(57)【要約】【課題】履物を履くユーザの負担が少ない構成で、当該ユーザの動きを適切に把握することができる、情報処理システムを提供する。【解決手段】本実施の形態の情報処理システム１０は、センサ１４が内蔵された中敷１２と、電源１８、信号解析部２０、及び無線通信部２２とが取り付けられた支持具１６とを備える。支持具１６の内部側１６Ａは、かかと部の内壁面を覆い、センサ１４の検知信号を信号解析部２０に伝送する配線１５を内部に収納する。センサ１４としては、ユーザの動きにより変形し、変形量に応じた電圧を発生する電圧値を検知結果として出力するセンサを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
履物に挿入される中敷きに内蔵され、前記履物を履くユーザの動きを検知し、検知結果を表す信号を出力するセンサと、
前記中敷きに接続され、前記履物のかかと部の壁面の内側及び外側を上部から覆うように装着される支持具と、
前記支持具の、前記壁面の内側を覆う部分内に設けられ、前記信号を伝送する配線と、
前記支持具の、前記壁面の外側を覆う部分に取り付けられ、前記配線を介して伝送された前記信号を処理し、処理結果を出力する信号処理部と、
を備えた情報処理システム。
【請求項２】
前記センサは、ユーザの動きにより変形し、変形量に応じて発生する電圧を前記信号として出力する、
請求項１に記載の情報処理システム。
【請求項３】
前記センサは、反力計及び加速度計を含む、
請求項１または請求項２に記載の情報処理システム。
【請求項４】
前記信号処理部は、基準の動きに基づいて予め定められた信号と、前記検知結果を表す信号とを比較し、比較結果に基づいて前記ユーザの動きを解析する処理を行う、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【請求項５】
前記支持具の前記壁面の外側を覆う部分に取り付けられ、前記信号処理部から出力された処理結果を無線で外部に送信する送信部を備えた、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【請求項６】
前記送信部は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、かかと部の後側にあたる位置に設けられている、
請求項５に記載の情報処理システム。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、外脚側に対応する位置に設けられている、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【請求項８】
前記信号処理部を駆動する電源を備え、前記電源は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、足の内脚側に対応する位置に設けられている、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、介護やリハビリの促進、健康促進、及びスポーツ競技の能力開発等のために、ユーザの動きを検出することが行われている。例えば、履物にセンサを設け、当該センサからの出力を解析することにより、履物を履くユーザの運動情報を測定することが行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５１１１７号公報
【特許文献２】特表２００９−５１７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、履物を履くユーザに負担をかける場合があった。例えば、検出結果を出力するための配線等が履物を履く際や、歩行中にひっかかってしまう懸念があった。また、上記従来の技術では、履物を履くユーザの動きを適切に把握することができない懸念があった。
【０００５】
本発明は、履物を履くユーザの負担が少ない構成で、当該ユーザの動きを適切に把握することができる、情報処理システム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】
本発明の情報処理システムは、履物に挿入される中敷きに内蔵され、前記履物を履くユーザの動きを検知し、検知結果を表す信号を出力するセンサと、前記中敷きに接続され、前記履物のかかと部の壁面の内側及び外側を上部から覆うように装着される支持具と、前記支持具の、前記壁面の内側を覆う部分内に設けられ、前記信号を伝送する配線と、前記支持具の、前記壁面の外側を覆う部分に取り付けられ、前記配線を介して伝送された前記信号を処理し、処理結果を出力する信号処理部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の情報処理システムの前記センサは、ユーザの動きにより変形し、変形量に応じて発生する電圧を前記信号として出力する。
【０００８】
また、本発明の情報処理システムの前記センサは、反力計及び加速度計を含む。
【０００９】
また、本発明の情報処理システムの前記信号処理部は、基準の動きに基づいて予め定められた信号と、前記検知結果を表す信号とを比較し、比較結果に基づいて前記ユーザの動きを解析する処理を行う。
【００１０】
また、本発明の情報処理システムは、前記支持具の前記壁面の外側を覆う部分に取り付けられ、前記信号処理部から出力された処理結果を無線で外部に送信する送信部を備える。
【００１１】
また、本発明の情報処理システムの前記送信部は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、かかと部の後側にあたる位置に設けられている。
【００１２】
また、本発明の情報処理システムの前記信号処理部は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、外脚側に対応する位置に設けられている。
【００１３】
また、本発明の情報処理システムは、前記信号処理部を駆動する電源を備え、前記電源は、前記支持具を前記壁面に装着した場合に、足の内脚側に対応する位置に設けられている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、履物を履くユーザの負担が少ない構成で、当該ユーザの動きを適切に把握することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る情報処理システムを示した斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る情報処理システムを示した斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る情報処理システムを靴に装着した状態を上側から見た図である。
【図４】本実施の形態に係る情報処理システムを靴に装着した状態を外脚側から見た図である。
【図５】本実施の形態に係る情報処理システムを靴に装着した状態を内脚側から見た図である。
【図６】本実施の形態に係る情報処理システムの機能ブロック図である。
【図７】センサの変形量と発生する電圧との対応関係の具体例を示す図である。
【図８】本実施の形態に係るセンサの配置例を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る信号解析部で行われる処理の一例を表したフローチャートである。
【図１０】爪先のすり足歩行時の反力例を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係る情報処理システムの変形例の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００１７】
まず、図１及び図２に、本実施の形態の情報処理システムの一例の斜視図を示す。また、図３〜図５に、本実施の形態の情報処理システムを靴に装着した状態の一例を示す。図３は、靴に装着した状態を上側から見た図である。図４は、靴に装着した状態を外脚側から見た図である。図５は、靴に装着した状態を内脚側から見た図である。さらに、図６には、情報処理システム１０の一例の機能ブロック図を示す。
【００１８】
本実施の形態の情報処理システム１０は、センサ１４を内蔵した中敷１２と、支持具１６と、を備える。中敷１２と支持具１６とは、接続されており、靴８に対して一体的に着脱可能になっている。
【００１９】
中敷１２は、靴８を履くユーザ（以下、「ユーザ」という）の動きを検知するセンサ１４を内蔵しており、靴８に装着する際に、靴８の中に挿入することにより、情報処理システム１０を靴８に固定する機能を有する。本実施の形態では、センサ１４は、反力計１４Ａ及び加速度計１４Ｂの２種類のセンサを有している。なお、以下では、反力計１４Ａ及びセンサ１４Ｂを総称する場合は、センサ１４という。
【００２０】
反力計１４Ａは、靴８の裏にかかる応力を検知するものである。本実施の形態で用いる反力計１４Ａは、ユーザの動きにより曲がり、変形した変形量に応じた電圧を発生して出力するセンサを用いており、電源を要せず駆動する。
【００２１】
当該センサは、変形することにより、内側と外側の圧力差により、イオンの濃度勾配が生じ、電位差が発生し、発生した電位差を電圧として出力することができる。当該センサの具体的一例としては、ポリマーセンサが挙げられる。図７に、センサの変形量と発生する電圧との対応関係の具体例を示す。図７に示すように、変形量（押し変形量）と発生電圧とには、対比関係がある。
【００２２】
本実施形態の反力計１４Ａは、足の長さ（いわゆる、サイズ）方向の変形量と、足の幅方向の変形量と、２方向の変形を検知し、変形量に応じた電圧を検知結果としてそれぞれ出力する。そのため、１つの反力計１４Ａにつき、２本の配線１５を要し、ｎ個（ｎは１以上の整数）の反力計１４Ａを備える場合は、ｎ×２本の配線１５を備える。配線１５は、反力計１４Ａから中敷１２内部を通り、かかと部からフラットケーブルとして取り出され、支持具１６の内部側１６Ａに収納される。
【００２３】
センサ１４は、ユーザの動きを検知するため、図８に示した、爪先及び指の付け根部５０と、土踏まず部５２と、かかと部５４と、の３箇所に設けることが好ましい。なお、３箇所の各部において、複数のセンサ１４を設けるようにしてもよく、反力計１４Ａ及び加速度計１４Ｂそれぞれを複数設けるようにしてもよい。
【００２４】
本実施の形態において、爪先及び指の付け根部５０に設けられたセンサ１４は、蹴り出しや、指の曲げ具合を検知するものである。土踏まず部５２に設けられたセンサ１４は、回転モーメントを検知するものである。かかと部５４に設けられたセンサ１４は、着地を検知するものであり、歩行の基準となる。
【００２５】
なお、センサ１４の位置や、種類は、本実施の形態に限らず、解析の目的等に応じて、変更可能であることはいうまでもない。
【００２６】
また、中敷１２とセンサ１４とは、一体的に形成してもよい。センサ１４は、面センサとしてもよい。
【００２７】
支持具１６は、内部側１６Ａ、及び外部側１６Ｂを有している。支持具１６は、図３〜図５に示すように、靴８のかかと部の壁面、いわゆる、かかとを包み込むバックスティ部を覆うように、装着される。情報処理システム１０を靴８に装着する際には、中敷１２を靴８の内部にいれ、かかと部の縁（壁面上部）をまたがり、外部側１６Ｂを外側におろすようにしてかかと部を、支持具１６により覆うように装着する。
【００２８】
支持具１６は、ゴム等の弾力性を有する素材で形成することにより、靴８に装着しやすくすることができる。
【００２９】
内部側１６Ａは、靴８のかかと部の内壁側を覆うように装着される。内部側１６Ａの内部には、センサ１４の検知結果を表す信号（以下、「検知信号」という）伝送する配線１５が収納される。配線１５は、ケーブルであり、中敷１２のかかと部から取り出した検知信号を信号解析部２０に伝送する機能を有する。配線１５の具体的一例としては、フラットケーブル等が挙げられる。なお、支持具１６を弾力性を有する素材で形成することにより、靴８の伸び等の変形により、内部側１６Ａ内に収納した配線１５にかかるストレスを分散することができる。
【００３０】
本実施の形態の配線１５は、内部側１６Ａ内に収納され、支持具１６内、または支持具１６と靴８との間に配置されるため、ユーザに直接、接触することはない。
【００３１】
外部側１６Ｂは、靴８のかかと部の外壁側を覆うように装着される。外部側１６Ｂには、電源１８、信号解析部２０、及び無線通信部２２が取り付けられている。
【００３２】
電源１８は、信号解析部２０及び無線通信部２２を駆動する電力を供給する機能を有している。電源１８の具体的一例としては、ボタン電池が挙げられる。電源１８は、情報処理システム１０を靴８に装着した際に、内脚（内股）側にあたる位置に取り付けられている。本実施形態では、電源１８は、歩行時等に、反対側の足に接触して振動が生じた場合でも、誤作動する懸念が少ないため、内脚側にあたる位置に取り付けられている。
【００３３】
信号解析部２０は、信号変換部３０及び信号処理部３２を有している。信号変換部３０は、センサ１４から配線１５を介して伝送されたアナログの検知信号を、デジタル信号に変換する機能を有する。また、センサ１４が複数である場合、各センサ１４から個々に、すなわちパラレルに伝送されてくる検知信号をシリアルの信号に変換する機能を有する。
【００３４】
信号処理部３２は、信号変換部３０により変換された検知信号に詳細を後述する所定の解析を行うことにより、靴８を履いているユーザの動きを検出する機能を有している。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。ＣＰＵは、信号解析部２０の動作を制御する機能を有しており、ＲＯＭには、ＣＰＵにより行われる解析に使用されるプログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されている。ＲＡＭは、各種データを一時的に記憶する機能を有しており、解析用の基準となるデータを記憶しておく機能を有している。なお、信号処理部３２は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現してもよい。
【００３５】
信号解析部２０は、情報処理システム１０を靴８に装着した際に、外脚側にあたる位置に取り付けられている。外脚側に取り付けることにより、歩行時等に、反対側の足に接触して生じた振動により、誤作動することを抑制できる。
【００３６】
無線通信部２２は、ワイヤレスアンテナ２２Ａを有している。無線通信部２２は、信号解析部２０の解析結果を外部の無線通信機４０に無線により通信する機能を有している。無線通信部２２の具体的一例としては、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）が挙げられる。無線通信機４０の具体的一例としては、スマートフォン等の携帯機器等が挙げられる。
【００３７】
無線通信部２２は、情報処理システム１０を靴８に装着した際に、かかと部の後側にあたる位置に取り付けられている。
【００３８】
電源１８、信号解析部２０、及び無線通信部２２は、それぞれ防水ケース内に収納されている。
【００３９】
次に、本実施の形態の情報処理システム１０の作用について説明する。図９には、信号解析部２０で行われる処理の一例を表したフローチャートを示す。図９に示した処理は、信号解析部２０への電源投入時等に実行される。
【００４０】
まず、ステップＳ１００で、信号解析部２０の信号変換部３０が、センサ１４から配線１５を介して検知結果を表す検知信号を受信する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０２で、信号解析部２０は、受信したパラレル形式のアナログを、信号処理部３２で用いるシリアル形式のデジタル信号に変換し、信号処理部３２に出力する。
【００４２】
次のステップＳ１０４で、信号処理部３２は、信号処理部３２により変換された検知信号に基づいて、ユーザの動きを解析する。
【００４３】
解析の具体的一例として、情報処理システム１０が、ユーザの転倒防止のために、ユーザの足の動きを検知し、転倒する懸念があるか否かを解析する場合について説明する。
【００４４】
転倒の原因としては、主に２つの原因が考えられている。
【００４５】
１つの原因としては、足が上がらない、いわゆる、すり足で歩行することが考えられている。特に、高齢者等の場合、歩行時に意識無く、すり足になりやすい。すり足の場合の動きの特徴としては、通常時の歩行に比べて、反力が少ないこと、及び反力のサイクル（着地するサイクル）が短いことが挙げられる。すり足歩行であるか否かを解析するためには、爪先及び指の付け根部５０に配置したセンサ１４を用いることが好ましい。
【００４６】
図１０には、爪先のすり足歩行時の反力例を示す。すり足歩行による、反力の波形は、正常時の歩行による波形と異なっている。図１０に示した例では、着地サイクルが短く、また、足が上がっていないことがわかる。そのため、正常時の歩行による波形を基準とし、検知結果の波形を比較することにより、すり足歩行であるか否かを判断することができる。すり足歩行である場合は、転倒の懸念が有ることが解析結果として得られる。
【００４７】
なお、正常時の歩行については、一般的に行われている研究結果を用いてもよい。例えば、正常時の歩行については、非特許文献である正常人の歩行時における足裏反力の測定、高浜逸郎、藤田昌大、佐伯博、柴原秀樹、精密機械  ４４巻８号、ｐ６３−７０、１９７８年８月、等を用いるようにしてもよい。
【００４８】
また、一般的に、歩行のデータは、年齢、性別、及び歩いている環境（上り、下り、及び平地等）により異なる。そのため、靴８を使用するユーザの通常時の歩行のデータを予めセンサ１４から取得し、取得したデータを比較用の比較データとして、信号処理部３２のＨＤＤ等に記憶しておくようにするとよい。
【００４９】
また、もう１つの原因としては、片足で自重を支えるため、ふらつくことが考えられている。軸が傾くのを戻そうとするため、足の裏の筋肉に、傾いたのを戻そうとする力がかかり回転モーメントが発生する。当該回転モーメントは、通常時の動きと異なっている。片足立脚時の回転モーメントを計測するためには、土踏まず部５２に配置したセンサ１４を用いることが好ましい。当該センサ１４の変動を観察することで、自重のバランス機能の充足を判断することができる。自重のバランス機能が未充足である場合は、転倒の懸念が有ることが解析結果として得られる。
【００５０】
このように、本実施形態の信号処理部３２は、通常時の歩行のデータ（波形等）と、受信した検知結果とを比較することにより、転倒の懸念があるか否かを解析する。
【００５１】
次のステップＳ１０６では、転倒の懸念が有るとした解析結果が得られたか否か判断する。転倒の懸念が無い場合は、ステップＳ１００に戻り、本処理を繰り返す。一方、転倒の懸念が有る場合は、ステップＳ１０８へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０８で、信号処理部３２は、無線通信部２２に転倒の懸念が有る旨の解析結果を出力する。無線通信部２２は、無線通信機４０に解析結果を出力する。これにより、無線通信機４０により転倒の懸念が有る旨の解析結果を受信した周囲の人物（例えば、介護者）は、ユーザの転倒を予測し、行動することができる。
【００５３】
次のステップＳ１１０では、終了するか否かを判断する。例えば、電源１８がオフになった場合等、所定の終了条件を満たした場合は、本処理を終了する。一方、終了条件を満たさない場合は、ステップＳ１００に戻り、本処理を繰り返す
以上説明したように、本実施の形態の情報処理システム１０は、センサ１４が内蔵された中敷１２と、電源１８、信号解析部２０、及び無線通信部２２とが取り付けられた支持具１６とを備える。支持具１６の内部側１６Ａは、かかと部の内壁面を覆い、センサ１４の検知信号を信号解析部２０に伝送する配線１５を内部に収納する。センサ１４としては、ユーザの動きにより変形し、変形量に応じて発生する電圧を検知結果として出力するセンサを用いる。
【００５４】
信号解析部２０が、センサ１４の検知結果と、通常歩行時のデータとを比較することにより、ユーザの動き（例えば、転倒の有無）を解析し、解析結果を無線通信部２２により無線通信機４０に出力する。
【００５５】
このように本実施の形態の情報処理システム１０では、中敷１２に内蔵されたセンサ１４により、ユーザの動きを検知し、検知結果に基づいて信号処理部３２でユーザの動きを解析しえいるため、当該ユーザの動きを適切に把握することができる。また、センサ１４としてユーザの動きにより変形し、変形量に応じて発生する電圧を検知結果として出力するセンサを用いているため、より簡易な構成で、適切にユーザの動きを把握することができる。
【００５６】
また、このように本実施の形態の情報処理システム１０では、配線１５が支持具１６の内部側１６Ａ内に収納されているため、直接、ユーザに接触することがない。そのため、ユーザが靴８を脱ぎ履きする際に、引っかけてしまう等の懸念がない。また、外部に配線を設ける必要がないため、靴８を履くユーザの負担が少なくなる。また、ユーザに接触することがないため、配線１５は、ユーザの動きの制約をうけづらくなる。
【００５７】
また、本実施の形態の情報処理システム１０は、靴８に中敷１２を挿入し、支持具１６でかかと部を覆うことにより装着することができるため、多種類の靴に適用することができる。また、他の靴に履き替えた場合でも、情報処理システム１０を装着し治すだけでよい。
【００５８】
なお、本実施の形態の情報処理システム１０では、信号解析部２０がセンサの検知結果に基づいて、ユーザが転倒するか否かを解析する場合について説明したがこれに限らない。例えば、リハビリテーションやスポーツにおいて、ユーザの動きを把握するために用いてもよい。また、ユーザの移動、位置を検出するのに用いてもよい。センサ１４を位置を検出するためのセンサとし、信号解析部２０で、ユーザが所定の位置を通過したか否か解析し、解析結果を出力するようにしてもよい。例えば玄関を通過したか否かを解析することにより、徘徊を抑制することができる。
【００５９】
また、ユーザの位置を検出するセンサ（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System））をさらに備えるようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では、信号解析部２０の解析結果を無線通信部２２により無線通信機４０に出力する場合について説明したがこれに限らない。例えば、図１１に、本実施の形態に係る情報処理システムの変形例の機能ブロック図を示す。図１１に示したように、報知部６０を備え、解析結果をユーザ及び周囲に報知するようにしてもよい。このような報知部６０の具体例としては、ＬＥＤ等の光の点滅や点灯により報知するものや、ブザー等の警告音を発するもの等が挙げられる。また、図１１に示したように、不揮発性の記憶部６２を備え、解析結果を記憶するようにしてもよい。なお、この場合、定期的に、記憶部６２に記憶されている解析結果を無線通信部２２により無線通信機４０に送信するようにしてもよい。記憶部６２の具体的一例としては、不揮発性のメモリ等が挙げられるが、着脱可能なＳＤカード（登録商標）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の可搬型の記録媒体に記憶を行う記憶部としてもよい。
【００６１】
また、反力計１４Ａを利用して、荷重を検出した際に、電源１８を投入するようにすることで、電源１８の有効期限を保持するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態では、情報処理システム１０をかかと部に壁面（バックスティ）を有する靴８に装着する場合について説明したが、参考例として、バックスティを有さないサンダルやスリッパ等に適用してもよい。この場合、支持具１６は、甲に当たる部分、または、かかと部から下方部を覆うように設ければよい。
【００６３】
また、電源１８、信号解析部２０、及び無線通信部２２は、外部側１６Ｂの外側に取り付けてもよいし、内部に収納するようにしてもよい。
【００６４】
その他、本実施の形態で説明した情報処理システム１０、センサ１４、及び信号解析部２０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１０  情報処理システム
１２  中敷
１４  センサ、１４Ａ  反力計、１４Ｂ  加速度計
１６  支持具、１６Ａ  内部側、１６Ｂ  外部側
１５  配線
１８  電源
２０  信号解析部
２２  無線通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015195840.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015195840.tif 000008
【図９】
2015195840.tif 000009
【図１０】
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【図１１】
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【図７】
2015195840.tif 000012
【図８】
2015195840.tif 000013