(57)【要約】      （修正有）【課題】スイッチの信号で誰にでも理解できて効果のあるスイッチ配列を目指す。【解決手段】歩行の踵着地角度と踵外縁領域の直立姿勢における接地圧の小さいポイントに着眼したものであり、猫背の姿勢ではＯＦＦ状態であり、姿勢を正した歩行角度でＯＮ信号を出力する踵カウンタースイッチとすることで前記、ＯＮ信号のタイミングで姿勢を制御できることを立証した。【選択図】図１
2019146950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルシート（ＦＰＣ）上の異なる足底形状を反映した足裏が接する上面に１値との多段値のスイッチを検出目的に応じて設け、踵後方外縁中心領域には前かがみ状態で、足底スイッチがＯＦＦ状態を保つ閾値を与えた前記足底スイッチを設け、踵中心領域には、１値あるいは多段値の足底スイッチを設け、土踏まずアーチ中心外縁部領域には、２値あるいは多段値の足底スイッチおよび圧力センサーの組み合わせでアナログ量を検出し、足指根元、母指球、小指領域には前記１値あるいは多段値の足底スイッチを設け母指球領域に前記１値あるいは多段値の足底スイッチを設けた足裏からの荷重を受けるＦＰＣデバイスであり、踵外縁中心ポイントに配置した前記足底スイッチは姿勢を真直ぐ正すとＯＮになり、前かがみ姿勢でＯＦＦになることで、姿勢を正す気付きをあたえ、前記、土踏まずアーチ中心外縁部領域の関節の負荷を可視化して、スイッチＯＮ／ＯＦＦの違いによって姿勢の状態を自覚、認識できることを特徴とした薄型硬質系翼型インソール。
【請求項２】
足底に面するＦＰＣＳＷパターンの複数のスイッチ領域のスイッチ構造において、閾値を自由自在に設定できることを目的とした構成において、底部、上部のたわみ板に導通接続するための接点領域に導通部材が印刷され、前記、導通部材印刷以外領域にはレジスト印刷で空間柱、あるいは溝空間を形成し、ＳＷ上部、底部の中間層には、荷重で上部たわみシートの導電部が上下運動で導通してＯＮ／ＯＦＦさせるための貫通穴で構成したレジストスペーサーにおいて、前記、レジスト印刷で空間柱あるいは溝空間はＳＷの上部、底部のたわみ部材とスペーサーの開口部に設けられる空間面積の圧縮復元に伴う真空状態を制御する一体構造のスイッチを前記、底部、上部のたわみ板に導通接続するための接点領域に導通部材が印刷され、前記、導通部材印刷以外領域にはレジスト印刷で空間柱、あるいは溝空間を形成した中間層には、任意の閾値を自由に設定できるフィイルムスペーサーをサンドする分離方式により閾値に応じた前記、フィイルムスペーサーの厚みと貫通孔の面積を変えることで閾値を自由自在に設定できることを特徴とした足底センサー
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は歩行のストライドに応じた踵着地角度に着眼したものであり、猫背の姿勢ではＯＦＦの状態であり、姿勢を正した角度でＯＮになる姿勢制御スイッチ（以下ＳＷと略称）踵配置と、ＳＷ配置のＯＮ／ＯＦＦの１と２値信号と、さらに詳細解析を目的とした図１ｂに示すドーナツ円形状のスペーサー角度で閾値を調整できる６段階足底スイッチ解析手法であり、極めて容易にＸ，Ｏ脚の判定をできる生データ分析手法と前記、足底スイッチ解析手法を履き心地を重視した仕様にするために薄型硬質系翼型インソールの形状とすることで土踏まず側面領域に通信モジュールと電池とＦＰＣから有線にチェンジして靴上部の送信部に送る金具等を圧着して張り合わせた使い勝手の良いインソールを目指すものである。
【背景技術】
【０００２】    足底圧のアナログ量を圧力センサで検出して解析する手法は学会論文等で多く開示されている。
また、重心動揺２値解析手法として開示されている特許開２０１８−０１１９１６は本発明人の発明であるが、その可視化した画像からは、容易にＸ，Ｏ脚を特定することが難しかった。
一方、あらゆる履物にそのまま挿入できる仕様としてインソール形状の厚みを１〜１，５ｍｍ以下のフラットパネルシート（以下ＦＰＣと略称）に配置した１値と２値の閾値と多段値の閾値との間にアナログ量をあたえた足底スイッチの信号を通信モジュールで送信する場合、前記シート上部、底部領域に埋め込む場合の方法として、どのようにしても足底に違和感が生じる問題が発生し商品化できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】    多段足底スイッチは本発明人が考案したアイデアであるが、その解析手法はあくまでも簡易的にデジタル変換することが目的であった。しかし、そのＦＰＣのＳＷ配置は、単純にバランスを重視したものであり、解析も学会で発表されている数式を引用したにすぎなかった。しかも、その解析結果からは、Ｘ，Ｏ脚、前かがみ，後傾姿勢の判定が極めて困難であり、姿勢を制御する、例えば、（姿勢が悪い時、音楽をチェンジする方法等）決定的なフィードバック効果は認められなかった。一方、インソール形状の厚み０，５〜１，５ｍｍ以下のＦＰＣに配置した１値と２値の閾値と多段値の閾値との間にアナログ量をあたえた足底スイッチの信号を通信モジュールで送信する場合、前記シート上部、底部領域に埋め込む場合の方法として、どのようにしても足底に違和感が生じる問題で商品化できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】    本発明は、歩行の踵着地角度と踵外縁領域の直立姿勢における接地圧の小さいポイントに着眼したものであり、猫背の姿勢ではＯＦＦ状態であり、姿勢を正した歩行角度でＯＮ信号を出力する踵カウンタースイッチとすることで前記、ＯＮ信号のタイミングで姿勢を制御できることを立証した。
即ち、Ｘ，Ｏ脚は姿勢の悪い関節アライメントを原因とするものであり、姿勢を正したタイミング時に信号で制御できれば、根本的な生活習慣の癖はリセットできる【０００５】    異なる足底形状に反映したポイントのＦＰＣシートに１値と２値、および多段値の間に圧力センサのアナログ量を検出できるデジタルアナログスイッチを検出目的に応じて設け、踵外縁中心領域には前かがみ状態で、足底スイッチがＯＮできないポイントに何れかの足底スイッチを設け、踵中心領域には、２値足底スイッチを設け、土踏まずアーチ中心外縁部領域には、２値足底スイッチあるいは、デジタルアナログスイッチを設け、足指根元、母指球、小指領域に２値足底スイッチ、あるいはデジタルアナログスイッチを設け、母指球領域に１値、２値いずれかの足底スイッチを設けた足裏からの荷重を受けるＦＰＣデバイスを使用し，踵外縁中心ポイントに配置した足底スイッチは姿勢を真直ぐ正すとＯＮになり、前かがみ姿勢でＯＦＦになる１値の信号のみで姿勢を制御するストライド角度ポイントスイッチの構成で解決できる。
また、このスイッチ配列は導電性銀繊維などスイッチの代用としてインソールにスポット的に縫い込み抵抗値の信号処理でウェアラブルインソールとしてより優れた工学情報を提供できる。【０００６】    従来、図４に示す翼型形状硬質系インソールの厚み０，５〜１，５ｍｍ以下のＦＰＣを張り合わせた履物台座において足底スイッチの信号を送信する通信モジュールと電池及びコネクター接続領域として履物台座に貼り合わせ、使い勝手を向上させる実装方法として、どのようにしても足底に違和感が生じる問題で商品化できなかった。
上記、課題を解決するために、土踏まず領域の内側に前記翼型形状硬質系インソールの硬質系部材、例えば、ポリプロピレンを熱プレスして翼型形状とした構造として跳ね上げ、履物と接する土踏まず領域側面にモジュールと電池を埋め込むことで、モジュールと電池及びコネクター接続の突出した形状を身体に食い込ませるのではなく土踏まず側面全体で履物の側面を突出させる形状としたことで違和感を消去できた。また、翼型形状は土踏まず領域とは限らず、両翼型形状インソールとして、モジュールと電池あるいは出力コネクターを分散してとりつけてもよい。【０００７】  本発明にかかわる図１に示す、６個のＳＷ配置の効果はＡＷ１とＳＷ２のスイッチ間領域で前傾、後継姿勢歩行、左右のピッチバランス、ストライドがスムーズか等の足底情報が検出できる。
そして、左右のバランスは、図２に示す足首の背屈の度合いを意識的に変えるだけで身体バランスが改善できることが検証を通して判明した。
上記、歩行の制御は踵着地する時の角度であり、その結果が、ＳＷ，３，の関節の捻じれを検出して、さらに、ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６のＯＮ／ＯＦＦ時間差で、例えば、丹田を引き締めるとＳＷ４、ＳＷ５，ＳＷ６の順番に所謂一般的に理想とされている歩行のフィードバックが得られる。【０００８】  本発明にかかわる図６に示す、２個のＳＷ配置の効果はＡＷ１とＳＷ２のスイッチ間領域で前傾、後継姿勢歩行、左右のピッチバランス、ストライドがスムーズか等の足底情報が検出できることから、図７に示す素足、あるいは靴下の上から例えば図７に示すシリコーンで足底センサをサンドして送信モジュールを図９に示すように足首に取り付ければ、靴を脱いだ時でも身体バランスの制御に使える。【０００９】    本発明にかかわる図５に示す、６個のＳＷ配置によってＸ，Ｏ脚を判定する手法は横軸に時間軸で、図５グラフでは２秒間表示、縦軸は足圧センサのオン・オフで、「１」か「ゼロ」ではなくて荷重の割合（Ｄｕｔｙ）で、ゼロまたは１または１／２または１／３で可視化する。青の線は、▲１▼踵側（Ｈｅｅｌ）のセンサのデータ、緑の線は、▲２▼足小指側のセンサのデータで、赤の線は、▲３▼足親指側（Ｔｏｅ）のセンサのデータ例を示しており、
Ａ．踵側だけ接地の時      ▲１▼：１，      ▲２▼：０，    ▲３▼：０、
Ｂ．フラット状態の時      ▲１▼：１／２，  ▲２▼：０，    ▲３▼：１／２
Ｃ．つま先側だけ接地の時  ▲１▼：０，      ▲２▼：０，    ▲３▼：１
となり、Ｂ２，Ｂ３，Ｃ３のような状態の「継続時間」の長さから、無理な姿勢や不安定さを検出できる。
【発明の効果】
【００１０】    本発明に係わる１値と２値の足底スイッチは履き心地を重視したインソールに組み込むことでウォーキング中など動作状態でも身体アライメントを改善できることを意味している。
また、最近、ＮＨＫ報道で人体が作る最高の若返り物質は骨に振動を与える負荷が重要で、ウォーキング、ジャンプなど有効とあるが、その目的のためには悪いアライメントでの関節負荷は避けられない。
足底圧の変化は身体アライメントの結果であるが、その生活習慣の歪みを動作状態でリセットできる１値と２値足底スイッチの配置方法は医療、スポーツにとどまらずこれまでになかった発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】    以下、１値と２値足底スイッチと多段値の閾値との間にアナログ量をあたえた足底スイッチを配置したポイント図面とデバイス出力データ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。【００１２】    図１は、本発明の実施の形態例におけるＦＰＣシートａの上面図である。図１は、ＦＰＣシートａの左右対称の左足用を示している。ＦＰＣシートａは、図１に示すように、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踵領域に、姿勢を正した状態のみＯＮするカウンターＳＷ１と歩行パターン解析するための２値ＳＷ２とＳＷ４とＳＷ５とＳＷ６と図１ｂのデジタルアナログＳＷ３の配置で構成される。【００１３】    図１ｂのデジタルアナログＳＷ３の構成は、本発明人のリング状スイッチの接点部に圧力センサを組み合わせた構造としており、６段階のアナログ量を出力できる。その機能はＯＮ／ＯＦＦ６段階で上下して、中心に向かって狭まる三角形のスペーサーで構成して感圧センサの抵抗値が段階的に変化する仕組みで構成されている。【００１４】    図２ｃは、踵領域の姿勢を正したときにのみＯＮするカウンターＳＷ１の位置を示すものであり、踵が図２ｄの前かがみ姿勢でＯＮしない閾値で構成して、踵外縁中心点に設けられる。【００１５】    しかし、必ずしもＯＮ／ＯＦＦ１値のＳＷ信号とは限らず、図２ｃのポイントにデジタルアナログＳＷ３を配置することで、ストライドの強さも含めて複合的な歩行解析を実現できる。【００１６】    特に、インナーマッスル（大腰筋）の使い方までをも使用者に可視化、生活習慣の癖リセット及び身体能力を大幅に向上することができる。【００１７】    図２ｅは、ＳＷ１をＯＮにするための姿勢を示しているが、カウンター信号に連動した音を組み合わせることで、図２ｅのストライドの大きな歩行を実現し、インナーマッスルを鍛えるとともに姿勢の歪みを改善できる。【００１８】    図３は、本発明の実施の形態例における３、翼型形状硬質系インソールで１、通信モジュールと２、電池で前記３、翼型形状硬質系インソール土踏まず領域のＣ翼型形状跳ね上げ領域の履物と接する裏面に配置されＢ、履物突出領域を突き出すことで違和感を消去する構造としている。【００１９】    図４は、本発明の実施の形態例における３、翼型形状硬質系インソールのＡ−Ａ断面図であり１、通信モジュールの突出した形状を翼型形状硬質系インソール土踏まず領域のＣ翼型形状跳ね上げ領域の履物突出領域を突き出すことで違和感を消去する構造としている。【００２０】    図５ｉに示す、▲１▼の線は、▲１▼踵側（Ｈｅｅｌ）のセンサのデータ、▲２▼の線は、▲２▼足小指側のセンサの理論データで、▲３▼の線は、▲３▼足親指側（Ｔｏｅ）のセンサのデータ例を示しており、
Ａ．踵側だけ接地の時      ▲１▼：１，      ▲２▼：０，    ▲３▼：０、
Ｂ．フラット状態の時      ▲１▼：１／２，  ▲２▼：０，    ▲３▼：１／２
Ｃ．つま先側だけ接地の時  ▲１▼：０，      ▲２▼：０，    ▲３▼：１
となり、Ｂ２，Ｂ３，Ｃ３のような状態の「継続時間」の長さから、無理な姿勢や不安定さを検出できる。【００２１】    図６のｊグラフから、その人の習性的なパターンを読み取る理論解析の実施例として
・横軸は時間軸で、このグラフでは２秒間表示。
・縦軸は足底スイッチのオン・オフで、「１」か「ゼロ」ではなくて
荷重の割合（Ｄｕｔｙ）で、ゼロまたは１または１／２または１／３として可視化する。
・▲１▼の線は、▲１▼踵側（Ｈｅｅｌ）のセンサのデータ。
・▲２▼の線は、▲２▼足小指側のセンサのデータ。
・▲３▼の線は、▲３▼足親指側（Ｔｏｅ）のセンサのデータ。
Ａ．踵側だけ接地の時      ▲１▼：１，      ▲２▼：０，    ▲３▼：０
Ｂ．フラット状態の時      ▲１▼：１／２，  ▲２▼：０，    ▲３▼：１／２
Ｃ．つま先側だけ接地の時  ▲１▼：０，      ▲２▼：０，    ▲３▼：１【００２２】    本発明は、▲２▼のデータを分離、追加することによって、Ｏ脚、Ｘ脚などの特徴が見える。▲１▼，▲２▼，▲３▼の３点で荷重を分担していると考え、単純化して、０，１／２，１／３，１の４値で比較する。
Ａ．踵側だけ接地の時        ▲１▼：１，      ▲２▼：０，      ▲３▼：０
Ｂ１．フラット状態の時      ▲１▼：１／３，  ▲２▼：１／３，  ▲３▼：１／３
Ｂ２．フラット（外側寄り）  ▲１▼：１／２，  ▲２▼：１／２，  ▲３▼：０
Ｂ３．フラット（内側寄り）  ▲１▼：１／２，  ▲２▼：０，      ▲３▼：１／２
Ｃ１．つま先側接地の時      ▲１▼：０，      ▲２▼：１／２，  ▲３▼：１／２
Ｃ２．つま先離地（内側寄り）▲１▼：０，      ▲２▼：０，      ▲３▼：１
Ｃ３．つま先離地（外側寄り）▲１▼：０，      ▲２▼：１，      ▲３▼：０【００２３】  Ｂ２，Ｂ３，Ｃ３のような状態の「継続時間」の長さから、無理な姿勢や不安定さを検出できる。【００２４】  図７は、本発明の実施の形態例における踵履きシートに鋏みこむフレキで、図８で示すシリコーンなどの柔軟部材でサンドして踵の荷重変化によって前記、柔軟部材がスイッチ凹部に食い込みＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。【００２５】  図９、図１０は、本発明の実施の形態例における踵履きシートを踵に装着できる形状を示しており好ましくはストッキングのように伸縮自在の薄物が適している。また、踵に履かせて動作状態を検出する時、３２、と３１のフィット感によって、力むことなく歩行を制御できる。また、つま先側にも上記同様に履かせる構成で行えばより詳しいデータが取得できる。【００２６】  図１１，１２，１３は本発明の実施の形態例におけるＦＰＣＳＷの閾値を決める１３、フィルムスペーサーと１４、フィイルムスペーサー貫通孔を示しているが、図１２，１３が示すように、スペーサー底部もしくは上部に１５、レジストの柱、及び溝形状の空間を形成することで、ＳＷの真空状態を回避することができる。その点、従来技術では、レジストスペーサーを一体で形成するため、閾値を変えるたびに印刷しなければならず、高額でカスタマイズが容易でない。その課題を解決するために発明したのが、スイッチ底部もしくはスイッチ上部にレジスト空間を形成して任意の厚みと任意の面積の貫通孔を与えたフィイルムスペーサー１４を挟み込むことで課題を解決できた。【００２７】  足底に面するＦＰＣＳＷパターンの複数のスイッチ領域のスイッチ構造において、閾値を自由自在に設定できることを目的とした構成において、底部、上部のたわみ板に導通接続するための接点領域に導通部材が印刷され、前記、導通部材印刷以外領域にはレジスト印刷で空間柱、あるいは溝空間を形成し、ＳＷ上部、底部の中間層には、荷重で上部たわみシートの導電部が上下運動で導通してＯＮ／ＯＦＦさせるための貫通穴で構成したレジストスペーサーにおいて、前記、レジスト印刷で空間柱あるいは溝空間はＳＷの上部、底部のたわみ部材とスペーサーの開口部に設けられる空間面積の圧縮復元に伴う真空状態を制御する一体構造のスイッチを前記、底部、上部のたわみ板に導通接続するための接点領域に導通部材が印刷され、前記、導通部材印刷以外領域にはレジスト印刷で空間柱、あるいは溝空間を形成した中間層には、任意の閾値を自由に設定できるフィイルムスペーサーをサンドする分離方式により閾値に応じた前記、フィイルムスペーサーの厚みと貫通孔の面積を変えることで閾値を自由自在に設定できる。【００２８】  図１４，１５は本発明の実施の形態例における本出願人の発明した円盤型フレキシブル多段スイッチにスイッチ中心に向かって角度が狭くなるようにレジストスペーサーを印刷することで、閾値を角度とスペーサー数を増減させることができることを最大の特徴とした改良型の円盤型フレキシブルスイッチである。また、底部導通部分に感圧カーボン等パラレル信号からアナログ信号にすることで出力線数を減らし、圧力の範囲を大きく段階的に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣシートａのＳＷ１〜ＳＷ６の配置上面図とｂはデジタルアナログスイッチのリングスペーサーＲ１と角度スペーサーＲ２の参考図である。
【図２】本発明の実施の形態例における踵ｃと前かがみ姿勢ｄと正しい姿勢ｅでカウンターＳＷ１の踵領域配置場所を示す図である
【図３】本発明の実施の形態例における翼型形状硬質インソールの形状を示している
【図４】本発明の実施の形態例における翼型形状硬質インソールの形状でＢ履物突出領域を押し込んだ状態を示している図３】本発明の実施の形態例における理論解析図と検証した解析図である。
【図５】本発明の実施の形態例における理論解析可視化画像を示している
【図６】本発明の実施の形態例における被験者データを時系列に可視化した検証解析画像である
【図７】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣの踵ＳＷパターンを示している
【図８】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣの踵ＳＷサンドシートを示している
【図９】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣの踵センシングカバーとＳＷ１とＳＷ２の検出領域を示している
【図１０】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣの踵センシングカバーの装着状態を示している
【図１１】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣのフィイルムスペーサーと貫通孔を示している
【図１２】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣのＳＷ断面を示している
【図１３】本発明の実施の形態例におけるＦＰＣのＳＷ上部蓋にレジスト柱と導電の接点を示している。
【図１４】本発明の実施の形態例における円盤フレキシブルスイッチの角度スペーサーを示して要る
【図１５】本発明の実施の形態例における円盤型フレキシブルスイッチの断面作動状態を示して要る
【符号の説明】
【００３０】  Ａ：ＦＰＣシート、ＳＷ１：１値スイッチ、ＳＷ２：２値スイッチ、ＳＷ３：デジタルアナログスイッチ、ＳＷ４：２値スイッチ、ＳＷ５：２値閾値スイッチ、ＳＷ６：１値スイッチ、ｂ：デジタルアナログスイッチ、ｈ：踵ＳＷ１配置領域、ｄ：前かがみ姿勢、ｅ：真直ぐな姿勢、１：モジュール、２：電池、３：翼型形状インソール、Ｂ：履物突出領域、ｉ：解析理論データ、ｊ：実証データ、３０：踵検出スイッチフレキ底部、３５：フレキサンドシート、３１：踵センシングカバー、３２：足首バンド、３３：モジュールの電池ケース、３４：信号入力ケーブル、１３：フィイルムスペーサー、１４：フィイルムスペーサー貫通孔、１０：フレキ、１１：導電部材、１５：レジスト、１６：上部、底部板フレキ、２０：角度調整レジストスペーサー、２１：上部たわみ状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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