DE102015007106A1

DE102015007106A1 - Shoe sole and shoe insole for measuring body weight

Info

Publication number: DE102015007106A1
Application number: DE102015007106.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Redtel
Original assignee: Nwtn-Berlin GmbH
Current assignee: Nwtn-Berlin GmbH
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: WO2016193328A2; WO2016193328A3; DE102015007106B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schichtenmodell einer Schuheinlegesohle, welche Drucksensoren aufweist. Das Schichtenmodell erlaubt es eine Beaufschlagung eines Gewichts einfach und genau zu messen. Besonders vorteilhaft ist es, dass die vorgeschlagene Schuheinlegesohle mit wenig technischem Aufwand bereitgestellt werden kann und herkömmliche Schuhe damit nachgerüstet werden können.The present invention relates to a layered model of a shoe insole having pressure sensors. The layered model allows a load to be measured easily and accurately. It is particularly advantageous that the proposed shoe insole can be provided with little technical effort and conventional shoes can be retrofitted therewith.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schuhsohle zum Messen einer Masse bzw. eines Gewichts, insbesondere eines Körpergewichts, welche auch als Schuheinlegesohle ausgestaltet werden kann und somit in einen Schuh zum Messen von Körpergewicht einzulegen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle bzw. einer Schuheinlegesohle.The present invention relates to a shoe sole for measuring a mass or a weight, in particular a body weight, which can also be configured as a shoe insole and thus to insert into a shoe for measuring body weight. The invention further relates to a corresponding method for producing a shoe sole or a shoe insole.

Ein Anwendungsgebiet der Fitnessbranche sind elektronische Erweiterungen bestehender Sportgeräte mit zusätzlicher Sensorik, welche Daten des Trainierenden während dessen Trainingseinheit abgreift und diese einer elektronischen Auswertung zugänglich macht. So sind bereits Fitnessbänder bekannt, welche mittels eines GPS-Sensors messen, wie weit ein Jogger während einer Trainingseinheit läuft. Nach seinem Training kann er diese Trainingsdaten aus seinem Handy auslesen. Auch bekannt sind Drucksensoren in Schuhen, z. B. Sportschuhen, um eine Gangbildanalyse durchzuführen. Weitere Anwendungsszenarien solcher elektronischer Zusatzmodule sind z. B. das therapeutische Training, welches dem Trainierenden eine Rückmeldung gibt, ob er eine bestimmte Belastung überschreitet oder eben auch ob er mehr Kraft aufwenden muss. Auch ist es möglich, mittels eines Drucksensors innerhalb eines Schuhs ein technisches Gerät, z. B. ein elektronisches, virtuelles Gaspedal anzusteuern.An area of application of the fitness industry are electronic expansions of existing sports equipment with additional sensor technology, which picks up data of the exercising person during his training session and makes it accessible to an electronic evaluation. So fitness bands are already known, which measure by means of a GPS sensor, how far a jogger runs during a training session. After training, he can read this training data from his cell phone. Also known are pressure sensors in shoes, z. B. sports shoes to perform a gait analysis. Other application scenarios such electronic add-on modules are z. B. the therapeutic training, which gives the trainee a feedback, whether he exceeds a certain load or just whether he needs to spend more force. It is also possible, by means of a pressure sensor within a shoe, a technical device, eg. B. to control an electronic, virtual gas pedal.

DE 42 37 072 C1 zeigt einen flächig ausgestalteten Foliendrucksensor, insbesondere zur Sitzbelegungserkennung bei einem Fahrzeugsitz, dessen elektrischer Widerstand mit zunehmender Normalkraft auf die Folienoberfläche abnimmt. DE 42 37 072 C1 shows a flat designed film pressure sensor, in particular for seat occupancy detection in a vehicle seat, the electrical resistance decreases with increasing normal force on the film surface.

WO 2012/152420 A1 zeigt ein Anwendungsszenario einer Sensorik, die Daten eines Joggers, welcher mittels eines Bewegungssensors und eines Drucksensors überwacht wird, an ein Handy übermittelt. Es kann somit eine Laufbildanalyse bzw. eine Gangbildanalyse durchgeführt werden. WO 2012/152420 A1 shows an application scenario of a sensor, the data of a jogger, which is monitored by means of a motion sensor and a pressure sensor, transmitted to a mobile phone. Thus, a motion picture analysis or a gait image analysis can be performed.

DE 295 12 711 U1 zeigt ein Messsystem zur statischen und dynamischen Druckverteilungsmessung an der Fußsohle eines Menschen mit Hilfe von Kraftmesssohlen. DE 295 12 711 U1 shows a measuring system for the static and dynamic pressure distribution measurement on the sole of a human foot with the help of force measuring soles.

Ferner ist eine Telemetrieeinheit vorgesehen, welche gemessene Daten an eine Verarbeitungseinheit weiterleitet. Ferner ist ein resistiver Drucksensor in einer Kraftmesssohle gezeigt.Furthermore, a telemetry unit is provided, which forwards measured data to a processing unit. Furthermore, a resistive pressure sensor is shown in a force measuring sole.

Der Stand der Technik weist jedoch verschiedene Nachteile auf. Eingeschränkt wird die Ermittlung von Daten oft durch eine begrenzte Energieversorgung, oder durch die Baugröße der Rechen- und Speichereinheit. Ein weiterer Grund zur Begrenzung von alltäglichen Messungen sind jedoch die Kosten bzw. der technische Aufwand für die beabsichtigte Ermittlung von Daten.However, the prior art has several disadvantages. The determination of data is often limited by a limited power supply, or by the size of the computing and storage unit. Another reason for limiting everyday measurements, however, is the cost or technical complexity of the intended determination of data.

Seit der Erfindung des Schuhs dient er dem Nutzer zum Schutz vor übermäßiger Beanspruchung und Belastung der Füße, Extremitäten bzw. dem Körper. Kräfte die bspw. mit dem Kopf, Händen, Rumpf oder Beinen aufgenommen, gehalten oder getragen werden, müssen auf den Boden über die Füße abgeleitet werden. Die Füße gleichen die von oben nach unten wirkenden Kräfte mit ihrer Muskulatur, mit Hilfe der Gleichgewichtsorgane und der vorhandenen koordinativen und motorischen Möglichkeiten und der vorhandenen Leistung, von unten nach oben aus. Die Füße übertragen die Last des Körpers, zuzüglich der Gewichten, von z. B. mitgeführten Gegenständen auf den Boden. Mit Entwicklung der Schuhe konnten längere und gleichzeitig schonendere Bewegungen ausgeführt werden. Schuhe besitzen somit vielfältige Aufgaben und werden heute bspw. nach Anwendung, Preis, Tragekomfort, persönlichem Geschmack und Ästhetik ausgewählt.Since the invention of the shoe, it serves the user to protect against excessive stress and strain on the feet, extremities and the body. For example, forces picked up, held or carried by the head, hands, trunk or legs must be dissipated to the floor via the feet. The feet balance the forces acting from top to bottom with their musculature, with the aid of the organs of balance and the available coordinative and motor possibilities and the available power, from bottom to top. The feet transfer the load of the body, plus the weights, of z. B. entrained objects on the floor. With the development of the shoes longer and at the same time gentler movements could be carried out. Shoes thus have a variety of tasks and are today, for example, selected by application, price, comfort, personal taste and aesthetics.

Bspw. unterliegt ein Sportschuh besonderen Kriterien. Er unterscheidet sich je nach Sportarten und Disziplinen. Innerhalb einer Sportart, wie bspw. Leichtathletik oder Fußball, besitzt der Sportschuh unterschiedliche Merkmale. Die Abstimmung der Dämpfung ist ein mögliches Merkmal. Personen die ein höheres Körpergewicht mit sich tragen, benötigen eine höhere Dämpfung im Schuh, um einen Mehrwert an Tragekomfort zu erzielen. Eine neue Disziplin in der Wissenschaft und Medizin wurde mit der Weiterentwicklung und Anpassung des Schuhs an unterschiedliche Gegebenheiten, Handicaps und Erkrankungen entdeckt. Untersuchungen mit Hilfe der Stand- und Schrittanalyse auf Senk-, Spreiz- oder Plattfuß sind ein standardisiertes Untersuchungsmittel.For example. A sports shoe is subject to special criteria. It differs depending on sports and disciplines. Within a sport, such as athletics or football, the sports shoe has different characteristics. The tuning of the damping is a possible feature. People who carry a higher body weight, need a higher cushioning in the shoe to achieve added value in comfort. A new discipline in science and medicine was discovered with the further development and adaptation of the shoe to different circumstances, handicaps and illnesses. Investigations with the aid of the standing and step analysis on the countersink, spread or flat foot are a standardized means of examination.

Die Ganganalyse/Druckpunktmessung kam mit der Entwicklung von Sensorik und Rechenleistung auf speziellen Flächen hinzu. Gangbilder werden genutzt um spezielle Schuhe in der Orthopädie zu schaffen. Extremitäten werden mit Schuhen angeglichen, um Längenunterschiede rechtzeitig im Kindesalter auszugleichen. Mit den orthopädischen Leistungen werden bspw. schnellere und einseitige Abnutzungen der Hüften begrenzt und somit geschont. Fehlende Zehen werden im Schuh ausgeglichen, da Abdruckunterschiede im Fuß zu weiterreichenden Erkrankungen führten. In den letzten Jahren wurde dem Sportschuh auch in diesen Bereichen Augenmerk geschenkt. Eine Ganganalyse vor dem Kauf eines Sportschuhs kann man in größeren Sportfachgeschäften finden. Hier können die Vor- und Nachteile von speziellen Schuhen für den Nutzer sichtbar gemacht werden. Da der Käufer der Schuhe oft nichts von seinem abweichenden Gangbild zur Ideallinie weiß, wird diese Art der Messung oft zum ersten Hinweis von Abnutzungen der Gelenke durch bspw. Längenunterschiede der Extremitäten, Haltungsfehler, Unfälle oder übertriebener Ehrgeiz beim Sport verwendet.Gait analysis / pressure point measurement was added with the development of sensor technology and computing power on special surfaces. Gait images are used to create special shoes in orthopedics. Extremities are adjusted with shoes to compensate for differences in length in time in childhood. With the orthopedic services, for example, faster and one-sided wear of the hips are limited and thus spared. Missing toes are compensated in the shoe, as footprint differences in the foot led to more extensive illnesses. In recent years, the sports shoe has also been given attention in these areas. A gait analysis before buying a sports shoe can be found in major sports shops. Here the advantages and disadvantages of special shoes can be made visible to the user. Since the buyer of the shoes often nothing from his deviant gait to Ideal line white, this type of measurement is often used as the first indication of wear and tear of the joints, for example, limb length differences, postural errors, accidents or excessive ambitions in sports.

Eine Unterscheidung, ob sich der Schmerz durch die Belastung aus einem gesunden Training heraus oder einer statischen Überbelastung herleitet, ist oft nebensächlich. Die Belastung des Körpers, bspw. der Muskeln und Gelenke, ist dosiert auf die Leistungsfähigkeit des Sportlers abzustimmen. Schmerzen in den Muskeln und Gelenken sind ein Zeichen von Überbelastung. In dem Falle der Reduktion von Anzeichen einer Überbelastung hilft lediglich anfänglich ausreichend Ruhe. Um diese Überbelastung zu erkennen werden heute Hilfsmittel genutzt, die elektronisch die Lauf- und Bewegungsleistungen überwachen.A distinction as to whether the pain derives from the stress of a healthy workout or a static overload is often irrelevant. The load of the body, for example, the muscles and joints, is dosed to match the performance of the athlete. Pain in the muscles and joints are a sign of overwork. In the case of the reduction of signs of overload, initially only sufficient rest helps. In order to recognize this overload, tools are nowadays used that electronically monitor the movement and movement performance.

Die dabei angewendete Technologie im Schuh, mit GPS und Bewegungssensorik ausgestattet, speichert z. B. die zurückgelegte Strecke und die Zeit. Eine Kontrolle des Nutzers und gleichzeitig ein Hinweis auf eine Überbelastung ist hieraus nicht herzuleiten. Es fehlt ein Wert, der die Merkmale einer substanziellen Fehlbedarfsanforderung, bspw. Erschöpfungszustände, Erkrankungen oder Handicaps, zeigt. Substanziell sind beispielsweise die messbaren Veränderungen von Stand- oder Laufmustern, die aufgrund der Auswirkungen von Masse- und/oder Kräfteverteilung, bspw. bei einer belasteten, erkrankten oder gehandicapten Person auftreten.The applied technology in the shoe, equipped with GPS and motion sensors, saves z. For example, the distance traveled and the time. A control of the user and at the same time an indication of an overload can not be derived from this. What is missing is a value that shows the characteristics of a substantial deficiency requirement, such as states of exhaustion, illness or handicap. Substantial, for example, the measurable changes of standing or running patterns that occur due to the effects of mass and / or force distribution, eg. In a stressed, diseased or handicapped person.

Die Ermittlung von Daten im Alltag wird somit erst vorteilhaft, wenn die Einfachheit in der Handhabung und ein angemessener technischer Aufwand einen Mehrwert ergeben, d. h. wenn die zu erwartende Leistung den Aufwand für den jeweiligen relativen Anwendungsfall übertrifft.The determination of data in everyday life will thus be advantageous only if the ease of use and a reasonable technical effort add value, d. H. if the expected performance exceeds the effort for the respective relative use case.

Derzeitige am Markt angebotene Systeme wie Microcomputer haben zwar eine hohe Funktionalität in der Rechenleistung und besitzen einfache und gängige Schnittstellen. Die Baugröße eines Mikrocontrollers richtet sich nach der Leistung und den Anschlüssen und ist nicht vergleichbar mit der hier beschriebenen Erfindung.Although current systems offered on the market, such as microcomputers, have high functionality in terms of computing power and have simple and common interfaces. The size of a microcontroller depends on the power and the terminals and is not comparable to the invention described here.

Eine kontinuierliche Messung der Masse und Masseverteilung im Schuh ist nicht bekannt. Die vorhandene Technologie ist derzeit zu groß für eine solche Anwendung und ist nicht tragbar im Alltag in einem Schuh. als Schuheinlage, oder als Klippsystem außerhalb des Schuhs und an der Fußsohle befestigt, gibt es nicht und ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.A continuous measurement of mass and mass distribution in the shoe is not known. The existing technology is currently too large for such an application and is not sustainable in everyday life in a shoe. as a shoe insert, or attached as a clip system outside the shoe and on the sole of the foot, there is not and is the subject of the present invention.

Die Analyse der Stand- oder Ganglinie wird mit speziellen Messungen der Druckverteilung die beim Abrollvorgang des Fußes entstehen, auf einer folienartigen und mit diverser Sensorik ausgestatteten Fläche, aufgezeigt und ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The analysis of the standing or hydrodynamic line is shown with special measurements of the pressure distribution arising during the rolling process of the foot, on a foil-like surface equipped with various sensors, and is the subject of the present invention.

Zur Messung und Auswertung werden herkömmlich aufwendige Gerätschaften benötigt, die sehr speziell zu bedienen und extrem kostenintensiv sind. Eine insbesondere kontinuierliche Bewertung der Masse bzw. des Gewichts von Menschen, ist mit der heutigen Technologie nicht möglich.For measurement and evaluation conventionally complex equipment is required, which are very special to use and extremely expensive. An especially continuous assessment of the mass or weight of humans is not possible with today's technology.

Die vorhandene Technologie dient vor allem medizinischer Anwendungen im klinischen-wissenschaftlichen Bereich, wie der Diagnostik, in der Sporttherapie bspw. zur Analyse von Fehlern im Hochleistungssport, sowie in der Rehabilitation. Die Gang- und die Laufanalyse wird bspw. auch in der Schmerztherapie als diagnostisches Mittel eingesetzt.The existing technology is primarily used for medical applications in the clinical-scientific field, such as diagnostics, in sports therapy, for example, for the analysis of errors in high-performance sports, as well as in rehabilitation. The gait and running analysis is also used, for example, in pain therapy as a diagnostic agent.

Die Messungen werden herkömmlich von speziell ausgebildeten Wissenschaftlern in sportmedizinischen Einrichtungen, Facharzteinrichtungen wie der Orthopädie und Sportmedizin, von Podologen und manuell therapierenden Einrichtungen durchgeführt. Derzeitige Messungen von Masse und Masseverteilung, bzw. Kraft und Kraftverteilung werden außerhalb des Schuhs auf Laufbändern oder Messfolien angeboten.The measurements are conventionally performed by specially trained scientists in sports medicine facilities, specialist medical facilities such as orthopedics and sports medicine, podiatrists and manually-operated facilities. Current measurements of mass and mass distribution, or force and force distribution are offered outside of the shoe on treadmills or measuring films.

Für kapazitive Messungen ist zu berücksichtigen, dass jede Person, bzw. die gemessene Oberfläche, eine auch durch Größe, Dichte, Feuchtigkeit veränderlichen Widerstandswert besitzt. Eine Änderung geschieht schon durch Berührung einer dritten Person. Feuchtigkeit wie Körperschweiß, Trinken, Regen ändern den Messwert. So ist eine Kalibrierung für eine Gewichtsmessung praktisch ausgeschlossen. Piezoelektrische Messungen können keine statischen Werte ermitteln. Durch einen Fußauftritt wird eine Änderung der Kapazität auf der elektrisch leitenden Fläche erzeugt. Danach wird der Stromzufluss abgeschaltet und die Zeit gemessen, wie lange Strom vom Sensor fließt.For capacitive measurements, it must be taken into account that each person or the measured surface has a resistance that is also variable in size, density, humidity. A change happens by touching a third person. Moisture such as body sweat, drinking, rain change the reading. So a calibration for a weight measurement is practically impossible. Piezoelectric measurements can not determine static values. A footfall creates a change in capacitance on the electrically conductive surface. Then the power supply is switched off and the time is measured how long the current flows from the sensor.

Herkömmliche kapazitive Sensoren funktionieren wie Kondensatoren. Je größer und dichter der aufnahmefähige Körper, der vermessen werden soll ist, umso länger liefert er die gespeichert Energie. Deshalb dauert ein großer und dichter Körper zur Messung länger als ein kleiner Körper. Ein Körper der nur wenige Gramm wiegt, wird meist in wenigen Millisekunden gemessen werden können. Ein menschlicher Körper, der bspw. 80 Kilogramm wiegt, gibt noch ca. 1 Sekunde nach der Abschaltung des Stromes Kapazität frei. Somit ist die Anzahl der Messungen pro Sekunde begrenzt.Conventional capacitive sensors work like capacitors. The larger and denser the receptive body that is to be measured, the longer it delivers the stored energy. Therefore, a large and dense body takes longer to measure than a small body. A body weighing only a few grams will usually be measured in just a few milliseconds. A human body that weighs, for example, 80 kilograms, releases about 1 second after the power is turned off. Thus, the number of measurements per second is limited.

Nutzt man mehrere kapazitive Sensoren, lässt sich das Problem teilen. Die Teilung ist jedoch aus unterschiedlichsten Gründen, wie die begrenzte Zahl der Anschlüsse zum Mikrocontroller, nur sehr eingeschränkt möglich. Um einhundert Mal in der Sekunde mit kapazitiven Sensoren 100 Kilogramm zu messen, wäre ohne zusätzliche Lagen von Sensoren eine sehr große Anzahl an Sensoren notwendig. Die benötigte Anzahl steht jedoch in keinem Verhältnis zu den Möglichkeiten von selbst derzeit leistungsfähigsten AD Wandlern und Mikrocontrollern. If you use several capacitive sensors, the problem can be shared. However, the division is only very limited possible for a variety of reasons, such as the limited number of connections to the microcontroller. To measure 100 kilograms with capacitive sensors one hundred times a second would require a very large number of sensors without additional layers of sensors. However, the required number is out of all proportion to the possibilities of even the most powerful AD converters and microcontrollers.

Auch zukünftige, leistungsfähige Mikrocontroller mit weit mehr Anschlüssen werden immer eine Platz und Ressourcen sparende Lösung auf Trägern und Halbleitern benötigen.Even future, high performance microcontrollers with far more ports will always need a space and resource saving solution on carriers and semiconductors.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schuhsohle bzw. eine Schuheinlegesohle bereitzustellen, welche mit wenig technischem Aufwand hergestellt werden kann und dennoch ein Gewicht, insbesondere ein Körpergewicht bzw. eine Gewichtsverteilung sehr genau misst, vorteilhafterweise soll die Messung kontinuierlich erfolgen. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen entsprechenden Schuh bereitzustellen, welcher mit einer vorteilhaft ausgestalteten Sensorik ausgestattet ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein möglichst einfaches Herstellungsverfahren einer solchen Schuhsohle bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a shoe sole or a shoe insole, which can be produced with little technical effort and yet a weight, especially a body weight or a weight distribution measures very accurately, advantageously, the measurement should be continuous. It is a further object of the present invention to provide a corresponding shoe, which is equipped with an advantageously designed sensors. Another object is to provide the simplest possible manufacturing method of such a shoe sole.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schuhsohle gemäß den Merkmalen der Patentansprüche.The object is achieved by a shoe sole according to the features of the claims.

Demgemäß wird eine Schuhsohle zum Messen von Körpergewicht vorgeschlagen, mit einer ersten Schicht aufweisend eine erste Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem ersten Messbereich. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Schuhsohle mindestens eine zweite Schicht mit einer zweiten Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem zweiten Messbereich.Accordingly, a shoe sole for measuring body weight is proposed, having a first layer having a first set of cross-connected pressure sensors arranged for measuring weight in a first measuring range. According to a further aspect of the present invention, the shoe sole comprises at least one second layer with a second set of cross-connected pressure sensors arranged for weight measurement in a second measuring range.

Somit kann die vorgeschlagene Schuhsohle mehrere Schichten aufweisen, welche jeweils über eine eigene Messsensorik, d. h., insbesondere eine erste bzw. eine zweite Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren, verfügen. Hierbei ist es möglich, eine solche Schicht mittels eines speziellen Druckverfahrens bereitzustellen, wobei auf eine bestimmte Schicht eine weitere Schicht aufgedruckt wird und somit schichtenweise eine Schuhsohle hergestellt wird. Somit kann die erfindungsgemäße Schuhsohle in einem einfachen Herstellungsprozess bereitgestellt werden, bei dem z. B. ein herkömmliches Trägermaterial mit den einzelnen Schichten bedruckt wird. Dem Fachmann sind hierbei weitere Herstellungsmöglichkeiten bekannt, wie eine solche Anordnung von Schichten bereitzustellen ist.Thus, the proposed shoe sole may have multiple layers, each having its own measurement sensor, d. h., In particular a first or a second set of cross-connected pressure sensors have. In this case, it is possible to provide such a layer by means of a special printing process, wherein a further layer is printed onto a specific layer and thus a shoe sole is produced in layers. Thus, the shoe sole according to the invention can be provided in a simple manufacturing process, in which z. B. a conventional substrate is printed with the individual layers. The person skilled in the art will be aware of further manufacturing possibilities, such as the provision of such an arrangement of layers.

Ein Problem der FSR-Sensoren und anderer resistiver und auch piezoelektrischer und kapazitiver Sensoren ist der eingeschränkte Messbereich. FSR Sensoren messen bspw. nur in Bereichen von 1 bis 4 Kilogramm gut und werden mit jedem Kilogramm ungenauer. Bei 10 Kilogramm ist ein Maximum erreicht. Um die Ungenauigkeiten kalkulieren zu können, werden Druckverteilungskurven herangezogen. Eine vorteilhafte Lösung besteht in der Überlagerung von weiterer Sensorik auf der Platine in mehreren Lagen. Die erfindungsgemäßen Lagen kosten nur ein Bruchteil eines einzigen FSR-Sensors. Eine Lage auf der Platine kann jedoch hunderte von Masse messenden Sensoren besitzen. Der erfindungsgemäße Lagenaufbau kann so mit einer dreidimensionalen Matrix Masse im Milligramm-Bereich und auch Tonnen von Massen messen. Die Ungenauigkeitsbereiche, hervorgerufen durch die maximale Ausnutzung der Widerstände von 0 bis 1023 können durch weitere erfindungsgemäße Lagen ausgespart werden.A problem of FSR sensors and other resistive and also piezoelectric and capacitive sensors is the limited measuring range. For example, FSR sensors measure well only in the range of 1 to 4 kilograms and become inaccurate with every kilogram. At 10 kilograms, a maximum has been reached. In order to calculate the inaccuracies, pressure distribution curves are used. An advantageous solution consists in the superposition of other sensors on the board in several layers. The layers of the invention cost only a fraction of a single FSR sensor. However, a layer on the board can have hundreds of mass-measuring sensors. The layer structure according to the invention can thus measure mass in the milligram range and also tons of masses with a three-dimensional matrix. The areas of inaccuracy, caused by the maximum utilization of the resistors from 0 to 1023, can be omitted by further layers according to the invention.

In einem erfindungsgemäßen Anwendungsfall ist eine einfache jedoch funktionelle Recheneinheit vorgesehen, die sich speziell auf das Ziel einer preiswerten Lösung richtet. Die Recheneinheit soll weiterhin speziell mit einfacher Sensorik, zielgerichtet und energiearm kommunizieren können. Eine energiearme Funklösung kann die Daten abschließend auf die Bildausgabe, vorzugsweise ein mobiles Endgerät, wie bspw. ein Smartphone, mit hoher Übertragungsrate senden.In an application according to the invention, a simple but functional arithmetic unit is provided, which is specifically aimed at the goal of a low-cost solution. The arithmetic unit should continue to be able to communicate specifically with simple sensors, targeted and low-energy. A low-energy radio solution can finally send the data to the image output, preferably a mobile terminal, such as a smartphone, with a high transmission rate.

Die Recheneinheit kann die Messergebnisse an die Auswerteeinheit einzeln, sowie auch synchronisiert senden, so dass somit mehrere Messergebnisse aus mehreren Messorten berechnet und ausgewertet werden können. Die erfindungsgemäße Technik bzw. Technologie, verfügt über Sensorik, Recheneinheit, Speichereinheit, Wandler, Funkeinheit, Energieversorgung und zur besseren Handhabung, vorzugsweise auch über eine Induktionsladung oder Solarladung. Insbesondere sind Induktionsladung und/oder Solarladung einer in der Schuhsohle optional vorgesehenen Energiequelle Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The arithmetic unit can send the measurement results to the evaluation unit individually as well as synchronized, so that thus several measurement results from several measurement locations can be calculated and evaluated. The inventive technology or technology, has sensors, processing unit, memory unit, converter, radio unit, power supply and better handling, preferably also via an induction charge or solar charge. In particular, induction charge and / or solar charge of an optionally provided in the shoe sole energy source of the present invention.

Die erste Schicht weist eine erste Menge an Drucksensoren auf, welche vorzugsweise in ihrer Anzahl mit der zweiten Menge von Drucksensoren der zweiten Schicht übereinstimmen kann. Dies ist aber nicht wesentlich. Vielmehr ist es in einem Ausführungsbeispiel möglich, dass beide Schichten nicht gleich groß ausgeformt sind, so dass nur an bestimmten Belastungsbereichen innerhalb eines Schuhs mehrere Lagen von Drucksensoren übereinanderliegen und an anderen Belastungszonen lediglich eine Schicht vorliegt. So kann es vorteilhaft sein, dass beispielsweise an einem Fersenbereich und an einem Ballenbereich mehrere Schichten von Drucksensoren verbaut werden, während unter den Zehen typischerweise niedrige Belastungen auftreten und daher z. B. nur eine Schicht vorliegt.The first layer has a first quantity of pressure sensors, which preferably may coincide in number with the second quantity of pressure sensors of the second layer. This is not essential. Rather, it is possible in one embodiment that both layers are not formed equally large, so that only at certain load areas within a shoe several layers of pressure sensors superimposed and present at other stress zones only one layer. So it can be beneficial that, for example, at a heel area and at a ball area several layers of pressure sensors are installed, while under the toes typically low loads occur and therefore z. B. only one layer is present.

Die einzelnen Schichten können derart ausgestaltet sein, dass diese unterschiedliche Gewichtsbereiche messen. So kann beispielsweise eine erste Schicht ausgestaltet sein, nur Drucksensoren bereitzustellen, welche in einem Messbereich von 1 bis 10 Kg messen können. Eine in einer zweiten Schicht bereitgestellte zweite Menge von Drucksensoren kann beispielsweise eingerichtet sein, lediglich einen Druck von 0 bis 5 Kg zu messen. Durch diese unterschiedlichen Messbereiche lassen sich die Gewichtsbelastungen, welche auf einen bestimmten Punkt innerhalb des Schuhs aufschlagen, addieren und somit lässt sich ein Gesamtgewicht berechnen. Somit ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, dass auch die Messgenauigkeit mittels mehrerer Lagen von Drucksensoren derart kalibriert werden kann, dass unterschiedliche Sensorschichten mit jeweils unterschiedlicher Druckempflindlichkeit derart vorteilhaft ausgewählt und übereinander gelagert werden können, dass eine praktisch beliebige Messgenauigkeit erzielt werden kann. So ist es erfindungsgemäß möglich, dass zu bestimmten Schwerlastsensoren auch einzelne besonders feinfühlende Drucksensoren verbaut werden können, sodass mittels einer Addition der einzelnen gemessenen Krafteinwirkungen praktisch beliebige Messbereiche in sehr hoher Genauigkeit detektiert werden können.The individual layers can be designed such that they measure different weight ranges. Thus, for example, a first layer may be designed to provide only pressure sensors which can measure in a measuring range of 1 to 10 kg. For example, a second set of pressure sensors provided in a second layer may be configured to measure only a pressure of 0 to 5 Kg. Through these different measuring ranges, the weight loads, which hit a certain point within the shoe, add up and thus can calculate a total weight. Thus, it is particularly advantageous according to the invention that the measurement accuracy can also be calibrated by means of multiple layers of pressure sensors such that different sensor layers, each with different pressure sensitivity, can be advantageously selected and stored one above the other such that virtually any measurement accuracy can be achieved. Thus, according to the invention, it is possible for particular heavy-load sensors to also be fitted with individual, particularly sensitive pressure sensors, so that virtually any measuring ranges can be detected in very high accuracy by adding the individual measured force effects.

Somit wird es erfindungsgemäß vermieden, dass eine Messungenauigkeit lediglich einer Sensorschicht zu einer Verfälschung des Messergebnisses führt. Erfindungsgemäß können die zu erwartenden beaufschlagenden Kräfte dadurch sehr genau gemessen werden, dass je nach zu erwartendem Druck pro Punkt eine geeignete Auswahl an Belastungssensoren an diesem Punkt misst.Thus, it is avoided according to the invention that a measurement inaccuracy of only one sensor layer leads to a falsification of the measurement result. According to the invention, the forces to be expected can be measured very accurately by measuring a suitable selection of load sensors at this point, depending on the expected pressure per point.

Erfindungsgemäß werden die Drucksensoren derart überkreuz geschaltet, dass sich eine kleinere Fläche, verglichen beispielsweise mit einer Parallelschaltung ergibt. Typischerweise sind zu verwendende Drucksensoren länglich ausgestaltet, welche, falls sie in einer Fläche längs nebeneinander angeordnet werden, mehr Platz einnehmen, als die erfindungsgemäßen überkreuz geschalteten Drucksensoren. Mit der speziellen Über-Kreuz-Schaltung ist es somit auch möglich weniger Leiterbahnen zu deren Ansteuerung vorzusehen, da bei einer N×M Matrix-Anordnung von Drucksensoren lediglich N + M Ausgänge abgegriffen werden müssen, um jeden einzelnen Druckpunkt ansteuern zu können. Ein Beispiel hierzu ist in 2 gezeigt.According to the invention, the pressure sensors are switched in such a way that a smaller area results, for example compared with a parallel connection. Typically, pressure sensors to be used are designed to be elongated, which, if they are arranged in a surface along side by side, occupy more space than the cross-connected pressure sensors according to the invention. With the special cross-over circuit, it is thus also possible to provide fewer tracks for their control, since in an N × M matrix arrangement of pressure sensors only N + M outputs must be tapped in order to control each individual pressure point can. An example of this is in 2 shown.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Messbereich zumindest teilweise unterschiedlich. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Messbereiche pro Druckpunkt eingerichtet werden können, um auch die Genauigkeit der Druckmessung skalieren zu können.According to another aspect of the present invention, the first and second measurement ranges are at least partially different. This has the advantage that different measuring ranges per pressure point can be set up to also be able to scale the accuracy of the pressure measurement.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Messbereich kontinuierlich. Die kontinuierliche Messung hat den Vorteil, dass keine diskreten Messungen im Sinne einer zeitdiskreten Messung oder im Sinne eines diskreten Messbereichs das Messergebnis verfälschen. So kann beispielsweise über einen gewissen Zeitraum kontinuierlich der Verlauf einer Druckkurve, d. h. einer Beaufschlagung von Gewicht an einem bestimmten Messpunkt, gemessen werden. Außerdem kann wertkontinuierlich eine Dezimalzahl gemessen werden, was insbesondere den Vorteil hat, dass keine binäre Messung vorgenommen wird. Herkömmliche Sensoren sind teilweise lediglich dazu eingerichtet, zu detektieren, ob eine Druckbeaufschlagung vorliegt oder nicht. Erfindungsgemäß kann hier jedoch ein kontinuierlicher Messwert ermittelt werden.According to another aspect of the present invention, the first and second measurement ranges are continuous. The continuous measurement has the advantage that no discrete measurements in the sense of a time-discrete measurement or in the sense of a discrete measurement range falsify the measurement result. Thus, for example, over a certain period continuously the course of a pressure curve, d. H. be subjected to an application of weight at a certain measuring point. In addition, a decimal number can be continuously measured, which has the particular advantage that no binary measurement is made. Conventional sensors are partly designed only to detect whether there is pressurization or not. According to the invention, however, a continuous measured value can be determined here.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Drucksensoren der ersten Schicht im Wesentlichen über den Drucksensoren der zweiten Schicht angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass zur Gewichtsbestimmung an einem gewissen Druckpunkt lediglich ein Aufaddieren der einzelnen gemessenen Drucksensorwerte ausreichend ist. Die Drucksensoren sind lediglich im Wesentlichen übereinander angeordnet, da herstellungsbedingt oder gemäß der Krafteinwirkung bei einer Druckbeaufschlagung eine leichte Ablenkung der einzelnen Sensoren gegeneinander erfolgen kann.According to another aspect of the present invention, the pressure sensors of the first layer are disposed substantially over the pressure sensors of the second layer. This has the advantage that merely adding up the individual measured pressure sensor values is sufficient to determine the weight at a certain pressure point. The pressure sensors are only arranged substantially one above the other, as due to the production or according to the force applied to a pressurization, a slight deflection of the individual sensors can take place against each other.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ändert sich der elektrische Widerstand je Drucksensor nach dessen Beaufschlagung mit einem Gewicht. Dies hat den Vorteil, dass auch herkömmliche Drucksensoren verwendet werden können, welche besonders dünn ausgestaltet sind und sich zudem ohne großen technischen Aufwand herstellen lassen.According to a further aspect of the present invention, the electrical resistance per pressure sensor changes after it has been loaded with a weight. This has the advantage that conventional pressure sensors can be used, which are designed to be particularly thin and also can be produced without great technical effort.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erlaubt die Widerstandsänderung einen Rückschluss über die Größe des beaufschlagenden Gewichts. Dies hat den Vorteil, dass allein anhand dieser Sensorik, bzw. anhand der gemessenen Widerstandsänderung bereits von einer bereitgestellten Recheneinheit ein Gewicht, welches auf einen bestimmten Messpunkt innerhalb des Schuhs drückt, gemessen werden kann.According to another aspect of the present invention, the resistance change allows a conclusion about the size of the applied weight. This has the advantage that only by means of these sensors, or by means of the measured change in resistance, can a weight, which presses on a specific measuring point within the shoe, already be measured by a computing unit provided.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Drucksensoren jeweils unabhängig voneinander ausgelesen werden. Dies hat den Vorteil, dass alle Drucksensoren innerhalb der Schuhsohle separat angesprochen werden können, und dass beispielsweise lediglich ein bestimmter Bereich ausgelesen werden kann. So kann es vorteilhaft sein, dass lediglich ein Ballenbereich und/oder ein Fersenbereich für eine Messung relevant ist und somit weitere Sensoren an anderer Position ausgeschaltet werden können.According to another aspect of the present invention, the pressure sensors may respectively be read independently of each other. This has the advantage that all pressure sensors can be addressed separately within the shoe sole, and that, for example, only a certain area can be read. Thus, it may be advantageous that only one ball area and / or one heel area is relevant for a measurement and thus further sensors can be switched off at another position.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die erste und die zweite Schicht jeweils eine Trägerlage mit aufgebrachten Drucksensoren auf. Es kann jedoch auch insgesamt nur eine Trägerlage vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Schichten nicht vor einem Herstellungsprozess bereitgestellt werden müssen, sondern dass lediglich ein Trägermaterial bereitgestellt wird, auf das die einzelnen Schichten im Nachhinein aufgetragen werden können. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass herkömmliche Sohlen derart nachgerüstet werden können, dass sie die erfindungsgemäße Schichtenanordnung aufweisen.According to a further aspect of the present invention, the first and the second layer each have a carrier layer with applied pressure sensors. However, it can also be provided in total only one carrier layer. This has the advantage that the individual layers need not be provided before a manufacturing process, but that only a carrier material is provided, to which the individual layers can be applied afterwards. This has the particular advantage that conventional soles can be retrofitted in such a way that they have the layer arrangement according to the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Trägerlage durch nichtleitende Streifen in Kacheln unterteilt. Dies hat den Vorteil, dass mittels der Kacheln ein Abfließen von Strom derart verhindert wird, dass das Messergebnis nicht verfälscht wird.According to another aspect of the present invention, the carrier layer is divided into non-conductive strips in tiles. This has the advantage that by means of the tiles a flow of current is prevented so that the measurement result is not distorted.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Drucksensoren zum Auslesen mittels elektrischer Leiterbahnen an eine Recheneinheit gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass eine Recheneinheit bereits mit der Schuhsohle bereitgestellt werden kann, welche entweder selbst Messungen auswerten kann, oder aber die Messdaten an eine externe Recheneinheit lediglich weiterschaltet.According to a further aspect of the present invention, the pressure sensors for reading by means of electrical conductors are coupled to a computing unit. This has the advantage that an arithmetic unit can already be provided with the sole of the shoe, which can either itself evaluate measurements, or merely switches on the measurement data to an external arithmetic unit.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Schichten Atmungsbrücken auf. Dies hat den Vorteil, dass eine Dampfsperre innerhalb des Schichtenmodells unterbrochen werden kann. Hierbei kann es insbesondere vorteilhaft sein, die Atmungsbrücken derart übereinander anzuordnen, dass die Sohle insgesamt eine Atmungsbrücke bereitstellt.According to another aspect of the present invention, the layers have breathing bridges. This has the advantage that a vapor barrier can be interrupted within the layer model. In this case, it may be particularly advantageous to arrange the breathing bridges over one another in such a way that the sole provides a respiratory bridge as a whole.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schuhsohle als eine Schuheinlegesohle ausgeformt. Dies hat den Vorteil, dass die Schuheinlegesohle alleine, d. h. ohne einen sie umgebenden Schuh bereitgestellt werden kann und somit herkömmliche Schuhe erfindungsgemäß nachgerüstet werden können.According to another aspect of the present invention, the shoe sole is formed as a shoe insole. This has the advantage that the shoe insole alone, d. H. can be provided without a surrounding shoe and thus conventional shoes can be retrofitted according to the invention.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schuhsohle mindestens eine weitere Sensoreinheit auf. Eine solche Sensoreinheit kann ein Pulsmesser, ein Elektrokardiogrammgerät, ein Temperaturfühler, ein Beschleunigungssensor und/oder ein Lagesensor sein. Dies hat den Vorteil, dass eine Vielzahl weiterer Sensoren innerhalb der Schuhsohle bereitgestellt werden kann, welche derart synergetisch mit den Drucksensoren zusammenwirken können, dass eine Vielzahl von Messergebnissen ein umfängliches Bild nicht nur einer Gewichtsbeaufschlagung, sondern bzw. auch eines Trainingsverhaltens liefern kann.According to a further aspect of the present invention, the shoe sole has at least one further sensor unit. Such a sensor unit may be a heart rate monitor, an electrocardiogram device, a temperature sensor, an acceleration sensor and / or a position sensor. This has the advantage that a large number of further sensors can be provided within the shoe sole which can cooperate synergistically with the pressure sensors in such a way that a large number of measurement results can provide a comprehensive picture of not only a weighting but also of a training behavior.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung messen die Drucksensoren unterschiedlicher Schichten unterschiedliche Messbereiche. Dies hat den Vorteil, dass ein schichtenweises Messen einzelner Messbereiche möglich ist. Die einzelnen Schichten können mit wenig technischem Aufwand bereitgestellt werden, da pro Schicht stets gleiche Sensoren verwendet werden können.According to another aspect of the present invention, the pressure sensors of different layers measure different measurement ranges. This has the advantage that a layer-by-layer measurement of individual measuring ranges is possible. The individual layers can be provided with little technical effort, since the same sensors can always be used per layer.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Schuh, welcher eine Schuhsohle, wie sie beschrieben wurde, aufweist. Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schuhsohle mit den Schritten eines Bereitstellens einer ersten Trägerlage und überkreuzweises Aufbringen von Drucksensoren, die eingerichtet sind zur Gewichtsmessung in einem ersten Messbereich, zur Herstellung einer ersten Schicht. Das Verfahren kann ferner einen Schritt eines Bereitstellens einer zweiten Trägerlage und überkreuzweises Aufbringen von Drucksensoren aufweisen, die eingerichtet sind zur Gewichtsmessung in einem zweiten Messbereich, zur Herstellung einer zweiten Schicht, sowie ein Zusammenfügen der ersten und der zweiten Schicht.The object is also achieved by a shoe which has a shoe sole as described. In addition, the object is achieved by a method for producing a shoe sole with the steps of providing a first carrier layer and crosswise application of pressure sensors, which are designed for weight measurement in a first measuring range, for producing a first layer. The method may further comprise a step of providing a second carrier layer and applying pressure sensors over it, which are arranged to measure weight in a second measuring range, to produce a second layer, and to assemble the first and the second layer.

Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung weist gemäß einem Ausführungsbeispiel mindestens eine Rechen- und Speichereinheit, mindestens eine Wandler, mindestens eine Energieeinheit, mindestens eine Auswertelogik, mindestens eine Sensorik, mindestens eine Funklösung, Trägermaterial für die elektronischen Bauteile, mindestens eine mobile und/oder stationäre Bildeinheit und/oder mindestens eine Vorrichtung zur Aufnahme der Komponenten in oder an einem Schuh auf. Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung ist insgesamt preiswerter, flexibler und kombinierbarer, als herkömmliche Produkte.According to one exemplary embodiment, the shoe sole according to the present invention has at least one computing and storage unit, at least one transducer, at least one energy unit, at least one evaluation logic, at least one sensor system, at least one radio solution, carrier material for the electronic components, at least one mobile and / or stationary one Image unit and / or at least one device for receiving the components in or on a shoe. The shoe sole according to the present invention is generally less expensive, more flexible and combinable than conventional products.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass unterschiedliche Sensoren gleichartige Messungen durchführen und abgleichen können, Ergänzungen geben und sich mit anderen Anwendungen kombinieren lassen. Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung kann mindestens einen Datensatz in Echtzeit messen, speichern selbstständig untereinander kommunizieren und Ergebnisse eigenständig auswerten und Handlungen auslösen. Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet autark und kann mit weiteren Sensoren selbstständig kommunizieren. Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung misst die kontinuierlichen Zustände und Zustandsänderungen von mindestens einem beteiligten Sensor, wie vorzugsweise Masse bzw. Kraft, die von den Füßen auf den Erdboden wirken.It is another aspect of the present invention that different sensors can perform and compare similar measurements, add supplements, and combine with other applications. The shoe sole according to the present invention can measure at least one record in real time, store independently communicate with each other and independently evaluate results and trigger actions. The shoe sole according to the present Invention works self-sufficient and can communicate with other sensors independently. The shoe sole according to the present invention measures the continuous states and state changes of at least one involved sensor, such as preferably ground, acting from the feet to the ground.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass die kontinuierlichen Zustände und Zustandsänderungen die von den Füßen ausgehen, sowie auch von außen auf die Füße einwirken, von mindestens einem Sensor, wie einem Temperatursensor, Druck-, Schall-, Feuchtigkeits- und/oder Lichtsensor, gemessen werden. Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass mindestens eine Kamera und/oder eine Fotodiode angesteuert werden kann. Die Sensoren fest und/oder mobil, im und/oder außerhalb im Schuh, z. B. in einer Socke, verbaut sein.It is another aspect of the present invention that the continuous states and state changes that emanate from the feet, as well as from the outside act on the feet of at least one sensor, such as a temperature sensor, pressure, sound, moisture and / or Light sensor to be measured. It is a further aspect of the present invention that at least one camera and / or a photodiode can be controlled. The sensors fixed and / or mobile, in and / or outside in the shoe, z. B. in a sock, be installed.

Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einem Trägermaterial die Komponenten von Rechen- und Speichereinheit, Sensoren, Wandler, Verstärker und/oder Funkeinheit verbinden. Die Baugröße der Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung kann minimal die Größe des zu messenden Fußabdruckes betragen.The shoe sole according to the present invention may connect on a carrier material the components of computing and storage unit, sensors, transducers, amplifiers and / or radio unit. The size of the shoe sole according to the present invention may be at least the size of the footprint to be measured.

Genutzt wird beispielsweie für die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung ein Mikrocontroller oder Halbleiter, dem eine spezielle Firmware die Kommunikation mit der Sensorik direkt erlaubt. Der Mikrocontroller kann auf einer transparenten Trägereinheit, auch als Chip on Board verbaut sein. Mit einzelner Sensorik und/oder auch Kombinationen aus unterschiedlichen Sensoren, können so komplexere Datenmessungen für aufwändige Anwendungen erfolgen.Used for example for the shoe sole according to the present invention is a microcontroller or semiconductor, which allows a special firmware communication with the sensors directly. The microcontroller can be installed on a transparent carrier unit, also as a chip on board. With individual sensors and / or combinations of different sensors, more complex data measurements can be carried out for complex applications.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass zwei unterschiedliche Sensoren für unterschiedliche Anwendungen im Schuh zur Messung genutzt werden.It is another aspect of the present invention that two different sensors are used for different applications in the shoe for measurement.

Eine spezielle App kann aus einem weiteren gemessenen Wert im Schuh, bspw. aus den gespeicherten Temperaturdaten innerhalb und außerhalb des Schuhs, Statistiken erstellen und Handlungshinweise auch für Dritte vorschlagen.A special app can create statistics from a further measured value in the shoe, for example from the stored temperature data inside and outside the shoe, and also suggest instructions for action for third parties.

Das an den Füßen gemessene Gewicht ändert sich im Alltag ständig. Was trage ich, sitze ich, stehe ich auf einem Bein und vieles mehr. Im Alltag sind diese Informationen interessant für private und auch für dienstliche Anwendungen. Die Anwendungen der Erfindung im Alltag sind somit vielfältig.The weight measured on the feet changes constantly in everyday life. What am I wearing, sitting, standing on one leg and much more. In everyday life, this information is interesting for private as well as for business applications. The applications of the invention in everyday life are thus diverse.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann z. B. ein Leichtathlet/in seine Abdruckenergie beim Sprinten oder den Sprungdisziplinen messen kann. Ein Gewichtheber benötigt kein Tagebuch seiner Trainings- und Wettkampfleistungen mehr. Der Fitnesssportler kann mit Kurz- und Langhanteln trainieren, und seine Leistungen, Wiederholungs- und Satzzahlen und die Bewegungsausführung werden elektronisch gespeichert.With the device according to the invention can, for. B. an athlete / can measure his imprinting energy when sprinting or jumping disciplines. A weightlifter no longer needs a journal of his training and competition achievements. The fitness athlete can work out with short and long dumbbells, and his performances, repetition and sentence numbers and the execution of the movement are stored electronically.

In den Ausdauersportarten ist der Gewichtsverlust durch Dehydration durch den Gewichtsverlust erkennbar. Im Schulsport werden Bewegungsdefizite bspw. in der koordinierten Beweglichkeit erkennbar. Abläufe und nicht sichtbare Fehlerquellen können bildhaft nicht nur dem Sportlehrer erkennbar gezeigt werden. Therapieansätze werden mit der Erfindung schneller aufgezeigt. Im Rehabilitationssport sind Leistungssteigerungen selbst in der kleinsten Veränderung für Trainer, Therapeut und für den Patienten, auch als Motivationshilfe, sichtbar und somit dienlich. In der Prävention können gesetzte Marker in der Erfindung bspw. auch auf Defizite des Nutzers hinweisen. Sportschuhe mit Gewichtssensorik stellen für fast alle Sportarten und Anwendungsbereiche einen Zugewinn dar.In endurance sports, weight loss due to weight loss due to dehydration can be recognized. In school sports, movement deficits, for example, in the coordinated mobility can be seen. Procedures and hidden sources of error can be visually shown not only to the physical education teacher. Therapy approaches are shown faster with the invention. In the rehabilitation sport, performance enhancements are visible and therefore helpful even in the smallest change for trainer, therapist and for the patient, also as motivational aid. In prevention, set markers in the invention may, for example, also indicate deficiencies of the user. Sports shoes with weight sensors represent a gain for almost all sports and applications.

Die Schuhsohle gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt auch Daten von Haltungsfehlern oder schlechtsitzende Prothesen, die bspw. Schonhaltungen erzeugen und zu disharmonischen Gewichtsverlagerungen führen.The shoe sole according to the present invention also determines data from postural defects or poorly fitting prostheses, which, for example, produce protective postures and lead to disharmonious weight shifts.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass bspw. beim Angeln selbstständig per App Aufgaben erfüllt werden. Bspw. wird der Fang mit Hilfe der Sensorik im Schuh gewogen, indem der Angler den Fang in den Händen hält und der Schuh das zusätzliche Gewicht misst.It is another aspect of the present invention that, for example, when fishing independently by app tasks are met. For example. the catch is weighed using the sensors in the shoe, with the angler holding the catch in his hands and the shoe measuring the extra weight.

Mit der vorliegenden Erfindung können Masseänderungen des Körpers während des Laufens, sowie der Gewichtsverlust gemessen werden. Auch können die Masseänderungen vom linken zum rechten Fuß, oder umgekehrt, gemessen werden. Die Erfindung ermöglicht ferner folgende Messungen bzw. Auswertungen: Die Schrittlängenänderung in Länge und Zeit, eine einseitige Belastung während der Bewegung, Disharmonien während der Bewegung Die Erfindung ermöglicht, dass selbstständig bzw. autonom reagiert wird, sobald sich der Trendverlauf innerhalb einer Anwendung und der definierten Zeit ändert. Die Erfindung kann als Hinweissystem für den Nutzer dienen und/oder Warntöne bei Überbelastung ausgeben.With the present invention mass changes of the body during running, as well as weight loss can be measured. Also, the mass changes from the left to the right foot, or vice versa, can be measured. The invention further enables the following measurements or evaluations: the step length change in length and time, a one-sided load during the movement, disharmonies during the movement. The invention enables independent or autonomous reaction as soon as the trend within an application and the defined one Time changes. The invention can serve as a hinting system for the user and / or issue warning tones when overloaded.

Aus der Sensorik im Schuh, sowie den gespeicherten Daten können Zustände ermittelt werden, um dritte Personen zu Hilfeleistungen per Funk zu benachrichtigen, oder es können in Echtzeit Daten an Dritte und/oder Informationen in soziale Netzwerke gesendet werden.Conditions can be determined from the sensors in the shoe as well as the stored data in order to notify third persons about assistance by radio, or real-time data can be sent to third parties and / or information to social networks.

Ferner können im Fitnesssport die Trainingsgewichte gemessen werden, Wiederholungszahlen ermittelt werden, Satzzahlen ermittelt werden, der konzentrische Bewegungsverlauf in Zeit gemessen werden, der exzentrische Bewegungsverlauf in Zeit gemessen werden, die Bewegungsgeschwindigkeit und der Abfall bei Belastung gemessen werden, der Belastungsgrad (z. B. leicht, mittel, schwer) gemessen werden, die Masse an Gewicht insgesamt während eines Trainings, bspw. an einem speziellen Gerät oder als Tagesleistung an allen Fitnesskraftgeräten gemessen werden, die Dauer eines Training mit und ohne Pausen ermittelt werden, Trainings- oder Tagesdiagramme/Pläne sowie Statistiken automatisch erstellt werden, Trainings- oder Tagesdiagramme/Pläne sowie Statistiken automatisch für Dritte in soziale Netzwerke als Produkt und/oder als Marketingprodukt erstellt und zur Verfügung gestellt werden kann, allgemeine Trainingsdaten in geschlossene und/oder offene (soziale Netzwerke) Informationsräume/Kreise geteilt werden, die Skalierung auf eine einzelne Trainingswiederholung, auch während der Trainingspause aktuell in Echtzeit als Ansicht (bspw. Maximalleistung), dem Nutzer und auch Dritten zur Verfügung gestellt werden, Pausenzeiten ermittelt und als Vorgabe per Ton an den Nutzer ausgegeben werden, fehlerhafte oder geänderte Trainingsprinzipien ermittelt werden, situationsbedingte visuelle und vertonte Trainingshinweise ausgegeben werden, Daten zur kurzfristigen und langfristigen Trainingsführung gespeichert werden, koordinative und motorische Informationen zu speziellen Bewegungsabläufen ermittelt und gespeichert werden, Rückkopplungen zu Bewegungsabläufen und Reaktionszeiten gemessen werden und/oder, das sensitive Verhalten bei definierter Bewegungsanforderung ermittelt werden. Furthermore, in fitness sports, the training weights can be measured, repetition numbers can be determined, set rates can be determined, the concentric course of movement can be measured in time, the eccentric course of movement can be measured in time, the movement speed and the drop during exercise can be measured, the load level (eg. light, medium, heavy), the measures of total weight during training, for example on a specific device or as a daily performance on all fitness machines, the duration of training with and without breaks are determined, training or daily charts / plans and statistics are automatically generated, training or daily charts / plans and statistics can be automatically created and made available to third parties in social networks as a product and / or marketing product, general training data in closed and / or open (social networks) information spaces / circles se, the scaling to a single training repetition, even during the training break currently in real time as a view (eg. Maximum performance), are made available to the user and also to third parties, break times are determined and output to the user via sound, faulty or modified training principles are determined, situational visual and audio training notes are output, data is stored for short-term and long-term training, Coordinative and motor information on specific movement sequences are determined and stored, feedback on movement sequences and reaction times are measured and / or the sensitive behavior is determined with a defined motion request.

Ferner können Überbelastungen, bspw. durch verkürzte Hüft- und Oberschenkelbeuger und Erkrankungen durch Auswertung der Vergangenheit und/oder im Abgleich von Daten ermittelt werden, Belastungsgrade durch eine gleichbleibende oder veränderte konzentrische und exzentrische Bewegung (Wellenform in Zeit und Hubhöhe) in der Ausführungszeit und Hubhöhe, ermittelt werden, physische Tagesbelastungen eines Menschen, bspw. Beamte, Fließbandarbeiter oder Mauerer, gemessen werden. Automatisierte Lösungen mit dem Schuh können im Alltag smarte elektrische Anlagen steuern, beispielsweise kann der Schuh die Beleuchtung in Räumen an- und ausschalten.Furthermore, overloads, for example, by shortened hip and thigh flexors and diseases by evaluating the past and / or comparing data, load levels by a constant or changed concentric and eccentric motion (waveform in time and lifting height) in the execution time and lifting height , are determined, daily physical stress of a person, for example, officials, assembly line workers or bricklayer, are measured. Automated solutions with the shoe can control smart electrical systems in everyday life; for example, the shoe can switch the lighting on and off in rooms.

Im Folgenden werden bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, preferred aspects of the present invention will be described with reference to the drawings. Show it:

1: eine erfindungsgemäße Schuheinlegesohle; 1 a shoe insole according to the invention;

2: eine Schichtenmatrix von Drucksensoren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; 2 a layer matrix of pressure sensors according to one aspect of the present invention;

3: eine beispielhafte Ausgestaltung eines kreuzweise verschalteten Drucksensors je Schicht; 3 : an exemplary embodiment of a cross-connected pressure sensor per layer;

4: ein Schichtenmodell einer Schuhsohle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und 4 a layered model of a shoe sole according to one aspect of the present invention; and

5: ein weiteres Schichtenmodell einer Schuhsohle gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. 5 : Another layer model of a shoe sole according to another aspect of the present invention.

1 zeigt eine Schuhsohle S, welche über mehrere Sensoren zur Messung einer Druckverteilung verfügt. Hierbei sind die einzelnen Sensoren S0, S1, ..., Sx flächig in einer Ebene angeordnet, die vorliegende Schuhsohlenanordnung ist mit einer zweidimensionalen Sensorenschicht ausgestattet. 1 shows a shoe sole S, which has a plurality of sensors for measuring a pressure distribution. In this case, the individual sensors S0, S1,..., Sx are arranged flat in a plane, the present shoe sole arrangement is equipped with a two-dimensional sensor layer.

2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung einer einzelnen Schicht von Messsensoren S00, S01, ..., S0n in einer Schuhsohle S. Hierbei ist ersichtlich, dass die vorliegende 8 × 16 Matrix von Drucksensoren lediglich mit 8 Leitungen auf der rechten Seite und 16 Leitungen auf der unteren Seite auskommt. Dies ist aufgrund der überkreuz geschalteten Drucksensoren möglich, die zudem noch aufgrund der Überkreuzverschaltung weniger Platz beanspruchen. Somit kann eine höhere Auflösung des Messbereichs aufgrund einer höheren Anzahl an Drucksensoren erzielt werden. Außerdem lassen sich unterschiedliche Messbereiche einzelner Sensoren derart kombinieren, dass an einem gewissen Druckpunkt mehrere Messbereiche gleichzeitig gemessen werden können. 2 shows the inventive arrangement of a single layer of measuring sensors S00, S01, ..., S0n in a shoe sole S. It can be seen that the present 8 × 16 matrix of pressure sensors only with 8 lines on the right side and 16 lines on the bottom Side comes out. This is possible due to the cross-connected pressure sensors, which also take up less space due to the cross-over connection. Thus, a higher resolution of the measuring range can be achieved due to a higher number of pressure sensors. In addition, different measuring ranges of individual sensors can be combined in such a way that several measuring ranges can be measured simultaneously at a certain pressure point.

Es ist möglich, dass ein verbauter Chip lediglich 8 Kraftsensoren maximal auf einmal auslesen kann. Somit können Gruppen aus 8 Sensoren gebildet werden. Jedoch werden diese Sensoren nacheinander ausgelesen. Außerdem ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, dass Zuleitungen, d. h., elektrische Leiterbahnen derart eingespart werden können, dass nicht jeder einzelne Drucksensor mit einem Chip verbunden werden muss, sondern dass, wie in 2 gezeigt, lediglich Leiterbahnen von den jeweils äußeren Drucksensoren abgeführt werden müssen.It is possible that a built-in chip can only read out 8 force sensors at a maximum. Thus, groups of 8 sensors can be formed. However, these sensors are read one after the other. In addition, it is particularly advantageous according to the invention that supply lines, ie, electrical conductor tracks can be saved in such a way that not every single pressure sensor has to be connected to a chip, but rather that, as in FIG 2 shown, only traces must be removed from each outer pressure sensors.

Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung misst den Widerstand, bzw. den Ausgleich einer Spannung von zwei voneinander beabstandeten und elektrisch leitenden Bahnen. Die Spannung muss jedoch durch ein elektrisch leitendes Materials fließen. Der Widerstand der durch das elektrisch leitende Material entsteht, ist gleichbleibend und kann speziell für den Anwendungszweck bei der Herstellung definiert werden.The solution according to the present invention measures the resistance or compensation of a voltage of two spaced-apart and electrically conductive tracks. However, the voltage must flow through an electrically conductive material. The resistance generated by the electrically conductive material is constant and can be defined specifically for the purpose of manufacture.

Die nach oben laufende Ungenauigkeitskurve der Messgenauigkeit mit zunehmendem Druck kann durch eine weitere Lage/Halbleiterschicht mit einem veränderten Widerstandswert und den notwendigen elektrischen Leiterbahnen als Sensor ergänzt bzw. ersetzt werden. Wenn die Trägerlage durch nichtleitende Streifen in Kacheln unterteilt ist, wird das Problem von Kriechströmen und Kurzschlüssen gelöst bzw. vermindert. Temperatursensoren in einer Schuhsohle zu verbauen erfolgt ähnlich. Durch Druckunterschiede werden auch Temperaturunterschiede an der Fußsohle gemessen. The upward inaccuracy curve of the measurement accuracy with increasing pressure can be supplemented or replaced by a further layer / semiconductor layer with a changed resistance value and the necessary electrical conductors as a sensor. If the carrier layer is divided into non-conductive strips in tiles, the problem of leakage currents and short circuits is solved or reduced. Installing temperature sensors in a shoe sole is similar. Pressure differences also measure temperature differences on the sole of the foot.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz einer Logik von elektrischen Verbindungen in Former einer Matrix innerhalb einzelner und auch mehrfach übereinander gelagerter Lagen, wie oben beschrieben.One aspect of the present invention is the use of a logic of electrical connections in formers of a matrix within individual and also several superimposed layers, as described above.

Die Matrix erlaubt die Messung bzw. das Auslesen einer Vielzahl von Sensoren, innerhalb von definierten Zeitabschnitten und Ebenen, die in einer Schaltung Reihe für Reihe angesprochen und nacheinander ausgelesen werden. Durch die Lösung einer Überkreuzschaltung (in Reihe und parallel) spart man Anschlüsse am Mikrocontroller und Leitungen auf der Platine. Somit sind kleinere Baugrößen, ein geringeres Gewicht, weniger Energie und somit auch ein geringerer Herstellungspreis möglich.The matrix allows the measurement or readout of a plurality of sensors, within defined time periods and levels, which are addressed in a circuit row by row and read out one after the other. The solution of a crossover circuit (in series and parallel) saves connections to the microcontroller and cables on the board. Thus, smaller sizes, a lower weight, less energy and thus a lower production price are possible.

Ja nach benötigter Genauigkeit und Messbereich können die Lagen sich elektronisch autonom aktivieren und anpassen. Jede Lage kann unterschiedliche Bereiche messen. Abstufungen aus unterschiedlichen Lagen können zusammengefasst und ein genaueres Ergebnis kann so selbst bei hohen Gewichten gemessen werden.Depending on the required accuracy and measuring range, the layers can be activated and adjusted electronically autonomously. Each layer can measure different areas. Grades from different layers can be combined and a more accurate result can be measured even at high weights.

Die erfindungsgemäße Matrix-Lagen- und Flächensensorik ist beim Messen von Massen vorteilhaft bezüglich Baugröße, Messbereich, Genauigkeit, Einfachheit in der Herstellung, Einfachheit in der Matrix, und Software.The matrix layer and surface sensor according to the invention is advantageous in terms of size, measuring range, accuracy, ease of manufacture, simplicity in the matrix, and software when measuring masses.

3 zeigt überkreuz angeordnete und geschaltete Dehnungssensoren, welche als Drucksensoren jeweils einer Schicht Verwendung finden können. In der vorliegenden 3 ist links oben ein überkreuz geschalteter erster Dehnungsstreifensensor gezeigt, welcher mittels einem Überkreuzverschalten von Dehnungssensoren S00 und S001 hergestellt ist. Ferner ist ein Dehnungssensor einer zweiten Schicht dargestellt, welcher die beiden Sensoren S10 und S11 überkreuz geschaltet aufweist. Diese beiden Sensoren können derart in Schichten verbaut werden, dass der erste Sensor bestehend aus Sensoreinheit S00 und Sensoreinheit S01 in einer Schicht angeordnet ist und darüber oder darunter der zweite Sensor bereitgestellt aus der ersten Sensoreinheit S10 und der zweiten Sensoreinheit S11 angeordnet ist. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist jedoch keinesfalls auf Dehnungsstreifensensoren beschränkt. 3 shows cross-arranged and connected strain sensors, which can be used as pressure sensors each one layer use. In the present 3 In the upper left corner, a cross-connected first strain-strip sensor is shown, which is produced by means of a crossover connection of strain sensors S00 and S001. Furthermore, a strain sensor of a second layer is shown, which has the two sensors S10 and S11 connected in cross-over. These two sensors can be installed in layers in such a way that the first sensor consisting of sensor unit S00 and sensor unit S01 is arranged in a layer and, above or below, the second sensor is arranged consisting of first sensor unit S10 and second sensor unit S11. However, the subject matter of the present invention is by no means limited to strain gauge sensors.

4 zeigt ein Schichtenmodell der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle, aufweisend die Schichten L0, L1, ..., Lm. In der vorliegenden 4 sind in einer schematischen Darstellung die einzelnen Sensoren S00 bis Smn gezeigt. In einer ersten Schicht L0 sind die Sensoren S00, S01, ..., S0n angeordnet. In dem vorherigen Beispiel sind die Drucksensoren der ersten Menge jeweils über bzw. unter den Drucksensoren der zweiten Menge bzw. der weiteren Mengen angeordnet. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, die gemessenen Werte der einzelnen Drucksensoren derart aufzuaddieren, dass an einem gemessenen Druckpunkt ein Beaufschlagen des Gesamtgewichts berechnet werden kann. Drückt man beispielsweise in der vorliegenden 4 auf die links angeordnete Seite der Schuheinlegesohle, so werden die Messergebnisse der Sensoren S00, S10, ..., Sm0 derart aufaddiert, dass der Druckpunkt auf der linken Seite der Schuhsohle ausgelesen wird. 4 shows a layer model of the shoe insole according to the invention, comprising the layers L0, L1, ..., Lm. In the present 4 are shown in a schematic representation, the individual sensors S00 to Smn. In a first layer L0, the sensors S00, S01, ..., S0n are arranged. In the previous example, the pressure sensors of the first quantity are each arranged above or below the pressure sensors of the second quantity or of the further quantities. Thus, it is possible according to the invention to add up the measured values of the individual pressure sensors in such a way that an application of the total weight to a measured pressure point can be calculated. If you press, for example, in the present 4 On the left side of the shoe insole, the measurement results of the sensors S00, S10, ..., Sm0 are added up so that the pressure point on the left side of the shoe sole is read.

Wie in der vorliegenden 4 ersichtlich ist, kann eine beliebige Anzahl an Schichten mit jeweils einer Menge an Drucksensoren vorgesehen werden. Hierbei ist es nicht notwendig, aber gegebenenfalls vorteilhaft, dass jede Schicht L0, L1, ..., Lm die gleiche Anzahl an Drucksensoren aufweist.As in the present 4 can be seen, any number of layers can be provided, each with a set of pressure sensors. In this case, it is not necessary, but if appropriate advantageous, for each layer L0, L1,..., Lm to have the same number of pressure sensors.

Die Platine ist als Träger- bzw. Halbleiterlage gleichzeitig Aufnahmeeinheit der elektrischen Leiterbahnen. Um weitere Lagen aufzubringen kann lackiert und/oder beschichtet werden. Auch mehrere Lagen übereinander verarbeitet besitzen nur eine Bauhöhe von weniger als 1 mm. Die Matrix arbeitet gemäß einem Aspekt dreidimensional zwischen den Lagen der Platine. Die Matrix kann zur Verbesserung der Performanz auch diagonal und/oder lagenübergreifend verwendet werden.The board is as a carrier or semiconductor layer simultaneously receiving unit of the electrical conductors. To apply further layers can be painted and / or coated. Even several layers processed on top of each other have only a height of less than 1 mm. The matrix operates three-dimensionally between the layers of the board according to one aspect. The matrix can also be used diagonally and / or across layers to improve performance.

5 zeigt das in 4 beschriebene Schichtenmodell, d. h. die Schichtenmatrix in einer dreidimensionalen Darstellung, wobei der erste Index jedes Sensors den horizontalen Lagepunkt innerhalb der Schicht anzeigt, vorliegend nummeriert von links nach rechts. Der zweite Index zeigt die Anordnung des jeweiligen Drucksensors in horizontaler Tiefenebene einer Schicht der Schuheinlegesohle an, vorliegend nummeriert von vorne nach hinten. Der dritte Index zeigt die Schichtennummerierung innerhalb der Schuheinlegesohle an, vorliegend nummeriert von oben nach unten. So hat in der vorliegenden 5 der vorderste Drucksensor der obersten Schicht links die Indizierung S000 und der Drucksensor der untersten Schicht, rechts hinten, die Indizierung Sxyz. 5 shows that in 4 Layer model described, ie, the layer matrix in a three-dimensional representation, wherein the first index of each sensor indicates the horizontal position point within the layer, numbered from left to right. The second index indicates the arrangement of the respective pressure sensor in the horizontal depth plane of a layer of the shoe insole, in this case numbered from front to back. The third index indicates the layer numbering within the shoe insole, numbered from top to bottom here. So has in the present 5 the foremost pressure sensor of the uppermost layer left indexing S000 and the pressure sensor of the lowest layer, right rear, the indexing Sxyz.

Hiermit wird verdeutlicht, dass es sich bei dem vorgeschlagenen Schichtenmodell um eine dreidimensionale Anordnung von Sensoren handelt, welche auch innerhalb dieses dreidimensionalen Modells einzeln angesprochen werden können. Somit kann jeder einzelne Drucksensor innerhalb der dreidimensionalen Schuheinlegesohle einzeln angesprochen, bzw. ausgelesen werden oder es kann auch gruppenweise ausgelesen werden. Dies heißt, dass eine beliebige Untermenge der bereitgestellten Drucksensoren ausgelesen werden kann. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, auf bestehende Anwendungsszenarien, beispielsweise einer bestimmten Sportart, Rücksicht zu nehmen. This makes it clear that the proposed layer model is a three-dimensional arrangement of sensors, which can also be individually addressed within this three-dimensional model. Thus, each individual pressure sensor within the three-dimensional shoe insole can be individually addressed or read or it can also be read in groups. This means that any subset of the provided pressure sensors can be read out. Thus, it is possible according to existing application scenarios, such as a particular sport to take into account.

Auf mindestens eine Träger- bzw. Halbleiterlage wird direkt eine beliebig hohe Anzahl an Sensoren mittels Überkreuzschaltung (Reihe und Parallel) zur Verringerung der Anschlüsse einzelner elektronischer Sensorelemente aufgebracht und verschaltet. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft möglich, wenn die Träger- bzw. Halbleiterlage durch nicht elektrisch leitende Streifen in Kacheln aufgeteilt ist. Die Größen der Kacheln werden so dimensioniert, dass die Baugröße eines elektronischen Sensorelementes für die jeweilige Anwendung optimiert ist. Eine Überkreuzschaltung (in Reihe/parallel) ermöglicht die elektronischen Zu- und Ableitungen jeder einzelnen Träger- bzw. Halbleiterlage mit Leiterbahnen auf etwa 20 Prozent verglichen mit herkömmlichen Lösungen zu reduzieren, ohne die Messung selbst zu beeinträchtigen. Mindestens eine mit elektronischen Leiterbahnen als elektronische Sensorelemente hergestellte Träger- bzw. Halbleiterlage, dient zur Messung der Masse einer Person. Jede zusätzliche Lage ermöglicht eine Verbesserung der gemessenen Ergebnisse wie bspw. höhere und genauere Messergebnisse. Jede Halbleiterlage definiert einen speziellen Messbereich zur Messung von Masse und kann für weitere Anwendungen angepasst werden. Eine Halbleiterlage kann kleinste Masseunterschiede, bspw. in Milligramm messen. Jede weitere Halbleiterlage innerhalb einer mehrlagigen elektronischen Sensorkomponente besitzt vorzugsweise mindestens denselben Bereich des Widerstandswertes. Addiert mit dem Widerstandswert der ersten Lage kann somit mindestens die doppelte Masse gemessen werden.On at least one carrier or semiconductor layer, an arbitrarily high number of sensors is directly applied and interconnected by means of cross-over connection (row and parallel) to reduce the connections of individual electronic sensor elements. This solution is particularly advantageous if the carrier or semiconductor layer is divided by non-electrically conductive strips in tiles. The sizes of the tiles are dimensioned so that the size of an electronic sensor element is optimized for the respective application. A crossover circuit (in series / parallel) allows the electronic feed and discharge lines of each individual carrier or semiconductor layer with interconnects to be reduced to approximately 20 percent compared to conventional solutions, without adversely affecting the measurement itself. At least one carrier or semiconductor layer produced with electronic interconnects as electronic sensor elements serves to measure the mass of a person. Each additional layer makes it possible to improve the measured results, such as higher and more accurate measurement results. Each semiconductor layer defines a specific measuring range for measuring ground and can be adapted for further applications. A semiconductor layer can measure the smallest differences in mass, for example in milligrams. Each additional semiconductor layer within a multilayer electronic sensor component preferably has at least the same range of the resistance value. Thus, at least twice the mass can be measured when added with the resistance value of the first layer.

Bei Einsatz von unterschiedlichen Halbleiterlagen mit unterschiedlichen Widerstandswerten, können sehr hohe Massen angepasst und dennoch extrem genau gemessen werden. Bei Bedarf können bspw. 8 Lagen von Halbleiter- und Sperrlagen, beschichtet oder lackiert, aufgeschichtet werden. Bei Bedarf können auch die Halbleiter- und elektrischen sensorischen Leiterbahnen als Kaskaden- bzw. Lawinenaufbau ausgeführt werden.When using different semiconductor layers with different resistance values, very high masses can be adapted and yet extremely accurately measured. If required, for example, 8 layers of semiconductor and barrier layers, coated or painted, are stacked. If required, the semiconductor and electrical sensory tracks can be designed as a cascade or avalanche structure.

Die Kacheln und die elektrischen sensorischen Leiterbahnen können der gewünschten Anwendung in ihrer Größe angepasst werden. Zusätzliche Lagen können Sperrschichten sein, die Kriechströme verhindern und so zur Genauigkeit der Messergebnisse beitragen. Zusätzliche Lagen können auch Deckschichten sein, die die einzelne elektrische Sensorkomponente, bzw. auch die Träger- bzw. Halbleiterlage, gegen äußere und innere Belastungen schützen. Somit kann die Anzahl der Halbleiter- und elektrischen sensorischen Leiterbahnenkacheln auf die jeweilige Baugröße der Platine bzw. der Mehrlagenplatine und die zu messende Masse differenziert angeordnet und wenn notwendig bspw. kaskadiert hergestellt werden. Die Platine kann so vollständig in einem Arbeitsgang, auch inklusive weiterer Polymer- bzw. Widerstandsschichten, Sperr- bzw. Trenn- und/oder Deckschichten hergestellt werden.The tiles and the electrical sensory tracks can be adapted to the desired application in size. Additional layers can be barrier layers that prevent leakage currents and thus contribute to the accuracy of the measurement results. Additional layers may also be cover layers which protect the individual electrical sensor component, or else the carrier or semiconductor layer, against external and internal stresses. Thus, the number of semiconductor and electrical sensory track tiles on the respective size of the board or the multilayer board and the mass to be measured can be differentiated and, if necessary, for example, cascaded produced. The board can be so completely in one operation, including other polymer or resistive layers, barrier or release and / or cover layers are made.

Einzelne Lagen können auch auflackiert, gepulvert oder gepudert werden. Die elektronische Einheit ist kaskadierend in der Lage, jeden benötigten Sensor separat oder in Kombination auch diagonal durch die Schichten auszulesen, um differenziert und extrem genau Werte auch bei hohen Gewichten messen zu können. Durch diagonales Messen kann bspw. bei einer Schuhsohle eines Sprinters eine größere Anzahl an verwertbaren Ergebnissen bei schnellen dynamischen Bewegungen ermittelt werden.Individual layers can also be painted, powdered or powdered. The electronic unit is cascading capable of reading each required sensor separately or in combination also diagonally through the layers in order to be able to measure differentiated and extremely accurate values even at high weights. By diagonally measuring, for example, in the case of a shoe sole of a sprinter, a larger number of usable results can be determined with fast dynamic movements.

Eine umlaufende elektrische Leiterbahn, ob auf einer Lage oder mehreren Lagen übereinander verbaut, kann zur Lösung der Aufgabe, Masse mit elektrischen sensorischen Leiterbahnenkacheln und Halbleiterkacheln zu messen, Verwendung finden. Diese umlaufende elektrische Leiterbahn auf der Träger- bzw. Halbleiterlage dient bspw. zur Übertragung von Information zur Recheneinheit.An encircling electrical trace, whether superimposed on one layer or multiple layers, can be used to solve the problem of measuring mass with electrical sensory trace tiles and semiconductor tiles. This circulating electrical conductor on the carrier or semiconductor layer is used, for example, for the transmission of information to the arithmetic unit.

Erfindungsgemäß wird zur Messung und Steuerung ein preiswerter sogenannter Low-Energy-Mikrocontroller mit Speicher- und Funkeinheit, auf einem Trägermaterial verbaut.According to the invention, a low-cost so-called low-energy microcontroller with storage and radio unit is installed on a carrier material for the purpose of measurement and control.

Erfindungsgemäß befindet sich die mindestens eine Sensorik direkt auf dem Trägermaterial des Mikrokontrollers und/oder beabstandet auf mindestens einem weiteren Trägermaterial.According to the invention, the at least one sensor is located directly on the carrier material of the microcontroller and / or spaced apart on at least one further carrier material.

Die Sensorik misst mindestens einen Datensatz in Echtzeit an mindestens einem Messort und speichert diesen anschließend. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommuniziert selbstständig mit mindestens einem weiteren Messort untereinander und kann Ergebnisse eigenständig auswerten und Handlungen auslösen, sie kann in einem Beispiel autark arbeiten und/oder es können ihr Aufgaben von außen erteilt werden.The sensor system measures at least one data record in real time at at least one measuring location and then stores it. The device according to the invention independently communicates with at least one further measuring location and can independently evaluate results and trigger actions, it can work independently in one example and / or it can be given tasks from the outside.

Einzelne und kontinuierliche Daten können an mindestens einem Messort, bei mindestens einen Zustand und/oder mindestens einer Zustandsänderung gemessen werden und nach Ermittlung und Bestimmung der Daten können Aktionen und Reaktionen ausgelöst werden, oder die Erfindung geht bis zur nächsten eigenständigen oder von außen ausgelösten Aktivierung in einen Ruhemodus.Individual and continuous data can be collected at least one site, at least one State and / or at least one state change can be measured and after detection and determination of the data actions and reactions can be triggered, or the invention goes to the next independent or externally triggered activation in a sleep mode.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gegeben, dass die einzelnen und kontinuierlichen Daten aus Zustand und Zustandsänderung, insbesondere Gewicht und Gewichtsänderung an mindestens einem Messort gemessen und gespeichert und für eine Bestimmung und Aktivierung von Handlungen gemäß dem jeweilig speziellen Datensatz nach Speicherung in einer Datenablage für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen.A further aspect of the present invention is given by the fact that the individual and continuous data from state and state change, in particular weight and weight change at at least one measurement site measured and stored and for a determination and activation of actions according to the respective special record after storage in a data storage be available for further processing.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gegeben, dass Belastungsintensitäten, bspw. durch eine gleichbleibende oder veränderte konzentrische und exzentrische Bewegung (Wellenform in Zeit und Hubhöhe) in der Ausführungszeit und Hubhöhe ermittelt werden.A further aspect of the present invention is provided in that load intensities, for example by a constant or changed concentric and eccentric movement (waveform in time and lifting height) in the execution time and lifting height are determined.

Im Folgenden werden Aspekte der datentechnischen Umsetzung des Auslesens der Sensorwerten mitsamt deren Übertragung, Abspeicherung und Auswertung beschrieben. Die erfindungsgemäße Cloudlösung basiert auf einer Kombination von RESTful Webservices und NoSQL Datenbanken, was eine hohe Skalierbarkeit, Systemstabilität und gleichzeitig Unabhängigkeit von großen Cloudanbietern ermöglicht. Eine Cloud kann hierbei als mindestens eine Recheneinheit vorliegen, welche mittels eines Netzwerks adressiert wird. Es eignet sich beispielsweise ein Rechenzentrum als eine sogenannte Cloud. Dies kann jedoch auch ein einzelner lokaler Speicher sein.In the following, aspects of the data technology implementation of the readout of the sensor values together with their transmission, storage and evaluation will be described. The cloud solution according to the invention is based on a combination of RESTful web services and NoSQL databases, which enables high scalability, system stability and, at the same time, independence from large cloud providers. A cloud can be present here as at least one arithmetic unit, which is addressed by means of a network. For example, a data center is suitable as a so-called cloud. However, this can also be a single local memory.

REST steht für Representational State Transfer und beschreibt ein Konzept zur Entwicklung von Serviceapplikationen, das sich an der Funktionsweise des Internets orientiert. Einzelne Ressourcen werden hierbei über eine URI (Unique Resource Identifier) eindeutig identifiziert und für Client Anwendungen bereitgestellt. Client Anwendungen können über eine beschränkte Menge an Befehlen, die dem HTTP Befehlssatz entliehen sind, neue Ressourcen anlegen, abrufen, bearbeiten oder löschen (CRUD-Prinzip).REST stands for Representational State Transfer and describes a concept for the development of service applications based on the functioning of the Internet. Individual resources are uniquely identified by a URI (Unique Resource Identifier) and provided for client applications. Client applications can create, retrieve, edit or delete new resources using a limited set of commands borrowed from the HTTP command set (CRUD principle).

Eine Ressource selbst wird vor der Übertragung vom Server zum Client und umgekehrt in eine textbasierte Repräsentation überführt. Als Repräsentationsformat wird in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung JSON verwendet, welches im Vergleich zu XML ein um bis zu 30% reduziertes Datenvolumen aufweist und zusätzlich dazu direkt als Javascript Code interpretiert und von jedem Webbrowser ausgelesen und verarbeitet werden kann.A resource itself is transferred from the server to the client prior to transmission and vice versa into a text-based representation. As a representation format, in one aspect of the present invention, JSON is used, which has a data volume reduced by up to 30% compared to XML and, in addition, can be interpreted directly as a Javascript code and read out and processed by any web browser.

Diese Kombination aus textbasierter Datenrepräsentation und dem Zugriff auf Ressourcen über URIs und standardisierten HTTP Befehlen ermöglicht es sowohl von eigens dafür entwickelten Client-Applikationen, proprietärer Software, als auch von einem Webbrowser, der auf jedem internetfähigen Endgerät, wie einem PC, einem Smartphone, einem Smart-TV oder ähnlichen Endgeräten, verfügbar ist, aus mit der Cloud zu kommunizieren und schafft so eine wiederverwendbare Kommunikationsschnittstelle für alle gängigen Endgeräte. In späteren Entwicklungsschritten ist somit eine Erweiterung der Servicelandschaft durch neue Services möglich, die über eben diese Schnittstelle mit den bisherigen Services interagieren können und so um zusätzliche Funktionalität ergänzen können.This combination of text-based data representation and access to resources via URIs and standardized HTTP commands enables both client applications developed specifically for this purpose, proprietary software, and a web browser that can be used on any Internet-enabled end device, such as a PC, a smartphone, a home computer Smart TV or similar devices, is available to communicate with the cloud, creating a reusable communication interface for all popular devices. In later development steps, an extension of the service landscape by new services is possible, which can interact with the previous services via this interface and thus can supplement additional functionality.

Für die Implementierung der Webservices wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein zustandsloser, also stateless, Ansatz gewählt. Diese Art der Implementation setzt voraus, dass die Serviceapplikation niemals über den Zustand des anfragenden Clients informiert ist, außer durch die Daten die der Client zusammen mit der aktuellen Anfrage an die Cloud übermittelt hat. Das wiederum ermöglicht eine Anfrage als geschlossene Einheit zu betrachten und erlaubt somit den Einsatz von Loadbalancer, die ihrerseits die Anfragen unter hinzuziehen von vorgegebenen Metriken auf beliebige Serversysteme verteilen können. Dadurch wird auf Seiten der Cloud eine maximale horizontale Skalierbarkeit erreicht, die zur Verarbeitung der Anfragen von potenziell Hunderttausenden oder gar Millionen von Clients nötig ist, ohne die Stabilität des Gesamtsystems zu gefährden oder ein Einbrechen der Responsezeiten des Systems zu riskieren.For the implementation of the web services, according to one aspect of the present invention, a stateless, ie stateless, approach is chosen. This type of implementation assumes that the service application is never informed of the state of the requesting client, except by the data that the client transmitted to the cloud along with the current request. This, in turn, makes it possible to view a request as a closed unit and thus allows the use of load balancers, which in turn can distribute the requests to any server system by using given metrics. This provides the cloud with the maximum horizontal scalability needed to handle the requests of potentially hundreds of thousands or even millions of clients, without jeopardizing the stability of the overall system or risking system slowdowns.

Gestützt wird diese Architektur gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung von den oben genannten NoSQL Datenbanken. Aufgrund der erwarteten Datenmenge würden einzelne Rechner schnell an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit kommen. Das gilt ebenso für konventionelle relationale Datenbanksysteme, die sich sehr gut vertikal, das bedeutet durch ein Upgrade der im Server verbauten Hardware, aber nur mäßig bis schlecht horizontal, das bedeutet durch hinzufügen neuer Server, skalieren lassen. NoSQL Datenbanken sind solchen Einschränkungen nicht in demselben Maße unterworfen, der Aufwand der zur Verwaltung größerer, horizontal skalierbarer Cluster nötig ist, ist also geringer als bei traditionellen relationalen Datenbanken.In one aspect of the present invention, this architecture is supported by the aforementioned NoSQL databases. Due to the expected amount of data, individual computers would quickly reach the limits of their performance. This also applies to conventional relational database systems, which are very well vertically, that means by an upgrade of the hardware built into the server, but only moderately to poor horizontally, that means by adding new servers, let scale. NoSQL databases are not subject to such limitations to the same extent, so the overhead of managing larger, horizontally scalable clusters is less than traditional relational databases.

Zusätzlich kommt zum Tragen, dass sich komplexere Strukturen, wie Ressourcen, auch Entitäten genannt, über relationale Datenbanksysteme nur schlecht abbilden lassen.In addition, it comes to bear that more complex structures, such as resources, also called entities, can be mapped poorly via relational database systems.

Dokumentenorientierte NoSQL Datenbanken wie bspw. MongoDB sind dagegen in der Lage, komplexe Strukturen und Objekte quasi nativ abzubilden und vereinfachen hier die Einbindung der Persistenzschicht in die, in den Services implementierte, Businessschicht.However, document-oriented NoSQL databases such as MongoDB are able to Complex structures and objects are represented quasi-natively and simplify the integration of the persistence layer into the business layer implemented in the services.

Bei der Datenspeicherung muss zwischen eindeutig personenbezogenen und nur indirekt personenbezogenen Daten unterschieden werden. Eindeutig personenbezogen sind bspw. Profile die Daten wie Vor- und Nachname, Adressdaten, Geburtstag etc. enthalten, indirekt personenbezogene Daten sind die Daten die durch Messungen und/oder Umfragen erhoben werden. Die aufgenommenen Daten werden gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung in Messungen, Wellen und Segmente gegliedert. Wobei eine Messung mindestens eine Welle und zusätzlich Meta-Informationen wie Tags enthält. Unter einer Welle werden mehrere Segmente zusammengefasst, welche die Rohdaten der Welle aufnehmen und weitere Meta-Informationen wie Exzentrisches Phase, Uhrzeit usw. für diesen Abschnitt der Messung zusammen fassen.In data storage, a distinction must be made between clearly personal and only indirectly personal data. Clearly person-related, profiles are for example the data such as first and last name, address data, birthday, etc., indirectly personal data are the data collected by measurements and / or surveys. The acquired data is broken down into measurements, waves and segments according to one aspect of the present invention. Where a measurement contains at least one wave and additional meta information such as tags. A wave is a collection of multiple segments that capture the raw data of the wave and summarize other meta-information such as eccentric phase, time, and so on for that portion of the measurement.

Die Messungen werden über Umfragen ergänzt die einen Aufschluss über die Verfassung der Nutzer geben und so Rückschlüsse auf das Fitnesslevel geben und schlussendlich Besonderheiten in den Messdaten.The measurements are supplemented by surveys that provide information about the condition of the users and thus give conclusions about the fitness level and finally special features in the measurement data.

Da personenbezogene Daten besonders geschützt werden müssen, um Standards wie HIPAA oder HITECH zu erfüllen, werden diese getrennt von den restlichen Daten in separaten Datenbanken hinterlegt. Dort werden diese gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verschlüsselt abgelegt und so gesondert geschützt, während die indirekten Daten nicht ohne Zugriff auf die Personendatenbanken eindeutig zuordnen bar sind und deshalb keine Rückschlüsse auf einzelne Nutzer ermöglichen, und nicht gesondert verschlüsselt werden müssen.Since personal data must be specially protected to meet standards such as HIPAA or HITECH, these are stored separately from the rest of the data in separate databases. There, according to one aspect of the present invention, these are stored in encrypted form and thus protected separately, while the indirect data can not be unambiguously assigned without access to the personal databases and therefore do not allow any conclusions to be drawn to individual users and do not need to be encrypted separately.

Für die Übertragung der Messdaten an die Cloudservices sollen Streamingservices verwendet werden. Die dort eingespeisten Daten werden gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung von dafür konzipierten Algorithmen in Echtzeit analysiert, vorverarbeitet und gefiltert. Bei der Analyse der Datenströme könnten Algorithmen Anwendung finden, die auf Erkenntnissen der Erforschung neuronaler Netze beruhen oder aus dem Bereich der Mustererkennung stammen und speziell auf die Verarbeitung von Streams und maximale Skalierbarkeit ausgelegt sind.Streaming services should be used to transfer the metrics to the cloud services. The data fed in there are, in accordance with one aspect of the present invention, analyzed, preprocessed and filtered in real time by algorithms designed for this purpose. In the analysis of the data streams, algorithms could be applied which are based on findings of neural network research or originated in the area of pattern recognition and are specially designed for the processing of streams and maximum scalability.

So sollen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Auffälligkeiten erkannt und via Push-Notification Services an Dritte (bspw. Angehörige, Ärzte oder Trainer und andere Betreuer) weitergeleitet werden.Thus, according to one aspect of the present invention, abnormalities are to be detected and forwarded via push notification services to third parties (for example, relatives, doctors or trainers and other caregivers).

Darüber hinaus lässt sich die zu speichernde Datenmenge um ein vielfaches reduzieren, indem Messdaten, welche keine Auffälligkeiten aufweisen, verworfen werden und aus den Rohdaten, die für den Endnutzer relevanten Meta-Daten extrahiert werden bzw. zur späteren Analyse notwendige Meta-Daten ergänzt werden können.In addition, the amount of data to be stored can be reduced many times by discarding measurement data which has no abnormalities and extracting from the raw data the meta data relevant for the end user or adding meta data necessary for later analysis ,

Über diese Meta-Informationen könnten Zielgruppen-orientierte Untersuchungen über vordefinierte Zeiträume durchgeführt werden. Die entsprechenden Meta-Informationen, die diese Zielgruppen eindeutig identifizieren, werden an die aufgenommenen Datensätze angehängt und ermöglichen so später eine gesonderte BigData-Analyse oder Tests von neueren und verbesserten Algorithmen.This meta-information could be used to target audience-oriented investigations over predefined time periods. The corresponding meta-information, which uniquely identifies these target groups, is appended to the recorded datasets, enabling later separate Big Data analysis or testing of newer and improved algorithms.

Sind die Analysen und Tests abgeschlossen, können die Rohdaten über die entsprechenden Meta-Informationen zu größeren Datenchunks kombiniert und mittels Kompression die Datenmenge weiter reduziert und die Chunks anschließend in speziell dafür vorgesehenen Datenspeichern archiviert werden.Once the analysis and testing has been completed, the raw data can be combined into larger data chunks through meta-information and compressed compression can be used to further reduce the amount of data and then archive the chunks to dedicated data stores.

Zusätzlich könnte die Verwendung von graphenorientierten Datenbanken auf dem Hintergrund soziologischer Aspekte neue Abfragen und Nutzungsmöglichkeiten eröffnen. So ließen sich Analysen bezogen auf Freundes-, Bekanntenkreise oder Berufsbilder durchführen, um nachvollziehen zu können, in welchem Maße die Verbesserung der Fitness Einzelner eine Auswirkung auf andere Personen in deren Kreisen hat, oder ob bestimmte Berufsgruppen eine besondere Neigung zu bestimmten Haltungsfehlern aufweisen bzw. diese begünstigen.In addition, the use of graph-oriented databases in the context of sociological aspects could open up new queries and uses. Analyzes could be carried out in relation to friends, acquaintances or job profiles in order to be able to understand to what extent the improvement of the fitness of individuals has an effect on other people in their circles, or whether certain occupational groups have a particular inclination to particular posture errors or favor them.

Ein anderer Aspekt sind Abfragen, die die eigene Leistungsfähigkeit mit der durchschnittlichen Leistungsfähigkeit im direkten Umfeld vergleichen. Solche Aspekte könnten zusätzlich zu raumspezifischen, auch geospatial genannten, Analysen beitragen sowie zu der Erstellung von Health-/Fitnessmaps und der Verbesserung von deren Genauigkeit.Another aspect is queries that compare one's own performance with the average performance in the immediate environment. Such aspects could contribute in addition to spatially specific, also geospatial, analyzes and to the creation of health / fitness maps and the improvement of their accuracy.

Die datentechnische Verarbeitung der erfindungsgemäß ermittelten Werte ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, da Einheiten in neuer Weise adressiert werden. Somit lassen sich erfindungsgemäß Konzepte der Datenverarbeitung in den Fitnessbereich portieren.The data processing of the values determined according to the invention is an aspect of the present invention, since units are addressed in a new way. Thus, according to the invention, concepts of data processing can be ported to the fitness area.

Die vorliegende Erfindung ist nicht generell auf eine Schuhsohle, eine Schuheinlegesohle und einen Schuh beschränkt. Auch vorteilhaft ist eine analog ausgestaltete Socke. Somit können alle Aspekte, die für eine Schuhsohle, eine Schuheinlegesohle und einen Schuh angeführt wurden, auch auf eine Socke angewendet werden. Weitere Merkmale dieser Socke sind analog den Unteransprüchen zu entnehmen.The present invention is not generally limited to a shoe sole, a shoe insole and a shoe. Also advantageous is an analog configured sock. Thus, all aspects cited for a shoe sole, a shoe insole and a shoe can also be applied to a sock. Further features of this sock can be found analogously to the subclaims.

Zum Beispiel ist eine Socke vorgeschlagen zum Messen von Körpergewicht, mit einer ersten Schicht aufweisend eine erste Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem ersten Messbereich; und mindestens einer zweiten Schicht aufweisend eine zweite Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem zweiten Messbereich. For example, a sock proposed for measuring body weight, having a first layer comprising a first set of cross-connected pressure sensors arranged for weight measurement in a first measurement range; and at least one second layer comprising a second set of cross-connected pressure sensors arranged for weight measurement in a second measuring range.

Auch vorteilhaft ist ein analog ausgestalteter Handschuh. Somit können alle Aspekte die für eine Schuhsohle, eine Schuheinlegesohle und einen Schuh angeführt wurden auch auf einen Handschuh angewendet werden. Weitere Merkmale dieses Handschuhs sind analog den Unteransprüchen zu entnehmen.Also advantageous is an analog ausgestalteter glove. Thus, all aspects cited for a shoe sole, a shoe insole and a shoe can also be applied to a glove. Other features of this glove are shown in the dependent claims.

Zum Beispiel ist ein Handschuh vorgeschlagen zum Messen von Gewicht mit einer ersten Schicht aufweisend eine erste Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem ersten Messbereich; und mindestens einer zweiten Schicht aufweisend eine zweite Menge überkreuz geschalteter Drucksensoren eingerichtet zur Gewichtsmessung in einem zweiten Messbereich.For example, a glove is proposed for measuring weight with a first layer comprising a first set of cross-connected pressure sensors arranged for weight measurement in a first measurement range; and at least one second layer comprising a second set of cross-connected pressure sensors arranged for weight measurement in a second measuring range.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist mindestens ein weiterer Massesensor vorgesehen, der bspw. an den Gefäßen des Fußes die Pulswellen, welche aus den Herzaktivitäten resultieren misst, den Gefäßzustand mittels Pulswellengeschwindigkeit PWG ermittelt und/oder die Pulswellenlaufzeit PWL ermittelt.According to a further embodiment, at least one further mass sensor is provided which, for example, measures the pulse waves, which result from cardiac activities, on the vessels of the foot, determines the vessel state by means of pulse wave velocity PWG and / or determines the pulse wave transit time PWL.

Durch die Bauform und die Größe des Massesensors können die Sensoren in vielen Bereichen des Körpers eingesetzt werden. Voraussetzung für deren Einsatz ist, dass die Pulswellen spürbar bzw. detektierbar sind.Due to the design and the size of the mass sensor, the sensors can be used in many areas of the body. Prerequisite for their use is that the pulse waves are noticeable or detectable.

An einer einzigen Meßstelle kann der Puls bzw. der Abstand zwischen zwei Herzschlägen gemessen werden. An zwei aneinander bzw. hintereinander und vom Herzen weglaufenden und verschalteten Messpunkten, oberhalb der Haut und auf dem Gefäß liegend, können die Pulswellenlaufzeit und damit die Pulswellengeschwindigkeit gemessen werden. Aus der Pulswellengeschwindigkeit kann der kontinuierliche Blutdruck nach einer Kalibrierung ermittelt werden.At a single measuring point, the pulse or the distance between two heartbeats can be measured. The pulse wave transit time and thus the pulse wave velocity can be measured at two measuring points which run away from one another and from the heart and are connected above the skin and on the vessel. From the pulse wave velocity, the continuous blood pressure can be determined after a calibration.

Für die Umsetzung wird zur Messung des Gewichtes unter dem Fuß nur ein zusätzliches Bauteil bzgl. weiterer Ausführungsformen benötigt. Zur Umsetzung kann ein 16 Bit Wandler mit einem Polymer zur Messung der Masse verwendet werden. Unterschiedliche Polymere als Halbleiter und somit unterschiedliche Widerstände sind ebenfalls als Wandler geeignet.For the implementation of measuring the weight under the foot only an additional component with respect to further embodiments is required. For implementation, a 16-bit transducer with a polymer can be used to measure the mass. Different polymers than semiconductors and thus different resistances are also suitable as converters.

Eine Lasche als Weichplatine, welche von der Fußsensorik ausgebildet wird oder lediglich ein Kabel, welches zum Sensor bzw. den Sensoren an den Fußrücken geführt wird, kann Verwendung finden. Das System kann somit in einem Stück gefertigt werden und stellt eine Vitaldatenmessung bereit.A tab as a soft board, which is formed by the foot sensor or only a cable which is guided to the sensor or the sensors on the instep, can be used. The system can thus be manufactured in one piece and provides a vital data measurement.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Massesensor als ein Drucksensor ausgestaltet und misst somit den Druck an mindestens einem Gefäß.According to a further embodiment, the mass sensor is designed as a pressure sensor and thus measures the pressure at at least one vessel.

Eine Messung von Vitaldaten aus ein und/oder zwei Messpunkten heraus funktioniert gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit Massesensoren.A measurement of vital data from one and / or two measurement points works according to a further embodiment with mass sensors.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4237072 C1 [0003]
WO 2012/152420 A1 [0004]
DE 29512711 U1 [0005]

Claims

Shoe sole (S) for measuring body weight, comprising a first layer (L0, L1, ..., Lz) comprising a first set of cross-connected pressure sensors (S000, ..., Sxyz) adapted for weight measurement in a first measuring range.

Shoe sole (S) according to claim 1, having at least one second layer (L0, L1, ..., Lz) comprising a second set of cross-connected pressure sensors (S000, ..., Sxyz) arranged for weight measurement in a second measuring range.

Shoe sole (S) according to one of claims 1 or 2, wherein the first and the second measuring range are at least partially different.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the first and the second measuring range are continuous.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the pressure sensors (S000, ..., Sxyz) of the first layer (L0, L1, ..., Lz) substantially over the pressure sensors (S000, ..., Sxyz) the second layer (L0, L1, ..., Lz) are arranged.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the electrical resistance of each pressure sensor changes after it has been loaded with a weight.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the change in resistance allows a conclusion about the size of the applied weight.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the pressure sensors (S000, ..., Sxyz) can each be read independently of each other.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the first and the second layer (L0, L1, ..., Lz) each have a carrier layer with applied pressure sensors (S000, ..., Sxyz).

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the carrier layer is divided into non-conductive strips in tiles.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the pressure sensors (S000, ..., Sxyz) for reading by means of electrical conductors are coupled to a computing unit.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the layers (L0, L1, ..., Lz) have breathing bridges.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, which is shaped as a shoe insole (S).

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, comprising at least one further sensor unit (S000, ..., Sxyz) from a group, the group comprising: an air pressure sensor, a pressure sensor, a heart rate monitor, a Elektrokardiogrammgerät, a temperature sensor, an acceleration sensor and a position sensor.

Shoe sole (S) according to one of the preceding claims, wherein the pressure sensors (S000, ..., Sxyz) of different layers (L0, L1, ..., Lz) measure according to different measuring ranges.

Shoe comprising a shoe sole (S) according to one of claims 1 to 15.

A method of manufacturing a shoe sole (S) according to any one of claims 1 to 15, comprising: - Providing a first carrier layer and crosswise application of pressure sensors (S000, ..., Sxyz) adapted for weight measurement in a first measuring range for producing a first layer (L0, L1, ..., Lz); - Providing a second carrier layer and crosswise application of pressure sensors (S000, ..., Sxyz) arranged for weight measurement in a second measuring range for producing a second layer (L0, L1, ..., Lz); and - Joining the first and the second layer (L0, L1, ..., Lz).