特開 2022-16122 荷重検出装置

(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】P2022016122

(43)【公開日】2022-01-21

(54)【発明の名称】荷重検出装置

(51)【国際特許分類】

   A43B 13/14 20060101AFI20220114BHJP

【ＦＩ】

A43B13/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020119419

(22)【出願日】2020-07-10

(71)【出願人】

【識別番号】597065329

【氏名又は名称】学校法人 龍谷大学

(71)【出願人】

【識別番号】300074101

【氏名又は名称】株式会社レイマック

(74)【代理人】

【識別番号】100121337

【弁理士】

【氏名又は名称】藤河 恒生

(72)【発明者】

【氏名】辻上 哲也

(72)【発明者】

【氏名】田中 守

(72)【発明者】

【氏名】山口 和也

(72)【発明者】

【氏名】小谷 正光

【テーマコード（参考）】

4F050

【Ｆターム（参考）】

4F050BA33

4F050DA29

4F050GA30

(57)【要約】

【課題】歩行時の履物の曲がりなどによって検出値が変化するのを抑止することができる荷重検出装置を提供する。
【解決手段】この荷重検出装置１は、履物の内底に対応する平面形状のシート状上部弾性体２と、シート状上部弾性体２の下側に設けられ、互いに細い隙間をあけて隣接された複数個のシート状上部硬質体３と、複数個のシート状上部硬質体３の少なくとも土踏まずの位置以外の全部の下側に設けられ、対応するシート状上部硬質体３よりも小さい平面形状の複数個の荷重センサー４と、複数個の荷重センサー４の下側に設けられ、対応するシート状上部硬質体３よりも小さい平面形状の複数個のシート状下部硬質体５と、複数個のシート状下部硬質体５の下側に設けられ、シート状上部弾性体２と略同一の平面形状のシート状下部弾性体６と、を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

履物の内底に対応する平面形状のシート状上部弾性体と、
該シート状上部弾性体の下側に設けられ、互いに細い隙間をあけて隣接された複数個のシート状上部硬質体と、
前記複数個のシート状上部硬質体の少なくとも土踏まずの位置以外の全部の下側に設けられ、対応する該シート状上部硬質体よりも小さい平面形状の複数個の荷重センサーと、
該複数個の荷重センサーの下側に設けられ、対応する前記シート状上部硬質体よりも小さい平面形状の複数個のシート状下部硬質体と、
該複数個のシート状下部硬質体の下側に設けられ、前記シート状上部弾性体と略同一の平面形状のシート状下部弾性体と、
を備えている荷重検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の荷重検出装置において、
前記土踏まずの位置の前記シート状上部硬質体の下側には、前記複数個の荷重センサーを制御する回路基板が設けられている荷重検出装置。

【請求項3】

請求項２に記載の荷重検出装置において、
前記土踏まずの位置の前記シート状上部硬質体の下側には、前記回路基板に電力を供給するバッテリーが設けられている荷重検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、履物の内底（中底）に設けられる荷重検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、下肢のリハビリテーションなどのための履物の内底に設けられ歩行時の荷重を検出する荷重検出装置が知られている。このような荷重検出装置においては、荷重に応じて誘電体の厚さが変化するコンデンサーを設けそのコンデンサーの静電容量の変化を電気的に検出する静電容量型のものが用いられることが少なくない。静電容量型の荷重検出装置は、比較的安価であり薄型化し易い。また、静電容量型の荷重検出装置の中には、足底の各部分に対応して複数個のコンデンサーを設けその各々のコンデンサーにかかる荷重（部分荷重）を検出できるものが知られている。部分荷重を検出することにより、歩行時の重心の位置の変化などが検出できる。

【0003】

例えば、特許文献１には、足底の各部分（後足部分、左側前足部、右側前足部）による部分荷重を検出する静電容量型の複数個の可変容量式圧力センサー（荷重検出装置）が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、多数の空隙または窪みを周期的に設けた第１のシート状弾性体と、それと同材質の平坦な第２のシート状弾性体とを誘電体とし、第１のシート状導電性弾性体と、該第１のシート状導電性弾性体との間で前記第１のシート状弾性体をサンドイッチ状に挟む複数個の第２のシート状導電性弾性体と、該複数個の第２のシート状導電性弾性体との間で前記第２のシート状弾性体をサンドイッチ状に挟む第２のシート状導電性弾性体とを電極として複数個のコンデンサーを形成してなり、履物の内底に設けられる荷重センサー部（荷重検出装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０２－５５０４５号公報

【特許文献2】国際公開ＷＯ２０１６／１５８４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、静電容量型の荷重検出装置は、垂直方向（厚さ方向）の荷重の他、歩行時の履物の曲がりなどで起こる荷重検出装置の曲がりによって静電容量が変化して検出値が変化することが起こり得る。その場合、足底の各部分に対応するコンデンサーの静電容量の変化は互いに異なり、従って検出値の変化は互いに異なるので、歩行時の重心の位置の変化などを検出する精度が下がり易くなる。

【0007】

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、歩行時の履物の曲がりなどによって検出値が変化するのを抑止することができる荷重検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の荷重検出装置は、履物の内底に対応する平面形状のシート状上部弾性体と、該シート状上部弾性体の下側に設けられ、互いに細い隙間をあけて隣接された複数個のシート状上部硬質体と、前記複数個のシート状上部硬質体の少なくとも土踏まずの位置以外の全部の下側に設けられ、対応する該シート状上部硬質体よりも小さい平面形状の複数個の荷重センサーと、該複数個の荷重センサーの下側に設けられ、対応する前記シート状上部硬質体よりも小さい平面形状の複数個のシート状下部硬質体と、該複数個のシート状下部硬質体の下側に設けられ、前記シート状上部弾性体と略同一の平面形状のシート状下部弾性体と、を備えている。

【0009】

請求項２に記載の荷重検出装置は、請求項１に記載の荷重検出装置において、前記土踏まずの位置の前記シート状上部硬質体の下側には、前記複数個の荷重センサーを制御する回路基板が設けられている。

【0010】

請求項３に記載の荷重検出装置は、請求項２に記載の荷重検出装置において、前記土踏まずの位置の前記シート状上部硬質体の下側には、前記回路基板に電力を供給するバッテリーが設けられている。

【発明の効果】

【0011】

本発明の荷重検出装置によれば、歩行時の履物の曲がりなどによって検出値が変化するのを抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る荷重検出装置を底面側から見た斜視図である。

【図2A】同上の荷重検出装置のシート状上部弾性体を底面側から見た斜視図である。

【図2B】同上の荷重検出装置の図２Ａで示したシート状上部弾性体に複数個のシート状上部硬質体を設けた形態を底面側から見た斜視図である。

【図2C】同上の荷重検出装置の図２Ｂで示したものの土踏まずの位置以外の全部に複数個の荷重センサーを設けた形態を底面側から見た斜視図である。

【図2D】同上の荷重検出装置の図２Ｃで示したものの土踏まずの位置に回路基板とバッテリーを設けた形態を底面側から見た斜視図である。

【図2E】同上の荷重検出装置の図２Ｄで示したものに複数個のシート状下部硬質体を設けた形態を底面側から見た斜視図である。

【図3】同上の荷重検出装置を示すものであって、（ａ）が底面図、（ｂ）がＡ－Ａで示す切断面で切断した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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検出装置１は、図１、図２Ａ～図２Ｅ、図３に示すように、シート状上部弾性体２、複数個のシート状上部硬質体３、複数個の荷重センサー４、複数個のシート状下部硬質体５、シート状下部弾性体６、を備えている。この荷重検出装置１は、履物の内底（中底）に設けられるものであり、具体的には、履物に固定されるか或いはインソールとして履物とは別に用意されて履物の内底上に置かれるものである。荷重検出装置１は、一般的には、履物の両方に設けられるが、図においては、左足用の片方を示している。

【0014】

シート状上部弾性体２は、図２Ａに示すように、履物の内底に対応する平面形状のものである。つまり、荷重検出装置１が取り付けられる履物の内底が大きければ大きく、小さければ小さいものである。シート状上部弾性体２は、荷重検出装置１の上方から荷重がかかるときに緩衝となるように、絶縁性のシリコーンゴムなどを用いることができる。

【0015】

複数個のシート状上部硬質体３は、図２Ｂに示すように、シート状上部弾性体２の下側に設けられる。複数個のシート状上部硬質体３は、通常は、シート状上部弾性体２に接着される。シート状上部硬質体３は、荷重検出装置１に曲げ力がかかったときに曲がらないような硬質のものであり、例えばアクリル樹脂などを用いることができる。ここで、曲げ力は、履物の曲がり動作などで生じるものである。

【0016】

複数個のシート状上部硬質体３は、互いに細い隙間（例えば、１ｍｍ～５ｍｍ）をあけて隣接されている。複数個のシート状上部硬質体３は、通常、その集合体の最外周がシート状上部弾性体２の外周よりも少し内側になっている。複数個のシート状上部硬質体３は、例えば、つま先の位置に２個、土踏まずを含む中央の位置に２個、踵の位置に１個、設けられるようにすることができる（図２Ｂ等参照）。複数個のシート状上部硬質体３は、アクリル樹脂などの平板を、複数個のシート状上部硬質体３の集合体の最外周に沿った曲線でカットし、更に、複数個のシート状上部硬質体３の互いの細い隙間の部分を直線状にカットして取り除くようにして製作することができる。

【0017】

複数個の荷重センサー４は、図２Ｃに示すように、複数個のシート状上部硬質体３の少なくとも土踏まずの位置以外の全部の下側に設けられる。複数個の荷重センサー４は、通常は、複数個のシート状上部硬質体３にそれぞれ接着される。荷重センサー４は、対応する該シート状上部硬質体３よりも小さい平面形状である。なお、土踏まずの位置では、荷重（部分荷重）がほぼかからないので、荷重の検出は通常必要ないが、荷重センサー４を設けることは可能である。但し、後述するような回路基板７やバッテリー８などが設けられる場合には、荷重センサー４が配置可能なスペースは小さい。

【0018】

荷重センサー４は、様々なものが適用可能であるが、例えば、背景技術の欄で述べた静電容量型のものなどが適用可能である。

【0019】

土踏まずの位置のシート状上部硬質体３の下側には、図２Ｄに示すように、回路基板７及びバッテリー８を設けられるようにすることができる。回路基板７及びバッテリー８は、通常は、シート状上部硬質体３に接着される。回路基板７は、複数個の荷重センサー４を制御するものである。回路基板７は、例えば、複数個の荷重センサー４に必要な電圧を印加し、それらからの電流又は電圧を入力して処理し検出値として外部に出力する。この外部への出力は、無線で、又は、ケーブルを接続して有線で、行うことが可能である。バッテリー８は、回路基板７に電力を供給するものである。

【0020】

なお、バッテリー８を省略し外部からケーブルを介して電力を供給することも可能である。また、回路基板７を省略し外部からケーブルを介して複数個の荷重センサー４を制御することも可能である。

【0021】

複数個のシート状下部硬質体５は、図２Ｅに示すように、複数個の荷重センサー４の下側に設けられる。複数個のシート状下部硬質体５は、通常は、複数個の荷重センサー４にそれぞれ接着される。シート状下部硬質体５は、荷重検出装置１に曲げ力がかかったときに曲がらないような硬質のものであり、例えばアクリル樹脂などを用いることができる。

【0022】

シート状下部硬質体５は、対応するシート状上部硬質体３よりも小さい平面形状である。また、シート状下部硬質体５は、対応する荷重センサー４と略等しい大きさか或いはそれよりも少し大きい。

【0023】

シート状下部弾性体６は、図１に示すように、図２Ｅで示した複数個のシート状下部硬質体５（及び、回路基板７及びバッテリー８）の下側に設けられる。シート状下部弾性体６は、通常は、複数個のシート状下部硬質体５（及び、回路基板７及びバッテリー８）に接着される。シート状下部弾性体６は、シート状上部弾性体２と略同一の平面形状である。シート状下部弾性体６は、荷重検出装置１の下方から力がかかるときに緩衝となるように、絶縁性のシリコーンゴムなどを用いることができる。

【0024】

以上説明した構成の荷重検出装置１は、複数個の荷重センサー４を複数個のシート状上部硬質体３と複数個のシート状下部硬質体５でそれぞれ挟んでいるので、荷重センサー４が曲がらず、また、荷重センサー４の上面全体及び下面全体に力がかかり、従って、履物の曲げによって検出値が変化するのを抑止することができる。また、荷重センサー４及びシート状下部硬質体５は、シート状上部硬質体３よりも小さいので、歩行時における履物の底部のしなりを不自然に妨げることのないようにできる。また、シート状下部硬質体５は、シート状下部弾性体６を厚くしても、それに荷重センサー４が沈み込んで荷重が垂直方向（厚さ方向）以外に分散されて検出値が変化するのを抑止することができる。

【0025】

以上、本発明の実施形態に係る荷重検出装置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。

【符号の説明】

【0026】

１ 荷重検出装置
２ シート状上部弾性体
３ シート状上部硬質体
４ 荷重センサー
５ シート状下部硬質体
６ シート状下部弾性体
７ 回路基板
８ バッテリー

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】