JP6734588B2 - Load measuring shoes - Google Patents
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Description
本発明は、内底に荷重センサ部が設けられた荷重計測靴に関する。 The present invention relates to a load measuring shoe having a load sensor section provided on an inner sole.
従来より、内底に荷重センサ部が設けられた荷重計測靴が知られている。この荷重計測靴は、下肢に掛かる荷重を自由な歩行中に計測できる。そのため、足底にかける荷重を徐々に増していくような下肢のリハビリテーション用などに有用である。荷重計測靴の荷重センサ部としては、荷重による静電容量の変化を電気的に検出するものが有る。 2. Description of the Related Art Conventionally, a load measuring shoe having a load sensor section provided on an inner sole is known. This load measuring shoe can measure the load applied to the lower limbs while walking freely. Therefore, it is useful for rehabilitation of the lower limbs where the load applied to the sole is gradually increased. Some load sensor parts of load measuring shoes electrically detect a change in electrostatic capacitance due to a load.
例えば、特許文献1には、靴の敷皮状に形成され、足底の各部分(後足部分、左側前足部、右側前足部)にかかる部分荷重に対応してそれぞれ静電容量が変化する複数個の可変容量式圧力センサ(荷重センサ部)が設けられた荷重計測靴を備える歩行因子解析装置が開示されている。可変容量式圧力センサの可変容量コンデンサの容量変化は、パルス発振周波数の変化として検出される。この歩行因子解析装置は、各部分の部分荷重を計測して、厳密な歩行状態の解析を行うことができる。
For example, in
また、特許文献2には、装着者の足の裏面の輪郭形状に合わせて形成され、体重移動によって変化する足の裏面の複数箇所の静電容量を検出する荷重測定部(荷重センサ部)が設けられた荷重計測靴の部分を有する重心位置検出装置が開示されている。静電容量を形成する上側電極と下側電極のうち一方をGNDに接続し他方を定電圧電源に接続し、上側電極と前記下側電極との間の電圧値が所定値に達するまでの時間から静電容量を演算する。この重心位置検出装置は、重心位置の移動を検出することができる。
Further, in
また、特許文献3には、多数の空隙または凹み(窪み)を周期的(所定間隔毎)に設けたシート状誘電性弾性体と、それと同材質の平坦なシート状誘電性弾性体と、を誘電体とし、これらシート状誘電性弾性体を3枚のシート状導電性弾性体によりサンドイッチ状に挟み、これら3枚のシート状導電性弾性体を電極として二つのコンデンサを形成してなる荷重センサ部が設けられた荷重計測靴を備える荷重計測装置が開示されている。この荷重計測装置は、荷重センサ部に分布してかかる荷重の総量を検出し、また、二つのコンデンサの荷重による静電容量の変化を差動検出するため、ノイズや温度等の環境変化に対して安定であり、特許文献1及び2に記載されたものなどに比べて、精度の高い計測が可能である。
Further, in
しかしながら、荷重計測靴の荷重センサ部は、下肢に掛かる荷重を自由な歩行中に受けるので、経時とともに劣化する可能性がある。特許文献1〜3を含む従来の荷重計測靴では、そのような荷重センサ部の経時による劣化に対して、その対応については特別な対策はされていなかった。
However, since the load sensor unit of the load measuring shoe receives the load applied to the lower limb during free walking, it may deteriorate with time. In the conventional load measuring shoes including
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、荷重センサ部の経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易にできる荷重計測靴を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a load measuring shoe capable of easily responding to replacement of the load sensor unit when the load sensor unit is deteriorated with time. ..
上記目的を達成するために、請求項1に記載の荷重計測靴は、中央部において窪んだ中央窪み部、該中央窪み部の周囲において上方に向かって開口する嵌合凹部、が形成された靴本体部と、前記靴本体部の輪郭線よりも比例縮小した平面形状を有し、下方に向かって下面から突出し前記嵌合凹部に嵌合し得る嵌合凸部が前記平面形状に沿って形成され、前記靴本体部に対して着脱可能な靴内底部と、多数の空隙または凹みを周期的に設けた第1のシート状誘電性弾性体、平坦な第2のシート状誘電性弾性体、第1のシート状導電性弾性体、複数個の第2のシート状導電性弾性体、第3のシート状導電性弾性体を有し、前記第1のシート状誘電性弾性体は前記第1のシート状導電性弾性体と前記複数個の第2のシート状導電性弾性体の間に配置され、前記第2のシート状誘電性弾性体は前記複数個の第2のシート状導電性弾性体と前記第3のシート状導電性弾性体に間に配置され、前記第1のシート状導電性弾性体、前記複数個の第2のシート状導電性弾性体、及び第3のシート状導電性弾性体を電極として、複数個のコンデンサを形成しており、前記靴本体部の前記中央窪み部であって前記靴内底部の下側に設置される荷重センサ部と、前記第1のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第1の交流出力回路、前記第3のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第2の交流出力回路、前記複数個の第2のシート状導電性弾性体の端子に流れる各々の交流電流を測定し各々の荷重計測電圧に変換する電流測定回路、を有する電気回路部と、を備えてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the load measuring shoe according to
本発明の荷重計測靴によれば、荷重センサ部の経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易にできる。 According to the load measuring shoe of the present invention, when the load sensor unit is deteriorated with time, it can be easily replaced or the like.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係る荷重計測靴1は、靴本体部2と靴内底部3と荷重センサ部4と電気回路部5と、を備えている。荷重計測靴1は、外観上は、図1に示すように、靴本体部2の内底の箇所に靴内底部3が嵌め込まれ、靴本体部2における足甲を押さえるベルトに電気回路部5が取り付けられるものとすることができる。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. The
靴本体部2は、内底の箇所以外は、荷重計測靴1の使用者に対して、通常の靴の仕様を成すものである。靴本体部2は、通常の靴と同様に、様々な仕様、すなわち形状、材質(例えば、合成ゴムや合成樹脂など)などが可能である。靴本体部2は、図2(a)〜(c)に示すように、後述する荷重センサ部4を設置するために中央部において窪んだ中央窪み部2aが形成されている。また、靴本体部2は、後述する靴内底部3を嵌合させるための上方に向かって開口する嵌合凹部2bが中央窪み部2aの周囲に全周にわたり連続して形成されている。また、中央窪み部2aの底部には、靴本体部2の動きを良くするなどの目的のために、所々に凹部(図2(a)では六角形の凹部)2cが形成されている。なお、図2(a)〜(c)では、靴本体部2において足甲を押さえるベルト、爪先を押さえるベルト、踵を押さえるベルトなどは省略している。
The shoe
靴内底部3は、薄肉であって、図3(a)に示すように、靴本体部2の輪郭線(平面視における輪郭線)よりも少しだけ比例縮小した平面形状を有するものである。靴内底部3は、図3(b)、(c)に示すように、下方に向かって下面から突出する嵌合凸部3aが、この平面形状(靴内底部3の輪郭線)に沿ってそれよりも少し内側に形成されている。嵌合凸部3aは、靴本体部2の嵌合凹部2bに嵌合し得るものであり、それにより、靴内底部3は靴本体部2に対して着脱可能である。靴内底部3は、靴本体部2と同様の材質が可能である。また、靴内底部3の上面には、使用者の足裏の滑り止めなどの目的のために、多数の凸部(図3(a)では円形の凸部)が形成されている。
As shown in FIG. 3( a ), the shoe inner
荷重センサ部4は、靴本体部2の中央窪み部2aであって、靴本体部2に装着した状態の靴内底部3の下側の位置に設置される(図4参照)。荷重センサ部4は、靴内底部3を介して使用者の足裏からの荷重を受けることになる。荷重センサ部4は、通常、その上面が靴内底部3に接触するように設置される。また、荷重センサ部4は、その外周面のまわりに緩衝材(図示せず。)を設けるなどして、動かないように設置される。また、荷重センサ部4は、その上下方向の位置を調整するなどのために、荷重センサ部4の下側に緩衝材(図示せず。)が設けられるのが好ましい。
The load sensor portion 4 is installed in the
荷重センサ部4は、図5A(a)〜図5B(c)に示すように、第1のシート状誘電性弾性体41(図5A(b)参照)と第2のシート状誘電性弾性体42(図5B(b)参照)、第1のシート状導電性弾性体43(図5A(a)参照)と複数個(例えば4個(親指側前部用、小指側前部用、親指側後部用、小指側後部用)よりなる第2のシート状導電性弾性体44a、44b、44c、44d(図5B(a)参照)と第3のシート状導電性弾性体45(図5B(c)参照)とを有している。第1のシート状誘電性弾性体41は、第1のシート状導電性弾性体43と複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dとの間に配置され、すなわちサンドイッチ状に挟まれる。第2のシート状誘電性弾性体42は、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dと第3のシート状導電性弾性体45の間に配置され、すなわちサンドイッチ状に挟まれる。第1のシート状誘電性弾性体41と第2のシート状誘電性弾性体42の厚さは、例えば、荷重がかかっていない状態で6mm程度とすることができる。また、第1のシート状導電性弾性体43と複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dと第3のシート状導電性弾性体45の厚さは、例えば、1mm程度とすることができる。
As shown in FIGS. 5A(a) to 5B(c), the load sensor unit 4 includes a first sheet-shaped dielectric elastic body 41 (see FIG. 5A(b)) and a second sheet-shaped dielectric elastic body. 42 (see FIG. 5B(b)), a first sheet-shaped conductive elastic body 43 (see FIG. 5A(a)) and a plurality (for example, 4 (for thumb side front part, little finger side front part, thumb side) The second sheet-shaped conductive
荷重センサ部4は、第1のシート状誘電性弾性体41及び前記第2のシート状誘電性弾性体42を誘電体とし、第1のシート状導電性弾性体43、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44d、及び第3のシート状導電性弾性体45を電極として、図6に示すように、複数個のコンデンサ(複数個の第1のコンデンサCa1、Cb1、Cc1、Cd1と複数個の第2のコンデンサCa2、Cb2、Cc2、Cd2)を形成している。
The load sensor unit 4 uses the first sheet-shaped dielectric
つまり、第1のシート状導電性弾性体43と第2のシート状導電性弾性体44aとで第1のシート状誘電性弾性体41をサンドイッチ状に挟んだ部分が第1のコンデンサCa1を形成し、第2のシート状導電性弾性体44aと第3のシート状導電性弾性体45とで第2のシート状誘電性弾性体42をサンドイッチ状に挟んだ部分が第2のコンデンサCa2を形成し、第1のコンデンサCa1と第2のコンデンサCa2とが部分荷重センサ4aとなる。第1のシート状導電性弾性体43と第2のシート状導電性弾性体44bとで第1のシート状誘電性弾性体41をサンドイッチ状に挟んだ部分が第1のコンデンサCb1を形成し、第2のシート状導電性弾性体44bと第3のシート状導電性弾性体45とで第2のシート状誘電性弾性体42をサンドイッチ状に挟んだ部分が第2のコンデンサCb2を形成し、第1のコンデンサCb1と第2のコンデンサCb2とが部分荷重センサ4bとなる。第1のシート状導電性弾性体43と第2のシート状導電性弾性体44cとで第1のシート状誘電性弾性体41をサンドイッチ状に挟んだ部分が第1のコンデンサCc1を形成し、第2のシート状導電性弾性体44cと第3のシート状導電性弾性体45とで第2のシート状誘電性弾性体42をサンドイッチ状に挟んだ部分が第2のコンデンサCc2を形成し、第1のコンデンサCc1と第2のコンデンサCc2とが部分荷重センサ4cとなる。第1のシート状導電性弾性体43と第2のシート状導電性弾性体44dとで第1のシート状誘電性弾性体41をサンドイッチ状に挟んだ部分が第1のコンデンサCd1を形成し、第2のシート状導電性弾性体44dと第3のシート状導電性弾性体45とで第2のシート状誘電性弾性体42をサンドイッチ状に挟んだ部分が第2のコンデンサCd2を形成し、第1のコンデンサCd1と第2のコンデンサCd2とが部分荷重センサ4dとなる。これらの部分荷重センサ4a〜4dは各々、第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの各々が画定する部分にわたって荷重(部分荷重)を検出するものとなる。
That is, the first sheet-shaped conductive
また、図7(a)、(b)に示すように、第1のシート状誘電性弾性体41は、多数の空隙または凹み(窪み)41sを周期的(所定間隔毎)に設けたものとし、第2のシート状誘電性弾性体42は、第1のシート状誘電性弾性体41と同材質の平坦な(つまり、多数の空隙または凹みを周期的に設けていない)ものとしている。第1のシート状誘電性弾性体41は、多数の空隙または凹み41sが周期的(所定間隔毎)に設けられているため、荷重を受けたとき、厚さの減少に見合う体積がこの部分に広がることにより、荷重にほぼ比例して厚さが変化する。一方、第2のシート状誘電性弾性体42は、荷重に対する厚さの変化は無視できるほど小さい。なお、図7(a)中の符号46は荷重センサ基板体であり、これについては後に詳述する。
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the first sheet-shaped dielectric
よって、複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1と複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2の容量値はそれぞれ、以下の式で表すことができる。
Ca1=ε1・(Sa/da1) Ca2=ε2・(Sa/d2)
Cb1=ε1・(Sb/db1) Cb2=ε2・(Sb/d2)
Cc1=ε1・(Sc/dc1) Cc2=ε2・(Sc/d2)
Cd1=ε1・(Sd/dd1) Cd2=ε2・(Sd/d2)
ここで、第1のシート状誘電性弾性体41と第2のシート状誘電性弾性体42の誘電率をそれぞれ、ε1、ε2、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの面積をそれぞれSa、Sb、Sc、Sd、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dにおける第1のシート状誘電性弾性体41の厚さ(平均の厚さ)をそれぞれda1、db1、dc1、dd1としている。第2のシート状誘電性弾性体42の厚さは、荷重によって変化しないとして、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dにおける第2のシート状誘電性弾性体42の厚さを全てd2としている。
Therefore, the capacitance values of the plurality of first capacitors Ca 1 to Cd 1 and the plurality of second capacitors Ca 2 to Cd 2 can be expressed by the following formulas, respectively.
Ca 1 =ε 1 ·(Sa/da 1 ) Ca 2 =ε 2 ·(Sa/d 2 ).
Cb 1 =ε 1 ·(Sb/db 1 ) Cb 2 =ε 2 ·(Sb/d 2 )
Cc 1 =ε 1 ·(Sc/dc 1 ) Cc 2 =ε 2 ·(Sc/d 2 )
Cd 1 =ε 1 ·(Sd/dd 1 ) Cd 2 =ε 2 ·(Sd/d 2 )
Here, the dielectric constants of the first sheet-shaped dielectric
なお、第1シート状誘電性弾性体41及び第2のシート状誘電性弾性体42は、絶縁性のシリコンゴムなど、第1のシート状導電性弾性体43、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44d、第3のシート状導電性弾性体45は、導電性のシリコンゴムなどを用いることができる。また、第1のシート状導電性弾性体43と第1シート状誘電性弾性体41の間、第1シート状誘電性弾性体41と複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの間、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dと第2のシート状誘電性弾性体42の間、第2のシート状誘電性弾性体42と第3のシート状導電性弾性体45の間はそれぞれ、例えば薄い接着剤などを用いて接着することが可能である。
The first sheet-shaped dielectric
第1のシート状導電性弾性体43には端子43t、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dには端子44at、44bt、44ct、44dt、第3のシート状導電性弾性体45には端子45t、がそれぞれ設けられ(図6参照)、これらを通って、荷重センサ部4と後述する電気回路部5との間の電気信号(電圧又は電流)のやり取りが行われる。
The first sheet-shaped conductive
第1のシート状導電性弾性体43の端子43t、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの端子44at、44bt、44ct、44dt、第3のシート状導電性弾性体45の端子45tは、第3のシート状導電性弾性体45の下側に設けられた荷重センサ基板体46に設けることができる。荷重センサ基板体46は、第3のシート状導電性弾性体45等と同様の形状とすることができる。また、荷重センサ基板体46は、第3のシート状導電性弾性体45に、例えば薄い接着剤などを用いて接着することが可能である。
The terminal 43t of the first sheet-shaped conductive
荷重センサ基板体46には、図8(a)〜(d)に示すように、端子43t、端子44at〜44dt、端子45t、にそれぞれ接続されるプリント配線パターン43p、44ap〜44dp、45pが形成されている。第1のシート状導電性弾性体43と複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dは、略垂直方向に延びるリード線(図示せず)を通して、それぞれの直下に一部が配置されたプリント配線パターン43p、44ap〜44dpに接続(空中配線)することができる。第3のシート状導電性弾性体45は、その直下に一部が配置されたプリント配線パターン45pに直接接続することができる。端子43t、端子44at〜44dt、端子45tは、それら全てが一か所に集中しており、電気回路部5に接続される配線ケーブルに接続し易いようになっている。なお、図8(a)〜(d)に示す荷重センサ基板体46は、多層配線基板であり、プリント配線パターン43p、44ap〜44dp、45pは、各層にわたって電気的に導通して配線されている。また、電気回路部5に接続される配線ケーブルは、コネクタ付きとして、端子43t、端子44at〜44dt、端子45tに簡単に接続できる(又は、荷重センサ部4の取り換え時に簡単に外すことができる)ようにするのが好ましい。
As shown in FIGS. 8A to 8D, printed
また、荷重センサ部4は、荷重センサ基板体46を含めて全部が薄い布地等に収納されるようにしてもよい。そうすると、予備の(取り換え用の)荷重センサ部4の保管が容易になる。
Further, the load sensor unit 4 including the
次に、電気回路部5を説明する。電気回路部5は、上述したように、靴本体部2における足甲を押さえるベルトなどに取り付けられるものとすることができる。この場合、電気回路部収容体5aに電気回路部5の電気回路を実現する電子部品が搭載された基板等を収容し、図1に示すような取付バンド等の取付機構5bで、電気回路部収容体5aを靴本体部2に取り付けるようにする。なお、電気回路部5は、靴本体部2の内部であって、荷重センサ部4の下側に設置することも場合によっては可能である。
Next, the
電気回路部5は、図6に示すように、第1のシート状導電性弾性体43の端子43tに交流電圧V1を印加して複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1に交流電流Ia1、Ib1、Ic1、Id1を流す第1の交流出力回路51と、第3のシート状導電性弾性体45の端子45tに交流電圧V2を印加して複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2に交流電流Ia2、Ib2、Ic2、Id2を流す第2の交流出力回路52と、第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの端子44at〜44dtに流れる交流電流Ia3、Ib3、Ic3、Id3を測定し電圧(荷重計測電圧Va、Vb、Vc、Vd)に変換する複数個の電流測定回路53a、53b、53c、53dと、を有している。荷重計測電圧Va〜Vdは、荷重の分布(部分荷重)に応じた電圧である。本実施形態では、第1のシート状導電性弾性体43の端子43tに印加される交流電圧V1と第3のシート状導電性弾性体45の端子45tに印加される交流電圧V2は、接地電位を基準電位として設定され、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの端子44at〜44dtは接地電位と同電位に保持されるように設定されている。
As shown in FIG. 6, the
第1の交流出力回路51と第2の交流出力回路52は、荷重センサ部4に荷重がかかっていないとき交流電流Ia1〜Id1と交流電流Ia2〜Id2が180度の位相差で振幅が等しくなるように、交流電圧V1と交流電圧V2が調整(オフセットゼロ調整)されている。そうすれば、複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1に流れる交流電流Ia1〜Id1は、複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2に交流電流Ia2〜Id2として流れるので、第2のシート状導電性弾性体44の端子44at〜44dt、つまり複数個の電流測定回路53a〜53dに交流電流Ia3〜Id3は流れない。
The first
オフセットゼロ調整は、以下のようにすることができる。荷重センサ部2に荷重がかかっていないときは、Ca1=ε1・(Sa/d1)、Cb1=ε1・(Sb/d1)、Cc1=ε1・(Sc/d1)、Cd1=ε1・(Sd/d1)、となる。ここで、第1のシート状誘電性弾性体41の厚さをd1としている。従って、Ca1/Ca2=Cb1/Cb2=Cc1/Cc2=Cd1/Cd2=(ε1・d2)/(ε2・d1)となり、複数個の第2のシート状導電性弾性体44a〜44dにおける第1のシート状誘電性弾性体41のコンデンサと第2のシート状誘電性弾性体42のコンデンサの容量比は、全て一定になる。
Offset zero adjustment can be performed as follows. When no load is applied to the
ここで交流電圧V2と交流電圧V1の電圧比を、V2/V1=(ε1・d2)/(ε2・d1)に設定すれば、交流電流の比Ia1/Ia2、Ib1/Ib2、Ic1/Ic2、Id1/Id2はそれぞれ、V1・Ca1/V2・Ca2、V1・Cb1/V2・Cb2、V1・Cc1/V2・Cc2、V1・Cd1/V2・Cd2であるから、それぞれ、全て1となる。よって、複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1に流れる交流電流Ia1〜Id1は、複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2に交流電流Ia2〜Id2として流れ、第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの端子44at〜44dt、つまり電流測定回路53a〜53dに交流電流Ia3〜Id3は流れない。このように、交流電圧V2と交流電圧V1の電圧比を上記のようにすることで、各々の部分荷重センサ4a〜4dの全てについて、同時に、オフセットゼロ調整をすることができる。これは、複数個の部分荷重センサ4a〜4dが、第1のシート状誘電性弾性体41と第2のシート状誘電性弾性体42を誘電体として共通に用い、第1のシート状導電性弾性体43と第3のシート状導電性弾性体45を電極として共通に用いているからである。なお、交流電圧V1(又は交流電圧V2)は、例えば、周波数が約10KHz、振幅が約5Vとすることができる。
Here, if the voltage ratio between the AC voltage V 2 and the AC voltage V 1 is set to V 2 /V 1 =(ε 1 ·d 2 )/(ε 2 ·d 1 ), the ratio of alternating current Ia 1 /Ia 2 , Ib 1 /Ib 2 , Ic 1 /Ic 2 and Id 1 /Id 2 are respectively V 1 ·Ca 1 /V 2 ·Ca 2 , V 1 ·Cb 1 /V 2 ·Cb 2 and V 1 ·Cc. Since 1 /V 2 ·Cc 2 and V 1 ·Cd 1 /V 2 ·Cd 2 , all are 1 respectively. Therefore, the alternating current Ia 1 ~Id 1 flowing in the
荷重センサ部4に荷重がかかると、荷重の分布に応じて複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1の容量値が大きくなり、それに流れる交流電流Ia1〜Id1が大きくなる。一方、複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2の容量値はほとんど変化しないので、それに流れる交流電流Ia2〜Id2はほとんど変化しない。よって、第2のシート状導電性弾性体44a〜44dの端子44at〜44dtに交流電流Ia1〜Id1と交流電流Ia2〜Id2の差が交流電流Ia3〜Id3として流れる。そして、電気回路部5において、交流電流Ia3〜Id3が荷重計測電圧Va〜Vdに変換される。
When a load is applied to the load sensor unit 4, the capacitance values of the plurality of first capacitors Ca 1 to Cd 1 increase according to the distribution of the load, and the AC currents Ia 1 to Id 1 flowing through the first capacitors Ca 1 to Cd 1 increase. On the other hand, since the capacitance values of the plurality of second capacitors Ca 2 to Cd 2 hardly change, the alternating currents Ia 2 to Id 2 flowing through them hardly change. Therefore, the difference between the alternating currents Ia 1 to Id 1 and the alternating currents Ia 2 to Id 2 flows in the terminals 44at to 44dt of the second sheet-shaped conductive
このように、複数個の第1のコンデンサCa1〜Cd1に流れる交流電流Ia1〜Id1と複数個の第2のコンデンサCa2〜Cd2に流れる交流電流Ia2〜Id2の差によって荷重計測電圧Va〜Vdを得るので、ノイズや温度等の環境変化に対して安定であり、精度の高い計測が可能である。
Thus, the difference of the alternating current Ia 2 ~Id 2 flowing to the alternating current Ia 1 ~Id 1 and a plurality of
電気回路部5は、そこで得られた荷重計測電圧Va〜Vdを、荷重計測値送出回路54においてデジタルデータの荷重計測値に変換して、図9に示すような荷重表示装置6に送出する。この送出は、通常は無線であるが、有線も可能である。荷重表示装置6は、例えば、荷重計測値をそのまま表示したり、荷重計測値の相互間の比率を表示したりする。
The
このような荷重計測値は、各部分荷重4a〜4dが数値で表されるので、それらの合計によって荷重全体の判定が可能であるとともに、荷重のバランスの判定が可能である。
In such a load measurement value, since the
以上説明した荷重計測靴1では、靴内底部3は、その嵌合凸部3aが靴本体部2の嵌合凹部2bに嵌合して、ずれることがないので、使用者の足裏からの荷重を精度良く計測することができる。また、靴内底部3及び荷重センサ部4が靴本体部2に対して容易に着脱可能であるので、荷重センサ部4を容易に取り換えることができる。また、荷重センサ部4に問題がなかった場合は、容易に元に戻すことができる。従って、荷重センサ部4に経時による劣化が起こった場合、それの取り換え等の対応が容易である。
In the
以上、本発明の実施形態に係る荷重計測靴について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。 Although the load measuring shoe according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the one described in the embodiment, and various design changes within the scope of the matters described in the claims. Is possible.
1 荷重計測靴
2 靴本体部
2a 中央窪み部
2b 嵌合凹部
3 靴内底部
3a 嵌合凸部
4 荷重センサ部
41 第1のシート状誘電性弾性体
42 第2のシート状誘電性弾性体
41s 第1のシート状誘電性弾性体の空隙または凹み
43 第1のシート状導電性弾性体
43t 第1のシート状導電性弾性体の端子
44a〜44d 複数個の第2のシート状導電性弾性体
44at〜44dt 複数個の第2のシート状導電性弾性体の端子
45 第3のシート状導電性弾性体
45t 第3のシート状導電性弾性体の端子
46 荷重センサ基板体
43p、44ap〜44dp、45p プリント配線パターン
5 電気回路部
51 第1の交流出力回路
52 第2の交流出力回路
53a〜53d 電流測定回路
6 荷重表示装置
Ca1〜Cd1 複数個の第1のコンデンサ
Ca2〜Cd2 複数個の第2のコンデンサ
Ia1〜Id1 複数個の第1のコンデンサに流れる交流電流
Ia2〜Id2 複数個の第2のコンデンサに流れる交流電流
Ia3〜Id3 複数個の第2のシート状導電性弾性体の端子に流れる交流電流
V1 第1の交流出力回路が出力する交流電圧
V2 第2の交流出力回路が出力する交流電圧
Va〜Vd 荷重計測電圧
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記靴本体部の輪郭線よりも比例縮小した平面形状を有し、下方に向かって下面から突出し前記嵌合凹部に嵌合し得る嵌合凸部が前記平面形状に沿って形成され、前記靴本体部に対して着脱可能な靴内底部と、
多数の空隙または凹みを周期的に設けた第1のシート状誘電性弾性体、平坦な第2のシート状誘電性弾性体、第1のシート状導電性弾性体、複数個の第2のシート状導電性弾性体、第3のシート状導電性弾性体を有し、前記第1のシート状誘電性弾性体は前記第1のシート状導電性弾性体と前記複数個の第2のシート状導電性弾性体の間に配置され、前記第2のシート状誘電性弾性体は前記複数個の第2のシート状導電性弾性体と前記第3のシート状導電性弾性体に間に配置され、前記第1のシート状導電性弾性体、前記複数個の第2のシート状導電性弾性体、及び第3のシート状導電性弾性体を電極として、複数個のコンデンサを形成しており、前記靴本体部の前記中央窪み部であって前記靴内底部の下側に設置される荷重センサ部と、
前記第1のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第1の交流出力回路、前記第3のシート状導電性弾性体の端子に交流電圧を印加する第2の交流出力回路、前記複数個の第2のシート状導電性弾性体の端子に流れる各々の交流電流を測定し各々の荷重計測電圧に変換する電流測定回路、を有する電気回路部と、
を備えてなることを特徴とする荷重計測靴。 A shoe main body portion in which a central recessed portion that is recessed in the central portion and a fitting recessed portion that opens upward around the central recessed portion are formed;
The shoe has a planar shape that is proportionally reduced from the contour line of the shoe body, and a fitting convex portion that projects downward from the lower surface and that can be fitted into the fitting concave is formed along the planar shape. With a shoe inner bottom that is removable from the main body,
A first sheet-shaped dielectric elastic body, a flat second sheet-shaped dielectric elastic body, a first sheet-shaped conductive elastic body, and a plurality of second sheets in which a large number of voids or recesses are periodically provided. -Shaped conductive elastic body and a third sheet-shaped conductive elastic body, wherein the first sheet-shaped dielectric elastic body is the first sheet-shaped conductive elastic body and the plurality of second sheet-shaped conductive elastic bodies. The second sheet-shaped dielectric elastic body is disposed between the conductive elastic bodies, and the second sheet-shaped dielectric elastic body is disposed between the plurality of second sheet-shaped conductive elastic bodies and the third sheet-shaped conductive elastic body. A plurality of capacitors are formed by using the first sheet-shaped conductive elastic body, the plurality of second sheet-shaped conductive elastic bodies, and the third sheet-shaped conductive elastic body as electrodes, A load sensor section which is the central hollow section of the shoe body section and which is installed below the inner bottom section of the shoe;
A first AC output circuit that applies an AC voltage to the terminals of the first sheet-shaped conductive elastic body, a second AC output circuit that applies an AC voltage to the terminals of the third sheet-shaped conductive elastic body, An electric circuit section having a current measuring circuit for measuring each alternating current flowing through the terminals of the plurality of second sheet-shaped conductive elastic bodies and converting the alternating current into each load measurement voltage;
A load measuring shoe comprising:
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