JPS61191302A - ランニング・トレーニングにおける運動シーケンスを決定するための装置 - Google Patents

ランニング・トレーニングにおける運動シーケンスを決定するための装置

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JPS61191302A
JPS61191302A JP61014888A JP1488886A JPS61191302A JP S61191302 A JPS61191302 A JP S61191302A JP 61014888 A JP61014888 A JP 61014888A JP 1488886 A JP1488886 A JP 1488886A JP S61191302 A JPS61191302 A JP S61191302A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔この発明の背景および要約〕 この発明は着地または圧力センサ装置を有するシューズ
、特にセンサ装置の機能としてデータを処理するための
コンピュータ装置を有する、運動用シューズによるラン
ニングトレーニングにおいて運動シーケンスを決定する
ためのシステムに関する。
本出願人によって１９８５年２月１３日になされた米国
特許出願第７０１．１９４号には、ランニングトレーニ
ングのためのスポーツシューズ、おヨヒ、ランニング速
度、ストラードの長さおよび走った距離を測定すること
ができるランニングトレーニングにおける運動シーケン
スに関する情報を提供し／または交換するためのプロセ
スが開示されている。
この発明の主な目的はランニング速度とは独立に、実際
のストラードの長さを、走者の両足が地面をはなれてい
ることがあり得る飛行状態を正画に考慮して、できるだ
け正しく測定することができるようにして、当初の出願
の概念を発展させることにある。
この発明の目的は、シューズ、特に第１および第２のシ
ューズを含む運動用シューズによって、ランニング・ト
レーニングをする場合のストラードの長さ、走行速度等
のような運動特性を決定するためのシステムを提供する
ことにより、この発明の好ましい実施例に従って達成さ
れるものであり、前記システムに含まれているものは下
記のような諸手段である。該第１のシューズが地面から
はなれるのに応動するための該第１のシューズ内の第１
のセンサ装置；該第２のシューズが着地するのｊこ応動
するための該第２のシューズ内のセンサ装置；該第１の
センサ装置からの応動で起動されて第１の信号を放射す
る、該第１のシューズ内の第１の送信装置；該第２のセ
ンサ装置からの応答の結果として起動されて第２および
第３の信号を放射する、該第２のシューズ内の第２の送
信装置；該第６の信号を受信し、該第３の信号の受信に
応答して該第１の送信装置が第４の信号を放射するよう
に作動される該第１のシューズ内の第１の受信装置；時
間および起点にしたがって、該第１゜第２および第４の
信号に基づき、シューズをはいた者の運動特性を決定す
るために作動される評価装置：および、該シューズから
位置的に間隔をおかれており、該第１．第２および第４
の信号を受信し、これらの信号の微分をとり、この微分
をとった後で、該評価装置にこれらの信号を供給するよ
うに作動される第２の受信装置。
この発明によれば、地面からはなれている足と着地して
いる足との間の実際のストラードの長さおよびこれらの
測定値に基づいて、例えば、ランニングによる距離を極
めて正しく、また、比較的安価に測定できるようにされ
る。
この発明における、これらのおよび別異の目的、特徴お
よび長所は、この発明による１つの実施例が単なる例示
として示されている添付図面と共に以下に説明されると
ころから明らかになる。
〔好ましい実施例の説明〕
第１図に右いて、１として全体的に示されているものは
、第１のシューズ２（第２図）に備えられている第１の
装置であって、このシューズ２は、以下の説明において
は、後足のシューズにされている。他方のシューズ５（
第２図）には第２の装置４が備えられているが、このシ
ューズ３は、説明のために、前足のものにされている。
第１の装置１は、スイッチ接点の形式をした地面接点、
すなわち圧力センサ５からなる第１のセンサ装置よりな
るものである。この圧力センサ５はシューズ２内に取付
けられており、シューズの底部、シューズ２の爪先が地
面からはなれるさいに回路を開閉するようにされている
。
導線６は圧力センサ５からセンサ信号を論理回路７に供
給するものであり、該論理回路７は、第１の送信装置８
に供給されるセンサ信号からのパルスを処理する。そし
て、該第１の送信装置８からは、好ましくは、第１の信
号Ｓ１として変調された形式で信号が出されるものであ
る。
この実施例において、−例として、第１の送信装置８は
、適当なアンテナ９によって、例えばディジタル形式で
変調されたパルス信号Ｓ１を放射する高周波送信器ＨＦ
ｈｆである。
さらに、第１の装置１には、音波および／又は電磁波の
ための第１の受信装置１ｏが含まれている。この例にお
いて、受信器１０は関連するセンサ１１　（この場合に
は、超音波変換器、例えば、マイクロホンカプセルや圧
電変成器等の形式のもの）を有する超音波受信器ＵＳ１
１ｊとして形成される。第１の受信装置１０から、受信
された第３の信号Ｓ３（後で説明される）は第１の受信
装置１０から論理回路７に達し、この論理回路７は、信
号Ｓ３からある所定の時間間隔をもって、例えば、５０
μ８〜１０００μＳ、特に２００μ８〜４００μｓの時
間間隔をもって受信パルスを形成させる。この受信パル
スは第１の送信装置８の送信器ＨＦｈ／に（又はシュー
ズ２内に備えられている第１の送信装置の別異の送信器
に）供給されて、第４の信号Ｓ４の形式で、特に変調信
号の形式で該送信器から放射される。個々の構成要素７
，８，１０、あるいは５および９もまた、構造ユニット
に組込まれており、したがって、これは小型の素子とし
てシューズ内に収容される。
第２の装置４には、第１のセンサ装置の圧力センサ５と
同様な構造のセンサ１２からなる第２の圧力センサ装置
が含まれている。シューズ３、特に第２の装置４を収容
しているシューズのヒールが地面１４（第２図）に対し
て衝突すると、論理回路１５に至る導線１３を介して電
圧が継続される。その結果、論理回路１５は第２の送信
装置の送信器１６に供給される制御パルスを形成する。
その送信器１６は、この場合、同様に、高周波送信器Ｈ
ＦｖＦとして形成され、適当なカップリング部材によっ
て、例えばアンテナ１７によって、特別に変調された形
式の第２の信号Ｓ２として、この送信器１６から放射さ
れる。さらに、制御パルスは、関連する非カップリング
素子１９を介して、第２の送信装置の付加的な送信器１
８により、第３の信号Ｓ３として放射される。この場合
、付加的な送信器１８は超音波送信器ＵＳｓであり、ま
た、非カップリング素子１９は、例えば、ある種のマイ
クロカプセルや圧電素子等のような超音波発生器である
。したがって、第３の信号Ｓ３は超音波信号である。
′超音波信号Ｓ６は、初めに、装置１内の超音波センサ
１１で受信されて、第１の送信装置８を介して第４の信
号Ｓ４として放射される。２個のシューズ２および３は
、前足がおろされた瞬間に足ｈ？およびｖＦのそれぞれ
の位置に対応する連続距離ＦＡを有しているので、第３
の信号Ｓ３は連続距離に対応するランニング時間ＬＺを
必要とする。第４の信号Ｓ４もまた第６の信号Ｓ３に対
するこのランニング時間によって遅延される。したがっ
て、正確な連続距離ＦＡは、ＦＡ”　ｖａｔｒ　”　ｔ
ｔ、ｚ　（ただし、ｖａｉｒ　＝空気中の音速、ｔＬＺ
　”上記のランニング時間）であることから、前足ｖＦ
が地面１４に着く時の音速およびランニング時間から決
定される。
信号８１．８２およびＳ４を受信するために、また、こ
れらの信号から所望のデータを決定することができるた
めに、第２の受信器２１を有する第３の装置２０がシス
テムの一部として備えられており、当該装置は、走者に
よって、例えば走者の手の中又は走者の着衣に付けられ
て運ばれるものである。受信器２１はアンテナ２２によ
って信号８１，８２．Ｓ４を受信し、また、それらの信
号を処理することができる。この場合において、変調さ
れた信号Ｓ１．Ｓ２．Ｓ４を復調し、得られたパルスを
時間測定装置に供給するものは高周波受信器）ＩＰ’ｌ
であり、また、この場合に、前記時間測定装置は、評価
装置として作用する関連のマイクロコンピュータ２６に
統合されている。このマイクロコンピュータ２３は１、
少なくともプログラマブルメモリおよび計算装置を含ん
でいる。後足ｈＦ、前足ＶＦおよび第２の受信器２１の
ために、第２図のパルス線図の形式で示されている個々
の信号の過渡的な間隔から、マイクロコンピュータは、
走った距離および瞬間的な速度又は平均速度と同様に、
その信号間隔からとられるステップの長さを計算するこ
とができる。このことは、概略的には下記のように行な
われる。
第２図において、後方ｈＦのシューズ２の爪先部が地面
からはなれたときに、前述のようにして信号Ｓ１が生成
される。（当該システムは爪先部が地面に着くことによ
って生じる信号に基づいて作動するけれども、このよう
なことは、ストラードの長さの計算に重大なエラーを生
じることから、望ましいことではない。）それは例示図
においてはＨＦ信号であることから、その信号はＨＦｈ
Ｐとしても示されている。ジャンプ時間ｔ０と呼ばれる
ある所定の時間の後、前方のシューズ３は地面１４に着
き、瞬時又は少なくともほぼ瞬時に、信号８２（ＨＦ信
号ＨＦｖＰの場合）およびＳ３（超音波送信器１８の超
音波信号ＵＳｖＦとして示されている）を伝送する。後
者の信号Ｓ３は受信され、ランニング時間ＬＺによって
遅延されて、遅延した第３の信号にされ、その結果、第
４の信号Ｓ４が後足ｈＦのシューズ２内の第１の送信器
８から放射される。
したがって、第２の受信器２１は、初期時点ＴＡにおい
て、第１の信号Ｓ１を受信し、ジャンプ時間ｔ０後に、
その受信器は第２の信号Ｓ２を受信し、そして、ランニ
ング時間ＬＺの後に、第４の信号Ｓ４を受信する。続い
て、第１の信号８１′がある所定の時間の後に到来し、
次いで、第２の信号８２′が付加ジャンプ時間ｔ。′の
後に追従する。２つの連続する第２の信号Ｓ２と８２’
と間の過渡的間隔は２つのステップの時間に対応してお
り、この場合、２ｔ６゜。とじて示されている。この点
に関して、各シューズに装置１および装置４が備えられ
ていない限り、送信信号８１−８４の受信のために必要
とされる相対位置および方角は、例示されているように
、シューズ２が後方の足のシューズであるときにのみ生
じることであり、この場合には、全ての別異のものに代
えて各ストラードのために計算がなされることが注意さ
れる。しかしながら、このような修正は高価につくもの
であり、一方のシューズ内の装置１および他方のシュー
ズ内の装置４だけの使用によって十分正確なものになる
。
適切なストラードの長さＳＷの計算は、次の考察から開
始される。
ジャンプフェーズを有するランニング中の脚の運動シー
ケンス、すなわち、後足が地面１４からはなれることが
前足が地面１４に着くまえに生じるタイプのランニング
の場合についての徹底した研究により、このジャンプフ
ェーズ中に、走者の身体の走行方向において、後足が実
際上同じ速度成分Ｖを有していることが見出された。こ
の速度成分はステップ時間ｔｓ、ｑｈ当りのストラード
の長さＳＷとして定義される。したがって： ジャンプフェーズを有するストラードの長さＳＷは、ジ
ャンプフェーズ中に、したがって時間ｔ０内に通過され
る走路の区画に加えて、足間距、離ＦＡ（ＦＡから地面
１４まで伸長される角度位置を考慮しない）から得られ
る。したがって、はぼ正確なステップの長さが得られる
。
その再計算の結果として、 ＦＡ ｔ。
ａｇｈ ジャンプフェーズのないランニングの間はｔ０＝０であ
ることから、ストラードの長さＳＷは連続距離ＦＡに等
しいことが上記事項から明らかにされる。より正確な計
算をするため、ＦＡから地面１４まで伸長された角度位
置も一定であるものとして考えに入れられる。これに対
応して、測定ステップ時間２　”ｓｃｈ　（時間間隔５
２−８２１から半分に切られる）は計算に入れねばなら
ない。ステップＳＷの長さ、連続距離ＦＡ、走った全部
の行程、全体的な時間および所定の中間結果のような受
信値および／又は決定値は、信号コードとしてプログラ
ムの供給に依存するマイクロコンピュータ２３によって
伝送され、および／または、例えばディスプレイもしく
はインディケータ２４に供給される。
第５図に示されているような、この発明の別異の展開に
よれば、各シューズ２，３の内底部２５には、ヒールの
部分および／又は足の前方部に接合電極２６が備えられ
ている。この電極は、数ＧＨｚまでの波長領域で電磁放
射をする第１又は第２の送信器８又は１６の出力電極に
対して、常に接続され、すなわち電気的に結合されてい
る。このやり方においては、走者の身体は非カップリン
グ部材として、例えば、アンテナとして使用される。そ
の結果として、極めて小さな出力を有する送信器を使用
することが可能になり、当該装置に適轟な機能を付与す
ることが確実にされる。さらに、互いに接近して走る走
者間での妨害は実際的には不可能である。
全てのストラードの長さは正確な測定値の形式で使用可
能であるということから、走路走行の長さ、瞬間速度お
よび平均速度を決定することは評価装置２３によって可
能なことである。
さらにまた、このデータから得ることができる値、例え
ばカロリー消費、を決定し、記録することができる。ま
た、受信信号および／又はその後の再検討および評価の
ために得られた中間値および／又は最終値の蓄積のため
、評価装置２３にメモリを備えることも可能である。
この発明によるシステムが特に有利に使用されるのは、
ランニング・トレーニングのタメの運動用シューズに、
該フェーズの地面との離着のときに信号を発するフェー
ズ底部内のセンサ、および、先に記述された本出願人に
よる特許出願にしたがって、ある所定の位置には配され
ていない受信器によって受信された信号に対応して放射
を発する゛送信器が備えられているものである場合であ
る。この装置において、走者の他方のフェーズによって
出される放射を受信する受信器又は送信・受信器は、フ
ェーズの中に備えることによって形成される。送信器に
よって出される信号又は対応する放射および受信器によ
って受信される放射から、２つのフェーズの間隔が指定
の計算器によって決定され、かくして、送信器を備えて
いるフェーズを減速させる場合又はその直後に、ストラ
ードの長さが決定される。第５図に関連して、この先行
出願に記載されているプロセスは、前のフェーズが着地
すると、このフェーズの送信器が始動信号を出し、後の
フェーズの受信器によって受信されると同様に運動者の
身体に備えられている受信器によって受信されるような
やり方でそれを放射するということによって特徴づけら
れる。後のフェーズの中の受信器によって始動信号を受
信することは、後のフェーズの中に備えられている送信
器が、当該部分に対して、運動者の身体に備えられてい
る受信器又は中継局のように前のフェーズによって直接
受信できるようなやり方で始動信号を送ることによって
なされる。時間的にシフトされ、身体に着けている受信
器によって受信された２つの信号から、運動者の足の速
度又はランニング速度および／又はストラードの長さは
、受信器に対して指定された計算器によって決定され、
光学的記録装置および音響的変換器によって現出される
。
同様に、装置１および／又は４の構成要素のための、第
５図の２７又は２８のような１つ又はそれ以上の受信ス
ペースを有するフェーズ底部の構造もまた米国特許出願
筒７０１．１９４号の記載に従って作成することができ
る。しかしながら、第５図の矢印によって示されるよう
に、信号Ｓ３はヒールから送信され、一方、信号８１゜
Ｓ２およびＳ４は、好ましくは、適当な受信のために、
フェーズの爪先部から送信される。さらに、受信信号Ｓ
６のためのセンサ１１はフェーズの先端部または前方の
領域にあり、それが内部に配されているときには、前方
に向けて傾斜されている。
この発明の一実施例について説明してきたが、この発明
はその一実施例に限られたものでなく、当業者は数多く
の変更および修正が可能であり、これらの変更および修
正の全ては添付された特許請求の範囲の記載に含まれて
いるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の好ましい一実施例によるシステムの
概略図、第２図は第２の受信器によって受信される信号
のパルス図と同様に個々のフェーズから発生され又は個
々のフェーズによって受信される信号のパルス図、第３
図は２つのステップの時間間隔にわたる第２の受信器の
パルス図、第４図は走者の運動のフェーズを示す図、第
５図は第１図によるシステムのために開発された、部分
的に断面にされた運動用シューズを示す図である。 １・・第１の装置、２・・第１のフェーズ、３・・第２
のフェーズ、４・・第２の装置、５・・圧力センサ、６
・・導線、７・・論理回路、８・・第１の送信器、９・
・アンテナ、１０・・第１の受信器、１１・・センサ、
１２・・圧力センサ、１３・・導線、１５・・論理回路
、１６−−送信器、１７・会アンテナ、１８・Φ送信器
、１９・・非カップリング素子、２０・・第６の装置、
２１・・第２の受信器、２２・・アンテナ、２３・・マ
イクロコンピュータ、２４・・ディスプレイ、２５・・
フェーズの内底部、２６・・接合電極。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）地面接触センサ又は圧力センサを備えたシューズ
    でランニングトレーニングをするさいの運動経過を算出
    する装置において、少くとも１つのシューズ（２および
    ／又は３）が地面（１４）をはなれるさいに応動する第
    １の圧力センサ（５）、該センサ（５）によって制御可
    能であり、第１の信号（Ｓ１）を発生させる第１の送信
    器（８）を制御する音波および電磁波に応動する第１の
    受信器（１０）を備えていて、他の靴（３又は２）が地
    面（１４）に着くさいに応動する第２のセンサ（１２）
    および該センサ（１２）によって制御可能であり、該第
    ２のセンサ（１２）による制御によって第２の出力信号
    （Ｓ２）を発生できる第２の送信器（１６）を備えてい
    て、第２の送信器は該第２のセンサ（１２）による制御
    によって該シューズ（２）の第１の受信器（１０）によ
    って受信することができ、第１の送信器（８）を介して
    第１の受信器（１０）で受信される第３の信号（Ｓ３）
    によって作動される第４の信号（Ｓ４）を送信できる別
    の出力信号を発生でき、第１、第２および第４の信号（
    Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４）を受信でき、起点および時間によっ
    て識別でき、この信号によって応動し又は誘導する制御
    信号を時間および経路による運動経過を該制御信号から
    算出する第２の受信器（２１）は計算装置（２３）に対
    して配置されることを特徴とする運動経過の算出装置。
  2. （２）該第１の送信器（８）および該第２の送信器（１
    ６）は高周波送信器として、該第１の受信器（１０）は
    超音波受信器として、別の第２の送信器（１８）は超音
    波送信器として、および、該第２の受信器（２１）は高
    周波受信器として形成されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の算出装置。
  3. （３）高周波信号、すなわち該第１の信号（Ｓ１）、該
    第３の信号（Ｓ３）および該第４の信号（Ｓ４）は互に
    識別できるパルス幅を有するパルスとして送信されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    算出装置。
  4. （４）該第２の受信器（２１）および／又は該計算装置
    （２３）は、その時の２つの同種で連続する第１および
    ／又は第２の信号（Ｓ１、Ｓ１＾１、Ｓ２、Ｓ２＾１）
    の時間間隔からストラード時間（ｔ＿ｓ＿ｃ＿ｈ）を、
    該第１の信号（Ｓ１）と、直ちにこれに続該第２の信号
    （Ｓ２）の時間間隔からジャンプ時間（ｔ＿ｏ）を、別
    のシューズ（３）が該地面（１４）に着地してから該第
    ３の信号（Ｓ３）が該第１の受信器（１０）に受信され
    るまでの走行時間（ＬＺ）から、さらに該第２の受信器
    （２１）における該第４の信号（Ｓ４）と該第２の信号
    （Ｓ４）の時間間隔から、その時の足間距離（ＦＡ）を
    算出する時間測定要素を有することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の算
    出装置。
  5. （５）該計算装置（２３）は該ストラード時間（ｔ＿ｓ
    ＿ｃ＿ｈ）、該ジャンプ時間（ｔ＿ｏ）および該連続距
    離（ＦＡ）からその時の歩幅（ＳＷ）は、 ▲数式、化学式、表等があります▼ によって算出され、表示信号コードとして供給されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の算出装置。
  6. （６）該計算装置（２３）はマイクロコンピュータであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
    のいずれか１項に記載の算出装置。
  7. （７）表示信号コードは備えられている表示装置（２４
    ）に表示されることを特徴とする特許請求の範囲第５項
    又は第６項記載の算出装置。
  8. （８）全ての歩幅（ＳＷ）は計算装置（２３）で加算さ
    れ、その結果は区間距離コードとして使用および／又は
    変換器を介して表示装置（２４）に供給されることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか
    １項に記載の算出装置。
  9. （９）該計算装置（２３）は受信信号および／又は算出
    された中間結果および／又は最終結果を記憶するための
    記憶装置を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の算出装置。
  10. （１０）該シューズ（２、３）は、その内底部（２５）
    にその時の送信出力と接続される電極（２６）を備えて
    いて、この電極を介してシューズをはいている者の身体
    がアンテナとして使用されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の算出
    装置。
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