歩行の変化を追跡できるスマートシューズをエンジニアが開発(Engineers Develop a Smart Shoe That Could Help Track Changes in How People Walk)

2026-09-28 ラトガース大学

ラトガース大学の研究チームは、歩行時の圧力・摩擦から発電し、電池交換や充電なしで歩行パターンを解析できるスマートシューズを開発した。靴底に組み込んだ摩擦帯電型発電デバイスが歩行エネルギーを電力に変換し、加速度センサーと小型プロセッサーが歩行・走行・階段昇降などをAIで分類する。研究では、元のAIモデルを小型化し、3軸方向の動きだけを利用することで、95.4%の精度を維持しながら処理速度を約15倍に向上、消費電力を約6分の1に削減した。センサーとAIの消費電力は86マイクロワットで、実験では低速歩行でも発電量がシステムを動かすのに十分だった。将来的には、パーキンソン病や脊髄損傷などの歩行障害、転倒リスク、リハビリ経過の長期モニタリングへの応用が期待される。ただし現段階は健常な4人を用いた初期試験で、医療機器としての性能はまだ検証されていない。

歩行の変化を追跡できるスマートシューズをエンジニアが開発(Engineers Develop a Smart Shoe That Could Help Track Changes in How People Walk)

The smart shoe’s electronics and plastic power-generating device are displayed on top of the shoe. During use, these components are housed beneath the sole, where energy from footsteps powers the technology that analyzes movement.

Veronica Mendez/School of Engineering

<関連情報>

生体模倣型、超低消費電力、エッジAI搭載、自己持続型歩行分析システム A biomimetic, ultralow-power edge-AI-empowered and self-sustaining gait analysis system

Fuying Dong, Chi Han, Pengchong Xu Jasleen Chhatwal , […] , and Simiao Niu

Science Advances  Published:19 Aug 2026

DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aeh9625

Abstract

Smart digital health has reshaped patient monitoring, but it faces a fundamental trade-off between device intelligence and continuous, energy-efficient monitoring. Inspired by self-sustaining intelligent biospecies, we develop a biomimetic, battery-free, and high-precision edge-AI system through a harvested-energy-constrained holistic co-design that couples ultralow-power edge-AI-empowered sensor hardware with biomechanical energy harvesting and cold-start power management. Our edge-AI-empowered motion sensor performs instantaneous, context-aware on-device inference and timely result updating from raw sensor data while consuming only 86 μW. A high-output energy harvester and tailored high-efficiency power management circuitry sustain energy levels exceeding system requirements, eliminating downtime associated with charging and enabling true 24/7, hassle-free monitoring. This breakthrough establishes a paradigm for system-level, edge-AI-empowered, and self-sustaining sensing, demonstrating that intelligence and energy autonomy can coexist within a single wearable platform and pointing to next-generation always-on, personalized digital health systems.

0402電気応用
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