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力測定装置及び生体力学解析システム 新技術説明会

国内特許コード P200017304
整理番号 評16-0006KG
掲載日 2020年11月24日
出願番号 特願2016-211942
公開番号 特開2018-072143
登録番号 特許第6782486号
出願日 平成28年10月28日(2016.10.28)
公開日 平成30年5月10日(2018.5.10)
登録日 令和2年10月22日(2020.10.22)
発明者
  • 桐山 善守
  • 五島 啓吾
出願人
  • 学校法人工学院大学
発明の名称 力測定装置及び生体力学解析システム 新技術説明会
発明の概要 【課題】シートの左右等の座面の複数箇所にそれぞれ作用する力及び力の作用位置を測定することができる力測定装置及び生体力学解析システムを提供する。
【解決手段】力測定装置50は第1シート部32、第2シート部34、第1検知部46及び第2検知部48を備える。第1シート部32は座面の片側を構成する第1座面32Aを有する。第2シート部34は、座面の他の片側を構成し、第1座面32Aに作用する力に対して独立に力が作用する第2座面34Aを有する。第1検知部46は、第1座面32Aに作用する力及び力の作用位置を検知する。第2検知部48は、第2座面34Aに作用する力及び力の作用位置を検知する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

サイクリング人口の増加と健康志向の高まりから、ペダリング時における身体情報を取得する技術が開発されている。例えば、身体情報は生体力学解析によって求められ、生体力学解析には身体に作用する反力及び反力の作用位置の測定が不可欠である。

例えば、生体力学解析では、エルゴメータ(Ergometer)を用いて、股関節の力学的負担や運動性能を評価することができる。評価に際して、サドル下に6軸センサ(力3軸、モーメント3軸)が装着される。6軸センサでは、大腿又は臀部との接触によりサドルに生じる力(荷重)及びこの力の作用位置が測定可能である。
また、サドル表面上にシート型の圧力センサが装着されると、圧力センサにより大腿又は臀部とサドルとの接触部の圧力分布(力及び力の作用位置)が測定可能である。
なお、エルゴメータに関しては、例えば、下記特許文献1に固定式自転車トレーニング装置が開示されている。

産業上の利用分野

本発明は、力測定装置及び生体力学解析システムに関し、特に分割されたシートの複数箇所に作用する力をそれぞれ検知可能な力測定装置及びこの力測定装置を含んで構成される生体力学解析システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備え、
前記第1シート部の前記第1座面とは反対側に、前記第1シート部よりも剛性が高い板状に形成され、かつ、前記第1座面に作用する力を伝達する第1力伝達部を介して前記第1検知部が設けられ、
前記第2シート部の前記第2座面とは反対側に、前記第2シート部よりも剛性が高い板状に形成され、かつ、前記第2座面に作用する力を前記第1力伝達部に対して独立に伝達する第2力伝達部を介して前記第2検知部が設けられてい
測定装置。

【請求項2】
前記第1検知部及び前記第2検知部は、前記第1力伝達部及び前記第2力伝達部の前記第1シート部及び前記第2シート部とは反対側において、前記第1力伝達部及び前記第2力伝達部に対向して配置され、かつ、前記第1シート部及び前記第2シート部よりも剛性が高い板状に形成されたシートベース部に配設されている
請求項に記載の力測定装置。

【請求項3】
座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備え、
前記第1検知部は、前記第1シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設されており、
前記第1検知部は、前記第1シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第1シート部のシート幅方向一端側の横部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第2シート部のシート幅方向他端側の横部に配設されており、
前記第1検知部は、前記第1シート部の前記前部、前記後部及び前記横部に配設されたいずれか1つの力の検知高さを他の力の検知高さと変え、
前記第2検知部は、前記第2シート部の前記前部、前記後部及び前記横部に配設されたいずれか1つの力の検知高さを他の力の検知高さと変えている
測定装置。

【請求項4】
座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備えた力測定装置と、
前記力測定装置の力及び力の作用位置の検知結果に基づいて、生体の左右の股関節トルクをそれぞれ個別に演算する演算処理部と、
を備えた生体力学解析システム。

【請求項5】
前記第1シート部の前記第1座面とは反対側に、前記第1シート部よりも剛性が高い板状に形成され、かつ、前記第1座面に作用する力を伝達する第1力伝達部を介して前記第1検知部が設けられ、
前記第2シート部の前記第2座面とは反対側に、前記第2シート部よりも剛性が高い板状に形成され、かつ、前記第2座面に作用する力を前記第1力伝達部に対して独立に伝達する第2力伝達部を介して前記第2検知部が設けられている前記力測定装置を備えた、
請求項に記載の生体力学解析システム

【請求項6】
前記第1検知部及び前記第2検知部は、前記第1力伝達部及び前記第2力伝達部の前記第1シート部及び前記第2シート部とは反対側において、前記第1力伝達部及び前記第2力伝達部に対向して配置され、かつ、前記第1シート部及び前記第2シート部よりも剛性が高い板状に形成されたシートベース部に配設されている前記力測定装置を備えた、
請求項に記載の生体力学解析システム

【請求項7】
前記第1検知部は、前記第1シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設されている前記力測定装置を備えた、
請求項~請求項のいずれか1項に記載の生体力学解析システム

【請求項8】
前記第1検知部は、前記第1シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第1シート部のシート幅方向一端側の横部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第2シート部のシート幅方向他端側の横部に配設されている前記力測定装置を備えた、
請求項に記載の生体力学解析システム

【請求項9】
前記第1検知部は、前記第1シート部の前記前部、前記後部及び前記横部に配設されたいずれか1つの力の検知高さを他の力の検知高さと変え、
前記第2検知部は、前記第2シート部の前記前部、前記後部及び前記横部に配設されたいずれか1つの力の検知高さを他の力の検知高さと変えている前記力測定装置を備えた、
請求項に記載の生体力学解析システム

【請求項10】
前記第1検知部、前記第2検知部は、いずれも、3軸方向の力を検知可能とする前記力測定装置を備えた、
請求項~請求項のいずれか1項に記載の生体力学解析システム

【請求項11】
前記第1シート部及び前記第2シート部は、生体の大腿から臀部までの一部が接触するサドル、又は着座用シートである前記力測定装置を備えた、
請求項~請求項10のいずれか1項に記載の生体力学解析システム

【請求項12】
前記第1シート部及び前記第2シート部のシート前後方向の後側部に並設され、前記第1座面、前記第2座面のそれぞれに作用する力に対して独立に力が作用する第3座面を有する第3シート部と、
前記第3座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第3検知部と、
を更に備えた前記力測定装置を備えた、
請求項~請求項11のいずれか1項に記載の生体力学解析システム

【請求項13】
前記第1シート部のシート前後方向の後側部に並設され、前記第1座面、前記第2座面のそれぞれに作用する力に対して独立に力が作用する第4座面を有する第4シート部と、
前記第2シート部のシート前後方向の後側部に並設され、前記第1座面、前記第2座面、前記第4座面のそれぞれに作用する力に対して独立に力が作用する第5座面を有する第5シート部と、
前記第4座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第4検知部と、
前記第5座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第5検知部と、
を更に備えた前記力測定装置を備えた、
請求項~請求項11のいずれか1項に記載の生体力学解析システム

【請求項14】
座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1シート部の前記第1座面とは反対側に設けられ、3軸方向の力を測定することにより、前記第1座面に作用する力の大きさ及び傾き及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2シート部の前記第2座面とは反対側に設けられ、3軸方向の力を測定することにより、前記第2座面に作用する力の大きさ及び傾き及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備えた力測定装置。

【請求項15】
前記第1検知部は、前記第1シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部のシート前後方向の前部及び後部に配設されており、
前記第1シート部の前記前部に配設された第1検知部で検知された力と前記第1シート部の前記後部に配設された第1検知部で検知された力の各軸毎の合力から、前記第1座面に作用する力の大きさ及び傾きを求めると共に、前記第2シート部の前記前部に配設された第2検知部で検知された力と前記第2シート部の前記後部に配設された第2検知部で検知された力の各軸毎の合力から、前記第2座面に作用する力の大きさ及び傾きを求める、
請求項14に記載の力測定装置。

【請求項16】
前記第1検知部は、前記第1シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第1シート部のシート幅方向一端側の横部に配設され、
前記第2検知部は、前記第2シート部の前記前部及び前記後部に加えて、前記第2シート部のシート幅方向他端側の横部に配設されており、
前記第1シート部の前記前部に配設された第1検知部で検知された力と前記第1シート部の前記後部に配設された第1検知部で検知された力と前記第1シート部の前記横部に配設された第1検知部で検知された力の各軸毎の合力から、前記第1座面に作用する力の大きさ及び傾きを求めると共に、前記第2シート部の前記前部に配設された第2検知部で検知された力と前記第2シート部の前記後部に配設された第2検知部で検知された力と前記第2シート部の前記横部に配設された第2検知部で検知された力の各軸毎の合力から、前記第2座面に作用する力の大きさ及び傾きを求める、
請求項15に記載の力測定装置。

【請求項17】
サドル又は着座用シートが左右に分割された右側の第1シート部であって、座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記サドル又は前記着座用シートが左右に分割された左側の第2シート部であって、前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1シート部の前記第1座面とは反対側に設けられ、操作者の右側大腿から臀部の右側までの一部から前記第1座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2シート部の前記第2座面とは反対側に設けられ、前記操作者の左側大腿から臀部の左側までの一部から前記第2座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備えた力測定装置。

【請求項18】
座面の片側を構成する第1座面を有する第1シート部と、
前記第1シート部に並設され、前記座面の他の片側を構成し、かつ、前記第1座面に作用する力に対して独立に力が作用する第2座面を有する第2シート部と、
前記第1シート部の前記第1座面とは反対側に設けられ、前記第1座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第1検知部と、
前記第2シート部の前記第2座面とは反対側に設けられ、前記第2座面に作用する力及びこの力の作用位置を検知する第2検知部と、
を備え、
前記第1シート部は、前記第1検知部で検知される前記第1の座面に作用する力の検知精度に影響を与える撓みを生じることがない剛性を有していると共に、前記第2シート部は、前記第2検知部で検知される前記第2の座面に作用する力の検知精度に影響を与える撓みを生じることがない剛性を有している、力測定装置。

【請求項19】
前記第1シート部の前記第1検知部側を、軽金属材料又は金属材料で構成すると共に、前記第2シート部の前記第2検知部側を、軽金属材料又は金属材料で構成した
請求項18に記載の力測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016211942thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) http://www.mech.kogakuin.ac.jp/ms/reserch/detail_kiriyamalab.html
※ 上記特許に関するライセンス等をご希望の場合は、本学HP(下記URL)をご参照の上、「産学連携お問合せシート」をご送付いただくか、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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