JP2016000122A - 荷重情報出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレーニングの効率を高めることができる荷重情報出力装置を提供すること。
【解決手段】本発明の荷重情報出力装置１は、人体の足裏に加わる荷重状態を検出する荷重センサーを備えるブーツ２と、人体の位置情報を検出する機能、および、検出した荷重状態および位置情報を用いて、人体の移動軌跡の位置ごとに対応した荷重状態に関する情報である荷重情報を生成する機能を有する携帯端末３と、を備える。携帯端末３は、衛星信号を受信する受信部と、気圧を検出する気圧センサーと、を有し、衛星信号および気圧を用いて位置情報を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷重情報出力装置に関するものである。

人体の足裏に加わる荷重の状態を検出し、その検出結果を用いた荷重情報を出力する荷重情報出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような荷重情報出力装置の出力結果は、例えば、スポーツのトレーニングに利用することができる。

例えば、特許文献１に記載の装置は、人体の足裏に加わる荷重の状態を検出する荷重検出手段と、人体の姿勢を撮影する撮影手段と、荷重検出手段および撮影手段のそれぞれの出力信号を記録する記録手段と、を有する。この装置では、記憶手段に記憶された情報を用いて、使用者の荷重状態と姿勢との対応関係を使用者が把握することができる。例えば、スキーの滑走姿勢と左右の足の荷重状態と関係を定量的に把握することができる。

しかし、特許文献１に係る装置では、使用者の位置情報と荷重状態との対応関係を定量的に把握することができないため、トレーニングの効率を十分に高めることができないという問題があった。例えば、特許文献１に係る装置をスキーに使用した場合、スキーヤーの滑走軌跡と荷重状態との対応関係を定量的に把握することができないため、滑走中における荷重の移動や変化のタイミングを習得するのが難しい。また、使用者から離れた位置で撮像手段により使用者を撮像しなければならず、使用者１人でトレーニングを行うことが難しい。

特開平６−２１００２２号公報

本発明の目的は、トレーニングの効率を高めることができる荷重情報出力装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
［適用例１］
本発明の荷重情報出力装置は、人体の足裏に加わる荷重状態を検出する荷重検出手段と、
前記人体の位置情報を検出する位置検出手段と、
前記荷重状態および前記位置情報を用いて、前記人体の移動軌跡に対応する荷重状態に関する情報である荷重情報を生成する荷重情報生成部と、
を備えることを特徴とする。

このような荷重情報出力装置によれば、使用者（人体）の荷重状態と位置情報との対応関係を使用者に提供することができる。そのため、使用者は、自身の荷重状態と位置情報との対応関係を把握して、トレーニングの効率を高めることができる。

［適用例２］
本発明の荷重情報出力装置では、前記位置検出手段は、衛星信号を受信する受信部と、気圧の大きさを検出する気圧センサーと、を有し、前記衛星信号および前記気圧の大きさを用いて前記位置情報を検出することが好ましい。

これにより、位置情報検出手段が使用者の緯度、経度および高度を含む位置情報を高精度に検出することができる。

［適用例３］
本発明の荷重情報出力装置では、前記位置検出手段は、前記人体に加わる加速度を検出する加速度センサーを有し、前記加速度を用いて前記位置情報を検出することが好ましい。

これにより、位置情報検出手段が使用者の緯度、経度および高度を含む位置情報を検出することができる。特に、衛星信号を受信する受信部と、気圧を検出する気圧センサーと、をさらに組み合わせることにより、かかる検出をより高精度に行うことができる。

［適用例４］
本発明の荷重情報出力装置では、前記荷重情報または前記荷重情報の基準となる情報である基準荷重情報を記憶する荷重情報記憶部を備えることが好ましい。

これにより、荷重情報生成部による荷重情報の生成後の所望時に、荷重情報生成部で生成した荷重情報を荷重情報記憶部から読み出して、事後的に解析を行うことができる。また、荷重情報記憶部に記憶された基準荷重情報と、荷重情報生成部で生成した荷重情報とを比較した解析を行うことができる。

［適用例５］
本発明の荷重情報出力装置では、前記基準荷重情報と前記荷重情報とを比較する比較部を備えることが好ましい。

これにより、基準荷重情報として、お手本となる情報や、自身の情報を用いることで、より高度な解析を行うことができる。

［適用例６］
本発明の荷重情報出力装置では、前記比較部の比較結果に基づいて、音、光および振動のうちの少なくとも１つを発生させる報知手段を備えることが好ましい。

これにより、荷重検出手段や位置検出手段による検出や、荷重情報生成部による荷重情報の生成を行いながら、使用者に解析情報（比較情報）を報知することができる。

［適用例７］
本発明の荷重情報出力装置では、前記位置情報の基準となる情報である基準位置情報を記憶する位置情報記憶部を備えることが好ましい。

これにより、荷重情報生成部で生成した荷重情報と基準位置情報との関連性を考慮した解析を行うことができる。

［適用例８］
本発明の荷重情報出力装置では、前記基準位置情報と前記荷重情報とを関連付ける関連付け手段を備えることが好ましい。

これにより、関連付け手段で関連付けられた情報を用いて、荷重情報生成部で生成した荷重情報と基準位置情報との関連性を考慮した解析を行うことができる。

［適用例９］
本発明の荷重情報出力装置では、前記荷重状態または前記荷重情報を表示する表示部を備えることが好ましい。

これにより、使用者の視覚を通じて、使用者に荷重状態または荷重情報を提供することができる。

［適用例１０］
本発明の荷重情報出力装置では、前記表示部は、シースルー型のヘッドマウントディスプレイであることが好ましい。

これにより、荷重検出手段や位置検出手段による検出や、荷重情報生成部による荷重情報の生成を行いながら、使用者に荷重状態または荷重情報を報知することができる。

［適用例１１］
本発明の荷重情報出力装置では、前記荷重検出手段は、３つ以上の圧力センサーを含む靴を有することが好ましい。

これにより、比較的簡単な構成で、使用者の足裏の前後方向および左右方向の荷重の強度分布を荷重検出手段により検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る荷重情報出力装置（スキー用トレーニングシステム）を示す図である。 図１に示す携帯端末のブロック図である。 図１に示すスキー用ブーツに取り付けられた荷重検出装置のブロック図である。 図３に示す荷重検出装置が備えるインソールを説明するための断面図である。 図４に示すインソールが備える荷重センサーを説明するための図である。 図１に示す荷重情報出力装置の作用を説明するための図である。 図１に示す荷重情報出力装置で得られる位置情報および荷重情報を説明するための図である。 図１に示す荷重情報出力装置で得られる荷重情報の表示例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る荷重情報出力装置が備える携帯端末のブロック図である。 図９に示す携帯端末と組み合わせて用いる荷重検出装置のブロック図である。

以下、本発明の荷重情報出力装置を添付図面に示す好適な実施形態について説明する。なお、以下では、本発明の荷重情報出力装置をスキー用トレーニングシステムに適用した場合を例に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る荷重情報出力装置（スキー用トレーニングシステム）を示す図である。図２は、図１に示す携帯端末のブロック図、図３は、図１に示すスキー用ブーツに取り付けられた荷重検出装置のブロック図である。図４は、図３に示す荷重検出装置が備えるインソールを説明するための断面図、図５は、図４に示すインソールが備える荷重センサーを説明するための図である。

図１に示す荷重情報出力装置１は、使用者（人体）に装着して用いられ、スキーのトレーニングを補助するためのシステムである。この荷重情報出力装置１は、ブーツ２と、携帯端末３と、ゴーグル４と、を備えている。

ブーツ２は、使用者の足に装着される本体２１と、本体２１内の底部に配置されたインソール２２と、本体２１に取り付けられた送信機２３と、を有する。このブーツ２は、インソール２２が使用者の足裏に加わる荷重状態を検出し、その検出結果を含む情報を送信機２３で送信する。なお、図１では、右足用のブーツ２（２Ｒ）のみを図示しているが、荷重情報出力装置１は、本体２１およびインソール２２が左右対称の関係にある以外はブーツ２（２Ｒ）と同様に構成された左足用のブーツ２（２Ｌ）も備える。

携帯端末３は、ケース３１と、ケース３１に設けられた表示部３２および操作ボタン３３と、を有する。この携帯端末３は、使用者の位置情報を検出するとともに、送信機２３から送信された情報を受信し、使用者の荷重状態を位置情報に対応させた荷重情報を生成する。生成された荷重情報や、受信した荷重状態等の各種情報は、必要に応じて、表示部３２やゴーグル４に表示される。

ゴーグル４は、フレーム４１と、フレーム４１に取り付けられたレンズ４２（シールド）、ストラップ４３（バンド）および映像光生成部４４と、を有し、いわゆるシースルー型のヘッドマウントディスプレイとしての機能を有する。このゴーグル４は、携帯端末３からの信号に基づいて、映像光生成部４４が駆動し、映像光生成部４４がレンズ４２に向けて映像光を出射する。映像光生成部４４から出射された映像光は、レンズ４２で使用者の眼に向けて反射される。これにより、携帯端末３からの情報に基づく映像を虚像として外界像と重畳させて使用者に視認させる。

以下、荷重情報出力装置１の各部を順次詳細に説明する。
（携帯端末）
携帯端末３は、スマートフォン型の携帯端末である。この携帯端末３は、図１に示すように、外形が偏平形状をなすケース３１と、ケース３１の一方の面（表面）に設けられた表示部３２および操作ボタン３３と、を備えている。この携帯端末３は、例えば、使用者の衣服のポケットに収納されるか、または、使用者の腕、腰等に装着されるベルト付の収納ケースに収納されることによって、使用者に装着される。なお、携帯端末３は、スマートフォン型に限定されず、例えば、腕時計型をなし、使用者の腕に装着可能に構成されていてもよい。

また、図２に示すように、携帯端末３は、前述した構成の他、ＧＰＳ受信部３４１（位置情報検出手段）、気圧センサー３４２、加速度センサー３４３、ジャイロセンサー３４４、無線通信部３４５、記憶部３４６、振動部３４７、音声発生部３４８、制御部３４９（荷重情報生成部）、電源回路３５０およびバッテリー３５１を有しており、これらが前述したケース３１内に収納されている。

表示部３２は、例えば、液晶パネルまたは有機エレクトロルミネッセンスパネル等の表示パネルと、表示パネルを駆動する駆動回路とを含んで構成されている。

ＧＰＳ受信部３４１は、人工衛星を利用した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の１つであるＧＰＳ（Global Positioning System）に用いるＧＰＳ衛星から送信された衛星信号を受信する機能を有する。また、ＧＰＳ受信部３４１は、衛星信号に重畳されている軌道情報や時刻情報に基づいてＧＰＳ受信部３４１の現在位置（すなわち携帯端末３の現在位置）や時刻情報を算出する処理や、時刻が１秒ごとに更新される正確なタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する処理等を行う。

このようなＧＰＳ受信部３４１は、ＧＰＳ受信機３４１１およびＧＰＳアンテナ３４１２を有している。ＧＰＳ受信機３４１１は、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）部およびベースバンド部を含んで構成されている。ＲＦ部は、例えば、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）、ミキサ、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路、ＩＦアンプ、ＩＦ（Intermediate Frequency）フィルタ、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）等を含んで構成されている。ベースバンド部は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）を含んで構成されている。また、ベースバンド部には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）やフラッシュメモリ等が接続されている。

気圧センサー３４２は、ケース３１外の気圧を検出する機能を有する。この気圧センサー３４２は、例えば、半導体製造技術を用いて製造された小型な気圧センサー（例えばＭＥＭＳ型気圧センサー）を含んで構成されている。より具体的には、例えば、気圧センサー３４２は、受圧により撓み変形するダイヤフラム部と、ダイヤフラム部の撓みを検出する歪検出素子（例えばピエゾ抵抗素子）と、を備えている。ダイヤフラム部は、例えば、シリコンで構成されている。歪検出素子は、例えば、ピエゾ抵抗素子である。

加速度センサー３４３は、携帯端末３に加わる加速度を３軸で検出する機能を有する。この加速度センサー３４３は、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて製造された加速度センサー素子を含んで構成されている。

ジャイロセンサー３４４は、携帯端末３に加わる角速度を３軸で検出する機能を有する。このジャイロセンサー３４４は、例えば、ＭＥＭＳ技術を用いて製造された角速度センサー素子を含んで構成されている。

無線通信部３４５は、無線通信（送信および受信）機能を有する。より具体的には、無線通信部３４５は、ブーツ２の送信機２３から送信された情報を受信する機能を有する。これにより、ブーツ２と携帯端末３とを接続するケーブルが不要となるため、利便性を高めることができる。また、無線通信部３４５は、前述した各センサーの検出結果またはそれを利用して得られた情報等を無線送信する機能を有する。これにより、使用者は、無線通信部３４５から無線送信された情報を、例えば、パーソナルコンピューター等のホスト（図示せず）で受信して利用することができる。

このような無線通信部３４５は、アンテナ３４５１および通信回路３４５２を有する。
アンテナ３４５１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。なお、アンテナ３４５１は、送信および受信に共通して１つのアンテナで構成されていてもよいし、送信および受信のそれぞれに対応して２つのアンテナで構成されていてもよい。

通信回路３４５２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路３４５２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。

また、無線通信部３４５は、例えば、Bluetooth（「Bluetooth」は登録商標）のような近距離無線通信規格を用いることができる。

記憶部３４６は、各種センサーの検出結果またはそれを用いた情報や、制御部３４９の制御に用いる情報およびプログラム等を記憶する機能を有する。特に、記憶部３４６は、無線通信部２３１で受信した荷重情報または荷重情報の基準となる情報である基準荷重情報や、位置情報の基準となる情報である基準位置情報を記憶する。ここで、記憶部３４６は、「荷重情報記憶部」および「位置情報記憶部」を構成している。

基準位置情報は、コースや地形等の位置に関する基準位置情報である。また、基準荷重情報は、基準位置情報を含んでおり、この基準位置情報に、必要な荷重状態を対応させた情報である。この基準荷重情報としては、例えば、お手本となる情報や、自身の情報を用いることができる。お手本となる基準荷重情報は、予め記憶部３４６に記憶させておくことができる。また、荷重情報出力装置１で過去に計測した結果（例えば、自身の計測結果やプロスキーヤーの計測結果）を基準位置情報や基準荷重情報として記憶部３４６に記憶させておくこともできる。

このような記憶部３４６としては、特に限定されないが、例えば、不揮発性メモリ、揮発性メモリを用いることができ、中でも、電力を供給しなくても情報を記憶した状態を保持することができ、省電力化を図ることができるという観点から、不揮発性メモリを用いるのが好ましく、特に、省電力で情報の読み書きができるという観点から、フラッシュメモリを用いるのが好ましい。

振動部３４７は、必要に応じてケース３１を振動させる機能を有する。これにより、所定条件のときに振動部３４７を駆動させることにより、振動部３４７からの振動をケース３１を介して使用者に伝え、使用者に所定条件である旨を報知することができる。この振動部３４７は、例えば、軸部に偏心した錘が取り付けられたモーターを含んで構成されている。なお、振動部３４７は、圧電素子を含んで構成されていてもよい。

音声発生部３４８は、必要に応じてケース３１外で視聴可能な音声を発生させる機能を有する。これにより、所定条件のときに音声発生部３４８から音声を発生させることにより、使用者に所定条件である旨を報知することができる。この音声発生部３４８は、オーディオ回路およびスピーカーを含んで構成されている。なお、音声発生部３４８のオーディオ回路にヘッドホンを接続し、そのヘッドホンから音声を発生させてもよい。

制御部３４９は、携帯端末３の各部を制御したり、入力される情報を用いて演算を行ったりする機能を有する。特に、制御部３４９は、ＧＰＳ受信部３４１、気圧センサー３４２および加速度センサー３４３からの信号を用いて位置情報を生成するとともに、その生成した位置情報に、無線通信部３４５で受信した情報（ブーツ２で検出した荷重状態）を関連付けて、荷重情報を生成する。ここで、制御部３４９は、検出した荷重状態および位置情報を用いて、人体の移動軌跡の位置ごとに対応した荷重状態に関する情報である荷重情報を生成する「位置情報生成部」を構成している。

位置情報は、緯度情報、経度情報および高度情報（標高情報）からなり、緯度情報および経度情報は、ＧＰＳ受信部３４１からの出力を用いた計算結果から得られ、高度情報は、気圧センサー３４２の検出結果を用いた計算結果から得られる。また、位置情報を算出するに際しては、加速度センサー３４３の検出結果も併せて用いる（例えば、前述した緯度情報、経度情報および高度情報を加速度センサー３４３の検出結果に基づいて補正または補完する）ことにより、より正確または細かな位置情報を得ることができる。ここで、制御部３４９は、ＧＰＳ受信部３４１、気圧センサー３４２および加速度センサー３４３とともに、携帯端末３を装着した人体の位置情報を検出する「位置検出手段」を構成している。なお、かかる位置検出手段は、ＧＰＳ受信部３４１または加速度センサー３４３のみで構成されていてもよいし、制御部３４９およびＧＰＳ受信部３４１と、気圧センサー３４２または加速度センサー３４３との組み合わせで構成されていてもよい。

また、制御部３４９は、入力された情報や、生成した情報に基づいて、必要に応じて、表示部３２、ゴーグル４、振動部３４７および音声発生部３４８を駆動する。特に、制御部３４９は、記憶部３４６に記憶された基準荷重情報と、生成した荷重情報とを比較し、その比較結果に基づいて、振動部３４７、音声発生部３４８およびゴーグル４のうちの少なくとも１つを駆動する機能を有する。かかる機能を発揮させるに際して、基準位置情報と荷重情報とを関連付ける演算を行う。具体的には、基準位置情報（基準荷重情報に含まれる基準位置情報を含む）と、実際に計測している位置情報に含まれる位置情報とを対応させる演算を行うことで、基準位置情報と荷重情報とを関連付ける。ここで、制御部３４９は、基準荷重情報と荷重情報とを比較する「比較部」、および、基準位置情報と荷重情報とを関連付ける「関連付け手段」を構成している。また、振動部３４７、音声発生部３４８およびゴーグル４のうちの少なくとも１つは、「報知手段」を構成している。

このような制御部３４９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｏ（input/output）ポート等を含んで構成されている。

電源回路３５０は、バッテリー３５１からの電力を、前述したケース３１内の電子部品または電子回路に対して必要に応じて供給する機能を有する。バッテリー３５１としては、特に限定されないが、例えば、リチウム電池等の一次電池、または、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池を用いることができる。

なお、電源回路３５０による電力の供給は、常時行ってもよいが、携帯端末３が電源スイッチを有する場合、電源スイッチの操作によりオンオフできるようになっていてもよく、また、携帯端末３が電力入力端子を有する場合、電力入力端子から電力が入力されるときに、電力入力端子からの電力により供給を行い、バッテリー３５１からの電力供給を停止してもよい。

（ゴーグル）
ゴーグル４は、図１に示すように、携帯端末３に電気的に接続されている。このゴーグル４は、フレーム４１と、フレーム４１に取り付けられたレンズ４２（シールド）、ストラップ４３（バンド）および映像光生成部４４と、を有し、いわゆるシースルー型のヘッドマウントディスプレイとしての機能を有する。

フレーム４１およびストラップ４３は、例えば、公知のスキー用ゴーグルのフレームおおよびストラップと同様に構成されている。すなわち、フレーム４１は、例えば、ゴム材料、樹脂材料、エラストマー等のうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いて構成されている。また、ストラップ４３は、例えば、ゴム材料等の弾性材料を用いて構成されている。

レンズ４２は、ハーフミラーであり、ゴーグル４を装着した使用者がレンズ４２を介して外界像を視認し得るとともに、映像光生成部４４からの映像光を使用者の眼に向けて反射する機能を有する。これにより、使用者は、外界像を視認しながら、映像光生成部４４からの映像光により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。

例えば、レンズ４２は、回折格子を有していてもよい。この場合、回折格子に様々な光学特性をもたせ、光学系の部品点数を減らしたり、デザインの自由度を高めたりすることができる。例えば、回折格子としてホログラム素子を用いることにより、レンズ４２で反射する映像光の出射方向を調整することができる。また、回折格子にレンズ効果をもたせることによって、レンズ４２で反射する映像光の結像状態を調整することもできる。

また、レンズ４２は、例えば、透明基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであってもよい。

映像光生成部４４は、携帯端末３からの信号に基づいて、映像光を生成し、その映像光をレンズ４２に向けて出射する機能を有する。この映像光生成部４４は、かかる機能を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、液晶パネルを用いた方式であってもよいし、光スキャナーを用いた方式であってもよい。

なお、本実施形態では、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイを用いた場合を例に説明するが、眼鏡型またはサングラス型のヘッドマウントディスプレイを用いてもよい。また、図示では、ゴーグル４と携帯端末３とをケーブルを介して電気的に接続しているが、このケーブルに代えて、ゴーグル４に無線通信機能を搭載し、無線通信により携帯端末３からの信号をゴーグル４に入力してもよい。

（ブーツ）
図１に示すように、ブーツ２（靴）は、使用者の足に装着される本体２１と、本体２１内の底部に配置されたインソール２２と、本体２１に取り付けられた送信機２３と、を有する。

本体２１は、例えば、公知のスキー用ブーツの本体と同様、主に樹脂材料を用いて構成されている。この本体２１の外表面には、図示しない固定具により送信機２３が取り付けられている。

送信機２３は、図３に示すように、無線通信部２３１、制御部２３２、電源回路２３３およびバッテリー２３４を有しており、これらが、本体２１に取り付けられたケース（図示せず）内に収納されている。

無線通信部２３１は、無線通信（送信および受信）機能を有する。より具体的には、無線通信部２３１は、後述するインソール２２に設けられた荷重センサー２２４、２２５、２２６の検出結果に基づく情報を送信する機能を有する。

このような無線通信部２３１は、アンテナ２３１１および通信回路２３１２を有する。
アンテナ２３１１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。なお、アンテナ２３１１は、送信および受信に共通して１つのアンテナで構成されていてもよいし、送信および受信のそれぞれに対応して２つのアンテナで構成されていてもよい。

通信回路２３１２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路２３１２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。

また、無線通信部２３１は、例えば、Bluetooth（「Bluetooth」は登録商標）のような近距離無線通信規格を用いることができる。

制御部２３２は、送信機２３の各部を制御する機能を有する。具体的には、制御部２３２は、後述するインソール２２に設けられた荷重センサー２２４、２２５、２２６から得られる情報を用いて、必要な演算を行ったり、無線通信部２３１を駆動して、必要な情報を無線通信部２３１から送信させたりする機能を有する。

このような制御部２３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｏ（input/output）ポート等を含んで構成されている。

電源回路２３３は、バッテリー２３４からの電力を、送信機２３の電子部品または電子回路に対して必要に応じて供給する機能を有する。バッテリー２３４としては、特に限定されないが、例えば、リチウム電池等の一次電池、または、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池を用いることができる。

図４に示すように、インソール２２は、本体２１内の底部に配置されている。このインソール２２は、基層２２１と、基層２２１上に設けられた検出層２２２と、検出層２２２上に設けられた被覆層２２３と、を有する。

基層２２１および被覆層２２３は、それぞれ、例えば、ゴム材料、樹脂材料、エラストマー等のうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いて構成されている。また、被覆層２２３は、織布で構成されていてもよい。これら基層２２１と被覆層２２３との間には、これらに接合された検出層２２２が配置されている。なお、この基層２２１および被覆層２２３のうちの少なくとも一方は、省略してもよいし、検出層２２２と接合されていなくてもよい。

検出層２２２は、図５（ａ）に示すように、３つの荷重センサー２２４、２２５、２２６（圧力センサー）を備える。この３つの荷重センサー２２４、２２５、２２６は、ブーツ２を装着した人体の足裏に加わる荷重状態を検出する「荷重検出手段」を構成している。また、検出層２２２の荷重センサー２２４、２２５、２２６以外の部分は、基層２２１および被覆層２２３と同様、例えば、ゴム材料、樹脂材料、エラストマー等のうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いて構成されている。

ここで、荷重センサー２２４は、母指球に対応する位置に配置され、荷重センサー２２５は、小指球に対応する位置に配置され、荷重センサー２２６は、踵に対応する位置に配置されている。なお、図５（ａ）では、右足用のインソール２２、検出層２２２および荷重センサー２２４、２２５、２２６をそれぞれインソール２２Ｒ、検出層２２２Ｒおよび荷重センサー２２４Ｒ、２２５Ｒ、２２６Ｒとして図示し、また、左足用のインソール２２、検出層２２２および荷重センサー２２４、２２５、２２６をそれぞれインソール２２Ｌ、検出層２２２Ｌおよび荷重センサー２２４Ｌ、２２５Ｌ、２２６Ｌとして図示している。

このように３つの荷重センサー２２４、２２５、２２６を配置することにより、荷重センサー２２４、２２５、２２６の検出結果に基づいて、足裏に加わる荷重の前後方向および左右方向のバランス（重心位置）を計測することができる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、右足ＦＲの中心ＧＲに対する実際の重心位置（荷重中心）の前方方向（＋Ｙ方向）、後方方向（−Ｙ方向）、外側方向（＋Ｘ方向）および内側方向（−Ｘ方向）のずれを検出することができる。同様に、右足ＦＬの中心ＧＬに対する実際の重心位置（荷重中心）の前方方向（＋Ｙ方向）、後方方向（−Ｙ方向）、外側方向（＋Ｘ方向）および内側方向（−Ｘ方向）のずれを検出することができる。

このような荷重センサー２２４、２２５、２２６としては、それぞれ、本体２１の底部と使用者の足裏との間に加わる荷重（圧力）を検出することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、歪みゲージ式の圧力センサーやロードセル等を用いることができる。なお、荷重センサーの数は、３つに限定されず、４つ以上であってもよい。

以下、以上説明したように構成された荷重情報出力装置１の動作を説明する。
図６は、図１に示す荷重情報出力装置の作用を説明するための図である。図７は、図１に示す荷重情報出力装置で得られる位置情報および荷重情報を説明するための図である。図８は、図１に示す荷重情報出力装置で得られる荷重情報の表示例を示す図である。

荷重情報出力装置１を使用するに際しては、図６（ａ）に示すように、１足のブーツ２（２Ｒ、２Ｌ）が、スキーヤーである使用者Ｈの両足に装着される。また、携帯端末３が使用者Ｈの身体に装着されるとともに、ゴーグル４が使用者Ｈの頭部に装着される。なお、図示では、携帯端末３が使用者Ｈの腰に装着されているが、携帯端末３の装着部位は、これに限定されず、例えば、腕、肩、胸、脚等であってもよい。

このようにブーツ２、携帯端末３およびゴーグル４を装着した使用者Ｈは、１足のブーツ２をスキー板５Ｒ、５Ｌに取り付けて、滑走を行う。このとき、使用者Ｈの足裏とブーツ２の底部との間に加わる荷重の状態が変化する。例えば、使用者Ｈの滑走の軌跡を上方から見たとき、図６（ｂ）に示すように、１つのターンについて、使用者の位置が図中の１、２、３、４の順に変化する場合、図６（ｃ）に示すように、右足ＦＲおよび左足ＦＬの足裏に加わる荷重の中心位置（すなわち重心位置）が変化する。このような荷重状態の変化を前述した荷重センサー２２４、２２５、２２６により検出する。このような荷重センサー２２４、２２５、２２６の検出結果は、送信機２３により送信される。

一方、荷重センサー２２４、２２５、２２６による検出と同時に、携帯端末３が使用者Ｈの位置を経時的に計測する。具体的には、携帯端末３が備えるＧＰＳ受信部３４１および気圧センサー３４２の検出結果を用いるとともに、必要に応じて加速度センサー３４３の検出結果を用いて、使用者Ｈの位置を経時的に計測する。

そして、携帯端末３は、得られた情報を用いて解析を行う。例えば、図７（ａ）に示すように、時間と使用者Ｈの左右の移動量との関係、すなわち、使用者Ｈの移動軌跡を求める。また、図７（ｂ）に示すように、時間と左脚のＸ方向での重心位置との関係を求めるとともに、図７（ｃ）に示すように、時間と右脚のＸ方向での重心位置との関係を求める。また、図７（ｄ）に示すように、時間と使用者ＨのＹ方向での重心位置との関係を求める。これらの関係は、互いに時間軸が対応していて、使用者Ｈの荷重状態と位置情報とが関連付けられている。したがって、図７に示すようなグラフを携帯端末３の表示部３２や、携帯端末３に無線または有線で接続された他の機器（例えばパーソナルコンピューター等）で表示することにより、使用者は、表示された情報をトレーニングに役立てることができる。

また、携帯端末３は、前述した荷重状態や位置情報の検出を行っている最中において、図８に示すように、左右の各脚の荷重状態をゴーグル４に表示させることができる。これにより、使用者Ｈは、滑走しながら、自身の荷重状態を知ることができ、トレーニングの効率を高めることができる。

ここで、図８（ａ）は、ゴーグル４のレンズ４２に左右の脚のＸ方向での重心位置の状態を示す表示ｇ１（ｇ１Ｌ、ｇ１Ｒ）を行う場合を図示している。このような表示ｇ１により、使用者は左右方向の重心位置を容易に知ることができる。また、図８（ｂ）は、ゴーグル４のレンズ４２に左右の脚のＸ方向およびＹ方向での重心位置の状態を示す表示ｇ２（ｇ２Ｌ、ｇ２Ｒ）を行う場合を図示している。このような表示ｇ２により、使用者は左右方向および前後方向の重心位置を容易に知ることができる。

以上説明したような荷重情報出力装置１によれば、使用者の荷重状態を位置情報に対応させた荷重情報を生成するため、使用者の荷重状態と位置情報との対応関係を使用者に提供することができる。そのため、使用者は、自身の荷重状態と位置情報との対応関係を把握して、トレーニングの効率を高めることができる。

ここで、ＧＰＳ受信部３４１で受信した衛星信号と、気圧センサー３４２で検出した気圧とを用いて位置情報を検出するため、使用者の緯度、経度および高度を含む位置情報を高精度に検出することができる。特に、位置情報を検出するに際して、使用者に加わる加速度を検出する加速度センサー３４３の検出結果を併せて用いるため、かかる検出をより高精度に行うことができる。

また、ブーツ２が３つの圧力センサーである荷重センサー２２４、２２５、２２６を含むため、比較的簡単な構成で、使用者の足裏の前後方向および左右方向の荷重の強度分布を検出することができる。

また、荷重情報の生成後の所望時に、生成した荷重情報を記憶部３４６から読み出して、事後的に解析を行うことができる。また、記憶部３４６に記憶された基準荷重情報と、生成した荷重情報とを比較した解析を行うことができる。その際、基準荷重情報として、お手本となる情報や、自身の情報を用いることで、より高度な解析を行うことができる。

また、記憶部３４６に記憶された基準荷重情報と、生成した荷重情報とを比較した結果に基づいて、音、光および振動のうちの少なくとも１つを発生させることにより、荷重状態や位置情報の検出や、荷重情報の生成を行いながら、使用者に解析情報（比較情報）を報知することができる。

また、表示部３２やゴーグル４で荷重状態または荷重情報を表示することにより、使用者の視覚を通じて、使用者に荷重状態または荷重情報を提供することができる。特に、ゴーグル４がシースルー型のヘッドマウントディスプレイであるため、荷重状態や位置情報の検出や、荷重情報の生成を行いながら、使用者に荷重状態または荷重情報を報知または提供することができる。

また、記憶部３４６に記憶された基準位置情報と、生成した荷重情報との関連付けを行うことにより、その関連付けられた情報を用いて、生成した荷重情報と基準位置情報との関連性を考慮した解析を行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る荷重情報出力装置が備える携帯端末のブロック図、図１０は、図９に示す携帯端末と組み合わせて用いる荷重検出装置のブロック図である。

以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図９および図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の荷重情報出力装置は、ＧＰＳ受信部および気圧センサーがブーツに取り付けられている以外は、前述した第１実施形態と同様である。

図９に示すように、本実施形態の携帯端末３Ａは、ＧＰＳ受信部３４１および気圧センサー３４２を省略した以外は、前述した第１実施形態の携帯端末３と同様に構成されている。

そして、図１０に示すように、本実施形態では、図示しないブーツに取り付けられている送信機２３Ａが、ＧＰＳ受信部３４１および気圧センサー３４２を備える。

このような携帯端末３Ａおよび送信機２３Ａを備える荷重情報出力装置では、送信機２３Ａ（より具体的には無線通信部２３１）が、ＧＰＳ受信部３４１および気圧センサー３４２からの出力結果またはこれらの出力結果を用いて制御部２３２で生成したで位置情報と、荷重センサー２２４、２２５、２２６の出力結果またはこの出力結果を用いて制御部２３２で生成した荷重状態に関する情報とを含む情報を送信する。

そして、この送信された情報を携帯端末３Ａ（より具体的には無線通信部３４５）で受信し、この受信した情報を用いて、使用者の荷重状態の解析を行う。この解析の際、携帯端末３Ａが備える各種センサーの出力結果を必要に応じて用いる。

このような本実施形態によれば、ＧＰＳ受信部３４１や気圧センサー３４２がブーツに取り付けられているため、ＧＰＳ受信部３４１や気圧センサー３４２が使用者の衣服に覆われてしまったり、使用者の身体の一部の陰となったりすることを低減することができる。そのため、ＧＰＳ受信部３４１や気圧センサー３４２の出力結果に基づく位置情報（緯度情報、経度情報および高度情報）を高精度に検出することができる。

以上、本発明の荷重情報出力装置を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

前述した実施形態では、本発明の荷重情報出力装置をスキー用トレーニングシステムに適用した場合を例に説明したが、本発明の荷重情報出力装置は、これに限定されず、人体の荷重状態を知ることがトレーニングの助けとなる各種スポーツのトレーニングシステムに適用することができる。例えば、前述した実施形態におけるインソールを各種スポーツシューズに用いることができる。

また、前述した実施形態では、人体の足裏に加わる荷重状態を足裏と靴の底との間に配置された荷重センサーを用いて計測する場合を例に説明したが、荷重センサーの配置は、これに限定されず、例えば、スキー用ブーツのように足裏に加わる荷重状態の変化に伴ってブーツと脛との間の荷重状態が変化する場合、ブーツと脛との間に荷重センサーを配置し、その荷重センサーの検出結果に基づいて、足裏に加わる荷重状態を測定してもよい。

また、前述した実施形態では、荷重センサーと携帯端末とを無線により接続した場合を例に説明したが、これに限定されず、荷重センサーと携帯端末とを有線により接続してもよいことはもちろんである。

１‥‥荷重情報出力装置
２‥‥ブーツ
２Ｌ‥‥ブーツ
２Ｒ‥‥ブーツ
３‥‥携帯端末
３Ａ‥‥携帯端末
４‥‥ゴーグル
５Ｌ‥‥スキー板
５Ｒ‥‥スキー板
２１‥‥本体
２２‥‥インソール
２２Ｌ‥‥インソール
２２Ｒ‥‥インソール
２３‥‥送信機
２３Ａ‥‥送信機
３１‥‥ケース
３２‥‥表示部
３３‥‥操作ボタン
４１‥‥フレーム
４２‥‥レンズ
４３‥‥ストラップ
４４‥‥映像光生成部
２２１‥‥基層
２２２‥‥検出層
２２２Ｌ‥‥検出層
２２２Ｒ‥‥検出層
２２３‥‥被覆層
２２４‥‥荷重センサー
２２４Ｌ‥‥荷重センサー
２２４Ｒ‥‥荷重センサー
２２５‥‥荷重センサー
２２５Ｌ‥‥荷重センサー
２２５Ｒ‥‥荷重センサー
２２６‥‥荷重センサー
２２６Ｌ‥‥荷重センサー
２２６Ｒ‥‥荷重センサー
２３１‥‥無線通信部
２３２‥‥制御部
２３３‥‥電源回路
２３４‥‥バッテリー
３４１‥‥ＧＰＳ受信部
３４２‥‥気圧センサー
３４３‥‥加速度センサー
３４４‥‥ジャイロセンサー
３４５‥‥無線通信部
３４６‥‥記憶部
３４７‥‥振動部
３４８‥‥音声発生部
３４９‥‥制御部
３５０‥‥電源回路
３５１‥‥バッテリー
２３１１‥‥アンテナ
２３１２‥‥通信回路
３４１１‥‥ＧＰＳ受信機
３４１２‥‥ＧＰＳアンテナ
３４５１‥‥アンテナ
３４５２‥‥通信回路
ＦＬ‥‥右足
ＦＲ‥‥右足
ｇ１、ｇ１Ｌ、ｇ１Ｒ‥‥表示
ｇ２、ｇ２Ｌ、ｇ２Ｒ‥‥表示
ＧＬ‥‥中心
ＧＲ‥‥中心
Ｈ‥‥使用者（人体）

Claims (11)

1. 人体の足裏に加わる荷重状態を検出する荷重検出手段と、
   前記人体の位置情報を検出する位置検出手段と、
   前記荷重状態および前記位置情報を用いて、前記人体の移動軌跡に対応する荷重状態に関する情報である荷重情報を生成する荷重情報生成部と、
   を備えることを特徴とする荷重情報出力装置。
2. 前記位置検出手段は、衛星信号を受信する受信部と、気圧の大きさを検出する気圧センサーと、を有し、前記衛星信号および前記気圧の大きさを用いて前記位置情報を検出する請求項１に記載の荷重情報出力装置。
3. 前記位置検出手段は、前記人体に加わる加速度を検出する加速度センサーを有し、前記加速度を用いて前記位置情報を検出する請求項１または２に記載の荷重情報出力装置。
4. 前記荷重情報または前記荷重情報の基準となる情報である基準荷重情報を記憶する荷重情報記憶部を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の荷重情報出力装置。
5. 前記基準荷重情報と前記荷重情報とを比較する比較部を備える請求項４に記載の荷重情報出力装置。
6. 前記比較部の比較結果に基づいて、音、光および振動のうちの少なくとも１つを発生させる報知手段を備える請求項５に記載の荷重情報出力装置。
7. 前記位置情報の基準となる情報である基準位置情報を記憶する位置情報記憶部を備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載の荷重情報出力装置。
8. 前記基準位置情報と前記荷重情報とを関連付ける関連付け手段を備える請求項７に記載の荷重情報出力装置。
9. 前記荷重状態または前記荷重情報を表示する表示部を備える請求項１ないし８のいずれか１項に記載の荷重情報出力装置。
10. 前記表示部は、シースルー型のヘッドマウントディスプレイである請求項９に記載の荷重情報出力装置。
11. 前記荷重検出手段は、３つ以上の圧力センサーを含む靴を有する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の荷重情報出力装置。

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