(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザーの動きによって変化する足圧で、中敷きシートのドームスプリングをＯＮ、ＯＦＦさせる場合、振動音で体感する重心位置と電気信号のＯＮ／ＯＦＦ出力信号を触覚的、聴覚的、視覚的に一致させる。【解決手段】ドームスプリング１５に作用する直接的な足圧を震動共鳴板１０が円錐状にたわみと復元を繰り返し一点の上下運動に変換した間接的な足圧として、ドームスプリング１５の頭頂部中心に作用することで、足圧増減の一定の圧力範囲をＯＮとＯＦＦの電気信号として検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
足裏に面する面に足裏が載せられ，足裏からの荷重を受ける履物台座において，
足裏に面する面から凹んだ複数の凹部が設けられ，各凹部の開口は，前記足裏に面する面と同一面で撓み振動板により塞がれ，前記撓み振動板は，足裏からの荷重により凹部内に撓み，前記撓み振動板の撓みにより，前記凹部内に配置されたドームスプリングの頭頂部が押し下げられるように変形され，前記ドームスプリングの変形により，前記ドームスプリングの頭頂部内面が，前記ドームスプリングの内側に配置された接点に接触することを特徴とする履物台座。
【請求項２】
前記撓み振動板が足裏からの荷重から解放されると，前記撓み振動板と前記ドームスプリングの復元動作に伴い，前記ドームスプリングが前記撓み振動板に衝撃を与え，前記凹部内に振動音を発生させることを特徴とする請求項１に記載の履物台座。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は動作に伴う荷重の増減をスポット的に履物台座に設けた足圧センシング計測点において、計測点の中心点で足圧の増減をＯＮ／ＯＦＦの電気信号として検出できるスイッチを備えた履物台座に関する。
【背景技術】
【０００２】  足圧の増減で足裏を刺激しながら動作を認識できる中敷きシートは公報で開示されている（特許文献１）。特許文献１は、ドーム形状の撓み部材が足圧の変化で、上下に変形する作用で使用者に一定の刺激を与える作用と、ドームス形状の撓み部材にスイッチ機能を組み込んで、足圧の変化を電気的信号に変換する機能を付与した中敷きシートであった。
【特許文献１】  特許第４８２９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  中敷きシートを含む履物台座にスポット的に設けた複数ヶ所の足圧計測部において、ユーザーの動きに合わせ変化する足圧でドームスプリングが反転復元する場合、振動音で体感する重心位置と電気信号のＯＮ／ＯＦＦ出力信号が触覚的、聴覚的、視覚的に一致する方法が必要とされていた。
実験によれば実際の踏み込んだ感覚と出力した電気信号のフィードバクが０．１秒ズレるだけで違和感を生ずることが被験者を通じて判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、ユーザーの動きによって変化する足圧を検出するためにドーム式スイッチ機構のたわみ部分を２層構造とし、足圧の増減で変化する皮膚細胞の体液を一層目の鉛直中心線状に凝縮、解放させることで、二層目の鉛直中心線頭頂部が正確に押しこまれて電気接点が正確に接続・遮断される。【０００５】  本発明に係わる履物台座は、二層たわみ音響スイッチ機構を内蔵し、足圧の増減をＯＮとＯＦＦの電気信号でアウトプットするとともに、二層たわみ音響スイッチの１層目が下方に下がると、二層目のドームスプリングが押しこまれ反転復元に伴って、たわみ振動板に衝撃を与え共鳴空間で振動音が増幅し、足裏に心地の良い刺激を与えると同時に、足裏の荷重変化のポイントを音響で感知できる。【０００６】  本発明に係わる履物台座は通常の履物におけるはき心地を重視したスイッチ機構でも微弱な圧力変化をＯＮ／ＯＦＦ信号として取り出すことができる。【０００７】  本発明に係わる足圧計測部はユーザーの動きによって増大する足圧の初期の微弱な足圧の変化を、二層たわみ音響スイッチでキャッチしてＯＮとＯＦＦの電気信号に変換し、その電気信号を信号解析装置により解析することで足裏の荷重変化の位置を視覚化してリアルタイムに検出できる。
【発明の効果】
【０００８】  本発明に係わる履物台座は動作の変化に伴って変化する足圧の動的刺激とＯＮ／ＯＦＦ出力した電気信号が二層たわみ音響スイッチのドームスプリング中心線上で行われることで、動いた感覚とＯＮ／ＯＦＦ信号の出力タイミングが一致し、視覚的、聴覚的、触覚的な刺激を完全に一致させることができる。これによって、人間へのフィードバックが正確な足裏の位置情報に基づいて即座にできる。即ち、人間にとって必要な情報は（圧力がかかっている）場所とそのタイミング情報で十分であり、ドームスプリングの反転復元に伴って発生する位置情報は動いた結果の刺激と感覚のズレをリセットして生活習慣或いはスポーツの分野において絶大なる改善できる身体のリセットツールとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下、図面を参照して本発明の最良の形態について説明する。しかしながら、かかる実施例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。【００１０】  図１は、本発明の実施の形態例における履物台座の上面図である。履物台座１の上部表面は布などの履物部材でカバーされてもよく、図１は、左右対称の右足用の履物台座を示している。履物台座１は、図１に示すように、複数の２層たわみ音響スイッチユニット２を備える。履物台座１は、靴、サンダル、スリッパ、靴下など足で履くものの足裏が置かれる台座であり、履物の構成部品であり、また、中敷きシートのような独立した物品であってもよい。履物台座に設けられた複数の２層たわみ音響スイッチユニット２は、足圧をスポット的にセンシングするため、通常歩行における重心移動の通過点に踵からつま先まで等間隔に配置した複数位置に配置される。【００１１】  図２は、２層たわみ音響スイッチユニット２の構成を示す断面図である。２層たわみ音響スイッチユニット２は、履物台座１に設けられる凹部に配置され、たわみ振動板１０と、ドームスプリング１５と、導電スペーサー１６と、電気接点１７とを有して構成される。各凹部の開口は、足裏に面する面と同一面でたわみ振動板１５により覆われ、電気接点１７には、図示されない電気配線が接続され、スイッチＯＮによる信号を外部に取り出すことができる。また、ドームスプリング１５内部の空間２０は、後述するように、ドームスプリング１５の復元における衝撃音の共鳴空間となる。【００１２】  図３は、２層たわみ音響スイッチユニット２のたわみ状態を示す図である。足圧が増加すると振動共鳴板１０が鉛直下方に円錐形状にたわみドームスプリング１５の中心を下方に押しこみ導電スペーサー１６と電気接点１７が接続しＯＮになる。すなわち，たわみ振動板１０は、足裏からの荷重により凹部内にたわみ、たわみ振動板１０のたわみにより、凹部内に配置されたドームスプリング１５の頭頂部（図３のＺ領域）が押し下げられるように変形され、ドームスプリング１５の変形により、ドームスプリング１５の頭頂部内面が、ドームスプリング１５の内側に配置された電気接点１７に接触することで導通してスイッチＯＮ状態となる。【００１３】  足圧が増加すると振動共鳴板１０は足圧の増減でＸ領域を上下運動するが、足圧の増減で円錐状にたわみと復元を繰り返すため、ドームスプリングの周辺領域Ｙ１、Ｙ２領域に上下運動を作用させることはなく、ドームスプリング中心（頭頂部）のＺ領域にのみ上下の動きを伝える。【００１４】  足圧でたわみ振動板１０を円錐状にたわませるため、凹部開口の形状は円形が望ましく、足圧の増減で振動共鳴空間２０の中心で上下運動を繰り返す。【００１５】  また、たわみ振動板が、足裏からの荷重から解放されると、たわみ振動板とドームスプリングの復元動作に伴い、ドームスプリングがたわみ振動板に衝撃を与え、凹部内に振動音を発生させる。振動音が共鳴空間で共鳴することで、ユーザーは、衝撃を音色として知覚でき、また、心地良い内面的刺激をユーザーの足裏に与えることができる。【００１６】  導電スペーサー１６と電気接点１７は金属或いはカーボンなど導電性の材質で導電スペーサー１６は��ームスプリングと一体形状でも良い。ドームスプリングの材質は例えばステンレスなど導電性のよい金属が望ましい。【００１７】  図４は，本発明の実施形態による２層たわみ音響スイッチユニット２の各チャンネルの電気配線例を示した参考図である。【００１８】  図５は、本発明の実施形態による足圧の増減のピークを示した足圧曲線Ｐとドームスプリング１５の中心を押して反転する圧力Ｋの前後で反転復元する二層たわみ音響スイッチ２の作用時の要部断面図である。【００１９】  足圧が増加するとたわみ振動板１０は足圧の増減で図３に示すようにＸ領域を上下運動するが、足圧の増減で円錐状にたわみと復元を繰り返すためＹ１、Ｙ２領域に上下運動を作用させることはなく、ドームスプリング中心のＺ領域に上下の動きを伝える。【００２０】  ユーザーの動きによって変化する足圧曲線Ｐにおいてドームスプリング１５の中心（頭頂部）を押して反転する圧力ＫがＰ１〜Ｐ２と増加して電気信号がＯＮになりＰ３〜Ｐ４と減少してＯＦＦになり、接続時間Ｔの長さが検出される。【００２１】  たわみ振動板１０は面積に反映した足圧を一点に絞り込んだ上下の運動に変えることによって、ドームスプリング１５の形状は歪むことなく反転復元を繰り返し、電気接続のＯＮ，ＯＦＦを一定圧で行える。【００２２】  共鳴空間２０は密閉式で好ましく、ゴミの付着によって導電性が悪くなることを防止する。また、
導伝スペーサーは不織布など適度な通気性を有する部材を使用すると減圧によるドームスプリングの反転復元を妨げない【００２３】  二層たわみ音響スイッチユニット２の中心で押しこみ接続遮断する方法はドームスプリングとは限らない。【００２４】  図６ａは本発明の第二の実施形態による履物台座の要部断面図である。一層目にたわみ復元部材１００を設け、その下面の中心には、中心押し込み突起１０１が取り付けられる。たわみ復元部材１００の下の凹部空間１０３には、二層目にドームスプリングではなく、単に押しこみ解放して接続遮断できる振動音を発生させない圧力スイッチ１０２を設けることで、ユーザーが刺激で辛くなることなく長時間にわたって使用できる仕様にしたものである。【００２５】  図６ｂは、第二の実施形態による履物台座の動作を示すであって、中心押し込み突起１０１は一層目の撓み復元部材１００によって皮膚の体液が中心で凝縮され、円錐状に撓んで、中心線Ｘの上下運動で正確に圧力スイッチ１０２の中心頭頂部を押しこむことができる。【００２６】  圧力スイッチ１０２のＯＮ／ＯＦＦ方式はコイル式でも接触式でも方式は選ばず、単に一層目の中心に電気接点を取り付け、下方に撓んだときに凹部空間中心に直接設けた電気接続部で接続遮断してもよい。【００２７】  図７ａは本発明の第三の実施形態による履物台座の要部断面図である。主に履き心地と機能を両立させるために、肌の感触が良い流体で直接的に皮膚細胞の圧力を中心で圧縮して、圧力スイッチ１０２を中心で押しこみ解放してＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。【００２８】  一層目の硬質系部材１１４の硬度は硬めで屈曲可能な部材で流体収容部のみが圧縮されることが望ましい。流体収容部１１０は、流体隔壁１１１で囲まれており、内部にシリコンゲルなどの流体を収容する。足圧により、流体収容部１１０内の流体は、凹部空間１０３に食い込み、流体収容部１１０の下部に取り付けられた中心押し込み突起１１２が、圧力スイッチ１０２に接触し、ＯＮ信号を出力する。【００２９】  一層目の弾性系部材１１５に埋め込んだ流体収容部１１０の足裏と面する突出高さは平らでも、突出してもよい。【００３０】  図７ｂは本発明の第三の実施形態による作用時の要部側断面図である。
足圧の増加で、二層目の流体収容部１１０をＷ１の範囲で圧縮する。【００３１】  Ｗ１の面積で圧縮された流体収容部１１０はＷ１面積より小さいＷ２の面積の穴開口部１２０に流体収容部１１０が食い込み中心押し込み突起１１２が圧力スイッチ７と接触する。【００３２】  流体収容部１１０は流動可能な例えば水、ゲル、空気など流体隔壁５で収容されるがシリコンなどの復元可能な部材でも良い。また、流体の形状は足裏と接する面は円形が望ましい。【００３３】  圧力スイッチ１０２と中心押し込み突起１１２は任意に決めた大きさの凹部空間１１３で隙間が確保され、荷重の増加によって圧縮沈み込み高さＨ１より、大きいＨ２の流体隔壁５の上下運動で導通と非導通を繰り返すための隙間が安定的に確保される。【００３４】  図８は本発明の第四の実施形態による動いた感覚とＯＮ／ＯＦＦ信号が一致する履物台座で、はき心地と出力信号の計測点におけるセンシング範囲（圧力範囲）を大きくするために、動いたと感覚で察知できる程度の圧力（重心移動）をセンシングする手段として、皮膚細胞にフィットする程度の突起を設け、皮膚体液の微弱な圧力を皮膚圧センシング突起中心部で包み込むように皮膚体液が凝縮することで、鉛直下方中心の上下運動の圧力を発生させ、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力させる。【００３５】  その構成は図９に示すように履物台座表層部は弾性板３０とバネ挿入空間３１と硬質部材からなる圧力スイッチ押し部３６と底部シリコン層３２とコイルバネ３３と圧力スイッチ５０と可動溝４０と皮膚圧センシング突起４５で構成されている。【００３６】    微弱な足圧の増減で圧力スイッチ５０をＯＮ／ＯＦＦさせるために皮膚圧センシング突起４５の形状は球形とし、皮膚細胞の体液を中心で包み込むように押しこむ圧力を発生させて、中心に向かって鉛直下方に上下運動し、圧力スイッチのシリコン層５４に作用して圧力スイッチ５０中心を押しこむ。【００３７】    図８で示すように荷重の増減で圧力スイッチをＯＮ／ＯＦＦさせる場合、弾性板３０に足圧の荷重が増減すると足裏を支える支持力の違いを異なるＰ１、Ｐ２を設ける。【００３８】  支持力はＰ２が大でＰ１が小の領域を設け、Ｐ１の支持圧力の小さい領域でスポット的に足圧をセンシングする機構になっている。【００３９】  微弱な足圧で圧力スイッチ５０をＯＮ／ＯＦＦさせるメカニズムはＰ１領域で圧力が高まると皮膚圧センシング突起が下方に押し込まれ、コイルバネ３３が圧縮されることで圧力スイッチ押し部が圧力スイッチを押しこみ接続導通する。【００４０】  足圧の減少でＰ１領域の圧力が下がるとコイルバネ３３の復元力によって、圧力スイッチはＯＦＦになる。【００４１】  皮膚圧センシング突起４５の高さは真皮細胞層に突起が違和感なく食い込み、食い込み高さは０．５〜０．８ｍｍ程度が望ましく形状は円形で１０〜１３ｍｍ程度が皮膚圧の増減をセンシングするのに望ましい。【００４２】  このスイッチ方式の場合、バネ圧の強さを変えることで微妙な圧力の変化をセンシングすることができる。【００４３】  図８が示す圧力スイッチの接続、遮断方式は、コイルバネ３３或いは同等の性質を有する部材の強さを変えることで、スレッショルド（しきい値）を決めることが出来、運動動作の解析目的に応じて、センシングすることが出来る。【００４４】  コイルバネ大６０は図９が示すように単独のバネでもよく、押しこみ復元の圧力はＰ１領域境界の弾性板の圧縮抵抗とコイルバネ大６０の強さと圧力スイッチ５０の接続するための圧力の合計がＯＮ／ＯＦＦするためのしきい値となる。【００４５】  また、圧力スイッチ５０の押しこみ強さの異なる多段式に積層した圧力スイッチ５１で足圧をセンシングした場合、同じ計測ポイントで異なるしきい値の圧力が検出できる。【００４６】  多段式に積層した圧力スイッチはリアルタイムに変化する足圧のアナログ量を小、中、大と０１信号に仕分けして出力することが出来３次元的に動作を解析することが出来る。【００４７】  多段式に圧力をセンシングする方法は必ずしも圧力スイッチを多段式に積層することはなく、例えば市販されている多段式スイッチと第三の実施例で示した流体の食い込み高さで圧力に応じた負荷をＯＮ／ＯＦＦでセンシングして出力できる。【００４８】  圧力センサとＯＮ／ＯＦＦセンシングスイッチを複合的に組み合わせることで、飛躍的な運動パフォーマンスの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態例における履物台座の上面図である。
【図２】二層たわみ音響スイッチユニット２の構成を示す断面図である。
【図３】二層たわみ音響スイッチユニット２のたわみ状態を示す図である。
【図４】各チャンネルの配線のＯＮ／ＯＦＦ出力の参考図である。
【図５】音響スイッチの作用図の腰部断面図である。
【図６ａ】本発明の第二の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の腰部断面図である。
【図６ｂ】本発明の第二の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の作動時の腰部断面図である。
【図７ａ】本発明の第三の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の腰部断面図である。
【図７ｂ】本発明の第三の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の作動時の腰部断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の腰部断面図である。
【図９】本発明の第四の実施形態による履物台座１のスイッチ配列の腰部断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施形態による圧力スイッチの上面図である。
【符号の説明】
【００５０】  １：履物台座、２：二層たわみ音響スイッチユニット、１０：たわみ振動板、１５：ドームスプリング、１６：導電スペーサー、１７：電気接点、２０：共鳴空間、３０：弾性板、３１：バネ挿入空間、３２：底部シリコン層、３３：コイルバネ、３６：圧力スイッチ押し部、４０：可動溝、４５：皮膚圧センシング突起、５０：圧力スイッチ、５１：二段目圧力スイッチ、５４：シリコン層、５５：シリコン層２、６０：コイルバネ大、６５：圧力スイッチスペイサー、１００：たわみ復元部材、１０１：中心押し込み突起、１０２：圧力スイッチ、１０３：凹部空間、１１０：流体収容部、１１１：流体隔壁、１１２：中心押し込み突起、１１３：凹部空間、１１４：弾性系部材二層目。
【図１】
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【図２】
2014104333.tif 000004
【図３】
2014104333.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014104333.tif 000007
【図６ａ】
2014104333.tif 000008
【図８】
2014104333.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月6日(2013.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】    図２は、２層たわみ音響スイッチユニット２の構成を示す断面図である。２層たわみ音響スイッチユニット２は、履物台座１に設けられる凹部に配置され、たわみ振動板１０と、ドームスプリング１５と導電スペーサー１６と、電気接点１７とを有して構成される。各凹部の開口は、足裏に面する面と同一面でたわみ振動板１５により覆われ、電気接点１７には、図示されない電気配線が接続され、スイッチＯＮによる信号を外部に取り出すことができる。また、ドームスプリング１５内部の共嗚空間２０は後述するように、ドームスプリング１５の復元における衝撃音の共鳴空間となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】    図６ｂは、第二の実施形態による履物台座の動作を示すであって、中心押し込み突起１０１は一層目の撓み復元部材１００によって皮膚の体液が中心で凝縮され、円錐状に撓んで、中心の上下運動で正確に圧力スイッチ１０２の中心頭頂部を押しこむことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】    二層目弾性系部材１１５に埋め込んだ流体収容部１１０の足裏と面する突出高さは平らでも、突出してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】    その構成は図９に示すように履物台座表層部は弾性板３０とバネ挿入空間３１と硬質部材からなる圧力スイッチ押し部３６と底部シリコン層３２とコイルバネ大６０と圧力スイッチ５０と可動溝４０と皮膚圧センシング突起４５で構成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】    コイルバネ大６０は図９が示すように単独のバネでもよく、押しこみ復元の圧力はＰ１領域境界の弾性板３０の圧縮抵抗とコイルバネ大６０の強さと圧力スイッチ５０の接続するための圧力の合計がＯＮ／ＯＦＦするためのしきい値となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】  １：履物台座、２：二層撓み音響スイッチユニット、１０：撓み振動板、１５：ドームスプリング、１６：導電スペーサー、１７：電気接点、２０：共鳴空間、３０：弾性板、３１：バネ挿入空間、３２：底部シリコン層、３３：コイルバネ、３６：圧力スイッチ押し部、４０：可動溝、４５：皮膚圧センシング突起、５０：圧力スイッチ、５１：二段目圧力スイッチ、５４：シリコン層、５５：シリコン層２、６０：コイルバネ大、６５：圧力スイッチスペイサー、１００：撓み復元部材、１０１：中心押し込み突起、１０２：圧力スイッチ、１０３：凹部空間、１１０：流体収容部、１１１：流体隔壁、１１２：中心押し込み突起、１１３：凹部空間、１１４：一層目硬質系部材、１１５：二層目弾性系部材、１２０：穴開口部
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2014104333.tif 000013
【図３】
2014104333.tif 000014
【図４】
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【図５】
2014104333.tif 000016
【図６ａ】
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【図６ｂ】
2014104333.tif 000018
【図７ａ】
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【図７ｂ】
2014104333.tif 000020
【図８】
2014104333.tif 000021
【図９】
2014104333.tif 000022
【図１０】
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