特開 2022-102835 計測装置及び計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022102835

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】計測装置及び計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20220630BHJP

   A43D 1/02 20060101ALI20220630BHJP

   G01G 19/44 20060101ALI20220630BHJP

   G01G 19/52 20060101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 101Z

A43D1/02

G01G19/44 A

G01G19/52 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020217816

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】520514698

【氏名又は名称】藤本 光徳

(71)【出願人】

【識別番号】520514702

【氏名又は名称】青木 優奈

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】特許業務法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤本 光徳

【テーマコード（参考）】

2F051

4F050

【Ｆターム（参考）】

2F051AA17

2F051AA18

2F051AB09

2F051BA07

4F050AA01

4F050GA30

(57)【要約】

【課題】歩行時における被験者の足裏に加わる圧力若しくは荷重、又はこれら圧力若しくは荷重に基づく情報を容易に取得できる計測装置及び計測システムを提供する。
【解決手段】計測装置２は、履物３に設けられ、履物３を履いた被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する計測部４を備える。計測システム１は、計測装置２と、計測部４の計測に基づいて取得した情報を表示する表示装置５とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

履物に設けられ、前記履物を履いた被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する計測部を備えた、
計測装置。

【請求項2】

前記計測部が前記履物の底部に設けられた、
請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記履物は、
左足用履物と、
右足用履物とを有し、
前記計測部は、
前記左足用履物の底部に設けられた左足用計測部と、
前記右足用履物の底部に設けられた右足用計測部とを有した、
請求項２に記載の計測装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の計測装置と、
前記計測部の計測に基づいて取得した情報を表示する表示装置とを備えた、
計測システム。

【請求項5】

前記表示装置は、前記計測装置と無線通信可能な携帯端末である、
請求項４に記載の計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測装置及び計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、リハビリテーションを行う際に用いる圧力計測システムが開示されている。この圧力計測システムでは、圧分布計と、情報処理装置とを備えている。圧分布計は、複数の圧力センサが２次元に配列された圧分布検出センサを備えており、被験者と接触した部位の圧力を測定する。情報処理装置は、圧分布計において計測された圧分布データを取得し、取得したデータを表示する。この圧力計測システムは、圧分布計を用いて被検者の足圧分布を計測することで、被検者の足圧分布を表示することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０４５４９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した圧力計測システムでは、圧分布計を床に設置した状態で、被検者の足圧分布を計測する。このため、被験者が実際に歩行している状態における足裏に加わる圧力若しくは荷重、又はこれらに基づく情報を取得し難い。

【0005】

本開示は上記事由に鑑みてなされており、歩行時における被験者の足裏に加わる圧力若しくは荷重、又はこれら圧力若しくは荷重に基づく情報を容易に取得できる計測装置及び計測システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る計測装置は、履物に設けられ、前記履物を履いた被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する計測部を備える。

【0007】

本開示の一態様に係る計測システムは、前記計測装置と、前記計測部の計測に基づいて取得した情報を表示する表示装置とを備える。

【発明の効果】

【0008】

前記一態様に係る計測装置及び計測システムは、歩行時における被験者の足裏に加わる圧力若しくは荷重、又はこれら圧力若しくは荷重に基づく情報を容易に取得できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態の計測システムのブロック図である。

【図2】図２は、同上の計測システムが備える一対の計測装置の上面図である。

【図3】図３は、同上の計測装置の側面図である。

【図4】図４は、同上の計測装置が有する複数のセンサの配置を模式的に示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の計測装置及びこれを備えた計測システムについて説明する。

【0011】

（１）実施形態
図１に本実施形態の計測システム１を示す。計測システム１によって足裏が測定される被験者は、例えば、外傷又は疾病の後遺症により、足に加わる荷重が制限された人である。計測システム１は、例えば、足を骨折等した被験者がリハビリテーションとして歩行訓練を行う際に用いられる。計測システム１は、被験者又は被験者以外の人が、歩行時等における被験者の足に加わる荷重又はこの荷重に関する情報を確認するために用いられる。前記「被験者以外の人」は、理学療法士、看護師若しくは医師等であり、例えば、被験者のリハビリテーションの指導又は補助等を行う。なお、被験者は、足を骨折した人に限定されず、足の骨折以外の外傷を受けた人、又は脳血管疾患等の疾病を患った人等であってもよい。また、計測システム１による測定の目的は、リハビリテーションに限定されず、運動能力の向上又は実験等であってもよい。また、計測システム１は、リハビリテーション以外の目的であって、例えば、自宅等の屋内又は屋外における日常生活等においても利用可能である。

【0012】

図１に示すように、計測システム１は、計測装置２と、表示装置５とを備えている。計測装置２は、被験者の足に取り付けられ、被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する。本実施形態の計測装置２は、被験者の左右の足に取り付けられ、被験者の左足の裏から加わる荷重又は圧力と、被験者の右足の裏から加わる荷重又は圧力とを計測する。表示装置５は、計測装置２の計測に基づいて取得した情報を表示する。

【0013】

図２に示すように、計測装置２は、計測装置２の主体を構成する履物３を有している。履物３は、靴である。履物３は、左足用履物３ａと、右足用履物３ｂとを有している。左足用履物３ａと、右足用履物３ｂとは、左右対称な形状に形成されている。以下、特に区別する場合を除き、左足用履物３ａを履物３ａといい、右足用履物３ｂを履物３ｂという。

【0014】

図３に示すように、履物３は、短靴である。各履物３ａ，３ｂは、一般的な短靴と同様に、足の裏側に位置する底部（ソール）３０と、底部３０上に設けられた甲部（アッパー）３１とを有している。底部３０は、上方から見て足裏に近似した形状を有する板状に形成されており（図４参照）、被験者の対応する足裏の下方に配置される。甲部３１は、底部３０の上方に位置しており、下縁が底部３０の外周縁に接続されている。甲部３１は、被験者の対応する足の甲及び踵を覆う。甲部３１の後部には、上方に開口した履き口３１０が形成されている。

【0015】

各履物３ａ，３ｂは、履物３ａ，３ｂを履いた足に甲部３１を締め付ける締め具３２を更に有している。図２に示すように、締め具３２は、複数のバンド３２０と、複数の引掛部３２１とを有している。複数のバンド３２０は、前後方向に間隔をあけて並んでいる。各バンド３２０の長さ方向の一端部は、甲部３１の幅方向両側の端部のうちの一方に接続されている。

【0016】

複数の引掛部３２１は、複数のバンド３２０にそれぞれ一対一で対応している。複数の引掛部３２１は、甲部３１の幅方向の両側の端部のうちの複数のバンド３２０が接続された側とは反対側の端部に取り付けられている。各引掛部３２１は、例えば、金属製の金具であり、対応するバンド３２０が通過可能な孔を有する環状、又は引掛部３２１と甲部３１との間に孔３２２が形成される形状を有している。

【0017】

各バンド３２０は、対応する引掛部３２１によって形成された孔３２２に通され、引掛部３２１において、甲部３１に接続された端部に向かって折り返される。各バンド３２０は、折返状態において上側に位置する上側部分３２３と下側に位置する下側部分３２４とにそれぞれ設けられた一対の面ファスナ３２５，３２６を有している。各バンド３２０は、折返状態において一対の面ファスナ３２５，３２６同士を接続することで、上側部分３２３と下側部分３２４とを接続することができる。このように上側部分３２３と下側部分３２４とを接続した状態において、各バンド３２０は、履物３ａ，３ｂを履いた足に甲部３１を締め付ける。一対の面ファスナ３２５，３２６同士の接続箇所は、履物３の幅方向において変更し得る。このため、折返状態にある各バンド３２０の履物３ａ，３ｂの幅方向における長さは変更可能である。

【0018】

なお、締め具３２は、バンド３２０を用いたものに限定されず、例えば、バンド３２０に代えて靴紐を用いたものであってもよい。また、履物３ａ，３ｂは、締め具３２を有さなくてもよい。また、履物３は、短靴に限定されず、例えば、長靴であってもよい。また、履物３は、例えば、スリッパ、サンダル、草履又は下駄等、靴以外の履物であってもよい。また、履物３は、左足用履物３ａ及び右足用履物３ｂのうちの一方のみを有してもよい。

【0019】

計測装置２は、履物３に設けられ、履物３を履いた被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する計測部４（図１参照）を有している。計測部４は、履物３を履いた足の下方に位置する。

【0020】

計測部４は、左足用履物３ａの底部３０に設けられた左足用計測部４ａと、右足用履物３ｂの底部３０に設けられた右足用計測部４ｂとを有している。以下、特に区別する場合を除き、左足用計測部４ａを計測部４ａといい、右足用計測部４ｂを計測部４ｂという。

【0021】

各計測部４ａ，４ｂは、足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する複数のセンサ４０（図１参照）を有している。各計測部４ａ，４ｂの複数のセンサ４０は、例えば、履物３ａ，３ｂの底部３０に内蔵される。例えば、底部３０が、本底（アウトソール）、中底（インソール）及び中敷き（インナーソール）を有する場合、複数のセンサ４０は、本底、中底若しくは中敷きに内蔵されることで、又は本底と中底との間や中底と中敷きの間に設けられることで、履物３の底部３０に内蔵される。複数のセンサ４０を中敷きに設けた場合、複数のセンサ４０は、他の履物に入れて利用することができる。この場合、複数のセンサ４０が設けられた中敷きを、計測装置として利用し得る。なお、複数のセンサ４０は、底部３０の下面（アウトソールの下面）又は底部３０の上面（インナーソールの上面、又は底部３０がインナーソールを有さない場合はインソールの上面）に設けられてもよい。

【0022】

各センサ４０は、荷重センサであり、例えば、歪みゲージ式のロードセルである。歪みゲージ式のロードセルは、例えば、足裏から加えられた下向きの荷重に応じて変形する起歪体と、起歪体に貼り付けられ起歪体の変形に応じて電気信号（検出信号）を出力する歪ゲージとを有する。

【0023】

図４に示すように、複数のセンサ４０は、上方から見て底部３０の全域にわたるように分布している。左足用履物計測部４ａの複数のセンサ４０と、右足用計測部４ｂの複数のセンサ４０とは、左右対称に分布している。

【0024】

各計測部４ａ，４ｂは、複数のセンサ４０として、複数のつま先用センサ４１と、複数の中足部用センサ４２と、複数の踵用センサ４３とを有している。複数のつま先用センサ４１は、履物３の底部３０において履物３を履いた足のつま先（足趾及び前足部）に対応する部分に設けられている。複数の中足部用センサ４２は、履物３の底部３０において、履物３を履いた足の中足部（つま先と踵の間の部分）に対応する部分に設けられている。複数の踵用センサ４３は、履物３の底部３０において、履物３を履いた足の踵（後足部）に対応する部分に設けられている。

【0025】

各計測部４ａ,４ｂにおいて、複数のセンサ４０の分布には粗密がある。複数のつま先用センサ４１と、複数の中足部用センサ４２とは、粗密の程度が略同じである。複数の中足部用センサ４２は、足裏の土踏まずに対応する部分には設けられていない。複数の踵用センサ４３は、複数のつま先用センサ４１及び複数の中足部用センサ４２と比較して、密になるように分布している。このため、各計測部４ａ，４ｂでは、踵から加わる荷重又は圧力をより適切に計測することができ、歩行時において衝撃を受けやすい踵に大きな荷重が加わることを有効に抑制できる。

【0026】

なお、各計測部４ａ，４ｂが有するセンサ４０は、足裏から加わる荷重又は圧力を計測するセンサであればよく、荷重センサに限定されない。例えばセンサ４０は、圧力センサであってもよい。また、計測部４ａ，４ｂが有するセンサ４０の数は限定されない。例えば、計測部４ａ，４ｂは、一つのセンサ４０だけで構成されてもよい。また、各計測部４ａ，４ｂにおける複数のセンサ４０の分布は限定されない。例えば、複数のセンサ４０は、上方から見て略均一に分布するように設けられてもよい。

【0027】

計測部４の各センサ４０は、足裏から当該センサ４０に加わる荷重又は圧力を、一定時間毎又は常時連続的に計測する。各センサ４０は、測定した荷重又は圧力を示す出力信号を出して図１に示す表示装置５に送る。なお、本実施形態の各センサ４０は、表示装置５と通信する機能を有しているが、表示装置５と通信する機能を有さなくてもよい。この場合、各センサ４０の出力信号は、例えば、計測装置２に設けられた通信部５０によって表示装置５に送られる。

【0028】

表示装置５は、携帯端末であり、詳しくは、スマートフォンである。なお、表示装置５は、スマートフォン以外の携帯端末であってもよく、例えば、タブレット端末、携帯電話又はスマートウォッチ等のウェアラブル端末等であってもよい。また、表示装置５は、表示機能を有するのであれば、携帯端末以外の装置であってもよい。また、本実施形態の表示装置５は、計測装置２から分離して独立した装置であるが、計測装置２に設けられてもよい。例えば、表示装置は、履物３に外部から視認できるように設けられてもよい。

【0029】

図１に示すように、表示装置５は、通信部５０、制御部５１及び表示部５２を有している。通信部５０は、計測装置２と通信を行う。計測装置２と通信部５０との通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の近距離無線通信規格に準拠した無線通信、あるいは赤外線通信等、電波を通信媒体とする無線通信である。通信部５０は、各センサ４０の出力信号を、各センサ４０により測定した荷重又は圧力を示す信号として受け付けて制御部５１に入力する。なお、通信部５０と計測装置２との通信は、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信規格に準拠した有線通信であってもよいし、無線通信と有線通信との組み合わせであってもよい。

【0030】

制御部５１は、ハードウェアとしての１以上のプロセッサ及びメモリを主構成とするコンピュータシステムである。制御部５１では、メモリに記録されたプログラムを１以上のプロセッサで実行することによって、種々の機能が実現される。プログラムは、例えば、電気通信回線を通じて提供されるアプリケーションプログラムである。なお、プログラムは、制御部５１のメモリに予め記録されてもよく、また、コンピュータシステムで読み取り可能な光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0031】

制御部５１は、通信部５０から入力された信号、すなわち、各センサ４０により測定した荷重又は圧力が変換された信号に基づいて、表示部５２に表示する情報を取得し、この情報を変換した信号を表示部５２に送る。表示部５２に表示される情報は、例えば、各計測部４ａ，４ｂが対応する足裏全体から受ける荷重の値である。この値は、例えば、制御部５１が各計測部４ａ，４ｂにおける全てのセンサ４０で検出した荷重の値を合計することで算出される。表示装置５の表示部５２には、例えば、左足用計測部４ａの測定によって取得した情報と、右足用計測部４ｂの測定によって取得した情報とを、同時に表示する。例えば、表示部５２には、計測装置２により測定した荷重又は圧力に基づいて取得した情報として、「右足 ２０ｋｇ 左足 ３０ｋｇ」等の文字情報が表示される。

【0032】

なお、各足の足裏全体から受ける荷重は、複数の圧力センサで計測した圧力に基づいて算出されてもよい。また、表示部５２で表示される情報は、計測部４が対応する足裏全体から受ける荷重に限定されず、例えば、各センサ４０で測定した荷重又は圧力であってもよいし、これら荷重又は圧力から取得した他の情報であってもよい。他の情報は、例えば、各測定部４ａ，４ｂの複数のセンサ４０で計測した荷重又は圧力の平均値等である。また、表示装置５は、通信部５０及び制御部５１を有さなくてもよい。この場合、計測システム１は、例えば、通信部５０及び制御部５１を有する装置を表示装置５とは別に備えればよい。

【0033】

表示部５２は、制御部５１から送られた信号に基づき、計測装置２の計測に基づいて取得した情報を表示する。表示部５２は、例えば、液晶ディスプレイで構成された表示画面である。表示部５２は、例えば、一定時間毎又は常時連続的に、計測装置２の計測に基づいて取得した情報を表示する。

【0034】

なお、表示装置５は、制御部５１を有さなくてもよい。この場合、制御部５１は、例えば、計測装置２又は計測装置２以外の装置が備える。また、表示装置５は、計測装置２の測定に基づいて取得した情報を音声により出力する機能、又は計測装置２から取得したデータを記録部に記録する機能等を有してもよい。また、これらの機能は、表示装置５とは別の出力装置によって実現されてもよい。

【0035】

計測システム１を用いたリハビリテーションは、例えば、計測装置２の計測結果に基づく情報が表示装置５の表示部５２によって一定時間毎に又は常時更新される状態で、履物３を履いた被験者が手すり等を利用しながら歩行することで行われる。この場合、被験者は、表示装置５に表示された各足にかかる荷重等の情報を確認しながら、歩行することができる。また、被験者以外の人も、表示装置５を見ることで、被験者の各足にかかる荷重等の情報を被験者の歩行時に確認し、確認した情報又はこの情報に基づく指示等を歩行中の被験者に伝えることができる。したがって、被験者は、実際に歩行している時において各足に加わる荷重等を正確かつ容易に把握することができ、骨折等した足に対して過度の荷重が加わることを適切に抑制できる。また、本実施形態の計測システム１では、表示装置５として、携帯端末を用いる。このため、携帯端末の機能を実現するために有する通信部５０、制御部５１及び表示部５２を有効に利用して、計測装置２の計測により取得した情報を表示することができる。

【0036】

（２）態様
以上説明した実施形態から明らかなように、第１の態様の計測装置２は、履物３に設けられ、履物３を履いた被験者の足裏から加えられた荷重又は圧力を計測する計測部４を備える。

【0037】

第１の態様によれば、履物３を履いて歩行する被験者の足裏から計測部４に加えられた荷重又は圧力を測定できる。このため、被験者等は、実際に歩行している時において足に加わる荷重等を正確かつ容易に把握することができる。

【0038】

第２の態様の計測装置２は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様は、以下に示す構成を有する。計測部４が履物３の底部３０に設けられる。

【0039】

第３の態様の計測装置２は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様は、以下に示す構成を有する。履物３は、左足用履物３ａと、右足用履物３ｂとを有する。計測部４は、左足用履物３ａの底部３０に設けられた左足用計測部４ａと、右足用履物３ｂの底部３０に設けられた右足用計測部４ｂとを有する。

【0040】

この態様によれば、履物３を履いて歩行する被験者の各足の裏から計測部４に加えられた荷重又は圧力を測定できる。このため、被験者等は、実際に歩行している時において各足に加わる荷重等を正確かつ容易に把握することができる。

【0041】

第４の態様の計測システム１は、以下に示す構成を有する。計測システム１は、第１～第３のいずれか一つの態様の計測装置２と、計測部４の計測に基づいて取得した情報を表示する表示装置５とを備える。

【0042】

この態様によれば、被験者等は、表示装置５で表示された情報を確認することで、歩行時における被験者の各足に加わる荷重等を正確かつ容易に把握することができる。

【0043】

第５の態様の計測システム１は、第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様の表示装置５は、計測装置２と無線通信可能な携帯端末である。

【0044】

この態様によれば、被験者等は、携帯端末を利用して、歩行時における被験者の各足に加わる荷重等を正確かつ容易に把握することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 計測システム
２ 計測装置
３ 履物
３ａ 左足用履物
３ｂ 右足用履物
３０ 底部
４ 計測部
４ａ 左足用計測部
４ｂ 右足用計測部
５ 表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】