測定面と第２測定面の折り畳みに伴い、複数の突部が第１及び第２測定面の各センサを押し込むことができる。これにより、校正用器具からかかる外力を、第１及び第２測定面の各センサにより圧力（定圧）として検出して、各センサの状態を認識することができ、また校正用のデータとして利用することが可能となる。特に、校正用器具が第１及び第２測定面により挟込状態となるので、位置が簡単に固定され、器具の位置ずれ等による校正の手間が低減される。また校正用器具は、突部を備えたシート部という簡単な構成であるため、軽量化を図ることができ、持ち運び等が容易になる。

この場合、前記第１測定面と前記第２測定面は、ヒンジ部により相対回転自在に連結され、前記シート部は、前記ヒンジ部に沿って配置される第１辺と、該第１辺と反対側に位置する第２辺と、を有し、前記第１及び第２突部の少なくとも一方の突出高さが、前記第２辺側から前記第１辺側に向かって徐々に低くなることが好ましい。

このように、突部の突出高さがシート部の第２辺側から第１側辺に向かって徐々に低くなることで、校正用器具は、折畳状態における第１測定面と第２測定面の間の隙間の形状に合わせて接触することができる。これにより、複数の突部は、第１及び第２測定面の各センサを均等的に押し込み、各センサの状態をより簡単に認識させることが可能となる。

また、前記シート部は、前記複数の第１及び第２突部を固着保持し、且つ可撓性を有する連結シートを含み、前記複数の第１及び第２突部は、前記連結シートよりも硬質に構成されることが好ましい。

このように、連結シートが可撓性を有することで、校正用器具の不使用時にはシート部を畳む、巻回する等の形状に変形させることができ、校正用器具の持ち運びや保管が容易となる。また、突部が連結シートより硬質であることで、各センサを確実に押し込むことができ、外力分布測定システムの校正を一層精度よく実施することができる。

或いは、前記シート部は、側面視で波状に形成され、波の頂部が前記第１及び第２突部を構成してもよい。

このように、シート部が波状に形成されても、校正用器具は、折畳状態における第１測定面と第２測定面の各センサを、波の頂部によって押し込むことができる。

また、前記校正用器具は、前記第１測定面と前記第２測定面の折畳状態における前記第１測定面と前記第２測定面の間の間隔を設定する支持部を備えることが好ましい。

このように、校正用器具は、第１測定面と第２測定面の間の間隔を設定する支持部を備えることで、第１及び第２測定面の各センサを押し込む押込量を、校正毎に等しくして、外力分布測定システムの校正を良好に行うことができる。

さらに、前記支持部は、前記折畳状態の前記第１測定面と前記第２測定面の間の間隔を調整する調整機構部を有するとよい。

このように、校正用器具は、調整機構部を有することで、突部が第１及び第２測定面の各センサを押し込む押込量を変更することができる。従って１つの校正用器具により、第１及び第２測定面の各センサに異なる圧力をかけることが可能となり、外力分布測定システムは、複数の圧力値に基づき高精度な校正を簡単に行うことができる。

またさらに、前記外力分布測定システムは、外力として圧力を検出する構成であるとよい。

これにより、外力分布測定システムに用いる校正用器具は、単に第１及び第２測定面に接触して接触圧をセンサにかける簡素な構成とすることができる。

また、前記の目的を達成するために、本発明は、外力を検出可能であり面状に配置された複数のセンサを内部に有し、且つ互いに対向して折り畳まれる第１測定面及び第２測定面を備える外力分布測定システムの校正方法であって、校正用器具のシート部を前記第１測定面上に位置決めする位置決めステップと、前記位置決めステップ後に、前記第１測定面と第２測定面を折り畳み、前記第１及び第２測定面の間に前記シート部を挟む挟込ステップと、前記挟込ステップ後に、前記校正用器具から前記第１測定面と前記第２測定面の前記複数のセンサにかかる外力を測定する測定ステップと、を有することを特徴とする。

このように、外力分布測定システムの校正方法では、第１測定面と第２測定面の折り畳みに伴い、校正用器具のシート部を挟み込むことで、シート部が第１及び第２測定面の各センサを押し込むことができる。これにより、測定ステップでは、校正用器具からかかる外力を、第１及び第２測定面の各センサにより圧力として検出して、各センサの状態を認識することができ、また校正用のデータとして利用することが可能となる。よって、外力分布測定システムの校正を容易且つ精度よく実施することができる。

また、この場合、前記位置決めステップでは、前記シート部の第１面に複数の第１突部が設けられるとともに、前記第１面と反対側の第２面に複数の第２突部が設けられた前記校正用器具を位置決めするとよい。

本発明に係る外力分布測定システムの校正用器具及びその校正方法によれば、簡単な構成によって、折り畳み可能な測定面の各センサの状態を認識することができる。

本発明の一実施形態に係る外力分布測定システムの全体構成を示す説明図である。 図１の外力分布測定システムの校正用器具を示す斜視図である。 図３Ａは、図１の外力分布測定システムの測定装置の平面図であり、図３Ｂは、図２の校正用器具を測定装置に載置した状態を示す平面図であり、図３Ｃは、図３Ａの測定装置の折り畳み動作を示す側面図である。 図４Ａは、測定装置による校正用器具のシート部の挟込状態を示す概略側面断面図であり、図４Ｂは、図４Ａのシート部の挟込状態を拡大して示す概略側面断面図である。 図５Ａは、第１変形例に係るシート部の平面図であり、図５Ｂは、第２変形例に係るシート部の平面図であり、図５Ｃは、第３変形例に係るシート部の側面断面図であり、図５Ｄは、第４変形例に係るシート部の側面断面図である。 図６Ａ〜図６Ｎは、第１〜第１４構成例に係る突部の側面断面図である。 図７Ａは、第５変形例に係るシート部の側面断面図であり、図７Ｂは、図７Ａのシート部の挟込状態を拡大して示す概略側面断面図である。 図８Ａ〜図８Ｄは、第１５〜第１８構成例に係る突部の側面断面図である。 図１の外力分布測定システムの校正時におけるブロック図である。 外力分布測定システムの校正時における処理フローを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る外力分布測定システムの校正用器具について、その校正方法との関係で好適な実施形態をあげ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

外力分布測定システム１０は、運動機能の回復を図るリハビリテーション等において、患者Ｃ（測定対象）の身体部のバランスを認識し、また身体部のバランス（平衡感覚）を訓練するために使用される。図１に示すように、外力分布測定システム１０は、測定装置１２及び端末装置１４を備え、さらに図２に示す校正用器具１６を用いて、システムの使用前、或いは期間を開けた任意のタイミングで校正を実施する。

外力分布測定システム１０は、圧力分布の測定時に、測定装置１２に患者Ｃが乗って身体部（例えば、両足）からかかる圧力を測定装置１２により検出する。測定装置１２が検出した圧力値は、端末装置１４に送信されて処理されることで画像情報に生成され、理学療法士等のスタッフＰや患者Ｃ（以下、ユーザＵともいう）に提供される。

ここで、本実施形態中の「圧力」とは、測定対象である患者や校正用器具１６が測定装置１２の後記の測定面２６に直接接触して物理的にかける力を指すものである。また、外力分布測定システムは、後記のセンサ２８が検出した圧力値を処理してユーザＵが認識可能な「圧力」又は「圧力分布」、「荷重（すなわち測定対象の重さ）」又は「荷重分布」として表示する。以下の説明では、まとめて「圧力」と称するものとする。なお、外力分布測定システムが測定する「外力」は、接触による「圧力」以外にも自然法則によって付与される種々の力を当てはめ得る。

また、外力分布測定システム１０は、リハビリテーションに限らず、例えば、運動機能診断、健康チェック、運動トレーニング、ゲーム等のように種々の形態で利用することができ、測定対象の測定部位も装置の仕様等に応じて自由に設定し得る。さらに、外力分布測定システム１０は、１つの装置（測定装置１２と端末装置１４の両機能を有する装置）に構成されてもよい。

測定装置１２は、大きな外力がかかっても破損しない強度の筐体１８を備える。この筐体１８は、略平板状に形成された測定部２０と、測定部２０の一端側に連なる機器操作部２２とを有する。測定部２０は、測定時に患者Ｃが乗る部分であり、機器操作部２２は、電子回路やバッテリ等を収容して測定装置１２の動作を制御する部分である。

なお、以下では、測定装置１２及び校正用器具１６の方向を述べる場合には、図１及び図２中に示す矢印方向に基づき説明を行う。つまり、図１中の測定装置１２の中心部を基点に、機器操作部２２の設置側を前方向、その反対側を後方向といい、後述の測定面２６側を上方向、その反対側を下方向といい、前後及び上下方向に直交する方向を左右方向という。校正用器具１６の方向指示は、測定装置１２に位置決めした際の方向に準じる（図３Ｂも参照）。

測定部２０の内部には、測定対象の圧力分布の検出を行う圧力検出部２４が設けられる。圧力検出部２４は、測定面２６の面方向（面状）に沿って複数のセンサ２８をマトリックス状に並設することで構成される（図３Ａも参照）。

例えば、センサ２８は、静電容量型の圧力センサを適用することができる。この場合、センサ２８は、フィルムやゴム等により誘電層３０を形成し、誘電層３０の上面に並列配置した複数の第１電極３２と、誘電層３０の下面に並列配置した複数の第２電極３４とを平面視で相互に直交させ、第１及び第２電極３２、３４で挟まれ部分により静電容量を保持する（図４Ｂも参照）。このセンサ２８は、測定部２０上から下方向（面方向と直交する方向）に圧力がかかることで、誘電層３０の厚みが変わり保持する静電容量が変化する。このため測定装置１２は、各センサ２８の静電容量を検出することで、各センサ２８にかかる圧力をそれぞれ検出し圧力データ（圧力値）を得ることができる。また端末装置１４は、マトリックス状の各センサ２８の各圧力データから、平面的な圧力分布である圧力分布データ（圧力分布情報）を構築することができる。

図１及び図３Ａに示すように、測定部２０の上面（圧力検出部２４の上方）の測定面２６には、患者Ｃの乗る箇所を案内するガイド線３６が印字されている。ガイド線３６は、四角形状の枠線３６ａと、枠線３６ａの幅方向中央部で前後に延びる中心線３６ｂとで構成される。測定時には、測定部２０と機器操作部２２が並ぶ前後方向に対し患者Ｃが９０°直交する方向に向き、中心線３６ｂを挟んで母趾球と踵を左右方向に配置する。また、測定部２０は、上面と下面の厚みが一定の測定面２６に対し、左右両端側が断面円弧を描いて徐々に薄くなる滑らかなスロープ３８を有する。

そして、筐体１８は、測定部２０の前後方向中間部にヒンジ部４０を備える。このヒンジ部４０を基点に、測定部２０は、前部ケース４２と後部ケース４４に分かれ、測定面２６も前部ケース４２上の第１測定面４６と、後部ケース４４上の第２測定面４８とに分かれる。ヒンジ部４０は、前部ケース４２と後部ケース４４を相対回転自在に連結する。つまり、測定装置１２は、第１測定面４６と第２測定面４８が面一の開放状態と、前部ケース４２に対し後部ケース４４が１８０°回転することで折り畳んだ折畳状態とに移行自在となっている（図３Ｃも参照）。

一方、機器操作部２２は、前部ケース４２と後部ケース４４を重ねた状態の厚みと一致する厚みで、前後幅が短く左右幅が長い（測定部２０の左右幅に一致する）直方形状に形成されている。機器操作部２２内には、収容されている電子回路により、圧力検出部２４を駆動制御して圧力値を検出する測定側制御部５０（図９参照）、及び検出した圧力データを外部に送信する通信モジュール５２（図９参照）が設けられる。また、機器操作部２２の前端には、測定装置１２を持ち運ぶ際に把持するための取手２２ａが取り付けられるとともに、機器操作部２２の外面には、測定装置１２を操作するための操作ボタン５４が設けられる。

以上の測定装置１２は、既述したように測定面２６の各センサ２８の状態（検出値の確認、劣化、不具合等）を把握するため、適宜のタイミングで校正が実施される。そして、校正の実施時には、図２に示す校正用器具１６が使用される。この校正用器具１６は、測定装置１２の折畳状態を利用して校正を行うものであり、例えば、外力分布測定システム１０の付属品として提供されるとよい。

詳細には、校正用器具１６は、第１測定面４６よりも大きな平面形状（長方形状）に形成されたシート部６０と、シート部６０の左右両側に設けられる一対の支持突条部６２（支持部）とを含む。さらに、シート部６０は、該シート部６０の面方向と直交する方向に突出する複数の突部６４と、複数の突部６４同士の間を連結保持する連結シート６６とを有する。

複数の突部６４は、シート部６０の面方向に沿ってマトリックス状に並設される。各突部６４は、連結シート６６の上面６６ａ（シート部６０の第１面）から上方に突出する第１突部６４ａと、下面６６ｂ（シート部６０の第２面）から下方に突出する第２突部６４ｂとにより略球形状（平面視で円形状）に形成される。各突部６４は、比較的硬質な樹脂材料により構成され、折畳状態で、変形を抑えて測定装置１２の測定面２６を適度に押圧する。なお、第１突部６４ａと第２突部６４ｂは、相互に面方向に位相がずれて設けられてもよい。

図２に示すように、複数の突部６４は、行方向（左右方向）に沿って同形状に形成される一方で、列方向（前後方向）に沿ってその突出高さが変化するように形成される。すなわち、各突部６４の突出高さは、機器操作部２２側に配置される辺部（第２辺６１ｂ）からヒンジ部４０側に配置される辺部（第１辺６１ａ）に向かって徐々に低くなっている。また、各突部６４は、平面視における円形状の面積自体は変化せず、側面視で楕円形状を呈することで、上下面６６ａ、６６ｂからの突出高さだけが変化している。なお、突部６４の突出高さの変化は、第１突部６４ａ又は第２突部６４ｂ（上面６６ａ側又は下面６６ｂ側）の一方のみでもよい。

また、複数の突部６４は、測定面２６の下側に設けられたセンサ２８に対応するように配置されることが好ましい。例えば、突部６４は、図３Ｂに示す平面視で、四角形状のセンサ２８よりも若干小径な円形状に形成され、隣り合う突部６４の頂部同士の間隔が、隣り合うセンサ２８の中心部間の間隔と一致している。これにより、校正の実施時には、各センサ２８に対し突部６４が個別に配置され、それぞれのセンサ２８を押圧する。

或いは、突部６４は、所定範囲内に存在する複数のセンサ２８（センサ群）に対してまとめて接触する構成でもよい。例えば、校正用器具１６は、前後及び左右方向に２個ずつ並ぶ合計４つのセンサ２８のセンサ群に対し、突部６４を１つずつ接触させるシート部６０に構成し得る。

或いは、突部６４は、センサ２８に対して、複数の突部６４が接触する構成でもよい。例えば、校正用器具１６は、１つのセンサ２８に対し、突部６４を４つずつ接触させるシート部６０に構成し得る。

また、外力分布測定システム１０（測定装置１２又は校正用器具１６）は、測定面２６に校正用器具１６をセットする際に、各センサ２８と各突部６４を適切に対向させる位置決め手段を有することが好ましい。例えば、図示例では、校正用器具１６の前後幅を前部ケース４２の上面と同じ前後幅に形成するとともに、一対の支持突条部６２を一対のスロープ３８上に配置している。これにより、校正用器具１６は、測定部２０からの位置ずれが抑制された状態で、各突部６４が各センサ２８に対向する位置に配置される。またシート部６０は、第１及び第２測定面４６、４８の全面を覆う大きさに形成されていることで、校正回数を少なくすることができる。なお、シート部６０は、第１及び第２測定面４６、４８よりも小さく形成されて、複数回にわたって校正を行ってもよい。

一方、複数の突部６４を連結保持する連結シート６６は、薄肉板状に形成され、適宜の固着方法（接着や融着等）により上記の各突部６４の側面に固着される。この連結シート６６は、突部６４よりも柔軟且つ可撓性を有する樹脂材料により構成され、校正用器具１６の不使用時に、シート部６０の巻回又は折り畳み可能としている。なお、突部６４と連結シート６６は、同じ樹脂材料により一体成形されてもよい。また、連結シート６６の後辺側は、ヒンジ部４０付近の圧力が大きくかからないように薄肉に形成されるとよい。

また、一対の支持突条部６２は、連結シート６６の左右両側辺を前後方向に延設されている。この一対の支持突条部６２は、測定装置１２が前部ケース４２と後部ケース４４を折り畳んだ際に両ケースに接触して、第１測定面４６と第２測定面４８の間の隙間Ｓ（図４Ａ参照）を一定に維持する機能を有する。一対の支持突条部６２は、第１及び第２測定面４６、４８の左右幅よりも長いシート部６０の両端に設けられることで、第１及び第２測定面４６、４８に非接触で測定部２０上に配置される。

一対の支持突条部６２は、連結シート６６を上下方向中心に配置している。また、支持突条部６２は、前端側が高く突出する一方で後端側が低く突出する（又は突出しない）ことにより、その上辺６２ａ及び下辺６２ｂが後方向に向かって連結シート６６側に傾く傾斜部６８に形成されている。また連結シート６６に対する上辺６２ａと下辺６２ｂの傾斜は、同角度（つまり、連結シート６６からの上辺６２ａと下辺６２ｂの突出高さが同一）に設定されている。

また、一対の支持突条部６２の内側には、上辺６２ａ及び下辺６２ｂの突出高さを変更可能な支持高さ調整部７０（調整機構部）が設けられている。この支持高さ調整部７０は、ユーザＵが回転操作可能な調整ツマミ７２と、調整ツマミ７２の操作に基づき厚みを変化させる機構部７４とを備える。機構部７４は、例えば、調整ツマミ７２の回転を上下の寸法変化に変える歯車機構を適用し得る。支持高さ調整部７０は、機構部７４により一対の支持突条部６２の上辺６２ａと下辺６２ｂを同時に近接又は離間する（突出高さを変更する）ことで、折畳状態における第１測定面４６と第２測定面４８の間の隙間Ｓを調整する。

これにより、シート部６０の突部６４が、測定面２６を押し込む押込量を変えることができる。そのため校正時に１つの校正用器具１６により、各突部６４がセンサ２８にかける押込量を変えて校正を行うことができる。

なお、校正用器具１６に設けられる支持高さ調整部７０は、上記の構成に限定されず、例えば、電動等で上辺６２ａ及び下辺６２ｂの突出高さを調整する機能を有していてもよい。また、測定装置１２の折畳状態における第１測定面４６と第２測定面４８の隙間Ｓの間隔を設定する支持部も、上記一対の支持突条部６２に限定されるものではなく、例えば校正用器具１６が支持突条部６２を備えなくてもよい。また例えば、支持部として、測定部２０の測定面２６よりも前端側につっかえ棒部を別に設けて、前部ケース４２と後部ケース４４がつっかえ棒部を挟み込む構成であってもよい。或いは、支持部は、測定装置１２が備えていてもよい。

測定装置１２は、図３Ｃに示すように、校正の実施時に、前部ケース４２（又は後部ケース４４）の上面に校正用器具１６を位置決めした後に、校正用器具１６が載置されていない側のケース部を相対回転して校正用器具１６を挟み込むことで、挟込状態を構築する。

図４Ａに示すように、校正用器具１６は、挟込状態で、一対の支持突条部６２が前部ケース４２と後部ケース４４を接触支持することで、第１測定面４６と第２測定面４８間の隙間Ｓを規定する。この際、一対の支持突条部６２は、傾斜部６８によりヒンジ部４０に近い方の間隔が短く、ヒンジ部４０から遠い方の間隔が長くなるように二等辺三角形状の隙間Ｓを構築することができる。

これに対し、シート部６０の列方向に並ぶ突部６４は、支持突条部６２の傾斜部６８の傾斜に沿って突出高さが徐々に変わるため、第１及び第２測定面４６、４８に均等的に接触する。そして、列方向に並ぶ複数の突部６４は、図４Ｂに示すように、第１及び第２測定面４６、４８のセンサシート面３１を下方向（前部ケース４２の内側）及び上方向（後部ケース４４の内側）に押圧する。これにより、センサシート面３１側に配置されている第１電極３２及び誘電層３０が変形し、反対側の第２電極３４に対し第１電極３２が近接する。

この際、列方向に並ぶ突部６４は、第１測定面４６と第２測定面４８の傾斜する隙間Ｓに合うように突出高さが変化しており、列方向に沿ってちょうど同じ押込量で測定面２６を押し込む。そのため校正用器具１６の挟込状態において、第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８は、各突部６４から均等的な圧力を平面的に受けることになり、各センサ２８の校正を容易に行うことができる。

なお、校正用器具１６のシート部６０は、上記構成に限定されるものではなく、種々の変形例をとり得る。以下、シート部６０のいくつかの変形例について説明する。なお、以降の説明において、上記の実施形態と同一の参照符号は同一の構成又は同一の機能を有するものとし、以下、その詳細な説明を省略する。

図５Ａに示す第１変形例に係るシート部６０Ａは、前後方向（列方向）に隣り合う突部６４同士を、左右方向（行方向）に位相をずらしている点で、本実施形態に係るシート部６０と異なる。より具体的には、複数の突部６４は、連結シート６６に千鳥状に配列されて保持されている。このように突部６４を千鳥状に配置しても、第１及び第２測定面４６、４８のセンサ群（複数のセンサ２８）に対し突部６４を各々接触させることが可能であり、測定装置１２の校正を良好に行うことができる。また、各突部６４の突出高さが後方向に向かって徐々に低くなることで、第１及び第２測定面４６、４８のセンサ２８を同じ押込量で押し込むこともできる。

図５Ｂに示す第２変形例に係るシート部６０Ｂは、シート部６０Ｂの左右方向に延在する延在突部７６を前後方向に複数配置した点で、本実施形態に係るシート部６０と異なる。すなわち延在突部７６は、円柱状に形成され、左右方向の複数のセンサ２８に対してまとめて接触する。さらに、延在突部７６の突出高さが、後方向に向かって徐々に低くなることで、第１及び第２測定面４６、４８のセンサ２８を同じ押込量で押し込むこともできる。

図５Ｃに示す第３変形例に係るシート部６０Ｃは、シート部６０Ｃに設けられる突部６４の大きさが同一に設定されている点で、本実施形態に係るシート部６０と異なる。このように突部６４の大きさが同一の場合は、ヒンジ部４０から近い突部６４の測定面２６の押込量が増える一方で、ヒンジ部４０から遠い突部６４の測定面２６の押込量が減る。そのため、外力分布測定システム１０は、校正用器具１６からの押込量が列方向に変化することを予め想定した校正プログラムを用意しておくことで、検出した圧力データに基づき校正を適宜行うことができる。特に、第１及び第２測定面４６、４８の押込量は、前後方向に沿って線形に変化するので校正を容易に行うことができる。

要するに、校正用器具１６は、複数の突部６４が測定面２６に対して均等的な圧力（押込量）をかけるだけでなく、測定面２６に対し不均等に圧力をかけてもよい。例えば、校正用器具１６は、患者Ｃの足裏の母趾球や踵の部分に対して強い圧力を与えるように突部６４の突出高さが設定され、これ以外の箇所の突出高さを抑えた構成でもよい。また例えば、校正用器具１６は、突部６４自体を備えずに、第１及び第２測定面４６、４８に面接触するシート部であってもよい。

また、図５Ｄに示す第４変形例に係るシート部６０Ｄは、連結シート６６Ａの肉厚を突部６４の突出高さの変化に応じて変化させている点で、本実施形態に係るシート部６０と異なる。つまり、連結シート６６Ａは、シート部６０Ｄの後方向に向かって薄肉に変化することで、連結シート６６Ｄの上面６６ａ及び下面６６ｂから露出している突部６４の突出高さを一定とする。このように構成すると、各突部６４を一層確実に固着保持することができる。

さらに、シート部６０に設けられる突部６４の形状は、略球形状（側面断面視で円形状又は楕円形状）に限定されず、種々の形状をとり得る。例えば、図６Ａ〜図６Ｎの側面断面視で示すように、種々の断面形状（第１〜第１４構成例）の突部６４Ａ〜６４Ｎを採用しても、本実施形態に係る突部６４と同様の効果を得ることができる。なお、図６Ａ〜図６Ｎの図示例は、連結シート６６の上面６６ａから上方に突出する第１突部６４ａを示したものであり、当然に下面６６ｂにも反転した形状の第２突部６４ｂを設け得る。なお、これらの突部６４Ａ〜６４Ｎもシート部６０の列方向に沿って突出高さを徐々に変化させることが可能である。

さらに、図７Ａに示す第５変形例に係るシート部８０は、前後方向に沿って波状に形成されている点で、本実施形態に係るシート部６０と異なる。シート部８０は、波の上下の頂部付近が測定装置１２の測定面２６に接触する接触突部８２となる。複数の接触突部８２は、その間で傾斜する波間部８４により連結支持される。すなわち、シート部８０は、中間の波間部８４に対し上面が上方に突出することで接触突部８２ａ（第１突部）を形成し、波間部８４に対し下面が下方に突出することで接触突部８２ｂ（第２突部）を形成している。波間部８４は、図７Ｂに示すように、前後方向に隣り合う波間部８４の長さが異なることで、第１測定面４６のセンサ２８と、これに対向する第２測定面４８のセンサ２８に対し、上下の接触突部８２を接触させる。

また、シート部８０は、前後方向に隣り合う接触突部８２同士の間隔（すなわち波の波長）を一定としつつ、前端から後端方向に向かって上下の接触突部８２の突出高さ（すなわち波の振幅）が徐々に小さくなるように設定することができる。これにより、接触突部８２は、本実施形態に係る突部６４と同様に、平面的に同じ押込量で第１及び第２測定面４６、４８を押し込むことが可能となる。なお、波状のシート部８０は、接触突部８２の突出高さが第３変形例に係る突部６４と同様に一定であってもよく、また前後方向に隣り合う接触突部８２同士の間隔（波長）が変化する構成であってよい。

また、図７Ｂに示すように、シート部８０は、第１柔軟層８６、硬質層８７及び第２柔軟層８８の順に積層した多層構造を採用するとよい。硬質層８７は、測定装置１２のセンサシート面３１よりも硬質且つ弾性を有する樹脂材料や金属材料により構成され、前部ケース４２と後部ケース４４による挟込状態でもシート部８０の形状を維持する。その一方で、第１及び第２柔軟層８６、８８は、硬質層８７よりも柔らかく且つ弾性率が低いゴム等の樹脂材料により構成され、硬質層８７の両面を覆っている。この第１及び第２柔軟層８６、８８は、測定面２６に対する緩衝要素となり測定面２６への傷付けを抑制することができる。

さらに、第５変形例に係る波状のシート部８０も、例えば、図８Ａ〜図８Ｄの側面断面視で示すように、種々の断面形状（第１５〜第１８構成例）のシート部８０Ａ〜８０Ｄを採用することができ、上記のシート部８０と同様の効果を得ることができる。特に、図８Ｄのシート部８０Ｄは、変形時に、波間部８４の折り返し部８４ａが変形して、上下の接触突部８２が測定面２６の面方向にずれることを抑制することができる。

図１に戻り、外力分布測定システム１０の端末装置１４は、上述したように圧力データ及び圧力分布データを処理及び表示する機能を有するとともに、測定装置１２の校正処理を制御する機能を有する。この端末装置１４は、図９に示すように、端末側制御部９０、通信モジュール９２、表示部９４及び操作部９６を有する。端末側制御部９０は、例えば、演算処理部、記憶部、入出力部を有する周知のコンピュータを適用することができ、ユーザＵによる操作部９６の操作下に、記憶部に記憶している校正プログラム９１を実行して、測定装置１２の校正を実施する。表示部９４及び操作部９６は、端末装置１４に設けられるタッチパネルとして一体化している。

校正の実施時には、例えば、端末側制御部９０が通信モジュール９２を介して測定側制御部５０に指示することで、校正用器具１６が第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８にかける圧力データを取得する。そして、端末側制御部９０は、取得した圧力データに基づき第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８の状態を認識するとともに、センサ２８毎の校正を行う。なお、校正プログラム９１は、測定装置１２に設けられていてもよい。

本実施形態に係る外力分布測定システム１０及び校正用器具１６は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作及びその効果について、図１０に示すフローチャートに沿って説明する。

外力分布測定システム１０は、ユーザＵによる電源のオン操作に基づき駆動を開始する。そして校正を行う場合は、先ず校正モードに設定されているか否かを判別する（ステップＳ１）。例えば、端末側制御部９０は、表示部９４に校正を実施するか否かの選択画面を表示し、ユーザＵの指示下に校正モードの実施を判別するとよい。なお、校正モードは、外力分布測定システム１０の使用毎に行ってもよく、内部のタイマにより時間計測して定期的（例えば１ヶ月毎）に行ってもよく、使用回数毎（例えば１０回毎）に行ってもよい。

校正モードを実施すると、端末装置１４は、校正用器具１６を測定装置１２の第１測定面４６に載置するようにユーザＵにガイドする（ステップＳ２）。この場合、端末装置１４は、校正用器具１６の載置を促す表示画面を表示部９４に表示する、又は図示しないスピーカから校正用器具１６の載置を促す音声を出力するとよい。ユーザＵは、この処理に基づき校正用器具１６を第１測定面４６に載置及び位置決めする。

次に、端末側制御部９０は、校正用器具１６の位置決め状態で、測定装置１２の前部ケース４２と後部ケース４４を折り畳むようにガイドする（ステップＳ３）。このステップＳ３の処理も、表示部９４やスピーカを使用するとよい。ユーザＵは、この処理に基づき測定装置１２の前部ケース４２に対し後部ケース４４を相対的に回転させて校正用器具１６を挟み込む。これにより、校正用器具１６の突部６４が第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８に接触及び押し込むように作用する。

次に、外力分布測定システム１０は、校正用器具１６の挟込状態が正常か否かを判別する（ステップＳ４）。例えば、外力分布測定システム１０は、ヒンジ部４０内に折畳状態の角度を検出する図示しない角度センサを備え、角度センサが検出した角度が角度閾値範囲内にある場合に校正用器具１６を正常に挟み込んだと判別し、角度閾値範囲外にある場合に異常を判別する。或いは、外力分布測定システム１０は、前部ケース４２と後部ケース４４の内部に、前部ケース４２と後部ケース４４の隙間の間隔を検出する図示しない距離センサを備え、距離センサが検出した距離が距離閾値範囲内にある場合に校正用器具１６を正常に挟み込んだと判別し、距離閾値範囲外にある場合に異常と判別する。そして異常を判別した場合には、ステップＳ５に進み、ステップＳ５において、校正用器具１６の設置エラー（校正用器具１６の設置のやり直し）を報知してステップＳ２に戻る。なお、処理フローにおいてステップＳ４及びＳ５は実施しなくてもよい。

一方、校正用器具１６の挟込状態が正常の場合は、校正モードによる測定を開始する（ステップＳ６）。測定を開始すると、端末側制御部９０は、測定装置１２に対し圧力測定の指示を行い、測定装置１２が検出した校正用器具１６が各センサ２８にかけた圧力データを取得する（ステップＳ７）。

その後、端末側制御部９０は、取得した圧力データに基づき測定装置１２の各センサ２８の出力状態を確認し、正常に作動しているか否かを判別する（ステップＳ８）。例えば、端末側制御部９０は、挟込状態の校正用器具１６の押込量に対応するセンサ２８の正常時の圧力範囲（規定圧データ）を予め保有し、圧力データ（圧力値）が圧力範囲にあるか否かを判別するとよい。これにより、センサ２８が規定圧データから大きくずれる場合に、端末側制御部９０は、センサ２８の異常を特定することができるとともに、規定圧データに対するセンサ２８の圧力データのずれ量を算出して、校正値として利用することができる。

そして、測定装置１２の全てのセンサ２８に関して判別が終了すると、端末側制御部９０は、校正モードの判別結果を表示部９４に表示する（ステップＳ９）。この表示においては、例えば、実際の測定時の圧力分布データの表示と同様に、校正用器具１６が測定面２６にかけた圧力の分布状態を２次元的に表示することが好ましい。この場合、正常なセンサ２８に関しては所定の同一色で表示し、正常に作動していないセンサ２８に関してはその反対色で表示するとよい。ユーザＵは、この校正モードの判別結果に基づき、測定装置１２の使用の可否を判断することができる。

さらにステップＳ９の後、外力分布測定システム１０は、判別結果（ずれ量の校正値を含む）を端末装置１４の記憶部に保存する（ステップＳ１０）。なお、端末側制御部９０は、判別結果の取得後、前回校正を行った判別結果と比較を行って、センサ２８の検出値の変化傾向を表示する、又は測定装置１２の故障を判定する等の処理を行ってもよい。また、判別結果のデータをメーカに送信する構成であってもよい。

その後、端末側制御部９０は、測定装置１２に挟み込まれている校正用器具１６の取り出しをガイドし（ステップＳ１１）、さらに校正用器具１６が取り出されたことを確認すると（ステップＳ１２）、処理フローを終了する。校正用器具１６の取り出しは、例えば、ヒンジ部４０の角度検出に基づき前部ケース４２と後部ケース４４が１８０°開いた状態となること等で判別するとよい。

以上の処理フローによって、外力分布測定システム１０は、測定装置１２の各センサ２８の状態を把握することができる。そして、端末装置１４は、実際に患者Ｃの体圧を測定する際に、ステップＳ８において取得した圧力データからのずれ量を使用して、各センサ２８が取得した圧力データを補正して表示データを生成し表示部９４に表示する。すなわち、外力分布測定システム１０は、校正モードの結果を用いることで、圧力分布の測定を精度よく行うことができる。

なお、外力分布測定システム１０は、校正モードによる検出を複数回繰り返すことで、その後の測定を一層高精度に行うことができる。複数回行う場合は、ステップＳ１２の終了後にステップＳ２に戻り以降の処理フローを繰り返す。そして、ユーザＵは、校正用器具１６の支持高さ調整部７０を操作して一対の支持突条部６２の突出高さ（すなわち、第１測定面４６と第２測定面４８の隙間Ｓの間隔）を変えて、突部６４がセンサ２８にかける押込量を変える。これにより、端末側制御部９０は、測定装置１２から複数の異なる圧力データを得ることができ、センサ２８の状態をより正確に把握することができる。

また複数回繰り返す場合に、測定部２０に載置する校正用器具１６を別のものに変えて検出を行ってもよい。この場合、外力分布測定システム１０は、ステップＳ６の測定を開始時に、どのような校正用器具１６を使用しているかを判別して、ステップＳ８で用いる圧力範囲を設定するとよい。校正用器具１６の種類は、ユーザＵが手動で選択してもよく、ヒンジ部４０の角度検出により自動的に特定してもよい。

或いは、校正用器具１６を引っ繰り返して、先に検出を行ったシート部６０の面と反対側の面により検出を行ってもよい。或いは、一対の支持突条部６２を備えない校正用器具１６は、測定面２６に載置する向きや位置を変えて検出を行ってもよい。

以上のように、本実施形態に係る外力分布測定システム１０の校正用器具１６及びその校正方法によれば、校正の実施時に、第１測定面４６と第２測定面４８の折り畳みに伴い、校正用器具１６が第１及び第２測定面４６、４８により挟込状態となる。よって校正用器具１６のセット位置が固定され、器具の位置ずれ等による校正の手間が低減されるとともに、ユーザによる校正作業のバラツキを減らすことができる。また校正用器具１６は、挟込状態で、シート部６０が第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８を規定の押込量で押し込む。これにより、外力分布測定システム１０は、校正用器具１６からかかる圧力（規定圧）を、第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８により検出して、各センサ２８の状態を認識することができ、センサシートの劣化を容易に確認することが可能となる。また、外力分布測定システム１０は、規定圧に対するずれ量を校正用のデータとして利用して、後の体圧測定の測定精度を向上することができる。

そして、校正用器具１６のシート部６０が、上下面６６ａ、６６ｂから突出する複数の突部６４を備えることで、各突部６４が第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８を適度に押し込むことができる。従って、校正用器具１６からかかる圧力をより容易に検出することができる。また校正用器具１６は、突部６４及び連結シート６６という簡単な構成によって、軽量化を図ることができ、測定装置１２及び端末装置１４とともに容易に持ち運ぶことができる。さらに、軽量に構成された校正用器具１６であれば、誤って校正用器具１６を測定装置１２に落としたとしても、測定装置１２の損傷を抑制することができる。

この場合、校正用器具１６は、突部６４の突出高さがシート部６０の前辺から後辺に向かって徐々に低くなることで、折畳状態における第１測定面４６と第２測定面４８の間の隙間Ｓの形状に合わせることができる。これにより、複数の突部６４は、第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８を均等的に押し込み、各センサ２８の状態をより簡単に認識させることができる。

また、連結シート６６が可撓性を有することで、校正用器具１６の不使用時にはシート部６０を畳む、巻回する等の形状に変形させることができ、校正用器具１６の持ち運びや保管が容易となる。その一方で、突部６４が連結シート６６より硬質であることで、各センサ２８を確実に押し込むことができ、外力分布測定システム１０の校正を一層精度よく実施することができる。

さらに、校正用器具１６は、第１測定面４６と第２測定面４８の間の間隔を設定する支持突条部６２を備えることで、第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８を押し込む押込量を、校正毎に等しくすることができる。またさらに、校正用器具１６は、支持高さ調整部７０を有することで、突部６４が第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８を押し込む押込量を変更することができる。従って１つの校正用器具１６により、第１及び第２測定面４６、４８の各センサ２８に異なる圧力をかけることが可能となり、外力分布測定システム１０は、複数の圧力値に基づき高精度な校正を簡単に行うことができる。

なお、上述の説明は、本発明の一実施形態を示したに過ぎず、特許請求の範囲の記載内容に基づき、種々の変更を加えることができる。本発明の一実施形態において、センサ２８は静電容量型の圧力センサを適用したが、必ずしもこのような構成に限定されるものではなく、例えば、圧力に応じて抵抗値が変化する構造を有する面圧センサで構成することも可能である。またセンサ構造により、外力に対するセンサ面の変形量が極めて小さくなる構成も可能であるが、その場合、突部６４の突出量およびその変化は、それら特徴に合わせて調整される。

１０…外力分布測定システム １２…測定装置
１４…端末装置 １６…校正用器具
２６…測定面 ２８…センサ
４６…第１測定面 ４８…第２測定面
６０、６０Ａ〜６０Ｄ、８０、８０Ａ〜８０Ｄ…シート部
６２…支持突条部 ６４、６４Ａ〜６４Ｎ…突部
６４ａ…第１突部 ６４ｂ…第２突部
６６…連結シート ７０…支持高さ調整部
７６…延在突部 ８２、８２ａ、８２ｂ…接触突部
９０…端末側制御部 Ｓ…隙間

Claims (9)

1. 外力を検出可能であり面状に複数のセンサが配置された外力分布測定システムの校正用器具であって、
   前記外力分布測定システムは、前記複数のセンサを内部に有し、且つ互いに対向して折り畳まれる第１測定面及び第２測定面を備え、
   前記校正用器具は、第１測定面及び第２測定面の折り畳みに伴い前記第１測定面と前記第２測定面に挟まれるシート部を備え、
   前記シート部は、第１面と、該第１面と反対側の第２面とを有し、
   前記第１面には、前記第１測定面を押圧する複数の第１突部が設けられるとともに、
   前記第２面には、前記第２測定面を押圧する複数の第２突部が設けられる
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
2. 請求項１記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記第１測定面と前記第２測定面は、ヒンジ部により相対回転自在に連結され、
   前記シート部は、前記ヒンジ部に沿って配置される第１辺と、該第１辺と反対側に位置する第２辺と、を有し、
   前記第１及び第２突部の少なくとも一方の突出高さが、前記第２辺側から前記第１辺側に向かって徐々に低くなる
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
3. 請求項１又は２記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記シート部は、前記複数の第１及び第２突部を固着保持し、且つ可撓性を有する連結シートを含み、
   前記複数の第１及び第２突部は、前記連結シートよりも硬質に構成される
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
4. 請求項１又は２記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記シート部は、側面視で波状に形成され、波の頂部が前記第１及び第２突部を構成する
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記校正用器具は、前記第１測定面と前記第２測定面の折畳状態における前記第１測定面と前記第２測定面の間の間隔を設定する支持部を備える
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
6. 請求項５記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記支持部は、前記折畳状態の前記第１測定面と前記第２測定面の間の間隔を調整する調整機構部を有する
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の外力分布測定システムの校正用器具において、
   前記外力分布測定システムは、外力として圧力を検出する
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正用器具。
8. 外力を検出可能であり面状に配置された複数のセンサを内部に有し、且つ互いに対向して折り畳まれる第１測定面及び第２測定面を備える外力分布測定システムの校正方法であって、
   校正用器具のシート部を前記第１測定面上に位置決めする位置決めステップと、
   前記位置決めステップ後に、前記第１測定面と第２測定面を折り畳み、前記第１及び第２測定面の間に前記シート部を挟む挟込ステップと、
   前記挟込ステップ後に、前記校正用器具から前記第１測定面と前記第２測定面の前記複数のセンサにかかる外力を測定する測定ステップと、を有する
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正方法。
9. 請求項８記載の外力分布測定システムの校正方法において、
   前記位置決めステップでは、前記シート部の第１面に複数の第１突部が設けられるとともに、前記第１面と反対側の第２面に複数の第２突部が設けられた前記校正用器具を位置決めする
   ことを特徴とする外力分布測定システムの校正方法。

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