CN1846553A - 功能鞋 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可以对脚掌进行微电流按摩的功能鞋，尤其是走路时受到外力影响而对脚掌上的特定神经反射点同时进行物理指压和微电流传导的功能鞋。前述功能鞋包括下列单元：插入前述鞋的一侧并生成特定微电流和电压的微电流生成单元；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位并同时进行物理指压和微电流传导的导电材料指压单元；以及连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元。本发明的功能鞋可以通过指压单元发挥物理刺激、磁力及微电流作用而刺激脚掌上的神经反射点，促进血液循环，影响人体脏腑，进而增进健康。

Description

功能鞋

技术领域

本发明涉及一种鞋，尤其是一种可以在走路的时候通过脚掌从外部给予足以刺激人体的微电流并进行理疗的功能鞋。

背景技术

近来，随着生活水平的提高和需求的多样化，人们陆续生产了各式各样、种类繁多的鞋，具有独特功能的特殊鞋也日益多样化了。

这样，鞋就从一个单纯保护脚部的工具发展到具有各种功能的一种装置。

例如，从事特殊工作的人员所穿的安全鞋、没有鞋根的减肥鞋及糖尿患者用鞋等根据各自用途而加强其功能性的鞋的生产量日益增加中。

另外，根据中医的说法，手和脚上分布着很多与人体各器官相互关联的经穴点。

对这些连接到手脚上的各经穴点施加指压或给予刺激时，可以对前述经穴点的相关脏腑发挥良好影响。

像这样通过手脚上的经穴点进行辅助治疗的方法已经广泛地应用到日常生活中。

手指针灸和足针灸等针灸可以说是其中的典型代表，利用针灸对手和脚上的与人体内特定器官相对应的各经穴点给予刺激，发挥治疗效果。

具有治疗效果的外部刺激有针灸、指压、艾炙、低频波、磁场及电气刺激等各种形式。

此时，针灸和指压等治疗方式采取直接刺激神经的方法加强神经运动的活性；使用低频波及磁场等的治疗方式则避免直接刺激神经，以透过人体内部的方式进行具有针对性的治疗。

使用外部刺激的治疗方法源于中医，由于近来其效果被日益证实，所以现在不管中医或西医一律通过各种方式加以应用。

目前，基于前述各种方法的物理器具被广泛地推广中，在开发各种鞋的时候也使用了前述各种方法。

现在最一般的方法是，把鞋的内底表面制成不规则形状以进行脚掌指压，除此之外还开发了很多类型的功能鞋。

作为利用电气和低频波从外部对人体施加有益刺激的功能鞋之一，韩国新型设计第1987-5561号公开了具有放电电极装置的鞋。

前述的现有技术可以利用导线连接放电极并把压电元件受压而生成的电流加以传输。

根据前述的现有技术说明，压电元件生成的电流可以通过脚掌传输，但是实际上几乎不能通电。

也就是说，压电元件是一种随着外力而改变电压的蓄电池，反之，如果电源来自于外部则会改变压力。

前者属于利用压力变化并且可以适用于煤气炉的点火装置等用途，后者则把压力变化应用到加速器等的电子产品上。

前述的现有技术使用的是电流。

然而，一般压电传感器所生成的电流只有数皮可安培(pA)左右，脚掌表面的电阻少则数百欧(Ω)，多则数兆欧(MΩ)，因此前述的微电流几乎无法通过脚掌表面传到内部。

而且即使电流经过脚掌也不能发挥什么效果。

前述结构只使用一个放电极传输电流，由于电流传导特性而沿着最短距离传输，因此一个放电极放出来的电流以直线路径向另一个放电极移动，电流对脚部的影响几乎等于零。

由于前述的诸多原因，前述结构至今不具有任何实用性。

韩国的新型设计第20-2721020号公开了一种具有理疗功能的鞋。

根据前述公开专利的说明，它是利用鞋内的电源供应单元所供应的电源生成低频波的。

前述鞋由于具有下列问题，因此无法适用于实际生活中。

第一、需要电源供应单元为干电池充电或者进行外部充电。

前述结构并没有考虑到走路时的节能问题，电力消耗快，需要频繁更换电源或充电，实际使用时非常不方便。

第二、包括控制单元、低频波输出单元及低频波振荡单元等诸多单元，结构复杂。

一般低频波生成器需要全部安装在鞋里面，实际上，鞋的内部不仅没有足够容纳这些装置的空间，而且其复杂的结构也容易因外部冲击等因素而故障。

第三、结构复杂的前述低频波生成器，不仅生产成本高，还因为过重而增加了鞋的整体重量。

像这样过重的鞋已经违反了鞋结构轻型化的趋势，实际上几乎无法应用。

为了解决前述问题，人们发明了可以利用对压电元件施加冲击或压力等力量时生成的电力来传输微电流的功能鞋。

例如，在本申请人先前申请的专利申请号第10-2005-30874号中公开了一种功能鞋，前述功能鞋的鞋底鞋根部位具有压电元件，可以按照前述压电元件的电力而使微电流通过。

一般压电传感器所生成的电流会随着脚掌压力而变化，但是使用者施加的荷重和冲击一般来说是不规则或缓慢施加的。

也就是说，根据使用者的体重和走路方式而生成的电压值和电流值是不规则的，当前述不规则压力被施加到压电元件时，每次接触的瞬间都会流过不规则的微电流。

具有低频波生成器的前述鞋或利用压电元件使微电流通过的鞋都是基于交流电源的，但是以治疗为目的时则多数会使用直流电流。

虽然在下雨天或者运动时可能不希望出现微电流，但是现有的功能鞋却不允许使用者按照自己的意愿控制微电流的传输与否。

目前上市的鞋属于单一功能鞋，其效果也微不足道。

因此，如果能开发并制造出具有多重功能和疗效的鞋，前述鞋将不仅是保护脚部的工具而已，还会成为可以在日常生活中对人体自然发挥各种有益疗效的辅助工具。

发明内容

本发明的目的是为了解决前述诸多问题而提供一种具有复合性的多功能并发挥理疗作用的鞋。

本发明的另一个目的是提供一种可以把使用者的运动能量转换成电能，再转换成各种物理能量，进而永久性地产生能量的鞋。

本发明的另一个目的是提供一种可以对分布在脚掌上的神经反射点中与人体各器官相对应的特定神经反射区直接施加物理能量并进而通过神经对人体发挥有益刺激的功能鞋。

本发明的另一个目的是提供一种可以利用电池所供应的电源而间歇性地供应微电流的功能鞋。

本发明的另一个目的是提供一种允许使用者从外部控制微电流开启/关闭(on/off)动作的功能鞋。

为了实现前述目的，本发明提供了一种可以在走路时受到外力影响而对脚掌上的特定神经反射点同时进行物理指压和微电流传导的功能鞋，本发明包括下列单元：插入前述鞋的一侧并生成特定微电流和电压的微电流生成单元；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位并同时进行物理指压和微电流传导的导电材料指压单元；以及连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元。

根据本发明的第一特征，前述微电流生成单元使用了从外部施加力量时可以生成瞬间微电流和电压的压电元件。

本发明的前述微电流生成单元在施力瞬间的外力为3kg到150kg时，会生成相对应的300μA以下的瞬间电流和50V以下的瞬间电压。

本发明的前述压电元件位于各指压单元的下侧并通过导电单元分别连接各指压单元。

根据本发明的第二特征，前述微电流生成单元包括下列单元：供应直流电源的电池；把前述电池所供应的直流电源转换成微电流的微电流生成电路；以及在与脚掌接触的底面一侧突出，从外部施加外力压缩并由前述外力在特定时间(Timing)进行开闭(Switching)动作，允许使用者从外部控制前述电池供应给微电流生成单元的电源的开关单元。

前述微电流生成电路的动作如下：电池所供应的电源与电容C、电阻R1-R2、晶体管Tr及可变电阻VR处于电气连接状态，当前述开关单元受到外力作用而开启时，前述电池所供应的电源为了给电容C充电而流向可变电阻VR，并且同时供应给晶体管Tr的集电极；电流在电容C充电完毕之前一直流向可变电阻VR，其中相当于电阻R1和电阻R2处电压下降量的电流则流向晶体管Tr的基极端；当电容C充电完毕后，电容C会成为去耦电容，电流将直接流入晶体管Tr的基极并生成微电流。

本发明的前述微电流生成单元通过前述指压单元的内部电阻生成微电流。

前述开关单元包括：贯通鞋底一侧的插槽；插入前述插槽并随着使用者的脚掌运动而沿着上下方向被按住或松开的突出于鞋底一侧底面的按钮；位于前述按钮下方，以导电材料制成的电源接点；以及位于鞋底和按钮之间，外力消失后使按钮迅速恢复原状的弹簧。

本发明的前述开关单元增加了计时电路，该计时电路可以检测出与电池进行接点连接后的触发(trigger)信号，经过一定时间后，当微电流通电一定时间而外力增加时检测出重置(reset)信号并重置计时器动作。前述开关单元以外力增加时发送重置信号而外力消失时发送触发信号的方式通过前述计时电路控制前述微电流生成电路的动作。

本发明的前述开关单元还包括了位于鞋的外表侧面的鞋面上并可以从外部控制电池电力供应的手动开关。

前述微电流生成单元位于鞋的鞋根部位。

前述指压单元由磁石制成并因而可以额外施加磁气刺激。

前述导电单元使微电流生成单元和指压单元并联连接。

前述导电单元使微电流生成单元和指压单元串联连接。

根据本发明的第三特征，本发明功能鞋包括鞋体和鞋内底，其中鞋内底包括：由受到外力作用时可以生成瞬间微电流和电压的压电元件所制成的微电流生成单元；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位且由导电材料制成的多个指压单元；以及连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元。前述内底可以在鞋体上装卸，也可以直接设置在与鞋体成为一体的外底上。

附图说明

图1是与人体内器官相关的脚掌经络图。

图2是本发明第一实施例的功能鞋概念图。

图3是本发明第一实施例的功能鞋内部立体透视图。

图4是本发明的压电元件相对于外力的瞬间电流曲线图，其中图4a为样本大小10×10×10，施加荷重约60kg，生成电流464μA的曲线图；图4b为样本大小10×10×10，施加荷重约30kg，生成电流158μA的曲线图。

图5是本发明的压电元件在鞋内部安装前/后相对于外力的瞬间电压曲线图，其中图5a为施加荷重约60kg，埋设在鞋底之前的曲线图；图5b为施加荷重约30kg，埋设在鞋底之前的曲线图；图5c为施加荷重约60kg，埋设在鞋底之后的曲线图；图5d为施加荷重约30kg，埋设在鞋底之后的曲线图。

图6是本发明第二实施例的功能鞋概念图。

图7a是本发明第二实施例的功能鞋内部立体透视图。

图7b是图7a的功能单元立体图。

图8是本发明第二实施例的微电流生成单元的电路图。

图9是本发明另一个实施例的微电流生成单元的电路图。

图10是本发明的开关单元概略剖面图。

图11是开关单元受外力作用而下降并连接接点时的剖面图。

图12是本发明的计时电路的电路图。

图13是本发明的具有手动开关的功能鞋侧视图。

图14是图13的电路图。

图15是本发明的导电单元的并联结构图。

图16是本发明的导电单元的串联结构图。

图17是本发明第一实施例的功能鞋剖面图。

图18是本发明功能鞋在走路时的电压变化图。

图19是本发明另一个实施例的功能鞋剖面图。

图中各主要部分代码的说明

1a眼睛                        1b头

1c甲状腺                      1d肾上腺

1e胃                          1f肾脏

1g胰脏                        1h膀胱

1i生殖器                      1j肠

1k心脏                        1m肺脏

1：鞋底                       2：鞋面

100：微电流生成单元           100a：保护壳

110：电池                     120：微电流生成电路

130：开关单元                 130a：插槽

130b：按钮                    130c：弹簧

130d：电源接点                132：计时电路

132a：引线                    134：手动开关

200(210、220、230、240)：指压单元

210a、220a、230a、240a、210b、220b、230b、240b：指压棒

具体实施方式

下面结合附图对本发明功能鞋进一步说明。

首先结合图1对脚掌的神经分布进一步说明。

图1是脚掌中与人体内各种器官相对应的神经反射点部位。其中包括：眼睛1a，头1b，甲状腺1c，肾上腺1d，胃1e，肾脏1f，胰脏1g，膀胱1h，生殖器1i，肠1j，心脏1k和肺脏1m。

西医对这些神经反射点的分布还没有进行学问上的证实，中医却早已广泛应用了，它们以足针灸和脚按摩之类的形式广泛地应用到日常生活中。

图1标示了和人体各脏腑连接的神经反射点的分布位置。

例如，糖尿病的起因是胰岛素分泌失常，可以刺激前述神经反射点中的胰脏反射部位而进行辅助治疗，如果消化不良则刺激胃反射部位的神经反射点即可。

中医上的前述神经分布图已经广为人知，因此省略了这部分的说明。

图2是本发明功能鞋的概念图，图3是本发明功能鞋的内部立体透视图。

如图示，本发明功能鞋可以分为三大单元：

位于功能鞋的特定位置并可以产生特定微电流和电压的微电流生成单元100；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位并同时进行物理指压和微电流传导的导电材料指压单元200；以及连接前述微电流生成单元100和指压单元200并把生成的微电流和电压传到指压单元200的导电单元300。

本发明的前述微电流生成单元100可以粗分为第一实施例和第二实施例。前述第一实施例使用了从外部施加外力而生成瞬间电流和电压的压电元件；前述第二实施例利用电池直接供应电源并且在微电流生成电路上供应微电流。

图3是本发明第一实施例的功能鞋内部立体透视图。

一般来说，鞋主要包括两大部分：按照穿鞋者的脚部形状制作的鞋底1、从前述鞋底1的边缘往上延伸包裹脚部并可以决定鞋外观的鞋面2。

本发明第一实施例的微电流生成单元100使用压电元件(piezoActuator)。

前述压电元件在某种结晶板的一个方向施加压力时，就会在板的两面生成与外力成正比的正/负电荷。

也就是说，前述压电元件受到外压时会产生电压和电流，前述压电元件所生成的电压强度及电流量与外部施加的压力成正比。

驱动前述压电元件的动力来自使用者进行走路和跑步等运动时发生的能量。

也就是说，使用者穿上本发明功能鞋后在运动过程中通过脚掌传来的压力是其动力源。

因此，前述压电元件只要安装在前述鞋的外底或内底即可，其位置可以是鞋的鞋根部位，也可以是前方的底面。

压电元件如图3位于鞋的鞋根部位时压力最大，电能也会最大。

虽然压电元件所生成的电压和电流根据材料和元件的大小及形态而不同，但是大约可以生成数到数千伏特(V)的瞬间电压，电流量则只有区区数皮可安培(pA)而已。

由于压电元件生成的电流量微小，无法有效地施加电气刺激。

本发明的压电元件可以借着电气刺激产生数微安培(μA)以上的微电流，要使微电流通过电阻比较大的脚掌传到人体内部，需要产生高达数十到数百伏特(V)的瞬间电压。其理由如下：

一般来说，人体内有0.06mA左右的微电流，前述微电流的强度会随着健康状态而变化。

根据临床研究发现，身体不健康时微电流一般都会减少很短。

本发明可以从外部施加这种能刺激人体的微电流，进而加强人体内部均衡。

虽然每个人的的感官灵敏度有所不同，一般来说还是很容易感觉出1mA左右的电流，长时间通电并供应电流对身体无益。

因此通过脚掌供应的电流维持在低于1mA的数到数百微安培(μA)左右即可，前述电流最好不是持续性的电流而是在一定时间内间歇供应的电流刺激。

前述微电流最好维持在瞬间电流低于60μA的程度，即使长时间供应也不会对人体造成伤害。

如前述说明，脚掌的表面电阻是500Ω到数兆欧(MΩ)。

每个人的脚掌表面电阻都不相同，干燥时的电阻为数兆欧(MΩ)，潮湿状时为500Ω左右。

如果脚掌表面电阻达到数兆欧(MΩ)的高电阻时，微电流必须具有非常高的瞬间电压才能克服高电阻并通过脚掌传到人体内部。

例如，脚掌表面电阻为5MΩ时，为了使10μA的微电流得以通过，就需要产生50V以上的瞬间电压。

前述高电压还能发挥刺激效果。

人体内部是无法承受高电流的。只要微电流的流量适当，一般的高电压可以使微电流通过脚掌轻易地传到人体内部。

因此，本发明的压电元件可以根据外部压力而生成数到数十微安培(μA)的瞬间电流，以300μA以下的瞬间电流较为妥当。

这时候施加的瞬间电压是数到数百伏特(V)，以50V以下的瞬间电压较为妥当。

然而一般使用的压电元件却无法产生本发明所要求的可以进行刺激的电流值和电压值。

也就是说，一般使用的压电元件虽然可以随着人体走路时承受的压力而产生瞬间电流和瞬间电压，但是所生成的瞬间电流量是以皮可安培(pA)为单位的，其大小不足以实现所要求的作用。

如前述说明，压电元件可以作为传感器及移位控制装置加以使用，此时主要利用的是压电传感器因外部电流和电压的变化而来的振动，因此几乎不考虑电流的生成与否问题。

因此前述压电元件在本发明中根据外部压力而产生所需要的电流和电压时，压电元件必须出现变形。

本发明的压电元件属于PZT系压电陶瓷，以PbO₂、TiO₂、ZrO₂、MgO及Nb₂O₂原料粉末制作，利用陶瓷带(tape casting)把前述原料粉末制成陶瓷片(ceramic sheet)。

把前述的陶瓷片堆积数十层，再把堆积的压电体加以烧结后制成所需要的压电元件。

前述压电元件为了生成本发明所需要的数十微安培(μA)电流应该满足下列条件。

压电体中可量测的压电系数d如下：

d＝(Q/A)/(F/A)＝Q/F(Q：压电体生成的电荷量，A：压电体承受外力时的受力面积，F：施加到压电体的力量)。

此时，压电系数d是对应于施加到压电体的力量而生成的电荷量。

例如，体重50kg的人在走路时施加在脚掌的压力是变化的，平常的走路速度会施加120％左右的力，即60kg左右的荷重；快步走路时的力为135％左右；跑步时的力为200％以上。

平常的走路速度会施加60kg左右的荷重，因此施加在脚掌的力量为：

F＝ma＝60kg×9.8m/s2，约600N左右。

600N的力量被施加到压电系数d为500pC/N的PZT系压电陶瓷时所生成的电荷量为500pC/N×600N＝3×10-7C(C：库，pC：皮可库)。

如果脚掌接触地面后的施力时间为1秒钟(s)，则所生成的瞬间电流I为

I＝dQ/dT＝3×10-7C/1s＝0.3μA。

压电体使用多层片式压电陶瓷时，由于电荷量与外力的施加面积成正比，因此电流量需要乘以积层数。

理论上，堆积100层时产生30μA左右的电流。

为了检讨该理论的可行性，本发明使用长*宽*高分别为10mm×10mm×10mm的多层片式压电元件进行了现场测试(Field Test)，其结果如图4。

如附图所示，试验结果表明以0.1秒钟的刺激对多层片式压电元件施加60kg左右的荷重时会产生464μA左右的瞬间电流，施加30kg左右的荷重时会产生158μA左右的瞬间电流。

前述结果指示前述压电元件生成的瞬间电流超过了本发明为了刺激脚掌的特定部位而需要的瞬间电流值，表示所生成的的电流足以适用于鞋上。

另一方面，前述压电元件为了进行电气刺激，必须可以产生适当的瞬间电压。

前述压电元件所需要的瞬间电压为数到数百伏特(V)，由于本发明的前述压电元件适用于鞋，因此还要考虑到安装到鞋里时的实际环境。

一般来说，鞋的外底为了缓和冲击而使用具有一定弹性的合成树脂材料制作。

在考虑到前述条件的情形下，本发明把压电元件安装到作为鞋外底材料而被广泛地应用的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)鞋底后进行了试验。

如图5所示，如果压电元件使用了现有的纯压电元件，施加60kg左右的荷重时产生了304V左右的瞬间电压，施加30kg左右的荷重时产生了137V左右的瞬间电压。

把本发明的压电元件的埋设在鞋底后，量测了实际走路时的压力。同样施加60kg左右的荷重时产生151V左右的瞬间电压，施加30kg左右的荷重时产生79V左右的瞬间电压，可知其电压下降效果优于现有的纯压电元件。

前面虽然是前述鞋底具有一定弹性并吸收一部分外力的结果，但是前述结果值所指示的微电流刺激足以适用于鞋上。

在本发明的第一实施例中，微电流生成单元100使用的压电元件是根据施加到脚掌的外力而生成瞬间电流和电压的，因此没有一定的形态，所生成的电流和电压量根据施加的外力而不同，生成的是交流电流。

也就是说，前述电流和电压量根据使用者的体重和走路方式(走路或跑步等)而出现不规则的变化。当前述的不规则压力施加到压电元件上，每个瞬间的电压和电流值也变得不规则。

也就是说，压电元件所生成的电压大小与压力成正比，因此不仅电压波形的形态包括了推进波形态在内的各种形态，还可能包含了一部分具有不良影响的谐波。

因此，压电元件有时侯可能产生过高的电压。

此时，为了避免人体承受过高的电压，需要限制没有用处的谐波及畸形电压形态。

为了进行前述的转换工作，本发明需要设置一个可以把压电元件生成的电压和电流加以变换的转换单元。

前述转换单元可以采取各种形态，其中最简单的方式是通过手动式低通滤波器降低电压或除去谐波，低通滤波器的计算式如下。

f＝1/2πCR(C：电容，R：电阻)

经过前述低通滤波器过滤后输出的过滤频率是根据电容C和电阻R而定的，如果需要降低过滤频率，只要增加电容C和电阻R即可。

如果第一低通滤波器不够，可以设计第二、第三低通滤波器，只要设计出能进行最佳过滤的低通滤波器即可。

只要适当地组合前述电容C和电阻R，就能调节压电元件生成的电流和电压值。

一般来说，压电元件所生成电压的频率不高，不会使电流量急剧增加。

瞬间电流和瞬间电压的值虽然根据所施加的外力而不规则，前述瞬间电流和瞬间电压主要作用是通过脚掌施加电气刺激而对人体无害，因此可以不理会。

一般来说，需要过滤前述瞬间电流和瞬间电压时，只要设置电容器就能充分地发挥过滤效果。

下面说明了本发明第二实施例的微电流生成单元100受到电池110供应的电源后在微电流生成电路120生成微电流的情形。

图6是本发明第二实施例的功能鞋概念图，图7a是本发明第二实施例的功能鞋内部的立体透视图，图7b是图7a的功能单元立体图。

如图6所示，本发明第二实施例的微电流生成单元100包括：供应电源的电池110；与前述电池110进行电气连接并把前述电池110所供应的电源转换成微电流的微电流生成电路120；以及受到外力压缩时连接前述电池110和微电流生成电路120并且可以控制电源供应的开关单元130。

下面先说明前述电池110。

如图7a和图7b所示，前述电池110位于鞋的鞋根部位并对微电流生成电路120供应电源。

前述电池110就是电源，因此只要是可以供应电源的装置都包含在内。像锰(mangaan)电池和碱性电池一样只能使用一次的一次性电池，像镍-铬(Ni-Cd)、镍-氢(Ni-MH)及锂离子(Li-Ion)电池一样可以充电后可以继续使用的充电电池等都包含在内。

如附图所示，虽然本发明的前述电池110使用的是1.5V的一般干电池，但是前述电池110可以把商用电源作为可充电的充电电池使用。

下面说明微电流生成电路120。

前述微电流生成电路120是由通过前述电池110接受电源并生成数到数百微安培(μA)微电流的电路板构成的，由合成树脂制成的保护壳(case)100a包裹，和前述电池110一起安装在位于鞋根部位的收纳空间里。

从前述微电流生成电路120引出了保护壳100a里的导线并和位于脚掌接触面上的指压单元200形成电气连接，连接到电池110的开关单元130受到脚掌外力的影响而接地时，电池110就会供应直流电源。

如图8所示，前述微电流生成单元100把电池110连接到电容C电阻R1-R2)、晶体管Tr及可变电阻VR，通过开关单元130把电池110的电源E供应给指压单元200。

此时，前述微电流生成电路120通过电阻R1-R2和可变电阻VR把电池110供应的直流电源转换成300μA以下的微电流后传输给指压单元200。

前述电池110可以把1.5V的一般干电池串联后供应3到12V的直流电源。

只要改变可变电阻VR的长度就能适当地供应300μA以下的微电流。

前述微电流生成电路120的动作如下。

通过外力开启开关单元130后，前述电池所供应的3V直流电源为了给电容C充电而流向可变电阻VR，并且同时通过指压单元200供应给晶体管Tr的集电极。

电流在电容C充电完毕之前一直流向可变电阻VR，其中相当于电阻R1和电阻R2处电压下降量的电流则流向晶体管Tr的基极端，因此晶体管Tr的通电量很少。

当电容C充电完毕后，电容C会成为去耦电容，电流将直接流入晶体管Tr的基极。

因此，只要晶体管Tr成为开启状态时，指压单元200就有微电流经过。

图示的电阻R3-R4可以根据微电流的设定值而决定配置与否。

在本发明的另一个实施例中，前述微电流生成电路120也可以把指压单元200的内部电阻r本身作为电阻体使用并生成微电流。

也就是说，前述指压单元200的指压棒是由金或银之类的金属导电材料制成的，但是可以利用金属镀膜之类的方法增加前述指压棒的内部电阻值后作为电阻体使用。

如图9所示，本发明使用前述指压单元200的内部电阻值生成所需要的数十微安培(μA)电流时，需要考虑下列条件。

前述指压单元200的内部电阻值为

R＝V/I(施加1V电压V而产生1A电流I时的电阻R为1)

例如，电池110供应的电源为3V时，为了产生60μA的微电流，指压单元200需要具有50kΩ的内部电阻。

本发明可以随着指压单元200的内部电阻值改变而供应1到300μA以下的适当微电流。

图10是本发明的开关单元130概略剖面图，图11是开关单元130受外力作用而下降并连接接点时的剖面图。

如图10及图11所示，前述开关单元130包括：贯通鞋底一侧的插槽130a；插入前述插槽130a并随着使用者的脚掌运动而沿着上下方向被按住或松开的突出于鞋底一侧底面的按钮130b；位于底面和按钮130b之间，外力消失后使按钮迅速恢复原状的弹簧130c；以及位于前述按钮130b下方，以导电材料制成的电源接点130d。

当使用者穿上鞋并通过脚掌施加荷重而压下按钮130b时，前述开关单元130可以通过接点发挥开关作用。

如图5b所示，通过走路等方式施加外力并使按钮130b往下移动，前述按钮130b接触电源接点130d时将立即通电。

电池110的直流电源通过前述的通电动作被传输到微电流生成电路120。

因此，前述开关单元130只要安装在鞋的外底或内底即可，其位置可以是鞋的鞋根部位，也可以是前方的底面。图示的鞋根部位比较理想。

如图12所示，前述开关单元130还包括了按照时间控制前述微电流生成电路120动作的计时电路132。

此时，前述计时电路132是一个集成电路，触发端口(triggerport)TIGIN收到输入信号时，经过一定时间后，输出端口(port)ON/CON将在一定时间内通电，然后再回到非通电状态。

当重置端口(reset port)RESET接收信号时，计时器将不动作即成为重置状态)，输出端口则成为非通电状态。

前述开关单元130是按钮式开关，属于可以检测出人体荷重增加量的荷重检测开关，前述开关包含端子A、B及共用端子C。

当通过使用者的荷重施加的外力压住按钮时，端子B和共用端子C成为短路状态；按钮回到起始位置时，端子A和共用端子C成为短路状态。

前述开关单元130属于一种状态开关(Status Switch)，可以在端子A和端子B中只能选择一个端子与共用端子C连接。

开关单元130的共用端子C连接计时电路(timing circuit)的接地端口(earth port)GND，端子A连接触发端口TIGN，端子B连接重置端口RESET。

因此，在按钮被连接的时间内，重置端口将一直接收信号，计时器(timer)则不动作(即成为重置状态)，输出端口成为非通电状态。

反过来说，当按钮恢复原状时，触发端口将接收信号，计时器则开始动作。

计时器开始动作后，输出端口将在经过一个特定时间后成为通电状态，输出端口ON/CON则通电一定时间后重新成为非通电状态。

此时的计时器时间可以任意设置。

前述开关单元130可以检测出与前述电池110进行接点连接后的触发信号，经过一定时间后，当微电流通电一定时间而外力增加时发送重置信号，外力消失时发送触发信号。通过前述计时电路以前述方式132控制前述微电流生成电路120的动作。

如图13所示，在本发明的另一个实施例中，前述开关单元130增加了允许使用者控制电池110所供应给微电流生成电路120的电源开启/关闭状态的手动开关134。

为了在穿鞋的状态下轻易地控制电池110的开启/关闭状态，前述手动开关134应该设置在鞋的鞋面2上。

因此，如图14所示，前述手动开关134可以遮蔽电池110对微电流生成电路120的电源供应，走路时即使输入了开关单元130的信号，也不会启动微电流生成电路120，因此可以减少电池110的电力消耗。

前述手动开关134不限于前述结构，也可以使用现有的结构。

下面说明本发明的指压单元200和导电单元300。

首先说明指压单元200。

前述指压单元200通过电线接受前述微电流生成单元100所生成的微电流后对脚掌进行刺激。

如图1所示，前述指压单元200位于脚掌中与人体内各种器官相对应的神经反射点部位。

前述指压单元200由导电材料制成，可以使微电流生成单元100所生成的微电流通过。

因此，通过指压单元200进行的物理指压和微电流电气刺激可以传输到脚掌的神经反射点上。

前述指压单元200由磁石制成时，指压单元200本身可以形成磁场。

此时，由指压单元200生成的物理指压、微电流产生的电气刺激及磁场所形成的复合物理能量将刺激位于脚掌的神经反射点，可以促进血液循环，对人体内部各器官发挥良好影响。

下面说明导电单元300。

前述导电单元300是一种把微电流生成单元100的生成的微电流传输给指压单元200的连接单元，前述指压单元200和微电流生成单元100之间的连接可以采取并联或串联方式。

图15是导电单元300的并联结构图，图16是导电单元300的串联结构图。

如图15所示，导电单元300采取并联连接时，各指压单元200上的电压相同，电流则分流。

此时，各指压单元200与微电流生成单元100形成开放电路。

从前述微电流生成单元100的一侧出来的电线p分成相当于所需指压单元200个数的分歧线路p1、p2、p3和p4，从微电流生成单元100的另一侧出来的电线q也分成相当于所需指压单元200个数的分歧线路q1、q2、q3和q4后，各分歧线路分别连接到各指压单元200的指压棒。

也就是说，从微电流生成单元分歧出来的线路p1、q1连接到第一指压单元210的两个指压棒210a、210b，分歧线路p2、q2则连接到第二指压单元220的两个指压棒220a、220b。

前述的连接结构使各指压单元200整体上形成并联连接。

因此，各指压单元200上的电压将形成整体电压V，各指压单元200则分别有从整体电流(I＝i1+i2+i3+i4)分离出来的i1、i2、i3、i4微电流通过。

由于各指压单元200在指压棒上有导线连接，因此形成了开放电路。

第一指压单元210在脚掌与第一指压单元210进行面接触时，微电流通过一侧的指压棒210a和脚掌内部后再从另一侧的指压棒220a出来。

因此，电流将集中流向第一指压单元210所在的肺神经反射点部位并施加电气刺激。

图16显示的是导电单元300的串联结构。

导电单元300形成串联连接时，从微电流生成单元100的一侧分歧的线路p将通过各指压单元200连接到微电流生成单元100的另一侧线路q。

也就是说，导电单元300的线路p从第一指压单元210的一侧指压棒连接到另一侧指压棒210b，从另一侧指压棒210b出来的线路q依次连接到第二指压单元220的一侧指压棒220a、另一侧指压棒220b。

当然，此时各指压单元210、220、230、240的一侧指压棒210a、220a、230a、240a和另一侧指压棒210b、220b、230b、240b之间的电路形成开放电路。

因此，与脚掌接触时将形成脚掌和指压棒相互连接的闭路状态，可以通过各指压单元200的指压棒把微电流传输到脚掌的特定点。

如前述说明，各指压单元200上的瞬间电压和瞬间电流可以随看导电单元300的连接形态而变化。

当然，也可以对连接微电流生成单元100和指压单元200的导电单元300的组合进行修改而使各指压单元200形成串联连接，连接形态可以采取各种方式。

下面结合图示的实施例对具有前述概念的本发明进一步说明。

第一实施例

如图17所示，本实施例的微电流生成单元100使用了压电元件并位于鞋底1。

也就是说，通过使微电流生成单元100、指压单元200及导电单元300位于鞋底1的方式可以适用于所有的鞋。

下面首先说明前述功能单元位于鞋底1的结构。

在前述鞋底1的结构中，微电流生成单元100位于鞋底1的鞋根部位，前述位置是功能鞋中承受压力最大的位置。

在鞋的结构上，前述鞋根部位的可用空间最大，不仅安装微电流生成单元100方便，还可以利用从脚掌传递的力量。

在本实施例中，把走路时施加在鞋根的压力作为生成电源的动力源使用。

一般来说，穿上鞋底1安装了微电流生成单元100的鞋走路时，脚掌的脚后根先着地，然后按序从后往前动作。

把微电流生成单元100设置在产生最大压力的鞋根部位，就可以在走路时最大限度地使用外力。

前述微电流生成单元100使用了由压电陶瓷烧结而成的压电元件，因此需要把它安装在由合成树脂等高强度材料制作的保护壳100a内。

这样不仅能防止压电元件因反复的冲击荷重而破损，也使脚掌更容易传达压力。

也就是说，本发明的压电元件要求瞬间电流达到数到数十微安培(μA)，瞬间电流具有数到数百伏特(V)，可以拥有各种大小和形态，但是考虑到鞋根的形状和安装的简易性时，由数十层堆积起来的5mm×5mm×5mm到10mm×10mm×10mm较佳。

只要外部保护壳稍微大于前述值，使脚掌施加的外力可以通过外部保护壳传到压电元件，就能防止破损并有效传达外力。

指压单元200突出在鞋底1的底面。

如图15所示，前述指压单元200位于和人体内各种器官相对应的神经反射点部位。

在本实施例中，指压单元200有4个。

也就是说，第一指压单元210对应于肺脏，第二指压单元220对应于甲状腺，第三指压单元230对应于心脏，第四指压单元240则对应于肾脏。

前述实施例虽然只显示了4个指压单元200，但是本发明允许使用更多的指压单元200。

前述指压单元200由导电材料制成，与后述的导电单元300形成电气连接。

位于前述各指压单元200上的指压棒相互之间是电气隔离的。

指压单元200的各指压棒上分别连接了阳极、阴极线路并形成开放电路。

第一指压单元210在接触脚掌时脚掌面将位于两个指压棒之间，一侧指压棒的微电流将通过脚掌传输到内部后再传输到另一侧指压棒而形成电路。

使用前述结构时，可以对脚掌的特定位置有效地施加电气刺激。

另一方面，前述指压单元200由磁性物质制作时，还可以自己拥有磁气。

此时，不仅微电流经过指压单元200的上面，指压单元200本身也能形成磁场，而且前述磁场的磁气可以通过脚掌传输。

下面说明导电单元300。

前述微电流生成单元100和各指压单元200之间的电气连接可以采取并联或串联方式，但是应该根据压电元件的动作特性而决定。

也就是说，压电元件所生成的电流和电压基本上会根据外部施加的压力而不同。如前述说明，电流和电压的生成量根据各压电元件材料而不同。

即使是同一材料，电流和电压也会根据压电元件的形态和积层与否而不同。

在本实施例中，整体采取了并联连接，各指压单元200构成了开放电路。

也就是说，微电流生成单元100的一侧端子连接了各指压单元200的一侧指压棒，微电流生成单元100的另一侧端子则连接了各指压单元200的另一侧指压棒。

因此，各指压单元200在整体上与微电流生成单元100形成了并联连接，各指压单元200的指压棒之间形成了短路，可以在脚掌接触面上组成电路。

使用前述的并联连接时，通过各指压单元200的电流量是相同的，微电流生成单元100生成的电流量会直接传输到各指压单元200，各指压单元200的电压之和则是微电流生成单元100生成的电压。

下面对具有前述结构的本发明实施例的功能鞋作用给予简单说明。

首先，使用者穿着前述鞋走路时，每次都是脚后根先着地后前脚再着地的方式反复动作。

前述鞋的鞋根接触地面时，由使用者体重而来的压力会传达到鞋的底面。

通过所施加的前述压力，压电元件可以瞬间生成电流和电压。

生成的前述电流和电压通过导电单元300传到位于脚掌上特定部位的各指压单元200。

实际体重为60kg左右的人穿鞋轻快地快走时，使用示波器量测瞬间电压而得到了图18所示的瞬间电压值。

如前述附图所示，瞬间电压大约超过了10V，每个瞬间都有2到10微安培(μA)左右的电流流动。

另一方面，前述指压单元200在使用者每次移动脚步时，指压单元200会刺激脚掌上的特定神经反射点，由于指压单元200也是用磁石制成的，因此磁力将通过脚掌传输到神经反射点。

与此同时传输的微电流将通过指压单元200传输到脚掌的神经反射点并刺激人体内部。

通过前述指压单元200传输的微电流是交流电流，大小为数到数十微安培(μA)，使用者是感觉不出来的，但是这些微电流却能持续不断地刺激神经反射点。

因此，基于指压单元200的物理压迫指压、基于磁场的磁力以及传输的微电流同时传到神经反射点上并给予刺激，这些刺激能加强神经反射点的相关脏腑，为人体带来良好影响。

第二实施例

如图19所示，在本实施例中，鞋的内底设置指压单元200，前述指压单元200本身具备了压电元件。

也就是说，在各指压单元210，220下端埋设了作为微电流生成单元100的压电元件，通过各指压单元210，220传达的脚掌压力驱动个别压电元件。

如第一实施例的说明，各指压单元210，220位于和人体内各种器官相对应的神经反射点部位。

前述各指压单元210，220由导电材料制成，以具有磁气的磁石制作时效果更好。

在前述各指压单元210，220的底面埋设压电元件，前述压电元件则直接对个别神经反射点作用，因此其大小可以稍微低于前述第一实施例。

前述压电元件的一侧端子p连接指压单元210的一侧指压棒210a，压电元件的另一侧端子q则连接指压单元210的另一侧指压棒210b。

在前述结构中，通过脚掌的各指压单元210，220传输的压力生成电流和电压，前述电流和电压可以立即而直接地通过各指压单元210、220传输。

第三实施例

如图13所示，在本实施例中，由电池110、微电流生成电路120及开关单元130组成的微电流生成单元100被安装到鞋底1，可以适用于所有的鞋。

在本实施例中，利用走路时施加在脚掌的荷重使开关单元的接点接触，以此作为控制微电流的开关。

为了避免反复受到冲击荷重而破损，前述电池110及微电流生成电路120安装在由合成树脂等高强度材料制作的保护壳100a内。

把控制前述电池110电力供应的手动开关134连接引线(lead)134a后埋设在鞋的鞋面2部位内。

也就是说，手动开关134设置在鞋的鞋面2部位，引线134a通过鞋的鞋面2和其里面布料之间并连接电池110。

通过前述结构，只要使用者用手指按下鞋面部位的手动开关134，就能控制电池110的开启/关闭动作。

因此，下雨天或进行运动时，允许使用者控制微电流的传输与否。

由于对本实施例的指压单元200及导电单元300的说明和前述实施例的说明相同，因此在此省略。

下面对具有前述结构的本发明第三实施例的功能鞋进一步说明。

首先，使用者穿上前述鞋走路时，每个脚步都依次进行着脚后根先着地后脚掌前方再着地的动作。

此时，鞋的鞋根部位接触地面并使使用者体重引起的荷重传达到鞋的底面。

前述荷重压下开关单元130的按钮并接触接点后，电池110为微电流生成电路120供应3V电源，前述微电流生成电路120生成60μA的微电流并传输到指压单元200。

也就是说，使用者走路时以相同动作使开关单元130的接点反复连接，按钮每下降一次，就能使微电流通电一次。

在本发明功能鞋的另一个实施例中，开关单元130的计时电路132使微电流以10秒钟的间隔通电。

也就是说，当外力使开关单元130的接点连接后，前述微电流将通电10秒钟，重新施加外力时则根据重置信号而使微电流再通电10秒钟。

通过前述时序调节可以把电池110的供应电力减少一半，可以根据已设定好的时间输出微电流而不会每个瞬间都动作。

通过前述指压单元200传输的微电流是直流电流，约为60μA左右，使用者是感觉不出来的，但是这些微电流却能持续不断地刺激神经反射点。

因此，基于指压单元200的物理压迫指压、基于磁场的磁力以及传输的微电流同时传到神经反射点上并给予刺激，这些刺激能加强神经反射点的相关脏腑，为人体带来良好影响。

前面对安装在鞋底或内底的实施例进行了说明，可以使用前述方式组成各种鞋结构。

一般来说，跑步鞋、减肥鞋及皮鞋之类的鞋会在鞋的底面额外设置内底。

此时，因为实施例的结构是与鞋内底成为一体的，与现有鞋的制作流程没有关系，可以作为内底设置在现有鞋的内部后使用。

当然也可以和鞋制成一体。

室内鞋之类没有内底的鞋，可以把前述结构安装在外底；也可以把前述结构安装在运动鞋的中底。

和前述实施例不同的是，把电池110生成的电流传输到指压单元200时的电气组成可以采取各种形态。

如前述说明，本发明功能鞋通过接触脚掌的指压单元使物理刺激、磁力及微电流发挥复合作用并刺激脚掌上的神经反射点，促进血液循环，影响人体脏腑，进而增进健康。

本发明功能鞋包括电池并可以间歇性地供应微电流，可以节省一半以上的电池供应电力，充电电池则降低了维护费用。

本发明功能鞋允许使用者自己决定是否把微电流传输到脚掌。

Claims (20)

1、一种功能鞋，其特征是：

包括下列单元：

插入前述鞋的一侧并生成特定微电流和电压的微电流生成单元；

位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位并同时进行物理指压和微电流传导的导电材料指压单元；及

连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元。

2、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元使用了从外部施加力量时可以生成瞬间微电流和电压的压电元件。

3、根据权利要求2所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元在施力瞬间的外力为3kg到150kg时，会生成相对应的300μA以下的瞬间电流和50V以下的瞬间电压。

4、根据权利要求2所述的功能鞋，其特征是：

前述压电元件位于各指压单元的下测并通过导电单元分别连接各指压单元。

5、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元包括：

供应直流电源的电池；

把前述电池所供应的直流电源转换成微电流的微电流生成电路；及

在与脚掌接触的底面一侧突出，从外部施加外力压缩并由前述外力在特定时间进行开闭动作，允许使用者从外部控制前述电池供应给微电流生成单元的电源的开关单元。

6、根据权利要求5所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成电路的动作如下：

电池所供应的电源与电容(C)、电阻(R1-R2)、晶体管(Tr)及可变电阻(VR)处于电气连接状态，当前述开关单元受到外力作用而开启时，前述电池所供应的电源为了给电容(C)充电而流向可变电阻(VR)，并且同时供应给晶体管(Tr)的集电极；电流在电容(C)充电完毕之前一直流向可变电阻(VR)，其中相当于电阻(R1)和电阻(R2)处电压下降量的电流则流向晶体管(Tr)的基极端；当电容(C)充电完毕后，电容(C)会成为去耦电容，电流将直接流入晶体管(Tr)的基极并生成微电流。

7、根据权利要求5所述的功能鞋，其特征是：

本发明的前述微电流生成单元通过前述指压单元的内部电阻生成微电流。

8、根据权利要求5所述的功能鞋，其特征是：

前述开关单元包括：

贯通鞋底一侧的插槽；

插入前述插槽并随着使用者的脚掌运动而沿着上下方向被按住或松开的突出于鞋底一侧底面的按钮；

位于前述按钮下方，以导电材料制成的电源接点；及

位于鞋底和按钮之间，外力消失后使按钮迅速恢复原状的弹簧。

9、根据权利要求5所述的功能鞋，其特征是：

前述开关单元包括计时电路，该计时电路检测出与电池进行接点连接后的触发信号，经过一定时间后，当微电流通电一定时间而外力增加时检测出重置信号并重置计时器动作；前述开关单元以外力增加时发送重置信号而外力消失时发送触发信号的方式通过前述计时电路控制前述微电流生成电路的动作。

10、根据权利要求5所述的功能鞋，其特征是：

前述开关单元包含手动开关，前述手动开关位于鞋的外表侧面的鞋面上，可以从外部控制电池电力供应。

11、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元位于鞋的鞋根部位。

12、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述指压单元由磁石制成并可以施加磁气刺激。

13、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述导电单元使微电流生成单元和指压单元并联连接。

14、根据权利要求1所述的功能鞋，其特征是：

前述导电单元使微电流生成单元和指压单元串联连接。

15、一种功能鞋，其特征是：

包括鞋体和鞋内底，

前述鞋内底包括：由受到外力作用时可以生成瞬间微电流和电压的压电元件所制成的微电流生成单元；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位且由导电材料制成的多个指压单元；以及连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元，前述内底可以在鞋体上装卸，穿上该鞋后可以通过外力对脚掌上的特定神经反射点同时进行物理指压和微电流传导。

16、根据权利要求15所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元位于各指压单元的下测并通过导电单元分别连接各指压单元。

17、根据权利要求15所述的功能鞋，其特征是：

前述指压单元由磁石制成并可以施加磁气刺激。

18、一种功能鞋，其特征是：

下列单元在鞋体的外底上形成一体：由受到外力作用时可以生成瞬间微电流和电压的压电元件所制成的微电流生成单元；位于和人体内各种器官相对应的脚掌神经反射点部位且由导电材料制成的多个指压单元；以及连接前述微电流生成单元和指压单元并把生成的微电流和电压传到指压单元的导电单元，穿上该鞋后可以通过外力对脚掌上的特定神经反射点同时进行物理指压和微电流传导。

19、根据权利要求18所述的功能鞋，其特征是：

前述微电流生成单元位于各指压单元的下测并通过导电单元分别连接各指压单元。

20、根据权利要求18所述的功能鞋，其特征是：

前述指压单元由磁石制成并可以施加磁气刺激。

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