JP5496497B2 - 移動型床反力計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＸＹＺ軸方向にかかる力とそのＸＹＺ軸まわりのモーメントを計測する移動型床反力計測装置に関するものであり、より詳しくは、床からの反力に基づいて人間の下肢にかかる関節モーメントや筋力などを推定できるようにした移動型床反力計測装置に関するものである。

近年、リハビリテーションや福祉、スポーツなどの分野においては、人間の歩行状態や、下肢関節にかかるモーメント、下肢にかかる筋力などを推定できるようにした履物やその履物に取り付けられる反力計測装置などが提案されている（特許文献１）。

このような反力計測装置うち、特開２００７−１０８０７９号公報には、図９に示すような、履物５の底面（床面と接する面）側に取り付けられる反力計測装置が開示されている。

この反力計測装置は、外力が作用する上下２枚の上板６ｕと下板６ｄとの間に複数の反力センサ７０を取り付けて構成されるもので、各反力センサ７０からの出力値に基づいてＸＹＺ方向の力を出力するとともに、各反力センサ７０との距離や力の差分に基づいてＸ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りのモーメントを計測できるようにしたものである。

また、この特許文献１には、歩行時における安定性を向上させるために、足のかかと部分と先端部分の２カ所にセンサユニット７１とセンサユニット７２とを分離して設け、また、このセンサユニット７１、７２に設けられたマーカー８の位置をカメラで撮像することによって、床からの反力やモーメントを計測できるようにしている。
特開２００７−１０８０７９号公報（図１７、図２２など）

しかしながら、上述のような反力計測装置を用いて床からの反力を計測する方法では、次に示すような問題がある。

すなわち、上述のように、足のかかと部分と先端部分にセンサユニットを取り付けるようにした場合、歩行時に各センサユニットの姿勢がそれぞれ変わってしまい、正確にＸＹＺ軸方向に沿った反力やモーメントを計測することができなくなる。具体的には、人間が歩行する場合、図８の下図に示すように、かかと部分から床面に接地するようになるが、この場合、かかと部分のセンサユニットは床面とほぼ平行な状態となる一方、先端側のセンサユニットは床面に対して傾斜した状態となる。すなわち、かかと側のセンサユニットの出力値は床面を基準としたＸＹＺ座標軸の出力がなされる一方、先端側のセンサユニットは床面に対して傾斜したＸＹＺ軸に沿った出力がなされるため、先端側のセンサユニットの出力値をＸＹＺ軸方向に沿った値として計測すると誤差を生じてしまう。一方、次の一歩を踏み出す場合においても同様に、図８の上図に示すように、かかと部分を持ち上げた状態でセンサユニットから検出値を出力すると、床面を基準としたＸＹＺ座標軸と異なる値が出力されることになる。

さらに、特許文献１の方法では、センサユニットにマーカーを付してカメラで撮影するようにしているため、計測できる場所がカメラの視野角内という狭い範囲に限定されてしまう。すなわち、カメラとマーカーを用いる方法では、２台以上のカメラで計測したデータを信号処理して３次元での座標を求める方法がよく用いられるが、カメラを用いた計測方法であると、歩行距離もカメラの視野角の範囲内に限定されてしまう。このため、限定された歩行でも両足での計測のためには最低４台は必要であり、ある程度の歩数を計測するためには、カメラの台数を多くしなければならず、膨大な設備費用がかかってしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、カメラを使うことなく比較的低コストで装置を構成することができ、しかも、正確に床面からの反力やモーメントなどを計測することのできる移動型反力検出装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、被験者の足に取り付けられ、床面からの反力に基づいて直交する３軸方向の力と当該各軸まわりのモーメントを計測する移動型床反力計測装置において、足のかかと側と足の先端側にそれぞれ分離して設けられ、前記直交する３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを計測する複数のセンサユニットと、当該各センサユニットの姿勢を検出する姿勢検出センサと、前記足のかかと側と足の先端側のセンサユニットで計測された３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを前記各センサユニットによって床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントとして補正する補正部とを備えるようにしたものである。

また、このような発明における姿勢検出センサとして、ジャイロセンサと、当該ジャイロセンサの積分値を補正する加速度センサとを備えて構成する。

本発明によれば、姿勢検出センサによって足のかかと側や足の先端側のセンサユニットの姿勢を検出することができ、歩行時に足の接地状態が変化した場合であっても正確に床面から受ける反力やモーメントを計測することができる。しかも、カメラによって位置を検出する必要がないので、低コストに装置を構成することができ、また、データ取得範囲もカメラの視野角内に限定されないため、広範囲で反力やモーメントを計測することができるようになる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

この実施の形態における移動型床反力計測装置１００は、図８に示すように、靴やサンダルなどの履物５の裏面に取り付けて使用されるもので、足のかかと側と足の先端側に独立した２組のセンサユニット１０１、１０２を取り付け、それぞれのセンサユニット１０１、１０２から床面を基準としたＸＹＺ軸方向の力とその３軸まわりのモーメントを出力できるようにしたものである。そして、その出力値や、これ以外の下腿や大腿に設けられた姿勢センサ（図示せず）の出力値などを用いてリハビリテーションなどを行う人間の下肢の筋肉や関節にかかる荷重などを計測できるようにしたものである。以下、本実施の形態における移動型床反力計測装置１００の構成について詳細に説明する。

この移動型床反力計測装置１００を構成するセンサユニット１０１、１０２は、上板と下板との間に反力センサ１０を取り付け、各反力センサ１０からの出力値に基づいて床面を基準としたＸＹＺ方向の力やその各軸まわりのモーメントを計測できるようにしている。ここで、この上板や下板は、金属板や硬質プラスチック、セラミックなどのように比較的硬い素材で構成される。このとき、上板や下板を比較的柔らかい素材で構成すると、特定の反力センサ１０にのみ大きな荷重がかかってしまい、その荷重に耐えられなくなってしまう。一方、この荷重に耐えられるように反力センサ１０を大きくすると、その反力センサ１０の大きさによってブーツを履いた時のように高足な状態となり、自然な歩行が困難となる。そこで、この上板や下板を固い素材で構成することで各反力センサ１０にかかる荷重を分散し、反力センサ１０自体を小さくできるようにするとともに、各反力センサ１０間の距離と荷重によってモーメントを計測できるようにしている。

この上板や下板は、人間の歩行時における足の動きに自由度を持たせるように、足のかかと側と先端側に分離した状態で履物５に取り付けられる。この上板や下板のうち、上板は、履物５の裏面に対して面ファスナーなどを介して着脱可能に取り付けられる。また、下板の下面側には、床面とのクッション性をよくするために、下面側にゴム板などが取り付けられる。この上板は履物５の裏面に他の方法で取り付けるようにしてもよく、また、下板の下面側については、フェルトなどの不織布などを取り付けてクッション性を持たせるようにしてもよい。

この上板や下板との間に取り付けられる反力センサ１０は、直交する３軸方向の力を計測できるようにしたものが用いられる。ここで、直交する３軸とは、床面を基準とした直交座標系の各軸を示したもので、床面に沿ったＸＹ方向と、床面に垂直なＺ方向の反力を計測する。また、この反力センサ１０は、この実施の形態では、次に示すような反力センサ１０を用いるが、これ以外にも、ＸＹＺ方向の反力を計測できるようなものであればどのようなものであってもよい。

図２にこの実施の形態における反力センサ１０の外観斜視図を示す。図２に示す反力センサ１０は、縦横寸法が約１ｃｍ×約１ｃｍ、厚み寸法が０．５ｃｍ〜１．０ｃｍ程度の大きさを有するもので、正方形状の枠部１１と、その枠部１１の中心部から外方に向かって放射状に延びる脚部１２〜１５と、その脚部１２〜１５の長手方向の変位を検出するように脚部１２〜１５の両側面に取り付けられた８個の第一のひずみゲージ２１〜２８と、その脚部１２〜１５の長手方向に対して約４５度の角度をなして取り付けられた第二のひずみゲージ３１〜３８などを有してなる。なお、図２において第一のひずみゲージ２２、２３、２５、２８および第二のひずみゲージ３２、３３、３５、３８は脚部１２〜１５の裏面側に設けられているため図示されていない。そして、このような構成において、中心部のタップ孔に貫入された部材の変位に基づいて直交する３軸方向の力を検出できるようにしている。

ここで、この脚部１２〜１５は、枠体１６の底面部分から若干隙間を有するような縦長平面状に構成され、これによって厚み方向（図２におけるＺ’方向）にかかる大きな荷重に耐えられるようにしている。この脚部１２〜１５の各両側面８カ所に取り付けられる第一のひずみゲージ２１〜２８は、縦長方向に取り付けられ、また、この第一のひずみゲージ２１〜２８によって図５や図６に示すブリッジ回路４１を構成することによってＸ’方向やＹ’方向にかかる荷重を検出できるようにする。なお、ここで、Ｘ’Ｙ’Ｚ’方向とは、反力センサ１０の左右幅方向と厚み方向とする。また、第二のひずみゲージ３１〜３８は、脚部１２〜１５の各両側面に斜め４５度をなすように８カ所に取り付けられ、Ｚ’方向もしくは斜め方向にかかる荷重を検出する。この第二のひずみゲージ３１〜３８を各両側面に取り付ける場合、表面側の向きと裏面側の向きとが逆になるように取り付け、そして、この第二のひずみゲージ３１〜３８によって図７に示すようなブリッジ回路４２を形成し、そのブリッジ回路４２の抵抗値の変化によってＺ’方向の荷重を検出する。

この反力センサ１０について詳述すると、対向する１対の脚部１２、１４に設けられた第一のひずみゲージ２１、２２、２５、２６によって図５に示すブリッジ回路４１を形成するとともに、これに隣接して対向する１対の脚部１３、１５に設けられた第一のひずみゲージ２３、２４、２７、２８によって図７に示すブリッジ回路４１を形成する。一方、第二のひずみゲージ３１〜３８によるブリッジ回路４２については、図７に示すように、同一の脚部１２〜１５の表裏に設けられた第二のひずみゲージ３１〜３８を直列に配置し、これと対向する脚部１２〜１５の第二のひずみゲージ３１〜３８を向かい合させるようにしてブリッジ回路４２を形成する。

ここで、中心部に力が加わった場合について説明する。Ｚ’軸方向に力F_Ｚが加えられた場合、中心部がＺ’軸方向に移動し、脚部１２〜１５が撓むことになる。この結果、第一のひずみゲージ２１、２２、２５、２６と第二のひずみゲージ３１、３２、３５、３６が伸びるように変化して抵抗値が増加する。一方、第一のひずみゲージ２３、２４、２７、２８は長さが伸びる方向、すなわち、抵抗値が増加する方向に変化し、第二のひずみゲージ３３、３４、３７、３８は、長さが縮む方向に変化し、抵抗値が減少する方向に変化する。このように、各ひずみゲージの長さが変化すると、第二のひずみゲージ３１〜３８で形成されるブリッジ回路４２によって、Ｚ’軸方向の変化を検出することができる。一方、第一のひずみゲージ２１〜２８によって形成されるブリッジ回路４１ではＺ’方向の変化は検出されない。すなわち、第一のひずみゲージ２１〜２８の抵抗値の増加が等しい場合には、出力電圧は変化せず、また、第一のひずみゲージ２１〜２８についても同様に出力電圧は変化しない。

Ｙ’軸方向に力を加えた場合は、脚部１２が圧縮され、脚部１４は延びるように変化するとともに、脚部１３や脚部１５は撓む方向に変化する。この結果、第一のひずみゲージ２１、２２と第二のひずみゲージ３１、３２は、長さが縮む方向に変化して抵抗値が減少する。一方、第一のひずみゲージ２５、２６や第二のひずみゲージ２５、３６は、長さが伸びる方向に変化するため、抵抗値が増加する。また、第一のひずみゲージ２４、２７および第二のひずみゲージ３４、３７については長さが伸びる方向に変化するため抵抗値が増加する。一方、第一のひずみゲージ２３、２８および第二のひずみゲージ３３、３８については、長さが縮む方向に変化し抵抗値が減少する。

このように脚部１２〜１５の長さの変化がすると、第一のひずみゲージ２１、２２、２５、２６で形成されたブリッジ回路４１（図５）によってＹ’軸方向の変化が検出され、第一のひずみゲージ２５、２６の抵抗増加、および、第一のひずみゲージ２１、２２の抵抗減少によって出力電圧に変化をもたらす。

一方、第一のひずみゲージ２３、２４、２７、２８で形成されたブリッジ回路４１（図６）では、Ｙ’軸方向の変化は検出されない。なぜなら、第一のひずみゲージ２３、２８の抵抗減少の大きさと、第一のひずみゲージ２４、２７の抵抗増加の大きさとが等しい場合、出力電圧に変化をもたらせないからである。このように反力センサ１０によってＹ’軸方向の力を検出することができ、Ｘ’方向についても同様にしてＸ’方向の力を検出できる。

このようにして、第一のひずみゲージ２１〜２８、第二のひずみゲージ３１〜３８で構成された反力センサ１０によってＸ’Ｙ’Ｚ’方向に働く反力を検出する。

この反力センサ１０は、上板や下板に対して一直線上に位置しないように少なくとも３つ以上の場所に配置される。ここでは、正三角形状に反力センサ１０を取り付けておき、これによってセンサユニット１０１、１０２の重心位置における反力やモーメントを計測する。

演算部１０３（図１参照）は、各センサユニット１０１、１０２からの出力値に基づいて各センサユニット１０１、１０２の重心位置における反力やモーメントを計測するもので、ここでは、各センサユニット１０１、１０２におけるＸ’Ｙ’Ｚ’方向の反力をF_1Ｘ’、F_2Ｘ’、F_3Ｘ’とし、Ｙ’方向の反力をF_1Ｙ’、F_2Ｙ’、F_3Ｙ’とし、Ｚ’方向の反力をF_1Ｚ’、F_2Ｚ’、F_3Ｚ’とした場合、次式によって各センサユニット１０１、１０２の重心位置Ｇ１、Ｇ２における反力を計測する。ここで、F_11m、F_12m、F_13m（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）は、センサユニット１０１における各反力センサ１０のm軸方向（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）の反力であり、また、F_21m、F_22m、F_23m（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）は、センサユニット１０２における各反力センサ１０のm軸方向（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）の反力である。
F_1Ｘ’＝F_11Ｘ’＋F_12Ｘ’＋F_13Ｘ’
F_1Ｙ’＝F_11Ｙ’＋F_12Ｙ’＋F_13Ｙ’
F_1Ｚ’＝F_11Ｚ’＋F_12Ｚ’＋F_13Ｚ’
F_2Ｘ’＝F_21Ｘ’＋F_22Ｘ’＋F_23Ｘ’
F_2Ｙ’＝F_21Ｙ’＋F_22Ｙ’＋F_23Ｙ’
F_2Ｚ’＝F_21Ｚ’＋F_22Ｚ’＋F_23Ｚ’

また、各センサユニット１０１、１０２の重心位置Ｇ１、Ｇ２を基準としたＸ’Ｙ’Ｚ’軸回りにおけるモーメントは、次式で表される。ここで、L_11m、L_12m、L_13m（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）は、センサユニット１０１における各反力センサ１０からm軸（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）までの距離であり、また、L_21m、L_22m、L_23m（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）は、センサユニット１０２における各反力センサ１０からm軸（m=Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’）までの距離である。
M_1Ｘ’＝F_11Ｚ’×L _11Ｘ’＋F_12Ｚ’×L _12Ｘ’＋F_13Ｚ’×L _13Ｘ’
M_1Ｙ’＝F_11Ｚ’×L _11Ｙ’＋F_12Ｚ’×L _12Ｙ’＋F_13Ｚ’×L _13Ｙ’
M_1Ｚ’＝F_11Ｘ’×L _11Ｚ’＋F_12Ｘ’×L _12Ｚ’＋F_13Ｘ’×L _13Ｚ’＋F_11Ｙ’×L _11Ｚ’＋F_12Ｙ’×L _12Ｚ’＋F_13Ｙ’×L _13Ｚ’
M_2Ｘ’＝F_21Ｚ’×L _21Ｘ’＋F_22Ｚ’×L _22Ｘ’＋F_23Ｚ’×L _23Ｘ’
M_2Ｙ’＝F_21Ｚ’×L _21Ｙ’＋F_22Ｚ’×L _22Ｙ’＋F_23Ｚ’×L _23Ｙ’
M_2Ｘ’＝F_21Ｘ’×L _21Ｚ’＋F_22Ｘ’×L _22Ｚ’＋F_23Ｘ’×L _23Ｚ’＋F_21Ｙ’×L _21Ｚ’＋F_22Ｙ’×L _22Ｚ’＋F_23Ｙ’×L _23Ｚ’

そして、これらの値は、演算部１０３におけるＣＰＵによってサンプリング時間毎に計測されて補正部１０４に出力される。

補正部１０４は、この出力された各センサユニット１０１、１０２におけるＸ’、Ｙ’、Ｚ’方向の反力やモーメントを、床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントとして計測する。この補正処理を行う場合、各センサユニット１０１、１０２の１つの共通する姿勢検出センサ１０７を設け、この姿勢検出センサ１０７からの出力値に基づいて各センサユニット１０１、１０２の床面に対する座標と姿勢を出力する。この姿勢検出センサ１０７としては、各センサユニット１０１、１０２の相対的な位置関係や姿勢などを出力できるようなものであればどのようなものであってもよく、例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどを用いる。この姿勢検出センサ１０７は、上板や下板に固定して取り付けられ、その出力値が補正部１０４に出力される。

ここで、ジャイロセンサを用いた場合、そのジャイロセンサを取り付けたセンサユニット１０１、１０２の角速度を検出することができ、その角速度をサンプリング時間で積分することによってそのジャイロセンサを取り付けたセンサユニット１０１、１０２の姿勢を検出することができる。すなわち、床面を基準としたＸＹＺ座標を基準として、そこからの姿勢変化を検出することができる。しかしながら、この積分処理は、時間の経過によって誤差が生じ、その誤差が累計されることによって正規の姿勢から大きくずれていく可能性がある。

そこで、加速度センサも併用することができる。この加速度センサは、重力加速度の成分と運動によって生ずる加速度の成分の和を計測するもので、静止状態であれば重力加速度のみを計測するものを用いる。このとき、加速度センサが傾けば、重力成分が変化するので、静止していることが分かっている状態であれば、傾き姿勢を計測することができる。２組のセンサユニット１０１、１０２が床面に水平に接している状態には、加速度センサは静止しているので、そのときには、ジャイロセンサによる角速度を積分して求める傾きを補正することができる。２組のセンサユニット１０１、１０２が床面に接しているか否かは、反力センサ１０のＺ’方向の出力によって判定することができる。このようにすれば，ジャイロセンサを積分する際に生ずる誤差を抑制することができる。

２組のセンサユニット１０１、１０２の床面との接地状態は、反力センサ１０のＺ’方向の出力と姿勢検出センサ１０７の出力から把握することができる。接地状態と姿勢がわかれば、床面上でのセンサユニット１０１、１０２を基準位置とした静止座標系における各センサユニット重心の座標値および姿勢を得ることができるので、それらを用いれば、床面を基準とした静止座標系における床反力を得ることができる。

そして、このように各センサユニット１０１、１０２で計測されたＸＹＺ軸の反力やモーメントを出力部１０５を介して演算装置１０６に出力し、そこで、これらの出力値や、これ以外に別途下腿や大腿の姿勢などを検出することによって被験者の下肢にかかる負荷や関節にかかるモーメントなどを計測する。このとき、各センサユニット１０１、１０２からの反力やモーメントを出力するようにしてもよく、あるいは、足全体の重心位置にかかる反力はモーメントを演算して出力するようにしてもよい。また、この出力部１０５を介して演算装置１０６に出力する場合、通信ケーブルを介して出力するようにしてもよく、あるいは、無線によって演算装置１０６に出力するようにしてもよい。

次に、このように構成された移動型床反力計測装置１００の使用例について説明する。

まず、使用に先立って被験者に履物５を履いてもらい、履物５の裏面に設けられた各センサユニット１０１、１０２を水平な状態にして（図８の中図））、この状態で、加速度センサが重力加速度のみを計測し、ジャイロセンサによる傾きを補正する。このとき、人間の荷重が各センサユニット１０１、１０２にかかり、各センサユニット１０１、１０２の反力センサ１０から床面を基準としたＸＹＺ方向の反力はモーメントが出力される。

次に、被験者が歩行しはじめた場合、図８の下図に示すように、足のかかと側を持ち上げる。このとき、かかと側のセンサユニット１０１は床面に対してθ_1Ｘ、θ_1Ｙ、θ_1Ｚだけ傾斜するとともに、かかとが若干床面に接触している場合は、その床面からの反力やモーメントを受ける。このとき、センサユニット１０１側の反力センサ１０から出力された反力やモーメントは、床面に対して傾いた状態となるため、補正部１０４を介して床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントに補正する。一方、先端側のセンサユニット１０２については床面と水平な状態となっているため、補正部１０４を介して補正を行っても鉛直方向の反力の出力値は変化しない。

次に、被験者がかかと側から着地する場合、かかと側のセンサユニット１０１はほぼ床面と水平な状態となる一方、先端側のセンサユニット１０２は床面に対して傾斜した状態となる。このとき、センサユニット１０２側の反力センサ１０から出力された反力やモーメントは、床面に対して傾いた状態となるため、補正部１０４を介して座標変換を行い、床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントに補正する。一方、かかと側のセンサユニット１０１は、この状態では床面と水平な状態となっているため、補正部１０４を介して補正を行っても反力やモーメントの出力値は変化しない。

そして、このように補正部１０４を介して補正された反力やモーメントを出力部１０５を介して演算装置１０６に出力し、その出力値や、これ以外に別途、下腿や大腿の姿勢などを検出することによって被験者の下肢にかかる負荷や関節にかかるモーメントなどを計測する。

このように上記実施の形態によれば、被験者の足に取り付けられ、床面からの反力に基づいて直交する３軸方向の力と当該各軸まわりのモーメントを計測する移動型床反力計測装置１００において、足のかかと側と足の先端側にそれぞれ分離して設けられ、前記直交する３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを計測する複数のセンサユニット１０１、１０２と、当該各センサユニット１０１、１０２の姿勢を検出する姿勢検出センサ１０７と、前記足のかかと側と足の先端側のセンサユニット１０２で計測された３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを前記各センサユニットによって床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントとして補正する補正部１０４とを備えるようにしたので、姿勢検出センサ１０７によって足のかかと側や足の先端側のセンサユニット１０２の姿勢を検出することができ、歩行時に足の接地状態が変化した場合であっても正確に床面から受ける反力やモーメントを計測することができる。しかも、カメラによって位置を検出する必要がないので、低コストに装置を構成することができ、また、データ取得範囲もカメラの視野角内に限定されないため、広範囲で反力やモーメントを計測することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態によれば、上板と下板との間に３つの反力センサ１０を設けるようにしているが、反力センサ１０の数については３つに限定されるものではなく、４つ以上設けるようにしてもよい。このとき、各反力センサ１０については、荷重のかかりやすい場所に配置するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、センサユニット１０１、１０２をかかと側と先端側に設けるようにしたが、さらに細かく分割して履物５の裏面に設けるようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、履物５の裏面と床面との間にセンサユニット１０１、１０２を取り付けるようにしているが、履物５の中敷きの下方にセンサユニット１０１、１０２を設けるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態では、姿勢検出センサ１０７としてジャイロセンサや加速度センサなどを用いるようにしているが、各センサユニット１０１、１０２と床面との角度や位置を計測できるようなものであればどのようなものを用いてもよい。

本発明の一実施の形態における移動型床反力計測装置の機能ブロック図 同形態のセンサユニットに用いられる反力センサの外観斜視図 同形態の反力センサの脚部に取り付けられるひずみゲージを示す図 図３の裏面側におけるひずみゲージを示す図 同形態のブリッジ回路を示す図 同形態のブリッジ回路を示す図 同形態のブリッジ回路を示す図 人間の歩行状態を示す図 従来例における反力計測装置

１００・・・移動型床反力計測装置
１０１、１０２・・・センサユニット
１０・・・反力センサ
１１・・・枠部
１２〜１５・・・脚部
２１〜２８・・・第一のひずみゲージ
３１〜３８・・・第二のひずみゲージ
４１、４２・・・ブリッジ回路
１０３・・・演算部
１０４・・・補正部
１０５・・・出力部
１０６・・・演算装置
１０７・・・姿勢検出センサ
５・・・履物

Claims (2)

1. 被験者の足に取り付けられ、床面からの反力に基づいて直交する３軸方向の力と当該各軸まわりのモーメントを計測する移動型床反力計測装置において、
   足のかかと側と足の先端側にそれぞれ分離して設けられ、前記直交する３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを計測する複数のセンサユニットと、
   当該各センサユニットの姿勢を検出する姿勢検出センサと、
   前記足のかかと側と足の先端側のセンサユニットで計測された３軸方向の反力と当該各軸まわりのモーメントを前記各センサユニットによって床面を基準とした静止座標系での反力やモーメントとして補正する補正部と、
   を備えるようにしたことを特徴とする移動型床反力計測装置。
2. 前記姿勢検出センサが、ジャイロセンサと、当該ジャイロセンサの積分値を補正する加速度センサとを備えて構成されるものである請求項１に記載の移動型床反力計測装置。

Images