JP2008229372A - インテリジェント履物装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着用者の生体力学的要求を感知し、着用者の生体力学的要求に適合するように靴の性能特性を自動的に調節する、履物用品用のインテリジェント装置の提供。
【解決手段】インテリジェント装置１０６は１つ以上の可調節素子１２４を備え、可調節素子は履物用品の性能特性を修正するためにセンサ１２２からの信号を受けて可調節素子を作動させる機構１３０に結合されている。インテリジェント装置は履物用品の性能特性を人の介在なしに調節する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は全般的には履物用品のためのインテリジェント装置に関する。特に、本発明は履物用品の性能特性を修正する自動調節装置に関する。

一般的な運動靴には甲と靴底がある。靴底は通常、靴の特定の性能特性、例えば安定性または剛性の最適化を目指して選ばれる材料でつくられる。一般に、靴底は中物及び表底を含み、中物及び表底はいずれも、着用者の足及び脚を保護するための弾力のある材料を含むことができる。通常の靴の欠点の１つは、緩衝及び剛性のような、性能特性を調節できないことである。したがって、着用者は特定の運動に適した特定の靴を選ばなければならない。例えば、ランニングのようにより大きな緩衝を必要とする運動の場合、着用者はあるタイプの靴を選ばなければならず、バスケットボールのように横方向の動きの間の支持のためにより大きな剛性を必要とする運動の場合、着用者は別のタイプの靴を選ばなければならない。

靴底によってもたらされる緩衝または剛性の強さを調節できるように設計された靴もある。そのような靴の多くは、所望に応じて膨張または収縮させることができる流体袋を用いる。これらの靴に現れる欠点は、１つまたはそれより多くの袋が作用しなくなり、緩衝装置が事実上無効になり得ることである。さらに、流体袋を用いている靴の多くは、靴底で与えられる緩衝の強さを小レベルで変化させることができない。袋を加圧または減圧するかあるいはある程度加圧またはある程度減圧することにより靴底で与えられる緩衝の強さの変化は一般に着用者が所望するよりも大きいであろう。言い換えれば、袋は一般に微調節ができない。

靴底で与えられる緩衝または剛性の強さを調節できるように設計された靴の多くに見られる別の欠点は、手動調節しかできないことである。したがって、そのような靴を調節するために、着用者は、行っている特定の運動を中断する必要がある。靴によっては、着用者が靴の一部を分解し、靴を組み立てし直すか、あるいは靴部品を交換しなくてはならない場合さえ、あり得る。また、なし得る調節の大きさが限定されることもあり、着用者の満足が得られない。

靴底で与えられる緩衝または剛性の強さを自動的に調節するように設計された靴もある。そのような靴は、着用者の足が地面を踏むときに着用者の足により靴底にかかる力または圧力の大きさを測定する。しかし、解析及び調査により、単に力または圧力の測定だけでは、靴の性能に関する情報が得られないので、あまりにも不足していることが明らかになった。例えば、特定の運動中に特定の着用者によってかけられる通常の力を前もって調べておかなければ、力を測定しても、その着用者にとって靴底が圧縮過剰であるか圧縮不足であるかについて何の指標も得られない。靴底が圧縮過剰または圧縮不足であれば、靴底が着用者の運動及び必要に合っているとは言えない。結局のところ、着用者の体を靴に適合させなければならない。着用者の生体力学的要求が満たされるとしても十分ではない。

総じて、靴底で与えられる緩衝または剛性の強さに何らかの調節を可能にするように設計された靴は、未だに着用者の要求に適合するに至っていない。特に、そのような靴は、特定の着用者の生体力学的要求の全域にわたる調節ができないか、あるいは着用者の真の要求を感知する機能を欠いている。この結果、着用者は未だに何らかの方法で、自分の体を靴が提供する環境に適合させなければならない。

したがって、着用者の生体力学的要求を感知し、着用者の生体力学的要求、例えば靴底で与えられる緩衝または剛性の強さに適合するように靴の性能特性を自動的に調節し、袋緩衝型または手動調節可能な靴の上記の欠点を回避する、靴が必要とされている。

着用者の生体力学的要求を感知し、着用者の生体力学的要求に適合するように靴の性能特性を自動的に調節する靴を提供する。

本発明は、人の関与なしに、履物の様態を履物の環境に応じて調節する、履物用品のためのインテリジェント装置に関する。言い換えれば、そのような履物用品は適応性をもつ。例えば、本インテリジェント装置は、着用者の生体力学的要求を間断なく感知し、感知した生体力学的要求に合せて履物用品の形態を最適化することができる。本インテリジェント装置は、感知装置、制御装置及び作動装置を備える。

感知装置は履物用品の性能特性を測定して、制御装置に信号を送る。信号は測定された性能特性を表す。制御装置は信号を処理して、例えば、性能特性が許容範囲から外れているかまたはあらかじめ定められた閾値をこえているか否かを判断する。制御装置は偏差に比例する信号を作動装置に送る。作動装置は、最適な性能特性を得るために、履物用品の様態を修正する。

一態様において、本発明は履物用品のためのインテリジェント装置に関する。この装置は、制御装置、制御装置に電気的に接続された電源、可調節素子及び可調節素子に結合された駆動装置を備える。駆動装置は制御装置からの信号を受けて可調節素子を調節する。

別の態様において、本発明は靴底に結合された甲及び少なくとも一部が靴底に配されたインテリジェント装置を備える履物用品に関する。この装置は、制御装置、制御装置に電気的に接続された電源、可調節素子及び可調節素子に結合された駆動装置を備える。駆動装置は制御装置からの信号を受けてて可調節素子を調節する。

上記態様の様々な実施形態において、装置は、圧縮度、レジリエンス、コンプライアンス、弾性、制動性、エネルギー蓄積、緩衝性、安定性、快適性、速度、加速度、ジャーク、剛性、またはこれらの組合せ等の履物用品の性能特性を修正する。一実施形態において、可調節素子は、並進、回転、方位変更、可動範囲修正またはこれらの組合せの内の少なくとも１つにより調節される。装置は可調節素子の可動範囲を制限するためのリミッタを備えることができる。制御装置はセンサ及び電気回路を備える。センサは、圧力センサ、力変換器、ホール効果センサ、ストレインゲージ、圧電素子、ロードセル、近接センサ、光センサ、加速度計、ホール素子またはセンサ、静電容量センサ、インダクタンスセンサ、超音波変換器及び受信器、無線周波数発信器及び受信器、磁気抵抗効果素子、または巨大磁気抵抗効果素子とすることができる。様々な実施形態において、駆動装置は、ウォーム歯車装置、親ねじ、ロータリーアクチュエータ、リニアアクチュエータ、歯車列、リンク仕掛、またはこれらの組合せとすることができる。

また別の実施形態において、可調節素子は、少なくとも一部を、履物用品の足前部領域、足中央部領域及び足後部領域の内の少なくとも１つに配することができる。一実施形態において、履物用品は表底及び中物を備える靴底を有し、可調節素子は少なくとも一部が中物に配される。様々な実施形態において、可調節素子は履物用品内に概ね長さ方向に配することができるか、または可調節素子は履物用品内に概ね幅方向に配することができ、あるいは概ね長さ方向と幅方向に配することができる。例えば、可調節素子は、履物用品の踵領域から土踏まず領域に、または履物用品の土踏まず領域から足前部領域に、または履物用品の足前部領域から踵領域に延在できる。さらに、可調節素子は、少なくとも一部を、履物用品の外側部または内側部に、あるいは外側部と内側部に、配することができる。

別の態様において、本発明は履物用品の性能特性を使用中に修正する方法に関する。本方法は、履物用品の性能特性を測定する工程、修正駆動装置信号を発生する工程及び履物用品の性能特性を修正するための駆動装置信号に基づいて可調節素子を調節する工程を含む。一実施形態において、上記工程は、性能特性の閾値が得られるまで反復される。

上記態様の様々な実施形態において、発生する工程は、偏差を発生するために測定された性能特性を所望の性能特性と比較する副工程及び偏差に基づくレベルの修正駆動装置信号を出力する副工程を含む。一実施形態において、修正駆動装置信号はあらかじめ定められたレベルを有する。さらに、測定する工程は、近接センサで磁石の磁場を測定する副工程及び圧縮時の磁場測定値を閾値と比較する副工程を含み、磁石及びセンサの内の少なくとも１つは少なくとも一部が靴底内に配され、無負荷状態では垂直方向に隔てられる。一実施形態において、測定する工程は、圧縮時に複数の磁場測定値をとる副工程及び平均磁場測定値を閾値と比較する副工程を含む。

別の実施形態において、本方法は可調節素子の可動範囲をリミッタで制限する工程を含むことができ、調節する工程はリミッタをあらかじめ定められた距離に調節する工程を含むことができる。調節工程は履物用品が無負荷状態にあるときに実施できる。一実施形態において、調節工程は性能特性が閾値に達したときに終結される。

本発明の上記態様の全ての様々な実施形態において、可調節素子は、伸縮素子、複密度発泡体、骨組素子、複密度プレートまたはこれらの組合せとすることができる。可調節素子は異方性の特性を示すことができる。一実施形態において、可調節素子は略楕円体形状の伸縮素子とすることができる。さらに、装置は、可調節素子の性能特性を変更するかまたはバイアスをかけるための手動調節装置、または表示器、あるいは手動調節装置と表示器を備えることができる。手動調節装置は性能特性の閾値を変更することもできる。表示器は可聴または可視、あるいは可聴で可視とすることができる。例えば、表示器は発光ダイオード列とすることができる。

別の態様において、本発明は履物用品内において圧縮を測定するための装置に関する。本装置は、少なくとも一部が履物用品の靴底内に配されたセンサ及びセンサと概ね位置合せされ、センサから隔てられた磁石を備える。センサは、ホール効果センサ、近接センサ、ホール素子またはセンサ、静電容量センサ、インダクタンスセンサ、超音波変換器及び受信器、無線周波数発信器及び受信器、磁気抵抗効果素子、または巨大磁気抵抗効果素子とすることができる。本装置はプロセッサを備えることができる。一実施形態において、センサは磁石で発生する磁場を測定し、プロセッサが磁場測定値を靴底の圧縮量を表す距離測定値に、それぞれの時間測定値と相関させて、変換する。プロセッサは距離測定値をジャーク値に変換することができる。

上記態様の様々な実施形態において、本装置はセンサに接続された駆動装置及び駆動装置に結合された可調節素子をさらに備える。装置は可調節素子の可動範囲を制限するためのリミッタを備えることができる。一実施形態において、履物用品の性能特性はセンサからの信号を受けてて修正される。一実施形態において、信号は靴底の圧縮量に対応する。

別の態様において、本発明は履物用品に快適性を与える方法に関する。本方法は調節可能な履物用品を提供する工程及びジャーク値を決定する工程を含む。本方法はさらに、ジャーク値に基づいて調節可能な履物用品の性能特性を修正する工程を含むことができる。

本発明の上記及びその他の目的は、本明細書に開示される利点及び特徴とともに、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲を参照することにより、明らかになるであろう。さらに、本明細書に説明される様々な実施形態は相互排他的ではなく、様々な組合せ及び置換形態で存在し得ることは当然である。

図面においては、種々の図を通じて同様の参照数字が一般に同じ要素を指す。また、図面は必ずしも比例拡大縮小されてはおらず、代わりに、本発明の原理を説明する際には一般に強調がなされている。以下の説明では、本発明の様々な実施形態を図面を参照しながら説明する。

本発明の実施形態を以下に説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態には限定されるものではなく、それどころか、当業者には明らかな改変を含むものでもあることに特に注意されたい。特に、本発明は、いかなる特定の性能特性あるいはセンサのタイプまたは配置にも限定されるものではない。さらに、与えられるいずれの図においても右靴または左靴だけしか示されていないが、左靴と右靴は一般に互いの鏡像であり、説明が右靴にも左靴にも適用されることを理解されたい。右靴と左靴に相異なる形態または性能特性が必要とされるある種の運動においては、靴が互いの鏡像である必要はない。

図１は、甲１０２，靴底１０４及びインテリジェント装置１０６を備える履物用品１００を示す。インテリジェント装置１０６は、履物用品１００の足後部領域１０８に横方向に配されている。インテリジェント装置１０６は、靴底１０４の長さに沿ういずれの場所にも、また本質的にいずれの方位にも、配することができる。一実施形態において、インテリジェント装置１０６は履物用品１００のヒール領域の圧縮度を修正するために用いられる。別の実施形態において、インテリジェント装置１０６は、足前部領域１０９に配置することができ、曲がり線に合わせたり、ずらしたりするように移動させることができるか、さもなければ、履物用品１００の押返し特性を変えるように構成できる。また別の実施形態において、履物用品１００は履物用品１００の複数の領域に配された複数のインテリジェント装置１０６を備えることができる。インテリジェント装置１０６は履物用品１００の１つ以上の性能特性を修正する自動調節装置である。インテリジェント装置１０６の動作を以下に詳細に説明する。

図２Ａは図１の靴底１０４の一部の分解組立図を示す。靴底１０４は、中物１１０、表底１１２ａ、１１２ｂ、適宜必要な下部支持プレート１１４、適宜必要な上部支持プレート１１６及びインテリジェント装置１０６を含んでいる。上部及び下部支持プレートを備える目的は、とりわけ、インテリジェント装置１０６を特定の方位へ拘束するのを助けることである。インテリジェント装置１０６は中物１１０に形成された空洞１１８内に配される。一実施形態において、中物１１０は通常の中物を改変したものであり、踵部分において、約１０ｍｍから約３０ｍｍ，好ましくは約２０ｍｍの厚さを有する。インテリジェント装置１０６は制御装置１２０及び制御装置１２０と電気的に交信する作動装置１３０を備え、制御装置１２０及び作動装置１３０については、後で詳細に説明する。作動装置１３０は駆動装置１３１及び可調節素子１２４を備える。制御装置１２０は、近接センサ等のセンサ１２２、磁石１２３及び電気回路（図９〜１４参照）を備える。図示される実施形態において、センサ１２２は可調節素子１２４の下に配され、磁石１２３はセンサ１２２から垂直方向に間隔をあけて配置されている。この特定の実施形態において、磁石１２３は可調節素子１２４の上方に配され、磁石１２３は空心型ネオジム−鉄磁石である。センサ１２２及び磁石１２３の実際の位置及び間隔は、例えば靴底の圧縮量の測定及び圧縮度の修正といった特定の用途に応じて変わる。この特定の実施形態において、センサ１２２及び磁石１２３は履物用品１００の足後部領域１０８で最大圧縮がおこる場所に概ね対応する箇所に配置される。一般に、その箇所は着用者の踵骨の下一方である。そのような実施形態において、センサ１２２及び磁石１２３は、靴底１０４の外足側と内足側の間の概ね中心に配置され、着用者の足後面の前方約２５ｍｍと約４５ｍｍの間にある。

図２Ｂはインテリジェント装置１０６の一部、特に作動装置１３０をさらに詳細に示す。インテリジェント装置１０６は密封された防水ケースに収められることが好ましい。作動装置１３０は一般に、モーター１３２と伝動素子１３４とを含む駆動装置１３１及び、リミッタ１２８と、伸縮素子１２６と、ストッパー１３６とを含む可調節素子１２４を備える。図示される特定の実施形態の駆動装置１３１は、可逆電気モーター１３２と、伝動素子１３４を形成するねじ付棒とから構成される親ねじ駆動装置である。一実施形態において、モーター１３２は模型飛行機に用いられるタイプの無線コントロール型サーボモーターとすることができる。ねじ付棒は、鋼鉄、ステンレス鋼またはその他の適する材料でつくることができる。

モーター１３２は伝動素子１３４に機械的に結合され、矢印１３８で示されるように時計回り及び反時計回りの両方向に素子１３４を駆動する。伝動素子１３４はリミッタ１２８とねじ式に連結し、概ね矢印１４０で示されるように伸縮素子１２６に対するリミッタ１２８の横方向位置を定める。リミッタ１２８は伝動素子１３４とねじ式に連結され、モーター１３２及び履物用品１００に対する回転が防止されているから、リミッタの位置を維持するための電力は不要である。ヒールが地面に当たるときの素子１３４の不意の回転を防止するために、十分な摩擦が作動装置１３０にあり、十分に細かいねじが伝動素子１３４に切られている。一例において、モーター１３２が伝動素子１３４を時計回り方向に駆動するときにリミッタ１２８は伸縮素子１２６に向かって前進し、モーター１３２が伝動素子１３４を反時計回り方向に駆動するときにリミッタ１２８は伸縮素子１２６から後退する。あるいは、別のタイプの駆動装置も可能である。例えば、駆動装置１３１は基本的に、いずれかのタイプのロータリーアクチュエータまたはリニアアクチュエータ、歯車列、リンク仕掛、またはこれらの組合せとすることができる。

伸縮素子１２６は略円筒形であり、断面は引き伸ばされた円形または引き伸ばされた概ね楕円形である。伸縮素子の弧状端は必ずしも半円形でなくてもよい。弧状端の半径は特定の用途に合わせて変わるであろうし、垂直方向の圧縮負荷の下にあるときに伸縮素子１２６の縦伸び量を制御するために変えることができる。一般に、弧状端の半径が大きいほど、垂直方向圧縮負荷の下でおこり得る縦伸びは大きくなる。伸縮素子１２６は中実の外壁１４２を有し、必要に応じて、発泡体またはその他の弾力のある材料の可圧縮コア１４４を有する。伸縮素子１２６の寸法、形状及び用いられる材料は、特定の用途に合うように選ばれることになろう。図示される実施形態において、伝動素子１３４は伸縮素子１２６を貫通し、ストッパー１３６に連結している。ストッパー１３６は伸縮素子１２６のリミッタ１２８から離れる方向への移動を防止する。あるいは、空洞１１８の後壁をストッパー１３６とすることができよう。

可調節素子１２４の概略の動作を、測定されたパラメータ、例えば中物１１０の圧縮量に応答して履物用品１００の緩衝強度を修正するためにインテリジェント装置１０６を用いる用途に関して説明する。伸縮素子１２６は、概ね矢印１４６で示される垂直方向の力がはたらくときに圧縮され得る。伸縮素子１２６は圧縮されると水平方向（矢印１４８）に伸びる。リミッタ１２８はこの伸長運動を調節するために用いられる。水平方向の伸長運動が制限されると、垂直方向の運動も制限される。伸縮素子１２６は、図１８に関して以下でさらに詳細に論じられる２モード圧縮応答を有する。

インテリジェント装置１０６は使用者が履物用品１００につくりだす圧縮量を調節できる。一例として、履物用品１００を着用している使用者がランニング中に地面と接すると、垂直方向の力１４６が靴底１０４を介して伸縮素子１２６に加わる。この力１４６によって、地面と接している間、伸縮素子１２６がリミッタ１２８に接するまで伸び、よって靴底１０４の圧縮量が調節される。

圧縮中、制御装置１２０の検知部が磁石１２３の磁場強度を測定する。図示される実施形態において、センサ１２２は中物１１０の底部近くに配され、磁石１２３は中物１１０の上部近くに配される。センサ１２２で検出される磁場強度は、中物１１０の圧縮にともなって、磁石１２３がセンサ１２２に近づくにつれて変化する。この磁場強度を距離に変換できるように、装置を較正することができる。中物１１０がどれだけ圧縮されたかを示すのはこの距離変化である。制御装置１２０は、距離変化すなわち圧縮量測定値に基づいて作動装置１３０に信号を出力する。

次いで、作動装置１３０は制御装置１２０から受け取った信号に基づいて中物１１０の硬度すなわち圧縮度を修正する。作動装置１３０は主可動コンポーネントとして伝動素子１３４を利用する。図８に示されるアルゴリズムを参照して、以下でインテリジェント装置１０６の動作をさらに詳細に説明する。

図３は本発明にしたがう別の実施形態のインテリジェント装置３０６の一部、特に作動装置３３０を示す。作動装置３３０は駆動装置３３１及び可調節素子３２４を備える。可調節素子３２４は図２Ｂに関して説明したものと同様の伸縮素子３２６及びリミッタ３２８を有する。駆動装置３３１はモーター３３２及び、本実施形態ではケーブル３２７が貫通している中空の親ねじ３２５である、伝動素子３３４を有する。ケーブル３２７は伸縮素子３２６を通り抜け、クリンプ加工されたストッパー３３６を一端に有する。リミッタ３２８はケーブル３２７のまわりに滑動可能に配され、ねじ３２５と伸縮素子３２６（詳しくは伸縮素子３２６に結合されたベアリングアーム３３９）との間のベアリング面として作用する略円筒形の素子である。伸縮素子３２６の奥行きに沿って負荷を分散させるために同様のベアリングアームがストッパー３３６の近くに配される。一実施形態において、モーター３３２は減速ギア比が３００：１の６ｍｍページャモーターである。ケーブル３２７，ねじ３２５，リミッタ３２８及びベアリングアーム３３９は、高分子材、鋼鉄、ステンレス鋼またはその他の適する材料でつくることができる。一実施形態において、ケーブル３２７は、テフロン（登録商標）という商品名でデュポン（DuPont）社から販売されているような減摩材で被覆されたステンレス鋼でつくられる。

動作時、ケーブル３２７は駆動装置３３１に固着され、固定長を有する。ケーブル３２７は、伸縮素子３２６の縦方向の可能進み量を決定する、ねじ３２５を通り抜ける。例えば、垂直方向の力が伸縮素子３２６に印加されると、素子３２６はケーブル３２７に沿って、伸縮素子３２６とねじ３２５の末端の間に配されたリミッタ３２８に当たるまで縦方向に伸びる。モーター３３２はねじ３２５を回転させて、リミッタ３２８がねじ３２５及び伸縮素子３２６に接するまでの間にそれに沿って滑動することができる、ケーブル３２７の長さを変化させる。ねじ３２５は、制御装置からの信号を受けて、素子３２６に向かうかまたは素子３２６から離れる方向に、あらかじめ定められた距離を移動する。一実施形態において、ねじ３２５は、約０ｍｍと約２０ｍｍの間、好ましくは約０ｍｍと約１０ｍｍの間の距離を進むことができる。

別の実施形態において、可調節素子３２４は、互いに実質的に平行に方向付けられた２基のモーター３３２及び２本のケーブル３２７を備える。２本のケーブル３２７は、伸縮素子３２６を図３に示される可調節素子３２４の軸線３６０に対して傾けずに保持する上で役立つ。さらに、別のタイプの伸縮素子／リミッタ構成も可能である。例えば、二分型または縦型リミッタの代わりに周縁型またはベリーバンド型リミッタを用いることができる。動作において、駆動装置３３１はベリーバンドの周長を変えて素子３２６の伸長範囲を変更させる。周長が大きくなるほど、伸長範囲は広くなる。別の可能な構成には、形状記憶合金及び磁性流体がある。

図４Ａ〜４Ｅは別の可調節素子を示し、それぞれの可調節素子は無負荷状態で示されている。特に、図４Ａ〜４Ｄは伸縮素子について考え得るいくつかの様々な形状を示す。図４Ａにおいて、伸縮素子４２６は断面が略楕円形であり、単一素子として形成された２つのシリンダー４２８を含む。あるいは、シリンダーの断面形状は直線及び弓形のいずれかの組合せ、例えば、六角形または半円形とすることができよう。シリンダー４２８は壁４３２及び中空とするか、あるいは発泡体またはその他の材料で満たすことができる一対のコア４３４を有する。図４Ｂは、断面がほぼ円形であり、互いに結合された２つの個別シリンダー４４８を有する伸縮素子４４６を示す。シリンダー４４８のそれぞれは壁４５２及びコア４５４を有する。図４Ｃは先に説明した２つのシリンダー４４８を有する伸縮素子４６６を示す。図４Ｃにおいて、伸縮素子４６６はシリンダー４４８を取り囲む発泡体ブロック４６８を有する。発泡体ブロック４６８はコアの代わりとするかまたはコアに付加することができる。図４Ｄはまた別の実施形態の伸縮素子４８６を示す。伸縮素子４８６は断面が細長い扇形のシリンダー４８８を有する。シリンダー４８８は壁４９２及びコア４９４を備える。シリンダー４８８には第１の弧状端４９６及び第２の弧状端４９８がある。第１の弧状端４９６の半径は第２の弧状端４９８の半径よりかなり大きく、よって、負荷の下にあるときに第１の弧状端にはより大きな水平方向変位が生じる。さらに、いずれのシリンダーの壁厚も変えることができ、及び／または長さに沿うテーパをシリンダーにつけることができよう。発泡体コアを用いる伸縮素子１２６の実施形態においては、発泡体コアを伸縮素子１２６の壁に接着することは望ましくない。発泡体を壁に接着することによって水平方向の伸長が阻止され得る。

図４Ｅは別のタイプの可調節素子４１０を示す。可調節素子４１０は比較的柔軟な構造体のシリンダー４１２及びピストン４１４からなる構成を有する。シリンダー４１２の内容積４１６は、ピストン４１４が、概ね矢印４１８で示されるように、シリンダー４１２へ出入りするのにともなって変化する。ピストン４１４は、制御装置１２０からの信号を受けて、駆動装置１３１により直線的に動かされる。容積４１６を変えることにより、シリンダー４１２の圧縮度が変化する。例えば、ピストン４１４がシリンダー４１２内に押し込まれると、容積が減少してシリンダー内の圧力が高まり、圧力が高くなるほど、シリンダーが硬くなる。この装置は膨張可能な袋の装置と同様に見えるが、違いがある。例えば、この装置では、流体、例えば空気の量は一定のままであり、容積４１６が調節される。さらに、袋は主として袋内の圧力に基づいて反作用するが、図４Ｅに示される素子４１０はシリンダー構造体を内部圧力とともに用いる。これら２つの装置は基本的に動作が異なる。例えば、膨張可能な袋は、風船のように、空気を内部に保持するだけで構造的支持は与えないが、シリンダーは、タイヤのように、構造体（例えばタイヤ側壁）を支えるために空気を用いる。さらに、ピストン４１４と駆動装置１３１との構成により、可調節素子４１０の圧力及び圧縮度の微調節が可能となる。

図５Ａは、図１の履物用品１００の側面図を示す。インテリジェント装置１０６は履物用品１００のほぼ足後部領域１０８に配される。図５Ａに示されるように、インテリジェント装置１０６は可調節素子１２４をリミッタ１２８及び駆動装置１３１とともに備える。使用者入力ボタン５０２，５０４及び表示器５０６を備える使用者入力モジュール５００（図５Ｂ）も図示される。使用者は、履物用品１００の圧縮範囲またはその他の性能特性目標値を、目標値または範囲を大きくするために入力ボタン５０２を押すかまたは目標値または範囲を小さくするために入力ボタン５０４を押すことにより、設定できる。別の実施形態において、使用者入力モジュール５００は靴から離しておくことができる。例えば、腕時計、電子手帳（ＰＤＡ）またはその他の外部プロセッサを、単独で用いるかまたは履物用品に配された使用者入力モジュール５００と一緒に用いて、使用者によるインテリジェント装置１０６の特性のカスタマイズを可能にすることもできる。例えば、使用者は腕時計上のボタンを押して装置１０６の様々な特性を調節できる。さらに、装置１０６はオン−オフスイッチを備えていてもよい。

図５Ｂに使用者入力モジュール５００がさらに詳細に示される。表示器５０６は、例えば、１つまたはそれより多くの発光ダイオード（ＬＥＤ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥ）とすることができる。図示される実施形態において、表示器５０６は、光を放って選択された圧縮範囲を表示する、フレキシブル回路上にプリント配線されたＬＥＤ列である。しかし、表示器は、中物の硬度レベルまたは履物用品１００の性能特性に関する何か別の情報を表示することもできよう。あるいはまたはさらに、表示器は可聴とすることもできる。

図６は図１のインテリジェント装置１０６の抜粋したコンポーネントの配置可能性の１つの平面図を示す。可調節素子１２４は、空洞１１８内に横方向に配された伸縮素子１２６とともに中物１１０の足後部領域１０８に配される。駆動装置１３１は伸縮素子１２６の隣に配される。駆動装置１３１の隣に制御装置１２０がある。制御装置１２０は、１つは駆動装置１３１制御用、１つはアルゴリズム処理用の、２つのマイクロコントローラを保持する制御ボード１５２を備える。さらに、装置１０６は電源１５０、例えば３.６Ｖの１/２ＡＡ電池を備える。電源１５０は、電線１６２またはフレキシブル回路のようなその他の電気的接続を介して、駆動装置１３１及び制御装置１２０に電力を供給する。

装置１０６は磁石１２３及び、伸縮素子１２６の下に位置し、制御装置１２０に電気的に接続されている、位置合せされたセンサ１２２（図示せず）をさらに備える。磁石１２３は伸縮素子１２６の上で、中底及び／または中敷の下に配置される。さらに、装置１０６を防水性にするため、インテリジェント装置１０６全体をプラスチックケースに組み込むことができる。加えて、装置１０６は、靴底１０４の製造を容易にするため単一モジュールとして組み立てることができ、下部支持プレート１１４（図６には示されていない）にあらかじめ組み付けることもできる。一実施形態において、装置１０６は取り外し可能であり、よって装置１０６の交換が可能になる。例えば、中物１１０の空洞１１８から装置１０６を取出せるように表底１１２ａ，１１２ｂを構成する（例えば蝶番でとめる）ことができる。

装置１０６は、インテリジェント装置１０６から、例えばＰＤＡまたはその他の外部プロセッサにデータをダウンロードするために用いることができる、インターフェースポート１６０を備えることもできる。ポート１６０は靴の性能をモニタするために用いることができる。別の実施形態において、データは（例えば電波により）使用者のもとにある表示パネル付デバイスに送信することができる。例えば、使用者が身に着けている腕時計またはその他のデバイスにデータを送信することができる。使用者は、上述したように、データを受けて腕時計上のボタンを押すことにより靴のいくつかの特性を調節することができる。これらの調節値は、装置１０６に送り返され、そしてそこで調節が実施される。

インテリジェント装置１０６の、参照数字７０６で指定される一実施形態のブロック図が図７に示される。インテリジェント装置７０６は制御装置７２０及び作動装置７３０に電気的に接続された電源７５０を備える。制御装置７２０はコントローラ７５２，例えば１つまたはそれより多くのマイクロプロセッサ、及びセンサ７２２を備える。センサは近接型センサと磁石の構成とすることができる。一実施形態において、コントローラ７５２はマイクロチップ・テクノロジー・インコーポレーテッド（Microchip Technology Incorporated）社で製造されたＰＩＣＭｉｃｒｏ（登録商標）のようなマイクロコントローラである。別の実施形態において、コントローラ７５２はサイプレス・セミコンダクター・コーポレーション（Cypress Semiconductor Corporation）社で製造されたマイクロコントローラである。作動装置７３０はモーター７３２及び伝動素子７３４を含む駆動装置７３１、及び可調節素子７２４を備える。駆動装置７３１と制御装置７２０は電気的に交信状態にある。可調節素子７２４は駆動装置７３１に結合される。

必要に応じて、作動装置７３０は、制御装置７２０に接続されているかまたは制御装置７２０の一部を構成する、フィードバック装置７５４を含むことができよう。フィードバック装置７５４は可調節素子７２４の状態を示すことができる。例えば、フィードバック装置７５４はモーター７３２の回転数、すなわちリミッタ７２８（図示せず）の位置を計数することができる。フィードバック装置７５４は、例えば、リニアポテンショメータ、インダクタ、線形変換器、または赤外ダイオード対とすることができよう。

図８は、インテリジェント装置１０６に使用できるアルゴリズムの１つを示す。インテリジェント装置１０６は、ウォーキング／ランニングサイクル中に靴の性能特性を測定する。装置１０６の作動開始前であって、初めに電源が入れられた後または地面との最初の接触後に、装置１０６は較正手順を実行できる。例えば、装置１０６はリミッタ１２８の位置を決定するため及び／またはリミッタ１２８の範囲を検証するため、すなわち全開または全閉するために、可調節素子１２４を作動させることができる。動作中、装置１０６は靴の性能特性を測定する（工程８０２）。一実施形態において、測定レートは約３００Ｈｚから約６０ｋＨｚである。制御装置１２０は性能特性が少なくとも３回（工程８０４）またはいずれか別のあらかじめ定められた回数測定されたか否かを判断する。測定されていなければ、装置１０６は工程８０４が満たされるまで工程８０２を反復して性能特性を追加測定する。３回の測定が行われた後に、装置１０６は最新の３つの性能特性測定値を平均する（工程８０６）。装置１０６は次いで、平均性能特性測定値を閾値と比較する（工程８０８）。工程８１０において、装置１０６は平均性能特性測定値が閾値に実質的に等しいか否かを判断する。平均性能特性測定値が閾値に実質的に等しければ、装置１０６は工程８０２に戻って別途に性能特性測定を行う。平均性能特性測定値が閾値に実質的に等しくなければ、装置１０６は靴の性能特性を修正するための修正駆動装置信号を可調節素子１２４に送る（工程８１２）。インテリジェント装置１０６は次いで、閾値に達するまで及び着用者が靴を使用し続けている限り、全動作工程を反復する。一実施形態において、着用者が靴の漸次調節を感知せず、性能特性の変化に適応する必要がないように、装置１０６は性能特性の漸進変化だけを行う。言い換えれば、装置１０６は靴を着用者に適合させ、着用者の靴への適合を要求しない。

一般に、装置１０６は、特定の用途において、好ましい緩衝レベルに関する試験により定められた最適な中物圧縮閾値（目標域）を利用する。装置１０６は、一歩毎に中物１１０の圧縮量を測定し、最新の３歩の平均を求める。平均値が閾値より大きければ、中物１１０は圧縮過剰になっている。この状況では、可調節素子１２４を硬くする方向に調節するための信号を装置１０６が駆動装置１３１に送る。平均値が閾値より小さければ、中物１１０は圧縮不足になっている。この状況では、可調節素子１２４を柔らかくする方向に調節するための信号を装置１０６が駆動装置１３１に送る。このプロセスは、測定値が装置の目標閾値内に入るまで継続される。この目標閾値は、使用者が硬めまたは柔らかめに修正することができる。この閾値変化は初期設定のオフセットである。上記のアルゴリズムの全ては制御装置１２０により演算される。

上記の特定の用途において、中物１１０及び可調節素子１２４の総高は約２０ｍｍである。試験中に、中物１１０の硬度にかかわらず、中物１１０の最適圧縮範囲は約９ｍｍから約１２ｍｍであると判断された。一実施形態において、リミッタ１２８の調節範囲は約１０ｍｍの垂直方向圧縮に相当する。リミッタ１２８の分解能は、一実施形態において、約０.５ｍｍ以下である。使用者の入力部を備えた装置１０６の一実施形態において、着用者は、圧縮範囲を例えば約８ｍｍから約１１ｍｍまたは約１０ｍｍから約１３ｍｍになるように変えることができる。当然のことながら、３ｍｍより広い範囲及びさらに小さいかまたは大きい範囲限界も考えられる。

ランニング中、着用者の足は（足が空中にある）フライト段階及び（足が地面に接している）スタンス段階を含むストライドサイクルを経る。一般的なストライドサイクルにおいて、フライト段階はストライドサイクルの約２/３を占める。スタンス段階中、着用者の体は通常、地面への接触に順応している。本発明の特定の実施形態において、測定は全てスタンス段階中に行われ、調節は全てフライト段階中になされる。靴、したがって可調節素子は無負荷状態にあり、よって調節に必要な電力が負荷状態にあるときよりかなり小さいから、調節はフライト段階中になされる。ほとんどの実施形態において、靴は、モーターが可調節素子を移動させず、したがって可調節素子の範囲の設定に必要なモーター負荷が小さくなるように、構成される。しかし、図１５、１６及び１７に示される実施形態では、以降でさらに詳細に説明されるように可調節素子が移動する。

動作中、装置１０６は、靴が地面に接したことを検知する。靴が地面を踏むと、靴底１０４が圧縮され、センサ１２２が磁石１２３の磁場の変化を検知する。装置１０６は、装置１０６が約２ｍｍの圧縮に相当する磁場の変化を検知すると、靴が地面に接していると判断する。電力を節約するために装置１０６が作動装置１３０への電力を絶つのも、この時点である。スタンス段階中に、装置１０６は磁場の最大変化を検知し、その測定値を最大圧縮量に変換する。別の実施形態において、装置１０６は、靴の別の性能特性、例えば、速度、加速度及びジャークを決定するために、スタンス段階の時間長を測定することもできる。

最大圧縮量が１２ｍｍより大きい場合には靴底１０４が圧縮過剰であり、最大圧縮量が９ｍｍより小さい場合には靴底１０４が圧縮不足である。例えば、最大圧縮量が１６ｍｍであれば、靴底１０４は圧縮過剰であり、制御装置１２０は可調節素子１２４をさらに硬くするための信号を作動装置１３０に送る。作動装置１３０は、靴がフライト段階にあるとき、すなわち圧縮量が２ｍｍ未満であるときに作動する。圧縮量が閾値範囲内にあることを装置１０６が検知すると、装置１０６は靴の性能特性を測定し続けるが、作動装置１３０及び可調節素子１２４をさらに作動させることはない。このようにして、電力が節約される。

別の実施形態において、インテリジェント装置１０６は別の性能特性を、単独にあるいは上述した最適中物圧縮特性と組合わせて、用いることができる。例えば、装置１０６は、圧縮量のほかに、最大圧縮量までの時間、回復にかかる時間及びフライト段階の時間を測定することができる。これらの変数は、地面の硬さ、傾斜及び速さのような外部要素を考慮しながら、使用者に合った最適設定を決定するために用いることができる。最大圧縮量までの時間は、地表変化を考慮しながら、ヒールが地面を打ってから靴底の圧縮量が最大になるまでにかかる時間長として表される。最適圧縮量設定の決定に時間対圧縮量曲線の下の面積を用いることが有益な場合もある。基本的に、時間対圧縮量曲線の下の面積は靴に吸収されるエネルギーの尺度である。さらに、（上述した）フライト段階の時間は最適設定の決定に寄与し得る。この変数から使用者のストライド頻度を算出することができる。続いて、速さの変化を決定するため及び登りと下りの運動を弁別するためにストライド頻度を用いることができる。

図９Ａ及び９Ｂは、本発明にしたがうインテリジェント装置１０６の実施に適する電気回路９００の一実施形態を示す（図９は図９Ａと９Ｂの電気的接続関係を示す）。電気回路９００は、検知装置１１００（図１１）、制御装置１２００（図１２）及び作動装置１３００（図１３）を備える。制御装置１２００はさらに電圧レギュレータ装置１０００（図１０）を備える。

電圧レギュレータ装置１０００は昇圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置である。しかし、電圧レギュレータ装置がないことを含めて、別のタイプの電圧レギュレータ装置も可能である。図１０を参照すれば、電源１００４の出力電圧が電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８におけるさらに高い電圧まで昇圧される。図示される実施形態において、電圧レギュレータ装置１０００は、電源１００４，スイッチ１０１２，入力バイパスコンデンサ１０１６，外部抵抗器１０２４に接続されたＴＣ１２５ＰＦＭ昇圧ＤＣ/ＤＣレギュレータ１０２０，インダクタ１０２８，出力ダイオード１０３２，出力コンデンサ１０３６及び３つの接続点（出力１００８，接地１０４０及び出力１０１４）を備える。電源１００４はＤＣ３.６Ｖ電池であり、電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８における昇圧後電圧はＤＣ５Ｖである。スイッチ１０１２は電気回路９００（図示せず）の基本オン−オフスイッチとして作用する。スイッチ１０１２が閉じられると、入力バイパスコンデンサ１０１６が電源１００４に並列接続される。電源１００４の接地１０４０はＴＣ１２５レギュレータ１０２０の接地端子ピン１０４８及びＴＣ１２５レギュレータ１０２０のピン１０５２に接続される。電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８はＴＣ１２５レギュレータ１０２０の電力及び電圧検知入力ピン１０５６に接続される。電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８は内部ＩＣ電力及びＴＣ１２５レギュレータ１０２０への閉ループレギュレーション用の検知フィードバック電圧を供給する。スイッチ１０１２が閉じられると、電源１００４の正端子１０４４とＴＣ１２５レギュレータ１０２０のインダクタスイッチ出力ピン１０６０の間に外部インダクタ１０２８が接続される。図示される実施形態においてはショットキーダイオードである出力ダイオード１０３２は、ＴＣ１２５レギュレータ１０２０のインダクタスイッチ出力ピン１０６０と電力及び電圧検知入力ピン１０５６の間に接続される。出力コンデンサ１０３６は電源１００４の接地１０４０とＴＣ１２５レギュレータ１０２０の電力及び電圧検知入力ピン１０５６の間に接続される。抵抗器１０２４はＴＣ１２５レギュレータ１０２０のディゼーブル入力ピン１０６６と電源１００４の接地１０４０の間に接続される。

図１１を参照すれば、検知装置１１００は、ホール素子１１０４，演算増幅器（“オペアンプ”）１１０８並びに抵抗器１１１２，１１１６，１１２０及び１１２４を備える。別の実施形態において、ホール素子１１０４及びオペアンプ１１０８は、単一パッケージで等価な機能を提供するホールセンサで置き換えることもできる。以下で説明するように、オペアンプ１１０８はパルス出力信号を生成する。さらに、電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８がセンサ１１４０の端子１１２８に接続され、センサ１１０４に電力を供給する。制御装置１２００のマイクロコントローラ１２０４が接続点１２４８を介してセンサ１１０４の端子１１３２に接続される（図１２Ａ及び１２Ｂ参照）。マイクロコントローラ１２０４は、センサ１１０４に接地信号を送ることにより、センサ１１０４をオン状態次いでオフ状態に交互に切り替える。センサ１１０４は、上述したように、磁場強度を測定するためにオン状態に切り替わり、次いで電力を節約するためにオフ状態に切り替わる。オン状態に切り替わると、センサ１１０４は端子１１３６及び１１４０に電圧を出力する。抵抗器１１１２はセンサ１１０４の端子１１４０とオペアンプ１１０８の反転入力１１４４の間に接続される。抵抗器１１２０はセンサ１１０４の端子１１３６とオペアンプ１１０８の非反転入力１１４８の間に接続される。抵抗器１１１６はオペアンプ１１０８の反転入力１１４４と、接続点１１６０を介して、制御装置１２００のマイクロコントローラ１２０４の間に接続される。抵抗器１１２４はオペアンプ１１０８の非反転入力１１４８と電圧レギュレータ装置１０００の電源１００４の接地１０４０の間に接続される。オペアンプ１１０８の正電源端子１１５２は電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８に接続され、オペアンプ１１０８の負電源端子１１５６は電圧レギュレータ装置１０００の電源１００４の接地１０４０に接続される。図示される実施形態において、オペアンプ１１０８はホール効果センサ１１０４の端子１１３６と端子１１４０の間の差電圧を増幅する。１ｋΩの抵抗器１１１２，２００ｋΩの抵抗器１１１６，１ｋΩの抵抗器１１２０及び２００ｋΩの抵抗器１１２４により、オペアンプ出力１１６０における電圧は２００倍に増幅されたセンサ１１０４の端子１１３６と端子１１４０の間の差電圧である（すなわち、Ｖ_１１６０＝２００[Ｖ_１１３６−Ｖ_１１４０]）。抵抗器１１１２，１１１６，１１２０及び１１２４の抵抗値を適切に選ぶことにより、別の増幅倍率を得ることができる。オペアンプ出力１１６０は制御装置１２００のマイクロコントローラ１２０４に接続される。すなわち、オペアンプ１１０８のパルス出力信号はマイクロコントローラ１２０４に入力される。

図１２Ａ及び１２Ｂを参照すれば、制御装置１２００は、電圧レギュレータ装置１０００，マイクロコントローラ１２０４，発光ダイオード（ＬＥＤ）１２０８，２つのスイッチ１２１２，１２１６，並びに抵抗器１２４０及びコンデンサ１２４４を含む外部ＲＣ発振器を備える（図１２は図１２Ａと１２Ｂの電気的接続関係を示す）。電力をマイクロコントローラ１２０４に供給するため、電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８がマイクロコントローラ１２０４に接続される。電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８はさらにマイクロコントローラ１２０４のアクティブローリセットを可能にするためにマイクロコントローラ１２０４の別のピンに抵抗器１２２０を介して接続される。マイクロコントローラ１２０４に接地基準を与えるため、電源１００４の接地１０４０がマイクロコントローラ１２０４に接続される。ＬＥＤ１２０８は使用者に、例えば、中物の現時点での柔軟度／硬度設定の可視出力を提供する。ＬＥＤ１２０８のカソード１２２４はマイクロコントローラ１２０４に接続され、ＬＥＤ１２０８のアノード１２２８は抵抗器１２３２を介して電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８に接続される。マイクロコントローラ１２０４はＬＥＤ１２０８の内の１つまたはいくつかを点灯または消灯させる。スイッチ１２１２及び１２１６は、スイッチ１０１２が閉じられたときに、電源１００４の接地１０４０と、抵抗器１２３６を介して、電源１００４の正電圧端子の間に接続される。スイッチ１２１２及び１２１６は、閉じられると、マイクロコントローラ１２０４の様々なピンを電源１００４の接地１０４０に接続する。使用者は制御装置１２００のスイッチ１２１２または１２１６を閉じることにより、例えば、中物の圧縮量閾値を調節できる。使用者は、靴の外側に配置された、制御装置１２００のスイッチ１２１２及び１２１６を制御する押ボタンを作動させることにより調節を行なう。外部ＲＣ発振器の抵抗器１２４０は電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８とマイクロコントローラ１２０４のタイミング回路への入力ピンの間に接続される。外部ＲＣ発振器のコンデンサ１２４４は電源１００４の接地１０４０と同じくマイクロプロセッサ１２０４のタイミング回路への入力ピンの間に接続される。

図１３を参照すれば、作動装置１３００は、トランジスタブリッジ１３０４及び１３０８，コンデンサ１３１６に並列接続されたモーター１３１２，及びポテンショメータ１３２０を備える。図示される実施形態において、トランジスタブリッジ１３０４はｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２４及びｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１３２８を有し、トランジスタブリッジ１３０８はｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１３３２及びｐチャネルＭＯＳＦＥＴ１３３６を有する。ＭＯＳＦＥＴ１３２４のソース１３４０及びＭＯＳＦＥＴ１３３２のソース１３４４は電源１００４の接地１０４０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ１３２８のソース１３４８及びＭＯＳＦＥＴ１３３６のソース１３５２は、スイッチ１０１２が閉じられると、電源１００４の出力１０１４に接続される。ＭＯＳＦＥＴ１３２４のゲート１３５６及びＭＯＳＦＥＴ１３３６のゲート１３６０は接続点１２５２を介してマイクロコントローラ１２０４のＸピンに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１３２８のゲート１３６４及びＭＯＳＦＥＴ１３３２のゲート１３６８は接続点１２５６を介してマイクロコントローラ１２０４のＹピンに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１３２４のドレイン１３７２及びＭＯＳＦＥＴ１３３６のドレイン１３７６はモーター１３１２の端子１３８０に接続される。ＭＯＳＦＥＴ１３２８のドレイン１３８４及びＭＯＳＦＥＴ１３３２のドレイン１３８８はモーター１３１２の端子１３９２に接続される。モーター１３１２を一方方向に回転させるには、マイクロコントローラ１２０４がＭＯＳＦＥＴ１３２４及び１３２８を導通させ、同時にＭＯＳＦＥＴ１３３２及び１３３６を遮断する。モーター１３１２を逆方向に回転させるには、マイクロコントローラ１２０４がＭＯＳＦＥＴ１３３２及び１３３６を導通させ、ＭＯＳＦＥＴ１３２４及び１３２８を遮断する。ポテンショメータ１３２０の端子１３９６は電圧レギュレータ装置１０００の出力１００８に接続され、ポテンショメータ１３２０の端子１３９４は電源１００４の接地１０４０に接続される。ポテンショメータ１３２０のワイパー端子１３９８における電圧が接続点１２６０を介してマイクロコントローラ１２０４により測定される。モーター１３１２がマイクロコントローラ１２０４により回転させられる方向に依存して、ポテンショメータ１３２０のワイパー端子１３９８は一方向または他方向に移動する。したがって、ポテンショメータ１３２０のワイパー端子１３９８における電圧はモーター１３１２の回転数に基づくリミッタ１２８の位置を表す。

図１４Ａ及び１４Ｂは本発明にしたがうインテリジェント緩衝装置の実施に適する、別の実施形態の、電気回路９００'を示す（図１４は図１４Ａと１４Ｂの電気的接続関係を示す）。第１の実施形態と同様に、電気回路９００'は、検知装置１１００'，制御装置１２００'及び作動装置１３００'を備える。同じく、第１の実施形態と同様に、制御装置１２００'は電圧レギュレータ装置１０００'を備える。

第１の実施形態とは逆に、電圧レギュレータ装置１０００'は、降圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置である。電源１００４'の出力電圧が、電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'におけるさらに低い電圧まで降圧される。図示される実施形態において、電圧レギュレータ装置１０００'は、電源１００４'、スイッチ１０１２'，入力コンデンサ１４０４，ＬＴＣ３４０５Ａ降圧ＤＣ/ＤＣレギュレータ１４０８，インダクタ１４１２、出力コンデンサ１４１６、抵抗器１４２０及び１４２４、並びにコンデンサ１４２８を備える。電源１００４'は３.６ＶＤＣ電池であり、電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'における降圧された電圧は抵抗器１４２０及び１４２４の抵抗値を適切に選択することにより選ぶことができる。スイッチ１０１２'は電気回路９００'に対する基本オン−オフスイッチとしてはたらく。スイッチ１０１２'が閉じられると、入力コンデンサ１４０４が電源１００４'に並列接続される。さらに、スイッチ１０１２'が閉じられると、電源１００４'の正端子１０４４'がＬＴＣ３４０５Ａレギュレータ１４０８の作動制御入力ピン１４３２及び主電源ピン１４３６に接続される。電源１００４'の接地１０４０'はＬＴＣ３４０５Ａレギュレータ１４０８の接地ピン１４４０及びモード選択入力ピン１４４４に接続される。インダクタ１４１２は、ＬＴＣ３４０５Ａレギュレータ１４０８のスイッチノードインダクタ接続ピン１４４８と電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'の間に接続される。出力コンデンサ１４１６は電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'と電源１００４'の接地１０４０'の間に接続される。抵抗器１４２０はＬＴＣ３４０５Ａレギュレータ１４０８のフィードバックピン１４５２と電源１００４'の接地１０４０'の間に接続される。コンデンサ１４２８は抵抗器１４２４に並列接続される。抵抗器１４２４及びコンデンサ１４２８はいずれもＬＴＣ３４０５Ａレギュレータ１４０８のフィードバックピン１４５２と電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'の間に接続される。

ホール素子型センサ１１０４'とオペアンプ１１０８'とを備える検知装置１１００'は電気回路９００の検知装置１１００と同様である。別の実施形態において、ホール素子１１０４'及びオペアンプ１１０８'は単一パッケージで等価な機能を提供するホールセンサで置き換えることができる。オペアンプ１１０８'はオペアンプ１１０８が出力１１６０で生成する出力信号と同じ出力信号を出力１１６０'に生成する。しかし、検知装置１１００'はいくつかの点で異なる。第１に、センサ１１０４'の端子１１２８'及びオペアンプ１１０８'の正電源端子１１５２'は、スイッチ１０１２'が閉じられたときに、昇圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置の出力に接続されるのではなく、代わりに、電源１００４'の正端子１０４４'に接続される。第２に、マイクロコントローラ１２０４'は、センサ１１０４'の端子１１３２'に接続されるだけでなく、オペアンプ１１０８'の負電源端子１１５６'にも接続される。したがって、マイクロコントローラ１２０４'は、電力を節約するために、センサ１１０４'と一緒に、オペアンプ１１０８'をオン状態次いでオフ状態に交互に切り替える。最後に、抵抗器１１２４'は、電源１００４'の接地１０４０'に接続されるのではなく、代わりに、センサ１１０４'及びオペアンプ１１０８'をオン状態とオフ状態に交互に切り替えるために用いられるマイクロコントローラ１２０４'のピンに接続される。それにもかかわらず、センサ１１０４'及びオペアンプ１１０８'をそれぞれオン状態に切り替えるために、マイクロコントローラ１２０４'が端子１１３２'及び負電源端子１１５６'への信号を接地信号に切り替えると、抵抗器１１２４'は切り替えられた接地信号に実効的に接続される。

制御装置１２００'は電気回路９００の制御装置１２００と同様である。ただし、制御装置１２００'はいくつかの点で異なる。第１に、マイクロコントローラ１２０４'は、昇圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置の出力に接続されて電力を供給されるのではなく、スイッチ１２０２'が閉じられると、電源１００４'の正端子１０４４'に直接に接続され、したがって電源１００４'から直接に電力が供給される。第２に、抵抗器１２２０'，１２３２'及び１２４０'は、昇圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置の出力に接続されるのではなく、スイッチ１２０２'が閉じられると、電源１００４'の正端子１０４４'に接続される。

作動装置１３００'は電気回路９００の作動装置１３００と同様である。ただし、作動装置１３００'はいくつかの点で異なる。第１に、ＭＯＳＦＥＴ１３２８'のソース１３４８'及びＭＯＳＦＥＴ１３３６'のソース１３５２'は、スイッチ１２０２'が閉じられると電源１００４'の正端子１０４４'に接続されるのではなく、代わりに、電圧レギュレータ装置１０００'の出力１００８'に接続される。第２に、ポテンショメータ１３２０'の端子１３９６'は昇圧ＤＣ/ＤＣ電圧レギュレータ装置の出力に接続されるのではなく、代わりに、スイッチ１２０２'が閉じられると、電源１００４'の正端子１０４４'に接続される。最後に、ポテンショメータ１３２０'の端子１３９４'は、電源１００４'の接地１０４０'に接続されるのではなく、代わりに、センサ１１０４'及びオペアンプ１１０８'をオン状態次いでオフ状態に交互に切り替えるために用いられるマイクロコントローラ１２０４'のピンに接続される。それにもかかわらず、マイクロコントローラ１２０４'が、センサ１１０４'及びオペアンプ１１０８'をオン状態にするために端子１１３２'及び負電源端子１１５６'への信号をそれぞれ接地信号に切り替え、ポテンショメータ１３２０'の端子１３９４'は切り替えられた接地信号に実効的に接続される。

図１５Ａ及び１５Ｂは別のインテリジェント装置１５０６を備える履物用品１５００を示す。履物用品１５００は、甲１５０２、靴底１５０４及びインテリジェント装置１５０６を備える。インテリジェント装置１５０６は靴底１５０４の足後部領域１５０８に配される。インテリジェント装置１５０６は駆動装置１５３１及び１つまたはそれより多くの同種のコンポーネントからなる可調節素子１５２４を備える。可調節素子１５２４は図１５Ｂにさらに詳細に示され、履物用品１５００の性能特性を修正するための修正駆動装置信号を受けてて回転させられる２本の二重密度調整ロッド１５２５を有する。二重密度ロッド１５２５は異方性の特性を有し、係属米国特許出願第１０/１４４４４０号の明細書に詳述されている。上記特許出願明細書の開示全体は本明細書に参照として含まれる。二重密度ロッド１５２５は、靴底１５０４をさらに硬くするかさらに柔らかくするために、モーター１５３２及び伝動素子１５３４により回転させられる。伝動素子１５３４は、例えばラックアンドピニオン装置またはウォームアンドホイール装置により、二重密度ロッド１５２５のほぼ水平方向の中点でロッド１５２５に結合される。

図１６Ａは別のインテリジェント装置１６０６を備える履物用品１６００を示す。図１６Ｂ〜１６Ｄは様々な作動状態にある可調節素子１６２４を示す。履物用品１６００は、甲１６０２，靴底１６０４及びインテリジェント装置１６０６を備える。インテリジェント装置１６０６は駆動装置１６３１及び可調節素子１６２４を備える。可調節素子１６２４は２枚の複密度プレート１６２５，１６２７を有する。プレートの内の一方、本実施形態においては下部プレート１６２７が、靴の性能特性を修正するための修正駆動装置信号を受けて、駆動装置１６３１により、他方のプレート（本実施形態においては上部プレート１６２５）に対して滑動させられる（矢印１６８０）。

プレート１６２５，１６２７は密度が交互に変化する材料でつくられる。詳しくは、プレート１６２５，１６２７は、比較的柔らかい材料１６７１のストリップと比較的硬い材料１６７３のストリップを交互にならべて形成されている。プレート１６２５，１６２７の互いに位置合せされる密度領域を変えることにより、靴の性能特性が決定される。図１６Ｂでは、比較的硬い材料１６７３の位置が実質的に合せられ、よって比較的硬い可調節素子１６２４が形成される。図１６Ｃでは、密度の異なる材料１６７１，１６７３の位置が部分的にしか合せられておらず、よってより柔らかい可調節素子１６２４が形成される。図１６Ｄでは、比較低硬い材料１６７３の位置と比較的柔らかい材料１６７１の位置が実質的に合せられており、よって最も柔らかい可調節素子１６２４となる。

図１７Ａ及び１７Ｂは別のインテリジェント装置１７０６を備える履物用品１７００を示す。履物用品１７００は、甲１７０２，靴底１７０４及びインテリジェント装置１７０６を備える。インテリジェント装置１７０６は靴底１７０４の足後部領域１７０８に配される。インテリジェント装置１７０６は駆動装置１７３１（図示されていないが、上述した駆動装置と同様である）及び可調節素子１７２４を備える。可調節素子１７２４は、靴底１７０４に対して旋回する（図１７Ｂの矢印１７５０参照）、複密度のヒール部１７２６である。ヒール部１７２６を旋回させることにより、ヒールの地面打撃ゾーン１７８２における履物用品１７００の機械的特性が修正される。ヒール部１７２６は駆動装置１７３１からの力に応答して旋回点１７３４を中心として旋回する。

本明細書に説明される可調節素子の様々なコンポーネントは、例えば射出成形または押出しにより、また必要に応じて後続の機械加工作業と組み合わせて、製造できる。押出プロセスは、単一モノリシックフレームのような、一様な形状を与えるために用いることができる。次いで所望の形状寸法のオープンスペースを与えるためにインサート成形を用いることができ、あるいは後続の機械加工作業によりオープンスペースを所望の位置につくることができよう。その他の製造技法には、融解または付加素子の接着がある。例えば、シリンダー４４８は、液体エポキシ樹脂またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）のようなホットメルト接着剤で接合することができる。接着に加えて、コンポーネントを、様々なコンポーネントの融着を容易にするための溶剤の使用を要する溶剤接着を行うか、または発泡工程中に融着し合せることができる。

様々なコンポーネントは、適するいずれかの高分子材または高分子材の組合せから、強化材を入れるかまたは入れずに、製造することができる。適する材料として、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などのポリウレタン；ＥＶＡ；エルフ・アトケム（Elf Atochem）社から販売されているＰｅｂａｘ（登録商標）などの熱可塑性ポリエーテルブロックアミド；デュポン社から販売されているＨｙｔｅｌ（登録商標）などの熱可塑性ポリエステルエラストマー；アドバンスト・エラストマー・装置ズ社（Advanced Elastomer Systems, L.P.）から販売されているＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）などの熱可塑性エラストマー；熱可塑性オレフィン；１０から３０％ないしそれより多くの強化ガラスファイバを含むことができる、ナイロン１２のような、ナイロン；シリコーン；ポリエチレン；アセタール；及び等価な材料がある。強化は、用いられる場合には、ガラスファイバまたはカーボングラファイトファイバ、またはデュポン社から販売されているケブラー（登録商標）のなどのパラ−アラミドファイバ、またはその他の同様な材料を混入させることで行うことができる。高分子材をその他の材料、例えば天然または合成ゴムと組み合わせて用いることもできる。その他の適する材料は当業者には明らかであろう。

特定の実施形態において、伸縮素子１２６は、１つまたは相異なるそれより多くの密度をもつ発泡体、非発泡高分子材、及び／または骨組素子でつくることができる。例えば、シリンダーは、アスカーＣ硬度が４５の発泡ＥＶＡコアをもつ「Ｈｙｔｅｌ」４０６９または５０５０でつくることができよう。別の実施形態において、シリンダーは内部発泡体コアをもたない「Ｈｙｔｅｌ」５５５６でつくられる。伸縮素子１２６のアスカーＣ硬度は約４０から約７０の範囲、好ましくは約４５と約６５の間にあり、さらに好ましくは約５５である。別の実施形態において、調整ロッド１５２５，複密度プレート１６２５，１６２７，または上部及び下部支持プレート１１４，１１６には、デュポン社から販売されている「テフロン」材または同様の物質を含む塗料などの減摩被覆を施すことができる。着用者に装置の特定の性能特性を示すためのカラーコードを様々なコンポーネントに与えることができ、靴底の端に沿って透明な窓を設けることができる。様々なコンポーネントの寸法及び形状は、特定の用途に合せて変えることができる。一実施形態において、伸縮素子１２６の直径は約１０ｍｍから約４０ｍｍ、好ましくは約２０ｍｍから約３０ｍｍ，さらに好ましくは約２５ｍｍとすることができる。伸縮素子１２６の長さは約５０ｍｍから約１００ｍｍ，好ましくは約７５ｍｍから約９０ｍｍ，さらに好ましくは８５ｍｍとすることができる。

さらに、伸縮素子１２６は、シリンダー１４２自体が発泡体コアに対する金型となる、リバースインジェクションと呼ばれるプロセスで一体形成することができる。そのようなプロセスは、個別のコア金型を必要としないので、通常の製造方法より経済的であり得る。伸縮素子１２６は、シリンダー１４２とコア１４４を一体でつくるために密度が異なる２つまたはそれより多くの材料が同時に射出される、二重射出と呼ばれる単一工程で形成することもできる。

図１８は、異なる２つの設定における可調節素子の性能特性（曲線Ａ及びＢ）を示すグラフである。グラフは負荷状態における、すなわち圧縮下の、可調節素子の変形量を示す。図からわかるように、曲線Ａ，Ｂのそれぞれは明らかに異なる２つの勾配１８０２，１８０４，１８０６，１８０８を有する。それぞれの曲線の第１の勾配１８０２，１８０６は、最初の接触から可調節素子がリミッタに接するまでの可調節素子を概ね表す。この段階の間、圧縮への抵抗は、負荷がかかると圧縮される可調節素子の構造壁及びコアの合成効果から生じる。それぞれの曲線の第２の勾配１８０４，１８０８は、リミッタに接したままで圧縮下にある可調節素子を表す。この段階の間、可調節素子はもはや極めて僅かしか変形できず、加わる力は構造壁を曲げるか座屈させようとする。

比較的堅く設定されている設定Ａでは、可調節素子は、勾配１８０２で表されるように、８００Ｎの力が可調節素子に印加されると約６.５ｍｍ変形する。この時点で、可調節素子はリミッタに接しており、ごく僅かな変形しかできない。勾配１８０４が表しているように、８００Ｎの力が可調節素子にさらに印加されても可調節素子の追加変形量は約２ｍｍでしかない。比較的柔らかく設定されている設定Ｂでは、可調節素子は、勾配１８０６で表されるように、８００Ｎの力が可調節素子に印加されると約８.５ｍｍ変形する。この時点で、可調節素子はリミッタに接しており、ごく僅かな変形しかできない。勾配１８０８が表しているように、８００Ｎの力が可調節素子にさらに印加されても可調節素子の追加変形量は約２.５ｍｍでしかない。

図１９は、使用中に履物用品の性能特性を修正する方法を表すフローチャートを示す。本方法は、履物用品の性能特性を測定する工程（工程１９１０）、測定された性能特性に基づいて修正駆動装置信号を発生する工程（工程１９２０）、及び履物用品の性能特性を修正するための駆動装置信号に基づいて可調節素子を調節する工程（工程１９３０）を含む。特定の実施形態においては、性能特性の閾値が得られるまで上記工程が反復される（工程１９４０）。

測定工程１９１０の可能な実施形態の１つが図２０Ａに詳説される。図示されているように、性能特性を測定する工程は、近接型センサで磁石の磁場を測定する工程（副工程２０１０）及び磁場測定値を閾値と比較する工程（副工程２０２０）を含む。必要に応じて、性能特性を測定する工程は、複数の磁場測定値をとる副工程及びいくつかの数の測定値の平均をとる副工程を含むことができる。次いで平均磁場測定値と閾値が比較される（選択副工程２０３０）。必要に応じて、磁場測定値が閾値に実質的に等しくなるかまたはあらかじめ定められた範囲内の値になるまでこれらの副工程を反復する（選択副工程２０４０）することもできる。

発生工程１９２０の可能な実施形態の１つが図２０Ｂに詳説される。図示されているように、修正駆動装置信号を発生する工程は、測定された性能特性を所望の性能特性と比較する工程（副工程２０５０）、偏差を発生する工程（副工程２０６０）、及び偏差に基づくレベルの修正駆動装置信号を出力する工程（副工程２０７０）を含む。一実施形態においては、あらかじめ定められた量の修正が性能特性に施されるように、修正駆動装置信号レベルがあらかじめ定められている。このようにすれば、性能特性を着用者に比較的感知されないレベルで漸進的に変化させ、よって着用者が性能特性の変化に適応する必要を排除できる。

図２１は、履物用品に快適性を与える方法を表すフローチャートを示す。本方法は、調節可能な履物用品を提供する工程（工程２１１０）及びジャーク値を決定する工程（工程２１２０）を含む。ジャークは、時間変化量に対する加速度変化量（Δａ/Δｔ）として表される。ジャーク値は既知の長さの時間に対する、変化する磁場に基づく、距離測定値から導出することができる。制御装置は時間に対する磁場の変化を記録し、これらの測定値を処理してジャーク値を得ることができる。本方法は、例えば、ジャーク値をあらかじめ定められた最大値より小さくしておくために、調節可能な履物用品の性能特性をジャーク値に基づいて修正する工程（選択工程２１１０）をさらに含むことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、当業者には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本明細書に開示された概念を組み入れているその他の実施形態が用いられ得ることが明らかであろう。したがって、開示された実施形態はいかなる点においても説明のために過ぎず、限定を目的としているとみなされるべきではない。

本発明の一実施形態にしたがうインテリジェント装置を備えている履物用品の簡略な部分解斜視図である 図１の履物用品の靴底の簡略な分解斜視図である 可調節素子の動作を示す、図２Ａのインテリジェント装置の簡略な拡大側面図である 本発明にしたがう可調節素子の別の実施形態の簡略な斜視図である 図４Ａ〜Ｅは、本発明にしたがう可調節素子のさらに別の実施形態の簡略な側面図である 抜粋した内部コンポーネントを示す、図１の履物用品の簡略な側面図である 図５Ａの履物用品の一部分を示す簡略な拡大図である インテリジェント装置の抜粋した内部コンポーネントの配置を示すために靴底の一部が取り除かれている、図２Ａの靴底の一部分を示す簡略な平面図である 本発明にしたがうインテリジェント装置のブロック図である 図１のインテリジェント装置の一動作モードを示すフローチャートである 図１のインテリジェント装置の一実施形態の、右側が図９Ｂに続く分割された回路図である 図１のインテリジェント装置の一実施形態の、左側が図９Ａに続く分割された回路図である 図９Ａの電圧レギュレータ装置の回路図である 図９Ａの検知装置の回路図である 図９Ａ及び９Ｂにわたる制御装置の、右側が図１２Ｂに続く分割された回路図である 図９Ａ及び９Ｂにわたる制御装置の、左側が図１２Ａに続く分割された回路図である 図９Ｂの作動装置の回路図である 図１のインテリジェント装置の別の実施形態の、右側が図１４Ｂに続く分割された回路図である 図１のインテリジェント装置の別の実施形態の、左側が図１４Ａに続く分割された回路図である 本発明にしたがうインテリジェント装置の別の実施形態を備えている履物用品の簡略な側面図である 図１５Ａのインテリジェント装置の一部分を示す簡略な斜視図である 本発明にしたがうインテリジェント装置のさらに別の実施形態を備えている履物用品の簡略な側面図である 図１６Ａのインテリジェント装置の簡略な側面図である 図１６Ａのインテリジェント装置の簡略な側面図である 図１６Ａのインテリジェント装置の簡略な側面図である 本発明にしたがうインテリジェント装置のさらに別の実施形態を備えている履物用品の簡略な側面図である 調節範囲全体にわたる図１７Ａのインテリジェント装置の簡略な側面図である 可調節素子の特定の実施形態の性能特性を示すグラフである 使用中に履物用品の性能特性を修正する方法の一実施形態を示すフローチャートである 図１９の方法の性能特性測定工程の実施形態を示すフローチャートである 図１９の方法の修正駆動装置信号発生工程の実施形態を示すフローチャートである 履物用品に快適性を与える方法の一実施形態を示すフローチャートである

符号の説明

１００ 履物用品
１０２ 甲
１０４ 靴底
１０６ インテリジェント装置
１０８ 足後部領域
１０９ 足前部領域
１２２ センサ
１２３ 磁石
１２４ 可調節素子
１２８ リミッタ
１３２ モーター

Claims (10)

1. 履物用品内で圧縮量を測定するための装置において、
   少なくとも一部分が前記履物用品の靴底内に配されたセンサ、及び
   前記センサと概ね位置合せされ、前記センサから隔てられた磁石、
   を備え、
   前記磁石の磁場が前記センサにより測定されることを特徴とする装置。
2. 前記センサが、ホール効果センサ、近接センサ、ホール素子またはセンサ、静電容量センサ、インダクタンスセンサ、超音波変換器及び受信器、無線周波数発信器及び受信器、磁気抵抗効果素子、及び巨大磁気抵抗効果素子からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. プロセッサをさらに備え、前記センサが前記マグネットから発生する磁場を測定し、前記プロセッサが前記磁場の測定値を前記靴底の圧縮量を表す距離測定値に変換することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記プロセッサが前記距離測定値をジャーク値に変換することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 請求項１に記載の装置において、
   前記センサに接続された駆動装置、及び
   前記駆動装置に結合された可調節素子、
   をさらに備えることを特徴とする装置。
6. 前記可調節素子の可動範囲を制限するためのリミッタをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記履物用品の性能特性が前記センサからの信号を受けて修正されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 前記信号が前記靴底の圧縮量に対応することを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 履物用品に快適性を与える方法において、
   調節可能な履物用品を提供する工程、及び
   ジャーク値を決定する工程、
   を含むことを特徴とする方法。
10. 前記ジャーク値に基づいて前記調節可能な履物用品の性能特性を修正する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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