足圧センサーとしての用途や活用方法を解説～NISSHAの摩擦・せん断力センサー～

NISSHAの開発している摩擦・せん断力センサーは足圧の測定に活用できます。一般的に足圧を測定する際には、床面や靴底にかかる足裏の圧力を測定する圧力センサーが用いられますが、摩擦・せん断力センサーを活用することで、足裏の圧力に加えて足裏のせん断力（横方向にかかる力）を測定することが可能です。

この記事では、足圧の測定データの活用方法や摩擦・せん断力センサーを用いた足圧測定の具体的な事例について紹介します。

シューズの開発

足圧測定データはシューズ開発の現場で活用が可能です。
シューズの開発をする際には、靴底に対して足圧がどのようにかかるかを調整する必要があります。歩行、走行時に足裏のどの部分にどの程度の圧力がかかっているのかを可視化できれば、シューズの履きやすさや足への負担のかかり方についてデータをもとに研究することができるようになります。シューズ開発において足圧の分布は重要なポイントです。

足圧データの分析は、靴底のパターンやインソールの形状、新しい緩衝材の開発など、高性能なシューズの開発での活用が期待できます。

競技力の向上

足圧の把握は、スポーツの競技力向上にも役立ちます。
さまざまなスポーツにおいて、競技力を向上させるために重要なポイントの一つが「体重のかけ方」です。例えば、以下のようなシーンが想定できます。

・どこに力を入れれば速く走れるか
・走る向きを切り返すターンの際に、どこに力を入れればいいか
・重いものを持ち上げる際には、足圧の分布がどうなっていればいいか

シーンに応じた理想的な足圧分布がわかっている場合、競技者の実際の足圧データを取得することで現状の把握や理想的な状態との比較・改善へと活用することができます。競技者や指導者が、感覚論ではなく、実際のデータに基づいた調整を行うことが可能です。

リハビリの効果向上

リハビリテーションでも、足圧センサーで取得したデータを活用できます。
リハビリテーションはけがや病気などで低下した運動能力を回復させることを目的に実施しますが、効率よく筋力を戻したり、けがの再発を防ぐための体重のかけ方を見つけたりする場合には、身体を動かす際の足圧がどのような分布になっているかを確認することが効果的です。

特に、病気の治療後などに久しぶりに体を動かす場合には、身体のバランスが崩れており、望ましくない場所に体重がかかってしまっていても気づかない場合があります。このような状況でも、足圧の測定データで可視化できれば、状況を速やかに理解、修正できるでしょう。

NISSHAの摩擦・せん断力センサーでは、足圧の測定が可能です。一般的な足圧センサーは、足裏の圧力しか測定できませんが、当センサーでは足裏と床、靴底の間でのせん断力を測定できる点が、大きな特徴です。

例えばシューズ開発時に用いる場合、通常の足圧センサーでは、インソールが沈み込む際に垂直方向以外の力がどのようにかかっているかは測定できません。一方摩擦・せん断力センサーでは踏ん張った際に横にかかる力を検出できるため、インソールの形状や硬さの評価をより高精度に行うことが可能です。

足裏にかかるせん断力の測定のため、上履きのかかとに摩擦・せん断力センサーをセットし、足踏みをした際のせん断力や押圧力を評価用キットソフトウェアで確認しました。

着地をした際に、かかと部分に強い押圧力がかかっている様子が確認でき、さらに足の外側に向けて放射状にせん断力がかかっていることがわかります。

足踏みを繰り返す際のせん断力の推移を確認すれば、靴の中で足がどのように擦れているかを確認できるため、靴擦れしにくいインソールの開発などにも活用できる可能性があります。

シューズ開発の現場では、せん断力に基づいた新しい評価指標を整理し、垂直方向の力だけでは実現が難しかった、品質の高いシューズを開発できるようになるでしょう。

摩擦・せん断力センサーを用いれば、歩行時に足裏がインソールから受けるせん断力の向きや強さをマッピングすることが可能です。かかとからつま先への接地面変化をせん断力の向きと強さが変化する様子として確認できます。

例えば、ランニングのフォームにはフォアフット走法、ミッドフット走法などがあり、足裏のどの部分を最初に地面につくかで走法が異なります。ランニングフォームの修正をする際に、ランニング時のせん断力のマッピングがどのように変化していくかを確認することで、フォームに対する的確なアドバイスをすることが可能です。