CN115867163A - 鞋垫及刺激方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鞋垫(1)，其被配置为设置在人所穿的鞋中，特别是在人的行走的时段期间人所穿的鞋中，所述鞋垫(1)包括：‑力和/或压力测量单元(30)，其被配置为采集由人施加在鞋垫(1)上的力和/或压力的至少一个代表性测量值，‑运动测量采集单元(50)，其被配置为采集代表人的脚的运动的至少一个测量值，以及‑处理单元(60)，其被配置为接收力和/或压力测量值和运动测量值，以计算至少一个行走参数，并根据该行走参数的值来控制在行走时刻的刺激的发出。

Description

鞋垫及刺激方法

技术领域

本发明总体涉及增强人的行走能力和质量的刺激的领域。

因此，本发明首先涉及一种用于刺激人的鞋垫，其次涉及一种刺激人的方法(其中所述人穿着这样的鞋垫)，以及一种包括集成的或相关联的刺激单元的系统。

背景技术

因此，用于刺激人的装置是已知的，特别是为了提高人的行走能力。

例如，文献US20090240171描述了一种用于通过测量和比较行走时的站立时间或阶段来分析人的左脚和右脚之间行走的不对称性的装置。当这些测量的时间或阶段之间的差异超过预定阈值时，向人提供感官响应。

技术问题

然而，这种装置具有缺点。

事实上，其通常很麻烦，不太适合在日常环境中使用。

此外，虽然可能具有令人满意的临时效果，但由于这些装置在相对短的时间内使用，因此不允许具有持久的效果。事实上，这些装置通常在护理机构、医院或其他场所的特定场合使用。

此外，这种装置很难定制。然而，考虑到人与人之间的形态或对刺激的反应的可变性，相同的刺激并不一定适于所有人。此外，经常需要检查刺激是否在行走而不是在静止的情况下适合该人。因此，这些装置的实施需要训练有素的医护人员在场，以确定并适应人的刺激，这使它们的日常采用和易于使用更加复杂。

此外，此类装置的刺激通常是重复的，并且可能会随着时间的推移而减少其效果，特别是因为人对任何外部刺激的习惯化或成瘾的众所周知的现象，因此有必要以规律的时间间隔校准这些装置，以使它们随着时间的流逝而令人满意地工作。

最后，由于长时间使用不舒适，因此佩戴此类设备可能会让人感到疼痛。

因此，需要一种简单易用、智能、非医学培训人员可用、节省空间且舒适的刺激装置，以使其能够在日常生活中使用，其显著提高人的行走能力和质量，易于与人相适应，因此它无需复杂的修改就能够在各种各样的日常情况(斜坡地形、楼梯等)或行走的类型中使用，其制造简单且成本较低，以确保其对公众的可用性。

发明内容

为此，本发明的第一目的为具有一种鞋垫，该鞋垫适于设置在人所穿的鞋中，特别是在人的行走时段期间所穿的鞋中，该鞋垫包括：

力和/或压力测量单元，其适于采集代表由人施加在鞋垫上的力和/或压力的至少一个测量值，

运动测量采集单元，其适于采集代表人的脚的运动的至少一个测量值，以及

处理单元，其适于接收所述力和/或压力测量值和所述运动测量值，以计算至少一个行走参数，并根据所述行走参数的值控制在行走时刻刺激的发出。

根据一个实施例，该鞋垫还包括适于由处理单元控制并发出刺激以刺激人的脚的刺激单元。

根据另一实施例，处理单元适于实时确定行走时刻并实时控制刺激的发出。

根据另一个实施例，处理单元适于接收在刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，并且修改刺激的至少一个参数。

根据另一实施例，处理单元适于接收在刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，并且适于改变行走时刻，在该行走时刻期间发出后续刺激。

根据另一实施例，处理单元适于分析在一小时、一天、几天或甚至更长的时间段内的先前采集和计算的行走参数的时间序列，并相应地修改刺激的至少一个参数。

根据另一实施例，处理单元适于分析在一小时、一天、几天或甚至更长的时间段内，以及在期间发出后续刺激的行走时刻的先前采集和计算的行走参数的时间序列。

根据另一实施例，刺激单元适于发出电刺激。

根据另一实施例，刺激单元适于发出触觉刺激。

根据另一实施例，力和/或压力测量单元包括电容传感器，每个传感器包括由介电层分隔的上电极和下电极。

根据另一实施例，处理单元适于实施学习操作以确定将由刺激单元发出的刺激的参数。

根据另一实施例，鞋垫包括具有外部服务器的通信模块，该通信模块由处理单元控制，并且适于将存储的力和/或压力测量值和运动测量值传输到外部服务器，特别是在人的行走时段之后。

根据另一实施例，鞋垫是自主的，处理单元适于在不与外部服务器通信，特别是在数小时、优选数天、优选至少七天的时段内不与外部服务器通信的情况下控制刺激的发出。

根据另一实施例，刺激单元包括分布在鞋垫的上表面之上的多个刺激元件。

根据另一实施例，处理单元适于确定人的活动，并且仅当人进行所述活动时才控制刺激的发出。

本发明还涉及一种系统，该系统包括根据本发明的鞋垫和与鞋垫分离的刺激单元。

本发明还涉及一种刺激方法，其中鞋垫被设置在人穿着的鞋中，特别是在人的行走的时段期间人所穿的鞋中，该方法实施以下步骤：

a)采集代表由人施加在鞋垫上的力和/或压力的至少一个测量值，

b)采集人的脚的至少一个运动测量值，

c)基于力和/或压力测量值以及运动测量值来计算行走参数并确定行走时刻，以及

d)在行走时刻发出刺激以刺激人。

根据一个实施例，行走时刻的确定和刺激的发出是实时进行的。

根据另一实施例，刺激方法还包括以下步骤：

e)接收在步骤d)的刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，

f)修改刺激的至少一个参数，以及

g)重复刺激方法的步骤。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点将从以下详细描述的阅读和对附图的分析中显现，在附图中：

图1示出了一双鞋的前视图，每只鞋包括根据本发明的实施例的鞋垫。

图2A示出了根据本发明的实施例的鞋垫的俯视立体图。

图2B示出了根据本发明的实施例的鞋垫的仰视立体图。

图3示出了图2A的鞋垫的分解图。

图4示出了根据本发明的实施例的鞋垫的概要图。

图5示出了根据本发明的实施例的刺激方法的示意图。

具体实施方式

下面的附图和描述基本上包含确定特征的元素。因此，它们不仅可以用于更好地理解本发明，而且在必要时有助于其定义。

首先参考图1，本发明具有的第一目的是提供一种供人穿着的鞋垫1。

鞋垫1适于插入人的鞋C中。

鞋垫1也能够永久地集成到鞋C中，例如当制造鞋C时，作为例如鞋C的鞋底的一部分。

鞋C能够采用很多种形式，例如街头鞋、运动鞋或矫形鞋，这一列表并不详尽。

特别地，图1示出了鞋的旨在例如插入右鞋CD中的第一鞋垫1a，以及鞋的旨在例如插入左鞋CG中的第二鞋垫1b。

鞋的第一鞋垫1a也能够永久地集成到右鞋CD中，并且鞋的第二鞋垫1b能够永久地整合到左CG中，例如当制造所述右鞋CD和左鞋CG时，作为例如鞋底的一部分。

除了横向对称之外，第一鞋垫1a和第二鞋垫1b基本上相似，因此下面将描述单个鞋垫1，其特征为第一鞋垫1a和第二鞋垫1b共有。

然而，在一些实施例中，一些特征可以在第一鞋垫1a与第二鞋垫1b之间颠倒。

如图2A和图2B进一步所示，鞋垫1基本上是平的，并在垂直于厚度方向Z的水平面X、Y内延伸。

“基本平坦”是指鞋垫1基本上在一个平面内延伸，该平面沿纵向方向X和横向方向Y(横向方向Y垂直于纵向方向X)具有大的尺寸，并且沿垂直于纵向和横向方向的厚度方向Z具有相对小的尺寸。

鞋垫1沿纵向方向X的长度或尺寸大于沿横向方向Y的宽度或尺寸。

例如，鞋垫1的长度是其宽度的至少两倍。

最后，鞋垫1具有沿厚度Z方向、与其长度和宽度两者相比小的厚度或杂乱。

例如，鞋垫1的厚度比其长度小至少十倍。

因此，鞋垫1能够具有例如小于1厘米，优选小于0.75厘米，例如约0.5厘米的厚度。

应当注意，鞋垫1能够具有结构、凸起和小的弯曲，因此偏离完美平面。然而，与鞋垫1在纵向方向X和横向方向Y上的延伸相比，这些结构、凸起和弯曲的延伸被理解为是小的。

鞋垫1在上表面3与下表面4之间延伸。

例如，上表面3适于与容纳在鞋C中的人的脚接触。

“上表面与人的脚接触”是指人的脚与鞋垫1的上表面3在没有中间物的情况下紧密接触，人的脚可以被合适的内衣(如袜子)包围。

鞋垫1的下表面4也适于与鞋C的鞋底接触。

如图3所示，鞋垫1包括设置成与脚的前部部分接触的前部11、设置成与脚的中央部分(例如足弓)接触的中部12和设置成与脚部的后部部分接触的后部13。

前部11、中部12和后部13连接在一起，以形成或多或少柔性的单个元件。

特别地，前部11可以在横向方向Y上延伸大于中部12的宽度的宽度。

如图3所示，鞋垫1是多层元件，例如，层压或包括嵌入例如选自聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性橡胶或硅树脂材料的材料中的一层或更多层。

鞋垫1包括例如上层20和下层21，上层20特别地形成上表面3，下层21特别地形成下表面4。上层20和下层21特别是在鞋垫2的周边22上能够焊接在一起。

虽然图3中示出了六层，但可以理解，鞋垫1可以包括更多或更少的层。

此外，鞋垫1可以包括壳体23。如图3所示，壳体23与底层21形成下表面4。

鞋垫1包括力和/或压力测量单元30、运动测量采集单元50和处理单元60。

鞋垫1还能够有利地包括刺激单元40。可选地，刺激单元40可以与鞋垫1不同，如下所述。

在图2A、图2B和图3所示的本发明的实施例中，力和/或压力测量单元30和刺激单元40位于鞋垫1的前部11和后部13中。运动测量采集单元50和处理单元60位于鞋垫1的中部12中。

然而，本实施例是说明性的和非限制性的，力和/或压力测量单元30、刺激单元40、运动测量采集单元50和处理单元60能够不同地设置在鞋垫1中。

力和/或压力测量单元

参考图3，现在更详细地描述鞋垫1的力和/或压力测量单元30。

力和/或压力测量单元30包括多个传感器34。传感器34位于前部11、中部12和/或后部13中。

因此，可以在人的脚底的一个或更多个区域的水平处测量压力分布或施加在脚上的力或压力的定量值。

根据一个示例，因此可以确定人的重心的位置。此外，通过测量力和/或压力随时间的变化，可以采集关于人施加在鞋垫1上的力的动态信息。

传感器34适合于测量压力、拉力、压缩力和/或剪切力。传感器34有利地是电容性的，并且特别包括采集电路(电容器类型；未示出)以采集电容值。但是传感器34也能够是电阻式的或压电式的，或其他类型的。

根据所示的传感器34为电容性的实施例，力和/或压力测量单元30包括柔性上层31和柔性下层32。上层31和下层32均沿着纵向和横向方向X、Y整体延伸。因此，顶层31和底层32在厚度方向Z上彼此面对。

力和/或压力测量单元30还包括介电层33。介电层33设置在上层31与下层32之间。介电层33有利地是柔性绝缘层，这将在下面详细描述。

具体参见图3，每个传感器34包括上层31上的上电极35a和下层32上的下电极35b。上电极35a和下电极35b垂直于厚度Z方向延伸，并且分别在厚度Z方向上彼此面对。

例如，顶部电极35a和底部电极35b能够为大约5mm边的正方形，或者能够为直径几毫米的圆盘。

上电极35a和下电极35b至少通过介电层33彼此分离。

上导体36a也设置在上层31上。上36a导体电连接到传感器34的上35a电极。类似地，下导体36b设置在下部32上。下36a导体电连接到传感器34的下35b电极。

在本发明的一个实施例中，上导体36a和下导体36b能够设置为将传感器34连接在一起。传感器34有利地以矩阵形式分布在鞋垫1的表面上。

通过“矩阵”，传感器34彼此连接，以便它们能够用于有限数量的输入/输出。例如，如果力和/或压力测量单元30包括九个传感器34，则三个输入信号和三个输出信号足以使用九个传感器34。结果是力和/或压力测量单元30实现起来特别简单。

在本发明的另一实施例中，上导体36a和下导体36b可以是空间复用的，也就是说，设置为彼此分开地连接每个传感器34。

在没有拉伸、压缩或横向剪切载荷的情况下，传感器34的电容值C可以根据传感器34所在位置处的介电层33的厚度L、上电极35a和下电极35b的表面S以及上电极和下电极35a、35b之间(特别是介电层33)的材料的介电常数ε变化，通过以下等式来确定：

C＝εS/L

介电层33有利地由在拉伸载荷、压缩载荷和横向剪切下可弹性变形的介电材料制成。在压缩或拉伸载荷的作用下，在传感器34的位置处的介电层33的厚度L被改变，并且传感器34的电容C改变。在横向剪切的作用下，上电极和下电极之间的重叠变化，并且传感器34的电容C相应地变化。

此外，为了增加鞋垫1的柔性，同时允许力和/或压力测量单元30的正确操作，上层31、下层32和/或介电层33可以包括开口37。

鞋底中的这种开口例如在专利申请EP 3235428中描述。

根据图3的实施例，开口37根据横向方向Y直线延伸。然而，开口37可以具有其他形式或方向。

在本发明的一个实施例中，传感器34适于执行力和/或压力测量的预处理，例如以下预处理中的至少一个：

-频率滤波，例如在感兴趣的时间频率范围内的频率滤波，

-计量单位的转换，例如，能够转换为国际制度的基本单位，和/或

-能够例如以一个采样率对测量值进行采样的测量值的采样。

处理单元60从传感器34接收可能如上所述经预处理的测量值。

如果所接收的力和/或压力测量值未被预处理，则处理单元60可以特别地实施上面详述的预处理中的一个和/或另一个。

刺激单元

刺激单元40适于发出刺激。

能够向人的腿或脚发出刺激。刺激能够特别地作用于人的脚底的水平，更具体地作用于脚的足弓、足跟或跖骨头的水平。

然而，根据另一个实施例，刺激也能够在人身体的另一部分的水平上发出，例如胫骨前神经、腓神经、手臂的正中神经、脊柱、腹部、颈部、孪生肌肉、手、脚踝、肩部、腘绳肌、股四头肌、下背部或截肢肢体的末端。

因此，刺激允许作用于肌肉收缩、血液循环或人的大脑功能。

为此，刺激单元可以与鞋垫1分离。然后将刺激单元靠着或靠近身体的待刺激部分放置。

根据所示的实施例，刺激单元40更特别地适于在人的脚底的水平处发出刺激。

鞋垫1然后有利地包括刺激单元。

为此，如图2A所示，刺激单元40包括多个刺激元件41。刺激元件41位于前部11、中部12和/或后部13中。刺激元件41能够分布在矩阵(该术语应如前所述理解)中。

刺激元件41位于鞋垫1的上表面3上。刺激元件41有利地分布在鞋垫1的表面上。

因此，有可能选择性地或同时地刺激人的脚底的一个或更多个区域。

根据第一实施例，刺激元件41适于发出电刺激。

根据一个实施例，刺激元件41适于发出经皮神经电刺激(TENS)。

因此，所发出的刺激能够以由刺激的一个或更多个参数定义的信号(特别是电信号)的形式发出。这些参数能够例如从发出信号的形状(例如，正弦、矩形、三角形或其他)、波的幅度和频率中选择。例如，信号能够是脉冲。

此外，刺激还可以包括相继发出的多个信号，例如以信号串的形式，在这种情况下，刺激的参数也可以是相同刺激期间信号的重复频率。

在电刺激的实施例中，由刺激元件41发出的电流例如可以是低安培数(的电流)，例如强度为10mA(毫安)至30mA。

刺激元件41能够发出频率为40Hz(赫兹-脉冲每秒)至150Hz的脉冲。

根据另一实施例，刺激元件41适于发出触觉或振动刺激。刺激元件41能够是包括电磁体和振动元件的机电设备。

根据另一实施例，刺激元件41适于发出视觉刺激。刺激元件41能够是一个或更多个光源。

根据另一实施例，刺激元件41适于发出声音刺激。刺激元件41能够是一个或更多个扬声器。

运动测量采集单元

运动测量采集单元50适于采集人的运动的至少一个测量值，或者甚至多个运动测量值。

运动测量值有利地是角度、速度或加速度测量值。

角度测量值可用于调整刺激的强度。如果运动的旋转幅度不足，则能够增加刺激的强度。

加速度测量能够用于量化运动期间的冲击速度，并调整刺激波列的频率或刺激的单位周期。如果测量的冲击速度增加，则可能增加刺激波列的频率或减少刺激的单位周期。此外，可以使用加速度测量值来调整刺激发出的时刻。

为此，运动测量采集单元50包括一个或更多个加速度计和/或一个或更多个陀螺仪和/或适于在人的脚水平处检测线性或角加速度和倾角的一个或更多个倾角计(未示出)。

不同测量工具的组合允许提高旋转速度测量值和行走速度测量值的精度。

运动测量采集单元50的这些元件可能够设置在鞋垫1的壳体23内部。

处理单元

现在更详细地描述鞋垫1的处理单元60。

处理单元60可以例如包括设置在鞋垫1的壳体23内的板载电子设备或处理器(未示出)。

力和/或压力测量单元30、刺激单元40、运动测量采集单元50和处理单元60在功能上相互连接，特别是电连接。特别地，处理单元60电连接到传感器34和刺激元件41。

因此，处理单元60适于控制和接收来自力和/或压力测量单元30和运动测量采集单元50的信息，并且还适于命令和控制刺激单元40发出刺激。

在鞋垫1包括刺激单元40的实施例中，力和/或压力测量单元30、刺激单元40、运动测量采集单元50和处理单元60之间的通信是特别快速和高流量的，因为它们都布置在鞋垫1中，因此彼此相对较近。

优选地，压力测量和运动测量(加速度计、陀螺仪)在同一印刷电路板上执行，从而允许实时地分割步骤和计算行走的时空参数。

处理单元60适于实时接收力和/或压力测量单元30的一个或更多个测量值以及运动测量采集单元50的一个或更多个运动测量值，以计算至少一个，甚至更多个行走参数(步幅长度/宽度、步幅速度、地面接触时间、飞行时间、单支撑时间、双支撑时间、压力中心的位移)，以控制刺激单元40发出刺激。处理单元60适用于接收力和/或压力测量单元30的一个或更多个测量值、运动测量采集单元50的一个或更多个运动测量值、对侧鞋底的力和/或压力测量单元30的一个或更多个测量值、对侧鞋底的运动测量采集单元50的一个或更多个运动测量值，以计算组合参数。

行走参数允许表征人的运动。因此，行走参数能够指示是否有必要刺激人，如果有必要，刺激到什么程度。例如，能够识别该人是否处于行走的活跃阶段，从而停止刺激。例如，如果人的行走速度增加，就有可能增加波列的频率或缩短它们的周期。

行走是周期运动，在这种运动中，容易识别的事件会重复发生。

因此，每当人的腿向前推动时，就定义了一步。

一个行走周期从一只脚的初始接触开始，并以同一只脚下一次接触结束，这又是下一个行走周期的初始接触。

因此，行走周期能够分为站立阶段和摆动阶段，在站立阶段，其中一只脚与地面接触，在摆动阶段，同一只脚在空中向前移动。站立阶段由双支撑阶段和单支撑阶段组成，在双支撑阶段，人的双脚与地面接触，在单支撑阶段，只有一只脚与地面接触。

对于正常跑步周期，站立阶段平均为周期的60％，相比之下，摆动阶段为40％。这两个阶段由脚趾离地(约60％)和脚跟之一的两次接触来界定，脚跟之一的两次接触定义行走周期的开始(0％)和结束(100％)。

行走参数包括表征人的运动的时空参数和角度参数。

空间参数能够从步长、步幅长度、俯仰角、俯仰宽度(距离或角度)、步幅宽度或俯仰高度中选择。例如，还可以确定人的每只脚的压力的重心位置或其轨迹。

时间参数能够从人的节奏(每分钟步数)、行走速度、双支撑时间、单支撑时间(只有一只脚与地面接触的站立阶段的持续时间)、可能受到刺激的肢体或另一肢体的参数的不对称性(两个肢体之间的差异)中选择。

角度参数能够从导致行走的人的部位(例如脚踝)之间的相对的关节运动中选择。关节运动尤其能够在人的矢状面、正面或横向平面上变化。

上述步态参数不是限制性的，其他参数可能是或包括上述时空和角度参数的组合。

例如，如果力和/或压力测量单元30测量施加在人的脚后跟的强大压力，而运动测量采集单元50测量到突然减速，则能够认为该人通过将他的脚放在地面上从摆动阶段进入站立阶段，并且该人处于行走周期的开始或结束阶段。然后，例如，能够最终测量人的步长。

根据行走参数的计算，刺激单元40的刺激的发出因此能够与行走时刻同步。

通过“与行走时刻同步”，特别地意味着由刺激单元40发出的刺激在时间上与行走周期的特定时刻同步。例如，行走时刻能够是人的脚与地面接触的时刻，或者脚处于摆动阶段的时刻，或双支撑阶段的时刻。例如，能够在脚趾离地时开始刺激胫骨前部，或者在脚跟撞击时停止刺激。在一种更精细的方式中，能够在预期脚趾的脱离中逐渐增加刺激的强度。

因此，可以在可能最有效的时间发出刺激，并对人产生满意的效果。例如，在脚跟撞击的确切时刻或脚趾离地之前发出刺激，将提高行走的流动性。例如，在双支撑阶段时发出的刺激将指示优先抬起哪只脚。

“实时”是指刺激方法的实现，使得处理单元60能够确定行走时刻并控制与该行走时刻同步并根据刺激的参数的刺激的发出。

根据行走参数的计算，还能够修改刺激单元40的刺激参数。

因此，有可能发出适应的、充分的刺激，可能是最有效的，并对人产生令人满意的效果。

刺激方法

众所周知，行走参数的变化，例如人的速度、俯仰高度、步长和步率，是行走能力或质量受损或退化的迹象。

这些困难可能是由于足部的缺陷、瘫痪或异常位置造成的。

行动障碍能够包括肌肉疲劳、痉挛、步态冻结、脚下垂、失去平衡、步态不对称(两下肢之间)、静脉功能不全、膀胱过度活动、幻肢疼痛。

行动障碍通常与某些疾病或更一般的与人相关的问题有关，如帕金森病、中风、多发性硬化症、受试者年龄、肥胖等。

然后，处理单元60和刺激单元40适于实现人刺激方法，现在将更详细地描述该方法。

根据本发明的刺激方法的实施可以不限于人的行走，但也能够在其他行走运动期间进行，例如对于在一个下肢上有假肢的人的跑步期间，或者甚至在需要在人的足弓的水平上施加压力的其他类型的活动(例如骑自行车)期间。

为了实现刺激方法，处理单元60能够根据力和/或压力测量值、运动测量值和行走参数的计算的采集来确定行走时刻。

例如，行走参数可以指示人的脚通过在脚的一侧施加较高的压力而与地面接触，从脚的另一侧受到损害。此外，行走参数还能够指示不平衡的脚倾斜。

在另一示例中，行走参数可以指示人的俯仰异常小。

然后，处理单元60适于控制刺激单元40，使得刺激与行走时刻同步地发出。

因此，例如，当人的脚与地面接触时，能够发出刺激，以恢复人的平衡并确保其在脚的两侧施加相等的压力。

根据另一示例，能够发出刺激以迫使人迈出更大的一步。

为此，刺激能够仅由某些刺激元件41发出，以便仅刺激脚的某些区域，例如前部11、中部12和/或后部13，或者脚的内侧和/或外侧，或者取决于步的展开的这些区域的序列。

然后，处理单元60也适于控制刺激单元40，从而发出具有令人满意的模拟参数的刺激。

在发出刺激之后或与之并行，处理单元60适于再次采集力和/或压力测量值以及运动测量值。

因此，刺激方法在闭环中工作，如图5所示。

因此，能够根据力和/或压力测量值以及由一个或两个下肢的系统新采集的运动测量值来评估刺激是否已经对人产生了影响。特别地，能够评估人的移动能力是否由刺激的发出而已被令人满意的改变了。

根据力和/或压力测量值和新采集的运动测量值，处理单元60能够适于改变行走时间或调整刺激参数。

例如，如果看起来刺激已经产生了有益的效果，但效果很弱，则可以决定增加刺激的强度，以提高将发出的下一个刺激的有效性。

根据另一个示例，如果看起来刺激是以与行走时刻同步(时间太晚或选择不当)的方式发出的，则可以决定提前必须发出刺激的时刻，特别是在下一个行走周期期间，以便提高其有效性。

然后，在行走期间，特别是在人的行走的时段期间，有利地重复多次刺激。

然后在人的运动期间周期性地或几乎周期性地使用刺激方法。例如，在给定的时间段内，能够在行走的每一步或每一个周期发出刺激。

由于刺激参数和/或行走时刻的选择很可能沿着刺激的发出而演变，因此可以实施强化学习操作以使刺激参数，例如刺激信号的幅度、形状，或者其他更完善。

例如，如果刺激的效率降低，则例如可以通过减少或增加刺激的单位周期、或波列中的刺激的数量、或波列中的两个刺激之间的时间、或两个波列之间的周期来改变波列的频率或模拟的强度；或者通过改变用于实施刺激后刺激的时间。

例如，可以在相当长的时间内研究行走参数，以确定这些参数的改进趋势。如果参数不再演变或演变得太慢，则有可能增加刺激的幅度或改变波列的类型或其频率。

例如，可以改变不同的刺激参数(频率和/或强度)，观察效果并为给定患者选择最有效的参数。

例如，可以研究多个行走周期期间的刺激时刻，识别最佳刺激时刻并调整刺激参数。

因此，处理单元60能够适于根据行走参数的值、和/或先前采集的力和/或压力测量值以及运动测量值来控制刺激，从而考虑在与人的运动相关的先前刺激期间采集的测量值和值的整个历史。

为此，处理单元60能够实现人工智能算法，例如神经网络。

这种强化学习操作是特别合适的，因为力和/或压力测量值或运动测量值是因人而异的。此外，它允许考虑同一个人随着时间的推移对刺激的习惯化现象，以确保刺激方法随着时间的流逝和在不同的环境中持续有效。

因此，能够在刺激方法的实施期间调整刺激参数，例如针对人调整所述参数。

如图4所示，独立鞋底1可能包含存储器70。存储器70适于安装在自主鞋底1上，例如在壳体23中。存储器70能够永久地安装或者能够是可移除的模块，例如诸如SD卡(“安全数字”)的存储卡。

特别地，存储器70在功能上连接到处理单元60。存储器70能够被处理单元60控制，使得：即在几天(例如至少七天)的时间段内记录力和/或压力测量值、运动测量值、刺激参数和/或行走时刻，从而覆盖一个人的一周，以供自主使用。

此外，如图4所示，独立鞋底1还能够包括与外部服务器100通信的通信模块80，如图1所示。通信模块80能够安装在独立鞋底1上并由处理单元60控制。

特别地，处理单元60能够适于控制通信模块80，以将存储在存储器70中的力和/或压力测量值、运动测量值、刺激参数和/或行走时刻传输到外部服务器100或传输到对侧肢体的鞋底。这种转移操作尤其可以在人行走一段时间后实施。

通信模块80能够有利地是无线通信模块，例如实现诸如蓝牙、Wi-Fi、SIGFOX或LoRa技术的协议的模块。

这样，当人处于行走期时，特别是如果需要在行走期间进行数据传输，他不会受到电缆的阻碍。

此外，如图4所示，鞋垫1可以包括至少一个电池90。电池90能够有利地是柔性的。电池90能够通过无线感应充电。

电池90存储电能，并且能够特别适于为力和/或压力测量单元30、刺激单元40和处理单元60、存储器70和通信模块80(如有必要)供电。电池90优选地适于在几天的时间内提供电力而无需充电。

以此方式，鞋垫1能够在人的行走的时段期间自主地运行。因此，鞋垫1是自主的，并且适于在不与外部服务器100通信的情况下实施一种或更多种刺激方法，特别是在几天的时间段内不与外部服务器100通信，优选地例如检测不活动的阶段的至少七天。

“自主”意味着鞋垫1能够长时间工作(优选几天，特别是至少七天)而不需要用电能充电，与诸如室外服务器100的外部元件通信或在结构上连接到外部设备。

以此方式，鞋垫1适合于在不施加特殊约束的情况下在人的日常生活中使用。此外，鞋垫包括实现上述刺激方法所需的所有元件，因此能够容易地实现。

当然，本发明不限于上述实施例，并且仅作为示例提供。其包括本领域技术人员在本发明的上下文中可以考虑的各种修改、替代形式和其他变体，特别是上述不同操作模式的所有组合，它们能够单独或组合使用。

Claims (17)

1.一种鞋垫(1)，其被配置为设置在人所穿的鞋(C)中，特别是在人的行走的时段期间人所穿的鞋中，所述鞋垫(1)包括：

-力和/或压力测量单元(30)，其被配置为采集代表由人施加在鞋垫(1)上的力和/或压力的至少一个测量值，

-运动测量采集单元(50)，其被配置为采集代表人的脚的运动的至少一个测量值，以及

-处理单元(60)，其被配置为接收所述力和/或压力测量值和所述运动测量值，以计算至少一个行走参数，并根据所述行走参数的值控制在行走时刻刺激的发出。

2.根据权利要求1所述的鞋垫(1)，还包括刺激单元(40)，所述刺激单元(40)被配置为由所述处理单元(60)控制并发出刺激以刺激人的脚。

3.根据前述权利要求中的一项所述的鞋垫(1)，其中，所述处理单元(60)被配置为实时确定所述行走时刻并实时控制所述刺激的发出。

4.根据前述权利要求中的一项所述的鞋垫(1)，其中，所述处理单元(60)被配置为接收在刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，并且修改至少一个刺激参数。

5.根据前述权利要求中的一项所述的鞋垫(1)，其中，所述处理单元(60)被配置为接收在刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，并且修改所述行走时刻，在所述行走时刻期间发出后续刺激。

6.根据权利要求2所述的鞋垫(1)，其中，所述刺激单元(40)被配置为发出电刺激。

7.根据权利要求2中的任一项所述的鞋垫(1)，其中，所述刺激单元(40)被配置为发出触觉刺激。

8.根据前述权利要求中任一项所述的鞋垫(1)，其中，所述力和/或压力测量单元(30)包括电容传感器(34)，每个传感器(34)包括通过介电层(33)彼此分离的上电极(35a)和下电极(35b)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的鞋垫(1)，其中，所述处理单元(60)被配置为实现所发出的刺激的参数的学习操作。

10.根据前述权利要求中任一项所述的鞋垫(1)，包括具有外部服务器(100)的通信模块(80)，所述通信模块(80)由所述处理单元(60)控制，并且适于将存储的所述力和/或压力测量值和所述运动测量值传输到所述外部服务器(100)，特别是在所述人的行走时段之后。

11.根据权利要求10所述的鞋垫(1)，其中，所述鞋垫(1)是自主的，所述处理单元(60)适于在不与外部服务器(100)通信，特别是在数小时、优选数天、优选至少七天的时段内不与所述外部服务器(100)通信的情况下控制刺激的发出。

12.根据权利要求2所述的鞋垫(1)，其中，所述刺激单元(40)包括分布在所述鞋垫(1)的上表面(3)上的多个刺激元件(41)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的鞋垫(1)，其中，所述处理单元(60)适于确定人的活动，并且仅当人进行所述活动时才控制刺激的发出。

14.一种系统，包括根据权利要求1和3至13中任一项所述的鞋垫(1)，以及与所述鞋垫(1)不同的刺激单元(40)。

15.一种刺激方法，其中鞋垫(1)设置在人穿着的鞋(C)中，特别是在人的行走的时段期间人所穿的鞋中，所述方法实施以下步骤：

a)采集代表由人施加在鞋垫(1)上的力和/或压力的至少一个测量值，

b)采集代表人的脚的运动的至少一个测量值，

c)基于所述力和/或压力测量值以及所述运动测量值来计算行走参数并确定行走时刻，以及

d)在行走时刻发出刺激以刺激人。

16.根据权利要求15所述的刺激方法，其中，行走时刻的确定和刺激的发出是实时进行的。

17.根据权利要求15或16所述的刺激方法，还包括以下步骤：

e)接收在步骤d)的刺激已经发出之后采集的新的力和/或压力测量值以及新的运动测量值，

f)修改所述刺激的至少一个参数，以及

g)重复步骤a)至d)。

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