JPH0355077A - 足底圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、各種スポーツの練習において練習者の技能
上達のため利用される任意運動姿勢における練習者の足
底に掛かる荷重を検出するための足底圧検出装置に関す
る． （従来の技術） 各種スポーツに．おいて試技中の各試技段階における運
動者の重心位置は、試技の結果と密接な関係を有し、運
動者の技能上達の上で非常に重要な一つの要素である。

たとえば、ゴルフのスイングの練習においては、インパ
クト時に被験者の重心がほぼゴルフボールのある側の足
に移り、全体重とクラブ打ち下ろし動作等による測定系
の上にある物体の加速度変化による荷重とを加えた全荷
重が、その足に掛かっているのがよい。またスキー等の
体重移動により運動方向転換をはかるものでは、練習者
の姿勢によりどのように足底に荷重が掛かるかを運動者
が任意の姿勢を取りなが知覚し、記憶しておくことが技
能上達の一助となる。

また調子の良い時の自分の重心移動の状態を定量的に練
習者が知っており、スランプに陥った−時に好調時の状
態を思い出し、定量的データーの比較をすることにより
スランプの原因を知り、これを解消することによりにス
ランプ脱出が容易になることもある． さて、スポーツ種目の一例として、ゴルフを例にとると
、従来このようなゴルフスイング練習機においては、両
足を別個に載せる荷重測定系を用意しておきこの上に練
習者が立ち、試技をおこなってその結果から体重の移動
状態を知る装置が知られていた．ここで、試技の結果は
、左右両足による荷重をそのまま出力したり、あるいは
荷重の左右における分布割合を表示するように構成され
ていた．しかしながらその検出対象は、練習者の体側左
右方向の一次元的なデーターに限られていた。またこれ
らの装置は比較的大型のもので、その測定は練習者の位
置が大きく変位しない準静的な運動に限られ、スキーと
いった重心移動が重要なものでありながら、その試技が
広い空間移動を伴って行われるものには応用できないも
のとなっていた．またゴルフ、バッティング等における
スイングにおいては、両足に生じる荷重がスタンスによ
って変化するが、この条件を加味して各試技者の荷重の
絶対値、及び重心移動の情報を検出する装置はこれまで
なかった． 一方足底圧計測靴の開発が、身障者の歩行訓練等に供す
るためにおこなわれているが、これは、複雑な装置を用
い多分に専門的かつ高度なものであり、日常的に使用す
ることを目的としたものではなかった． （発明が解決しようとする課題） 上記現状に鑑がみて本発明が目的とするところは、構造
が簡単で、靴等の練習者の足底部に容易に装着でき、移
動自在で、左右の足のそれぞれにかかる荷重を測定し、
練習者の重心の移動を二次元的にとらえ体の前後左右方
向についてそれらを表示可能な足底圧検出装置を得るこ
とである．またさらなる目的は、スタンスセッティング
と関係づけて上記各足に掛がる荷重状態を得ることであ
る． （課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本願第一の発明は、足底圧検
出装置を 夫々上下一対の足型硬質部材を有し、前記部材間で、足
底の前後左右部位を代表できる少なくとも３点に配設さ
れたロードセルを有する左右一対の足型部材と、 前記ロードセルの検出出力から被験者の重心関連情報を
演算処理出力する演算手段と、前記演算手段より出力さ
れる被験者の重心関連情報を表示する表示手段とから ｉ戒されることを特徴とすることである．そして上記第
一の発明において被験者の重心関連情報としては、これ
を 左右それぞれの足型部材に掛かる荷重の絶対値と前記左
右の荷重の総和に対する左右それぞれの荷重の分布割合
としたり、 左右それぞれの足型部材に掛かる個別の荷重に対する部
材内における被験者前後方向の分布割合としたり、 左右それぞれの足型部材に掛かる個別の荷重に対する部
材内における被験者の足の内側、外側の分布割合とする
ことができる。

また本願の足底圧検出装置において、 これが、左右一対の足型部材間の距離を検出する距離検
出手段を備えており、前記被験者の重心関連情報が、前
記足型部材に掛かる全荷重の総和であるとともに、前記
全荷重の被験者に対する前後左右方向の位置であるよう
に構成することもできる． （作　用） 本願第一の発明のｎ４或とすると、左右それぞれの足に
掛かる荷重は、上面側の足型硬質部材により受けられる
。従ってここで足底形状や負荷位置に複雑に関連した荷
重情報が、硬質部材に掛かる一ケの作用点に働く集中荷
重として代表される．そしてこの部材の下面にある少な
くとも３個のロードセルに再度分配された荷重が検出さ
れることとなる。ここで、前記各ロードセルを足の可能
な限り大きな面をカバーできるように配設するためこれ
らの検出値により左右それぞれの足内部における集中荷
重値及びその位置が比較的簡単に求まるのである． ここで当然左右の足に掛かる荷重は別々に得られること
となる．そしてこれらの検出値は、演算手段に送られ体
重関連情報に演算処理され、この情報が、表示手段によ
り被験者に確認しやすいように表示される． 上記の足底圧検出装置においては、左右の足に掛かる荷
重が、運動者の前後左右方向の二次元にわたって検出さ
れているため以下のようなことが可能となる．即ち体重
関連情報として、第一の発明における検出値をそのまま
用いて左右の足に掛かる荷重の絶対値および分布を出力
したり、演算手段において演算処理を加えて藺別の足に
おける前後方向の荷重分布や足の外側、内側における荷
重分布割合を得ることが出来る。さてここで前記の集中
荷重について考察するとこれは被験者の体重の位置及び
測定系の上部にある物体の加速度変化に基づき生じる荷
重を合算したものとなっている．従って例えばゴルフ、
野球といった種目において、インパクト時は例えば全荷
重が左足にがかっておりかつ、最大荷重からわずかに全
荷重が減少傾向（この時被験者の体は上方に延びようと
している）にある時であるといった試技中のインパクト
に最良な特定点が各人により決まっているものと考えら
れる。この特定点を上記のそれぞれの体重関連情報を得
ることにより知ることが可能となったのである． また、前記の足底圧検出装置に距離検出手段を備えさせ
、前記被験者の重心関連情報として、前記足型部材に掛
かる全荷重の総和および前記全荷重の位置を検出できる
ようにしておくと、これまで各足内のみで検出されてい
た荷重データーを被験者の位置に対して演算処理出来る
ようになり、スタンスをベースとする各足あるいはスイ
ング時のクラブの運動による荷重変化等を前記のデータ
〜を通して知ることができる。即ち当人にとって理想的
な重心移動及びインパクトを得るのに最適なスタンス幅
を検討できる有力な資利を提供することとなるのである
．また情報をリアルタイムで処理記憶できる構造とする
と、一回の試技中の重心位置の変化を二次元的な移動情
報として確実に得ることができる． （効　果） 上記のような足底圧検出装置を用いることにより、運動
中の被験者の各足に掛かる荷重の分布の状況及び荷重移
動の状況が、従来よりも詳細な情報の形で得ることが出
来る． 一方上記構造においては硬質部材が、足型をとっている
ため靴等の下面に装着して使用したり、靴と一体化して
使用することが可能となり、運動にともなって移動する
場合も上記の情報が取れることとなる． （実施例） 以下図面を参照して本願発明の実施例を説明する． 第８図は、足底圧検出装置の一使用例として、ゴルフス
イング解析用に使用している例を示す。

同図は、本願の足底圧検出装置であって靴等に装着可能
な着脱可能タイプの例を示している。

即ちこの足底圧検出装置は靴等の下面に装着して用いら
れる足型部材（１）を有しており、これから得られた左
右の足に掛かる検出情報は、Ａ／Ｄコンバーターを介し
た後、パーソナルコンピューター（２）に組み込まれた
演算手段におくられる、そして演算処理を経た後、この
情報は所望のデーターとしてＣＲＴディスプレイ（３）
、プリンター装置（４〉等の表示手段に表示される。こ
の表示を練習者がみて自らの各足に掛かる荷重の分布の
状況及び荷重移動の状況を知りうる様に構成されている
のである。

ここで一試技中のデーターは連続して記憶処理される構
造とされており、任意の時点におけるデーターを取り出
すことも可能であるし、また一時にすべてのデーターを
表示処理することも可能なように横或されている。例え
ば図示するようにヘッド検出器（Ｓ）をボール位置に設
けてアドレススタート時、インパクト時を検出して所望
の時間としても良い。

以下にさらに詳細に足型部材（１）の構造について説明
する．第１及び２図に示すように、足底圧検出装置の足
型部材（１）は、アルミニウムあるいはプラスチック板
といった二枚の板状の足型に戊型された足型硬質部材（
５）間に小型ロードセル（Ｃ）を挟むようにして構成さ
れている。ここで前記小型ロードセル（Ｃ）は、足の前
後左右部分を代表できる少なくとも３ケ所にわたって配
設されている．また足型硬質部材（５）のロードセル（
Ｃ）装着面の裏崩はショックを和らげるためゴムマット
等の弾性材（７）が装着されており、かつ足型硬質部材
（５）の片方の端部には硬質部材〈５）の相対移動に対
して過大な横方向の移動を規制するようにガイド部材（
８）が設けられている．（図ではこのガイド部材（８）
が下面側の硬質部材（５）に設けられた例を示している
。）さて、次に小型ロードセル（Ｃ）の取り付け位置に
ついて説明する．第１図に示すように第一ロードセル（
ＣＲＩ）（ＣＬＩ）が第一鉦中足骨骨頭部、第二ロード
セル（ＣＲ２）（ＣＬ２）が第五踏中足骨骨頭部に、第
三ロードセル（ＣＲ３）（ＣＬ３）は、跣骨部のセンタ
一部に配置するように構成されている．ここで第１図に
おいて仮想線で示されるように第三ロードセル（ＣＲ３
）（ＣＬ３）に相当する機能を横方向に配列された一対
のロードセル（ＣＲ３ｒ）（ＣＬ３ｒ）（ＣＲ３１）（
ＣＬ３１）とすることもできる．このように４個のロー
ドセル（Ｃ）を利用する場合は、上部側の足型硬質部材
（５）の挙動が安定する． ここで実施例における各ロードセルの位置を第３図に示
すように各足のセンターを原点にとり右足について座標
値として標記すると表１のようになる， 表　　１ ＣＲＩ　　ＣＲ２　　ＣＲ３ｒ　ＣＲ３１Ｘｉ−３．　
１　　２．　７　　２．　０　　２．　ＯＹｉ　８．０
　　６．４　−８．８　−８．８（ｃｍ） 上記各ロードセル（Ｃ）の足中心軸（Ｘ，Ｙ）に関する
座標及びそれぞれに掛かる荷重を（Ｘｉ，Ｙｉ），Ｔｉ
　（ｉ＝１、２、３）とすると、これらの検出値から集
中荷重としての荷重値（Ｗ）及びその作用位１ｊ（Ｘｗ
，Ｙｗ）は以下のように非常に簡単に得ることができる
． 集中荷重値；　Ｗ＝ΣＴｉ（ｉ＝１、２、３）荷重位置
　；）Ｃｗ＝ΣＴ　ｉ　＊　Ｘ　ｉ　／　ＷＹ　ｗ　＝
ΣＴ　　ｉ　　＊　Ｙ　　ｉ　／　Ｗ（ｉ＝１　　、　
２　　、　３　） ここでロードセル（Ｃ）を４個以上設けた場合でも上記
の関係式は変化しない． 次に、上記の得られたデーターより本願の目的とする各
足内にお（づる荷重分布をえる方法を以下に示す．第３
図に示すように各足のセンターから足先端もしくは後端
までの距離をＹＬ，左右の端部までの距離をＸＬとする
。ここで各足内における前後の荷重分布（Ｙｆ％，Ｙｂ
％）は、次式で得られる． Ｙｆ　％＝５０＊Ｙｗ／ＹＬ＋５０ Ｙｂ％＝１００−Ｙｆ　％ また同様にして各足内における内外側の荷重分布（Ｘｉ
％，Ｘｏ％〉は、次式でえられる．Ｘｏ％＝５０＊Ｘｗ
／ＸＬ＋５０ Ｘｉ　　％＝１００−Ｘｏ　％ さらに上記のような求められた集中荷重の位置をデータ
ーとしてもちいるかわりにロードセル（Ｃ）を前記のよ
うに４個設け簡易的に第一、第二ロードセル（　（ＣＲ
Ｉ　）（ＣＲ２）），（ＣＬＩ）（ＣＬ２））による検
出値をそれぞれ加算して足前方部に掛かる荷重とし、一
対の第三ロードセル　（　（ＣＲ３ｒ＞（ＣＲ３　１　
））．（（ＣＬ３ｒ）（ＣＬ３１））による検出値をそ
れぞれ加算して足後方部に掛かる荷重として検出し、こ
れを％表示することにより各足における前後の分布状態
を示すこともできる．同様の手法は、内外側における分
布を演算する場合にも適応でき、この場合は第一ロード
セル、第三ロードセルの一方（（ＣＲＩ）（ＣＲ３１）
），（ＣＬＩ）（ＣＬ３ｒ））の検出値により足内側部
に掛かる荷重を、第二ロードセル、第三ロードセルの一
方（　（ＣＲ２）（ＣＲ３ｒ）），（ＣＬ２）（ＣＬ３
　１　）　）の検出値により足外側部に掛かる荷重を検
出することで可能となる。このように簡易な処理手法を
取りえるのは、比較的セル間の距離が小さく硬質部材く
５〉の変位量が均一になるためである． 次に上記の処理により得られる重心関連情報の表示手段
による出力について説明する。

第４図に示すように表示手段には所望の時点におけるデ
ーターが、左右の足にかかる荷重の分布割合、この荷重
の各足の前後方向の分布割合、及び内、外側の分布割合
として足型表示とともに表示される．これにより練習者
は一見して所望の時点での各足に掛かる荷重の分布割り
合を知ることができるのである． なお，先に求めたＹｆ％やＸｏ％の値にさらに補正係数
を乗じて足真の適当な位置を０％及び１００％と仮想し
て表現すると、練習者に、荷重位置が直感的に理解しや
すくなる効果がある．次に、本願の好ましい実施対応例
として、第５図に示すように、前記左右の足型部材（１
）間にそれらの離間距離を検出する距離検出手段として
の距離検出装置（９〉を装置する。この距離検出装置（
９）としては、リニアエンコーダーといったものでよい
　さてこの距離検出装置（９）は、両足型部材（１）の
離間距離と、前記各足型における中心軸（Ｘ，Ｙ）から
の角度を検出可能な構造としてある。この構造をとると
、これまで左右の足別々に処理されてきた重心関連情報
が、被験者の体前後左右方向との関係から解析できる。

そして被験者の重心移動の状態を逐次割り出すことによ
り試技中の重心移動（Ｘｗ，Ｙｗ）軌跡を表示する。こ
の例を第６図に示す。ここで実線ａで示されているのが
左右の足の位置であり、実線で前記重心の移動軌跡が示
されている。

また第７図には第６図における試技中の所望の時点での
荷重分布が試技順に表示されている．ここでＡ点はアド
レススタート位置、Ｂ点はバックスイング完了位置、Ｃ
点はダウンスイング中重心が最も前に遷移した位置、Ｄ
点は荷重が左足に最も掛かった位置、■点がインパクト
位置を示している．ちなみにゴルフスイングとしてはＩ
点がＤ点に一致しているのが理想的である．これらの各
点のおける重視移動の状態は、第４図に示すように個別
に順次出力することもできるし、前記の重心移動の出力
図とともに、各時点のものをまとめて一時に出力できる
ようにも構戊されている．これが第７図に示されている
。

この装置における足型部材（１）のみを第８図に示した
ように靴の底面にアイゼン等のように装着し、演算手段
（２）表示手段（３）（４）を別置きとすることもでき
るし、足型部材（１）にメモリーを備えておき試技中は
データーを記憶しておき、試技後重心関連情報を表示す
るようにすることもできる．また本願装置の表示装置ま
でを一体として足型部材（１）に設けることも可能であ
る．この場合表示装置としては演算の結果得られた分布
について高圧部のみを発光する楕造としても良い．この
装置は勿論靴等と一体戒型して構成されるものとしても
よい また、表示手段による出力は前述のように数値により示
すものではなく棒グラフ等として表すこともできる． なお、本発明の請求の範囲の項に図面との対照を便利に
するために番号を記すが、該記入により本発明は添付図
面の構造に限定されるものではない ４

【図面の簡単な説明】

図面は本願に係わる実施例の図を示し、第１図は足底圧
検出装置の足型部材の正面図第２図は足型部材の測面図
、 第３図は足型部材における座標系を示す模式図、 第４図は表示装置の表示状態を示す図、第５図は距離検
出手段を備えた装置の図、第６図は重心移動軌跡の表示
出力を示す図、第７図は複数時の荷重分布状態を一時に
表示した出力例を示す図、 第８図は、本願装置ソゴルフスイング診断用に用いてい
る状態の図である６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、夫々上下一対の足型硬質部材（５）（５）と、前記
   硬質部材間で、足底の前後左右部位を代表できる少なく
   とも３点に配設されたロードセル（Ｃ）とを有する左右
   一対の足型部材（１）と、前記ロードセルの検出出力か
   ら被験者の重心関連情報を演算処理出力する演算手段（
   ２）と、前記演算手段より出力される被験者の重心関連
   情報を表示する表示手段（３）（４）とから構成される
   足底圧検出装置。 ２、請求項１に記載の足底圧検出装置であって、前記被
   験者の重心関連情報が、左右それぞれの足型部材に掛か
   る荷重の絶対値と前記左右の荷重の総和に対する左右そ
   れぞれの荷重の分布割合である足底圧検出装置。 ３、請求項１に記載の足底圧検出装置であつて、前記被
   験者の重心関連情報が、左右それぞれの足型部材に掛か
   る個別の荷重に対する部材内における被験者前後方向の
   分布割合である足底圧検出装置。 ４、請求項１に記載の足底圧検出装置であつて、前記被
   験者の重心関連情報が、左右それぞれの足型部材に掛か
   る個別の荷重に対する部材内における被験者の足の内側
   、外側の分布割合である足底圧検出装置。 ５、請求項１に記載の足底圧検出装置において、これが
   、左右一対の足型部材（１）間の距離を検出する距離検
   出手段（９）を備えており、前記被験者の重心関連情報
   が、前記足型部材に掛かる全荷重の総和であるとともに
   、前記全荷重の被験者に対する前後左右方向の位置であ
   る足底圧検出装置。 ６、請求項１ないし５の足底圧検出装置であって、これ
   が、被験者の所望の運動姿勢における時点において、前
   記被験者の重心関連情報を随時出力可能な構成とされて
   おり、前記表示手段（３）（４）において、前記所望の
   時点について、前記被験者の重心関連情報が順次表示さ
   れる構成とされているものである足底圧検出装置。 ７、請求項１ないし５の足底圧検出装置であって、 これが、被験者の所望の運動姿勢における時点において
   、前記被験者の重心関連情報を随時出力可能な構成とさ
   れており、 前記表示装置（３）（４）において、全ての前記所望の
   時点について、前記被験者の重心関連情報が一時に表示
   される構成とされているものである足底圧検出装置。 ８、請求項１に記載の足底圧検出装置において、前記足
   型部材（１）が、靴の底面に装着可能なものである足底
   圧検出装置。 ９、請求項１に記載の足底圧検出装置において、前記足
   型部材（１）が、通常の靴の底面に一体的に組み込み形
   成されてたものである足底圧検出装置。 １０、請求項１ないし９に記載の足底圧検出装置であっ
   て これがゴルフスイング診断機として用いられるものであ
   る足底圧検出装置。