足底面の荷重分布の特徴抽出に関する基礎研究
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概要
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人が立っているときに足底面にかかる荷重の分布には各個人によって特徴がある。また, 足, 背骨, 骨盤等の疾患の状態によっても荷重分布に変化が生じる事がわかっている。本研究は, 足底面の異常な荷重分布を認識することで, 疾患の発見や整体, リハビリ等への応用に役立てることを目的としている。本稿では足底面の荷重分布の特徴を新しい圧力センサを使って計測し, そのデータに基づいて足底面の圧力を4×4の16の領域に分割し, 個々の領域の荷重を11段階に量子化することにより, 特徴抽出を試み, 良好な結果が得られたので報告する。図1に本研究で用いた圧力センサの構造を示す。この圧力センサはポリエステルシート上に, 行方向と列方向にそれぞれ電極を形成し, その間に圧力によって抵抗値の変化する感圧抵抗性物質を挟み込むことでシート状の極めて薄いセンサを形成している. この行方向と列方向の電極の交点が感圧部分を構成している。感圧部分間の距離は5mmである。図2に荷重分布測定システムを示す。行方向と列方向の電極をそれぞれのマルチプレクサで切り替えることにより交点を順次走査する。ここで圧力値は電流値に変換され, ディジタル量に変換された後, コンピュータに送られ処理される。このシステムにより高速に荷重分布の測定を行うことが可能である。図3は足底面の荷重分布の測定結果であり, 赤から青の13段階のカラーコードで表示している。領域の分解能は5mm×5mmである。図4は図3のデータにフィルタリングを施し, 足底面の長さと幅に対して長方形を作り, それを4×4の16の領域に分割し, 個々の領域の荷重を0〜10の11段階に量子化した足底面の荷重分布図である。図よりこの被験者は僅かではあるが右前に体が傾いていることがわかる。この図で欄外の%の数値は左右の足の荷重の割合を示している。図5に矯正前と矯正後の図を示す。この図において矯正後では左右の足の荷重のバランスが改善され, 重心が前方のつま先側に移行していることがわかる。これらのことより, 足底面の荷重の分布は各個人によって特徴があり, 足底面を16分割し, 数値化することで特徴抽出を容易にできることが分かった。またこれを用いて荷重分布は姿勢の状態, 体のコンディション等を推定できるという可能性が示された。詳細な議論は講演の際に報告する。
- 社団法人電子情報通信学会の論文
- 1997-03-06
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