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JP2013113780A - Pressure sensor, information processor, and electrode determination method - Google Patents

Pressure sensor, information processor, and electrode determination method Download PDF

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JP2013113780A
JP2013113780A JP2011262107A JP2011262107A JP2013113780A JP 2013113780 A JP2013113780 A JP 2013113780A JP 2011262107 A JP2011262107 A JP 2011262107A JP 2011262107 A JP2011262107 A JP 2011262107A JP 2013113780 A JP2013113780 A JP 2013113780A
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JP
Japan
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electrode
electrodes
pressure
pressure sensor
sheet
Prior art date
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Application number
JP2011262107A
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Japanese (ja)
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Masaru Hoshino
優 星野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

【課題】歩行補助装置の装着者の足のサイズの個人差に依存せず、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することが可能な圧力センサ、情報処理装置、及び電極決定方法を提供する。
【解決手段】本発明は、第1の電極と複数の第2の電極が設けられた電極シートと、圧力により面抵抗が変化する感圧シートと、を備え、前記感圧シートの一方の面と、前記電極シートの一方の面とが重なり合って構成され、人の足裏と地面との間に装着される圧力センサである。そして、この圧力センサにおいて、前記第1の電極と複数の第2の電極は、それぞれ前記電極シートの前記面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの前記電極から引き出されている。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To provide a pressure sensor, an information processing device, and an electrode determination method capable of clearly detecting the state of landing and getting off the sole without depending on individual differences in the foot size of the wearer of the walking assist device. I will provide a.
The present invention includes an electrode sheet provided with a first electrode and a plurality of second electrodes, and a pressure-sensitive sheet whose surface resistance changes depending on pressure, and one surface of the pressure-sensitive sheet. And one surface of the electrode sheet is overlapped with each other, and is a pressure sensor mounted between the sole of a person and the ground. In the pressure sensor, the first electrode and the plurality of second electrodes are provided at different positions on the surface of the electrode sheet, respectively, and are the surface of the pressure-sensitive sheet. Conductive wires for electrically connecting a voltage corresponding to the resistance of the region including the surface located between the first electrode and the second electrode to an information processing device that measures each second electrode It is drawn from each said electrode.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば靴の中敷きとして使用されるシート状の圧力センサの技術分野に関するものである。   The present invention relates to the technical field of a sheet-like pressure sensor used, for example, as an insole for shoes.

近年、駆動源を使用する歩行補助装置を例えば膝疾患患者に装着した状態でリハビリが行われている(例えば、特許文献1参照)。歩行補助装置は、患者としての装着者に対して連続的に予め決められた歩行パターンを与えることで装着者をアシストする。これにより、装着者は、その動きに追随するように自立歩行できるようになっている。しかし、装着者は、このリハビリ中に、追随できない場合や、ふらつきのため、自身の意向に反した不安定な歩行になる可能性がある。そのため、装着者の歩行状態に応じた歩行パターンを該装着者に与える歩行補助装置が望まれる。装着者の歩行状態、例えば使用者の足の荷重のかかり方、バランス、ふらつき等の状態を知るには、例えば、多数の感圧センサが格子状に配置された圧力検知領域を有する圧力分布センサを利用できる(例えば、特許文献2参照)。   In recent years, rehabilitation has been performed in a state where a walking assist device using a driving source is mounted on, for example, a knee disease patient (see, for example, Patent Document 1). The walking assist device assists the wearer by continuously giving a predetermined walking pattern to the wearer as a patient. Thus, the wearer can walk independently so as to follow the movement. However, the wearer may not be able to follow during this rehabilitation or may become unstable walking against his / her intentions due to wandering. Therefore, a walking assist device that gives the wearer a walking pattern according to the walking state of the wearer is desired. In order to know the walking state of the wearer, for example, how to apply the load on the user's foot, balance, wobble, etc., for example, a pressure distribution sensor having a pressure detection region in which a number of pressure sensitive sensors are arranged in a grid Can be used (see, for example, Patent Document 2).

特開2002−301124号公報JP 2002-301124 A 特開2010−69227号公報JP 2010-69227 A

ところで、歩行補助装置により装着者の歩行をアシストすることにおいて、膝関節部用モータ等を制御することが重要である。この制御を装着者に無理なく行うようにするためには、装着者の足裏の着床と離床の状態を明確に感知できる圧力センサが必要である。このような圧力センサは、例えば、歩行補助装置の装着者の例えばリハビリ用靴の中敷に設けることが望ましい。しかしながら、装着者の足のサイズには個人差があり、着床と離床の状態を明確に感知できるか否かの感度は、足のサイズの個人差に依存して変化するという問題がある。   By the way, in assisting the wearer's walking with the walking assist device, it is important to control the knee joint motor and the like. In order to allow the wearer to perform this control without difficulty, a pressure sensor that can clearly sense the landing state and the leaving state of the sole of the wearer is required. Such a pressure sensor is desirably provided, for example, on the insole of a rehabilitation shoe of a wearer of the walking assistance device. However, there is an individual difference in the size of the foot of the wearer, and there is a problem that the sensitivity of whether or not the state of landing and getting off can be clearly detected varies depending on the individual difference in foot size.

そこで、本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、歩行補助装置の装着者の足のサイズの個人差に依存せず、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することが可能な圧力センサ、情報処理装置、及び電極決定方法を提供することを課題の一つとする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and it is possible to clearly sense the state of landing and leaving the foot without depending on individual differences in the size of the foot of the wearer of the walking assistance device. It is an object of the present invention to provide a pressure sensor, an information processing apparatus, and an electrode determination method capable of performing the above.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、第1の電極と複数の第2の電極が設けられた電極シートと、圧力により面抵抗が変化する感圧シートと、を備え、前記感圧シートの一方の面と、前記電極シートの一方の面とが重なり合って構成され、人の足裏と地面との間に装着される圧力センサであって、前記第1の電極と複数の第2の電極は、それぞれ前記電極シートの前記面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの前記電極から引き出されていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes an electrode sheet provided with a first electrode and a plurality of second electrodes, and a pressure-sensitive sheet whose surface resistance changes due to pressure, The pressure sensor is configured to overlap one surface of the pressure sensitive sheet and one surface of the electrode sheet, and is a pressure sensor mounted between a person's sole and the ground. The second electrodes are provided at different positions on the surface of the electrode sheet, respectively, and are the surfaces of the pressure-sensitive sheet between the first electrode and the second electrode. Conductive wires for electrically connecting a voltage corresponding to the resistance of a region including the surface to be positioned to an information processing device that measures each second electrode are drawn from each of the electrodes. .

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の圧力センサにおいて、前記圧力センサは、靴の中敷きに設けられることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the pressure sensor according to the first aspect, the pressure sensor is provided on an insole of a shoe.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の圧力センサにおいて、それぞれの前記電極は、一方向に長く延びた楕円状又は長方形状の形状を有し、前記長く延びた前記方向と直交する方向に所定間隔で平行に並べられていることを特徴とする。   A third aspect of the present invention is the pressure sensor according to the first or second aspect, wherein each of the electrodes has an elliptical or rectangular shape extending in one direction and the extending direction. It is characterized by being arranged in parallel at a predetermined interval in a direction orthogonal to

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の圧力センサから引き出された前記導線に電気的に接続される情報処理装置であって、前記圧力センサが備える前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する測定手段を備えることを特徴とする。   Invention of Claim 4 is an information processing apparatus electrically connected to the said conducting wire pulled out from the pressure sensor of Claim 1, Comprising: On the said surface of the said pressure sensitive sheet with which the said pressure sensor is provided And measuring means for measuring, for each of the second electrodes, a voltage corresponding to a resistance of a region including the surface located between the first electrode and the second electrode.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の情報処理装置において、前記測定手段は、前記圧力センサを足裏と地面との間に装着した装着者の足裏が着床と離床を繰り返している状態で、前記第2の電極ごとに前記電圧を測定し、前記情報処理装置は、前記測定手段により前記第2の電極ごとに測定された各前記電圧に基づいて、前記複数の第2の電極の中で、前記着床と前記離床を区別するのに最適な前記第2の電極を決定する決定手段を更に備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the information processing apparatus according to the fourth aspect, the measuring means is configured such that the sole of the wearer who wears the pressure sensor between the sole and the ground performs landing and leaving. In a repeated state, the voltage is measured for each of the second electrodes, and the information processing device is configured to measure the plurality of second voltages based on the voltages measured for the second electrodes by the measuring unit. It is further characterized by further comprising a determining means for determining the second electrode that is most suitable for distinguishing between the landing and the leaving of the two electrodes.

請求項6に記載の発明は、第1の電極と複数の第2の電極が設けられた電極シートと、圧力により面抵抗が変化する感圧シートと、を備え、前記感圧シートの一方の面と、前記電極シートの一方の面とが重なり合って構成され、人の足裏と地面との間に装着される圧力センサであって、前記第1の電極と複数の第2の電極は、それぞれ前記電極シートの前記面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの前記電極から引き出されている圧力センサと、当該圧力センサから引き出された前記導線に電気的に接続される情報処理装置と、を用いて前記第2の電極ごとに前記電圧を測定する電極決定方法であって、前記圧力センサを足裏と地面との間に装着した装着者の足裏が着床と離床を繰り返している状態で、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定するステップと、前記第2の電極ごとに測定された各前記電圧に基づいて、前記複数の第2の電極の中で、前記着床と前記離床を区別するのに最適な前記第2の電極を決定する決定ステップと、を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 6 includes an electrode sheet provided with a first electrode and a plurality of second electrodes, and a pressure-sensitive sheet whose surface resistance is changed by pressure, and one of the pressure-sensitive sheets is provided. A pressure sensor that is configured to overlap a surface and one surface of the electrode sheet, and is mounted between a human foot sole and the ground, wherein the first electrode and the plurality of second electrodes are: Each of the surfaces of the pressure-sensitive sheet that is provided at different positions on the surface of the electrode sheet and includes the surface that is positioned between the first electrode and the second electrode. A pressure sensor that is electrically connected to an information processing apparatus that measures a voltage corresponding to the resistance of each second electrode for each of the second electrodes, and the pressure sensor that is extracted from the pressure sensor. An information processing apparatus electrically connected to the conductor; An electrode determination method for measuring the voltage for each of the second electrodes by using a foot of a wearer who wears the pressure sensor between the sole and the ground repeatedly landing and leaving the floor In a state, a voltage corresponding to the resistance of a region including the surface located between the first electrode and the second electrode on the surface of the pressure-sensitive sheet is measured for each second electrode. And the second electrode optimal for distinguishing between the landing and the leaving bed among the plurality of second electrodes based on each voltage measured for each second electrode And a determining step for determining.

本発明によれば、圧力センサにおいて、第1の電極と第2の電極との間に位置する面を含む領域の抵抗に応じた電圧を第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの電極から引き出すように構成したので、歩行補助装置の装着者の足のサイズの個人差に依存せず、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することが可能となる。   According to the present invention, in the pressure sensor, the information processing apparatus that measures the voltage corresponding to the resistance of the region including the surface located between the first electrode and the second electrode for each second electrode is electrically connected. Since the lead wires for connecting to each other are drawn out from the respective electrodes, it is possible to clearly detect the state of landing and leaving the foot without depending on individual differences in the foot size of the wearer of the walking assistance device It becomes possible.

足裏センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a sole sensor. 足裏センサの感圧シートの表面抵抗が測定される際の概念図である。It is a conceptual diagram at the time of measuring the surface resistance of the pressure sensitive sheet of a sole sensor. 電極Aと電極B1〜B4との間に位置する面を含む領域の表面抵抗に応じた電圧を電極B1〜B4ごとに示す図である。It is a figure which shows the voltage according to the surface resistance of the area | region containing the surface located between the electrode A and electrodes B1-B4 for every electrode B1-B4. 電極Aと電極B1〜B4から引き出された導線L1〜L5から、制御部Cに至るまでの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example from the conducting wire L1-L5 pulled out from the electrode A and the electrodes B1-B4 to the control part C. FIG. (A)は、右足用の足裏センサ1と左足用の足裏センサ1からの電圧(例えば、電極Aと電極B1との間の電圧V1)波形例を示す図である。(B)は、装着者の足のサイズS1〜S4と、電極B1〜B4との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the voltage example (For example, voltage V1 between the electrode A and the electrode B1) from the sole sensor 1 for right feet, and the sole sensor 1 for left feet. (B) is a figure which shows the relationship between size S1-S4 of a wearer's leg | foot, and electrode B1-B4.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明に係る「人の足裏と地面との間に装着される圧力センサ」を足裏センサに適用した場合の実施形態である。本実施形態に係る足裏センサは、リハビリ用靴の中敷きに設けられる(言い換えれば、足裏センサ自体がリハビリ用靴の中敷きとして使用される)。そして、歩行補助装置(図示せず)の装着者がリハビリ用靴を履いてリハビリを行う。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is embodiment when the "pressure sensor with which it wears between a person's sole and the ground" concerning this invention is applied to a sole sensor. The sole sensor according to the present embodiment is provided on the insole of the rehabilitation shoe (in other words, the sole sensor itself is used as the insole of the rehabilitation shoe). Then, a wearer of a walking assistance device (not shown) wears rehabilitation shoes to perform rehabilitation.

先ず、図1及び図2を参照して、本実施形態に係る足裏センサの構成について説明する。図1は、足裏センサの構成を示す図である。図2は、足裏センサの感圧シートの表面抵抗が測定される際の概念図である。   First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the sole sensor which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sole sensor. FIG. 2 is a conceptual diagram when the surface resistance of the pressure-sensitive sheet of the sole sensor is measured.

本実施形態に係る足裏センサ1は、図1に示すように、圧力により面(表面)抵抗変化する感圧シート11と、電極A(第1の電極の一例)及び複数の電極B1〜B4(第2の電極の一例)が設けられた電極シート12と、を備え、感圧シート11の一方の面と、電極シート12の一方の面とが重なり合って構成される。   As shown in FIG. 1, the sole sensor 1 according to the present embodiment includes a pressure-sensitive sheet 11 whose surface (surface) resistance is changed by pressure, an electrode A (an example of a first electrode), and a plurality of electrodes B1 to B4. The electrode sheet 12 is provided with (an example of a second electrode), and one surface of the pressure-sensitive sheet 11 and one surface of the electrode sheet 12 are configured to overlap each other.

具体的には、リハビリ用靴内に、電極シート12が挿入された後、当該電極シート12の上に感圧シート11が挿入されることで足裏センサ1が装着される。なお、感圧シート11及び電極シート12は、図1に示すように、足型形状とすることが望ましい。踵部周辺のみの形状としてもよいが、足型形状とすることで、装着者に違和感を与えることを防止できるとともに、中敷部のずれにより動作不良になることを防止することができる。   Specifically, after the electrode sheet 12 is inserted into the rehabilitation shoe, the foot sensor 1 is mounted by inserting the pressure sensitive sheet 11 on the electrode sheet 12. Note that the pressure-sensitive sheet 11 and the electrode sheet 12 are preferably formed in a foot shape as shown in FIG. Although it is good also as a shape only around a buttocks, making it a foot shape can prevent a wearer from feeling uncomfortable, and can also prevent malfunction due to the displacement of the insole.

感圧シート11には、図2に示すように上方から加圧されることで表面抵抗が変化(加圧されると、表面抵抗が低下する)するクッション性のある材料を適用することが望ましい。これにより、リハビリ用靴を履く装着者に違和感を与えることなく歩行することが可能となり、また、電極シート12の耐久性を伸ばすことが可能となる。   As shown in FIG. 2, it is desirable to apply a cushioning material whose surface resistance is changed by being pressed from above as shown in FIG. 2 (the surface resistance is reduced when the pressure is applied). . Thereby, it becomes possible to walk without giving an uncomfortable feeling to the wearer wearing the rehabilitation shoes, and the durability of the electrode sheet 12 can be increased.

一方、電極シート12は、例えばFPC(Flexible Printed Circuits)からなり、絶縁体であるポリイミド上に電極である銅が積層されて構成(電極シート12単体ではポリイミドにより電極間が絶縁されている)されている。ポリイミドは、リハビリ用靴の中敷きとして、形状を保ち、位置ズレをなくし、耐久性を上げるものである。なお、露出した電極には金メッキ等の処理がなされ、水分や高湿度での錆による劣化が防止されている。   On the other hand, the electrode sheet 12 is made of, for example, FPC (Flexible Printed Circuits), and is configured by laminating copper as an electrode on polyimide as an insulator (in the electrode sheet 12 alone, the electrodes are insulated by polyimide). ing. Polyimide keeps its shape as an insole for rehabilitation shoes, eliminates misalignment, and increases durability. The exposed electrode is treated with gold plating or the like to prevent deterioration due to rust under moisture or high humidity.

そして、電極A及び複数の電極B1〜B4は、それぞれ、電極シート12の面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、感圧シート11の面であって電極Aと電極B1〜B4との間に位置する面を含む領域の表面抵抗に応じた電圧(2つの電極間の電位差)を電極B1〜B4ごとに測定する情報処理装置(例えば、歩行補助装置の制御部)へ電気的に接続するための導線(銅線)L1〜L5がそれぞれの電極A,B1〜B4から引き出されている。なお、電極A及び複数の電極B1〜B4は、リハビリ用靴を履く装着者の踵部の圧力を感知できるように、電極シート12において、装着者の足裏の踵部及びその周辺に設けられている。装着者の足裏の踵部及びその周辺に電極を設けることが最も効果的であるが、踵以外の部位に電極を設けても構わない。   The electrode A and the plurality of electrodes B1 to B4 are respectively provided at different positions on the surface of the electrode sheet 12, and are the surfaces of the pressure sensitive sheet 11 between the electrode A and the electrodes B1 to B4. Is electrically connected to an information processing device (for example, a control unit of a walking assist device) that measures a voltage (potential difference between two electrodes) corresponding to the surface resistance of a region including the surface positioned at each of the electrodes B1 to B4. Conductor wires (copper wires) L1 to L5 are drawn from the electrodes A and B1 to B4. The electrode A and the plurality of electrodes B1 to B4 are provided on the heel of the sole of the wearer and the periphery thereof in the electrode sheet 12 so that the pressure of the buttock of the wearer wearing the rehabilitation shoes can be detected. ing. Although it is most effective to provide electrodes on the buttocks of the sole of the wearer and in the vicinity thereof, electrodes may be provided on portions other than the heel.

また、図1の例では、それぞれの電極A,B1〜B4は、一方向(足の幅方向、言い換えれば、装着者の直進方向と直交する方向)に長く延びた長方形状(言い換えれば、短冊状)の形状を有し、長く延びた方向(幅方向)と直交する方向に所定間隔で平行に並べられている。また、図1の例では、電極Aは、爪先側に配置されており、電極B1〜B4は、踵の後ろ側に所定の間隔をあけて、複数の平行線となるように配置されている。なお、電極A,B1〜B4は、足の幅方向に長く延びた楕円状の形状であってもよい。また、図1の例では、第2の電極は、B1〜B4まで、4つ設けられているが、これに限定されるものではなく、3つ以下であってもよいし、5つ以上であってもよい。   Further, in the example of FIG. 1, each of the electrodes A, B1 to B4 has a rectangular shape (in other words, a strip) extending long in one direction (the width direction of the foot, in other words, the direction orthogonal to the straight direction of the wearer). And are arranged in parallel at a predetermined interval in a direction orthogonal to the long extending direction (width direction). In the example of FIG. 1, the electrode A is disposed on the toe side, and the electrodes B <b> 1 to B <b> 4 are disposed on the rear side of the heel so as to form a plurality of parallel lines. . The electrodes A and B1 to B4 may have an elliptical shape that extends long in the width direction of the foot. In the example of FIG. 1, four second electrodes B1 to B4 are provided, but the number of second electrodes is not limited to this, and may be three or less, or five or more. There may be.

図3は、電極Aと電極B1〜B4との間に位置する面を含む領域の表面抵抗に応じた電圧を電極B1〜B4ごとに示す図である。図3(A)の例は、電極Aと電極B1との間に位置する面を含む領域の表面抵抗(R1)に応じた電圧V1を示している。また、図3(B)の例は、電極Aと電極B2との間に位置する面を含む領域の表面抵抗(R1+R2)に応じた電圧V2を示している。また、図3(C)の例は、電極Aと電極B3との間に位置する面を含む領域の表面抵抗(R1+R2+R3)に応じた電圧V3を示している。また、図3(D)の例は、電極Aと電極B4との間に位置する面を含む領域の表面抵抗(R1+R2+R3+R4)に応じた電圧V4を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a voltage corresponding to the surface resistance of a region including a surface located between the electrode A and the electrodes B1 to B4 for each of the electrodes B1 to B4. The example of FIG. 3A shows the voltage V1 corresponding to the surface resistance (R1) of the region including the surface located between the electrode A and the electrode B1. The example of FIG. 3B shows the voltage V2 corresponding to the surface resistance (R1 + R2) of the region including the surface located between the electrode A and the electrode B2. In addition, the example of FIG. 3C shows a voltage V3 corresponding to the surface resistance (R1 + R2 + R3) of a region including a surface located between the electrode A and the electrode B3. In addition, the example of FIG. 3D shows a voltage V4 corresponding to the surface resistance (R1 + R2 + R3 + R4) of a region including a surface located between the electrode A and the electrode B4.

このような各電圧V1〜V4(言い換えれば、表面抵抗)が、例えば、歩行補助装置の制御部により測定される。   Such voltages V1 to V4 (in other words, surface resistance) are measured by, for example, the control unit of the walking assist device.

図4は、電極Aと電極B1〜B4から引き出された導線L1〜L5から、制御部Cに至るまでの回路構成例を示す図である。制御部Cは、例えば、CPU,RAM,及びROM等により構成され、CPUが例えばROMに記憶されているプログラムを実行することにより、本発明における測定手段及び決定手段として機能する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration example from the conductive wires L1 to L5 drawn from the electrode A and the electrodes B1 to B4 to the control unit C. The control unit C includes, for example, a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and functions as a measurement unit and a determination unit in the present invention when the CPU executes a program stored in the ROM, for example.

図4の例では、電極Aから引き出された導線L1は端子T1を介してアンプApの一端に電気的に接続されている。一方、電極B1〜B4から引き出された導線L2〜L5は端子T2〜T5を介してスイッチSWに接続され、このスイッチSWにより選択された電極B1〜B4の何れかの電極から引き出された導線(L2〜L5の何れか)は端子(T2〜T5の何れか)を介してアンプApの他端に電気的に接続されている。   In the example of FIG. 4, the conducting wire L1 drawn out from the electrode A is electrically connected to one end of the amplifier Ap via the terminal T1. On the other hand, the conducting wires L2 to L5 drawn from the electrodes B1 to B4 are connected to the switch SW via the terminals T2 to T5, and the conducting wires drawn from any of the electrodes B1 to B4 selected by the switch SW ( Any one of L2 to L5) is electrically connected to the other end of the amplifier Ap via a terminal (any one of T2 to T5).

そして、アンプApの出力端は、制御部Cの入力端に接続されている。これにより、電極Aと、スイッチSWにより選択された例えば電極B1との間の電圧V1(振幅)がアンプApにより増幅され、増幅された電圧V1(言い換えれば、表面抵抗)が制御部Cにより測定(スイッチSWの切り換えに応じて、電極B1〜B4まで順番に測定)される。なお、スイッチSWの切り換えは、例えば制御部Cにより制御(例えば、所定間隔で切り換えるように制御)される。このようにスイッチSWにより電極B1〜B4を切り換えるように構成すれば、アンプApの数を低減することができ、アンプApを設けるスペース及びコストを低減することができる。ただし、電極B1〜B4の夫々に対してアンプApを設けてもよい。この場合、スイッチSWを設ける必要がなく、各アンプApの出力端は、制御部Cの別々の入力端に接続される。これにより、電極Aと各電極B1〜B4との間の電圧V1〜V4を制御部Cにより同時に測定することができる。   The output terminal of the amplifier Ap is connected to the input terminal of the control unit C. Thereby, the voltage V1 (amplitude) between the electrode A and the electrode B1 selected by the switch SW is amplified by the amplifier Ap, and the amplified voltage V1 (in other words, the surface resistance) is measured by the control unit C. (According to switching of the switch SW, the electrodes B1 to B4 are measured in order). Note that the switching of the switch SW is controlled by, for example, the control unit C (for example, controlled to switch at a predetermined interval). Thus, if it comprises so that electrode B1-B4 may be switched by switch SW, the number of amplifier Ap can be reduced and the space and cost which provide amplifier Ap can be reduced. However, an amplifier Ap may be provided for each of the electrodes B1 to B4. In this case, it is not necessary to provide the switch SW, and the output terminal of each amplifier Ap is connected to a separate input terminal of the control unit C. Thereby, the voltage V1-V4 between the electrode A and each electrode B1-B4 can be simultaneously measured by the control part C. FIG.

ところで、電極B1〜B4ごとの電圧V1〜V4は、両足にリハビリ用靴を履いた装着者(つまり、足裏センサ1を装着した装着者)の足裏が着床と離床を繰り返している状態(足踏みしている状態)で測定されることが望ましい。すなわち、右足と左足の着床と離床のタイミングを見るため、右足用の足裏センサ1と左足用の足裏センサ1のそれぞれからの上記電圧V1〜V4を測定することが望ましい。   By the way, the voltages V1 to V4 for the electrodes B1 to B4 are in a state in which the soles of the wearers wearing rehabilitation shoes on both feet (that is, the wearers wearing the sole sensor 1) are repeatedly landing and getting off. It is desirable to measure in a state of stepping. That is, it is desirable to measure the voltages V1 to V4 from the right foot sole sensor 1 and the left foot sole sensor 1 in order to see the timing of landing and leaving the right foot and left foot.

そして、制御部Cは、このように電極B1〜B4ごとに測定された各電圧V1〜V4に基づいて、複数の電極B1〜B4の中で、装着者の足裏の着床と離床を区別するのに最適な電極(B1〜B4の何れか)を決定する。ここで、装着者の足裏の着床と離床を区別するのに最適な電極とは、複数の電極B1〜B4の中で、例えば着床から離床の際における電圧の変化率(単位時間当たりの変化の割合(傾き))が最も大きい電極を意味する。理想的には、電圧に急峻な変化(急峻な立上り)があることが望ましい(このパターンの波形選択により、患者の状態、足のサイズ、個人差に依存しない足裏センサを実現できる)。緩やかな電圧変化では、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することが困難なためである。   Then, the control unit C distinguishes between the landing on the sole of the wearer and the getting out of the plurality of electrodes B1 to B4 based on the voltages V1 to V4 measured for the electrodes B1 to B4 as described above. The most suitable electrode (any one of B1 to B4) is determined. Here, the optimum electrode for distinguishing between the landing of the foot of the wearer and the leaving of the floor is, for example, the rate of change in voltage (from per unit time) at the time of leaving from the landing among the plurality of electrodes B1 to B4. This means the electrode with the largest change rate (slope). Ideally, it is desirable that the voltage has a steep change (steep rising) (the waveform selection of this pattern can realize a foot sensor independent of the patient's condition, foot size, and individual difference). This is because a gentle voltage change makes it difficult to clearly detect the state of landing and getting off the sole.

上記最適な電極の決定は、例えば、制御部Cが、測定した電圧から電圧の変化率を電極B1〜B4ごとに算出してこれらを比較することにより行われる。或いは、最適な電極の決定は、測定された電圧波形をモニタに表示しオペレータや管理者等が最適な電圧波形を操作部から指定することにより行われるように構成してもよい。その後のリハビリにおいては、上記決定された電極からの信号(電圧)入力を使用するようにセット(例えば、決定された電極がスイッチSWにより選択)され、歩行補助装置により装着者の歩行がアシストされることになる。   The determination of the optimum electrode is performed, for example, by the control unit C calculating a voltage change rate from the measured voltage for each of the electrodes B1 to B4 and comparing them. Alternatively, the optimum electrode may be determined by displaying the measured voltage waveform on a monitor and designating the optimum voltage waveform from the operation unit by an operator or administrator. In the subsequent rehabilitation, the signal (voltage) input from the determined electrode is set to be used (for example, the determined electrode is selected by the switch SW), and the walking assist device assists the wearer in walking. Will be.

図5(A)は、右足用の足裏センサ1と左足用の足裏センサ1からの電圧(例えば、電極Aと電極B1との間の電圧V1)波形例を示す図である。なお、足裏センサ1を着床と離床のスイッチとして使用する場合、着床では、確実にローレベルに近づき、離床でハイレベルとなることが必要である。また、図5(B)は、装着者の足のサイズS1〜S4と、電極B1〜B4との関係を示す図である。図5(A)に示す例において、実線で示す波形αは理想的な電圧波形を示しており、この波形αでは、着床から離床の際に急峻な立上りがあるため、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することができる。この波形αは、図5(B)の例では、例えば、装着者の足のサイズが“S3”である場合における電圧Aと電極B3との間の電圧が該当し、この場合、電極B3が最適な電極として決定される。なお、装着者の足のサイズが“S3”である場合における電圧Aと電極B1との間の電圧は、電圧Aと電極B3との間の電圧よりも変化率が小さい(つまり、緩やかな電圧変化)となるため、最適な電極とはならない。   FIG. 5A is a diagram illustrating a waveform example of a voltage (for example, voltage V1 between the electrode A and the electrode B1) from the sole sensor 1 for the right foot and the sole sensor 1 for the left foot. When the sole sensor 1 is used as a switch for landing and leaving the floor, it is necessary that the floor sensor 1 approaches the low level and reaches the high level when leaving the floor. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the wearer's foot sizes S1 to S4 and the electrodes B1 to B4. In the example shown in FIG. 5A, the waveform α shown by a solid line shows an ideal voltage waveform, and in this waveform α, there is a steep rise at the time of leaving from landing, so And can clearly detect the condition of getting out of bed. In the example of FIG. 5B, this waveform α corresponds to, for example, the voltage between the voltage A and the electrode B3 when the size of the wearer's foot is “S3”. It is determined as the optimum electrode. Note that when the size of the wearer's foot is “S3”, the voltage between the voltage A and the electrode B1 has a smaller change rate than the voltage between the voltage A and the electrode B3 (that is, a moderate voltage). Change), it is not an optimal electrode.

一方、図5(A)において、破線で示す波形βでは、着床から離床の際に電圧の変化がないため、着床と離床とを区別することが困難である。この波形βは、図5(B)の例では、例えば、装着者の足のサイズが“S3”である場合における電圧Aと電極B4との間の電圧が該当する。つまり、この場合、電極B3と電極B4との間には装着者の踵からの圧力がかからないため、電極B3と電極B4との間の着床時の表面抵抗は、他の電極間における着床時の表面抵抗に比べて限りなく大きく(例えば無限大に近い)なるためである。   On the other hand, in FIG. 5A, with the waveform β indicated by a broken line, there is no change in voltage during landing to get off, so it is difficult to distinguish between landing and getting off. 5B corresponds to the voltage between the voltage A and the electrode B4 when the size of the wearer's foot is “S3”, for example. That is, in this case, since pressure from the wearer's heel is not applied between the electrode B3 and the electrode B4, the surface resistance at the time of landing between the electrode B3 and the electrode B4 is the landing between the other electrodes. This is because it becomes extremely large (for example, close to infinity) compared to the surface resistance at the time.

以上説明したように、上記実施形態によれば、圧力に応じ、表面抵抗値が変化する圧力センサ1において、踵を中心に、爪先側に幅方向の電極Aを設け、踵の後ろ側に所定の間隔をあけて、複数の平行線となるような幅方向の電極B1〜B4を配置し、電極Aと電極B1〜B4により、足踏み状態における電圧(表面抵抗)の変化を測定することにより、その人に合ったトリガとして適正なB電極を決定することができる。これにより、足のサイズの個人差に依存せず、足裏の着床と離床の状態を明確に感知することができる足裏センサを実現することができる。   As described above, according to the above embodiment, in the pressure sensor 1 whose surface resistance value changes according to the pressure, the electrode A in the width direction is provided on the toe side around the heel, and the predetermined value is provided on the rear side of the heel. By arranging the electrodes B1 to B4 in the width direction so as to be a plurality of parallel lines, and measuring the change in voltage (surface resistance) in the stepped state with the electrodes A and B1 to B4, An appropriate B electrode can be determined as a trigger suitable for the person. Thereby, it is possible to realize a sole sensor that can clearly detect the state of landing and getting off the foot without depending on individual differences in foot size.

また、上記実施形態によれば、歩行補助装置用の足裏センサ1で、装着者に合わせたものになり、トリガとしての誤動作がなくなり、歩行アシストを安定化させることができる。さらに、足裏センサ1用の電極シート12の準備を最小限にでき、設定時間の短縮が可能となる。また、予め、多くの足裏センサを準備する必要がなく、その選択にも時間がかかるということを回避することができる。   Moreover, according to the said embodiment, it becomes what match | combined with a wearer with the sole sensor 1 for a walk assistance apparatus, the malfunctioning as a trigger is lost, and walk assist can be stabilized. Furthermore, the preparation of the electrode sheet 12 for the sole sensor 1 can be minimized, and the set time can be shortened. Moreover, it is not necessary to prepare many sole sensors in advance, and it can be avoided that the selection takes time.

なお、上記実施形態においては、本発明の圧力センサを足裏センサに適用した場合を例にとって説明したが、その他のセンサに適用しても構わない。   In the above embodiment, the case where the pressure sensor of the present invention is applied to the sole sensor has been described as an example. However, the pressure sensor may be applied to other sensors.

1 足裏センサ
11 感圧シート
12 電極シート
A B1〜B4 電極
Ap アンプ
C 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Foot sensor 11 Pressure sensitive sheet 12 Electrode sheet A B1-B4 Electrode Ap Amplifier C Control part

Claims (6)

第1の電極と複数の第2の電極が設けられた電極シートと、圧力により面抵抗が変化する感圧シートと、を備え、前記感圧シートの一方の面と、前記電極シートの一方の面とが重なり合って構成され、人の足裏と地面との間に装着される圧力センサであって、
前記第1の電極と複数の第2の電極は、それぞれ前記電極シートの前記面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの前記電極から引き出されていることを特徴とする圧力センサ。
An electrode sheet provided with a first electrode and a plurality of second electrodes; and a pressure-sensitive sheet whose surface resistance is changed by pressure; one side of the pressure-sensitive sheet; and one of the electrode sheets It is a pressure sensor that is composed of overlapping surfaces and is worn between the soles of people and the ground,
The first electrode and the plurality of second electrodes are provided at different positions on the surface of the electrode sheet, respectively, and are the surface of the pressure-sensitive sheet, the first electrode and the first electrode Conductive wires for electrically connecting a voltage corresponding to the resistance of the region including the surface located between the two electrodes to an information processing device for measuring each second electrode are drawn out from the respective electrodes. A pressure sensor.
前記圧力センサは、靴の中敷きに設けられることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。   The pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is provided on a shoe insole. それぞれの前記電極は、一方向に長く延びた楕円状又は長方形状の形状を有し、前記長く延びた前記方向と直交する方向に所定間隔で平行に並べられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧力センサ。   Each of the electrodes has an elliptical or rectangular shape extending long in one direction, and is arranged in parallel at a predetermined interval in a direction orthogonal to the extending direction. The pressure sensor according to 1 or 2. 請求項1に記載の圧力センサから引き出された前記導線に電気的に接続される情報処理装置であって、
前記圧力センサが備える前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する測定手段を備えることを特徴とする情報処理装置。
An information processing apparatus electrically connected to the conducting wire drawn out from the pressure sensor according to claim 1,
A voltage corresponding to the resistance of a region including the surface that is located between the first electrode and the second electrode on the surface of the pressure-sensitive sheet included in the pressure sensor for each of the second electrodes. An information processing apparatus comprising a measuring means for measuring.
前記測定手段は、前記圧力センサを足裏と地面との間に装着した装着者の足裏が着床と離床を繰り返している状態で、前記第2の電極ごとに前記電圧を測定し、
前記情報処理装置は、前記測定手段により前記第2の電極ごとに測定された各前記電圧に基づいて、前記複数の第2の電極の中で、前記着床と前記離床を区別するのに最適な前記第2の電極を決定する決定手段を更に備えることを特徴とする請求項4に記載の情報処理装置。
The measuring means measures the voltage for each of the second electrodes in a state in which the sole of the wearer wearing the pressure sensor between the sole and the ground repeats landing and getting off,
The information processing apparatus is optimal for distinguishing between the landing and the leaving bed among the plurality of second electrodes based on the voltages measured for the second electrodes by the measuring means. The information processing apparatus according to claim 4, further comprising a determination unit that determines the second electrode.
第1の電極と複数の第2の電極が設けられた電極シートと、圧力により面抵抗が変化する感圧シートと、を備え、前記感圧シートの一方の面と、前記電極シートの一方の面とが重なり合って構成され、人の足裏と地面との間に装着される圧力センサであって、前記第1の電極と複数の第2の電極は、それぞれ前記電極シートの前記面上の互いに異なる位置に設けられ、且つ、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定する情報処理装置へ電気的に接続するための導線がそれぞれの前記電極から引き出されている圧力センサと、当該圧力センサから引き出された前記導線に電気的に接続される情報処理装置と、を用いて前記第2の電極ごとに前記電圧を測定する電極決定方法であって、
前記圧力センサを足裏と地面との間に装着した装着者の足裏が着床と離床を繰り返している状態で、前記感圧シートの前記面であって前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置する前記面を含む領域の抵抗に応じた電圧を前記第2の電極ごとに測定するステップと、
前記第2の電極ごとに測定された各前記電圧に基づいて、前記複数の第2の電極の中で、前記着床と前記離床を区別するのに最適な前記第2の電極を決定する決定ステップと、
を含むことを特徴とする電極決定方法。
An electrode sheet provided with a first electrode and a plurality of second electrodes; and a pressure-sensitive sheet whose surface resistance is changed by pressure; one side of the pressure-sensitive sheet; and one of the electrode sheets A pressure sensor configured to overlap with a surface and worn between a sole of a person and the ground, wherein the first electrode and the plurality of second electrodes are respectively on the surface of the electrode sheet. The voltage corresponding to the resistance of a region including the surface that is provided at different positions and includes the surface that is located between the first electrode and the second electrode on the surface of the pressure-sensitive sheet. Pressure sensors that are electrically connected to the information processing apparatus that measures each of the two electrodes, and the information that is electrically connected to the conductors that are drawn from the pressure sensors. And the second electrode using a processing apparatus An electrode decision process of measuring the voltage on the bets,
The first electrode and the second electrode on the surface of the pressure-sensitive sheet in a state in which the sole of the wearer wearing the pressure sensor between the sole and the ground repeats landing and getting off. Measuring a voltage corresponding to a resistance of a region including the surface located between the second electrode and the second electrode;
Determination of determining the second electrode that is most suitable for distinguishing the landing and the leaving from the plurality of second electrodes based on each voltage measured for each second electrode Steps,
An electrode determination method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS55131707U (en) * 1979-03-12 1980-09-18
JPH05161724A (en) * 1991-12-16 1993-06-29 Hidekazu Takahashi Insole collecting kinesiologic information

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