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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Sportausrüstung und
im Speziellen das Messen eines Betrags einer Dämpfung, die der Zwischensohlenteil
eines Laufschuhs bietet.
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Hintergrund der Erfindung
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Früher konnte
ein Läufer
einfach daran, dass die Sohlen abgenutzt waren, das Obermaterial
ausgefranst war und dass die Schuhe allgemein in einem ziemlich
schlechten Zustand waren, erkennen, dass seine Laufschuhe ersetzt
werden mussten. Bei den verbesserten Materialien, die in heutigen
Schuhen eingesetzt werden, ist es jedoch schwieriger geworden, einem
Paar Laufschuhe anzusehen, wann es das Ende seiner nutzbaren Lebensdauer
erreicht hat.
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Die
Materialien, die heute in den Sohlen von Laufschuhen verwendet werden,
sind so haltbar, dass sie in den meisten Fällen nicht viel Verschleiß zeigen.
Daher ist der sichtbare Zustand der Sohlen kein genauer Anhaltspunkt
mehr für
den Zustand des Schuhs, vor allem, wenn es um den Dämpfungsbetrag
geht, den der Schuh weiterhin bietet.
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Daher
kann es so aussehen, als ob der Laufschuh noch für einige weitere Kilometer
gut ist, wenn in Wirklichkeit die Zwischensohle so komprimiert worden
ist, dass der Schuh dem Benutzer keinen ausreichenden Dämpfungsbetrag
mehr bietet. Daher ist es das Anliegen des Läufers, erkennen zu können, wann
ein Paar Laufschuhe ersetzt werden muss.
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Da
es schwierig ist, anhand einer Inaugenscheinnahme zu erkennen, wann
ein Paar Laufschuhe ersetzt werden muss, müssen Läufer entweder sorgfältig über die
mit jedem Paar Schuhe gelaufenen Kilometer Buch führen oder
darauf warten, dass ihre Knie und Rücken so sehr schmerzen, dass
ihnen klar sein muss, dass die Schuhe ersetzt werden müssen. Während es
sicher überall
viele Läufer
gibt, die für
jedes Paar Schuhe über
die Kilometerzahl, die Bedingungen, unter denen die Kilometer gelaufen wurden,
die Zeiten etc. Buch führen,
ist dies noch nicht unbedingt ein genauer Anhaltspunkt für den tatsächlichen
Zustand der Schuhe. Traurigerweise benutzen viele Läufer ein
Paar Laufschuhe weiterhin deutlich über den Punkt hinaus, wo dies
als gesund empfohlen wäre,
und ersetzen die Schuhe erst dann, wenn sie die ersten Schmerzsymptome
verspüren, die
auf eine persönliche,
körperliche
Degeneration/Schaden hinweisen, und/oder sie die Beschwerden, die
sie typischerweise in kritischen Gelenkbereichen wie den Knien und
den Fußgelenken
verspüren, nicht
länger
hinnehmen können.
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Daher
wird ein Indikator gebraucht, der anzeigt, wie viel Dämpfungsvermögen in einem
Schuh übrig
geblieben ist, und der dem Benutzer anzeigt, wann ein Schuh ersetzt
werden muss, weil er nicht oder bald nicht mehr den angemessenen
Betrag einer Dämpfung
und/oder einer Federungskraft bietet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
wird ein System zum Messen des Verschleißbetrags einer Sportausrüstung, z.
B. von Laufschuhen, durch das Messen des Betrags der Erschütterung,
die auf einen Benutzer während
der Benutzung der Ausrüstung übertragen
wird, bereitgestellt. Der gemessene Erschütterungswert wird verwendet,
um ein Maß dafür anzugeben,
wie viel Dämpfung
die Schuhe im Laufe der Zeit verloren haben. Der Verschleißbetrag
ist proportional zum Verlust der Dämpfung und zu einem Anstieg
der Erschütterung,
die auf den Benutzer übertragen
wird. Das System bietet dem Benutzer einen Anhaltspunkt für den verbliebenen
Dämpfungsbetrag
und kündigt
dem Benutzer dadurch an, wann die Ausrüstung ersetzt werden sollte.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Verschiedene
Aspekte wenigstens einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden weiter unten unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Figuren diskutiert. In den Figuren, welche
nicht als maßstabsgerechte
Zeichnungen gemeint sind, wird jede identische oder nahezu identische
Komponente, die in den verschiedenen Figuren dargestellt ist, durch
das gleiche Zahlensymbol repräsentiert.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
ist möglicherweise nicht
jede Komponente in jeder Zeichnung beschriftet. Die Figuren dienen
dem Zweck der Veranschaulichung und Erklärung und sind nicht als Festlegung der
Grenzen der Erfindung gedacht. In den Figuren:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Systems zum Bewerten eines Abfalls eines
Dämpfungsvermögens eines,
in einem Beispiel, Fußbekleidungsgegenstands;
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2 ist
eine Darstellung einer Vorrichtung, die die in 1 gezeigten
Elemente einbezieht;
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3 ist
eine Darstellung von Positionen für die Vorrichtung aus 2 in
Bezug auf einen Laufschuh;
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4 ist
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine ersatzweise Ausführung
eines Anzeigeteils;
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6 ist
eine weitere Ausführung
eines Anzeigeteils;
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Die 7A bis 7D sind
Darstellungen von Anzeigen; und
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8 ist
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführung der
vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
Vorläufige
US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/998,719, angemeldet
am 12. Oktober 2007, mit dem Titel ”Elektronischer Schuh-Verschleißindikator”, wird
durch Verweis für alle
Zwecke vollständig
hierin eingeschlossen.
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Es
ist hervorzuheben, dass Ausführungen der
Verfahren und Vorrichtungen, die hierin diskutiert werden, in ihrer
Anwendung nicht beschränkt
sind auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten
oder Schritten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder
in den beiliegenden Zeichnungen abgebildet werden. Es ist möglich, die Verfahren
und Vorrichtungen in anderen Ausführungen zu verwirklichen und
auf verschiedene Weise zu praktizieren oder auszuführen. Beispiele
für bestimmte
Verwirklichungen werden hierin nur für illustrative Zwecke bereitgestellt
und sollen keine Beschränkung
darstellen. Vor allem sollen Vorgänge, Elemente und Eigenschaften,
die in Verbindung mit irgendeiner der Ausführungen diskutiert werden, nicht
von einer ähnlichen
Rolle in irgendeiner anderen Ausführung ausgeschlossen werden.
Weiterhin dienen die Ausdrucksweise und die Terminologie, die hierin
verwendet wird, dem Zweck der Beschreibung und sollten nicht als
eine Beschränkung
angesehen werden. Der Gebrauch hierin von ”beinhaltend”, ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend”, ”einbeziehend” und Abwandlungen
davon soll bedeuten, dass die danach aufgelisteten Gegenstände und
dazu gleichwertige Gegenstände
sowie weitere Gegenstände umfasst
werden.
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Ausführungen
der vorliegenden Erfindung sind auf eine Vorrichtung gerichtet,
um einen Betrag einer Erschütterung
oder einer Kraft zu messen, die auf den Benutzer beispielsweise
eines Laufschuhs während
dessen Benutzung übertragen
wird. Man beachte, dass in der vorliegenden Beschreibung ”Erschütterung” und ”Kraft” durchgehend
austauschbar verwendet werden und das Gleiche bedeuten, nämlich eine
Beschleunigung aufgrund eines Stoßes. Erschütterung wird dargestellt als
Beschleunigung über die
Zeit und gemessen durch einen Beschleunigungsmesser, wie unten ausführlicher
beschrieben. In einer Ausführung
wird der gemessene Betrag der Kraft mit einem erwarteten Betrag
der Kraft verglichen, der auf Parametern basiert, die vom Benutzer eingegeben
wurden. Es wird ein Hinweis auf den in dem Laufschuh verbliebenen
Dämpfungsbetrag geliefert
und in einer Ausführung
dem Benutzer als ein visueller Hinweis auf den Zustand des Schuhs
dargeboten. Auf diese Weise kann ein Benutzer des Laufschuhs bestimmen,
ob neue Schuhe notwendig sind und/oder wann neue Schuhe gekauft
werden sollten.
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Wir
beziehen uns nun auf 1. Eine Vorrichtung 100 enthält eine
Mikro-Steuerungseinheit (MCU) 102 mit
einem Speicher 104 zum Speichern von Daten und Programmanweisungen.
Ein Beschleunigungsmesser 106 ist mit der MCU 102 gekoppelt
und liefert Informationen, die die Erschütterungsdauer und -intensität betreffen,
die beispielsweise der Laufschuh erfährt, indem er die Beschleunigung
als Ergebnis der Erschütterung
oder der Kraft misst. Der Beschleunigungsmesser 106 kann
ein Bauelement der Memsic Corporation aus Andover, Massachusetts,
sein und könnte
das Memsic-Bauelement
mit der Artikel-Nr. MXC62050MP sein, obwohl die vorliegende Erfindung
nicht auf nur dieses spezielle Modell oder diesen speziellen Typ
eines Beschleunigungsmessers beschränkt ist. Dem Durchschnittsfachmann
ist klar, dass viele verschiedene Typen von Beschleunigungsmessern
gemäß der hierin
enthaltenen Lehre verwendet werden könnten.
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Eine
Anzeige 108 ist gekoppelt mit der MCU 102, um
einen Hinweis darauf darzubieten, wie viel Dämpfungskapazität beispielsweise
in dem Laufschuh verbleibt. Die MCU 102, der Beschleunigungsmesser 106 und
die Anzeige 108 werden von einer Stromquelle 110 versorgt,
z. B. einer Knopfzellenbatterie ähnlich
denen, wie sie in Hörgeräten und
Armbanduhren verwendet werden. Eine Leistungsschaltung 112 ist
mit der MCU 102 und dem Beschleunigungsmesser 106 gekoppelt
und wird verwendet, um Energie zu sparen, indem sie eine Abschalt-
oder Energiesparfunktion implementiert, wie sie dem Durchschnittsfachmann
bekannt ist. Ein Eingabeschalter 114 ist mit der MCU 102 und
der Leistungsschaltung 112 gekoppelt, um der Leistungsschaltung 112 sowie der
MCU 102 Eingabeinformationen, wie sie unten noch genauer
diskutiert werden, bereitzustellen.
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Das
System 100 kann in einer Vorrichtung 200, wie
in 2 gezeigt, platziert sein. Hier beinhaltet die
Vorrichtung 200 ein Schutzgehäuse 202, durch das
die Anzeige 108 betrachtet bzw. durch das auf den Eingabeschalter 114 zugegriffen
werden kann. Das Gehäuse 202 ist
aus einem Material hergestellt, das gegenüber der Einwirkung sol cher
Faktoren und Kräfte
widerstandsfähig
ist, die bei der normalen Benutzung z. B. eines Laufschuhs zu erwarten sind.
In einer Ausführung
kann das Gehäuse 202 aus einem
wasserdichten Kunststoffmaterial hergestellt sein. Neopren, PVC
und ähnliche
Materialien, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, können ebenfalls
verwendet werden.
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Wir
beziehen uns nun auf 3. Ein Laufschuh 302 enthält einen
Zwischensohlenteil 304, um Stoßabsorption, Unterstützung und
Schutz des Fußes
bereitzustellen, wie in der Schuhmacherkunst bekannt. Die Zwischensohle 304 ist
oft aus einer Kombination von Materialien konstruiert, z. B. Phylon,
Polyurethan, Phylite und EVA. Diese Auflistung von Materialien ist
nicht abschließend
und ist auch nicht relevant für
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung, jedoch ist dem Durchschnittsfachmann
klar, dass es andere Materialien und/oder Strukturen gibt, die eine
angemessene Dämpfung
und/oder Abfederung von Stößen bereitstellen.
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Damit
das System 100 eine einwirkende Kraft und damit einen Betrag
einer Dämpfung und/oder
einer Abfederung von Stößen, die
von dem Schuh 302 geleistet wird, misst, ist das System 100 so
platziert, dass das Dämpfungsmaterial,
z. B. die Zwischensohle 304, sich zwischen der Kraft und
dem System 100 befindet. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
ist die Vorrichtung 200 mit dem darin angeordneten System 100 auf
einem Rist, d. h. über
den Schnürsenkeln,
des Laufschuhs 302 platziert. In dieser Ausführung kann
die Vorrichtung 200 entfernt und mit einem weiteren Paar
Laufschuhe verwendet werden. Alternativ kann der Beschleunigungsmesser 106 in
einer solchen Position angeordnet sein, dass er die ”gedämpfte” Kraft
wahrnimmt, und die anderen Komponenten sind an anderer Stelle im
Schuh platziert.
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Man
beachte, dass der Beschleunigungsmesser 106 eine Intensität und eine
Dauer einer Kraft misst, die auf den Läufer übertragen wird, nachdem sie
durch das Zwischensohlenmaterial ”gedämpft” worden ist. Es ist zu erwarten,
dass das Zwischensohlenmaterial während der Lebensdauer des Laufschuhs üblicherweise
komprimiert wird und dadurch im Zuge der Kompression des Materials
mehr Kraft übertragen
wird. Diese Verschlechterung der Dämpfung ist ein Faktor bei der
Bestimmung, ob der Schuh ersetzt werden muss. Ausführungen
der vorliegenden Erfindung bieten daher mehr auf als das Zählen der
Anzahl der Schritte, die ein Paar Schuhe mitmacht.
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In
einer ersatzweisen Ausführung,
die ebenfalls in 3 dargestellt ist, kann die
Vorrichtung 200 innerhalb des Zwischensohlenteils 304 angeordnet sein.
Wenn die Vorrichtung 200 in dem Zwischensohlenteil 304 angeordnet
ist, sind der Anzeigeteil 108 und der Eingabeknopf 114 so
ausgerichtet, dass der Benutzer sie sehen bzw. darauf zugreifen
kann. Man beachte, dass die beiden Positionen für die Platzierung der Vorrichtung 200 nur
der Einfachheit der Beschreibung halber beide in einer Figur gezeigt
werden.
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Im Überblick
hat in einer Ausführung
ein Betriebsverfahren 400, das durch die MCU 102 gemäß den im
Speicher 104 gespeicherten Anweisungen implementiert ist,
drei Hauptfunktionen. Es gibt eine Einrichtungsfunktion, eine Messfunktion
und eine Anzeigefunktion. In einer Ausführung werden die Funktionen
durch die Bedienung des Eingabeschalters 114 durch den
Benutzer ausgewählt.
Eine Ausführung
einer solchen Bedienung des Eingabeschalters 114 wird unten
detaillierter beschrieben.
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Während des
Betriebs wartet die MCU 102 gemäß den Anweisungen, die im Speicher 104 gespeichert
sind, auf eine Eingabe von dem Schalter, Schritt 402. In
Schritt 404 wird bestimmt, ob eine Eingabe empfangen wurde
oder nicht, und, falls keine Eingabe von dem Schalter empfangen
wurde, wird die Kontrolle an Schritt 406 übergeben.
Da eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung durch eine Batterie als Stromquelle 110 versorgt
wird, wird eine Stromsparfunktion eingesetzt. Dabei wird in Schritt 406 bestimmt,
ob eine vorgegebene Zeitspanne überschritten
wurde, seit es eine Eingabe von dem Schalter gegeben hat, oder nicht.
Wenn keine Zeitüberschreitung
erfolgt ist, wird die Kontrolle zurückgegeben an Schritt 402,
um auf eine Eingabe von dem Schalter zu warten. Wenn die Zeitspanne
jedoch überschritten
wurde, d. h. ”Zeitablauf”, wird
die Kontrolle an Schritt 408 übergeben, in dem das System 100 in
einen Schlafmodus übergeht,
um von einer nachfolgenden Aktion aufgeweckt zu werden.
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Die
nachfolgende Aktion, die dafür
vorgesehen ist, das System aufzuwecken, könnte in einer Ausführung die
Betätigung
des Eingabeschalters für eine
vorbestimmte Zeitdauer sein, z. B. das Gedrückthalten des Schalters für eine bestimmte
Zeitdauer.
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Wir
kommen nun zurück
zu Schritt 404. Falls eine Eingabe empfangen wird, wird
die Kontrolle an Schritt 410 übergeben, in dem ermittelt
wird, welcher Typ einer Eingabe empfangen worden ist: Einrichtung,
Messung oder Anzeige. Ein Beispiel einer Ausführung dafür, wie der Betriebsmodus ausgewählt wird,
wird weiter unten detaillierter beschrieben.
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Falls
die Eingabe von dem Schalter besagt, dass der Eingabemodus aktiviert
werden soll, wird die Kontrolle an Schritt 412 übergeben,
in dem die Größe UH des Benutzers und das Gewicht UW des Benutzers als Eingabe über den
Eingabeschalter entgegengenommen werden. Daraufhin, Schritt 414, werden
die Daten Benutzergröße UH und Benutzergewicht UW in
dem Speicher 104 gespeichert. Optional kann in Schritt 416 ein
Erschütterungsgrenzwert SL entgegengenommen werden, nachdem dieser über den
Eingabeschalter 114 durch den Benutzer eingegeben worden
ist. Alternativ kann der Erschütterungsgrenzwert
SL bereits in dem Speicher 104 gespeichert
sein. Der Erschütterungsgrenzwert
SL ist ein Faktor, der bei der Bestimmung
benutzt wird, wie viel Kompression in der Zwischensohle 304 übrig ist und
basiert auf der Konstruktion des Schuhs, d. h. wenigstens auf den
Materialien, die in der Zwischensohle 304 verwendet werden.
In einigen Fällen
kann der Erschütterungsgrenzwert
SL bereits in dem Speicher 104 gespeichert
werden, wenn der Schuh hergestellt wird und dabei die Vorrichtung 202 in
die Zwischensohle eingebaut wird. Alternativ muss er möglicherweise
vom Benutzer eingegeben werden.
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Nach
Schritt 416 wird die Kontrolle an Schritt 402 zurückgegeben,
um weitere Eingaben vom Schalter 114 zu erwarten.
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Wir
kommen nun zurück
zu Schritt 410. Wenn die empfangene Eingabe besagt, dass
der Messmodus aktiviert werden soll, wird die Kontrolle an Schritt 418 übergeben,
in dem ein Messzeitintervall Tm gestartet
wird. In Schritt 420 wird ein Erschütterungsmesswert SMx aufgenommen. In Schritt 422 wird
der Erschütterungsmesswert
SMx verarbeitet, während der Benutzer z. B. läuft oder
die Schuhe anderweitig benutzt. Diese Verarbeitung kann die Mittelwertbildung über eine
Anzahl von Erschütterungsmesswerten
SMx oder die Anwendung irgend eines anderen
Funktionstyps einbeziehen, z. B. das Entfernen der großen und
kleinen Werte und die anschließende
Mittelwertbildung über den
Rest, oder ähnliches.
Dem Durchschnittsfachmann ist klar, dass es eine beliebige Anzahl
von verschiedenen Möglichkeiten
gibt, diese Erschütterungsmesswerte
SMx zu verarbeiten. In Schritt 424 wird
ermittelt, ob das Zeitintervall Tm abgelaufen
ist oder nicht, und wenn nicht, so wird die Kontrolle zurückgegeben
an Schritt 420. Falls andererseits das Zeitintervall Tm abgelaufen ist, so wird die Kontrolle an
Schritt 426 übergeben,
in dem die verarbeiteten Erschütterungsmesswerte SMx gespeichert werden. Genau wie oben umfasst dieser
Speicherschritt möglicherweise
nur das Speichern eines der verarbeiteten Erschütterungsmesswerte SMx oder irgendeiner anderen Darstellung der Messwerte,
die während
des Messzeitintervalls Tm aufgenommen wurden.
Im Anschluss an Schritt 426 wird die Kontrolle an Schritt 402 übergeben,
um eine Eingabe von dem Schalter 114 zu erwarten.
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Alternativ
kann nach Schritt 426 die Kontrolle an Schritt 428 übergeben
und dadurch der Abnutzungsfaktor WF angezeigt werden.
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Wir
kommen noch einmal zurück
zu Schritt 410. Falls die Eingabe von dem Schalter 114 besagt, dass
der Anzeigemodus aktiviert werden soll, wird die Kontrolle an Schritt 428 übergeben,
in dem eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung Größen- und Gewichtsskalierungsfaktoren
SFH, SFW einbezieht, die
den Eingaben Benutzergröße UH bzw. Benutzergewicht UW entsprechen.
In Schritt 430 ruft das System die gespeicherten Erschütterungsmesswerte SMx ab, die in dem letzten Zeitintervall Tm aufgenommen wurden. Der Erschütterungsgrenzwert
SL wird in Schritt 432 abgerufen,
sei es, dass er vorher durch den Benutzer eingegeben wurde oder
dass er bereits gesetzt wurde.
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Ein
Abnutzungsfaktor WF wird in Schritt 434 errechnet als eine
Funktion des Größenskalierungsfaktors
SFH, des Gewichtsskalierungsfaktors SFW, des Erschütterungsgrenzwertes SL und des Erschütterungsmesswertes SMX. In ersatzweisen Ausführungen können zusätzliche Informationen, wie
etwa, jedoch nicht beschränkt
auf, das Geschlecht oder das Alter eines Benutzers, die Ermittlung
der Abnutzung durch den Algorithmus verbessern.
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In
Schritt 436 wird der errechnete Abnutzungsfaktor WF in
der Anzeige 108 angezeigt, woraufhin die Kontrolle an Schritt 402 für weitere
Eingaben durch den Benutzer über
den Schalter 114 zurückgegeben
wird. Die Anzeige des Abnutzungsfaktors WF kann für eine vorbestimmte
Zeitdauer erfolgen, nach welcher die Anzeige sich abschaltet, um Energie
zu sparen.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst die Anzeige 108 fünf Leuchtdioden, 502-1 bis 502-5,
um den Abnutzungsfaktor WF darzustellen. Wie in 5 gezeigt,
sind die Leuchtdioden 502 mit der MCU 102 und
mit der Stromquelle 110 gekoppelt. In Abhängigkeit
von dem Wert des Verschleißfaktors
WF leuchten verschiedene der Leuchtdioden 502 auf, wie
weiter unten detaillierter beschrieben.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden die fünf Leuchtdioden 502 dazu
benutzt, den Verschleißfaktor
WF anzuzeigen, sowie dazu, den Benutzer dabei anzuleiten, Informationen im
Einrichtungs-, Mess- und Anzeigemodus einzugeben, wie oben in Bezug
auf das Verfahren 400 in 4 beschrieben.
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In
einer Ausführung,
in der die Leuchtdioden 502 eingesetzt werden, würde der
Einrichtungsmodus aktiviert, wenn festgestellt worden ist, dass
der Eingabeschalter für
eine vorbestimmte Zeitdauer, z. B. fünf Sekunden lang, gedrückt gehalten
worden ist. Eine erste Leuchtdiode 502-1 würde anfangen
zu blinken, um dem Benutzer anzuzeigen, dass der Einrichtungsmodus
aktiviert worden ist und dass das System erwartet, dass ein Datenwert
für die
Benutzergröße UH eingegeben wird.
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Durch
Bedienung des Eingabeschalters 114 kann ein Größenbereich
ermittelt werden, der für
den Benutzer passend ist. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung
würde dem
Benutzer zusammen mit den Laufschuhen oder dem Gerät eine schriftliche Anleitung
zur Verfügung
gestellt, z. B. eine Broschüre,
in der Größenbereiche
festgelegt sind. Entsprechend kann der Eingabeschalter 114 wiederholt
gedrückt
werden, um diese Größenbereiche
zyklisch zu durchlaufen. In dieser beispielhaften Ausführung gäbe es fünf Größenbereiche,
wobei jeder der Leuchtdioden 502-1 bis 502-5 einem
bestimmten Größenbereich
entspricht. Das Drücken
des Eingabeschalters 114 bewirkt, dass die Leuchtdioden durchlaufen
werden, welche wiederum einzeln aufleuchten, um anzuzeigen, welcher
Größenbereich gewählt werden
kann. Wenn z. B. der zweite Größenbereich
gewünscht
ist, repräsentiert
von der zweiten Leuchtdiode 502-2, bewirkt die einmalige
Betätigung des
Schalters 114, dass die zweite Leuchtdiode 502-2 blinkt,
woraufhin der Schalter für
eine weitere vorbestimmte Zeitdauer, z. B. zwei Sekunden lang, gedrückt gehalten
wird, bis die zweite Leuchtdiode 502-2 blinkt, um anzuzeigen,
dass die Größeninformation
empfangen worden ist.
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Als
nächstes
wird die Gewichtsinformation durch den Benutzer auf eine ähnliche
Weise eingegeben, wobei jede Leuchtdiode 502-1 bis 502-5 einen
bestimmten Gewichtsbereich repräsentiert,
der dem Benutzer in der Bedienungsanleitung angegeben würde. Ähnlich wie
beim Eingeben des Größenbereichs
bewirkt das Drücken
des Schalters 114, dass die Leuchtdioden zyklisch durchlaufen
werden, bis die Leuchtdiode, die dem gewünschten Gewichtsbereich entspricht,
blinkt. Der Schalter 114 würde dann für eine vorbestimmte Zeitdauer
gedrückt
gehalten, z. B. fünf
Sekunden lang, bis alle Leuchtdioden 502-1 bis 502-5 blinken,
um anzuzeigen, dass der Einrichtungsmodus verlassen wurde, nachdem die
Größen- und
Gewichtsinformationen eingegeben worden sind.
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Die
Eingabe des Erschütterungsgrenzwertes SL, falls er nicht bereits in dem System fest
verdrahtet oder gespeichert ist, kann auf ähnliche Weise über die
Betätigung
des Eingabeschalters 114 durch den Benutzer in Verbindung
damit eingegeben werden, dass die Leuchtdioden 502 blinken
oder auf andere Weise einen Wert anzeigen.
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Dem
Durchschnittsfachmann ist natürlich klar,
dass die Anzahl der Bereiche nicht auf nur fünf beschränkt ist, da verschiedene Kombinationen
von leuchtenden Leuchtdioden 502 angezeigt werden können, und
dass die hier gezeigte Anzahl von Leuchtdioden nur Erklärungszwecken
dient und nicht als eine Beschränkung
angesehen werden darf.
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Um
den Mess-Betriebsmodus zu aktivieren, kann in einer Ausführung der
Erfindung der Eingabeschalter 114 für eine vorbestimmte Zeitdauer,
z. B. drei Sekunden lang, gedrückt
gehalten werden, bis die fünfte
Leuchtdiode 502-5 anfängt
zu blinken, um anzuzeigen, dass das System aktiv und bereit ist, Einwirkungen
zu messen. Sobald sich das System im Messmodus befindet, wird die
Aktivität,
beispielsweise Gehen, Joggen, Laufen, Arbeiten etc. begonnen, und
die Messungen, Schritte 418–426, werden ausgeführt.
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Alternativ
kann der Anzeigemodus direkt vom Messmodus aus aktiviert werden.
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Um
den Anzeigemodus zu aktivieren, d. h. um dem Benutzer darzustellen,
wie viel Verschleiß in dem
Schuh verblieben ist, kann der Eingabeschalter 114 für eine relativ
kurze Zeitdauer hinsichtlich der oben beschriebenen Zeiten, die
nötig sind,
um entweder den Einrichtungs- oder den Messmodus zu aktivieren,
gedrückt
werden, z. B. eine Sekunde lang, und die Leuchtdioden 502-1 bis 502-5 leuchten
dann auf, um den verbliebenen Verschleißbetrag anzuzeigen.
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In
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung leuchten die Leuchtdioden 502-1 bis 502-5 auf, um
einen Prozentsatz eines verbliebenen Verschleißbetrags anzuzeigen. Entsprechend
leuchtet die fünfte
Leuchtdiode 502-5 auf, wenn der Verschleißbetrag
größer ist
als ein Rest von 80%; die vierte Leuchtdiode 502-4 leuchtet
auf, wenn der Verschleißbetrag
größer ist
als ein Rest von 60%; die dritte Leuchtdiode 502-3 leuchtet
auf, wenn der Verschleißbetrag
größer ist
als ein Rest von 40%; und die zweite Leuchtdiode 502-2 leuchtet
auf, wenn mehr als 20% Verschleiß übrig sind. Falls weniger als 20%
Verschleiß übrig sind,
leuchtet nur die erste Leuchtdiode 502-1 auf. Auf diese
Weise leuchten für einen
Schuh mit einem Verschleißfaktor
WF von 75% die Leuchtdioden 502-1 bis 502-4 auf.
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Natürlich ist
dem Durchschnittsfachmann klar, dass die vorangegangene Darstellung
des verbliebenen Verschleißbetrags,
welche die fünf
Leuchtdioden 502-1 bis 502-5 verwendet, in irgendeiner
von mehreren Möglichkeiten
dargestellt werden kann, und dass die oben beschriebene Verwirklichung
nur eine der Möglichkeiten
ist. Zum Beispiel könnte
jeder der Leuchtdioden ein Bereich zugeordnet werden, und nur eine
Leuchtdiode würde
aufleuchten, um anzuzeigen, wie viel Verschleiß übrig ist.
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Weiterhin
können
Leuchtdioden zur Anwendung kommen, die in der Lage sind, verschiedene Farben
darzustellen, z. B. Leuchtdioden, die grün, gelb oder rot darstellen
können,
abhängig
davon, wie sie angesteuert oder mit Strom versorgt werden. Die Benutzung
von verschiedenen Farben, um den Zustand des Schuhs darzustellen,
wäre dann
eine Wahlmöglichkeit
bezüglich
der Gestaltung, die ihre Grenzen nur im Energiebedarf und/oder in
den Kostenüberlegungen
für die
Vorrichtung finden würde.
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Wir
beziehen uns nun auf 6. Eine ersatzweise Ausführung der
vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Anzeige 108, welche
ein grafisches Symbol 602 einschließt, das einen ersten Teil 604 und
einen zweiten Teil 606 aufweist, um den im Schuh verbliebenen
Verschleißbetrag
grafisch darzustellen. In einer Ausführung kann der erste Teil 604 des
Symbols 602 den verbleibenden Verschleißbetrag darstellen, während der
zweite Teil 606 denjenigen Verschleißbetrag darstellt, der aufgebraucht
wurde. In einer Ausführung
wird eine LCD-Anzeige verwendet, um die Information darzustellen.
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Ersatzweise
Darstellungsformen der Anzeige 108 werden ebenfalls in
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen. Wir beziehen
uns nun auf 7-A. Eine Anzeige 702 kann den
verbliebenen Verschleißbetrag
als eine Funktion des Verschleißfaktors
WF in einer alphanumerischen Anzeige darbieten, welche den Wert
darstellt. Zusätzlich,
vgl. 7-B, kann eine Anzeige 704 eine textuelle
Darstellung des Zustands des Schuhs mit einer ausdrücklichen
Anweisung, den Schuh z. B. zu ”ERSETZEN”, zur Verfügung stellen
oder anzeigen, vgl. nun 7-C,
dass der Zustand des Schuhs noch ”IN ORDNUNG” ist, wie in der Darstellung 706 gezeigt.
Weiterhin, vgl. nun 7-D, kann eine Darstellung 708 das
Herstellerlogo mit einschließen,
dessen Darstellung anzeigt, dass der Schuh für seine vorgesehene Benutzung
noch intakt ist.
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Ein
Betriebsverfahren 800, vgl. nun 8, verwirklicht
die Einrichtungs-, Mess- und
Anzeigefunktion gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung in einer Weise, die die Eingabe einer
Gewichts- oder Größeninformation
des Benutzers nicht benötigt
und die im Folgenden beschrieben wird.
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Während des
Betriebs wartet die MCU 102 gemäß den in dem Speicher 104 gespeicherten
Anweisungen auf Eingaben von dem Schalter, Schritt 802.
Das Warten auf Eingaben von dem Schalter kann durch die Schritte
verwirklicht werden, die oben in Bezug auf das in 4 gezeigte
Verfahren 400 beschrieben wurden. Diese Schritte werden
hier jedoch weder gezeigt noch beschrieben, um das Flussdiagramm
zu vereinfachen.
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In
Schritt 804 wird, sobald eine Eingabe empfangen wurde,
ermittelt, welcher Betriebsmodus angegeben wurde: Einrichtung, Messung
oder Anzeige.
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Falls
die Eingabe von dem Schalter angibt, dass der Einrichtungsmodus
aktiviert werden soll, wird die Kontrolle an Schritt 806 übergeben,
in dem ein Einrichtungs-Messzeitintervall
STm gestartet wird. Während des Einrichtungs-Messzeitintervalls
STm wird der Benutzer angewiesen, zu gehen,
zu laufen, zu joggen etc., anders gesagt, die Schuhe wie angegeben
zu benutzen. Alternativ kann der Benutzer angewiesen werden, mit
einem normalen Schritttempo und auf einem festen Untergrund zu gehen,
d. h. eine Aktivität,
die wiederholt werden kann und auf die zu einem späteren Zeitpunkt
zurückgegriffen
werden kann, was weiter unten detaillierter diskutiert wird.
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Während der
Benutzer z. B. mit einem normalen Schritttempo geht, wird in Schritt 808 eine
Einrichtungs-Erschütterungsmessung
SSMx aufgenommen. In Schritt 804 wird
die Einrichtungs-Erschütterungsmessung
SSMx verarbeitet. Diese Verarbeitung kann
entweder die Mittelwertbildung über
eine Anzahl von Einrichtungs-Erschütterungsmessungen SSMx oder die Anwendung irgendeines anderen Funktionstyps
umfassen, z. B. das Entfernen der großen und kleinen Werte und die
anschließende
Mittelwertbildung über
den Rest, oder ähnliches.
Einem Durchschnittsfachmann ist klar, dass es eine beliebige Anzahl
von verschiedenen Möglichkeiten
gibt, diese Einrichtungs-Erschütterungsmessungen
SSMx zu verarbeiten. In Schritt 812 wird
festgestellt, ob das Einrichtungs-Zeitintervall STm abgelaufen
ist oder nicht, und falls nicht, wird die Kontrolle an Schritt 808 zurückgegeben.
Falls auf der anderen Seite das Einrichtungs-Zeitintervall STm abgelaufen ist, wird die Kontrolle an Schritt 814 übergeben,
in dem die verarbeitete(n) Einrichtungs-Erschütterungsmessungen(en) SSMx gespeichert werden. So wie oben kann dieser
Speicherschritt umfassen, nur eine der verarbeiteten Einrichtungs-Erschütterungsmessungen SSMx oder irgendeine andere Darstellung der
Messungen, die während
des Einrichtungs-Messzeitintervalls STm aufgenommen
wurden, zu speichern. Anschließend
an Schritt 814 wird die Kontrolle an Schritt 802 übergeben,
um auf eine Eingabe von dem Schalter 114 zu warten.
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Wir
kommen nun zurück
zu Schritt 804. Falls die empfangene Eingabe besagt, dass
der Messmodus aktiviert werden soll, wird die Kontrolle an Schritt 818 übergeben, in
dem ein Messzeitintervall Tm gestartet wird.
Während
des Einrichtungs-Messzeitintervalls
STm wird der Benutzer angewiesen zu gehen, zu
laufen, zu joggen etc., anders gesagt, die Schuhe wie angegeben
oder in derselben Weise und auf demselben Untergrundtyp, wie sie
während
des Einrichtungs-Zeitintervalls verwendet wurden, zu benutzen. Zum
Beispiel kann der Benutzer angewiesen werden, in einem normalen
Schritttempo zu gehen, falls dies während der Einrichtungsphase
von dem Benutzer erwartet wurde. In Schritt 820 wird eine
Erschütterungsmessung
SMx aufgenommen. In Schritt 822 wird
die Erschütterungsmessung
SMx verarbeitet. Diese Verarbeitung kann
die Mittelwertbildung über
eine Anzahl von Erschütterungsmessungen SMx oder die Anwendung irgendeines anderen
Funktionstyps umfassen, z. B. das Entfernen der großen und
kleinen Werte und das anschließende
Mitteln über
den Rest, oder ähnliches.
Einem Durchschnittsfachmann ist klar, dass es eine beliebige Anzahl
von verschiedenen Möglichkeiten
gibt, diese Erschütterungsmesswerte
SMx zu verarbeiten. In Schritt 824 wird
festgestellt, ob das Zeitintervall Tm abgelaufen ist,
und falls nicht, wird die Kontrolle an Schritt 820 zurückgegeben.
Falls auf der anderen Seite das Zeitintervall Tm abgelaufen
ist, wird die Kontrolle an Schritt 826 zu übergeben,
in dem die verarbeiteten Erschütterungs-Messwerte
SMx gespeichert werden. Wie oben kann dieser
Schritt umfassen, nur eine der verarbeiteten Erschütterungsmessungen
SMx oder irgendeine andere Darstellung der
Messwerte, die während
des Messzeitintervalls Tm aufgenommen wurden,
zu speichern. Im Anschluss an Schritt 826 wird die Kontrolle
an Schritt 802 übergeben,
um auf eine Eingabe von dem Schalter 114 zu warten.
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Alternativ
kann die Kontrolle nach Schritt 826 direkt an Schritt 828 übergeben
werden, um den Verschleißfaktor
WF anzuzeigen, nachdem die Messwerte aufgenommen wurden.
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Wir
kommen noch einmal auf Schritt 804 zurück. Falls die Eingabe von dem
Schalter 114 anzeigt, dass der Anzeigemodus aktiviert werden
kann, so wird die Kontrolle an Schritt 828 übergeben,
in dem die gespeicherten Einrichtungs-Erschütterungsmesswerte SSMx abgerufen werden. In Schritt 830 ruft
das System die gespeicherten Erschütterungsmesswerte SMx ab, die während des letzten Zeitintervalls
Tm aufgenommen wurden. Ein Verschleißfaktor WF
wird als Funktion der Einrichtungs-Erschütterungsmesswerte SSMx und des Erschütterungsmesswertes SMx in Schritt 834 berechnet. In einer Ausführung ist
der Verschleißfaktor
WF eine Funktion der Differenz zwischen den Einrichtungs-Erschütterungsmesswerten
SSMx und den gespeicherten Erschütterungsmesswerten
SMx.
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Es
wird angenommen, dass bei denselben Einrichtungs- und Messaktivitäten durch
denselben Benutzer der Betrag der Erschütterung, der gemessen wird,
im Laufe der Zeit ansteigt, wenn die Zwischensohle in Folge des
Verlustes der Dämpfungskapazität komprimiert
wird. Die Kompressibilität
eines Materials verschlechtert sich typischerweise, wenn die Zahl
der Kompressionszyklen sich im Laufe der Zeit anhäuft. Da
sich die Differenz zwischen der anfänglichen Messung und nachfolgenden
Messungen vergrößert, kann
der Verschleißbetrag
und dadurch ein verbliebener Kompressionsbetrag bestimmt werden.
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In
Schritt 836 wird der berechnete Verschleißfaktor
WF auf der Anzeige 108 angezeigt, wonach die Kontrolle
an Schritt 802 für
weitere Eingaben durch den Benutzer über den Schalter 114 zurückgegeben
wird. Die Anzeige des Verschleißfaktors
WF kann für
eine vorbestimmte Zeitdauer erfolgen, wonach sich die Anzeige abschaltet,
um Energie zu sparen.
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Während die
vorhergehenden Ausführungen im
Zusammenhang mit einem Laufschuh beschrieben wurden, ist es vorgesehen,
dass Ausführungen der
vorliegenden Erfindung in anderen Vorrichtungen verwendet werden,
die dazu gedacht sind, eine Kraft oder eine Erschütterung
gegenüber
einem Benutzer zu dämpfen.
Diese beinhalten, in einer nicht abschließenden Darstellung, Boxhandschuhe,
einen von einem Boxer zu benutzenden Kopfschutz, Gymnastikpolster,
die verwendet werden, um den Turner in dem Fall abzufedern, dass
er vom Gerät
herunterfällt,
und ähnliches.
Anwendungen von Ausführungen
der vorliegenden Erfindung sind daher vorteilhaft in jedem System,
wo eine Dämpfung
oder ein Dämpfungsmechanismus
bereitgestellt wird, um einen Benutzer vor den Folgen einer wiederholten
Krafteinwirkung zu schützen.
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung messen eine Verschlechterung in einem
Betrag eines Dämpfungsschutzes,
der von einem dämpfenden Material
oder ähnlichem
bereitgestellt wird, welches andauernden und/oder wiederholten Einwirkungen ausgesetzt
ist.
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Der
Wert WF des Verschleißfaktors
wird dem Benutzer, z. B. eines Laufschuhs, dargeboten, damit der
Benutzer die Entscheidung treffen kann, wann, oder ob überhaupt,
er den Schuh ersetzen soll, wie in einer oder mehreren Ausführungen
oben beschrieben. Während
dieser Typ der ”Rückmeldung” den Benutzer
einbezieht, kann der Verschleißfaktor
WF in einer Rückkopplungsschleife
innerhalb des Schuhs verwendet werden, wobei der Wert nicht unbedingt dem
Benutzer dargeboten wird. ”Aktive” Schuhe,
d. h. Schuhe, in denen Mechanismen bereitgestellt werden, um eine
oder mehrere Eigenschaften der Schuhe während der Benutzung zu ändern, z.
B. die Stabilität
oder Steifheit des Schuhs, sind im Stand der Technik bekannt. Es
wird erwogen, dass der ermittelte Verschleißfaktor WF als ein Faktor einbezogen wird,
um zu bestimmen, wie eine Eigenschaft eines aktiven Schuhs verändert werden
muss, ohne dass der Verschleißfaktor
WF jemals dem Benutzer dargeboten wird. Auf diese Weise wird der
Verschleißbetrag,
d. h. der Dämpfungsverlust,
als ein Faktor dafür benutzt,
wie die mechanischen Parameter des Schuhs verändert werden.
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Es
ist bekannt, dass ein Dämpfungsmaterial im
Laufe der Zeit komprimiert wird und seine Fähigkeit verliert, dem Benutzer
vor einer eingebrachten Kraft zu schützen. Schwere Verletzungen
können
die Folge der abnehmenden Fähigkeit
einer Dämpfung sein,
einen Benutzer gegenüber
einer Kraft abzuschirmen, z. B. Laufschuhe, die die Dämpfungsfähigkeit
verloren haben und die daher mehr von den ”Asphaltstößen” auf die Fußgelenke,
Knie etc. eines Läufers übertragen.
Weiterhin kann auch ein Kopfschutz beim Boxen, der seine Fähigkeit
oder Kapazität
verloren hat, den Kopf eines Boxers gegenüber den erschütternden
Schlägen,
die er von seinem Gegner erhält,
abzuschirmen, gefährlich
sein und zu Verletzungen oder Tod führen.
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Vorteilhafterweise
ermitteln Ausführungen der
vorliegenden Erfindung einen Betrag des Verlustes der Dämpfungs-
oder der Erschütterungsabsorptionskapazität. Der Betrag
der Verschlechterung, z. B. der Kompression der Zwischensohle eines
Laufschuhs, wird ermittelt, indem die gemessene Erschütterung
mit einem erwarteten Wert verglichen wird, der auf vom Benutzer
gesetzten Parametern basiert.
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Ausführungen
der oben beschriebenen Erfindung können in jeder Hardware oder
einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden,
wobei dies Pro grammcode umfasst, der in einem Firmware-Format gespeichert
ist, um eine dedizierte Hardware zu unterstützen. Eine Software-Implementierung
der oben beschriebenen Ausführungen)
kann eine Folge von Computer-Anweisungen umfassen, die entweder
auf einem materiellen Medium fixiert sind, wie etwa einem computerlesbaren Medium,
z. B. Diskette, CD-ROM, ROM oder Festplatte, oder die auf ein Computersystem
auf einer Trägerwelle über ein
Modem oder eine andere Schnittstelleneinrichtung übertragbar
sind. Das Medium kann entweder ein materielles Medium sein, was optische
oder analoge Kommunikationsleitungen, jedoch nicht ausschließlich, umfasst,
oder durch drahtlose Techniken implementiert sein, was Funk-, Mikrowellen-,
Infrarot- oder andere Übertragungstechniken,
jedoch nicht ausschließlich,
umfasst. Die Folge von Computer-Anweisungen,
seien sie in einem materiellen Medium oder einer Trägerwelle
enthalten, verkörpert
die ganze oder einen Teil der Funktionalität, die bisher hierin bezüglich der
Erfindung beschrieben wurde. Fachleute werden verstehen, dass solche
Computer-Anweisungen
in einer Anzahl von Programmiersprachen zur Benutzung mit vielen Computerarchitekturen
oder Betriebssystemen geschrieben sein können und in einem maschinenausführbaren
Format existieren können.
Es wird erwogen, ein solches Computerprogrammprodukt als ein austauschbares
Medium mit begleitender gedruckter oder elektronischer Dokumentation
zu vertreiben, z. B. auf vorgefertigten und verpackten Datenträgern, vorinstalliert
auf einem Computersystem, z. B. in einem System-ROM oder auf einer
Festplatte, oder von einem Server aus über ein Netzwerk verteilt,
z. B. das Internet oder das World Wide Web.
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Obwohl
verschiedene beispielhafte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, ist es für den Fachmann
offensichtlich, dass Änderungen
und Modifikationen gemacht werden können, mit denen einige der
Vorteile der Erfindung erreicht werden, ohne von den allgemeinen
Ideen der Erfindung abzuweichen. Es ist Fachleuten klar, dass andere
Komponenten, die die gleichen Funktionen ausführen, auf geeignete Weise eingewechselt
werden können.
Weiterhin können
die Verfahren der Erfindung entweder durch reine Software-Implementierungen
erhalten werden, wobei die entsprechenden Prozessoranweisungen verwendet
werden, oder in hybriden Implementierungen, die eine Kombination aus
Hardware-Logik und Software-Logik einsetzen, um dieselben Ergebnisse
zu erreichen. Solche Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen sollen ein Teil dieser Offenbarung
sein und sollen zum Gegenstand der Erfindung gehören. Entsprechend sind die
vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen nur beispielhaft,
und der Gegenstand der Erfindung sollte durch eine angemessene Auslegung
der beigefügten
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
bestimmt werden.
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Zusammenfassung
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Ein
System misst einen Verschleißbetrag
in Sportschuhen, indem es den Betrag einer Erschütterung misst, die auf einen
Benutzer übertragen
wird. Die gemessene Erschütterung
wird verwendet, um ein Maß dafür anzugeben,
wie viel Dämpfung
die Schuhe verloren haben. Der Verschleißbetrag ist proportional zum
Verlust der Dämpfung
und zu einem Anstieg einer Erschütterung,
die auf den Benutzer übertragen
wird.