KR102346385B1 - 속도를 이용하는 발 존재 신호 처리 - Google Patents
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Abstract
능동형 신발류 물품용 발 존재 센서 시스템은 상기 물품의 안창에 또는 그 내에 배치되도록 구성된 센서 하우징, 및 센서 하우징 내에 배치되고 발 존재 표시에 기초하여 상기 신발류 물품의 하나 이상의 자동화 기능을 트리거링하도록 구성된 제어기 회로를 포함할 수 있다. 일례에서, 상기 센서 시스템은 용량성 센서를 포함하고, 상기 센서는 신발류 내의 센서에 대한 발 근접도의 변화를 감지하도록 구성된다. 감지된 상기 근접도에 관한 정보는 발 속도 특성을 결정하는 데에 이용될 수 있고, 이는 다시 자동 신발끈 조임 기능과 같은 자동화 신발류 기능을 업데이트하는 데에 이용될 수 있고, 또는 발걸음 수, 발 충격력, 이동 속도 또는 발, 활동도 또는 상기 신발류에 관한 기타 정보를 결정하는 데에 이용될 수 있다.
Description
우선권 주장
본 출원은 2018년 3월 14일 출원된 국제 출원 PCT/US2018/022466의 35 U.S.C 371에 의거한 미국 국내 단계 출원으로서, 이 출원은 2017년 9월 8일 출원된 미국 가특허 출원 제62/556,103호의 우선권의 이익을 주장하며, 본 출원은 2017년 3월 14일 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/458,625호의 계속 출원인 미국 특허 출원 제15/610,179호의 CIP(Continuation-in-part)이고, 본 출원은 2017년 3월 14일 출원된 PCT/US2017/022342의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 미국 출원 제15/460,060호의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 PCT/US2017/022576의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 미국 출원 제15/459,889호의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 PCT/US2017/022533의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 미국 출원 제15/459,897호의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 PCT/US2017/022548의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 대만 특허출원 제106108511호의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 미국 출원 제15/459,402호의 CIP이고, 본 출원은 2017년 3월 15일 출원된 PCT/US2017/022489의 CIP이며, 이들 각각은 그 전체가 본원에 참고로 합체된다.
다양한 신발 기반 센서가 다양한 조건을 모니터링하기 위해 제안되어 왔다. 예를 들어, 브라운(Brown)의 발명의 명칭 "발의 조건을 모니터링하기 위한 센서 신발(Sensor shoe for monitoring the condition of a foot)" 미국 특허 제5,929,332호는 신발 기반 센서의 다수의 예를 제공한다. 브라운은 발 힘 센서가 비교적 얇은 평면형 가요성 탄성 유전 재료의 층으로 제조된 안창(insole)을 포함할 수 있는 것을 언급하고 있다. 발 힘 센서는 인가된 압축력에 기초하여 변화하는 전기 저항을 가질 수 있는 전기 전도성 상호 접속 수단을 포함할 수 있다.
브라운은 당뇨병 환자, 또는 다양한 유형의 발 질병에 시달리는 사람에 의해 착용되는 신발도 설명하고 있는데, 여기서 발의 일부에 인가된 과도한 압력은 궤양을 일으키는 경향이 있다. 신발 바디는 힘 감지 저항기(force sensing resistor: FSR)를 포함할 수 있고, 저항기에 연결된 스위칭 회로가 임계 압력 레벨이 도달되거나 초과되었다는 것을 착용자에게 경고하기 위해 경보 유닛을 활성화할 수 있다.
신발류 물품을 자동으로 조이기 위한 디바이스가 종래 제안되어 왔다. 류(Liu)의 발명의 명칭 "자동 조임 신발(Automatic tightening shoe)" 미국 특허 제6,691,433호는 신발의 갑피부 상에 장착된 제1 체결구(fastener), 및 폐쇄 부재(closure member)에 연결되고 폐쇄 부재를 조임 상태로 유지하기 위해 제1 체결구와 제거 가능하게 연결하는 것이 가능한 제2 체결구를 제공한다. 류는 밑창(sole)의 뒤꿈치부(heel portion)에 장착된 구동 유닛을 교시하고 있다. 구동 유닛은 하우징, 하우징 내에 회전 가능하게 장착된 스풀, 한 쌍의 견인 스트링(pull string) 및 모터 유닛을 포함한다. 각각의 스트링은 스풀에 연결된 제1 단부 및 제2 체결구 내의 스트링 구멍에 대응하는 제2 단부를 갖는다. 모터 유닛은 스풀에 연결된다. 류는 모터 유닛이 하우징 내에서 스풀을 회전 구동하여 제2 체결구를 제1 체결구를 향해 견인하기 위해 스풀 상에 견인 스트링을 권취하도록 동작 가능하다는 것을 교시하고 있다. 류는 또한 견인 스트링이 연장할 수 있는 가이드 튜브 유닛을 교시하고 있다.
반드시 실제 축척대로 도시되어 있지는 않은 도면에서, 유사한 도면 부호는 상이한 도면에서 유사한 구성요소를 설명할 수도 있다. 상이한 문자 접미사를 갖는 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소의 상이한 예를 나타낼 수도 있다. 도면은 일반적으로 본원에 설명된 다양한 실시예를 한정으로서가 아니라 단지 예시로 도시하고 있다.
도 1은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 능동형 신발류 물품의 구성요소의 분해도이다.
도 2a 내지 도 2c는 전체적으로, 몇몇 예시적인 실시예에 따른, 센서 시스템 및 전동식 신발끈 조임 엔진(lacing engine)을 보여준다.
도 3은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 전동식 신발끈 조임 시스템의 구성요소의 블록도이다.
도 4는 신발류 물품의 사용자가 서 있을 때 신발류 물품 내의 공칭 또는 평균 발(좌측)에 대한 그리고 요족(high arch foot)(우측)에 대한 압력 분포 데이터를 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 신발류 물품의 안창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서를 보여주는 도면이다.
도 6은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 발 존재 검출을 위한 용량성 센서 시스템을 보여주는 도면이다.
도 7은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제1 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도이다.
도 8은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제2 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 몇몇 예시적인 실시예에 따른, 커패시턴스 기반 발 존재 센서 전극의 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 신발류 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 예를 보여주는 흐름도이다.
도 11은 신발류 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 제2 예를 보여주는 흐름도이다.
도 12는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제1 시변(time-varying) 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 13은 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제2 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 14는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제3 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 15는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제4 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 16은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 용량성 발 존재 센서로부터의 시변 정보 및 신호 형태 한계(signal morphology limit)의 차트를 나타내는 도면이다.
도 17은 전체적으로, 유전체 스택 아래에 위치된 신발류 물품의 중창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 도면의 예를 보여주는 도면이다.
도 18은 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호에 대한 유전체 필러(dielectric filler)의 효과를 보여주는 차트를 포함하는 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 전체적으로, 신발류 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 제3 신호의 일부를 보여주는 차트의 예를 보여주는 도면이다.
도 20은 복수의 앉기-서 있기 사이클에 대한 발 존재 신호 정보의 예를 전반적으로 보여주는 도면이다.
도 21a 내지 도 21d는 전체적으로, 상이한 평면 전극 구성의 예들을 보여주는 도면이다.
도 22는 전체적으로, 센서 감도와 센서 형태의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 전체적으로, 센서 감도와 교정용 인서트(orthotic inserts)의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 전체적으로, 센서 응답과 시뮬레이션한 땀의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 전체적으로, 평균 신호로 센서 응답과 시뮬레이션한 땀의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 전체적으로, 땀 보상 방법에 대한 상태도(state diagram)의 예를 보여주는 도면이다.
도 27은 전체적으로, 발 존재 센서 데이터를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 28a 및 도 28b는 전체적으로, 토노 커버(tonneau cover)가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
도 29a 내지 도 29d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진용 제1 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
도 30a 내지 도 30d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진용 제2 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
도 1은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 능동형 신발류 물품의 구성요소의 분해도이다.
도 2a 내지 도 2c는 전체적으로, 몇몇 예시적인 실시예에 따른, 센서 시스템 및 전동식 신발끈 조임 엔진(lacing engine)을 보여준다.
도 3은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 전동식 신발끈 조임 시스템의 구성요소의 블록도이다.
도 4는 신발류 물품의 사용자가 서 있을 때 신발류 물품 내의 공칭 또는 평균 발(좌측)에 대한 그리고 요족(high arch foot)(우측)에 대한 압력 분포 데이터를 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 신발류 물품의 안창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서를 보여주는 도면이다.
도 6은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 발 존재 검출을 위한 용량성 센서 시스템을 보여주는 도면이다.
도 7은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제1 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도이다.
도 8은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제2 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 몇몇 예시적인 실시예에 따른, 커패시턴스 기반 발 존재 센서 전극의 예를 보여주는 도면이다.
도 10은 신발류 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 예를 보여주는 흐름도이다.
도 11은 신발류 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 제2 예를 보여주는 흐름도이다.
도 12는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제1 시변(time-varying) 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 13은 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제2 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 14는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제3 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 15는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제4 시변 정보의 차트를 보여주는 도면이다.
도 16은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 용량성 발 존재 센서로부터의 시변 정보 및 신호 형태 한계(signal morphology limit)의 차트를 나타내는 도면이다.
도 17은 전체적으로, 유전체 스택 아래에 위치된 신발류 물품의 중창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 도면의 예를 보여주는 도면이다.
도 18은 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호에 대한 유전체 필러(dielectric filler)의 효과를 보여주는 차트를 포함하는 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 전체적으로, 신발류 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 제3 신호의 일부를 보여주는 차트의 예를 보여주는 도면이다.
도 20은 복수의 앉기-서 있기 사이클에 대한 발 존재 신호 정보의 예를 전반적으로 보여주는 도면이다.
도 21a 내지 도 21d는 전체적으로, 상이한 평면 전극 구성의 예들을 보여주는 도면이다.
도 22는 전체적으로, 센서 감도와 센서 형태의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 전체적으로, 센서 감도와 교정용 인서트(orthotic inserts)의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 24는 전체적으로, 센서 응답과 시뮬레이션한 땀의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 전체적으로, 평균 신호로 센서 응답과 시뮬레이션한 땀의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 전체적으로, 땀 보상 방법에 대한 상태도(state diagram)의 예를 보여주는 도면이다.
도 27은 전체적으로, 발 존재 센서 데이터를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다.
도 28a 및 도 28b는 전체적으로, 토노 커버(tonneau cover)가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
도 29a 내지 도 29d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진용 제1 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
도 30a 내지 도 30d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진용 제2 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다.
자가 조임 신발끈의 개념은 1989년 개봉된 영화 백투더 퓨처 II(Back to the Future II)에서 마티 맥플라이(Marty McFly)가 착용한 가상의 전동식 신발끈 조임 Nike® 스니커즈에 의해 최초로 광범위하게 인기를 얻었다. Nike®는 이후 백투더 퓨처 II에서 영화 소품 버전과 외관이 유사한 전동식 신발끈 조임 스니커즈의 적어도 하나의 버전을 출시하였지만, 채용된 내부의 기계식 시스템 및 서라운드 신발류 플랫폼은 반드시 이들의 대량 생산 또는 일상적인 이용에 적합하지는 않다. 또한, 전동식 신발끈 조임 시스템을 위한 이전의 디자인은, 다수의 문제 중 단지 몇 개만을 강조하면, 높은 제조 비용, 복잡성, 조립 과제, 수리 가능성(serviceability)의 결여, 취약한 또는 연약한 기계 기구와 같은 문제점을 상당히 겪고 있다. 본 발명자들은 다른 것들 중에서도, 상기 문제점의 일부 또는 모두를 해결하는 전동식 및 비전동식 신발끈 조임 엔진을 수용하기 위해 모듈형 신발류 플랫폼을 개발하였다. 이하에서 설명하는 구성요소는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 수리 가능한 구성요소, 교환 가능한 자동화된 신발끈 조임 엔진, 강인한(robust) 기계식 디자인, 강인한 제어 알고리즘, 신뢰성 있는 동작, 능률적인 조립 프로세스, 및 소매 수준의 맞춤화(retail-level customization)를 포함하는 다양한 이점을 제공한다. 이하에서 설명하는 구성요소의 다양한 기타 이점은 당업자에게 자명할 것이다.
일례에서, 모듈형 자동화 신발끈 조임 신발류 플랫폼은 신발끈 조임 엔진을 수용하기 위해 신발류 물품의 중창에 고정된 중창 플레이트를 포함한다. 상기 중창 플레이트의 디자인은 늦으면 구매 시점에서 신발끈 조임 엔진을 신발류 플랫폼에 추가할 수 있게 해준다. 상기 중창 플레이트, 및 상기 모듈형 자동화 신발류 플랫폼의 다른 양태는 상이한 유형의 신발끈 조임 엔진을 상호 교환 가능하게 이용할 수 있게 해준다. 예를 들어, 이하에서 설명하는 전동식 신발끈 조임 엔진은 인력식(human-powered) 신발끈 조임 엔진으로 대체될 수 있다. 별법으로서, 발 존재 감지 또는 다른 특징부를 갖는 완전 자동 전동식 신발끈 조임 엔진이 표준 중창 플레이트 내에 수용될 수 있다.
본원에서 설명하는 상기 자동화 신발류 플랫폼은 최종 사용자에게 조임 제어 뿐만 아니라 예를 들어, 반투명 보호 겉창 재료를 통해 투영된 LED 점등을 이용하여 시각적 피드백을 제공하기 위한 겉창 액추에이터 인터페이스를 포함할 수 있다. 상기 액추에이터는 신발끈 조임 엔진 또는 다른 자동화 신발류 플랫폼 구성요소의 상태를 나타내기 위해 사용자에게 촉각 및 시각적 피드백을 제공할 수 있다.
일례에서, 상기 신발류 플랫폼은 발이 신발 내에 존재할 때를 검출하도록 구성된 발 존재 센서를 포함한다. 발이 검출되면, 이어서 예컨대, 자동으로 그리고 추가의 사용자 입력 또는 명령 없이, 하나 이상의 신발류 기능 또는 프로세스가 개시될 수 있다. 예를 들어, 발이 안창에 대하여 신발류 내에 적절하게 안착된 것을 검출하면, 제어 회로가 신발끈 조임, 데이터 수집, 신발류 진단, 또는 다른 프로세스를 자동으로 개시할 수 있다.
자동화 신발끈 조임 또는 신발류 조임 기구를 조기에 활성화 또는 개시하면 신발류에 대한 사용자의 경험이 줄어들 수 있다. 예를 들어, 발이 안창에 대하여 완전히 안착되기 전에 신발끈 조임 엔진이 활성화되면, 사용자는 그 또는 그녀의 발의 나머지 부분을 신발류 내로 집어넣는데 어려움을 겪을 수도 있고, 또는 사용자는 신발끈 조임 장력을 수동으로 조정해야 할 수도 있다. 본 발명자들은 따라서, 해결되어야 할 문제점이 예컨대, 발가락부, 중창부, 및 뒤꿈치부가 안창의 대응부와 적절하게 정렬된 상태로, 발이 신발류 물품 내에 적절하게 또는 완전히 안착되는지 여부를 판정하는 것을 포함한다는 점을 인지하였다. 본 발명자들은 문제점이 예컨대, 센서 비용 및 조립 비용을 감소시키고, 디바이스 복잡성을 감소시키기 위해, 가능한 한 적은 수의 센서를 이용하여 발 로케이션 또는 발 배향을 정확하게 결정하는 것을 포함한다는 점을 또한 인식하였다.
이들 문제점의 해결책은 신발류의 아치 및/또는 뒤꿈치 영역에 센서를 제공하는 것을 포함한다. 일례에서, 상기 센서는 부근의 전기장의 변화를 감지하도록 구성된 용량성 센서이다. 발의 일부가 발의 다른 부분보다 상기 센서로부터 더 멀리 있는 동안을 포함하여, 발이 신발류에 들어가거나 나옴에 따라 전기장의 변화, 또는 커패시턴스 변화가 실현될 수 있다. 일례에서, 상기 용량성 센서는 신발끈 조임 엔진 엔클로저(enclosure)와 일체화되거나 그 내부에 수용된다. 일례에서, 상기 용량성 센서의 적어도 일부는 상기 신발끈 조임 엔진 엔클로저의 외부에 제공되고, 상기 엔클로저 내부의 전력 또는 처리 회로에 접속되는 하나 이상의 전도성 상호 접속부를 포함한다.
발 존재 검출에 이용하기에 적합한 용량성 센서는 다양한 구성을 가질 수 있다. 상기 용량성 센서는 플레이트 커패시터를 포함할 수 있고, 여기서 하나의 플레이트는 예컨대, 플레이트 중 하나 이상에 인가된 압력 또는 압력의 변화에 응답하여 다른 플레이트에 대해 이동하도록 구성된다. 일례에서, 상기 용량성 센서는 예컨대, 안창의 상부면에 평행하거나 일치하는 평면 내에 실질적으로 배열된 복수의 트레이스를 포함한다. 이들 트레이스는 에어갭(또는 스티로폼과 같은 다른 재료)에 의해 측방향으로 분리되어 있을 수 있고, 여기 회로에 의해 제공되는 AC 구동 신호에 의해 선택적으로 또는 주기적으로 구동될 수 있다. 일례에서, 전극은 교차 배치형 빗살 구성(interleaved comb configuration)을 가질 수 있다. 이러한 용량성 센서는, 서로에 대한 전극 자체의 이동에 기초하는 그리고 발 또는 다른 물체의 존재 또는 부재 또는 이동에 기인하는 전극 부근의 전기장의 간섭에 기초하는 변화하는 커패시턴스 신호를 제공할 수 있다.
일례에서, 커패시턴스 기반 센서는 예를 들어, 커패시턴스 기반 센서가 이동 부분을 포함할 필요가 없기 때문에, 기계식 센서보다 더 신뢰적일 수 있다. 커패시턴스 기반 센서의 전극은 내구성 있는 전기장 투과성 재료에 의해 코팅되거나 커버될 수 있고, 따라서 전극은 환경 변화, 습기, 엎지름(spillage), 오물 또는 다른 오염제, 및 센서의 전극과 직접 접촉하지 않는 인간 또는 다른 재료에의 직접 노출로부터 보호될 수 있다.
일례에서, 상기 용량성 센서는 그 센서에 의해 검출되는, 커패시턴스의 크기 또는 커패시턴스의 변화를 나타내는 아날로그 출력 신호를 제공한다. 이 출력 신호는 발이 센서 부근에 존재하는 경우 제1 값(예를 들어, 낮은 커패시턴스에 대응)을 가질 수 있고, 상기 출력 신호는 발이 없을 경우 상이한 제2 값(예를 들어, 높은 커패시턴스에 대응)을 갖는다.
일례에서, 발이 존재할 때의 상기 출력 신호는 추가의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 단계 이벤트에 상관하는 커패시턴스 신호의 검출 가능한 변동이 있을 수 있다. 게다가, 안창, 교정기(orthotics), 또는 다른 구성요소와 같은 신발 구성요소의 마손(wear-and-tear) 및/또는 잔여 수명을 나타낼 수 있는 커패시턴스 신호의 검출 가능한 장기간 드리프트가 있을 수 있다.
일례에서, 상기 용량성 센서는 그 센서에 의해 감지된 커패시턴스의 크기를 나타내는 디지털 신호를 제공하도록 구성된 커패시턴스-대-디지털 변환기 회로를 포함하거나 또는 그 회로에 연결된다. 일례에서, 상기 용량성 센서는 감지된 커패시턴스 값이 특정된 임계 커패시턴스 조건에 부합하는지 여부를 나타내는 인터럽트 신호 또는 논리 신호를 제공하도록 구성된 프로세서 회로를 포함한다. 일례에서, 상기 용량성 센서는 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 값에 대한 커패시턴스 특성을 측정하고, 상기 베이스라인 또는 기준은 예컨대, 감지된 커패시턴스 값에 영향을 미칠 수 있는 환경 변화 또는 다른 변화를 수용하도록 업데이트되거나 조정될 수 있다.
일례에서, 신발의 안창의 아치 또는 뒤꿈치 영역 부근에서 발 아래에 용량성 센서가 제공된다. 이 용량성 센서는 실질적으로 평탄 또는 평평할 수 있다. 상기 용량성 센서는 강성 또는 유연할 수 있고 발의 윤곽에 합치하도록 구성될 수 있다. 몇몇 경우에, 예컨대 비교적 낮은 유전 상수 또는 낮은 상대 유전율을 가질 수 있는 에어갭이 신발을 착용할 때 발과 용량성 센서의 일부 사이에 존재할 수 있다. 예컨대, 비교적 높은 유전 상수 또는 공기보다 큰 상대 유전율을 가질 수 있는 갭 필러가 용량성 센서와 발 표면 사이의 임의의 공기층(airspace)을 가교하도록 용량성 센서 위에 제공될 수 있다. 상기 갭 필러는 압축성 또는 비압축성일 수 있다. 일례에서, 상기 갭 필러는 센서에 적절한 감도 및 발 아래의 사용자 편안함을 제공하기 위해 신발류에 이용하기 위한 적합성과 유전값 사이의 적합한 절충을 제공하도록 선택된다.
이하에서는 전동식 신발끈 조임 엔진, 발 존재 센서, 중창 플레이트, 및 플랫폼의 다양한 다른 구성요소를 포함하는 자동화 신발류 플랫폼의 다양한 구성요소를 설명한다. 본 개시의 많은 부분이 전동식 신발끈 조임 엔진용 트리거로서의 발 존재 감지에 초점을 맞추지만, 설명하는 디자인의 많은 양태는 인력식 신발끈 조임 엔진, 또는 데이터 수집 또는 생리학적 모니터링과 같은 기타 신발류 기능을 자동화하기 위한 발 존재 센서와 인터페이스할 수 있는 기타 회로 또는 특징부에 적용 가능하다. "자동화 신발류 플랫폼"에서 이용하는 것과 같은 용어 "자동화"는 특정된 사용자 입력이 없이 동작하는 시스템만을 커버하도록 의도되는 것은 아니다. 오히려, 용어 "자동화 신발류 플랫폼"은 신발류의 신발끈 조임 또는 보유 시스템을 조이기 위한, 또는 능동형 신발류의 다른 양태를 제어하기 위한 다양한 전기 전원식 및 인력식, 자동 활성화 및 인간 활성화 기구를 포함할 수 있다.
도 1은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 능동형 신발류 물품의 구성요소의 분해도이다. 도 1의 예는 신발끈 조임 엔진(110), 뚜껑(lid)(120), 액추에이터(130), 중창 플레이트(140), 중창(155) 및 겉창(165)을 갖는 전동식 신발끈 조임 시스템(100)을 포함한다. 신발끈 조임 엔진(110)은 시스템(100) 내에 사용자 교체형 구성요소를 포함할 수 있고, 하나 이상의 발 존재 센서를 포함할 수 있거나 또는 그 센서에 연결될 수 있다. 일례에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 용량성 발 존재 센서를 포함하거나, 또는 그 센서에 연결된다. 도 1의 예에는 도시되지 않은 용량성 발 존재 센서는 신발끈 조임 엔진(110)의 발 대향측에 배치된 복수의 전극을 포함할 수 있다. 일례에서, 상기 용량성 발 존재 센서의 전극들은 신발끈 조임 엔진(110) 내에 수용될 수 있고, 신발끈 조임 엔진(110)의 하우징과 일체화될 수 있고, 또는 신발끈 조임 엔진(110) 부근의 다른 곳에 배치되고 하나 이상의 전기 전도체를 이용하여 신발끈 조임 엔진(110)의 내부의 전력 또는 처리 회로에 연결될 수 있다.
도 1의 예의 전동식 신발끈 조임 시스템(100)을 조립하는 것은 중창(155) 내에 중창 플레이트(140)를 고정하는 것으로 시작한다. 다음에, 액추에이터(130)는 예컨대, 겉창(165) 내에 매립될 수 있는 인터페이스 버튼에 대향하여, 중창 플레이트(140)의 외측면(lateral side) 내의 개구 내로 삽입될 수 있다. 다음에, 신발끈 조임 엔진(110)은 중창 플레이트(140) 내에 삽입될 수 있다. 일례에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 신발류의 다른 곳에 배치된 하나 이상의 센서와 연결될 수 있다. 다른 조립 방법을 유사하게 수행하여, 전동식 신발끈 조임 시스템(100)을 구축할 수 있다.
일례에서, 신발끈 조임 시스템(100)은 신발끈 조임 케이블의 연속 루프 아래에 삽입되고, 상기 신발끈 조임 케이블은 신발끈 조임 엔진(110) 내의 스풀과 정렬된다. 조립을 완료하기 위해, 뚜껑(120)은 중창 플레이트(140) 내의 고정 수단 내로 삽입되고, 폐쇄 위치 내로 고정되고, 중창 플레이트(140) 내의 리세스 내로 래치 연결될 수 있다. 뚜껑(120)은 신발끈 조임 엔진(110)을 포착할 수 있고, 동작 중에 신발끈 조임 케이블의 정렬을 유지하는 것을 보조할 수 있다.
중창 플레이트(140)는 신발끈 조임 엔진 캐비티(141), 내측(medial) 및 외측(lateral) 신발끈 가이드(142), 전방(anterior) 플랜지(143), 후방(posterior) 플랜지(144), 상위(superior)(상부) 및 하위(inferior)(하부)면, 및 액추에이터 절결부(cutout)(145)를 포함한다. 신발끈 조임 엔진 캐비티(141)는 신발끈 조임 엔진(110)을 수용하도록 구성된다. 이 예에서, 신발끈 조임 엔진 캐비티(141)는 측방향 및 전방/후방 방향으로 신발끈 조임 엔진(110)을 유지하지만, 신발끈 조임 엔진(110)을 캐비티(141) 내에 잠금하기 위한 특징부를 포함하지는 않는다. 선택적으로, 신발끈 조임 엔진 캐비티(141)는 신발끈 조임 엔진(110)을 신발끈 조임 엔진 캐비티(141) 내에 보다 확실하게 유지하기 위해 하나 이상의 측벽을 따라 멈춤쇠(detent), 탭, 또는 다른 기계식 특징부를 포함한다.
신발끈 가이드(142)는 신발끈 조임 엔진(110)으로 신발끈 조임 케이블을 적소에 안내하는 것을 보조할 수 있다. 신발끈 가이드(142)는 신발끈 조임 엔진(110)에 대하여 원하는 위치로 신발끈 조임 케이블을 안내하는 것을 보조하기 위한 모따기된 에지 및 아래로 경사진 램프를 포함할 수 있다. 이 예에서, 신발끈 가이드(142)는 통상의 신발끈 조임 케이블 직경보다 다수배 더 넓은 개구를 중창 플레이트(140)의 측면에 포함하지만, 다른 치수가 이용될 수 있다.
도 1의 예에서, 중창 플레이트(140)는 중창 플레이트(140)의 내측에서 더 연장하는 조각된(sculpted) 또는 윤곽 형성된(contoured) 전방 플랜지(143)를 포함한다. 예시적인 전방 플랜지(143)는 신발류 플랫폼의 아치 아래에 추가의 지지를 제공하도록 설계된다. 그러나, 다른 예에서, 전방 플랜지(143)는 내측에서 덜 뚜렷할 수도 있다. 본 예에서, 후방 플랜지(144)는 내측 및 외측의 모두에서 연장된 부분을 갖는 윤곽을 포함한다. 예시된 후방 플랜지(144)는 신발끈 조임 엔진(110)에 대하여 향상된 측방향 안정성을 제공할 수 있다.
일례에서, 하나 이상의 전극이 중창 플레이트(140) 내에 매립되거나 그 위에 배치될 수 있고, 용량성 발 존재 센서의 일부와 같은, 발 존재 센서의 일부를 형성할 수 있다. 일례에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 중창 플레이트(140) 상의 하나 이상의 전극에 전기적으로 연결된 센서 회로를 포함한다. 센서 회로는 발이 중창 플레이트(140)에 인접한 영역에 존재하는지 아닌지 여부를 판정하기 위해 전극으로부터 감지된 전기장 또는 커패시턴스 정보를 이용하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 상기 전극은 전방 플랜지(143)의 최전방 에지로부터 후방 플랜지(144)의 최후방 에지까지 연장되고, 다른 예에서 상기 전극은 상기 플랜지 중 하나 또는 모두의 단지 일부만에 걸쳐 연장된다.
일례에서, 신발류 또는 전동식 신발끈 조임 시스템(100)은 신발류 내의 발 존재, 신발류로부터의 발 부재, 또는 신발류 내의 발 위치 특성을 모니터링하거나 결정할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하거나 그 센서와 인터페이스한다. 하나 이상의 이러한 발 존재 센서로부터의 정보에 기초하여, 전동식 신발끈 조임 시스템(100)을 포함하는 신발류는 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 발 존재 센서는 발이 신발류 내에 존재하는지 아닌지 여부에 대한 바이너리 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 발 존재 센서에 연결된 프로세서 회로가 디지털 또는 아날로그 신호 정보를 수신하고 해석하고, 발이 신발류 내에 존재하는지 존재하지 않는지 여부에 대한 바이너리 정보를 제공한다. 발 존재 센서로부터의 바이너리 신호가 발이 존재한다는 것을 나타내면, 전동식 신발끈 조임 시스템(100)의 신발끈 조임 엔진(110)은 활성화되어, 예컨대 신발끈 조임 케이블 또는 다른 신발류 구속 수단 상의 장력을 자동으로 증감시켜 발에 대해 신발류를 조이거나 이완시킬 수 있다. 일례에서, 신발끈 조임 엔진(110), 또는 신발류 물품의 다른 부분은 발 존재 센서로부터 신호를 수신하거나 해석할 수 있는 프로세서 회로를 포함한다.
일례에서, 발 존재 센서는 발이 신발류에 들어갈 때 발의 로케이션에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 전동식 신발끈 조임 시스템(100)은 일반적으로, 예컨대 발이 신발류 내에서 신발류 물품의 안창 전체 또는 일부에 대해 적절하게 위치되거나 안착될 때에만 신발끈 조임 케이블을 조이도록 활성화될 수 있다. 발 이동 또는 로케이션에 대한 정보를 감지하는 발 존재 센서는 발이 예컨대 안창에 대해 또는 신발류 물품의 몇몇 다른 특징부에 대해 완전히 또는 부분적으로 안착되어 있는지 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다. 자동화 신발끈 조임 절차는 상기 센서로부터의 정보가 발이 적절한 위치에 있다고 나타낼 때까지 중단되거나 지연될 수 있다.
일례에서, 발 존재 센서는 신발류 내부에서의 발의 상대 로케이션에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 발 존재 센서는 예컨대, 발의 아치, 뒤꿈치, 발가락, 또는 다른 구성요소 중 하나 이상의 발 구성요소의 이러한 발 구성요소를 수용하도록 구성된 신발류의 대응 부분에 대한 상대 위치를 결정함으로써, 신발류가 소정의 발에 대해 양호하게 "꼭 맞는지(fit)" 여부를 감지하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 발 존재 센서는 예컨대, 시간 경과에 따른 신발끈 조임 케이블의 느슨해짐에 기인하여, 또는 발 자체의 자연적인 팽창 및 수축에 기인하여, 발 또는 발 구성요소의 위치가 특정된 또는 미리 기록된 기준 위치에 대해 시간 경과에 따라 변화하는지 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
일례에서, 발 존재 센서는 신체의 존재에 대한 정보를 감지하거나 수신하도록 구성될 수 있는 전기, 자기, 열, 용량성, 압력, 광학 또는 다른 센서 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 센서는 적어도 2개의 전극 사이의 임피던스 특성을 측정하도록 구성된 임피던스 센서를 포함할 수 있다. 발과 같은 신체가 전극에 근접하여 또는 인접하여 위치하면, 전기 센서는 제1 값을 갖는 신호를 센서에 제공할 수 있고, 신체가 전극으로부터 떨어져 위치하면, 전기 센서는 상이한 제2 값을 갖는 센서 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스값이 비어 있는 신발류 조건과 연계될 수 있고, 더 낮은 제2 임피던스값이 점유된 신발류 조건과 연계될 수 있다.
전기 센서는 AC 신호 생성기 회로 및 예컨대 무선 주파수 정보를 포함하는, 고주파수 신호 정보를 방출하거나 수신하도록 구성되는 안테나를 포함할 수 있다. 안테나에 대한 신체의 근접도에 기초하여, 임피던스, 주파수, 또는 신호 진폭과 같은 하나 이상의 전기 신호 특성이 수신 및 분석되어 신체가 존재하는지 여부를 판정할 수 있다. 일례에서, 수신 신호 강도 표시기(RSSI)가 수신 무선 신호 내의 전력 레벨에 대한 정보를 제공한다. 예컨대, 몇몇 베이스라인 또는 기준값에 대한 RSSI의 변화를 이용하여 신체의 존재 또는 부재를 식별할 수 있다. 일례에서, 와이파이(WiFi) 주파수가 예를 들어, 2.4 ㎓, 3.6 ㎓, 4.9 ㎓, 5 ㎓ 및 5.9 ㎓ 대역 중 하나 이상에서 이용될 수 있다. 일례에서, 예를 들어 대략 400 ㎑와 같은 킬로헤르츠 범위의 주파수가 이용될 수 있다. 일례에서, 전력 신호 변화는 밀리와트 또는 마이크로와트 범위에서 검출될 수 있다.
발 존재 센서는 자기 센서를 포함할 수 있다. 제1 자기 센서는 자석 및 자기계(magnetometer)를 포함할 수 있다. 일례에서, 자기계는 신발끈 조임 엔진(110) 내에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 자석은 겉창(165) 위에 착용되도록 구성된 2차 밑창, 또는 안창 내에와 같이, 신발끈 조임 엔진(110)으로부터 떨어져위치될 수 있다. 일례에서, 자석은 2차 안창의 발포체 내에 또는 다른 압축성 재료 내에 매립된다. 사용자가 예컨대, 서 있을 때 또는 걸을 때와 같이 2차 안창을 누름에 따라, 자기계에 대한 자석의 위치의 대응 변화가 감지되어 센서 신호를 거쳐 보고될 수 있다.
제2 자기 센서는 자기장의 변화 또는 중단을 감지하도록(예를 들어, 홀 효과를 거쳐) 구성된 자기장 센서를 포함할 수 있다. 신체가 제2 자기 센서에 근접하여 있는 경우에, 센서는 주위 자기장에 대한 변화를 나타내는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 자기 센서는 검출된 자기장의 변동에 응답하여 전압 출력 신호를 변동시키는 홀 효과 센서를 포함할 수 있다. 출력 신호에서의 전압 변화는, 전도체 내의 전류를 횡단하는 것과 같은 전기 신호 전도체를 가로지르는 전압차 및 전류에 수직인 자기장의 생성에 기인할 수 있다.
일례에서, 제2 자기 센서는 신체로부터 전자기장 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 바르샤프스키(Varshavsky) 등의 발명의 명칭 "자기장 기반 식별을 이용하는 보안용 디바이스, 시스템 및 방법(Devices, systems and methods for security using magnetic field based identification)" 미국 특허 제8,752,200호에는 인증을 위한 신체의 고유 전자기 서명을 이용하는 것을 교시하고 있다. 일례에서, 신발류 물품 내의 자기 센서는 검출된 전자기 서명을 통해 현재 사용자가 신발의 소유자라는 것, 물품이 예컨대 소유자의 하나 이상의 특정된 신발끈 조임 선호도(예를 들어, 조임도 프로파일)에 따라 자동으로 신발끈 조임되어야 한다는 것을 인증 또는 검증하는데 이용될 수 있다.
일례에서, 발 존재 센서는 신발류의 일부 내에 또는 그 부근의 온도의 변화를 감지하도록 구성된 열 센서를 포함한다. 착용자의 발이 신발류 물품에 진입하면, 물품의 내부 온도는 착용자 자신의 체온이 신발류 물품의 주위 온도와 상이한 경우 변화한다. 따라서, 열 센서는 온도 변화에 기초하여 발이 존재할 가능성이 있는지 아닌지를 나타낼 수 있다.
일례에서, 발 존재 센서는 커패시턴스의 변화를 감지하도록 구성된 용량성 센서를 포함한다. 용량성 센서는 단일 플레이트 또는 전극을 포함할 수 있고, 또는 용량성 센서는 다중-플레이트 또는 다중-전극 구성을 포함할 수 있다. 용량성 유형 발 존재 센서의 다양한 예가 본원에서 더 설명된다.
일례에서, 발 존재 센서는 광학 센서를 포함한다. 광학 센서는 시계선(line-of-sight)이 예컨대 신발류 캐비티의 대향 측면들 사이에서 차단되는지 여부를 판정하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 광학 센서는 발이 신발류 내에 삽입될 때 발에 의해 커버될 수 있는 광 센서를 포함한다. 센서가 감지된 광 또는 밝기 조건의 변화를 나타내면, 발 존재 또는 위치가 제공될 수 있다.
본원에 설명된 임의의 상이한 유형의 발 존재 센서는 독립적으로 이용될 수 있고, 또는 2개 이상의 상이한 센서 또는 센서 유형으로부터의 정보는 발 존재, 부재, 배향, 신발류와의 양호한 꼭맞춤에 대한 더 많은 정보, 또는 발 및/또는 신발류와의 그 관계에 대한 기타 정보를 제공하도록 함께 이용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 전체적으로, 몇몇 예시적인 실시예에 따른, 센서 시스템 및 전동식 신발끈 조임 엔진을 보여준다. 도 2a는 하우징 구조체(150), 케이스 나사(108), 신발끈 채널(112)[신발끈 가이드 릴리프(112)라고도 칭함], 신발끈 채널 천이부(114), 스풀 리세스(115), 버튼 개구(122), 버튼(121), 버튼 멤브레인 시일(124), 프로그래밍 헤더(128), 스풀(131) 및 스풀(131) 내의 신발끈 홈(132)을 포함하는, 예시적인 신발끈 조임 엔진(110)의 다양한 외부 특징부를 소개하고 있다. 다른 디자인이 유사하게 이용될 수 있다. 예컨대, 밀봉된 돔 스위치와 같은 다른 스위치 유형이 이용될 수 있고, 또는 멤브레인 시일(124)은 제거될 수 있다. 일례에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 외부 발 존재 센서(또는 그 구성요소), 스위치 또는 버튼과 같은 외부 액추에이터, 또는 다른 디바이스 또는 구성요소와 같은, 신발끈 조임 엔진(110) 외부의 회로와 신발끈 조임 엔진(110) 내부의 회로를 인터페이스하기 위한 하나 이상의 상호 접속부 또는 전기 접점을 포함할 수 있다.
신발끈 조임 엔진(110)은 케이스 나사(108)와 같은 하나 이상의 나사에 의해 함께 유지될 수 있다. 케이스 나사(108)는 신발끈 조임 엔진(110)의 구조적 일체성을 향상시키기 위해 1차 구동 기구 부근에 위치될 수 있다. 케이스 나사(108)는 또한 외부 시임(seam)의 초음파 용접을 위해 하우징 구조체(150)를 함께 유지하는 것과 같이, 조립 프로세스를 보조하는 기능을 한다.
도 2a의 예에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 일단 엔진이 자동화 신발류 플랫폼 내에 조립되면 신발끈 또는 신발끈 케이블을 수용하기 위한 신발끈 채널(112)을 포함한다. 신발끈 채널(112)은 신발끈 케이블이 동작 중에 그에 접하여 또는 그 내에서 이동할 수 있는 평활한 안내면을 제공하기 위해 모따기된 에지를 갖는 채널벽을 포함할 수 있다. 신발끈 채널(112)의 상기 평활한 안내면의 일부는 스풀 리세스(115) 내로 이어지는 신발끈 채널(112)의 확장된 부분일 수 있는 채널 천이부(114)를 포함할 수 있다. 스풀 리세스(115)는 채널 천이부(114)에서 스풀(131)의 프로파일에 밀접하게 합치하는 전체적으로 원형의 섹션으로 천이한다. 스풀 리세스(115)는 감겨진(spooled) 신발끈 케이블을 유지하는 것, 스풀(131)의 위치를 유지하는 것을 보조할 수 있다. 디자인의 다른 양태는 스풀(131)을 유지하기 위한 다른 수단을 제공할 수 있다. 도 2a의 예에서, 스풀(131)은 평평한 상부면을 통해 연장되는 신발끈 홈(132) 및 반대측으로부터 아래로 연장되는 스풀 샤프트(도 2a에는 도시되어 있지 않음)를 갖는 요요(yo-yo)의 절반과 유사하게 성형된다.
신발끈 조임 엔진(110)의 외측면은 자동화 신발류 플랫폼의 하나 이상의 특징부를 활성화하거나 조정하도록 구성될 수 있는 버튼(121)을 수용하는 버튼 개구(122)를 포함한다. 버튼(121)은 신발끈 조임 엔진(110) 내에 포함된 다양한 스위치의 활성화를 위한 외부 인터페이스를 제공할 수 있다. 몇몇 예에서, 하우징 구조체(150)는 오물 및 물로부터의 보호를 제공하기 위한 버튼 멤브레인 시일(124)을 포함한다. 본 예에서, 버튼 멤브레인 시일(124)은 코너 위로 그리고 외측면을 따라 아래로와 같이, 하우징 구조체(150)의 상위면으로부터 접착될 수 있는 최대 수 mil(수천분의 1 인치) 두께의 투명 플라스틱(또는 유사한 재료)이다. 다른 예에서, 버튼 멤브레인 시일(124)은 버튼(121) 및 버튼 개구(122)를 커버하는 대략 2-mil 두께의, 비닐 접착제가 백킹된 멤브레인이다. 다른 유형의 버튼 및 밀봉제가 유사하게 이용될 수 있다.
도 2b는 상부 섹션(102) 및 하부 섹션(104)을 포함하는 하우징 구조체(150)를 보여주는 도면이다. 본 예에서, 상부 섹션(102)은 케이스 나사(108), 신발끈 채널(112), 신발끈 채널 천이부(114), 스풀 리세스(115), 버튼 개구(122) 및 버튼 시일 리세스(126)와 같은 특징부를 포함한다. 일례에서, 버튼 시일 리세스(126)는 버튼 멤브레인 시일(124)을 위한 삽입부를 제공하도록 릴리프 가공된(relieved) 상부 섹션(102)의 일부이다.
도 2b의 예에서, 하부 섹션(104)은 무선 충전기 액세스(105), 조인트(106), 및 그리스 격리벽(109)과 같은 특징부를 포함한다. 케이스 나사(108)를 수용하기 위한 케이스 나사 베이스, 구동 기구의 일부를 유지하기 위한 그리스 격리벽(109) 내의 다양한 특징부가 도시되어 있지만, 구체적으로 식별되어 있지는 않다. 그리스 격리벽(109)은 그리스, 또는 구동 기구를 둘러싸는 유사한 화합물을 신발끈 조임 엔진(110)의 다양한 전기 구성요소로부터 이격하여 유지하도록 설계된다.
하우징 구조체(150)는 상부 및 하부 섹션(102, 104) 중 하나 또는 모두 내에, 구조체 표면 내에 매립되거나 그 표면 상에 부착된 하나 이상의 전극(170)을 포함할 수 있다. 도 2b의 예에서 전극(170)은 하부 섹션(104)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 일례에서, 전극(170)은 커패시턴스 기반 발 존재 센서 회로[예를 들어, 본원에 설명하는 발 존재 센서(310) 참조]의 일부를 포함한다. 부가적으로 또는 별법으로서, 전극(170)은 상부 섹션(102)에 연결될 수 있다. 상부 또는 하부 섹션(102 또는 104)에 연결된 전극(170)은 무선 전력 전달을 위해 및/또는 커패시턴스 기반 발 존재 센서 회로의 일부로서 이용될 수 있다. 일례에서, 전극(170)은 하우징 구조체(150)의 외측면에 배치된 하나 이상의 부분을 포함하고, 다른 예에서 전극(170)은 하우징 구조체(150)의 내측면에 배치된 하나 이상의 부분을 포함한다.
도 2c는 예시적인 실시예에 따른, 신발끈 조임 엔진(110)의 다양한 내부 구성요소를 보여주는 도면이다. 본 예에서, 신발끈 조임 엔진(110)은 스풀 자석(136), O-링 시일(138), 웜 구동부(140), 부싱(141), 웜 구동 키이, 기어 박스(148), 기어 모터(145), 모터 인코더(146), 모터 회로 기판(147), 웜 기어(151), 회로 기판(160), 모터 헤더(161), 배터리 접속부(162) 및 유선 충전 헤더(163)를 더 포함한다. 스풀 자석(136)은 자기계(도 2c에는 도시되어 있지 않음)에 의한 검출을 통해 스풀(131)의 이동을 추적하는 것을 보조한다. O-링 시일(138)은 스풀 샤프트 주위에서 신발끈 조임 엔진(110) 내로 이주할 수 있는 오물 및 습기를 밀봉해 버리는 기능을 한다. 회로 기판(160)은 후술하는 용량성 발 존재 센서(310)와 같은, 발 존재 센서를 위한 하나 이상의 인터페이스 또는 상호 접속부를 포함할 수 있다. 일례에서, 회로 기판(160)은 발 존재 센서(310)의 일부를 제공하는 하나 이상의 트레이스 또는 전도성 평면을 포함한다.
본 예에서, 신발끈 조임 엔진(110)의 주 구동 구성요소는 웜 구동부(140), 웜 기어(151), 기어 모터(145) 및 기어 박스(148)를 포함한다. 웜 기어(151)는 웜 구동부(140) 및 기어 모터(145)의 역구동을 저지하도록 설계되는데, 이는 신발끈 조임 케이블로부터 스풀(131)을 거쳐오는 주 입력 힘이 비교적 큰 웜 기어 및 웜 구동 톱니 상에서 분해될 수 있다는 것을 의미한다. 이 구성은 기어 박스(148)가 신발류 플랫폼의 능동 이용으로부터의 동적 부하 또는 신발끈 조임 시스템을 조이는 것으로부터의 조임 부하 모두를 견디기에 충분한 강도의 기어를 포함해야 할 필요성을 방지한다. 웜 구동부(140)는 웜 구동 키이와 같은 구동 시스템의 다양한 취약부를 보호하는 것을 보조하는 추가의 특징부를 포함한다. 본 예에서, 웜 구동 키이는 기어 박스(148) 외부로 나오는 구동 샤프트를 통해 핀과 인터페이스하는 웜 구동부(140)의 모터 단부 내의 반경방향 슬롯이다. 이 구성은 웜 구동부(140)가 축방향으로[기어 박스(148)로부터 멀리] 자유롭게 이동하게 하고, 이들 축방향 부하를 부싱(141) 및 하우징 구조체(150) 상에 전달함으로써, 웜 구동부(140)가 기어 박스(148) 또는 기어 모터(145) 상에 과도한 축방향 힘을 부여하는 것을 방지한다.
도 3은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 전동식 신발끈 조임 시스템(300)의 구성요소의 블록도이다. 시스템(300)은 인터페이스 버튼(301), 용량성 발 존재 센서(310), 및 프로세서 회로(320), 배터리(321), 충전 코일(322), 인코더(325), 모션 센서(324), 및 구동 기구(340)를 갖는 인쇄 회로 기판 조립체(PCA)를 에워싸는 하우징 구조체(150)와 같은 전동식 신발끈 조임 시스템의 반드시 모두는 아닌 몇몇 구성요소를 포함한다. 구동 기구(340)는 다른 것들 중에서도, 모터(341), 변속기(342) 및 신발끈 스풀(343)을 포함할 수 있다. 모션 센서(324)는 다른 것들 중에서도, 단축 또는 다축 가속도계, 자기계, 자이로미터, 또는 하우징 구조체(150)의 모션, 또는 하우징 구조체(150) 내에 있는 또는 하우징 구조체에 연결된 하나 이상의 구성요소의 모션을 감지하도록 구성된 다른 센서 또는 디바이스를 포함할 수 있다.
도 3의 예에서, 프로세서 회로(320)는 인터페이스 버튼(301), 발 존재 센서(310), 배터리(321), 충전 코일(322), 및 구동 기구(340) 중 하나 이상과 데이터 또는 전력 신호 통신 상태에 있다. 변속기(342)는 모터(341)를 스풀(343)에 연결하여 구동 기구(340)를 형성한다. 도 3의 예에서, 버튼(301), 발 존재 센서(310) 및 환경 센서(350)는 하우징 구조체(150)의 외부에 또는 부분적으로 외부에 도시되어 있다.
별법의 실시예에서, 버튼(301), 발 존재 센서(310) 및 환경 센서(350) 중 하나 이상은 하우징 구조체(150) 내에 봉입될 수 있다. 일례에서, 발 존재 센서(310)는 땀 및 오물 또는 부스러기로부터 센서를 보호하기 위해 하우징 구조체(150)의 내부에 배치된다. 하우징 구조체(150)의 벽을 통한 접속을 최소화하거나 제거하는 것은 조립체의 내구성 및 신뢰성을 증가시키는 것을 도울 수 있다.
일례에서, 프로세서 회로(320)는 구동 기구(340)의 하나 이상의 양태를 제어한다. 예를 들어, 프로세서 회로(320)는 버튼(301)으로부터 및/또는 발 존재 센서(310)로부터 및/또는 모션 센서(324)로부터 정보를 수신하고, 이에 응답하여 예컨대 발에 대해 신발류를 조이거나 느슨하게 하기 위해 구동 기구(340)를 제어하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 추가적으로 또는 별법으로서 다른 기능들 중에서도, 발 존재 센서(310) 또는 다른 센서로부터 센서 정보를 얻거나 기록하기 위해 명령을 발행하도록 구성된다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 발 존재 센서(310)를 이용하여 발 존재를 검출하는 것, 발 존재 센서(310)를 이용하여 발 배향 또는 로케이션을 검출하는 것, 또는 모션 센서(324)를 이용하여 특정된 제스처를 검출하는 것 중 하나 이상에 대한 구동 기구(340)의 동작을 조절한다.
일례에서, 시스템(300)은 환경 센서(350)를 포함한다. 환경 센서(350)로부터의 정보는 발 존재 센서(310)를 위한 베이스라인 또는 기준값을 업데이트하거나 조정하는데 이용될 수 있다. 이하에 더 설명하는 바와 같이, 용량성 발 존재 센서에 의해 측정된 커패시턴스 값은 예컨대 센서 부근의 주위 조건에 응답하여, 시간 경과에 따라 변동할 수 있다. 환경 센서(350)로부터의 정보를 이용하여, 프로세서 회로(320) 및/또는 발 존재 센서(310)는 측정된 또는 감지된 커패시턴스 값을 업데이트하거나 조정하도록 구성될 수 있다.
도 4는 신발류 물품의 사용자가 서 있을 때 신발류 물품(400) 내의 공칭 또는 평균 발(좌측)에 대한 그리고 요족(우측)에 대한 압력 분포 데이터를 보여주는 도면이다. 본 예에서, 발 아래의 비교적 큰 압력 영역은 뒤꿈치 영역(401), 볼 영역(402)(예컨대, 아치와 발가락 사이), 및 엄지발가락 영역(403)(예컨대, "엄지발가락" 영역)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 아치 영역에서 또는 그 부근과 같이, 중앙 집중된 영역에 다양한 능동형 구성요소[예컨대, 발 존재 센서(310)를 포함]를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 일례에서, 아치 영역에서, 하우징 구조체(150)는 하우징 구조체(150)를 포함하는 신발류 물품이 착용될 때 전체적으로 사용자에게 덜 눈에 띄거나 또는 덜 방해가 될 수 있다.
도 4의 예에서, 신발끈 조임 엔진 캐비티(141)는 아치 영역에 제공될 수 있다. 발 존재 센서(310)에 대응하는 하나 이상의 전극이 제1 로케이션(405)에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 제1 로케이션(405)에 위치된 전극을 이용하여 측정된 커패시턴스 값은 제1 로케이션(405)에 대한 발의 근접도에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 발의 표면 자체는 제1 로케이션(405)으로부터 상이한 거리에 존재하기 때문에, 상이한 커패시턴스 값이 평균 발 및 요족에 대해 얻어질 것이다. 일례에서, 발 존재 센서(310) 및/또는 신발끈 조임 엔진(110)의 로케이션은 예컨대 상이한 사용자의 상이한 발 특성을 수용하고 발 존재 센서(310)로부터 얻어진 신호 품질을 향상시키기 위해, 신발류에 대해 조정될 수 있다(예를 들어, 사용자에 의해 또는 판매시점에 기술자에 의해). 일례에서, 발 존재 센서(310)의 감도는 예컨대, 구동 신호 레벨을 증가시킴으로써 또는 발 존재 센서(310)와 발 사이에 위치된 유전 재료를 변경함으로써 조정될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 신발류 물품의 안창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서를 보여준다. 커패시턴스 기반 발 존재 센서는 센서를 합체한 물품이 착용될 때, 발과 같은 물체 또는 신체(550)의 표면 아래에 제공될 수 있다.
도 5a에서, 커패시턴스 기반 발 존재 센서는 용량성 감지 컨트롤러 회로(502)에 연결된 제1 전극 조립체(501A)를 포함할 수 있다. 일례에서, 컨트롤러 회로(502)는 프로세서 회로(320)에 의해 수행되는 기능 내에 포함되거나 또는 이 기능을 포함한다. 도 5a의 예에서, 제1 전극 조립체(501A) 및/또는 컨트롤러 회로(502)는 하우징 구조체(150)의 내측부 내에 포함되거나 그 내측부에 장착될 수 있고, 또는 하우징 구조체(150)의 내부의 PCA에 연결될 수 있다. 일례에서, 제1 전극 조립체(501A)는 하우징 구조체(150)의 발 대향면에 또는 발 대향면에 인접하여 배치될 수 있다. 일례에서, 제1 전극 조립체(501A)는 하우징 구조체(150)의 내부 상면 영역을 가로질러 분포된 다수의 트레이스를 포함한다.
도 5b에서 커패시턴스 기반 발 존재 센서는 용량성 감지 컨트롤러 회로(502)에 연결된 제2 전극 조립체(501B)를 포함할 수 있다. 제2 전극 조립체(501B)는 하우징 구조체(150)의 외측부에 또는 외측부 부근에 장착될 수 있고, 또는 예컨대 가요성 커넥터(511)를 이용하여 하우징 구조체(150)의 내부의 PCA에 전기적으로 연결될 수 있다. 일례에서, 제2 전극 조립체(501B)는 하우징 구조체(150)의 발 대향면에 또는 발 대향면에 인접하여 배치될 수 있다. 일례에서, 제2 전극 조립체(501B)는 하우징 구조체(150)의 내측면 또는 외측면에 고정되고, 하나 이상의 전도체를 통해 프로세서 회로(320)에 연결된 가요성 회로를 포함한다.
일례에서, 컨트롤러 회로(502)는 Atmel ATSAML21E18B-MU, ST Microelectronics STM32L476M, 또는 다른 유사한 디바이스를 포함한다. 컨트롤러 회로(502)는 다른 것들 중에서도, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 제1 또는 제2 전극 조립체(501A 또는 501B) 내의 적어도 한 쌍의 전극에 AC 구동 신호를 제공하고, 이에 응답하여 한 쌍의 전극에 대한 물체 또는 신체(550)의 근접도의 대응 변화에 기초하여 전기장의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 컨트롤러 회로(502)는 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)를 포함하거나 이용한다.
다양한 재료가 전극 조립체(501)와 감지될 물체 또는 신체(550) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 전극 절연재, 하우징 구조체(150)의 재료, 안창 재료, 인서트 재료(510), 양말 또는 다른 발 커버, 바디 테이프, 운동요법 테이프(kinesiology tape), 또는 다른 재료가 신체(550)와 전극 조립체(501) 사이에 개재되어, 예를 들어 신발류의 유전 특성을 변화시키고 이에 의해 전극 조립체(501)를 포함하거나 이용하는 센서의 커패시턴스 검출 감도에 영향을 미칠 수 있다. 컨트롤러 회로(502)는 개재된 재료의 수 또는 유형에 기초하여 여기 또는 감지 파라미터를 업데이트하거나 조정하여, 예컨대 전극 조립체(501)를 이용하여 감지된 커패시턴스 값의 감도 또는 신호-대-노이즈비를 향상시키도록 구성될 수 있다.
도 5a/도 5b의 예에서, 제1 및/또는 제2 전극 조립체(501A 및/또는 501B)는 컨트롤러 회로(502) 내의 신호 생성기에 의해 여기될 수 있고, 그 결과 전기장이 전극 조립체의 상부 발 대향측으로부터 나올 수 있다. 일례에서, 전극 조립체 아래의 전기장은 적어도 부분적으로 감지 전극 아래에 위치된 종동 차폐부(driven shield)를 이용하여 차단될 수 있다. 종동 차폐부 및 전극 조립체는 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 조립체(501A)가 PCA의 하나의 표면 위에 있으면, 종동 차폐부는 PCA의 하부층에 또는 다층 PCA 상의 다수의 내부층 중 임의의 하나의 내부층에 있을 수 있다. 일례에서, 종동 차폐부는 제1 전극 조립체(501A)와 동일한 또는 더 큰 표면적을 가질 수 있고, 제1 전극 조립체(501A) 바로 아래에 센터링될 수 있다.
종동 차폐부는 구동 신호를 수신할 수 있고, 이에 응답하여 전기장을 생성할 수 있다. 종동 차폐부에 의해 생성된 전기장은 제1 전극 조립체(501A)에 의해 생성된 장과 실질상 동일한 극성, 위상 및/또는 진폭을 가질 수 있다. 종동 차폐부의 전기장은 제1 전극 조립체(501A)의 전기장을 밀어낼 수 있어, 이에 의해 PCA의 접지 평면으로의 바람직하지 않은 커플링과 같은, 다양한 기생 효과로부터 센서장을 격리한다. 종동 차폐부에 의해 생성된 전기장은 특정 영역에 감지를 향하게 하고 집중하는 것을 도와줄 수 있고, 환경 영양을 줄이는 것을 도와줄 수 있으며, 기생 커패시턴스 효과를 줄이는 것을 도와줄 수 있다. 일례에서, 종동 차폐부를 포함시키는 것은 센서 조립체 상에서의 온도 변동 효과를 감소시키는 것을 도와줄 수 있다. 온도는 기생 오프셋 특성에 영향을 줄 수 있고, 온도 변화는 예컨대, 기생 접지면 캐패시턴스를 변화시킬 수 있다. 예컨대, 센서 전극과 접지 사이에 삽입된 차폐부를 이용하면, 센서 측정에서 기생 접지면 커패시턴스의 영향을 완화시키는 것을 도와줄 수 있다.
종동 차폐부가 제2 전극 조립체(501B)와 함께 이용하기 위해 유사하게 제공될 수 있다. 예컨대, 제2 전극 조립체(501B)는 도 5b의 예에 도시되어 있는 바와 같이 하우징 구조체(150) 위에 또는 그에 인접하여 제공될 수 있다. 일례에서, 하우징 구조체(150)의 일부는 종동 차폐부로서 이용되는 전도성 필름을 포함하거는 그 필름으로 부분적으로 덮일 수 있다. 부가적으로 또는 별법으로서, 종동 차폐부는 제2 전극 조립체(501B)가 하우징 구조체(150)의 정상부 또는 그 인접한 곳 이외의 로케이션에 제공되는 경우 신발류 물품 내의 다른 곳에 제공될 수 있다.
하우징 구조체(150)를 위치시키기 위한 바람직한 위치는 신발류의 아치 영역 내인데, 왜냐하면 착용자가 덜 지각하고 착용자에게 불편함을 덜 유발하는 영역이기 때문이다. 신발류 내의 발 존재를 검출하기 위해 용량성 감지를 이용하는 한 가지 이점은, 용량성 센서가 아치 영역 내에 배치되고 사용자가 비교적 또는 유별나게 요족을 가질 때에도 용량성 센서가 양호하게 기능할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 센서 구동 신호 진폭 또는 형태 특성은 용량성 센서로부터 수신된 신호의 검출된 신호-대-노이즈비에 기초하여 변화되거나 선택될 수 있다. 일례에서, 센서 구동 신호는 신발류가 이용될 때마다 업데이트되거나 조정되어, 예컨대 제1 또는 제2 전극 조립체(501A 또는 501B)와 신체(550) 사이에 배치된 하나 이상의 재료(예를 들어, 양말, 안창 등)의 변화를 수용할 수 있다.
일례에서, 제1 또는 제2 전극 조립체(501A 또는 501B)와 같은 용량성 센서의 전극 조립체는 X 및 Y-축 배향된 전극 사이와 같은, 다수의 전극 사이의 신호의 차이를 감지하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 적합한 샘플링 주파수는 약 2 내지 50 Hz일 수 있다. 몇몇 예에서, 커패시턴스 기반 발 감지 기술은 발 주위의 안창 위에 또는 양말 내의 땀(습기)에 비교적 불변성일 수 있다. 이러한 수분의 효과는 수분의 존재가 측정된 커패시턴스를 증가시킬 수 있기 때문에 검출의 동적 범위를 감소시킬 수 있다는 것이다. 그러나, 몇몇 예에서, 동적 범위는 신발류 내의 수분의 예측된 레벨 내에서 그 효과를 수용하기에 충분하다.
도 6은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 발 존재 검출을 위한 용량성 센서 시스템(600)을 보여준다. 시스템(600)은 신체(550)(예를 들어, 능동형 신발류 물품 내의 또는 부근의 발을 나타낸다) 및 제1 및 제2 전극(601, 602)을 포함한다. 전극(601, 602)은 발 존재 센서(310)의 일부를 포함하는 것과 같이, 도 5a/도 5b의 예로부터 제1 또는 제2 전극 조립체(501A 또는 501B)의 모두 또는 일부를 형성할 수 있다. 도 6의 예에서, 제1 및 제2 전극(601, 602)은 서로에 대해 그리고 신체(550)에 대해 수직으로 이격된 것으로서 도시되어 있지만, 전극은 예를 들어, 도 7 내지 도 9c의 예에 상세히 설명하는 바와 같이, 유사하게 수평으로 이격될 수도 있다. 즉, 일례에서, 전극은 신체(550)의 하부면에 평행한 평면 내에 배치될 수 있다. 도 6의 예에서, 제1 전극(601)은 전송 전극으로서 구성되고, 신호 생성기(610)에 연결된다. 일례에서, 신호 생성기(610)는 도 3의 예로부터 프로세서 회로(320)의 일부를 포함한다. 즉, 프로세서 회로(320)는 구동 신호를 생성하여 이를 제1 전극(601)에 인가하도록 구성될 수 있다.
신호 생성기(610)로부터의 구동 신호에 의해 제1 전극(601)을 여기하는 결과로서, 전기장(615)이 제1 및 제2 전극(601, 602) 사이에 주로 생성될 수 있다. 즉, 생성된 전기장(615)의 다양한 성분은 제1 및 제2 전극(601, 602) 사이에서 연장할 수 있고, 생성된 전기장(615)의 다른 프린지(fringe) 성분은 다른 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 프린지 성분은 하우징 구조체(150)(도 6의 예에는 도시되어 있지 않음)로부터 멀리 송신기 전극 또는 제1 전극(601)으로부터 연장되고 수신기 전극 또는 제2 전극(602)에서 재차 종료할 수 있다.
신체(550)의 근접에 기인하는 전기장(615)의 변화에 대한 정보를 포함하여, 전기장(615)에 대한 정보가 제2 전극(602)에 의해 감지되거나 수신될 수 있다. 제2 전극(602)으로부터 감지된 신호는 다양한 회로를 이용하여 처리되고 신체(550)의 존재 또는 부재를 나타내는 아날로그 또는 디지털 신호를 제공하는데 이용될 수 있다.
예를 들어, 제2 전극(602)에 의해 수신된 전기장(615)의 장 강도는 아날로그 커패시턴스-표시 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 시그마-델타 아날로그-대-디지털 변환기 회로(ADC)(620)를 이용하여 측정될 수 있다. 전극 부근의 전기 환경은 신체(550)와 같은 물체가 그 프린지 성분을 포함하는 전기장(615)을 침범할 때 변화한다. 신체(550)가 장에 진입하면, 전기장(615)의 일부는 제2 전극(602)에서 수신되어 종료되는 대신에 접지로 분로되고(shunted) 또는 제2 전극(602)에서 수신되기 전에 신체(550)(예를 들어, 공기 대신)를 통과한다. 이는 발 존재 센서(310)에 의해 및/또는 프로세서 회로(320)에 의해 검출될 수 있는 커패시턴스 변화를 야기할 수 있다.
일례에서, 제2 전극(602)은 실질적으로 연속적으로 전기장 정보를 수신할 수 있고, 정보는 ADC(620)에 의해 연속적으로 또는 주기적으로 샘플링될 수 있다. ADC(620)로부터의 정보는 오프셋(621)에 따라 처리되거나 업데이트될 수 있고, 이어서 디지털 출력 신호(622)가 제공될 수 있다. 일례에서, 오프셋(621)은 특정되거나 프로그램될 수 있고[예를 들어, 프로세서 회로(320)의 내부에서] 또는 시간 경과에 따른 환경 변화, 온도, 및 환경의 다른 가변 특성을 트래킹하기 위해 이용되는 다른 커패시터에 기초할 수 있는 커패시턴스 오프셋이다.
일례에서, 디지털 출력 신호(622)는 예컨대, 측정된 커패시턴스 값을 특정된 임계값과 비교함으로써, 신체(550)의 결정된 존재 또는 부재에 대한 바이너리 정보를 포함할 수 있다. 일례에서, 디지털 출력 신호(622)는 신체(550)가 존재하거나 존재하지 않는 가능성을 나타내기 위해 [예를 들어, 프로세서 회로(320)에 의해] 이용될 수 있는 것과 같은, 측정된 커패시턴스에 대한 정량적 정보를 포함한다.
주기적으로, 또는 발 존재 센서(310)가 활성이 아닐 때마다[예컨대, 모션 센서(324)로부터의 정보를 이용하여 결정된 바와 같이], 커패시턴스 값이 측정되어 기준값, 베이스라인값, 또는 주위값으로서 저장될 수 있다. 발 또는 신체가 발 존재 센서(310) 및 제1 및 제2 전극(601, 602)에 접근하면, 측정된 커패시턴스는 예컨대 저장된 기준값에 대해 감소하거나 증가할 수 있다. 일례에서, 하나 이상의 임계 커패시턴스 레벨은 예를 들어, 프로세서 회로(320)를 갖는 온-칩 레지스터 내에 저장될 수 있다. 측정된 커패시턴스 값이 특정된 임계치를 초과하면, 신체(550)는 발 존재 센서(310)를 포함하는 신발류에 존재(또는 부재)하는 것으로 결정될 수 있다.
발 존재 센서(310), 및 발 존재 센서(310)의 일부를 포함하는 전극(601, 602)은 이하의 다수의 비한정적인 예에 예시된 바와 같이 다수의 상이한 형태를 취할 수 있다. 일례에서, 발 존재 센서(310)는 다수의 전극 또는 플레이트 중의 또는 사이의 상호 커패시턴스를 감지하거나 또는 그에 대한 정보를 이용하도록 구성된다.
일례에서, 전극(601, 602)은 전극 그리드 내에 배열된다. 그리드를 이용하는 용량성 센서는 그리드의 각각의 행 및 각각의 열의 각각의 교차부에 가변 커패시터를 포함할 수 있다. 선택적으로, 전극 그리드는 하나 또는 다수의 행 또는 열로 배열된 전극을 포함한다. 전압 신호가 행 또는 열에 인가될 수 있고, 센서의 표면 부근의 신체 또는 발은 국부 전기장에 영향을 미칠 수 있고, 이어서 상호 커패시턴스 효과를 감소시킬 수 있다. 일례에서, 예컨대 각각의 축에서의 전압을 측정함으로써 그리드 상의 다수의 점에서의 커패시턴스 변화를 측정하여, 신체 로케이션을 결정할 수 있다. 일례에서, 상호 커패시턴스 측정 기술은 그리드 주위의 다수의 로케이션으로부터 정보를 동시에 제공할 수 있다.
일례에서, 상호 커패시턴스 측정은 송신 및 수신 전극의 직교 그리드를 이용한다. 이러한 그리드 기반 센서 시스템에서, 측정치는 다수의 이산 X-Y 좌표쌍의 각각에 대해 검출될 수 있다. 일례에서, 다수의 커패시터로부터의 커패시턴스 정보를 이용하여 신발류 내의 발 존재 또는 발 배향을 결정할 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 커패시터로부터의 커패시턴스 정보는 시간 경과에 따라 취득되고 분석되어 발 존재 또는 발 배향을 결정할 수 있다. 일례에서, X 및/또는 Y 검출 좌표에 대한 변화율 정보를 이용하여 발이 신발류 내의 안창에 대해 적절하게 또는 완전히 안착될 때를 또는 안착되었는지를 결정할 수 있다.
일례에서, 자기(self) 커패시턴스 기반 발 존재 센서는 상호 커패시턴스 센서와 동일한 X-Y 그리드를 가질 수 있지만, 열 및 행은 독립적으로 동작할 수 있다. 자기패시턴스 센서에서, 각각의 열 또는 행에서의 신체의 용량성 부하가 독립적으로 검출될 수 있다.
도 7은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제1 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도를 보여주는 도면이다. 도 7의 예에서, 제1 용량성 센서(700)가 다수의 평행 용량성 플레이트를 포함한다. 이들 다수의 플레이트는 하우징 구조체(150) 상에 또는 내에 배열될 수 있는데, 예컨대 제1 용량성 센서(700)를 포함하는 신발류 물품이 착용될 때 발의 아래측에 또는 그 부근에 위치된다. 일례에서, 용량성 발 존재 센서(310)는 제1 용량성 센서(700)를 포함하거나 이용한다.
도 7의 예에서, 4개의 전도성 커패시터 플레이트가 701 내지 704로서 도시되어 있다. 플레이트는 전도성 포일과 같은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 포일은 가요성일 수 있고, 선택적으로 하우징 구조체(150) 자체의 플라스틱 내에 매립될 수 있고, 또는 하우징 구조체(150)에 독립적일 수 있다. 필름, 잉크, 증착 금속, 또는 다른 재료와 같은 임의의 전도성 재료가 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도 7의 예에서, 플레이트(701 내지 704)는 공통 평면 내에 배열되고, 이산 전도성 요소 또는 전극을 형성하도록 서로로부터 이격된다.
커패시터의 커패시턴스 값은 커패시터를 형성하는 2개의 플레이트 사이의 재료의 유전 상수에 함수 관계이다. 제1 용량성 센서(700) 내에는, 커패시터가 커패시터 플레이트(701 내지 704)의 2개 이상의 각각의 쌍 사이에 형성될 수 있다. 이에 따라, 커패시터 A, B, C, D, E 및 F로서 도 7에 지정된 바와 같은 커패시터 플레이트(701 내지 704)의 6개의 고유의 조합쌍에 의해 형성된 6개의 유효 커패시터가 존재한다. 선택적으로, 플레이트 중 2개 이상은 전기적으로 연결되어 단일 플레이트를 형성할 수 있다. 즉, 일례에서, 제1 전도체를 제공하도록 전기적으로 연결된 제1 및 제2 커패시터 플레이트(701, 702), 및 제2 전도체를 제공하도록 전기적으로 연결된 제3 및 제4 커패시터 플레이트(703, 704)를 이용하여 커패시터를 형성될 수 있다.
일례에서, 제1 및 제2 커패시터 플레이트(701, 702) 사이의 용량성 효과는 도 7에서 문자 A에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현되어 있다. 제1 및 제3 커패시터 플레이트(701, 703) 사이의 용량성 효과는 문자 B에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현되어 있다. 제2 및 제4 커패시터 플레이트(702, 704) 사이의 용량성 효과는 문자 C에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현되어 있는 등이다. 당업자는 각각의 가상 커패시터가 커패시터 플레이트의 각각의 쌍 사이에서 연장되는 정전장(electrostatic field)을 표현한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이하, 용이한 식별을 위해, 용량성 플레이트의 각각의 쌍에 의해 형성된 커패시터는 가상 작도된 커패시터를 식별하기 위해 도 7에 이용된 문자(예를 들어, "A", "B" 등)로 나타낸다.
도 7의 예에서 커패시터 플레이트의 각각의 쌍에 있어서, 플레이트들 사이의 유효 유전율은 플레이트 사이에 배치된 에어갭(또는 다른 재료)을 포함한다. 커패시터 플레이트의 각각의 쌍에 있어서, 커패시터 플레이트의 각각의 쌍에 근접한 신체 또는 발의 임의의 부분은 용량성 플레이트의 주어진 쌍에 대한 유효 유전율의 일부가 될 수 있거나, 또는 영향을 미칠 수 있다. 즉, 가변 유전율이 플레이트의 각각의 쌍에 대한 신체의 근접도에 따라 커패시터 플레이트의 각각의 쌍 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 신체 또는 발이 플레이트의 주어진 쌍에 더 근접할수록, 유효 유전율의 값이 클 수도 있다. 유전 상수값이 증가함에 따라, 커패시턴스 값이 증가한다. 이러한 커패시턴스 값 변화는 프로세서 회로(320)에 의해 수신되고 신체가 제1 용량성 센서(700)에 또는 그 부근에 존재하는지 여부를 나타내는 데에 이용될 수 있다.
제1 용량성 센서(700)를 포함하는 발 존재 센서(310)의 일례에서, 복수의 용량성 센서 구동/모니터 회로가 플레이트(701 내지 704)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 개별 구동/모니터 회로가 도 7의 예에서 커패시터 플레이트의 각각의 쌍과 연계될 수 있다. 일례에서, 구동/모니터 회로는 커패시터 플레이트 쌍에 구동 신호(예를 들어, 시변 전기 여기 신호)를 제공할 수 있고, 이에 응답하여, 커패시턴스 표시값을 수신할 수 있다. 각각의 구동/모니터 회로는 연계된 커패시터[예를 들어, 제1 및 제2 플레이트(701, 702)에 대응하는 커패시터 "A"]의 가변 커패시턴스 값을 측정하도록 구성될 수 있고, 측정된 커패시턴스 값을 나타내는 신호를 제공하도록 또한 구성될 수 있다. 구동/모니터 회로는 커패시턴스를 측정하기 위한 임의의 적합한 구조체를 가질 수 있다. 일례에서, 2개 이상의 구동/모니터 회로가 함께 이용되어, 예컨대 상이한 커패시터를 이용하여 측정된 커패시턴스 값 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
도 8은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 제2 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 개략도를 보여주는 도면이다.. 도 8의 예는 제1 및 제2 전극(801, 802)을 포함하는 제2 용량성 센서(800)를 포함한다. 발 존재 센서(310)는 제2 용량성 센서(800)를 포함하거나 이용할 수 있다. 도 8의 예에서, 제1 및 제2 전극(801, 802)은 예컨대 빗살 구성에서, 실질적으로 평면형 표면을 따라 배열된다. 일례에서, 프로세서 회로(320)와 같은 구동 회로가 제1 및 제2 전극(801, 802)에 인가하기 위해 여기 또는 자극 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 동일한 또는 상이한 회로는 제1 및 제2 전극(801, 802) 사이의 커패시턴스의 변화를 나타내는 응답 신호를 감지하도록 구성될 수 있다. 커패시턴스는 전극에 대한 신체 또는 발의 존재에 의해 영향받을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(801, 802)은 예컨대, 발이 하우징 구조체(150)를 포함하는 신발류 내에 존재할 때 발에 근접하는 것과 같이, 하우징 구조체(150)의 표면에 또는 그 부근에 배열될 수 있다.
일례에서, 제2 용량성 센서(800)는 예컨대 전극의 패턴을 형성하기 위해 X-Y 그리드 내에 에칭된 전도성층을 포함한다. 추가적으로 또는 별법으로서, 제2 용량성 센서(800)의 전극은 예를 들어, 그리드를 형성하기 위해 수직 라인 또는 트랙을 갖는 전도성 재료의 다수의 개별 평행층을 에칭함으로써 제공될 수 있다. 이러한 그리고 다른 용량성 센서에서, 신체 또는 발과 전도성층 또는 전극 사이에 어떠한 직접적인 접촉도 요구되지 않는다. 예를 들어, 전도성층 또는 전극은 하우징 구조체(150) 내에 매립될 수 있고, 또는 보호 또는 절연층으로 코팅될 수 있다. 대신에, 검출될 신체 또는 발은 전극 부근의 전기장 특성과 인터페이스하거나 영향을 미칠 수 있고, 전기장의 변화가 검출될 수 있다.
일례에서, 개별 커패시턴스 값이 접지 또는 기준에 대해 제1 전극(801)에 대해, 그리고 접지 또는 기준에 대해 제2 전극(802)에 대해 측정될 수 있다. 발 존재 검출에 이용하기 위한 신호는 제1 및 제2 전극(801, 802)에 대해 측정된 개별 커패시턴스 값들 사이의 차이에 기초할 수 있다. 즉, 발 존재 또는 발 검출 신호는 제1 및 제2 전극(801, 802)을 이용하여 측정되는 이산 커패시턴스 신호 사이의 차이에 기초할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 전체적으로 몇몇 예에 따른, 제3 용량성 센서(900)의 예를 도시하고 있다. 도 9c는 전체적으로 제4 용량성 센서(902)의 예를 도시하고 있다. 도 9a는 제3 용량성 센서(900)의 개략 평면도를 보여준다. 도 9b는 제3 용량성 센서(900)를 포함하는 센서 조립체(901)의 사시도를 보여준다. 도 9c는 제4 용량성 센서(902)의 개략 평면도를 보여준다.
도 9a의 예에서, 제3 용량성 센서(900)는 제1 전극 트레이스(911) 및 제2 전극 트레이스(912)를 갖는 전극 영역을 포함한다. 제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912)는 절연체 트레이스(913)에 의해 분리되어 있다. 일례에서, 제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912)는 다른 전도성 재료들 중에서도, 구리, 탄소, 또는 은일 수 있고, 다른 재료들 중에서도, FR4, 폴리이미드, PET으로부터 제조된 기판 상에 배치될 수 있다. 제3 용량성 센서(900)의 기판 및 트레이스는 하나 이상의 가요성 부분을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912)는 실질적으로, 제3 용량성 센서(900)의 기판의 표면 영역을 가로질러 분포될 수 있다. 전극 트레이스는 제3 용량성 센서(900)가 설치될 때 하우징 구조체(150)의 상부면 또는 상면에 접하여 위치될 수 있다. 일례에서, 제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912) 중 하나 또는 모두는 약 2 ㎜ 폭일 수 있다. 절연체 트레이스(913)는 대략 동일한 폭일 수 있다. 일례에서, 트레이스 폭은 다른 것들 중에서도, 신발류 치수 또는 안창 유형에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 상이한 트레이스 폭이 예컨대 제3 용량성 센서(900)를 이용하여 측정된 커패시턴스 값의 신호-대-노이즈비를 최대화하기 위해, 예를 들어 트레이스와 감지될 신체 사이의 거리, 안창 재료, 갭 필러, 하우징 구조체(150) 재료, 또는 신발류 내에 이용된 다른 재료에 따라 제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912)에 대해 및/또는 절연체 트레이스(913)에 대해 선택될 수 있다.
제3 용량성 센서(900)는 커넥터(915)를 포함할 수 있다. 커넥터(915)는 하우징 구조체(150) 내의 PCA에 연결되는 것과 같이, 상대 커넥터(mating connector)와 연결될 수 있다. 상대 커넥터는 제1 및 제2 전극 트레이스(911, 912)를 프로세서 회로(320)와 전기적으로 연결하기 위한 하나 이상의 전도체를 포함할 수 있다.
일례에서, 제3 용량성 센서(900)는 입력 신호 전도체(920A, 920B)를 포함한다. 입력 신호 전도체(920A, 920B)는 예컨대 도 2a의 예에서 버튼(121)에 대응하는 돔 버튼 또는 다른 스위치와 같은 하나 이상의 입력 디바이스와 연결되도록 구성될 수 있다.
도 9b는 제3 용량성 센서(900), 버튼(121A, 121B), 및 멤브레인 시일(124A, 124B)을 포함하는 센서 조립체(901)를 보여준다. 일례에서, 입력 신호 전도체(920A, 920B)의 대응 전도성 표면이 버튼(121A, 121B)과 연결된다. 멤브레인 시일(124A, 124B)은 버튼(121A, 121B) 위에 접착되어, 예컨대 버튼(121A, 121B)을 부스러기로부터 보호하고, 전도체 표면과 정렬 상태로 유지한다.
도 9c의 예에서, 제4 용량성 센서(902)는 제1 전극 트레이스(921) 및 제2 전극 트레이스(922)를 갖는 전극 영역을 포함한다. 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)는 절연체 트레이스(923)에 의해 분리되어 있다. 전극 트레이스는 다양한 전도성 재료를 포함할 수 있고, 제4 용량성 센서(902)는 하나 이상의 가요성 부분을 포함할 수 있다. 제4 용량성 센서(902)는 커넥터(925)를 포함할 수 있고, 하우징 구조체(150) 내의 PCA에 연결되는 것과 같이, 상대 커넥터와 연결될 수 있다.
본 발명자들은, 해결하여야 할 과제가 예를 들어 발 존재 센서 전부 또는 일부가 예컨대 에어갭 또는 다른 개재 재료에 의해, 검출될 발 또는 신체로부터 이격되어 있을 때, 용량성 발 존재 센서의 적합한 감도 또는 그 센서로부터 응답을 얻는 것을 포함한다는 것을 인식하였다. 본 발명자들은, 해결책은 전극이 여기될 때 생성되는 전기장의 배향 및 상대 강도를 향상시키기 위해, 특정된 형상, 크기 및 배향의 다수의 전극을 이용하는 것을 포함할 수 있다는 것을 인식하였다. 즉, 본 발명자들은 용량성 발 존재 감지에 이용하기 위한 최적의 전극 구성을 식별하였다.
일례에서, 제4 용량성 센서(902)의 다수의 전극은 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)를 포함하고, 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)의 각각은 서로 실질적으로 평행하게 연장하는 다수의 이산 핑거 또는 트레이스를 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)는 도 9c에 도시되어 있는 바와 같이, 다수의 교차 배치된 전도성 핑거부를 포함할 수 있다.
일례에서, 제2 전극 트레이스(922)는 제4 용량성 센서(902)의 외주연부 또는 표면부 둘레로 실질상 연장되고 제1 전극 트레이스(921)를 실질상 둘러싸는 주연선(shoreline) 또는 주변부를 포함할 수 있다. 도 9c의 예에서, 제2 전극 트레이스(922)를 포함하는 주연선은 제4 용량성 센서(902) 조립체의 상부면의 실질적으로 전체 주위로 연장되지만, 주연선은 몇몇 다른 예에서 센서의 더 적은 부분 둘레로 연장될 수 있다. 본 발명자들은, 예컨대 비평행한 하나 이상의 트레이스 또는 핑거부를 포함하는 대신에, 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)의 핑거의 대부분 또는 모두가 서로 실질적으로 평행하게 배열될 때, 발 존재를 검출하기 위한 최적의 전기장이 생성된다는 것을 인식하였다. 예를 들어, 제4 용량성 센서(902)와는 대조적으로, 도 9a의 제3 용량성 센서(900)는 예컨대 수직으로 연장되는 핑거부를 포함하는 제1 전극 트레이스(911)의 상부 부분에 그리고 수평으로 연장되는 핑거부를 포함하는 제1 전극 트레이스(911)의 하부 부분에, 비평행한 핑거를 포함한다. 제1 및 제2 전극 트레이스(921, 922)의 상대 두께는 센서의 감도를 더 향상시키도록 조정될 수 있다. 일례에서, 제2 전극 트레이스(922)는 제1 전극 트레이스(921)보다 3배 이상 더 두껍다.
일례에서, 예컨대 제1, 제2, 제3, 및 제4 용량성 센서(700, 800, 900, 902) 중 하나 이상을 이용하여 발 존재 센서(310)에 의해 측정된 커패시턴스 값은 도 3의 프로세서 회로(320)와 같은 프로세서 회로 또는 컨트롤러에 제공될 수 있다. 측정된 커패시턴스에 응답하여, 프로세서 회로(320)는 예컨대 발에 대한 신발류 장력을 조정하기 위해, 구동 기구(340)를 작동할 수 있다. 조정 동작은 선택적으로 "유선" 구성에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있고, 프로세서 실행 소프트웨어에 의해 수행될 수 있고, 또는 유선 구성요소와 소프트웨어의 조합에 의해 수행될 수 있다. 일례에서, 구동 기구(340)를 작동하는 것은 (1) 하나 이상의 구동/모니터 회로를 이용하여, 예컨대 프로세서 회로(320)를 이용하여 발 존재 센서(310)로부터 신호를 모니터링하는 것, (2) 있다면, 수신된 커패시턴스 신호 중 어느 것이 특정된 임계값[예를 들어, 프로세서 회로(320)의 메모리 레지스터 내에 및/또는 프로세서 회로(320)와 데이터 통신하는 메모리 회로 내에 저장됨]에 부합하거나 그 임계값을 초과하는 커패시턴스 값을 나타내는지를 판정하는 것, (3) 예컨대 초과된 다양한 특정된 임계값에 기초하여, 발 존재 센서(310) 부근의 신체 또는 발의 로케이션, 치수, 배향 또는 다른 특징부를 특징화하는 것, 및 (4) 특징부화에 따라 구동 기구(340)의 작동을 허용, 가능화(enabling), 조정, 또는 억제하는 것을 포함한다.
도 10은 신발류 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 것을 포함하는 방법(1000)의 예를 보여주는 흐름도이다. 동작(1010)에서, 예는 발 존재 센서(310)로부터 발 존재 정보를 수신하는 것을 포함한다. 발 존재 정보는 발이 신발류 내에 존재하는지 여부에 대한 바이너리 정보(예를 들어, 도 12 내지 도 14의 예에서 설명하는 인터럽트 신호 참조)를 포함할 수 있고, 또는 발이 신발류 물품 내에 존재하는 가능성을 나타내는 것을 포함할 수 있다. 상기 정보는 발 존재 센서(310)로부터 프로세서 회로(320)에 제공된 전기 신호를 포함할 수 있다. 일례에서, 상기 발 존재 정보는 신발류 내의 하나 이상의 센서에 대한 발의 로케이션에 관한 정량적 정보를 포함한다.
동작(1020)에서, 예는 발이 신발류 내에 완전히 안착되었는지 여부를 판정하는 것을 포함한다. 센서 신호가 발이 완전히 안착되었다는 것을 나타내면, 예는 구동 기구(340)를 작동하면서 동작(1030)에서 계속될 수 있다. 예를 들어, 발 존재 센서(310)로부터의 정보에 기초하여, 동작(1020)에서 발이 완전히 안착되었다고 판정되면, 구동 기구(340)는 계합되어 전술한 바와 같이, 스풀(131)을 통해 신발류 신발끈을 조일 수 있다. 센서 신호가 발이 완전히 안착되지 않았다고 나타내면, 예는 몇몇 특정된 간격(예를 들어, 1 내지 2초 이상) 동안 지연 또는 아이들링함으로써 동작(1022)에서 계속될 수 있다. 특정된 지연이 경과한 후에, 예는 동작(1010)으로 복귀할 수 있고, 프로세서 회로는 발이 완전히 안착되었는지 여부를 재차 판정하기 위해 발 존재 센서(310)로부터 정보를 리샘플링할 수 있다.
동작(1030)에서 구동 기구(340)가 작동된 후에, 동작(1040)에서 프로세서 회로(320)는 발 로케이션 정보를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 신발류 내의 발의 절대 또는 상대 위치에 대한 정보를 발 존재 센서(310)로부터 주기적으로 또는 간헐적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 동작(1040)에서 발 로케이션 정보를 모니터링하는 것 및 동작(1010)에서 발 존재 정보를 수신하는 것은 동일한 또는 상이한 발 존재 센서(310)로부터 정보를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(1010 및 1040)에서 상이한 전극을 이용하여 발 존재 또는 위치 정보를 모니터링할 수 있다.
동작(1040)에서, 예는 버튼(121)과 같은 신발류와 연계된 하나 이상의 버튼으로부터 정보를 모니터링하는 것을 포함한다. 버튼(121)으로부터의 정보에 기초하여, 구동 기구(340)는 예컨대 사용자가 신발류를 제거하기를 원할 때, 신발끈을 연결 해제하거나 느슨하게 하도록 지시받을 수 있다.
일례에서, 신발끈 장력 정보는 구동 기구(340)를 작동하기 위해 또는 신발끈을 팽팽하게 하기 위해 추가적으로 또는 별법으로서 모니터링되거나 또는 피드백 정보로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 신발끈 장력 정보는 모터(341)에 공급된 구동 전류를 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 장력은 제조 시점에 특징화될 수 있고 또는 사용자에 의해 미리 설정되거나 조정될 수 있고, 모니터링된 또는 측정된 구동 전류 레벨에 상관될 수 있다.
동작(1050)에서, 예는 발 로케이션이 신발류 내에서 변화하였는지 여부를 판정하는 것을 포함한다. 발 로케이션의 변화가 발 존재 센서(310) 및 프로세서 회로(320)에 의해 검출되지 않으면, 예는 동작(1052)에서 지연을 갖고 계속될 수 있다. 동작(1052)에서 특정된 지연 간격 후에, 예는 발 위치가 변화되었는지 여부를 재차 판정하기 위해 발 존재 센서(310)로부터 정보를 리샘플링하기 위해 동작(1040)으로 복귀할 수 있다. 동작(1052)에서의 지연은 수 밀리초 내지 수 초의 범위일 수 있고, 선택적으로 사용자에 의해 특정될 수 있다.
일례에서, 동작(1052)에서의 지연은 예컨대, 신발류 이용 특성을 결정하는 것에 응답하여, 프로세서 회로(320)에 의해 자동으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(320)가 착용자가 격렬한 활동(예를 들어, 달리기, 점핑 등)에 관여하고 있는 것으로 판정하면, 프로세서 회로(320)는 동작(1052)에서 제공된 지연 기간을 감소시킬 수 있다. 프로세서 회로가 착용자가 비격렬한 활동(예를 들어, 걷기 또는 앉아 있기)에 관여하고 있는 것으로 판정하면, 프로세서 회로는 동작(1052)에서 제공된 지연 기간을 증가시킬 수 있다. 지연 기간을 증가시킴으로써, 프로세서 회로(320)에 의한 및/또는 발 존재 센서(310)에 의한 센서 샘플링 이벤트 및 대응 전력 소비를 연기함으로써 배터리 수명이 보존될 수 있다. 일례에서, 동작(1050)에서 로케이션 변화가 검출되면, 예는 예를 들어 발에 대해 신발류를 조이거나 느슨하게 하도록 구동 기구(340)를 작동시키기 위하여 동작(1030)으로 복귀할 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 예를 들어, 발 위치의 작은 검출된 변화의 경우에 원하지 않는 신발끈 감김을 회피하는 것을 돕기 위해 구동 기구(340)를 위한 이력 컨트롤러를 포함하거나 합체한다.
도 11은 신발류 센서로부터 발 존재 정보를 이용하는 방법(1100)의 예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 11의 예는, 일례에서 프로세서 회로(320) 및 발 존재 센서(310)를 이용하여 구현될 수 있는 것과 같은, 상태 기계(state machine)의 동작을 나타낼 수 있다.
상태(1110)는 발 존재 센서(310)로부터의 정보에 의해 영향을 받을 수 있는 하나 이상의 특징부를 포함하는 능동형 신발류 물품을 위한 디폴트 또는 베이스라인 상태를 표현하는 "출고(Ship)" 상태를 포함할 수 있다. 출고 상태(1110)에서, 신발류의 다양한 능동형 구성요소는 신발류의 배터리 수명을 보존하도록 스위치 오프되거나 비활성화될 수 있다.
"파워업(Power Up)" 이벤트(1115)에 응답하여, 예는 "불능화(Disabled)" 또는 비활성 상태(1120)로 천이할 수 있다. 구동 기구(340), 또는 능동형 신발류의 다른 특징부는 불능화 상태(1120)에서 대기 상태로 유지될 수 있다. 다양한 입력이 불능화 상태(1120)를 나오기 위해 트리거링 이벤트로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 버튼(121) 중 하나로부터의 사용자 입력은 불능화 상태(1120) 외로의 천이를 지시하는데 이용될 수 있다. 일례에서, 모션 센서(324)로부터의 정보는 웨이크업 신호로서 이용될 수 있다. 모션 센서(324)로부터의 정보는, 사용자가 준비 위치에 신발을 배치하는 것, 또는 사용자가 신발류 내에 발을 삽입하기 시작하는 것에 대응할 수 있는 것과 같이, 신발류의 이동에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상태 기계는 자동 신발끈 가능화 이벤트(1123)에 마주치거나 수신될 때까지 파워업 이벤트(1115) 후에 불능화 상태(1120)에서 유지될 수 있다. 자동 신발끈 가능화 이벤트(1123)는 사용자에 의해 수동으로 유발될 수 있고[예컨대, 구동 기구(340)에의 사용자 입력 또는 인터페이스 디바이스를 이용하여], 또는 예컨대 모션 센서(324)로부터 수신된 제스처 정보에 응답하여 자동으로 유발(트리거)될 수 있다. 자동 신발끈 가능화 이벤트(1123) 후에, 교정 이벤트(1125)가 일어날 수 있다. 교정 이벤트(1125)는 예컨대, 센서에의 환경 효과를 고려하기 위해, 발 존재 센서(310)의 커패시턴스에 대한 기준 또는 베이스라인값을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 교정은 발 존재 센서(310) 자체로부터 감지된 정보에 기초하여 수행될 수 있고 또는 프로그램된 또는 특정된 기준 정보에 기초할 수 있다. 교정은, 예컨대 교정 결과가 특정된 범위 밖에 있거나 환경 효과가 과대하다면 연기될 수 있다.
자동 신발끈 가능화 이벤트(1123) 후에, 상태 기계는 "발 존재 신호를 대기"하기 위해 유지 상태(1130)에 진입할 수 있다. 상태(1130)에서, 상태 기계는 발 존재 센서(310)로부터 및/또는 모션 센서(324)로부터 인터럽트 신호를 대기할 수 있다. 발이 존재하는 것을 나타내는, 또는 발이 존재할 가능성이 충분하다는 것을 나타내는 인터럽트 신호가 수신되면, 이벤트 레지스터는 이벤트(1135)에서 "발 발견"을 나타낼 수 있다.
상태 기계는 발 발견 이벤트(1135)가 일어나면 다양한 기능으로 천이하거나 그 기능을 개시할 수 있다. 예를 들어, 신발류는 발 발견 이벤트(1135)에 응답하여 구동 기구(340)를 이용하여 장력 특성을 조정하거나 조이도록 구성될 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 발 발견 이벤트(1135)에 응답하여 초기량만큼 신발끈 장력을 조정하도록 구동 기구(340)를 작동시키고, 프로세서 회로(320)는 추가의 제어 제스처가 검출되거나 사용자 입력이 수신되지 않으면 또는 이러한 검출 또는 수신될 때까지 신발류를 더 팽팽하게 하는 것을 지연한다. 즉, 상태 기계는 "이동 대기" 상태(1140)로 천이할 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 구동 기구(340)를 가능화하지만, 발 발견 이벤트(1135) 후에 구동 기구를 작동시키지 않는다. 상태(1140)에서, 상태 기계는 임의의 초기 또는 추가의 장력 조정을 개시하기 전에 추가의 감지된 신발류 모션 정보를 유지 또는 일시 정지할 수 있다. 이동 대기 상태(1140) 후에, 발구르기(Stomp)/걷기/서 있기 이벤트(1145)가 검출될 수 있고, 이에 응답하여, 프로세서 회로(320)는 신발류에 대한 장력 특성을 더 조정할 수 있다.
발구르기/걷기/서 있기 이벤트(1145)는 예컨대, 능동형 신발류 내의 하나 이상의 센서로부터, 다양한 이산 감지된 입력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발구르기 이벤트는 정가속(affirmative acceleration)(예를 들어, 특정된 또는 일반 방향으로) 및 "위" 또는 "직립" 배향을 나타내는 모션 센서(324)로부터의 정보를 포함할 수 있다. 일례에서, 발구르기 이벤트는 사용자가 한 무릎을 실질적으로 수직으로 그리고 전방으로 들어올리는 "하이니(high knee)" 또는 발차기형 이벤트(kick type event)를 포함한다. 모션 센서(324)로부터의 가속도 특성을 분석하여, 예컨대 가속도가 특정된 임계치에 부합하는지 또는 초과하는지 여부를 판정할 수 있다. 예를 들어, 저속 무릎-들어올림 이벤트는 발구르기 이벤트 응답을 유발하지 않을 수도 있고, 반면에 급속 또는 신속 무릎-들어올림 이벤트는 발구르기 이벤트 응답을 유발할 수도 있다.
걷기 이벤트는 정 발걸음 패턴 및 "위" 또는 "직립" 배향을 나타내는 모션 센서(324)로부터의 정보를 포함할 수 있다. 일례에서, 모션 센서(324) 및/또는 프로세서 회로(320)는 발걸음 이벤트를 식별하도록 구성되고, 걷기 이벤트는 발걸음 이벤트가 식별될 때 그리고 가속도계[예를 들어, 모션 센서(324)에 포함되거나 별도의 것]가 신발류가 직립한 것을 나타낼 때 인식될 수 있다.
서 있기 이벤트는 예컨대, 모션 센서로부터의 신발류의 가속도 또는 방향 변화에 대한 추가의 정보 없이, "위" 또는 "직립" 배향을 지시하는 모션 센서로부터의 정보를 포함할 수 있다. 일례에서, 서 있기 이벤트는 이하에서 더 설명하는 바와 같이, 용량성 발 존재 센서(310)로부터의 커패시턴스 신호의 변화에 대한 정보를 이용하여 분간될 수 있다. 즉, 발 존재 센서(310)로부터의 커패시턴스 신호는 예컨대, 사용자의 발이 신발류 상에 하향 압력을 인가할 때, 사용자가 서 있는지 여부를 나타낼 수 있는 신호 변동을 포함할 수 있다.
발구르기/걷기/서 있기 이벤트(1145)의 특정 예는 한정적인 것으로 고려되어서는 안 되고, 예컨대 발 발견 이벤트(1135)에서 발이 검출된 후에, 다양한 다른 제스처, 시간 기반 입력, 또는 사용자 입력 제어가 제공되어 신발류의 거동을 더 제어하거나 그 거동에 영향을 미치도록 할 수 있다.
발구르기/걷기/서 있기 이벤트(1145) 후에, 상태 기계는 "신발끈 풀기 대기" 상태(1150)를 포함할 수 있다. 신발끈 풀기 대기 상태(1150)는 신발류를 이완, 장력 제거(de-tension), 또는 신발끈 풀기를 위한 명령을 위한 사용자 입력 및/또는 제스처 정보를 모니터링하는 것을[예를 들어, 모션 센서(324)를 이용하여] 포함할 수 있다. 신발끈 풀기 대기 상태(1150)에서, 프로세서 회로(320)와 같은 상태 관리자는, 신발끈 조임 엔진 또는 구동 기구(340)가 신발끈이 풀리고 발 존재 신호 대기 상태(1130)로 복귀해야 한다는 것을 나타낼 수 있다. 즉, 제1 예에서, 신발끈 풀기 이벤트(1155)가 일어날 수 있고(예를 들어, 사용자 입력에 응답하여), 상태 기계는 신발류를 신발끈이 풀린 상태로 천이할 수 있고, 상태 기계는 발 존재 신호 대기 상태(1130)로 복귀할 수 있다. 제2 예에서, 자동 신발끈 불능화 이벤트(1153)가 일어나고 신발류를 불능화 상태(1120)로 천이할 수 있다.
도 12는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제1 시변 정보의 차트(1200)를 도시하고 있다. 도 12의 예는 커패시턴스 대 시간 차트 및 차트 상에 플롯팅된 제1 시변 커패시턴스 신호(1201)를 포함한다. 일례에서, 제1 시변 커패시턴스 신호(1201)는 본원에서 설명하는 발 존재 센서(310)를 이용하여 얻어질 수 있다. 제1 시변 커패시턴스 신호(1201)는 상기한 바와 같이, 발 존재 센서(310) 내의 다수의 전극 사이의 측정된 커패시턴스, 또는 전기장에 대한 신체의 영향을 나타내는 것에 대응할 수 있다. 일례에서, 제1 시변 커패시턴스 신호(1201)는 절대 또는 상대 커패시턴스 값을 표현하고, 다른 예에서, 상기 신호는 신호값과 기준 커패시턴스 신호값 사이의 차이를 표현한다.
일례에서, 제1 커패시턴스 신호(1201)는 특정된 제1 임계 커패시턴스 값(1211)과 비교될 수 있다. 발 존재 센서(310)는 비교를 수행하도록 구성될 수 있고, 또는 프로세서 회로(320)는 발 존재 센서(310)로부터 커패시턴스 정보를 수신하여 비교를 수행하도록 구성될 수 있다. 도 12의 예에서, 제1 임계 커패시턴스 값(1211)은 0이 아닌 일정한 값인 것으로 나타내어진다. 제1 커패시턴스 신호(1201)가 예컨대 시간(T1)에서 제1 임계 커패시턴스 값(1211)에 부합하거나 초과하면, 발 존재 센서(310) 및/또는 프로세서 회로(320)는 제1 인터럽트 신호(INT1)를 제공할 수 있다. 제1 인터럽트 신호(INT1)는, 발 존재 센서(310)가 나타내는 커패시턴스 값이 제1 임계 커패시턴스 값(1211)에 부합하거나 초과하는 한 높게 유지될 수 있다.
일례에서, 제1 인터럽트 신호(INT1)는 동작(1010 또는 1020)에서와 같이, 도 10의 예에서 이용될 수 있다. 동작(1010)에서, 발 존재 센서(310)로부터 발 존재 정보를 수신하는 것은, 예컨대 프로세서 회로(320)에서, 제1 인터럽트 신호(INT1)를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일례에서, 동작(1020)은 발이 신발류 내에 완전히 안착되는지, 또는 완전히 안착될 가능성이 있는지 여부를 판정하기 위해 인터럽트 신호 정보를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(320)는 얼마나 오래 발 존재 센서(310)가 제1 임계 커패시턴스 값(1211)을 초과하는 커패시턴스 값을 제공하는지를 결정하기 위해 제1 인터럽트 신호(INT1)의 기간을 모니터링할 수 있다. 기간이 특정된 기준 기간을 초과하면, 프로세서 회로(320)는 발이 완전히 안착되었다고, 또는 완전히 안착될 가능성이 있다고 판정할 수 있다.
일례에서, 제1 인터럽트 신호(INT1)는 상태(1130) 또는 이벤트(1135)에서와 같이, 도 11의 예에 이용될 수 있다. 상태(1130)에서, 상태 기계는 프로세서 회로(320) 또는 발 존재 센서(310)로부터 INT1과 같은 인터럽트 신호를 대기하도록 구성될 수 있다. 이벤트(1135)에서, 상태 기계는 제1 인터럽트 신호(INT1)를 수신할 수 있고, 이에 응답하여 하나 이상의 다음의 상태가 개시될 수 있다.
일례에서, 제1 임계 커패시턴스 값(1211)은 조정 가능하다. 이 임계치는 예컨대 환경 변화에 기인하는, 커패시턴스 베이스라인 또는 기준의 측정된 또는 검출된 변화에 기초하여 변화할 수 있다. 일례에서, 제1 임계 커패시턴스 값(1211)은 사용자에 의해 특정될 수 있다. 사용자의 임계값 특정은 신발류의 감도에 영향을 미칠 수 있다. 일례에서, 제1 임계 커패시턴스 값(1211)은 발 존재 센서(310) 내의 또는 주위의 감지된 환경 또는 재료 변화에 응답하여 자동으로 조정될 수 있다.
도 13은 전체적으로 용량성 발 존재 센서로부터의 제2 시변 정보의 차트(1300)를 보여주는 도면이다. 도 13의 예는 제1 임계 커패시턴스 값(1211) 부근의 제2 커패시턴스 신호(1202)의 요동이 신발류 내의 발 존재 또는 배향에 대한 더 많은 정보를 결정하기 위해 어떻게 취급되거나 이용될 수 있는지를 보여준다.
일례에서, 제2 커패시턴스 신호(1202)는 발 존재 센서(310)로부터 수신되고, 제2 커패시턴스 신호(1202)는 제1 임계 커패시턴스 값(1211)과 비교된다. 다른 것들 중에서도, 사용자, 사용자 선호도, 신발류 유형, 또는 환경 또는 환경 특성에 따라 다른 임계값들이 유사하게 이용될 수 있다. 도 13의 예에서, 제2 커패시턴스 신호(1202)는 시간(T2, T3 및 T4)에서 제1 임계 커패시턴스 값(1211)과 교차(cross)할 수 있다. 일례에서, 다수의 임계값 교차를 이용하여, 예컨대 신발류에 진입할 때 발에 대한 이동 경로를 나타냄으로써, 발 존재 센서(310)에 의한 발 존재를 명확하게 식별할 수 있다. 예를 들어, 시간(T2 및 T3)에서 제1 및 제2 임계값 교차에 의해 경계가 정해진 시간 간격은 발의 발가락 또는 지골(phalanges)이 발 존재 센서(310)의 전극에 또는 그 부근에 위치될 때의 기간을 나타낼 수 있다. 감지된 커패시턴스가 제1 임계 커패시턴스 값(1211) 미만일 때 시간(T3 및 T4) 사이의 간격은, 발의 중족 관절 또는 중족골(metatarsal bone)이 발 존재 센서(310)의 전극 위로 또는 그 부근으로 이동할 때의 시간에 대응할 수 있다. 중족 관절 및 중족골은, 지골이 신발류 내로 이동할 때 발 존재 센서(310)까지의 지골의 거리보다 큰 거리만큼 발 존재 센서(310)로부터 이격될 수도 있고, 따라서 시간(T3와 T4) 사이의 측정된 커패시턴스는 더 낮을 수 있다. 시간(T4)에서, 발의 뒤꿈치 또는 거골(talus)은 적소로 활주할 수 있고, 아치는 발 존재 센서(310)의 전극 위에 안착될 수 있어, 감지된 커패시턴스를 재차 상승시켜 제1 임계 커패시턴스 값(1211)을 초과하게 한다. 따라서, 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)는 제2 인터럽트 신호(INT2)를 시간(T2 및 T3) 사이에 있게 하고, 제3 인터럽트 신호(INT3)가 시간(T4) 후에 있게 하도록 구성될 수 있다.
일례에서, 프로세서 회로(320)는 일련의 인터럽트 신호에 기초하여 발 존재를 명확하게 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(320)는 수신된 인터럽트 신호에 대한 그리고 수신된 인터럽트 신호들 사이의 하나 이상의 간격 또는 기간에 대한 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 발 존재를 명확하게 나타내기 위하여 특정된 기간만큼 분리된 한 쌍의 인터럽트 신호를 찾도록 구성될 수 있다. 도 13에서, 예를 들어 T3와 T4 사이의 기간은 예컨대 몇몇 조정 가능한 또는 특정된 오차 마진으로, 발 존재를 나타내는데 이용될 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 데이터로서 인터럽트 신호를 수신할 수 있고, 예를 들어 제스처 기반 사용자 입력의 일부로서, 다른 사용자 입력 신호와 함께 데이터를 처리할 수 있다. 일례에서, 인터럽트 신호의 존재 또는 부재에 대한 정보는 하나 이상의 다른 신호를 유효하게 하거나(validate) 또는 무시(dismiss)하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 인터럽트 신호가 수신되거나 최근에 수신되었을 때 가속도계 신호는 프로세서 회로(320)에 의해 유효하게 되어 처리될 수 있고, 또는 발 존재 센서에 대응하는 인터럽트 신호가 없을 때 가속도계 신호는 프로세서 회로(320)에 의해 무시될 수 있다.
도 12 및 도 13의 예는 발 존재 센서(310)로부터의 측정된 커패시턴스 값이 환경 조건의 변화의 존재시를 포함하는 시간 경과에 따라 신뢰성 있게 일정 또는 재현 가능한 실시예를 보여준다. 그러나, 다수의 신발류 이용 케이스에 있어서, 예컨대 온도, 습도, 또는 다른 환경 인자의 변화에 기인하여, 매립된 전자 기기 내의 주위 커패시턴스 변화가 일정하게 또는 예측 불가능하게 일어날 수 있다. 주위 커패시턴스의 상당한 변화는 예컨대, 센서의 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 특성을 변화함으로써, 발 존재 센서(310)의 활성화에 악영향을 미칠 수 있다.
도 14는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제3 시변 정보의 차트(1400)를 보여주는 도면이다. 도 14의 예는 예컨대, 다양한 주위 조건의 변화, 이용 시나리오의 변화, 또는 신발류 구성요소의 마손 또는 열화에 기인하는 변화로 인하여, 어떻게 기준 커패시턴스 변화가 고려될 수 있는지를 보여준다. 예는 제2 임계 커패시턴스(1212) 및 시변 기준 커패시턴스(1213)와 함께 차트(1400) 상에 플롯팅된 제3 커패시턴스 신호(1203)를 포함한다. 도 14의 예에서, 시변 기준 커패시턴스(1213)는 시간에 따라 증가한다. 다른 예에서, 기준 커패시턴스는 시간에 따라 감소할 수 있고, 또는 예컨대 신발류 이용 이벤트 중에(예를 들어, 하루 동안, 하나의 게임이 플레이되는 동안, 하나의 사용자의 세팅 또는 선호도 등에 걸쳐) 요동할 수 있다. 일례에서, 기준 커패시턴스는 안창, 겉창, 깔창(sock liner), 교정용 인서트, 또는 신발류의 다른 구성요소와 같은 신발류 자체의 다양한 구성요소의 라이프 사이클에 걸쳐 변화할 수 있다.
일례에서, 제3 커패시턴스 신호(1203)는 발 존재 센서(310)로부터 수신되고, 제3 커패시턴스 신호(1203)는 예컨대 발 존재 센서(310) 상의 처리 회로를 이용하여 또는 프로세서 회로(320)를 이용하여, 제2 임계 커패시턴스(1212)와 비교된다. 시변 기준 커패시턴스(1213)를 고려 또는 이용하지 않는 일례에서, 제3 커패시턴스 신호(1203)에 대한 임계값 교차가 시간(T5, T6 및 T8)에서 관찰될 수 있다. 그러나, 제2 임계 커패시턴스(1212)는 예컨대 발 존재 센서(310)로부터의 감지된 정보로 실시간으로 조정될 수 있다. 제2 임계 커패시턴스(1212)의 조정은 시변 기준 커패시턴스(1213)에 기초할 수 있다.
일례에서, 제2 임계 커패시턴스(1212)는 시변 기준 커패시턴스(1213)의 변화에 대응하는 양만큼 연속적으로 조정된다. 별법의 예에서, 제2 임계 커패시턴스(1212)는 예컨대, 시변 기준 커패시턴스(1213)의 특정된 임계 변화량에 응답하여, 단계식 증분으로 조정된다. 단계식 조정 기술은 도시된 간격에 걸쳐 제2 임계 커패시턴스(1212)의 단계식 증가에 의해 도 14에 도시된다. 예컨대, 제2 임계 커패시턴스(1212)는 시변 기준 커패시턴스(1213)의 커패시턴스의 특정된 임계 증가(ΔC)에 응답하여 시간(T7 및 T10)에서 증가된다. 도 14의 예에서, 제3 커패시턴스 신호(1203)는 시간(T5, T6 및 T9)에서 기준 보상된 제2 임계 커패시턴스(1212)와 교차한다. 따라서, 상이한 인터럽트 신호 또는 인터럽트 신호 타이밍이 임계치가 기준 보상되는지 여부에 따라 제공될 수 있다. 예컨대, 제4 인터럽트 신호(INT4)가 시간(T5와 T6) 사이에 생성되어 제공될 수 있다. 제2 임계 커패시턴스(1212)가 기준 보상 없이 이용되면, 제5 인터럽트 신호(INT5)가 시간(T8)에서 생성되어 제공될 수 있다. 그러나, 기준 보상된 제2 임계 커패시턴스(1212)가 이용되면, 제3 커패시턴스 신호(1203)가 보상된 제2 임계 커패시턴스(1212)와 교차할 때의 예시되는 바와 같은 시간(T9)에서 제5 인터럽트 신호(INT5)가 생성되어 제공된다.
*논리 회로를 이용하여 임계 커패시턴스 값을 모니터링하고 업데이트할 수 있다. 이러한 논리 회로는 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)와 합체될 수 있다. 업데이트된 임계 레벨은 자동으로 제공되어 온-칩 RAM 내에 저장될 수 있다. 일례에서, 임계치 업데이트를 수행하는 데에 사용자로부터의 어떠한 입력 또는 확인도 필요하지 않다.
도 15는 전체적으로, 용량성 발 존재 센서로부터의 제4 시변 정보의 차트(1500)를 보여주는 도면이다. 도 15의 예는 예컨대, 다양한 주위 조건의 변화, 이용 시나리오의 변화, 또는 신발류 구성요소의 마손 또는 열화에 기인하는 변화로 인하여 어떻게 기준 커패시턴스 변화가 고려될 수 있는지를 보여준다. 예는 적응성 임계 커패시턴스(1214)와 함께 차트(1500) 상에 플롯팅된 제4 커패시턴스 신호(1204)를 포함한다. 제4 커패시턴스 신호(1204)는 발 존재 센서(310)에 의해 제공될 수 있다. 적응성 임계 커패시턴스(1214)는 발 존재 센서(310)에 의해 측정된 커패시턴스의 환경 또는 이용 케이스 관련 변화를 보상하는 것을 돕는데 이용될 수 있다.
일례에서, 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)는, 특정된 임계 크기량보다 더 큰 변화와 같은 신호 크기 변화에 대하여 제4 커패시턴스 신호(1204)를 모니터링하도록 구성된다. 즉, 제4 커패시턴스 신호(1204)가 특정된 임계 커패시턴스 크기(ΔC)에 부합하거나 초과하는 크기 변화를 포함하는 경우, 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)는 인터럽트 신호를 제공할 수 있다.
일례에서, 제4 커패시턴스 신호(1204)의 감지된 또는 측정된 커패시턴스 값은 기준 커패시턴스 또는 베이스라인과 비교되고, 그 기준 또는 베이스라인은 특정된 간격 또는 시변 간격으로 업데이트될 수 있다. 도 15의 예에서, 기준 업데이트가 도시된 바와 같이 시간(T11, T12, T13) 등에서 주기적으로 일어난다. 다른 간격 또는 다른 트리거링 이벤트에 응답하는 업데이트가 추가적으로 또는 별법으로서 이용될 수 있다.
도 15의 예에서, 초기 기준 커패시턴스는 0일 수 있고, 또는 x-축에 의해 표현될 수 있다. 제4 커패시턴스 신호(1204)가 미리 특정된 기준에 대한 특정된 임계 커패시턴스 크기(ΔC)보다 더 증가한 후에, 제6 인터럽트 신호(INT6)가 시간(T11)에서 제공될 수 있다. 도 15의 예에서, 인터럽트는 주기적인 간격으로 제공될 수 있지만, 다른 예에서 인터럽트는 커패시턴스의 임계 변화를 식별하는 것과 동시적으로 제공될 수 있다.
예컨대 시간(T11)에서 식별된 임계 변화에 이어서, 기준 또는 베이스라인 커패시턴스가 제1 커패시턴스 기준(C1)으로 업데이트될 수 있다. 시간(T11) 후에, 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)는 신호의 적어도 ΔC만큼의 후속의 변화에 대해 제4 커패시턴스 신호(1204)를 모니터링하도록, 즉 C1 + ΔC 또는 C1 - ΔC의 커패시턴스 값을 찾도록 구성될 수 있다.
제1 시간에서 커패시턴스 증가를 식별하는 것을 포함하는 예에서, 인터럽트 신호 상태는 후속 시간에서 커패시턴스 감소를 식별하는 것에 응답하여 변화될 수 있다. 그러나, 추가의 커패시턴스 증가가 후속 시간에서 식별되면, 기준 커패시턴스는 업데이트될 수 있고, 후속 비교가 업데이트된 기준 커패시턴스에 기초하여 이루어질 수 있다. 이 시나리오가 도 15에 도시되어 있다. 예를 들어, 시간(T12)에서, 제4 커패시턴스 신호(1204)의 커패시턴스 증가가 검출되고, 기준은 제2 커패시턴스 기준(C2)으로 업데이트될 수 있다. 제1 및 후속의 제2 커패시턴스 변화는 증가를 나타내기 때문에, 제6 인터럽트 신호(INT6)의 상태는 불변일 수 있다. 시간(T13)에서, 제4 커패시턴스 신호(1204)의 커패시턴스 감소가 검출되고, 기준은 제3 커패시턴스 기준(C3)으로 업데이트될 수 있다. 시간(T13)에서 커패시턴스 변화는 특정된 임계 커패시턴스 크기(ΔC)보다 큰 감소이기 때문에, 제6 인터럽트 신호(INT6)의 상태가 변화될 수 있다[예를 들어, 인터럽트 어서트 상태(asserted state)로부터 비어서트 상태(unasserted state)로].
일례에서, 시간(T11)에서 제1 검출된 변화 및 대응 인터럽트 신호(INT6)는 발 존재 센서(310)에 의해 감지되고 신발류 내에 존재하는 것으로 판정된 발을 나타낸다. 기준 커패시턴스의 후속 증가는 예컨대 센서에서 또는 그 부근에서의 환경 변화에 기인하는, 발 존재 센서(310)에 의해 측정된 베이스라인 커패시턴스 변화를 나타낸다. 시간(T13)에서 검출된 변화는 발이 신발류로부터 제거되고 더 이상 발 존재 센서(310)에 근접하여 감지되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 후속 커패시턴스 변화[예를 들어, 시간(T16)에서]는 발이 신발류 내로 재삽입되는 것을 나타낼 수 있다.
도 16은 전체적으로, 예시적인 실시예에 따른, 용량성 발 존재 센서로부터의 시변 정보 및 신호 형태 한계의 차트(1600)를 보여주는 도면이다. 예는 차트(1600) 상에 플롯팅된 제5 및 제6 커패시턴스 신호(1205, 1206)를 포함한다. 차트(1600)는 형태 한계(1601)를 더 포함한다. 형태 한계(1601)는 발 존재 센서(310)로부터의 커패시턴스 신호의 샘플링된 세그먼트와 비교될 수 있다. 비교는 특정의 샘플링된 세그먼트가 형태 한계(1601)에 합치하는지 여부를 판정하기 위해 발 존재 센서(310) 또는 프로세서 회로(320)를 이용하여 수행될 수 있다. 도 16의 예에서, 형태 한계는 초과되면, 커패시턴스 신호 세그먼트가 발 존재 센서(310)에 근접한 발 존재를 나타내지 않거나, 또는 나타낼 가능성이 적다는 것을 나타내는 하한을 규정한다.
제5 커패시턴스 신호(1205)의 예시한 샘플링된 부분은 형태 한계(1601)에 합치한다. 도 16의 예에서, 형태 한계(1601)는 커패시턴스 신호 크기 변화, 또는 급강하(dip), 체류(dwell), 및 복구(recovery)를 포함하는 형태를 규정한다. 제5 커패시턴스 신호(1205)가 형태 한계(1601)의 전부 또는 일부에 합치하는 것의 식별 후에, 인터럽트 신호가 제공되어 발 존재 또는 성공적인 검출을 나타낼 수 있다.
제6 커패시턴스 신호(1206)의 예시된 샘플링된 부분은 형태 한계(1601)에 합치하지 않는다. 예컨대, 제6 커패시턴스 신호(1206)의 급격한 감소 및 긴 체류 시간은 형태 한계(1601)에 의해 규정된 경계 외부에 있으므로, 인터럽트 신호는 보류될 수 있어, 예컨대 발이 발 존재 센서(310)에 의해 검출되지 않는 것을 나타낸다.
형태 한계(1601)는 고정적이거나 가변적일 수 있다. 예컨대, 형태 한계는 기준 커패시턴스, 환경, 신발류 이용 케이스, 사용자, 감도 선호도에 대한 정보, 또는 다른 정보에 기초하여 조정될 수 있다. 예컨대, 형태 한계(1601)는 이용된 신발류의 유형에 따라 상이할 수 있다. 즉, 적어도 부분적으로 신발의 상이한 기하 형상 또는 재료 때문에 또는 사용자가 특정 신발류 물품을 신거나 벗을 것이라 예측된 시간 크기 때문에, 농구화는 런닝화와는 상이한 형태 한계(1601)를 가질 수 있다. 일례에서, 형태 한계(1601)는 예컨대 사용자의 고유한 신발류 신기 또는 벗기 선호도 또는 절차에 대응하도록, 사용자에 의해 프로그램될 수 있다.
상기한 바와 같이, 발 존재 센서(310)는 연계된 고정 또는 가변 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 기준 커패시턴스 값은 전극 표면적, 또는 다른 신발류 구성요소에 대한 전극 배치, 또는 신발류 배향, 또는 센서 또는 신발류 자체가 이용되는 환경의 함수일 수 있다. 즉, 센서는 신발류 내에 발이 없는 몇몇 연계된 커패시턴스 값을 가질 수 있고, 그 값은 센서에서 또는 센서 부근에서 하나 이상의 재료 또는 환경 인자의 유전 효과의 함수일 수 있다. 일례에서, 신발류 내의 교정용 인서트(예를 들어, 안창)는 용량성 센서에서 또는 그 부근에서 신발류의 유전 특성을 변화시킬 수 있다. 프로세서 회로(320)는 선택적으로, 안창이 변경될 때와 같이, 베이스라인 또는 기준 특성이 변화할 때, 발 존재 센서(310)를 교정하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 프로세서 회로(320)는 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 변화를 자동으로 검출하도록 구성될 수 있고, 또는 사용자 입력 또는 명령에 응답하여 베이스라인 또는 기준 커패시턴스를 업데이트하도록 구성될 수 있다.
도 17은 전체적으로, 유전체 스택 아래에 위치된 신발류 물품의 중창 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서의 도면의 예(1700)를 보여주는 도면이다. 예(1700)는 용량성 발 존재 센서(1701)로부터의 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 작동되는 신발끈 조임 엔진 또는 구동 기구(340)를 포함하거나 이용할 수 있는 것과 같은 하우징 구조체(150)를 포함한다. 용량성 발 존재 센서(1701)는 센서에 근접한 신체(550)의 존재 또는 부재에 기초하여 커패시턴스 신호 또는 커패시턴스를 나타내는(커패시턴스-표시) 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 재료가 신체(550)와 용량성 발 존재 센서(1701) 사이에 제공될 수 있고, 그 하나 이상의 재료는 센서의 감도에 영향을 미칠 수 있고, 또는 센서로부터의 신호의 신호-대-노이즈비에 영향을 미칠 수 있다. 일례에서, 하나 이상의 재료는 유전체 스택을 형성한다. 하나 이상의 재료는 다른 것들 중에서도, 양말(1751), 센서에서 또는 센서 부근에서 신체(550)의 아치 높이에 기인하는 것과 같은 에어갭, 깔창(1750), 벨크로와 같은 체결구(1730), 또는 유전체 필러(1720)를 포함할 수 있다. 일례에서, 용량성 발 존재 센서(1701)가 하우징 구조체(150)의 내부에 제공될 때, 하우징 구조체(150) 자체의 상부벽은 유전체 스택의 일부이다. 일례에서, 교정용 인서트는 유전체 스택의 일부일 수 있다.
본 발명자들은 높은 상대 유전율, 또는 높은 k-값을 갖는 유전체 스택을 제공하는 것이 용량성 발 존재 센서(1701)의 입력 감도를 향상시킬 수 있다는 것을 인식하였다. 다양한 높은 k-값 재료가 신발류 내의 효용성 및 적합성을 위해 시험되었고 평가되었다. 유전체 스택은, 신발류 내에서 발 아래에서 이용하는 데에 편안하고, 예컨대 에어갭 또는 다른 낮은 k-값 재료를 적소에 갖는 것에 대해, 용량성 발 존재 센서(1701)의 감도를 증가시키기 위한 충분한 유전 효과를 제공하는 경도 또는 듀로미터 특성을 갖도록 특정된 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다. 일례에서, 적절한 재료는 풍화 또는 내구성이 좋고, 저온 및 고온 내성이 있으며, 응력-크랙 내성이 있는 재료를 포함한다.
일례에서, 유전체 필러(1720)는 네오프렌 부재를 포함할 수 있다. 네오프렌 부재는 약 30 쇼어 A 경도값을 갖는 폐쇄 셀 발포체 재료(foam material)를 포함한다. 일례에서, 유전체 필러(1720)는 고무, 플라스틱, 또는 다른 폴리머계 부재를 포함할 수 있다. 예컨대, 유전체 필러(1720)는 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)를 포함할 수 있다. EVA 부재는 약 10 내지 40 중량%의 비닐 아세테이트, 그리고 나머지는 에틸렌을 가질 수 있다. 다른 비율도 이용될 수 있다. 일례에서, 유전체 필러(1720)는 도핑된 플라스틱 또는 고무를 포함하는 것과 같이, 전도성 특성이 개선된 재료를 포함할 수 있다. 일례에서, 유전체 필러(1720)는 동일 또는 유사한 에틸렌 대 비닐 아세테이트 비율을 갖는 비-도핑 EVA 부재보다 더 큰 k-값을 갖는 것과 같이, 탄소로 도핑된 EVA 부재를 포함한다.
도 18은 전체적으로, 용량성 발 존재 센서(1701)로부터의 커패시턴스-표시 신호에 대한 유전체 필러(1720)의 효과를 보여주는 차트(1800)를 포함하는 예를 도시하고 있다. 차트(1800)에서, x축은 다수의 디지털 샘플을 나타내고 경과된 시간에 대응하며, y축은 용량성 발 존재 센서(1701)에 의해 검출된 커패시턴스의 상대 척도를 나타낸다. 차트(1800)는 제1 유형의 유전체 필러(1720) 재료에 대응하는 커패시턴스-표시 제1 신호(1801) 및 상이한 제2 유형의 유전체 필러(1720)에 대응하는 커패시턴스-표시 제2 신호(1802)의 시간 정렬된 오버레이를 포함한다.
일례에서, 제1 신호(1801)는 유전체 필러(1720)로서 제공된 제1 유전체 부재를 갖는 신발류에 대응한다. 제1 유전체 부재는 예를 들어, 제1 유전체 k-값을 갖는 폴리우레탄 발포체를 포함할 수 있다. 차트(1800)는 제1 유전체 부재 및 발 존재 센서(1701)를 포함하는 신발류 물품 내로 삽입되고 이어서 제거되는 신체(550)의 다수의 예를 도시하고 있다. 예컨대, 제1 신호(1801)의 제1 부분(1820)은 용량성 발 존재 센서(1701)에 의해 측정된 기준 또는 베이스라인 커패시턴스를 나타낸다. 도 18의 예에서, 기준 또는 베이스라인은 0의 값으로 정규화되어 있다. 기준 또는 베이스라인 조건은 발이 신발류 내에 존재하지 않는 것에 대응할 수 있다. 즉, 제1 신호(1801)의 제1 부분(1820)은 발이 신발류에 없는 것을 나타낸다. 대략 샘플(600)에 대응하는 시간에서, 신체(550)는 신발류 내에 삽입될 수 있고, 용량성 발 존재 센서(1701) 및 제1 유전체 부재에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 삽입 후에, 제1 신호(1801)의 크기는 예컨대 제1 양(1811)만큼 변화하고, 이는 발(또는 다른 신체)이 신발류 내에 존재하는 것을 나타낸다. 도 18의 예에서, 신체(550)는 예컨대 대략 샘플(600 내지 1400)에 대응하는 제1 신호(1801)의 제2 부분(1821)에 대응하는 기간 동안 신발류 내에 존재한다. 대략 샘플(1400)에 대응하는 시간에서, 신체(550)는 신발류로부터 제거될 수 있다. 신체(550)가 제거되면, 제1 신호(1801)는 그 기준 또는 베이스라인값으로 복귀할 수 있다.
도 18의 예에서, 제2 신호(1802)는 유전체 필러(1720)로서 제공된 제2 유전체 부재를 갖는 신발류에 대응한다. 제2 유전체 부재는 제1 유전체 부재가 아닌 다양한 재료를 포함할 수 있다. 일례에서, 제2 유전체 부재는 상기한 제1 유전체 부재의 제1 유전체 k-값을 초과하는 제2 유전체 k-값을 갖는 네오프렌 발포체를 포함한다. 일례에서, 제2 유전체 부재는 제1 유전체 부재의 제1 유전체 k-값을 초과하는 제3 유전체 k-값을 갖는 EVA 부재(예컨대, 탄소, 또는 부재의 유전체 특성, 즉 k-값을 증대시키는 다른 재료로 도핑됨)를 포함한다.
차트(1800)는 제2 유전체 부재 및 발 존재 센서(1701)를 포함하는 신발류 물품 내로 삽입되고 이어서 제거되는 신체(550)의 다수의 예를 보여준다. 제2 신호(1802)의 제1 부분(1820)은 용량성 발 존재 센서(1701)에 의해 측정된 기준 또는 베이스라인 커패시턴스를 나타내고, 도 18의 예에서, 제2 신호(1802)의 제1 부분(1820)은 발이 신발류에 없는 것을 나타낸다. 대략 샘플(600)에 대응하는 시간에서, 신체(550)는 신발류 내에 삽입될 수 있고, 용량성 발 존재 센서(1701) 및 제2 유전체 부재에 또는 그 부근에 위치될 수 있다. 삽입 후에, 제2 신호(1802)의 크기는 예컨대 제2 양(1812)만큼 변화하고, 발(또는 다른 신체)이 신발류 내에 존재하는 것을 나타낸다. 일례에서, 제2 양(1812)은 제1 양(1811)을 초과한다. 크기 변화의 차이는 유전체 필러(1720)를 위해 이용된 재료의 유형에 기인한다. 즉, 커패시턴스-표시 제1 및 제2 신호(1801, 1802)의 크기는 상이한 유전체 스택이 이용되는 경우 상이할 수 있다. 유전체 스택이 높은 k-값 유전체 필러(1720)를 포함하는 경우, 크기의 차이, 또는 베이스라인으로부터의 차이는 유전체 스택이 낮은 k-값 유전체 필러(1720)를 포함하는 경우보다 더 크다.
일례에서, 교정용 인서트는 신발류 내의 유전체 스택의 일부를 포함한다. 본 발명자들은 용량성 발 감지 기술에 대한 다양한 교정용 인서트의 효과를 평가하기 위해 다양한 시험을 수행하였다. 시험의 일부 결과를 도 23에 나타내었으며, 후술한다. 완전 또는 부분 길이 교정용 안창을 시험하였다. 신발류에 정규(부분 길이) 교정기의 추가는 스택의 전체 유전 효과를 증가시켰고, 발의 존재에 대한 전기장 감도를 감소시켰다. 감지된 신호 진폭(예를 들어, 커패시턴스의 감지된 변화에 대응함)은 교정기의 존재시에 또한 감소하엿다. 그러나, 노이즈 플로어(noise floor)의 RMS 진폭은 교정기가 있거나 없을 때 유사하였다. 부하 및 무부하 조건 하에서의 응답 역시 유사하였다.
교정기 시험의 결과에 기초하여, 정규 또는 전체 길이 교정기로 발 존재의 검출을 위한 용량성 감지를 이용하는 것은 신호 대 노이즈 분해능과 관련하여 실현가능하다. 부분 또는 전체 길이의 교정기를 이용하여, 약 6 dB의 바람직한 최소값을 초과하는 SNR이 발 존재를 분석하는데 이용될 수 있고, 저듀티 및 고듀티 부하 조건의 모두 하에서 이용될 수 있다. 일례에서, 발 존재 센서(310)는 교정기의 추가된 유전 효과를 보상하기 위해 커패시턴스 오프셋 범위를 포함하거나 이용할 수 있다.
전체 길이 교정기와 발 존재 센서(310)의 전극 사이의 에어갭의 변동은 인가된 부하의 함수로서 SNR의 측정 가능한 변동에 대응할 수 있다. 예를 들어, 도 18의 예에서 설명하는 바와 같이, 높은 k-값 유전 재료가 용량성 발 존재 센서에 또는 그 부근에 제공되면, SNR은 낮은 k-값 유전 재료를 포함하거나 이용하는 예에 비해 향상될 수 있다.
다양한 발 구역은 교정기 아래의 갭 거리의 상당한 변형을 나타내지 않는 것과 같은 낮은 부하 조건 하에서 유사하게 거동하는 것으로 판명되었다. 그러나, 고부하 조건 하에서, 예컨대 사용자가 서 있을 때, 교정기의 아치 영역은 압축될 수 있고, 에어갭은 실질적으로 최소화되거나 제거될 수 있다. 따라서, 감지 조건 하에서, 교정기의 존재시에 측정된 전기장은 제조 또는 OEM 안창을 이용해 측정된 전기장과 크기가 유사할 수 있다. 발 존재 센서(310)와 검출되는 신체 사이에 에어갭을 생성하는 교정기 또는 OEM 제조 안창의 일례에서, 다양한 재료가 에어갭을 보상 또는 충전하도록 제공되거나 추가될 수 있다. 예컨대, 네오프렌 또는 도핑된 EVA와 같은 갭 충전 발포체가 전체 길이 교정기의 밑바닥에 제공될 수 있다.
일례에서, 안창 내에 교정기를 포함하는 것은 유전체 스택의 전체 유전체 두께를 증가시켜, 발의 존재에 대한 전기장 감도를 감소시킨다. 다시 말하면, 용량성 센서로부터 얻어지는 신호 진폭은 교정용 인서트가 사용되는 경우, 전체적으로 감소한다. 노이즈 특성의 RMS 진폭은 교정기가 있거나 없을 때 전체적으로 유사하였다. 용량성 센서의 감지 전극과 교정기의 하부면 사이의 체적을 점유하는 유전체 부재는 용량성 센서의 감도에 크게 영향을 미칠 수 있다는 것이 또한 판명되었다. 예를 들어, 1.28의 k-값을 갖는 폴리우레탄 발포체는 약 5.6의 유전 상수 또는 k-값을 갖는 네오프렌 발포체를 이용할 때 측정된 것보다 약 70% 더 적은 신호 진폭을 가질 수 있다. 노이즈 진폭이 동일한 상태에서, 이는 약 4.6 dB의 SNR 차이와 동등하다. 탄소 섬유 교정기로 발 존재의 검출을 위한 용량성 감지를 이용하는 것은 따라서 신호 대 노이즈와 관련하여 실현가능하다. SNR은 발 존재를 분석하기 위해 요구되는 6 dB의 최소값을 초과한다.
도 19는 전체적으로, 신발류 내의 커패시턴스 기반 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 제3 신호(1803)의 일부를 보여주는 차트(1900)의 예를 나타낸다. 차트(1900)에서, x축은 다수의 디지털 샘플을 나타내고 경과 시간에 대응하며, y축은 용량성 발 존재 센서(1701)에 의해 검출된 커패시턴스의 상대 척도를 나타낸다. 제3 신호(1803)로부터의 정보는, 다른 것들 중에서도, 사용자가 앉아 있는지 서 있는지 여부를 분간하는데 이용될 수 있는 것과 같이, 사용자가 신발류에 하향력을 인가하는지 여부를 판정하는데 이용될 수 있고, 또는 발걸음수를 결정하는데, 또는 사용자 걸음걸이(gait) 특성을 결정하는데 이용될 수 있다. 도 19의 예에서, 상호 커패시턴스 감지 모드를 이용하였다. 상호 커패시턴스 감지 모드에서, 센서에 의해 검출된 대로의 증대된 커패시턴스는 도시한 것과 같이 신호의 감소에 대응한다. 다른 예에서, 자기 커패시턴스 감지 모드를 이용할 수 있다. 자기 커패시턴스 감지 모드에서, (예컨대, 센서 위에서의 발포체 인서트의 압축에 대응하는) 센서에 의해 검출된 대로의 증대된 커패시턴스는 신호의 증가에 대응된다.
도 19의 예에서, x축 상의 샘플 "0"에 대응하는 것과 같은 초기 시간에, 제3 신호(1803)는 상대 커패시턴스 스케일 상에 약 0의 기준 또는 베이스라인값을 가질 수 있다. 1901에서, 또는 x축 상의 대략 샘플 175에서, 제3 신호(1803)는 예를 들어, 신체(550)가 신발류 내로 삽입되는 것에 대응하는 신발 신기 이벤트를 포함한다. 제3 신호(1803)는 1910에서, 또는 대략 샘플 10000에서 신발 벗기 이벤트를 포함하고, 그 후에 제3 신호(1803)는 베이스라인값으로 복귀한다.
도 19의 예는 특정된 임계치(1920)를 더 포함한다. 임계치(1920)는 신체(550)가 신발류 내에 존재하는 것을 나타내는 상대 커패시턴스 값에 대응할 수 있다. 예컨대, 발 또는 신체(550)가 신발류 내에 존재할 때, 제3 신호(1803)가 나타내는 상대 커패시턴스는 임계치(1920)를 초과하고, 발 또는 신체(550)가 신발류에 없을 때, 상대 커패시턴스는 임계치(1920) 미만으로 떨어질 수 있다. 본원에서 더 설명하는 바와 같이, 예컨대 환경 변화 또는 신발류 재료 변화를 고려하기 위해, 다양한 방법 또는 기술을 이용하여 임계치(1920)를 동적으로 조정할 수 있다.
샘플 175와 1000 사이의 간격에 대응하는 것과 같은, 1901 및 1910에서의 신발류 신기 및 벗기 이벤트 사이에서, 신발류 물품의 착용자는 앉아 있기 위치와 서 있기 위치 사이에서 다수회 천이할 수 있다. 앉아 있기와 서 있기 사이의 천이는 예를 들어, 제3 신호(1803)를 제공하는 용량성 센서 위에 유전체 스택을 형성하는 신발류 재료의 압축 및 이완에 기인하는 제3 신호(1803)의 요동에 대응할 수 있다. 즉, 사용자가 서 있고 유전체 스택 상에 하향력을 인가할 때, 유전체 스택 내의 하나 이상의 재료는 압축할 수 있고 사용자의 발은 용량성 센서에 더 근접하게 이동할 수 있어, 센서를 이용하여 측정된 상대 커패시턴스를 변화시킨다. 사용자가 앉아 있고 유전체 스택 상의 하향력이 감소될 때, 유전체 스택 재료는 이완하거나 신장할 수 있고, 사용자의 발은 용량성 센서로부터 멀리 이동할 수 있다.
신기 이벤트(1901)는 제3 신호(1803)의 난류부를 포함한다. 즉, 평활한 또는 완만한 천이부를 나타내는 대신에, 제3 신호(1803)는 사용자가 신발류 내의 위치로 그 또는 그녀의 발을 안착시킴에 따라 급속하게 그리고 변덕스럽게 요동한다. 일례에서, 신기 이벤트(1901)는, 사용자가 유전체 스택 위를 포함하여, 신발류 재료 위에 다양한 힘을 인가하는 것, 및 사용자가 사용자의 발에 대한 신발류의 장력을 조정하는 것 따라서 용량성 센서에 대한 사용자의 발의 위치를 조정하는 것에 대응할 수 있는, 자동 또는 수동 신발끈 조임과 같은 신발끈 조임을 포함한다. 도 19의 예에서, 1901에서의 신기 이벤트 후에, 사용자는 샘플 200 내지 275에 대응하는 것과 같은 제1 기간(1931) 동안 앉아 있을 수 있다. 제1 기간(1931) 동안, 제3 신호(1803)는 약 220 상대 커패시턴스 유닛의 평균값을 가질 수 있다.
제1 기간(1931) 후에, 사용자는 서 있을 수 있어, 유전체 스택의 재료(들)가 압축하게 할 수 있고 이에 의해 사용자의 발이 스택 아래의 용량성 센서에 접근하는 것을 허용한다. 사용자가 완전히 서 있고 유전체 스택을 압축할 때, 제3 신호(1803)는 제2 기간(1932) 동안 약 120 상대 커패시턴스 유닛의 평균값을 가질 수 있다. 즉, 제3 신호(1803)의 크기는 사용자가 앉기로부터 서 있기로 천이함에 따라, 또는 사용자가 유전체 스택 상에 최소력을 인가하는 것으로부터 유전체 스택 상에 최대력을 인가하는 것으로 천이함에 따라, 제1 크기 변화량(1951)만큼 변화할 수 있어, 이에 의해 유전체 스택 자체의 유전 특성을 변화시킨다. 일례에서, 제1 크기 변화량(1951)은 유전체 스택 상에 인가된 힘의 크기에 대응할 수 있다. 즉, 제1 크기 변화량(1951)은, 예컨대 사용자가 걷기에 비교하여 달릴 때 유전체 스택 상에 더 큰 힘을 인가하는 것으로 예측되므로, 다른 것들 중에서도, 사용자의 체중 또는 사용자가 달리는지 걷는지 여부를 판정하는데 이용될 수 있다.
도 19의 예에서, 대략 샘플 375에서, 제3 신호(1803)는 사용자가 앉은 자세로 복귀할 때 약 220 상대 커패시턴스 유닛의 값으로 복귀한다. 사용자는 다음의 상대 커패시턴스 변화 전에 제3 기간(1933) 동안 앉아 있다.
제3 신호(1803)의 점선부(도 19의 예에서 대략 샘플 500 후에)는 시간 경과 및 x축의 스케일의 변화를 나타낸다. 일례에서, 샘플 0 내지 500은 용량성 센서를 구비한 신발류가 신품일 때, 또는 새로운 유전체 스택이 신발류와 함께 이용될 때의 시간에 대응한다. 대략 샘플 9,800 후의 샘플은 신발류가 더 노후하거나 부분적으로 낡았을 때, 또는 유전체 스택의 일부가 압축되어, 이완된 또는 미이용 조건 하에서 완전히 재감김 또는 확장하는 것을 실패할 때의 시간에 대응할 수 있다.
도 19의 예에서, 제3 신호(1803)는 앉은 자세와 서 있는 자세 사이의 다수의 사용자 천이를 나타낸다. 일례에서, 제4 기간(1934) 및 제6 기간(1936)은 신발류 내의 유전체 스택에 인가된 최소력 또는 압력을 갖는 앉은 자세에 대응한다. 제5 기간(1935)은 상승된 힘이 유전체 스택 상에 인가된 상태의 서 있는 자세에 대응한다. 일례에서, 제4 및 제6 기간(1934, 1936)은 약 240의 상대 커패시턴스 유닛의 평균값에 대응할 수 있다. 즉, 제4 및 제6 기간(1934, 1936)의 평균은 약 220 유닛이었던 제1 및 제3 기간(1931, 1933)의 평균을 초과할 수 있다. 일례에서, 이들 평균값 사이의 차이는 신발류의 이용에 의해 시간에 따라 변화하는 유전체 스택 또는 다른 신발류 재료의 하나 이상의 부분의 마손에 기인할 수 있다. 일례에서, 제5 기간(1935)은 제3 기간(1933) 동안 약 120 유닛의 평균값을 초과하는 약 150 상대 커패시턴스 유닛의 평균값에 대응할 수 있다. 더욱이, 앉은 자세와 서 있는 자세 사이의 차이, 즉 유전체 스택에 힘이 인가된 것과 인가되지 않은 것 사이의 차이는 신품 신발류 및 이용된 신발류의 경우에 상이할 수 있다. 제1 크기 변화량(1951)은 서 있는 자세와 앉은 자세 사이에서 신품 신발류에 대한 상대 커패시턴스의 약 200 유닛 변화를 나타내고, 제2 크기 변화량(1952)은 서 있는 자세와 앉은 자세 사이에서 오래된 또는 이용된 신발류에 대한 상대 커패시턴스의 약 150 유닛 변화를 나타낸다. 도 19의 예에서, 제4 내지 제6 기간(1934 내지 1936)은 또한 신발류 또는 센서 구성요소의 마손에 부가적으로 기인할 수 있는 제1 내지 제3 기간(1931 내지 1933)과 비교하여 비교적 노이즈가 있는 신호를 나타낸다.
도 19는 따라서 제3 신호(1803)로부터의 정보가 다른 것들 중에서도, 신발류 라이프 사이클 상태 또는 신발류 이용 특성을 나타내는데 이용될 수 있다는 것을 보여준다. 상기 정보는 예를 들어, 하나 이상의 신발류 구성요소가 낡았거나 소모되었고 최적의 또는 충분한 완충 또는 발 유지를 제공하기 위해 더 이상 이용 가능하지 않을 수도 있다는 것을 사용자에게 보고하거나 경고함으로써 사용자 부상을 방지하는 것을 돕는데 이용될 수 있다. 예컨대, 제3 신호(1803)로부터의 정보는 안창 구성요소, 교정용 인서트, 또는 신발류의 다른 구성요소와 같은, 신발류 구성요소의 라이프 사이클 상태를 결정하는 데에 이용될 수 있다.
일례에서, 용량성 발 센서로부터의 정보는, 예컨대 사용자의 보폭이 알려지거나 결정 가능할 때, 발걸음수 카운터 또는 보수계(pedometer)로서 이후에 이용될 수 있는 발걸음 빈도 정보를 유도하거나 결정하는데 이용될 수 있다. 도 19를 재차 참조하면, 제3 신호(1803)의 요동은 상이한 발걸음 이벤트에 대응할 수 있다. 예컨대 제2 기간(1932)은, 예컨대 사용자의 첫번째 발이 지면에 있고 사용자의 체중이 사용자의 신발류에 힘을 인가할 때와 같은, 사용자 발걸음의 제1 부분을 포함하는 간격에 대응할 수 있고, 신발류는 제3 신호(1803)를 제공하는 커패시턴스-기반 발 존재 센서를 포함한다. 제2 기간(1932) 후에, 사용자는 그 또는 그녀의 체중을 사용자의 첫번째 발로부터 그 또는 그녀의 두번째 발로 시프트할 수 있다. 그 결과, 사용자에 의해 신발류에 인가된 압력 또는 힘이 감소될 수 있고, 제3 신호(1803)의 대응 변화가 관찰될 수 있다. 예컨대, 제3 신호(1803)의 크기는 예컨대 제1 크기 변화량(1951)만큼 증가할 수 있다. 사용자가 재차 발걸음을 내딛고 첫번째 발로 복귀하면, 제3 신호(1803)의 크기는 예컨대 동일 또는 유사한 제1 크기 변화량(1951)만큼 감소할 수 있다. 일례에서, 이러한 크기 변화는 이후에 사용자가 얼마나 빨리 걷는지 또는 달리는지에 대응할 수 있는, 사용자에 의해 신발류 상에 인가된 힘에 의존할 수 있거나 또는 그 힘에 관련될 수 있다. 예컨대, 더 큰 크기 변화량은 달리기 페이스에 대응할 수 있고, 더 적은 변화량은 걷기 페이스에 대응할 수 있다. 이와 같이, 크기 변화량과 크기 변화 이벤트의 주기 또는 비율 중 하나 또는 양자를 이용하여 사용자의 페이스를 결정할 수 있다.
일례에서, 제3 신호(1803)의 특정된 부분의 기간, 간격, 또는 샘플 수는 발걸음 간격 또는 발걸음 수를 결정하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 제1 기간(1931)은 약 75개의 샘플의 샘플 수를 가질 수 있고, 제2 기간(1932)은 약 50개의 샘플의 샘플 수를 가질 수 있다. 제1 기간(1931)이 첫번째 발이 지면에서 떨어질 때 사용자의 걷기 또는 발걸음 내딛기 사이클의 제1 부분에 대응하고, 제2 기간(1932)이 첫번째 발이 지면에 있을 때 사용자의 걷기 또는 발걸음 내딛기 사이클의 이후의 제2 부분에 대응한다면, 사용자는 약 125개의 샘플의 발걸음 간격을 가질 수 있다. 샘플 레이트에 따라, 발걸음 간격은 예컨대 샘플 수 정보를 처리하기 위해 프로세서 회로(320)를 이용하여, 걷기 또는 달리기 페이스와 상관될 수 있다.
일례에서, 제3 신호(1803)의 신호 크기 변화 사이의 기간, 간격, 또는 샘플 수는 발걸음 간격 또는 발걸음수를 결정하는데 이용될 수 있다. 예컨대 특정된 임계 크기 변화량보다 더 큰 크기 변화는 프로세서 회로(320)에 의해 식별될 수 있고, 이어서 프로세서 회로(320)는 식별된 크기 변화 사이의 간격 길이를 계산하거나 식별할 수 있다. 예컨대 제2 기간(1932)의 개시는, 예컨대 특정된 임계 변화보다 더 큰 제3 신호(1803)에서 관찰된 크기 변화에 대응하는 대략 샘플 325에 있는 것으로 프로세서 회로(320)에 의해 식별될 수 있다. 제2 기간(1932)의 종료는, 예컨대 제3 신호(1803)에서 관찰된 후속의 크기 변화에 대응하고 특정된 임계 변화보다 더 큰 대략 샘플 375에 있는 것으로 프로세서 회로(320)에 의해 식별될 수 있다. 프로세서 회로(320)는 샘플 수 사이의 차이를 계산하고 제2 기간(1932)이 기간 내에 약 50개의 샘플인 것으로 결정할 수 있다. 프로세서 회로(320)는 유사하게 제3 신호(1803)의 임의의 하나 이상의 세그먼트에 대한 기간 또는 샘플 길이를 결정할 수 있다. 프로세서 회로(320)는 이어서 발걸음 간격을 결정할 수 있고, 발걸음 간격은 사용자가 이동하는 속도 또는 이동한 거리를 결정하는데 이용될 수 있다. 일례에서, 사용자의 보폭 길이에 대한 정보가 이동한 거리를 결정하기 위해 발걸음 간격 정보와 함께 이용될 수 있다.
일례에서, 사용자의 보폭 길이는 특정되지 않거나 알려지지 않는다. 사용자의 보폭 길이는 선택적으로 발 센서 정보와 연계하여 가속도계 또는 위치 센서(예컨대, GPS 센서)와 같은 하나 이상의 다른 센서로부터의 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 예컨대, 위치 센서로부터의 정보는 특정된 기간에 걸쳐 사용자가 이동한 총 거리를 나타낼 수 있다. 프로세서 회로(320), 또는 신발류에 부속하는 다른 프로세서는 제3 신호(1803)를 수신하고 발걸음 및 이동한 거리와 신호 크기 변화 이벤트의 수를 상관하여 평균 사용자 발걸음 또는 보폭 길이를 결정할 수 있다. 예컨대, 사용자가 30초에 100 미터를 이동하고, 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호가 동일한 30초 간격 이내에 100회의 신호 크기 변화 이벤트를 나타내면, 프로세서 회로(320) 또는 다른 프로세서는 사용자의 보폭이 약 100 미터/100 크기 변화 이벤트 = 크기 변화 이벤트 당 1 미터인 것으로 결정할 수 있다.
일례에서, 제3 신호(1803)로부터의 정보는 사용자 걸음걸이 특성, 또는 사용자의 걸음걸이의 변화를 결정하는데 이용될 수 있다. 프로세서 회로(320)는 예를 들어, 시간 경과에 따라 커패시턴스-표시 신호를 모니터링하도록, 예컨대 신호의 변화를 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(320)는 검출된 신기 이벤트 후에 제1(또는 다른) 기간 또는 제1 발걸음 이벤트를 모니터링할 수 있다. 일반적으로, 사용자는 사용자가 신발류를 신을 때마다, 유사한 걸음걸이를 이용하는 것과 같은, 유사한 방식으로 걷기 또는 달리기를 시작하는 것으로 예측될 수 있다. 프로세서 회로(320)가 신발류 신기 후에 설정된 베이스라인 또는 평균 신호 특성으로부터 편차를 검출하면, 사용자에게 경고가 주어질 수 있다. 유사하게, 프로세서 회로(320)는, 상해로 이어질 수 있는 사용자 피로 또는 무드와 연계될 수 있는 이용량 특성 또는 편차를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 설정된 베이스라인 또는 기준 신호 특성으로부터의 편차는, 예컨대 발 위치 변화가 커패시턴스-기반 발 존재 센서에서 또는 그 위에서 유전체 특성을 대응적으로 변화시킬 수 있기 때문에, 발 또는 발목이 신발류 내에서 회전하거나 미끄러진 것을 나타낼 수 있다. 자동 신발끈 조임 엔진을 포함하는 일례에서, 발 위치 변화에 대한 정보는 사용자의 상해를 방지하는 것을 돕기 위해 사용자의 발에 대해 신발류를 자동으로 조이는데 이용될 수 있다.
도 20은 전체적으로, 복수의 앉기-서 있기 사이클에 대한 발 존재 신호 정보의 예를 보여준다. 이 예는 시간(x-축)과 "카운트(y-축)" 사이의 관계를 보여주는 차트(2000)를 포함한다. 카운트는 용량성 발 존재 센서의 출력에 대응한다. 예컨대, 카운트는 용량성 센서로부터의 아날로그 출력을 수신하는 아날로그-디지털 변환기로부터의 디지털 신호에 대응할 수 있다.
도 20의 예에서, 제로 카운트는 센서를 포함하는 신발류에 발이 존재하지 않는다는 것에 대응하는 것과 같은 기준 조건을 나타낸다. 제로 카운트보다 큰 카운트는 용량성 발 존재 센서가, 예컨대 센서 따라서 신발류 내에 또는 그에 인접하여 존재하는 발 또는 다른 신체 또는 물체와 같이, 발이 없는 조건이 아닌 무엇인가를 감지하였다는 것을 나타낸다. 카운트의 크기는 발과 같은 센서의 타겟의 센서의 전극에 대한 로케이션에 대응한다. 몇몇 예에서, 도 19의 예에서 설명한 바와 같이, 카운트의 크기는 발에 의해 신발류의 바닥에 가해진 힘에 대응한다. 예컨대, 발이 신발류 내에 존재하고 착용자가 앉아 있는 경우, 따라서 신발류의 바닥에 상당한 힘이 가해지지 않는 경우에, 제1의 더 적은 카운트가 센서에 의해 등록될 수 있다. 발이 신발류 내에 존재하고 착용자가 서 있으며 따라서 비교적 상당한 힘이 신발류의 바닥에 인가되면, 제2의 더 큰 카운트가 센서에 의해 등록될 수 있다. 이들 그리고 다른 카운트 크기 변화 조건이 전체적으로 도 20에 도시되어 있다. 도 20의 예에서, 자기 커패시턴스 감지 모드가 이용된다. 따라서, 검출된 커패시턴스의 증가는 도시한 것과 같이 신호의 증가에 대응한다.
도 20의 예에서, 발이 없는 상태의 간격은 시간(zero)부터 시간(900)까지의 제1 간격(2001)으로 표시되어 있다. 제1 간격(2001)의 발 없는 상태 동안, 센서는 대략 제로 카운트를 등록한다. 발이 없는 상태의 제1 간격(2001)에 이어서, 약 시간(900)부터 약 시간(1250)까지의 제1 신기 간격(2002)이 표시되어 있다. 제1 신기 간격(2002) 동안, 착용자의 발이 신발에 들어가 풋베드에 안착함에 따라, 그리고 착용자가 발을 지탱하는 인서트 내에서 임의의 접힌 부분을 평평하게 하는 것과 같이, 신발류를 조정함에 따라, 카운트가 요동한다.
제1 신기 간격(2002)에 이어서, 약 시간(1250)부터 약 시간(1750)까지의 제1 앉기 간격(2003)이 표시되어 있다. 제1 앉기 간격(2003) 동안, 카운트는 약 150 카운트의 베이스라인 값으로 안정된다. 제1 앉기 간격(2003) 동안, 착용자는 실질상 정지해 있고, 이완된 자세를 유지한다. 카운트 크기는, 착용자가 정지해 있는 한, 실질상 일정한 값에서 유지된다. 제1 앉기 간격(2003)에 이어서, 약 시간(1750)부터 약 시간(2200)까지, 제1 발 들어올리기 간격(raised-foot interval)(2004)이 표시되어 있다. 제1 발 들어올리기 간격(2004) 동안, 착용자는 계속 앉아있지만, 그 또는 그녀의 발을 바닥으로부터 들어올려, 센서가 구비된 신발류에 가해지는 임의의 하향력을 제거한다. 제1 발 들어올리기 간격(2004) 동안 착용자의 발은 여전히 물리적으로 신발류 안에 존재하기 때문에, 카운트 크기는 제로보다 큰 값에서 남아 있지만, 더 적은 힘이 센서에 가해지기 때문에, 제1 앉기 간격(2003) 동안 관찰된 크기보다는 작다. 도 20의 예에서, 센서는 제1 발 들어올리기 간격(2004) 동안 약 100 카운트를 등록한다.
제1 발 들어올리기 간격(2004)에 이어서, 약 시간(2200)부터 약 시간(2750)까지 제1 서기 간격(2005)이 표시되어 있다. 제1 서기 간격(2005) 동안, 착용자는 그 또는 그녀의 발을 바닥에 놓고 직립하여 서 있음으로써, 하향력은 신발류 및 센서에 인가하게 된다. 도 20으로부터 관찰되는 바와 같이, 제1 서기 간격(2005) 동안 카운트 크기는 약 300 카운트까지 증가한다. 카운트 크기는 제1 앉기 간격(2003) 및 제1 발 들어올리기 간격(2004) 동안에 관찰된 크기보다 더 클 수 있는데, 제1 서기 간격(2005) 동안 착용자에 의해 신발류에 더 큰 상대 힘이 인가되기 때문이며, 이는 용량성 센서의 전극 위의 유전체 부재를 압축하여, 센서에 의해 검출되는 커패시턴스를 증대시킨다. 제1 서기 간격(2005)에 이어서, 약 시간(2750)부터 약 시간(3200)까지 제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006)이 표시되어 있다. 제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006) 동안, 착용자는 신발류를 착용하면서 발걸음을 내딛거나 걷는다. 카운트 크기는 제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006) 동안 요동치며, 그러한 요동은 착용자의 발건음 내딛기 사이클에 대응한다. 예컨대, 카운트 크기는 착용자의 발이 지면에 접촉하는 것과 같이, 착용자가 센서를 포함하는 신발류에 힘을 인가하는 순간에 대응하는 제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006) 동안 피크 또는 최대에 이른다. 카운트 크기는 착용자가 발을 들어올리는 순간에 대응하는 제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006) 동안 저점(valley) 또는 최소에 이른다. 피크 크기 값은 일반적으로, 제1 서기 간격(2005) 동안에 관찰된 카운트 값의 크기를 초과하고, 최소 크기 값은 일반적으로 제1 발 들어올리기 간격(2004) 동안에 관찰된 값에 대응한다. 일례에서, 카운트 정체 영역(count plateau region)은 발이 지면에 제공되는(예컨대, 발걸음 내딛기 이벤트에 대응) 기간 또는 발이 지면으로부터 들어올려지는 기간에 대응한다. 따라서, 사용자의 이동 속도는 각 정체 영역의 상대 길이에 기초하여 구별되거나 결정될 수 있다.
제1 발걸음 내딛기/걷기 간격(2006)에 이어서, 약 시간(3200)부터 약 시간(3600)까지의 제2 앉기 간격(2007)이 표시되어 있다. 제2 앉기 간격(2007) 동안의 카운트 크기는, 도 20의 예에서, 제1 앉기 간격(2003) 동안 관찰된 카운트 크기보다 작다. 이러한 변화는 다른 무엇보다도, 센서의 베이스라인 또는 기준 커패시턴스의 변화, 환경적 효과, 또는 제1 발걸음 내딛기/걷디 간격(2006)에 이어지는 착용자의 자세에 기인할 수 있다.
제2 앉기 간격(2007)에 이어서, 약 시간(3600)부터 시간(3750)까지의 제1 벗기 간격(2008)이 표시되어 있다. 제1 벗기 간격(2008) 동안, 착용자의 발이 신발류에서 벗어나 제거됨에 따라 카운트는 요동친다. 제1 벗기 간격(2008)에 이어서, 카운트는 발 없는 상태에 대응하는 약 제로 카운트의 베이스라인 값으로 복귀한다.
약 시간(3750)에서 제로 카운트로의 복귀에 이어서, 도 20의 예는 약 시간(4500)에서 시작하는 제2 사이클을 포함하며, 이 사이클은 다른 신기 간격, 앉기 간격, 발 들어올리기 간격, 서기 간격, 발걸음 내딛기/걷기 간격, 제2 앉기 간격, 벗기 간격을 해당 순서대로 포함한다.
일례에서, 발 존재 임계치를 이용하여, 용량성 발 존재 센서를 포함하는 신발류에 발이 존재하는지 아니면 없는지를 결정할 수 있다. 도 20의 예를 생성하기 위해 이용된 센서 구성에 대하여, 예컨대 센서로부터 약 30개의 신호 카운트가 되도록 발 존재 임계치를 선택할 수 있다. 발 존재 임계치는, 특정된 카운트 수보다 더 큰 카운트가 관찰되면, 신발류에 발이 존재한다는 것(또는 발이 신발류에 존재할 가능성이 높다는 것)을 나타낼 수 있다. 유사하게, 발 존재 임계치는, 특정된 카운트 수보다 적은 수의 카운트가 관찰되면, 신발류 내에 발이 없다는 것(또는 발이 신발류 내에 없을 가능성이 높다는 것)을 나타낼 수 있다.
일례에서, 발 존재 임계치는, 센서 특성의 변화, 센서에 미치는 환경적 영향의 변화, 사용자 선호도의 변화에 응답하여, 적응 또는 변화될 수 있다. 예컨대, 센서 전극이 손상 또는 변경되면, 센서의 베이스라인 커패시턴스 값이 변화될 수 있고, 따라서 센서로부터의 기준 측정치도 변경될 수 있다. 일례에서, 다양한 전기장 및/또는 자기장이 센서의 거동에 영향을 미칠 수 있고, 이는 센서의 베이스라인 커패시턴스 값을 변화시킬 수 있다. 일례에서, 사용자는 센서의 발 존재 감지 감도를 조정하여, 예컨대 센서(및 센서를 트리거하는 기능)를 발 검출 이벤트에 대하여 더 반응적으로 하거나 덜 반응하도록 할 수 있다. 발 존재 임계치는 발 존재 감지 기능성의 손실 없이, 이들 또는 다른 하나 이상의 변화를 수용하도록 조정될 수 있다.
도 21a 내지 도 21d는 전체적으로, 상이한 평면 전극 조립체 구성의 예를 보여주는 도면이다. 각 조립체의 형태 또는 프로파일은 전체적으로, 전극 조립체를 수용하도록 구성된 신발끈 조임 엔진 엔클로저 또는 하우징의 형태에 합치하지만, 다른 형태도 유사하게 이용될 수 있다. 도 21a 내지 도 21d의 예에서, 전극 조립체는 전체적으로 평탄하고, 주변부 둘레의 제1 전도성 영역 또는 전극(전체적으로 음영 영역으로서 도시)과, 전체적으로 중앙에 위치하고 제1 전도성 영역에 의해 둘러싸여 있는 제2 비-전도성 영역을 포함한다. 다른 예는 나란히 또는 동심원으로 배치될 수 있는 것과 같은 복수의 전도성 및 비-전도성 영역을 포함할 수 있다.
도 21a는 제1 표면적(A1)을 갖는 제1 비-전도성 영역(2131)과, 평균 제1 두께(T1)를 갖는 제1 전극 영역(2121)을 포함하는 제1 전극 조립체(2101)를 포함한다. 일례에서, 평균 제1 두께(T1)는 약 2 ㎜이고, 제1 전극 조립체(2101)의 주변부 둘레에서 실질상 연장되는 약 2 ㎜ 폭의 전도성 스트립 또는 루프를 포함한다. 일례에서, 상기 조립체는 제1 전극 영역(2121) 밖에 제1 비-전도성 경계(2111)를 포함한다.
도 21b는 제1 표면적(A1)보다 작은 제2 표면적(A2)을 갖는 중앙의 제2 비-전도성 영역(2132)을 포함하는 제2 전극 조립체(2102)를 포함한다. 제2 전극 조립체(2102)는 평균 제1 두께(T1)보다 큰 평균 제2 두께(T2)를 갖는 제2 전극 영역(2122)을 포함한다. 일례에서, 평균 제2 두께(T2)는 약 4 ㎜이고, 제2 전극 조립체(2102)의 주변부 둘레에서 실질상 연장되는 약 4 ㎜ 폭의 전도성 스트립 또는 루프를 포함한다. 일례에서, 상기 조립체는 제2 전극 영역(2122) 밖에 제2 비-전도성 경계(2112)를 포함한다.
도 21C는 제2 표면적(A2)보다 작은 제3 표면적(A3)을 갖는 중앙의 제3 비-전도성 영역(2133)을 포함하는 제3 전극 조립체(2103)를 포함한다. 제3 전극 조립체(2103)는 평균 제2 두께(T2)보다 큰 평균 제3 두께(T3)를 갖는 제3 전극 영역(2123)을 포함한다. 일례에서, 평균 제3 두께(T3)는 약 6 ㎜이고, 제3 전극 조립체(2103)의 주변부 둘레에서 실질상 연장되는 약 6 ㎜ 폭의 전도성 스트립 또는 루프를 포함한다. 일례에서, 상기 조립체는 제3 전극 영역(2123) 밖에 제3 비-전도성 경계(2113)를 포함한다.
도 21d는 도 21a 내지 도 21c의 예에서 제1 내지 제3 전극 영역(2121 내지 2123)의 어느 것보다도 더 큰 표면적을 갖는 중앙의 플러드 전극 영역(flood electrode region)(2124)을 포함하는 제4 전극 조립체(2104)를 포함한다. 일례에서, 이 조립체는 상기 중앙의 플러드 전극 영역(2124)의 밖에 제4 비-전도성 경계(2114)를 포함한다. 즉, 제4 전극 영역(2104)은 실질상 이용 가능한 표면적 전체를 점유하고 중앙의 비-전도성 영역을 포함하지 않는 전극을 포함한다.
도 22는 전체적으로, 용량성 센서 감도와 센서 형태의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다. 도시한 각각의 커브는 도 21a 내지 도 21d의 예의 전극 조립체 중 상이한 조립체를 이용하여 얻어진 데이터에 대응한다. 예컨대, 제1 커브(2201)는 제1 전극 조립체(2101)[예컨대, 2 ㎜ 폭의 제1 전극 영역(2121)]에 대응하고, 제2 커브(2202)는 제2 전극 조립체(2102)[예컨대, 4 ㎜ 폭의 제2 전극 영역(2122)]에 대응하고, 제3 커브(2203)는 제3 전극 조립체(2103)[예컨대, 6 ㎜ 폭의 제3 전극 영역(2123)]에 대응하고, 제4 커브(2204)는 제4 전극 조립체(2104)[예컨대, 플러드 전극 영역(2124)]에 대응한다.
도 22의 예에서, 제1 내지 제4 커브(2201 내지 2204)는 용량성 센서 중 특정 센서에 가해지는 발 타격력과 그 결과로 얻어지는 센서로부터의 카운트 수(용량성 센서 또는 용량성 센서에 연결된 ADC 회로와 같은 프로세서로부터의 출력으로서의 "카운트"와 관련한 상기 내용 참조)의 관계를 나타낸다. 예컨대, 제1 커브(2201)는, 약 20 파운드의 중량이 제1 전극 조립체(2101)를 포함하는 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 20이라는 것을 나타낸다. 제1 커브(2201)는 또한, 약 100 파운드의 중량이 상기 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 70이라는 것을 나타낸다. 약 20 파운드의 힘 내지 80 파운드의 힘까지의 도시한 간격에 걸쳐, 제1 전극 조립체(2101)를 포함하는 센서는 약 50 카운트의 차이를 나타낸다.
도 22의 예에서, 제2 커브(2202)는, 약 20 파운드의 중량이 제2 전극 조립체(2102)를 포함하는 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 60이라는 것을 나타낸다. 제2 커브(2202)는 또한, 약 100 파운드의 중량이 상기 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 170이라는 것을 나타낸다. 약 20 파운드의 힘 내지 80 파운드의 힘까지의 도시한 간격에 걸쳐, 제2 전극 조립체(2102)를 포함하는 센서는 약 110 카운트의 차이를 나타낸다.
도 22의 예에서, 제3 커브(2203)는, 약 20 파운드의 중량이 제3 전극 조립체(2103)를 포함하는 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 75라는 것을 나타낸다. 제3 커브(2203)는 또한, 약 100 파운드의 중량이 상기 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 190이라는 것을 나타낸다. 약 20 파운드의 힘 내지 80 파운드의 힘까지의 도시한 간격에 걸쳐, 제3 전극 조립체(2103)를 포함하는 센서는 약 115 카운트의 차이를 나타낸다.
도 22의 예에서, 제4 커브(2204)는, 약 20 파운드의 중량이 제4 전극 조립체(2104)를 포함하는 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 80이라는 것을 나타낸다. 제4 커브(2204)는 또한, 약 100 파운드의 중량이 상기 용량성 센서 상부에 인가되는 경우, 결과로서 얻어지는 센서로부터의 카운트 수가 약 255라는 것을 나타낸다. 약 20 파운드의 힘 내지 80 파운드의 힘까지의 도시한 간격에 걸쳐, 제4 전극 조립체(2104)를 포함하는 센서는 약 175 카운트의 차이를 나타낸다.
이들 상이한 센서 전극 조립체 또는 구성 각각은, 도시한 중량 간격에 걸쳐 실질상 선형의 관계를 나타낸다. 그러나, 제1 내지 제4 커브(2201 내지 2204)의 상이한 기울기는 중량 변화에 대한 상이한 센서 감도를 나타낸다. 예컨대, 제1 커브(2201)는, 제1 전극 조립체(2101)가 중량 변화에 비교적 덜 민감하여, 60 파운드 힘의 변동에 걸쳐 단지 약 50 카운트 차이를 보인다는 것을 나타낸다. 대조적으로, 제4 커브(2204)는, 제4 전극 조립체(2104)가 중량 변화에 비교적 더 민감하고, 동일한 60 파운드 힘의 변동에 걸쳐 약 175 카운트 차이를 보인다는 것을 나타낸다. 따라서, 제4 전극 조립체(2104)를 포함하거나 이용하는 센서는 몇몇 예에서, 서기, 앉기, 또는 발걸음 내딛기/걷기 이벤트와 같은, 중량-변화 관련 이벤트에 대한 더 큰 분해능 및 더 많은 정보를 제공한다.
도 23은 전체적으로, 센서 감도와 다양한 유형의 교정용 인서트 사이의 관계를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다. 상기한 바와 같이, 교정용 인서트는 신발류 내의 유전체 스택의 일부를 포함할 수 있다. 본 발명자는 다양한 실험을 수행하여, 상기한 평면 전극 구성을 이용한 용량성 발 감지에 미치는 다양한 교정용 인서트의 효과를 평가하였다. 도 23의 예에서, 시험 중에 제3 전극 조립체(2103)(예컨대, 6 ㎜ 폭의 전도체)를 이용하였다. 정규(부분 길이) 교정기를 신발류에 추가한 결과, 스택의 전체 유전 효과가 증가하였고, 발의 존재에 대한 전기장 감도가 감소하였다. 감지된 신호 진폭(예를 들어, 커패시턴스의 감지된 변화에 대응함) 역시 교정기의 존재시에 감소하였다. 그러나, 노이즈 플로어의 RMS 진폭은 교정기가 있거나 없을 때 유사하였다. 부하 및 무부하 조건 하에서의 응답 역시 유사하였다. 도 23의 예에서, 시험 시스템을 제로로 하기 위해 시험한 각 인서트에 대하여 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 또는 오프셋이 확립되었다.
도 23의 예에서, 제1 교정기 커브(2301)는 유리 섬유 인서트에 대응하고, 제2 교정기 커브(2302)는 경질의 폴리머 인서트에 대응하며, 제3 교정기 커브(2303)는 폴리우레탄 인서트(예컨대, "표준" 또는 공장-공급 안창 재료)에 대응하고, 제4 교정기 커브(2304)는 탄소 섬유 인서트에 대응한다. 제1 내지 제4 교정기 커브(2301 내지 2304) 각각은, 교정기 인서트가 이용되는 경우, 힘과 센서 출력, 즉 카운트 사이의 전체적으로 선형인 관계가 실질상 보존된다는 것을 나타낸다.
도 23의 예에서, 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 값은 각각의 인서트에 대하여 상이할 수 있다. 이 예에서, 탄소 섬유 인서트는 다른 것들에 대해 더 큰 센서 커패시턴스를 갖고 있다. 도 23의 예에서, 주어진 인서트에 대한 센서 응답(기울기로 표시)은, 인서트가 비-전도성인 한, 강성(stiffness)이 증가함에 따라 감소한다. 다시 말하면, 보다 강성인 또는 경질의 인서트는 일반적으로, 보다 평평한 응답 커브에 대응한다. 탄소 섬유는 전도성이기 때문에, 그 커브는 대신에, 다른 시험한 것들 중에서도, 가장 가파르다. 이러한 압축에 따른 커패시턴스 증가는 가장 큰데, 왜냐하면 전도성 인서트는, 다른 인서트가 사용되는 경우 제공되는 것보다 더 짧고 더 큰 커패시턴스 경로를 통해, e-필드를 센서로부터 다시 신호 접지로 유도하기 때문이다.
도 24는 전체적으로, 용량성 센서를 포함하는 신발류의 하나 이상의 구성요소의 유체 포화 변화와 용량성 센서 응답 사이의 관계를 보여주는 차트(2400)의 예를 나타내는 도면이다. 차트(2400)의 예는 용량성 센서를 포함하는 신발류 제품 내부에 배치되고 양말을 착용하는 발의 발목에 인가된 모의실험한 발간의 효과를 보여주는 도면이다. 이 예는, 땀 프락시(proxy)가 시험 조립체에 추가됨에 따라, 시간에 따라 그리고 복수의 앉기/서기 사이클에 걸쳐, 용량성 센서의 출력을 모니터닝한, 수행된 시험에 대응한다.
시험 조립체는, 양말이 착용된 발과, 본원에서 설명하는 하나 이상의 실시예에 따른 발 존재 센서를 포함하는 신발류를 포함하였다. 땀은, 식염용액을 발의 발목 영역에 도입하여, 모의실험하였다. 약 10 밀리리터의 식염용액을 각 시험 간격, 예컨대 도 24의 차트(2400)에 표시한 간격으로 추가하였다. 부피 라벨은 추가한 용액의 총 누적량을 나타낸다.
도 24의 예는 신발류에 발이 존재하지 않는 짧은 제1 간격(2401)에서 시작한다. 제1 간격(2401) 동안, 용량성 센서 출력은 실질상 제로 카운트이다. 제2 간격(2402) 동안, 발은 신발류 내에 존재하고, 실질상 건조하며, 센서로부터의 카운트 출력은 제로가 아닌 베이스라인 또는 기준값(예컨대, 약 140 카운트)을 등록한다. 제3 간격(2403) 동안 착용자는 서 있고, 이에 의해 센서로부터의 카운트 출력은 더 증가한다(예컨대, 약 200 카운트로 증가). 제3 간격(2403)에 이어서, 복수의 앉기/서기 사이클이 연속 수행되고, 각 사이클에서 모의실험한 땀이 추가된다.
도 24의 예는 전체적으로, 땀 또는 수분은 용량성 센서로부터의 출력 카운트에 영향을 미칠 수 있다는 것을 나타낸다. 예컨대, 시험 조립체가 건조하고 시험 대상이 앉아 있는[예컨대, 제2 간격(2402)에 대응] 경우의 베이스라인 또는 기준 카운트 값은 시험 조립체가 축축하고(예컨대, 부분적으로 포화) 시험 대상이 앉아 있는 경우의 베이스라인 또는 기준 카운트 값보다 작을 수 있다. 도 24의 예에서, 모의실험한 약 60 밀리리터의 땀을 추가한 후에, 시험 조립체는 실질상 포화되었다. 따라서, 첨가된 약 제로와 60 밀리리터의 유체 사이에 베이스라인 또는 기준 카운트 값의 상대적 기울기가 관찰될 수 있지만, 더 많은 액체가 60 밀리리터 이상 첨가됨에 따라 베이스라인 또는 기준 카운트는 비교적 변하지 않는다.
베이스라인 또는 기준 조건은 상이한 유체 포화 수준에 걸쳐 앉기 및 서 있기 구성에 대하여 변하기는 하지만, 인접한 앉아 있는 기간[예컨대, 정체된 저점(plateaued valleys)으로서 도시]과 서 있는 기간(예컨대, 정체된 피크로서 도시) 사이의 카운트 차이는 임의 양의 모의실험된 땀 또는 포화에 대하여 실질상 동일하다. 예컨대, 차트(2400)에서 70 mL로 표시한 것과 같은 포화된 상태 하에서 앉아 있는 기간과 서 있는 기간 사이의 카운트 차이는 약 75 카운트인 것으로 관찰되고, 또는 건조한 또는 비포화 상태 하에서 관찰된 것과는 약 15 카운트 차이로 관찰된다. 따라서, 베이스라인 또는 기준 커패시턴스 상태를 변화시키는 경우, 발의 존재 또는 부재에 관한 정보, 또는 발 타격력과 같이 센서에 가해지는 힘에 대한 정보를 비롯하여, 앉아 있는 자세와 서 있는 자세 사이를 구별하는 데에 사용될 수 있는, 신발류 사용에 대한 정보가 센서로부터 결정될 수 있다.
도 25는 전체적으로, 평균화된 신호로 센서 응답과 모의실험한 땀 사이의 관계를 보여주는 도 24의 차트의 예를 보여주는 도면이다. 도 25의 예에서, 센서 카운트의 느린-이동 평균으로서 계산된 평균 커브(2410)가 도 24의 예의 차트(2400)에 부여되어 있다. 평균 커브(2410)는 시간에 따라 변화하는 기준 커패시턴스 값에 대응할 수 있고, 신발류에 발의 존재 또는 부재를 식별하는 데에 기준으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 착용자가 그 또는 그녀의 발을 신발류부터 벗어나게 하면, 동일 또는 상이한 착용자에 의한 종래의 신발류 점유와 같이 상대적 센서 정보에 의존하거나 그 정보를 이용하는 대신에, 평균 커브(2410)에 의해 나타낸 절대 기준을 이용하여 센서 출력 비교가 수행될 수 있다. 즉, 센서 또는 그 타겟 내의 또는 주변의 수분의 변화에 대응하는 것과 같이, 용량성 센서에 대한 변화하는 기준 상태에 대한 정보를 이용하여, 다른 무엇보다도, 발이 신발류 내에 있는지 아니면 없는지 여부를 결정할 때에 사용하기 위한 임계치를 조정할 수 있다.
도 26은 전체적으로, 땀 보상 방법을 위한 상태도(2600)의 예를 보여준다. 상태도(2600)는 상태들의 제1 블록(2610), 상태들의 제2 블록(2620)을 포함한다. 제1 블록(2610)은 시스템의 기본 발 존재 검출 기능을 나타낸다. 제2 블록(2620)은, 예컨대 신발류 내의 발 존재 센서에 대한 베이스라인 또는 기준 특성을 업데이트함으로써, 자동화 신발류 동작을 증대시키기 위해 선택적으로 이용될 수 있는 보상 기능을 나타낸다.
이 예는 상태(2601)에서 시작되는데, 이 상태에서, 발 존재 센서를 포함하는 신발류 시스템은, 발이 신발류 내에 존재하지 않을 때 또는 발이 신발류 내의 발 존재 센서 부근에 있지 않을 때와 같이, 휴식, 슬리프(sleep) 또는 비활성 상태에 있을 수 있다. 예컨대, 특정된 듀티 사이클에 따라 또는 사용자로부터의 명령에 응답하여, 프로세서 회로에 의해 센서 활동도가 모니터링될 수 있다. 센서가 비제로 또는 비-베이스라인 응답을 나타내는 경우, 프로세서 회로는 다른 회로를 일깨워, 상기 비제로 응답이 발 존재 또는 노이즈를 나타내는지를 결정할 수 있다. 예컨대, 신발류를 신고 용량성 센서가 기준 또는 베이스라인 커패시턴스 이외의 커패시턴스를 등록함에 따라, 특정된 커패시턴스 임계치가 충족되거나 초과될 수 있어, 추가 처리를 일깨워 발이 신발류에 존재하는지 여부를 검증할 수 있다.
상태(2602)에서, 상기 예는 메모리 버퍼를 센서 데이터로 채우는 것을 포함한다. 수집된 데이터는 발의 존재 또는 부재에 대한 결정, 또는 발 존재 신호를 노이즈와 구별하는 것에 대한 결정을 하기에 충분할 수 있다. 상기 버퍼가 특정된 양의 데이터(예컨대, 특정된 수의 샘플 또는 카운트 또는 특정된 기간에 대응)를 갖고 있는 경우, 상태(2603)에서, 상기 시스템은 "디바운스(debounce)" 분석을 수행하여, 발의 존재 여부를 결정할 수 있다. 상기 디바운스 분석은 다른 무엇보다도, 신호 평활화, 평균 처리(averaging), 시간 지연, 또는 신호 노이즈를 이용 가능한 발 존재 정보와 구별하는 것을 도와주는 기타 처리를 포함할 수 있다.
상기 디바운스 분석은 커패시턴스-표시 신호 변화를 모니터링하는 것, 커패시턴스-표시 신호로부터 속도 특성을 분간하는 것을 포함할 수 있다. 일례에서, 디바운스 분석은 속도 특성을 모니터링하여, 신발류의 풋베드에 대하여 발이 부분적으로 또는 완전히 안착하고 있는 것을 확인한다. 커패시턴스-표시 신호가 실질상 일정한 값 또는 정상 상태 값으로 안정되면, 발은 충분히 안착된 것으로 고려될 수 있고, 이에 의해 시스템은 자동 신발끈 조임 기능 또는 데이터 수집 기능과 같은 자동화된 신발류의 하나 이상의 기능을 유발(트리거)할 수 있다.
도 26의 예에서, 디바운스 분석은 "임계치보다 큰 캡센스(capsense) 값 및 임계치보다 작은 기울기"를 포함한다. "임계치보다 큰 캡센스 값"은, 용량성 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호가 기준 또는 베이스라인 커패시턴스 값을 초과하는 값을 등록한다는 것을 나타낸다. "임계치보다 작은 기울기"는 상기 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호의 변화율이 특정된 기준 또는 베이스라인 변화율 값보다 작다는 것, 예를 들어 발이 신발류에 존재하지만 실질상 여전히 센서에 관련이 있다라는 것을 나타낸다. 두 조건이 충족되면, 하나 이상의 다른 프로세서 또는 디바이스에 인터럽트가 제공되어, 신발류의 하나 이상의 다른 기능을 유발시킬 수 있다.
즉, 상태(2603)로부터, 시스템은 (1) 비제로 응답이 긍정의 발 존재 표시 전에 노이즈 또는 타임 아웃을 나타낸다는 것, (2) 비제로 응답이 유효한 발 존재 신호를 나타낸다는 것 중 하나를 결정할 수 있다. (1)의 경우, 시스템은 상태(2601)로 돌아가 저전력 모니터링 상태를 재개한다. (2)의 경우, 시스템은 상태(2604)로 진행한다. 상태(2604)로 진행하면, 시스템은 센서 응답이 특정된 임계치를 초과한다는 것, 몇몇 예에서, 신호 기울기 특정이 특정된 기울기 범주를 충족하거나 초과한다고 검증한다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 발 존재 결정에 기초한 인터럽트는 하나 이상의 프로세서, 회로 또는 디바이스에 전송되어, 발이 존재한다고 결정되는 경우 다른 활동 또는 프로세스를 개시할 수 있다. 예컨대, 상기 인터럽트는 자동화 신발끈 조임 과정 또는 하드웨어 프로세스를 개시하기 위하여 신발끈 조임 엔진에 의해 이용될 수 있다. 상태(2604)에서, 상기 시스템은 긍정의 발 존재 표시를 포함하는 상태를 유지하고, 상기 시스템은 후속 프로세스를 개시 또는 수행하기 위하여, 다른 신호 또는 인터럽트를 대기하도록 구성될 수 있다.
상태(2604)로부터, 시스템은 비교적 저전력 또는 슬리프 상태(2605)로 들어갈 수 있는데, 이 상태에서, 상기 시스템은 추가의 데이터 또는 센서 신호의 검출된 변화를 유지할 수 있다. 일례에서, 상태(2605)는, 발이 신발 내에 존재하고 그 신발은 활발히 사용되거나 닳아져 있는 상태를 나타낸다. 예컨대, 상태(2603)에서 디바운스 분석으로부터의 발 존재 결정에 기초하여 신발류가 자동으로 신발끈 조임되어 발에 고정된다면, 상태(2605)에서, 신발류는 센서 상태를 주기적으로 모니터링하거나 신발류의 상태를 변화시키는 다른 인터럽트를 대기하면서, 발을 중심으로 고정된 상태로 유지될 수 있다. 일례에서, 상태(2605)에서 발 존재 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호를 모니터링하는 것은 1-2 Hz 이하와 같은 비교적 저주파수에서 상기 신호를 모니터링하여, 그 커패시턴스-표시 신호가 임계치 양보다 많이 변화하는지를 식별하는 것을 포함한다.
일례에서, 상기 신호가 임계치 변화량보다 크다는 것을 나타낸다면, 상태 기계는 상태(2606)로 진행하는데, 이 상태에서, 발 존재-표시 인터럽트는 클리어될 수 있다. 일례에서, 상태(2606)로 진행하는 것은 센서의 베이스라인 또는 기준 특성이 업데이트되어야 하는지를 결정하는 하드웨어 또는 소프트웨어 체크를 포함할 수 있다. 예컨대, "HW Anti-Touch Recal Threshold Passed"라는 표기는 자동화 재교정 프로세스(automated recalibration process)를 나타낸다. 발이 제거되고, 상태(2606)에서, 커패시턴스-표시 발 존재 신호가 특정된 임계치 미만이라면, 새로운 기준 또는 베이스라인이 확립될 수 있다. 이 새로운 기준 또는 베이스라인은 예컨대 상태(2601)로부터 추가의 검출 활동을 위해 이용될 수 있다.
신발류 사용 동안과 같이, 신발류 자체의 다양한 변화는, 발이 사실상 신발류에 존재하지 않는 경우, 센서 신호가 발 존재를 나타내게 할 수 있다. 예컨대, 땀 때문에, 신발류의 하나 이상의 구성요소의 유체 포화 또는 습기는 용량성 센서로부터의 커패시턴스-표시 신호에 영향을 미칠 수 있고, 발이 신발류 내에 존재한다는 잘못된 표시를 야기할 수 있다. 따라서, 상태(2605)에서, 상기 시스템은 분석과 보상 루틴을 주기적으로 일깨워 수행하여, 발이 신발류에 존재하는지를 검증하도록 구성될 수 있다.
도 26의 예에서, 보상 루틴은 용량성 센서로부터의 적시의(timed) 데이터 수집 및 분석을 포함할 수 있다. 상태(2605)에 이어서, 상태(2607)에서의 보상 루틴은 주기적으로 또는 간헐적으로 유발될 수 있다. 몇몇 예에서, 보상 루틴은 수 분마다 또는 수 시간마다 수행된다. 보상 루틴은 센서 신호 데이터를 수집하고, 그 신호의 변화를 모니터링한다. 상기 신호가 특정된 임계 변동 또는 변화량을 충족하거나 초과하는 변동을 포함한다면, 상기 시스템은 발이 신발류 내에 있을 것이라고 결정할 수 있고, 상태(2605)는 유지될 수 있다. 보상 루틴은 특정 기간 후에 반복될 수 있다. 그러나, 센서 신호가 모니터링한 간격에 걸쳐 비교적 조용 또는 변하지 않는 것이라 판단되면, 상기 시스템은 발이 신발류 내에 없을 것 같다고 결정할 수 있고, 상태(2601)로 복귀할 수 있다. 본 예에서, 상태(2601)로의 복귀는 베이스라인 또는 기준 커패시턴스-표시 신호가 업데이트를 필요로 하는지 판단하는 재교정을 포함한다.
일례에서, 예컨대 신발류 내의 센서에 대한 발 변위 정보는 신발류 내의 용량성 센서로부터의 카운트 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 상기 변위 정보의 기울기는 신발류 내의 발의 속도 특성을 나타낼 수 있고, 다시 몇몇 사용 케이스에 있어서, 신발류 자체의 속도를 나타낼 수 있다. 일례에서, 발의 속도 특성에 대한 정보는 신발류의 하나 이상의 특징부를 유발시키는 데에 이용될 수 있다. 예컨대, 자동화 신발끈 조임 또는 풀림 과정을 유발시킬 수 있는 신발류 신기 또는 벗기 이벤트를 식별하기 위하여 속도 프로파일이 이용될 수 있다.
도 27은 전체적으로, 발 존재 센서 데이터를 보여주는 차트의 예를 나타내는 도면이다. 도 27의 예는 용량성 발 존재 센서로부터 샘플링된 로 데이터(raw data)를 나타내는 제1 커브(2701)(실선으로 표시)를 포함한다. 도 27의 예는 또한, 제1 커브(2701)의 필터링된 버전인 제2 커브(2702)(짧은 점선으로 표시)를 포함한다. 일례에서, 제2 커브(2702)는, 그 크기를 특정된 임계 크기와 비교함으로써 발 존재 검출을 위해 이용된다. 상기 특정된 임계 크기를 초과하는 제2 커브(2702)의 값은 발이 신발류 내에 존재한다는 것을 나타낼 수 있고, 상기 특정된 임계 크기를 초과하지 않는 제2 커브(2702)의 값들은 발이 신발류 내에 부재한다는 것을 나타낼 수 있다. 상기 임계치 및/또는 센서로부터의 베이스라인 커패시턴스 값은 본원에서 설명하는 바와 같이 업데이트되거나 변할 수 있다.
도 27의 예는 제3 커브(2703)(긴 점선으로 표시)를 포함한다. 제3 커브(2703)는 특정된 선행 기간에 걸친 제1 커브(2701)의 기울기와 같은, 제1 커브(2701)의 기울기를 나타낼 수 있다. 상기 선행 기간의 길이는 상기 센서 또는 시스템의 원하는 성능 특성[예컨대, 노이즈 또는 신호 변화 또는 신호 바운스에 대한 어택 시간 또는 감도 또는 면역]에 기초하여, 조정 또는 튜닝될 수 있다.
일례에서, 제3 커브(2703)의 크기는 센서를 포함하는 신발류의 상대 속도, 또는 신발류가 발에 의해 착용되는 경우, 신발 내부의 발의 상대 속도를 나타낼 수 있다. 제3 커브(2703)의 큰 크기는 수직(z) 및 수평(x/y) 방향으로의 센서에 대한 발의 큰 속도 또는 변위에 대응할 수 있고, 제3 커브(2703)의 작은 크기는 작은 속도에 대응할 수 있다.
도 27의 예는 제4 곡선(2704)(짧은 점선과 긴 점선을 번갈아 표시)을 더 포함한다. 제4 곡선(2704)은 발이 신발류 내에 있는지 또는 없는지를 나타낸다. 따라서, 제4 곡선(2704)은 도 27의 예에서 바이너리 신호이고, 높은 상태 및 낮은 상태의 두 상태를 갖는다.
일례에서, 발이 신발류 내에 있는지 또는 없는지에 대한 결정은 제2 및 제3 커브(2702, 2703)로부터의 정보를 이용하여 (예컨대, 프로세서 회로에 의해) 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 커브(2702)로부터의 신호 정보가 특정된 임계 신호보다 작고(예컨대, 30 카운트 미만) 검출된 속도 변화가 후속한다면, 발이 존재한다고 나타내어질 수 있다. 일례에서, 상기 검출된 속도 변화는 특정된 임계 속도량보다 더 큰 속도 변화일 수 있다. 다른 예에서, 상기 검출된 속도 변화는 예컨대, 속도 변화 또는 파형 형태를, 발 존재에 대응하는 기지의 속도 변화 또는 형태와 비교하기 위하여, 속도 프로파일 비교를 포함할 수 있다.
일례에서, 신발류 속도 또는 변위 정보는 신발류 내에 또는 신발류 상에 장착되는 가속도계 또는 자이로스코프와 같은 별도의 센서로부터 얻어질 수 있다. 이러한 속도 또는 변위 정보는 선택적으로, 신발류 내의 센서에 대한 발 속도에 관한 정보와 함께 이용될 수 있다. 예컨대, 발 속도 정보는 스포츠 또는 활동 중과 같이 신발류가 사용되는 중에, 최적의 신발류 장력 특성을 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 일례에서, 발 속도 정보는 상기 장력 특성을, 예컨대 (가속도계 또는 자이로스코프에 의해 검출되는 것과 같이) 하드 정지 또는 스프린트 중에 (용량성 센서에 의해 검출되는 것과 같이) 발과 신발류 사이에서의 상대 이동을 멈추기에 충분히 타이트한 것과 같이, 특정된 조임정도가 되도록 최적화하는데에 이용될 수 있다. 반대로, 발 또는 신발류 속도 또는 가속도가 검출되지 않는다면, 장력 특성은 과도하거나 불필요한 것으로 판단될 수도 있고, 신발류 장력은 이완될 수 있다. 예컨대, 활동 진행 중에 발이 부푼다면, 신발류는 어느 특정된 작은 속도가 검출될 때가지 이완될 수 있다(예컨대, 신발끈이 풀려질 수 있다).
일례에서, 자동화 신발끈 조임 특징부를 포함하는 신발류는 다양항 방식으로 발로부터 제거될 수 있다. 예컨대, 신발류는 신발끈의 장력을 감소시켜 신발류를 좀 더 쉽게 제거할 수 있도록 착용자가 누를 수 있는 버튼을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 센서의 베이스라인 또는 기준 값은 신발 사용 중에 (예컨대, 착용자의 양말에 보유된 습분 또는 다른 환경적 조건 때문에) 변화되거나 업데이트될 수 있다. 버튼이 눌러지면, 상기 하나 이상의 센서 또는 신발류에 대한 베이스라인 또는 기준 값은 리셋되거나 제로로 되어, 후속 발 존재 검지를 용이하게 할 수 있다.
다른 예에서, 신발류는 벗을 수 있다. 본원에서 설명하는 자동화 신발끈 조임 시스템은 예컨대, 용량성 발 존재 센서로부터의 서브-임계 카운트를 이용하여 발 부재를 검출함으로써, 신발류가 벗겨지는 때를 검출하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 기지의 신발 벗기 속도 프로파일과 대응하는 속도 변화 및/또는 속도 프로파일 또는 형태를 나타내는 속도 정보와 함께, 용량성 센서로부터의 카운트 정보를 부분적으로 이용하여 발 존재를 검출할 수 있다.
도 28a 내지 도 30d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)와 함께 풋베드 조립체의 예, 그리고 풋베드 내의 신발끈 조임 엔지 캐비티(2801) 내에 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)을 설치 또는 유지하기 위한 다양한 기법 또는 예를 보여주는 도면이다. 도 28a, 도 29a, 도 29b, 도 29c, 도 30b, 도 30c, 도 30d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 및/또는 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)에 접근하는 사용자의 일예를 사용자의 관점에서 보여준다. 도면에 표시된 사용자의 손은 필수적인 것은 아니며, 임의의 실시예에서 요구되는 것도 아니고, 본 발명의 일부를 형성하지도 않는다.
도 28a 및 도 28b는 전체적으로, 토노 커버(tonneau cover)가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다. 상기 풋베드 조립체는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)가 설치될 수 있는 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)를 포함할 수 있다. 도 28a의 예에서, 토노 커버(2802)는, 신발끈 조임 엔진 조립체가 배치된 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)를 보여주기 위하여, 상승된 위치에서 도시되어 있다. 도 28b에서, 토노 커버(2802)가 설치되어 있고, 실질상 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801) 전체를 덮고 있다.
일례에서, 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)는 용량성 센서용 전극(예컨대, 본원에 설명한 다른 것들 중에서도, 도 21a 내지 도 21d의 전극 조립체 참조)을 포함할 수 있다. 일례에서, 유전체 부재(예컨대, 네오프렌 또는 다른 폐쇄 또는 개방-셀 고무 또는 발포체, EVA 또는 기타 재료)가 신발끈 조임 엔진 조립체 위에 배치될 수 있고, 토노 커버(2802)는 그 유전체 부재 위에 제공될 수 있다. 일례에서, 토노 커버(2802)는 착용자의 발의 아치에 맞게 윤곽 형성될 수 있다. 일례에서, 토노 커버(2802)는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)로부터 습분을 멀리 배출시키는 것을 거들 수 있도록 아치형태 또는 우산형태로 형성된다. 토노 커버(2802)는 탄소 섬유, EVA 또는 네오프렌 고무 등을 비롯하여, 다양한 경질 또는 유연한 재료를 포함할 수 있고, 하부의 용량성 센서의 신체 감지 감도를 증대시키기 위하여 비교적 전도성이 되도록 구성될 수 있다. 따라서, 토노 커버(2802)는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)에 대하여 보호 덮개를 제공할 수 있고, 몇몇 예에서 발 감지 능력을 증대시킬 수 있다.
도 29a 내지 도 29d는 전체적으로, 신발끈 조임 캐비티(2801)용 제1 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다. 상기 커버는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)와 신발류의 발-수용 표면 사이에 제공된다. 상기 커버는, 특히 신발류가 비어 있을 때, 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801) 내에 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)를 유지하는 것, 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 위의 유전체 스택의 일부 내에 또는 그에 인접한 하나 이상의 다른 재료를 비압축 상태 또는 덜 압축된 상태로 기계적으로 바이어싱하는 것과 같은 다양한 기능을 제공한다. 일례에서, 상기 후크 및 루프 커버는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 위에 제공된 유전체 스택 상의 스트레스를 줄이거나 그 스택을 감압하기 위해 사용될 수 있는 서스펜션 기구를 제공한다. 즉, 상기 커버는 유전체 스택을 비압축 상태를 향해 바이어스할 수 있다.
도 29a의 예에서, 상기 제1 후크 및 루프 커버는, 풋베드 내의 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)의 주위를 따르는 후크 주변부(2901)를 포함한다. 후크 주변부(2901)의 외측 에지는 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)의 하나 이상의 에지에 고정될 수 있고, 후크 주변부(2901)의 내측 에지는 유연할 수 있고, 수동으로 들어올려 상기 캐비티 내로의 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)의 삽입을 수용할 수 있다. 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)는 루프 재료 커버(2902)를 이용하여 덮일 수 있다. 루프 재료 커버(2902)는 풋베드 내의 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801) 내에 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)를 유지하는 것을 거들 수 있다. 몇몇 예에서, 루프 재료 커버(2902)는, 소수성이고 수분을 신발끈 조임 엔진으로부터 멀리 배출하는 것을 거들도록 구성된 외향측을 포함한다.
도 30a 내지 도 30d는 전체적으로, 신발끈 조임 엔진 조립체용 제2 후크 및 루프 커버가 구비된 풋베드 조립체의 예를 보여주는 도면이다. 도 30a의 예에서, 후크 및 루프 재료 커버(3001, 3002)는 풋베드 내의 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)를 덮는다. 후크 재료 커버(3001)의 측면 에지가 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)의 제1 측면에서 풋베드에 결합될 수 있고, 유연할 수 있으며, 수동으로 들어올려 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801) 내로의 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)의 삽입을 수용할 수 있다(예컨대, 도 30c 참조). 루프 재료 커버(3001)의 측면 에지는, 후크 및 루프 재료 커버(3001, 3002)가 적어도 부분적으로 겹쳐 서로 결합하도록, 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801)의 반대쪽 제2 측면에서 풋베드에 결합될 수 있다.
유전체 스택(3004)의 하나 이상의 부재가 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)의 일부의 상단에 인접하여 또는 그 상단에 제공될 수 있다. 도 30d의 예에서, 유전체 스택(3004)은 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)의 하우징의 내부의 전극 조립체에 인접하여 제공되는 네오프렌층 또는 도핑된 EVA 층을 포함한다. 유전체 스택(3004)을 구비한 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)는 도 30a에 도시한 바와 같이, 후크 및 루프 재료 커버(3001, 3002)를 이용하여 덮일 수 있다. 후크 및 루프 재료 커버(3001, 3002)는 풋베드 내의 신발끈 조임 엔진 캐비티(2801) 내에 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)를 유지하도록 구성될 수 있다. 몇몇 예에서, 후크 및 루프 재료 커버(3001, 3002) 중 위의 것은 소수성이고 수분을 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)로부터 멀리 배출하는 것을 거들도록 구성된 외측(발 대향측)을 포함한다.
도 30d의 예에서, 유전체 스택(3004)은 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)의 하우징의 일부 위에 놓여 있다. 폴리우렌탄, 기타 발포체 또는 압축성 부재와 같은 갭 필러가 삽입되어, 하우징의 잔여부 또는 기타 부분을 덮음으로써, 사용자에 대하여 비교적 매끄럽고 편안한 발 밑 표면을 제공할 수 있다. 갭 필러는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 내의 용량성 발 존재 센서에 의해 모니터링되는 전기장에 대해 실질상 투과성일 수 있다. 다시 말하면, 갭 필러 재료는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 내에 있거나 그 조립체에 연결되는 용량성 발 존재 센서로부터의 발 존재-표시 신호에 미치는 충격이나 영향을 최소화하기 위하여 선택될 수 있다.
도 29a 내지 도 29d 및 도 30a 내지 도 30d의 예에 도시한 후크 및 루프 조립체는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803)로부터 멀리 발 충격력을 흡수 및 분배하는 것을 거들도록 구성될 수 있고, 발이 신발류에 존재 또는 부재하는지를 모니터링 또는 검출하는 신발끈 조임 엔진 조립체(2803) 내의(또는 그에 인접한) 용량성 센서에 의해 이용되는 장에 대해 실질상 투과성일 수 있다. 일례에서, 본원에서 설명하는 다양한 후크 및 루프 조립체 또는 토노 커버는, 신발류의 사용에 따른 유전체 스택(3004)의 반복된 압축의 효과를 줄이고 이에 의해 반복된 또는 연장된 신발류 사용 동안에 발 존재 감지 신호 감도, 충실성(fidelity) 및 동적 범위를 유지하기 위하여, 유전체 스택(3004)으로부터 멀리 외향 또는 상향 기계적 바이어스를 제공하도록 구성될 수 있다.
이하의 양태는 본원에서 설명하는 신발류, 용량성 센서, 용량성 센서 신호 처리, 속도-관련 신호 처리의 비한정적인 개요를 제공한다.
양태 1은 신발류 물품에 연결되고, 센서에 대한 발의 근접도에 관한 정보를 감지하도록 구성되는 센서로부터 시변 센서 신호를 수신하는 것, 프로세서 회로를 이용하여, 상기 시변 센서 신호를 이용하여 상기 센서에 대한 발의 속도 특성을 식별하는 것을 포함하는 방법을 포함하거나 사용할 수 있는 것과 같은 대상(subject matter)(장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때, 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령을 포함하는 디바이스 판독 가능 매체와 같은)을 포함하거나 사용할 수 있다. 일례에서, 양태 1은, 식별된 상기 속도 특성에 기초하여, 상기 신발류 물품에 연결된 동일 또는 상이한 센서를 이용하여 상기 신발류 물품 또는 발의 상기 센서에의 근접도에 관한 데이터 수집을 개시하는 것을 포함할 수 있다. 일례에서, 양태 1은, 식별된 상기 속도 특성에 기초하여, 상기 신발류 물품의 자동화 기능을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다. 상기 신발류 물품의 자동화 기능을 업데이트하는 것은 신발류 물품을 발에 고정하거나 신발류 물품을 발로부터 해제하기 위하여, 상기 신발류 물품의 자동화 신발끌 조임 기능을 개시 또는 금지하는 것을 포함할 수 있다.
양태 2는 상기 시변 센서 신호의 속도 특성을 식별하는 것은 상기 센서에 대한 발의 로케이션에 관한 변위 정보를 이용하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 3은 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 속도 특성에 기초하여 발이 상기 신발류 물품 내에 존재하는지 여부를 결정하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 2의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 4는 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 속도 특성을 이용하여 발걸음 수를 결정하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 2 또는 3 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 5는 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 속도 특성을 이용하여 발 충격력을 결정하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 2 내지 4 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 6은 상기 시변 센서 신호를 이용하여 상기 속도 특성을 식별하는 것은 상기 프로세서 회로를 이용하여, (1) 발 충격에 대응하는 상기 시변 센서 신호의 제1 부분을 식별하고, 발 들어올림에 대응하는 상기 시변 센서 신호의 제2 부분을 식별하며, (2) 상기 시변 센서 신호의 제1 및 제2 부분의 타이밍에 관한 정보를 이용하여, 발걸음 수, 이동 속도 또는 이동 거리를 결정하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 7은 상기 시변 센서 신호를 이용하여 상기 속도 특성을 식별하는 것은 상기 프로세서 회로를 이용하여, (1) 발 충격에 대응하는 상기 시변 센서 신호의 제1 부분을 식별하고, 발 들어올림에 대응하는 상기 시변 센서 신호의 제2 부분을 식별하며, (2) 상기 시변 센서 신호의 적어도 상기 제1 부분을 이용하여 상기 신발류 물품의 안창 구성요소의 라이프사이클 상태를 결정하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 8은 상기 안창 구성요소의 라이프사이클 상태를 결정하는 것은 상기 시변 센서 신호의 피크-대-피크 엑스커션(peak-to-peak excursion) 특성을 식별하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 7의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 9는 결정된 상기 라이프사이클 상태가 상기 안창이 사용자에게 불충분한 쿠션 효과를 제공한다고 나타내는 경우에, 상기 사용자에게 신발류 상태 표시를 보고하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 7 또는 8 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 10은 상기 신발류 물품의 자동화 기능을 업데이트하는 것은 상기 신발류 물품을 상기 발에 대해 조이거나 풀도록 구성된 자동 신발끈 조임 엔진의 동작을 개시하거나 금지하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1 내지 9 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 11은 상기 센서로부터 상기 시변 센서 신호를 수신하는 것은 용량성 센서로부터 시변 커패시턴스-표시 신호를 수신하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1 내지 10 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 12는 상기 용량성 센서로부터 상기 시변 커패시턴스-표시 신호를 수신하는 것은 상기 용량성 센서와 함께 사용하도록 구성된 종동 차폐부에 구동 신호를 제공하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 11의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 13은 상기 프로세서 회로를 이용하여, 특정된 기간에 걸쳐 상기 용량성 센서로부터의 상기 시변 커패시턴스-표시 신호를 모니터링하는 것과, 상기 신호가 상기 특정된 기간에 걸쳐 특정된 임계 신호 변화보다 작다는 것을 나타내는 경우에, 상기 용량성 센서의 기준 커패시턴스 특성을 업데이트하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 11 또는 12 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 14는 상기 기준 커패시턴스 특성을 업데이트하는 것은 상기 용량성 센서로부터의 출력의 이동 평균을 이용하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 13의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 15는 상기 시변 센서 신호 및 업데이트된 상기 기준 커패시턴스 특성을 이용하여, 상기 센서에 대한 상기 발의 나중의 속도 특성을 식별하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 13의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 16은 식별된 상기 속도 특성을 상기 신발류 물품의 하나 이상의 구성요소의 검출된 라이프사이클 상태 변화에 기초하여 조정하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1 내지 15 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 17은 상기 시변 센서 신호를 수신하는 것은, 발이 상기 신발류 물품에 삽입되거나 제거되는 동안을 포함하고, 상기 시변 센서 신호의 속도 특성을 식별하는 것은 상기 발의 발가락, 아치 및 뒤꿈치 부분이 상기 신발류 물품 내의 센서에 접근함에 따라 상기 발의 변화하는 근접도 특성을 식별하는 것을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 1 내지 16 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 18은 신발류 물품에 연결되고 센서에 대한 발의 근접도를 나타내는 시변 센서 신호를 제공하도록 구성된 용량성 근접도 센서와, 상기 근접도 센서에 연결된 프로세서 회로를 포함하는 신발류용 발 근접도 센서 시스템을 포함하거나 사용할 수 있는 것과 같은 주제(장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때, 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령을 포함하는 디바이스 판독 가능 매체와 같은)를 포함하거나 사용할 수 있다. 양태 18에 있어서, 상기 프로세서 회로는 상기 시변 센서 신호를 이용하여 속도 특성을 식별하도록 구성될 수 있고, 식별된 상기 속도 특성에 기초하여, (1) 상기 근접도 센서를 이용하여 또는 상기 신발류 물품에 연결된 상이한 센서를 이용하여 상기 신발류 물품에 관한 또는 상기 센서에 대한 발의 로케이션에 관한 데이터 수집을 개시하는 것, (2) 상기 신발류 물품의 자동화 기능을 업데이트하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성될 수 있다. 일례에서, 상기 신발류 물품의 상기 자동화 기능을 업데이트하는 것은 상기 신발류 물품의 자동화 신발끈 조임 기능을 개시 또는 금지하는 것을 포함한다.
양태 19는 상기 용량성 근접도 센서는 상기 신발류 물품의 안창에 또는 그 부근에 제공된 종동 차폐부 및 평면 전극을 포함하는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 18의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 20은 상기 프로세서 회로는 식별된 상기 속도 특성을 이용하여, 발걸음 수, 발 충격력 및 이동 속도 중 하나 이상을 결정하도록 구성되는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 19의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 21은 상기 프로세서 회로는 상기 용량성 근접도 센서의 기준 특성을 업데이트하여 상기 신발류 물품의 하나 이상의 구성요소의 유체 포화의 변화를 수용하도록 구성되는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 18 내지 20 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
*양태 22는 상기 용량성 근접도 센서와 상기 신발류 물품의 발-수용면 사이에 제공되는 유전체 스택을 선택적으로 포함 또는 사용하기 위하여, 양태 18 내지 21 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 23은 상기 용량성 근접도 센서와 상기 신발류 물품의 발-수용면 사이에 제공되고, 상기 유전체 스택을 비압축 상태를 향해 바이어스하도록 구성되는 후크 및 루프 커버와 같은 커버를 선택적으로 포함 또는 사용하기 위하여, 양태 22의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 24는 신발류 물품 내에 사용하기 위한 자동화 신발류 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 신발류 물품 내에 배치되게 구성되는 신발끈 조임 엔진 및 신발끈 조임 엔진 하우징과, 상기 하우징 내에 제공되는 프로세서 회로와, 적어도 하나의 전극 및 상기 하우징의 내부에 적어도 부분적으로 마련되는 대응 종동 차폐부를 포함하는 용량성 센서를 포함하고, 상기 용량성 센서는 상기 적어도 하나의 전극에 대한 신체의 접근도의 변화를 감지하여, 상기 신체의 상기 전극에 대한 접근도를 나타내는 시변 센서 신호를 제공하도록 구성되는 것인, 상기 시스템을 포함하거나 사용할 수 있는 것과 같은 주제(장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때, 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령을 포함하는 디바이스 판독 가능 매체와 같은)를 포함하거나 사용할 수 있다. 일례에 있어서, 양태 24에 있어서, 상기 프로세서 회로는 상기 시변 센서 신호를 이용하여 속도 특성을 식별하도록 구성되고, 식별된 상기 속도 특성에 기초하여, (1) 상기 동일한 용량성 센서 또는 상기 신발류 물품에 연결된 상이한 센서를 이용하여 상기 신발류 물품에 관한 또는 상기 전극에 대한 상기 신체의 접근도에 관한 데이터 수집을 개시하는 것, (2) 상기 신발류 물품의 자동화 신발끈 조임 기능을 개시 또는 금지하는 것과 같이, 상기 신발끈 조임 엔진의 자동화 기능을 업데이트하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
양태 25는, 상기 프로세서 회로는 식별된 상기 속도 특성을 이용하여, 발걸음 수, 발 충격력 및 이동 속도 중 하나 이상을 결정하도록 구성되는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 24의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 26은 상기 프로세서 회로는 상기 신발류 물품 내에 배치되거나 그 물품에 연결된 하나 이상의 구성요소의 유체 포화의 검출된 변화에 기초하여 상기 용량성 센서의 기준 특성을 업데이트하도록 구성되는 것을 선택적으로 포함하기 위하여, 양태 24 또는 25 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 27은 상기 용량성 센서의 발 대향측에 제공되고, 상기 용량성 센서의 상기 신체에 대한 감도를 증대시키도록 구성되는 유전체 스택을 선택적으로 포함 또는 사용하기 위하여, 양태 24 내지 26 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다. 일례에서, 상기 유전체 스택은 네오프렌 또는 도핑된 EVA 재료를 포함한다.
양태 28은 상기 유전체 스택을 압축 상태로부터 멀어지게 바이어스하도록 구성되는 서스펜션 부재를 선택적으로 포함 또는 사용하기 위하여, 양태 24 내지 27 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 29는 상기 프로세서 회로는 식별된 상기 속도 특성에 기초하여 상기 신발류 물품의 자동 신발끈 조임 기능을 활성화하는 것을 포함하여, 상기 신발끈 조임 엔진의 자동화 기능을 업데이트하도록 구성되는 것을 선택적으로 포함 또는 사용하기 위하여, 양태 24 내지 28 중 어느 하나 또는 그 임의의 조합의 주제를 포함하거나 사용할 수 있고, 또는 선택적으로 조합될 수 있다.
다양한 비고
상기 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면의 참조를 포함한다. 도면은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하고 있다. 이들 실시예는 또한 본원에서 "예"라 칭한다. 이러한 예는 도시되거나 설명된 것들에 추가하여 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 도시되거나 설명된 요소만이 제공되는 예를 또한 고려한다. 더욱이, 본 발명자들은 특정 예(또는 그 하나 이상의 양태)에 관하여, 또는 본원에 도시되거나 설명된 다른 예(또는 그 하나 이상의 양태)에 관하여, 도시되거나 설명된 이들 요소(또는 그 하나 이상의 양태)의 임의의 조합 또는 치환을 이용하는 예를 또한 고려한다.
본원에서, 단수 표현의 용어는 특허 문헌에서 통상적인 바와 같이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 임의의 다른 예 또는 용법에 독립적으로 하나 또는 하나 초과를 포함하는 것으로 사용된다. 본원에서, 용어 "또는"은 달리 지시되지 않으면, 비배타적인 또는, 예컨대 "A 또는 B"가 "A 그러나 B는 아님", "B 그러나 A는 아님", 및 "A 및 B"를 포함하는 것을 지칭한다. 본원에서, 용어 "구비하는" 및 "여기에서"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기서"의 평문 등가물로서 사용된다. 또한, 이하의 청구범위에서, 용어 "구비하는" 및 "포함하는"은 개방형, 즉 청구항에서 이러한 용어 다음에 열거되는 것들에 추가하여 요소를 포함하는 시스템, 디바이스, 물품, 조성, 조성물, 또는 프로세스가 여전히 그 청구항의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 더욱이, 이하의 청구범위에서, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단지 라벨로서만 사용되고, 이들의 대상물에 수치적 요구를 부여하도록 의도되지 않는다.
"평행", "수직", "둥근" 또는 "정사각형"과 같은 기하학적 용어는, 문맥상 달리 지시되지 않으면, 절대적인 수학적 정밀도를 요구하도록 의도되는 것은 아니다. 대신에, 이러한 기하학적 용어는 제조 또는 등가 기능에 기인하여 편차를 허용한다. 예를 들어, 요소가 "둥근" 또는 "전체적으로 둥근"으로서 설명되면, 정확하게 원형이 아닌 구성요소(예를 들어, 약간 타원형이거나 다면체 다각형인 것)가 여전히 이 설명에 의해 포함된다.
본원에 설명된 방법 예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터 구현될 수 있다. 몇몇 예는 상기 예에서 설명된 바와 같은 방법을 수행하기 위해 전자 디바이스를 구성하도록 동작 가능한 명령에 의해 인코딩된 컴퓨터-판독 가능 매체 또는 기계-판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현예는 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 고급 언어(higher-level language code) 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성할 수도 있다. 또한, 일례에서, 코드는 예컨대 실행 중에 또는 다른 시간에, 하나 이상의 휘발성, 비일시적(non-transitory), 또는 비휘발성의 유형의(tangible) 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 유형적으로(tangibly) 저장될 수 있다. 이들 유형의 컴퓨터-판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 이동식 자기 디스크, 이동식 광학 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAMs), 판독 전용 메모리(ROMs) 등을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명은 예시적인 것이고, 제한적인 것이 아니도록 의도된다. 예를 들어, 상기 예(또는 그 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 다른 실시예가 상기 설명을 고찰시에 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다. 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 성질을 신속하게 확인할 수 있게 하도록 37 C.F.R. §1.72(b)에 맞춰 제공된 것이다. 이는 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하는데 사용되지 않을 것이라는 이해를 갖고 제출된다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징이 본 개시내용을 간소화하기 위해 함께 그룹화될 수도 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구항에 필수적이라는 것을 의도하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 주제는 특정의 개시된 실시예의 모든 특징보다 적을 수도 있다. 따라서, 이하의 청구범위는 예 또는 실시예로서 상세한 설명에 합체되어 있고, 각각의 청구항은 개별 실시예로서 자립하고, 이러한 실시예는 다양한 조합 또는 치환에서 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본 발명의 범위는 이러한 청구범위가 부여되는 등가물의 전체 범주와 함께, 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.
Claims (23)
- 신발류용 발 근접도 센서 시스템으로서, 상기 시스템은
신발류 물품에 연결되고, 상기 센서에 의해 발생되고 발 자체의 근접도에 의해 영향을 받는 전기장의 변화를 기초로 하여 상기 센서에 대한 발의 근접도를 나타내는 센서 신호를 제공하도록 구성되는 용량성 근접도 센서; 및
상기 근접도 센서에 연결되는 프로세서 회로로서, 상기 프로세서 회로는
상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하도록 구성되고,
식별된 상기 센서 신호의 변화 속도에 기초하여,
동일한 용량성 근접도 센서를 이용하여 또는 다른 센서를 이용하여, 상기 신발류에 관한 데이터 수집을 개시하는 것과,
신발류의 자동화 기능을 업데이트하는 것
중의 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 용량성 근접도 센서는, 상기 신발류의 안창에 또는 그 부근에 제공된 평면 전극 및 종동 차폐부를 포함하는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 프로세서 회로는 식별된 상기 센서 신호의 변화 속도를 이용하여, 발걸음 수, 발 충격력 및 이동 속도 중 하나 이상을 결정하도록 구성되는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 프로세서 회로는, 상기 용량성 근접도 센서의 기준 특성을 업데이트하여 상기 신발류의 하나 이상의 구성요소의 유체 포화의 변화를 수용하도록 구성되는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 용량성 근접도 센서와 상기 신발류의 발-수용면 사이에 제공되는 유전체 스택을 더 포함하고,
상기 유전체 스택은 상기 센서에 대한 발 자체의 위치 변화에 대한 상기 용량성 근접도 센서의 감도를 증대시키도록 구성되는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 용량성 근접도 센서와 상기 신발류의 발-수용면 사이에 제공되는 서스펜션 부재를 더 포함하고,
상기 서스펜션 부재는 상기 유전체 스택을 비압축 상태를 향해 바이어스하도록 구성되는 것인 신발류용 발 근접도 센서 시스템. - 신발류 물품용 자동화 신발류 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은
프로세서 회로; 및
적어도 하나의 전극 및 종동 차폐부를 포함하는 용량성 센서로서, 상기 용량성 센서는 상기 적어도 하나의 전극에 대한 신체의 근접도 변화를 감지하도록 구성되고, 상기 센서에 대한 상기 신체의 근접도를 나타내는 센서 신호를 제공하는 용량성 센서;를 포함하고,
상기 프로세서 회로는
센서 신호 값의 일련의 변화를 식별하고;
식별된 상기 센서 신호 값의 일련의 변화를 기초로,
신발류에 관한 데이터 수집을 개시하고,
신발끈 조임 엔진의 자동화 기능을 업데이트하는 것
중의 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 것인 자동화 신발류 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 프로세서 회로는 상기 센서 신호 값의 일련의 변화에 관한 정보를 이용하여, 발걸음 수, 발 충격력 및 이동 속도 중 하나 이상을 결정하도록 구성되는 것인 자동화 신발류 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 프로세서 회로는, 상기 신발류에 배치되거나 상기 신발류에 연결된 하나 이상의 구성요소의 유체 포화의 변화에 기초하여 상기 용량성 센서의 기준 특성을 업데이트하도록 구성되는 것인 자동화 신발류 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 용량성 센서의 발 대향측에 제공되고, 상기 신체에 대한 상기 용량성 센서의 감도를 증대시키도록 구성되는 유전체 스택을 더 포함하는 자동화 신발류 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 유전체 스택을 압축 상태로부터 멀어지게 바이어스하도록 구성되는 서스펜션 부재를 더 포함하는 자동화 신발류 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 프로세서 회로는, 식별된 상기 센서 신호 값의 일련의 변화에 기초하여 상기 신발류 물품의 자동 신발끈 조임 기능을 활성화하는 것을 포함하여, 상기 신발끈 조임 엔진의 자동화 기능을 업데이트하도록 구성되는 것인 자동화 신발류 시스템.
- 신발류 물품에 연결되는 발 존재 센서로부터 센서 신호를 수신하는 단계; 및
프로세서 회로를 이용하여,
상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하고;
식별된 상기 센서 신호의 변화 속도에 기초하여,
상기 신발류에 연결된 동일한 발 존재 센서 또는 다른 센서를 이용하여 상기 신발류에 관한 데이터 수집을 개시하는 것과,
상기 신발류의 자동화 기능을 업데이트하는 것 중
적어도 하나를 수행하는 것인
프로세서 회로 이용 단계
를 포함하는 발 존재 신호를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서, 상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하는 것은, 상기 센서에 대한 발의 로케이션에 관한 변위 정보를 이용하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 센서 신호의 변화 속도에 기초하여 발이 상기 신발류 물품 내에 존재하는지 여부를 결정하는 것을 더 포함하는 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 센서 신호의 변화 속도를 이용하여 발걸음 수를 결정하는 것을 더 포함하는 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 프로세서 회로를 이용하여, 식별된 상기 센서 신호의 변화 속도를 이용하여 발 충격력 특성을 결정하는 것을 더 포함하는 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하는 것은, 상기 프로세서 회로를 이용하여,
발 충격에 대응하는 상기 센서 신호의 제1 부분을 식별하고, 발 들어올림에 대응하는 상기 센서 신호의 다른 제2 부분을 식별하며;
상기 센서 신호의 제1 및 제2 부분의 타이밍에 관한 정보를 이용하여, 발걸음 수, 이동 속도 또는 이동 거리를 결정하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서, 상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하는 것은, 상기 프로세서 회로를 이용하여,
발 충격에 대응하는 상기 센서 신호의 제1 부분을 식별하고, 발 들어올림에 대응하는 상기 센서 신호의 다른 제2 부분을 식별하며;
상기 센서 신호의 적어도 상기 제1 부분을 이용하여 상기 신발류의 구성요소의 라이프사이클 상태를 결정하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법. - 제13항에 있어서, 상기 신발류의 자동화 기능을 업데이트하는 것은, 상기 신발류를 발에 대해 조이거나 풀도록 구성된 자동 신발끈 조임 엔진의 동작을 개시하거나 금지하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 센서로부터 상기 센서 신호를 수신하는 것은, 용량성 센서로부터 커패시턴스-표시 신호를 수신하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 프로세서 회로를 이용하여, 특정 기간에 걸쳐 상기 용량성 센서로부터의 상기 커패시턴스-표시 신호를 간헐적으로 모니터링하는 것과, 상기 신호가 상기 특정 기간에 걸쳐 특정 임계 신호 변화보다 작다는 것을 나타내는 경우에, 상기 용량성 센서의 기준 커패시턴스 특성을 업데이트하는 것을 더 포함하는 발 존재 신호를 처리하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 센서 신호를 수신하는 것은, 발이 상기 신발류에 삽입되거나 제거되는 동안을 포함하고, 상기 센서 신호의 변화 속도를 식별하는 것은, 상기 발의 다른 부분들이 상기 신발류 내의 센서에 접근함에 따라 변화하는 발의 근접도 특성을 식별하는 것을 포함하는 것인 발 존재 신호를 처리하는 방법.
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