DE102016224738A1 - Ladder unit of an insole for recording biophysical parameters in shoes with sensors - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit mit Sensoren zur Verbindung mit einem mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen zusammengeschalteten Datenverarbeitungssystem und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers zur Verwendung als Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in einem Schuh und derartige Leitereinheiten.Die Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit zeichnen sich insbesondere durch ihre Bequemlichkeit und einfache Realisierung aus.Zur Herstellung der Leitereinheit werden dazu auf einem aus einem elektrisch nicht leitenden Textil bestehenden Träger elektrische Leiter durch Durchschneiden einer auf dem Träger aufgebrachten elektrisch leitfähigen Textilie und/oder Bedrucken mit einer elektrischen Schicht und/oder Sticken elektrisch leitfähiger Fäden/Bändchen hergestellt und die Sensoren jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern verbunden.Die Leitereinheit besteht dazu aus einem Träger aus einem elektrisch nicht leitenden Textil mit elektrischen Leitern. Die Sensoren sind jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern verbunden.The invention relates to methods for producing a conductor unit with sensors for connection to a data processing system interconnected to an electromagnetic wave transmitter / receiver and to a source of energy of a sole body for use as an insole for detecting biophysical measurements in a shoe and such ladder units Conductor unit are characterized in particular by their convenience and ease of implementation. To produce the conductor unit, electrical conductors are formed on a support made of an electrically non-conductive textile by cutting an electrically conductive textile applied to the support and / or printing with an electrical layer and / or embroidering electrically conductive threads / tapes produced and the sensors each with two spaced-apart electrical conductors connected. The conductor unit daz u from a support made of an electrically non-conductive textile with electrical conductors. The sensors are each connected to two spaced electrical conductors.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit mit Sensoren zur Verbindung mit einem mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen zusammengeschalteten Datenverarbeitungssystem und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers zur Verwendung als Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in einem Schuh und Leitereinheiten einer Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen mit Sensoren zur Verbindung mit einem Datenverarbeitungssystem in Verbindung mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers.The invention relates to methods for producing a conductor unit with sensors for connection to a data processing system interconnected to an electromagnetic wave transmitter / receiver and an energy source of a sole body for use as an insole for detecting biophysical measurements in a shoe and guide units of an insole for detecting biophysical measurements in shoes having sensors for connection to a data processing system in conjunction with an electromagnetic wave transmitter / receiver and an energy source of a sole body.

In Schuhen gemessene biophysikalische Messgrößen können unter anderem genutzt werden,, gesundheitsschädliche Druckbelastungen zu erkennen und Bewegungsanalysen in den Bereichen Orthopädie und Sport durchzuführen.Biophysical measures measured in shoes can be used, among other things, to detect harmful pressure loads and to carry out movement analyzes in the fields of orthopedics and sports.

So offenbart die Druckschrift DE 10 2014 008 091 A1 eine Vorrichtung zur Erfassung von Druckbelastungen und/oder Temperaturdifferenzen in einem Einlegesohlenpaar für den diabetischen Fuß, die aus einer Kombination von in einem Sohlenpaar aus Sohlen mit eingearbeiteten textilen, kapazitiven Drucksensoren und aus Sohlen mit eingearbeiteten Temperatursensoren besteht. Die Sohlen können als Sohlenverbund ausgeführt sein. Die textilen Drucksensoren bestehen dazu aus zwei sich gegenüberliegenden Sensorflächen. Die Temperatursensoren sind in einer der Sohlen eingearbeitet. Die elektrischen Leiter sind mittels textiler Verarbeitungsverfahren realisiert, auf die nicht näher eingegangen wird.Thus, the document discloses DE 10 2014 008 091 A1 a device for detecting pressure loads and / or temperature differences in a pair of insole for the diabetic foot, which consists of a combination of in a sole pair of soles with incorporated textile, capacitive pressure sensors and soles with incorporated temperature sensors. The soles can be designed as sole composite. The textile pressure sensors consist of two opposing sensor surfaces. The temperature sensors are incorporated in one of the soles. The electrical conductors are realized by means of textile processing methods, which will not be discussed in more detail.

Die Druckschrift DE 10 2010 049 154 A1 offenbart eine Sohle mit Sensor, die zur Messung der mechanischen Druckverteilung an der menschlichen Fußsohle Sensoren und eine Elektronik aufweist. Die Sensoren und die Elektronik sind auf einer Platine angeordnet. Darüber hinaus können die Sensoren auch an die Platine angeschlossen sein. Die Sohle ist auf die Messung des Drucks beschränkt.The publication DE 10 2010 049 154 A1 discloses a sole with sensor having sensors and electronics for measuring the mechanical pressure distribution on the human foot. The sensors and the electronics are arranged on a circuit board. In addition, the sensors can also be connected to the board. The sole is limited to measuring the pressure.

Die Druckschrift US 4,647,918 A beschreibt eine Einrichtung zur Erfassung der Druckbelastung an mehreren Stellen des Fußes. Dazu wird eine Schuheinlage mit mehreren Drucksensoren verwendet. Die Drucksensoren sind an verschiedenen Stellen des Fußes platziert. Eine Signalisierung erfolgt mittels eines Geräts, welches zum Einen mit den Sensoren verbunden und zum Anderen durch den Patienten tragbar ist. Die Auswertung erfolgt zeitbezogen über einen Mikroprozessor, der über einen Kabelbaum elektrisch leitend mit den Messwertgebern verbunden ist, entsprechend vorgegebener und gespeicherter Grenzwerte. Eine Lichtquelle dient beispielsweise der Signalisierung. Der Kabelbaum muss dabei von der Schuheinlage über den Schuh und das Bein zum Gerät geführt werden. Dabei sind durch die Kabel hervorgerufene und nicht bestimmte Druckbelastungen am Fuß nicht auszuschließen. Insbesondere bei der Bewegung kann dieser im Schuh am Fuß reiben und zu Verletzungen führen. Das ist nur durch besondere Maßnahmen in der Fußbekleidung vermeidbar.The publication US 4,647,918 A describes a device for detecting the pressure load at several points of the foot. For this a shoe insert with several pressure sensors is used. The pressure sensors are placed at different points of the foot. Signaling takes place by means of a device which, on the one hand, is connected to the sensors and, on the other hand, is portable by the patient. The evaluation is carried out on a time-related basis via a microprocessor, which is electrically conductively connected to the transducers via a cable harness, in accordance with predetermined and stored limit values. A light source is used, for example, the signaling. The cable harness must be guided from the shoe insert over the shoe and leg to the device. It can not be ruled out by the cable caused and not certain pressure loads on the foot. Especially in the movement, this can rub in the shoe on the foot and cause injury. This can only be avoided by special measures in the footwear.

Durch die Druckschrift DE 103 14 211 A1 ist ein druckempfindlicher Strumpf bekannt, der ein druckempfindliches Material aufweist. Damit wird ein auf den Strumpf ausgeübter Druck erfasst. Zum einen enthält das druckempfindliche Material Fäden, deren elektrischer Widerstand druckabhängig ist. Zum anderen enthält das druckempfindliche Material elektrisch leitfähige Fäden, die sich untereinander berühren, wobei der elektrische Übergangswiderstand zwischen je zwei sich berührenden Fäden druckabhängig ist. Für die Erfassung und Signalisierung des Drucks ist eine Auswahl der Druckmesspunkte im Textil zu treffen. Durch die Vielzahl von Kreuzungspunkten ist das nicht einfach zu realisieren.Through the publication DE 103 14 211 A1 For example, a pressure-sensitive stocking having a pressure-sensitive material is known. This captures a pressure exerted on the stocking. On the one hand, the pressure-sensitive material contains threads whose electrical resistance is pressure-dependent. On the other hand, the pressure-sensitive material contains electrically conductive threads that touch each other, wherein the electrical contact resistance between each two touching threads is pressure-dependent. For the recording and signaling of the pressure, a selection of the pressure measuring points in the textile is to be made. Due to the multitude of crossing points, this is not easy to realize.

Der in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen so zu schaffen, dass diese dem Nutzer einen hohen Tragekomfort bietet, einfach herzustellen ist und auf Grund der eingesetzten Werkstoffe und Realisierung eine hohe Lebensdauer aufweist.The indicated in the claims 1 and 2 invention has for its object to provide an insole for detecting biophysical measurements so that it offers the user a high level of comfort, easy to manufacture and due to the materials used and realization has a long life.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the claims 1 and 2.

Die Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit mit Sensoren zur Verbindung mit einem mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen zusammengeschalteten Datenverarbeitungssystem und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers zur Verwendung als Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in einem Schuh und die Leitereinheiten einer Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen mit Sensoren zur Verbindung mit einem Datenverarbeitungssystem in Verbindung mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers zeichnen sich insbesondere durch ihre ökonomische und einfache Realisierbarkeit aus.The method of manufacturing a ladder unit having sensors for connection to a data processing system interconnected to an electromagnetic wave transmitter / receiver and a source of energy of a sole body for use as an insole for detecting biophysical measurements in a shoe and the insole guide units for detecting biophysical measurements in Shoes with sensors for connection to a data processing system in conjunction with a transmitter / receiver for electromagnetic waves and an energy source of a sole body are characterized in particular by their economic and ease of implementation.

Zur Herstellung der Leitereinheit werden dazu auf einem aus einem elektrisch nicht leitenden Textil bestehenden Träger elektrische Leiter durch Durchschneiden einer auf dem Träger aufgebrachten elektrisch leitfähigen Textilie und/oder Bedrucken mit einer elektrischen Schicht und/oder Sticken elektrisch leitfähiger Fäden/Bändchen hergestellt und die Sensoren jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern verbunden.To produce the conductor unit, electrical conductors are produced on a carrier made of an electrically non-conductive textile by cutting an electrically conductive textile applied to the carrier and / or printing with an electrical layer and / or embroidering electrically conductive threads / ribbons and the Sensors each connected to two spaced apart electrical conductors.

Die Leitereinheit besteht dazu aus einem Träger aus einem elektrisch nicht leitenden Textil mit elektrischen Leitern. Die Sensoren sind jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern verbunden. Weiterhin

  • - ist ein Endenbereich des elektrischen Leiters gleichzeitig ein Direktsteckkontakt oder
  • - ist ein Endenbereich der elektrischen Leitereinheit ein Stecker mit Enden der elektrischen Leiter oder
  • - sind die elektrischen Leiter mit wenigstens einem Bauelementeträger mit Kontaktelementen und/oder dem Datenverarbeitungssystem und dem Sender/Empfänger elektromagnetischer Wellen verbunden.
The conductor unit consists of a carrier made of an electrically non-conductive textile with electrical conductors. The sensors are each connected to two spaced electrical conductors. Farther
  • - Is an end portion of the electrical conductor at the same time a direct plug contact or
  • an end region of the electrical conductor unit is a plug with ends of the electrical conductors or
  • - The electrical conductors are connected to at least one component carrier with contact elements and / or the data processing system and the transmitter / receiver electromagnetic waves.

Das bequeme Tragen für den Nutzer wird insbesondere durch die Leitereinheit aus der flexiblen Textilie gewährleistet. Ein Träger und wenigstens eine aufgebrachte Abdeckung können darüber hinaus aus elektrisch nicht leitenden flexiblen Textilien allein oder in Verbindung mit wenigstens einem flexiblen und elastischen Schicht oder Körper ausgebildet sein oder werden, so dass die Einlegesohle insgesamt elastisch und flexibel ist. Die Sensoren sind in diese Einlegesohle eingebettet.The comfortable carrying for the user is ensured in particular by the ladder unit made of flexible textile. A carrier and at least one applied cover may also be formed from electrically non-conductive flexible textiles alone or in conjunction with at least one flexible and elastic layer or body, such that the insole as a whole is elastic and flexible. The sensors are embedded in this insole.

Die Leitereinheit besteht dabei im Wesentlichen aus dem Träger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Textil mit den elektrischen Leitern.The conductor unit consists essentially of the carrier of an electrically non-conductive textile with the electrical conductors.

In einer ersten Ausführungsform können die elektrischen Leiter durch Durchschneiden einer auf dem Träger aufgebrachten elektrisch leitfähigen Textilie hergestellt werden. Dazu wird auf dem Träger als elektrisch nicht leitende Textilie die elektrisch leitfähige Textilie aufgebracht. Das kann durch Aufkleben, Kaschieren oder Laminieren erfolgen. Anschließend wird diese elektrisch leitfähige Textilie durchschnitten, so dass Leiterbahnen entstehen. Der Träger wird dabei nicht geschnitten. Das elektrisch leitfähige Material zwischen den Leiterbahnen kann anschließend entfernt, auch als entgittert bezeichnet, werdenIn a first embodiment, the electrical conductors can be produced by cutting through an electrically conductive textile applied to the carrier. For this purpose, the electrically conductive textile is applied to the carrier as an electrically non-conductive textile. This can be done by gluing, laminating or laminating. Subsequently, this electrically conductive textile is cut through, so that printed conductors are formed. The wearer will not be cut. The electrically conductive material between the tracks may then be removed, also referred to as de-icing

In einer zweiten Ausführungsform wird der Träger als elektrisch nicht leitende Textilie mit elektrischen Leitern als Leiterbahnen bedruckt. Das kann beispielsweise mit elektrisch leitfähiger Farbe oder elektrisch leitfähigen Kunststoff erfolgen. Nach Trocknung und/oder Aushärtung sind die elektrischen Leiter realisiert.In a second embodiment, the carrier is printed as electrically non-conductive textile with electrical conductors as conductor tracks. This can be done for example with electrically conductive paint or electrically conductive plastic. After drying and / or curing, the electrical conductors are realized.

In einer dritten Ausführungsform kann die elektrisch nicht leitende Textilie mit fadenförmigen elektrischen Leitern so bestickt werden, dass die fadenförmigen elektrischen Leiter Leiterbahnen in und auf dem Träger sind. Die Fäden können auch Bändchen sein.In a third embodiment, the electrically non-conductive textile can be embroidered with thread-like electrical conductors so that the filamentary electrical conductors are conductor tracks in and on the carrier. The threads can also be ribbons.

Natürlich können die elektrischen Leiter auch durch eine Kombination der drei Ausführungsformen ausgeführt werden oder sein.Of course, the electrical conductors may also be implemented by a combination of the three embodiments.

Mittels des Datenverarbeitungssystems werden die jeweiligen Messwerte der Sensoren als Daten erfasst, verarbeitet und gespeichert. Weiterhin können Daten über den Sender als elektromagnetische Wellen gewandelt an einen externen Empfänger übertragen werden. Darüber hinaus können auch Daten insbesondere zur Verarbeitung von einem externen Sender mittels elektromagnetischer Wellen über den Empfänger an das Datenverarbeitungssystem übertragen werden. Der externe Empfänger kann dazu eine Signaleinrichtung und/oder ein weiteres Datenverarbeitungssystem sein. Der externe Sender ist insbesondere mit dem oder einem weiteren Datenverarbeitungssystem verbunden.By means of the data processing system, the respective measured values of the sensors are recorded, processed and stored as data. Furthermore, data can be transmitted via the transmitter as electromagnetic waves to an external receiver. In addition, data, in particular for processing from an external transmitter by means of electromagnetic waves via the receiver to the data processing system can be transmitted. The external receiver can be a signaling device and / or another data processing system for this purpose. The external transmitter is in particular connected to the or a further data processing system.

Die Einlegesohle kann damit vorteilhafterweise zur Erkennung und Signalisierung von Überbelastungen am Fuß genutzt werden. Damit eignet sich die Einlegesohle in der Sportwissenschaft zur Erfassung von Lauf-, Sprung- und Gangparametern und damit zur Leistungsdiagnostik und Technikanalyse beispielsweise in den Bereichen Leichtathletik und der Ballsportarten. Ein weiteres Einsatzgebiet stellt die Orthopädie dar, wobei Ganganalysen und Komfortmessungen von Schuhwerk im Vordergrund stehen können. Darüber hinaus kann die Einlegesohle auch zur Früherkennung und Frühwarnung eines sich bildenden Geschwürs am Fuß und zur Detektion eines Temperaturabfalls aufgrund einer regionalen Minderdurchblutung verwendet werden.The insole can thus be used advantageously for the detection and signaling of overloading the foot. Thus, the insole in sports science to capture running, jumping and gait parameters and thus for performance diagnostics and technology analysis, for example in the fields of athletics and ball sports. Another area of application is orthopedics, whereby gait analysis and comfort measurements can be in the foreground. In addition, the insole may also be used for the early detection and early warning of a developing ulcer on the foot and for the detection of a temperature drop due to a regional under-flow.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the patent claims 3 to 11.

Ein erster Bereich der Leitereinheit ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 auf der zur Fußsohle weisenden Oberfläche eines Sohlengrundkörpers oder wenigstens einer Dämpfungsschicht auf einem Sohlengrundkörper angeordnet. Ein zweiter Bereich der Leitereinheit ist eine Verbindungseinheit an einer Seitenfläche des Sohlengrundkörpers oder der Dämpfungsschicht und dem Sohlengrundkörper. Ein dritter Bereich der Leitereinheit ist auf der der Fußsohle gegenüberliegenden Oberfläche des Sohlengrundkörpers angeordnet. Der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich sind einstückig ausgebildet. Weiterhin ist der dritte Bereich mit dem Bauelementeträger verbunden.A first region of the conductor unit is arranged according to the embodiment of claim 3 on the sole of the foot facing surface of a sole body or at least one damping layer on a sole body. A second region of the conductor unit is a connection unit on a side surface of the sole body or the cushioning layer and the sole body. A third area of the ladder unit is arranged on the surface of the sole base body opposite the sole of the foot. The first region, the second region and the third region are integrally formed. Furthermore, the third area is connected to the component carrier.

Zur mechanischen Stabilisierung befindet sich der Sensor nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 in und/oder auf einem Verstärkungselement. Das kann oder können ein Ring und/oder eine Platte als ein Träger sein.For mechanical stabilization, the sensor is according to the embodiment of claim 4 in and / or on a Reinforcing element. This may or may be a ring and / or a plate as a carrier.

Der Sensor ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor, ein Beschleunigungssensor oder eine Kombination davon.The sensor is according to the embodiment of claim 5, a pressure sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an acceleration sensor or a combination thereof.

Damit ergeben sich bei Verwendung der Einlegesohle die Vorteile einer

  • - automatisierten Messung von regionalen Temperaturen und/oder Drücken einschließlich deren Unterschiede voneinander im Fußbereich,
  • - Mitteilung im Sinne eines Frühwarnsystems bei sich ändernden Gangeigenschaften, Überbelastungen und Eigenschaften des Fußes,
  • - Frühwarnung bei Durchblutungsstörungen und
  • - direkten Rückmeldung und Visualisierung von den Fuß schädigenden Eigenschaften des Schuhs mittels bekannter Signaleinrichtungen.
This results in the use of the insole advantages of a
  • automated measurement of regional temperatures and / or pressures including their differences in the foot area,
  • - communication in the sense of an early-warning system with changing walking characteristics, overloads and characteristics of the foot,
  • - early warning of circulatory disorders and
  • - Direct feedback and visualization of the foot damaging properties of the shoe by means of known signaling devices.

Mittels des Beschleunigungssensors sind die Bewegungsabläufe des Nutzers erfassbar. Das kann kontinuierlich aber auch nach vorbestimmten Kriterien erfolgen. Die Messdaten können über das Datenverarbeitungssystem an einen externen Computer gesendet werden. Mit den aus den Messdaten gewonnenen Bewegungsmustern des Nutzers über längere Zeiträume können Informationen über den Allgemeinzustand gewonnen werden. Dadurch kann beispielsweise eine durch Fehlbelastungen verursachte Degeneration des Fußskeletts erkannt werden.By means of the acceleration sensor, the movements of the user can be detected. This can be done continuously but also according to predetermined criteria. The measurement data can be sent to an external computer via the data processing system. Information about the general condition can be obtained with the movement patterns of the user obtained over a longer period of time from the measured data. As a result, for example, a degeneration of the foot skeleton caused by faulty loading can be detected.

Gleichzeitig können die Messwerte, deren Auswertungen und die Signale als Resultate der Auswertungen an einen externen Computer gesandt werden. Daraus kann der Temperaturverlauf, das Geh- und Stehverhalten, die Nutzung der Einlegesohle und das Entlastungsverhalten ermittelt werden. Alle Daten können dazu auch zeitbezogen im Datenverarbeitungssystem verarbeitet und gespeichert werden. Das bedeutet mit der jeweils aktuellen Zeit der Messung oder einer relativen Zeit auf Basis beispielsweise eines Startsignals. Ein Arzt wird somit in die Lage versetzt, mit dem Nutzer Präventivmaßnahmen einzuleiten. Gleichzeitig können daraus Informationen über den technischen Zustand der Einlegesohle abgeleitet werden.At the same time, the measured values, their evaluations and the signals can be sent as results of the evaluations to an external computer. From this, the temperature profile, the walking and standing behavior, the use of the insole and the relief behavior can be determined. All data can also be processed and stored on a time-related basis in the data processing system. This means with the current time of the measurement or a relative time based on, for example, a start signal. A physician is thus enabled to initiate preventive measures with the user. At the same time information about the technical condition of the insole can be derived.

Dazu können vorteilhafterweise als

  • - Drucksensor ein piezoresistives, kapazitives oder optisches Sensorelement,
  • - Temperatursensor ein elektrisches Widerstandselement und
  • - Feuchtigkeitssensor ein Impedanzsensor oder ein kapazitives Sensorelement verwendet und eingesetzt werden.
These can advantageously as
  • Pressure sensor a piezoresistive, capacitive or optical sensor element,
  • - Temperature sensor, an electrical resistance element and
  • - Moisture sensor, an impedance sensor or a capacitive sensor element can be used and used.

Die Leitereinheit ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 ein Laminat aus den elektrischen Leitern zwischen elektrisch nicht leitfähigen Textilien, wobei ein elektrisch nicht leitfähiges Textil der Träger ist.The conductor unit is according to the embodiment of claim 6, a laminate of the electrical conductors between electrically non-conductive textiles, wherein an electrically non-conductive textile is the carrier.

Die elektrisch nicht leitenden Textilien sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 wasser- und schweißdichte Textilien.The electrically non-conductive textiles are according to the embodiment of claim 7 water and sweat-proof textiles.

Das Laminat befindet sich nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 in einer Umhüllung aus einem wasser- und schweißdichten Material.The laminate is according to the embodiment of claim 8 in a sheath of a water and weld-proof material.

Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 sind die Leitereinheit mit den Sensoren auf einer ersten Seite eines Sohlengrundkörpers und der Bauelementeträger in wenigstens einer Vertiefung in der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Sohlengrundkörpers angeordnet.According to the embodiment of claim 9, the conductor unit with the sensors on a first side of a sole base body and the component carrier are arranged in at least one recess in the first side opposite the second side of the sole body.

Ein elektrischer Leiter ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ein elektrisches Potential für die Sensoren.An electrical conductor is according to the embodiment of claim 10, an electrical potential for the sensors.

Dem Datenverarbeitungssystem ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 ein Multiplexer vorgeschaltet, der sich auf dem Bauelementeträger befindet. Weiterhin ist der Multiplexer eingangsseitig über Leiterbahnen des Bauelementeträgers und die elektrischen Leiter mit den Sensoren und ausgangsseitig über Leiterbahnen des Bauelementeträgers mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden, so dass die Sensoren nacheinander mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind.The data processing system is preceded by the embodiment of claim 11, a multiplexer, which is located on the component carrier. Furthermore, the multiplexer is connected on the input side via printed conductors of the component carrier and the electrical conductors with the sensors and on the output side via printed conductors of the component carrier with the data processing system, so that the sensors are connected in succession to the data processing system.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 eine Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen,
  • 2 einen Ausschnitt einer Leitereinheit und
  • 3 eine Sensoren aufweisende Leitereinheit auf einer Dämpfungsschicht.
Show it:
  • 1 an insole for recording biophysical measurements in shoes,
  • 2 a section of a ladder unit and
  • 3 a sensor-containing conductor unit on a damping layer.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit 1 einer Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen mit Sensoren und eine derartige Leitereinheit 1 zusammen näher erläutert.In the following embodiment, a method for producing a conductor unit 1 an insole for the detection of Biophysical measures in shoes with sensors and such a conductor unit 1 explained together.

Eine Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen besteht im Wesentlichen aus einer Sensoren aufweisenden Leitereinheit 1, einem Datenverarbeitungssystem in Verbindung mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen und einer Energiequelle.An insole for detecting biophysical parameters in shoes consists essentially of a sensor unit having conductor units 1 a data processing system in conjunction with an electromagnetic wave transmitter / receiver and a power source.

Die 1 zeigt eine Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows an insole for detecting biophysical measurements in shoes in a schematic representation.

Die Einlegesohle selbst weist die Sensoren aufweisende Leitereinheit 1 zwischen einer Dämpfungsschicht 2 und einer Deckschicht 3 auf. Diese befinden sich auf einem Sohlengrundkörper 4 mit dem Datenverarbeitungssystem und dem Sender/Empfänger elektromagnetischer Wellen als Baugruppe 5 sowie der Energiequelle in Form eines Akkumulators 6. Darüber hinaus weist die Einlegesohle eine Hüllschicht 7 auf.The insole itself has the sensor unit having conductor 1 between a cushioning layer 2 and a cover layer 3 on. These are located on a sole body 4 with the data processing system and the transmitter / receiver of electromagnetic waves as an assembly 5 and the energy source in the form of a rechargeable battery 6 , In addition, the insole has a cladding layer 7 on.

Die 2 zeigt einen Ausschnitt einer Leitereinheit 1 in einer prinzipiellen Darstellung.The 2 shows a section of a ladder unit 1 in a schematic representation.

Die Leitereinheit 1 besteht aus einem flexiblen Verbund aus elektrischen Leitern 8 aus einem Textil auf einem flexiblen und elektrisch nicht leitenden Träger 9 gleichfalls in Form einer Textilie. Zur Realisierung sind beide Bestandteile flächig übereinander angeordnet. Die elektrischen Leiter 8 sind durch partielles Schneiden und Entfernen von Bereichen zwischen den Leitern 8 realisiert. Die elektrisch nicht leitende Textilie ist als Träger 9 nicht geschnitten. Die Sensoren befinden sich auf als Kontakte ausgebildeten Endenbereichen von Leitern 8. Diese sind beabstandet von einem Leiter 8 bereichsweise umgeben, so dass hier beispielsweise Temperatursensoren und Drucksensoren mit den beiden beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern 8 verbunden sind. Die 2 zeigt beispielsweise einen Ausschnitt einer Leitereinheit 1 mit ersten Bereichen 10 für Temperatursensoren und zweiten Bereichen 11 für Drucksensoren. Die im Ausführungsbeispiel aufgeführten Sensoren sind in der Fig. nicht gezeigt. Die Sensoren können beispielsweise so angeordnet sein, dass Messgrößen vom Mittelfuß (Metatarsus), vom Fersenbein (Calcaneus), vom lateralen Fußbogen und von einer Zehe ermittelbar sind.The ladder unit 1 consists of a flexible composite of electrical conductors 8th from a textile on a flexible and electrically non-conductive support 9 also in the form of a textile. To realize both components are arranged one above the other flat. The electrical conductors 8th are by partially cutting and removing areas between the conductors 8th realized. The electrically non-conductive textile is as a carrier 9 not cut. The sensors are located on end portions of conductors formed as contacts 8th , These are spaced from a ladder 8th partially surrounded, so that here, for example, temperature sensors and pressure sensors with the two spaced-apart electrical conductors 8th are connected. The 2 shows, for example, a section of a ladder unit 1 with first areas 10 for temperature sensors and second areas 11 for pressure sensors. The sensors listed in the embodiment are not shown in the figure. The sensors can be arranged, for example, so that measured variables of the metatarsus (metatarsus), the heel bone (calcaneus), the lateral arch of the foot and a toe can be determined.

Die 3 zeigt eine Sensoren aufweisende Leitereinheit 1 auf einer Dämpfungsschicht 2 in einer prinzipiellen Darstellung.The 3 shows a sensor unit having a conductor 1 on a cushioning layer 2 in a schematic representation.

Auf dem Träger 9 mit den elektrischen Leitern 8 befindet sich eine Abdeckung aus einer elektrisch nicht leitenden Textilie. Die Leitereinheit 1 ist damit ein Verbund von Textilien mit den eingebetteten elektrischen Leitern 8 und den Sensoren. Die nicht der Kontaktierung der Sensoren dienenden Endenbereiche der Leitereinheit 1 sind entweder mit einem Stecker 12 verbunden oder selbst als Direktsteckkontakte ausgebildet. Die so als Verbund ausgebildete elektrische Leitereinheit 1 ist auf der Dämpfungsschicht 2 angeordnet. Darauf befindet sich die Deckschicht 3 wie in der 1 dargestellt. Damit ist ein erster Bereich der Leitereinheit 1 auf der zur Fußsohle weisenden Oberfläche der Dämpfungsschicht 2 auf dem Sohlengrundkörper 4 angeordnet. Ein zweiter Bereich der Leitereinheit 1 ist eine Verbindungseinheit an einer Seitenfläche der Dämpfungsschicht 2 und dem Sohlengrundkörper 4. Ein dritter Bereich der Leitereinheit 1 ist auf der der Fußsohle gegenüberliegenden Oberfläche des Sohlengrundkörpers 4 angeordnet. Der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich sind der Leitereinheit 1 einstückig ausgebildet.On the carrier 9 with the electrical conductors 8th there is a cover made of an electrically non-conductive textile. The ladder unit 1 is thus a composite of textiles with the embedded electrical conductors 8th and the sensors. The non-contact of the sensors serving end portions of the conductor unit 1 are either with a plug 12 connected or even designed as a direct plug contacts. The thus formed as a composite electrical conductor unit 1 is on the cushioning layer 2 arranged. On it is the cover layer 3 like in the 1 shown. This is a first area of the ladder unit 1 on the surface of the damping layer facing the sole of the foot 2 on the sole body 4 arranged. A second area of the ladder unit 1 is a connection unit on a side surface of the cushioning layer 2 and the sole body 4 , A third area of the ladder unit 1 is on the sole of the foot opposite surface of the sole body 4 arranged. The first area, the second area and the third area are the ladder unit 1 integrally formed.

In den 2 und 3 sind die Sensoren nicht gezeigt. Deren Anordnung geht hier beispielsweise aus der Anordnung der elektrischen Leiter 8 hervor.In the 2 and 3 the sensors are not shown. Their arrangement is here, for example, the arrangement of the electrical conductors 8th out.

Der dritte Bereich der Leitereinheit ist mit dem Bauelementeträger als Baugruppe 5 verbunden. Dazu besitzt der Sohlengrundkörper 4 Vertiefungen für die Baugruppe 5 mit dem Datenverarbeitungssystem, dem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen und einem Multiplexer. Über den Multiplexer sind die Sensoren nacheinander mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden. Der Akkumulator 6 befindet sich in der Vertiefung oder in einer weiteren benachbarten weiteren Vertiefung. Der Akkumulator 6 ist über Leiterbahnen und/oder Kabel mit dem Multiplexer, dem Datenverarbeitungssystem und dem Sender/Empfänger elektromagnetischer Wellen verbunden.The third area of the conductor unit is with the component carrier as an assembly 5 connected. The sole body has this 4 Recesses for the assembly 5 with the data processing system, the electromagnetic wave transmitter / receiver and a multiplexer. The sensors are connected in succession to the data processing system via the multiplexer. The accumulator 6 is located in the depression or in another adjacent further depression. The accumulator 6 is connected via tracks and / or cables to the multiplexer, the data processing system and the transmitter / receiver electromagnetic waves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LeitereinheitHead of unit
22
Dämpfungsschichtdamping layer
33
Deckschichttopcoat
44
SohlengrundkörperSole base body
55
Baugruppemodule
66
Akkumulatoraccumulator
77
Hüllschichtshell layer
88th
elektrischer Leiterelectrical conductor
99
Trägercarrier
1010
erster Bereichfirst area
1111
zweiter Bereichsecond area
1212
Steckerplug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Verfahren zur Herstellung einer Leitereinheit (1) mit Sensoren zur Verbindung mit einem mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen zusammengeschalteten Datenverarbeitungssystem und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers (4) zur Verwendung als Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in einem Schuh, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem aus einem elektrisch nicht leitenden Textil bestehenden Träger (9) elektrische Leiter (8) durch Durchschneiden einer auf dem Träger (9) aufgebrachten elektrisch leitfähigen Textilie und/oder Bedrucken mit einer elektrisch leitfähigen Schicht und/oder Sticken mit elektrisch leitfähigen Fäden oder Bändchen hergestellt werden und dass die Sensoren jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern (8) verbunden werden.Method for producing a conductor unit (1) with sensors for connection to a data processing system connected to an electromagnetic wave transmitter / receiver and an energy source of a sole base body (4) for use as an insole for detecting biophysical variables in a shoe, characterized in that a conductor (9) made of an electrically non-conductive textile electrical conductors (8) by cutting an on the carrier (9) applied electrically conductive textile and / or printing with an electrically conductive layer and / or embroidering with electrically conductive threads or tapes be and that the sensors are each connected to two spaced-apart electrical conductors (8). Leitereinheit einer Einlegesohle zur Erfassung von biophysikalischen Messgrößen in Schuhen mit Sensoren zur Verbindung mit einem Datenverarbeitungssystem in Verbindung mit einem Sender/Empfänger für elektromagnetische Wellen und einer Energiequelle eines Sohlengrundkörpers (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Leitereinheit (1) aus einem elektrisch nicht leitenden Träger (9) aus einem Textil mit elektrischen Leitern (8) besteht, dass die Sensoren jeweils mit zwei beabstandet zueinander angeordneten elektrischen Leitern (8) verbunden sind und dass ein Endenbereich des elektrischen Leiters (8) gleichzeitig ein Direktsteckkontakt ist oder dass ein Endenbereich der elektrischen Leitereinheit (1) ein Stecker (12) mit Enden der elektrischen Leiter (8) ist oder dass die elektrischen Leiter (8) mit wenigstens einem Bauelementeträger mit Kontaktelementen und/oder dem Datenverarbeitungssystem und dem Sender/Empfänger elektromagnetischer Wellen verbunden sind.Ladder assembly of an insole for detecting biophysical measurements in shoes with sensors for connection to a data processing system in conjunction with a transmitter / receiver for electromagnetic waves and an energy source of a sole body (4), characterized in that the conductor unit (1) consists of an electrically non-conductive Carrier (9) consists of a textile with electrical conductors (8), that the sensors are each connected to two spaced apart electrical conductors (8) and that an end portion of the electrical conductor (8) is simultaneously a Direktsteckkontakt or that an end portion of the electrical conductor unit (1) is a plug (12) with ends of the electrical conductors (8) or that the electrical conductors (8) are connected to at least one component carrier with contact elements and / or the data processing system and the transmitter / receiver electromagnetic waves. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich der Leitereinheit (1) auf der zur Fußsohle weisenden Oberfläche eines Sohlengrundkörpers (4) oder wenigstens einer Dämpfungsschicht (2) auf einem Sohlengrundkörper (4) angeordnet ist, dass ein zweiter Bereich der Leitereinheit (1) eine Verbindungseinheit an einer Seitenfläche des Sohlengrundkörpers (4) oder der Dämpfungsschicht (2) und dem Sohlengrundkörper (4) ist, dass ein dritter Bereich der Leitereinheit (1) auf der der Fußsohle gegenüberliegenden Oberfläche des Sohlengrundkörpers (4) angeordnet ist, dass der erste Bereich, der zweite Bereich und der dritte Bereich der Leitereinheit (1) einstückig ausgebildet sind und dass der dritte Bereich mit dem Bauelementeträger verbunden ist.Ladder unit Claim 2 , characterized in that a first region of the conductor unit (1) on the sole of the foot facing surface of a sole base body (4) or at least one damping layer (2) on a sole base body (4) is arranged, that a second region of the conductor unit (1) a Connecting unit on a side surface of the sole base body (4) or the cushioning layer (2) and the sole base body (4) is that a third region of the conductor unit (1) on the sole surface opposite the sole base body (4) is arranged, that the first region in that the second region and the third region of the conductor unit (1) are integrally formed and that the third region is connected to the component carrier. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zur mechanischen Stabilisierung der Sensor in und/oder auf einem Verstärkungselement befindet.Ladder unit Claim 2 , characterized in that is located for mechanical stabilization of the sensor in and / or on a reinforcing element. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor, ein Beschleunigungssensor oder eine Kombination davon ist.Ladder unit Claim 2 , characterized in that the sensor is a pressure sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an acceleration sensor or a combination thereof. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitereinheit (1) ein Laminat aus den elektrischen Leitern (8) zwischen elektrisch nicht leitfähigen Textilien ist, wobei ein elektrisch nicht leitfähiges Textil der Träger (9) ist.Ladder unit Claim 2 , characterized in that the conductor unit (1) is a laminate of the electrical conductors (8) between electrically non-conductive textiles, wherein an electrically non-conductive textile is the carrier (9). Leitereinheit nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch nicht leitenden Textilien wasser- und schweißdichte Textilien sind.Ladder unit Claim 6 , characterized in that the electrically non-conductive textiles are water and sweat-proof textiles. Leitereinheit nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Laminat in einer Umhüllung aus einem wasser- und schweißdichten Material befindet.Ladder unit Claim 6 , characterized in that the laminate is in a sheath of a water and weld-proof material. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitereinheit (1) mit den Sensoren auf einer ersten Seite eines Sohlengrundkörpers (4) und der Bauelementeträger in einer Vertiefung sowie die Energiequelle in der oder einer Vertiefung in der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Sohlengrundkörpers (4) angeordnet sind.Ladder unit Claim 2 , characterized in that the conductor unit (1) with the sensors on a first side of a sole base body (4) and the component carrier in a recess and the energy source in the or a recess in the first side opposite the second side of the sole base body (4) are. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Leiter (8) ein elektrisches Potential für die Sensoren ist.Ladder unit Claim 2 , characterized in that an electrical conductor (8) is an electrical potential for the sensors. Leitereinheit nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Datenverarbeitungssystem ein Multiplexer vorgeschaltet ist, dass sich der Multiplexer auf dem Bauelementeträger befindet und dass der Multiplexer eingangsseitig über Leiterbahnen des Bauelementeträgers und die elektrischen Leiter (8) mit den Sensoren und ausgangsseitig über Leiterbahnen des Bauelementeträgers mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden ist, so dass die Sensoren nacheinander mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden sind.Ladder unit Claim 2 , characterized in that the data processing system is preceded by a multiplexer that the multiplexer is located on the component carrier and that the multiplexer is connected on the input side via interconnects of the component carrier and the electrical conductors (8) to the sensors and the output side via interconnects of the component carrier with the data processing system so that the sensors are sequentially connected to the data processing system.
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