JP2013503660A - 織物感知装置の足取り分析システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は織物感知器を利用する１つの足取り分析装置に係り、靴下、及び身体の姿勢または動作を感知する少なくとも１つ織物感知器を含む１つの靴下感知システムと、前記織物感知器からの信号を受信するための１つのマイクロプロセッサーとを含む。

Description

本発明は、健康回復治療、身体能力訓練、長期ケア、整骨科及び運動医学、保健、娯楽などの分野に応用されることができる。本発明は、着用者の運動生理状況を知るように、着物に固定される織物感知器を利用して、着用者の歩行動作を感知し、且つ分析を行うシステム及び方法に係る。

足取り分析は常にスポーツマン、及び運動機能が損害された患者、例えば、脳性麻痺、パーキンソン病、麻痺発作または意外傷害の患者を手伝うことに用いられる。従来技術の足取り分析は常に専門的な実験室または医師の診療室において行われ、多くの精密な装置と複雑な方法を利用しなければ完成できない。しかし、最も理想的な足取り分析システムは、適時に、連続的に監視でき、コストが低く、操作しやすく、且つ獲得しやすいものであるべきである。従来技術は、被感知者が日常生活における運動機能を表すことができないというもう１つの欠点を有する。したがって、量化され、且つ再現性を有する結果を獲得するように、専門家も患者も１セットの低コストのシステムが必要である。当面の足取り分析の大部分はスポーツマンと負傷者を手伝うことに用いられ、主に実験室において行われ、または医者の事務室において目視で観測するものである。臨床医者は広範な足取り分析、診断及び治療方法に頼るが、これらが全て数多くの複雑な要素に面している。一般の使用者に適する足取り分析システムとプログラムは随時に監視し、価格が安く、消費者が使用しやすく、且つ取得しやすい利点を備えるべきである。しかし、伝統的な足取り分析設備は通常実地テストを行い、または実験室で全面的、且つ健全的な足取り分析実験を行う必要があり、ひいては足取り分析システムが普及に不利であることをもたらす。

足取り分析の業界進出の起点が高すぎるため、大量の、重複して読み取ることができるデータをタイミングに提供でき、且つ長期間で使用者の足取り信号をモニターリングでき、特に負傷したことがある使用者とパーキンソン病の患者に対し、極めて大きな手伝いをすることができる。しかし、当面の足取り分析に関係する設備の業界進出の起点が高すぎ、またはそれに関係する製品自身の応用上の制限により、消費者の需要を満足できず、例えば、アメリカ特許番号ＵＳ６７８９３３１とＵＳ７１６８１８５の特許内容はともに靴を足取り分析感応器とし、且つ水洗できないため、使用者の不便をもたらす。アメリカ特許番号ＵＳ６２３１５２７は１台のビデオカメラを靴と共同で足取り分析感応器とし、且つ足取り分析を行う時に、室内で行うほか仕方がなく、使用者が室内で足取り分析に従事するほか仕方がなく、ひいては使用者の操作不便をもたらすため、足取り分析システムの推し広めに不利である。アメリカ特許番号ＵＳ６９８４２０８は超音波を利用して使用者の姿勢と移動状態及び足取り分析の関係データを試験するが、超音波を取得する関係設備の費用が高いため、足取り分析関係システムの普及に不利である。アメリカ特許番号ＵＳ２００８０１０８９１３Ａ１は圧力感知器を利用して使用者の転がりを探知するが、依然として各靴または靴下に１つの独立した電源を設ける必要があり、且つデジタル感知器ではなく、また、その信号処理がフィードバック（Ｆｅｅｄｂａｃｋ）方法で信号分析を行う必要があるため、過程が煩雑すぎ、長たらしく、複雑で、人工神経及びファジー理論（ｎｅｕｒｏ−ｆｕｚｚｙ）を用いて転びを予防する必要があり、受測者の足取りパラメーターを表すことができず、身体の姿勢または動作を感知できない。このシステムは圧力感知器が測定取得した資料と安定したデータ（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅ）によって１つのフィードバック値（ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖａｌｕｅ）を生成することのみであり、主に理想的な重心（ｉｄｅａｌ ｃｅｎｔｒａｌ ｍａｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）及び個人の重量（ｍａｓｓ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ）を測定することによって転がりを予防し、文中ではもし加速度計があれば足取り速度、歩長、及足取り時間を測定できると記述しており、われわれの目下の設計はそれに対する改良であり、加速度計を使用せず、スイッチ、圧力、引張力感知器などの織物感知器のみで同時に足取りパラメーターを予測でき、同時に膝、座骨関節、手などの部分の運動を予測でき、歩長、速度、加速度、踵関節の角度、角速度などの足取りパラメーターも測定でき、且つ再びフィードバック値を使用する必要がなく、直接靴下感知器によって足取りパラメーターまたは人体姿勢及び動作を算出する。アメリカ特許番号ＵＳ２００9００１２４３３Ａ１はビデオカメラ、マイクが必要であり、且つ１つの感応器を組み合わせて使用者の足取り分析関係データを探知し、しかしこの分析方法は煩わしすぎて、足取り分析の推し進めに不利である。アメリカ特許番号ＵＳ２００６１０２8２０２１．Ａ１は１つの感応器と１つの遠端監視システムを利用して使用者の姿勢及び足取り分析関係データを探知し、しかしこのシステムは距離の制限を有し、使用者がモニターから比較的に遠い場合、モニターは関係情報を処理できない。アメリカ特許番号ＵＳ２００７／０１１２２8７ Ａ１は加速度計及びジャイロスコープによって耳に掛けて、使用者の足取り分析関係データを探知し、しかしコストが高すぎるため、推し進めに不利である。

人間は日常生活において最大多数の時間に着物を着、椅子に座り、またはベッドに寝る必要があるため、ズボン、靴下、着物に足取り感知器を設置し、足取り感知器は１つの生理感知器、例えば心臓拍動、呼吸、体温、発汗による湿気、血液中の酸素、心電図などの感知器に接続されれば、肢体が運動する時に生理機能を感知でき、本発明をさらに日常生活の各方面に推し進め、且つ使用者の生理状態を分析するように使用者の各種の異なる姿勢の足取り状況を測定させることができる。従来の感知器は靴に設置され、直接足部と完全に合わない状況下で、得られた足取り分析誤差値が極めて大きく、且つ各種の異なる靴と合う方法もなく、コストが高すぎるし、電気消耗量が大きい。しかし、本発明は感知器を靴下に設置し、一方では快適であり、水洗もでき、且つ使用者が異なる靴を履く時にも、足取り分析の関係データを測定でき、また各レベルの使用者の着用に適し、靴下に要求する寸法が靴ほど精確でなく、靴下がかえって完全に使用者の足部に貼り付けることができるため、得られた足取り分析はさらに精確になることができる。本発明の靴下感知器は使用者が歩く時に、使用者の履いている靴が異なることを同時に知ることができ、足取り分析信号によって使用者が当面履いている靴のデザイン、例えば、ハイヒール、踵なし靴、スリッパ、運動靴、スケート靴などを察知することができる。本発明の靴下感応器は異なる靴に配置することができ、使用者にとって使用しやすく、人体工学にも符合し、使用者が靴下感応器を履くかぎり、各種の異なる靴のデザインに応用することができる。したがって、長時間且つ連続的な生理機能及び足取り分析変化図に整合することができ、使用者の健康及び安全に大いに役立ち、且つ本発明は身体と接触する１つまたは複数の日常生活の着物に足取り感知器を取り付けるため、本発明の推進と応用に有利である。この技術は既にＩＥＥＥ，ＥＭＢＣ２００９年次総会の審査を通過した。９月に発表する計画である。タイトルは「Ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｇａｉｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｄｉｄｉｔａｌ ｔｅｘｔｉｌｅ ｓｅｎｓｏｒｓ．」である。ＩＥＥＥ，ＥＭＢＣ２０１０年次総会の審査も通過した。タイトルは「Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ Ｗｅａｒａｂｌｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｓｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ ＢｏｄｙＭｏｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ」である。最後に、本発明は人類に適用するのみでなく、動物、例えば、猫、犬の行為モードに対しても、長期的にその行為モードを監視分析、予測することができる。

本発明の目的の一つは、靴下における感知器を利用するほか、上着、ズボンにおける感知器を利用して足取り分析及び姿態変化を測定取得することもでき、例えば、膝関節湾曲の角度、歩長、１分間毎のステップ数及び歩行速率、または踵が地に踏んだか否か、アームが揺れ動くか否か、腰部が湾曲するか否か、且つ各姿勢変化の順序、周期などのパラメーターを利用して、使用者肢体の健康状況をまたは健康回復治療効果を観察し、または使用者の動作姿勢（例えば、前進、後退、駆け足、階段登り、階段下り、坂登り、坂下り、横歩き、転がり）を判断し、また、今のパソコンで行われる仮想ゲームのみでなく、インタラクティブパソコンゲームの入力としても可能であり、プレーヤー自身が皆ゲームソフトとインタラクトする実際の動作がないから使用者が車を飛ばす時の姿勢（例えば、ブレーキを踏む時における足の湾曲程度）を探知することに運用することもできる。本発明は１つの着用式足取り分析システムであり、その構造が下記の特徴を有する。一．実際生活において使用するように、着用可能であり、快適であり、且つ直接に一般のズボンまたは靴下に取り付けることができる。
二．無線伝送技術を使用し、使用者が試験を受ける時に、使用者はあまり干渉されない。
三．該着用式足取り分析システムは、洗濯でき、耐用し、弾性を有し、伸縮でき、押しつぶすことができる特性を有するため、非常に容易に日常生活の毎レベルに応用されることができる。四．デジタル出力とブルートゥースインターフェースを使用することにより、測定取得されたデータは直接に日常生活においてよく見られる計器に伝送して信号分析を行うことができ、例えば、ＰＤＡまたはノット型パソコンに用いることができる。したがって、これらの取得しやすい電子計器を利用して使用者の姿勢及び足取り分析の関係データを試験し、且つパラメーター毎の変異度と安定度もはっきりパワースペクトル（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）によって表すことができる。五．使用者の体重及び変化を得ることができる。本発明のもう１つの目的は、本発明の伝送線における未絶縁箇所の近傍にもう１つの基準域があり、布地に漏電状況を有するかを探知することに用いられるということにある。例えば、布地が湿っているまたは伝送線と基準域がショートしている。

図１は本発明の織物感知器を利用する足取り分析システムの構造図である。 図２は本発明の織物感知器を利用する足取り分析システムの実施例１の感知器構造図である。 図３Ａは靴下における感知器の位置図である。 図３Ｂは靴下における感知器の相対位置説明図である。 図４Ａは膝関節における感知器の位置図である。 図４Ｂは引張力感知器がズボンに取り付けられる位置説明図である。 図５は典型的な足取りシーケンス図及び感知器位置図である。 図６は足取りの位相（ｐｈａｓｅ ｏｆ ｇａｉｔ）分析の前の４相の説明図である。 図７は足取りの位相（ｐｈａｓｅ ｏｆ ｇａｉｔ）分析の後ろの３相の説明図である。 図８Ａは完成済みの足取り分析図である。 図８Ｂは足取りの位相の方法フロー図である。 図９は時間パラメーター（Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）分析に用いられる説明図である。 図１０Ａは正常に歩く圧力中心分析図である。 図１０Ｂは正常に歩く質量中心分析図である。 図１０Ｃは階段を登る圧力中心及び質量中心分析図である。 図１０Ｄはランニングする圧力中心及び質量中心分析図である。 図１０Ｅは階段を下りる圧力中心及び質量中心分析図である。 図１１はランニングする足取りのシーケンス図である。 図１２は前進足取りのシーケンス図である。 図１３は後退足取りのシーケンス図である。 図１４は階段を登る足取りのシーケンス図である。 図１５は階段を下りる足取りのシーケンス図である。 図１６は第１靴下感知システム説明図である。 図１７は第２感知システム説明図である。 図１８は第３感知システム説明図である。 図１９Ａは感知器の近傍に１つの電気抵抗を取り付け、さらに並列した後の回路図である。 図１９Ｂは感知器の近傍に１つの電気抵抗を取り付け、さらに直列した後の回路図である。 図２０はライダーが歩くことによるシーケンス図である。 図２１はライダーが自転車に乗ることによるシーケンス図である。 図２２は複数の段階に出力した圧力感知器の説明図である。 図２３は踵に２つの感知器を設置して内外側が地面に接触する時間差を観察する説明図である。 図２４は感知器の時間差来を利用して歩行速度を推量する説明図である。 図２５はランニングマシンの上を（速度を２ｋｍ／ｈｒと設定）歩くシーケンス図である。 図２６Ａは傾斜度探知説明図である。 図２６Ｂは傾斜度探知説明図である。 図２７は足取り分析のフロー図である。 図２８は姿勢判別説明図である。 図２９は靴下と靴の敷皮のもう１つの実施例の説明図である。 図３０はベルクロがズボンと靴下を連接する説明図である。

予定の発明目的を達成するように本発明が取った技術手段及び効能をさらに解明するために、以下で付図及び実施例と合わせて、本発明による織物感知器を利用する足取り分析システムの具体的な実施方式、構造、特徴及び効能について、詳しく説明する。

本発明のシステム構造は図１のシステム構造図に示すように、靴下または上着とズボンに応用する場合，若干のスイッチ、圧力、引張力感知器または感知器を取り付け（ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７０の分離感応エリアを有する布地、ＰＣＴ／ＣＮ２００５／００１５２０電子スイッチ、ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７１の電子モジュールを形成できる布地、及びＰＣＴ／ＣＮ２００9／０００１１８の感知装置の特許出願案件を参考）取り付け、上記感知器は導電材質を有する１つのデジタル感知器であり、例えば、金属材質（例えば、鉄片）、非金属材質（例えば、ゴム、シリカゲル、発泡綿）及び導電カーボン材質（例えば、石墨）とできる。また、その弾性を増加するように、製造過程において布地に他の弾性材質（例えば、ゴム、発泡材料、シリカゲル、スポンジ、バネ、棉、弾性繊維（Ｓｐａｎｄｅｘ）、人造弾性繊維（ｌｙｃｒａ）、合成ゴム（ＳＢＲ，
Ｓｔｙｒｅｎｃｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｃｅ Ｒｕｂｂｅｒ）、及び泡沫材料）を入れても可能である。これらの織物感知器は銅線によってマイクロコントローラーの入力端に接続される。感知器が姿態変化を感知すると、デジタル信号をマイクロコントローラーに生成し、マイクロコントローラー内にプログラム処理モジュールを含み、各感知器の出力したデジタル信号をエンコードすると同時に分析、顕示、記憶または警告を行い、またはさらに通信モジュールから他の個人デジタル、例えば、知能携帯電話またはパソコンまで伝送して、分析、顕示、記憶または警告を行う。

織物感知器は、１つの生理感知器に接続されることができ、こうすると、着用者が運動する時に、織物感知器は外力を受けて反応を発生し、生理感知器も同時に着用者の生理信号を感知し、特に着用者が運動を停止する時、例えば、立つ、横臥する時に、使用者の姿勢を試験し、また、足取りが改変しない時に、生理感知器感を利用して着用者の生理信号を試験することによって使用者の状態を探知する。

マイクロコントローラーも場合によって、カメラ、加速度計またはジャイロスコープに接続することができ、肢体運動感知の正确性を増加するように、カメラ、加速度計またはジャイロスコープは衣服、靴、靴下、コントロールボックスまたは携帯電話に設置される。

図２の実施例１の感知器構造図に示すように、本発明は両足裏の靴下部位の下に、それぞれ４つのデジタル感知器を取り付け、外力が２００グラムを超える時に、その出力がロジック「１」から「０」へと変わり、図３Ａの靴下における感知器位置図に示すように、図３Ｂは対向する足裏の位置図であり、（１２）が足裏であり、（１１）が足の側面であり、（１０）が中足骨であり、（９）が拇趾の部位である。また、さらに精確に足取り情報を得るために、われわれはズボンの両膝骨の上方部位にそれぞれ２つのデジタル引張力感知器を取り付け、それぞれ膝を約４５及び６０度曲げる時にその出力ロジック状態を切り替え、図４Ａに示すように、好ましくは６０であり、即ち膝に１つの小角度及び大角度感知器を有し、該小角度感知器は膝関節が３０度〜５０度湾曲する場合出力状態を改変し、好ましくは４０度であり、該大角度感知器は膝関節が６０度〜１００度湾曲する場合出力状態を改変し、好ましくは６０度である。

図４Ｂは引張力感知器がズボンにおけることを示す説明図である。一般に健康な使用者が前へ歩行する時に、各デジタル感知器の出力ロジック状態シーケンス図は図５のように、感知器１〜４が引張力感知器であり、感知器５〜１２が圧力感知器である。図５において、両腿が先に切り替えるのは感知器３（右膝が４５度）であり、「０」から「１」へと変わり、この時に右腿が引き上げられ始めているため、右足の４つの感知器は前後して地面から離れはじめ（感知器１２〜９がロジック「０」から「１」へと変わる）、左足の各感知器は前後して地綿に落ち（感知器8〜５がロジック「１」から「０」へと変わる。続いて、右腿がさらに高く引き上げられることにより感知器４（右膝６０度）は「０」から「１」に切り替えられ、右足裏は完全に地面から離れ（感知器９〜１２がすべて「１」である）、左足裏は完全に地面に接触し（感知器５〜8がすべて「０」である）、左膝は真っ直ぐに伸びる（感知器１〜２がすべて「０」である）。さらに続いて、右腿が引き下げられはじめ、右足が地面に落ちることにより、感知器１２〜９が続々と「１」から「０」へと変わると同時に、左腿が引き上げられはじめ、左足が地面から離れはじめることにより、感知器８〜５が続々と「０」から「１」へと変わる。これと同時に、左腿の膝部が引き上げられはじめ、感知器１及び２が「０」から「１」へと変わり、このように左右腿が交替すると、本発明は図５の足取りシーケンス図を獲得し、シーケンス図から下記分析を行うことができる。

一般に足取りシーケンスを７相に分け、右足踵が地面に接触することを起点とし、順序により負荷反応（ｌｏａｄｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）、立ち中期（ｍｉｄ−ｓｔａｎｃｅ）、立ち末期（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔａｎｃｅ）、揺れ動き前期（ｐｒｅ−ｓｗｉｎｇ）、イニシアル揺れ動き（ｉｎｉｔｉａｌ ｓｗｉｎｇ）、揺れ動き中点（ｍｉｄ−ｓｗｉｎｇ）、揺れ動き末期（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｗｉｎｇ）である。前の４相は立ち期間（ｓｔａｎｃｅ ｐｈａｓｅ）と称され、立ち期間（ｓｔａｎｃｅ ｐｈａｓｅ）に対し、本発明は両足の足趾及踵におけるデジタル感知器によって完成でき（感知器５、８、９、１２）、図６のように、（ａ）と（ｆ）は右足踵が地面に接触し（ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）、（Ｂ）は左足先が地面から離れ、（ｃ）は右足踵が面から離れ、（ｄ）は左足踵が地面に接触し、（ｅ）は左足先が地面に接触する。感知器５、８、９、１２によって、（ａ）〜（ｂ）が負荷反応（ｌｏａｄｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）であり、（ｂ）〜（ｃ）が立ち中期（ｍｉｄ−ｓｔａｎｃｅ）であり、（ｃ）〜（ｄ）が立ち末期（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｔａｎｃｅ）であり、（ｄ）〜（ｅ）が揺れ動き前期（ｐｒｅ−ｓｗｉｎｇ）であり、（ｅ）〜（ｆ）が揺れ動き期間であることを測定できる（次の段落において詳しく記述する）。図６に示す前の４相の時間は、順序により０．０９、０．２３、０．２０、０．６２秒である。それと同時に、両足が地面に接触すること（Ｄｏｕｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ）に必要な時間、各足の立ち期間と揺れ動き期間の必要な時間、及び全ステップにおいて占める比例を知ることができる。

後ろの３相は揺れ動き期間（ｓｗｉｎｇ ｐｈａｓｅ）と称され、後ろの３相について、本発明は両腿の膝部における４つの引張力デジタル感知器によって完成でき（感知器１、２、３、４）、図７のようである。学理上ではイニシアル揺れ動き（ｉｎｉｔｉａｌ ｓｗｉｎｇ）は右足が地面から離れる時（ｇ）から右膝の最も湾曲する点（ｈ）までであるべきであり、正常な人は右足が地面から離れる（ｇ）時、即ち、右足趾が「０」から「１」へと変わる時に、右膝の角度が４５度であり、即ち、足における感知器によって膝関節の角度を知ることができる。左アームの揺れ動き方向と右足の揺れ動き変化が同期し、即ち、右足が前へ揺れ動く時に左手も後ろから前へ揺れ、右足が踵から足先へ変化する時に前進し、左アームが前から後ろへ揺れ、即ち、右足親趾が地面から離れようとする時に、手が最も後ろへ揺れ、左手が最も前へ揺れ、右足が地面から離れて前へ揺れる時に、左手も前へ揺れはじめるため、手部と足部が身体の各関節の動作と一致性の変化を有し、したがって、われわれは１つの部位の信号によって他の部位の身体の変化を知ることができる。人が１つのシステムであるため、重心のバランス下で、１つの部位が前へ移動すれば１つの部位が後ろへ移動することによって動態バランスを行うため、靴下または靴下と靴または靴の敷皮における感知器によって他の関節の変化状況を知ることができる。もし左手と左足が同期すれば、重心が変化する時間と周波数も異なるため、正常と不正常な行為を区分することができる。また、後退、階段登り、階段下り、手と足の変化はすべて規則的な変化である。同理由により他の部位の信号変化によってもう１つの部位の信号変化を知ることができる。本発明においては右膝における６０度引張力デジタル感知器（感知器４）の出力が「１」である中間点（ｈ’）により取って代わる。したがって、感知器１、２、３、４によって、（ｇ）〜（ｈ’）がイニシアル揺れ動き（ｉｎｉｔｉａｌ ｓｗｉｎｇ）であり、（ｈ’）〜（ｉ）が揺れ動き中点（ｍｉｄ−ｓｗｉｎｇ）（そのうち、（ｉ）が４５度感知器「１」から「０」へと変わる点である）であり、（ｉ）〜（ｆ）が揺れ動き終点（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｓｗｉｎｇ）であることを測定できる。図７に示す後ろの３相の時間は、順序により０．１２、０．２１、０．０９秒である。それと同時に、われわれは左右足における感知器信号によって膝関節または座骨関節の状況を知ることができ、例えば、右膝の最も湾曲する点（ｈ）において、左足親趾と足裏におけるセンサーがすべて地面に接触する時間の中点によって取って代わり、即ち、左足が平らに地上に踏む時、即ち、右足膝部が最も湾曲する時に、人がちょうど動態バランスにあるため、左手、右手が対称的に揺れ動き、即ち、靴下センサーも手部の運動状況を知ることができ、したがって、靴下感知器によって人の行為動作を評価でき、もし膝部センサーを加えると、さらに精確になる。われわれは足におけるセンサーによって座骨関節または膝関節角度の変化を予測できる。膝または座骨関節感知器の結果によって足部の姿勢変化を予測することもできる。同理由により、われわれは足における感知器によって歩行または運動時に肘部または脇下関節角度の変化を予測でき、即ち、アームの変化を測定でき、それと同時に肘関節角度または脇下角度の変化によって足部の姿勢変化を予測でき、特に使用者の歩行速度が速い時にその関連性がさらに高い。

立ち期間と揺れ動き期間は完全な足取り分析図に整合され、図８Ａのように示される。

上記を根拠とし、マイクロコントローラーは１秒当たり１００回のサンプリング頻度で各感知器のロジック状態を読み取り、即ち、足取り各段階の占める時間を測定できるような充分に高い時間識別率を有し、すべての足取りパラメーター及びこの例は現れることができ、右足を例とする方法フロー図は図８Ｂのように、左足に対しても同様の方法を用いる。

まず、開始する時に時間計をゼロ復帰し、
右足踵が地面に接触するようになると、計時（Ａ）を開始し、
左足先が地面から離れる（ｂ）ようになると、記録時間は負荷反応であり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、
右足踵が地面から離れるようになると、記録時間は立ち中期であり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、
左足踵が地面に接触するようになると、記録時間は立ち末期であり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、
右足先が地面から離れるようになると、記録時間は揺れ動き前期であり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、；
右膝が６０度湾曲され、引張力センサー出力が１である中間点であり、記録時間はイニシアル揺れ動きであり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、
右膝が４５度湾曲され、引張力センサー出力が１から０へと変わり、記録時間は揺れ動き中点であり、その後再び時間計をゼロ復帰した後起動し、
右足踵が地面に接触するようになると、記録時間は揺れ動き末期であり、その後上記全過程を繰り返す。

同じ人の毎ステップの各相周期が多少とも差異を有する。本発明は連続的に数分間内の毎ステップの各相周期を記録でき、その毎パラメーターの平均値及び標準差を求めると同時に、両足で支える期間、立ち期間、揺れ動き期間の平均値及び標準差を知ることができる。もしある人の標準差が大きすぎれば、この人が運動機能上の傷病を有することを表明し、これは非常に重要な指標であり、本発明は非常に低いコスト、非常に簡易な操作によって完成できる。また、マイクロコントローラーもこの１回の足取り変化資料によって次の足取りを予測でき、もし隣接する２回の足取り変化が非常に大きければ、使用者のバランス感が悪く、または路面が平らでないことを表し、例えば、ランニングマシンにあり、または吊り上げ橋にあり、または腿が負傷し、または靴が合わないことなど。正常な状況下で左足と右足の足取りはすべて周期性変化であるべきであり、さもないと、転がりまたは他の突発状況である可能性があり、本発明は直ちに警報を発する。

時間パラメーター（Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）分析
音波、ＲＦ（無線電波または雷达システム）は靴下に発射及び接収システムを有し、左靴下から１つの電磁波を発射し、右靴下によって反射された後また左靴下に戻り、または直接右靴下によって接収されれば、歩長（Ｓｔｒｉｄｅ ｌｅｎｇｔｈ）、毎分間のステップ数（Ｃａｄｅｎｃｅ）及び歩行速率（Ｗａｌｋｉｎｇ ｓｐｅｅｄ）を得ることができ、これらが３つの重要な互いに関連する時間パラメーターであり、シーケンス図からわれわれは容易に毎分間のステップ数（Ｃａｄｅｎｃｅ）を算出できる。歩長（ｓｔｒｉｄｅ ｌｅｎｇｔｈ）に至っては、ＧＰＳ（全地球衛星測位システム）、音波ＲＦ（無線電波）システムまたはライダーシステムを利用して、実際に使用者の歩いた距離を測定してさらにステップ数で割るとえることができ、または使用者が自分で測定し、または統計資料における身長または腿長さにより検索査閲した平均歩長さによって設定できる。毎分間のステップ数（Ｃａｄｅｎｃｅ）と歩長（Ｓｔｒｉｄｅ Ｌｅｎｇｔｈ）を乗算すると歩行速率（ｗａｌｋｉｎｇ ｓｐｅｅｄ）を得ることができる。まず、ＧＰＳ（全地球衛星測位システム）、ＲＦ（無線電波）システムを利用して、使用者を１０メートル歩行させると、歩長を得ることができ、例えばあの人が１６ステップを使ったら、歩長が１０／１６＝０．６２５メートルであることを得ることができる。その後、シーケンス図からそのステップ数を測定し、図９のように、５回の右足踵が地面に接触する時間を５．２７秒とすれば、毎分間のステップ数が６０^＊２^＊（５／５．２７）＝１１３．8 ｔｉｍｅｓ／ｍｉｎ であることを得ることができる（毎回右足踵が地面に接触する間で右、左足がそれぞれ１ステップ歩行したため、６０^＊２によって毎分間のステップ数を算出する）。歩長を毎分間のステップ数で乗算すると歩行速率、即ち
０．６２５^＊１１３．8＝７１．１２５メートル／分間（ｃｈａｎｇｅ ｔｏ ｍ／ｓｅｃ）を得、１つの歩長（ｓｔｒｉｄｅ ｌｅｎｇｔｈ）は２歩（ｓｔｅｐ ｌｅｎｇｔｈ）である。右、左足はそれぞれ１步Ｕｓｅ ｓｏｕｎｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｒ ｌｉｇｈｔであり、即ち電磁波を利用して左、右足のパラメーターを測定する。

圧力中心 （Ｃｅｎｔｒａｌ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ， ＣＯＰ） 及び質量中心（Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｍａｓｓ）分析
足取りシーケンス図ははっきり各センサーを切り替える前後順序を説明できるが、大量の足取り情報を分析する必要がある分析士にとって、シーケンス図は容易にざっと目を通すものではない。したがって、分析士が迅速に大量の足取り情報を分析できるように、本発明は特に左足または右足圧力中心（Ｃｅｎｔｒａｌ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，
ＣＯＰ）及び質量中心（Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｍａｓｓ）、即ち重心（Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ）分析方法を定義した。由圧力中心ＣＯＰから使用者の左足または右足動態圧力中心の変化を得て、重心ＣＯＭから身体全体を１つの点とする地面における変化を見ることができる。

両足におけるデジタルセンサーによるシーケンス図は、図１０Ａのように、（ａ）は左足の４箇所がすべて地面に踏むが、右足の４箇所がすべて地面から離れることを示し、続いて（ｂ）は左足が既に地面から不完全に離れるが、足先と土踏まずが地面に接触することを示し、さらに続いて（ｃ）は（ｂ）より右足中足骨が地面に接触するという１箇所多く、圧力中心の変化から１人の行走足取り安定度が見え、例えば、たとえ使用者の両足が着地して動かなくても、その圧力中心が依然として時間につれて変化することによって、使用者のバランス感及び脳部の両足に対するコントロール能力を知ることもでき、使用者が片足で着地する時に、圧力中心（Ｃｅｎｔｒａｌ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＣＯＰ）は人体の重量を表す。本発明は左足が地面に接触するセンサーの信号を正と定義し、右足が地面に接触するセンサーの信号を負と定義し、両者を加算すれば略人体の質量中心、即ち重心（Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ）が左寄りであるか、右よりであるかを表し、図１０Ｂと１０Ａの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はすべて同じ人の歩行足取りを表し、圧力及び質量中心（重心）分析図が見え、且つ図中から見えるように、例えば、左足が完全に地面に接触するが、右足が完全に地面から離れる場合、両者を加算すれば+４となり、身体の質量中心が左よりであることを表す。両足が完全に地面に接触する場合、両者を加算すれば０となり、身体の質量中心が中間にあることを表し、質量中心の図が時間に連れて変化することによっても、この人の足取りが正常且つ規則的であるか否かを分析でき、例えば、酒を飲む状態下で、その質量中心（重心）の変化は完全に不規則であり、同理由により、左足が地面に接触するセンサーの信号を正と定義し、右足が地面に接触するセンサーの信号を正と定義し、両者を加算して２で割れば、人体の質量中心、即ち重心（Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ）が左よりであるか、右よりであるかを表すこともできる。使用者の両足が着地して動かず、左足が地面に接触するセンサーの信号を正と定義し、右足が地面に接触するセンサーの信号を正と定義し、両者を加算すれば人体の重量を表す。センサーがアナログまたは多段デジタル感知である場合、質量中心（重心）または圧力中心はさらに精確になり、例えば、３段のデジタルセンサーは０、１、２、３であり、０が０グラム、１が２０００グラム、２が４０００グラム、３が６０００グラムを指し、もう１つの観点によると、圧力中心ＣＯＰ
によって使用者の左足または右足圧力中心を得ており、もし圧力中心ＣＯＰまたは重心ＣＯＭが両足の地面に投射する範囲内にあれば、使用者は安定であり、圧力中心ＣＯＰまたは重心ＣＯＭが両足の地面に投射する範囲の中心にあればあるほど、使用者は安定であり、圧力中心ＣＯＰまたは重心ＣＯＭが両足の地面に投射する範囲の周縁地区にあればあるほど、使用者は不安定であり、転がりやすく、圧力中心ＣＯＰまたは重心ＣＯＭが両足の地面に投射する範囲の周縁地区にある時間が長ければ加害ほど、使用者は不安定であり、転がりやすく、特に圧力中心ＣＯＰまたは重心ＣＯＭが両足の地面に投射する範囲の周縁地区外にあればあるほど、使用者は不安定であり、転がりやすい。もし足裏におけるセンサーの位置は、上記の左側が正であり、右側が負であり、左親趾に反応がある時に１つの座標値として表し、左後ろ踵に反応がある時に１つの座標値を有するということでなく、独立した座標であり、これによって類推すれば、この人の立体空間、重心の変化及び立体空間における足取り分析及びそのパラメーターを得ることができる。また、われわれは加速度計、ジャイロスコープまたは傾斜計を利用して重心が両足の所在する範囲内にあるか否かを測定できる。もし範囲外にある時間が長ければ長いほど、または距離が遠ければ遠いほど不安定であることを表す。また、角度、信号または変異を読み取るように、加速度計、ジャイロスコープは足底におけるセンサーを基準点として使用者の信号を修正することができる。

全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、姿勢状態（ｐｏｓｔｕｒｅ ｓｔａｔｅ）、及全動作質量（ｔｏｔａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｍａｓｓ）分析
上記質量中心分析は前進、後退、及び階段登り、階段下りのような両足が前後して後退する動作に対し、非常に役立つが、一部の状況は識別できず、例えば、しゃがんでから跳び上がるような両足が同時に行う動作は、質量中心においてすべて「０」とされる時に、識別できない。したがって、本発明は全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、姿勢状態（ｐｏｓｔｕｒｅ ｓｔａｔｅ）、及び全動作質量（ｔｏｔａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｍａｓｓ）分析方法を下記の通り定義する。

全圧：足裏が圧力を受ける感知器信号総数は、左右足を区分せず、正負を区分せず、一律に正とし、数値が大きければ大きいほど、足が地面と接触する面積が大きく、または足が地面と接触する圧力が大きいことを表し、主に使用者が地面と接触する圧力変化、即ち、左右足が地面と接触する圧力変化を識別する。使用者は両足が着地して動かず、全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は人体の重量を表す。

姿勢状態：身体におけるセンサーが受力により変化を発生する時に、姿勢状態は使用者におけるすべてのセンサーの数値が人体模型に表現し、受力により身体の姿勢を顕示し、または動作が変化を発生する。例えば、身体における左側のセンサーが受力により変化を発生する時に正と設定し、右側のセンサーが受力により変化を発生する時に負と設定し、姿勢状態はすべてのセンサーの数値総和である。もし数値が変動せずに１つの安定した数値に接近すれば、左足が右アームの揺れ動きにつれて同時に運動し、右足が左アームの揺れ動きにつれて同時に運動することを表し、もし数値が１つの安定した数値０に接近せずに勝手に変動すれば、不安定を表し、使用者は転がりやすい。使用者が動かず、全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は人体の重量を表す。

全動作質量：足が圧力を受けるセンサー数値信号総数にさらに身体におけるすべてのセンサー信号（例えば、膝または肘）を加え、これらのセンサーがすべて受力により変化を発生する時に正と設定する。数値が大きければ大きいほど、使用者は有効に身体の筋肉を運用し、即ち、全身も動いている。

駆け足、階段登り、階段下りの足取り分析
階段登り、駆け足、階段下りに対しても、圧力中心（ＣＯＰ）及び質量中心（ＣＯＭ）図を得ることができ、図１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅを参照する。図１０Ｃから駆け足の圧力及び質量中心分析図が見え、且つ図中から見えるように、ａ〜ｈは順序により階段登り足取り分析の時間点であり、ａは右足裏が階段登りの階段に踏んだばかりの信号であり、また今回の分析定義の起点でもあり、該時間点から引き出された垂直線からはっきり見えるように、該時間点の右足膝の湾曲が６０度を超え、左足膝がほとんど湾曲せず、ｂ点は左足裏が地面から離れたばかりの信号であり、この時に左足膝の湾曲が４５度超、６０度未満になったばかりであり、ｃ時間点は左足膝の湾曲度が６０を超えたばかりの信号であり、この時の右足膝が依然として６０度を超えるが、右足膝が当面大角度から小角度に回復している状態にあり、ｄ時間点は右足膝が小角度に回復したばかりの時間点であり、ｅ点は左足踵が階段に踏んだばかりの信号であり、この時の左足膝の角度が６０度超であり、右足膝が依然として４５度未満の状態にあり、ｆ点は右足踵が既に地面から離れており、且つ膝の湾曲が６０度を超えたばかりの信号であり、ｇ点は右足裏全体が地面から離れた信号であり、ｈ点は右足裏が階段登りの階段に踏んだばかりの信号であり、また今回の分析定義の終点でもある。信号点ａ〜ｈから１つの完全な階段登り足取りの循環分析動作を知ることができる。全分析範例は右足を分析の重点とする。ａ点〜ｂ点の時間は第１回両足が身体を支える時間であり、ｂ点〜ｅ点の時間は右足が単独で身体を支える時間であり、ｅ点〜g点の時間は第２回両足が身体を支える時間であり、ｇ〜ｈの時間は右足が空中において揺れ動く時間である。

図１０Ｄから駆け足の圧力及び質量中心分析図が見え、且つ図中から見えるように、ａ〜ｅは順序により駆け足足取り分析の時間点であり、ａ点は右足踵が地面に踏んだばかりの信号であり、また今回の分析定義の起点でもあり、該時間点から引き出された垂直線からはっきり見えるように、該時間点の右足膝が４５度未満であり、この時に左足裏全体が宙に浮いており、左足膝の湾曲が６０度を超えたばかりであり、ｂ点は右足先が地面から離れたばかりの信号であり、この時に右足膝の湾曲が６０度を超えたばかりであり、左足膝が依然として６０度角になっているが、４５度未満に回復しようとする状態にあり、ｃ時間点は左足踵が地面に踏んだばかりであり、且つ左膝の湾曲度が４５度超、６０度未満の信号であり、この時の右足膝が依然として６０度を超えており、ｂ点とｃ点の中間という時間差は両足が依然として空中に止まっている時間であり、駆け足をする時に小幅な跳躍に類似する動作が出現するからであり、ｄ時間点は左足先が地面から離れようとする時間点であり、左膝の湾曲が６０度を超えたばかりであり、右膝が依然として６０度角になっているが、ちょうど４５度に回復しようとする状態にあり、ｅ点は右足踵が地面に踏んだばかりの信号であり、今回の分析定義の終点でもある。この時の右足膝の角度は４５度未満であり、左足膝が依然として６０度角を超える状態にあり、ｄ点とｅ点の中間という時間差は両足が依然として空中に止まっている時間である。

図１０Ｅにおいて、ａ〜ｆは順序により階段下り足取り分析の時間点であり、ａ点は右足先が階段下りの階段に踏んだばかりの信号であり、今回の分析定義の起点でもあり、該時間点から引き出された垂直線からはっきり見えるように、該時間点の右足膝の湾曲角度が４５度未満であり、左足膝の湾曲が６０度超であり、ｂ点は右足踵が階段下りの階段に踏んだばかりの信号であり、この時に右足膝が依然として４５度未満を維持し、左足膝の湾曲が依然として６０度超であり、ｃ時間点は左足先が階段下りの階段から離れる信号であり、右足膝の湾曲が６０度を超えたばかりであるが、右足裏が依然として階段下りの階段に踏んでおり、ｄ時間点は左足先が階段下りの階段に踏んだばかりの時間点だり、この時に左足膝が４５度未満であり、右膝盖が６０度角超であり、e点は右足先が階段下りの階段を離れたばかりの信号であり、この時の右足膝の角度が６０度超であり、左足膝が依然として４５度未満の状態にあり、ｆ点は右足先が階段下りの階段に踏んだばかりの信号であり、今回の分析定義の終点でもある。

簡素化された駆け足足取りは図１１を参照し、正常な歩行と比べると、立ち期間（Ａ）が短縮されたが、揺れ動き期間（Ｂ）が増加されたことを測定でき、且つ両腿が同時に地面に接触する時間（Ｃ）が非常に短く、図１１においてほとんど見えない。もしアームにおける衣服に感知器があれば、さらに使用者の運動生理を分析でき、正常な状況下で、手の揺れ動き幅が大きいほど足の移動が速く、且つ両者が同期し、一般に左手と右足が同期し、右手と左足が同期し、速度が速いほど肘関節の湾曲が大いく、これらはすべて足取り分析及び運動生理の正確度を助けることに用いられることができ、このように使用者の姿態変化を判断すればさらに容易である。

簡素化された前進足取りシーケンスは図１２を参照する。

簡素化された後退足取りは図１３を参照し、正常な歩行と比べると、その位相変化は逆転されるものである。

簡素化された階段登り足取りは図１４を参照し、正常な歩行と比べると明らかに異なり、例えば、左腿が階段を登りはじめる時に、左膝がまっすぐに伸びることでなく、その湾曲が４５度を超え（図１４の（ａ）点を参照）、これは階段を登るためにやむ得ないことであり、右足は次の階段に接触するのが踵であり（図１３の（ｂ））、同様にも右膝の湾曲が４５度超である。他方では、踵と親趾が着地する時間の差が非常に小さく、両者がほとんど同時であり、且つ膝の湾曲時間が平地で歩行する時より約１倍多い。

簡素化された階段下り足取りは図１５を参照し、正常な歩行と比べると明らかに異なり、例えば、図１５の（ａ）は右足が揺れ動き期間終了時に足先が次の階段に踏んだばかりの信号であり、踵が先に着地することでなく、また左膝の湾曲が４５度超であり、左足が次の階段に接触する時にも足先（ｂ）が先に着地する。また、われわれは下記のことを発見した。階段登り、階段下りの時に、膝部における６０度感知器が発生した「１」の時間は、平地において前後歩行する行為が発生した「１」の時間より長いため、膝部の湾曲が４５度を超える時に掛かった時間は平地において歩行する時間より大きい場合、使用者が階段登り、階段下りまたは坂登り、坂下りをしていることを知ることができる。また、もし膝部における感知器の臨界値が大きければ大きいほど、探知できる階段登り、階段下りまたは坂登り、坂下りの高傾斜度は誤判断されず、容易に探知され、例えば、反応時間の長さがすべて同じである状況下で、坂登り、坂下りまたは階段登り、階段下りの傾斜度は、６０度感知器が４５度感知器よりさらに傾斜することを表す状況下のみで同じ時間を有し、もし７５度感知器であれば、膝部においてさらに高い階段登り、階段下りまたは坂登り、坂下り変化の反応を探知できる。使用者の履く靴が異なれば、足取り分析信号によって、使用者が目下履いている靴のデザインとすることができる。例えば、ハイヒール、踵なし靴、スリッパ、運動靴、スケート靴などすることができる。

足取り位相から前進、後退、階段登り、階段下りを識別
以上で記述したことを総合すると、前進、後退、階段登り、階段下りという４者の足取り位相シーケンスは顕著な差異を有し、本発明は下表のＡ、Ｂを検索査閲することによって、使用者が前進か、後退か、階段登りまたは階段下りをしていることを識別でき、もちろん、坂登り、坂下りは階段登り、階段下りの原理と同じであるため、感知器の測定取得した信号によって地面の状況を評価することができる。

もちろん、各種の干渉要素を考慮すると、毎一歩の発生した位相シーケンスも上表のようであるとは決まらない。識別の正確率を向上するため、本発明はより多い感知器をズボンまたは靴下または着物に取り付けることができる。例えば、ズボンの臀部に２つの感知器が取り付けられると、両足部の靴下における感知器がともに「１」であり、且つ両ズボンの膝部における感知器が「１」であり、且つ臀部における感知器も「１」であり、使用者が座っており、且椅子の高さが腿の長さより大きいことにより、両腿が宙に浮いており、且つ地面に接触していないことを表す。夏には、使用者は半ズボンを穿く者が多数であるため、人が行動する時における腿部の運動を探知するように、膝関節における感知器は太腿部位のズボンに感知器を置き、またはズボンの股関節（ｈｉｐ ｊｏｉｎｔ）に感知器を設置することによって取って代わり、もちろん、もしズボンなら、すべての位置にも感知器を置くことにより足取りを測定すれば、正確度がさらに良くなる。

靴下における感知器がズボンにおけるコントローラーまたは携帯電話に接続できないため、靴下における感知器を靴または靴の敷皮と結び付け、図１６のように、靴下に４つの導電ファイバーａ１、ａ２、ａ３、ａ４が縫われ、導電材料は対応的に靴または靴の敷皮にｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４という導電材料を有し、踵が地面に接触する時に、ａ１はｂ１の両端をスイッチオンするため、ｂ１の「１」状態を「０」状態に改変し、また、分析、顕示、記憶、警告または信号伝出を行うように、靴または靴の敷皮にマイクロプロセッサーが設置される。

もう１つの靴下も同じように、両者間は無線通信、例えば、ＲＦＩＤまたはＺＹＢＥＥを利用して互いに情報を伝送することができ、衣服におけるマイクロプロセッサー、例えば、コントローラーまたは携帯電話とインタラクトすることもかのうであり、最後に無線伝送を利用してさらに外の監視システムとインタラクトする。

もちろん、靴下が靴または靴の敷皮と形成した感知器は多段式であることも可能であり、例えば、図１７に示すように、靴下に１つの半球状に突起した導電材料を有し、対応する靴上または靴の敷皮の裏付けに１つの同心の２組の導電線材ｂ１、ｂ２を有し、ｂ１の線材間距離がｂ２線材間より小さいため、踵が下へ押す時に、まずａ１の導電材料、例えば、導電シリカゲルまたは導電金属片はまずｂ１の両端の線材を疎通し、踵が引き続き下へ押す時に、ａ１はさらにｂ２の両端の線材を疎通するため、踵における同一点のみに、前文における単一スイッチまたは１段式圧力感知器でなく、２段式の押し出し表現を有する。導電材料は靴下と靴上または靴の敷皮の異なる箇所に複数の多段の感知器を設置することも可能であり、足取りを行う時における圧力変化（ＣＯＰ）を感知することに用いられ、この時における圧力中心（ＣＯＰ）の毎点がさらに異なる圧力変化を現出できるため、質量中心（ＣＯＭ）を表現しようとする時に人の質量中心（ＣＯＭ）の動態変化を見出すことができ、毎点の表現は単純な「０」から「１」への変換でなく、いくらか加重するところを有し、さらに人の質量中心（ＣＯＭ）が移動に伴う動態変化を表現できる。全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、姿勢状態（ｐｏｓｔｕｒｅ ｓｔａｔｅ）、及び全動作質量（ｔｏｔａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｍａｓｓ）はさらに異なる多段動態変化を現出できる。

われわれは元のｂ１、ｂ２が分かれた２つの導電ファイバー材料を利用して靴下の導電半球ａ１と共同で組成した多段式圧力感知器に対しさらに精確な分析を行うことも可能であり、図１８のように、靴または靴の敷皮における可変電気抵抗または圧電材料または可変コンデンサーまたは可変インダクターｃ１を利用してｂ１、ｂ２に取って代わり、もし１８における可変インダクターｃ１を靴または靴の敷皮裏付けに置き、且つ片端がちょうど靴下のａ１半球の球中心位置に対応し、可変インダクターｃ１の両端において電気抵抗値を測定すれば、圧力が大きければ大きいほど、ａ１半球とｃ１の接触が多いことにより、ｃ１両端を測定した電気抵抗が重力の増加につれて値が下がるということをもたらす。また、ｃ１が圧電材料または可変コンデンサである時に、毎感知器の得たものがアナログ信号であることを測定でき、要するに、われわれは元の靴下感知器を分け、一部分が靴または靴の敷皮、例えば、靴または靴の敷皮の内部と靴下の内部、または靴下の表面と靴または靴の敷皮の内部、または靴下の表面と靴または靴の敷皮の表面、または靴下の内部と靴または靴の敷皮の表面にあることによって、使用者の足取り変化を感知し、例えば、図１８に示す可変材料または圧電材料を靴下に設置することも可能である。また、われわれの探知した情報をさらに精確にするように、靴にカメラ加速度計またはジャイロスコープを設置することによって行動の加速度及び角速度を探知することも可能である。

前記各種の足取りのシーケンスを帰納すると、下記規則を得ることができ、前進、後退、階段登りまたは階段下りの識別に用いられることもできる。

前進
１．一般には、前進は通常踵が先に着地するため、踵信号が足先より先に出現する。
２．踵が着地する時に、該足の膝は４５度未満の状態である。

後退
１．一般には、後退は通常足先が先に着地するため、足先信号が必ず踵信号より早く出現する。
２．膝の湾曲が６０度を超える信号は通常比較的に足先の信号に近い。

階段登り
１．該足が地面に踏む信号が出現する前に、該足には膝の湾曲が６０度を超える信号が出現する。
２．該足が地面に踏む信号が出現する時に、同時に膝信号は６０度以上を保つ。
３．該足の膝がまっすぐになったばかりの信号は該足が地面に踏む信号内に出現する。
４．通常踵が先に着地するため、踵信号は先に出現する。

階段下り
１．足先が先に着地するため、足先信号は先に出現する。
２．足先信号が出現する時に、該足の膝信号は４５度未満の状態である。
３．該足の膝が６０度を超えたばかりの信号は該足が地面に踏む信号の時期内に出現する。

また、着物、靴下に心臓拍動、体温、発汗による湿気、血液中の酸素、心電図、血圧、呼吸などの生理感知器を増加して織物感知器と接続することができ、生理機能を感知することもできる。

また、使用者が杖、手押し車またはラックを使う時における足取り分析も異なるが、得られた重心の変化及び左、右足の変化はすべて推測獲得できる。

本発明が一般の布地と同じようにこすって洗うことに耐え、且つ着用が快適であるようにさせるようため、本発明は湾曲でき、且つこすって洗うことに耐えるステンレススチールファイバーを使用して感知器及びマイクロコントローラーに接続することができ、即ち、ステンレススチールファイバーを伝送線とし、ステンレススチールファイバーを伝送線とし、もちろん、他の導電材質を伝送線として信号または電流を伝送し、靴下または着物、ズボンを電子回路基板とし、ステンレススチールファイバーとマイクロコントローラーの間、または靴下、着物、ズボンの間を服装におけるよく見られる押しボタンまたはスナップによって連接することもできる。着物の快適感を考慮すると、着物におけるステンレススチールファイバーと押しボタンまたはスナップは多すぎてはいけない。もし実際応用において複数の感知器を取り付ける必要があれば、本発明は各織物感知器の近傍に１つの電気抵抗を取り付けることができ、その抵抗値の比例が２であり、その後、さらに直列（図１９Ｂ）または並列（図１９Ａ）を行う。この原理は２進化コードに類似し、図１９Ｂの回路のように、４つの感知器が組成できる等価電気抵抗がＯ、Ｒ、２Ｒ、３Ｒ、４Ｒ、５Ｒ，，，最高１５Ｒを有し、合計１６つ数値であり、こうすれば、各織物感知器が如何に切換しても直列または並列により組成した等価電気抵抗がすべて異なり、即ち、アナログ−ディジタル変換（ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を経由した後、マイクロコントローラーが各織物感知器のロジック状態を識別できるということを保証できる。こうすれば、大幅に導線及び押しボタンまたはスナップを減少できる。ステンレススチールファイバーを伝送線とすることは、銀線、銅線、導電シリカゲルなどの導電材質を伝送線としても可能である。同理由により、１つのコンデンサーまたはインダクターまたは電気抵抗を直列、または並列することによって効果を達成することもできる。それと同時に、この直列または並列した電子部品をもし足底に設ければ、成長を刺激し、且つ歩行中において按摩の効果を有することもできる。

本発明は分析足取りのほか、自転車ライダーに応用されることもでき、これによってあの人がペダルを踏む回転数を計算し、タイヤ半径がＲであり、１回転数が２πＲであることを利用することによって、その移動距離及び速度を推測し、掛かった時間がプロセッサーによって知られることができるから。本発明は自転車ライダーに応用される場合、両膝関節にそれぞれ１つの４０及び９０度のデジタル感知器を取り付け、ライダーが歩行、自転車に乗ることによるシーケンス図が、それぞれ図２０、図２１であり、右１及び左１が４０度角の感知器であり、右２及び左２が９０度角の感知器である。歩行する時に膝関節の湾曲が９０度を超えないため、図２０の両膝における９０度のデジタル知器はすべて「０」であり、４０度のデジタル感知器のみが切換する。しかし、自転車に乗る時に両膝とも少なくとも４０度の湾曲を有するため、図２１の両膝における４０度のデジタル感知器はすべて「０」であり、９０度のデジタル感知器のみが切換し、自転車に乗る時に、足底が依然として自転車のペダルに踏むため、すべて疎通「０」の状態であり、したがって、膝部における感知器を使用するほか仕方がなく、且つ９０度に設定しなければ反応がないため、使用者が歩行する時における足取り分析及び自転車に乗る足取り分析がともに知ることができ、且つ膝部の信号によって歩行または自転車に乗ることを識別でき、両足が周期的に膝部信号を発生し、且つ靴下信号が両足においても「０」である状況は自転車に乗ることのみを有する。したがって、同時に使用者の行為状態を識別できる。

歩行または自転車に乗る時に、道路状況は必然的に足取りに影響し、本発明はカメラ、加速度計またはジャイロスコープを利用して道路状況を探知し、且つ足取り識別の正確度を向上できる。例えば、自転車がピットやホールを経過し、または人が突然転がる時に、加速度計またはジャイロスコープは相当大きな加速度（例えば、１つの重力加速度以上）または角度変化を得ることができ、カメラの取った影像にも劇烈な変化を有し、この時にマイクロコントローラーは誤判断をしないように一時的に足取りの識別を止むと同時に、道路状況を記録できる。

もし必要があれば、１つのデジタルセンサーは３段階の出力を有することができ、図２２を参照することができる。このデジタルセンサーの中心は環形導電ゴムまたはシリカゲルを嵌入した、球形に突起した１つの導電材料であり、下方に十字型になっている導体を有し、しかし、中間部分に導体を有しない。球が軽い圧力を受ける時に、球における最も低い環形導電ゴムが下方の導体に触接するが、球形における比較的に高い環形導電ゴムが下方の導体に触接しないため、１組の導体のみが疎通し、突起が重い圧力を受ける時に、突起における高い、低いという両環形導電ゴムとも下方の導体に触接するため、２組の導体が疎通し、さらに思い時に球形突起の導電材料における３組も疎通し、したがって、足取り分析をする時に、同一点、例えば踵は、「０」または「１」の結果のみを有するというわけでなく、異なる圧力または受力の大小の表現を有することも可能であり、例えば、２０キロの圧力を超える時に、球形突起の第１組が疎通し、４０キロの重力を超える時に、球形凸起の２組みも疎通し、６０キロの力を超える時に、球の３組の導電材料も疎通し、こうすれば、さらに足取りの分析結果を表現できる。また、圧力中心（ＣＯＰ）の表現はさらに意義を有し、同じ図１０Ａの毎点もさらに圧力の変化を現出でき、例えば、外力を有しない時に０であり、圧力が２０〜４０キロである時に加重値は１であり、圧力が４０〜６０キロである時に加重値は２であり、圧力が６０キロを超える時に加重値は３であり、すると、足踵という１点において現出する値は「０」または「１」でなく、４種の変化を有する。質量中心（ＣＯＭ）もさらに意義を有するようになり、質量中心（ＣＯＭ）または圧力中心（ＣＯＰ）の意義を問わず、足取り分析をする時に受測者の足底の変化を見るのみでなく、足底における異なる点が足取り周期における圧力を受ける変化状況を得ることもできる。したがって、質量中心（ＣＯＭ）、全圧（ｔｏｔａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、姿勢状態（ｐｏｓｔｕｒｅ ｓｔａｔｅ）、及び全動作質量（ｔｏｔａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｍａｓｓ）を分析する時に、毎点も加重する必要があり（例えば、圧力が４０〜６０キロであれば、加重値は２である）、また、われわれは∫Ｆ^＊△ｔ＝ＭＶによって力積変化を得ることもでき、Ｆは作用力であり、Ｍは使用者の質量であり、Ｖは速度であり、△ｔは作用時間であり、結果Ｆ^＊△ｔは力積であり、運動量Ｐ（ｍｏｍｅｎｔ）＝ｍｖ、例えば、足が地面に踏む時に、足踵は力を増大し、０から６０キロへと、前文で記述したように、この変化時間において、踵の受けた力は時間につれて変化することにより、３段式圧力センサーがそれにつれて変化し、したがって、外力と時間の積、即ち力積を得ることができ、したがって、単に圧力中心の分析のみでなく、さらに力積の時間分析図、Ｆ作用力の時間分析図、運動量Ｐ（ｍｏｍｅｎｔ）の時間分析図を得ることもでき、Ｆ
＝ ｍａ（ａは加速度である）、したがって、われわれは「運動量の変化は力積の数値に等しい」を得ることができる。

歩行する時に足の内側または外側が先に地面に接触する（下世話で内向き足または外向き足と言われる）を識別すように、踵部に２つ以上のデジタル感知器を取り付けることができ、図２３を参照する。正常な人にとって、同じ足の２つの踵におけるデジタル感知器は、その地面に接触する時間差の大多数が１つの小さい範囲内にあり、もし両足の差別が大きすぎれば、ある足の負傷、または病変によるものである可能性があり、同理由により、靴下にさらに多い感知器を置くことができ、すると、われわれが探知した足取り分析結果は１つの直線の信号でなく、左右両足がそれぞれ１つの立体平面である全体の足部足取り分析の表現である。

本発明は肢体がインタラクトするパソコンゲームにおいて実施されることができ、身体の動作をパソコンに入力することによって、プレイヤーの楽しみを増加させる。例えば、同時にアーム及び身体の信号を上着によって現出する。日常生活においてあまり発生しない一部の足取りはゲームにおいて発生する可能性があり、例えば、左または右へ横歩きする場合、両足における４つの感知器はほとんど同時に地面に接触し、または地面から離れ、例えば、走り高跳びの場合、両膝が湾曲するが、両足における４つの感知器が正常であり、例えば、座る場合、両膝が同時に湾曲し、且つ両足における感知器が異常であり、例えば、転がる場合、老人または子供においてよく見られる。したがって、このシステムは使用者または動物の行為モードを分析でき、危険がある場合、警告を発出できる。このような応用について、衣服、靴下、靴、コントロールボックス、または携帯電話にカメラ、加速度計、磁気計またはジャイロスコープを加え、ゲームアナログ式の力量感覚を増加することによって、デジタル感知の不足を補うと同時に、真実な足取り分析または運動生理においても正確度を増加できる。且つゼロ復帰、校正を行うように、加速度計、磁気計またはジャイロスコープには１つの基準点を有する必要があり、この時は両足足底における感知信号は「０」であり、即ち両足はともに地上にあり、且つ重心値が左、右足の真ん中にある。

本発明を実施する時に、不理想的な状況に遭うことは避けられず、例えば、使用者が上着、ズボンまたは靴下を着用する時に端正に着用しなかった、または劇烈に運動した後に上着、ズボンまたは靴下が元の位置を逸れたことにより、感知器信号が誤動作し、最もよく見られるのは一般の機械スイッチのよく見られる跳ね上がり（ｂｏｕｎｃｅ）に類似し、形式上では周期が極めて短い（０．０１秒未満）パルスである。誤動作を減少するために、本発明は正常な人体状況を考慮して、各感知器の出力した信号に対し前処理を行うように、下記規則を帰納する。
１．大角度関節感知器が引っ張られる時に、小角度関節感知器は必然的に既に引っ張られており、
２．人体の慣性と一般の人の筋力によって、腿を伸ばして膝を曲げること、足を上げて地面に踏むことなどの動作はＫ秒未満の時間内で完成することが不可能であり、Ｋは若者が０．１秒であり、年寄りが０．１５秒であり、アルツハイマー病患者が０．２秒である。

上記規則により、本発明は各感知器信号に対し前処理を行うプログラムは下記の通りである。
１．以上の動作周期がＫ秒未満である正負マルスを一律に除去し、ここにおいてＫを０．００１秒と設定することができる。
２．比較的に小さい角度の関節感知器に対し、信号が引っ張られていないと顕示するが、比較的に大きい角度の関節感知器が引っ張られている時に、比較的に小さい角度の関節感知器の信号を「既に引っ張られている」と修正する。

本発明は踵と足先が地面に接触する時間差を利用して、歩行速度を推測し、近似値を取得できる。図２４を参照し、踵と足先にデジタルセンサー（Ｓ２とＳ１）を取設し、両センサーの距離、即ち足底長さが１つの固定値ｄであり、使用者が速度Ｖで前へ歩行する時に、われわれはその足底が地面に接触する速度Ｖ'が歩行速度Ｖに近似すると予測し、図２４における両センサーＳ２とＳ１が地面に接触する時間差がΔｔであれば、速度Ｖ'＝ｄ／Δｔであると予測でき、また、Ｖ”＝Ｖ'+ａｔ（ａは加速度であり、ｔは左足と右足が間隔する時間であり、Ｖ'は左足の測定取得した速度であり、Ｖ”は続いて右足が地面に接触することにより測定取得するものである）により、使用者が左足から右足まで経過した時間tも得ることができ、これにより加速度ａを得ることができ、さらにｓ（変位）＝
Ｖ'ｔ＋１／２ａ ｔ^２を得ることもできる。われわれは以上により長時間の左右足の歩長、速度及び加速度を監視できるため、変位、距離も測定取得でき、同理由により、変位、距離、歩長、速度、加速度の変異度（ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）を探知でき、これらの情報の分析によって使用者の状態状況を得ることもでき、もし比較的に精確な速度を要求すれば、使用者は固定速度のランニングマシンに少なくとも２種の速度の時間差を記録でき、実際に応用する時に内挿法によって接近し、または利用カメラ、加速度計またはジャイロスコープを利用してその正確度の構成を補助する。ある使用者がランニングマシン（速度は２ｋｍ／ｈｒと設定すされる）において歩行するシーケンス図（図２５）を例として、第１〜第６ステップの両センサーＳ１とＳ２の時間差は順序により０．３２、
０．５０ 、 ０．１５、
０．３５、 ０．３１、 ０．３０秒であり、その両センサーS１とS２の距離が２０センチであり、換算された歩行速率が２．０、
１．２８、 ４．２６、 １．８３、
２．０６、 ２．１３ｋｍ／ｈｒであり、また、この６ステップ間の毎ステップ所要の時間が０．８、０．８８、０．５７、０．５７、１．１５秒であり、したがって、毎ステップの加速度が−０．９、３．３９、−４．２６、０．４、０．０６Ｋｍ／ｈｒ．ｓｅｃであることを得ることができ、対応的に算出された歩長（ｓｔｅｐ ｌｅｎｇｈ）が０．５２、０．６７、０．４８、０．３４、０．６９
メートルであり、これらの測定取得した加速度ａ、例えば、第１ステップから第２ステップまでは−０．９であることにより、第２ステップから第３ステップまでの加速度値が３．３９であり、これによって第２ステップの増加した歩長が０．６７であり、第１ステップより多いということを見出すこともでき、これらの結果は人がランニングマシンに立って、ランニングマシンと同期する必要があることにより比較的に大きいアンバランスを発生したことによるものであり、続いて第６ステップになったら、われわれは加速度が０．０６であり、受測者が既にランニングマシンの速度に適応し、且つランニングマシンと同期するようになることを表す。足取り分析において、われわれはこれらのパラメーターを利用して１人の足取りが安定であるか否かを評価判断でき、もし数値変化が大きすぎれば、転がりの前兆を表し、即危険信号を提供でき、それに反して、われわれはそれを仮想ゲームの入力とすることもでき、われわれは同一足、例えば右足におけるセンサーが前回、今回、または次回における信号を利用して速度、加速度、変位及び距離を算出できる。左右足におけるセンサーを利用して、着地する異なるシーケンス下で速度、加速度及び変位を測定することができ、同様の理由により、センサーは一部分が靴下に、もう一部分が靴または靴の敷皮にあることもできる。

関節の角速度について、評価することもでき、例えば、膝関節が４５度及び６５度のセンサーに設定されれば、角速度Ｗ＝θ／
ｔであり、ｔは４５度及び６０度センサーが起動する時間差であり、Ｌは脛の長さであり、θは１５度である、Ｌ^＊θは４５度〜６０度の間に揺れ動く距離であることが可能であり、また、Ｌ^＊Ｗは足の揺れ動き角速度とされることができ、したがって、来评估受測者の安定度及び変異度を評価するように、われわれは揺れ動き期間に姿態変化の各パラメーター、揺れ動き距離、揺れ動き角度、揺れ動き角速度または揺れ動き角加速度を測定取得することもできる。

踝関節に対し、われわれは２つの感知器を放置することによってその角度を探知することもでき、例えば、踵と側面における２つのセンサー（Ｓ１とＳ２）はそれぞれ踵が着地すること（１０度）及び全足が平らに踏むこと（０度）を表せば、この２つのセンサーの起動する時間差Δｔによって踝関節の角速度Ｗ＝１０
／Δｔを算出でき、図２６Ａと図２６Ｂのように、もちろん、センサーは一部分が靴下に、もう一部分が靴または靴の敷皮にあることも可能である。他の位置、例えば、肋関節、膝関節なども同様の結果を得ることができる。また、われわれは分かれた２つのセンサー（Ｓ１とＳ２）でなく、１つの２段以上のセンサーを用いても、同様の効果を得ることができ、即ち、角度、角速度、角加速度、揺れ動き距離、揺れ動き角度、揺れ動き角速度または揺れ動き角加速度を読み取ることができる。同様の理由により、角度、角速度、角加速度、揺れ動き距離、揺れ動き角度、揺れ動き角速度または揺れ動き角加速度の変異度（ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）を探知できる。したがって、われわれは１つの引張力または圧力センサーを靴下に、またはその一部分を靴下に、もう一部分を靴または靴の敷皮に設けることによって角度、角速度及び角加速度を測定できる。他の位置、例えば、肋関節、膝関節も同様の結果を得ることができる。

もし坂を登る時に、再び平地において歩行するようではなく、傾斜度の影響を受けるため、時間差によって推測できる。図２６Ａと図２６Ｂを参照し、かりに足は踵が地面に接触する時から足先が地面に接触する時までの間で等速円周運動であり、正常に歩行する状況下で踵が地面に接触する瞬間に、足底が地面とθ角（１０度）になっており、Ｓ１とＳ２という両センサーの地面に接触する時間差がΔｔであり、坂を登る時に地面に接触する時間差がΔｔ’であるとすれば、地面傾斜度がθ^＊（Δｔ−Δｔ’）／Δｔであることを得ることができる。

要するに、記述した足底の両点Ｓ１、Ｓ２が着地する時間差によって足底速度Ｖを得ることができる。左右足が着地する時間差Δｔ１、右足底速度Ｖ２、及び左足底速度Ｖ１という３者を測定することによって、Ｖ２
＝Ｖ１+ａ１^＊Δｔ１により、両足が着地する間の加速度ａ１を推測でき、または左足が前後して２回着地する時間差がΔｔ２、及び次回の左足底速度Ｖ３を測定取得することによって、Ｖ３＝Ｖ１+ａ２^＊Δt２により左足が前後して２回着地する速度ａ２も推測できる。原則としてΔｔ２は約２^＊Δｔ１である。上記により、本発明は運動過程中の加速度、及び毎回の速度を測定取得でき、その後さらに統計することによってその変異度（ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）を得る。変異度から受測者の足取りが平穏であるか否かを知ることができ、且つ次ステップの足取りが何であるかを予測することに用いられることができ、加速度及び速度変異度がすべて固定して変わらない時に、速度も安定を維持するから。さらに、距離Ｓ＝Ｖ^＊ｔ＋０．５^＊ａ^＊
ｔ^２により、速度、加速度及び時間差がすべて安定で変わらない時に、次ステップの歩行距離を推測でき、∫ｖ^＊△ｔ＝ｓ、即ちわれわれは変位を得ることができると同時に、この過程において、歩行距離も得ることができる。他方では、もし加速度、速度、距離などの数値変化が非常に大きければ、受測者の足取りが異常であることを表し、警報を発出しなければならない可能性がある。例えば、一時的に転がりまたは他の人または物にぶつかったことを表すことができる。

∫Ｆ^＊△ｔ
＝ ＭＶによって力積変化を得、そのうち、Ｆは作用力であり、Ｍは使用者の質量であり、Ｖは速度であり、△ｔは作用時間であり、结果Ｆ^＊△ｔは力積であり、さらに力積の時間分析図、Ｆ作用力の時間分析図、ｐ（ｍｏｍｅｎｔ）＝ｍｖ
の時間分析図及びｆ＝ｍａを得ることができ、したがって、われわれはもう１回ａを確認でき、且つＶ＝Ｖ_０+ａｔによって、われわれはさらにＶを再確認できる。

同様の理由により、関節位置の少なくとも２段角度センサーによっても、その関節の角速度を知ることができ、今回と次回の角速度の値及び時間差を利用して角加速度（α）を求めることができる。このような状況下で、もし角加速度または角速度の変異度が非常に小さければ、今回の角速度によって次回の関節運動の角速度を予測でき、且つＬ＝Ｒ^＊θ（Ｒは関節が所在する足またはアームの長さであり、θは変化角度である）によって、揺れ動き長さＬを得ることができる。もし角速度及び角加速度が安定（即ち、変異度が低い）を維持すれば、揺れ動き長さＬは予測できる。

したがって、われわれは下記のものを得ることができる。

∫ｗ^＊△ｔ
＝θ、したがって、われわれは角度が時間に対する分析図を得ることができる。

エネルギー保守、１つのシステムの力学エネルギーＥはこのシステム内における物体の位置エネルギーＵと運動エネルギーＫとの和
Ｅ＝Ｋ＋Ｕ、Ｕ＝ｍｇｈ（ｈは高さである）、Ｋ＝１／２ ｍｖ^２、即ち、総エネルギーの変化（ΔＥｍｅｃ）はΔＫ（運動エネルギーの変化量）とΔＵ（位置エネルギーの変化量）を含み、１つの常数であり、したがって、われわれは日常生活において使用者高さの変化ｈを得ることができる。

運動量保守の法則、ｐによって運動量を表す。

１つの回転システムにおいて、力（Ｆ）とトルク（τ）、運動量（ｐ）と角運動量（Ｌ）の関係は、システムの受けた合成外部トルク（τ）がゼロである時にシステムの角運動量（Ｌ）が変わらない状態を保つということを指す。

右側のトルク（τ）がゼロである時に、角運動量が時間につれて変化しないことを知ることができる。人体の受けた外部トルクの和がゼロである時に、角運動量保守
Ｌ＝ｒ^＊ｍｖ ＝ 常数である。

転がる人体の総運動エネルギーは質量中心移動運動エネルギーに、質量中心を回って回転する運動エネルギーを加算するものである。

もし人が同時に回転と移動を有すれば、ワークの表示はＷ
＝ Ｋ（移動運動エネルギー） ＋
Ｋ_Ｒ（回転の運動エネルギー）と書かれることができる。

剛体の総回転運動エネルギーは、剛体におけるすべての質点回転運動エネルギーの総和である。
式におけるＩは慣性モーメント（回転慣性）と称される。
回転慣性保守の法則Ｉ１ω１＝Ｉ２ω２

本発明は膝関節感知器が引っ張られる時間の長さを利用して坂登り、坂下りまたは階段登り、階段下りの傾斜度を推測し、近似値を取得することができる。傾斜度が急であれば急であるほど、腿は高く引き上げられ、膝関節が湾曲すればするほど、膝関節における感知器が引っ張られる時間が長く、もちろん、われわれはズボンに多段感知器、例えば、４５度、６０度、７５度という三段を設置しても可能であり、膝関節がまっすぐである状態から湾曲しはじめ、最初の時に４５度感知器のみに「１」を発生し、続いて４５度及び６０度感知器がともに「１」を発生し、もし７５度感知器も「１」となったら、膝の湾曲角度がさらに大きく、即ち、傾斜度がさらに急になることを表す。

図２７に示すのは足取り分析のフローであり、われわれは使用者が前進する時に足の踵も先に着地することを知ることができるが、もし地面が登り坂であれば、踵が着地する時間と、足先が着地する時間との差は短くなる。それに反して、もし下り坂であれば、足先最先端が先に着地し、下り坂の角度が大きければ、足先と足踵の受けた圧力の分布は相反し、即ち、圧力が足先に移り、これがハイヒールを履くことのようである。もしさらに上半身の姿勢変化を加えれば、図２８のように、Ａは、使用者の姿勢が改変する時に、感応器も同時に反応し、且つ（身体における）多種が提供した情報によってオンまたはオフｏｎ／ｏｆｆの関係信号を受信することを表し、Ｂは、１つのデータベースを提供し、これによってオンまたはオフｏｎ／ｏｆｆの関係信号を比較し、これによって使用者の姿勢変化を判断することを表し、Ｃが提供するのは、使用者が同時に姿勢変化を行う３Ｄ立体情報であり、さらに精確に受測者の姿勢変化を探知でき、即ち、当時の人の姿勢状態を知ることができ、表２のようである。

データベースにおける８ビット文字列は、右から左へ順次により右脇下、右肘、左脇下、左肘、右尻、右膝、左尻、左膝を表す。例えば、ハイヒールが着地する時に、親趾が最も早く着地し、且つ重心が足の前半に片寄る。

使用者の履く靴が異なれば、足取り分析信号によって、使用者が目下履いている靴のデザインを知ることができる。例えば、ハイヒール、踵なし靴、スリッパ、運動靴、スケート靴。例えば、ハイヒールが着地する時に、親趾が最も早く着地し、且つ重心が足の前半に片寄る。以上で記述した大多数はデジタルスイッチ、引張力、圧力センサーによって得られ、例えば、１つの導電布を利用して身体との間に１つのコンデンサーを形成し、または上下２つの導電材料（例えば２つの導電布）が１つのコンデンサーを形成し、外力の作用下でコンデンサー変化を発生し、且つ単独で靴下に、または一部分が靴下に、一部分が靴または靴の敷皮にアナログスイッチ、引張力または圧力センサーを形成することができる。インダクター型センサーに至っては、例えば、ＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５２０またはＰＣＴ／ＣＮ２００８／００１５７１に示すように、もし１つの磁性材料が靴下または靴面、靴の敷皮に設けられ、且つ靴下または靴面、靴の敷皮の、磁性材料に対向する位置の外に１つの導電材質、例えばコイルが巻かれれば、外力の作用下で、通電コイルの磁束が異なり、感応電動勢も異なるため、さらに動作によるエネルギーを得ることができる。

以上で記述した実施例はすべてセンサーを使用することができ、一部分が靴下に、一部分が靴または靴の敷皮にあるが、アナログスイッチ、引張力または圧力センサーであることも可能である。例えば、コンデンサー型またはインダクター型スイッチ、引張力または圧力センサーである。また、センサーがすべて靴下にあると同時に、コンデンサー型またはインダクター型スイッチ、引張力または圧力センサーである。

靴下に１つの突起した導電材質ａ１を有し、対応的に靴または靴の敷皮に１つの穿孔ｄ１を有し、穿孔の縁端または外囲ａ１に導電材質を有する。材質がインタラクトし、特にａ１が磁性材質であり、穿孔ｄ１の周囲が１つのコイルである時に、人が歩行する時に、１つの感応電流を生成し、且つ記憶することができる。以上の靴下における感知モジュールと靴または靴の敷皮における感知モジュールにおいて、プロセッサーとスイッチ、圧力または引張力感知器の間を伝送線を利用して接続する時に、伝送線が絶縁していない場合、その近傍にプロセッサーと接続する基準域を有し、伝送線が基準域と漏電現象を発生するか、例えば、布地が湿すぎ、または伝送線が基準域と接触してショートを発生する状況を試験することに用いられる。布地における回路の導線近傍にすべて探知漏電状態を探知するための基準域を有することができる限り、基準域自身も電極、加熱線またはアンテナとして使用することができる。以上の図２９、図１６、図１７及び図１８の靴下における感知モジュールと靴または靴の敷皮における感知モジュールの位置は互いに交換できる。

ステンレススチールファイバーまたは他の導電材質を伝送線とし、靴下または着物ズボンを電子回路基板とし、ステンレススチールファイバーとマイクロコントローラーの間、または靴下、着物、ズボンの間を服装における良く見られる押しボタンまたはスナップによって連接する。いまわれわれはベルクロをコネクターとして靴下とズボン、ズボンと衣服、または下着と上着の間の伝送線を接続する。最後に、ベルクロをコネクターとして紡績品、例えば、靴下、ズボン、着物、ベッドシート、椅子、靴とコントロールボックス（プロセッサーを内含する）の間もベルクロによって接続する。例えば、図３０に示すように、靴下におけるセンサーから１本のアース線及び１本の信号線がベルクロへと引き出される。且つズボンにも相応する１本のアース線及び１本の信号線を有し、且つベルクロを利用してセンサーの信号をズボンまで伝送し、即ち、靴下に１つのベルクロが設けられ、且つその上に少なくとも１本の伝送線、例えば、ステンレススチールファイバーまたは他の導電材質を有し、ズボンにも１つのベルクロが設けられ、且つその上にも１つの導電材質、例えば、ステンレススチールまたは銅を有するため、靴下とズボンにおけるベルクロが接続される時に、靴下とズボンの間の伝送線が接続され、この時に両者間の信号または電流が相通するようになり、したがって、ベルクロはコネクターとして使用できる。また、ベルクロと靴下または他の着物も１本のベルトによって連接され、こうすると、靴下とズボンの間の自由度を増加することができる。以上で記述したセンサーは生理信号、例えば、心臓拍動、呼吸または姿勢信号、例えば引張力または圧力感知器、またはスイッチ用ベルクロによって以上の信号を伝送し、最後に伝送電流であることも可能であり、例えば、加熱服または降温服ＴＥＮＳ。同理由により、ズボンと着物、ベッドシートと着物の間に入れても可能である。

以上の実施例の詳細な記述によって、上記で披露した実施例で本発明の範疇を制限することでなく、さらにはっきり本発明の特徴と主旨を描写することを希望する。それに反して、目的は各種の改変及び相等性を有する手配を本発明の出願しようとする特許範囲の範疇内にカバーできることを希望する。

Claims (39)

1. 織物センサーを利用する足取り分析システムにおいて、
   靴下、及び身体の姿勢または動作を感知する少なくとも１つのスイッチ、引張力、圧力センサーを含む靴下感知システムと、
   前記織物センサーからの信号を受信して足取りパラメーターを分析するプロセッサーと、を含むことを特徴とする織物センサーを利用する足取り分析システム。
2. 前記靴下感知システムはさらに靴または靴の敷皮を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
3. 前記センサーが靴下と靴または靴の敷皮に取り付けられ、靴下に少なくとも１つの導電材料が取り付けられ、靴または靴の敷皮における相応位置に同一数量の導電材料が取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
4. 前記センサーが靴下と靴または靴の敷皮に取り付けられ、靴下に少なくとも１つの導電材料が取り付けられ、対応する靴または靴の敷皮に１セット以上の導電材料が取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
5. 前記センサーが靴下と靴または靴の敷皮に取り付けられ、靴下に少なくとも１つの導電材料が取り付けられ、対応する靴または靴の敷皮の裏付けに可変電気抵抗、圧電材料、可変コンデンサーまたは可変インダクターが取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
6. 感知されたパラメーターは電気抵抗値、インダクター値またはコンデンサー値であることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
7. プロセッサーは織物センサーからの信号を受信し、組み込まれるプログラム処理モジュールによってエンコードし、且つ分析を行うことを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
8. センサーによって圧力中心、質量中心、全圧、姿勢状態または／及び全動作質量を感知生成することを特徴とする請求項７に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
9. 歩長、速度、加速度、変位または歩行距離を生成できることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
10. 関節の角度、角速度、角加速度、揺れ動き距離、揺れ動き角度、揺れ動き角速度または揺れ動き角加速度を生成できることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
11. 地面傾斜度を探知できることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
12. 前記プログラム処理モジュールは、騒音干渉を低減するように下記規則で各センサーのデジタル出力に対し前処理を行い、周期が０．００１秒未満の正負パルスを一律に除去することを特徴とする請求項７に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
13. 前記プログラム処理モジュールは、騒音干渉を低減するように下記規則で各センサーのデジタル出力に対し前処理を行い、小角度関節センサーに対し、未引張と顕示する信号があるが、比較的に大角度の関節センサーが引張されている場合、直ちに該小角度関節センサーの信号を引張済みと修正することを特徴とする請求項７に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
14. 前記織物センサーは数デジタルスイッチ、引張力、圧力センサーであることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
15. 前記織物センサーはさらに１つの生理センサーに接続されることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
16. 足取りパラメーターを計算するように、靴下における少なくとも１つのセンサーの信号をトリガーポイントとすることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
17. 身体の姿勢または動作を感知できる少なくとも２つの織物センサーを含み、２本の導線でプロセッサーに接続して各織物センサーのロジック状態を読み取るように、織物センサー毎が各自に１つの電気抵抗、インダクターまたはコンデンサーに直列または並列されることを特徴とする請求項１または２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
18. その中に両膝にそれぞれ小角度及び大角度のセンサーを有し、該小角度センサーが膝関節が３０度〜５０度湾曲する時に出力状態を改変でき、好ましくは４０度であり、該大角度センサーが６０度〜１００度湾曲する時に出力状態を改変でき、好ましくは６０度であることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
19. 前記センサーは左右両足がそれぞれ１つの立体平面であることを探知できる完全な足部足取り分析であることを特徴とする請求項１または２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
20. 身体の力積、力、トルク、運動量、角運動量または回転慣性を感知できることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
21. 身体の重量を感知できることを特徴とする請求項１または２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
22. 身体の姿勢または動作、例えば膝または座骨関節角度の変化または状態を感知または予測できることを特徴とする請求項１に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
23. 位置エネルギーまたは運動エネルギーを感知できることを特徴とする請求項１または２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
24. 使用者が目下履いている靴のデザインを感知できることを特徴とする請求項１または２に記載の織物センサーを利用する足取り分析システム。
25. 織物センサーを利用する足取り分析方法において、
    靴下、または靴下と靴、または靴下と靴の敷皮の感知システム及びプロセッサーにより生成した身体姿勢または動作変化の信号を探知し、取得した信号を分析することによって足取り分析パラメーターを生成することを特徴とする織物センサーを利用する足取り分析方法。
26. 生成された足取り分析パラメーターは圧力中心、質量中心、全圧、姿勢状態または／及び全動作質量を得ることができることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
27. 生成された足取り分析パラメーターは関節の角速度、揺れ動き距離、角度、角加速度、揺れ動き角度、揺れ動き角速度、揺れ動き角加速度を生成できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
28. 生成された足取り分析パラメーターは歩長、速度、加速度、変位または歩行距離を生成できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
29. 生成された足取り分析パラメーターは地面傾斜度を推量できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
30. 生成された足取り分析パラメーターのプログラム処理モジュールは、足取りパラメーターを計算するように靴下における少なくとも１つのセンサーの信号をトリガーポイントとすることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
31. 生成された足取り分析パラメーターは身体の姿勢または動作を感知できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
32. 生成された足取り分析パラメーターは力積、力、トルク、運動量、角運動量または慣性モーメントを算出できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
33. 生成された足取り分析パラメーターは足部センサーによって膝または座骨関節角度の変化を予測し、または膝または座骨関節センサーによって足の姿勢または状態を知ることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
34. 生成された足取り分析パラメーターは足部センサーによって肘角または脇下角度の変化を予測し、または肘角または脇下センサーによって足の姿勢または状態を知ることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
35. 生成された足取り分析パラメーターは使用者の高さの変化ｈを算出できることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
36. ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）ＲＦ（無線電波）システムを利用すれば、歩長を得ることができることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
37. 動作のエネルギーを得ることができることを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
38. プロセッサーとセンサーの間は伝送線を利用して接続され、漏電を探知するように伝送線の近傍にプロセッサーと接続される１つの基準域を有することを特徴とする請求項２５に記載の織物センサーを利用する足取り分析方法。
39. 織物センサーを利用する足取り分析システムにおいて、
    さらにベルクロを含み、異なる着物の信号または電流を接続するように、該ベルクロがコネクターとして用いられることを特徴とする織物センサーを利用する足取り分析システム。

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