JP6793417B1 - 接地態様評価システム、履物、情報処理サーバ、接地態様評価方法、および接地態様評価プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な処理により、足部の接地態様を評価することができる接地態様評価システムを提供する。【解決手段】本発明の接地態様評価システムは、気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物と、気圧センサにより検出した履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得部と、センサ情報取得部が取得した気圧情報に基づいて、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類部と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、接地態様評価システム、履物、情報処理サーバ、接地態様評価方法、および接地態様評価プログラムに関する。

従来、例えばランニング愛好者の間では、走行中のフォーム、特に足部が地面に接触する状態を示す足部の接地態様を把握して、必要な改善を行うことで、走力を向上したいという要望があった。
このような要望を叶えるシステムとして、下記特許文献１には、脚部に加速度センサを設け、脚部の加速度の変化を解析することで、ユーザの歩容を評価するシステムが開示されている。

特開２０１２−６５７２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術のように、加速度センサを用いたシステムでは、互いに直交する座標系における３方向の加速度の変化を評価する必要があり、解析における処理負担が大きくなるという問題があった。

そこで本発明は、簡易な処理により、足部の接地態様を評価することができる接地態様評価システ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に、本発明に係る接地態様評価システムは、気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物と、気圧センサにより検出した履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得部と、センサ情報取得部が取得した気圧情報に基づいて、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類部と、を備えている。

また、接地態様分類部は、気圧情報のうち、周期的に大きな値を示す部分を着地タイミングとして特定し、着地タイミングの直後における気圧の減少の程度を評価することで、足部の接地の態様を分類してもよい。

また、履物の内部において、底部を構成するソール部には、上方に向けて開口する収容部が形成され、収容部は、底部のうち、使用者の足部における足底弓蓋と前後方向に同等となる位置に配置され、センサ部は、収容部に収容されてもよい。

また、気圧センサは、センサ部が収容部に収容された状態において、履物を使用する使用者に対して後方に位置する部分に配置されてもよい。

また、センサ部は、履物の動きを検出する動きセンサを備え、センサ情報取得部は、動きセンサが検出した履物の動きを示す姿勢情報を取得し、接地態様分類部は、センサ情報取得部が取得した気圧情報および姿勢情報を用いて、足部の接地の態様を分類してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る履物には、前述のいずれかの接地態様評価システムに用いられ、気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵されている。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る情報処理サーバには、前述のいずれかの接地態様評価システムに用いられ、気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物から、気圧センサが検出した履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得部と、センサ情報取得部が取得した気圧情報に基づいて、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類部と、を備えている。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る接地態様評価方法は、コンピュータが、履物に内蔵されたセンサ部が有する気圧センサにより気圧を検出する気圧検出ステップと、気圧検出ステップにより検出した履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得ステップと、センサ情報取得ステップにより取得した気圧情報に基づいて、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類ステップと、を実行する。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る接地態様評価プログラムは、コンピュータに、履物に内蔵されたセンサ部が有する気圧センサにより気圧を検出する気圧検出機能と、気圧検出機能により検出した履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得機能と、センサ情報取得機能により取得した気圧情報に基づいて、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類機能と、を実現させる。

本発明の接地態様評価システムでは、履物に内蔵されたセンサ部における気圧センサが、履物内の気圧変化を検出する。そして、履物内の気圧変化を示す気圧情報を、センサ情報取得部が取得し、気圧情報に基づいて、接地態様分類部が、履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する。これにより、例えば３軸の加速度センサにより、履物の３方向の加速度の変化を処理するような構成と比較して、気圧情報を処理するだけの簡易な処理により、足部の接地態様を評価することができる。

本発明に係る接地態様分類システムの構成例を示すシステム図である。 履物および履物用モジュールの使用形態を示す図である。 接地態様評価システムにおける履物用モジュール、および情報処理端末の構成を示すブロック図である。 履物の外観および一部の内部構成を示す外観図である。 （ａ）は、ソール部の平面図である。（ｂ）は、ソール部の断面図である。（ｃ）は、ソール部の断面図であって出力部を配した例を示す断面図である。 （ａ）は、ソール部の斜視図である。（ｂ）は、ソール部の斜視図であって、履物用モジュールを配した状態を示す図である。 履物用モジュール１０１の外観を示す斜視図である。 接地態様評価システムにおける情報処理サーバの構成を示すブロック図である。 接地態様評価システム１の処理フローの全体を示す図である。 図９に示す処理フローにおける接地態様分類ステップにおける処理を説明するフロー図である。 接地態様がフォアフットの傾向が強いランナーが履物を使用した場合における気圧センサが取得した気圧情報を示す図である。 接地態様がヒールストライクの傾向が強いランナーが履物を使用した場合における気圧情報を示す図である。 変形例に係る接地態様評価システムにおいて、接地態様分類ステップにおける処理を説明するフロー図である。

以下、本発明の一実施態様に係る接地態様評価システム１について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、接地態様評価システム１の構成例を示すシステム図である。
接地態様評価システムは、例えばランニング愛好者であるユーザＰが、走行中の足部の接地の態様を把握するために用いられるシステムである。

足部の接地の態様とは、足部のうち、前側に位置するつま先部分から接地するのか、逆に後側に位置する踵部分から接地するのか、あるいは、つま先部分と踵部分との中間部分から接地するのか、というような接地（着地）時の足部の動きの状態を指す。
一般的には、ランニング初級者ほど、踵部分からの接地（以下、ヒールストライクと呼ぶ）になりやすく、ランニングの習熟度が向上するほど、接地部分が足部の前方に変化するといわれている。そしてランニング上級者は、つま先部分からの接地（以下、フォアフットと呼ぶ）を行うことが多い。

ヒールストライクは、踵部分から着地することで、進行方向に逆らうように力がかかるため、効率が良くないとされている。また、着地時の衝撃が脚部に伝わりやすく、膝を痛める要因になるとされている。
フォアフットは、つま先部分から着地することで、着地時にブレーキがかかりにくく、足首や踵を使って着地時の衝撃を緩和することができるため、効率の良い着地法とされている。しかしながら、脚部の筋力を要するため、ランニング初級者がこの着地方法を常に実現するのは難しい。

このような背景において、ランニング愛好者は、足部の接地態様を把握して改善することで、自身の走力を向上する際の判断材料にしたいという要望がある。本発明の接地態様評価システム１は、このような要望を叶えるべく、接地態様を定量的に評価することができるシステムである。

図１に示すように、接地態様評価システム１は、情報処理サーバ１００と、ランナーデータベース３０と、を備えている。情報処理サーバ１００およびランナーデータベース３０は、ユーザ端末５、２０と、ネットワークを介して接続されている。
ユーザ端末５、２０は、ユーザＰが使用する端末であり、例えば個人で所有するパソコン５や、タブレット、スマートフォン等の情報処理端末２０である。

ネットワーク４０は、情報処理サーバ１００と各種の機器との間を相互に接続させるためのネットワークであり、例えば、無線ネットワークや有線ネットワークである。
具体的には、ネットワーク４０は、ワイヤレスＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ：ＷＬＡＮ）や広域ネットワーク（ｗｉｄｅ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＡＮ）、ＩＳＤＮｓ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）、無線ＬＡＮｓ、ＬＴＥ（ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、第４世代（４Ｇ）、第５世代（５Ｇ）、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＷＣＤＭＡ（登録商標）、イーサネット（登録商標）などである。

また、ネットワーク４０は、これらの例に限られず、例えば、公衆交換電話網（Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＰＳＴＮ）やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、ブルートゥースローエナジー（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）、光回線、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）回線、ＬＰＷＡＮ（Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ−Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）回線、衛星通信網などであってもよく、どのようなネットワークであってもよい。

また、ネットワーク４０は、例えば、ＮＢ−ＩｏＴ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ ＩｏＴ）や、ｅＭＴＣ（ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）であってもよい。なお、ＮＢ−ＩｏＴやｅＭＴＣは、ＩｏＴ向けの無線通信方式であり、低コスト、低消費電力で長距離通信が可能なネットワークである。

また、ネットワーク４０は、これらの組み合わせであってもよい。また、ネットワーク４０は、これらの例を組み合わせた複数の異なるネットワークを含むものであってもよい。例えば、ネットワーク４０は、ＬＴＥによる無線ネットワークと、閉域網であるイントラネットなどの有線ネットワークとを含むものであってもよい。

ここで、図１および図３に示すように、接地態様評価システム１は、履物用モジュール１０１が内蔵された履物１０を備えている。
本実施形態では、履物１０は、ユーザＰが足に装着するものである。履物１０は、一例としてランニング用シューズであるが、これに限定するものではない。履物１０は、ランニング用シューズ以外に、例えば、スニーカー、革靴、パンプス、サンダルなどのランニング以外の用途に用いられるものであってもよい。

図２は、履物用モジュール１０１を備える履物１０の使用形態を示す図である。図２に示すように、履物用モジュール１０１を備えた履物１０は、情報処理端末２０と通信を行って、履物１０の状態を情報処理端末２０に送信する。
履物用モジュール１０１は、履物１０の内側におけるソール部分の中央部に配置される（図４参照）。そして、履物用モジュール１０１は、充電のためにソール部分から取り外し可能とされている。この場合には、履物用モジュール１０１は充電用端子を備えている。
図２に示すように、履物用モジュール１０１が取得した情報は、情報処理端末２０に伝達される。情報処理端末２０は、例えば、ＰＣ、タブレット端末、スマートフォン、携帯電話機などの機器により実現することができるコンピュータである。

情報処理端末２０は、これにより、ユーザＰに対して走行状態に関する情報を提供することができる。また、履物１０は、一例としてソール等に出力部１８としてのＬＥＤテープを備えて（図５参照）、ユーザＰにおける履物１０の動きＭに合わせて発光することとしてもよく、履物１０の動きＭに基づく発光制御を情報処理端末２０が行うこととしてもよい。

履物用モジュール１０１と情報処理端末２０とについて図３を用いて詳細に説明する。
図３は、履物１０に収容（搭載）される履物用モジュール１０１、および、情報処理端末２０それぞれの機能構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、履物用モジュール１０１は、電源部１１と、制御部１２と、通信部１３と、記憶部１６と、センサ部１７と、出力部１８を備える。

電源部１１は、履物用モジュール１０１の各部を駆動させるための電力を供給する機能を有する。
電源部１１は、例えば、マンガン電池、アルカリ電池、リチウムイオン電池などにより実現することができるが、電力を供給することができれば、これらに限定するものではない。

制御部１２は、履物用モジュール１０１の各部を制御する機能を有するプロセッサである。制御部１２は、記憶部１６に記憶されている各種のプログラムを実行することで、履物用モジュール１０１の各部を制御する。
制御部１２は、センサ部１７から伝達されたセンシングデータを、情報処理端末２０に送信するよう、通信部１３（送信部１５）に指示する。

通信部１３は、情報処理端末２０と通信を実行する機能を有する通信インターフェースである。通信部１３は、受信部１４と、送信部１５とを含む。
受信部１４は、情報処理端末２０からの信号を受信し、受信した信号を復号して、制御部１２に伝達する。

送信部１５は、制御部１２から伝達された情報を、情報処理端末２０に送信する。通信部１３は、情報処理端末２０と無線により通信を実行するものであり、例えば、Bluetooth Low Energy（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、３Ｇ（3rd Generation）、４Ｇ（4th Generation）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等に従って通信を実行するものであるが、通信規格はこれらに限定されるものではない。

記憶部１６は、履物用モジュール１０１が動作する上で必要とする各種プログラム、データ、パラメータを記憶する機能を有する記録媒体である。記憶部１６は、例えば、フラッシュメモリ等の小型の記録媒体により実現することができるが、これに限定されるものではない。

センサ部１７は、気圧センサ、並びに動きセンサとしての加速度センサおよび角速度センサを備えている。気圧センサは気圧を検出するセンサである。気圧センサは、履物１０の内部に設けられ、気圧センサが配置される収容部５０１内の気圧変化を検知する。
すなわち、履物１０が接地する際に地面から受ける衝撃により、履物１０が変形することで、履物１０の内部の気圧が変動する。気圧センサは、収容部５０１内の気圧変化を検知することにより、履物１０の内部の気圧の変動を、時系列に沿って検知することができる。

動きセンサは、履物１０の動きとして、履物１０の姿勢および移動速度の変化を計測するセンサである。動きセンサとしての加速度センサおよび角速度センサは、履物１０の姿勢および移動速度の変化を計測する。すなわち、加速度センサおよび角度速度センサは、履物１０をユーザＰが履いて移動した際に、履物１０の動きＭを検出する機能を有する。履物１０の動きを検出することで、ユーザＰの足の動きとして検出することができる。履物１０の動きは、履物１０の姿勢情報として扱われる。

加速度センサは、例えば、３軸（例えば、水平面において互いに直角な２つの軸と、その２つの軸に対して垂直な軸）の加速度を検出することができる。
また、角速度センサは、当該３軸各々の回転角を検出することができる。この場合には、加速度センサと角速度センサにより、６軸の変位を検知できるセンサとなっている。

なお、センサ部１７の加速度センサおよび角速度センサは、更に、当該３軸方向の地磁気を検出する地磁気センサを含んで、９軸センサとして機能してもよい。すなわち、センシングデータは、少なくとも３軸の加速度情報および当該３軸の角速度情報を含む。
センサ部１７は、得られたセンシングデータを制御部１２に伝達する。センサ部１７は、履物１０の状態や履物１０の外部環境を検知できるその他のセンサを有していてもよい。

このようなその他のセンサとして、例えば、センサ部１７は、温度センサ、荷重センサ、湿度センサなどを有していてもよい。さらに、圧力、匂い、気体（ガス）、音、光などを検出するセンサが含まれてもよい。例えば気体を検出するセンサを用いると、履物１０が安全靴である場合には、二酸化炭素や一酸化炭素等の有毒ガスの検出に供することができる。
また、センサ部１７に設けた各種のセンサにより、ユーザＰの体温、心拍数などを検知してもよい。

出力部１８は、センサ部１７での検知情報をユーザＰに通知するための出力を行う機能を有している。出力部１８は、例えばＬＥＤテープの発光による視覚的な通知や、振動モータの振動による触覚的な通知や、スピーカの音声による聴覚的な通知等により、ユーザＰに対して、走行状態の通知を行うことができる。

情報処理端末２０は、入力部２１と、通信部２２と、表示部２３と、記憶部２４と、制御部２５と、を備える。
入力部２１は、ユーザＰからの入力を受け付ける機能を有する。入力部２１は、例えば、ハードウェアキーやタッチパネルなどにより実現することができるが、これらに限定されるものではない。入力部２１は、ユーザＰから受け付けた入力内容を制御部２５に伝達する。

通信部２２は、履物用モジュール１０１と通信を実行する機能を有する通信インターフェースである。通信部２２は、受信部２２１と、送信部２２２と、を含む。受信部２２１は、履物１０から送信されたセンシングデータを受信する。また、送信部２２２は、制御部２５から伝達され、出力部１８を制御する出力部制御信号を履物１０に送信する。

表示部２３は、制御部２５からの指示に従って、画像や文字を表示する機能を有するモニターである。表示部２３は、例えば、ＬＣＤにより実現することができるが、これに限定するものではない。
表示部２３は、例えば、ユーザＰの歩行の状態を表示したり、歩行方法を教示する情報を表示したりすることができる。

記憶部２４は、情報処理端末２０が動作する上で必要とする各種プログラム、データ、パラメータを記憶する機能を有する記録媒体である。記憶部２４は、例えば、フラッシュメモリ、ＳＳＤ、ＨＤＤなどにより実現することができるが、これらに限定されるものではない。

制御部２５は、情報処理端末２０の各部を制御する機能を有するプロセッサである。制御部２５は、記憶部２４に記憶されている各種のプログラムを実行することで、情報処理端末２０の各部を制御する。

なお、情報処理端末２０は、受信したユーザＰの走行の際の履物１０内の気圧、および動きを示すセンシングデータあるいはセンシングデータを加工した情報を、例えば情報処理サーバ１００等の外部サーバに送信することができる。

次に、図４から図７を用いて、履物１０の構造について詳述する。図４は、履物１０の外観および一部の内部構成を示す外観図である。
図４（ａ）に示すように、履物１０は、履物１０の上側に位置し、履物１０を装着するユーザＰの足の甲を覆って固定するアッパー部３０１と、履物１０の底面側であって、衝撃を吸収する機能を有するソール部３０２と、から構成されている。

ソール部３０２の全部あるいは一部は、アッパー部３０１から着脱可能に構成され、ソール部３０２の内部に履物用モジュール１０１を挿入できるように構成されている。
なお、ソール部３０２上に設けられるインナーソールを取り外して、履物用モジュール１０１を挿入できるように構成してもよい。

履物用モジュール１０１は、図示していないが、電源供給を受けるための端子（例えば、ＵＳＢ端子）を有し、当該端子を外部の電源へと接続し、電力の供給を受けて、電源部１１１に蓄電することができる。
なお、当該端子は、有線給電の場合を一例として示しているが、これは有線給電である必要はなく、無線給電であってもよい。

無線給電端子としては、給電端子用のアンテナを履物用モジュール１０１内に備え、外部の送電端子用のアンテナからの電力を受信できる構成になっていればよい。無線給電とすることで、履物１０から、履物用モジュール１０１を取り外すことなく充電が可能となるので、履物１０を利用するユーザＰの利便性を向上させることができる。

次に、履物１０の内部構造について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、ソール部３０２の平面図である。図５（ｂ）は、ソール部３０２の断面図である。図５（ｃ）は、ソール部３０２の断面図であって出力部１８を配した例を示す断面図である。
図５（ａ）に示すように、履物１０において、ソール部３０２に、履物用モジュール１０１が収容される。底部を構成するソール部３０２には、上方に向けて開口する収容部５０１が形成されている（図６参照）。収容部５０１は、底部のうち、ユーザＰの足部における足底弓蓋（土踏まず）に対応する位置に設けられている。言い換えれば、収容部５０１は、ユーザＰの足部における足底弓蓋と、前後方向の位置が同等となっている。

図５（ａ）において、ソール部３０２ａは、左足用のソール部を示している。また、ソール部３０２ｂは、右足用のソール部を示している。図５（ａ）に示すように、ソール部３０２には、出力部１８を載置するための溝部４０１が形成されている。

溝部４０１は、ソール部３０２の内部であって、その外周縁部に沿うように、ソール部３０２の外周部分に設けられている。溝部４０１は、出力部１８を載置するために窪んでおり、図５（ｃ）に示すように、溝部４０１には、出力部１８としてＬＥＤテープが設けられる。
図５（ａ）に示すように、溝部４０１を設けていない箇所であって、ソール部３０２の内部のユーザＰの土踏まずと上下方向に対向する位置に、収容部５０１が形成されている。なお、履物用モジュール１０１を挿入できる十分なスペースがあれば、収容部５０１の場所は、任意に変更してもよい。例えば、履物用モジュール１０１を、履物１０のヒール部やタン部に設けてもよい。

ソール部３０２において、溝部４０１および履物用モジュール１０１が設けられていない位置には、衝撃吸収用のリブ４０２〜４０５が設けられている。
リブ４０２、４０３は、ソール部３０２のユーザＰのつま先側であって、溝部４０１よりも外周側に設けられている。これにより、履物１０に対する履物１０の先端部に加えられる衝撃を吸収し、溝部４０１に設けられる出力部１８が故障する可能性を低減するとともに、ユーザＰの足にかかる負担を軽減することができる。同様に、リブ４０４、４０５も履物１０の中央に位置し、履物１０にかかる衝撃を吸収し、溝部４０１に設けられる出力部１８が故障する可能性を低減するとともに、ユーザＰの足にかかる負担を軽減することができる。

図５（ｃ）では、出力部１８としてＬＥＤテープを溝部４０１に載置した状態を示している。図５（ｃ）に示すように、出力部１８は、発光面を履物１０の底面側に向けて載置される。すなわち、履物１０は、その底面が発光する。
ソール部３０２は、透明又は半透明の衝撃吸収性の高い樹脂などにより構成されるので、ＬＥＤテープの発光を透過し、その結果、その底面が発光する履物１０を提供することができる。

図６（ａ）は、ソール部３０２の斜視図である。図６（ｂ）は、ソール部３０２の斜視図であって、履物用モジュールを配した状態を示す図である。
図６は、ソール部３０２の構造をよりわかりやすくするために設けたソール部３０２の斜視図であって、左足用のソール部３０２ａを示す図である。ここには示していないが、右足用のソール部３０２ｂは、左足用のソール部３０２ａと左右対称となる構成を有する。また、図６では、リブ等は省略していることに留意されたい。

図６（ａ）は、ソール部３０２に履物用モジュール１０１と出力部１８とを載置していない状態を示した斜視図であり、図６（ｂ）は、ソール部３０２に出力部１８と履物用モジュール１０１とを載置した状態を示す斜視図である。
ＬＥＤテープである出力部１８は、溝部４０１に載置され、ソール部３０２の底面の外周部分に設けられることになる。また、履物用モジュール１０１は、ソール部３０２に設けられた収容部５０１に設けられる。

収容部５０１は、履物用モジュール１０１の外径にほぼ一致するように構成されることで、履物用モジュール１０１が収容部５０１に載置された際に、履物用モジュール１０１が、内部でがたつくのを防止している。これにより、履物用モジュール１０１による動きの検出を純粋に履物１０の動きを検出できるようにすることができる。履物用モジュール１０１は、履物１０の動きを検知する精度を向上させるためには、ソール部３０２に設けることが望ましい。

収容部５０１を形成する側壁には、履物用モジュール１０１の側面に設けられた窪みに併せて、前後方向の中央部が収容部５０１の内側に向けて突出する突出部５０２が形成されている。
図５（ａ）に示されるように、左足用ソール部３０２ａの収容部５０１においては、突出部５０２は、足の内側から外側に向かって突出する。即ち、図５（ａ）に示すように、左足用ソール部３０２ａの収容部５０１と、右足用ソール部３０２ｂの収容部５０１は、互いに、左右対称となる構造をとる。したがって、それぞれのソール部３０２において、ユーザＰは、履物用モジュール１０１をどの方向で、どの向きに挿入するのかを迷わずに挿入することができる。

図７は、履物用モジュール１０１の外観を示す斜視図である。
履物用モジュール１０１は、筐体内に、電源部１１１、制御部１１２、通信部１１３、記憶部１１６、センサ部１７が設けられてなる。履物用モジュール１０１の筐体は、耐衝撃性が高く、人が体重をかけても損壊しない強度の構造を有していることが望ましく、例えば、ポリアセタール等のエンジニアリングプラスチックから成ることとしてよい。

図７における履物用モジュール１０１において、収容部５０１に収容された状態で後方を向く後面には、開口部１０２が形成されている。
センサ部１７が有する気圧センサは、履物用モジュールにおける後側に配置されている。そして、センサ部１７は、開口部１０２と同様に後方に向けて開口し、開口部１０２を通過した空気の気圧を計測するように配置されている。

次に、情報処理サーバ１００の構成について、図８を用いて説明する。図８は、図１に示す情報処理サーバ１００の構成を示すブロック図である。
情報処理サーバ１００は、ユーザＰの足部の接地態様を評価するシステムにおけるセンシングデータの処理を行う装置である。

ここで、接地態様とは、ユーザＰの足部がどのように接地しているか、を示す情報である。
ランナーデータベース３０には、複数のランナーにおける接地態様として、複数のランナーが履物１０を使用した状態で検知した気圧情報および加速度、角速度情報が蓄積されている。ランナーデータベース３０に蓄積された情報を、情報処理サーバ１００における処理部１３０で使用することができる。

情報処理サーバ１００は、データ入力部１１０と、記憶部１２０と、処理部１３０と、データ出力部１４０と、を備えている。
データ入力部１１０は、図１に示すネットワーク４０を介して、ユーザ端末５、２０から、各種のセンシングデータを受信する通信インターフェースである。各種のデータとしては、センサ情報およびランナー情報が含まれる。

記憶部１２０は、情報処理サーバ１００が動作するうえで必要とする各種の制御プログラムや各種のデータを記憶する機能を有する。記憶部１５０は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなど各種の記憶媒体により実現される。各種のデータとは、センサ部１７から取得した気圧情報、姿勢情報、および時刻情報を含む。
情報処理サーバ１００は、記憶部１２０に記憶された制御プログラムを実行することで、実現すべき各機能を実現することとしてよい。ここでいう各機能とは、気圧検出機能、センサ情報取得機能、および接地態様分類機能を少なくとも含んでいる。

処理部１３０は、情報処理サーバ１００の各部を制御するコンピュータであり、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）やマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどであってもよい。
処理部１３０は、センサ情報取得部１３１と、接地態様分類部１３２と、を備えている。
センサ情報取得部１３１は、気圧センサにより検出した履物１０内の気圧変化を示す気圧情報を取得する。また、センサ情報取得部１３１は、加速度センサや角速度センサといった動きセンサが検出した履物１０の動きを示す姿勢情報を取得する。

接地態様分類部１３２は、センサ情報取得部１３１が取得した気圧情報に基づいて、履物１０を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する。
具体的には、接地態様分類部１３２は、気圧情報のうち、周期的に大きな値を示す部分を着地タイミングとして特定し、着地タイミングの直後における気圧の減少の程度を評価することで、足部の接地の態様を分類する。この処理の詳細については後述する。

次に、図９を用いて、接地態様評価システム１における処理の手順を説明する。図９は、接地態様評価システム１の処理フローを示す図である。
図９に示すように、接地態様評価システム１の処理では、まず、履物１０を使用したユーザＰが走行している状態において、履物１０に内蔵されたセンサ部１７が有する気圧センサにより気圧を検出する（気圧検出ステップ：Ｓ１０）。
次に、センサ情報取得部１３１が、気圧検出ステップにより検出した履物１０内の気圧変化を示す気圧情報を取得する（気圧情報取得ステップ：Ｓ２０）。

次に、接地態様分類部１３２は、センサ情報取得ステップにより取得した気圧情報に基づいて、履物１０を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する。（接地態様分類ステップ：Ｓ３０）
ここで、図１０から図１２を用いて、接地態様分類ステップにおける処理内容を詳述する。

図１０は、接地態様分類ステップにおける処理を説明するフロー図である。図１１は、接地態様がフォアフットの傾向が強いランナーが履物１０を使用した場合における気圧センサが取得した気圧情報を示す図である。図１２は、接地態様がヒールストライクの傾向が強いランナーが履物１０を使用した場合における気圧情報を示す図である。

ここで、着地態様がフォアフットかヒールストライクかは、着地毎に判断を行うことができる。そして、気圧情報全体のうち、フォアフットの傾向が高いか、ヒールストライクの傾向が高いか、により、ランナーの着地態様の傾向が把握される。

図１０に示すように、接地態様分類ステップでは、まず、取得した気圧情報に対する基準値を設定する（Ｓ３１）。図１１および図１２において、実線で示す波形が気圧情報をしめしており、破線で示すラインが基準値を示している。
次に、図１０に示すように、基準値に対して、所定量のオフセットを行い、上方閾値および下方閾値を設定する（Ｓ３２）。

図１１および図１２において、一点鎖線で示すラインが、上方閾値を示しており、二点鎖線で示すラインが、下方閾値を示している。ここで、上方閾値とは、着地を検出するための閾値であり、下方閾値とは、着地態様がフォアフットか、ヒールストライクか、を判断するための閾値である。

本実施形態では、上方閾値は、基準値から上方に向けて１hPaオフセットした値となっている。下方閾値は、基準値から下方に向けて１hPaオフセットした値となっている。なお、上方閾値および下方閾値それぞれにおける基準値からのオフセット量については、任意に設定することができる。

次に、図１０に示すように、気圧情報の極小値が、下方閾値よりも低いかどうかを判断する（Ｓ３３）。ここで、極小値とは、時間変化の中で、周囲よりも小さな値を示す部分を指し、さらに言えば、波形の傾きがマイナスからプラスに変化しながらゼロになる点を指す。

そして、気圧情報の極小値が、下方閾値よりも低い場合（Ｓ３３のＹｅｓ）には、この極小値の時刻情報ｔを取得する（Ｓ３４）。ここで、極小値の時刻情報ｔとは、気圧情報のうち、当該極小値を示す時刻を示す情報である。気圧情報の極小値が、下方閾値よりも高い場合（Ｓ３３のＮｏ）については後述する。

次に、差分時間Δｔを設定する（Ｓ３５）。差分時間とは、極小値の時刻情報ｔに対して任意に設定されるタイムラグの時間である。
次に、極小値の時刻に対して、差分時間遡った時間帯（ｔ−Δｔ）において、気圧情報が上方閾値を超えるかどうかを判断する（Ｓ３６）。

ここで、気圧情報が上方閾値を超えた場合（Ｓ３６のＹｅｓ）には、接地態様をヒールストライクと判断する（Ｓ３７）。この際、この上方閾値を超えた部分の極大値の時刻が、着地したタイミングと判断することができる。ここで、極大値とは、時間変化の中で、周囲よりも大きな値を示す部分を指し、さらに言えば、波形の傾きがプラスからマイナスに変化しながらゼロになる点を指す。
そして、気圧情報が上方閾値を超えない場合（Ｓ３６のＮｏ）には、Ｓ３３に戻り、時刻が後の気圧情報について順次確認する。

そして、接地態様をヒールストライクと判断した後には、評価を気圧情報の最終時刻まで行うため、気圧情報が終了時刻に至っているかどうかを判断する（Ｓ３８）。気圧情報が終了時刻に至った場合には、処理を終了する（Ｓ３８のＹｅｓ）。気圧情報が終了時刻に至っていない場合には、評価した気圧情報の後の時刻について、極大値が上方閾値よりも高いかどうかを判断する（Ｓ３８のＮｏ）。

次に、Ｓ３３において、気圧情報の極小値が、下方閾値よりも高い場合（Ｓ３３のＮｏ）について説明する。この場合も同様に、極小値の時刻情報ｔを取得する（Ｓ３９）。そして、差分時間Δｔを設定する（Ｓ４０）。このときの差分時間Δｔは、前述のＳ３５における差分時間Δｔと同じ時間であってもよいし、異なる時間であってもよい。

次に、極小値の時刻に対して、差分時間遡った時間帯（ｔ−Δｔ）において、気圧情報が上方閾値を超えるかどうかを判断する（Ｓ４１）。
ここで、気圧情報が上方閾値を超えた場合（Ｓ４１のＹｅｓ）には、接地態様をフォアフットと判断する（Ｓ４２）。この際、この上方閾値を超えた部分の極大値の時刻が、着地したタイミングと判断することができる。そして、気圧情報が上方閾値を超えない場合（Ｓ４１のＮｏ）には、Ｓ３３に戻り、時刻が後の気圧情報について順次確認する。

そして、接地態様をフォアフットと判断した後には、評価を気圧情報の最終時刻まで行うため、気圧情報が終了時刻に至っているかどうかを判断する（Ｓ４３）。気圧情報が終了時刻に至った場合には、処理を終了する。（Ｓ４３のＹｅｓ）気圧情報が終了時刻に至っていない場合には、評価した気圧情報の後の時刻について、極大値が上方閾値よりも高いかどうかを判断する（Ｓ４３のＮｏ）。これにより、接地態様分類部１３２による全ての処理が終了する。

このようにして、図１１に示す気圧情報では、このユーザＰは概ねフォアフットの接地態様であることが確認できる。一方、図１２に示す気圧情報では、このユーザＰは概ねヒールストライクの接地態様であることが確認できる。

このように、接地態様分類部１３２は、気圧情報において、上方閾値を超える高い圧力が発生した時刻、すなわち周期的に大きな値を示す部分を着地タイミングとして特定し、着地タイミングの直後における気圧の減少の程度を評価することで、足部の接地の態様を分類している。

すなわち、足部が着地をして地面に強く押し付けられることで、履物１０の内部の気圧が上昇する。そして、着地の後に地面から足部が離れる過程において、履物１０が復元変形することで、履物１０の内部が負圧になるものと考えられる。
そして、ヒールストライクで着地をする場合は、後足部のみで着地の衝撃を受け止め、ソールが強く圧縮されるため、負圧がフォアフットに比べると強く発生する。一方フォアフットの場合には、前足部で先行して着地した後に、足部のアーチや足首によって衝撃を吸収しながらソール全体を着地させるため、ソールの圧縮も起こりにくく、履物１０の内部での負圧の発生が、ヒールストライクに比べると小さくなるものと考えられる。

なお、前述の処理フローでは、取得した気圧情報をリアルタイムで分類する場合について説明した。このため、極小値が下方閾値を下回るかどうかを判断したのちに、差分時間Δｔ遡った時刻において、極大値が上方閾値を上回るかどうかを判断している。
一方、接地態様分類部１３２における分類処理は、取得した気圧情報に対してリアルタイムで行わなくてもよい。例えば、走行中の気圧情報を、走行後に全て取得したのちに、接地態様分類部１３２による分類処理をオフラインで行ってもよい。このような場合について、図１３を用いて説明する。図１３は変形例に係る接地態様分類ステップにおける処理を説明するフロー図である。なお、図１３の説明では、図１０と同一の部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１３に示すように、オフラインでの処理では、上方閾値および下方閾値を設定した（Ｓ３２）後に、気圧情報の極大値が、上方閾値よりも高いかどうかを判断する（Ｓ５３）。すなわち、ここで、着地のタイミングであるかどうかを判断している。
そして、気圧情報の極大値が、上方閾値よりも高い場合（Ｓ５３のＹｅｓ）には、その時刻を着地のタイミングであると判断する。一方、気圧情報の極大値が、上方閾値よりも高くない場合（Ｓ５３のＮｏ）には、評価した気圧情報の後の時刻について評価を行う。

そして、着地タイミングと判断した場合には、このときの時刻情報ｔを取得する。次に、差分時間Δｔを設定する（Ｓ５６）。そして、極大値の時刻に対して、差分時間遡った時間帯（ｔ＋Δｔ）において、気圧情報が下方閾値より低いかどうかを判断する（Ｓ５７）。そして、気圧情報が下方閾値よりも低い場合には、接地態様をヒールストライクと判断する（Ｓ５８）。

評価を気圧情報の最終時刻まで行うため、気圧情報が終了時刻に至っているかどうかを判断する（Ｓ６０）。気圧情報が終了時刻に至った場合には、処理を終了する。（Ｓ６０のＹｅｓ）気圧情報が終了時刻に至っていない場合には、評価した気圧情報の後の時刻について、極大値が上方閾値よりも高いかどうかを判断する（Ｓ６０のＮｏ）。

次に、極大値の時刻に対して、差分時間遡った時間帯（ｔ＋Δｔ）において、気圧情報が下方閾値よりも高い場合には、接地態様をフォアフットとして判断する（Ｓ６１）。
評価を気圧情報の最終時刻まで行うため、気圧情報が終了時刻に至っているかどうかを判断する（Ｓ６２）。気圧情報が終了時刻に至った場合には、処理を終了する。（Ｓ６２のＹｅｓ）気圧情報が終了時刻に至っていない場合には、評価した気圧情報の後の時刻について、極大値が上方閾値よりも高いかどうかを判断する（Ｓ６２のＮｏ）。これにより、接地態様分類部１３２による全ての処理が終了する。

ここで、接地態様分類部１３２は、センサ情報取得部１３１が取得した気圧情報および姿勢情報を用いて、足部の接地の態様を分類することもできる。この場合には、例えば、加速度センサおよび角速度センサから取得した足部の動きに基づいて、着地のタイミングを判断し、その後の履物１０の内部における負圧の大きさを、気圧センサにより検出するような構成であってもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る接地態様評価システム１によれば、履物１０に内蔵されたセンサ部１７における気圧センサが、履物１０内の気圧変化を検出する。そして、履物１０内の気圧変化を示す気圧情報を、センサ情報取得部１３１が取得し、気圧情報に基づいて、接地態様分類部１３２が、履物１０を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する。これにより、例えば３軸の加速度センサにより、履物１０の３方向の加速度の変化を処理するような構成と比較して、気圧情報を処理するだけの簡易な処理により、足部の接地態様を評価することができる。

また、大気圧センサを用いた場合には、加速度センサのみを用いる場合と比較して、サンプリング周波数を少なくしたとしても、着地のタイミングやその後の靴の変形に起因した気圧変化を評価することにより、接地態様を分類することができる。これにより、センサから取得するデータの容量を少なくして、解析装置に要求される負荷を抑えることができる。

また、接地態様分類部１３２が、気圧情報における着地タイミングを特定し、着地タイミングの直後における気圧の減少の程度を評価することで、足部の接地の態様を分類する。これにより、着地タイミングを明確に特定することができるとともに、足部の接地態様を正確に分類することができる。

また、履物１０の内部において、底部を構成するソール部３０２には、上方に向けて開口する収容部５０１が形成され、収容部５０１が、底部のうち、使用者の足部における足底弓蓋と前後方向に同等となる位置に配置され、センサ部１７が、収容部５０１に収容されている。このため、履物１０のソール部３０２のうち、足部と直接接触しない部分に形成された収容部５０１が、上方に向けて開口しているので、履物１０の内部と連通した状態となっている。このため、走行中の履物１０内の気圧の変化を、確実に収容部５０１内に収容されたセンサ部１７により評価することができる。

また、気圧センサは、センサ部１７が収容部５０１に収容された状態において、履物１０を使用する使用者に対して後方に位置する部分に配置されているので、踵から接地するヒールストライクによる履物１０内の気圧変化を精度よく検知することができる。

また、センサ部１７が、履物１０の動きを検出する動きセンサを備え、センサ情報取得部１３１が、動きセンサが検出した履物１０の動きを示す姿勢情報を取得し、接地態様分類部１３２が、センサ情報取得部１３１が取得した気圧情報および姿勢情報を用いて、足部の接地の態様を分類することもできる。この場合には、加速度および角速度の変化も用いて、精度の高い解析を行うことができる。

上記実施の形態に係る装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の手法により実現されてもよいことは言うまでもない。以下、各種変形例について説明する。

例えば、上記実施形態においては走行中の接地態様を評価する構成について示したが、このような態様に限られない。すなわち、必ずしもユーザＰは走行している必要はなく、接地態様評価システム１は、ユーザＰの歩行中の接地態様を評価するものであってもよい。
また、上記実施形態においては、気圧センサにより検知した気圧データにより、接地態様を分類する構成を示したが、このような機能とともに、気圧センサにより検知した気圧データにより、履物１０が位置する標高や、平均路面勾配を評価してもよい。この場合には、大気圧と同等になる遊脚期（足部が地面から離れて浮いている期間）の気圧データを用いることが好ましい。また、平均路面勾配を評価することで、ユーザＰの走行経路が、上り坂であるか下り坂であるかを判別することができる。

例えば、上記実施形態においては、履物用モジュール１０１は、情報処理端末２０と無線通信する機能を有していたが、これは必須のものではない。後から、履物用モジュール１０１を履物１０から取り出して、ユーザＰの歩行状態に関する気圧情報等の情報を取得することとしてもよい。また、情報処理端末２０により解析処理を行わずに、履物用モジュール１０１の内部で、取得したデータに対する解析処理を行ってもよい。

また、上記実施形態において、履物用モジュール１０１が備える各機能部は、別途別の筐体に収められて、履物１０の別の場所に設けられることとしてもよい。
また、上記実施形態では、収容部５０１が上方に向けて開口している構成を示したが、このような態様に限られない。収容部５０１の開口方向は任意に設定することができる。すなわち、収容部５０１は、内蔵された気圧センサが圧力変動を取得出来るだけの容積と、密閉度が確保出来るのであれば、密閉された空間である必要が無く、任意の形状を選択することができる。

また、上記実施形態においては、履物１０の一例としてスニーカーのような靴を示したが、これはその限りではない。履物１０としては、ユーザＰが足に装着し、履物用モジュール１０１やセンサ部１７を備えるスペースがあれば、どのような履物であってもよい。例えば、履物１０の一例としては、女性用のパンプスやハイヒールが挙げられる。これらの場合であれば、履物用モジュール１０１やセンサ部１７は、ヒール部材内部に設けることが考えられる。

また、上記実施形態においては、センサ部１７の一例として９軸センサを用いることとしたが、ユーザＰの情報を取得できるのであれば、その他のセンサを用いてもよい。例えば、圧力センサを備えることで、両足の圧力センサの計測値の合算値で、ユーザＰの体重を測定することができる。また、当該圧力センサによれば、ユーザＰの足に対する荷重の変化を特定することもできる。

また、上記実施形態においては、履物用モジュール１０１がセンシングデータを取得し、送信する手法として、履物用モジュール１０１のプロセッサが制御プログラム等を実行することにより、実現することとしているが、これは装置に集積回路（ＩＣ（Integrated Circuit）チップ、ＬＳＩ（Large Scale Integration））等に形成された論理回路（ハードウェア）や専用回路によって実現してもよい。また、これらの回路は、１または複数の集積回路により実現されてよく、上記実施の形態に示した複数の機能部の機能を１つの集積回路により実現されることとしてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＶＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩなどと呼称されることもある。

また、上記制御プログラムは、プロセッサが読み取り可能な記録媒体に記録されていてよく、記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記制御プログラムは、当該制御プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記プロセッサに供給されてもよい。本発明は、上記制御プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

なお、上記制御プログラムは、例えば、ActionScript、JavaScript（登録商標）などのスクリプト言語、Objective-C、Java（登録商標）などのオブジェクト指向プログラミング言語、HTML5などのマークアップ言語などを用いて実装できる。

また、上記実施形態に示した構成および各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。また、各処理手順についても、結果として得られるものが同じになるのであれば、実行手順を入れ替えてもよいし、並列に２つの処理を実行することとしてもよい。

１ 接地態様分類システム
２ 接地態様評価システム
１０ 履物
２０ 情報処理端末
３０ 歩容情報データベース
４０ ネットワーク
１００ 情報処理サーバ
１３１ センサ情報取得部
１３２ 接地態様分類部

Claims (9)

1. 気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物と、
   前記気圧センサにより検出した前記履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得部と、
   前記センサ情報取得部が取得した気圧情報に基づいて、前記履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類部と、を備えている接地態様評価システム。
2. 前記接地態様分類部は、前記気圧情報のうち、周期的に大きな値を示す部分を着地タイミングとして特定し、前記着地タイミングの直後における気圧の減少の程度を評価することで、前記足部の接地の態様を分類することを特徴とする請求項１に記載の接地態様評価システム。
3. 前記履物の内部において、底部を構成するソール部には、上方に向けて開口する収容部が形成され、
   前記収容部は、前記底部のうち、使用者の足部における足底弓蓋と前後方向に同等となる位置に配置され、
   前記センサ部は、前記収容部に収容されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の接地態様評価システム。
4. 前記気圧センサは、前記センサ部が前記収容部に収容された状態において、前記履物を使用する使用者に対して後方に位置する部分に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の接地態様評価システム。
5. 前記センサ部は、前記履物の動きを検出する動きセンサを備え、
   前記センサ情報取得部は、前記動きセンサが検出した前記履物の動きを示す姿勢情報を取得し、
   前記接地態様分類部は、センサ情報取得部が取得した気圧情報および前記姿勢情報を用いて、前記足部の接地の態様を分類することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の接地態様評価システム。
6. 前記請求項１から５のいずれか１項に記載の接地態様評価システムに用いられ、気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物。
7. 前記請求項１から５のいずれか１項に記載の接地態様評価システムに用いられ、
   気圧を検出する気圧センサを有するセンサ部が内蔵された履物から、前記気圧センサが検出した前記履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得部と、
   前記センサ情報取得部が取得した気圧情報に基づいて、前記履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類部と、を備えている情報処理サーバ。
8. コンピュータが、
   履物に内蔵されたセンサ部が有する気圧センサにより検出した前記履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得ステップと、
   前記センサ情報取得ステップにより取得した気圧情報に基づいて、前記履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類ステップと、を実行する接地態様評価方法。
9. コンピュータに、
   履物に内蔵されたセンサ部が有する気圧センサにより検出した前記履物内の気圧変化を示す気圧情報を取得するセンサ情報取得機能と、
   前記センサ情報取得機能により取得した気圧情報に基づいて、前記履物を使用する使用者の足部の接地の態様を分類する接地態様分類機能と、を実現させる接地態様評価プログラム。
   

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