特許 7288258 把持力計測装置及び把持力計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-30

(45)【発行日】2023-06-07

(54)【発明の名称】把持力計測装置及び把持力計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20230531BHJP

   G01L 5/18 20060101ALI20230531BHJP

   A61B 5/22 20060101ALI20230531BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20230531BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 101Z

G01L5/18

G01L5/00 Z

A61B5/22 220

A61B5/11 230

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019177215

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021056033

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000242231

【氏名又は名称】北川工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304023994

【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】趙 ▲露▼

(72)【発明者】

【氏名】近藤 康雄

(72)【発明者】

【氏名】山田 一輝

(72)【発明者】

【氏名】寺田 英嗣

(72)【発明者】

【氏名】牧野 浩二

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１８５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５２３３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２７４０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／１８

Ａ６１Ｂ ５／２２

Ａ６１Ｂ ５／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、第１被押圧部と、複数の第２被押圧部と、第１検出部と、複数の第２検出部と、を備え、
前記本体部は、当該本体部を被験者が片手で握れる形状に構成され、
前記第１被押圧部は、前記本体部を被験者が片手で握った際に第１指で前記第１被押圧部を押圧可能な位置に配置され、
前記複数の第２被押圧部は、前記本体部を被験者が片手で握った際に前記第１指以外の指で前記第２被押圧部を押圧可能な位置に配置され、
前記第１検出部は、前記第１被押圧部が押圧された際に、前記第１被押圧部に作用する力の大きさとの対応関係が既知の第１出力値を出力するように構成され、
前記複数の第２検出部は、前記複数の第２被押圧部に一対一で対応するように設けられていて、前記複数の第２被押圧部が押圧された際に、前記複数の第２被押圧部に作用する力の比率を算出可能な複数の第２出力値を出力するように構成されており、
前記第１検出部は、ロードセルによって構成され、
前記第２検出部は、前記ロードセルよりも小型の感圧センサーによって構成されている、
把持力計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の把持力計測装置であって、
前記第１被押圧部及び前記ロードセルを備える第１モジュールと、
それぞれが前記第２被押圧部及び前記感圧センサーを備える複数の第２モジュールと、
を備え、
前記第１モジュール及び前記複数の第２モジュールのうちの少なくとも１つは、前記本体部に対する相対位置を変更して、その変更後の位置で前記本体部に対する相対位置を固定可能に構成されている、
把持力計測装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の把持力計測装置と、
データ処理装置と、
を備え、
前記データ処理装置は、
前記第１出力値及び前記複数の第２出力値に基づいて、前記第１被押圧部及び前記複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを算出する処理部、
を備える、
把持力計測システム。

【請求項4】

請求項３に記載の把持力計測システムであって、
前記処理部は、
前記第１検出部から出力される前記第１出力値に基づいて、前記第１被押圧部に作用する力の大きさを特定する第１特定処理と、
前記第１被押圧部の押圧が開始されてから所定時間が経過した時点で前記第１検出部から出力される前記第１出力値に応じて、前記複数の第２検出部から出力される前記複数の第２出力値の比率を補正して補正済み比率を求める補正処理と、
前記第１特定処理によって特定された前記第１被押圧部に作用する力の大きさと、前記補正処理によって求められた前記補正済み比率とに基づいて、前記複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを特定する第２特定処理と、
を実行するように構成されている、
把持力計測システム。

【請求項5】

把持力計測装置と、
データ処理装置と、
を備え、
前記把持力計測装置は、
本体部と、第１被押圧部と、複数の第２被押圧部と、第１検出部と、複数の第２検出部と、を備え、
前記本体部は、当該本体部を被験者が片手で握れる形状に構成され、
前記第１被押圧部は、前記本体部を被験者が片手で握った際に第１指で前記第１被押圧部を押圧可能な位置に配置され、
前記複数の第２被押圧部は、前記本体部を被験者が片手で握った際に前記第１指以外の指で前記第２被押圧部を押圧可能な位置に配置され、
前記第１検出部は、前記第１被押圧部が押圧された際に、前記第１被押圧部に作用する力の大きさとの対応関係が既知の第１出力値を出力するように構成され、
前記複数の第２検出部は、前記複数の第２被押圧部に一対一で対応するように設けられていて、前記複数の第２被押圧部が押圧された際に、前記複数の第２被押圧部に作用する力の比率を算出可能な複数の第２出力値を出力するように構成されており、
前記データ処理装置は、
前記第１出力値及び前記複数の第２出力値に基づいて、前記第１被押圧部及び前記複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを算出する処理部、
を備え、
前記処理部は、
前記第１検出部から出力される前記第１出力値に基づいて、前記第１被押圧部に作用する力の大きさを特定する第１特定処理と、
前記第１被押圧部の押圧が開始されてから所定時間が経過した時点で前記第１検出部から出力される前記第１出力値に応じて、前記複数の第２検出部から出力される前記複数の第２出力値の比率を補正して補正済み比率を求める補正処理と、
前記第１特定処理によって特定された前記第１被押圧部に作用する力の大きさと、前記補正処理によって求められた前記補正済み比率とに基づいて、前記複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを特定する第２特定処理と、
を実行するように構成されている、
把持力計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、把持力計測装置及び把持力計測システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、指の巧緻性や物体の操作能力を評価することのできる装置として、手によって加えられた多方向の力を測定する装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００５－５０３２２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に開示された装置では、いずれの指の力が他の指と比較して弱いか、といった手の力の詳細な情報を取得することが難しかった。
本開示の一局面は、指の力に関する詳細な情報を取得可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一局面における把持力計測装置は、本体部と、第１被押圧部と、複数の第２被押圧部と、第１検出部と、複数の第２検出部と、を備える。本体部は、当該本体部を被験者が片手で握れる形状に構成される。第１被押圧部は、本体部を被験者が片手で握った際に第１指で第１被押圧部を押圧可能な位置に配置される。複数の第２被押圧部は、本体部を被験者が片手で握った際に第１指以外の指で第２被押圧部を押圧可能な位置に配置される。第１検出部は、第１被押圧部が押圧された際に、第１被押圧部に作用する力の大きさとの対応関係が既知の第１出力値を出力するように構成される。複数の第２検出部は、複数の第２被押圧部に一対一で対応するように設けられていて、複数の第２被押圧部が押圧された際に、複数の第２被押圧部に作用する力の比率を算出可能な複数の第２出力値を出力するように構成されている。

【0006】

このように構成された把持力計測装置によれば、本体部を被験者が片手で握った際に、第１指から第１被押圧部に作用した力の大きさとの対応関係が既知の第１出力値が第１検出部から出力される。また、第１指以外の指から複数の第２被押圧部に作用する力の比率を算出可能な複数の第２出力値が第２検出部から出力される。なお、複数の第２被押圧部としては、２以上４以下の第２被押圧部が設けられていればよい。第１指以外の指は、第２指から第５指までの中から選ばれる、複数の第２被押圧部と同数の指であればよい。

【0007】

第１被押圧部及び複数の第２被押圧部を第１指と第１指以外の指との間に挟んで力を加えた場合、第１指以外の指から複数の第２被押圧部それぞれに作用した力の総和は、第１被押圧部に作用した力に一致する。したがって、第１出力値に基づいて第１被押圧面に作用する力の大きさを求め、複数の第２出力値に基づいて複数の第２被押圧部に作用した力の比率を求めれば、それらの値に基づいて複数の第２被押圧部それぞれに作用した力の大きさを算出することができる。

【0008】

このような手法で複数の第２被押圧部それぞれに作用した力の大きさを算出できれば、複数の第２検出部は、複数の第２被押圧部それぞれに作用した力の大きさを検出できなくても、複数の第２被押圧部に作用した力の比率を検出可能に構成されていれば足りる。したがって、第２検出部については、第１検出部よりも簡素な構成にすることが可能となり、第２検出部が第１検出部と同等に構成されている場合に比べ、把持力計測装置の低廉化を図ることができる。また、第２検出部については、第１検出部よりも容易に小型化でき、延いては把持力計測装置の小型化を図ることができる。

【0009】

なお、例えば、第１検出部は、ロードセルによって構成されてもよい。第２検出部は、ロードセルよりも小型の感圧センサーによって構成されていてもよい。
また、例えば、把持力計測装置は、第１モジュールと、複数の第２モジュールと、を備えてもよい。第１モジュールは、第１被押圧部及びロードセルを備える。第２モジュールは、それぞれが第２被押圧部及び感圧センサーを備える。第１モジュール及び複数の第２モジュールのうちの少なくとも１つは、本体部に対する相対位置を変更して、その変更後の位置で本体部に対する相対位置を固定可能に構成されていてもよい。

【0010】

本開示の別の一局面における把持力計測システムは、上述した把持力計測装置と、データ処理装置と、を備える。データ処理装置は、第１出力値及び複数の第２出力値に基づいて、第１被押圧部及び複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを算出する処理部、を備える。

【0011】

このように構成された把持力計測システムによれば、第１出力値及び複数の第２出力値に基づいて、第１被押圧部及び複数の第２被押圧部それぞれに作用した力の大きさを算出することができる。

【0012】

なお、例えば、処理部は、第１特定処理と、補正処理と、第２特定処理と、を実行するように構成されていてもよい。第１特定処理は、第１検出部から出力される第１出力値に基づいて、第１被押圧部に作用する力の大きさを特定する。補正処理は、第１被押圧部の押圧が開始されてから所定時間が経過した時点で第１検出部から出力される第１出力値に応じて、複数の第２検出部から出力される複数の第２出力値の比率を補正して補正済み比率を求める。第２特定処理は、第１特定処理によって特定された第１被押圧部に作用する力の大きさと、補正処理によって求められた補正済み比率とに基づいて、複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを特定する。

【0013】

このように構成された把持力計測システムによれば、第１被押圧部及び複数の第２被押圧部に対する押圧速度に応じて第２検出部の感圧特性にばらつきが生じる場合でも、そのばらつきを補正して、複数の第２被押圧部に作用する力の比率を適切に補正することができる。

【0014】

より詳しくは、第１被押圧部に対する押圧速度が速くなるほど、第１検出部から出力される第１出力値が迅速に増大する。そのため、第１被押圧部に対する押圧に伴って第１出力値が増大することになる期間（以下、出力値増大期間と称する。）を想定し、押圧開始から出力値増大期間の途中に至るまでの時間を上記所定時間として選定すれば、第１被押圧部の押圧が開始されてから所定時間が経過した時点で第１検出部から出力される第１出力値により、上記押圧速度がどの程度なのかを把握することができる。

【0015】

押圧速度がどの程度になると第２検出部の感圧特性がどのような特性になるのかは、事前に複数通りの押圧速度について第２検出部の感圧特性をサンプリングし、対応表や近似式を求めておくことができる。したがって、実際に押圧力を検出する際には、第１被押圧部の押圧が開始されてから所定時間が経過した時点で第１検出部から出力される第１出力値に基づき、その第１出力値に対応する１つの対応表又は近似式を、上記複数通りの押圧速度に対応する対応表又は近似式の中から選択することができる。選択した１つの対応表又は近似式に基づいて複数の第２出力値の比率を求めれば、押圧速度に起因する第２検出部の感圧特性のばらつきを補正して、複数の第２出力値の比率を適切に求めることができる。よって、上述のような押圧速度に起因するばらつきがある第２検出部を採用している場合には、上記構成を採用してもよい。

【0016】

以上のような構成の他には、例えば、第２モジュールは、本体部から取り外し可能に構成されていてもよい。
また、把持力計測装置は、第１検出部から出力される第１出力値と、複数の第２検出部から出力される複数の第２出力値とが含まれる計測データを、データ処理装置へと送信するように構成される送信部、を備えてもよい。データ処理装置は、把持力計測装置から送信される計測データを受信する受信部、を備えてもよい。処理部は、受信部において受信した計測データに含まれる第１出力値及び複数の第２出力値に基づいて、第１被押圧部及び複数の第２被押圧部それぞれに作用する力の大きさを算出するように構成されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は把持力計測システムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２Ａは第２被押圧部側から見た把持力計測装置の斜視図である。図２Ｂは第１被押圧部側から見た把持力計測装置の斜視図である。

【図3】図３Ａは把持力計測装置の正面図である。図３Ｂは図３Ａ中にＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線で示した切断箇所の断面図である。図３Ｃは図３Ａ中にＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線で示した切断箇所の断面図である。

【図4】図４Ａは第２モジュールを分解して示す斜視図である。図４Ｂは第２モジュールを分解して示す正面図である。

【図5】図５Ａは第２被押圧部側から見た支持体等の斜視図である。図２Ｂは第１被押圧部側から見た支持体等の斜視図である。

【図6】図６は把持力計測装置において実行される計測処理のフローチャートである。

【図7】図７Ａはデータ処理装置において実行されるデータ受信圧力換算処理のフローチャートである。図７Ｂはデータ処理装置において実行される圧力値への換算処理のフローチャートである。

【図8】図８は４つの感圧センサー１２にかかる荷重の算出例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、上述の把持力計測装置及び把持力計測システムについて、例示的な実施形態を挙げて説明する。
［把持力計測システム及び把持力計測装置の構成］
図１に示すように、把持力計測システム１は、把持力計測装置２と、データ処理装置３とを備える。把持力計測装置２は、制御・通信モジュール１０と、ロードセル１１（本開示でいう第１検出部の一例に相当。）と、４つの感圧センサー１２（本開示でいう第２検出部の一例に相当。）と、アンプモジュール１３と、表示部１４と、電池１５とを備える。制御・通信モジュール１０は、制御部２０と、第１取得部２１と、第２取得部２２と、通信部２３と、電源部２４とを備える。制御部２０は、ＣＰＵ２０１と、メモリ２０２とを備える。データ処理装置３は、パーソナルコンピュータ３１（以下、ＰＣ３１と略称する。）と、ディスプレイ３２と、受信モジュール３３とを備える。

【0019】

把持力計測装置２は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａに示すように、本体部５０と、第１モジュール５１と、４つの第２モジュール５２と、スイッチ５３とを備える。また、把持力計測装置２は、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、支持体５５を備える。

【0020】

本体部５０は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａに示すように、筒状体５０１と、底板５０２と、天板５０３と、第１蓋部５０５と、第２蓋部５０６とを備える。第１モジュール５１は、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、第１被押圧部５１１と、上述のロードセル１１とを備える。第２モジュール５２は、第２被押圧部５２１を備える。第２モジュール５２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、加圧部５２２と、上述の感圧センサー１２と、第１分割ケース５２４と、第２分割ケース５２５とを備える。

【0021】

本体部５０は、本実施形態の場合、直径約６０ｍｍ、高さ約１２０ｍｍに形成されている。これにより、本体部５０は、本体部５０を被験者が片手で握れる形状に構成されている。第１被押圧部５１１が押圧された際、第１被押圧部５１１に作用する力の大きさは、ロードセル１１で検出可能に構成されている。第１被押圧部５１１は、図２Ｂに示すように、本体部５０を被験者が片手で握った際に第１指で第１被押圧部５１１を押圧可能な位置に配置されている。

【0022】

４つの第２被押圧部５２１が押圧された際、４つの第２被押圧部５２１に作用する力の比は、感圧センサー１２で検出可能に構成されている。４つの第２被押圧部５２１は、図２Ａに示すように、本体部５０を被験者が片手で握った際に第２指から第５指までの４つの指で第２被押圧部５２１を押圧可能な位置に配置されている。４つの感圧センサー１２は、４つの第２被押圧部５２１に一対一で対応するように設けられている。

【0023】

感圧センサー１２は、加圧されると電極間の抵抗値が低下する抵抗型の感圧センサー１２である。第２被押圧部５２１と加圧部５２２は、第１ケース部品の開口に通された状態で互いに接続されて一体化される。加圧部５２２は、感圧センサー１２に対向する面が球面の一部に相当する凸面とされている。被験者が第２被押圧部５２１を押圧した際、感圧センサー１２は、加圧部５２２の凸面で押圧される。これにより、第２被押圧部５２１が押圧された際に第２被押圧部５２１及び加圧部５２２が多少傾いたとしても、加圧部５２２が球面の一部で感圧センサー１２に接触する状態を維持することができる。

【0024】

第１モジュール５１は、図５Ｂに示すように、支持体５５に沿って図中に示すＺ１方向及びＺ２方向へスライド可能に構成されている。これにより、本体部５０を被験者が片手で握った際にちょうど第１指が当たる位置に第１被押圧部５１１が配置されるように、第１モジュール５１の位置を最適化することができる。支持体５５には、Ｚ１方向及びＺ２方向に沿って延びる溝５５１（図５Ｂ参照。）が形成され、その溝５５１の内側に第１モジュール５１が嵌まり込んでいる。第１蓋部５０５には、Ｚ１方向及びＺ２方向に沿って延びるスリット５０７（図２Ｂ参照。）が形成されている。第１蓋部５０５は、本体部５０の内部において第１モジュール５１の一部に接触することにより、第１モジュール５１が支持体５５から離間する方向へ移動するのを規制している。これにより、第１モジュール５１は、溝５５１及びスリット５０７に沿って図中に示すＺ１方向及びＺ２方向へスライド可能、かつＺ１方向及びＺ２方向以外の方向へは移動不能な状態で保持されている。

【0025】

第１モジュール５１と支持体５５及び第１蓋部５０５との間には、第１モジュール５１のスライドを抑制する摩擦力が作用するように構成され、その摩擦力を上回る力が加えられた場合に第１モジュール５１がＺ１方向又はＺ２方向へスライドするように構成されている。すなわち、上記摩擦力を上回る力を加えれば、第１モジュール５１の本体部５０に対する相対位置を変更することができる。また、第１モジュール５１の本体部５０に対する相対位置を変更した後は、上記摩擦力を上回る力が加えられない限り、変更後の位置で本体部５０に対する相対位置を固定することができる。

【0026】

第２モジュール５２は、図５Ａに示すように、支持体５５に沿って図中に示すＺ１方向及びＺ２方向へスライド可能に構成されている。これにより、本体部５０を被験者が片手で握った際にちょうど第２指から第５指までの各指が当たる位置に４つの第２被押圧部５２１が配置されるように、第２モジュール５２の位置を最適化することができる。支持体５５には、Ｚ１方向及びＺ２方向に沿って延びる溝５５２（図５Ａ参照。）が形成され、その溝５５２の内側に第２モジュール５２が嵌まり込んでいる。第２蓋部５０６には、Ｚ１方向及びＺ２方向に沿って延びるスリット５０８（図３Ａ参照。）が形成されている。第２蓋部５０６は、本体部５０の内部において第２モジュール５２の一部に接触することにより、第２モジュール５２が支持体５５から離間する方向へ移動するのを規制している。これにより、第２モジュール５２は、溝５５２及びスリット５０８に沿って図中に示すＺ１方向及びＺ２方向へスライド可能、かつＺ１方向及びＺ２方向以外の方向へは移動不能な状態で保持されている。

【0027】

第２モジュール５２と支持体５５及び第１蓋部５０５との間には、第２モジュール５２のスライドを抑制する摩擦力が作用するように構成され、その摩擦力を上回る力が加えられた場合に第２モジュール５２がＺ１方向又はＺ２方向へスライドするように構成されている。すなわち、上記摩擦力を上回る力を加えれば、第２モジュール５２の本体部５０に対する相対位置を変更することができる。また、第２モジュール５２の本体部５０に対する相対位置を変更した後は、上記摩擦力を上回る力が加えられない限り、変更後の位置で本体部５０に対する相対位置を固定することができる。

【0028】

支持体５５は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ねじ５６で底板５０２及び天板５０３に固定されている。第１蓋部５０５及び第２蓋部５０６は、筒状体５０１に対して着脱可能に構成されている。第２蓋部５０６を筒状体５０１から取り外せば、第２モジュール５２を本体部５０から取り外すことができる。したがって、感圧センサー１２に問題が生じたような場合には、第２モジュール５２を本体部５０から取り外して、容易に感圧センサー１２を交換することができる。

【0029】

ロードセル１１からの出力信号は、図１に示すように、アンプモジュール１３で増幅されて、第１取得部２１経由で制御部２０へ入力される。感圧センサー１２からの出力信号は、第２取得部２２経由で制御部２０へ入力される。第２取得部２２には分圧回路が含まれ、感圧センサー１２の抵抗値が低くなると、制御部２０への出力電圧が大きくなるよう構成されている。制御部２０は、ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換する。本実施形態の場合、ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２からは、上記アナログ信号として０～３．３Ｖの電圧が出力される。また、本実施形態の場合、制御部２０は、上記０～３．３Ｖの電圧値を０～１０２３のデジタルデータに変換する。制御部２０は、通信部２３を介して上記デジタルデータをデータ処理装置３へ無線伝送する。把持力計測装置２からは、ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２それぞれに対応する５つのデジタルデータが、約０．１秒ごとに繰り返し送信される。なお、以下の説明では、ロードセル１１に対応する出力値を第１出力値とも称する。また、４つの感圧センサー１２それぞれに対応する出力値を第２出力値とも称する。

【0030】

データ処理装置３では、受信モジュール３３を介して把持力計測装置２から伝送されてくる情報（すなわち、１つの第１出力値と４つの第２出力値。）を受信し、ＰＣ３１においてデータ処理を実行する。データ処理の結果は例えばディスプレイ３２に表示されればよい。あるいは、データ処理の結果は印刷又はファイルに出力されてもよい。

【0031】

［把持力計測装置２において実行される処理］
次に、把持力計測装置２において実行される処理について、図６に基づいて説明する。この処理は、把持力計測装置２のスイッチ５３がオンにされたことを契機として実行される処理である。また、この処理は、把持力計測装置２において、約０．１秒ごとに繰り返し実行される。この処理を開始すると、把持力計測装置２では、第１被押圧部５１１に加えられた力の大きさをロードセル１１によって検出する（Ｓ１０１）。また、Ｓ１０１と並行して、第２被押圧部５２１に加えられた力を感圧センサー１２によって検出する（Ｓ１０３）。ロードセル１１からの出力信号は、アンプモジュール１３で増幅する（Ｓ１０５）。アンプモジュール１３で増幅されたロードセル１１からの出力信号と感圧センサー１２からの出力信号はＡ／Ｄ変換されて（Ｓ１０７）、そのデータ（すなわち、１つの第１出力値と４つの第２出力値。）がメモリ２０２内に確保されたバッファに保存される。

【0032】

続いて、把持力計測装置２は、データ処理装置３に対してデータ送信要求を送信し（Ｓ１１１）、受信側の準備が完了したか否かを判断する（Ｓ１１３）。Ｓ１１３ではデータ処理装置３からの応答を待ち、所定時間待っても応答がない場合は（Ｓ１１３：ＮＯ）、Ｓ１１１へ戻る。これにより、データ処理装置３からの応答がない場合は、Ｓ１１１－Ｓ１３を繰り返し実行する。一方、Ｓ１１３においてデータ処理装置３からの応答があった場合は（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、バッファに保存されたデータを送信可能なサイズに分割して（Ｓ１１５）、分割したデータを送信して（Ｓ１１７）、計測を終了する。

【0033】

［データ処理装置３において実行される処理］
次に、データ処理装置３において実行される処理について、図７Ａ及び図７Ｂに基づいて説明する。この処理は、利用者がＰＣ３１において所定のアプリケーションを起動して、所定の操作を実行すると開始される処理である。この処理を開始すると、データ処理装置３は、図７Ａに示すように、受信の準備をして（Ｓ２０１）、把持力計測装置２からのデータ送信要求を受信したか否かを判断する（Ｓ２０３）。

【0034】

Ｓ２０３では把持力計測装置２からの要求を待ち、所定時間待っても要求がない場合は（Ｓ２０３：ＮＯ）、Ｓ２０１へ戻る。これにより、把持力計測装置２からの要求がない場合は、Ｓ２０１－Ｓ２０３を繰り返し実行する。一方、Ｓ２０５においてデータ処理装置３からのデータ送信要求があった場合は（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、データを受信して（Ｓ２０５）、分割されたデータを合成する（Ｓ２０７）。

【0035】

続いて、データ処理装置３は、受信したデータに対する圧力値への換算処理を実行する（Ｓ２０９）。Ｓ２０９は、詳しくは図７Ｂに示すような処理となる。この処理を開始すると、データ処理装置３は、ロードセル１１での押圧開始から１秒後の第１出力値を取得する（Ｓ２１１）。より詳しく説明すると、把持力計測装置２は、ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２からの出力信号をデジタルデータ化して、約０．１秒ごとにデータ処理装置３へと送信している。ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２に荷重が作用していない場合、１つの第１出力値と４つの第２出力値は全て０となっている。一方、ロードセル１１及び４つの感圧センサー１２に荷重が作用した場合、１つの第１出力値と４つの第２出力値は０以外の値を示す。したがって、Ｓ２１１では、第１出力値が０から０以外の値に切り替わった時点を押圧開始に相当する時点と想定し、その押圧開始時点から１秒後の時点における第１出力値を取得する。

【0036】

続いて、データ処理装置３は、ロードセル１１の第１出力値を荷重（以下、ロードセル荷重とも称する。）に変換する（Ｓ２１３）。ロードセル１１の場合は、ロードセル１１の検出値と荷重の大きさとが精度よく比例する関係にあり、その関係があらかじめ特定されている。そのため、ロードセル１１の検出値を荷重に換算することができる。図８に示す例の場合、ロードセル１１の検出値が０．９Ｖであれば、このロードセル１１の特性に基づき、ロードセル１１に作用した荷重が３３．２Ｎであることを特定できる。

【0037】

続いて、データ処理装置３は、感圧センサー１２の第２出力値の比率を感圧センサー１２の荷重（以下、感圧センサー荷重とも称する。）の比率に換算する（Ｓ２１５）。Ｓ２１５では、まずＳ２１１において取得したロードセル１１での押圧開始から１秒後の第１出力値に基づいて、変換表又は変換式を選択する。変換表は、把持力計測装置２において、４つの感圧センサー１２にかかる荷重を０から測定上限まで変化させた際に、４つの感圧センサー１２からどのような出力値が出力されるのかを事前に測定し、それら荷重と出力値との関係を記憶させた配列データ（ルックアップテーブル）である。変換式は、変換表の場合と同様な荷重と出力値を事前に測定し、それら荷重と出力値との関係から最小二乗法等の手法で求められた近似式である。これら変換表又は変換式は、いずれか一方を用いればよい。

【0038】

ただし、本実施形態の場合、感圧センサー１２にかかる荷重の大きさが同じであっても、素早く荷重がかけられた場合とゆっくりと荷重がかけられた場合とで、感圧センサー１２の出力特性が変わる。そのため、上記変換表又は変換式としては、押圧速度を複数通りに変えて感圧センサー１２の出力特性を実測し、その複数通りの押圧速度に対応する複数の変換表又は変換式があらかじめ用意されている。

【0039】

Ｓ２１１において取得した第１出力値（すなわち、ロードセル１１での押圧開始から１秒後の出力値。）は、押圧速度が速い場合ほど大きくなる。そこで、Ｓ２１５では、Ｓ２１１において取得した第１出力値に対応する変換表又は変換式を、上記複数の変換表又は変換式の中から選択する。これにより、押圧速度に対応する変換表又は変換式が選択されることになる。Ｓ２１５では、選択した変換表又は変換式を利用して、４つの第２出力値（電圧値。本実施形態の場合、厳密には電圧値に対応するデジタルデータ。）の比率を、感圧センサー荷重の比率に変換する。

【0040】

図８に示す例の場合、ロードセル１１での押圧開始から１秒後の第１出力値は０．３Ｖとなっている。そのため、Ｓ２１５では、第１出力値０．３Ｖに対応する変換表又は変換式が選択され、これにより、ロードセル１１での押圧開始から１秒後の第１出力値が０．３Ｖとなるような押圧速度に対応する変換表又は変換式が選択される。その変換表又は変換式を利用して、例えば、４つの第２出力値の比率１．５Ｖ：１．０Ｖ：０．７Ｖ：０．５Ｖが、感圧センサー荷重の比率１７．６４ｘ：８．８９ｘ：７．７１ｘ：４．７７ｘに変換される。

【0041】

続いて、データ処理装置３は、ロードセル荷重と感圧センサー荷重の比率から荷重係数ｘを算出する（Ｓ２１７）。図８に示す例の場合、４つの感圧センサー荷重の比率は、上述の通り、１７．６４：８．８９：７．７１：４．７７となる。また、４つの感圧センサー荷重の総和１７．６４ｘ＋８．８９ｘ＋７．７１ｘ＋４．７７ｘは、ロードセンサ荷重３３．２Ｎに一致する。したがって、１７．６４ｘ＋８．８９ｘ＋７．７１ｘ＋４．７７ｘ＝３３．２という数式が成り立つ。この数式をｘについて解くとｘ＝０．８５となる。すなわち、本実施形態の場合、荷重係数ｘ＝０．８５となる。

【0042】

続いて、データ処理装置３は、ロードセンサ荷重と荷重係数ｘから各感圧センサーにかかる荷重を算出する（Ｓ２１９）。図８に示す例の場合、４つの感圧センサー１２にかかる荷重は、１７．６４×０．８５≒１５Ｎ、８．８９×０．８５≒７．６Ｎ、７．７１×０．８５≒６．５Ｎ、４．７７×０．８５≒４．１Ｎとなる。これにより、４つの感圧センサー１２にかかった荷重を求めることができる。なお、Ｓ２１７を終えたら図７Ａ及び図７Ｂに示す処理を終了する。

【0043】

［効果］
以上説明した通り、把持力計測装置２によれば、本体部５０を被験者が片手で握った際に、第１指から第１被押圧部５１１に作用した力の大きさをロードセル１１で検出することができる。また、第１指以外の指から複数の第２被押圧部５２１に作用する力の比率を感圧センサー１２で検出することができる。

【0044】

第１被押圧部５１１及び複数の第２被押圧部５２１を第１指と第１指以外の指との間に挟んで力を加えた場合、第１指以外の指から複数の第２被押圧部５２１それぞれに作用した力の総和は、第１被押圧部５１１に作用した力に一致する。したがって、第１被押圧面に作用する力と複数の第２被押圧部５２１に作用した力の比率とを検出すれば、これらの検出結果に基づいて、複数の第２被押圧部５２１それぞれに作用した力の大きさを算出することができる。

【0045】

このような手法で複数の第２被押圧部５２１それぞれに作用した力の大きさを算出しているので、複数の感圧センサー１２は、複数の第２被押圧部５２１それぞれに作用した力の大きさを検出できなくても、複数の第２被押圧部５２１に作用した力の比率を検出可能に構成されていれば足りる。したがって、感圧センサー１２については、ロードセル１１よりも簡素な構成にすることが可能となり、感圧センサー１２がロードセル１１と同等に構成されている場合に比べ、把持力計測装置２の低廉化を図ることができる。また、感圧センサー１２については、ロードセル１１よりも容易に小型化でき、延いては把持力計測装置２の小型化を図ることができる。

【0046】

［他の実施形態］
以上、本開示について、例示的な実施形態を挙げて説明したが、上述の実施形態は本開示の一態様として例示されるものにすぎない。すなわち、本開示は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な形態で実施することができる。

【0047】

例えば、上記実施形態では、Ｓ１１５及びＳ１１７によってデータを分割して送信し、Ｓ２０５及びＳ２０７によって分割されたデータを合成するように構成されていたが、データ量が少ない場合、又は大容量データの送受信が可能な場合には、データを分割しないまま送受信を実施してもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、把持力計測装置２とデータ処理装置３とは、別体の装置として構成されていたが、データ処理装置３を小型化することができる場合には、データ処理装置３を把持力計測装置２に組み込んでもよい。すなわち、本開示の把持力計測システムが、単一の筐体内に組み込まれた構造となっていてもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、把持力計測装置２とデータ処理装置３とは、無線通信をするように構成されていたが、有線通信をするように構成されてもよい。特に、上述のようにデータ処理装置３を把持力計測装置２に組み込む場合には、把持力計測装置２とデータ処理装置３が有線通信をするように構成されていれば十分である。

【0050】

また、上記実施形態では、ＰＣ３１を利用してデータ処理装置３が構成されていたが、ＰＣ３１と同程度の処理能力がある機器であれば、ＰＣ３１以外の機器（例えば、スマートフォンなど。）を利用してデータ処理装置３を構成してもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、４つの第２被押圧部５２１及び４つの感圧センサー１２を設けることにより、第２指から第５指までに対応した計測ができるように構成されていたが、これに限定されない。例えば、第２指から第３指までに対応した計測ができれば足りる場合は、２つの第２被押圧部５２１及び２つの感圧センサー１２が設けられているだけでもよい。また、例えば、第２指から第４指までに対応した計測ができれば足りる場合は、３つの第２被押圧部５２１及び３つの感圧センサー１２が設けられているだけでもよい。これらの場合であっても、上記実施形態と同様の手法で、２つ又は３つの第２被押圧部５２１に作用した荷重を算出することができる。

【0052】

また、上記実施形態では、第１モジュール５１及び４つの第２モジュール５２の全てがスライド可能に構成されていたが、第１モジュール５１及び４つの第２モジュール５２のうちの幾つかがスライド不能に構成されていてもよいし、第１モジュール５１及び４つの第２モジュール５２の全てがスライド不能に構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１…把持力計測システム、２…把持力計測装置、３…データ処理装置、１０…制御・通信モジュール、１１…ロードセル、１２…感圧センサー、１３…アンプモジュール、１４…表示部、１５…電池、２０…制御部、２１…第１取得部、２２…第２取得部、２３…通信部、２４…電源部、３１…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、３２…ディスプレイ、３３…受信モジュール、５０…本体部、５１…第１モジュール、５２…第２モジュール、５３…スイッチ、５５…支持体、５６…ねじ、２０１…ＣＰＵ、２０２…メモリ、５０１…筒状体、５０２…底板、５０３…天板、５０５…第１蓋部、５０６…第２蓋部、５０７，５０８…スリット、５１１…第１被押圧部、５２１…第２被押圧部、５２２…加圧部、５２４…第１分割ケース、５２５…第２分割ケース、５５１，５５２…溝。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】