WO2017126306A1 - 足圧検出装置 - Google Patents

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WO2017126306A1
WO2017126306A1 PCT/JP2016/088830 JP2016088830W WO2017126306A1 WO 2017126306 A1 WO2017126306 A1 WO 2017126306A1 JP 2016088830 W JP2016088830 W JP 2016088830W WO 2017126306 A1 WO2017126306 A1 WO 2017126306A1
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WO
WIPO (PCT)
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substrate
foot pressure
floor
plate
pressure detection
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/088830
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English (en)
French (fr)
Inventor
一之助 前田
山田　博
日比野　真吾
Original Assignee
住友理工株式会社
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Publication date
Priority claimed from JP2016035252A external-priority patent/JP6182228B2/ja
Application filed by 住友理工株式会社 filed Critical 住友理工株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to a foot pressure detecting device capable of detecting a foot pressure of a subject.
  • a foot pressure detection device capable of detecting the pressure distribution is used.
  • the foot pressure detection device includes a pressure distribution sensor that detects the foot pressure of the subject as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-69227 (Patent Document 1), and the like. Based on the results, the pressure distribution on the sole of the subject and the position of the center of gravity can be grasped by the foot pressure detection device. And, for example, by measuring the balance of pressure acting on the left and right feet of the subject with a foot pressure detection device, or grasping the exercise ability of the subject by cross test or rotation test, an appropriate exercise program Can help you create.
  • the foot pressure detection device since the foot pressure detection device is used by being placed on the floor, the detection result may vary due to the hardness or unevenness of the floor. Therefore, a structure in which the pressure distribution sensor is disposed on a rigid plate made of metal or resin has been proposed for the purpose of suppressing the variation in detection results and facilitating setting.
  • the foot pressure detection device that is placed on the floor uses heat that moves between the floor and the pressure distribution sensor when the floor temperature is significantly different from the assumed reference temperature due to floor heating, for example. There was also a problem that the pressure detection accuracy became unstable due to the influence of the sensor.
  • the present invention has been made in the background of the above-described circumstances, and its solution is to reduce the influence of the hardness of the floor and the unevenness and the temperature of the floor on the detection result while being lightweight and excellent in handling properties.
  • the first aspect of the present invention is a foot pressure detection device having a structure in which a sensor body for detecting foot pressure of a subject is disposed on a substrate placed on a floor, wherein the sensor body is made of an elastic material. An elastic part is formed, and the foot pressure of the subject is detected based on elastic deformation of the elastic part, while the upper surface of the substrate on which the sensor body is superimposed is flat And the substrate is a heat insulating structure having a space.
  • the sensor main body is arranged on the substrate whose upper surface is flat, and thereby the unevenness of the floor and the deformability (hardness) of the floor. Variations in pressure detection accuracy due to differences and the like are reduced, and stable detection of foot pressure is realized. In addition, since the substrate has a space, the substrate can be reduced in weight.
  • the substrate is a heat insulation structure that has heat insulation properties due to space, even when there is a temperature difference between the floor and the sensor body, the heat transfer between the floor and the sensor body is detected by pressure.
  • the pressure can be detected with stable accuracy by preventing the accuracy from being affected.
  • the substrate in the foot pressure detection device described in the first aspect, includes a plate-like upper portion constituting the upper surface of the substrate, and the substrate forms the space.
  • a heat insulating part is provided, the heat insulating part is arranged on the floor side with respect to the plate-like upper part, and the plate-like upper part and the heat insulating part are fixed to each other.
  • the plate-like upper portion constituting the flat upper surface and the heat insulating portion having a space for heat insulation are separately formed and fixed to each other, thereby flatly supporting the sensor body.
  • a substrate having both an upper surface and a space for realizing heat insulation and weight reduction can be easily manufactured.
  • the heat insulating portion is configured to include a peripheral wall portion of the space extending vertically, and the upper end of the peripheral wall portion includes the The plate-like upper part is fixed.
  • the heat insulating portion since the heat insulating portion has the cylindrical peripheral wall portion, it becomes easy to obtain a large load resistance in the vertical direction that is the axial direction of the peripheral wall portion, and sufficient load resistance is obtained. It is also possible to reduce the weight while realizing it.
  • a honeycomb structure including a plurality of the spaces in which the heat insulating portions have the same shape and the peripheral wall portions of the spaces. It is what is said.
  • the honeycomb structure in which the cylindrical peripheral wall portions whose bottom surfaces are in a planar filling shape are two-dimensionally arranged without gaps is applied to the heat insulating portion, whereby the vertical direction of the substrate is increased. It is possible to efficiently reduce the weight of the substrate while sufficiently securing deformation rigidity against bending and compression.
  • the peripheral wall portion has a hexagonal cylindrical shape, it is possible to obtain a large ratio of deformation rigidity to the mass of the substrate, and weight reduction is advantageously realized.
  • a conductive shield layer is provided on the upper surface of the substrate.
  • the electromagnetic shield that blocks the incidence of the electromagnetic field from the floor side to the sensor body is configured by the conductive shield layer, and the pressure detection accuracy can be prevented from being lowered due to the influence of the electromagnetic field. .
  • the lower surface of the substrate superimposed on the floor is a flat surface, and the space is It is formed inside the substrate.
  • the space is formed inside the substrate and the upper surface and the lower surface of the substrate are respectively flat, it is possible to improve the deformation rigidity of the substrate and prevent the occurrence of cracks due to load input. At the same time, the heat insulation effect can be improved.
  • a seventh aspect of the present invention is the foot pressure detection device described in the sixth aspect, wherein a conductive shield layer is provided on the lower surface of the substrate.
  • the seventh aspect it is possible to prevent the detection accuracy of the pressure from being lowered due to the influence of the electromagnetic field by blocking the electromagnetic field from entering the sensor body from the floor side by the conductive shield layer.
  • the substrate is formed of a synthetic resin.
  • the weight of the substrate can be reduced and the thermal conductivity can be reduced as compared with metal, so that the maneuverability of the foot pressure detection device can be improved and the pressure detection accuracy can be improved. it can.
  • the sensor main body is made of an insulating elastic material between electrodes disposed vertically opposite to each other.
  • a capacitance-type pressure distribution sensor having a structure in which a plurality of pressure detection units formed by arranging the formed elastic units are two-dimensionally arranged, and the action of the subject's foot pressure The foot pressure of the subject is detected based on the amount of change in the capacitance of the pressure detection unit that is sometimes caused by the change in the distance between the electrodes.
  • a flexible capacitive pressure distribution sensor having a dielectric layer formed of an elastic portion as in the ninth aspect is adopted as a sensor body, the sensor body is placed on a substrate having a flat upper surface. By disposing, it is possible to detect the pressure with high accuracy while suppressing the influence of the unevenness of the floor on the pressure detection accuracy. Furthermore, since the heat transfer between the floor and the sensor body is suppressed by the substrate which is a heat insulating structure having a space, the influence of temperature on the deformation characteristics of the elastic portion can be suppressed, and the pressure is excellent. It can be detected stably with high accuracy.
  • the sliding friction resistance with respect to the floor is higher than the sliding friction resistance of the substrate with respect to the floor.
  • a larger non-slip body is positioned in a plane direction with respect to the substrate, and the anti-slip body is disposed between the substrate and the floor in a use state in which the substrate is placed on the floor. The floor is in contact with the floor.
  • the substrate which is made light by having a space, by sliding on the floor, enabling stable detection of foot pressure and use. The fall of a person is also avoided.
  • the sensor main body for detecting the foot pressure of the subject is arranged so as to be superimposed on the flat upper surface of the substrate, thereby reducing variations in pressure detection accuracy due to unevenness of the floor or the like. Stable detection of foot pressure is realized.
  • the substrate is a heat insulation structure that has heat insulation properties due to space, even when there is a temperature difference between the floor and the sensor body, the heat transfer between the floor and the sensor body is detected by pressure. The pressure can be detected with stable accuracy by preventing the accuracy from being affected.
  • the front view of the foot pressure detection apparatus shown in FIG. III-III sectional view of FIG. IV-IV sectional drawing of FIG. The disassembled perspective view of the foot pressure detection apparatus shown in FIG.
  • the disassembled perspective view of the pressure distribution sensor which comprises the foot pressure detection apparatus of FIG.
  • the partial cross section perspective view which expands and shows a part of plate main body which comprises the foot pressure detection apparatus of FIG.
  • the fragmentary sectional view which expands and shows the principal part of the heat insulation part of the plate main body shown in FIG.
  • FIG. 1 The perspective view which expands and shows a part of plate body which comprises the foot pressure detection apparatus as another one Embodiment of this invention.
  • the disassembled perspective view which shows the foot pressure detection apparatus as 2nd embodiment of this invention. Sectional drawing of the foot pressure detection apparatus shown in FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show a foot pressure detection device 10 as a first embodiment of the present invention.
  • the foot pressure detection device 10 has a structure in which a pressure distribution sensor 12 as a sensor body is disposed between an upper cover 14 and a lower plate 16.
  • the vertical direction means the vertical direction in FIG. 2 which is the vertical vertical direction in use as a general rule.
  • the pressure distribution sensor 12 includes an elastomer sheet 20 a superimposed on one surface of the dielectric layer 18 as an elastic portion, and an elastomer surface on the other surface of the dielectric layer 18. It has a structure in which the sheets 20b are overlaid.
  • the dielectric layer 18 is formed of an electrically insulating elastomer such as rubber or resin, which is an elastic material, and has a plate shape or a sheet shape.
  • the dielectric layer 18 is elastically deformable, and particularly in the thickness direction. It can be easily elastically deformed.
  • the material for forming the dielectric layer 18 examples include silicone rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, urethane rubber, polyethylene resin, polypropylene resin, A polyurethane resin, a polystyrene resin, a polyvinyl chloride-polyvinylidene chloride copolymer, an ethylene-acetic acid copolymer, etc. are preferably employed.
  • the dielectric layer 18 may be a foam, and the foam is not necessarily limited to one that exhibits a homogeneous phase by closed cells as long as necessary dielectric constant and flexibility are ensured. An inhomogeneous phase may be exhibited due to the formation of bubbles.
  • the thickness, the forming material, and the like of the dielectric layer 18 are appropriately set according to the relative dielectric constant and flexibility required in the pressure detection unit 30 described later.
  • the elastomer sheet 20a and the elastomer sheet 20b are formed of substantially the same material and shape as each other, and are electrically insulating sheets formed of a rubber elastic body or a polymer elastomer.
  • the elastomer sheet 20a and the elastomer sheet 20b are substantially rectangular in plan view. It is said that.
  • the elastomer sheets 20a and 20b are provided with a pair of connection pieces 22 and 24 that protrude to the outer periphery on one side of the periphery.
  • the material for forming the elastomer sheets 20a and 20b is not particularly limited.
  • silicone rubber ethylene-propylene copolymer rubber, natural rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic Rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, urethane rubber, polyester resin, polyether urethane resin, polycarbonate urethane resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, phenol resin, acrylic resin, polyamideimide resin, Polyamide resins, nitrocellulose, modified celluloses and the like are preferably employed.
  • the elastomer sheets 20a and 20b in the drawing are transparent for easy understanding, but may be opaque.
  • an electrode 26a is formed on the lower surface of the elastomer sheet 20a, and an electrode 26b is formed on the upper surface of the elastomer sheet 20b.
  • Each of the electrodes 26a and 26b is formed of rubber or elastomer mixed with conductive metal or conductive filler, and has a thin strip shape extending linearly.
  • the electrodes 26a and 26b are each formed in parallel with 32 electrodes, and the electrodes 26a and the electrodes 26b are inclined and extend in directions substantially orthogonal to each other in this embodiment. Yes.
  • the electrodes 26a extending back and forth substantially in parallel with the y axis are arranged in order from the left to 01x, 02x, 03x,.
  • the electrodes 26b extending to the left and right substantially parallel to the x axis are referred to as 01y, 02y, 03y,.
  • the elastomer sheets 20a and 20b extend to the outside of the arrangement area (pressure-sensitive portion 34) of the electrodes 26a and 26b, and wirings are provided outside the electrodes 26a and 26b of the elastomer sheets 20a and 20b, respectively.
  • 28a and 28b are printed with a conductive material.
  • the wiring 28a extends from one end of the electrode 26a to one connection piece 22, and the wiring 28b extends from one end of the electrode 26b to the other connection piece 24.
  • the wirings 28a and 28b can be obtained, for example, as wiring patterns printed with conductive ink on the surfaces of the elastomer sheets 20a and 20b.
  • the electrodes 26a and 26b can be formed by printing on the elastomer sheets 20a and 20b in the same manner as the wirings 28a and 28b with a conductive ink formed of a conductive elastomer.
  • the elastomer sheets 20a and 20b are fixed to each other with an adhesive, a double-sided tape, or the like at the outer peripheral end portion outside the region where the electrodes 26a and 26b are disposed and the region where the wirings 28a and 28b are formed.
  • the elastomer sheet 20a and the elastomer sheet 20b having such a structure are overlapped from the upper and lower sides of the dielectric layer 18.
  • the electrode 26a of the elastomer sheet 20a and the electrode 26b of the elastomer sheet 20b are arranged so as to face each other with the dielectric layer 18 in between.
  • condenser is comprised in the cross
  • the pressure distribution sensor 12, the electrodes 26a and 26b, the wirings 28a and 28b, and the pressure detection unit 30 are all illustrated in a transparent state.
  • a region where a plurality of pressure detection units 30 are arranged is a pressure-sensitive unit 34 that detects foot pressure to be input.
  • the pressure distribution sensor 12 senses based on the detection result of each pressure detection element, with each intersection (pressure detection unit 30) of the electrodes 26a and 26b functioning as a capacitance type pressure detection element (cell).
  • the capacitance type sensor detects the pressure distribution of the pressure unit 34.
  • the pressure-sensitive unit 34 of the present embodiment is a capacitive sensor in which 1024 pressure detectors 30 are two-dimensionally arranged in 32 columns ⁇ 32 rows. Further, the area of the pressure-sensitive part 34 is larger than the area of the sole of the person, and can stand on the pressure-sensitive part 34. Moreover, it is desirable that the pressure sensitive part 34 of the pressure distribution sensor 12 is covered with a flexible cover because the foot of the subject is in contact with the pressure when the pressure is described later.
  • the wiring 28 a is detachably connected to the connector 36 a of the sensor controller 32
  • the wiring 28 b is detachably connected to the connector 36 b of the sensor controller 32
  • the pressure distribution sensor 12 including the pressure sensing unit 34 Is detachably connected to the sensor controller 32.
  • the sensor controller 32 is connected to the electrodes 26a and 26b via connectors 36a and 36b, respectively, and a power supply circuit 38 for supplying operating voltage as a power supply device. And a detection circuit 40 for detecting capacitance as a measuring means.
  • the power supply circuit 38 selectively supplies power to 01x to 32x of the electrode 26a and 01y to 32y of the electrode 26b.
  • CPU central processing unit
  • 1024 locations constituting the capacitor are provided under the control of the central processing unit (CPU) 42.
  • a periodic waveform voltage is applied to each intersection (pressure detection unit 30) as a measurement voltage in a scanning manner.
  • the detection signal of the capacitance of each pressure detection unit 30 detected under such voltage action is sequentially detected by the detection circuit 40, and the detected value is stored in a RAM (random access memory) 44.
  • the detection of the capacitance by the detection circuit 40 is performed, for example, by obtaining the capacitance value using the impedance obtained from the current value.
  • a ROM (read only memory) 46 stores characteristic data of a capacitor formed by the intersection of the electrodes 26a and 26b. Based on the characteristic data, the CPU 42 eliminates the influence of the wiring resistance. The pressing force, which is an external force exerted on the intersecting portion of the electrodes 26a and 26b, is obtained from the detected capacitance value.
  • the sensor controller 32 including the power supply circuit 38, the detection circuit 40, the CPU 42, the RAM 44, and the ROM 46 is simply illustrated as a functional block for easy understanding.
  • the pressure acting on each pressure detection unit 30 can be detected separately. As a whole, a two-dimensional pressure distribution can be detected.
  • the sensor controller 32 is provided with an external output terminal (USB) 48.
  • USB external output terminal
  • the detection result can be output to the external device. ing.
  • the detection result may be wirelessly transmitted to an external device by wireless communication or the like.
  • the pressure distribution sensor 12 is disposed between the upper cover 14 and the lower plate 16.
  • the upper cover 14 has a substantially rectangular frame shape with a window portion 50, and is formed of a hard synthetic resin or the like. Moreover, in this embodiment, the height of the front part (lower part in FIG. 1) of the periphery of the window part 50 in the upper cover 14 is lower than the other parts, and the measurement surface without the subject scolding. It is easy to be put on.
  • the lower plate 16 is generally plate-shaped as a whole, and includes a plate body 52 as a substrate. As shown in part in FIG. 7, the plate body 52 has a sandwich structure having a heat insulating portion 58 as a core material between a plate-like upper portion 54 as an upper surface plate and a plate-like lower portion 56 as a lower surface plate. is doing.
  • the plate-like upper portion 54 is a flat plate made of a synthetic resin such as ABS resin and has a flat upper surface 60.
  • the plate-like lower portion 56 is a flat plate made of a synthetic resin such as ABS resin, and the lower surface 62 has a flat shape with little unevenness and has a planar shape corresponding to the plate-like upper portion 54. .
  • the heat insulating portion 58 is preferably made of a thermoplastic synthetic resin such as polypropylene, and as shown in FIGS. 7 and 8, hexagonal cylindrical peripheral wall portions 64 extending vertically are arranged two-dimensionally without a gap. It has such a honeycomb structure. Then, the plate-like upper part 54 and the plate-like lower part 56 are overlapped and fixed to the axial end faces of the numerous peripheral wall parts 64 constituting the honeycomb structure, so that the heat insulating part 58 is formed between the plate-like upper part 54 and the plate-like lower part 56. It is arranged between the upper and lower sides.
  • the heat insulating portion 58 having the honeycomb structure can be configured by arranging the cylindrical peripheral wall portions 64 that are independent from each other, but in the present embodiment, the peripheral wall portions 64 are integrally formed. Moreover, the some surrounding wall part 64 which comprises the heat insulation part 58 is made into the mutually substantially the same hexagonal cylinder shape, and the some space 66 is made into the mutually substantially the same shape.
  • the plate body 52 has sufficient hardness (bending deformation rigidity) so that the lower surface of the pressure distribution sensor 12 can be stably supported during pressure detection described later.
  • the plate body 52 is desirably flexural rigidity is less than 4 Nm 2 / m or more and 5000 Nm 2 / m, more preferably, the flexural rigidity 10 Nm 2 / m or more and 3500 nm 2 / m or less Is done. According to this, it is possible to prevent the pressure acting on the pressure distribution sensor 12 from being excessively dispersed due to the deformation of the plate body 52, and to improve the pressure detection accuracy of the pressure distribution sensor 12.
  • the bending rigidity of the plate main body 52 is, for example, pin-supported at both ends in the length direction of a rectangular plate-shaped test piece having a width of 1 m prepared in advance and from the center in the length direction to both sides in the length direction. It is possible to calculate based on the measurement result by inputting a downward load at each position separated by the same distance and measuring the amount of relative displacement downward with respect to the input point at the center in the length direction.
  • a conductive shield layer 68 is superimposed and fixed on the lower surface 62 of the plate body 52.
  • the conductive shield layer 68 is formed of a thin conductive metal plate, and is bonded to the lower surface 62 of the plate-like lower portion 56 with an adhesive or the like.
  • the conductive shield layer 68 may employ a metal film, a net, a punching sheet, etc. in addition to a metal plate.
  • the conductive shield layer 68 is not limited to a metal, and it is possible to reduce the weight by forming the conductive shield layer 68 using a conductive rubber or a conductive resin mixed with a conductive filler.
  • the conductive shield layer 68 can be provided on the upper surface 60 of the plate body 52 by overlapping and adhering to the upper surface 60 of the plate-like upper portion 54. It is desirable to provide an insulating layer between the distribution sensors 12.
  • a buffer rubber layer 70 as a non-slip body is fixed to the lower surface of the conductive shield layer 68.
  • the buffer rubber layer 70 is made of a material having a frictional resistance in the surface direction (sliding frictional resistance) acting between the floor 78 and a frictional resistance in the surface direction acting between the lower surface of the plate body 52 and the floor 78.
  • it is made of a rubber material such as urethane rubber, ethylene propylene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, or styrene butadiene rubber.
  • the lower surface of the conductive shield layer 68 is substantially entirely covered with a flat buffer rubber layer 70, and the buffer rubber layer 70 is fixed to the conductive shield layer 68 in a wide range.
  • the fixing strength of the buffer rubber layer 70 to the conductive shield layer 68 is improved.
  • the buffer rubber layer 70 forms the lower end portion of the lower plate 16, it is possible to prevent the surface of the floor 78 from being damaged when the foot pressure detection device 10 is placed on the floor 78. Also, noise and impact when placed on the floor 78 are reduced or avoided.
  • the buffer rubber layer 70 is positioned in the surface direction with respect to the plate body 52 by being fixed to the conductive shield layer 68 fixed to the plate body 52.
  • the lower plate 16 is disposed below the upper cover 14, and the outer peripheral portion is directly superimposed on the upper cover 14 without any other member interposed therebetween, and the outer peripheral portion is provided at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • the upper cover 14 is fixed with screws 72.
  • the pressure distribution sensor 12 is superimposed on the upper surface 60 of the plate body 52 in the lower plate 16, and as shown in FIGS. 3 and 4, a rectangular frame-shaped fixing member 74 is provided on the outer peripheral portion of the pressure distribution sensor 12. Overlaid from above.
  • the fixing member 74 is fixed to the lower plate 16 with screws 76, so that the outer peripheral portion of the pressure distribution sensor 12 is sandwiched between the fixing member 74 and the lower plate 16. Accordingly, the outer peripheral portion of the pressure distribution sensor 12 is fixed between the fixing member 74 and the lower plate 16 at the outer periphery of the window portion 50 of the upper cover 14, and the plate body 52 is flat. It is held in a state of being superimposed on the upper surface 60.
  • the pressure sensitive portion 34 of the pressure distribution sensor 12 is exposed to the outside at the window portion 50 of the upper cover 14.
  • the pressure distribution sensor 12 is directly superimposed on the upper surface 60 of the plate body 52.
  • the conductive shield layer 68 is fixed to the upper surface 60, for example, the pressure distribution sensor 12 is used. Can be indirectly superimposed on the top surface 60.
  • the foot pressure detection device 10 having such a structure is configured such that the lower plate 16 is placed on a floor 78 and used by a subject (not shown) inserting his / her foot into the window 50 of the upper cover 14.
  • the pressure distribution on the sole of the subject can be detected by standing on the pressure-sensitive part 34 of the pressure distribution sensor 12. That is, when a downward force acts on the upper surface of the pressure distribution sensor 12 due to a load (foot pressure) input from the subject, the dielectric layer 18 is elastically deformed in the pressure detection unit 30 of the pressure distribution sensor 12, and the electrode 26a and the electrode 26b approach each other at the intersection.
  • the capacitance of the pressure detection unit 30 that is a capacitor changes, so that the change in capacitance of each pressure detection unit 30 is detected to act on the pressure sensing unit 34 of the pressure distribution sensor 12. The pressure distribution is detected.
  • the friction coefficient of the lower surface of the buffer rubber layer 70 provided at the lower end of the lower plate 16 is made larger than the friction coefficient of the lower surface of the plate body 52, and the lower plate 16.
  • the cushioning rubber layer 70 is disposed between the plate body 52 and the floor 78 so that the cushioning rubber layer 70 is in contact with the floor 78.
  • the device 10 is made difficult to slide against the floor 78.
  • the plate body 52 of the lower plate 16 is made of a synthetic resin and has a space 66 inside, and the conventional foot pressure detection device including the lower plate made of solid metal is used.
  • the sliding friction resistance with the floor 78 is smaller than that of the conventional foot pressure detection device, and the sliding friction on the floor 78 is easy to move. Therefore, in the foot pressure detection device 10 of the present embodiment, the sliding rubber resistance 70 between the lower plate 16 and the floor 78 is increased by providing the buffer rubber layer 70 having a large sliding friction resistance with respect to the floor 78 at the lower end of the lower plate 16.
  • the foot pressure detection device 10 is positioned on the floor 78, and the foot pressure detection device 10 moves unexpectedly. Avoided.
  • the material of the plate body 52 and the conductive shield layer 68 is not limited by the sliding friction with respect to the floor 78 in selecting the material of the plate body 52 and the conductive shield layer 68, and the material of the plate body 52 and the conductive shield layer 68 can be more freely controlled. It becomes possible to select in degrees.
  • the plate main body 52 is indirectly superimposed on the floor 78 via the buffer rubber layer 70, the durability of the plate main body 52 and the heat insulation effect described later can be improved.
  • the plate body 52 of the lower plate 16 disposed between the pressure distribution sensor 12 and the floor 78 is a heat insulating structure having a large number of spaces 66 therein.
  • the heat insulating portion 58 that forms the space 66 is disposed on the floor 78 side with respect to the solid plate-like plate-like upper portion 54 having the upper surface 60 that supports the pressure distribution sensor 12, so that the plate-like upper portion 54 and the floor 78 is interposed between the plate-like upper portion 54 and the floor 78 to prevent heat transfer.
  • the plate body 52 is formed of a synthetic resin material having a lower thermal conductivity than that of the metal material, the lower plate 16 having better heat shielding performance is realized.
  • the influence of the temperature of the floor 78 on the pressure detection accuracy of the pressure distribution sensor 12 can be advantageously prevented.
  • a hard lower plate 16 is disposed between the pressure distribution sensor 12 and the floor 78, and the pressure distribution sensor 12 is overlaid on the flat upper surface 60 of the lower plate 16.
  • the pressure distribution sensor 12 is arranged in a substantially constant manner regardless of the unevenness on the surface of the floor 78, and the adverse effect on the pressure detection accuracy due to the unevenness on the surface of the floor 78 is avoided.
  • the lower plate 16 of the present embodiment has a sandwich structure including a core material (heat insulating portion 58) having a honeycomb structure, high bending deformation rigidity is realized, and the surface shape of the floor 78 has a pressure distribution. The influence on the pressure detection accuracy of the sensor 12 can be reduced.
  • the lower plate 16 of this embodiment includes the conductive shield layer 68 formed of a metal plate, the deformation rigidity of the lower plate 16 is further enhanced by the reinforcing effect of the conductive shield layer 68. It has been.
  • the influence of the temperature and unevenness of the floor 78 on the pressure distribution sensor 12 is reduced or avoided by the heat insulation performance and the bending deformation rigidity of the plate body 52, so that it is more affected by the heat and the installation surface shape. Even when the pressure distribution sensor 12 including the dielectric layer 18 as an easily elastic portion is employed, the pressure can be detected with stable accuracy.
  • the plate body 52 of the lower plate 16 has a sandwich structure including the honeycomb structure heat insulating portion 58, the required bending deformation rigidity of the lower plate 16 is compared with a solid simple plate structure. It is realized with a small weight.
  • the plate main body 52 is formed of a synthetic resin, the lower plate 16 is further reduced in weight as compared with a structure including a metal plate main body. As a result, the maneuverability of the foot pressure detection device 10 is improved, and the installation work on the floor 78 during use becomes easy.
  • the plate body 52 having a honeycomb structure is exemplified as the substrate.
  • a plate body 80 having a different structure as shown in FIG. 9 may be employed.
  • members and portions that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the same structure as the foot pressure detection device 10 according to the first embodiment can be adopted for the portions other than the plate body 80.
  • the plate body 80 as a substrate has a structure in which a heat insulating portion 82 is arranged between the upper and lower opposing surfaces of the plate-like upper portion 54 and the plate-like lower portion 56.
  • the heat insulating part 82 has a corrugated plate shape, and its upper end is fixed to the plate-like upper part 54 and its lower end is fixed to the plate-like lower part 56.
  • Spaces 84 are formed between the plate-like upper portion 54 and the heat insulating portion 82 and between the plate-like lower portion 56 and the heat insulating portion 82, respectively.
  • the space 84 may extend continuously in one direction, and may be a closed space that is closed and formed inside, but the end may be open to the outside.
  • the foot pressure detection device including the plate body 80 structured according to the present embodiment as described above, similarly to the foot pressure detection device 10 of the first embodiment, the influence of the floor unevenness and the floor temperature on the sensor body. Improvement in detection accuracy and reduction in weight due to reduction in the amount can be realized at the same time.
  • the plate body 90 has a flat upper surface with a non-foamed solid structure at the top, and a heat insulating structure with a large number of bubbles (space 92) at the bottom. It is molded with.
  • the peripheral wall portion of the heat insulating layer is not limited to a hexagonal cylindrical shape, and the peripheral wall portion whose outer shape of the bottom surface is a planar filling shape such as a triangular cylindrical shape or a rectangular cylindrical shape. In this case, a large number of spaces having substantially the same shape surrounded by the peripheral wall portion are formed side by side.
  • the foot pressure detection device 100 includes a pressure distribution sensor 102 as a sensor body and a plate body 104 as a substrate, and has a structure in which the pressure distribution sensor 102 and the plate body 104 are accommodated in a housing 106. Yes.
  • members and portions that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted.
  • the pressure distribution sensor 102 has substantially the same structure as the pressure distribution sensor 12 shown in the first embodiment and penetrates the outer peripheral end portion vertically.
  • the first pin insertion holes 108 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction.
  • the plate main body 104 superimposed on the pressure distribution sensor 102 has the same structure as the plate main bodies 52, 80, and 90 shown in the above embodiment, and the first pin is inserted in a state of being overlapped with the pressure distribution sensor 102.
  • a plurality of second pin insertion holes 110 are formed at positions corresponding to the holes 108.
  • the housing 106 includes an upper cover 112 and a lower case 114.
  • the upper cover 112 is a hard member formed of ABS resin or the like, similar to the upper cover 14 of the first embodiment, and has a substantially rectangular box shape opening downward, and the upper bottom wall portion As shown in FIG. 12, an upper fastening hole 118 is formed which opens downward at a plurality of locations on the peripheral wall portion and has internal threads formed on the inner peripheral surface thereof. Is formed.
  • a positioning pin 120 that protrudes downward is provided at the peripheral edge of the opening of the window 50 in the upper cover 112.
  • the positioning pin 120 is made of metal, and the upper end portion is fixed to the upper bottom wall portion of the upper cover 112.
  • the positioning pin 120 has a large-diameter head at the upper end, and the head is fixed to the upper bottom wall of the upper cover 112 by insert molding.
  • the positioning pin 120 is disposed at a position corresponding to the first pin insertion hole 108 of the pressure distribution sensor 102 and the second pin insertion hole 110 of the plate main body 104.
  • a screw hole is formed to open toward.
  • the lower case 114 is a hard member formed of ABS resin or the like, like the upper cover 112, and has a substantially rectangular plate shape.
  • the lower case 114 is configured so that the entire upper surface is substantially the same plane, and the outer peripheral end portion is thinner than the inner peripheral portion at a plurality of locations in the circumferential direction, and the lower surface of the thin portion at the outer peripheral end portion. Is located above the lower surface of the inner peripheral portion.
  • a lower fastening hole 122 penetrating vertically is formed in a thin portion at the outer peripheral end of the lower case 114.
  • the lower fastening hole 122 is formed at a position substantially corresponding to the upper fastening hole 118 of the upper cover 112 in a state where the upper cover 112 and the lower case 114 are superposed on each other.
  • a third pin insertion hole 124 is formed in the lower case 114 at a position corresponding to the positioning pin 120 of the upper cover 112.
  • the third pin insertion hole 124 is disposed at a position corresponding to the first pin insertion hole 108 of the pressure distribution sensor 102 and the second pin insertion hole 110 of the plate body 104, and penetrates the lower case 114 vertically. is doing.
  • a buffer rubber layer 126 as an anti-slip body is fixed to the lower surface of the lower case 114.
  • the shock absorbing rubber layer 126 is formed of a material having a friction coefficient substantially the same as that of the shock absorbing rubber layer 70 of the first embodiment, and the sliding friction resistance with respect to the floor 78 is against the floor 78 of the lower case 114 constituting the housing 106. It is larger than the sliding friction resistance.
  • the buffer rubber layer 126 of the present embodiment covers substantially the entire opening of the lower fastening hole 122 and the third pin insertion hole 124 and the lower surface of the lower case 114 that is outside the periphery, and is bonded to the lower case 114. It is fixed by means such as welding.
  • a hollow housing 106 is formed by the upper cover 112 and the lower case 114.
  • the internal space of the housing 106 is defined by the lower opening of the upper cover 112 having a box shape being covered with the lower case 114, and is opened upward through the window 50.
  • a pressure distribution sensor 102 and a plate body 104 are disposed in the internal space of the housing 106. That is, the pressure distribution sensor 102 is overlaid in a state where it is overlaid at a predetermined position on the upper surface of the plate main body 104 and accommodated in the housing 106.
  • the conductive shield layer 68 of the first embodiment may be provided so as to overlap the plate body 104, and in this case, corresponds to the second pin insertion hole 110.
  • a pin insertion hole may be formed through the conductive shield layer 68.
  • the positioning pin 120 of the upper cover 112 is inserted into the first pin insertion hole 108 of the pressure distribution sensor 102 and the second pin insertion hole 110 of the plate body 104.
  • the pressure distribution sensor 102 and the plate body 104 are positioned in the surface direction with respect to the upper cover 112 so that the pressure sensitive part of the pressure distribution sensor 102 is exposed upward through the window 50 of the upper cover 112. While being positioned, the pressure distribution sensor 102 is held at a predetermined position on the plate body 104.
  • the distal end portion of the positioning pin 120 inserted into the first pin insertion hole 108 of the pressure distribution sensor 102 and the second pin insertion hole 110 of the plate body 104 is the third pin insertion hole of the lower case 114.
  • a connection screw 130 inserted into the third pin insertion hole 124 from below is screwed into a screw hole opened at the tip of the positioning pin 120.
  • the tip of the positioning pin 120 is held by the lower case 114, and it becomes easy to avoid problems such as the positioning pin 120 tilting or falling off the upper cover 112 when inputting in the direction perpendicular to the axis.
  • casing 106 of 102 and the plate main body 104 can be acquired effectively.
  • the lightweight and high-strength plate body 104 is employed as in the foot pressure detection device 10 of the first embodiment.
  • the overall weight of the device can be reduced.
  • the plate main body 104 has a heat insulating structure including the space 66, heat transfer from the floor 78 to the pressure distribution sensor 102 is reduced, and the influence of heat on the detection accuracy of the pressure distribution sensor 102 is suppressed. Can do.
  • the pressure distribution sensor 102 and the plate main body 104 are accommodated in the housing 106, it is easy to prevent the pressure distribution sensor 102 and the plate main body 104 from being contaminated or broken due to adhesion of foreign matter.
  • the degree of freedom in the appearance design of the foot pressure detection device 100 is increased.
  • a shock-absorbing rubber layer 126 formed of a material having a larger friction coefficient than that of the lower surface of the housing 106 is fixed to the lower surface of the housing 106, so that the housing 106 does not directly contact the floor 78.
  • the buffer rubber layer 126 is in contact with the floor 78.
  • the buffer rubber layer 126 is provided so as to cover the lower surface of the lower case 114 over a substantially wide range, the fixing strength of the buffer rubber layer 126 to the lower case 114 can be increased. Also, the durability of the buffer rubber layer 126 is improved. Since the lower case 114 and a separate cushion rubber layer 126 are fixed to the lower surface of the lower case 114, the material of the lower case 114 is not limited by the magnitude of sliding friction with the floor 78, and the lower case 114 materials can be selected with a higher degree of freedom.
  • the foot pressure detection device 100 of the present embodiment is provided with a hollow housing that houses the sensor body and the substrate, and the substrate is fixed to the housing. And a window portion is formed through the upper portion of the casing so that the sensor body is exposed upward through the window portion. ing.
  • the sensor body and the substrate are covered and protected by the casing except for the detection part (pressure-sensitive part) of the sensor body that is exposed to the outside through the window, contamination or failure due to adhesion of foreign matter Is prevented.
  • a non-slip body having a sliding friction resistance with respect to the floor larger than that of the casing is positioned in the surface direction with respect to the casing, and the casing is placed on the floor.
  • the anti-slip body is disposed between the housing and the floor so that the anti-slip body contacts the floor. According to this, even if a board that is lightweight by having a space is adopted, it is possible to prevent the casing housing the board from sliding on the floor and moving unintentionally, and to stabilize the foot pressure. In addition, it is possible to prevent the user from falling.
  • the heat insulating part of the substrate in addition to a honeycomb structure having a plurality of peripheral wall parts having a planar filling shape as a bottom face shape, a plurality of cylindrical peripheral wall parts having a bottom shape having a non-planar filling shape such as a circle are arranged in parallel.
  • a structure, a lattice-like structure, a structure composed of a plurality of parallel plates, and a structure in which two sheets having a large number of irregularities are fixed to each other with the convex surfaces or the concave surfaces facing each other can be adopted.
  • the heat insulating part of the substrate for example, a fiber-based heat insulating structure made of fiber formed of glass or synthetic resin such as glass wool, or a foam-based heat insulating material having many foam-like spaces such as urethane foam or foamed rubber. Structures can also be used.
  • the substrate may be a heat insulating structure having a space, and the structure of the heat insulating portion of the substrate is not particularly limited as long as the space can be formed.
  • the material of the substrate is not limited to synthetic resin, and composite materials of synthetic resin and metal as shown in the embodiment can be adopted, and materials with lower thermal conductivity than stainless steel such as wood and paper are adopted. You can also Furthermore, the space of the substrate may be filled with a gas other than air.
  • the plate-like upper part 54, the plate-like lower part 56, and the heat insulating part 58 are formed separately from each other and then fixed to each other, but they can be integrally formed.
  • One of the plate-like upper part 54 and the plate-like lower part 56 may be integrally formed with the heat insulating part 58.
  • a substrate can be configured by laminating a plurality of the above-described structures as the substrate in the thickness direction.
  • the substrate is configured by the plate main body 52 including the plate-like upper portion 54, the plate-like lower portion 56, and the heat insulating portion 58, but two plate main bodies 52 are stacked vertically to form a substrate. You can also.
  • the specific structure of the pressure distribution sensor is not particularly limited.
  • an elastic part is formed by conductive rubber in which a conductive filler is mixed with a rubber material, and the foot pressure is detected based on the elastic part being elastically deformed when a load is input and the electric resistance of the elastic part is changed.
  • a resistance type pressure distribution sensor can also be employed.
  • an electromagnetic induction type pressure distribution in which a substrate having a coil pattern and a conductive sheet are vertically opposed to each other via an elastic portion to detect foot pressure based on an electromagnetic induction effect due to the proximity of the conductive sheet to the substrate. Sensors can also be employed.
  • the foot pressure detection apparatus 10 which detects the pressure distribution of both feet was illustrated and the pressure-sensitive part 34 was made into the area which can mount both feet, it can detect only the pressure distribution of one foot.
  • a structure including a pressure-sensitive portion 34 having a smaller area may be employed.
  • the buffer rubber layer as the anti-slip body is provided so as to cover substantially the entire lower surface of the lower case 114 constituting the plate main body 52 and the housing 106 as the substrate.
  • the anti-slip body can be provided locally at the corners of the bottom surface of the substrate or the case, and the non-slip part is provided in the shape of a hole penetrating vertically, thereby preventing the anti-slip body.
  • the body may be partially provided on the lower surface of the substrate or the housing.
  • the non-slip body has a higher sliding friction resistance against the floor than the substrate or the case disposed at the position closest to the floor in the portion other than the non-slip body in the foot pressure detection device, rubber is used.
  • the material is not limited to those made of resin, and may be formed of a resin elastomer or a resin foam.
  • the buffer rubber layer 70 as an anti-slip body is fixed to the conductive shield layer 68, and in the second embodiment, the buffer rubber layer 126 as an anti-slip body is provided in the housing 106.
  • the anti-slip member is indirectly provided on the substrate, but the anti-slip member can also be provided directly attached to the substrate.
  • the fixing of the anti-slip body to the substrate or the housing is not limited to adhesion or welding, and may be mechanical fixing such as locking or bolting.

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Abstract

軽量で取り回し性に優れると共に、床の硬さや床の凹凸、床の温度の検出結果への影響を低減して、高い検出精度を安定して実現することができる、新規な構造の足圧検出装置を提供すること。　被検者の足圧を検出するセンサ本体１２が床７８に置かれる基板５２上に配設された構造を有する足圧検出装置１０において、センサ本体１２が弾性材料で形成された弾性部１８を備えており、弾性部１８の弾性変形に基づいて被検者の足圧が検出されるようになっている一方、センサ本体１２が重ね合わされる基板５２の上面６０が平面とされていると共に、基板５２が空間６６を有する断熱構造体とされている。

Description

足圧検出装置
　本発明は、被検者の足圧を検出することができる足圧検出装置に関するものである。
　従来から、高齢者や傷病者などの運動能力を回復乃至は増強する理学療法などにおいて、例えば運動能力や身体のバランスなどを把握する際に、被検者（高齢者や傷病者など）の足圧分布を検出可能な足圧検出装置が用いられる。足圧検出装置は、例えば特開２０１０－６９２２７号公報（特許文献１）などに開示されているように、被検者の足圧を検出する圧力分布センサを備えており、圧力分布センサの検出結果に基づいて被検者の足裏の圧力分布や重心位置などを足圧検出装置によって把握することができる。そして、例えば足圧検出装置によって被検者の左右の足に作用する圧力のバランスを計測したり、クロステストやローテーションテストによって被検者の運動能力を把握したりすることにより、適切な運動プログラムの作成などを助けることができる。
　ところで、足圧検出装置は、床に置かれて使用されることから、床の硬さや凹凸などによる検出結果のばらつきが生じ得る。そこで、このような検出結果のばらつきを抑えてセッティングを容易にするなどの目的から、圧力分布センサを金属や樹脂で形成された剛性板上に配設する構造も提案されている。
　しかしながら、金属や樹脂の単純な板材では、十分な曲げ変形剛性を得ようとすると重量が重くなって、足圧検出装置の運搬や取り回しが難しくなるという問題がある。また、床に置かれて使用される足圧検出装置は、例えば床暖房などによって床の温度が想定する基準温度と大きく異なる場合などに、床と圧力分布センサの間で移動する熱が圧力分布センサに影響して、圧力の検出精度が安定しなくなるという不具合もあった。
特開２０１０－６９２２７号公報
　本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、軽量で取り回し性に優れると共に、床の硬さおよび凹凸や床の温度が検出結果に及ぼす影響を低減して、高い検出精度を安定して実現することができる、新規な構造の足圧検出装置を提供することにある。
　以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
　すなわち、本発明の第一の態様は、被検者の足圧を検出するセンサ本体が床に置かれる基板上に配設された構造を有する足圧検出装置において、前記センサ本体が弾性材料で形成された弾性部を備えており、該弾性部の弾性変形に基づいて前記被検者の足圧が検出されるようになっている一方、該センサ本体が重ね合わされる前記基板の上面が平面とされていると共に、該基板が空間を有する断熱構造体とされていることを、特徴とする。
　本発明の第一の態様に従う構造とされた足圧検出装置によれば、上面を平面とされた基板上にセンサ本体が配されていることによって、床の凹凸や変形性（硬さ）の違いなどによる圧力の検出精度のばらつきが低減されて、足圧の安定した検出が実現される。しかも、基板が空間を有することにより、基板の軽量化も図られ得る。
　また、基板が空間による断熱性を有する断熱構造体とされていることにより、床とセンサ本体の間に温度差がある場合にも、床とセンサ本体の間での熱の移動が圧力の検出精度に影響するのを防いで、安定した精度で圧力を検出することができる。
　本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された足圧検出装置において、前記基板が該基板の上面を構成する板状上部を備えていると共に、該基板が前記空間を形成する断熱部を備えており、該断熱部が該板状上部に対して前記床側に配されて、それら板状上部と断熱部が相互に固着されているものである。
　第二の態様によれば、平坦な上面を構成する板状上部と、断熱のための空間を備える断熱部とを、別体形成して相互に固着することにより、センサ本体を支持する平坦な上面と断熱や軽量化を実現する空間とを併せ持つ基板を簡単に製造することができる。
　本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された足圧検出装置において、前記断熱部が上下に延びる前記空間の周壁部を含んで構成されており、該周壁部の上端に前記板状上部が固着されているものである。
　第三の態様によれば、断熱部が筒状の周壁部を有していることにより、周壁部の軸方向である上下方向において耐荷重性を大きく得易くなって、十分な耐荷重性を実現しながら軽量化を図ることも可能となる。
　本発明の第四の態様は、第三の態様に記載された足圧検出装置において、前記断熱部が相互に同じ形状とされた複数の前記空間と該空間の前記周壁部を備えるハニカム構造体とされているものである。
　第四の態様によれば、底面が平面充填形状とされた筒状の周壁部を二次元的に隙間なく並べたハニカム構造体が、断熱部に適用されていることによって、基板の上下方向の曲げや圧縮に対する変形剛性を十分に確保しながら、基板の軽量化も効率的に実現することができる。特に、周壁部が六角筒形状とされたハニカム構造体を採用することにより、基板の質量に対する変形剛性の比を大きく得ることができて、軽量化が有利に実現される。
　本発明の第五の態様は、第一～第四の何れか一つの態様に記載された足圧検出装置において、前記基板の上面に導電性シールド層が設けられているものである。
　第五の態様によれば、床側からセンサ本体への電磁場の入射を遮断する電磁シールドが導電性シールド層によって構成されて、電磁場の影響によって圧力の検出精度が低下するのを防ぐことができる。
　本発明の第六の態様は、第一～第五の何れか一つの態様に記載された足圧検出装置において、前記床に重ね合わされる前記基板の下面が平面とされており、前記空間が該基板の内部に形成されているものである。
　第六の態様によれば、空間が基板の内部に形成されて、基板の上面と下面がそれぞれ平面とされていることによって、基板の変形剛性の向上や荷重入力による亀裂の発生防止が図られると共に、断熱効果の向上も実現され得る。
　本発明の第七の態様は、第六の態様に記載された足圧検出装置において、前記基板の下面に導電性シールド層が設けられているものである。
　第七の態様によれば、床側からセンサ本体への電磁場の入射が導電性シールド層によって遮断されて、電磁場の影響によって圧力の検出精度が低下するのを防ぐことができる。
　本発明の第八の態様は、第一～第七の何れか一つの態様に記載された足圧検出装置において、前記基板が合成樹脂で形成されているものである。
　第八の態様によれば、金属製に比して基板の軽量化や熱伝導率の低減が図られて、足圧検出装置の取回し性が向上すると共に、圧力検出精度の向上も実現できる。
　本発明の第九の態様は、第一～第八の何れか一つの態様に記載された足圧検出装置において、前記センサ本体は、上下に対向配置された電極間に絶縁性の弾性材料で形成された前記弾性部を配設してなる圧力検出部の複数が二次元的に配された構造を有する静電容量型の圧力分布センサとされており、前記被検者の足圧の作用時に電極間距離の変化によって生じる該圧力検出部の静電容量の変化量に基づいて該被検者の足圧が検出されるようにしたものである。
　第九の態様のように誘電体層が弾性部で構成された柔軟な静電容量型の圧力分布センサをセンサ本体として採用する場合であっても、平坦な上面を有する基板上にセンサ本体を配設することで、圧力検出精度に対する床の凹凸などの影響を抑えて、圧力を精度よく検出することができる。更に、空間を有する断熱構造体である基板によって床とセンサ本体の間での熱の移動が抑制されることから、弾性部の変形特性に対する温度の影響を抑えることができて、圧力を優れた精度で安定して検出することができる。
　本発明の第十の態様は、第一～第九の何れか一つの態様に記載された足圧検出装置において、前記基板よりも前記床に対する滑り摩擦抵抗が該基板の該床に対する滑り摩擦抵抗よりも大きい滑り止め体が該基板に対して面方向で位置決めされており、該基板が該床に置かれる使用状態において該滑り止め体が該基板と該床の間に配されて該滑り止め体が該床に接触するようにしたものである。
　第十の態様によれば、空間を有することで軽量とされた基板が床上で滑って意図せずに移動するのを防ぐことができて、足圧の安定した検出が可能になると共に、使用者の転倒なども回避される。
　本発明によれば、被検者の足圧を検出するセンサ本体が、基板の平坦な上面に重ね合わされて配されていることによって、床の凹凸などによる圧力の検出精度のばらつきが低減されて、足圧の安定した検出が実現される。また、基板が空間による断熱性を有する断熱構造体とされていることにより、床とセンサ本体の間に温度差がある場合にも、床とセンサ本体の間での熱の移動が圧力の検出精度に影響するのを防いで、安定した精度で圧力を検出することができる。
本発明の第一の実施形態としての足圧検出装置の平面図。 図１に示す足圧検出装置の正面図。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図。 図１のＩＶ－ＩＶ断面図。 図１に示す足圧検出装置の分解斜視図。 図１の足圧検出装置を構成する圧力分布センサの分解斜視図。 図１の足圧検出装置を構成するプレート本体の一部を拡大して示す部分断面斜視図。 図７に示すプレート本体の断熱部の要部を拡大して示す部分断面図。 本発明の別の一実施形態としての足圧検出装置を構成するプレート本体の一部を拡大して示す部分断面斜視図。 本発明のまた別の一実施形態としての足圧検出装置を構成するプレート本体の一部を拡大して示す斜視図。 本発明の第二の実施形態としての足圧検出装置を示す分解斜視図。 図１１に示す足圧検出装置の断面図。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　図１，２には、本発明の第一の実施形態として足圧検出装置１０が示されている。足圧検出装置１０は、図１～５に示すように、センサ本体としての圧力分布センサ１２をアッパーカバー１４とロアプレート１６の間に配設した構造を有している。以下の説明において、上下方向とは、原則として使用状態の鉛直上下方向となる図２中の上下方向を言う。
　より詳細には、圧力分布センサ１２は、図６に示すように、弾性部としての誘電体層１８の一方の面にエラストマシート２０ａが重ね合わされると共に、誘電体層１８の他方の面にエラストマシート２０ｂが重ね合わされた構造を、有している。
　誘電体層１８は、弾性材料であるゴムや樹脂などの電気絶縁性エラストマで形成されて、板状乃至はシート状とされており、弾性的に伸縮変形可能とされて、特に厚さ方向で容易に弾性変形可能とされている。なお、誘電体層１８の形成材料としては、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル－ポリ塩化ビニリデン共重合体、エチレン－酢酸共重合体などが、好適に採用される。更に、誘電体層１８は発泡体であっても良く、必要な誘電率と柔軟性が確保されれば、その発泡体は、必ずしも独立気泡によって均質な相を呈するものに限定されず、例えば連続気泡が形成されるなどして不均一な相を呈していても良い。また、誘電体層１８の厚さや形成材料などは、後述する圧力検出部３０において求められる比誘電率や柔軟性に応じて適宜に設定される。
　エラストマシート２０ａとエラストマシート２０ｂは、互いに略同じ材料および形状で形成されており、ゴム弾性体や高分子エラストマで形成された電気絶縁性のシートであって、本実施形態では平面視で略矩形とされている。さらに、エラストマシート２０ａ，２０ｂには、周上の一辺において外周へ突出する一組の接続片２２，２４が並んで設けられている。なお、エラストマシート２０ａ，２０ｂの形成材料は、特に限定されるものはないが、たとえばシリコーンゴム、エチレン－プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル－ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、ポリエステル樹脂、ポリエーテルウレタン樹脂、ポリカーボネートウレタン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、変性セルロース類などが、好適に採用される。また、図中のエラストマシート２０ａ，２０ｂは、理解を容易とするために透明とされているが、不透明でも良い。
　さらに、エラストマシート２０ａの下面に電極２６ａが形成されていると共に、エラストマシート２０ｂの上面に電極２６ｂが形成されている。電極２６ａ，２６ｂは、何れも導電性の金属や導電性フィラーを混合したゴム及びエラストマなどで形成されており、直線的に延びる薄肉帯状とされている。また、電極２６ａ，２６ｂは、各３２本が並列的に並んで形成されていると共に、それら電極２６ａと電極２６ｂが互いに傾斜して延びており、本実施形態では互いに略直交する方向へ延びている。なお、以下の説明において、エラストマシート２０ａ，２０ｂ上の直交二軸のｘ－ｙ平面において、ｙ軸と略平行に前後へ延びる電極２６ａを左から順に０１ｘ，０２ｘ，０３ｘ・・・，３２ｘと称すると共に、ｘ軸と略平行に左右へ延びる電極２６ｂを下から順に０１ｙ，０２ｙ，０３ｙ，・・・，３２ｙと称する。
　更にまた、エラストマシート２０ａ，２０ｂは、電極２６ａ，２６ｂの配設領域（感圧部３４）よりも外側まで広がっており、エラストマシート２０ａ，２０ｂの電極２６ａ，２６ｂよりも外側には、それぞれ配線２８ａ，２８ｂが導電性材料によって印刷されている。そして、配線２８ａが電極２６ａの一端から一方の接続片２２まで延びていると共に、配線２８ｂが電極２６ｂの一端から他方の接続片２４まで延びている。なお、配線２８ａ，２８ｂは、例えば、エラストマシート２０ａ，２０ｂの表面に導電性インクによってプリントされた配線パターンとして得ることができる。更に、電極２６ａ，２６ｂは、導電性エラストマで形成された導電性インクによって、配線２８ａ，２８ｂと同様にエラストマシート２０ａ，２０ｂに印刷して形成することもできる。また、エラストマシート２０ａ，２０ｂは、電極２６ａ，２６ｂの配設領域および配線２８ａ，２８ｂの形成領域を外れた外周端部において、接着剤や両面テープなどによって相互に固着されている。
　かくの如き構造とされたエラストマシート２０ａとエラストマシート２０ｂが、誘電体層１８の上下各一方側から重ね合わされている。これにより、図１に示すように、エラストマシート２０ａの電極２６ａとエラストマシート２０ｂの電極２６ｂとが、誘電体層１８を挟んで互いに対向するように交差して配置されている。そして、電極２６ａと電極２６ｂの誘電体層１８を介した交差部分においてコンデンサが構成されており、かかるコンデンサによって圧力検出部３０が構成されている。なお、図１では、分かり易さのために、圧力分布センサ１２、電極２６ａ，２６ｂ、配線２８ａ，２８ｂ、圧力検出部３０が、何れも透視状態で図示されている。
　これら電極２６ａ，２６ｂの交差部分（圧力検出部３０）では、誘電体層１８とエラストマシート２０ａ，２０ｂの積層方向（上下方向）へ圧力が加わると、誘電体層１８が変形して電極２６ａ，２６ｂ間の距離が短くなって、入力を受けた圧力検出部３０の静電容量が変化する。それ故、電気的な制御装置からなるセンサコントローラ３２を用いて、各圧力検出部３０における静電容量の変化を検知することで、各圧力検出部３０に及ぼされた圧力を検出することが可能とされており、複数の圧力検出部３０が配された領域が入力される足圧を検出する感圧部３４とされている。要するに、圧力分布センサ１２は、電極２６ａ，２６ｂの各交差部分（圧力検出部３０）が静電容量型の圧力検出素子（セル）として機能して、各圧力検出素子の検出結果に基づいて感圧部３４の圧力分布を検出する静電容量型のセンサとされている。
　本実施形態の感圧部３４は、１０２４個の圧力検出部３０が３２列×３２行で二次元的に配置された静電容量型のセンサとされている。また、感圧部３４の面積が人の足裏の面積よりも大きくされており、感圧部３４上に立つことが可能とされている。また、圧力分布センサ１２の感圧部３４は、後述する圧力検出時に被検者の足が接触することから、柔軟なカバーによって覆われていることが望ましい。
　また、配線２８ａがセンサコントローラ３２のコネクタ３６ａに着脱可能に接続されていると共に、配線２８ｂがセンサコントローラ３２のコネクタ３６ｂに着脱可能に接続されており、感圧部３４を備えた圧力分布センサ１２がセンサコントローラ３２に対して着脱可能に接続されている。
　センサコントローラ３２は、例えば、図１に示されているように、各電極２６ａ，２６ｂに対してコネクタ３６ａ，３６ｂを介してそれぞれ接続されており、電源装置としての作動電圧給電用の電源回路３８と、計測手段としての静電容量検知用の検出回路４０とを、備えている。電源回路３８は、電極２６ａの０１ｘ～３２ｘと電極２６ｂの０１ｙ～３２ｙに対する給電を選択的に行うようになっており、中央演算装置（ＣＰＵ）４２による制御下で、コンデンサを構成する１０２４箇所の各交差部分（圧力検出部３０）に対して、計測用電圧として周期的な波形電圧を走査的に印加する。
　そして、かかる電圧作用下で検出される各圧力検出部３０の静電容量の検出信号が、順次に検出回路４０で検出され、その検出値がＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）４４に記憶される。なお、検出回路４０による静電容量の検出は、例えば電流値から求められるインピーダンスを用いて静電容量値を求めることによって行われる。
　また、ＲＯＭ（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）４６には、電極２６ａ，２６ｂの交差部分で構成されたコンデンサの特性データが記憶されており、この特性データに基づいて、ＣＰＵ４２により、配線抵抗の影響を排除して求められた静電容量の検出値から電極２６ａ，２６ｂの交差部分に及ぼされた外力である圧迫力が求められる。なお、図１では、分かり易さのために、電源回路３８，検出回路４０，ＣＰＵ４２，ＲＡＭ４４，ＲＯＭ４６を備えるセンサコントローラ３２を、機能ブロックとして簡略に図示した。
　従って、電極２６ａ，２６ｂの交差部分で構成された１０２４箇所の圧力検出部３０における静電容量をそれぞれスキャンすることにより、各圧力検出部３０に作用する圧力が各別に検出可能とされていると共に、全体として二次元的な圧力分布が検出可能とされている。なお、センサコントローラ３２には、外部出力端子（ＵＳＢ）４８が設けられており、図示しないコンピュータやタブレットなどの外部機器に接続することで、検出結果を外部機器に出力することができるようになっている。尤も、無線通信などによって検出結果を外部機器にワイヤレス送信できるようにしても良い。
　また、圧力分布センサ１２は、アッパーカバー１４とロアプレート１６の間に配設されている。アッパーカバー１４は、窓部５０を備えた略矩形枠状を呈しており、硬質の合成樹脂などで形成されている。また、本実施形態では、アッパーカバー１４における窓部５０の周囲は、正面部分（図１中、下部）の高さが他の部分よりも低くなっており、被検者が躓くことなく測定面に載り易くされている。
　ロアプレート１６は、全体として略板状とされており、基板としてのプレート本体５２を備えている。プレート本体５２は、図７に一部を示すように、上表板としての板状上部５４と下表板としての板状下部５６の間にコア材としての断熱部５８を備えるサンドイッチ構造を有している。板状上部５４は、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂で形成された平板であって、平坦な上面６０を備えている。板状下部５６は、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂で形成された平板であって、下面６２が凹凸の少ない平坦な形状とされていると共に、板状上部５４と対応する平面形状を有している。
　断熱部５８は、好適にはポリプロピレンなどの熱可塑性の合成樹脂で形成されており、図７，８に示すように、上下に延びる六角筒形状の周壁部６４を二次元的に隙間なく並べたようなハニカム構造を有している。そして、ハニカム構造を構成する多数の周壁部６４の軸方向端面に板状上部５４と板状下部５６が重ね合わされて固着されることにより、断熱部５８が板状上部５４と板状下部５６の上下間に配設されている。これにより、プレート本体５２の内部には、板状上部５４と板状下部５６と断熱部５８の周壁部６４とによって囲まれた上下に延びる空間６６が多数形成されており、断熱部５８が設けられた上下中間に六角柱状の空間６６が配されている。このように、ロアプレート１６が内部に空気の入った空間６６を備えていることにより、板状上部５４と板状下部５６の間で熱が伝達され難くなっており、ロアプレート１６のプレート本体５２は、中実板状に比して上下方向の熱伝導率が小さくされた断熱構造体とされている。なお、ハニカム構造の断熱部５８は、互いに独立する筒状の周壁部６４を並べて配置しても構成できるが、本実施形態において各周壁部６４は一体的に形成されている。また、断熱部５８を構成する複数の周壁部６４が相互に略同じ六角筒形状とされており、複数の空間６６が相互に略同じ形状とされている。
　プレート本体５２は、後述する圧力検出時に圧力分布センサ１２の下面を安定して支持できるように、十分な硬さ（曲げ変形剛性）を有することが望ましい。具体的には、プレート本体５２は、曲げ剛性が４Ｎｍ2 ／ｍ以上且つ５０００Ｎｍ2 ／ｍ以下であることが望ましく、より好適には、曲げ剛性が１０Ｎｍ2 ／ｍ以上且つ３５００Ｎｍ2 ／ｍ以下とされる。これによれば、圧力分布センサ１２に作用する圧力がプレート本体５２の変形によって過剰に分散するのを防いで、圧力分布センサ１２の圧力検出精度の向上が図られ得る。なお、プレート本体５２の曲げ剛性は、例えば、予め準備した幅１ｍの矩形板状の試験片の長さ方向両端部をピン支持させると共に、試験片の長さ方向中央から長さ方向で両側へ同じ距離だけ離れた位置にそれぞれ下向きの荷重を入力させて、長さ方向中央における入力点に対する下方への相対変位量を測定することにより、測定結果に基づいて算出することができる。
　さらに、プレート本体５２の下面６２には、導電性シールド層６８が重ね合わされて固着されている。導電性シールド層６８は、薄肉の導電性金属板で形成されており、接着剤などで板状下部５６の下面６２に接着されている。なお、導電性シールド層６８は、金属板の他に、金属製の膜や網、パンチングシートなどを採用することもできる。更に、導電性シールド層６８は、金属製に限定されず、導電性フィラーを混ぜた導電性ゴムや導電性樹脂などで形成することによって軽量化を図ることも可能である。また、導電性シールド層６８は、板状上部５４の上面６０に重ね合わせて接着することにより、プレート本体５２の上面６０に設けることも可能であり、その場合には導電性シールド層６８と圧力分布センサ１２の間に絶縁層を設けることが望ましい。
　更にまた、導電性シールド層６８の下面には、滑り止め体としての緩衝ゴム層７０が固着されている。この緩衝ゴム層７０は、床７８との間に作用する面方向の摩擦抵抗（滑り摩擦抵抗）が、プレート本体５２の下面と床７８との間に作用する面方向の摩擦抵抗よりも大きい材質で形成されており、本実施形態では、ウレタンゴムやエチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料で形成されている。更に、本実施形態では、導電性シールド層６８の下面が略全体に亘って平板状の緩衝ゴム層７０で覆われており、緩衝ゴム層７０が導電性シールド層６８に対して広い範囲で固着されていることによって、緩衝ゴム層７０の導電性シールド層６８に対する固着強度の向上が図られている。このように、緩衝ゴム層７０がロアプレート１６の下端部を構成していることにより、足圧検出装置１０を床７８に置く際に、床７８の表面が傷付くのを防ぐことができると共に、床７８に置く際の音や衝撃も低減乃至は回避される。なお、緩衝ゴム層７０は、プレート本体５２に固定された導電性シールド層６８に固着されることにより、プレート本体５２に対して面方向で位置決めされている。
　そして、ロアプレート１６は、アッパーカバー１４の下方に配設されて、外周部分がアッパーカバー１４に対して他部材を介することなく直接的に重ね合わされており、外周部分が周方向の複数箇所でねじ７２によってアッパーカバー１４に固定されている。
　さらに、ロアプレート１６におけるプレート本体５２の上面６０には圧力分布センサ１２が重ね合わされており、図３，４に示すように、圧力分布センサ１２の外周部分には四角枠状の固定部材７４が上方から重ね合わされている。そして、固定部材７４がねじ７６によってロアプレート１６に固定されることによって、圧力分布センサ１２の外周部分が固定部材７４とロアプレート１６の間で挟持されている。これにより、圧力分布センサ１２の感圧部３４よりも外周部分が、アッパーカバー１４の窓部５０よりも外周において固定部材７４とロアプレート１６の間で固定されており、プレート本体５２の平坦な上面６０に重ね合わされた状態に保持されている。かかる圧力分布センサ１２の配設状態において、圧力分布センサ１２の感圧部３４は、アッパーカバー１４の窓部５０において外部に露出している。なお、本実施形態では圧力分布センサ１２がプレート本体５２の上面６０に直接的に重ね合わされているが、例えば上面６０に導電性シールド層６８が固着されている場合などには、圧力分布センサ１２は上面６０に対して間接的に重ね合わされ得る。
　かくの如き構造とされた足圧検出装置１０は、ロアプレート１６が床７８に置かれて使用されるようになっており、図示しない被検者がアッパーカバー１４の窓部５０に足を差し入れて圧力分布センサ１２の感圧部３４上に立つことにより、被検者の足裏の圧力分布を検出することができる。即ち、被検者から入力される荷重（足圧）によって圧力分布センサ１２の上面に下向きの力が作用すると、圧力分布センサ１２の圧力検出部３０において誘電体層１８が弾性変形して、電極２６ａと電極２６ｂが交差部分で相互に接近する。これにより、コンデンサである圧力検出部３０の静電容量が変化することから、各圧力検出部３０の静電容量の変化をそれぞれ検出することにより、圧力分布センサ１２の感圧部３４に作用する圧力の分布が検出されるようになっている。
　本実施形態の足圧検出装置１０では、ロアプレート１６の下端に設けられた緩衝ゴム層７０の下面の摩擦係数が、プレート本体５２の下面の摩擦係数よりも大きくされていると共に、ロアプレート１６が床７８上に載置される使用状態において、緩衝ゴム層７０がプレート本体５２と床７８の間に配されて、緩衝ゴム層７０が床７８に接触するようになっており、足圧検出装置１０が床７８に対して滑り難くされている。
　すなわち、足圧検出装置１０では、ロアプレート１６のプレート本体５２が合成樹脂製で内部に空間６６を有する構造とされて、従来の中実金属製のロアプレートを備える従来の足圧検出装置に比して軽量化が図られていることから、従来の足圧検出装置に比して床７８との間の滑り摩擦抵抗が小さく、床７８上で滑って移動し易くなっている。そこで、本実施形態の足圧検出装置１０では、ロアプレート１６の下端に床７８に対する滑り摩擦抵抗の大きな緩衝ゴム層７０を設けることによって、ロアプレート１６と床７８の間の滑り摩擦抵抗を大きくして、足圧検出装置１０の床７８に対する滑りが防止されている。これにより、足圧検出装置１０の使用時に足圧検出装置１０が床７８上で位置決めされて、足圧検出装置１０が不意に移動することによる足圧検出精度の低下や使用者の転倒などが回避される。
　また、緩衝ゴム層７０が設けられることにより、プレート本体５２や導電性シールド層６８の材質選択において床７８に対する滑り摩擦によって制限されず、プレート本体５２や導電性シールド層６８の材質をより大きな自由度で選択することが可能になる。加えて、プレート本体５２が床７８に対して緩衝ゴム層７０を介して間接的に重ね合わされることから、プレート本体５２の耐久性の向上や後述する断熱効果の向上などが図られ得る。
　ここにおいて、圧力分布センサ１２と床７８の間に配設されるロアプレート１６のプレート本体５２が、内部に多数の空間６６を有する断熱構造体とされている。これにより、圧力分布センサ１２と床７８の間に温度差がある場合に、圧力分布センサ１２と床７８の間での熱の移動がロアプレート１６によって低減される。圧力分布センサ１２では、誘電体層１８の変形特性が温度の影響を受けることから、誘電体層１８と床７８の間で熱の移動が生じると、荷重に対する誘電体層１８の変形量が変化して、同じ荷重入力に対して検出される圧力が変化する。従って、圧力分布センサ１２と床７８の間での熱の移動がロアプレート１６の断熱効果によって低減されることにより、圧力分布センサ１２による圧力の検出精度が床７８の温度による影響を受け難くなって、足圧を目的とする精度で安定して検出可能となる。なお、空間６６を形成する断熱部５８が、圧力分布センサ１２を支持する上面６０を備えた中実板状の板状上部５４に対して床７８側に配されて、板状上部５４と床７８の間に介在しており、板状上部５４と床７８の間での熱移動が防止されるようになっている。
　しかも、本実施形態のロアプレート１６では、プレート本体５２が金属材に比して熱伝導率の小さい合成樹脂材で形成されていることから、より優れた遮熱性能を有するロアプレート１６が実現されて、圧力分布センサ１２の圧力検出精度に対する床７８の温度の影響を有利に防ぐことができる。
　また、圧力分布センサ１２と床７８の間に硬質のロアプレート１６が配設されており、圧力分布センサ１２がロアプレート１６の平坦な上面６０に重ね合わされている。これにより、圧力分布センサ１２が床７８の表面の凹凸などに関わらず平面的に広がる略一定の配設態様とされて、床７８の表面の凹凸などによる圧力検出精度への悪影響が回避される。特に、本実施形態のロアプレート１６は、ハニカム構造のコア材（断熱部５８）を備えるサンドイッチ構造とされていることから、高い曲げ変形剛性が実現されており、床７８の表面形状が圧力分布センサ１２の圧力の検出精度に及ぼす影響を低減することができる。加えて、本実施形態のロアプレート１６は、金属板で形成された導電性シールド層６８を備えていることから、導電性シールド層６８による補強効果によって、ロアプレート１６の変形剛性がより一層高められている。
　このように、床７８の温度や凹凸が圧力分布センサ１２に及ぼす影響が、プレート本体５２の断熱性能と曲げ変形剛性によって低減乃至は回避されることから、熱や設置面形状の影響をより受け易い弾性部としての誘電体層１８を備えた圧力分布センサ１２を採用する場合にも、安定した精度で圧力を検出することが可能となる。
　また、ロアプレート１６のプレート本体５２がハニカム構造の断熱部５８を備えたサンドイッチ構造を有していることにより、必要とされるロアプレート１６の曲げ変形剛性が中実の単純な板構造に比して小さな重量で実現される。しかも、プレート本体５２が合成樹脂で形成されていることにより、金属製のプレート本体を備える構造に比して、ロアプレート１６の更なる軽量化が図られている。これらによって、足圧検出装置１０の取回し性の向上が図られて、使用時の床７８への設置作業などが容易になる。
　なお、第一の実施形態では、基板として、ハニカム構造を有するプレート本体５２が例示されているが、例えば、図９に示すような別構造のプレート本体８０を採用することもできる。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、プレート本体８０以外の部分は、第一の実施形態に係る足圧検出装置１０と同一の構造を採用可能である。
　基板としてのプレート本体８０は、板状上部５４と板状下部５６の上下対向面間に断熱部８２を配した構造とされている。断熱部８２は、波板形状を有しており、上端が板状上部５４に固着されていると共に、下端が板状下部５６に固着されている。そして、板状上部５４と断熱部８２の間と、板状下部５６と断熱部８２の間とに、それぞれ空間８４が形成されている。この空間８４は、一方向に連続して延びており、端部が閉塞されて内部に形成された閉空間とされていても良いが、端部が外部に開放されていても良い。
　このような本実施形態に従う構造とされたプレート本体８０を備える足圧検出装置においても、第一の実施形態の足圧検出装置１０と同様に、センサ本体に対する床の凹凸や床の温度の影響が低減されることによる検出精度の向上と、軽量化が両立して実現され得る。
　また、基板として、図１０に示すような一体構造のプレート本体９０を採用することも可能である。プレート本体９０は、上部が非発泡の中実構造とされて平坦な上面を有していると共に、下部が多数の気泡（空間９２）を有する断熱構造とされており、それら上部と下部が一体で成形されている。
　このような構造であっても、センサ本体に対する床の凹凸や床の温度の影響が低減されることによる検出精度の向上と、軽量化が両立して実現され得る。しかも、プレート本体９０の全体が一体形成されていることから、部品点数の削減やプレート本体の組立工程の省略による製造の容易化などが図られ得る。
　なお、ハニカム構造を採用する場合であっても、断熱層の周壁部は六角筒状に限定されるものではなく、三角筒状や四角筒状など底面の外形が平面充填形状とされた周壁部が何れも採用可能であり、その場合にも周壁部で囲まれた略同じ形状の空間が多数並んで形成される。
　図１１，１２には、本発明の第二の実施形態としての足圧検出装置１００が示されている。足圧検出装置１００は、センサ本体としての圧力分布センサ１０２と基板としてのプレート本体１０４を備えていると共に、それら圧力分布センサ１０２とプレート本体１０４が筐体１０６に収容された構造を有している。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　圧力分布センサ１０２は、図１１，１２では詳細な図示が省略されているが、第一の実施形態に示す圧力分布センサ１２と略同じ構造を有していると共に、外周端部を上下に貫通する第一のピン挿通孔１０８が周方向の複数箇所に形成されている。
　圧力分布センサ１０２に重ね合わされるプレート本体１０４は、前記実施形態に示すプレート本体５２，８０，９０と同様の構造を有しており、圧力分布センサ１０２との重ね合わせ状態で第一のピン挿通孔１０８と対応する位置に複数の第二のピン挿通孔１１０が形成されている。
　筐体１０６は、アッパーカバー１１２とロアケース１１４によって構成されている。アッパーカバー１１２は、第一の実施形態のアッパーカバー１４と同様にＡＢＳ樹脂などで形成された硬質の部材であって、下方へ向けて開口する略矩形箱状とされており、上底壁部を上下に貫通する矩形の窓部５０が形成されていると共に、図１２に示すように、周壁部の複数箇所に下方へ向けて開口して内周面に雌ねじを形成されたアッパー締結孔１１８が形成されている。
　さらに、アッパーカバー１１２における窓部５０の開口周縁部分には、下方へ向けて突出する位置決めピン１２０が設けられている。位置決めピン１２０は、金属製であって、上端部がアッパーカバー１１２の上底壁部に固着されている。本実施形態では、位置決めピン１２０が大径の頭部を上端部に有しており、インサート成形によって頭部がアッパーカバー１１２の上底壁部に固着されている。この位置決めピン１２０は、圧力分布センサ１０２の第一のピン挿通孔１０８およびプレート本体１０４の第二のピン挿通孔１１０と対応する位置に配置されており、位置決めピン１２０の下端部には、下方へ向けて開口するねじ穴が形成されている。
　一方、ロアケース１１４は、アッパーカバー１１２と同様にＡＢＳ樹脂などで形成された硬質の部材であって、略矩形板形状を有している。また、ロアケース１１４は、上面が全体に亘って略同一平面で構成されていると共に、外周端部が周方向の複数箇所において内周部分よりも薄肉とされて、外周端部における薄肉部分の下面が内周部分の下面よりも上方に位置している。更に、ロアケース１１４の外周端部における薄肉部分には、上下に貫通するロア締結孔１２２がそれぞれ形成されている。このロア締結孔１２２は、アッパーカバー１１２とロアケース１１４を上下に重ね合わせた状態でアッパーカバー１１２のアッパー締結孔１１８と略対応する位置に形成されている。
　さらに、ロアケース１１４には、アッパーカバー１１２の位置決めピン１２０と対応する位置に第三のピン挿通孔１２４が形成されている。この第三のピン挿通孔１２４は、圧力分布センサ１０２の第一のピン挿通孔１０８およびプレート本体１０４の第二のピン挿通孔１１０と対応する位置に配置されており、ロアケース１１４を上下に貫通している。
　また、ロアケース１１４の下面には、滑り止め体としての緩衝ゴム層１２６が固着されている。緩衝ゴム層１２６は、第一の実施形態の緩衝ゴム層７０と略同じ摩擦係数の大きい材料で形成されており、床７８に対する滑り摩擦抵抗が、筐体１０６を構成するロアケース１１４の床７８に対する滑り摩擦抵抗よりも大きくされている。更に、本実施形態の緩衝ゴム層１２６は、ロア締結孔１２２および第三のピン挿通孔１２４の開口とその周囲を外れたロアケース１１４の下面の略全体を覆っており、ロアケース１１４に対して接着や溶着などの手段で固着されている。
　そして、アッパーカバー１１２の周壁部の下面にロアケース１１４が重ね合わされて、ロアケース１１４のロア締結孔１２２に挿通された締結ねじ１２８が、アッパーカバー１１２のアッパー締結孔１１８に螺着されることにより、中空の筐体１０６がアッパーカバー１１２とロアケース１１４によって形成される。なお、筐体１０６の内部空間は、箱状とされたアッパーカバー１１２の下開口がロアケース１１４で覆われることによって画成されており、窓部５０を通じて上方へ向けて開放されている。
　また、筐体１０６の内部空間には、圧力分布センサ１０２とプレート本体１０４が配設される。即ち、圧力分布センサ１０２がプレート本体１０４の上面の所定位置に重ね合わされた状態で重ね合わされて、筐体１０６に収容されている。なお、本実施形態では省略されているが、第一の実施形態の導電性シールド層６８をプレート本体１０４に重ね合わせて設けても良く、その場合には、第二のピン挿通孔１１０と対応するピン挿通孔が、導電性シールド層６８に貫通形成され得る。
　さらに、圧力分布センサ１０２の第一のピン挿通孔１０８とプレート本体１０４の第二のピン挿通孔１１０には、アッパーカバー１１２の位置決めピン１２０が挿通される。これにより、圧力分布センサ１０２およびプレート本体１０４がアッパーカバー１１２に対して面方向で位置決めされて、圧力分布センサ１０２の感圧部がアッパーカバー１１２の窓部５０を通じて上方へ向けて露出するように位置決めされると共に、圧力分布センサ１０２がプレート本体１０４上の所定位置に保持される。
　本実施形態では、圧力分布センサ１０２の第一のピン挿通孔１０８およびプレート本体１０４の第二のピン挿通孔１１０に挿通された位置決めピン１２０の先端部分が、ロアケース１１４の第三のピン挿通孔１２４に挿入されていると共に、第三のピン挿通孔１２４に下方から挿入された連結ねじ１３０が、位置決めピン１２０の先端に開口するねじ穴に螺着されている。これにより、位置決めピン１２０の先端がロアケース１１４によって保持されて、軸直角方向の入力時に位置決めピン１２０が傾いたりアッパーカバー１１２から脱落したりする等の不具合を回避し易くなることから、圧力分布センサ１０２やプレート本体１０４の筐体１０６に対する面方向の位置決め効果を有効に得ることができる。
　このような本実施形態に従う構造とされた足圧検出装置１００によれば、第一の実施形態の足圧検出装置１０と同様に軽量且つ高強度のプレート本体１０４が採用されていることによって、装置全体の軽量化が図られる。また、プレート本体１０４が空間６６を備える断熱構造とされていることによって、床７８から圧力分布センサ１０２への熱の伝達が低減されて、圧力分布センサ１０２の検出精度に対する熱の影響を抑えることができる。
　さらに、本実施形態では、圧力分布センサ１０２とプレート本体１０４が筐体１０６に収容されていることにより、異物の付着による圧力分布センサ１０２やプレート本体１０４の汚れや故障などが防止され易くなる。しかも、圧力分布センサ１０２とプレート本体１０４を筐体１０６によって覆うことにより、足圧検出装置１００の外観意匠の自由度も大きくなる。
　更にまた、筐体１０６の下面には、筐体１０６の下面よりも摩擦係数が大きい材料で形成された緩衝ゴム層１２６が固着されており、筐体１０６が床７８に直接接触することなく、緩衝ゴム層１２６が床７８に接触するようになっている。その結果、硬質の合成樹脂で形成された筐体１０６を床７８に直接接触させる場合に比して、足圧検出装置１００と床７８の間で作用する面方向の摩擦抵抗（滑り摩擦抵抗）を大きく得ることができる。これにより、使用時に足圧検出装置１００に面方向の力が作用しても足圧検出装置１００の床７８に対する滑りを防ぐことができて、例えば、面方向の力が作用し易い足圧検出装置１００に対する使用者の乗降時や足圧の検出中などに足圧検出装置１００の滑り移動が回避されて、足圧の検出精度の向上や転倒の防止などが実現される。
　特に本実施形態では、緩衝ゴム層１２６がロアケース１１４の下面を略全体に亘る広い範囲で覆うように設けられていることから、ロアケース１１４に対する緩衝ゴム層１２６の固着強度を大きく得ることができると共に、緩衝ゴム層１２６の耐久性の向上も図られる。また、ロアケース１１４の下面にロアケース１１４と別体の緩衝ゴム層１２６が固着されていることから、ロアケース１１４の材質が床７８との間の滑り摩擦の大きさによって制限されることはなく、ロアケース１１４の材質をより高い自由度で選択することができる。
　以上の説明からも理解されるように、本実施形態の足圧検出装置１００は、前記センサ本体と前記基板を収容する中空の筐体が設けられており、該基板が該筐体に固定されて該筐体を介して床に置かれるようになっていると共に、該筐体の上部に窓部が貫通形成されて、該センサ本体が該窓部を通じて上方へ露出している構造を有している。
　これによれば、センサ本体および基板が、窓部を通じて外部に露出するセンサ本体の検出部分（感圧部）以外を筐体で覆われて保護されていることから、異物の付着による汚染や故障などが防止される。また、センサ本体および基板が筐体に収容されることによって、意匠性に優れた外観を採用し易くなる。
　さらに、足圧検出装置１００は、前記筐体よりも前記床に対する滑り摩擦抵抗が大きい滑り止め体が該筐体に対して面方向で位置決めされており、該筐体が該床に置かれる使用状態において該滑り止め体が該筐体と該床の間に配されて該滑り止め体が該床に接触するようにした。これによれば、空間を有することで軽量とされた基板を採用しても、基板を収容する筐体が床上で滑って意図せずに移動するのを防ぐことができて、足圧の安定した検出が可能になると共に、使用者の転倒なども回避される。
　以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、基板の断熱部としては、平面充填形状を底面外形とする周壁部を複数備えるハニカム構造の他、円のような非平面充填形状を底面外形とする筒状の周壁部を複数並列に配した構造や、格子状の構造、複数の平行板で構成された構造、多数の凹凸を有する二枚のシートが凸面同士又は凹面同士を向い合せて固着された構造なども採用できる。更に、基板の断熱部としては、例えば、グラスウールのようなガラスや合成樹脂で形成された繊維による繊維系断熱構造体や、ウレタンフォームや発泡ゴムのような泡状の空間を多数有する発泡系断熱構造体なども採用可能である。要するに、基板は空間を有する断熱構造体であれば良く、基板の断熱部の構造は空間を形成可能とされていれば特に限定されない。
　また、基板の材質は合成樹脂に限定されず、実施形態に示すような合成樹脂と金属の複合材が採用可能である他、木や紙のようなステンレスよりも熱伝導率の低い材料を採用することもできる。更に、基板の空間には、空気以外の気体が充填されていても良い。
　前記実施形態では、板状上部５４と板状下部５６と断熱部５８が、相互に別体で形成されて後固着されていたが、それらを一体で形成することもできる。なお、板状上部５４と板状下部５６の何れか一方が断熱部５８と一体形成されていても良い。
　また、基板として上述した各種構造を、厚さ方向で複数積層して基板を構成することもできる。具体的には、例えば、前記実施形態では板状上部５４と板状下部５６と断熱部５８からなるプレート本体５２によって基板が構成されていたが、プレート本体５２を上下に二枚重ねて基板とすることもできる。
　また、圧力分布センサ（センサ本体）の具体的な構造は、特に限定的に解釈されるものではない。例えば、ゴム材料に導電性フィラーを混合した導電性ゴムによって弾性部を形成して、荷重の入力時に弾性部が弾性変形して弾性部の電気抵抗が変化することに基づいて足圧を検出する、抵抗型の圧力分布センサを採用することもできる。また、例えば、コイルパターンを有する基板と導電シートが弾性部を介して上下に対向配置されて、導電シートの基板への接近による電磁誘導作用に基づいて足圧を検出する電磁誘導型の圧力分布センサも採用され得る。
　また、前記実施形態では、両足の圧力分布を検出する足圧検出装置１０が例示されており、感圧部３４が両足を載せ得る面積とされていたが、片足の圧力分布のみを検出可能なより小さな面積の感圧部３４を備える構造を採用することもできる。
　また、前記実施形態では、基板としてのプレート本体５２や筐体１０６を構成するロアケース１１４の下面の略全体を覆うように滑り止め体としての緩衝ゴム層が設けられていたが、滑り止め体は例えば基板や筐体の下面に対して部分的に設けられていても良い。具体的には、滑り止め体が基板や筐体の下面の隅部などに局所的に設けられ得る他、滑り止め体の非形成部分が上下に貫通する孔状に設けられることによって、滑り止め体が基板や筐体の下面に対して部分的に設けられるようにしても良い。更に、滑り止め体は、足圧検出装置における滑り止め体を除く部分で床に最も近い位置に配される基板や筐体などと比較して床に対する滑り摩擦抵抗が大きいものであれば、ゴム製のものに限定されず、樹脂エラストマや樹脂発泡体などで形成することもできる。
　更にまた、第一の実施形態では滑り止め体としての緩衝ゴム層７０が導電性シールド層６８に固着されていると共に、第二の実施形態では滑り止め体としての緩衝ゴム層１２６が筐体１０６に固着されており、何れも滑り止め体が基板に対して間接的に設けられているが、滑り止め体は基板に対して直接固着されて設けることもできる。なお、滑り止め体の基板や筐体などに対する固着は、接着や溶着に限定されず、係止やボルト止めなどの機械的な固着であっても良い。
１０，１００：足圧検出装置、１２，１０２：圧力分布センサ（センサ本体）、１６：ロアプレート、１８：誘電体層（弾性部）、２６：電極、３０：圧力検出部、５０：窓部、５２，８０，９０，１０４：プレート本体（基板）、５４：板状上部、５８，８２：断熱部、６０：上面、６２：下面、６４：周壁部、６６：空間、６８：導電性シールド層、７０，１２６：緩衝ゴム層（滑り止め体）、１０６：筐体、１１２：アッパーカバー、１１４：ロアケース

Claims (10)

  1. 　被検者の足圧を検出するセンサ本体が床に置かれる基板上に配設された構造を有する足圧検出装置において、
    　前記センサ本体が弾性材料で形成された弾性部を備えており、該弾性部の弾性変形に基づいて前記被検者の足圧が検出されるようになっている一方、
    　該センサ本体が重ね合わされる前記基板の上面が平面とされていると共に、該基板が空間を有する断熱構造体とされていることを特徴とする足圧検出装置。
  2. 　前記基板が該基板の上面を構成する板状上部を備えていると共に、該基板が前記空間を形成する断熱部を備えており、該断熱部が該板状上部に対して前記床側に配されて、それら板状上部と断熱部が相互に固着されている請求項１に記載の足圧検出装置。
  3. 　前記断熱部が上下に延びる前記空間の周壁部を含んで構成されており、該周壁部の上端に前記板状上部が固着されている請求項２に記載の足圧検出装置。
  4. 　前記断熱部が相互に同じ形状とされた複数の前記空間と該空間の前記周壁部を備えるハニカム構造体とされている請求項３に記載の足圧検出装置。
  5. 　前記基板の上面に導電性シールド層が設けられている請求項１～４の何れか一項に記載の足圧検出装置。
  6. 　前記床に重ね合わされる前記基板の下面が平面とされており、前記空間が該基板の内部に形成されている請求項１～５の何れか一項に記載の足圧検出装置。
  7. 　前記基板の下面に導電性シールド層が設けられている請求項６に記載の足圧検出装置。
  8. 　前記基板が合成樹脂で形成されている請求項１～７の何れか一項に記載の足圧検出装置。
  9. 　前記センサ本体は、上下に対向配置された電極間に絶縁性の弾性材料で形成された前記弾性部を配設してなる圧力検出部の複数が二次元的に配された構造を有する静電容量型の圧力分布センサとされており、
    　前記被検者の足圧の作用時に電極間距離の変化によって生じる該圧力検出部の静電容量の変化量に基づいて該被検者の足圧が検出されるようにした請求項１～８の何れか一項に記載の足圧検出装置。
  10. 　前記基板よりも前記床に対する滑り摩擦抵抗が該基板の該床に対する滑り摩擦抵抗よりも大きい滑り止め体が該基板に対して面方向で位置決めされており、該基板が該床に置かれる使用状態において該滑り止め体が該基板と該床の間に配されて該滑り止め体が該床に接触するようにした請求項１～９の何れか一項に記載の足圧検出装置。
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