IT202000009391A1 - “soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell’energia meccanica generata durante la camminata” - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

?Soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata?

Campo tecnico

La presente invenzione ? rivolta ad una soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata.

Pi? dettagliatamente, l?invenzione si riferisce ad una calzatura avente una soletta dotata di un alloggiamento in cui ? collocabile un generatore per la conversione in energia elettrica, in particolare corrente elettrica, dell?energia meccanica prodotta durante una camminata.

L?invenzione trova principale applicazione nel campo dell?elettronica applicata all?industria calzaturiera.

Stato della tecnica

Sono noti nella tecnica alcuni tipi di calzatura che comprendono al proprio interno dei sistemi di accumulo e di sfruttamento dell?energia elettrica prodotta.

Normalmente, l?energia elettrica prodotta in tali tipi di calzatura sfrutta le propriet? fisiche dei materiali in grado di convertire in energia elettrica un?energia meccanica che li sollecita, ad esempio i materiali piezoelettrici inseriti all?interno della soletta. Pi? precisamente, l?elemento piezoelettrico inserito all?interno della soletta ? soggetto alla pressione e alla torsione indotte dal piede durante la camminata, le quali determinano una deformazione meccanica tale da produrre una generazione di energia elettrica di pochi microJoule.

Tuttavia, l?energia elettrica prodotta non ? sufficiente per alimentare una serie di moduli elettronici dedicati ad applicazioni innovative come ad esempio il massaggio del piede, la misurazione dell?impatto del piede con il terreno ed altre superfici, la ricarica di dispositivi tramite collegamento wireless ed altri ancora.

Descrizione dell?invenzione

La presente invenzione mira ad eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti e svantaggi tipici della tecnica nota e, quindi, di proporre una soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata, la quale sia in grado di alimentare elettricamente uno o pi? dispositivi elettrici o elettronici.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire una soletta per una calzatura, in cui la soletta comprende un sistema di conversione dell?energia in grado di generare dall?energia meccanica della camminata un quantitativo sufficiente di energia elettrica in spazi ridotti, senza compromettere il comfort offerto dalla calzatura stessa.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata, il quale comprende le caratteristiche tecniche esposte alla rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti delineano alcune forme di realizzazione, in particolare quelle ritenute vantaggiose dell?invenzione.

Occorre apprezzare che questo sommario introduce una selezione di concetti in forma semplificata, i quali saranno ulteriormente sviluppati nella descrizione dettagliata di seguito riportata.

L?invenzione ? rivolta ad una soletta per una calzatura dotata di almeno un alloggiamento in cui ? inseribile un sistema di conversione dell?energia. In particolare, tale sistema di conversione comprende almeno un generatore di corrente elettrica disposto almeno in una parte dell?alloggiamento per convertire in energia elettrica l?energia meccanica generata durante la camminata.

In particolare, il generatore di corrente elettrica comprende un apparato trasduttore e almeno un contenitore comprimibile, quest?ultimo in grado di contenere un fluido liquido o aeriforme in grado di fluire verso detto apparato trasduttore in quanto disposto in comunicazione di fluido con il contenitore comprimibile stesso.

In dettaglio, l?apparato trasduttore presenta un corpo scatolare che comprende almeno un elettrodo e almeno un film polimerico, entrambi giacenti su due piani sostanzialmente paralleli tra loro. Il film polimerico ? movimentabile tra una prima posizione operativa, in cui ? distanziato dall?elettrodo, e una seconda posizione operativa, in cui ? a contatto almeno con l?elettrodo.

Il contenitore comprimibile ? configurato per convogliare, quando compresso durante la camminata, un flusso di fluido internamente all?apparato trasduttore per movimentare almeno una volta detto film polimerico tra la prima posizione operativa e la seconda posizione operativa.

La movimentazione alternata e ripetuta del film polimerico tra le sue posizioni operativa produce una pluralit? di urti di quest?ultimo con l?elettrodo dell?apparato trasduttore. Vantaggiosamente, a causa dell?effetto triboelettrico e dell?induzione elettrostatica, questi urti generano sull?elettrodo una quantit? di energia elettrica, sotto forma di corrente alternata, utilizzabile da un dispositivo elettrico o elettronico per il suo funzionamento, come ad esempio una batteria ricaricabile. Il quantitativo di energia elettrica prodotta dipende dalla frequenza con cui avvengono gli urti sull?elettrodo, dalla superficie di contatto tra il film polimerico e lo stesso elettrodo e, in aggiunta, dal tipo di materiale utilizzato per la realizzazione dell?elettrodo e del film polimerico.

Quindi, tra i principali vantaggi della presente invenzione si trova un?alta flessibilit?, una migliore miniaturizzazione del sistema di conversione dell?energia, una maggiore leggerezza, e una migliore integrabilit? all?interno di una calzatura.

Secondo una forma realizzativa dell?invenzione, la soletta definisce un corpo separato dalla calzatura e, pertanto, risulta vantaggiosamente inseribile in o estraibile da quest?ultima per eventuali operazioni di manutenzione, pulizia o altro.

Secondo una forma alternativa dell?invenzione, la soletta definisce un corpo unico con la calzatura che la comprende.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata, come illustrato negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra, secondo una vista schematizzata, un esempio realizzativo di una soletta per una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata;

- la figura 2 illustra, secondo una vista prospettica, un esempio realizzativo dei componenti alloggiabili nella soletta e configurati per convertire l?energia meccanica dei passi in energia elettrica;

- le figure 3a-3d illustrano, secondo una vista in sezione laterale, esempi realizzativi del generatore alloggiabile nella soletta per la conversione dell?energia;

- la figura 4 illustra, secondo una vista dall?alto, un esempio realizzativo di una soletta per una calzatura comprendente dei sensori di pressione.

Con riferimento ai disegni, essi servono unicamente per illustrare modi di realizzazione dell?invenzione al fine di meglio chiarire, in combinazione con la descrizione, i principi inventivi alla base del trovato.

Descrizione di almeno una forma di realizzazione dell?invenzione La presente invenzione ? diretta ad una calzatura comprendente un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata.

Eventuali modifiche o varianti che, alla luce della descrizione, risultassero evidenti alla persona esperta del settore devono considerarsi rientranti nell?ambito di tutela stabilito dalla presente invenzione, secondo considerazioni di equivalenza tecnica.

La figura 1 illustra una calzatura che comprende una soletta 1 dotata di almeno un alloggiamento 3 in cui ? inseribile almeno una parte di un sistema per la conversione in energia elettrica dell?energia meccanica generata durante la camminata.

Preferibilmente, la soletta 1 ? composta da pi? strati di materiali morbidi e aventi propriet? ammortizzanti al fine di preservare alcune delle componenti del sistema per la conversione dell?energia, come ad esempio alcune parti dell?elettronica di controllo, inserite all?interno dell?alloggiamento 3 ricavato nella stessa soletta 1.

Ancor pi? preferibilmente, alcuni degli strati della soletta 1 sono realizzati con schiume espanse o simili per garantire un buon ammortizzamento durante la camminata per offrire all?utilizzatore un?elevata sensazione di comfort.

Il sistema di conversione comprende almeno un generatore 4 di corrente elettrica, il quale ? disposto nell?alloggiamento 3 ed ? configurato per convertire l?energia meccanica generata durante la camminata in energia elettrica.

La figura 2 illustra una forma realizzativa preferita generatore 4, il quale comprende un apparato trasduttore 5 avente un corpo scatolare 6 e almeno un contenitore comprimibile 7 configurato per contenere un fluido liquido o aeriforme e disposto in comunicazione di fluido con il corpo scatolare 6 dell?apparato trasduttore 5.

In maggiore dettaglio, all?interno del corpo scatolare 6 dell?apparato trasduttore 5 ? compreso almeno un primo elettrodo 8a e almeno un primo film polimerico 9a, entrambi giacenti su due piani sostanzialmente paralleli tra loro (come illustrato nella figura 3a). Vantaggiosamente, il primo film polimerico 9a ? movimentabile tra una prima posizione operativa, in cui ? distanziato dal primo elettrodo 8a, e una seconda posizione operativa, in cui ? almeno parzialmente a contatto con il primo elettrodo 8a.

Il contenitore comprimibile 7, quando compresso durante la camminata, ? configurato per convogliare un flusso del fluido internamente all?apparato trasduttore 5 in modo da movimentare almeno una volta il primo film polimerico 9a tra la prima posizione operativa e la seconda posizione operativa.

In questo modo, ad ogni passo della camminata, la pressione esercitata dal piede sulla soletta 1 deforma il contenitore comprimibile 7, il quale ? configurato come pompa per generare un flusso di fluido. In altre parole, la compressione di quest?ultimo genera un flusso di fluido che, entrando all?interno del corpo scatolare 6 con cui ? in comunicazione diretta, induce la movimentazione per svolazzamento del primo film polimerico 9a tra la prima e la seconda posizione operativa, in modo alternato e ripetuto pi? volte (il cosiddetto ?fluttering?). Data la natura dei materiali con cui sono realizzati il primo elettrodo 8a e il primo film polimerico 9a, a causa del fenomeno triboelettrico e dell?induzione elettrostatica, ciascun urto del primo film polimerico 9a con il primo elettrodo 8a genera un quantitativo di carica elettrostatica vantaggiosamente utilizzabile per alimentare un dispositivo elettrico o elettronico eventualmente collegato al generatore 4. La quantit? di energia elettrica prodotta, quindi, oltre che dalla frequenza con cui avvengono gli urti sull?elettrodo e dalla superficie di contatto tra il film polimerico e lo stesso elettrodo, dipende anche dal tipo di materiale utilizzato per la realizzazione dell?elettrodo 8a, 8b e del film polimerico 9a, 9b.

Secondo un aspetto dell?invenzione, ciascun elettrodo 8a, 8b ? realizzato con materiali metallici conduttori elettronici e/o ionici, o materiali non-metallici conduttori elettronici e/o ionici, o materiali compositi conduttori elettronici e/o ionici. Preferibilmente, ciascun elettrodo 8a, 8b ? realizzato in materiale metallico, tra cui oro, rame, alluminio, oppure ? realizzato con materiali a base di carbonio, ad esempio lamine metalliche rivestite con uno strato di grafite o grafene.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, ciascun film polimerico 9a, 9b ? realizzato con un materiale plastico flessibile e/o rigido, tra cui preferibilmente etilene propilene fluorurato (?FEP?), polietilentereftalato (?PET?), polipropilene (?PP?), nylon (preferibilmente nylon 6,6) e poliuretano rigido (non schiumoso), oppure ? realizzato con materiali compositi, oppure ? realizzato con materiali fibrosi naturali, come la fibra di bamb? o il crine.

Una possibile scelta di materiali da utilizzare per la realizzazione dell?elettrodo 8a, 8b e del film polimerico 9a, 9b ? data dal vantaggioso accoppiamento tra alluminio e polipropilene.

Secondo un aspetto dell?invenzione, un dispositivo elettrico o elettronico ? collegato al generatore 4 per immagazzinare e/o utilizzare la corrente elettrica generata da quest?ultimo. Il dispositivo elettrico o elettronico non ? necessariamente disposto internamente alloggiamento 3, in quanto potrebbe essere agganciato ad un punto diverso o esterno della calzatura oppure, in alternativa, indossato da un operatore.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, il contenitore comprimibile 7 ? costituito da una struttura stampabile mediante tecniche di additive manufacturing ed ? realizzabile con materiali plastici flessibili e/o elastici, o con materiali compositi metallico-plastici, o materiali di derivazione naturale. Preferibilmente, il contenitore comprimibile 7 ? realizzato in poliuretano flessibile.

Il contenitore comprimibile 7 pu? presentare una qualsiasi forma che non provochi effetti negativi al comfort della calzatura in cui ? alloggiato. Preferibilmente, come illustrato nelle figure 1 e 2, il contenitore comprimibile 7 ricalca la forma della porzione anteriore della soletta 1, presentando un?altezza di circa 2 centimetri per definire un volume di contenimento di circa 140 cm<3>.

Secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, il corpo scatolare 6 dell?apparato trasduttore 5 ? costituito di una struttura stampabile mediante tecniche di additive manufacturing. Inoltre, il corpo scatolare 6 ? realizzato con materiali plastici rigidi e/o flessibili, o materiali metallici, o materiali di derivazione naturale.

Preferibilmente, l?interno del corpo scatolare 6 ? rivestito con uno strato conduttivo, ad esempio realizzato in alluminio, in modo tale che le stesse superfici interne definiscano almeno il primo elettrodo 8a dell?apparato trasduttore 5.

La figura 3b illustra un altro esempio realizzativo dell?apparato trasduttore 5, in cui quest?ultimo comprende un secondo elettrodo 8b opposto al primo elettrodo 8a rispetto al primo film polimerico 9a. Pertanto, secondo la presente configurazione, il primo film polimerico 9a ? a contatto con il primo elettrodo 8a o con il secondo elettrodo 8b, quando si trova nella seconda posizione operativa.

In questa configurazione, gli strati di alluminio (realizzati sotto forma di film sottile) che ricoprono la parete inferiore e superiore del corpo scatolare 6 sono elettricamente separati tra loro in modo da costituire il primo elettrodo 8a e il secondo elettrodo 8b.

In questo modo, la movimentazione del primo film polimerico 9a a seguito della formazione del flusso di fluido uscente dal contenitore comprimibile 7 consente di ottimizzare la produzione di energia elettrica necessaria per alimentare un dispositivo elettrico o elettronico. L?energia elettrica ? prodotta sotto forma di elettricit? elettrostatica grazie all?instaurazione di una corretta differenza di potenziale tra entrambi gli elettrodi 8a, 8b e, eventualmente, il film polimerico 9a, 9b.

Secondo un aspetto dell?invenzione, l?apparato trasduttore 5 comprende una pluralit? di sistemi di trasduzione collegati elettricamente in parallelo tra loro. In particolare, ciascuno di tali sistemi di trasduzione comprende una coppia di elettrodi 8a, 8b tra cui ? disposto almeno un film polimerico 9a.

La figura 3c illustra un esempio realizzativo alternativo dell?apparato trasduttore 5, in cui quest?ultimo comprende un film conduttivo 10 opposto al primo elettrodo 8a rispetto al primo film polimerico 9a. In particolare, il primo film polimerico 9a ? a contatto con il primo elettrodo 8a o con il film conduttivo 10 quando ? movimentato nella seconda posizione operativa.

In riferimento a tale configurazione, il film conduttivo 10 ? realizzato con un materiale conduttore flessibile e, pertanto, analogamente al film polimerico ? in grado di vibrare tra una prima e una seconda posizione operativa a causa del flusso di fluido proveniente dal contenitore comprimibile 7.

Preferibilmente, il primo film polimerico 9a ? disposto in modo solidale (ad esempio tramite stampaggio o incollaggio o tramite una qualsiasi tecnica di deposizione chimico-fisica su supporti) al rispettivo primo elettrodo 8a, in modo che solo il film conduttivo 10 risulti mobile per fluttering.

Alternativamente, il primo film polimerico 9a ? realizzato con un materiale rigido in grado di mantenere una posizione statica, mentre il film conduttivo 10 ? realizzato con un materiale conduttivo flessibile in grado di vibrare al passaggio del flusso di fluido.

La figura 3d illustra un ulteriore esempio realizzativo dell?apparato trasduttore 5, in cui la stratificazione dei materiali ? doppia e speculare a quella della figura 3c.

In altre parole, l?apparato trasduttore 5 comprende un secondo elettrodo 8b e un secondo film polimerico 9b opposti al primo film polimerico 9a e al primo elettrodo 8a rispetto al film conduttivo 10. Ciascun film polimerico 9a, 9b ? a contatto con un rispettivo elettrodo 8a,8b o con il film conduttivo 10 quando ? movimentato nella seconda posizione operativa.

In riferimento a tale configurazione, il film conduttivo 10 ? realizzato con un materiale conduttore flessibile e, pertanto, analogamente al film polimerico ? in grado di vibrare a causa del flusso di fluido proveniente dal contenitore comprimibile 7.

Preferibilmente, ciascun film polimerico 9a, 9b ? disposto in modo solidale (ad esempio tramite stampaggio o incollaggio) al rispettivo elettrodo 8a, 8b, in modo che solo il film conduttivo 10 risulti mobile per fluttering.

Alternativamente, il primo film polimerico 9a e/o il secondo film polimerico 9b sono realizzati con un materiale rigido in grado di mantenere una posizione statica, mentre il film conduttivo 10 ? realizzato con un materiale conduttivo flessibile in grado di vibrare al passaggio del flusso di fluido.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il primo film polimerico 9a e il secondo film polimerico 9b sono realizzati con un materiale plastico flessibile e/o rigido, ad esempio polipropilene.

Secondo un aspetto dell?invenzione, come anticipato precedentemente in riferimento alla figura 3b ma non in modo limitato ad essa, il generatore 4 comprende una pluralit? di apparati trasduttori 5, ciascuno dei quali ? disposto in comunicazione di fluido con un rispettivo contenitore comprimibile 7 e con almeno un dispositivo elettrico o elettronico.

Secondo un alternativo aspetto dell?invenzione (non illustrato), il generatore 4 comprende almeno due contenitori comprimibili 7 opposti tra loro rispetto all?apparato trasduttore 5 e ciascuno in comunicazione di fluido con quest?ultimo. In altre parole, descrivendo un esempio realizzativo, ? possibile che il generatore 4 comprenda due contenitori comprimibili 7, disposti rispettivamente in corrispondenza della punta e del tallone della soletta 1, in grado di alimentare tramite il flusso di fluido un apparato trasduttore 5 bidirezionale interposto tra loro.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il generatore 4 ? chiuso ermeticamente in modo che il fluido liquido o aeriforme risulti completamente confinato internamente tra il contenitore comprimibile 7 e l?apparato trasduttore 5. In altre parole, il generatore 4 ? realizzabile come un sistema chiuso in modo da impedire lo scambio di materiale tra il suo interno e l?esterno. Questo ? vantaggiosamente utile nel caso in cui il fluido inizialmente contenuto nel contenitore comprimibile 7 ? un liquido, ad esempio un liquido dielettrico, o un gas inerte, ad esempio argon, elio o azoto, che non deve essere disperso al di fuori del volume di contenimento totale del generatore 4 (cio? il volume del contenitore comprimibile 7 e del corpo scatolare 6).

Nel caso in cui il fluido utilizzato sia aria ambiente, tale accorgimento di realizzazione di un sistema chiuso non deve necessariamente essere rispettato in quanto il flusso facilmente disperso all?esterno del generatore 4 ? ugualmente introducibile nuovamente. Infatti, a seguito dello schiacciamento del contenitore comprimibile 7, la depressione che si forma al suo interno e le propriet? elastiche del materiale con cui ? realizzato tendono a richiamare un flusso di fluido aeriforme (in questo caso aria ambiente) al suo interno.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il fluido utilizzato dal generatore 4 comprende un gas inerte, preferibilmente anidro, come ad esempio azoto, argon o elio.

Infatti, l?utilizzo di gas anidri (cio? i gas privi di umidit?) ? vantaggiosamente in grado di migliorare le prestazioni dei dispositivi basati sul fenomeno triboelettrico grazie all?eliminazione dell?umidit?, e quindi delle molecole di acqua, presenti all?interno del fluido fatto confluire dal contenitore comprimibile 7 verso il relativo apparato trasduttore 5.

Secondo un aspetto dell?invenzione illustrato nelle figure 1 e 2, il generatore 4 comprende almeno un collettore 11 interposto tra l?apparato trasduttore 5 e il contenitore comprimibile 7. In particolare, il collettore 11 presenta una sezione di ingresso 12 in collegamento di fluido con il contenitore comprimibile 7 maggiore di una sezione di uscita 13 in collegamento di fluido con il corpo scatolare 6 per convogliare il flusso di fluido sostanzialmente in corrispondenza del film polimerico 9a,9b.

In altre parole, il collettore 11 ? configurato principalmente per convogliare il flusso di fluido dal contenitore comprimibile 7 al corpo scatolare 6. In aggiunta, data la differenza di apertura superficiale tra la sezione di ingresso 12 e la sezione di uscita 13, il collettore 11 ? in grado di aumentare la velocit? del flusso di fluido e, quindi, di aumentare la frequenza di movimentazione del film polimerico 9a,9b e/o del film conduttivo 10 tra la prima e la seconda posizione operativa. Vantaggiosamente, maggiore ? il numero di urti che avviene tra la superficie conduttiva (del film conduttivo 10 e/o dell?elettrodo 8a,8b) maggiore ? il quantitativo di carica elettrostatica prodotta dal generatore 4.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il collettore 11 ? realizzato con materiali plastici flessibili e/o elastici, o con materiali metallici, o con materiali di derivazione naturale.

Secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, il collettore 11 e il contenitore comprimibile 7 sono realizzati come due corpi separati e collegabili.

Alternativamente, secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, il collettore 11 e il contenitore comprimibile 7 sono realizzati come un corpo unico.

La figura 4 illustra un possibile aspetto dell?invenzione, in cui il dispositivo elettrico o elettronico comprende un elemento di stoccaggio di energia elettrica 14, preferibilmente una batteria ricaricabile, e almeno un sensore 15, preferibilmente sensori di pressione capacitivi (cmut) oppure resistivi (celle di carico ), o piezoelettrici, come nei pad podometrici. L?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 ? vantaggiosamente configurato per immagazzinare la corrente elettrica prodotta dal generatore 4, mentre il sensore ? collegato all?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 per essere alimentato da esso.

Ad esempio, il dispositivo elettrico o elettronico pu? comprendere sensori di temperatura, pressione, accelerometri o una loro combinazione.

Secondo un vantaggioso aspetto dell?invenzione, l?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 ? removibile dalla soletta 1 in modo da essere pi? facilmente trasportabile e collegabile a dispositivi elettrici o elettronici esterni, come ad esempio smartphone o altro.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, l?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 ? integrato con l?apparato trasduttore 5 e, pertanto, entrambi risultano removibili dalla soletta 1.

Preferibilmente, l?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 presenta sostanzialmente la medesima estensione superficiale dell?apparato trasduttore 5 e, pertanto, ? disposta superiormente o inferiormente ad esso, a contatto o collegata con la relativa superficie dell?elemento trasduttore 5 in modo da definire un corpo unico.

Secondo un aspetto dell?invenzione, la soletta 1 comprende un?unit? di controllo 16 collegata al generatore 4 e al dispositivo elettrico o elettronico. In particolare, l?unit? di controllo ? configurata per gestire la corrente elettrica generata dal generatore 4 e, in aggiunta, per inviare segnali di comando e ricevere segnali di risposta con il dispositivo elettrico o elettronico.

In altre parole, l?unit? di controllo ha lo scopo di gestire la raccolta e l?utilizzo dell?energia elettrica prodotta dal generatore 4, al fine di ottimizzare il consumo energetico delle componenti elettroniche del sistema per la conversione dell?energia in oggetto, cio? i circuiti elettrici di collegamento, gli eventuali moduli di comunicazioni e i sensori 15 collegati.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, l?unit? di controllo comprende un processore programmabile per elaborare e/o combinare tra loro i segnali di risposta ricevuti dal dispositivo elettrico o elettronico.

Preferibilmente, il processore ? programmabile in funzione del tipo di sensori 15 che sono presenti all?interno della soletta. In altre parole, sul processore possono essere installati uno o pi? software differenti, ciascuno dei quali presenta i comandi adeguati alla gestione e la comunicazione di uno o pi? sensori 15.

Secondo una forma realizzativa dell?invenzione, la soletta 1 comprende una pluralit? di sensori di pressione ciascuno dei quali ? disposto in corrispondenza di una diversa zona del piede al fine di rilevare l?effettiva pressione esercitata durante la camminata. In questo modo, vantaggiosamente, l?utilizzatore ? in grado di visionare, in tempo reale o successivamente, una ?heat map? della pressione che i piedi esercitano sul terreno durante la corsa e la camminata. Nello specifico, i sensori di pressione inviano al processore i dati di pressione rilevati in modo da inviarli per la loro visualizzazione ad un dispositivo elettrico o elettronico esterno tramite un modulo di comunicazione senza fili. Vantaggiosamente, i dati di pressione rilevati sono elaborati, preferibilmente dal dispositivo elettrico o elettronico esterno, per essere convertiti in informazioni comprensibili all?utente (ad esempio l?intensit? della pressione ? convertita con una scala colore e associata alla corretta posizione del piede in cui si trova il sensore).

Secondo una forma realizzativa alternativa dell?invenzione, la soletta 1 comprende uno o pi? sensori di localizzazione (ad esempio un modulo GPS e accelerometri di posizione) configurati per rilevare istantaneamente, o ad intervalli di tempo preimpostati, la posizione dell?utilizzatore e il suo dislivello. Tale segnale di informazione, contenente ad esempio le coordinate di latitudine e longitudine, una volta ricevuto dal processore, ? configurato per inviare tale segnale di posizione ad un dispositivo elettrico o elettronico esterno tramite l?eventuale modulo di comunicazione senza fili in modo tale che possa essere rielaborato per esser associato ad una carta geografica in cui ? salvato uno storico delle posizioni e/o il posizionamento corrente dell?utilizzatore.

Secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, l?unit? di controllo comprende un modulo di comunicazione senza fili configurato per inviare i segnali di comando o ricevere i segnali di risposta dal dispositivo elettrico o elettronico. In particolare, il modulo di comunicazione senza fili ? collegato ad un pannello di controllo esterno alla calzatura e, inoltre, ? configurato per inviare a quest?ultimo almeno i segnali di risposta.

In altre parole, il modulo di comunicazione senza fili ? configurato per interfacciare l?unit? di controllo con il dispositivo elettrico o elettronico, in particolare gli eventuali sensori 15 che comprende, inviare segnali di comando a quest?ultimo e riceverne i segnali di risposta da inoltrare, prima o dopo l?eventuale elaborazione, ad un pannello di controllo esterno, ad esempio un tablet o uno smartphone, utilizzabile da un operatore.

Secondo un possibile aspetto dell?invenzione, il modulo di comunicazione senza fili pu? essere un sistema a raggi infrarossi IR, oppure un modulo Bluetooth, oppure un modulo wireless, oppure un modulo radio a frequenza fissa, oppure un modulo XBEE, oppure un modulo GPRS-UMTS, oppure un modulo NFC.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il processore ? programmato in modo per generare un segnale di avvertimento da inviare tramite il modulo di comunicazione senza fili ad un qualsiasi operatore, ad esempio l?utilizzatore della soletta 1 o una persona differente, in modo da avvisare quest?ultimo che almeno uno dei sensori 15 disposti nella soletta 1 rileva un segnale non congruo con un valore preimpostato.

In altre parole, il processore ? configurato per l?invio di messaggi e/o notifiche di avviso ad un dispositivo elettrico o elettronico esterno, qualora almeno uno dei sensori rilevi uno specifico segnale, ad esempio di pressione o di posizionamento, non congruo con quelli preimpostati nel processore.

Ad esempio, qualora venga rilevato che il posizionamento dell?utilizzatore coincide con una zona ad accesso proibito o pericoloso, il processore ? configurato per generare un segnale di allarme che il modulo di comunicazione senza fili invier? almeno all?utilizzatore stesso.

Secondo un aspetto dell?invenzione, la soletta comprende anche un dispositivo raddrizzatore configurato per convertire la corrente elettrica generata da alternata a continua.

Preferibilmente, il dispositivo raddrizzatore ? compreso nell?unit? di controllo o nel dispositivo elettrico o elettronico o nell?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14.

In questo modo, la corrente elettrica prodotta dal generatore 4 tramite effetto triboelettrico e di induzione elettrica ? vantaggiosamente immagazzinabile in un elemento di stoccaggio di energia elettrica 14, che ha lo scopo di accumulare energia elettrica fino al raggiungimento di un livello minimo sufficiente per azionare ulteriori dispositivi elettrici o elettronici, come ad esempio i sensori.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, l?unit? di controllo comprende un modulo elettronico latch configurato per inibire l?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 al rilascio di un quantitativo di energia elettrica contenuta, se il quantitativo di energia elettrica contenuta ? inferiore ad un livello prefissato.

In altre parole, solamente dopo che l?elemento di stoccaggio di energia elettrica 14 ha immagazzinato un quantitativo minimo di energia elettrica, controllato tramite il modulo elettronico latch, essa sar? in grado di alimentare gli altri dispositivi elettrici o elettronici che le sono collegati, come ad esempio i sensori.

Appare chiaro che, rispetto alle soluzioni della tecnica nota, la soletta 1 secondo la presente invenzione presenta un?importante innovazione costituita dalla presenza del sistema di conversione dell?energia meccanica della camminata in energia elettrica tramite lo sfruttamento dell?effetto triboelettrico e/o l?effetto di fluttering, preferibilmente la loro combinazione.

Vantaggiosamente, pertanto, la soletta 1 disposta nella calzatura ? in grado di alimentare diversi tipi di dispositivi elettrici o elettronici collegati ad essa.

Secondo alternativi aspetti dell?invenzione (non illustrati), il dispositivo elettrico o elettronico pu? comprendere un elemento di stoccaggio di energia elettrica 14, oppure una matrice bidimensionale di sensori di pressione capacitivi o resistivi (i sensori 15 sopra descritti), oppure una resistenza di riscaldamento, una ventola o una cella Peltier, oppure attuatori vibranti, oppure un modulo GPS e/o almeno un accelerometro, oppure una serie di elettrodi per elettrostimolazione, oppure un generatore di forme d?onda, oppure un tag attivo, oppure uno speaker oppure un circuito base ed un?antenna per la ricarica wireless di dispositivi elettronici.

Alcuni dei sopra menzionati dispositivi elettrici o elettronico sono di seguito descritti.

Un aspetto dell?invenzione prevede che la soletta 1 sia utilizzata per raffreddare il piede. In questo caso risulta possibile inserire all?interno della soletta 1 delle griglie di sfiato (ad esempio delle griglie a memoria di forma che variano le proprie dimensioni a seconda del carico meccanico al quale sono sottoposte) ed una ventola alimentata dalla batteria, oppure una cella di Peltier.

Un altro aspetto dell?invenzione prevede che la calzatura possa essere dotata di attuatori vibranti con volano disassato a 5V (sul tipo di quelli utilizzati per ottenere la vibrazione sui telefoni cellulari), dislocati nei punti di maggiore accumulo di stress sul piede. In questo caso viene realizzato un effetto massaggiante sul piede durante la camminata.

Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che gli stessi morsetti di potenza del processore interagiscano con elettrodi dislocati sulla superficie della soletta 1. In questo modo viene effettuata una elettrostimolazione del piede tramite impulsi a corrente controllata (ad esempio a 5V e 20mA).

Un aspetto dell?invenzione prevede che il processore si interfacci con un generatore di forme d?onda. In questo caso, mediante una coppia di piastre sulla superficie, viene effettuata una terapia ad onde d?urto a bassa intensit?.

Un altro aspetto dell?invenzione prevede che un tag attivo venga inserito nella soletta 1. In questo caso l?intera calzatura diviene un badge marcabile da sistemi riceventi.

Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede la disposizione di un accelerometro nella soletta 1 in modo da interfacciare la calzatura con uno speaker o con una cuffia acustica. Pertanto, la stessa calzatura diviene un contapassi parlante o comunque in grado di emettere dei suoni durante il movimento. Analogamente, aggiungendo inoltre un modulo GPS o RFID, la calzatura si trasforma in un cronometro parlante.

Un aspetto dell?invenzione prevede la disposizione di un circuito base ed un?antenna super-avvolta per ricarica wireless (ed eventualmente dotando la calzatura di un connettore USB) la calzatura diviene un dispositivo automatico per la ricarica di dispositivi durante la camminata, in particolare di telefoni cellulari.

Claims (14)

RIVENDICAZIONI

1. Soletta (1) per una calzatura (2) dotata di almeno un alloggiamento (3) e caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un generatore (4) di corrente elettrica disposto almeno in una parte di detto alloggiamento (3) e atto a convertire l?energia meccanica generata durante la camminata in energia elettrica; detto generatore (4) comprendendo:

- un apparato trasduttore (5) avente un corpo scatolare (6) che comprende almeno un primo elettrodo (8a) e almeno un primo film polimerico (9a) entrambi giacenti su due piani sostanzialmente paralleli tra loro; detto primo film polimerico (9a) essendo movimentabile tra una prima posizione operativa, in cui ? distanziato da detto elettrodo (8a), e una seconda posizione operativa, in cui ? a contatto almeno con detto elettrodo (8a);

- almeno un contenitore comprimibile (7) atto a contenere un fluido liquido o aeriforme e disposto in comunicazione di fluido con detto corpo scatolare (6) di detto apparato trasduttore (5); detto contenitore comprimibile (7) essendo configurato per convogliare, quando compresso durante la camminata, un flusso di detto fluido internamente a detto apparato trasduttore (5) per movimentare almeno una volta detto primo film polimerico (9a) tra la prima posizione operativa e la seconda posizione operativa.

2. Soletta (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto apparato trasduttore (5) comprende un secondo elettrodo (8b) opposto a detto primo elettrodo (8a) rispetto a detto primo film polimerico (9a); detto primo film polimerico (9a) in detta seconda posizione operativa essendo a contatto con detto primo elettrodo (8a) o con detto secondo elettrodo (8b).

3. Soletta (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto apparato trasduttore (5) comprende un film conduttivo (10) opposto a detto primo elettrodo (8a) rispetto a detto primo film polimerico (9a); detto primo film polimerico (9a) in detta seconda posizione operativa essendo a contatto con detto primo elettrodo (8a) o con detto film conduttivo (10).

4. Soletta (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detto apparato trasduttore (5) comprende un secondo elettrodo (8b) e un secondo film polimerico (9b) opposti a detto primo film polimerico (9a) e a detto primo elettrodo (8a) rispetto a detto film conduttivo (10); ciascun film polimerico (9a,9b) in detta seconda posizione operativa essendo a contatto con un rispettivo elettrodo (8a,8b) o con detto film conduttivo (10).

5. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui almeno detto primo film polimerico (9a) ? realizzato con un materiale plastico flessibile e/o rigido, oppure con un materiale composito, oppure con un materiale fibroso naturale.

6. Soletta (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto primo film polimerico (9a) e detto secondo film polimerico (9b) sono realizzati con un materiale plastico flessibile e/o rigido, oppure con un materiale composito, oppure con un materiale fibroso naturale.

7. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detto generatore (4) comprende almeno due contenitori comprimibili (7) opposti tra loro rispetto a detto apparato trasduttore (5) e ciascuno in comunicazione di fluido con quest?ultimo.

8. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detto almeno un generatore (4) ? chiuso ermeticamente in modo che detto fluido liquido o aeriforme risulti completamente confinato internamente tra detto contenitore comprimibile (7) e a detto corpo scatolare (6) di detto apparato trasduttore (5).

9. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detto fluido comprende un gas inerte, preferibilmente anidro.

10. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detto generatore (4) comprende almeno un collettore (11) interposto tra detto apparato trasduttore (5) e detto contenitore comprimibile (7); detto collettore (11) avendo una sezione di ingresso (12) in collegamento di fluido con detto contenitore comprimibile (7) maggiore di una sezione di uscita (13) in collegamento di fluido con detto apparato trasduttore (5) per convogliare detto flusso di fluido sostanzialmente in corrispondenza del film polimerico (9a,9b).

11. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente almeno dispositivo elettrico o elettronico collegato a detto generatore (4) per immagazzinare e/o utilizzare la corrente elettrica generata; detto dispositivo elettrico o elettronico comprendendo un elemento di stoccaggio di energia elettrica (14) e/o almeno un sensore (15); detto elemento di stoccaggio di energia elettrica (14) essendo configurata per immagazzinare la corrente elettrica prodotta da detto generatore (4); detto almeno un sensore (15) essendo collegato a detto elemento di stoccaggio di energia elettrica (14) per essere alimentato da essa.

12. Soletta (1) secondo la rivendicazione 11, comprendente un?unit? di controllo (16) collegata a detto generatore (4) e a detto dispositivo elettrico o elettronico; detta unit? di controllo (16) essendo configurata per gestire la corrente elettrica generata da detto generatore (4); detta unit? di controllo (16) essendo configurata per inviare segnali di comando e ricevere segnali di risposta con detto dispositivo elettrico o elettronico; detta unit? di controllo (16) comprendendo un modulo di comunicazione senza fili configurato per inviare detti segnali di comando o ricevere detti segnali di risposta da detto dispositivo elettrico o elettronico; detto modulo di comunicazione senza fili essendo collegato ad un pannello di controllo esterno a detta calzatura ed essendo configurato per inviare a quest?ultimo almeno detti segnali di risposta.

13. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui detta soletta (1) definisce un corpo separato da detta calzatura; detta soletta (1) essendo inseribile in o estraibile da detta calzatura.

14. Soletta (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente da 1 a 12, in cui detta soletta (1) definisce un corpo unico con la calzatura che la comprende.