(57)【要約】【課題】使用者にとって最適なソールの弾性パラメータを精度良く決定できるようにする。【解決手段】複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形するばねが足底に設けられた剛体リンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と使用者による所定の動作中に使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成処理と、ばねのばね定数をシミュレーションモデルに与え、剛性リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、ばね定数を複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行処理と、シミュレーション実行処理で得られたシミュレーション結果に基づいて、使用者にとって最適なソールのばね定数を複数種類の値から決定する特性決定処理とを情報処理装置に実行させる。【選択図】図２
2020135834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成ステップと、
前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行ステップと、
前記シミュレーション実行ステップで得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定ステップとを情報処理装置が実行することを特徴とするパラメータ決定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパラメータ決定方法において、
前記少なくとも１つのパラメータは、前記弾性パラメータと前記粘性パラメータとであることを特徴とするパラメータ決定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパラメータ決定方法において、
前記複数の測定箇所は、前記使用者のＭＰ関節周りと、当該ＭＰ関節の前後両側とに設けられた測定箇所を含むことを特徴とするパラメータ決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のパラメータ決定方法において、
使用者の身体の複数の測定箇所にマーカーを貼って前記所定の動作を行わせた状態で、前記使用者を撮影システムが撮影して動画データを取得する撮影ステップと、
前記情報処理装置が、前記撮影ステップで取得された動画データに基づいて、前記測定情報を取得する測定情報取得ステップとをさらに実行し、
前記使用者の上半身に設けられる測定箇所は、１箇所であることを特徴とするパラメータ決定方法。
【請求項５】
複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成部と、
前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション実行部により得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定部とを備えたことを特徴とするパラメータ決定装置。
【請求項６】
複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成ステップと、
前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行ステップと、
前記シミュレーション実行ステップで得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定ステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とするパラメータ決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者にとって最適なソールの特性を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、使用者を立たせた状態と座らせた状態で使用者の足をスキャンすることにより足の幅等の情報を取得し、取得した足の幅等の情報に基づいて、インソールの幅等の特性パラメータを決定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００３９２０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、使用者にとって最適なソールの特性として、ソールの弾性の程度を示す弾性パラメータ、ソールの減衰係数に応じた粘性パラメータ、及びソールの厚さに応じた厚さパラメータを決定したいという要望がある。  
【０００５】
しかし、使用者にとって最適な弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータは、使用者の動き方に依存するので、特許文献１で取得したような静止状態における足の情報だけに基づいて精度良く決定するのは困難である。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用者にとって最適なソールの弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つを精度良く決定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の第１の形態は、複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成ステップと、前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行ステップと、前記シミュレーション実行ステップで得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定ステップとを情報処理装置が実行することを特徴とする。
【０００８】
この第１の形態では、決定されるパラメータの値に、所定の動作中における使用者の動き方が反映されるので、使用者にとって最適なソールの弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つを精度良く決定できる。
【０００９】
また、弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを複数種類の値に設定してシミュレーションを実行するだけでシミュレーション結果を得られるので、前記少なくとも１つのパラメータが異なる複数種類のソールを実際に使用者に装着させて実験する場合に比べ、手間及びコストを削減できる。
【００１０】
第２の形態は、第１の形態において、前記少なくとも１つのパラメータは、前記弾性パラメータと前記粘性パラメータとであることを特徴とする。
【００１１】
この第２の形態では、使用者にとって最適な弾性パラメータ及び粘性パラメータを、所定の動作中における使用者の動き方を反映して精度良く決定できる。
【００１２】
第３の形態は、第１又は第２の形態において、前記複数の測定箇所は、前記使用者のＭＰ関節周りと、当該ＭＰ関節の前後両側とに設けられた測定箇所を含むことを特徴とする。
【００１３】
第３の形態では、決定されるパラメータの値に、ＭＰ関節の曲がり方が反映されるので、使用者にとって最適なパラメータをより精度良く決定できる。
【００１４】
第４の形態は、第１〜第３のいずれか１つの形態において、使用者の身体の複数の測定箇所にマーカーを貼って前記所定の動作を行わせた状態で、前記使用者を撮影システムが撮影して動画データを取得する撮影ステップと、前記情報処理装置が、前記撮影ステップで取得された動画データに基づいて、前記測定情報を取得する測定情報取得ステップとをさらに実行し、前記使用者の上半身に設けられる測定箇所は、１箇所であることを特徴とする。
【００１５】
第４の形態では、使用者の上半身に２箇所以上マーカーを貼る必要がないので、測定作業が容易になる。
【００１６】
第５の形態は、パラメータ決定装置が、複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成部と、前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行部と、前記シミュレーション実行部により得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
第５の形態では、決定されるパラメータの値に、所定の動作中における使用者の動き方が反映されるので、使用者にとって最適なソールの弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つを精度良く決定できる。
【００１８】
また、弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを複数種類の値に設定してシミュレーションを実行するだけでシミュレーション結果を得られるので、前記少なくとも１つのパラメータが異なる複数種類のソールを実際に使用者に装着させて実験する場合に比べ、手間及びコストを削減できる。
【００１９】
第６の形態は、複数のリンクが連結され、かつ足底に対して垂直な方向に変形する弾性要素が足底に設けられたリンクモデルを用いるシミュレーションモデルを、使用者の体重と前記使用者による所定の動作中に前記使用者の身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって得られた測定情報とに基づいて作成するモデル作成ステップと、前記弾性要素のばね定数に応じた弾性パラメータ、前記弾性要素の減衰係数に応じた粘性パラメータ、及び前記弾性要素の長さに応じた厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを前記シミュレーションモデルに与え、前記リンクモデルの動きを表すデータをシミュレーション結果として取得するシミュレーションを、前記パラメータを複数種類の値に設定して実行するシミュレーション実行ステップと、前記シミュレーション実行ステップで得られたシミュレーション結果に基づいて、前記使用者にとって最適なソールの前記少なくとも１つのパラメータを前記複数種類の値から決定する特性決定ステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする。
【００２０】
第６の形態では、決定されるパラメータの値に、所定の動作中における使用者の動き方が反映されるので、使用者にとって最適なソールの弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つを精度良く決定できる。
【００２１】
また、弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータを複数種類の値に設定してシミュレーションを実行するだけでシミュレーション結果を得られるので、前記少なくとも１つのパラメータが異なる複数種類のソールを実際に使用者に装着させて実験する場合に比べ、手間及びコストを削減できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、使用者にとって最適なソールの弾性パラメータ、粘性パラメータ及び厚さパラメータのうちの少なくとも１つを精度良く決定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】パラメータ決定システムの構成を示す図である。
【図２】使用者にシューズを提供する手順を示すフローチャートである。
【図３】測定情報を取得する手順を示すフローチャートである。
【図４】測定箇所を矢状面上に示した図の例である。
【図５】測定情報を例示する表である。
【図６】シミュレーションモデルを作成する手順を示すフローチャートである。
【図７】シミュレーションモデルの作成に必要な数値データを示す表であり、（ａ）は、第１〜第５のセグメントの質量及び慣性モーメントを示し、（ｂ）は、第１〜第８のセグメントの長さを示し（ｃ）は、初期姿勢における矢状面上での身体重心点の座標、初期姿勢において矢状面上におけるｘ方向に対して第１〜第６のセグメントが反時計回り方向になす角度、及び初期姿勢において矢状面上におけるｘ方向に対して第１〜第６のセグメントが反時計回り方向になす角度の時間変化量を示す。
【図８】シミュレーションモデルの作成に必要な数値データを示す表であり、（ａ）は、所定経過時間毎の矢状面上での身体重心点の座標、及びｘ方向に対して第１〜第５のセグメントが反時計回り方向になす角度を示し、（ｂ）は、矢状面上での所定経過時間毎の身体重心点の速度のｘ成分及びｙ成分、及びｘ方向に対して第１〜第５のセグメントが反時計回り方向になす角度の時間変化量を示し、（ｃ）は、矢状面上での所定経過時間毎の身体重心点の加速度のｘ成分及びｙ成分、及びｘ方向に対して第１〜第５のセグメントが反時計回り方向になす角度の時間変化量の時間変化率を示す。
【図９】剛体リンクモデルＭを示す図である。
【図１０】ばね定数及び減衰係数を、試験用の靴のソールに対応する値に設定した状態でシミュレーションを実行したときのシミュレーション結果を示すグラフであり、（ａ）は、角度θ２を示し、（ｂ）は、角度θ３を示し、（ｃ）は、角度θ４を示す。
【図１１】各シミュレーションにおけるばね定数、減衰係数、踵の離地時及び接地時における第１のリンクの上端部の速度、及び目的関数の値を例示する表である。
【図１２】アウトソールにミッドソールの枠部材を接着する手順を示す斜視図であり、（ａ）は、アウトソールに枠部材を接着する前の状態を示し、（ｂ）は、アウトソールに枠部材を接着した後の状態を示す。
【図１３】アウトソールにミッドソールの前足部部材、中足部部材、及び後足部部材を接着する手順を示す斜視図であり、（ａ）は、アウトソールに前足部部材、中足部部材、及び後足部部材を接着する前の状態を示し、（ｂ）は、アウトソールに前足部部材、中足部部材、及び後足部部材を接着した後の状態を示す。
【図１４】ミッドソールにアッパーを固着する手順を示す斜視図であり、（ａ）は、ミッドソールにアッパーを固着する前の状態を示し、（ｂ）は、ミッドソールにアッパーを固着した後の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、パラメータ決定システム１００を示す。このパラメータ決定システム１００は、トレッドミル１０と、マーカーＭ１〜Ｍ７が貼られた状態でトレッドミル１０上を走る使用者Ａを撮影する撮影システム２０と、撮影システム２０により撮影された映像に基づいて、使用者Ａにとって最適なミッドソール５２（後述）のばね定数及び減衰係数を決定する本発明の実施形態に係るパラメータ決定装置としての情報処理装置３０と、情報処理装置３０によって決定されたばね定数及び減衰係数を出力する出力装置４０とを備えている。
【００２６】
撮影システム２０は、図１に示されるように、たとえば２台のハイスピードカメラ２０ａを含み、モーションキャプチャ技術を利用できるシステムによって構成することができる。情報処理装置３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、記憶装置、およびソフトウェア等を含み、たとえばＰＣ（パーソナルコンピュータ）により構成される。出力装置４０は、たとえば、視覚的に情報を出力するモニタやプリンタにより構成される。なお、出力装置４０は、音声など視覚以外の態様で、または、視聴覚情報のように２以上の出力態様の組み合わせで、診断結果を出力してもよい。
【００２７】
次に、上述のように構成されたパラメータ決定システム１００を用いて提供者が使用者Ａに図１４（ｂ）に示すシューズ５０を提供する手順について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、この手順において、情報処理装置３０の機能は、光ディスク、メモリカード等の記録媒体に格納されたプログラム、又は通信機器を介してダウンロードされるプログラムをＣＰＵに実行させることにより実現される。また、この手順において、情報処理装置３０は、モデル作成部、シミュレーション実行部、及び特性決定部の機能を果たす。
【００２８】
また、シューズ５０は、その下面が接地面を構成するアウトソール５１と、当該アウトソール５１の上側に接着され、着用者の足裏面を支持するミッドソール５２と、ミッドソール５２の周縁に一体的に固着され、着用者の足を上方及び側方から覆うアッパー５３とを備えている。ミッドソール５２は、その外周部を構成する枠部材５２ａと、当該枠部材５２ａの内側に前側から順に嵌め込まれた前足部部材５２ｂ、中足部部材５２ｃ、及び後足部部材５２ｄとを有している。
【００２９】
まず、ステップ（Ｓ）２０１では、提供者が、使用者Ａの体重を取得するとともに、使用者Ａの走行中に当該使用者Ａの身体の複数の測定箇所の動きを測定することによって測定情報を得る。詳しくは、図３に示すように、まず、ステップ３０１において、提供者が、使用者Ａの体重を体重計により測定して取得する。なお、体重の測定は行わず、体重を使用者Ａに教示して貰うことによって取得するようにしてもよい。
【００３０】
次に、ステップ３０２において、提供者が、複数の測定箇所、具体的には、使用者Ａの臍周り（腹部）、右大転子、右膝関節の中心の外側、右足関節の中心の外側、右足のＭＰ関節の外側、右足のつま先、及び右足の踵に順にマーカーＭ１〜Ｍ７を貼る。なお、マーカーＭ１〜Ｍ７を貼る作業は、使用者Ａが自分で行ってもよい。このように、使用者Ａの上半身に設けられる測定箇所は１カ所であり、使用者Ａの上半身に２箇所以上マーカーを貼る必要がないので、測定作業が容易になる。
【００３１】
次に、ステップ３０３において、使用者Ａに試験用の靴を履かせ、トレッドミル１０上を普段走る速さで走行させる。そして、この状態で使用者Ａを撮影システム２０により撮影する。ここで、試験用の靴のソールとしては、厚みの均等なミッドソールの下面に厚みの均等なラバーを貼り合わせたものが使用される。撮影により取得された動画データは、情報処理装置３０に出力される。
【００３２】
ステップ３０４では、情報処理装置３０が、撮影システム２０により出力された動画データに基づいて、踵が接地してから離地するまでの間における所定経過時間毎のマーカーＭ１〜Ｍ７（測定箇所Ｐ１〜Ｐ７）の矢状面上の座標を測定情報として取得する。図４は、各マーカーＭ１〜Ｍ７が貼られる測定箇所Ｐ１〜Ｐ７を矢状面上に示した図の例である。本実施形態において、所定経過時間は、０．００２秒に設定されるが、他の値に設定してもよい。
【００３３】
図５は、ステップ３０４において取得される測定情報の例を示す。ｔは、踵が接地してからの経過時間を示し、Ｐ１ｘは、測定箇所Ｐ１の矢状面上におけるｘ座標を示し、Ｐ１ｙは、測定箇所Ｐ１の矢状面上におけるｙ座標を示す。以下、同様に、Ｐ２ｘ〜Ｐ７ｘは、測定箇所Ｐ２〜Ｐ７の矢状面上におけるｘ座標を順に示し、Ｐ２ｙ〜Ｐ７ｙは、測定箇所Ｐ２〜Ｐ７の矢状面上におけるｙ座標を順に示す。
【００３４】
次に、ステップ２０２において、情報処理装置３０が、ステップ２０１で取得した測定情報に基づいて、シミュレーションモデルを作成する。詳しくは、図６に示すように、まず、ステップ４０１において、情報処理装置３０が、測定情報に基づいて、シミュレーションモデルの作成に必要な数値データを取得する。図７及び図８は、ステップ４０１で取得される数値データを例示する。具体的には、ステップ２０１で取得した使用者Ａの体重に基づいて、第１〜第５のセグメントＳ１〜Ｓ５（後述）の質量ｍ１〜ｍ５及び慣性モーメントＩ１〜Ｉ５を算出する。質量ｍ１〜ｍ５及び慣性モーメントＩ１〜Ｉ５の算出には、阿江ら、「日本人アスリートの身体部分慣性特定の推定」、Society of Biomechanisms Japan(SOBIM)、（１９９２）に開示された方法を用いることができる。また、ステップ２０１で取得した測定情報に基づいて、踵が接地したときの初期姿勢における矢状面上での身体重心点の座標ｘ１，ｙ１、第１〜第８のセグメントＳ１〜Ｓ８（後述）の長さＬ１〜Ｌ８、上記初期姿勢において矢状面上におけるｘ方向（水平方向）に対して第１〜第６のセグメントＳ１〜Ｓ６（後述）が反時計回り方向になす角度θ１〜θ６、及び初期姿勢におけるこれら角度θ１〜θ５の時間変化量を特定する。さらに、ステップ２０１で取得した測定情報に基づいて、所定経過時間毎の身体重心点の座標ｘ１、ｙ１、身体重心点の速度のｘ成分及びｙ成分、身体重心点の加速度のｘ成分及びｙ成分、角度θ１〜θ５の時間変化量（各速度）及び当該時間変化量の時間変化率（各加速度）を算出する。
【００３５】
ここでは、ｔ＝０における測定箇所Ｐ１、すなわち使用者Ａの臍周り（腹部）の矢状面上における座標を身体重心点の座標とする。また、第１のセグメントＳ１は、矢状面上において、測定箇所Ｐ１、すなわち使用者Ａの臍周り（腹部）と測定箇所Ｐ２、すなわち右大転子との間で延びる線分で表される。また、第２のセグメントＳ２は、矢状面上において、測定箇所Ｐ２と測定箇所Ｐ３、すなわち右膝関節の中心の外側との間で延びる線分で表される。また、第３のセグメントＳ３は、矢状面上において、測定箇所Ｐ３と測定箇所Ｐ４、すなわち右足関節の中心の外側との間で延びる線分で表される。第４のセグメントＳ４は、矢状面上において、測定箇所Ｐ４と測定箇所Ｐ５、すなわち右足のＭＰ関節の外側との間で延びる線分で表される。第５のセグメントＳ５は、矢状面上において、測定箇所Ｐ５と測定箇所Ｐ６、すなわち右足のつま先との間で延びる線分で表される。第６のセグメントＳ６は、矢状面上において、測定箇所Ｐ４と測定箇所Ｐ７、すなわち右足の踵との間で延びる線分で表される。また、第７のセグメントＳ７は、矢状面上において、測定箇所Ｐ４、測定箇所Ｐ５、及び測定箇所Ｐ７の重心Ｇから、測定箇所Ｐ５と測定箇所Ｐ７との間で延びる線分Ｌに対して垂直に延びる線分で表される。また、第８のセグメントは、矢状面上において、測定箇所Ｐ７と第７のセグメントＳ７及び線分Ｌが互いに交差する点との間で延びる線分で表される。また、角度θ１〜θ６は、矢状面上におけるｘ方向（水平方向）に対して第１〜第６のセグメントが反時計回り方向になす角度を順に示す。
【００３６】
次に、ステップ４０２において、情報処理装置３０が、図９に示すように、矢状面上の剛体リンクモデルＭを作成する。図９中、ＧＲは床面を示す。剛体リンクモデルＭは、上半身（ＨＡＴ:Head, Arms and Trunk）に相当する第１のリンクＬＩ１、大腿に相当する第２のリンクＬＩ２、下腿に相当する第３のリンクＬＩ３、足部に相当する第４のリンクＬＩ４、及びつま先部に相当する第５のリンクＬＩ５を連結したものである。第１のリンクＬＩ１の一端部は、第２のリンクＬＩ２の一端部に接続（位置拘束）され、第２のリンクＬＩ２の他端部は、第３のリンクＬＩ３の一端部に接続（位置拘束）され、第３のリンクＬＩ３の他端部は、第４のリンクＬＩ４の一端部に接続（位置拘束）され、第４のリンクＬＩ４の他端部は、第５のリンクＬＩ５の一端部に接続（位置拘束）される。
【００３７】
第１のリンクＬＩ１の長さ、質量、及び慣性モーメントは、第１のセグメントＳ１の長さＬ１、質量ｍ１、及び慣性モーメントＩ１に設定され、第１のリンクＬＩ１の重心位置は、第２のリンクＬＩ２に接続されていない側の端部、すなわち上端部であると定義される。
【００３８】
第２のリンクＬＩ２の長さ、質量、及び慣性モーメントは、第２のセグメントＳ２の長さＬ２、質量ｍ２、及び慣性モーメントＩ２に設定され、第２のリンクＬＩ２の重心位置は、その中点であると定義される。
【００３９】
第３のリンクＬＩ３の長さ、質量、及び慣性モーメントは、第３のセグメントＳ３の長さＬ３、質量ｍ３、及び慣性モーメントＩ３に設定され、第３のリンクＬＩ３の重心位置は、その中点であると定義される。
【００４０】
第４のリンクＬＩ４の長さ、質量、及び慣性モーメントは、第４のセグメントＳ４の長さＬ４、質量ｍ４、及び慣性モーメントＩ４に設定され、 第４のリンクＬＩ４の重心Ｇは、右足の踵に対応する座標Ｃ１、右足関節の中心に対応する座標Ｃ２、及び右足のＭＰ関節に対応する座標Ｃ３の重心であると定義される。座標Ｃ２は、第４のリンクＬＩ４の一端部であり、座標Ｃ３は、第４のリンクＬＩ４の他端部であり、座標Ｃ１は、座標Ｃ２、及び第６のセグメントＳ６の長さＬ６、及び角度θ６に基づいて求めることができる。
【００４１】
第５のリンクＬＩ５の長さ、質量、及び慣性モーメントは、第５のセグメントＳ５の長さＬ５、質量ｍ５、及び慣性モーメントＩ５に設定され、第５のリンクＬＩ５の重心位置は、その中点であると定義される。
【００４２】
次に、ステップ４０３において、ステップ４０２で作成した剛体リンクモデルＭに、粘弾性要素としての８つのばねＳＰを足底に対して垂直な方向に伸縮するように足底に長手方向に互いに等しい間隔を空けて設ける。足底は、座標Ｃ１と座標Ｃ３との間で延びる線分Ｂに対応する。各ばねＳＰの自然長は、２０ｍｍに設定される。なお、ここでは、ばねＳＰを足底に対して垂直な方向に伸縮するように設けたが、足底に対して傾斜する方向に伸縮するように設けてもよく、ばねＳＰが少なくとも垂直な方向に変形可能であればよい。
【００４３】
次に、ステップ４０４において、ステップ４０２で作成した剛体リンクモデルＭに、重力と８つのばねＳＰによる力が作用するときの運動方程式を作成する。運動方程式は、各関節（リンクＬＩ１〜ＬＩ５の接続点）に作用する関節トルクを入力とし、矢状面上におけるｘ方向（水平方向）に対して各リンクＬＩ１〜ＬＩ５が反時計回り方向になす角度θ１〜θ５を解とする。このとき、重力は、各リンクＬＩ１〜ＬＩ５の重心に作用し、時刻ｔにおいて、以下の（式１）に示す力ｆｉ（ｔ）が各ばねから足底に作用するものとする。（式１）において、iは、足底の前方から何番目のばねであるかを示し、ｋｉは、足底の前方からｉ番目のばねのばね定数、ｃｉは、足底の前方からｉ番目のばねの減衰係数、ｘｉ（ｔ）は、足底の前方からｉ番目のばねの時刻ｔにおける長さ、ｘｉ（０）は、足底の前方からｉ番目のばねの初期長を示す。
【００４４】
【数１】
2020135834.tif 000003
【００４５】
また、上記運動方程式は、ばねと床面とが接触したとき、すなわちばねの先端（反足底側の端部）のｙ座標が０になったときに、各ばねと当該ばねに接する床面との間に摩擦がはたらき、かつ関節の角度が、人の関節の可動域を超えるとき、すなわち角度θ１〜θ５が所定の数値範囲から逸脱するときに、反力が作用するように作成される。ステップ４０２〜ステップ４０４における情報処理装置３０による処理には、アルテアエンジニアリング社のAltair MotionSolveを用いることができる。
【００４６】
次に、ステップ４０５において、ステップ４０４で作成した運動方程式により表されるシステムに対してＰＤ制御を行うことにより、各時刻における入力トルクを決定する。なお、このときのばね定数ｋと減衰係数ｃは、試験用の靴のミッドソールに対応する値に設定される。
【００４７】
各時刻における入力トルクＴｉ（ｔ）は、以下の（式２）により表される。（式２）において、Ｋｐは比例ゲイン、ＫＤは微分ゲインであり、ｉは、何番目のリンクであるかを示し、θｉ＿ｓｉｍ（ｔ）は、ステップ４０４で作成した運動方程式により算出される時刻ｔにおける角度θｉであり、θｉ＿ｅｘｐ（ｔ）は、ステップ４０１において取得された数値データにおける角度θｉである。
【００４８】
【数２】
2020135834.tif 000004
【００４９】
ばね定数ｋと減衰係数ｃを、試験用の靴のミッドソールに対応する値に設定した状態で、ステップ４０４で作成した運動方程式にステップ４０５で決定した入力トルクを入力すると、図１０に示すように、算出される角度θ２〜θ４（図１０中実線で示す。）は、ステップ４０１で測定情報に基づいて取得された数値データ（図１０中仮想線で示す。）に追従する。
【００５０】
ステップ４０４で作成した運動方程式に、ステップ４０５で決定した入力トルクを入力したものが、使用者Ａの動作のシミュレーションモデルとなる。
【００５１】
次に、ステップ２０３において、情報処理装置３０が、ステップ２０２で作成したシミュレーションモデルに所定のばね定数ｋと所定の減衰係数ｃとを与えるシミュレーションを、ばね定数ｋと減衰係数ｃとを図１１に示す複数種類の組み合わせに設定して実行する。そして、各シミュレーションにより、情報処理装置３０は、シミュレーション結果として、剛体リンクモデルＭの動きを表すデータ、具体的には、各時刻における第１のリンクＬＩ１の上端部の座標を取得して記録する。ばね定数ｋは、大域的応答曲面法（ＧＲＳＭ：Global Response Search Method）により複数種類の値に設定される。このように、ばね定数ｋと減衰係数ｃとを複数種類の組み合わせに設定してシミュレーションを実行するだけでシミュレーション結果を得られるので、ばね定数ｋ及び減衰係数ｃが異なる複数種類のミッドソールを実際に使用者に装着させて実験する場合に比べ、手間及びコストを削減できる。ステップ２０２のステップ４０５における情報処理装置３０による処理には、アルテアエンジニアリング社のAltair Activateを用いることができる。また、ステップ２０３における情報処理装置３０による処理には、アルテアエンジニアリング社のAltair HyperStudyを用いることができる。
【００５２】
次に、ステップ２０４において、ステップ２０３におけるシミュレーションにより得られたシミュレーション結果に基づいて、情報処理装置３０が目的関数を算出する。目的関数は、以下の（値１）である。ここで、ｖｏｕｔは、踵が離地したときの第１のリンクＬＩ１の上端部の速度、ｖｉｎは、踵が接地したときの第１のリンクＬＩ１の上端部の速度である。
【００５３】
【数３】
2020135834.tif 000005
【００５４】
そして、情報処理装置３０は、使用者Ａにとって最適なばね定数ｋ及び減衰係数ｃを、上記目的関数の値が最も大きくなるときのばね定数ｋ及び減衰係数ｃの組み合わせに決定し、出力装置４０に出力させる。このように、決定されるばね定数ｋ及び減衰係数ｃに、走行中における使用者の動き方が反映されるので、使用者にとって最適なミッドソール５２のばね定数ｋ及び減衰係数ｃを精度良く決定できる。また、ＭＰ関節周りとＭＰ関節の前後両側とに測定箇所Ｐ４〜Ｐ７が設けられるので、決定されるばね定数ｋ及び減衰係数ｃに、ＭＰ関節の曲がり方が反映される。したがって、ＭＰ関節の曲がり方を反映させない場合に比べ、使用者Ａにとって最適なばね定数ｋ及び減衰係数ｃをより精度良く決定できる。
【００５５】
次に、ステップ２０５において、出力装置４０に出力されたばね定数ｋ及び減衰係数ｃをシューズの提供者が参照し、動的粘弾性試験における貯蔵弾性率及び損失弾性率の目標値を算出する。貯蔵弾性率Ｅ’は、以下の（式３）により表され、損失弾性率Ｅ”は、以下の（式４）により表される。（式３）及び（式４）において、ｉは、ミッドソール５２を構成する３つのパーツを識別する番号であり、前足部部材５２ｂの番号が１、中足部部材５２ｃの番号が２、後足部部材５２ｄの番号が３に設定される。Ｓｉは、パーツを上方からみたときの投影面積、ｌｉは、パーツの体積をＳｉで割った長さ、ｋｉは、ステップ２０４で決定された使用者Ａにとって最適なばね定数ｋ、ｃｉは、ステップ２０４で決定された使用者Ａにとって最適な減衰係数ｃ、ωは、動的粘弾性試験における周波数である。
【００５６】
【数４】
2020135834.tif 000006
【００５７】
【数５】
2020135834.tif 000007
【００５８】
そして、ステップ２０６において、ステップ２０５で算出した貯蔵弾性率及び損失弾性率の目標値に適合する材料をシューズの提供者が選定し、選定した材料を用いて前足部部材５２ｂ、中足部部材５２ｃ、及び後足部部材５２ｄを成形する。
【００５９】
その後、ステップ２０７において、図１２に示すように、シューズの提供者が、ミッドソール５２の枠部材５２ａをアウトソール５１の外周部に接着し、その後、図１３に示すように、前足部部材５２ｂ、中足部部材５２ｃ、及び後足部部材５２ｄを、ミッドソール５２の枠部材５２ａの内側に嵌め込むとともに、アウトソール５１の上面に接着する。最後に、図１４に示すように、ミッドソール５２の枠部材５２ａにアッパー５３を固着することで、シューズ５０が完成する。
【００６０】
そして、ステップ２０８において、シューズの提供者が、ステップ２０７で完成したシューズ５０を使用者Ａに提供する。
【００６１】
なお、上記実施形態では、情報処理装置３０に、ばね定数ｋ及び減衰係数ｃを決定させたが、ばね定数ｋ以外のばね定数ｋに応じた弾性パラメータを決定させるようにしてもよいし、減衰係数ｃ以外の減衰係数ｃに応じた減衰パラメータを決定させるようにしてもよい。情報処理装置３０に、ばね定数ｋ及び減衰係数ｃのいずれか一方を定数とするシミュレーションモデルを作成させ、ばね定数ｋ及び減衰係数ｃの他方だけを決定させるようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ステップ３０３において使用者Ａに行わせる動作を、走行としたが、提供するシューズの用途によっては、歩行、ジャンプ等、走行以外の所定の動作としてもよい。提供するシューズが長距離走用である場合には、ステップ３０３における走行の速度を比較的遅くし、提供するシューズが短距離走（スプリント）用である場合には、ステップ３０３における走行の速度を比較的速くするようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、ステップ４０５において、シミュレーションモデルにおける各時刻での入力トルクをＰＤ制御により決定したが、他の種類のフィードバック制御により決定するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、ステップ２０４において算出される目的関数を、（値１）、すなわち、踵が接地したときの第１のリンクＬＩ１の上端部の速度に対する踵が離地したときの第１のリンクＬＩ１の上端部の速度の割合としたが、以下の（値２）としてもよい。目的関数として（値１）、（値２）を採用することにより、効率的な移動を可能にするシューズ５０を得られる。
【００６５】
【数６】
2020135834.tif 000008
【００６６】
また、ステップ２０４において算出される目的関数を、以下の（値３）、又は（値４）としてもよい。ここで、Ｆ1stpeakは、８つのばねにかかる力の合計をｙ軸、シミュレーション開始からの経過時間をｘ軸としたグラフの波形の１つ目のピークにおけるｙ座標の値であり、ｔ1stpeakは、当該グラフの波形の１つ目のピークにおけるｘ座標の値である。Ｆ２stpeakは、８つのばねにかかる力の合計をｙ軸、シミュレーション開始からの経過時間をｘ軸としたグラフの波形の２つ目のピークにおけるｙ座標の値である。目的関数としてこれら（値３）、（値４）を採用することにより、負荷の少ない走りを可能にするシューズ５０を得られる。
【００６７】
【数７】
2020135834.tif 000009
【００６８】
また、ステップ２０４において算出される目的関数を、以下の（値５）としてもよい。ｖyoutは、踵が離地したときの第１のリンクＬＩ１の上端部の速度のｙ成分である。目的関数として（値５）を採用することにより、浮遊感を感じさせるシューズ５０を得られる。
【００６９】
【数８】
2020135834.tif 000010
【００７０】
また、ステップ２０４において算出される目的関数を、（値１）〜（値５）のうちの複数の値に重みを付けて加算した値等、（値１）〜（値５）のうちの複数の値に基づいた値としてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、情報処理装置３０が、ばねＳＰの自然長を２０ｍｍの定数とし、かつばね定数ｋと減衰係数ｃとを変数とするシミュレーションモデルを用いて使用者にとって最適なばね定数ｋと減衰係数ｃとを決定した。しかし、情報処理装置３０が、ばねＳＰの自然長、又は所定の荷重を受けたときのばねＳＰの長さを変数とし、かつばね定数ｋと減衰係数ｃとを定数とするシミュレーションモデルを用い、使用者にとって最適なばねＳＰの自然長、又は所定の荷重を受けたときのばねＳＰの長さを、厚さパラメータとして決定するようにしてもよい。これにより、シューズの提供者は、決定された厚さパラメータを参照することにより、使用者Ａにとって最適なミッドソール５２やアウトソール５１の厚さを決定できる。
【００７２】
また、上記実施形態では、ステップ２０５及びステップ２０６において、シューズの提供者が、ステップ２０４で決定されたばね定数ｋ及び減衰係数ｃに基づいて、ミッドソール５２の材料を選定したが、ミッドソール５２の形状（構造）を選定するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、ステップ２０３において、ばね定数ｋの値の設定を、大域的応答曲面法により行ったが、遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)、多目的遺伝的アルゴリズム(MOGA: Multi-Objective Genetic Algorithm)等、他の方法により行ってもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、本発明を、ミッドソール５２のばね定数ｋ及び減衰係数ｃを決定する場合に適用したが、本発明は、アウトソール５１のばね定数ｋ及び減衰係数ｃを決定する場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、使用者にとって最適なソールの特性を決定する技術として有用である。
【符号の説明】
【００７６】
２０      撮影システム
３０      情報処理装置（モデル作成部、シミュレーション実行部、特性決定部）
５２      ミッドソール
ＬＩ１〜ＬＩ５      第１〜第５のリンク
Ｍ      剛体リンクモデル
Ｐ１〜Ｐ７      測定箇所
ＳＰ      ばね（弾性要素）
【図１】
2020135834.tif 000011
【図２】
2020135834.tif 000012
【図３】
2020135834.tif 000013
【図４】
2020135834.tif 000014
【図５】
2020135834.tif 000015
【図６】
2020135834.tif 000016
【図７】
2020135834.tif 000017
【図８】
2020135834.tif 000018
【図９】
2020135834.tif 000019
【図１０】
2020135834.tif 000020
【図１１】
2020135834.tif 000021
【図１２】
2020135834.tif 000022
【図１３】
2020135834.tif 000023
【図１４】
2020135834.tif 000024