JP2020058688A - センサ制御装置、センサ装置、センサ制御方法及びセンサ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電池の寿命を延ばすことができるセンサ制御装置、センサ装置、センサ制御方法及びセンサ制御プログラムを提供する。【解決手段】センサ装置（センサ制御装置）は、走行時又は歩行時のユーザーの一の状態（遊脚期）を検出し、検出結果に応じて、ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする圧力センサ部の動作を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、センサ制御装置、センサ装置、センサ制御方法及びセンサ制御プログラムに関する。

従来、例えば、ランナーの靴内に感圧インソールを設けて、ランニング中に感圧インソールの表面に対して加えられる時間依存圧力中心の測定値からランナーの反応性を定量化することのできる装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１４−５２８７５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている装置では、靴内に設けられた電源用の電池で動作するため、電池寿命の問題が発生する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電池の寿命を延ばすことができるセンサ制御装置、センサ装置、センサ制御方法及びセンサ制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るセンサ制御装置は、
走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電池の寿命を延ばすことができる。

センサ装置の機能構成を示すブロック図である。 電源制御回路部の回路構成を示す概略図である。 センサ制御処理を示すフローチャートである。 歩行動作の周期を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

≪センサ装置１００の概略構成≫
本実施形態のセンサ装置１００は、歩行時（走行時を含む）にユーザーの足裏にかかる力を測定するための装置であって、例えば、靴の内側に設けられるインソールや靴底に内蔵して用いられる。

図１は、本発明を適用した一実施形態のセンサ装置１００の概略構成を示すブロック図である。図２は、電源制御回路部１９の回路構成を示す概略図である。
図１に示すように、センサ装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、記憶部１３と、操作部１４と、通信部１５と、圧力センサ部１６と、モーションセンサ部１７と、電源部１８と、電源制御回路部１９とを備えている。また、センサ装置１００の各部は、バスＢを介して接続されている。なお、センサ装置１００のうちの圧力センサ部１６とモーションセンサ部１７とを除いた各部により構成される部分をセンサ制御装置１０とする。

ＣＰＵ（取得手段、検出手段、制御手段、導出手段）１１は、操作部１４から入力される制御信号に基づいて、記憶部１３に記憶されているシステムプログラムやアプリケーションプログラムといった各種プログラムを読み出し、ＲＡＭ１２のワークエリアに展開し、当該各種プログラムを逐次実行する。

ＲＡＭ１２は、例えば、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ１１により読み出された各種プログラムやデータを一時的に格納するワークエリアを有する。

記憶部１３は、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性のメモリにより構成される。記憶部１３には、ＣＰＵ１１で実行される各種プログラム（システムプログラムやアプリケーションプログラム）、当該各種プログラムの実行に必要なデータ等が記憶されている。

操作部１４は、例えば、センサ装置１００の電源のＯＮ／ＯＦＦに係る電源ボタン等を備えている。各種ボタンが操作されると、操作部１４は、操作されたボタンに応じた操作指示をＣＰＵ１１に出力する。

通信部１５は、外部の機器と無線によりデータ通信を行うためのインターフェースである。具体的には、通信部１５は、例えば、アンテナ、変復調回路、信号処理回路等により構成されており、Bluetooth（登録商標）等の規格により通信を行う。

圧力センサ部１６は、圧力センサ（所定のセンサ）１６ａ、アンプ（ＡＭＰ）１６ｂ、ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）１６ｃ等により構成される。圧力センサ部１６は、図２に示すように、圧力センサ１６ａによって検出されたアナログのセンサデータをアンプ（ＡＭＰ）１６ｂで増幅させた後、当該アナログのセンサデータをＡＤコンバーター（ＡＤＣ）１６ｃでデジタルのセンサデータに変換させ、当該デジタルのセンサデータをＣＰＵ１１に出力する。

モーションセンサ部１７は、３軸加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ等のセンサ装置１００の動きを検出可能なモーションセンサ、アンプ、ＡＤコンバーター等により構成される。モーションセンサ部１７は、モーションセンサによって検出されたアナログのセンサデータをアンプで増幅させた後、当該アナログのセンサデータをＡＤコンバーターでデジタルのセンサデータに変換させ、当該デジタルのセンサデータをＣＰＵ１１に出力する。

電源部１８は、例えば、バッテリを備える。電源部１８のバッテリとしては、二次電池が用いられている。なお、電源部１８のバッテリとしては、二次電池の他にボタン型乾電池などの一次電池を用いるようにしても良い。

電源制御回路部１９は、例えば、スイッチング素子１９ａを備える。電源制御回路部１９は、図２に示すように、ＣＰＵ１１から出力される電源制御信号に基づいてスイッチング素子１９ａの状態を切り替えることにより、圧力センサ１６ａ、アンプ１６ｂ、ＡＤコンバーター１６ｃのそれぞれへの電力供給を開始したり、当該電力供給を停止する。

≪センサ装置１００の動作≫
次に、図３及び図４を参照して、ＣＰＵ１１で実行されるセンサ制御処理を説明する。図３は、センサ制御処理を示すフローチャートである。図４は、歩行動作の周期（立脚期及び遊脚期）を示す図である。ここで、立脚期とは、左右の足のうちいずれか一方の足に関して、当該一方の足が支持面に接地した局面を意味し、遊脚期とは、当該一方の足が支持面に接地していない局面を意味する。つまり、左右の足のそれぞれに立脚期と遊脚期がある。

図３に示すように、まず、ＣＰＵ１１は、例えば、操作部１４を介してユーザーの足裏にかかる力の測定開始指示がなされたことを契機として、圧力センサ部１６及びモーションセンサ部１７を起動させる（ステップＳ１）。

次いで、ＣＰＵ１１は、モーションセンサ部１７から出力されるセンサデータに基づいて、ユーザーの歩行動作又は走行動作の周期を導出する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、ユーザーが歩行動作を行っている場合、ユーザーの進行方向に係る進行方向加速度は、図４に示すように、遊脚初期から蹴り足（図中の白抜きの足）により進行するため、加速度の値が０から強くなり始め、遊脚初期と遊脚中期との間付近で第１のピークの強さとなり、その後、上記の蹴り足とは反対側の足（図中の黒塗りの足）が体に引き付けられ減速することにより減少し、遊脚中期で当該反対側の足が体に引き付けられることにより０となる。続けて、進行方向加速度は、上記の反対側の足が体の前側へ進むため、加速度の値が強くなり始め、遊脚中期と遊脚終期との間付近で第２のピークの強さとなり、その後、当該反対側の足が着地に近づくため減速することにより減少し、遊脚終期で当該反対側の足が着地することにより０となる、という進行方向加速度の特性を利用し、ＣＰＵ１１は、ユーザーの歩行動作の周期として遊脚期を導出するとともに、当該遊脚期以外の期間を立脚期として導出する。なお、上述した歩行動作の周期の導出方法は、一例に過ぎず、他の方法により当該歩行動作の周期を導出するようにしても良い。

次いで、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２で導出された歩行動作の周期から遊脚期の開始タイミングが検出されたか否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、遊脚期の開始タイミングが検出されていないと判定された場合（ステップＳ３；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、遊脚期の開始タイミングが検出されるまでの間、ステップＳ３の判定処理を繰り返し行う。
一方、ステップＳ３において、遊脚期の開始タイミングが検出されたと判定された場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、検出された遊脚期の開始タイミングにおいて電源制御回路部１９へ電源制御信号を出力し、各スイッチング素子１９ａを通電不可の状態に切り替えることによって、圧力センサ部１６への電力供給を停止させる（ステップＳ４）。

次いで、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２で導出された歩行動作の周期から遊脚期の終了タイミングが検出されたか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、遊脚期の終了タイミングが検出されていないと判定された場合（ステップＳ５；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、遊脚期の終了タイミングが検出されるまでの間、ステップＳ５の判定処理を繰り返し行う。
一方、ステップＳ５において、遊脚期の終了タイミングが検出されたと判定された場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、検出された遊脚期の終了タイミングの所定時間前において電源制御回路部１９へ電源制御信号を出力し、各スイッチング素子１９ａを通電可の状態に切り替えることによって、圧力センサ部１６への電力供給を再開させる（ステップＳ６）。

次いで、ＣＰＵ１１は、操作部１４を介してユーザーの足裏にかかる力の測定終了指示がなされたか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、測定終了指示がなされていないと判定された場合（ステップＳ７；ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、処理をステップＳ２へ戻し、それ以降の処理を繰り返し行う。
一方、ステップＳ７において、測定終了指示がなされたと判定された場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、圧力センサ部１６及びモーションセンサ部１７の動作を停止し（ステップＳ８）、センサ制御処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、センサ装置１００（センサ制御装置１０）は、走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出し、検出結果に応じて、ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする圧力センサ部１６の動作を制御するので、圧力センサ部１６による消費電力を低減することが可能となる。これにより、電源部１８の電池の寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００（センサ制御装置１０）は、走行時又は歩行時のユーザーの状態をセンシングするモーションセンサ（モーションセンサ部１７）が出力するセンサデータを取得し、当該センサデータに基づいて、ユーザーの一の状態を検出するので、当該ユーザーの一の状態を的確に検出することができる。したがって、センサ装置１００によれば、ユーザーの一の状態を的確に検出することができるので、圧力センサ部１６の動作を好適に制御することができるようになる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００（センサ制御装置１０）は、モーションセンサ部１７が出力するセンサデータに基づいて、ユーザーが走行時又は歩行を行っている際の遊脚期を検出し、この検出結果に応じて、ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする圧力センサ部１６の動作を制御するので、検出された遊脚期は圧力センサ部１６の動作を停止することが可能となる。これにより、ユーザーの足裏にかかる力の測定を行う必要がない遊脚期を活用して圧力センサ部１６の動作を停止することができるので、当該測定に影響を及ぼすことなく圧力センサ部１６による消費電力を好適に低減することができる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００（センサ制御装置１０）は、遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、遊脚期の開始が検出されると圧力センサ部１６の動作を停止し、当該遊脚期の終了が検出されると圧力センサ部１６の動作を開始させるので、圧力センサ部１６による消費電力を最大限に低減することができる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００（センサ制御装置１０）は、走行時又は歩行時の周期を導出し、導出された周期に基づき、遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、遊脚期の終了が検出された場合、当該遊脚期の終了タイミングの所定時間前のタイミングで圧力センサ部１６の動作を開始させるので、遊脚期から立脚期に移行した直後のユーザーの足裏にかかる力の測定を確実に実行することができる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００は、センサ制御装置１０と、モーションセンサ部１７と、圧力センサ部１６と、を備えているので、圧力センサ部１６の動作制御を効率よく行うことができる。

また、本実施形態によれば、センサ装置１００は、靴の内側に配置されるインソール又は靴底に内蔵されているので、走行時又は歩行時のユーザーの動作に影響を及ぼし難くすることができる。

なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、センサ装置１００は、圧力センサ部１６を備えるようにしたが、圧力センサ部１６の代わりに、力覚センサ部を備えるようにしても良い。この力覚センサ部は、力覚センサ、アンプ、ＡＤコンバーター等を備えるようにする。

また、上記実施形態では、センサ装置１００は、モーションセンサ部１７も含めた形で靴の内側に配置されるインソール又は靴底に内蔵されるようにしたが、例えば、モーションセンサ部１７を別体として設けるようにしても良い。具体的には、センサ装置１００のうち、モーションセンサ部１７を除いた各部により構成される部分をセンサ装置本体とし、当該センサ装置本体をインソール又は靴底に内蔵する一方で、モーションセンサ部１７と、モーションセンサ部１７から出力されるセンサデータを送信可能な通信部とを備えた別体の装置（付属装置）を設けるようにする。そして、この別体の装置は、例えば、ユーザーの腰や膝など当該ユーザーの歩行時の動作をセンシング可能な部位に装着して使用されるようにする。

また、上記実施形態では、センサ装置１００は、モーションセンサ部１７から出力されるユーザーの進行方向の加速度データに基づいて当該ユーザーの歩行動作の周期を導出するようにしたが、歩行動作の周期の導出方法は、上記の方法に限定されるものではない。例えば、センサ装置１００は、モーションセンサ部１７を構成する各センサから出力されるセンサデータに基づいて、ユーザーの足のグローバル座標を導出して当該ユーザーの足の位置と地面との位置関係から歩行動作の周期を導出するようにしても良い。

また、上記実施形態では、センサ装置１００は、センサ制御処理（図３参照）を実行することにより、圧力センサ部１６への電力供給を停止又は再開させるようにしたが、このセンサ制御処理は一例に過ぎない。例えば、センサ装置１００は、センサ制御処理のステップＳ２において導出された歩行動作の周期と、直近のステップＳ２において導出された歩行動作の周期との整合率が第１の閾値（例えば、９０％）以上の場合は、上記実施形態と同様、ステップＳ３以降の処理を行い、当該整合率が第２の閾値（例えば、３０％）未満の場合は、圧力センサ部１６への電力供給を停止させないようにしても良い。また、センサ装置１００は、当該整合率が第１の閾値未満、かつ、第２の閾値以上の場合は、圧力センサ部１６より出力されるセンサデータのサンプリングレートを通常よりも低く設定し、圧力センサ部１６よりセンサデータが出力された際、すなわちユーザーの足裏にかかる圧力が検出された際にサンプリングレートを通常のレートに戻すようにしても良い。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲をその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
＜請求項１＞
走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
＜請求項２＞
走行時又は歩行時のユーザーの状態をセンシングするモーションセンサが出力するセンサデータを取得する取得手段を備え、
前記検出手段は、前記取得手段により取得した前記モーションセンサが出力するセンサデータに基づいて、前記ユーザーの一の状態を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
＜請求項３＞
前記検出手段は、前記モーションセンサが出力するセンサデータに基づいて、前記ユーザーが走行又は歩行を行っている際の遊脚期を検出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のセンサ制御装置。
＜請求項４＞
前記制御手段は、前記検出手段により遊脚期が検出された場合、前記所定のセンサの動作を停止させる、
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ制御装置。
＜請求項５＞
前記検出手段は、前記遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により前記遊脚期の開始が検出されると前記所定のセンサの動作を停止し、前記検出手段により当該遊脚期の終了が検出されると前記所定のセンサの動作を開始させる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ制御装置。
＜請求項６＞
走行時又は歩行時の周期を導出する導出手段を備え、
前記検出手段は、前記導出手段により導出された前記周期に基づき、前記遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段により前記遊脚期の終了が検出された場合、当該遊脚期の終了タイミングの所定時間前のタイミングで前記所定のセンサの動作を開始させる、
ことを特徴とする請求項５に記載のセンサ制御装置。
＜請求項７＞
前記所定のセンサは圧力センサである、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
＜請求項８＞
請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ制御装置と、
前記所定のセンサと、
を備えたことを特徴とするセンサ装置。
＜請求項９＞
前記モーションセンサを更に備えたことを特徴とする請求項８に記載のセンサ装置。
＜請求項１０＞
前記センサ装置は、靴の内側に配置されるインソール又は靴底に内蔵されている、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のセンサ装置。
＜請求項１１＞
走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出工程と、
前記検出工程による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御工程と、
を含むことを特徴とするセンサ制御方法。
＜請求項１２＞
コンピュータを、
走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出手段、
前記検出手段による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御手段、
として機能させることを特徴とするセンサ制御プログラム。

１００ センサ装置
１０ センサ制御装置
１１ ＣＰＵ（取得手段、検出手段、制御手段、導出手段）
１６ 圧力センサ部
１６ａ 圧力センサ（所定のセンサ）
１７ モーションセンサ部

Claims (12)

1. 走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
2. 走行時又は歩行時のユーザーの状態をセンシングするモーションセンサが出力するセンサデータを取得する取得手段を備え、
   前記検出手段は、前記取得手段により取得した前記モーションセンサが出力するセンサデータに基づいて、前記ユーザーの一の状態を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 前記検出手段は、前記モーションセンサが出力するセンサデータに基づいて、前記ユーザーが走行又は歩行を行っている際の遊脚期を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のセンサ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記検出手段により遊脚期が検出された場合、前記所定のセンサの動作を停止させる、
   ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ制御装置。
5. 前記検出手段は、前記遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、
   前記制御手段は、前記検出手段により前記遊脚期の開始が検出されると前記所定のセンサの動作を停止し、前記検出手段により当該遊脚期の終了が検出されると前記所定のセンサの動作を開始させる、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ制御装置。
6. 走行時又は歩行時の周期を導出する導出手段を備え、
   前記検出手段は、前記導出手段により導出された前記周期に基づき、前記遊脚期の開始と当該遊脚期の終了を検出し、
   前記制御手段は、前記検出手段により前記遊脚期の終了が検出された場合、当該遊脚期の終了タイミングの所定時間前のタイミングで前記所定のセンサの動作を開始させる、
   ことを特徴とする請求項５に記載のセンサ制御装置。
7. 前記所定のセンサは圧力センサである、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサ制御装置と、
   前記所定のセンサと、
   を備えたことを特徴とするセンサ装置。
9. 前記モーションセンサを更に備えたことを特徴とする請求項８に記載のセンサ装置。
10. 前記センサ装置は、靴の内側に配置されるインソール又は靴底に内蔵されている、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のセンサ装置。
11. 走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出工程と、
    前記検出工程による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御工程と、
    を含むことを特徴とするセンサ制御方法。
12. コンピュータを、
    走行時又は歩行時のユーザーの一の状態を検出する検出手段、
    前記検出手段による検出結果に応じて、前記ユーザーの足裏にかかる力をセンシングする所定のセンサの動作を制御する制御手段、
    として機能させることを特徴とするセンサ制御プログラム。

Images