(57)【要約】【課題】本発明は、低コスト高品質のフットベッドを需要者に供給するための方法およびシステムを提供することを目的とする。【解決手段】キオスクが、自動誘導式ディスプレイであり、需要者の足の圧力計測およびスキャニングの両方を利用することによって、需要者の足の計測値を提供する。キオスクの近傍で予め選択されストックされた構成部品のどれが組合せ可能かを特定するために計測情報が変換され、需要者に対して適切なフットベッドを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要者のためのフットベッドの組み立てに用いる計測値を取得する方法であって、
Ａ）需要者の足の各々の足画像を生成し、
Ｂ）各足ごとに、
i）計測位置に、対応する足画像を投影し、
ii）前記計測位置で、投影された足画像に実質的に位置合わせされた位置に前記足を捕捉し、
iii）個人の足の形態を表す計測値の配列を取得し、
iv）前記計測値の配列を前記個人の足のためのフットベッドを製造するための情報に変換する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記足画像の生成が、
i）圧力信号の配列を生成する圧力感知マットに足を踏み入れるステップと、
ii）前記圧力信号の配列を記録するステップと、
iii）各足の画像を取得するために前記圧力信号の配列を処理するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
足画像の生成が、各画像を基準位置まで回転させるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記捕捉が、
i）前記投影された足画像により画定される位置で、前記足の足底面の形態の計測手段の上に足を置き、
ii）前記計測手段を、前記足の足底面に当接し、かつ、組織を収容するように調整することによって、前記足を半荷重支持位置に位置決めする
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記足の形態の計測手段は、ベースプレートと、当該ベースプレートに取り付けられて調整可能なクッションを形成する可撓性膜を含み、前記調整は、前記計測値を取得するステップの前に、前記ベースプレートから足が外れるように前記調整可能なクッション内の圧力を変動させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ベースプレート上の前記足の高さを監視することをさらに含み、それによって、捕捉する手段が前記足を半荷重支持位置に位置決めすると、前記計測値を取得するステップが実施可能になるようにされていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記計測値の配列は、基準面からの前記足底面の異なる部分の距離を表し、前記計測値の配列は、前記足の底をスキャニングすることによって取得されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記スキャニングは、前記足底面に光を投射し、当該足底面から反射した光を集光することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記変換は、
i）前記計測値の配列を記憶し、
ii）前記計測値の配列を処理して、前記需要者の足のサイズおよび土踏まずの高さに関する情報を取得する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
フットベッドが複数のフットベッド構成部品から形成され、前記変換が、前記足のサイズおよび土踏まずの高さの情報に応じて、フットベッドを形成するための構成部品を特定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記需要者が個人情報を提供し、フットベッドが複数のフットベッド構成部品から形成され、前記変換が、前記足のサイズ、土踏まずの高さ、および個人情報に応じて、フットベッドを形成するための構成部品を特定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記特定された構成部品の一つが、インソールベースの群から選んだインソールベースであり、前記変換が、足のサイズおよび個人情報に応じて、前記インソールベースを特定することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記特定された構成部品の一つが、土踏まず用インサートの群から選んだ土踏まず用インサートであり、前記変換が、足のサイズ、土踏まずの高さ、および個人情報に応じて、前記一つの土踏まず用インサートを特定することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記特定された構成部品の一つが、中足パッドインサートの群から選んだ中足パッドインサートであり、前記変換が、前記足のサイズおよび個人情報に応じて、前記中足パッドインサートを特定することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、当該方法は複数の地理的場所で実施されるとともに、前記変換時に各地理的場所から取得される情報を中央の拠点で蓄積することを含む方法。
【請求項１６】
需要者のフットウェア用インナーソールの製造のための情報を提供する装置であって、
Ａ）需要者の足の画像を生成する手段と、
Ｂ）フレームと、
Ｃ）前記フレームに設けられた、足を位置決めする足捕捉手段と、
Ｄ）前記フレーム上にあって、個人の足の正確な位置決めを補助するために、当該個人の足の前記生成された画像を前記足捕捉手段上に表示する手段と、
Ｅ）前記足捕捉手段上にあるときの前記個人の足の形態の表象であって前記インナーソールの製造に使用される表象を生成する手段と
を含む装置。
【請求項１７】
前記足の画像を表示する手段が、
i）需要者が足を踏み入れると圧力信号の配列を生成する圧力感知マット手段と、
ii）前記圧力信号の配列を記録する手段と、
iii）各足の画像を取得するために前記圧力信号の配列を処理する手段と
を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
足の画像を表示する手段が、
各画像を基準位置まで回転させる手段を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記足捕捉手段が、
i）前記足が表示された足の画像により画定される位置にあるときの足底面の形態を計測する手段と、
ii）前記計測する手段を、前記足の足底面に当接し、かつ、組織を収容するように調整する手段であって、それによって前記足を半荷重支持位置に位置決めする、調整する手段と
を含む、請求項１６に記載の装置
【請求項２０】
前記足の形態を計測する手段が、ベースプレートと、当該ベースプレートに取り付けられて調整可能なクッションを形成する可撓性膜を含み、前記調整する手段は、前記足の形態の表象を生成する前に、前記ベースプレートから足が外れるように前記調整可能なクッション内の圧力を変動させる手段を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ベースプレート上の前記足の高さを監視する手段をさらに含み、それによって前記捕捉する手段が前記足を半荷重支持位置に位置決めすることを可能にすることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記生成する手段が、基準面からの前記足底面の異なる部分の距離を表す計測値の配列を生成するために、前記足の底をスキャニングする手段を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記スキャニングする手段は、前記足底面に光を投射する手段と、当該足底面から反射した光を集光する手段とを備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記変換手段は、
i）前記計測値の配列を記憶する手段と、
ii）前記需要者の足のサイズおよび土踏まずの高さに関する情報を取得するために、前記計測値の配列を処理する手段と、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
フットベッドが複数のフットベッド構成部品から形成され、前記変換手段が、前記足のサイズおよび土踏まずの高さの情報に応じて、フットベッドを形成するための構成部品を特定する手段を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記需要者が個人情報を提供し、フットベッドが複数のフットベッド構成部品から形成され、前記変換手段が、前記足のサイズ、土踏まずの高さ、および個人情報に応じて、フットベッドを形成するための構成部品を特定する手段を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記特定された構成部品の一つが、インソールベースの群から選んだインソールベースであり、前記変換手段が、足のサイズおよび個人情報に応じて、前記インソールベースを特定することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記特定された構成部品の一つが、土踏まず用インサートの群から選んだ土踏まず用インサートであり、前記変換手段が、足のサイズ、土踏まずの高さ、および個人情報に応じて、前記土踏まず用インサートを特定することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記特定されて構成部品の一つが、中足パッドインサートの群から選んだ中足パッドインサートであり、前記変換手段が、前記足のサイズおよび個人情報に応じて、前記中足パッドインサートを特定することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
複数の地理的場所のそれぞれに装置を備えるとともに、各地理的場所において前記変換手段から取得される情報を蓄積する手段を中央の拠点に備える、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に足装具に関連し、より詳しくは、需要者の両足それぞれの足底面の形態など複数の基準を考慮したフットベッドを需要者に供給する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの企業が、多年にわたり、個人の足に対する改良された支持手段を提供するフットベッドを製造する努力を重ねてきた。各々の方法は、計測フェーズと製造−供給フェーズという２つの基本フェーズを含む。計測フェーズでは、足の（特に足底面の形態の）重要な測定値を取得するための装置が使用される。製造−供給フェーズでは、計測フェーズの結果を実物のフットベッドに変換し、完成したフットベッドを需要者に供給する。
【０００３】
医療関係者が権威のある標準的な方法として主に用いている方法論では、計測フェーズは、ギブスないし石膏型を形成することが必須とされている。施術者は、足に何らかの所見が認められた形態的奇形があるとそれを補償するように手技で基準となるニュートラル位置に足を配置してから、各足のギブスを製造する。足を空中でだらりと浮かせているときのように力が足にかかっていないとき、免荷状態が存在する。
【０００４】
製造−供給フェーズは、施術者がギブスを製造所に送るときから開始する。製造所の従業者は、ギブスから型を作り、人員、情報、施術者の手順等の経験から推測される知識を活用して型を整形する。そして、製造所の従業者は、それぞれの型を用いて対応する矯正ブロックを形成する。ブロックは、製造所で完成させて、矯正用フットベッドとして施術者に返送される。
【０００５】
施術者は、矯正用フットベッドを受領すると、患者に適用する。患者がほとんどまたはまったく効果がないと申告したり、不快感を申告したりした場合には、施術者は、患者を再検査しなければならない。矯正用フットベッドの改変が必要な場合には、全プロセスを繰り返すか、追加修正の指示を付けて矯正用フットベッドを製造所に送り返さなければならない。
【０００６】
当然、このアプローチの計測フェーズには、専門職の人員配置が必要となる。製造および供給は、一般に、足モデルを製造施設へ搬送し装具を施術者に送り返すことにより行われる。その結果、このアプローチでは、非常に良い装具が製造されることにはなるものの、費用がかさむとともに、計測フェーズから製造−供給フェーズが完了するまでの間で大きな遅延が生ずることになる。
【０００７】
Petersonの米国特許出願公開第２００６／０２８３２４３号（特許文献１）および第２００６／０２４７８９２号（２００６年）（特許文献２）（ともに本発明の譲受人に譲渡されている）は、前記権威ある標準的な（ゴールドスタンダードな）方法により製造されたフットベッドと品質の点で遜色ないカスタムメードのフットベッドを製造する代替可能な方法および装置を開示している。計測フェーズの間、足を半免荷状態でニュートラル位置（すなわち半荷重・支持・整列位置）に置いたまま、エアクッションと関連装備を備えるスキャナーによって、各足の底の形態マップを生成する。エアクッションは、この位置で足を捕捉し、基準面と足の底との間の隙間に対応する距離を測定する。これらの測定値を、製造装置で情報に変換し、その情報によりコンピューターで数値制御された機械がカスタムメードの装具インサートを製造する。
【０００８】
このアプローチによれば、足モデルを製造して製造拠点まで搬送する必要がなくなる。しかし、計測フェーズにおいて、スキャナーに個人の足を位置決めするのに専門の人員が必要であることにかわりはない。また、製造−供給フェーズでは、フットベッドを製造して中央製造拠点との間を搬送するのに時間がかかることも同様である。
【０００９】
結論として、これらのフットベッドは、前記権威ある標準的な方法によるものに比べて製造コストが安くなるが、深刻な足の奇形はないもののフットベッドの効果を享受することが期待される多くの個人が利用するものとしては経済的に割に合わない。この特性を克服するため、多くの企業が、計測フェーズと製造−供給フェーズとでかかるコストが最小化される靴またはフットベッドを需要者に提供することが期待できるシステムを開発している。
【００１０】
Whiteの米国特許第５，２３７，５２０号（１９９３年）（特許文献３）は、例えばそのような足計測・フットウェア寸法調整システムを開示している。計測フェーズの間、需要者は小売店のスキャナーの上に立ち、スキャナーが需要者の両足に関する３次元形態情報を導き出す。製造−供給フェーズの間、この３次元情報は、適合するように製造されるフットウェア製品を特定するために処理される。そして処理された３次元情報が、需要者への供給のために小売店に送られる。この出荷には、当該小売店でのカスタムメードのフットウェアおよびフットウェア製品の次の製造で利用される靴型を含む。
【００１１】
Erb らの米国特許出願公開第２００７／００３９２０５号（２００７年）（特許文献４）は、計測フェーズ中に利用する患者計測ステーションあるいはキオスクの実施形態を２つ開示している。そのうちの一方では、足計測装置は、床と垂直面に複製されている。他方では、計測装置は、床にのみ配置されている。計測装置は、光学スキャナーと、圧力測定センサーを含む。計測装置から得られた情報は、店舗の担当者が製造−供給フェーズ中に一足の靴を組み立てるために使用する靴処方に変換される。このフェーズ中、需要者の履き心地をかなえるため追加の構造的な調整が必要となることがある。
【００１２】
Erbらは、また、需要者のためのカスタマイズされたフットウェアに組み立てるためにフットウェア構成部品のキットを特定する方法およびシステムを開示している。具体的には、スキャンした足の寸法および他の需要者が、予め作製されたフットウェア構成部品のセットから選択するための「処方」を印刷するための基盤を提供する。
【００１３】
Shaffeeullahの米国特許出願公開第２００２／０１３８９２３号（２００２年）（特許文献５）は、ローカルサイトで個別に形状設計された靴のインサートを製造するための方法および装置を開示している。より具体的には、ローカルサイトの装置は、スキャナーが足の形状を表すデータを生成する。このデータが、需要者の足の特徴、需要者が望む品質、および需要者の歩き方に基づいて、処理される。そして、計測フェーズ終了後、製造−供給フェーズにおいてローカルサイトでブランクテンプレートを成型して所望の形状を生成することによってインサートを形成する装置に、修正されたデータが転送される。このシステムは、需要者以外の個人によって操作されるものとして開示されている。また、このシステムは、製造−供給フェーズを完遂する時間を最小化することができるかもしれないが、ローカルサイトごとにインサート製造装置を複製することは、製造−供給フェーズのコストを大幅に増加させる。
【００１４】
Erbらの特許は、計測フェーズおよび製造−供給フェーズにかかる時間とコストを減少させることができるかもしれない。しかし、カスタムメードのフットウェアの出来映えは、需要者に受け入れられない可能性がある。具体的には、このシステムにおいては、スキャニングを行うときに、足は、位置合わせされてはおらず、支持された位置に配置されているわけでもない。むしろ、Erb らの特許においては、システムは、好ましくは発泡マットを備え、個人の体重で変形するものとなっている。したがって、土踏まずが扁平で足が伸びた状態の完全に補償された位置に足があるときにスキャニングが行われるのである。さらに、足は、一般に、完全に補償された位置では、一方が他方より扁平であるかもしれないので対称とはならず、そのため、両足のサイズが実際は同じなのに違うサイズで測定されてしまう。Erb らによるシステムでは、計測フェーズにおける専門家の関与が不要となるかもしれないが、需要者は、結果的に足専門医など専門家の門を叩くことになりかねないと認められる。靴が小売店で組み立てられるので、製造−供給フェーズの時間とコストが節減される。しかし、小売店は、供給時間の最小化のため、靴型など構成部品の大量の在庫を保持する追加コストを負担しなければならない。さらに、靴が満足のいくものとなったときを決定するのが需要者である以上、このフェーズの実際の時間とコストは、いささか不確定である。これは非常に主観的なテストである。
【００１５】
White特許およびShaffeeullah出願は、一方のフェーズの時間とコストの最小化を可能とするシステムを開示している。しかし、これらは、両方のフェーズの時間とコストを最小化するものではない。
【００１６】
計測フェーズを実行するための装置に関しては、前記Peterson公開出願では、需要者は座って片足を空気枕の上に載せ、前足部（forefoot）と中足部（midfoot）を後足部（rear foot）に対してロックした状態で基準ニュートラル位置に捕捉させる。そして、踵が基準面から持ち上がったと施術者が判断するまで、エアクッションを膨らます。そのような状態になったときに、システムは足の底をスキャンする。このスキャニングプロセスは、需要者の足底の形態の正確な表象を生成し、正確なフットベッドの製造を可能にする。
【００１７】
前記したWhite特許においては、明らかに需要者がスキャナーの上に立っているときに、白色光スキャナーが、需要者の足の底の形態に関する情報を生成する。反射光が処理され、当該反射光の色に基づいて圧力マップを取得し、光強度に基づいて距離を取得する。
【００１８】
Brown らの米国特許第５，７９０，２５６号（１９９８年）（特許文献６）では、圧力センサーと光センサーのマトリックスが、全荷重状態の足を計測する。デジタル信号プロセッサーがモニター表示用に圧力データを正規化および平滑化する。各足の周りに配置された他の光学装置が足の長さと幅と高さを計測する。そして、これらのセンサーセットおよび装置の両方からのデータを処理して、フットウェアまたはフットベッドの製造に利用する装具処方ないしインソール選択情報を表示する。
【００１９】
Baumの米国特許第６，１４１，８８９号（２０００年）（特許文献７）は、カスタムメードのフットサポートおよび、全荷重、半荷重または免荷状態の足のスキャンに基づきそのようなフットサポートを製造する方法を開示している。光学スキャナーは、足の底の３次元画像を生成する。そして、このスキャナーからの画像は、患者の性別、体重、年齢、足タイプおよび靴スタイルに関するデータとともに、フットベッドの製造に利用するため、中央システムにエクスポートされる。このデータのうちのいくつかは、平均値に基づくテーブルから取得される。平均値に基づく変形は、患者が必要とする正確な修正を生成するものとはなりにくい。
【００２０】
Sundman らの米国特許第７，０６８，３７９号（２００６年）（特許文献８）は、低価格でレーザースキャニングを提供する足スキャニング用光学形状デジタイザーを開示している。具体的には、光学的形状デジタイザーは、放射源を有する。第１ミラーにより、放出された放射を、全荷重状態の足などの測定対象に向けて折り返す。第２ミラーにより、反射した放射をセンサーに向けて折り返す。
【００２１】
Loweの米国特許出願公開第２００５／０２０３７１２号（２００５年）（特許文献９）は、需要者の足底面の形状または形態に関する信号を生成するために需要者を圧力感知パッドの上に立たせるシステムを開示している。この情報から、基本装具シェルを選択しこれを修正して装具を製造することができる。
【００２２】
Klavenessの米国特許出願公開第２００６／０１０３８５２号（２００６年）（特許文献１０）では、需要者は、需要者の体重に応じて加圧される半透明の液体などの媒体を覆う膜の上に足を乗せる。媒体の下方のスキャナーが媒体を通過して膜から反射される光を記録する。明らかに、需要者が全荷重位置にある状態でスキャンがおこなわれる。
【００２３】
Petersonの公開出願は、施術者が半荷重支持位置における適正な画像を生成することが必要となるスキャナーを開示している。空気枕が膨らまされると、足底面を押し上げる。これにより、足構造が位置合わせされた状態で支持され、足組織が収容されて支持される。足がこのように位置合わせされて支持されると、土踏まずが、需要者にとっての解剖学的位置および解剖学的高さにくる。前述のように、全荷重または半荷重の補償された姿勢で足を測定およびスキャンすると、フットベッドが位置合わせされていない補償された位置となる。その結果、フットベッドは足を正確に位置合わせして支持するものとはならない。
【００２４】
製造−供給フェーズに関しては、先行技術は、異なるフットベッド構造を開示している。前述のPeterson公開出願は、ヒールポストスタビライザーと前足部スタビライザーとから形成された底部を含むフットベッドを開示している。装具は、ポストヒールスタビライザーの上と前足部スタビライザーの一部の上に配置され、中足パッドと、前足ポストとを備える。そして、上部カバーが積層構造を形成する。これにより、出荷される装具は、個人の後足部および中足部を正しい位置に配置するのに必要なすべての構造を含むものとなっている。
【００２５】
McRoskeyの国際公開第９８／５２４３５号（１９９８年）（特許文献１１）は、矯正機能を備え交換可能な構成部品を有する調整可能な装具を開示している。交換可能な構成部品は本体に挿入され、その後でカバーが構成部品の上に覆い被さっている。
【００２６】
O'Donnellの米国特許第３，０８４，６９５号（１９６３年）（特許文献１２）は、土踏まず支持クッションインナーソールを開示している。インナーソールは、分節領域を画定する湾曲した溝を有するスポンジゴムの中間シートを備える。選択されたパッドを上下の層間に介在させることにより、パッドが様々な領域において膨出部を形成する。
【００２７】
Shafferの米国特許第４，８４１，６４８号（１９８９年）（特許文献１３）は、個人化されたインソールキットを開示している。インソールは、それぞれ個別の補正のために配置された複数の形状を含む表面を備える。各形状は、フックやループによりインソールの表面上に含まれている。インソールは、各構成部品の正確な位置を示すため目印が付けられている。この特許は、具体的に、土踏まずパッド、踵パッド、中足パッド、および鶏眼／胼胝／損傷パッドを備えるインソールを開示している。
【００２８】
Wongの米国特許第５，８３２，６３４号（１９９８年）（特許文献１４）は、ソールユニットを備えるスポーツフットウェアであって、そのソールユニット自体を部分的に含む少なくとも一つの複合材料層を含むものを開示している。具体的には、ソールは、使用者の足の中足領域に対応するように配置された部分と、足の土踏まず領域に対応する位置に配置された部分とを有する織布状複合材料から形成された少なくとも一つの部分を含む。中足領域の部分は可撓性がある。足底土踏まず部分は、剛体である。
【００２９】
前述のErb らの公開出願は、実質的に同じ機能を有するが、異なる足形態を収容するよう物理的属性が異なる複数の既製フットウェア構成部品から選択されるフットウェア構成部品を開示している。これらは、土踏まずサポートおよび踵パッドを含む。
【００３０】
要約すると、前述のように、Petersonの公開出願は、高品質の装具フットベッドを提供する。しかし、計測フェーズと製造−供給フェーズのそれぞれにおいて時間と費用の両面でコストがかさみ、主要な市場への適用は不可能である。他の先行技術のアプローチによれば、これらのフェーズのいずれかにおいて時間とコストが低減されるが、一般に、品質が、特に、計測フェーズ提供される情報の品質において、低下する。
【００３１】
たとえば、Peterson特許出願では、半荷重状態で採寸が行われることが開示されている。全荷重状態の足をスキャンする計測技術は、土踏まずの測定で不正確な値を生成する可能性がある。明らかに、土踏まずの高さと長さは、荷重によって変動する。全荷重状態では、土踏まずの高さは最小値となり、土踏まずの長さは最大値となる。免荷状態では、土踏まずの高さは最大値となり、土踏まずの長さは最小値となる。足が半荷重状態にあるときに、中間的でより正確な測定値が得られる。さらに、Peterson公開出願では、半荷重位置において足を捕捉するエアクッションを用いることが開示されているが、他の文献では、荷重で組織が拡がるので足の底の変形を伴う全荷重が開示されている。
【００３２】
需要者がフットベッドを製造するために、専門家の援助を何ら必要とせず自らの足に関する正確な情報を生成する計測方法を提供するシステムが必要とされている。このシステムは、計測値に基づいた適切な特性を備えるインナーソールベース部材、土踏まずサポートおよび中足パッドを特定するものであるべきである。そして、フットベッドの組み立ては、現場で在庫から需要者が組み立てるのが容易な、選択されたインナーソールベース部材、土踏まずサポートおよび中足パッドに基づくものとすべきであり、それによって、それらのフットベッドの品質が、前記権威のある標準的な方法やPeterson公開出願の方法により製造された装具フットベッドの品質に匹敵するものであったとしても、フットベッドのコストがさらに最小化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２８３２４３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０２４７８９２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３７，５２０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／００３９２０５号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００２／０１３８９２３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７９０，２５６号明細書
【特許文献７】米国特許第６，１４１，８８９号明細書
【特許文献８】米国特許第７，０６８，３７９号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００５／０２０３７１２号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００６／０１０３８５２号明細書
【特許文献１１】国際公開第９８／５２４３５号明細書
【特許文献１２】米国特許第３，０８４，６９５号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，８４１，６４８号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，８３２，６３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
したがって、低コスト高品質のフットベッドを需要者に提供するための方法およびシステムを提供することが、本発明の一つの目的である。
【００３５】
最小のコストで需要者にフットベッドを提供することが、本発明のもう一つの目的である。
【００３６】
需要者の足の計測に施術者の補助を必要としないフットベッドを製造する方法および装置を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【００３７】
需要者が組み立てることができるフットベッドを製造する方法および装置を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【００３８】
計測フェーズおよび製造−供給フェーズに付随して最小コストでフットベッドの組み立てを可能にする方法および装置を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【００３９】
需要者が補助なしで使用可能な計測方法および装置を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【００４０】
ローカルサイトで容易に実行可能なフットベッドの製造方法を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明の一態様によれば、需要者のためのフットベッドの組み立てに用いる計測値を取得する方法は、需要者の足の各々について足画像を生成するステップを含む。各足毎に、計測位置に、対応する足画像を投影することによるさらなる計測が行われる。需要者は、計測位置で、投影された足画像に実質的に位置合わせされた位置に前記足を捕捉することができるように、画像上に足を置く。個人の足の形態を表す計測値の配列が、前記個人の足のためのフットベッドを製造するための情報に変換される。
【００４２】
本発明の別の一態様によれば、前足部、後足部、横および中央柱、土踏まずおよび中足頭部の各領域により特徴づけられる個人の足のためにフットベッドが提供される。フットベッドは、インソールベース、中足パッドインサート、および土踏まずサポートインサートを含む。インソールベースは、前足部領域と後足部領域および横柱部領域の前足部領域と後足領域の間の部分の下に配置するため、インソールベースの群から選択される。インソールベースは、土踏まず領域と中足頭部領域と中央柱領域の部分の下にくる領域と実質的に同じ範囲に広がる空間を有する。中足パッドインサートは、異なる特性を備える中足パッドインサートの群から選択される。土踏まずサポートインサートは、異なる特性を備える土踏まずサポートインサートの群から選択される。インサートは、前記空間を覆って、足の中足頭部領域と土踏まず領域のそれぞれに対する支持作用を提供するように、インソールベースに装着される。
【００４３】
さらに別の態様によれば、本発明は、需要者が店舗で、当該需要者の足に適合する特徴を備えるフットベッドを手に入れることができるようにする方法を提供する。店舗には、フットベッドの構成部品の在庫がある。構成部品は、それぞれが少なくとも一つの小群を有する複数の群に組織化されている。各小群の構成部品は、特定の特徴を備えている。需要者は、個人情報をシステムに登録し、両足の圧力マップを生成し、各足の形態マップを生成することを行う計測フェーズを通じて、案内誘導される。そして、システムは、それぞれの足ごとに、各小群から一つの構成部品のリストを生成する。その後、需要者は、フットベッドを組み立てるために、在庫からリスト上の構成部品をそれぞれ収集する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、フットベッドの需要者が、現場で自らの足に関する正確な情報を計測する方法を利用して、専門家の援助を必要とせずに、フットベッドを製造できるシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
添付の請求項は、本発明の保護の対象を、詳細に示すとともに明確に規定するものである。本発明の様々な目的、効果および新規な特徴は、添付の図面と関連付けて詳細に説明する以下の記載から、さらに充分に明らかとなるであろう。なお、添付の図面において同一の符号は同様の部分を示すものとする。
【００４６】
【図１】本発明にしたがって、フットベッドの組み立てを可能にするためのキオスクを含むローカルサイトのネットワークを示す模式図である。
【図２】図１の装置内で行われるオペレーションの機能構成図である。
【図３】図１に示すキオスクの斜視図である。
【図４】図３の線４−４で切断した断面図である。
【図５】図３のキオスクにおける光学サブアセンブリーの拡大断面図である。
【図６】図５に示す空気枕の、足位置制御手段を備える部分の図である。
【図７】図３のキオスクのためのハードウェアシステムコンポーネントの一実施形態を示す模式図である。
【図８】需要者側の視点で見たオペレーションを開示するフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｂ】図９Ｂには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｃ】図９Ｃには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｄ】図９Ｄには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｅ】図９Ｅには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｆ】図９Ｆには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｇ】図９Ｇには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｈ】図９Ｈには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｉ】図９Ｉには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｊ】図９Ｊには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｋ】図９Ｋには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図９Ｌ】図９Ｌには、図８のフローチャートと関連する表示用画面の典型的な組合せを含む。
【図１０】計測フェーズ中に取得されるデータを処理する一手順を定義する基本フローチャートである。
【図１１】本発明にしたがって製造されるフットベッド用の構成部品を示す分解斜視図である。
【図１２】本発明にしたがって、図１１の構成部品で組み立てたフットベッドの斜視図である。
【図１３】土踏まずサポートインサート構成部品を一側から見た斜視図である。
【図１４】土踏まずサポートインサート構成部品を他側から見た斜視図である。
【図１５】図１２に示すフットベッドを形成するための構成部品のサンプルセットを示す。
【図１６】図１５の線１６−１６で切断した断面図である。
【図１７】図１５の線１７−１７で切断した断面図である。
【図１８】ローカルサイトにおける典型的な構成部品在庫を示すチャートである。
【図１９】図１０の処理により提供されるデータに応じて図１８に示す在庫から特定のフットベッド構成部品を特定するプロセスを示す簡略化したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明のさまざまな目的は、需要者の足の形態に適合させたフットベッドのセットを需要者に提供するための計測フェーズおよび製造−供給フェーズの両フェーズの効率を向上させることによって達成される。図１は、本発明にしたがってフットベッドを製造するための、計測フェーズを実行するためのキオスクを含むネットワーク２０を示す。図１は、複数の遠隔地方のローカルサイト２１，２２および２３（通常、それぞれ異なる小売店にある）を開示する。たとえば、サイト２１は、計測ステーション２４と、フットベッド２６を組み立てるために個別の構成部品が選択されるローカルフットベッド構成部品在庫２５とを含む。計測ステーション２４は、このような構成部品の選択のための根拠となる情報を提供する。
【００４８】
図２に示すように、計測フェーズを構成するオペレーション３０は、いくつかのプロセスを含む。プロセス３１は、各足の画像を生成する目的のために、需要者の足の圧力測定を実行する。情報が取得されると、プロセス３２では、足を捕捉する装置上に足の画像を投影するが、装置は、投影される足の画像に実質的に位置合わせされた位置に足を捕捉する。通常、この装置は、スキャナーを含む。  
【００４９】
次に、需要者は、スキャナーに、投影された足画像と位置合わせして、対応する足を載せることによって、その足を半荷重支持位置に置く。そして、プロセス３３では、需要者の足底の形態を表す計測値の配列を生成するため、足をスキャニングする。プロセス３４では、この計測値の配列を、さらなる処理のため、データファイルに変換する。プロセス３５では、需要者のために出力画像および他の情報を生成する。プロセス３２〜３５は、需要者のもう一方の足に対して繰り返される。
【００５０】
プロセス３６では、両足からの情報を利用してフットベッド用構成部品を特定し、これらの構成部品のリストを提供する。プロセス３６は、需要者がローカルサイトの在庫から特定された構成部品を取得する製造−供給フェーズを表す。そして、需要者は構成部品を組み立てて、需要者にとってきわめて理想のフットベッドに近いフットベッドを簡単につくることができる。
【００５１】
後述するように、データ処理はすべてローカルサイトで行われる。また、これも後述するが、需要者は、店員や施術者からの補助なく、このオペレーションの全体を通じて、簡単に誘導・案内を受けることができる。また、計測フェーズおよび製造−供給フェーズの両方を完了させるのにわずか数分しか必要としない。その結果、出来上がったフットベッドは速やかに需要者が入手可能となる。人的な要件の削減と、構成部品のローカルサイトにおける在庫の存在が、製造−供給フェーズに伴うコストを最小化し、そのようなフットベッドを需要者に低価格で提供することができるようになる。
【００５２】
［キオスク４０］
計測フェーズは、需要者と図１に（より詳しくは図３〜５に）示すキオスク４０とのやりとりを伴う。そのようなキオスク４０の一つとして、ベース４１と、前方が開口した収容ハウジング４３を備えるフレーム４２とを有するものがある。この実施形態において、着脱可能ベースエクステンション４４がベース４１から前方に延在し、圧力感知マット４５を収容支持している。圧力感知マット４５は、その接触面に沿って分布する圧力を計測する連続した比較的薄い表面を提供する。出力として、圧力感知マット４５は、圧力マップを生成するために用いられる圧力信号の配列を生成する。このようなマップは、分布接触圧力を、３Ｄ等高線マップまたは２Ｄカラーマップとして示す。様々な異なる圧力センサーが利用可能ではあるが、約１０ｍｍ×１０ｍｍの分解能および約１０Ｈｚの全面スキャン速度を備える圧力マットが適切な空間および時間分解能を提供するものであることがわかっている。このような圧力マットは、たとえばプレッシャープロファイルシステムズ社（Pressure Profile Systems）などいくつかの取引業者から入手可能である。
【００５３】
フレーム４２およびハウジング４３は、同時係属中の米国特許出願公開第２００６／２０８３２４３号に示されている枕アセンブリーに基づく足枕アセンブリー４７を保持する空間４６を画成する。このキオスク４０において、足枕アセンブリー４７は、スキャニングの間、需要者のバランスをとり続けるための肉体的な負担および労力を最小化する角度αでつま先部分を踵部分の上方に持ち上げるベース５０上に配置される。この角度αは約１０°≦α≦３０°の範囲とすることができるが、特に開示されている実施形態においては、α≒２０°である。フレーム４２に取り付けられ、略垂直に間隔を置いて延在する平行なハンドルバー５１が、需要者がバランスを維持するのを補助する。  
【００５４】
図４は、より詳細にキオスク４０を示すものである。圧力マット４５の上に立っている需要者は、コンピューター５３用の入出力装置を構成するタッチスクリーンモニター５２と簡単にやりとりすることができる。タッチスクリーン５２の下方に配置されているプリンター５４は、後述するハードコピー出力を提供する。用紙の交換のためのプリンター５４操作は、蝶番５６周りに回動する後部ドアパネル５５を介して行えるようになっている。ロック５７は、キオスク４０の内部を勝手にさわられないよう設けられている。フレーム４２およびハウジング４３の底部および後部に向かって、排気ファン６０がコンピューター５３および他の装備を冷却している。弁を備えるエアポンプアセンブリー６１は、足枕アセンブリー４７内の内袋を膨らませたり萎ませたり相互作用する。ハウジング６２はブラケット６３上の装置により画成される光路を囲んでいる。  
【００５５】
図５を参照すると、ブラケット６３が、やはりフレーム４２に支持されているミラー６４の上に配置されている。ブラケット６３は２つのコンポーネントを保持する。ＤＬＰプロジェクターなどのプロジェクター６５は、コンピューター５３用の出力装置である。一実施形態においては、プロジェクター６５の光源はＬＥＤ光源である。カメラ６６は、コンピューター６３の入力装置を構成する。
【００５６】
ミラー６４は、足枕アセンブリー４７の透明部分から分岐するように、前方から後方に向かって下向きに傾いている。ミラー６４は、いくつかの形態をとり得るが、２番目の鏡に固有の光学歪みを防ぐため、表面鏡を後方投影用に特に改造してある。
【００５７】
さらに、図５を参照すると、プロジェクター６５が、光線６７で示すように画像を投影し、光線６７はミラー６４で反射し、足枕アセンブリー４７の透明部分５０を通過して、足枕アセンブリー４７の一部であり、内袋の可撓性を有する膨張可能な上側境界を画定する透光性膜７０に入射する。膜７０の下側から反射した光は、ミラー６４を反射し、光線７１により拘束された光路に沿ってカメラ６６に向けて導かれる。
【００５８】
プロジェクター６５およびカメラ６６は異なるオペレーションモードを有する。あるオペレーションモードでは、カメラ６６は起動されず、コンピューター５３がプロジェクター６５に需要者の片方の足の画像を膜７０へ投影させる。需要者の足の形態を測定するためのオペレーションモードの間、プロジェクター６５は、コンピューター５３の制御の下、需要者の足の底から、フレームグラバーとして動作する起動されていないカメラ６６へと反射する一連のパターンを生成する。そして、詳細は後述するが、これらのフレームが、選択されたフットベッド構成部品のリストを生成するために処理される。
【００５９】
図６を参照すると、足枕アセンブリー４７は、膨らませることで膜７０を動かして需要者の足の底に密着させることによって動作する。膨張中は、足が透明部分５０からちょうど持ち上がるようになることが重要である。図６は、位置感知回路または位置検出器７２Ａ〜７２Ｅのアレイのかたちで実施された位置制御の一形態を示す。各フォトディテクターシステムは、赤外線ＬＥＤ発光部と、空気足枕アセンブリー４７の反対側にある検出器とを含む。垂直に揃えて配置された位置検出器７２Ａおよび７２Ｃは、踵領域に近接しており、垂直に揃えて配置された位置検出器７２Ｂおよび７２Ｄは、つま先領域に近接している。位置検出器７２Ｅは、膜７０上の足の前方位置を制御する。これらの位置検出器は、図４のタッチスクリーン５２に入力される情報と関連付けて用いられ、需要者にスキャニングのための正しい足の位置決めに関するフィードバックを提供する。
【００６０】
位置検出器７２Ｃ，７２Ｄおよび７２Ｅと関連付けられたフォトディテクターが対応する光源から受光し、一方で足が位置検出器７２Ａおよび７２Ｂのフォトディテクターからの光を遮断しているとき、需要者の足は、半荷重支持位置にあると考えられる。半荷重支持位置は、米国特許出願公開第２００６／０２８３２４３号において定義された基準−ニュートラル位置を含む、狭い位置範囲をカバーする。結果として、このシステムによる足形態に関する情報は、上述の公開文献において示された装置で取得されたものときわめて近似したものとなる。
【００６１】
図７に、キオスク４０におけるハードウェアコンポーネントの組織を示す。コンピューター５３とキオスク４０における他のコンポーネントのそれぞれとの間をつなぐ様々な経路を介しての通信が従来のデータ経路を介して行われる。コンピューター５３のプログラムまたはプログラムモジュールが、計測情報の取得、その情報の処理、およびローカルサイトの在庫中の構成部品の選択を含む、様々なハードウェアコンポーネント間の相互作用を制御する。
【００６２】
［オペレーション］
コンピューター５３内の対応するオペレーションの記述とともに、需要者の見込みからオペレーションを記述することによって、図７に示すシステムのオペレーションがより深く理解可能である。図８は、このオペレーションをフローチャートで表現するものである。具体的に、第１のステップ８１として、需要者が、靴を脱ぐ。そして、需要者は、ステップ８２の圧力マット４５上に立つ。このとき、タッチスクリーン５２は、図９Ａに示すようなメイン画面を表示している。需要者がスクリーン５２にタッチすると、オペレーティングシステムは、図９Ｂに示すような画面を表示する。ここで、ステップ８３に示すように、需要者は、活動分野、年齢集団および性別を含む基本情報を追加する。フットベッド構成部品を選択するプロセスでは、分析の複雑さに応じて、個人情報の一部または全部を利用することができる。  
【００６３】
具体例としては、需要者が図９Ｂの「次へ（CONTINUE）」アイコンを作動させると、図９Ｃの場面が需要者に、その場で短時間（たとえば３分）、通常は、ハンドルバー５１を握って、足踏みするよう要請する。数分間の足踏みで、需要者は自然にバランスのとれた姿勢となる。この間、ステップ８５で、圧力マット４５からの信号に基づき足の圧力を動的に取り込む。ステップ８５では、アプリケーションが圧力マットからのデータをマップ上のサンプリング位置ごとの力を表す信号の配列として収得する。従来の技術を用いて、このアプリケーションは、変位信号を、異なる圧力が、たとえば異なる色で特定されるような、当該需要者に対するマップに変換する。このような処理は、従来、業界周知の技術である。画像は処理されると、セーブが可能となり、プロジェクター６５が足枕アセンブリー４７にそれらの画像の一方または他方を表示することができるフォーマットに変換することができる。  
【００６４】
図９Ｄに示した実体感のある画像が得られると、ステップ８６では、システムに、図９Ｅの画面を表示させ、需要者に片足（この具体例においては右足）を膜７０の上に載せるよう指示する。このプロセスの一部として、ステップ８７では、プロジェクター６５に実体感のある画像から取得された需要者の右足の画像を膜７０上に投影させる。需要者の足が配置されると、制御システムは、まず、バルブを閉じて位置検出器アレイ７２が膜７０上の足が正しい位置にあることを示すまでエアポンプを駆動する信号を生成する。スキャニングオペレーションの終了時には、別の信号によりバルブを開いて膜７０の下の内袋の空気を抜く。
【００６５】
需要者が図９Ｅの画面内の「スタート（START）」ボタンを作動させると、図９Ｆの画面が現れる。この画面は、需要者の足が適切な位置にあるかどうかを示すため、位置検出器アレイ情報に基づくフィードバックを提供する。踵の圧力が大きすぎる場合、つまり踵が位置検出器７２Ａおよび７２Ｃの両方に障害になる場合には、制御システムは、踵の圧力を減らす必要があることを表示する。逆に、需要者の踵の位置が高すぎて位置検出器７２Ａおよび７２Ｃの両方の光が踵の下を通過してしまう場合には、画面に、踵の圧力を増やす必要があることが表示される。位置検出器７２Ｂおよび７２Ｄについて、そして、位置検出器７２Ｅについて、同様の検査が実行される。
【００６６】
図９Ｆの画面が、バランスがとれたことを示すと、ステップ９１で３Ｄスキャンを開始する。この間、システムは、図９Ｇの画面を表示する。捕捉が完了すると、制御システムは、図９Ｈの画面を表示する。この状態になると、もう一方の足について、ステップ９２〜９５に示すプロセスを繰り返すことができる。ステップ９５で２回目の捕捉が完了し、需要者が図９Ｈの画面に示す「次へ」アイコンを作動させると、タッチパネルは、追加個人情報を要請する画面９Ｉを表示する。ステップ９６の間、従来のプロセスにより登録が行われる。
【００６７】
この間、後述する信号処理ステップ９７で、ステップ８５，９１および９５で確定した計測値のバックグランドモードでの処理を開始する。需要者が図９Ｉの情報の登録を完了させて「次へ」アイコンを作動させると、図９Ｊに示すような確認画面が表示される。情報が正しくない場合には、プログラムは再び画面９Ｉを表示し、情報の編集を可能にする。需要者が連絡先情報を確認すると、システムは、図９Ｋの画面を表示し、需要者が、ステップ１００に示すように、２つのヒストグラムを点検および精査することができるようになる。上のヒストグラムは、平均土踏まず高さに対する需要者の土踏まず高さを示す。下のヒストグラムは、平均土踏まず長さに対する需要者の土踏まず長さを示す。
【００６８】
具体的には、図９Ｌの画面が、タッチパネル５２上に、圧力オーバーレイとともに面マップ１０４を表示する。さらに、システムは、計測履歴との比較とともに、１０５における土踏まず高さおよび１０６における土踏まず長さに関する情報を表示する。システムが処理を完了すると、需要者は、「次へ」アイコンを作動させ、図９Ｌに示す画面を表示させることができる。図９Ｌの画面によって、需要者は、本発明によるフットベッドにするか、遠隔地でのカスタムメードのフットベッド製造にするかを選択することができる。次に、図７のプリンター５４が、需要者のデータへのオンラインアクセスを可能にするための、需要者およびスキャンを特定するチケットを生成する。需要者がフットベッドのその場での製造に進むことを選択した場合には、プリンター５４は、さらに、各フットベッドを形成するために組み合わせるべき様々な構成部品を特定する。
【００６９】
［信号処理］
上述のように、図８のステップ９７では、適切なフットベッドの構成部品のリストを取得するためスキャンと個人情報を処理する。様々なプロセスが適用可能である。一実施形態によれば、ステップ９１および９５の３Ｄ捕捉プロセスから得られた様々なデータ点が点群（point cloud）であると考える。図１０のステップ１１０では、点群をセンタリングして外れ値（outlier）を除去する。より具体的には、ステップ１１０は、点群の平均値を除去しゼロ平均とする。点群が左足に関連する場合、ｙ座標の符号を反転させる。ステップ１１０でも、計測される最大の足より大きいサイズ（たとえば、前後方向±１２０ｍｍ、中央から左右方向の長さ±５０ｍｍ）に相当するｘ−ｙ面内の四角形の外側に位置する点群の点を除去する。次のステップ１１０では、残りの点群の平均値を除去し、残りの集合をゼロ平均とする。ステップ１１１では、足の点群を、足がＺ＋軸に揃うまで、すなわち、直立し、かつ、足の底がｘ／ｙ基準面上の値Ｚ＝０に近似するまで、回転させる。  
【００７０】
一実施形態において、集合の固有値に基づいて、圧力データを水平の列に分離し、需要者が図３の圧力マット４５の上に立っている間生成される圧力点の中央線を取得する。そして、ステップ１１１では、需要者の足の中足頭部領域と踵領域の圧力点を画定する足のエッジを求めるためデータ処理を行う。一般に接続線から離れた位置に、基準線が設定される。そして、画定された圧力点のうちの一つがその線に一致するまで、一方の足の画像を並進移動させる。そして、他の圧力点が同様にその線に一致するまで、画像を回転させる。この構成において、足の画像は、理論的には、スキャナーアセンブリー４７の中央線に位置合わせされることになる。実際には、２つの圧力点の間の線が足を通る従来の中央線と平行とはならないので微小な偏差は存在するかもしれない。しかし、この偏差は、問題となるようなものではないので、個人の足の位置決めや計測結果に悪影響を及ぼすことはない。
【００７１】
代替的な実施形態においては、ステップ１１１では、収束するまで反復処理を行う。このプロセスでは、２成分ガウス混合モデル（ＧＭＭ）がｚ座標データにフィッティングされる。そして、足の底に向かうｚ座標をもつ点（たとえば、２つの平均値から対応する標準偏差の２倍をマイナスした値の最大値における閾値を有する点）のみが選択される。第３の固有ベクトル（最小固有値）およびｚ＋ベクター［０；０；１］の間の角度のチェックを有する選択された３Ｄの点の主成分分析（ＰＣＡ）。この結果得られる座標系を、第３の固有ベクトルがｚ＋と合致するようにロドリゲスの式を用いて回転させる。収束が起こり、角度が所定の閾値に達するか反復の回数が所定値を超える。
【００７２】
どちらの場合も、回転値を取得した後で、底から足に接触する平面の位置が決定される（具体的には、この平面は、これらの点の標準偏差の２倍を平均値にプラスした位置にあると推定される）。この情報により、底平面がｚ＝０と一致するように点群をシフトする。
【００７３】
ステップ１１２では、踵と、足の中心と、中足部の中心とを特定する。ふたたび、具体的な実施形態において、ステップ１１２で、球共分散による３成分ＧＭＭが、（成分中心が踵近傍、中央、中足領域近傍に配置される初期条件からスタートして）点群のｘ−ｙ平面投影データにフィッティングされる。これらの点をそれぞれｐ１，ｐ２およびｐ３と名付ける。
【００７４】
そして、ステップ１１３では、各足の土踏まず領域に対する台形境界を求める。ステップ１１２のオペレーションを補足する実施形態において、ステップ１１３で、土踏まず領域の境界に対応する３本の線分を求める。１本の線分は、ｘ方向にｐ１を通る（ｙ＞ｐ１ｙの点）。２本目の線分はｙ方向にｐ２を通る（ｘ＞ｐ１ｘの点）。３本目の線分はｙ方向にｐ３を通る（ｘ＜ｐ３ｘの点）。土踏まずの４本目の辺は、多項式フィッティングを用いて、土踏まず領域をｘ座標に対して等間隔の複数の帯状片に分割することによって求める。そして、次数４の多項式を、各帯状片に対するｙ−ｚデータにフィッティングさせる。２次導関数（２次）多項式をゼロにセットし、大きい方のｙ値で根をとる。そのように、各帯状片から、根をすべて求めると、ｙ−根にメジアンフィルターを適用し、線がｘ−ｙデータ（各帯状片のｘ−中央値およびそれに対応する多項式の根）にフィッティングされる。この線が、土踏まずの第４の境界であり、通常、他の３本の線分とともに台形を完成させる。
【００７５】
次に、ステップ１１４で、点群にフィッティングされた多項式を利用して、ステップ１１３に関連して説明した手順に対応する手順を、さまざまなステップをｙ軸に対応するように変更して用い、土踏まず高さの推定値を求める。この場合、ステップ１１４では、放物線をｘ−ｚデータにフィッティングさせ、放物線のピークがくるｘ−座標を特定する。次に、最も高いピーク値を有する放物線およびｘ座標が所定の範囲内にある点群の一部分を、最も高いピーク値およびその範囲のｘ方向の長さを生成するために選択する。点群のこの部分は、おおよそ、高さが最大となる土踏まずの領域に対応する。放物線フィッティングプロセスを土踏まずのこの部分の点のｙ−ｚ値に適用し、土踏まずの外縁における放物線高さを評価することによって、土踏まず高さを求めるための第４の境界が提供される。
【００７６】
ステップ１１５では、点群における各土踏まず領域に対してドロネー三角形分割を構成し、さまざまな三角形を除去する。この情報により、ステップ１１５では、さまざまな表面積および体積の特徴を算出する。これらには、ステップ１１０〜１１４で求めた、土踏まずの長さ、面積および体積の値や高さの値を含むさまざまな座標および値が含まれる。
【００７７】
次のステップ１１６では、標準的な手法を用いて、ステップ１１５で求めた特徴を土踏まず高さおよび土踏まず長さの集約データに組み込んで、正しい解剖学的な土踏まず高さおよび靴サイズの値を生成する。
【００７８】
そして、ステップ１１７では、ステップ１１６で提供される情報を、土踏まず高さおよび靴サイズの具体的な値に変換し、それらの値から構成部品の選択が可能となる。具体的な値は、性別と、レーザースキャンデータベースを用いて訓練されたパラメータとに基づいて適切なガウスモデルを選択した、２つの対応する同時ガウス濃度で表される。米国特許公開第２００６／０２８３２４３号による装置によって取得されたスキャンから開発されたレーザースキャンデータベースは、何千というスキャンに依拠する適切な情報を含んでいる。これら同時密度は、平均土踏まず高さおよび靴サイズの出力ならびにそれぞれに対する標準偏差に対応する条件付きガウス密度をもたらす。標準偏差は、平均土踏まず高さおよび靴サイズに対する信頼区間を提供する。この情報のフットベッド構成部品リストへの変換は、フットベッド構造のさまざまな特徴の検討を経ることでよりよく理解される。また、ステップ１１７では、土踏まず長さの値も生成される。
【００７９】
［フットベッドと構成部品］
特に図１１および１２に示すように、本発明によるフットベッド２００は、需要者の足の下に敷かれる部分を備えるインソールベース２０１を有する。これらの部分には、前足部２０２、後足部２０３および、前足部２０２および後足部２０３の間をつなぐ連結部２０４が含まれる。後足部２０３は、需要者の踵および関連組織を支持収容するカップ形状の踵構造を含む。連結部２０４は、横柱部の一部と同じ広がりを有する。この構造は、２部分空間を形成する。図１１の破線２０５は、第２、第３および第４の中足部の下に敷かれて配置される第１の部分２０６の中央境界を示す。インソールベース２０１の中央縁部から延在する破線２０７は、は、土踏まずの下にくる空間の第２の部分２０８を画定する。
【００８０】
インソールベース２０１は、通常、エチルビニルアセテートまたはポリウレタンなどの発泡体からつくられる。発泡体の材料特性は、スポーツ固有のものであればよい。たとえば、ランニング用には柔らかく可撓性を有する発泡体を、サイクリング用には硬く粘性のある発泡体を、ゴルフ用には柔らかく粘性のある発泡体を選択すればよい。この特定の実施形態においては、これらの活動分野が、フットベッドインソールベース２０１として「動的」なものか「静的」なものか、いずれかを選択する際に用いられる。すなわち、需要者が、ウォーキング、ランニングまたはゴルフを選択するとシステムは動的インソールベースを選択し、サイクリング、スケートまたはスキーを選択するとシステムは静的なインソールベースを選択する。他の組合せも可能である。
【００８１】
図１１および１２は、装着層２１２に取り付けられた発泡パッド２１１を含む中足パッドインサート２１０を示す。発泡パッド２１１は、周縁部を前記空間の部分２０６に対応させて形成されている。すなわち、発泡パッド２１１は、たとえばフック部およびループ部を含む基層２１２がインソールベース２０１の底の対応するフック面およびループ面に装着されると、空間部分２０６に入り込む。
【００８２】
最後の構成部品は、図１１〜１４のそれぞれに示した土踏まずサポートインサート２２０である。土踏まずサポート２２０は、湾曲した上部２２１と、実質的に平坦な下部２２２を端部にて接合してなる。湾曲した上部は、３次元に可撓性を有し、通常、フランスの企業であるアルケマ（Ａｒｋｅｍａ）社の保有する商標Ｐｅｂａｘ（登録商標）を付して販売されているポリエーテルブロックアミドや熱可塑性ウレタン等のプラスチックでつくられる。湾曲した上部２２１はヒトの平均土踏まずを収容するアーチ形状とされる。上部は３次元に可撓性を有するので、足の土踏まずの高さ、長さおよび形状に合うよう調整することができる。下部２２２は、実質的に平坦で、かつ硬い。それは、インソールベース２０１の下面側の対応する部材に取り付けられているフックおよびループ部材を含む部分２２３および２２４を有する。柔らかい発泡体の層２２５が上部２２１の上に配置され、身体的な快適さを提供する。
【００８３】
特に図１３および１４を参照すると、完成した土踏まずサポートインサート２２０は中縁部２２６および横縁部２２７を有する。図１３は中縁部２２６から見た斜視図、図１４は横縁部２２７から見た斜視図である。湾曲した支持部２２１および層２２５は、その両端部で下部２２２に取り付けられて、中縁部２２６では下部２２２からの距離が最小で、横縁部２２７で最大となるよう傾いている。この傾きのおかげで、需要者の土踏まずと層２２５との間の装着が容易となっている。下部２２２はさらに、上部２２１が使用中に平坦にならないよう予防している。
【００８４】
図１５は、図１１および１２に示す構成部品を組み合わせることにより達成可能なバリエーションの範囲を理解する上で有用である。具体的には、図１５は、同じサイズの群に属する２つのインソールベース２０１Ａおよび２０１Ｂを示す。たとえば、インソールベース２０１Ａは、静的な用途のために構成された小群に属し、インソールベース２０１Ｂは、動的な用途のための小群に属する。２つの中足パッドインサート２１０Ａおよび２１０Ｂは、少なくとも２つの小群を有する所与のインソールベースサイズのための群に属する。図１５および１６に示すように、中足パッドインサート２１０Ａは比較的平坦な発泡パッド２１１Ａを備え、第１の小群に属するが、中足パッドインサート２１０Ｂは図１５および１７に示すように、丸く厚みのある発泡パッド２１１Ｂを備え、第２の小群に属する。各小群に対する中足パッドインサートの形状は、図１５に示してある。また、図１５には、それぞれ、高、中および低の土踏まずの小群に対する支持を提供する土踏まずサポートインサート２２０Ａ，２２０Ｂおよび２２０Ｃの群が示されている。
【００８５】
この構成部品の範囲で、図１２に示すインソールベース２０１の材料を異なる適用分野ごとに変えることができることが明らかであろう。中足パッドインサート２１０は、異なる支持機能を提供するために改造可能である。土踏まずサポートインサート２２０は、土踏まず支持のための異なる高さを提供するために選択可能である。この具体的な例においては、選択された小群からの構成部品を組み合わせることで、所与のフットベッドが、２０ものバリエーションのうちの一つを有するものとすることができる。
【００８６】
前述のように、本発明のシステムは、各キオスクの場所に、広いバリエーションを有する靴用フットベッドのいずれかに組み付けることのできる、図１４に示すような、構成部品のマトリックスが、あることを想定している。図１８に示すように、特定の一実施形態において、在庫は、３．５から１３までの靴サイズをカバーする。米国特許出願公開第２００６／０２８３２４３号に示されている装置および手順によって得られる何千もの画像を分析することによって、一つの群のインソールベース２０１が、２つの靴のハーフサイズを含むようなサイズとすることができることがわかった。その結果、在庫に必要なのは、２０種の靴のハーフサイズの範囲に対してインソールベースの長さが１０種のペアだけということになる。この数は、インソールベース２０１に使用される材料の異なる種類分だけさらに倍加される。たとえば、静的フットベッドと動的フットベッドがある場合には、インソールベースは２０種のペアがあることになる。このように、図１８のシステムをモデルとして用いて、土踏まずサポートインサート２２０の各群および中足パッド２１０の各群で、４種のハーフサイズがカバーされることがわかった。すなわち、２種の厚みが利用可能である場合には、中足パッドは合計１０種のペアが要求される。３種の土踏まず高さがあると仮定した場合には、土踏まずサポートインサートは合計１５種のペアがあることになろう。
【００８７】
フットベッドに利用可能な構成部品のマトリックスをこのように理解した上で、次に、すべてのデータがフットベッド構成部品のリストに変換されるプロセスについて説明するのが有益であろう。図１９に、図１０のプロセスにより開発された計測靴サイズおよび土踏まず高さ情報および図９Ｂの画面で登録されるような個人情報を取得することによりステップ２５１で開始する一つのプロセス２５０を示す。ステップ２５２では、その場所の在庫中の各々の異なるフットベッド構成部品に関する情報を含むローカルデータベースでのセッションを立ち上げる。
【００８８】
ステップ２５３では、計測された靴サイズと需要者の個人情報を用いて特定の左右の足インソールベースを選択する。たとえば、需要者の左足に対する計測された靴サイズがサイズ９であり、選択された活動分野が動的なインソールベースを要求するものであった場合、ステップ２５３で、指定されたサイズと適当な構造を有する特定のインソールベースが選択される。
【００８９】
ステップ２５４では、同様の機能を実行する。すなわち、需要者の個人情報および靴サイズを用いて、適切なサイズと適切な厚みの中足パッドインサートを特定する。
【００９０】
ステップ２５５では、計測された足サイズおよび土踏まず高さを用いて、特定の土踏まずサポートインサートを選択する。すなわち、選択されたインソールベースに対して、高、中または低のいずれかの土踏まずサポートインサートが特定されるであろう。
【００９１】
ステップ２５６では、この情報を用いて、たとえば図４および７のプリンター５４のようなプリンターで、チケットを生成する。チケットには、左右の足のインソールベース、左右の足の中足インサートおよび左右の足の土踏まずサポートインサートがリストアップされている。この情報により、需要者は、容易に、その場所の在庫から構成部品を集めて組み立て、２つのフットベッドを構成することができる。
【００９２】
［ネットワーク］
ここまで説明した処理は独立したスタンドアローン型キオスクに関するものである。図１および２には、異なる場所にある計測ステーションのネットワークが示されている。各計測ステーション２１，２２および２３は、標準的な通信経路を介して中央拠点２５０に接続している。中央拠点２５０には、データ処理システム２５１を含み、さらなる分析のため、特に構成部品を選択するプロセスにおいてなされる改良を確実なものとするために、各計測ステーションからのデータを蓄積する。また、中央拠点２５０は、前述の米国特許出願公開第２００６／０２８３２４３号に示すようなプロセスへの入力として計測サイトから集めて蓄積した計測値を用いてフットベッドを製造するための製造ツーリング２５２も備えることができる。
【００９３】
図２のプロセス３５は、中央拠点２５０の２５４で保存するため情報を転送してもよい。また、図９Ｌの画面での選択に基づきステップ２５５に示したカスタムメードのフットベッドを製造するために製造ツーリング２５２がデータを用いる列を確立することもできる。
【００９４】
以上のことをまとめてみると、需要者に、そのニーズにあったフットベッドを供給するための「セルフサービス」型フットベッドシステムの一実施形態を開示した。このシステムは、図３〜７に示すようなキオスクに含まれているものやその均等物のような、需要者が操作するタイプの計測システムを含んでいる。キオスクには、計測フェーズを通して需要者を案内する図９Ａ〜９Ｌに示すようなプロンプトにより、概ね図８に示すような工程に沿って動作するデータプロセッサーを含む。さらに、セントラルプロセッサーは、スキャニングを制御して、得られた情報を靴サイズや土踏まず長さへと変換し、その他の個人の目的とする用途に関するキオスクから収集された個人情報とともに、需要者のニーズにあわせてあつらえたフットベッドを製造するために用いられる構成部品のリストを、生成する。そして、需要者は、このリストを用いて、図１１および１２に関連する組み立てのために、図１４に示すような予めストックされている在庫からさまざまな構成部品を収集する。
【００９５】
［代替実施形態］
このようなシステムは、満足のいくフットベッドを提供することができるかを、基本的なレベルで判定するためにさまざまなテストを実施してもよい。たとえば、計測フェーズで必要な土踏まずサイズがどの土踏まずサポートインサートの最大高さよりも大きいと判断された場合には、プロセスが満足のいくフットベッドを製造できない可能性が高いだろう。適切に足の位置合わせをおこなうための圧力画像の行き過ぎた回転は、計測の正確性を損なう可能性のある過度の脛骨捻転を生じることを意味するかもしれない。このようなテストで不合格となった場合には、システムは、需要者に、プロセスを終了し、専門家に助言を求めるよう促すメッセージを表示すべきである。
【００９６】
前述し、図３にも示したように、圧力マット４５および関連装備は、足画像を形成するためのデータを、動的に記録する。これによって、足画像のために必要とされる情報を捕捉するための代替的な手順が可能となる。変形例の一つでは、需要者は、ただ、ベース４１に装着された状態の圧力マット４５を横切ってランニングないしウォーキングして、片足につきそれぞれ一回ずつ圧力マット４５を踏みつけるだけである。他の変形例では、ベースエクステンション４４および圧力マット４５を、電気的な接続を維持しつつベース４１から取り外す。すると、需要者は、圧力マット４５を任意の方向に横切ってランニングすることができる。さらに別の変形例として、圧力マット４５は別体かつ長尺状とすることができるが、それによって、需要者は、圧力パッドの長さ方向に沿ってランニングないしウォーキングしながら測定値を生成する。
【００９７】
本発明を、具体的な実施形態について具体的な変形例を参照しつつ、説明してきた。この具体的に開示された実施形態に対して、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、無数の変形および修正が可能であることは、当該技術分野の通常の技術を有する者であれば自明であろう。したがって、そのような変形および修正のすべてを、本発明の真の主旨および範囲内にあるものとしてカバーすることが添付の請求項の意図するところである。
【符号の説明】
【００９８】
２６、２００・・フットベッド、４１・・ベース、４５・・圧力感知マット、４７・・足枕アセンブリー、２０１・・インソールベース、２１０・・中足パッドインサート。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
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【図９Ｊ】
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【図９Ｋ】
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【図９Ｌ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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