履物
【課題】ユーザーの運足状態のサポートが向上された履物を提供する。
【解決手段】ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有する。
【解決手段】ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、靴底に結合された甲革及び靴底内に少なくとも一部が配置されたコントローラを備える履物用品が提案されている。このコントローラは、靴底内に少なくとも一部が配置されたセンサからの出力を表す第１の信号を受け取る手段と、靴底が圧縮されているか否か及び靴底の調節が必要であるか否かを判断する手段と、靴底を調節するための第２の信号を送る手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示される履物用品では、センサ出力に基づいて、靴底の圧縮率（硬さ）を調整することで、ユーザーの走行やジャンプなどの足先を運ぶ運足状態をサポートしている。しかしながら、このような、運足状態を受動的にサポートする構成では、ユーザー自身が地面を蹴る力を有効活用する程度のサポートとなるので、その効果としては十分とは言い難かった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ユーザーの運足状態のサポートが向上された履物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、ユーザーの運足状態を、サポート力によって能動的にサポートしている。これによれば、ユーザー自身が地面を蹴る力に加えて、サポート力がユーザーに印加される。したがって、靴底の硬さを調整することで、ユーザーの運足状態を受動的にサポートする構成と比べて、より効果的に、ユーザーの運足状態がサポートされる。
【０００８】
なお、上記した運足状態の具体例としては、歩行、走行、ジャンプ、スキップ、階段昇降、坂道の上り下りなどがある。
【０００９】
請求項２に記載のように、検出部（３０）は、つま先側の靴底（２０）の圧力を検出する第１圧力センサ（３１）を有し、発生部（５０）は、第１圧力センサ（３１）の出力信号に基づいて、サポート力を、ユーザーが地面を蹴ることで靴底（２０）を地面から飛び立たせる上昇タイミングにて発生する構成が好適である。これによれば、上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る力にサポート力が畳重される。この結果、足先の上昇・推進する力が増大され、ユーザーの運足状態が向上される。なお、請求項２に記載のつま先側とは、足先の前方（つま先と土踏まずの間）を示している。
【００１０】
請求項３に記載のように、検出部（３０）は、かかと側の靴底（２０）の圧力を検出する第２圧力センサ（３２）を有し、発生部（５０）は、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、サポート力を上昇タイミングにて発生する構成が好ましい。通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、足先の前方にて地面を蹴って足先を上昇させた後、足先をかかとから地面に着地させる。そして、歩行や走行などは、ある一定の周期にて、足先を運ぶことで実現され、足先の前方にて足先を上昇させるタイミング、及び、かかとが地面に着地するタイミングは、所定周期で繰り返し行われる。そのため、足先の前方、及び、かかとには、所定周期で圧力が印加されることとなる。これに対して、請求項３に記載の発明では、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、サポート力を上昇タイミングにて発生する。第１圧力センサ（３１）の場合、足先を上昇するタイミングにて圧力のピークが発生するので、そのピーク時に、サポート力を発生させればよい。第２圧力センサ（３２）の場合、足先が地面に接着したタイミングで、圧力のピークが発生する。その後、かかとから足先の前方にユーザーの体重が移行し、圧力がゼロになったタイミングにて、足先が地面から上昇するので、圧力がゼロになるタイミングに、サポート力を発生させればよい。
【００１１】
請求項４に記載のように、検出部（３０）は、靴底（２０）の加速度を検出する加速度センサ（３３）を有し、発生部（５０）は、加速度センサ（３３）の出力信号と、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号と、に基づいてサポート力の力量を決定する構成が好ましい。
【００１２】
加速度センサ（３３）によって、ユーザーの加速状態を検出することができるので、この加速情報から、ユーザーの足先がどれくらいの速さで動き、どれくらいの高さまで上昇したか、などの情報を取得することができる。例えば、ユーザーの足先が速く移動しているのであれば、走行していることが判別され、ユーザーの足先の高さが大きく上昇しているのであれば、階段を上っていることが判別される。いずれの運足状態も、歩行時よりも大きな力を必要とする。そのため、このような運足状態に応じて、適したサポート力の力量を決定することが好ましい。これに対して、請求項４に記載の発明では、加速度センサ（３３）と圧力センサそれぞれの出力信号に基づいて、サポート力の力量が決定される。換言すれば、ユーザーの運足状態に応じて、サポート力の力量が決定される。したがって、圧力センサの出力信号だけに基づいて、サポート力の力量が決定される構成と比べて、ユーザーの運足状態が向上される。
【００１３】
請求項５に記載のように、検出部（３０）及び発生部（５０）に駆動電力を供給する電池（７０）を有し、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、該圧電素子で生じる電気信号の一部が、電池（７０）に蓄えられる構成が好ましい。これによれば、検出部及び発生部の駆動電力が電池に充電された電力だけによって賄われる構成と比べて、電池（７０）の交換頻度を少なくすることができる。
【００１４】
請求項６に記載のように、発生部（５０）は、ユーザーが運足状態から停止状態に以降した際に、サポート力の発生を停止する構成が良い。これによれば、ユーザーが停止しているにも関わらず、サポート力がユーザーに印加される、という不具合が生じることが抑制される。
【００１５】
発生部（５０）の具体的な構成としては、請求項７に記載のように、発生部（５０）は、通電量に比例して膨張する膨張部（５１）、及び、検出部（３０）の出力信号に基づいて、膨張部（５１）に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を膨張部（５１）に流す制御部（５２，５３）と、を有し、膨張部（５１）の膨張によって、サポート力を発生する構成を採用することができる。
【００１６】
請求項８に記載のように、制御部（５２，５３）は、検出部（３０）の出力信号を解析する第１ステップと、該第１ステップの解析の結果、ユーザーが運足状態であるか否かを判定する第２ステップと、該第２ステップにて判例されたユーザーの運足状態に適したサポート力を算出する第３ステップと、該第３ステップにて算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、電流を膨張部（５１）に流す第４ステップと、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でいるか否かを判定する第５ステップと、を有し、制御部（５２，５３）は、第２ステップにて、ユーザーが運足状態でないと判定した場合、第１ステップを繰り返し、ユーザーが運足状態であると判定した場合、第３ステップを行い、第５ステップにて、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態であると判定した場合、第４ステップを繰り返し、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でないと判定した場合、第１ステップを行う構成が好ましい。これによれば、ユーザーの運足状態に応じて、適したサポート力をユーザーに印加することができる。
【００１７】
請求項９に記載のように、膨張部（５１）は、靴底（２０）におけるつま先と土踏まずとの間に位置する構成が良い。上記したように、通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、足先の前方にて地面を蹴って足先を上昇させるので、足先の上昇タイミングにて地面と接触しているのは、足先の前方である。したがって、請求項８に記載の発明によれば、足先の上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る部位にサポート力を印加させることができる。これにより、例えば、上昇タイミングにて、地面と接触していない足先の後方や土踏まずに膨張部が位置する構成と比べて、足先の運足状態を効果的にサポートすることができる。
【００１８】
請求項１０に記載のように、制御部（５２，５３）は、靴底（２０）の土踏まずに位置し、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、地面から離れている構成が良い。これによれば、ユーザーが地面と靴底（２０）を接触させる際に生じる応力が、制御部（５２，５３）に印加されることが抑制される。これにより、制御部（５２，５３）に故障が生じることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る履物の概略構成を示す横断面図である。
【図２】第１実施形態に係る履物の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】履物の主要部を示すブロック図である。
【図４】演算部の動作を説明するためのフロー図である。
【図５】検出部及び発生部の信号を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る履物の概略構成を示す横断面図である。図２は、第１実施形態に係る履物の概略構成を示す縦断面図である。図３は、履物の主要部を示すブロック図である。図４は、演算部の動作を説明するためのフロー図である。図５は、履物の検出部及び発生部の信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図１及び図２においては、下記に示す踏み込み部位、土踏まず部位、かかと部位それぞれの大体の境界を、破線によって示している。
【００２１】
図１〜図３に示すように、履物１００は、甲革１０、底部２０、検出部３０、発生部５０、及び、電池７０を有する。検出部３０、発生部５０、及び、電池７０は、底部２０に設けられており、検出部３０から発生部５０に制御信号が入力されると、発生部５０にてサポート力が発生し、そのサポート力がユーザーの足裏に印加される。これによって、ユーザーの運足状態がサポートされる。なお、運足状態とは、ユーザーが足先を周期的に運ぶ状態を示しており、その具体例としては、例えば、歩行、走行、ジャンプ、スキップ、階段昇降、坂道の上り下りなどがある。
【００２２】
甲革１０及び底部２０は、ユーザーの足先を包むものである。底部２０は、特許請求の範囲に記載の靴底に相当し、ユーザーの足裏と直接接触する中敷２１と、地面と直接接触する外底２２と、外底２２と中敷２１との間に設けられた、弾性材料からなる中底２３と、を有する。一般的に、底部２０は、踏み込み部位（足先の前方であり、つま先と土踏まずの間の部位）、土踏まず部位（足先の中間であり、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、外底２２の一部が地面から宙に浮く部位）、及び、かかと部位（足先の後方であり、運足時に、一番初めに外底２２が地面に着地する部位）の３つの部位に分割される。したがって、以下においては、底部２０の構成要素２１〜２３の部位を示すために、例えば、外底２２の踏み込み部位と示す。
【００２３】
図１及び図２に示すように、中底２３には、検出部３０と発生部５０とを収納するための３つの空間２４〜２６が形成されている。前方空間２４は、中底２３の踏み込み部位に形成され、中間空間２５は、中底２３の土踏まず部位に形成され、後方空間２６は、中底２３のかかと部位に形成されている。これら３つの空間２４〜２６それぞれに、検出部３０、発生部５０、及び、電池７０それぞれの構成要素が設けられている。
【００２４】
検出部３０は、２つの圧力センサ３１，３２と、加速度センサ３３と、を有する。第１圧力センサ３１は前方空間２４に設けられ、第２圧力センサ３２は後方空間２６に設けられ、加速度センサ３３は中間空間２５に設けられている。圧力センサ３１，３２は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、第１圧力センサ３１は、外底２２の踏み込み部位の圧力を検出する機能を果たし、第２圧力センサ３２は、外底２２のかかと部位の圧力を検出する機能を果たす。圧力センサ３１，３２で生じた電気信号の一部が、電池７０にて蓄えられる。
【００２５】
加速度センサ３３は、図示しないが、可動電極と固定電極とから構成されるコンデンサを有する。足先の加速による慣性力の印加によって可動電極が変位すると、その変位量が、静電容量の変動によって検出される。加速度センサ３３の検出方向は、ユーザーの足裏に垂直な方向（以下、単に垂直方向と示す）であり、ユーザーの足先の上昇・下降速度と高さ位置の変化とを検出する機能を果たす。加速度は、速さの１回微分、高さ位置の２回微分である。しかたがって、検出された加速度を１回積分することで速さを検出することができ、加速度を２回積分することで高さ位置が検出される。この速さと高さ位置との検出は、後述する演算部５２にて行われる。
【００２６】
発生部５０は、通電量に比例して膨張する膨張部５１、検出部３０の出力信号に基づいて、膨張部５１に流す電流量の時間変化を演算する演算部５２、該演算部５２の制御信号によって、膨張部５１へ供給する電流量が制御される駆動回路５３と、を有する。膨張部５１は前方空間２４に設けられ、演算部５２及び駆動回路５３は中間空間２５に設けられている。
【００２７】
膨張部５１は、電流が流れると垂直方向に膨張するものであり、一般的に、人口筋肉と呼ばれるものである。通電が終了すると膨張が停止して、収縮し始める。膨張部５１の膨張によって、アシスト力が発生する。
【００２８】
演算部５２は、検出部３０の出力信号に基づいて、膨張部５１に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を膨張部５１に流す指示を含む制御信号を、駆動回路５３に出力するものである。演算部５２は、図４に示すステップＳ１０〜Ｓ５０を行うことで、上記した機能を果たす。演算部５２は、先ずステップＳ１０にて、検出部３０の出力信号に基づいて、ユーザーの足先の上昇・下降速度、高さ位置、踏み込み部位の圧力、及び、かかと部位の圧力の強さを解析する。そして、ステップＳ２０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、及び、かかと部位の圧力それぞれが周期的な変化をするか否かを判定する。演算部５２は、周期的な変化をしていないと判定した場合、ユーザーは運足状態ではないと判断して、ステップＳ１０に戻る。これとは反対に、周期的な変化をしていると判定した場合、ユーザーは運足状態であると判定し、サポート力を発生させるべく、ステップＳ３０に移行する。そして、ユーザーの足先の速さ、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、判定した周期に基づいて、ユーザーの運足状態を計算し、その運足状態に適したサポート力の力量、及び、発生タイミングを算出する。次いで、演算部５２は、ステップＳ４０にて、算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、駆動回路５３に制御信号を出力する。駆動回路５３では、その制御信号に基づいて、膨張部５１に電流を流して、サポート力を発生させる。最後に、演算部５２は、ステップＳ５０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力の周期的な動作が、ステップＳ２０で判定した動作から変化しているか否かを判定する。変化していないと判定した場合、再度ステップＳ４０に移行することを繰り返して、周期にサポート力をユーザーに印加する。これとは反対に、周期的な動作が変化していると判定した場合、演算部５２は、ステップＳ１０に移行して、上記したステップＳ１０〜Ｓ５０を繰り返し行う。
【００２９】
駆動回路５３は、演算部５２の制御信号に基づいて、膨張部５１に駆動電流を流すことで、膨張部５１を膨張させるものである。演算部５２と駆動回路５３とが、特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
【００３０】
電池７０は、検出部３０及び発生部５０に駆動電力を供給するものである。電池７０は、後方空間２６に設けられており、後方空間２６から取り外し可能となっている。電池７０には、予め所定の電力が蓄えられており、圧力センサ３１，３２にて生じた電力を蓄える機能を有する。
【００３１】
次に、サポート力の出力を図５に基づいて説明する。図５では、履物１００を履いたユーザーが、走行状態から歩行状態に移行した場合の各値の時間変化を示している。縦軸は任意単位、横軸は時間である。
【００３２】
運足状態にあるユーザーは、始め、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させた後、かかと部位から地面に着地させる。そして、かかと部位から踏み込み部位に体重を移動させた後、再度、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させる、という一連の動作を所定周期で繰り返す。そのため、図５に示すように、加速度、高さ位置、かかと部位の圧力（第２圧力センサ３２にて検出された圧力）、及び、踏み込み部位の圧力（第１圧力センサ３１にて検出された圧力）は、それぞれ所定周期で同一の動作を繰り返す。加速度はＷ形に変化し、高さ位置は１つのピークを持つ凸形に変化する。そして、かかと部位の圧力は、地面へのかかとの着地のために瞬時にピークとなった後、体重移動によって緩やかにゼロとなる。これとは反対に、踏み込み部位の圧力は、体重移動によって緩やかにピークとなった後、足先の上昇のために瞬時にゼロとなる。したがって、図５に一点差線で示すように、高さ位置がピークからゼロになった（かかと部位が地面に着地した）後、瞬時にかかと部位の圧力がピークとなり、踏み込み部位の圧力がピークから瞬時にゼロになった（踏み込み部位が地面から離れた）後、あまり間を置かずに高さ位置がピークとなっている。
【００３３】
演算部５２は、図５に示す演算期間にて、上記したステップＳ１０〜Ｓ３０を行う。そうすることで、ユーザーの運足状態（この場合、走行状態）に適したサポート力を演算する。上記したように、ユーザーは、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させる。そのため、ユーザーの走行状態をサポートするには、ユーザーが地面を蹴って足先を上昇させる上昇タイミングにサポート力を発生させるのが望ましいこととなる。上昇タイミングは、踏み込み部位の圧力がピークとなるタイミング、若しくは、体重移動によって、かかと部位の圧力がゼロになったタイミングである。したがって、演算部５２は、これら２つの圧力に基づいて、上昇タイミングを算出する。また、ユーザーが、平らな地面を運足している場合と、傾斜のある地面を運足している場合とでは、ユーザーの足先の高さ位置、及び、ユーザーが足先を上げ下げするのに生じる困難さが異なる。そのため、演算部５２は、上記した２つの圧力と高さ位置とによって、発生させるサポート力の力量（膨張部５１に流す電流量）を決定する。
【００３４】
演算部５２は、図５に示す出力期間にて、上記したステップＳ４０，Ｓ５０を行う。そうすることで、ユーザーにサポート力を発生する。上記したように、駆動回路５３は、演算部５２の制御信号に基づいて、膨張部５１に駆動電流を流す。こうすることで、膨張部５１を膨張させて、サポート力を発生させる。したがって、上記した上昇タイミングにて、膨張部５１が最も膨張して、最も強いサポート力が発生するために、演算部５２は、上昇タイミングの所定時間前に、制御信号を駆動回路５３に出力する。図５に示すように、踏み込み部位の圧力が最も高くなるタイミング（上昇タイミング）にて、駆動電流及びサポート力が最も高くなっており、踏み込み部位の圧力がピークになるタイミングと、サポート力がピークになるタイミングとが一致している。これにより、本来であれば、破線で示す踏み込み部位の圧力が検出されるのに、実線で示す踏み込み部位の圧力が検出される。
【００３５】
演算部５２は、図５に示す認識期間にて、上記したステップＳ５０を行う。そうすることで、ユーザーの運足状態の変化を判定する。ユーザーの走行状態が続いているのであれば、図５に一点差線で示す加速度、高さ位置、かかと部位の圧力、及び、踏み込み部位の圧力が検出されることが期待される。しかしながら、これらが検出されなかったので、演算部５２は、ステップＳ５０からステップＳ１０に移行して、制御信号の出力を停止する。これにより、サポート力の発生が停止する。
【００３６】
演算部５２は、図５に示す停止期間（演算期間）にて、上記したステップＳ１０〜Ｓ３０を再び行う。そうすることで、ユーザーの新たな運足状態（歩行状態）に適したサポート力を演算する。このように、ユーザーの運足状態が、走行状態から歩行状態に変化したとしても、その変化に応じて、適したサポート力が演算部５２にて演算される。なお、図５とは異なり、ユーザーの運足状態が、サポート力を必要とする状態（例えば階段昇降）から、停止した状態に移行し、各センサ３１〜３３から信号が出力されなくなった場合、演算部５２はスタンバイ状態に移行し、ステップＳ１０〜Ｓ５０の動作を停止する。
【００３７】
次に、本実施形態に係る履物１００の作用効果を説明する。上記したように、ユーザーの運足状態を、サポート力によって能動的にサポートしている。これによれば、ユーザー自身が地面を蹴る力に加えて、サポート力がユーザーに印加される。したがって、靴底（底部）の硬さを調整することで、ユーザーの運足状態を受動的にサポートする構成と比べて、より効果的に、ユーザーの運足状態がサポートされる。
【００３８】
演算部５２は、踏み込み部位の圧力（第１圧力センサ３１にて検出された圧力）、及び、かかと部位の圧力（第２圧力センサ３２にて検出された圧力）に基づいて、上昇タイミングを算出して、ユーザーが地面を蹴って足先を上昇させる上昇タイミングにサポート力を発生している。これによれば、上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る力にサポート力が畳重される。この結果、足先の上昇・推進する力が増大され、ユーザーの運足状態が向上される。
【００３９】
演算部５２は、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、高さ位置によって、発生させるサポート力の力量を決定している。これによれば、走行、階段昇降、スキップなどの様々な運足状態に適したサポート力の力量が決定される。したがって、圧力センサ３１，３２の出力信号だけに基づいて、サポート力の力量が決定される構成と比べて、ユーザーの運足状態が向上される。
【００４０】
圧力センサ３１，３２は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、圧力センサ３１，３２で生じた電気信号の一部が、電池７０にて蓄えられる。これによれば、検出部及び発生部の駆動電力が電池に充電された電力だけによって賄われる構成と比べて、電池７０の交換頻度を少なくすることができる。
【００４１】
演算部５２は、ステップＳ５０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力の周期的な動作が、ステップＳ１０，Ｓ２０で判定した動作から変化しているか否かを判定する。そして、周期的な動作が変化していると判定した場合、演算部５２は、ステップＳ１０に移行して、ステップＳ１０〜Ｓ５０を繰り返し行う。これによれば、ユーザーの運足状態が、例えば、走行状態から歩行状態に変化したとしても、その変化に応じて、適したサポート力が演算部５２にて算出され、適したサポート力がユーザーに印加される。
【００４２】
ユーザーの運足状態が、停止状態に移行した場合、演算部５２はスタンバイ状態に移行し、サポート力の発生が停止する。これによれば、ユーザーが停止しているにも関わらず、サポート力がユーザーに印加される、という不具合が生じることが抑制される。
【００４３】
膨張部５１は、中底２３の踏み込み部位（足先の前方であり、つま先と土踏まずの間の部位）に位置する前方空間２４に設けられている。上記したように、通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させるので、上昇タイミングにて地面と接触しているのは、踏み込み部位である。したがって、上記構成によれば、上昇タイミングにて、踏み込み部位にサポート力が印加される。これにより、例えば、上昇タイミングにて、地面と接触していないかかと部位や土踏まず部位に膨張部が位置する構成と比べて、足先の運足状態を効果的にサポートすることができる。
【００４４】
演算部５２及び駆動回路５３は、中底２３の土踏まず部位（ユーザーが平らな地面に立っている状態で、外底２２の一部が地面から宙に浮く部位）に位置する中間空間２５に設けられている。これによれば、ユーザーが地面と外底２２を接触させる際に生じる応力が、演算部５２及び駆動回路５３に印加されることが抑制される。これにより、演算部５２及び駆動回路５３に故障が生じることが抑制される。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００４６】
本実施形態では、検出部３０は、２つの圧力センサ３１，３２と、加速度センサ３３と、を有する例を示した。しかしながら、検出部３０は、上記センサの他に、垂直方向周りの角速度を検出する角速度センサを有しても良い。これによれば、ユーザーが回転状態にあるか否かを検出することができる。通常、人は、回転状態で足先を進める、という動作をしない。したがって、上記した回転状態を検出することで、足先を運んでいる状態（運足状態）であるか否かを判別することができる。
【００４７】
本実施形態では、加速度センサ３３の検出方向は、垂直方向である例を示した。しかしながら、加速度の検出方向として、垂直方向の他に、ユーザーの前後方向、及び、左右方向を有しても良い。これによれば、ユーザーが左右に飛び跳ねているのか、その場で足踏みをしているだけなのかを判定することができる。すなわち、足先を運んでいる状態（運足状態）であるか否かを判別することができる。
【００４８】
本実施形態では、膨張部５１は、垂直方向に膨張する例を示した。しかしながら、膨張部５１は、垂直方向ではなく、垂直方向からやや斜め後方に、膨張するようにしても良い。通常、人は、地面を斜め後方に蹴ることで、上昇しつつ、前方への推進力を得ている。そのため、上記のように、膨張部５１をやや斜め後方に膨張させることで、足先の上昇だけでなく、推進をもサポートするサポート力をユーザーに印加することができる。
【００４９】
本実施形態では、演算部５２は、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、高さ位置によって、発生させるサポート力の力量（膨張部５１に流す電流量）を決定する例を示した。しかしながら、演算部５２は、上記した２つの圧力及び高さ位置だけではなく、足先の速さに基づいて、発生させるサポート力の力量を決定しても良い。これによれば、圧力と高さ位置だけではなく、ユーザーの足先を運ぶ速さにも応じて、サポート力の力量を決定することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・甲革
２０・・・底部
３０・・・検出部
５０・・・発生部
５１・・・膨張部
５２・・・演算部
５３・・・駆動回路
７０・・・電池
１００・・・履物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、靴底に結合された甲革及び靴底内に少なくとも一部が配置されたコントローラを備える履物用品が提案されている。このコントローラは、靴底内に少なくとも一部が配置されたセンサからの出力を表す第１の信号を受け取る手段と、靴底が圧縮されているか否か及び靴底の調節が必要であるか否かを判断する手段と、靴底を調節するための第２の信号を送る手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示される履物用品では、センサ出力に基づいて、靴底の圧縮率（硬さ）を調整することで、ユーザーの走行やジャンプなどの足先を運ぶ運足状態をサポートしている。しかしながら、このような、運足状態を受動的にサポートする構成では、ユーザー自身が地面を蹴る力を有効活用する程度のサポートとなるので、その効果としては十分とは言い難かった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ユーザーの運足状態のサポートが向上された履物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、ユーザーの運足状態を、サポート力によって能動的にサポートしている。これによれば、ユーザー自身が地面を蹴る力に加えて、サポート力がユーザーに印加される。したがって、靴底の硬さを調整することで、ユーザーの運足状態を受動的にサポートする構成と比べて、より効果的に、ユーザーの運足状態がサポートされる。
【０００８】
なお、上記した運足状態の具体例としては、歩行、走行、ジャンプ、スキップ、階段昇降、坂道の上り下りなどがある。
【０００９】
請求項２に記載のように、検出部（３０）は、つま先側の靴底（２０）の圧力を検出する第１圧力センサ（３１）を有し、発生部（５０）は、第１圧力センサ（３１）の出力信号に基づいて、サポート力を、ユーザーが地面を蹴ることで靴底（２０）を地面から飛び立たせる上昇タイミングにて発生する構成が好適である。これによれば、上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る力にサポート力が畳重される。この結果、足先の上昇・推進する力が増大され、ユーザーの運足状態が向上される。なお、請求項２に記載のつま先側とは、足先の前方（つま先と土踏まずの間）を示している。
【００１０】
請求項３に記載のように、検出部（３０）は、かかと側の靴底（２０）の圧力を検出する第２圧力センサ（３２）を有し、発生部（５０）は、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、サポート力を上昇タイミングにて発生する構成が好ましい。通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、足先の前方にて地面を蹴って足先を上昇させた後、足先をかかとから地面に着地させる。そして、歩行や走行などは、ある一定の周期にて、足先を運ぶことで実現され、足先の前方にて足先を上昇させるタイミング、及び、かかとが地面に着地するタイミングは、所定周期で繰り返し行われる。そのため、足先の前方、及び、かかとには、所定周期で圧力が印加されることとなる。これに対して、請求項３に記載の発明では、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、サポート力を上昇タイミングにて発生する。第１圧力センサ（３１）の場合、足先を上昇するタイミングにて圧力のピークが発生するので、そのピーク時に、サポート力を発生させればよい。第２圧力センサ（３２）の場合、足先が地面に接着したタイミングで、圧力のピークが発生する。その後、かかとから足先の前方にユーザーの体重が移行し、圧力がゼロになったタイミングにて、足先が地面から上昇するので、圧力がゼロになるタイミングに、サポート力を発生させればよい。
【００１１】
請求項４に記載のように、検出部（３０）は、靴底（２０）の加速度を検出する加速度センサ（３３）を有し、発生部（５０）は、加速度センサ（３３）の出力信号と、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号と、に基づいてサポート力の力量を決定する構成が好ましい。
【００１２】
加速度センサ（３３）によって、ユーザーの加速状態を検出することができるので、この加速情報から、ユーザーの足先がどれくらいの速さで動き、どれくらいの高さまで上昇したか、などの情報を取得することができる。例えば、ユーザーの足先が速く移動しているのであれば、走行していることが判別され、ユーザーの足先の高さが大きく上昇しているのであれば、階段を上っていることが判別される。いずれの運足状態も、歩行時よりも大きな力を必要とする。そのため、このような運足状態に応じて、適したサポート力の力量を決定することが好ましい。これに対して、請求項４に記載の発明では、加速度センサ（３３）と圧力センサそれぞれの出力信号に基づいて、サポート力の力量が決定される。換言すれば、ユーザーの運足状態に応じて、サポート力の力量が決定される。したがって、圧力センサの出力信号だけに基づいて、サポート力の力量が決定される構成と比べて、ユーザーの運足状態が向上される。
【００１３】
請求項５に記載のように、検出部（３０）及び発生部（５０）に駆動電力を供給する電池（７０）を有し、第１圧力センサ（３１）及び第２圧力センサ（３２）は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、該圧電素子で生じる電気信号の一部が、電池（７０）に蓄えられる構成が好ましい。これによれば、検出部及び発生部の駆動電力が電池に充電された電力だけによって賄われる構成と比べて、電池（７０）の交換頻度を少なくすることができる。
【００１４】
請求項６に記載のように、発生部（５０）は、ユーザーが運足状態から停止状態に以降した際に、サポート力の発生を停止する構成が良い。これによれば、ユーザーが停止しているにも関わらず、サポート力がユーザーに印加される、という不具合が生じることが抑制される。
【００１５】
発生部（５０）の具体的な構成としては、請求項７に記載のように、発生部（５０）は、通電量に比例して膨張する膨張部（５１）、及び、検出部（３０）の出力信号に基づいて、膨張部（５１）に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を膨張部（５１）に流す制御部（５２，５３）と、を有し、膨張部（５１）の膨張によって、サポート力を発生する構成を採用することができる。
【００１６】
請求項８に記載のように、制御部（５２，５３）は、検出部（３０）の出力信号を解析する第１ステップと、該第１ステップの解析の結果、ユーザーが運足状態であるか否かを判定する第２ステップと、該第２ステップにて判例されたユーザーの運足状態に適したサポート力を算出する第３ステップと、該第３ステップにて算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、電流を膨張部（５１）に流す第４ステップと、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でいるか否かを判定する第５ステップと、を有し、制御部（５２，５３）は、第２ステップにて、ユーザーが運足状態でないと判定した場合、第１ステップを繰り返し、ユーザーが運足状態であると判定した場合、第３ステップを行い、第５ステップにて、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態であると判定した場合、第４ステップを繰り返し、ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でないと判定した場合、第１ステップを行う構成が好ましい。これによれば、ユーザーの運足状態に応じて、適したサポート力をユーザーに印加することができる。
【００１７】
請求項９に記載のように、膨張部（５１）は、靴底（２０）におけるつま先と土踏まずとの間に位置する構成が良い。上記したように、通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、足先の前方にて地面を蹴って足先を上昇させるので、足先の上昇タイミングにて地面と接触しているのは、足先の前方である。したがって、請求項８に記載の発明によれば、足先の上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る部位にサポート力を印加させることができる。これにより、例えば、上昇タイミングにて、地面と接触していない足先の後方や土踏まずに膨張部が位置する構成と比べて、足先の運足状態を効果的にサポートすることができる。
【００１８】
請求項１０に記載のように、制御部（５２，５３）は、靴底（２０）の土踏まずに位置し、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、地面から離れている構成が良い。これによれば、ユーザーが地面と靴底（２０）を接触させる際に生じる応力が、制御部（５２，５３）に印加されることが抑制される。これにより、制御部（５２，５３）に故障が生じることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る履物の概略構成を示す横断面図である。
【図２】第１実施形態に係る履物の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】履物の主要部を示すブロック図である。
【図４】演算部の動作を説明するためのフロー図である。
【図５】検出部及び発生部の信号を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る履物の概略構成を示す横断面図である。図２は、第１実施形態に係る履物の概略構成を示す縦断面図である。図３は、履物の主要部を示すブロック図である。図４は、演算部の動作を説明するためのフロー図である。図５は、履物の検出部及び発生部の信号を説明するためのタイミングチャートである。なお、図１及び図２においては、下記に示す踏み込み部位、土踏まず部位、かかと部位それぞれの大体の境界を、破線によって示している。
【００２１】
図１〜図３に示すように、履物１００は、甲革１０、底部２０、検出部３０、発生部５０、及び、電池７０を有する。検出部３０、発生部５０、及び、電池７０は、底部２０に設けられており、検出部３０から発生部５０に制御信号が入力されると、発生部５０にてサポート力が発生し、そのサポート力がユーザーの足裏に印加される。これによって、ユーザーの運足状態がサポートされる。なお、運足状態とは、ユーザーが足先を周期的に運ぶ状態を示しており、その具体例としては、例えば、歩行、走行、ジャンプ、スキップ、階段昇降、坂道の上り下りなどがある。
【００２２】
甲革１０及び底部２０は、ユーザーの足先を包むものである。底部２０は、特許請求の範囲に記載の靴底に相当し、ユーザーの足裏と直接接触する中敷２１と、地面と直接接触する外底２２と、外底２２と中敷２１との間に設けられた、弾性材料からなる中底２３と、を有する。一般的に、底部２０は、踏み込み部位（足先の前方であり、つま先と土踏まずの間の部位）、土踏まず部位（足先の中間であり、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、外底２２の一部が地面から宙に浮く部位）、及び、かかと部位（足先の後方であり、運足時に、一番初めに外底２２が地面に着地する部位）の３つの部位に分割される。したがって、以下においては、底部２０の構成要素２１〜２３の部位を示すために、例えば、外底２２の踏み込み部位と示す。
【００２３】
図１及び図２に示すように、中底２３には、検出部３０と発生部５０とを収納するための３つの空間２４〜２６が形成されている。前方空間２４は、中底２３の踏み込み部位に形成され、中間空間２５は、中底２３の土踏まず部位に形成され、後方空間２６は、中底２３のかかと部位に形成されている。これら３つの空間２４〜２６それぞれに、検出部３０、発生部５０、及び、電池７０それぞれの構成要素が設けられている。
【００２４】
検出部３０は、２つの圧力センサ３１，３２と、加速度センサ３３と、を有する。第１圧力センサ３１は前方空間２４に設けられ、第２圧力センサ３２は後方空間２６に設けられ、加速度センサ３３は中間空間２５に設けられている。圧力センサ３１，３２は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、第１圧力センサ３１は、外底２２の踏み込み部位の圧力を検出する機能を果たし、第２圧力センサ３２は、外底２２のかかと部位の圧力を検出する機能を果たす。圧力センサ３１，３２で生じた電気信号の一部が、電池７０にて蓄えられる。
【００２５】
加速度センサ３３は、図示しないが、可動電極と固定電極とから構成されるコンデンサを有する。足先の加速による慣性力の印加によって可動電極が変位すると、その変位量が、静電容量の変動によって検出される。加速度センサ３３の検出方向は、ユーザーの足裏に垂直な方向（以下、単に垂直方向と示す）であり、ユーザーの足先の上昇・下降速度と高さ位置の変化とを検出する機能を果たす。加速度は、速さの１回微分、高さ位置の２回微分である。しかたがって、検出された加速度を１回積分することで速さを検出することができ、加速度を２回積分することで高さ位置が検出される。この速さと高さ位置との検出は、後述する演算部５２にて行われる。
【００２６】
発生部５０は、通電量に比例して膨張する膨張部５１、検出部３０の出力信号に基づいて、膨張部５１に流す電流量の時間変化を演算する演算部５２、該演算部５２の制御信号によって、膨張部５１へ供給する電流量が制御される駆動回路５３と、を有する。膨張部５１は前方空間２４に設けられ、演算部５２及び駆動回路５３は中間空間２５に設けられている。
【００２７】
膨張部５１は、電流が流れると垂直方向に膨張するものであり、一般的に、人口筋肉と呼ばれるものである。通電が終了すると膨張が停止して、収縮し始める。膨張部５１の膨張によって、アシスト力が発生する。
【００２８】
演算部５２は、検出部３０の出力信号に基づいて、膨張部５１に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を膨張部５１に流す指示を含む制御信号を、駆動回路５３に出力するものである。演算部５２は、図４に示すステップＳ１０〜Ｓ５０を行うことで、上記した機能を果たす。演算部５２は、先ずステップＳ１０にて、検出部３０の出力信号に基づいて、ユーザーの足先の上昇・下降速度、高さ位置、踏み込み部位の圧力、及び、かかと部位の圧力の強さを解析する。そして、ステップＳ２０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、及び、かかと部位の圧力それぞれが周期的な変化をするか否かを判定する。演算部５２は、周期的な変化をしていないと判定した場合、ユーザーは運足状態ではないと判断して、ステップＳ１０に戻る。これとは反対に、周期的な変化をしていると判定した場合、ユーザーは運足状態であると判定し、サポート力を発生させるべく、ステップＳ３０に移行する。そして、ユーザーの足先の速さ、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、判定した周期に基づいて、ユーザーの運足状態を計算し、その運足状態に適したサポート力の力量、及び、発生タイミングを算出する。次いで、演算部５２は、ステップＳ４０にて、算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、駆動回路５３に制御信号を出力する。駆動回路５３では、その制御信号に基づいて、膨張部５１に電流を流して、サポート力を発生させる。最後に、演算部５２は、ステップＳ５０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力の周期的な動作が、ステップＳ２０で判定した動作から変化しているか否かを判定する。変化していないと判定した場合、再度ステップＳ４０に移行することを繰り返して、周期にサポート力をユーザーに印加する。これとは反対に、周期的な動作が変化していると判定した場合、演算部５２は、ステップＳ１０に移行して、上記したステップＳ１０〜Ｓ５０を繰り返し行う。
【００２９】
駆動回路５３は、演算部５２の制御信号に基づいて、膨張部５１に駆動電流を流すことで、膨張部５１を膨張させるものである。演算部５２と駆動回路５３とが、特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。
【００３０】
電池７０は、検出部３０及び発生部５０に駆動電力を供給するものである。電池７０は、後方空間２６に設けられており、後方空間２６から取り外し可能となっている。電池７０には、予め所定の電力が蓄えられており、圧力センサ３１，３２にて生じた電力を蓄える機能を有する。
【００３１】
次に、サポート力の出力を図５に基づいて説明する。図５では、履物１００を履いたユーザーが、走行状態から歩行状態に移行した場合の各値の時間変化を示している。縦軸は任意単位、横軸は時間である。
【００３２】
運足状態にあるユーザーは、始め、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させた後、かかと部位から地面に着地させる。そして、かかと部位から踏み込み部位に体重を移動させた後、再度、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させる、という一連の動作を所定周期で繰り返す。そのため、図５に示すように、加速度、高さ位置、かかと部位の圧力（第２圧力センサ３２にて検出された圧力）、及び、踏み込み部位の圧力（第１圧力センサ３１にて検出された圧力）は、それぞれ所定周期で同一の動作を繰り返す。加速度はＷ形に変化し、高さ位置は１つのピークを持つ凸形に変化する。そして、かかと部位の圧力は、地面へのかかとの着地のために瞬時にピークとなった後、体重移動によって緩やかにゼロとなる。これとは反対に、踏み込み部位の圧力は、体重移動によって緩やかにピークとなった後、足先の上昇のために瞬時にゼロとなる。したがって、図５に一点差線で示すように、高さ位置がピークからゼロになった（かかと部位が地面に着地した）後、瞬時にかかと部位の圧力がピークとなり、踏み込み部位の圧力がピークから瞬時にゼロになった（踏み込み部位が地面から離れた）後、あまり間を置かずに高さ位置がピークとなっている。
【００３３】
演算部５２は、図５に示す演算期間にて、上記したステップＳ１０〜Ｓ３０を行う。そうすることで、ユーザーの運足状態（この場合、走行状態）に適したサポート力を演算する。上記したように、ユーザーは、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させる。そのため、ユーザーの走行状態をサポートするには、ユーザーが地面を蹴って足先を上昇させる上昇タイミングにサポート力を発生させるのが望ましいこととなる。上昇タイミングは、踏み込み部位の圧力がピークとなるタイミング、若しくは、体重移動によって、かかと部位の圧力がゼロになったタイミングである。したがって、演算部５２は、これら２つの圧力に基づいて、上昇タイミングを算出する。また、ユーザーが、平らな地面を運足している場合と、傾斜のある地面を運足している場合とでは、ユーザーの足先の高さ位置、及び、ユーザーが足先を上げ下げするのに生じる困難さが異なる。そのため、演算部５２は、上記した２つの圧力と高さ位置とによって、発生させるサポート力の力量（膨張部５１に流す電流量）を決定する。
【００３４】
演算部５２は、図５に示す出力期間にて、上記したステップＳ４０，Ｓ５０を行う。そうすることで、ユーザーにサポート力を発生する。上記したように、駆動回路５３は、演算部５２の制御信号に基づいて、膨張部５１に駆動電流を流す。こうすることで、膨張部５１を膨張させて、サポート力を発生させる。したがって、上記した上昇タイミングにて、膨張部５１が最も膨張して、最も強いサポート力が発生するために、演算部５２は、上昇タイミングの所定時間前に、制御信号を駆動回路５３に出力する。図５に示すように、踏み込み部位の圧力が最も高くなるタイミング（上昇タイミング）にて、駆動電流及びサポート力が最も高くなっており、踏み込み部位の圧力がピークになるタイミングと、サポート力がピークになるタイミングとが一致している。これにより、本来であれば、破線で示す踏み込み部位の圧力が検出されるのに、実線で示す踏み込み部位の圧力が検出される。
【００３５】
演算部５２は、図５に示す認識期間にて、上記したステップＳ５０を行う。そうすることで、ユーザーの運足状態の変化を判定する。ユーザーの走行状態が続いているのであれば、図５に一点差線で示す加速度、高さ位置、かかと部位の圧力、及び、踏み込み部位の圧力が検出されることが期待される。しかしながら、これらが検出されなかったので、演算部５２は、ステップＳ５０からステップＳ１０に移行して、制御信号の出力を停止する。これにより、サポート力の発生が停止する。
【００３６】
演算部５２は、図５に示す停止期間（演算期間）にて、上記したステップＳ１０〜Ｓ３０を再び行う。そうすることで、ユーザーの新たな運足状態（歩行状態）に適したサポート力を演算する。このように、ユーザーの運足状態が、走行状態から歩行状態に変化したとしても、その変化に応じて、適したサポート力が演算部５２にて演算される。なお、図５とは異なり、ユーザーの運足状態が、サポート力を必要とする状態（例えば階段昇降）から、停止した状態に移行し、各センサ３１〜３３から信号が出力されなくなった場合、演算部５２はスタンバイ状態に移行し、ステップＳ１０〜Ｓ５０の動作を停止する。
【００３７】
次に、本実施形態に係る履物１００の作用効果を説明する。上記したように、ユーザーの運足状態を、サポート力によって能動的にサポートしている。これによれば、ユーザー自身が地面を蹴る力に加えて、サポート力がユーザーに印加される。したがって、靴底（底部）の硬さを調整することで、ユーザーの運足状態を受動的にサポートする構成と比べて、より効果的に、ユーザーの運足状態がサポートされる。
【００３８】
演算部５２は、踏み込み部位の圧力（第１圧力センサ３１にて検出された圧力）、及び、かかと部位の圧力（第２圧力センサ３２にて検出された圧力）に基づいて、上昇タイミングを算出して、ユーザーが地面を蹴って足先を上昇させる上昇タイミングにサポート力を発生している。これによれば、上昇タイミングにて、足先が地面を蹴る力にサポート力が畳重される。この結果、足先の上昇・推進する力が増大され、ユーザーの運足状態が向上される。
【００３９】
演算部５２は、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、高さ位置によって、発生させるサポート力の力量を決定している。これによれば、走行、階段昇降、スキップなどの様々な運足状態に適したサポート力の力量が決定される。したがって、圧力センサ３１，３２の出力信号だけに基づいて、サポート力の力量が決定される構成と比べて、ユーザーの運足状態が向上される。
【００４０】
圧力センサ３１，３２は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、圧力センサ３１，３２で生じた電気信号の一部が、電池７０にて蓄えられる。これによれば、検出部及び発生部の駆動電力が電池に充電された電力だけによって賄われる構成と比べて、電池７０の交換頻度を少なくすることができる。
【００４１】
演算部５２は、ステップＳ５０にて、高さ位置、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力の周期的な動作が、ステップＳ１０，Ｓ２０で判定した動作から変化しているか否かを判定する。そして、周期的な動作が変化していると判定した場合、演算部５２は、ステップＳ１０に移行して、ステップＳ１０〜Ｓ５０を繰り返し行う。これによれば、ユーザーの運足状態が、例えば、走行状態から歩行状態に変化したとしても、その変化に応じて、適したサポート力が演算部５２にて算出され、適したサポート力がユーザーに印加される。
【００４２】
ユーザーの運足状態が、停止状態に移行した場合、演算部５２はスタンバイ状態に移行し、サポート力の発生が停止する。これによれば、ユーザーが停止しているにも関わらず、サポート力がユーザーに印加される、という不具合が生じることが抑制される。
【００４３】
膨張部５１は、中底２３の踏み込み部位（足先の前方であり、つま先と土踏まずの間の部位）に位置する前方空間２４に設けられている。上記したように、通常、人は、足先を上昇させて足先を運ぶ際、踏み込み部位にて地面を蹴って足先を上昇させるので、上昇タイミングにて地面と接触しているのは、踏み込み部位である。したがって、上記構成によれば、上昇タイミングにて、踏み込み部位にサポート力が印加される。これにより、例えば、上昇タイミングにて、地面と接触していないかかと部位や土踏まず部位に膨張部が位置する構成と比べて、足先の運足状態を効果的にサポートすることができる。
【００４４】
演算部５２及び駆動回路５３は、中底２３の土踏まず部位（ユーザーが平らな地面に立っている状態で、外底２２の一部が地面から宙に浮く部位）に位置する中間空間２５に設けられている。これによれば、ユーザーが地面と外底２２を接触させる際に生じる応力が、演算部５２及び駆動回路５３に印加されることが抑制される。これにより、演算部５２及び駆動回路５３に故障が生じることが抑制される。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００４６】
本実施形態では、検出部３０は、２つの圧力センサ３１，３２と、加速度センサ３３と、を有する例を示した。しかしながら、検出部３０は、上記センサの他に、垂直方向周りの角速度を検出する角速度センサを有しても良い。これによれば、ユーザーが回転状態にあるか否かを検出することができる。通常、人は、回転状態で足先を進める、という動作をしない。したがって、上記した回転状態を検出することで、足先を運んでいる状態（運足状態）であるか否かを判別することができる。
【００４７】
本実施形態では、加速度センサ３３の検出方向は、垂直方向である例を示した。しかしながら、加速度の検出方向として、垂直方向の他に、ユーザーの前後方向、及び、左右方向を有しても良い。これによれば、ユーザーが左右に飛び跳ねているのか、その場で足踏みをしているだけなのかを判定することができる。すなわち、足先を運んでいる状態（運足状態）であるか否かを判別することができる。
【００４８】
本実施形態では、膨張部５１は、垂直方向に膨張する例を示した。しかしながら、膨張部５１は、垂直方向ではなく、垂直方向からやや斜め後方に、膨張するようにしても良い。通常、人は、地面を斜め後方に蹴ることで、上昇しつつ、前方への推進力を得ている。そのため、上記のように、膨張部５１をやや斜め後方に膨張させることで、足先の上昇だけでなく、推進をもサポートするサポート力をユーザーに印加することができる。
【００４９】
本実施形態では、演算部５２は、踏み込み部位の圧力、かかと部位の圧力、及び、高さ位置によって、発生させるサポート力の力量（膨張部５１に流す電流量）を決定する例を示した。しかしながら、演算部５２は、上記した２つの圧力及び高さ位置だけではなく、足先の速さに基づいて、発生させるサポート力の力量を決定しても良い。これによれば、圧力と高さ位置だけではなく、ユーザーの足先を運ぶ速さにも応じて、サポート力の力量を決定することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・甲革
２０・・・底部
３０・・・検出部
５０・・・発生部
５１・・・膨張部
５２・・・演算部
５３・・・駆動回路
７０・・・電池
１００・・・履物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、
ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、
該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有することを特徴とする履物。
【請求項２】
前記検出部（３０）は、つま先側の靴底（２０）の圧力を検出する第１圧力センサ（３１）を有し、
前記発生部（５０）は、前記第１圧力センサ（３１）の出力信号に基づいて、前記サポート力を、前記ユーザーが地面を蹴ることで靴底（２０）を地面から飛び立たせる上昇タイミングにて発生することを特徴とする請求項１に記載の履物。
【請求項３】
前記検出部（３０）は、かかと側の靴底（２０）の圧力を検出する第２圧力センサ（３２）を有し、
前記発生部（５０）は、前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、前記サポート力を前記上昇タイミングにて発生することを特徴とする請求項２に記載の履物。
【請求項４】
前記検出部（３０）は、靴底（２０）の加速度を検出する加速度センサ（３３）を有し、
前記発生部（５０）は、前記加速度センサ（３３）の出力信号と、前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号と、に基づいて前記サポート力の力量を決定することを特徴とする請求項３に記載の履物。
【請求項５】
前記検出部（３０）及び前記発生部（５０）に駆動電力を供給する電池（７０）を有し、
前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、
該圧電素子で生じる電気信号の一部が、前記電池（７０）に蓄えられることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の履物。
【請求項６】
前記発生部（５０）は、ユーザーが運足状態から停止状態に以降した際に、前記サポート力の発生を停止することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の履物。
【請求項７】
前記発生部（５０）は、通電量に比例して膨張する膨張部（５１）、及び、前記検出部（３０）の出力信号に基づいて、前記膨張部（５１）に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を前記膨張部（５１）に流す制御部（５２，５３）と、を有し、前記膨張部（５１）の膨張によって、前記サポート力を発生することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の履物。
【請求項８】
前記制御部（５２，５３）は、検出部（３０）の出力信号を解析する第１ステップと、
該第１ステップの解析の結果、ユーザーが運足状態であるか否かを判定する第２ステップと、
該第２ステップにて判例されたユーザーの運足状態に適したサポート力を算出する第３ステップと、
該第３ステップにて算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、電流を前記膨張部（５１）に流す第４ステップと、
ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でいるか否かを判定する第５ステップと、を有し、
前記制御部（５２，５３）は、前記第２ステップにて、ユーザーが運足状態でないと判定した場合、前記第１ステップを繰り返し、ユーザーが運足状態であると判定した場合、前記第３ステップを行い、
前記第５ステップにて、ユーザーの運足状態が、前記第２ステップにて判定された運足状態であると判定した場合、前記第４ステップを繰り返し、ユーザーの運足状態が、前記第２ステップにて判定された運足状態でないと判定した場合、前記第１ステップを行うことを特徴とする請求項７に記載の履物。
【請求項９】
前記膨張部（５１）は、前記靴底（２０）におけるつま先と土踏まずとの間に位置することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の履物。
【請求項１０】
前記制御部（５２，５３）は、前記靴底（２０）の土踏まずに位置し、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、地面から離れていることを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載の履物。
【請求項１】
ユーザーが周期的に足先を運ぶ運足状態をサポートする履物であって、
ユーザーの運足状態を検出する検出部（３０）と、
該検出部（３０）の出力信号に基づいて、ユーザーの運足状態をサポートするサポート力を発生する発生部（５０）と、を有することを特徴とする履物。
【請求項２】
前記検出部（３０）は、つま先側の靴底（２０）の圧力を検出する第１圧力センサ（３１）を有し、
前記発生部（５０）は、前記第１圧力センサ（３１）の出力信号に基づいて、前記サポート力を、前記ユーザーが地面を蹴ることで靴底（２０）を地面から飛び立たせる上昇タイミングにて発生することを特徴とする請求項１に記載の履物。
【請求項３】
前記検出部（３０）は、かかと側の靴底（２０）の圧力を検出する第２圧力センサ（３２）を有し、
前記発生部（５０）は、前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号に基づいて、前記サポート力を前記上昇タイミングにて発生することを特徴とする請求項２に記載の履物。
【請求項４】
前記検出部（３０）は、靴底（２０）の加速度を検出する加速度センサ（３３）を有し、
前記発生部（５０）は、前記加速度センサ（３３）の出力信号と、前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）の少なくとも一方の出力信号と、に基づいて前記サポート力の力量を決定することを特徴とする請求項３に記載の履物。
【請求項５】
前記検出部（３０）及び前記発生部（５０）に駆動電力を供給する電池（７０）を有し、
前記第１圧力センサ（３１）及び前記第２圧力センサ（３２）は、圧力を電気信号に変換する圧電素子であり、
該圧電素子で生じる電気信号の一部が、前記電池（７０）に蓄えられることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の履物。
【請求項６】
前記発生部（５０）は、ユーザーが運足状態から停止状態に以降した際に、前記サポート力の発生を停止することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の履物。
【請求項７】
前記発生部（５０）は、通電量に比例して膨張する膨張部（５１）、及び、前記検出部（３０）の出力信号に基づいて、前記膨張部（５１）に流す電流の量とタイミングを演算し、演算した電流を前記膨張部（５１）に流す制御部（５２，５３）と、を有し、前記膨張部（５１）の膨張によって、前記サポート力を発生することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の履物。
【請求項８】
前記制御部（５２，５３）は、検出部（３０）の出力信号を解析する第１ステップと、
該第１ステップの解析の結果、ユーザーが運足状態であるか否かを判定する第２ステップと、
該第２ステップにて判例されたユーザーの運足状態に適したサポート力を算出する第３ステップと、
該第３ステップにて算出したサポート力が、適した力量、及び、適したタイミングにて発生するように、電流を前記膨張部（５１）に流す第４ステップと、
ユーザーの運足状態が、第２ステップにて判定された運足状態でいるか否かを判定する第５ステップと、を有し、
前記制御部（５２，５３）は、前記第２ステップにて、ユーザーが運足状態でないと判定した場合、前記第１ステップを繰り返し、ユーザーが運足状態であると判定した場合、前記第３ステップを行い、
前記第５ステップにて、ユーザーの運足状態が、前記第２ステップにて判定された運足状態であると判定した場合、前記第４ステップを繰り返し、ユーザーの運足状態が、前記第２ステップにて判定された運足状態でないと判定した場合、前記第１ステップを行うことを特徴とする請求項７に記載の履物。
【請求項９】
前記膨張部（５１）は、前記靴底（２０）におけるつま先と土踏まずとの間に位置することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の履物。
【請求項１０】
前記制御部（５２，５３）は、前記靴底（２０）の土踏まずに位置し、ユーザーが平らな地面に立っている状態で、地面から離れていることを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載の履物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５９３５７（Ｐ２０１３−５９３５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７７４６（Ｐ２０１１−１９７７４６）
【出願日】平成２３年９月１０日（２０１１．９．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１０日（２０１１．９．１０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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