特開 2022-28650 マルチモーダルセンサフュージョンプラットフォーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022028650

(43)【公開日】2022-02-16

(54)【発明の名称】マルチモーダルセンサフュージョンプラットフォーム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20220208BHJP

   A43B 7/00 20060101ALI20220208BHJP

   A43B 17/00 20060101ALI20220208BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20220208BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 210

A43B7/00

A61B5/11 230

A43B17/00 Z

A61B5/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165306

(22)【出願日】2021-10-07

(62)【分割の表示】P 2019536147の分割

【原出願日】2018-01-03

(31)【優先権主張番号】62/442,243

(32)【優先日】2017-01-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ブルートゥース

(71)【出願人】

【識別番号】519005532

【氏名又は名称】インターリンク エレクトロニクス，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ルー チーワイ

(72)【発明者】

【氏名】チャン ワイジェ

(72)【発明者】

【氏名】ロー コックケオン

(72)【発明者】

【氏名】イー チョンソン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】スマートインソール内での力／圧力のマッピング及び動き測定、足の圧力のモニタリング、靴のカスタマイズ、及び他の関連する応用例のためのシステム（靴の内部に配置され得るスマートインソール又はシステムのような）を提供する。
【解決手段】システムは、ボトムレイヤ及びボトムレイヤの第１面上に設けられたセンシングレイヤを含み得る。第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を含み得る。第１センシング要素及び第２センシング要素は、力及びひずみセンシング要素１０５、動きセンシング要素１１５、又は環境センシング要素１１０のうちの１つを含み得る。第１センシング要素及び第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素であり得る。システムは、センシングレイヤをホストコントローラに結合するよう構成される通信インタフェースも含み得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スマートインソールシステムであって、
第１ボトムレイヤ、
前記第１ボトムレイヤの第１面上に設けられた第１センシングレイヤであって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１センシングレイヤ、及び
前記第１センシングレイヤをホストコントローラに結合するよう構成される通信インタフェース
を備えるスマートインソールシステム。

【請求項2】

前記センシングレイヤの前記ボトムレイヤとは反対の面上で前記センシングレイヤに結合されたトップレイヤをさらに備え、
前記トップレイヤは、第１材料を備え、前記ボトムレイヤは、第２材料を備える
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項3】

前記第１材料は、前記第２材料よりも曲がりやすい
請求項２に記載のスマートインソールシステム。

【請求項4】

前記第１ボトムレイヤ及び前記第１センシングレイヤを備える第１インソール部、及び
第２ボトムレイヤ及び第２センシングレイヤを備える第２インソール部
をさらに備え、
前記第２センシングレイヤは、前記ホストコントローラに結合されている
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項5】

前記第１インソール部及び前記第２インソール部を物理的に結合するよう構成されたコネクタ
をさらに備える
請求項４に記載のスマートインソールシステム。

【請求項6】

前記第１インソール部及び前記第２インソール部は、シューズ内に収まるよう構成される
請求項５に記載のスマートインソールシステム。

【請求項7】

前記スマートインソールシステムがシューズの中に置かれる時に、シューズ内に収まるように前記第１インソール部及び前記第２インソール部の長さが調整可能であるように、前記コネクタは少なくとも２つのシューズサイズの間で調整可能である
請求項６に記載のスマートインソールシステム。

【請求項8】

前記第１センシングレイヤ及び前記第２センシングレイヤは、全体として少なくとも２０個のセンサを含む
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項9】

前記第１センシングレイヤによって生成されたデータに基づいて、触覚発生を提供するよう構成される触覚フィードバックユニット
をさらに備える
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項10】

ウェラブルフットデバイスに結合されたセンシング要素からプロセッサによってデータを受け取ることであって、
前記ウェラブルフットデバイスは、
第１ボトムレイヤ、
前記第１ボトムレイヤの第１面上に設けられた第１センシングレイヤであって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１センシングレイヤ、及び
前記第１センシングレイヤをホストコントローラに結合するよう構成される通信インタフェース
を備える、データを受け取ること、
１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算すること、
前記動きデータパラメータに基づいて、ライブグラフィカル表示を求めること、及び
前記ライブグラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースを介して提供すること
を備える方法。

【請求項11】

前記ライブグラフィカル表示は、前記動きデータパラメータに基づいて動くよう構成されたアバターを含む
請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ライブグラフィカル表示は、ユーザがウェラブルフットデバイスをはいているかの状態の指標を含み、
１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算することは、前記ユーザが前記ウェラブルフットデバイスをはいているかを、前記１つ以上の動きデータパラメータに基づいて判断することを含み、
前記動きデータパラメータに基づいて、ライブグラフィカル表示を求めることは、前記ユーザが前記ウェラブルフットデバイスをはいていることを示すための前記指標の外観を調整することを決定することを含む
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算することは、前記ユーザがウォーキング、ランニング、ジャンピング、又は回転のうちの少なくとも１つを行っていると判断することを含む
請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記ライブグラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースを介して提供することは、ウォーキング、ランニング、ジャンピング、又は回転のうちの少なくとも１つを行っているアバターを提示することを含む
請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記ライブグラフィカル表示は、２次元圧力マップを含む
請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記ライブグラフィカル表示は、３次元圧力マップを含む
請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記データにノイズを与える環境パラメータを特定すること、及び
前記環境パラメータの原因となる前記データを調整して、前記データ中の前記ノイズを低減することをさらに備える
請求項１１に記載の方法。

【請求項18】

第１面上に設けられた溝を有するボトムレイヤ、
前記ボトムレイヤの第２面上に設けられた第１センシングレイヤであって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１センシングレイヤ、及び
前記第１センシングレイヤをホストコントローラに結合するよう構成される通信インタフェース
を備えるスマートシューズシステム。

【請求項19】

前記ボトムレイヤの前記第２面上に設けられた第２センシングレイヤをさらに備える
請求項１８に記載のスマートシューズシステム。

【請求項20】

コントローラ、及び
前記第１センシングレイヤ及び前記第２センシングレイヤのうちの少なくとも１つによって生成されたデータに基づいて、触覚発生を提供するよう構成される触覚フィードバックユニット
をさらに備える
請求項１９に記載のスマートシューズシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここで議論される実施形態は、マルチモーダルセンサフュージョンプラットフォームに関する。

【背景技術】

【0002】

モノのインターネット（ＩｏＴ）は、しばしばユーザの入力なしでデータを集めてやりとりすることを可能にする電子回路、ソフトウェア、センサ、アクチュエータ、及びネットワーク接続が組み込まれた物理的なデバイス、車、建物、及び他の物のネットワークを典型的には含む。ＩｏＴデバイスは、スマートデバイスと呼ばれることもある。最近は、靴の中で用いられるスマートインソールの開発においてある程度の進歩がなされた。しかしこれらスマートインソールのソリューションは、力センシング要素を用いて力及び／又は圧力のマッピングをすることに主には依拠している。力センシング要素だけを用いることは、スマートインソールにさまざまな制限を呈し得る。

【0003】

ここでクレームされた主題は、不利な点を解決する、又は上述の物のような環境でだけ動作する実施形態に限定はされない。むしろ、この背景は、ここで記載された少なくとも１つの実施形態が実施され得る、ある例示的技術分野を示すために提供されているに過ぎない。

【図面の簡単な説明】

【0004】

例示的実施形態は、添付の図面を用いて、さらなる具体性及び詳細さで記載され説明される。

【図1】図１は、マルチモーダルセンサフュージョンの例示的システム図を示す。

【図2】図２は、人間の足及び／又はシューズに関係するさまざまな特性をセンシングするための例示的スマートシューズシステムの構成を示す。

【図3】図３は、人間の足及び／又はシューズに関係するさまざまな特性をセンシングするための例示的システムの構成を示す。

【図4】図４は、ウォーキング又はランニングの動き等の間に、これらには限定されないが、足の撓み特性のような、足の力／圧力マッピング及び生体力学を含むさまざまな機能を求めるための方法の例示的計算処理フローを示す。

【図5】図５は、ウォーキング、ランニング、回転、又はジャンピングの動き等の間に、これらには限定されないが、足の撓み特性のような、足の力／圧力マッピング及び生体力学を含むさまざまな機能を求めるための例示的計算処理フローを示す。

【図6】図６は、スマートシューズが１つ以上のセンシング要素を含むスマートシューズシステムの例示的実現例を示す。

【図7】図７は、力センシング要素からの測定データに基づいて足／圧力マッピングのようなパラメータモニタリングのためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の例を示す。

【図8】図８は、ここで記載される１つ以上のセンシング要素から得られた測定値に少なくとも部分的には基づいて生成され得るさまざまな動きアニメーション表示を示す。

【図9】図９は、これらには限定されないが、ユーザプロファイル識別及び視覚化を含むさまざまな機能を求めるための例示的計算処理フローを示す。

【図10】図１０は、これらには限定されないが、フィットネス及び／又は生理学的モニタリングにおけるスマートシューズの応用例を含むさまざまな機能を求めるための例示的計算処理フローを示す。

【図11】図１１は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図12】図１２は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図13】図１３は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図14】図１４は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図15】図１５は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図16】図１６は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図17】図１７は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図18】図１８は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図19】図１９は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図20】図２０は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図21】図２１は、６つの規定された動き状態についてのパラメータのモニタリングのリアルタイム測定の例を示す。

【図22】図２２は、本開示の少なくとも１つの実施形態によるマルチモーダルアレイに関する例示的コンピュータシステムのブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0005】

スマートインソールは、人の足の力及び／又は圧力のマッピングのためにしばしば用いられる。従来のスマートインソールによる解決策は、力センシングレイヤとしてスマートインソール内に典型的には組み込まれた、力センシング要素を用いた力及び／又は圧力のマッピングにしばしば依存している。従来のスマートインソールの解決策は、足の圧力のマッピング、ウォーキング／ランニング速度、及び回内／回外を含むパラメータの抽出に集中する物理的センシング機能を提供し得る。従来の技術では、力センシングレイヤの大きさ及び形状は、靴の大きさ及びタイプと性格に一致しなければならず、そうでなければ力センシング要素は、正確な読み取り値を提供しないかもしれない。さらに力センシング要素は、ユーザのさまざまな活動（ランニングのような）に基づいて劇的に変化し得る温度及び湿度を含む環境的な条件にしばしば敏感である。

【0006】

力センシング要素をだけを用いることは、スマートインソールにさまざまな制限を呈し得る。例えば、動いている人の足は、多くの異なる向きの力を発生し得て、このような力は、首尾一貫したやり方で正確に測定することが困難であり得る。さらに、力センシング要素だけを用いて動き特性を測定することは困難であり得る。例えば、外部の力（例えばユーザの足の動き）によって動いている間には、インソールは、曲げや屈曲に遭遇し得る。従来のシステムは、これらの曲げ又は屈曲の力を、他の種類の力と区別又は分離することができないかもしれない。さらに、従来のシステムは、生理学的モニタリングパラメータに基づいてリアルタイムの物理的ユーザフィードバックを提供しないかもしれず、また生理学的モニタリングパラメータの直感的なリアルタイムの視覚化を提供しないかもしれない。さらに、従来のシステムは、ユーザプロファイル識別を用いた生理学的モニタリングパラメータの追跡を可能にしないかもしれない。そして従来のシステムは、センサ及びホストデバイスの間の同時送受のデータ通信リンクを提供しないかもしれない。

【0007】

本開示の局面は、スマートインソール内での力／圧力のマッピング及び動き測定、足の圧力のモニタリング、靴のカスタマイズ、及び他の関連する応用例のためのシステム（靴
の内部に配置され得るスマートインソール又はシステムのような）を提供することによって、これら及び他の欠点に対応する。

【0008】

本開示の実施形態は、添付の図面を参照してさらに説明される。

【0009】

図１は、例示的マルチモーダルセンサフュージョンプラットフォーム（「システム」）１００を示す。システム１００は、さまざまなセンサ、触覚デバイス、コントローラ、インタフェース、電源管理デバイス等を含み得る。

【0010】

システム１００は、１つ以上のひずみセンシング要素１０５及び／又は１つ以上の力センシング要素１０５を含み得る。１つ以上のひずみセンシング要素１０５は、２次元又は３次元ひずみセンシング要素を含み得る。１つ以上の力センシング要素は、１つ以上の力／圧力センサを含み得る。

【0011】

少なくとも１つの実施形態において、システム１００は、１つ以上の力センシング要素１０５を含み得るインソールを含み得る。１つ以上の力センシング要素１０５は、インソールの表面の一部又は全体にわたる足の力及び／又は圧力分布を検出及び／又は測定するよう構成され得る。インソールは、１つ以上のひずみセンシング要素１０５を含み得る。１つ以上のひずみセンシング要素１０５は、インソールの曲げ及び／又は屈曲を検出及び／又は測定するよう構成され得る。

【0012】

インソールは、１つ以上の環境センシング要素１１０を含み得る。１つ以上の環境センシング要素１１０は、温度及び湿度を含む環境パラメータを検出及び／又は測定するよう構成され得る。少なくともいくつかの環境パラメータは、システム中のノイズに寄与し得る。環境パラメータは、システム中のノイズを低減するために、説明の根拠として使われ、及び／又は数学的に低減、最小化、又は無視され得る。信号処理アルゴリズムと組み合わせて１つより多い種類のセンシング要素の積分は、ロバストな力及び圧力マッピング及び動き測定のソリューションを提供し得る。

【0013】

システム１００は、生理学的モニタリングパラメータを抽出するのに用いられ得る動き検出デバイス１１５も含み得る。１つ以上の動き検出デバイス１１５は、移動、移動の変化、動きの変化、慣性の変化等を検出及び／又は測定するよう構成され得る。例示的な動き検出デバイス１１５は、加速度計、ジャイロスコープ等を含み得る。生理学的モニタリングパラメータの分析は、ランニングパフォーマンスの向上、物理療法及び傷害の予防を含む広い範囲の応用例で用いられ得る。データ分析の結果は、モバイルデバイス上で定量的なデータ及びチャートの形で示され得る。

【0014】

少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、インソールの物理的なスタックアップ(stack-up)トポロジーを含み得て、これは、トップインソールレイヤ、挿入物、１つ以上の力センシング要素１０５、１つ以上のひずみセンシング要素１０５、１つ以上の環境センシング要素１１０、１つ以上の動きセンシング要素１１５、及びボトムインソールレイヤを含み得る。挿入物(interposer)は、ソケット又は接続点同士の間の電気的インタフェースルーティングを含み得る。例えば、挿入物は、１つ以上の力センシング要素１０５、１つ以上のひずみセンシング要素１０５、１つ以上の環境センシング要素１１０、及び／又は１つ以上の動きセンシング要素１１５のうちの任意のものをホストコントローラ１２０に接続し得る。

【0015】

少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、少なくとも２つの別個のセンシングシステムの物理的な配置を含み得る。この２つの別個のセンシングシステムは、つま先エリア／ゾーンシステム及びかかとエリア／ゾーンシステムを含み得る。例えば、つま先
エリア／ゾーンシステムは、靴のつま先エリア／ゾーンにフィットするような大きさ及び構成にされ得る。同様に、かかとエリア／ゾーンシステムは、靴のかかとエリア／ゾーンにフィットするような大きさ及び構成にされ得る。これら２つの別個のセンシングシステムは、同じ２つの別個のセンシングシステムを用いて、異なる靴、大きさ、又はタイプ等について、さまざまな構成を可能にし得る。よって、同じ２つの別個のセンシングシステムは、異なる靴において力／圧力マッピング及び動き測定を正確に提供するのに用いられ得る。２つの別個のセンシングシステムは、互いに通信可能に及び／又は電気的に接続され得る。この２つの別個のセンシングシステムは、ホストコントローラ１２０に通信可能に及び／又は電気的に接続され得る。

【0016】

少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、少なくとも２つのセンシングレイヤを含み得る。それぞれのセンシングレイヤは、それぞれのセンシングレイヤ内で動的インソール力／圧力検出及び測定を提供し得る、１つ以上の力センシング要素を含み得る。それぞれのセンシングレイヤは、１つ以上のひずみセンシング要素及び１つ以上の環境センシング要素も含み得る。

【0017】

少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、複数の力センシング要素１０５を含み得る。それぞれの力センシング要素１０５は、これらには限定されないが力／圧力範囲、立ち上がり時間、立ち下がり時間等を含む、最適な動的力／圧力特性のために個別にカスタマイズされ得る。それぞれの力センシング要素１０５は、靴内での具体的な位置、インソール上の位置、及び／又は足上の位置がアサインされ得る。それぞれの力センシング要素１０５は、靴内でのそれぞれの位置、インソール上の位置、又は足上の位置に基づく動的な力／圧力特性を測定するために、個別にカスタマイズされ得る。システム１００は、複数のひずみセンシング要素１０５も含み得て、これらは、動的なインソール曲げ／屈曲検出を提供し得る。システム１００は、環境センシング要素１１０も含み得て、これらは、動的な環境パラメータ測定を提供し得る。

【0018】

同様に、少なくとも１つの実施形態では、システム１００は、複数の動きセンシング要素１１５を含み得る。それぞれの動きセンシング要素１１５は、最適な動的動き特性を検出するために個別にカスタマイズされ得る。それぞれの動きセンシング要素は、靴内での具体的な位置、インソール上の位置、及び／又は足上の位置がアサインされ得る。それぞれの動きセンシング要素は、靴内でのそれぞれの位置、インソール上の位置、又は足上の位置に基づく動き特性を測定するために、個別にカスタマイズされ得る。

【0019】

少なくとも１つの実施形態では、ホストコントローラ１２０は、マルチモーダルＨＭＩコントローラを含み得る。少なくとも１つの実施形態では、ホストコントローラ１２０は、力センシング要素からの動的な力の検出及び測定のデータの計算処理を実行するよう構成されたプロセッサを含み得る。このプロセッサは、例えば、インソール表面の一部又は全体にわたる、又はユーザの足の底部に沿う、足の力／圧力マップを求めるために、動的な力の検出及び測定のデータを用い得る。プロセッサは、動的なひずみ検出及びひずみ検出要素からの測定データの計算処理を実行するようにも構成され得る。プロセッサは、動的ひずみ検出及び測定データを用いて、足の屈曲特性を求めてもよい。プロセッサは、１つ以上の環境センシング要素から受け取られた動的環境センシングデータの計算処理を実行するようにも構成され得る。プロセッサは、環境センシングデータを用いて、力センシング要素及びひずみセンシング要素の動的環境補償も達成し得る。プロセッサは、１つ以上の動きセンシング要素から受け取られた動的動きセンシングデータの計算処理を実行するようにも構成され得る。プロセッサは、動きセンシングデータを用いて、力センシング要素、ひずみセンシング要素及び／又は環境センシング要素の動的動き補償を達成するようにも構成され得る。ホストコントローラは、組込ホストコントローラも含み得る。ホストコントローラは、センシング要素からデータを受け取るよう構成される回路を含み得る
。ホストコントローラは、データを記憶するためのメモリ、及び処理（operations）を実行するためのプロセッサを含み得る。

【0020】

ホストコントローラは、クライアントデバイスに通信リンク１２５を介して電子的に接続され得る。少なくとも１つの実施形態では、センサは、クライアントデバイスに有線通信リンクを介して結合され得る。通信リンクは、システム及び任意の他のデバイス間の任意の形態の有線又は無線の通信機能を提供し得る。ある実施形態では、通信リンクは、無線周波数（ＲＦ）のアンテナを含み得る。限定ではなく例として、通信リンクは、無線のメカニズムを介して、ＬＡＮ接続可能性、ブルートゥース接続可能性、ブルートゥースローエネルギー（ＢＬＥ）、Wi-Fi接続可能性、ＮＦＣ接続可能性、Ｍ２Ｍ接続可能性、Ｄ
２Ｄ接続可能性、ＧＳＭ接続可能性、３Ｇ接続可能性、４Ｇ接続可能性、ＬＴＥ接続可能性、任意の他の適切な通信機能、又はそれらの任意の適切な組み合わせを提供するよう構成され得る。インソールは、任意の個数の通信リンクを含み得る。通信リンクは、アンドロイド（登録商標）／ｉＯＳ（登録商標）コントローラ及びディスプレイモジュール、ゲームエンジン視覚化、さまざまなモード（例えばウォーキング及びランニングモード）、ブルートゥースローエネルギーインタフェース等のようなさまざまなインタフェース１５５の機能を提供し得る。

【0021】

少なくとも１つの実施形態では、ホストコントローラ１２０（例えばプロセッサ）は、センシング要素（例えば、力センシング要素１０５、ひずみセンシング要素１０５、環境センシング要素１１０、動きセンシング要素１１５）をスキャンし得る。プロセッサは、センシング要素を周期的にスキャンし得る。少なくとも１つの実施形態では、プロセッサは、センシング要素のうちの少なくとも一部について、さまざまなスキャンレートを使用し得て、これにより、最適なデータ解像度及び／又は電力消費の利益を提供し得る。例えば、ユーザの足の一部の領域は、より頻繁に動き得て、つまり、ユーザの足の他の領域に比べて、より大きいレートの力又は圧力の変化に遭遇し得る。これらの領域は、より高いデータ解像度のために、より頻繁にスキャンがなされ得る。力又は圧力の変化のレートがより低い領域は、時間的によりまばらにスキャンされ得て、これはシステム１００の電力消費を低減し得る。

【0022】

プロセッサは、センシング要素から（及びここで記載されるように任意の他のセンサから）受け取られたデータに基づいてさまざまな分析を実行し得る。例えば、プロセッサは、人間の足の力及び／又は圧力のマップを生成し得る。力及び／又は圧力マップは、人間の足の現在の状態の瞬時のスナップショットであり得る。力及び／又は圧力マップは、時間の経過に伴うデータをも含み得て、マップは、平均値、中央値、又は他の値を表し得る。マップは、回内（例えば過回内、回内不足、回外）のレベルを求めるのに用いられ得る。マップは、力又は圧力の範囲を異なる色で示し得る「ヒートマップ」として可視可能であり得る。少なくとも１つの実施形態では、プロセッサは、センサデータを処理のために他のデバイス（例えばサーバ、クライアントデバイス）に送り得る。プロセッサは、スマートフォン又はスマートウォッチのような他の携帯可能な又はウェアラブルなデバイスにセンサデータを送ることもし得る。

【0023】

システム１００は、システム１００のための電源を提供及び／又は調節し得る電源管理デバイス１３０も含み得る。

【0024】

システム１００は、システムに対する触覚フィードバックを駆動し得る触覚フィードバックユニット１３５も含み得る。例えば、ホストコントローラ１２０は、センシングアレイ（例えばセンサ１０５、１１０、１１５のうちの任意のもの）からセンサデータを受け取り得る。センサデータに基づいて、ホストコントローラ１２０は、システム１００を介した触覚レスポンスを（例えば、ユーザが自分の足で感じ得るインソールを介した触覚フ
ィードバックとして）作る命令を生成し、触覚フィードバックユニット１３５に送り得る。触覚レスポンスは、ユーザによって感じられ得るインソールを介して触覚デバイスを介して提供され得る。例示的な触覚レスポンスは、これらに限定されないが、押圧、瞬動、衝撃、解放を含み得て、これらは短くても、長くても、又は反復されてもよい。触覚レスポンスは、特定の振る舞いを促すために用いられ得る。例えば、もしランナーがかかとをかばうなら、触覚レスポンスは、ユーザがかかとをかばっている時にユーザに通知又はリマインドをし得る。それからユーザは、自分の走法をつま先寄りにし、かかとから遠ざけるように調整し得る。

【0025】

ここで記載されたシステム及び方法は、靴、インソール、スマートセンシングマット、フローリング、レクリエーション器具、又は他のジム又は運動に関係する応用例のような多くの応用例で用いられ得る。

【0026】

図２は、人間の足及び／又は靴に関するさまざまな特性をセンシングする例示的スマートシューズシステム２００の構成を示す。例示的スマートシューズシステムは、図１のシステムの要素の一部又は全てを含み得る。例えば、スマートシューズシステム２００は、１つ以上の力センシング要素１０５、１つ以上のひずみセンシング要素１０５、１つ以上の環境センシング要素１１０、１つ以上の動きセンシング要素１１５を含み得て、これらはＦＳＲセンシングアレイ２０５として総称され得る。ＦＳＲセンシングアレイ２０５は、靴のサイズに応じてスケーラブル及び／又は調整可能であり得る。例えば、第１ＦＳＲセンシングアレイ２０５は、靴のサイズ６から９の間で調整可能であり得る。ＦＳＲセンシングアレイ２０５は、任意の個数のセンサを含み得る。ある例では、ＦＳＲセンシングアレイ２０５は、２０以上のセンサノードを含み得る。

【0027】

ホストコントローラ１２０は、約５ｃｍ×５ｃｍ×１ｃｍを測定し得る。ホストコントローラ１２０は、ＦＳＲセンシングアレイ２０５からの読み取り値に基づいて圧力マッピング及び／又は動き制御を求めるためのロジックを含み得る。ホストコントローラ１２０は、通信リンク１２５に結合され得る。ホストコントローラ１２０は、アンドロイド（登録商標）コントローラ及びディスプレイモジュールのような他のコントローラにも結合され得て、これはゲームエンジン視覚化のために構成され得る。他のコントローラを用いて、ＦＳＲセンシングアレイ２０５によって検出された動き（motion）及び運動（movement）は、ユーザ又はデジタルキャラクタのアバターの運動に変換され得る。

【0028】

図３は、人間の足及び／又は靴に関するさまざまな特性をセンシングするための例示的システムの構成を示す。図３の左側は、システムの第１ビュー３０５を示し得て、ここでセンシング要素は、測定する対象物（例えば足）により近くあり得る。図３の右側は、システムの第２ビュー３５０を示し得て、これは、回路基板３５５、電源（例えば電池）３６０等がシステムに結合され得ることを示す。

【0029】

システム３００は、足又はシューズによって及ぼされる力、ひずみ、動き、運動、及び他の環境特性を測定するよう構成され得るセンシング要素３１０を含み得る。システム３００は、シューズ内に取り外し可能に挿入され得るインソールを含み得る。代替として、インソールは、シューズ内に組み込み、又はシューズに装着され得る。図示されるように、インソールは、トップインソールレイヤ３２０、インターポーザ（interposer）３２５、インターポーザ３２５に結合された１つ以上のセンシング要素３１０、及びボトムインソールレイヤ３３０を含み得る。

【0030】

トップインソールレイヤ３２０は、シューズ、ブーツ、サンダル、又は任意の他の種類の履物内にフィットするような形状にされ得る。トップインソールレイヤ３２０は、任意の材料又は材料群の組合せから形成され得る。同様に、ボトムインソールレイヤ３３０は
、任意の材料又は材料群の組合せから形成され得る。材料は、多孔質材料、発泡材料、プラスチック材料、又は任意の他の天然又は合成材料であり得る。トップインソールレイヤ３２０は、ボトムインソールレイヤ３３０とは異なる材料又は材料群から構成され得る。ボトムインソールレイヤ３３０は、より硬い材料から形成され得て、ボトムインソールレイヤの総合的な硬さは、トップインソールレイヤ３２０よりも硬くあり得る。少なくとも１つの実施形態では、ボトムインソールレイヤ３３０は、インターポーザ３２５及び／又はセンシング要素３１０のための硬い／安定したベースを提供し得る。トップインソールレイヤ３２０は、例えばインターポーザ３２５に接着されることによって（例えば接着剤、溶着、縫製等）、インターポーザ３２５に取り付けされ得る。少なくとも１つの実施形態では、ボトムインソールレイヤ３３０は、硬い表面（例えばコンクリート）との反復される衝撃に耐えるよう構成される弾力性のある材料から形成され得る。少なくとも１つの実施形態では、ボトムインソールレイヤ３３０は、シューズのソールを含むか、又はその一部であり得る。

【0031】

追加として、又は代替として、インターポーザ３２５は、外部ホストコントローラの一部として外部回路基板（図３では図示されていない）に接続され得る。インターポーザも、任意のタイプの回路基板を含むか又はその一部であり得る。回路基板は、任意の材料から形成され得る。回路基板は、硬くても、可撓性があってもよい。

【0032】

１つ以上のセンシング要素２１０は、インターポーザに結合され得る。１つ以上のセンシング要素２１０は、センシングアレイと呼ばれ得る。１つ以上のセンシング要素２１０は、１つ以上の力センシング要素、１つ以上のひずみセンシング要素、１つ以上の動きセンシング要素、及び／又は１つ以上の環境センシング要素を含み得る。１つ以上のひずみセンシング要素は、１つ以上の２次元ひずみセンシング要素を含み得る。センシング要素は、インターポーザ上で空間的に分散され得る。センシング要素の１つ以上は、インターポーザに結合される個別の部品であり得る。代替として、センシング要素の１つ以上は、インターポーザ上に、直接的に形成され、エッチングされ、堆積され、又は印刷される等され得る。例えば、センシング要素は、フレキシブル回路基板（すなわちフレキ）上に印刷され得る。

【0033】

図３の左側３０５に図示されるように、例示的システムは、２つのセンシングアレイ３４０，３４５（例えばトップ及びボトム、つま先エリア及びかかとエリア等）を含み得る。それぞれのセンシングアレイ３４０，３４５は、それぞれのセンシングレイヤ内での動的なインソールの力／圧力の検出及び測定を提供し得る１つ以上の力センシング要素３１０を含み得る。それぞれのセンシングアレイ３４０，３４５は、１つ以上のひずみセンシング要素及び１つ以上の環境センシング要素も含み得る。上述のように、それぞれのセンシングアレイは、つま先エリア／ゾーンのアレイ及びかかとエリア／ゾーンのアレイを含み得る。

【0034】

システム３００は、図１と共にさらに記載されるように、コントローラも含み得る。このコントローラは、データをセンシング要素３１０から受け取るよう構成される回路を含み得る。コントローラは、データを記憶するメモリ及び操作を実行するプロセッサを含み得る。このコントローラは、通信リンクを含み得る。

【0035】

コントローラは、センシング要素から（及び、ここで記載されるように、他のセンサから）受け取られたデータに基づいてさまざまな分析を実行し得る。例えば、コントローラは、人間の足の力、動き、及び／又は圧力のマップを発生し得る。力及び／又は圧力のマップは、人間の足の現在の状態の瞬間的なスナップショットであり得る。この力及び／又は圧力のマップは、時間が変化するときのデータも含み得て、マップは、平均値、中央値、又は他の値を表現し得る。マップは、回内運動（例えば過剰回内、過小回内、サピネー
ション）のレベルを求めるのに用いられ得る。マップは、力又は圧力の範囲を異なる色で示し得る「ヒートマップ」として見ることもできる。少なくとも１つの実施形態では、コントローラは、処理のために、センサデータを他のデバイス（例えばサーバ、クライアントデバイス）に送り得る。コントローラは、センサデータをスマートフォン又はスマートウォッチのような他の携帯又はウェラブルデバイスにも送り得る。

【0036】

インソールは、任意の個数のセンサを含み得る。センサは、インソールの又はインソール近傍の任意の特性（動き又は環境を表すデータのような）を検出することが可能である任意のハードウェア又はソフトウェアのセンサを表現し得て、これは、これらには限定されないが、加速度計、ジャイロスコープ、高度計、全地球測位システム（ＧＰＳ）、歩数計、磁力計、温度計、湿度計センサ、大気圧センサ、ＧＰＳ受信機、動き、環境、又は人間の状態を検出し得る任意の他のセンサ、又はこれらの任意の組合せを含む。センサによって検出された任意の動きは、動き特性と呼ばれ得る。センサは、人間の特定の動きに関連付けられ得るさまざまな動きパターンを検出し得る。センサは、以下のうちの１つ以上を検出又は決定することができる任意の適切なシステム、装置、デバイス、又はルーチンを含み得る。すなわち、傾き、ブレ、回転、揺れ、及び任意の他の動きである。例えば、このセンサは、インソールが、歩みを進めている（例えば、歩いている、走っている）追跡されている個人を表す、円形のやり方で、定期的に動いていることを検出し得る。ある実施形態では、センサは、特定の追跡されている個人の位置を検出又は決定するよう構成され得る。例えば、センサは、ＧＰＳ受信機、Wi-Fi信号検出器、携帯電話通信ネットワ
ーク信号検出器、ブルートゥースビーコン検出器、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレス検出器、又は特定の追跡されている個人の位置を検出又は決定し得る任意の他のシステム、装置、デバイス、又はモジュールを含み得る。この位置は、１つ以上のラベル又は名称（例えば自宅、職場、ジム）を含み得る。ある実施形態では、センサは、互いに集積化された２つ以上の異なるセンサを含む集積化センサであり得る。例えば、センサは、３次元（３Ｄ）加速度計、３Ｄジャイロスコープ、及び３Ｄ磁力計を組み合せている集積化センサであり得る。

【0037】

インソールは、任意の個数のアクティビティトラッカーも含み得る。アクティビティトラッカーは、これらには限定されないが、心拍数モニタ、血圧モニタ、温度計、湿気センサ、呼吸センサ、皮膚電気活動センサ、スリープセンサ等を含むインソールを使用している追跡されている個人の特性（又は特性を表すデータ）を検出するのに用いられ得る任意のハードウェア又はソフトウェアのセンサ又はデバイスを表し得る。アクティビティトラッカーは、インソールを使用している追跡されている個人の特性を識別するために用いられ得る。ある実施形態では、心拍モニタは、心拍数又は心拍数の指標を測定又は決定するよう構成され得る。例えば、心拍数モニタは、モニタされている追跡されている個人の脈拍、皮膚温度等を検出するよう構成された１つ以上のセンサ（例えばフォトレジスタ又はフォトダイオードのような物）を含み得る。

【0038】

これら又は他の実施形態では、アクティビティトラッカーは、心拍数モニタを含み得て、検出された指標に基づいて心拍数を決定するよう構成される１つ以上のシステム、装置、デバイス、又はモジュールを含み得る。ある実施形態では、特定の追跡されている個人の生活における出来事は、当該特定の追跡されている個人の心拍数、特定の時間の長さの間、特定の追跡されている個人によって維持されている心拍数、心拍数回復時間等を含み得て、これらは、１つ以上の心拍数モニタから又は他のアクティビティトラッカー又はセンサから受け取られたデータに基づいて、ホストコントローラによって（又は外部計算デバイスによって）決定され得る。

【0039】

インソールは、ユーザに任意のタイプの触覚フィードバックを提供し得る、任意の個数の触覚フィードバックデバイスも含み得る。

【0040】

インソールは、より多くの、又はより少ない特徴を含み得る。例えば、インソールは、トップインソールレイヤを含まなくてもよく、センシング要素は、それぞれのセンシング要素の外側に向いている表面が、インターポーザの足に向いている表面と実質的に同一平面にあり得るように配置され得る。そのような実施形態では、インターポーザは、人間の足にある程度の心地よさを提供し得るような材料から形成され得る。インターポーザは、例えば、曲げやすい材料から形成され得る。少なくとも１つの実施形態では、インターポーザは、センシング要素が取り付けされ得る１つ以上の凹部を含み得る。

【0041】

上述のように、少なくとも１つの実施形態では、図３の左側３０５は、２つのセンシングアレイを含む例示的システムを図示する。第１センシングアレイは、シューズの第１部分（例えば、ユーザが自分のつま先を置く場所に近い部分）にフィットするように形状が作られ得て、シューズの第２部分（例えば、ユーザが自分のかかとを置く場所に近い部分）にフィットするように形状が作られ得る。第１センシングアレイ及び第２センシングアレイのそれぞれは、任意の個数のセンシング要素を含み得る。図示されるように、第１センシングアレイは、ひずみセンシング要素、複数の力センシング要素、及び複数の環境センシング要素を含む。図示されるように、第２センシングアレイは、複数の力センシング要素及び複数の環境センシング要素を含む。第１センシングアレイ及び第２センシングアレイは、コネクタインタフェースを介して、独立して通信可能に及び／又は電子的にホストコントローラ（例えば図１のホストコントローラ）に結合され得る。少なくとも１つの実施形態では、第１センシングアレイ及び第２センシングアレイは、コネクタを持つフレキシブルプリント回路を介してのように、それぞれのコネクタインタフェースを介して、通信可能に及び／又は電子的に互いに結合される。そのような実施形態では、第１センシングアレイ又は第２センシングアレイのいずれかは、コネクタインタフェースを介して、通信可能に及び／又は電子的にホストコントローラに結合され得る。

【0042】

２つのセンシングアレイの構成は、シューズの長さ又は大きさの再設定を可能にする。追加として、力センシング要素は、足によってより高いレベルの力／圧力が加えられ得る領域に位置し得る。ひずみセンシング要素（例えば２次元ひずみセンシング要素）は、足によってより高いレベルの曲げ（bending）／撓み（flexing）が加えられ得る領域に位置し得る。環境センシング要素は、最小限のレベルの力／圧力又は曲げ／撓みしか存在しないが、力センシング要素及び２次元ひずみセンシング要素と等価な環境パラメータの影響を受け得る領域に位置し得る。

【0043】

ある例では、システムは、ユーザが治療の後に正しく歩行できることを目標とする物理療法における動的動きモニタリングのために用いられ得る。他の例では、システムは、リアルタイム及び経時的の両方で動的動きモニタリングに基づいてユーザがランニングパフォーマンスを改善できるスポーツ（例えば陸上競技）における動的動きモニタリングのために用いられ得る。ある実施形態では、触覚フィードバックを提供し得る触覚デバイスは、正しい振る舞いを刺激するようにシステムに組み込まれる。

【0044】

図４は、これらには限定されないが、歩行又はランニングの動きの間のような時の、足の撓み特性のような足の力／圧力マッピング及び生体力学を含むさまざまな機能を決定するための方法４００の例示的計算処理のフローを示す。これら機能は、力センシング要素、次元ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、及び環境センシング要素、又は他のセンサ又はアクティビティトラッカーからの測定データの分析によって獲得され得る。処理フローは、スマートシューズを自己トリガするために用いられ得る。処理フローは、ハードウェア（回路、専用ロジック等）、ソフトウェア（汎用コンピュータシステム又は専用機器で走らされるような）、又はこれら両方の組み合わせを含み得る処理ロジックによって実行され得て、ここで処理ロジックは、図１のシステム又は他のコンピュータシステ
ム又はデバイス中に含まれ得る。しかし、他のシステム、又はシステム群の組み合わせが本方法を実行するのに用いられ得る。説明を簡単にするために、ここで記載される方法は、一連の行為として図示及び記載される。しかし、本開示による行為は、さまざまな順番で、及び／又は同時に起こり得て、ここで提示及び記載されていない他の行為と共に起こり得る。さらに、開示されている主題による方法を実現するためには、図示された全ての行為が用いられるわけではない。加えて、当業者には、本方法は、状態図を介した相互関連する一連の状態又はイベントとして代替としては表現され得ることが理解及び認識されよう。追加として、本明細書で開示された方法は、そのような方法を計算デバイスに運搬及び転送することを促進するために、非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体のような、製造物品上に記憶されることが可能である。ここで用いられる製造物品という語は、任意のコンピュータ読み取り可能なデバイス又は記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含するよう意図される。別個のブロックとして図示されているが、さまざまなブロックは、所望の実現例に依存して、追加のブロックに分割され、より少ないブロックに組み合わせられ、又は省略され得る。

【0045】

方法４００は、処理ロジックがコントローラをブートし得るブロック４０５で始まり得る。処理ロジックは、ブロック４１０でスリープモードに入り得て、これは、１Ｈｚのサンプリングを含み得る。ブロック４１５で、処理ロジックは、１つ以上のセンシング要素からのデータを識別すること、及び識別されたデータがユーザがシューズをはいていることを示すプロファイルと一致するかを判断することによって、ユーザがシューズをはいているかを判断し得る。もしユーザがシューズをはいていなかったなら（ブロック４１５で「ノー」）、処理ロジックは、ブロック４１０で所定の時間の長さだけ、スリープモードに入り得る。

【0046】

もしユーザがシューズをはいているなら（ブロック４１５で「イエス」）、処理ロジックは、ブロック４２０でアクティベーションモードに入り得て、これは５０Ｈｚサンプリングを含み得る。処理ロジックは、ここで記載されるように、１つ以上のセンシング要素からデータを獲得し得る。例えば、処理ロジックは、ユーザが動く間に、ユーザの足の力データ及び動きデータを獲得し得る。

【0047】

ブロック４３０は、処理ロジックは、ユーザに関連付けられたユーザプロファイルを識別し得る。少なくとも１つの実施形態では、ブロック４３０で、処理ロジックは、ユーザプロファイルを識別するために他のデバイス（例えばモバイルデバイス、ウェラブル、スマートウォッチ等）とペアリングし得る。そうするために、処理ロジックは、リモートコントローラ（例えばアンドロイド（登録商標）コントローラ、ｉＯＳ（商標）コントローラ等）とハンドシェイクを開始し得て、ユーザプロファイルを獲得及び／又はリクエストし得る。処理ロジックは、１つ以上のセンシング要素から得られたデータを用いて、データの視覚化（例えばグラフィカルユーザインタフェースを介して）を生成してもよい。

【0048】

ブロック４３５において、処理ロジックは、１つ以上のセンシング要素からのデータを識別すること、及びその識別されたデータが、ユーザがシューズをはいていることを示すデータプロファイルと一致するかを判断することによって、ユーザがまだシューズをはいているかを判断する。もしユーザがまだシューズをはいていなかったなら（ブロック４３５で「ノー」）、処理ロジックは、ブロック４１０で所定の時間の長さだけスリープモードに入り得る。もしユーザがシューズをまだはいているなら（ブロック４３５で「イエス」）、処理ロジックは、リモートデバイスとのハンドシェイクをブロック４３０で開始又はチェックし得る。

【0049】

図５は、以下には限定されないが、歩行、ランニング、回転、又はジャンピングの動きの間のような時に、撓み特性のような足の力／圧力マッピング及び生体力学を含むさまざ
まな機能を決定する例示的計算処理フロー５００を図示する。これらの機能は、センシング要素、次元ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、及び環境センシング要素、又は他のセンサ又はアクティビティトラッカーからの測定データの分析によって獲得され得る。マルチセンサフュージョンのこのアプローチは、システムが
人間の動きの複数のタイプについての特定のシグネチャ（signatures）を検出できるようにする。

【0050】

図示されるように、力／圧力測定データ、ひずみ測定データ、慣性（例えば動き）測定データ、及び／又は環境測定データは、マルチモーダルパラメータ抽出、ユーザ較正及び設定、及び環境補償のために用いられ得る。全てのセンサは、なんらかの形の温度依存性を有し得るが、環境測定データは、温度依存性が異なる環境／天候条件において補償されることを可能にする。異なるユーザは、異なる体重及び異なる動きシグネチャを有する。ユーザ較正は、システムが動きプロファイルを正しく検出することを可能にする。さらに、これらデータ及びモデリングは、ユーザ／セキュリティ識別、圧力マッピング表示、シューズ動きアニメーション表示（例えば仮想現実、拡張現実）、及び／又はユーザ動きアニメーション表示のために用いられ得る。

【0051】

図６は、スマートシューズが１つ以上のセンシング要素（例えば圧力測定ノード）を含む、スマートシューズシステム６００の例示的実現例を図示する。少なくとも１つの実施形態では、スマートシューズは、図３のインソールを含む。スマートシューズ上に又はモバイルデバイス内に組み込まれた（embedded）コントローラは、１つ以上のセンシング要素から受け取られたデータを用いて圧力マッピング表示を生成し得る。図６に図示されるように、圧力マッピング表示６００は、モバイルデバイス６１０のユーザインタフェース中に提示される。圧力マッピング表示６００は、圧力のさまざまなレベルを示す、カラーコード化された「ヒートマップ」を含み得る。

【0052】

スマートシューズ上に又はモバイルデバイス内に組み込まれたコントローラは、１つ以上のセンシング要素から受け取られたデータを用いて動きアニメーション表示６２０も生成し得る。動きアニメーション表示６２０は、スマートシューズをはいている人と同様に動き得るアバターを含み得る。少なくとも１つの実施形態では、その人の動きは、動きアニメーション表示６２０中のアバターに実質的に反映される。例えば、ユーザが左に傾く時、インソールは、左への傾きを検出し得て、対応する信号を送って動きアニメーション表示６２０が生成されるようにし得る。この例では、動きアニメーション表示６２０は、このインソール（群）をはいているユーザと同様のやり方で左に傾くアバターを含むことになる。

【0053】

図７は、記載されている任意のシステムの力センシング要素からの測定データに基づいて足／圧力マッピングのようなパラメータモニタリングのためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）７００の例を図示する。

【0054】

少なくとも１つの実施形態では、ＧＵＩ７００は、圧力マッピング表示７０５を含み得て、これは、１つ以上の足７１０のアウトラインを含み得る。ＧＵＩ７００は、それぞれの要素（以下、グラフィカルセンサ７１５）のグラフィックス表現も含み得る。センシングされた値（例えば力の値）は、それぞれのセンシング要素において表現され得る。図示されるように、それぞれのグラフィカルセンサは、そのそれぞれの力の値に従ってシェーディングが付される。シェーディングは、色付き、パターン付き等であり得る。さらに図示されるように、それぞれのグラフィカルセンサは、それぞれの力の測定値を含む。力の測定値は、絶対値（例えばニュートン又はｋｇ・ｍ／ｓ２の単位）又は相対値であり得る。

【0055】

ＧＵＩ７００は、ある人によって現在はかれているスマートシューズの物理的向き７２０を図示し得る他の部分も含み得る。ＧＵＩは、上述のように、動きアニメーション表示６２０も提供し得る。

【0056】

図８は、ここで記載されるように、１つ以上のセンシング要素から得られた測定値に少なくとも部分的には基づいて生成され得るさまざまな動きアニメーション表示８００を図示する。

【0057】

図９は、これらには限定されないが、ユーザプロファイル識別及び視覚化を含むさまざまな機能を決定するための例示的計算処理フロー９００を図示する。これらの機能は、力センシング要素、次元ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、環境センシング要素、身体センシング要素、又は他のセンサ又はアクティビティトラッカーからの測定データの分析によって獲得され得る。このアプローチは、身体又は腕の上にウェラブルセンサを含むことによって拡張されたマルチセンサフュージョンを可能にする。

【0058】

図示されるように、力／圧力測定データ、ひずみ測定データ、慣性（例えば動き）測定データ、環境測定データ、及び／又は身体センシングデータは、マルチモーダルパラメータ処理、ユーザ較正及び設定、及び環境補償のために用いられ得る。さらに、これらデータ及びモデリングは、ユーザ／セキュリティ識別、圧力マッピング表示、シューズ動きアニメーション表示（例えば仮想現実、拡張現実のための）、及び／又はユーザ動きアニメーション表示のために用いられ得る。拡張されたマルチセンサフュージョンは、拡張現実におけるより詳細なユーザ動きアニメーション表示も可能にする。

【0059】

図１０は、これらには限定されないが、フィットネス及び／又は生理学的モニタリングにおけるスマートシューズの応用例を含むさまざまな機能を決定するための例示的計算処理フロー１０００を図示する。これら機能は、力センシング要素、動きセンシング要素、環境センシング要素、身体センシング要素、又は他のセンサ又はアクティビティトラッカーからの測定データの分析によって獲得され得る。

【0060】

図示されるように、ユーザ／セキュリティ識別、圧力マッピング表示、シューズ動きアニメーション表示、及び／又はユーザ動きアニメーション表示は、マルチモーダルデータ分析、参照生理学的パラメータとの比較、及び／又は生理学的状態の分析のために用いられ得る。さらに、これらのデータ及びモデリングは、生理学的状態の表示、ユーザのストレスリマインダ及び／又はウォーニング、運動機器のゴールの追跡、及び／又はリモートウォーニングのために用いられ得る。

【0061】

例えば、図１０は、ランニングマシン上を走っているユーザがスマートシューズをはいている場合のアプリケーションの例における機能を図示し得る。ユーザは、運動の始めでランニングマシンのパラメータを設定し、運動の最中にはパラメータを調節し得て、すなわちこれは高度に手作業のプロセスである。この例では、スマートシューズインタフェースは、無線でランニングマシンに接続されている。システムの実現例は、マルチセンサパラメータのデータ分析、参照生理学的パラメータとの比較、生理学的状態の分析、生理学的状態の表示、もしランニングマシンのパラメータが過剰である（スピードが速すぎる、傾斜が急過ぎる等）ならストレスリマインダ／ウォーニングをユーザに提供すること、ユーザが過度のストレスを感じ、手動での調整を実行できないときのランニングマシンのパラメータの自動調整、もしユーザが怪我をした（ぎこちない動き、動きがない）等なら、リモートアラーム作動を提供することのようないくつかの機能を提供する。システムは、心拍数モニタ、血圧モニタ等のような他の身体センサと組み合わせて用いられ得る。

【0062】

典型的なランニングマシンのストレステストの間、患者は、胸及び腕のセンサを用いて
それぞれＥＣＧ及び血圧測定値についてモニタリングされ得る。従来のストレステストには、いくつかの本質的な制限が存在する。患者の脚又は足の動きは、典型的にはモニタリングされない。よって、当該患者のウォーキング／ランニングの安定性は、モニタリングされない。これらには限定されないが、患者のストライドがランニングマシンのスピードと一致しない場合、ランニングマシン上で患者が立っている位置が異常である場合、ランニングマシンのスピードが加速する間に患者がウォーキング／ランニングのスピードを加速できない場合、患者の物理的ストレス又は疲労、医療従事者がランニングマシンに誤った操作をする場合等を含むいくつかのシナリオの間には、努力及び転倒しつつある患者の内在的な安全のリスクが存在する。

【0063】

ランニングマシンのそれと無線で接続されるスマートシューズインタフェースがあれば、安全リスクは、患者の生理学的及び動きの状態がモニタリングできることによって、大幅に低減され得る。

【0064】

図１１－２１は、６つの規定された動き状態についてのモニタリングパラメータのリアルタイム測定の例を示し、これらは
・前に向かって歩くこと（図１１）
・後ろに向かって歩くこと（図１２）
・歩くことから走ることへの遷移（図１３）
・ジャンプすること（図１４）
・回転すること（図１５）
である。

【0065】

３つの異なるタイプのセンサは、それぞれのシューズインソールの中にあり得て、これらは、
・力／圧力センシングアレイ（１１センシングノード、例えば図１６のように）
・３軸加速度計（図１７及び１８に図示される）
・３軸ジャイロスコープ（図１９及び２１に図示される）
である。

【0066】

動きの状態の「簡略化された」識別子は、図１１－２１のそれぞれに示されている。

【0067】

図２２は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、マルチモーダルアレイに関係する、例としてのコンピュータシステム２２００のブロック図を示す。上述のホストコントローラは、例としてのコンピュータシステム２２００のような計算システムとして実現され得る。コンピュータシステム２２００は、本開示の１つ以上の動作を実現するように構成され得る。

【0068】

コンピュータシステム２２００は、ここで述べられた１つ以上の方法のいずれをも前記マシンに実行させる１つ以上の命令のセット２２２６を実行する。マシンは、クライアント－サーバネットワーク環境におけるサーバ若しくはクライアントマシンとして、又はピアツーピア（すなわち分散）ネットワーク環境におけるピアマシンとして動作し得る。マシンは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は、そのマシンによって行われる動作を指定する命令のセット（シーケンシャル又は他の）を実行することができるいかなるマシンでもあり得る。更に、単一のマシンのみが図示されているが、「マシン」という用語は、ここに述べられた１つ以上の方法のいずれをも行う命令のセット２２２６を、個々に又は共同で実行するマシンのいかなる集合も含むとも解釈されるものとする。

【0069】

コンピュータシステム２２００は、プロセッサ２２０２と、主メモリ２２０４（例えば、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）等のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等）と、スタティックメモリ２２０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）と、データ格納装置２２１６とを含み、これらはバス２２０８を経由して互いに通信する。

【0070】

プロセッサ２２０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置等の１つ以上の汎用の処理装置を表す。より詳しくは、プロセッサ２２０２は、コンプレックス命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、長大命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は、他の命令セットを実装するプロセッサ若しくは命令セットの組合せを実装するプロセッサであり得る。プロセッサ２２０２は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等のような１つ以上の専用の処理装置でもあり得る。プロセッサ２２０２は、ここに述べられた動作及びステップを行う命令を実行するように構成される。

【0071】

コンピュータシステム２２００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、又はインターネットのような、ネットワーク２２１８によって他のマシンとの通信を提供するネットワークインタフェース装置２２２２を更に含み得る。ネットワークインタフェース装置２２２２は、いかなる数の物理又は論理インタフェースをも含み得る。ネットワークインタフェース装置２２２２は、ネットワーク内のネットワーク構成要素間の通信を可能に又は容易にするように構成された、いかなる装置、システム、構成要素（component）、又は構成要素の集合をも含み得る。例えば、ネットワークインタフェース
装置２２２２は、モデム、ネットワークカード（無線又は有線）、赤外線通信装置、光通信装置、無線通信装置（アンテナのような）、及び／又はチップセット（ブルートゥース装置、802.xx装置（例えば都市域ネットワーク（ＭＡＮ））のような）、ＷｉＦｉ装置、ＷｉＭａｘ装置、携帯通信設備、及び／又はその他を、制限なく含み得る。ネットワークインタフェース装置２２２２は、ネットワーク（いくつかの例を挙げると、携帯電話ネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、ＭＡＮ、光ネットワーク等）、及び／又は、遠隔装置を含む、本開示で説明された他の装置のいずれとも、データが交換されることを可能にし得る。少なくとも１つの実施形態において、ネットワークインタフェース装置２２２２は、単一の物理構成要素上の論理的に区別されるもの、例えば、単一の物理ケーブル又は光信号を通る多数の通信ストリームであり得る。

【0072】

コンピュータシステム２２００は、表示装置２２１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置２２１２（例えばキーボード）、カーソル制御装置２２１４（例えばマウス）、及び信号生成装置２２２０（例えばスピーカー）も含み得る。

【0073】

データ格納装置２２１６は、ここに説明された１つ以上の方法又は関数のいずれをも具体化する命令のセット２２２６が格納されるコンピュータ読み取り可能格納媒体２２２４を含み得る。命令のセット２２２６は、また、主メモリ２２０４に、及び／又はコンピュータシステム２２００による実行中はプロセッサ２２０２に、完全に又は部分的に存在し得る。また、主メモリ２２０４及びプロセッサ２２０２は、コンピュータ読み取り可能媒体を構成する。命令のセット２２２６は、更に、ネットワークインタフェース装置２２２２を経由しネットワーク２２１８を介して、送信又は受信され得る。

【0074】

コンピュータ読み取り可能格納媒体２２２４の例が単一の媒体として示されたが、「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、命令のセット２２２６を格納する単一
の媒体又は多数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含み得る。「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、マシンによって実行するための命令のセットを格納、エンコード、搬送することが可能な、本開示の１つ以上の方法のいずれをもマシンに行わせる、いかなる媒体をも含み得る。「コンピュータ読み取り可能格納媒体」という用語は、ソリッドステートのメモリ、光媒体及び磁気媒体を含み得るが、これらには限られない。

【0075】

本開示の範囲を逸脱することなく、コンピュータシステム２２００に、修正、付加又は省略が行われ得る。例えば、少なくとも１つの実施形態において、コンピュータシステム２２００は、明示的に図示又は説明されていないかもしれないいかなる数の他の構成要素をも含み得る。

【0076】

本開示で使用されているように、「モジュール」又は「構成要素」という用語は、モジュール又は構成要素の動作を行うように構成された特定のハードウェアの実施、及び／又は、コンピュータシステムの汎用ハードウェア（例えば、コンピュータ読み取り可能媒体、処理装置等）に格納され得る、及び／又はそれによって実行され得るソフトウェアオブジェクト又はソフトウェアルーチンを指し得る。少なくとも１つの実施形態において、本開示において説明されたさまざまな構成要素、モジュール、エンジン、及びサービスは、コンピュータシステム上で実行されるオブジェクト又はプロセスとして（例えば、独立したスレッドとして）実現され得る。本開示で説明されたシステム及び方法のいくつかはソフトウェアに実装されている（汎用ハードウェアに格納され、及び／又は汎用ハードウェアによって実行される）として一般的に説明されたが、専用ハードウェア実装、又はソフトウェアと専用ハードウェア実装との組合せも、可能であり意図される。本開示において、「計算する実体」は、本開示において先に規定されたいかなる計算システムでもあり得るし、コンピュータシステム上で動作するいかなるモジュール又はモジュールの組合せでもあり得る。

【0077】

本開示及び特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本体）で使用される用語は、「オープンな」用語（例えば、「含んでいる」という用語は、「含んでいるが、それらには限定されない」として解釈され得、「有する」という用語は、「少なくとも有する」として解釈され得、「含む」という用語は、「含むが、それらには限定されない」として解釈され得る等）として一般に意図されている。

【0078】

更に、導入された請求項の記載の特定の数が意図されている場合には、そのような意図は請求項に明確に記載され、そのような記載が存在しない場合にはそのような意図は存在しない。例えば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、請求項の記載を導入するために「少なくとも１つ」及び「１つ以上」という導入句の使用を含み得る。しかし、そのような句の使用は、たとえ同一の請求項が、「１つ以上」又は「少なくとも１つ」という導入句、及び「a」又は「an」のような不定冠詞を含んでいるときでも、「a」又は「an」という不定冠詞による請求項の記載の導入がそのような導入された請求項の記載を含むいかなる特定の請求項をもそのような記載を１つのみ含む実施形態に制限することを含意する、と解釈されてはならない（例えば、「a」及び／又は「an」は、「少なくと
も１つ」又は「１つ以上」を意味すると解釈され得る）。請求項の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても同様である。

【0079】

加えて、導入された請求項の記載の特定の数が明示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載は記載された数を少なくとも意味すると解釈され得る、と理解するだろう（例えば、修飾語のない「２つの記載」という無修飾の記載は、少なくとも２つの記載又は２つ以上の記載を意味する）。更に、「Ａ、Ｂ及びＣ等のうちの１つ」又は「Ａ、Ｂ及びＣ等のうちの１つ以上」に類似する慣習が使用される場合において、一般にその
ような解釈は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又はＡとＢとＣ等を含むことが意図される。

【0080】

更に、明細書、特許請求の範囲、又は図面のいずれにおいても、２つ以上の選択的な用語を表現するいかなる選言的な語又は句も、その用語のうちの１つ、その用語のうちのいずれか一方、又はその用語の両方を含む可能性を予期すると理解され得る。例えば、「Ａ又はＢ」という句は、「Ａ」、「Ｂ」、又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解され得る。

【0081】

本開示において記載された全ての例及び条件付きの語は、技術を進展させるために読者が本発明者によってもたらされた本発明及び概念を理解する助けとなる教育的な目的を意図しており、そのような具体的に記載された例及び条件に限定されないとして解釈されるべきである。本開示の実施形態が詳細に説明されているが、それには、本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、さまざまな変更、置換、及び改変が行われ得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スマートインソールシステムであって、
第１ボトムレイヤと、前記第１ボトムレイヤに設けられた第１センシングレイヤとを備える第１インソール部であって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１インソール部、
前記第１インソール部とは別個の第２インソール部であって、前記第２インソール部は、第２ボトムレイヤ及び第２センシングレイヤを備え、前記第１インソール部は、靴のつま先領域にフィットするような形状であり、前記第２インソール部は、靴のかかと領域にフィットするような形状である、
第２インソール部、
及び
前記第１インソール部の前記第１センシングレイヤ及び前記第２インソール部の前記第２センシングレイヤをホストコントローラに通信可能に結合するよう構成される通信インタフェース
を備えるスマートインソールシステム。

【請求項2】

前記第１センシングレイヤの前記第１ボトムレイヤとは反対側で前記第１センシングレイヤに結合された第１トップレイヤをさらに備え、
前記第１トップレイヤは、第１材料を備え、前記第１ボトムレイヤは、第２材料を備える
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項3】

前記第１材料は、前記第２材料よりも曲がりやすい
請求項２に記載のスマートインソールシステム。

【請求項4】

前記第１インソール部及び前記第２インソール部を物理的に結合するよう構成されたコネクタ
をさらに備える
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項5】

前記第１インソール部及び前記第２インソール部は、シューズ内に収まるよう構成される
請求項４に記載のスマートインソールシステム。

【請求項6】

前記スマートインソールシステムがシューズの中に置かれる時に、シューズ内に収まるように前記第１インソール部及び前記第２インソール部の長さが調整可能であるように、前記コネクタは少なくとも２つのシューズサイズの間で調整可能である
請求項５に記載のスマートインソールシステム。

【請求項7】

前記第１センシングレイヤ及び前記第２センシングレイヤは、全体として少なくとも２０個のセンサを含む
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項8】

前記第１センシングレイヤによって生成されたデータに基づいて、触覚発生を提供するよう構成される触覚フィードバックユニット
をさらに備える
請求項１に記載のスマートインソールシステム。

【請求項9】

ウェラブルフットデバイスに結合されたセンシング要素からプロセッサによってデータを受け取ることであって、
前記ウェラブルフットデバイスは、
第１ボトムレイヤと、前記第１ボトムレイヤに設けられた第１センシングレイヤとを備える第１インソール部であって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１インソール部、
前記第１インソール部とは別個の第２インソール部であって、前記第２インソール部は、第２ボトムレイヤ及び第２センシングレイヤを備え、前記第１インソール部は、靴のつま先領域にフィットするような形状であり、前記第２インソール部は、靴のかかと領域にフィットするような形状である、
第２インソール部、
及び
前記第１インソール部の前記第１センシングレイヤ及び前記第２インソール部の前記第２センシングレイヤをホストコントローラに通信可能に結合するよう構成される通信インタフェース
を備える、データを受け取ること、
１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算すること、
前記動きデータパラメータに基づいて、ライブグラフィカル表示を求めること、及び
前記ライブグラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースを介して提供すること
を備える方法。

【請求項10】

前記ライブグラフィカル表示は、前記動きデータパラメータに基づいて動くよう構成されたアバターを含む
請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ライブグラフィカル表示は、ユーザがウェラブルフットデバイスをはいているかの状態の指標を含み、
１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算することは、前記ユーザが前記ウェラブルフットデバイスをはいているかを、前記１つ以上の動きデータパラメータに基づいて判断することを含み、
前記動きデータパラメータに基づいて、ライブグラフィカル表示を求めることは、前記ユーザが前記ウェラブルフットデバイスをはいていることを示すための前記指標の外観を調整するように決定することを含む
請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

１つ以上の動きデータパラメータを前記データに基づいて計算することは、ユーザがウォーキング、ランニング、ジャンピング、又は回転のうちの少なくとも１つを行っていると判断することを含む
請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記ライブグラフィカル表示をグラフィカルユーザインタフェースを介して提供することは、ウォーキング、ランニング、ジャンピング、又は回転のうちの少なくとも１つを行っているアバターを提示することを含む
請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記ライブグラフィカル表示は、２次元圧力マップを含む
請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記ライブグラフィカル表示は、３次元圧力マップを含む
請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

第１ボトムレイヤの底側に設けられた溝を有するボトムレイヤ、
前記ボトムレイヤの上側に設けられた第１センシングレイヤであって、
前記第１センシングレイヤは、第１センシング要素及び第２センシング要素を備え、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、力センシング要素、ひずみセンシング要素、動きセンシング要素、又は環境センシング要素のうちの１つであり、
前記第１センシング要素及び前記第２センシング要素は、異なるタイプのセンシング要素でできている、
第１センシングレイヤ、及び
前記第１センシングレイヤをホストコントローラに通信可能に結合するよう構成される通信インタフェース
を備えるスマートシューズシステム。

【請求項17】

前記ボトムレイヤの前記上側に設けられた第２センシングレイヤをさらに備える
請求項１６に記載のスマートシューズシステム。

【請求項18】

コントローラ、及び
前記第１センシングレイヤ及び前記第２センシングレイヤのうちの少なくとも１つによって生成されたデータに基づいて、触覚発生を提供するよう構成される触覚フィードバックユニット
をさらに備える
請求項１７に記載のスマートシューズシステム。