KR102404494B1 - 신발류에서의 자석을 이용한 발 존재 감지 - Google Patents

신발류에서의 자석을 이용한 발 존재 감지 Download PDF

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스티븐 에이치. 워커
필립 메노
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나이키 이노베이트 씨.브이.
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Abstract

신발류 물품이 상기 물품 내에 배치되는 강자성체, 및 강자성체의 위치에 의해 영향을 받은 자기장의 강도 또는 방향을 측정하는 자력계를 포함할 수 있다. 강자성체 및 자력계 중 하나는, 예를 들어 상기 물품 내의 발의 이동에 따라, 강자성체 및 자력계 중 다른 하나에 대해 이동하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 강자성체는 압축 가능한 인솔 내에 배치되고, 강자성체는 인솔의 압축 또는 이완에 응답하여 이동한다. 자력계는 강자성체에 비해 비교적 정지 상태인 상기 물품의 플랫폼 또는 솔 부분에 배치될 수 있다. 자기장에 관한 변화율 정보는 물품 기능을 제어하거나 발 타격 또는 걸음 속도에 관한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

Description

신발류 내의 자석을 사용하는 발 존재 감지
본 출원은 워커(Walker) 등의 2016년 3월 15일 출원된 발명의 명칭이 "능동 신발류용 자기 및 압력 기반 발 존재 및 위치 감지 시스템 및 방법(MAGNETIC AND PRESSURE-BASED FOOT PRESENCE AND POSITION SENSING SYSTEMS AND METHODS FOR ACTIVE FOOTWEAR)"인 미국 가특허 출원 번호 62/308,657(대리인 문서 번호 4228.054PRV), 워커(Walker) 등의 2016년 3월 15일 출원된 발명의 명칭이 "능동 신발류용 용량성 발 존재 및 위치 감지 시스템 및 방법(CAPACITIVE FOOT PRESENCE AND POSITION SENSING SYSTEMS AND METHODS FOR ACTIVE FOOTWEAR)"인 미국 가특허 출원 번호 62/308,667(대리인 문서 번호 4228.074PRV), 워커(Walker) 및 스티븐 에이치.(Steven H.)등의 2016년 11월 21일 출원된 발명의 명칭이 "신발류용 용량성 발 존재 감지(CAPACITIVE FOOT PRESENCE SENSING FOR FOOTWEAR)"인 미국 가특허 출원 번호 62/424,939(대리인 문서 번호 4228.081PRV), 및 워커(Walker) 및 스티븐 에이치.(Steven H.)등의 2016년 11월 21일 출원된 발명의 명칭이 "능동 신발류용 발 존재 및 충격 변화율(FOOT PRESENCE AND IMPACT RATE OF CHANGE FOR ACTIVE FOOTWEAR)"인 미국 가특허 출원 번호 62/424,959(대리인 문서 번호 4228.093PRV)의 우선권의 이익을 주장하고, 이들 출원의 각각은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
다양한 신발 기반 센서가 다양한 조건을 모니터링하기 위해 제안되어 왔다. 예를 들어, 브라운(Brown)의 발명의 명칭이 "발의 조건을 모니터링하기 위한 센서 신발(Sensor shoe for monitoring the condition of a foot)"인 미국 특허 제5,929,332호는 신발 기반 센서의 다수의 예를 제공한다. 브라운은 발 힘 센서가 비교적 얇은 평면형 가요성 탄성 유전 재료의 층으로 제조된 인솔(insole)을 포함할 수 있는 것을 언급하고 있다. 발 힘 센서는, 인가된 압축력이 증가함에 따라 감소하는 전기 저항을 가질 수 있는 전기 전도성 상호 연결 수단을 포함할 수 있다.
브라운은 당뇨병 환자, 또는 다양한 유형의 발 질병에 시달리는 사람에 의해 착용되는 신발을 또한 설명하고 있는데, 여기서 발의 일부 상에 가해진 과도한 압력은 궤양을 일으키는 경향이 있다. 신발 본체는 힘 감지 저항기를 포함할 수 있고, 저항기에 결합된 스위칭 회로는 착용자에게 임계 압력 레벨에 도달하거나 초과하는 것을 경고하기 위해 경보 유닛을 활성화시킬 수 있다.
브라운은 또한 신발의 내측 솔 내에 보유된 히드로셀의 함유된 액체 질량내에 배치된 센서를 언급하고, 이 센서는 환자의 발이 노출되는 압력 및 온도 값 모두를 검출하는 것이다. 센서는 대각선 어레이 쌍으로 배열된 4개의 압전저항기로 구성된 회로를 포함할 수 있고, 한 쌍의 저항기의 저항은 증가하고, 히드로셀 내의 압력 조건의 증가의 존재 시에 제2 쌍의 저항은 감소하고, 모든 저항기의 저항은 히드로셀 내의 온도의 각각의 증가 및 감소에 응답하여 증가 또는 감소한다. 회로로부터의 출력은 각각의 압력 및 온도 값 변화를 나타낼 수 있다. 브라운은 그리드 어레이 센서가 압력의 증가의 위치에 존재하는 전도체들 사이의 저항을 감소시킴으로써 발 저부 상의 국부적 압력 변화를 검출할 수 있다고 언급하다. 감소된 저항은 프로세서에 의해 검출되는 전도체들 사이의 전류 흐름의 증가를 야기할 수 있고, 프로세서는 차례로 증가된 압력 조건의 표시를 제공할 수 있다.
신발류 물품(article of footwear)을 자동으로 조임하기 위한 디바이스가 이미 제안되어 있다. 류(Liu)의 발명의 명칭이 "자동 조임 신발(Automatic tightening shoe)"인 미국 특허 번호 6,691,433은 신발의 상부 부분(upper portion) 상에 장착된 제1 체결구(fastener), 및 폐쇄 부재(closure member)에 연결되고 폐쇄 부재를 조임 상태로 유지하기 위해 제1 체결구와 제거 가능하게 맞물리는 것이 가능한 제2 체결구를 제공한다. 류는 솔(sole)의 뒤꿈치 부분(heel portion)에 장착된 구동 유닛을 교시하고 있다. 구동 유닛은 하우징, 하우징 내에 회전 가능하게 장착된 스풀(spool), 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 결합된다. 류는 모터 유닛이 하우징 내에서 스풀을 회전 구동하여 제2 체결구를 제1 체결구를 향해 견인하기 위해 스풀 상에 견인 스트링을 권취하도록 동작할 수 있다는 것을 교시하고 있다. 류는 또한 견인 스트링이 통과 연장할 수 있는 가이드 튜브 유닛을 교시하고 있다.
자가-조임 신발 조임끈의 개념은 1989년 개봉된 영화 백투 더 퓨처 II(Back to the Future II)에서 마티 맥플라이(Marty McFly)가 착용하였던 가상의 전동식-끈조임형 Nike® 스니커즈에 의해 최초로 광범위하게 대중화되었다. Nike®는 개봉 이후로 백투더 퓨처 II로부터 영화 소품 버전에 외관이 유사한 전동식-끈조임형 결속 스니커즈의 적어도 하나의 버전을 가졌지만, 채용된 내부 기계적 시스템 및 주변 신발류 플랫폼은 반드시 이들을 대량 생산 또는 일상 사용에 알맞게 하지 않는다. 부가적으로, 동력화된 끈조임 시스템(motorized lacing system)을 위한 이전의 설계는 다수의 문제 중 단지 몇몇을 들자면, 높은 제조 비용, 복잡성, 조립 문제, 수리성(serviceability)의 결여, 취약한 또는 연약한 기계적 메커니즘과 같은 문제점을 비교적 많이 갖고 있다. 본 발명자들은 무엇보다도, 전술된 문제점의 일부 또는 모두를 해결하는 동력화된 및 비-동력화된 끈조임 엔진을 수용하기 위해 모듈형 신발류 플랫폼을 개발하였다. 이하에 설명되는 컴포넌트는 수리 가능한 컴포넌트, 교환 가능한 자동화된 끈조임 엔진, 강인한(robust) 기계적 설계, 신뢰적인 동작, 간단한 조립 프로세스, 및 소매 레벨 맞춤화를 포함하는, 그러나, 이들에 한정되는 것은 아닌, 다양한 이익을 제공한다. 이하에 설명되는 컴포넌트의 다양한 다른 이익은 통상의 기술자에 자명할 것이다.
하기 논의된 동력화된 끈조임 엔진은 자동화된 끈조임 신발류 플랫폼의 강인하고, 수리 가능하고, 교환 가능한 컴포넌트를 제공하는 데 근거를 두고 개발되었다. 끈조임 엔진은 소매 레벨 최종 조립체를 모듈형 신발류 플랫폼이 되게 하는 독특한 설계 요소를 포함한다. 끈조임 엔진 설계는 신발류 조립 프로세스의 대부분에 대해 공지된 조립 기술의 활용을 허용하고, 표준 조립 프로세스에 대한 독특한 적응은 여전히 현용의 조립 자원을 활용할 수 있다.
반드시 실체 축척대로 도시되어 있지는 않은 도면에서, 유사한 도면 부호는 상이한 도면에서 유사한 컴포넌트를 설명할 수 있다. 상이한 문자 접미사를 갖는 유사한 도면 부호는 유사한 컴포넌트의 상이한 경우를 표현할 수 있다. 도면은 일반적으로 본 명세서에 설명된 다양한 실시예를 한정으로서가 아니라 예로서 도시하고 있다.
도 1은 일부 예시적 실시예에 따른 동력화된 끈조임 시스템의 컴포넌트의 분해도이다.
도 2a 내지 도 2n은 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진을 도시하는 다이어그램 및 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진과의 인터페이싱을 위한 작동기를 도시하는 다이어그램 및 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진을 보유하기 위한 미드-솔 플레이트를 도시하는 다이어그램 및 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진 및 관련된 컴포넌트를 수용하기 위한 미드-솔 및 아웃-솔을 도시하는 다이어그램 및 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진을 포함하는 신발류 조립체의 예시도이다.
도 7은 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진을 포함하는 신발류의 조립을 위한 신발류 조립 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 일부 예시적 실시예에 따른, 미드-솔에 조립하기 위한 준비에서 신발류 상부를 조립하기 위한 조립 프로세스를 도시하는 도면 및 흐름도이다.
도 9는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진의 스풀 내에 조임끈을 고정하기 위한 메커니즘을 도시하는 도면이다.
도 10a는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 시스템의 컴포넌트를 도시하는 블록도이다.
도 10b는 센서로부터의 발 존재 정보를 이용하는 예를 도시하는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11d는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진용 모터 제어 방안을 도시하는 다이어그램이다.
도 12a 내지 도 12d는 자석-기반 발 존재 센서 구성을 도시하는 블록도이다.
도 12e 및 도 12f는 자력계로부터 시변(time-varying) 정보를 나타내는 차트를 도시한다.
도 12g는 자력계 신호에 대한 능동 신발류 응답을 개시하는 것을 포함하는 방법의 예를 개괄적으로 도시한다.
도 13은 물품의 사용자가 서 있을 때의 신발류 물품 내의 공칭적 또는 평균적 발(좌측)과 높은 아치형 발(high arch foot)(우측)에 대한 압력 분포 데이터를 도시하는 다이어그램이다.
도 14a 및 도 14b는 자기 센서와 함께 사용하기 위한 브리지 컴포넌트 또는 압력 플레이트를 도시하는 다이어그램을 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 x-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다.
도 15d 내지 도 15f는 y-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다.
도 15g 내지 도 15i는 z-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 직사각형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 16c 내지 도 16f는 제1 원형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 17a 내지 도 17d는 제1 원형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 18은 커패시터-기반 발 존재 센서의 블록도를 도시한다.
도 19는 커패시터-기반 발 존재 센서를 위한 전극 구성의 예를 개괄적으로 도시한다.
도 20a 내지 도 20c는 커패시터-기반 발 존재 센서의 예를 개괄적으로 도시한다.
도 21a 및 도 21b는 압력-기반 발 존재 센서 구성의 예를 개괄적으로 도시한다.
본원에 제공된 방향성은 단지 편의를 위한 것이며, 사용된 용어의 범주 또는 의미에 반드시 영향을 미치지는 않는다.
예에서, 모듈형 자동화된 끈조임 신발류 플랫폼은 끈조임 엔진을 수용하기 위해 미드-솔에 고정된 미드-솔 플레이트(mid-sole plate)를 포함한다. 미드-솔 플레이트의 설계는 구매 지점 같이 추후에 끈조임 엔진이 신발류 플랫폼에 삽입될 수 있게 한다. 미드-솔 플레이트, 및 모듈형 자동화된 신발류 플랫폼의 다른 양태는 상이한 유형의 끈조임 엔진이 교체 가능하게 사용될 수 있게 한다. 예를 들어, 이하에 설명되는 동력화된 끈조임 엔진은 인력식(human-powered) 끈조임 엔진으로 변화될 수 있다. 대안적으로, 발 존재 감지 또는 다른 선택적인 구성을 갖는 완전-자동 동력화된 끈조임 엔진이 표준 미드-솔 플레이트 내에 수용될 수 있다.
본 명세서에 논의된 자동화된 신발류 플랫폼은 최종 사용자에게 조임 제어뿐만 아니라 반투명 보호 아웃솔 재료를 통해 투사된 LED 조명을 통한 시각적 피드백을 제공하기 위한 아웃솔 작동기 인터페이스를 포함할 수 있다. 작동기는 끈조임 엔진 또는 다른 자동화된 신발류 플랫폼 컴포넌트의 상태를 표시하기 위해 사용자에 촉각 및 시각적 피드백을 제공할 수 있다.
이 초기 개요는 본 특허 출원의 요지를 소개하기 위한 것이다. 이는 이하의 더 상세한 설명에 개시된 다양한 발명의 배타적 또는 포괄적 설명을 제공하는 것을 의도하지 않는다.
다음은 동력화된 끈조임 엔진, 미드-솔 플레이트, 및 플랫폼의 다양한 다른 컴포넌트를 포함하는 자동화된 신발류 플랫폼의 다양한 컴포넌트를 설명한다. 본 개시내용의 많은 부분이 동력화된 끈조임 엔진에 초점을 두고 있지만, 설명된 설계의 많은 기계적 양태는 인력식 끈조임 엔진 또는 추가의 또는 더 적은 능력을 갖는 다른 동력화된 끈조임 엔진에 적용될 수 있다. 따라서, "자동화된 신발류 플랫폼"에 사용되는 "자동화된"이라는 용어는 사용자 입력 없이 동작하는 시스템만을 커버하는 것을 의도하지 않는다. 오히려, 용어 "자동화된 신발류 플랫폼" 은 신발류의 끈조임 또는 유지 시스템을 조임하기 위한 다양한 전기 동력 및 인력, 자동 활성화 및 인간 활성화 메커니즘을 포함한다.
도 1은 일부 예시적 실시예에 따른 신발류를 위한 동력화된 끈조임 시스템의 컴포넌트의 분해도이다. 도 1에 도시된 동력화된 끈조임 시스템(1)은 끈조임 엔진(10), 뚜껑(20), 작동기(30), 미드-솔 플레이트(40), 미드-솔(50) 및 아웃솔(60)을 포함한다. 도 1은 자동화된 끈조임 신발류 플랫폼의 컴포넌트의 기본적인 조립 시퀀스를 도시한다. 동력화된 끈조임 시스템(1)은 미드-솔 플레이트(40)가 미드-솔 내에 고정되는 것으로 시작한다. 다음에, 작동기(30)는 아웃솔(60) 내에 내장될 수 있는 인터페이스 버튼에 대향하는 미드-솔 플레이트의 외측 측면의 개구부 내로 삽입된다. 이어서, 끈조임 엔진(10)을 미드-솔 플레이트(40)에 삽입한다. 예에서, 끈조임 시스템(1)은 끈조임 케이블의 연속 루프 아래에 삽입되고, 끈조임 케이블은 끈조임 엔진(10)의 스풀과 정렬된다(하기 설명됨). 마지막으로, 뚜껑(20)은 미드-솔 플레이트(40) 내의 홈 내로 삽입되고, 폐쇄 위치로 고정되고, 미드-솔 플레이트(40) 내의 리세스 내로 래칭된다. 뚜껑(20)은 끈조임 엔진(10)을 포획할 수 있고, 동작 동안에 끈조임 케이블의 정렬을 유지하는 것을 도울 수 있다.
예에서, 신발류 물품 또는 동력화된 끈조임 시스템(1)은 발 존재 특성을 모니터링하거나 결정할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하거나 또는 그와 인터페이싱하도록 구성된다. 하나 이상의 발 존재 센서로부터의 정보에 기초하여, 동력화된 끈조임 시스템(1)을 포함하는 신발류는 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 발 존재 센서는 발이 신발류 내에 존재하는지 아닌지 여부에 대한 2진 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 발 존재 센서로부터의 2진 신호가 발이 존재함을 나타내는 경우, 동력화된 끈조임 시스템(1)은 활성화되어, 예컨대 신발류 끈조임 케이블을 자동으로 조임 또는 이완(즉, 풀림)할 수 있다. 예에서, 신발류 물품은 발 존재 센서로부터 신호를 수신 또는 해석할 수 있는 프로세서 회로를 포함한다. 프로세서 회로는 선택적으로 끈조임 엔진(10) 내에 또는 그와 함께, 예컨대 신발류 물품의 솔 내에 내장될 수 있다.
예에서, 발 존재 센서는 신발류에 진입할 때 발의 위치에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 동력화된 끈조임 시스템(1)은 일반적으로, 예로서 신발류 물품의 솔의 모두 또는 일부에 접하는 것 같이, 단지 발이 신발류 내에 적절하게 위치 설정되거나 착좌될 때에만 끈조임 케이블을 조이도록 활성화될 수 있다. 발 행정(foot travel) 또는 위치에 대한 정보를 감지하는 발 존재 센서는 발이 예컨대 솔에 대해 또는 신발류 물품의 몇몇 다른 구성에 대해 완전히 또는 부분적으로 착좌되어 있는지 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다. 자동화된 끈조임 절차는 센서로부터의 정보가 발이 적절한 위치에 있다고 표시할 때까지 중단되거나 지연될 수 있다.
예에서, 발 존재 센서는 신발류의 내부의 발의 상대 위치에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 발 존재 센서는 예컨대 이러한 발 컴포넌트를 수용하도록 구성된 신발류의 대응 부분에 대한, 발의 아치, 뒤꿈치, 발가락, 또는 다른 컴포넌트 중 하나 이상의 상대 위치를 결정함으로써, 신발류가 주어진 발에 대해 양호하게 "맞는지(fit)" 여부를 감지하도록 구성될 수 있다. 예에서, 발 존재 센서는 예로서 시간 경과에 따른 끈조임 케이블의 풀림에 기인하여, 또는 발 자체의 자연적인 팽창 및 수축에 기인하여, 발 또는 발 컴포넌트의 위치가 소정 기준에 대해 변화되었는지 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.
예에서, 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 위치될 때, 전기 센서는 제1 값을 갖는 센서 신호를 제공할 수 있고, 신체가 전극으로부터 원격으로 위치될 때, 전기 센서는 상이한 제2 값을 갖는 센서 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스 값이 비어 있는 신발류 조건과 연관될 수 있고, 더 낮은 제2 임피던스 값이 점유된 신발류 조건과 연관될 수 있다. 예에서, 전기 센서는 발이 신발류 내에 존재하는 것으로 결정되거나 존재할 가능성이 있는 것으로 결정될 때 2진 신호 또는 인터럽트 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측정된 전기적 특성(예를 들어, 커패시턴스, 저항, 임피던스 등)이 지정된 임계 또는 기준 값을 초과할 때, 이진 신호 또는 인터럽트 신호가 제기될 수 있다.
전기 센서는 AC 신호 생성기 회로 및 무선 주파수 정보를 방출 또는 수신하도록 구성된 안테나를 포함할 수 있다. 안테나에 대한 신체의 근접도에 기초하여, 임피던스, 주파수, 또는 신호 진폭과 같은 하나 이상의 전기 신호 특성이 수신되어 신체가 존재하는지 여부를 결정하도록 분석될 수 있다. 예에서, 수신 신호 강도 지시기(received signal strength indicator: RSSI)가 수신 무선 신호 내의 전력 레벨에 대한 정보를 제공한다. 예로서 몇몇 기준선 또는 기준 값에 대한 RSSI의 변화가 신체의 존재 또는 부존재를 식별하는데 사용될 수 있다. 예에서, 와이파이(WiFi) 주파수가 예를 들어, 2.4 GHz, 3.6 GHz, 4.9 GHz, 5 GHz, 및 5.9 GHz 대역 중 하나 이상에서 사용될 수 있다. 예에서, 킬로헤르츠 범위의 주파수, 예를 들어, 약 400kHz의 주파수가 사용될 수 있다. 예에서, 전력 신호 변화는 밀리와트 또는 마이크로와트 범위에서 검출될 수 있다.
발 존재 센서는 자기 센서를 포함할 수 있다. 제1 자기 센서는 자석 및 자력계, 또는 자력계, 및 자력계에 의해 감지될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 예에서, 자력계는 끈조임 엔진(10) 내에 또는 그 부근에 위치 설정될 수 있다. 자석, 또는 자력계에 의한 응답을 유발하는 다른 재료는, 아웃솔(60) 위에 착용되도록 구성된 보조 솔, 또는 인솔 같이 끈조임 엔진(10)으로부터 원격에 위치될 수 있다. 예에서, 자석은 보조 솔의 발포체 또는 다른 압축 가능 재료 내에 내장된다. 사용자가 예로서 서 있을 때 또는 걸을 때와 같이 보조 솔을 누름에 따라, 자력계에 대한 자석의 위치의 대응 변화가 감지되고 센서 신호를 거쳐 보고될 수 있다.
제2 자기 센서는 자기장의 변화 또는 중단을 감지하도록(예를 들어, 홀 효과를 통해) 구성된 자기장 센서를 포함할 수 있다. 신체가 제2 자기 센서에 근접할 때, 센서는 주위 자기장에 대한 변화를 표시하는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 자기 센서는 검출된 자기장의 변동에 응답하여 전압 출력 신호를 변화시키는 홀 효과 센서를 포함할 수 있다. 출력 신호에서 전압 변화는, 전도체 내의 전기 전류를 횡단하는 것과 같은 전기 신호 전도체를 가로지르는 전압차 및 전류에 수직인 자기장의 생성에 기인할 수 있다.
예에서, 제2 자기 센서는 신체로부터 전자기장 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 바르샤프스키(Varshavsky) 등의 발명의 명칭이 "자기장 기반 식별을 사용하는 보안용 디바이스, 시스템 및 방법(Devices, systems and methods for security using magnetic field based identification)"인 미국 특허 8,752,200에는 인증을 위한 신체의 고유 전자기 서명(signature)을 사용하는 것을 교시하고 있다. 예에서, 신발류 물품 내의 자기 센서는 검출된 전자기 서명을 통해, 현재 사용자가 신발의 소유자이고, 물품이 예로서 소유자의 하나 이상의 지정된 끈조임 선호도(예를 들어, 조임도 프로파일)에 따라 자동으로 끈조임되어야 한다는 것을 인증하거나 검증하는데 사용될 수 있다.
예에서, 발 존재 센서는 신발류의 일부 내의 또는 부근의 온도의 변화를 감지하도록 구성된 열 센서를 포함한다. 착용자의 발이 신발류 물품에 진입할 때, 착용자 자신의 체온이 신발류 물품의 주위 온도와 상이하면 물품의 내부 온도는 변화한다. 따라서, 열 센서는 온도 변화에 기초하여 발이 존재할 가능성이 있는지 여부에 대한 표시를 제공할 수 있다.
예에서, 발 존재 센서는 커패시턴스의 변화를 감지하도록 구성된 용량성 센서를 포함한다. 용량성 센서는 단일의 플레이트 또는 전극을 포함할 수 있고, 또는 용량성 센서는 다중-플레이트 또는 다중-전극 구성을 포함할 수 있다. 용량성 유형의 발 존재 센서가 이하에서 상세히 설명된다.
예에서, 발 존재 센서는 광학 센서를 포함한다. 광학 센서는 시선이 예로서 신발류 공동의 대향 측면들 사이에서 중단되었는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 예에서, 광학 센서는 발이 신발류 내에 삽입될 때 발에 의해 커버될 수 있는 광 센서를 포함한다. 센서가 감지된 명도 조건의 변화를 표시할 때, 발 존재 또는 위치의 표시가 제공될 수 있다.
예에서, 도 1의 동력화된 끈조임 시스템(1)은 미드-솔(50) 및 끈조임 엔진(10)을 포함한다. 시스템(1)은 예컨대 신발류의 착용자를 위한 편안함 또는 맞음새를 개선하기 위해, 미드-솔 및/또는 끈조임 엔진(10) 위에 인솔을 포함할 수 있다. 복수의 스트랩 또는 조임끈이 끈조임 엔진(10)에 의해 조정될 수 있고, 예를 들어 물품 착용 시에 물품의 조임도 또는 이완도 특성을 발에 대해 조정할 수 있다. 즉, 복수의 스트랩 또는 조임끈은 끈조임 엔진(10) 내의 모터의 활동에 응답하여 조임된 위치와 풀린 위치 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다. 예에서, 시스템(1)은 물품 내에 배치된 강자성체, 및 물품이 착용될 때 발에 의한 인솔의 압축에 응답한 강자성체의 위치 변화를 감지하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 강자성체는, 예를 들어, 착용자가 걸음을 걷거나 또는 서있을 때, 인솔 상의 착용자의 발의 압축력이 강자성체를 이동시키도록, 인솔 내에 또는 인솔 상에 배치될 수 있다. 본원에서 강자성체로 지칭되지만, 이 본체는 센서에 의해 검출 가능하거나 그 이동이 센서에 의해 검출 가능한 임의의 재료일 수 있다. 예에서, 끈조임 엔진(10)은 센서에 결합될 수 있고, 끈조임 엔진(10)은 스트랩 또는 조임끈의 인장을 조정함으로써 강자성체의 위치의 감지된 변화에 응답하도록 구성될 수 있다.
센서는 자기장의 변화를 감지하도록 구성된 자력계를 포함할 수 있다. 자기장 변화는, 예를 들어 신발류 또는 신발류 내의 발의 이동에 응답한, 강자성체의 위치 변화에 적어도 부분적으로 기인할 수 있다. 예에서, 강자성체 및 자력계 중 하나는 물품의 하우징 또는 벽에 대해 실질적으로 고정되고, 강자성체 및 자력계 중 다른 하나는 물품의 하우징 또는 벽에 대해 이동 가능하다. 예를 들어, 강자성체는 인솔 내에 배치되고, 압축성 발 힘에 응답하여 이동 가능할 수 있고, 자력계의 위치는 미드-솔 또는 끈조임 엔진(10) 내에서 실질적으로 고정될 수 있다.
예에서, 강자성체의 위치 변화에 관한 정보가 감지되어 물품의 사용의 상황의 다양한 특성을 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 강자성체의 이동에 응답하여, 변화하는 자기장에 대한 정보가 자력계에 의해 감지될 수 있다. 자기장의 큰 또는 신속한 변화는 강자성체가 신속하게 또는 큰 거리만큼 이동하고 있음을 표시할 수 있고, 따라서 착용자가 예컨대 달리기 또는 도약 활동으로 인해 신발류에 현저한 힘을 가하는 것을 나타낸다. 강자성체의 감지된 자기장 또는 위치 변화에 관한 타이밍 정보는, 예를 들어 걸음수를 계수하기 위해 또는 착용자가 얼마나 신속하게 이동하고 있는지를 결정하기 위해(예를 들어, 보폭 정보가 공지되거나 식별 가능할 때), 발 타격 타이밍을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
끈조임 엔진(10)의 예는 도 2a 내지 도 2n을 참조하여 상세히 설명된다. 작동기(30)의 예는 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상세히 설명된다. 미드-솔 플레이트(40)의 예는 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상세히 설명된다. 동력화된 끈조임 시스템(1)의 다양한 추가의 세부 사항은 설명의 나머지 부분에 걸쳐 설명된다.
도 2a 내지 도 2n은 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진을 도시하는 다이어그램 및 도면이다. 도 2a는 하우징 구조(100), 케이스 나사(108), 조임끈 채널(110)(조임끈 가이드 릴리프(110)로도 지칭됨), 조임끈 채널 벽(112), 조임끈 채널 전이부(114), 스풀 리세스(115), 버튼 개구부(120), 버튼(121), 버튼 멤브레인 시일(124), 프로그래밍 헤더(128), 스풀(130), 및 조임끈 홈(132)을 포함하는 예시적인 끈조임 엔진(10)의 다양한 외부 구성을 소개한다. 하우징 구조(100)의 부가적인 세부 사항이 도 2b를 참조하여 이하에서 설명된다.
예에서, 끈조임 엔진(10)은 케이스 나사(108)와 같은 하나 이상의 나사에 의해 함께 보유된다. 케이스 나사(108)는 끈조임 엔진(10)의 구조적 완전성을 향상시키기 위해 주 구동 메커니즘 근처에 위치 설정된다. 케이스 나사(108)는 또한 조립 프로세스를 보조하는 기능, 예컨대 외부 결합선의 초음파 용접을 위해 케이스를 함께 보유하는 기능을 한다.
이 예에서, 끈조임 엔진(10)은 자동화된 신발류 플랫폼 내로 조립되고 나서 조임끈 또는 조임끈 케이블을 수용하기 위한 조임끈 채널(110)을 포함한다. 조임끈 채널(110)은 조임끈 채널 벽(112)을 포함할 수 있다. 조임끈 채널 벽(112)은 동작 중에 조임끈 케이블이 지나가는 매끄러운 안내 표면을 제공하기 위한 모따기된 에지를 포함할 수 있다. 조임끈 채널(110)의 매끄러운 안내 표면의 일부는 스풀 리세스(115) 내로 이어지는 조임끈 채널(110)의 확장된 부분인 채널 전이부(114)를 포함할 수 있다. 스풀 리세스(115)는 채널 전이부(114)로부터 스풀(130)의 프로파일에 밀접하게 일치하는 대체로 원형 섹션으로 전이한다. 스풀 리세스(115)는 스풀(130)의 위치의 유지뿐만 아니라 스풀링된 조임끈 케이블의 유지를 돕는다. 그러나, 설계의 다른 양태가 스풀(130)의 일차적 유지를 제공한다. 이 예에서, 스풀(130)은 평탄한 상단 표면을 통해 연장하는 조임끈 홈(132)과 대향 측면으로부터 하위로 연장하는 스풀 샤프트(133)(도 2a에 도시되지 않음)를 갖는 요요(yo-yo)의 절반과 유사하게 성형된다. 스풀(130)은 추가의 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.
끈조임 엔진(10)의 외측 측면은 메커니즘의 활성화를 위한 버튼(121)이 하우징 구조(100)를 통해 연장할 수 있게 하는 버튼 개구부(120)를 포함한다. 버튼(121)은 아래에서 설명되는 추가의 도면에 도시된, 스위치(122)의 활성화를 위한 외부 인터페이스를 제공한다. 일부 예에서, 하우징 구조(100)는 먼지 및 물로부터의 보호를 제공하기 위해 버튼 멤브레인 시일(124)을 포함한다. 이러한 예에서, 버튼 멤브레인 시일(124)은 코너 위에서 그리고 외측 측면 아래에서 하우징 구조(100)의 상위 표면으로부터 접착된 수 밀(mil)(1/1000 in) 두께에 달하는 투명 플라스틱(또는 유사한 재료)이다. 다른 예에서, 버튼 멤브레인 시일(124)은 버튼(121) 및 버튼 개구부(120)를 덮는 2 mil 두께의 비닐 접착제로 이면처리된 멤브레인이다.
도 2b는 상단 섹션(102) 및 하단 섹션(104)을 포함하는 하우징 구조(100)의 예시도이다. 이 예에서, 상단 섹션(102)은 케이스 나사(108), 조임끈 채널(110), 조임끈 채널 전이부(114), 스풀 리세스(115), 버튼 개구부(120) 및 버튼 시일 리세스(126)와 같은 구성을 포함한다. 버튼 시일 리세스(126)는 버튼 멤브레인 시일(124)에 대한 삽입부를 제공하도록 삭감된 상단 섹션(102)의 일 부분이다. 이 예에서, 버튼 시일 리세스(126)는 상위 표면의 외측 에지의 일부 위, 그리고, 상단 섹션(104)의 외측 측면의 일부의 길이 아래로 전이하는 상단 섹션(104)의 상위 표면의 외측 측면 상의 수 mil의 만입된 부분이다.
이 예에서, 하단 섹션(104)은 무선 충전기 액세스(105), 조인트(106) 및 그리스 격리 벽(109)과 같은 구성을 포함한다. 또한, 특별히 표시되어 있지는 않지만, 케이스 나사(108)를 수용하기 위한 케이스 나사 베이스뿐만 아니라 구동 메커니즘의 부분을 보유하기 위한 그리스 격리 벽(109) 내의 다양한 구성이 도시되어 있다. 그리스 격리 벽(109)은 기어 모터 및 봉입된 기어 박스를 포함하는 끈조임 엔진(10)의 전기 컴포넌트로부터 이격되게, 구동 메커니즘을 둘러싸는 그리스 또는 유사한 화합물을 유지하도록 설계된다.
도 2c는 예시적 실시예에 따른 끈조임 엔진(10)의 다양한 내부 컴포넌트의 예시도이다. 이 예에서, 끈조임 엔진(10)은 스풀 자석(136), O-링 시일(138), 웜 구동부(140), 부싱(141), 웜 구동 키(142), 기어 박스(144), 기어 모터(145), 모터 인코더(146), 모터 회로 보드(147), 웜 기어(150), 회로 보드(160), 모터 헤더(161), 배터리 연결부(162), 및 유선 충전 헤더(163)를 더 포함한다. 스풀 자석(136)은 자력계(도 2c에 도시되지 않음)에 의한 검출을 통해 스풀(130)의 이동을 추적하는 것을 보조한다. o-링 시일(138)은 스풀 샤프트(133) 주위의 끈조임 엔진(10) 내로 이동할 수 있는 먼지 및 수분을 밀봉 배제하는 기능을 한다.
이 예에서, 끈조임 엔진(10)의 주요 구동 컴포넌트는 웜 구동부(140), 웜 기어(150), 기어 모터(145) 및 기어 박스(144)를 포함한다. 웜 기어(150)는 웜 구동부(140) 및 기어 모터(145)의 역구동을 억제하도록 설계되고, 이는 스풀(130)을 거쳐 끈조임 케이블로부터 나오는 주요 입력 힘이 비교적 큰 웜 기어 및 웜 구동부 치형부 상에서 해소되는 것을 의미한다. 이러한 배열은 기어 박스(144)에 신발류 플랫폼의 실제 사용으로부터의 동적 하중 또는 끈조임 시스템을 조임하는 것으로부터의 조임 하중 모두를 견디기에 충분한 강도의 기어를 포함하는 것이 요구되지 않게 한다. 웜 구동부(140)는 구동 시스템의 더 연약한 부분, 예컨대 웜 구동 키(142)를 보호하는 것을 보조하기 위한 추가의 구성을 포함한다. 이 예에서, 웜 구동 키(142)는 기어 박스(144)로부터 나오는 구동 샤프트를 통해 핀과 인터페이싱하는 웜 구동부(140)의 모터 단부에서의 반경방향 슬롯이다. 이러한 배열은 웜 구동부(140)가 축방향으로(기어 박스(144)로부터 멀어 지는 방향으로) 자유롭게 이동하게 하여 부싱(141) 및 하우징 구조(100) 상으로 이들 축방향 하중을 전달하게 함으로써 웜 구동부(140)가 기어 박스(144) 또는 기어 모터(145) 상에 임의의 축방향 힘을 부여하는 것을 방지한다.
도 2d는 끈조임 엔진(10)의 추가의 내부 컴포넌트를 도시하는 예시도이다. 이 예에서, 끈조임 엔진(10)은 웜 구동부(140), 부싱(141), 기어 박스(144), 기어 모터(145), 모터 인코더(146), 모터 회로 보드(147) 및 웜 기어(150)와 같은 구동 컴포넌트를 포함한다. 도 2d는 배터리(170)의 예시도뿐만 아니라 전술된 구동 컴포넌트의 일부의 더 양호한 모습을 추가한다.
도 2e는 끈조임 엔진(10)의 내부 컴포넌트를 도시하는 다른 예시도이다. 도 2e에서, 인덱싱 휠(151)(일반적인 제네바 휠(Geneva wheel)(151) 이라고도 함)을 더 잘 도시하기 위해 웜 기어(150)는 제거되어 있다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, 인덱싱 휠(151)은 전기 또는 기계적 고장 및 위치 소실의 경우에 구동 메커니즘을 복원시키기 위한 메커니즘을 제공한다. 이 예에서, 끈조임 엔진(10)은 배터리(170)(이 도면에는 도시되지 않음)보다 하위에 위치하는 무선 충전 인터커넥트(165) 및 무선 충전 코일(166)을 또한 포함한다. 이 예에서, 무선 충전 코일(166)은 끈조임 엔진(10)의 하단 섹션(104)의 외부 하위 표면 상에 장착된다.
도 2f는 예시적 실시예에 따른 끈조임 엔진(10)의 단면도이다. 도 2f는 스풀(130)의 구조뿐만 아니라 조임끈 홈(132) 및 조임끈 채널(110)이 조임끈 케이블(131)과 어떻게 인터페이싱하는지를 도시하는 것을 보조한다. 이 예에 도시된 바와 같이, 조임끈(131)은 조임끈 채널(110)을 통해 그리고 스풀(130)의 조임끈 홈(132) 내로 연속적으로 진행한다. 단면 예시도는 조임끈 리세스(135)를 또한 도시하는데, 이는 스풀(130)의 회전에 의해 조임끈이 권취됨에 따라 조임끈(131)이 구축되는 위치이다. 조임끈(131)은 끈조임 엔진(10)을 가로질러 연장할 때 조임끈 홈(132)에 의해 포획되어, 스풀(130)이 회전될 때 조임끈(131)이 조임끈 리세스(135) 내의 스풀(130)의 본체 상으로 회전된다.
끈조임 엔진(10)의 단면에 의해 도시된 바와 같이, 스풀(130)은 O-링(138)을 통해서 진행된 후에 웜 기어(150)와 결합되는 스풀 샤프트(133)를 포함한다. 이 예에서, 스풀 샤프트(133)는 키결합 연결 핀(134)을 통해 웜 기어에 결합된다. 일부 예에서, 키결합 연결 핀(134)은 단지 하나의 축방향으로 스풀 샤프트(133)로부터 연장하고, 웜 기어(150)의 방향이 반전될 때 키결합 연결 핀(134)이 접촉되기 전에 웜 기어(150)의 거의 완전한 일순(revolution)을 허용하는 방식으로 웜 기어 상의 키와 접촉된다. 클러치 시스템은 스풀(130)을 웜 기어(150)에 결합하도록 또한 구현될 수 있다. 이러한 예에서, 클러치 메커니즘은 스풀(130)이 끈조임 해제(풀림) 시에 자유롭게 작동할 수 있도록 비활성화될 수 있다. 스풀 샤프트(133)로부터 하나의 축방향으로만 연장하는 키결합 연결 핀(134)의 예에서, 스풀은, 웜 기어(150)가 역방향 구동되는 동안, 끈조임 해제 프로세스의 초기 활성화 시에 자유롭게 이동하도록 허용된다. 스풀(130)이 끈조임 해제 프로세스의 초기 부분 동안 자유롭게 이동하도록 허용하는 것은, 사용자가 신발류를 풀기 시작하기 위한 시간을 제공하고 이는 결국 웜 기어(150)에 의해 구동되기 전에 조임끈(131)을 풀림 방향으로 인장할 것이므로 조임끈(131) 내의 얽힘을 방지하는 것을 보조한다.
도 2g는 예시적 실시예에 따른 끈조임 엔진(10)의 다른 단면 예시도이다. 도 2g는 도 2f와 비교하여, 끈조임 엔진(10)의 보다 내측의 단면을 도시하며, 회로 보드(160), 무선 충전 인터커넥트(165) 및 무선 충전 코일(166)과 같은 추가의 컴포넌트를 도시한다. 도 2g는 스풀(130) 및 조임끈(131) 인터페이스 주변의 추가적 세부 사항을 도시하기 위해서도 사용된다.
도 2h는 예시적 실시예에 따른 끈조임 엔진(10)의 평면도이다. 도 2h는 그리스 격리 벽(109)을 강조하고 그리스 격리 벽(109)이 스풀(130), 웜 기어(150), 웜 구동부(140), 및 기어 박스(145)를 포함하는 구동 메커니즘의 특정 부분을 어떻게 둘러싸는지를 도시한다. 특정 예에서, 그리스 격리 벽(109)은 웜 구동부(140)를 기어 박스(145)로부터 분리한다. 도 2h는 또한 스풀(130)과 조임끈 케이블(131) 사이의 인터페이스의 평면도를 제공하고, 조임끈 케이블(131)은 스풀(130) 내의 조임끈 홈(132)을 통해 내측-외측 방향으로 연장된다.
도 2i는 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진(10)의 웜 기어(150) 및 인덱스 휠(151) 부분의 평면도이다. 인덱스 휠(151)은 시계제조 및 필름 프로젝터에 사용되는 널리-공지된 제네바 휠의 변형이다. 전형적인 제네바 휠 또는 구동 메커니즘은, 필름 프로젝터에서 요구되는 것과 같이, 연속적인 회전 이동을 간헐적 운동으로 변환하거나 시계의 초침을 간헐적으로 이동시키는 방법을 제공한다. 시계제조자는 기계적 시계 스프링의 과잉-권취를 방지하기 위해 상이한 유형의 제네바 휠을 사용하였으나, 누락 슬롯을 갖는 제네바 휠(예를 들어, 제네바 슬롯(157) 중 하나가 누락됨)을 사용하였다. 누락 슬롯은, 스프링을 권취하는 것을 담당하고 과잉-권취를 방지하는, 제네바 휠의 추가적인 인덱싱을 방지할 것이다. 도시된 예에서, 끈조임 엔진(10)은 원복 동작에서 정지 메커니즘으로서 작용하는 작은 정지 치형부(156)를 포함하는, 제네바 휠, 인덱싱 휠(151)의 변형을 포함한다. 도 2j 내지 도 2m에 도시된 바와 같이, 인덱스 치형부(152)가 제네바 치형부(155) 중 하나의 옆에 있는 제네바 슬롯(157)과 맞물릴 때, 표준 제네바 치형부(155)는 단순히 웜 기어(150)의 각각의 회전에 대해 인덱싱된다. 그러나, 인덱스 치형부(152)가 정지 치형부(156) 옆에 있는 제네바 슬롯(157)과 맞물릴 때, 원복 동작에서 구동 메커니즘을 스톨링(stall)하는 데 사용될 수 있는 더 큰 힘이 발생된다. 정지 치형부(156)는 모터 인코더(146)와 같은 다른 위치 설정 정보의 소실의 경우에 원복을 위한 메커니즘의 공지된 위치를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 2j 내지 도 2m은 예시적 실시예에 따른, 인덱스 동작을 통해 이동하는 웜 기어(150) 및 인덱스 휠(151)의 예시도이다. 전술한 바와 같이, 이들 도면은 도 2j 내지 도 2m에서 시작하여 웜 기어(150)의 한번의 완전한 일순(revolution) 중에 어떤 상황이 발생하는 지를 도시한다. 도 2j에서, 웜 기어(150)의 인덱스 치형부(153)는 제네바 치형부(155)의 제1 제네바 치형부(155a)와 정지 치형부(156) 사이의 제네바 슬롯(157) 내에 맞물린다. 도 2k는 인덱스 치형부(153)가 웜 기어(150)와의 그의 일순을 시작함에 따라 유지되는 제1 인덱스 위치의 인덱스 휠(151)을 도시한다. 도 2l에서, 인덱스 치형부(153)는 제1 제네바 치형부(155a)의 대향 측면 상의 제네바 슬롯(157)과 맞물리기 시작한다. 마지막으로, 도 2m에서, 인덱스 치형부(153)는 제1 제네바 치형부(155a)와 제2 제네바 치형부(155b) 사이에서 제네바 로트(157) 내에 완전히 맞물린다. 도 2j 내지 도 2m에 도시된 프로세스는 인덱스 치형부(153)가 정지 치형부(156)와 맞물릴 때까지 웜 기어(150)의 각각의 일순과 함께 계속된다. 전술된 바와 같이, 인덱스 치형부(153)가 정지 치형부(156)와 맞물릴 때, 증가된 힘은 구동 메커니즘을 스톨링할 수 있다.
도 2n은 예시적 실시예에 따른 끈조임 엔진(10)의 분해도이다. 끈조임 엔진(10)의 분해도는 모든 다양한 컴포넌트가 함께 어떻게 끼워지는 지의 예시를 제공한다. 도 2n은 지면의 상단에 하단 섹션(104)이 있고 저부 부근의 상단 섹션(102)이 있는, 상하 반전된 끈조임 엔진(10)을 도시한다. 이 예에서, 무선 충전 코일(166)은 하단 섹션(104)의 외부(저부)에 접착되는 것으로 도시되어 있다. 분해도는 또한 웜 구동부(140)가 부싱(141), 구동 샤프트(143), 기어 박스(144) 및 기어 모터(145)와 어떻게 조립되는 지에 대한 양호한 예시를 제공한다. 이 도면은 웜 구동부(140)의 제1 단부 상의 웜 구동 키(142) 내에 수용되는 구동 샤프트 핀을 포함하지 않는다. 위에서 설명된 것과 같이, 웜 구동부(140)는 웜 구동 키(142) 내의 구동 샤프트 핀과 맞물리도록 구동 샤프트(143) 위에서 활주하고, 웜 구동 키는 본질적으로 웜 구동부(140)의 제1 단부에서 구동 샤프트(143)에 횡단하여 연장하는 슬롯이다.
예에서, 하우징 구조(100)는 하우징 구조(100)에 의해서 둘러싸인 컴포넌트 주위에 공기 밀폐 또는 기밀 밀봉을 제공한다. 예에서, 하우징 구조(100)는 압력 센서가 배치될 수 있는 별개의 기밀 밀봉 공동을 포위한다. 도 17 및 밀봉된 공동 내에 배치된 압력 센서에 관한 이하의 대응 설명을 참조한다.
도 3a 내지 도 3d는 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진과 인터페이싱하기 위한 작동기(30)의 예를 개괄적으로 도시한다. 이 예에서, 작동기(30)는 브리지(310), 광 파이프(320), 후방 아암(330), 중앙 아암(332), 및 전방 아암(334)과 같은 구성을 포함한다. 도 3a는 또한 LED(340)(LED(340)으로도 언급됨), 버튼(121) 및 스위치(122)와 같은 끈조임 엔진(10)의 관련된 구성을 도시한다. 이 예에서, 후방 아암(330) 및 전방 아암(334)은 각각 버튼(121)을 통해 스위치(122) 중 하나를 개별적으로 활성화시킬 수 있다. 작동기(30)는 또한 리셋 또는 다른 기능과 같은 것들에 대해 양쪽 스위치(122)의 활성화를 동시에 가능하게 하도록 설계된다. 작동기(30)의 주 기능은 끈조임 엔진(10)에 조임 및 풀림 명령을 제공하는 것이다. 작동기(30)는 또한, LED(340)로부터의 광을 신발류 플랫폼의 외부 부분(예를 들어, 아웃솔(60))으로 지향시키는 광 파이프(320)를 포함한다. 광 파이프(320)는 다수의 개별 LED 소스로부터의 광을 작동기(30)의 면을 가로질러서 균등하게 분산시키도록 구조화된다.
이러한 예에서, 작동기(30)의 아암, 후방 아암(330) 및 전방 아암(334)은 스위치(122)의 과다 활성화를 방지하여 신발류 플랫폼의 측면에 대한 충격에 대한 안전 조치를 제공하는 플랜지를 포함한다. 큰 중앙 아암(332)은 또한 버튼(121)에 대한 이들 하중의 전달을 허용하는 대신에, 끈조임 엔진(10)의 측면에 대해 충격 하중을 전달하도록 설계된다.
도 3b는 전방 아암(334)의 예시적인 구조 및 버튼(121)과의 맞물림을 더 도시하는 작동기(30)의 측면도를 제공한다. 도 3c는 후방 아암(330) 및 전방 아암(334)을 통한 활성화 경로를 도시하는 작동기(30)의 추가의 평면도이다. 도 3c는 또한 도 3d에 도시된 단면에 대응하는 섹션 라인 A-A를 도시한다. 도 3d에서, 작동기(30)는 투과광(345)이 점선으로 도시된 단면으로 도시되어 있다. 광 파이프(320)는 LED(340)로부터의 투과광(345)을 위한 전달 매체를 제공한다. 도 3d는 또한 작동기 커버(610) 및 상승된 작동기 인터페이스(615)와 같은, 아웃솔(60)의 양태들을 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진(10)을 보유하기 위한 미드-솔 플레이트(40)를 도시하는 다이어그램 및 도면이다. 이러한 예에서, 미드-솔 플레이트(40)는, 끈조임 엔진 공동(410), 내측 조임끈 가이드(420), 외측 조임끈 가이드(421), 뚜껑 슬롯(430), 전방 플랜지(440), 후방 플랜지(450), 상위 표면(460), 하위 표면(470), 및 작동기 절결부(480)와 같은 구성을 포함한다. 끈조임 엔진 공동(410)은 끈조임 엔진(10)을 수용하도록 설계된다. 이 예에서, 끈조임 엔진 공동(410)은 끈조임 엔진(10)을 외측 및 전방/후방 방향으로 유지하지만, 끈조임 엔진(10)을 포켓에 잠그기 위한 어떠한 내장 구성도 포함하지 않는다. 선택적으로, 끈조임 엔진 공동(410)은 디텐트, 탭, 또는 끈조임 엔진(10)을 끈조임 엔진 공동(410) 내에 적극적으로 유지할 수 있는 하나 이상의 측벽을 따른 유사한 기계적 구성을 포함할 수 있다.
내측 조임끈 가이드(420) 및 외측 조임끈 가이드(421)는 조임끈 케이블을 조임끈 엔진 포켓(410) 내로 및 끈조임 엔진(10)(존재하는 경우) 위로 안내하는 것을 보조한다. 내측/외측 조임끈 가이드(420,421)는 조임끈 케이블을 끈조임 엔진(10) 위의 원하는 위치로 안내하는 것을 보조하기 위해 모따기된 에지 및 하위로 경사진 경사부(ramp)를 포함할 수 있다. 이 예에서, 내측/외측 조임끈 가이드(420,421)는 전형적인 끈조임 케이블 직경보다 다수배 넓은 미드-솔 플레이트(40)의 측면의 개구부를 포함하고, 다른 예에서, 내측/외측 조임끈 가이드(420,421)를 위한 개구부는 단지 끈조임 케이블 직경보다 단지 수배 넓을 수 있다.
이러한 예에서, 미드-솔 플레이트(40)는, 미드-솔 플레이트(40)의 내측 측면 상에서 훨씬 더 연장되는, 조형(sculpted) 또는 윤곽형(contoured) 전방 플랜지(440)를 포함한다. 예시적인 전방 플랜지(440)는 신발류 플랫폼의 아치 아래에 추가적인 지지를 제공하도록 설계된다. 그러나, 다른 예에서, 전방 플랜지(440)는 내측 측면에서 덜 돌출될 수 있다. 이 예에서, 후방 플랜지(450)는 또한 내측 및 외측 측면 모두 상에서 연장된 부분을 갖는 특정 윤곽을 포함한다. 도시된 후방 플랜지(450) 형상은 끈조임 엔진(10)에 대한 향상된 외측 안정성을 제공한다.
도 4b 내지 도 4d는 끈조임 엔진(10)을 유지하고 조임끈 케이블(131)을 포획하기 위한, 미드-솔 플레이트(40) 내로의 뚜껑(20)의 삽입을 도시한다. 이러한 예에서, 뚜껑(20)은 래치(210), 뚜껑 조임끈 가이드(220), 뚜껑 스풀 리세스(230) 및 뚜껑 클립(240)과 같은 구성을 포함한다. 뚜껑 조임끈 가이드(220)는 내측 및 외측 뚜껑 조임끈 가이드(220)를 모두 포함할 수 있다. 뚜껑 조임끈 가이드(220)는 끈조임 엔진(10)의 적절한 부분을 통한 조임끈 케이블(131)의 정렬을 유지하는 것을 돕는다. 뚜껑 클립(240)은 또한 내측 및 외측 뚜껑 클립(240) 모두를 포함할 수 있다. 뚜껑 클립(240)은 미드-솔 플레이트(40)에 대한 뚜껑(20)의 부착을 위한 피벗 지점을 제공한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 뚜껑(20)은 뚜껑 클립(240)이 뚜껑 슬롯(430)을 통해 미드-솔 플레이트(40)에 진입하는 상태로 미드-솔 플레이트(40) 내로 직선으로 삽입된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 뚜껑 클립(240)이 뚜껑 슬롯(430)을 통해 삽입되면, 뚜껑(20)은 뚜껑 클립(240)이 미드-솔 플레이트(40)로부터 분리되는 것을 방지하도록 전방으로 이동된다. 도 4d는, 미드-솔 플레이트(40) 내의 뚜껑 래치 리세스(490)와 래치(210)의 맞물림에 의해 끈조임 엔진(10) 및 조임끈 케이블(131)을 고정하기 위한 뚜껑 클립(240)을 중심으로 한 뚜껑(20)의 회전 또는 피벗을 도시한다. 일단 위치에 스냅결합되면, 뚜껑(20)은 미드-솔 플레이트(40) 내에 끈조임 엔진(10)을 고정한다.
도 5a 내지 도 5d는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진(10) 및 관련된 컴포넌트를 수용하도록 구성된 미드-솔(50) 및 아웃-솔(60)을 도시하는 다이어그램 및 도면이다. 미드-솔(50)은 임의의 적합한 신발류 재료로부터 형성될 수 있고, 미드-솔 플레이트(40) 및 관련 컴포넌트를 수용하기 위한 다양한 구성을 포함한다. 이 예에서, 미드-솔(50)은 플레이트 리세스(510), 전방 플랜지 리세스(520), 후방 플랜지 리세스(530), 작동기 개구부(540) 및 작동기 커버 리세스(550)와 같은 구성을 포함한다. 플레이트 리세스(510)는 미드-솔 플레이트(40)의 대응하는 구성과 정합하기 위한 다양한 절결부 및 유사한 구성을 포함한다. 작동기 개구부(540)는 신발류 플랫폼(1)의 외측 측면으로부터 작동기(30)로의 액세스를 제공하도록 크기 설정 및 위치 설정된다. 작동기 커버 리세스(550)는, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 작동기(30)를 보호하고, 주 사용자 인터페이스를 위한 특별한 촉각 및 시각적 외관을 끈조임 엔진(10)에 제공하기 위해서 몰딩된 커버링을 수용하도록 구성된 미드-솔(50)의 만입된 부분이다.
도 5b 및 도 5c는 예시적 실시예에 따른 미드-솔(50) 및 아웃-솔(60)의 부분을 도시한다. 도 5b는 작동기 커버(610) 내로 성형되거나 달리 형성되는 예시적인 작동기 커버(610) 및 상승된 작동기 인터페이스(615)의 예시도를 포함한다. 도 5c는 작동기(30)의 광 파이프(320) 부분을 통해 아웃-솔(60)에 전달된 광의 부분을 분산시키기 위한 수평 스트립핑을 포함하는, 작동기(610) 및 상승된 작동기 인터페이스(615)의 추가의 예를 도시한다.
도 5d는 미드-솔(50) 상의 작동기 커버 리세스(550)뿐만 아니라 작동기 커버(610)의 적용 이전의, 작동기 개구부(540) 내의 작동기(30)의 위치 설정을 추가로 도시한다. 이 예에서, 작동기 커버 리세스(550)는 작동기 커버(610)를 미드-솔(50) 및 아웃-솔(60)에 부착하기 위해 접착제를 수용하도록 설계된다.
도 6a 내지 도 6c는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진(10)을 포함하는 신발류 조립체(1)의 예시도이다. 이 예에서, 도 6a 내지 도 6c는 끈조임 엔진(10), 미드-솔 플레이트(40), 미드-솔(50) 및 아웃-솔(60)을 포함하는 조립된 자동화된 신발류 플랫폼(1)의 반-투명한 예를 도시한다. 도 6a는 자동화된 신발류 플랫폼(1)의 외측 측면도이다. 도 6b는 자동화된 신발류 플랫폼(1)의 내측 측면도이다. 도 6c는 상부 부분이 제거된 자동화된 신발류 플랫폼(1)의 평면도이다. 평면도는 끈조임 엔진(10), 뚜껑(20), 작동기(30), 미드-솔 플레이트(40), 미드-솔(50) 및 아웃-솔(60)의 상대적 위치 설정을 나타낸다. 이 예에서, 평면도는 또한 스풀(130), 내측 조임끈 가이드(420), 외측 조임끈 가이드(421), 전방 플랜지(440), 후방 플랜지(450), 작동기 커버(610), 및 상승된 작동기 인터페이스(615)를 도시한다.
도 6d는 일부 예시적 실시예에 따른, 예시적인 끈조임 구성을 도시하는 상부(70)의 평면도이다. 이 예에서, 상부(70)는 조임끈(131) 및 끈조임 엔진(10)에 추가로 외측 조임끈 고정부(71), 내측 조임끈 고정부(72), 외측 조임끈 가이드(73), 내측 조임끈 가이드(74), 및 브리오 케이블(brio cable)(75)을 포함한다. 도 6d에 도시된 예는 비-중첩 내측 및 외측 끈조임 경로를 포함하는 대각선 끈조임 패턴을 갖는 연속 니트 직물 상부(70)를 포함한다. 외측 조임끈 고정부에서 시작하여, 외측 조임끈 가이드(73)를 통해, 끈조임 엔진(10)을 통해, 내측 조임끈 가이드(74)를 통해, 다시 내측 조임끈 고정부(72)로 연장되는 끈조임 경로가 생성된다. 이 예에서, 조임끈(131)은 외측 조임끈 고정부(71)로부터 내측 조임끈 고정부(72)로의 연속 루프를 형성한다. 내측으로부터 외측으로의 조임은 이 예에서는 브리오 케이블(75)을 통해 전달된다. 다른 예에서, 끈조임 경로는 교차하거나, 상부(70)를 가로질러 내측-외측 방향으로 조임력을 전달하기 위해 추가의 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로, 연속적인 조임끈 루프 개념은 중앙(내측) 간극과 조임끈(131)이 중앙 간극을 가로질러 전후로 교차되는 상태로, 더 전통적인 상부에 포함될 수 있다.
도 7은 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진(10)을 포함하는 자동화된 신발류 플랫폼(1)의 조립을 위한 신발류 조립 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 이 예에서, 조립 프로세스는: 710에서 아웃솔/미드솔 조립체를 획득하고, 720에서 미드-솔 플레이트를 삽입 및 접착하고, 730에서 끈조임된 상부를 부착하고, 740에서 작동기를 삽입하고, 선택적으로 745에서 소매 상점으로 서브조립체를 수송하고, 750에서 끈조임 엔진을 선택하고, 760에서 끈조임 엔진을 미드-솔 플레이트에 삽입하고, 770에서 끈조임 엔진을 고정하는 것과 같은 동작을 포함한다. 이하에 더 상세히 설명되는 프로세스(700)는 설명된 프로세스 동작들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있고, 프로세스 동작들 중 적어도 일부는 다양한 위치들(예를 들어, 제조 공장 대 소매 상점)에서 이루어질 수 있다. 특정 예에서, 프로세스(700)를 참조하여 설명된 모든 프로세스 동작은 제조 위치 내에서 완료될 수 있고, 완성된 자동화된 신발류 플랫폼이 소비자에게 직접 전달되거나 구매를 위한 보유 위치로 전달될 수 있다.
이 예에서, 프로세스(700)는 아웃-솔(60)에 접착된 미드-솔(50)과 같은, 아웃-솔 및 미드-솔 조립체를 획득하는 것으로 710에서 시작한다. 720에서, 프로세스(700)는 미드-솔 플레이트(40)와 같은 미드-솔 플레이트의 플레이트 리세스(510) 내로의 삽입으로 이어진다. 일부 예에서, 미드-솔 플레이트(40)는 미드-솔에 미드-솔 플레이트를 접착하기 위해 하위 표면 상에 접착제 층을 포함한다. 다른 예에서, 접착제는 미드-솔 플레이트의 삽입 전에 미드-솔에 적용된다. 또 다른 예에서, 미드-솔은 미드-솔 플레이트와 간섭 끼워 맞춤하도록 설계되며, 이는 자동화된 신발류 플랫폼의 2개의 컴포넌트를 고정하기 위해 접착제를 필요로 하지 않는다.
730에서, 프로세스(700)는 자동화된 신발류 플랫폼의 끈조임된 상부 부분이 미드-솔에 부착되는 것으로 이어진다. 끈조임 엔진(10)과 같은 끈조임 엔진과의 후속적인 맞물림을 위해 미드-솔 플레이트에 하부 조임끈 루프를 위치 설정하는 것을 추가하여, 끈조임된 상부 부분의 부착은 임의의 공지된 신발류 제조 프로세스를 통해 수행된다. 예를 들어, 미드-솔 플레이트(40)가 삽입된 미드-솔(50)을 끈조임된 상부에 부착하면, 하부 조임끈 루프는 내측 조임끈 가이드(420) 및 외측 조임끈 가이드(421)와 정렬되도록 위치 설정되고, 이는 조임끈 루프를 조립 프로세스에서 나중에 삽입될 때 끈조임 엔진(10)과 맞물리도록 적절하게 위치 설정한다. 상부 부분의 조립은 아래에서 도 8a 및 도 8b를 참조하여 더 상세히 설명된다.
740에서, 프로세스(700)는, 작동기(30) 같은 작동기의 미드-솔 플레이트로의 삽입으로 이어진다. 선택적으로, 작동기의 삽입은 동작 730에서의 상부 부분의 부착 전에 행해 질 수 있다. 예에서, 미드-솔 플레이트(40)의 작동기 절결부(480) 내로 작동기(30)의 삽입은 작동기(30)와 작동기 절결부(480) 사이의 스냅 끼워 맞춤을 수반한다. 선택적으로, 프로세스(700)는 745에서 소매 위치 또는 유사한 판매 지점으로의 자동화된 신발류 플랫폼의 서브조립체의 수송으로 이어진다. 프로세스(700) 내의 나머지 동작은 특별한 공구 또는 재료 없이 수행될 수 있고, 이는 자동화된 신발류 서브조립체 및 끈조임 엔진 옵션의 모든 조합을 제조 및 보유할 필요 없이 소매 레벨에서 판매되는 제품의 유연한 맞춤화를 가능하게 한다.
750에서, 프로세스(700)는 오직 하나의 끈조임 엔진이 이용 가능한 경우에 선택적인 동작 일 수 있는, 끈조임 엔진의 선택으로 이어진다. 예에서, 동작(710 내지 740)으로부터 서브조립체로의 조립을 위해 끈조임 엔진(10), 동력화된 끈조임 엔진이 선택된다. 그러나, 앞서 언급된 바와 같이, 자동화된 신발류 플랫폼은 완전 자동 동력화된 끈조임 엔진으로부터의 인력식 수동 활성화 끈조임 엔진까지 다양한 유형의 끈조임 엔진을 수용하도록 설계된다. 아웃-솔(60), 미드-솔(50) 및 미드-솔 플레이트(40)와 같은 컴포넌트를 가지는 동작 710 내지 740에 내장된 서브조립체는 광범위한 선택적 자동화 컴포넌트를 수용하기 위한 모듈형 플랫폼을 제공한다.
760에서, 프로세스(700)는 선택된 끈조임 엔진의 미드-솔 플레이트 내로의 삽입으로 이어진다. 예를 들어, 끈조임 엔진(10)은 미드-솔 플레이트(40) 내로 삽입될 수 있고, 끈조임 엔진(10)은 끈조임 엔진 공동(410)을 통해 연장되는 조임끈 루프 아래에서 미끄러진다. 끈조임 엔진(10)이 제자리에 위치하고 조임끈 케이블이 끈조임 엔진의 스풀, 예컨대 스풀(130) 내에 맞물림으로써, 뚜껑(또는 유사한 컴포넌트)이 미드-솔 플레이트에 설치되어 끈조임 엔진(10) 및 조임끈을 고정할 수 있다. 끈조임 엔진(10)을 고정하기 위한 미드-솔 플레이트(40) 내로의 뚜껑(20)의 설치의 예가 도 4b 내지 도 4d에 도시되고 앞서 설명되었다. 뚜껑이 끈조임 엔진 위에 고정된 상태에서, 자동화된 신발류 플랫폼은 완성되고 실제 사용을 위해 준비된다.
도 8a 및 도 8b는 일부 예시적 실시예에 따른, 미드-솔에 조립하기 위한 준비에서 신발류 상부를 조립하기 위한 조립 프로세스(800)를 개괄적으로 도시하는 흐름도를 포함한다.
도 8a는 예컨대 앞서 설명된 프로세스(700)를 통해, 최종 조립을 위해 자동화된 신발류 플랫폼 내로 신발류 조립체의 끈조임된 상부 부분을 조립하기 위한 일련의 조립 동작을 시각적으로 도시하고 있다. 도 8a에 도시된 프로세스(800)는 동작 1로 시작하며, 이는 니트 상부 및 조임끈(조임끈 케이블)를 획득하는 것을 수반한다. 이어서, 니트 상부의 제1 절반이 조임끈으로 끈조임된다. 이 예에서, 상부를 끈조임하는 것은 다수의 아일릿을 통해 조임끈 케이블을 끼우고 한 단부를 상부의 전방 섹션에 고정시키는 것을 수반한다. 다음에, 조임끈 케이블은 상부를 지지하는 고정구 아래 및 대향하는 측부 주변으로 라우팅된다. 이어서, 동작 2.6에서, 고정구 주위에 조임끈의 하부 루프를 유지하면서, 상부의 다른 절반이 끈조임된다. 2.7에서, 조임끈이 고정 및 트리밍되고, 3.0에서 고정구를 제거하여 상부 부분 아래의 하부 조임끈 루프를 갖는 끈조임된 니트 상부를 남긴다.
도 8b는 신발류 상부를 조립하기 위한 프로세스(800)의 다른 예를 도시하는 흐름도이다. 이 예에서, 프로세스(800)는 810에서 상부 및 조임끈 케이블을 획득하고, 820에서 상부의 제1 절반을 끈조임하고, 830에서 조임끈을 끈조임 고정구 아래로 라우팅(routing)하고, 840에서 상부의 제2 절반을 끈조임하고, 850에서 끈조임을 조이고, 860에서 상부를 완성하고, 870에서 끈조임 고정구를 제거하는 것과 같은 동작을 포함한다.
프로세스(800)는 조립될 상부 및 조임끈 케이블을 획득함으로써 810에서 시작한다. 상부를 획득하는 것은 프로세스(800)의 다른 동작을 통해 사용되는 끈조임 고정구 상에 상부를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 820에서, 프로세스(800)는 조임끈 케이블로 상부의 제1 절반을 끈조임함으로써 계속된다. 끈조임 동작은 일련의 아일릿 또는 상부에 내장된 유사한 구성을 통해 조임끈 케이블을 라우팅하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 820에서의 끈조임 동작은 조임끈 케이블의 일 단부를 상부의 일부에 고정하는 것을 포함할 수 있다. 조임끈 케이블을 고정하는 것은 조임끈 케이블의 제1 단부를 상부의 고정된 부분으로 재봉, 결속 또는 달리 종결하는 것을 포함할 수 있다.
830에서, 프로세스(800)는 조임끈 케이블의 자유 단부를 상부 아래 및 끈조임 고정구 주위로 라우팅하는 것으로 이어진다. 이 예에서, 상부가 미드-솔/아웃-솔 조립체와 접합된 후에 끈조임 엔진과의 궁극적인 맞물림을 위해 상부 아래에서 적절한 조임끈 루프를 생성하기 위해 끈조임 고정구가 사용된다(상기 도 7의 설명 참조). 끈조임 고정구는 프로세스(800)의 잇따른 작동 동안 조임끈 케이블을 적어도 부분적으로 유지하기 위한 홈 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다.
840에서, 프로세스(800)는 조임끈 케이블의 자유 단부로 상부의 제2 절반을 끈조임하는 것으로 이어진다. 제2 절반을 끈조임하는 것은 제2 일련의 아일릿 또는 상부의 제2 절반 상의 유사한 구성을 통해 조임끈 케이블을 라우팅하는 것을 포함할 수 있다. 850에서, 프로세스(800)는, 끈조임 엔진과의 적절한 맞물림을 위해 하부 조임끈 루프가 적절하게 형성되도록 보장하기 위해, 조임끈 케이블을 다양한 아일릿을 통해 그리고 끈조임 고정구 주위로 조임으로써 계속된다. 끈조임 고정구는 적절한 조임끈 루프 길이의 획득을 보조하고, 상이한 끈조임 고정구가 신발류의 상이한 크기 또는 스타일에 사용될 수 있다. 끈조임 프로세스는 조임끈 케이블의 자유 단부가 상부의 제2 절반에 고정되는 것으로 860에서 완료된다. 상부의 완성은 또한 추가의 트리밍 또는 스티칭(stitching) 동작을 포함할 수 있다. 마지막으로, 870에서, 프로세스(800)는 끈조임 고정구로부터 상부를 제거하는 것으로 완료된다.
도 9는 일부 예시적 실시예에 따른, 끈조임 엔진의 스풀 내에 조임끈을 고정하기 위한 메커니즘을 도시하는 도면이다. 이 예에서, 끈조임 엔진(10)의 스풀(130)은 조임끈 홈(132) 내에 조임끈 케이블(131)을 수용한다. 도 9는 페룰을 갖는 조임끈 케이블 및 페룰을 수용하기 위한 리세스를 포함하는 조임끈 홈을 갖는 스풀을 포함한다. 이러한 예에서, 페룰은 스풀 내에 조임끈 케이블을 유지하는 것을 보조하기 위해 리세스 내로 스냅(예를 들어, 간섭 끼워 맞춤)된다. 스풀(130)과 같은 다른 예시적 스풀은 리세스를 포함하지 않으며, 스풀의 조임끈 홈 내에 조임끈 케이블을 유지하기 위해 자동화된 신발류 플랫폼의 다른 컴포넌트가 사용된다.
도 10a는 예시적 실시예에 따른 동력화된 끈조임 시스템(1000)의 컴포넌트의 블록도를 개괄적으로 도시한다. 시스템(1000)은 예컨대, 인터페이스 버튼(1001)(예를 들어, 도 2a의 예에서 버튼(121)에 대응함), 발 존재 센서(1010), 및 하우징 구조(100)를 포함하는 동력화된 끈조임 시스템의 일부의, 그러나, 반드시 전부는 아닌, 컴포넌트를 포함하며, 하우징 구조는 프로세서 회로(1020)를 갖는 인쇄 회로 보드 조립체(PCA), 배터리(1021), 충전 코일(1022), 인코더(1025), 모션 센서(1024), 및 구동 메커니즘(1040)을 둘러싸고 있다. 구동 메커니즘(1040)은 무엇보다도 모터(1041), 트랜스미션(1042) 및 조임끈 스풀(1043)을 포함할 수 있다. 모션 센서(1024)는, 무엇보다도, 단일 또는 다중 축 가속도계, 자력계, 자이로미터, 또는 하우징 구조(150) 또는 하우징 구조(150) 내의 또는 하우징 구조(150)에 결합된 하나 이상의 컴포넌트의 모션을 감지하도록 구성된 다른 센서 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 예에서, 시스템(1000)은 프로세서 회로(1020)에 결합된 자력계(1220)를 포함한다.
도 10a의 예에서, 프로세서 회로(1020)는 인터페이스 버튼(1001), 발 존재 센서(1010), 배터리(1021), 충전 코일(1022), 및 구동 메커니즘(1040) 중 하나 이상과 데이터 또는 전력 신호 통신한다. 트랜스미션(1042)은 모터(1041)를 스풀(1043)에 결합시켜 구동 메커니즘(1040)을 형성한다. 도 10a의 예에서, 버튼(1001), 발 존재 센서(1010), 및 환경 센서(1050)는 하우징 구조(100)의 외부에 또는 부분적으로 외부에 도시되어 있다.
대안적인 실시예에서, 버튼(1001), 발 존재 센서(1010), 및 환경 센서(1050) 중 하나 이상은 하우징 구조(100) 내에 둘러싸일 수 있다. 예에서, 발 존재 센서(1010)는 바람직하게는 땀 및 먼지 또는 파편으로부터 센서를 보호하기 위해 하우징 구조(100)의 내부에 배치된다. 하우징 구조(100)의 벽을 통한 연결을 최소화하거나 제거하는 것은 조립체의 내구성 및 신뢰성을 증가시키는 것을 도울 수 있다.
예에서, 프로세서 회로(1020)는 구동 메커니즘(1040)의 하나 이상의 양태를 제어한다. 예를 들어, 프로세서 회로(1020)는 버튼들(1001)로부터 및/또는 발 존재 센서(1010)로부터 및/또는 모션 센서(1024)로부터 정보를 수신하고, 이에 응답하여, 구동 메커니즘(1040)을 제어하여, 예를 들어 발에 대해 신발류를 조임하거나 풀리게 하도록 구성될 수 있다. 예에서, 프로세서 회로(1020)는 다른 기능들 중에서, 발 존재 센서(1010) 또는 다른 센서로부터 센서 정보를 획득하거나 기록하기 위한 명령을 발행하도록 추가적으로 또는 대안적으로 구성된다. 예에서, 프로세서 회로(1020)는 (1) 발 존재 센서(1010)를 사용하여 발 존재를 검출하고 (2) 모션 센서(1024)를 사용하여 지정된 제스처를 검출하여 구동 메커니즘(1040)의 동작을 조절한다.
예에서, 시스템(1000)은 환경 센서(1050)를 포함한다. 환경 센서(1050)로부터의 정보는 발 존재 센서(1010)에 대한 기준선 또는 기준 값을 갱신 또는 조정하기 위해 사용될 수 있다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 용량성 발 존재 센서에 의해 측정된 커패시턴스 값은 예로서 센서 부근의 주변 조건에 응답하여, 시간 경과에 따라 변화할 수 있다. 환경 센서(1050)로부터의 정보를 사용하여, 프로세서 회로(1020) 및/또는 발 존재 센서(1010)는 측정 또는 감지된 커패시턴스 값을 갱신 또는 조정할 수 있다.
예에서, 시스템(1000)은 상이한 유형의 데이터를 수집하도록 구성된 센서를 포함한다. 예에서, 센서(들)는 인솔(1201)의 압축들의 수, 시퀀스, 및/또는 주파수에 관한 데이터를 수집한다(예를 들어, 도 12a 내지 도 12g의 설명 참조). 예를 들어, 시스템(1000)은 착용자가 신발류를 착용하고 있는 동안 발생하는 걸음, 도약, 컷(cut), 킥(kick), 또는 다른 압축력의 수 및 주파수뿐만 아니라 접촉 시간 및 비행 시간과 같은 다른 파라미터를 기록할 수 있다. 정량적 센서 및 이원적인 온/오프 유형의 센서 모두가 이러한 데이터를 수집할 수 있다. 다른 예에서, 시스템(1000)은 신발류에 의해 유발되는 압축력의 시퀀스를 기록할 수 있고, 이는 발 내전 또는 외전, 체중 전달, 발 타격 패턴, 또는 다른 이러한 용례를 결정하는 것과 같은 목적을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 센서(들)는 (예를 들어, 아래에서 설명되는 자석들(1250-1252)의 어레이를 사용하여) 신발류의 상이한 부분들 상의 압축력들을 정량적으로 측정할 수 있고, 측정된 정보는 정량적 압축력 및/또는 충격 정보를 포함할 수 있다. 신발류의 상이한 부분 상의 힘의 상대적인 차이가, 예를 들어, 착용자의 체중 분포, 또는 "압력 중심"을 결정하기 위해서 이용될 수 있다. 체중 분포 및/또는 압력 중심은 착용자에 의해 사용되는 하나 또는 양 신발류 물품에 대해 독립적으로 계산될 수 있거나, 또는 예를 들어 착용자의 전체 신체에 대한 체중 분포의 중심 또는 압력 중심을 찾기 위해 양쪽 모두의 신발에 걸쳐 계산될 수 있다. 예에서, 센서(들)는 압축력의 변화율(예를 들어, 도 12e 및 12f 참조), 접촉 시간, (예컨대, 도약 또는 달리기를 위한) 비행 시간이나 충격 사이의 시간, 및/또는 다른 시간적으로-의존적 파라미터를 측정할 수 있다. 임의의 실시예에서, 센서는 이벤트로서 주어진 힘/충격을 등록하기 전에 지정된 임계력 또는 충격을 사용하거나 요구할 수 있다는 것이 이해된다.
도 10b는 신발류 센서로부터 발 존재 정보를 이용하는 것을 포함하는 방법(1100)의 예를 도시하는 흐름도를 도시한다. 동작(1110)에서, 예는 발 존재 센서(1010)로부터 발 존재 정보를 수신하는 것을 포함한다. 발 존재 정보는 발이 신발류 내에 존재하는지 여부에 관한 2진 정보를 포함할 수 있거나, 발이 신발류 물품 내에 존재할 가능성의 표시를 포함할 수 있다. 정보는 발 존재 센서(1010)로부터 프로세서 회로(1050)에 제공된 전기 신호를 포함할 수 있다. 일 예에서, 발 존재 정보는 신발류 내의 하나 이상의 센서에 대한 발의 위치에 대한 정성적 정보를 포함한다.
동작(1120)에서, 이 예는 발이 신발류 내에 완전히 착좌되어 있는지를 결정하는 것을 포함한다. 센서 신호가 발이 완전히 착좌되어 있다는 것을 표시하면, 이 예는 구동 메커니즘(1040)을 작동시키는 것으로 동작 1130에서 계속될 수 있다. 예를 들어, 발이, 예컨대 발 존재 센서(1010)로부터의 정보에 기초하여, 동작 1120에서 완전히 착좌되는 것으로 결정될 때, 구동 메커니즘(1040)은 상술된 바와 같이, 스풀(1031)을 통해 신발류 조임끈을 조임하도록 맞물릴 수 있다. 센서 신호가 발이 완전히 착좌되지 않았다는 것을 나타내면, 이후, 이 예는 일부 지정 간격(예를 들어, 1-2초, 또는 그 이상) 동안 지연 또는 아이들링하는 것에 의해 동작 1122에서 계속될 수 있다. 지정된 지연이 경과한 후에, 예는 동작 1110으로 복귀할 수 있고, 프로세서 회로(1050)는 발이 완전히 착좌되어 있는지를 다시 결정하기 위해 발 존재 센서(1010)로부터의 정보를 다시 샘플링할 수 있다.
구동 메커니즘(1040)이 동작 1130에서 작동된 후에, 프로세서 회로(1050)는 동작 1140에서 발 위치 정보를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로는 발 존재 센서(1010)로부터 신발류 내의 발의 절대 또는 상대 위치에 관한 정보를 주기적으로 또는 간헐적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예에서, 동작 1140에서 발 위치 정보를 모니터링하고 동작 1110에서 발 존재 정보를 수신하는 것은 동일하거나 상이한 발 존재 센서(1010)로부터 정보를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작 1110 및 1140에서 발 존재 또는 위치 정보를 모니터링하기 위해 상이한 전극들이 사용될 수 있다.
동작 1140에서, 예는 버튼(121)과 같은 신발류와 연관된 하나 이상의 버튼으로부터의 정보를 모니터링하는 것을 포함한다. 버튼(121)으로부터의 정보에 기초하여, 구동 메커니즘(1040)은 예컨대 사용자가 신발류를 제거하기를 원할 때, 조임끈을 맞물림 해제하거나 또는 풀도록 지시 받을 수 있다.
예에서, 조임끈 인장 정보가 추가적으로 또는 대안적으로 구동 메커니즘(1040)을 작동시키기 위한 또는 조임끈을 인장하기 위한 피드백 정보로서 모니터링 또는 이용될 수 있다. 예를 들어, 조임끈 인장 정보는 모터(1041)에 공급되는 구동 전류를 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 인장은 제조 시점에 특성화될 수 있고 또는 사용자에 의해 미리설정되거나 조정될 수 있고, 모니터링된 또는 측정된 구동 전류 레벨에 상관될 수 있다.
동작 1150에서, 예는 발 위치가 신발류 내에서 변화되었는지 여부를 결정하는 것을 포함한다. 발 위치에서의 변화가 발 존재 센서(1010) 및 프로세서 회로(1050)에 의해 검출되지 않으면, 이 예는 동작 1152에서의 지연으로 이어질 수 있다. 동작 1152에서 지정된 지연 간격 후에, 예는 발 위치가 변화되었는지 여부를 다시 결정하기 위해 발 존재 센서(1010)로부터의 정보를 다시 샘플링하기 위해 동작 1140으로 복귀할 수 있다. 동작 1152에서의 지연은 수 밀리초 내지 수 초의 범위 내에 있을 수 있고, 선택적으로 사용자에 의해 지정될 수 있다.
예에서, 동작 1152에서의 지연은, 예를 들어 신발류 사용 특성을 결정하는 것에 응답하여, 프로세서 회로(1050)에 의해서 자동적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(1050)가 착용자가 격렬한 활동(예를 들어, 달리기, 도약 등)에 관여한다고 결정하면, 이때, 프로세서 회로(1050)는 동작 1152에 제공된 지연 기간을 감소시킬 수 있다. 착용자가 격렬하지 않은 활동(예를 들어, 보행 또는 앉음)에 관여하고 있다고 프로세서 회로가 결정하면, 프로세서 회로는 동작 1152에서 제공된 지연 기간을 증가시킬 수 있다. 지연 기간을 증가시킴으로써, 배터리 수명은 프로세서 회로(1050)에 의한 및/또는 발 존재 센서(1010)에 의한 센서 샘플링 이벤트 및 대응하는 전력 소비를 늦춤으로써 보존될 수 있다. 예에서, 위치 변화가 동작 1150에서 검출되는 경우, 예를 들어, 구동 메커니즘(1040)을 작동시켜 발 주위의 신발류를 조임하거나 풀기 위해서, 예를 들어 동작 1130으로 복귀하는 것에 의해 계속될 수 있다. 예에서, 프로세서 회로(1050)는 예를 들어, 발 위치에서의 미미한 검출된 변화의 경우에 원치 않는 조임끈 스풀링을 피하는 것을 돕기 위해 구동 메커니즘(1040)을 위한 히스테레틱 제어기를 포함하거나 통합한다.
도 11a 내지 11d는 일부 예시적 실시예에 따른, 동력화된 끈조임 엔진용 모터 제어 방안을 도시하는 다이어그램이다. 예에서, 모터 제어 방안은, 조임끈 권취의 관점에서, 전체 행정을 세그먼트로 분할하는 것을 수반하고, 세그먼트는 조임끈 행정의 연속 상의 위치(예를 들어, 하나의 단부 상의 복원/풀림 위치와 다른 단부의 최대 조임도 사이)에 기초하여 크기가 변화된다. 모터가 반경방향 스풀을 제어하고 주로 모터 샤프트 상의 반경방향 인코더를 통해 제어될 때, 세그먼트는 스풀 행정(spool travel) 정도(인코더 카운트의 관점에서 볼 수 있음)의 관점에서 크기가 정해 질 수 있다. 연속의 풀림측에서, 조임끈 이동의 양이 덜 중요하기 때문에, 10 도의 스풀 행정과 같이 세그먼트가 더 클 수 있다. 그러나, 조임끈이 조임될 때, 조임끈 행정의 각각의 증분은 원하는 양의 조임끈 조임도를 얻기 위해 점점 더 중요해 진다. 모터 전류와 같은 다른 파라미터가 조임끈 조임도 또는 연속 위치의 보조 척도로서 사용될 수 있다. 도 11a는 조임도 연속를 따른 위치에 기초한 상이한 세그먼트 크기의 예시도를 포함한다.
도 11a에서, 전체 끈조임 행정은 고정된 수의 세그먼트로 분할될 수 있다. 세그먼트는 스풀 행정의 양일 수 있고, 고정 또는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 세그먼트 길이는 조임끈 권취의 관점에서 끈조임 엔진이 스케일 상에 있는 위치에 의존할 수 있다. 도 11a의 예는 다수의 직렬-배열된 세그먼트로 분할된 전체 끈조임 행정(1100)의 그래픽 표현을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 세그먼트는, 예컨대 끈조임 엔진 또는 신발류가 조임도 스케일의 제1 또는 풀림 단부에 있을 때, 약 10 도 회전 스풀 행정에 대응할 수 있다. 스케일의 대향하는 제2 또는 조임 단부에서, 세그먼트는 약 2 도의 회전 스풀 행정에 대응할 수 있다. 다른 값이 유사하게 사용될 수 있다. 예에서, 스풀의 회전 위치는 조임도 설정을 위한 주 입력일 수 있고, 모터 전류는 보조 또는 안전성 체크로서 사용될 수 있다.
도 11b는 현재의 조임도 연속 위치 및 원하는 최종 위치에 기초하여 모션 프로파일의 표를 구축하기 위해 조임도 연속 위치를 사용하는 것을 도시한다. 모션 프로파일은 예컨대, 사용자 입력 버튼 또는 다양한 센서로부터 수신된 제스처 정보로부터의 특정 입력으로 전환될 수 있다. 모션 프로파일은 가속(Accel(deg/s/s)), 속력(Vel(deg/s)), 감속(Dec(deg/s/s)), 및 이동 각도(Angle(deg))와 같은 스풀 모션의 파라미터를 포함할 수 있다.
도 11b는 스풀 모션 또는 위치 특성의 제1 테이블(1101)의 예를 포함한다. 모션 프로파일은 하나 이상의 이동 또는 위치 특성의 임의의 조합일 수 있다. 일 예에서, 자동끈조임 이벤트, 버튼 누름, 제스처-기반 입력, 또는 다른 입력은 모션 프로파일을 개시하거나 트리거할 수 있다. 예에서, 프로세서 회로는 트리거 입력을 수신한 후에, 입력에 의해 정의된 요청된 모션을 지원하기 위해 모터 전류 공급을 갱신한다. 기어 감속을 위한 승수 또는 인수가 제공될 수 있고, 예컨대, 제1 테이블(1101) 내의 하나 이상의 엔트리를 신속하게 갱신하거나 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 제1 테이블(1101)은 단지 예이고, 도시된 값들은 예를 들어, 사용자 설정, 선호도, 또는 디폴트 설정에 기초하여 변화될 수 있다.
도 11c는 예시적인 모션 프로파일 차트(1103)를 도시한다. 차트(1103)는 시간을 나타내는 x-축 및 속력을 나타내는 y-축을 포함한다. 속력 축은 조임끈 또는 스풀 행정 속력에 대응한다. 도 11c의 예에서, "편안함으로의 복원" 모션 프로파일은 조임끈을 스풀 및 스풀해제(unspool)하기 위해 사용될 수 있고, "이완" 모션 프로파일이 후속된다.
도 11d는 신발류 조임도 연속을 따라 다양한 모션 프로파일을 활성화할 수 있는 다양한 사용자 입력의 예를 포함하는 제2 테이블(1103)을 일반적으로 예시한다. 예에서, 신발류 또는 끈조임 엔진은 기준선 편안함 및 성능에 대한 다양한 공장 디폴트 설정을 포함하거나 이용할 수 있다. 그러나, 버튼 푸시와 같은 사용자 입력에 응답하여, 끈조임 엔진은 하나 이상의 상이한 프로파일 또는 이동 변화를 수행하게 될 수 있다. 예를 들어,"짧은" 누름에 응답하여, 끈조임 엔진은 다양한 세그먼트들 사이에서 증분적으로 이동하게 될 수 있다. "이중" 누름에 응답하여, 끈조임 엔진은 인접한 사전-정의된 또는 지정된 모션 프로파일 사이에서 이동하게 될 수 있다. 버튼 "유지" (예를 들어, 약 250 ms를 초과한 유지)에 응답하여, 끈조임 엔진은 완전 조임 또는 완전 이완 프로파일들 사이에서 이동하게 될 수 있다. 예에서, 버튼 또는 다른 입력에 대한 임의의 사용자 입력은 끈조임 엔진을 정지시킬 수 있다.
도 12a는 자기 발 존재 센서를 포함할 수 있는 신발류 컴포넌트를 도시하는 블록도이다. 도 12a의 예는 자력계(1220) 및 자력계(1220)로부터 이격된 제1 자석(1210)을 포함한다. 본 명세서에서는 일반적으로 "자석"으로 지칭되지만, 다양한 재료 또는 컴포넌트가 자력계(1220)에 의해 사용되고 감지될 수 있다. 예에서, 제1 자석(1210) 자체는 자력계(1220)에 의해 감지되지 않으며, 대신, 자력계(1220)에서 또는 자력계(1220) 근처에서 자기장에 대한 제1 자석(1210)의 영향이 자력계(1220)에 의해 감지된다. 따라서, 제1 자석(1210)(또는 다른 자석 또는 자성체)에 대한 본원의 언급들은 자력계(1220)에 의해 검출 가능한, 다른 재료들 또는 제1 자석(1210)이나 다른 재료들의 효과들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
자력계(1220)는 주 PC 조립체(1230)에 표면 장착되거나 다른 방식으로 결합될 수 있고, PC 조립체(1230)는 하우징 구조(100) 내에 포함될 수 있다. 예에서, 제1 자석(1210)은 자력계(1220)의 수직 축으로부터 측방향으로 오프셋되어 위치 설정된다. 예를 들어, 제1 자석(1210)은 발포체 인솔(1201) 내에 배치될 수 있고, 발포체 인솔(1201)은 신발류 물품 내부와 같이 하우징 구조(100)에 인접하여 사용되거나 착용되도록 구성될 수 있다.
예에서, 자력계(1220)는 ST 마이크로일렉트로닉스 LSM303AGR(예를 들어, 조합 가속도계 및 자력계) 또는 유사한 디바이스를 포함한다. 예에서, 정상 사용 조건 하에서, 발로부터의 발 압력은 자석(1210)을 (예를 들어, 발포체 인솔(1201) 내에서) 약 0.5-1 mm만큼 변위시킨다. 예에서, 발포체 인솔(1201)이 하우징 구조(100) 위의 리세스 내에 포함될 수 있거나, 다른 인솔의 일부로서 포함될 수 있다. 다른 예는 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 자석(1210)을 보유하기 위해 브리지를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 브리지는 인가된 압력 또는 힘(예를 들어, 발로부터)이 자석(1210)을 변위시키는 영역을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 발포체 인솔(1201)은, 예를 들어, 자석과 발포체 인솔(1201)의 상단 상에 필름을 배치함으로써, 인가된 압력에 대해서 선택적으로 결합되거나 또는 반응을 보일 수 있다. 필름은, 예를 들어 발 아래 어느 영역이 목표가 되는지에 따라 강성도, 형상 및/또는 영역이 변할 수 있다. 즉, 단일 또는 일체형 필름은 상이한 발 영역에 대응하는 상이한 영역을 가질 수 있고, 그에 의해서 센서 시스템의 민감도를 조정할 수 있다.
자석(1210) 및 자력계(1220)는 자석(1210)이 자력계(1220) 수직방향 위에 배치되도록 위치 설정될 필요가 없다. 예에서, 자석(1210)은 도 12a의 예에 도시된 바와 같이, 자력계(1220) 중 하나의 측부 또는 나머지에 대해 오프셋될 수 있다.
도 12a의 예에서 "발포체"로서 표지되지만, 발포체 인솔(1201)의 압축 가능 층은 임의의 압축 가능 재료, 예컨대 발포체, 고무, 실리콘, 천, 또는 폴리머-기반 재료 또는 다른 재료일 수 있다. 예에서, 압축 가능 층은 약 3 내지 10 mm 두께이다.
예에서, 끈조임 엔진(10)은 하우징 구조(100)를 포함하고, 자력계(1220)는 하우징 구조(100) 내부에 또는 그 위에 포함된다. 예에서, 하우징 구조는 약 1 mm의 벽 두께를 가지는 폴리카보네이트 구조이다. 다른 예에서, 하우징 구조는 알루미늄, 강철, 또는 유리, 자기(porcelain), 고무, 또는 다양한 폴리머 또는 플라스틱을 포함하는 다른 비-전도성 재료로 제조될 수 있다.
도 12a는 자석(1210) 및 자력계(1220)가 제1 거리(D1)만큼 분리되는 제1 압축 상태의 인솔(1201)을 도시한다. 도 12b는 자석(1210) 및 자력계(1220)가 더 작은 제2 거리(D2)만큼 분리되는 제2의 더 압축된 상태의 인솔(1201)을 도시한다. 예에서, 자력계(1220)는 프로세서 회로(1020)에 거리 정보를 제공하고, 프로세서 회로(1020)는 연속적 거리 정보 사이의 거리 또는 변화율에 대한 정보를 식별하거나 이용하도록 구성된다. 예를 들어, 프로세서 회로(1020)는 거리 정보에 기초하여 충격력, 또는 충격 타이밍 또는 주파수와 같은 발 충격 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 일반적으로 단일 자석 및 단일 자력계 구성을 도시하지만, 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 자석이 단일 자력계와 함께 사용될 수 있다. 도 12c는 자력계(1220) 및 다수의 자석(1210-1213)(또는 자력계(1220)에 의해 감지될 수 있는 다른 개별 재료)을 갖는 자기 발 존재 센서를 포함할 수 있는 신발류 컴포넌트를 도시하는 블록도이다. 예에서, 다수의 자석(1210-1213)은 신발류 물품 내의 상이한 장소에 위치 설정될 수 있다. 예를 들어, 자석의 어레이는, 예를 들어 자력계(1220)에 걸쳐 또는 그 근처에서 상이한 수직 높이에서, 및/또는 자력계(1220)에 대해 상이한 측방향 간격에서, 인솔 내에 배치될 수 있다. 도 12c의 예에서, 제1 자석(1210)은 자력계(1220)에 대해 제1 높이 및 측방향 변위만큼 오프셋되고, 제2 자석(1211)은 자력계(1210)에 대해 더 적은 제2 높이 및 더 적은 측방향 변위만큼 오프셋된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다수의 자력계가 하나 이상의 상이한 자석의 변위에 대한 정보를 감지하는데 사용될 수 있다.
도 12d는 자력계(1220)를 갖는 자기 발 존재 센서를 포함하는 신발류 컴포넌트의 평면도를 도시하는 블록도이다. 이 예에서, 자석들(1250-1252)의 어레이(또는 자력계(1220)에 의해 감지될 수 있는 다른 개별 재료)는 자력계(1220)의 수직 축(즉, 지면 내로의 z 방향)으로부터 측방향 오프셋(즉, x 방향 및 y 방향)되는 것으로 도시된다. 이 예에서, 자력계(1220)로부터의 정보는 발 존재를 모니터링하고 발 전단에 대한 정보, 즉 발의 위치의 측방향 시프트에 관한 정보를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 인솔(1201) 상의 발은 인솔이 전방으로, 후방으로 또는 측면으로 이동하거나 편향되게 할 수 있다. 인솔(1201)에 결합되거나 그 내부에 배치될 수 있는 것 같은 자석들(1250-1252)의 어레이는 자력계(1220)에 대해 이동할 수 있다. 자력계(1220)로부터의 결과적인 신호는 전단 또는 이후 발 이동의 정도 또는 크기를 나타낼 수 있다.
예에서, 신발류 물품(예를 들어, 도 1 참조)은 자석(1210) 또는 자석들(1250-1252)의 어레이와 같은 물품 내에 배치된 강자성체를 포함할 수 있다. 물품은 강자성체의 위치에 의해 영향을 받은 자기장의 강도 또는 방향을 측정하기 위해 물품 내에 제공되거나 배열된 자력계(1220)를 포함할 수 있다. 예에서, 강자성체 및 자력계 중 하나는 강자성체 및 자력계 중 다른 하나에 대해, 예컨대 물품 내의 발의 이동에 따라 또는 물품 자체의 이동에 따라 이동하도록 구성된다. 예를 들어, 강자성체가 인솔(1201) 내에 배치될 때, 강자성체는 물품이 보행, 달리기, 또는 다른 활동을 위해 사용될 때, 인솔(1201)의 압축 또는 이완에 따라 이동할 수 있다.
예에서, 자력계(1220)는 프로세서 회로(1020)에 결합된다. 프로세서 회로(1020)는 감지된 자기장 강도에 대응하는 자력계로부터의 신호를 수신할 수 있다. 예에서, 신호는 감지된 자기장의 변화 또는 변화율에 관한 정보를 포함한다. 예를 들어, 신호는 자력계(1220)에 대한 강자성체의 변하는 위치 또는 일련의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 12e 및 도 12f는 자력계로부터 시변(time-varying) 정보를 나타내는 차트를 도시한다. 도 12e는 제1 시변 자기장 신호(1271)를 갖는 제1 자기장 차트(1261)를 도시한다. 예에서, 제1 시변 자기장 신호(1271)가 자력계(1220)에 의해서 생성될 수 있고, 그러한 신호는, 예를 들어 제1 신발류 물품 내에서, 자력계(1220)에 대한 자석(1210)의 위치에 관한 감지된 정보에 기초한다. 즉, 제1 시변 자기장 신호(1271)는 시간에 걸친 자기장 강도 정보를 나타낼 수 있다.
도 12e의 예에서, 제1 시변 자기장 신호(1271)는 기준선 또는 기준 자기장 강도(B0)를 갖는다. 기준 자기장 강도(B0)는 자력계(1220) 및 자석(1210)을 포함하는 신발류 물품의 기준 위치에 대응할 수 있다. 예에서, 기준 자기장 강도(B0)는 비어 있는 또는 비사용 신발류에 대응하거나, 이완 또는 비압축 상태에 있는 신발류에 대응한다(예를 들어, 착용자는 앉아 있거나 다른 방식으로 인솔(1201)에 미소한 힘을 가한다). 예에서, 기준 자기장 강도(B0)는, 착용자가 실질적으로 정지 상태로 서 있고 자석(1210)이 실질적으로 일정한 편향력에 의해 자력계(1220) 쪽으로 편향되는 경우 같은 정지된 신발류 조건에 대응한다.
도 12e의 예는 도시된 구간에 걸쳐 제1 시변 자기장 신호(1271)에서의 여러 변화를 예시한다. 예에서, 여러 변화들은 발 타격 이벤트들 또는 걸음들에 대응한다. 제1 시간(T1)은 제1 걸음의 개시에 대응할 수 있다. 즉, 제1 시간(T1)에서, 상기 물품의 착용자는 해당 자석(1210)을 포함하는 제1 신발류 물품의 인솔(1201)에 압력 또는 힘을 인가하기 시작할 수 있다. 제2 시간(T2)에서, 제1 단계는 완료될 수 있고, 착용자의 체중은 제1 신발류 물품에 대응하는 실질적으로 하나의 발 상에 안착될 수 있다. 제2 시간(T2)에서, 인솔(1201)은 압축될 수 있고 자석(1210)은 자력계(1220)에 대해 더 근위의 위치로 이동될 수 있다. 그 결과, 자력계(1220)는 기준 위치에서 검출된 B0보다 더 큰 자기장 강도(BWALK)를 검출할 수 있다.
제2 시간(T2)으로부터 제3 시간(T3)까지의 간격은, 착용자가 보행 모션을 통해 진행하고, 제1 발로부터 압력 또는 압축력을 해제하는 것을 나타낼 수 있다. 따라서, 제1 걸음 이벤트의 적어도 일부는 제1 및 제3 시간(T1 및 T3) 사이의 간격에 의해 표현될 수 있다. 시간(T3)에서, 제1 신발류 물품 내의 자석(1210)은 그 기준선 또는 기준 위치로 복귀되고, 자력계(1220)는 기준 자기장 강도(B0)를 다시 감지한다.
제1 걸음 이벤트에 관한 다양한 정보가 제1 시변 자기장 신호(1271)로부터 결정될 수 있다. 예에서, 신호 크기 변화(예를 들어, 도 12e에서 ΔB1)는 제1 걸음 이벤트에 대한 발 충격력을 나타낼 수 있다. 즉, 발의 충격에 대한 정량적 정보는 자력계(1220)에 대한 자석(1210)의 변위에 대응할 수 있다. 더 큰 신호 크기 변화는, 예를 들어, 인솔(1201)이 더 작은 힘 하에서보다 더 큰 발 충격력 하에서 더 압축될 수 있기 때문에, 더 큰 발 충격력에 대응할 수 있다.
여러 자기장 신호 크기 변화 사이의 기간에 관한 정보가 발 충격에 관한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 시간들(T1 및 T2) 사이의 기간은, 신속하게 인솔(1201), 따라서 발이 이완 상태로부터 압축 상태로 진행하고, 예에서, 사용자가 얼마나 빨리 이동하고 있는지(보행, 조깅, 달리기 등)에 대응할 수 있는지를 나타낼 수 있다. 따라서, 예에서, 기간 정보는 착용자 자신의 활동 또는 걸음걸이의 생리학적 효과에 관한 정보를 평가하거나 제공하는데 사용될 수 있다.
예에서, 활동 유형은, 제1 시변 자기장 신호(1271)로부터, 변화율 정보에 기초하여, 또는 신호 형태 정보에 기초하여 분류될 수 있다. 보행 걸음걸이를 나타내는 자기장 신호는 달리기 걸음걸이를 나타내는 신호에 비해 신호 피크와 골부 사이에 상이한 시간 간격을 가질 수 있다. 예컨대, 신호 동요(signal bounce) 또는 신호의 다른 약간의 변화에 기초하여, 조깅 걸음걸이를 나타내는 신호가 추가로 구별될 수 있다. 예를 들어, 조깅 걸음걸이에 대응하는 신호는 다소 라운딩된 피크 또는 골부를 갖는 더 긴 간격을 가질 수 있고, 상이한 피크 또는 골부 이벤트들 사이의 기간은 시간에 따라 온건하게 드리프트될 수 있다. 달리기 걸음걸이에 대응하는 신호는 더 짧은 간격 및 예리한, 잘 정의된 피크 또는 골부를 가질 수 있고, 시간에 걸쳐 가장 일관되거나 정적인 상이한 피크 또는 골부 이벤트들 사이의 기간을 포함할 수 있다.
도 12e의 예에서, 제1 및 제2 시간(T1 및 T2) 사이의 제1 시변 자기장 신호(1271)의 변화율 또는 기울기는 제2 및 제3 시간(T2 및 T3) 사이의 변화율 또는 기울기와 상이하다. 이 예에서, 기울기 차이는 비교적 빠른 걸음 개시 및 비교적 느리거나 이완된 반동(recoil) 또는 다른 발로의 전이를 나타낼 수 있다. 일부 예들에서, 자기장 신호 기울기는 상이한 걸음 이벤트들에 걸쳐 비교적 일정할 수 있고, 기울기는 각각의 발에 대해 비교적 일정할 수 있다. 착용자가 하나의 발을 다른 하나 보다 "선호" 하는 경향이 있는지를 결정하거나 또는 손상 후의 회복 진행을 분석하기 위해, 착용자의 걸음걸이를 분석하기 위해, 상이한 발에 대한 또는 자기장 신호의 다양한 부분의 변화율에 대한 변화율 정보가 사용될 수 있다.
예에서, 변화율 정보 또는 이벤트 정보는 시변 자기장 신호로부터 결정될 수 있고 일련의 발 타격 이벤트를 식별하는 데 사용될 수 있다. 정보는 걸음 계수기 또는 보수계를 제공하는데 사용될 수 있다. 예에서, 프로세서 회로(1020)는, 발 타격 정보와 함께, 보폭 길이에 대한 정보를 포함하거나 이용하여 거리 정보를 계산할 수 있다. 예에서, 거리 결정의 정확도를 향상시키기 위해, 특정 발 타격 이벤트에 대한 발 타격에서의 상이한 변화율 정보에 대응하는 것과 같이, 상이한 보폭 정보가 프로세서 회로(1020)에 의해 선택될 수 있다.
도 12f는 제2 시변 자기장 신호(1272)를 갖는 제2 자기장 차트(1262)를 도시한다. 예에서, 제2 시변 자기장 신호(1272)가 자력계(1220)에 의해서 생성될 수 있고, 그러한 신호는, 예를 들어 제1 신발류 물품 내의 자력계(1220)에 대한 자석(1210)의 위치에 관한 감지된 정보에 기초한다. 즉, 제2 시변 자기장 신호(1272)는 시간에 걸친 자기장 강도 정보를 나타낼 수 있다.
도 12f의 예에서, 제2 시변 자기장 신호(1272)는 기준선 또는 기준 자기장 강도(B0)를 갖는다. 기준선 또는 기준 자기장은 도 12e의 예에서 사용된 것과 동일하거나 상이한 기준선 또는 기준 자기장일 수 있다. 예에서, 기준선 또는 기준 자기장은 사용자 특정적일 수 있고, 자력계(1220)에 의해 검출된 자기장 강도에 기여하는 하나 이상의 환경 인자에 의해 영향을 받을 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 12f의 예에서 기준 자기장 강도(B0)는 자력계(1220) 및 자석(1210)을 포함하는 신발류 물품의 기준 위치에 대응할 수 있다.
도 12f의 예는 도시된 간격에 걸쳐 제2 시변 자기장 신호(1272)에서의 여러 변화를 예시한다. 예에서, 여러 변화는 달리는 착용자를 위한 발 타격 이벤트 또는 걸음에 대응한다. 제1 시간(T1)은 달리기 걸음걸이에서의 제1 걸음의 개시에 대응할 수 있다. 즉, 제1 시간(T1)에서, 신발류의 착용자는 해당 자석(1210)을 포함하는 제1 신발류 물품의 인솔(1201)에 압력 또는 힘을 인가하기 시작할 수 있다. 제2 시간(T2)에서, 달리기 걸음걸이의 제1 걸음은 완료될 수 있고, 착용자의 체중은 제1 신발류 물품에 대응하는 하나의 발 상에서 실질적으로 또는 전체적으로 안착될 수 있다. 제2 시간(T2)에서, 인솔(1201)은 압축될 수 있고 자석(1210)은 자력계(1220)에 대해 더 근위의 위치로 이동될 수 있다. 그 결과, 자력계(1220)는 기준 위치에서 검출된 B0보다 더 큰 자기장 강도(BRUN)를 검출할 수 있다. 또한, 달리기 걸음걸이는 착용자가 보행보다 더 빠른 속도로 이동하는 것을 나타낼 수 있기 때문에, 도 12f의 예에서의 검출된 자기장 강도(BRUN)는 도 12e의 예에서의 검출된 자기장 강도(BWALK)보다 클 수 있다(예를 들어, 제1 및 제2 시변 자기장 신호(1271 및 1272)가 동일한 착용자 또는 실질적으로 동일한 중량의 착용자에 대응함).
제2 시간(T2)으로부터 제3 시간(T3)까지의 간격은 착용자가 제1 발에서의 달리기 모션을 통해 진행하고 제1 발로부터 압력 또는 압축력을 해제하는 것을 나타낼 수 있다. 시간(T3)에서, 제1 신발류 물품 내의 자석(1210)은 그 기준선 또는 기준 위치로 복귀되고, 자력계(1220)는 기준 자기장 강도(B0)를 다시 감지한다.
실행 중인 걸음걸이에서의 별개의 걸음들 또는 보폭들에 관한 다양한 정보가 제2 시변 자기장 신호(1272)로부터 결정될 수 있다. 예에서, 신호 크기 변화(예를 들어, 도 12f에서 ΔB2)는 예시된 보폭들에 대한 피크 발 충격력을 나타낼 수 있다. 도 12f의 예에 도시된 바와 같이, 상이한 보폭들은 상이한 피크 값들을 가질 수 있다. 더 큰 피크 또는 더 큰 신호 크기 변화는, 예를 들어, 인솔(1201)이 더 작은 힘 하에서보다 더 큰 발 충격력 하에서 더 압축될 수 있기 때문에, 더 큰 발 충격력에 대응할 수 있다.
여러 자기장 신호 크기 변화 사이의 기간에 관한 정보가 발 충격에 관한 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 시간(T1 및 T2) 사이의 기간은, 얼마나 신속하게 인솔(1201), 따라서 발이 이완 상태로부터 압축 상태로 진행하는지를 나타낼 수 있고, 예에서, 착용자가 얼마나 신속하게 달리고 있는지에 대응할 수 있다.
도 12g는 일반적으로 자력계 신호에 능동 신발류 응답을 개시하는 것을 포함하는 방법(1260)의 예를 도시한다. 방법(1260)은 자력계(1220)로부터의 정보를 사용하여 프로세서 회로(1020)에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 동작 1261에서, 방법(1260)은 자력계(1220)로부터 신호를 수신하는 것을 포함한다. 수신된 신호는 자력계(1220)에 의해 검출된 시변 자기장을 나타내는 아날로그 또는 디지털 시변 신호를 포함할 수 있다. 자기장은, 예를 들어, 신발류 내의 자석(1210)의 변화하는 위치에 기초하여 변화할 수 있다. 예에서, 프로세서 회로(1020), 또는 지정된 입력 조건들에 기초하여 동작을 수행하도록 구성된 다른 전용 회로는 동작 1261에서 자력계 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
동작 1262에서, 프로세서 회로(1020)는 수신된 신호를 분석하고, 자성체(예를 들어, 자석(1210))가, 예컨대 지정된 임계 이동량보다 큰 정도로 이동 또는 변위되었는지를 결정할 수 있다. 이동이 없거나 무의미한(비-임계) 변위가 검출되면, 방법(1260)은 자력계(1220)로부터 후속 정보를 수신하기 위해 동작 1261로 복귀할 수 있다. 예에서, 고정된 또는 가변적인 지연이 자력계 신호 샘플링 이벤트들 사이에 제공될 수 있다. 동작 1262에서, 자성체가 지정된 임계 이동량보다 더 크게 이동된 것으로 결정되면, 이때, 이 예는 자력계(1220)를 포함하는 능동 신발류 내의 응답을 개시함으로써 동작 1263에서 계속될 수 있다.
예를 들어, 동작 1263에서, 조임끈 구동 메커니즘을 작동시키는 것(동작 1264), 발 충격 특성을 결정하는 것(동작 1265), 또는 걸음 속도를 결정하는 것(동작 1266)과 같은 다양한 신발류 기능이 개시될 수 있다. 동작 1264에서, 조임끈 구동 메커니즘이 작동될 수 있다. 예를 들어, 조임끈 구동 메커니즘은 도 10b의 예에서 동작 1130에 따라 작동될 수 있다. 예에서, 동작 1264에서 조임끈 구동 메커니즘을 작동시키는 것은 (예를 들어, 동작 1261에서 수신된) 시변 자력계 신호로부터의 발 충격 또는 변화율 정보를 모니터링하는 것을 포함한다. 동작 1264에서의 조임끈 구동 작동은 감지된 발 충격 정보에 응답하여 발 주위의 신발류 인장을 자동으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 달리기 또는 도약과 같은 격렬한 활동 또는 가혹한 사용 경우를 나타내는 시변 자력계 신호로부터의 정보에 응답하여, 조임끈 구동 메커니즘은 발 주위의 신발류를 조임하도록 동작 1264에서 작동될 수 있다. 대조적으로, 자력계(1220)로부터의 시변 정보가 착용자가 정지해 있거나 느리게 걷는 것을 표시하면, 이때, 조임끈 구동 메커니즘은 발 주위의 신발류를 이완시키도록 동작 1264에서 작동될 수 있다.
예에서, 동작 1264에서 조임끈 구동 메커니즘을 작동시키는 것은 신발류가 착용자에 의해 처음 착용될 때 발 주위에서 신발류를 인장시키는 것을 포함한다. 동작 1261에서 수신된 자력계 신호는 착용자가 신발류를 사용하여 멤브레인 움직이기 시작하거나 걸음을 시작한다는 것을 나타내고, 이에 응답하여, 구동 메커니즘이 신발류를 제1 인장 레벨로 신속하게 인장하도록 작동될 수 있다는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 걸음걸이 정보가 걸음 이벤트의 제1 쌍에 걸쳐 수신된 후에, 인장 레벨이 프로세서 회로(1020)에 의해 자동으로 조정될 수 있다.
동작 1265에서, 도 12g의 예는 수신된 자력계 신호에 기초하여 발 충격 특성을 결정하는 것을 포함한다. 도 12e 및 도 12f의 예에서 상술된 바와 같이, 발 충격 특성은 신발류에 인가되는(그리고, 이에 의해 신발류 내부의 발에 발생되거나 발이 겪게되는) 압축력의 변화율을 포함할 수 있다. 발 충격 특성은 달리기, 보행, 도약, 또는 다른 활동 동안과 같은 접촉 시간, 비행 시간, 또는 충격들 사이의 시간에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예에서, 발 충격 특성에 대한 정보는 착용자에게 그 또는 그녀의 발(개별적으로)이 어떻게 수용 표면을 타격 또는 충격하는지에 대한 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 발 충격 특성에 대한 정보는 착용자가 적절한 또는 원하는 발 배치로 이동하고 있는지에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 이러한 발 배치 정보는 다중-축 자력계를 사용하여, 또는 자석들(1250-1252)의 어레이를 사용하여 식별될 수 있다. 예에서, 발 충격 특성에 대한 정보가 시간에 걸쳐 기록될 수 있고 신발류의 하나 이상의 컴포넌트의 상태에 대한 정보를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(1020)는, 인솔(1201) 교체가 필요할 때를 결정하기 위해 시간에 따른 발 충격 특성에 관한 정보를 이용할 수 있다.
동작 1266에서, 도 12g의 예는 수신된 자력계 신호를 사용하여 걸음 속도를 결정하는 것을 포함한다. 도 12e 및 도 12f의 예에서 앞서 설명된 바와 같이, 걸음 속도는 자력계(1220)에 의해 감지된 시변 자기장 신호들에서 식별된 변화들에 대응할 수 있다. 예를 들어, 예컨대, 지정된 기간 이내에, 자기장 강도의 증가 및 후속 감소를 표시하는 자기장 변화는 걸음 이벤트 또는 걸음 이벤트가 발생할 가능성을 표시하는 데 사용될 수 있다.
도 12g는 자력계(1220)에 의해 감지된 자기장 신호의 식별된 변화에 대한 몇 가지 이용 가능한 응답을 도시한다. 신발류 내의 회로 또는 디바이스들에 의해 또는 신발류와 데이터 통신하는 다른 디바이스 또는 프로세스들에 의해 취해지는 다른 응답 작용들을 포함하는 것과 같이, 다른 응답들이 유사하게 개시될 수 있다. 예를 들어, 식별된 자기장 변화에 응답하여, 데이터는 신발류 내의 하나 이상의 센서로부터, 예컨대 모션 센서(1024) 또는 환경 센서(1050)로부터 수집될 수 있다. 예에서, 시변 자기장 신호의 프로파일 또는 형태는 프로세서 회로(1020)에 의해 분석될 수 있고, 제스처 정보는 하나 이상의 다른 신발류 기능들, 프로세스들, 또는 데이터 전달 이벤트들을 트리거하기 위해 식별 및 사용될 수 있다.
도 13은 물품의 사용자가 서 있을 때의 공칭 또는 평균 발(좌측)에 대한 그리고 신발류 물품 내의 높은 아치형 발(우측)에 대한 압력 분포 데이터를 일반적으로 도시하는 도면이다. 이 예에서, 뒤꿈치 영역(1301), (예를 들어, 아치와 발가락 사이의) 볼 영역(ball region)(1302), 및 엄지 영역(1303)(예를 들어,"엄지 발가락" 영역)에서, 비교적 더 큰 발 아래 압력 영역을 포함한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 다양한 활성 컴포넌트(예를 들어, 발 존재 센서를 포함함)를, 예컨대, 신발류 아치 영역에서 또는 그 근처에서, 중앙집중된 영역 내에 포함시키는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 이 영역에서, 하우징 구조(100)는, 하우징 구조(100)를 포함하는 신발류 물품이 착용될 때 사용자에게 일반적으로 덜 인지가능하고 덜 방해가 될 수 있다.
예에서, 도 12a 내지 도 12d의 예에서 자력계(1220)와 같은 자력계는 하우징 구조(100) 내에 또는 상에 포함될 수 있고, 신발류 물품의 아치 영역 내에 배치될 수 있다. 인솔(1201) 내에 위치된 하나 이상의 자석은, 예를 들어 물품의 아치 영역 내에서도, 전술한 바와 같이 자력계(1220)에 근접하여 위치 설정될 수 있다. 그러나, 아치 영역은 일반적으로 상당한 압력 또는 힘 변화를 받지 않기 때문에(예를 들어, 도 13 참조), 예를 들어 자력계(1220)에 대한 자석(들)의 변위에 영향을 주거나 향상시키기 위해, 다른 발 영역으로부터 자석(들)으로 및/또는 자력계(1220)에 힘을 전달하는 데 브리지 컴포넌트가 선택적으로 사용될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 일반적으로 자기 센서와 함께 사용하기 위한 브리지 컴포넌트 또는 압력 플레이트를 도시하는 다이어그램을 도시한다. 도 14a는 브리지 컴포넌트(1410) 상에 배치된 제1 자석(1401)을 도시한다. 브리지 컴포넌트(1410)는 스프링 와이어(1430)에 의해 하우징 구조(100)의 뚜껑(1420)에 결합될 수 있다. 스프링 와이어(1430)는, 예컨대, 제1 자석(1401)이 발의 존재에 노출되지 않을 때 또는 압력이 센서를 포함하는 신발류 물품에 인가되지 않을 때, 브리지 컴포넌트(1410)를 추진 또는 편향시키고 이에 의해 제1 자석(1401)을 제1 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 즉, 스프링 와이어(1430)는 뚜껑(1420)로부터 돌출하고 외팔보의 에지에 또는 그 부근에서 제1 자석(1401)을 유지하는 외팔보로서 작용할 수 있다. 힘 또는 발 압력이 브리지 컴포넌트(1410)에 인가될 때, 브리지 컴포넌트(1410)는 하우징 구조(100)에 대해 그리고 하우징 구조(100) 내에 포함된 자력계(1220)에 대해 편향되거나 이동될 수 있다. 예에서, 하우징 구조(100) 및/또는 미드솔(60)과 같은 신발류의 다른 컴포넌트는, 예를 들어 힘 또는 발 압력이 인가될 때, 브리지 컴포넌트(1410) 및 제1 자석(1401)을 위한 행정 경로를 제공하기 위해서, 브리지 컴포넌트(1410)의 적어도 일부를 수용하도록 구성된 리세스, 공동, 또는 압축 가능 컴포넌트를 포함한다.
브리지 컴포넌트(1410)는 다양한 형상, 윤곽 또는 배향을 가질 수 있다. 예를 들어, 브리지 컴포넌트(1410)는 신발류 물품의 뒤꿈치-대-발가락 축에 평행하게 또는 직교하도록 배향된 세장형 형상을 가질 수 있다. 예에서, 세장형 형상은 발의 뒤꿈치 영역(1301) 및/또는 엄지 영역(1303)으로부터 발 변위 정보를 수신하도록 구성될 수 있다(도 13 참조). 예에서, 세장형 형상은 발의 좌측 및/또는 우측으로부터 변위 정보를 수신함으로써 아치 영역으로부터 발 변위 정보를 수신한다.
예에서, 브리지 컴포넌트(1410)는 신발류 물품 내의 교체 가능 요소일 수 있다. 브리지 컴포넌트(1410)는 사용자의 선호도 또는 해부 구조에 따라 다수의 상이한 브리지 컴포넌트 유형 또는 스타일 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 높은 아치들을 갖는 사용자는 낮거나 얕은 아치들을 갖는 사용자에 의해 사용될 것보다 더 넓거나 더 긴 브리지 컴포넌트를 사용할 수 있다.
예에서, 신발류 물품은 브리지 컴포넌트(1410), 및 자석(1210)과 같은 강자성체 중 적어도 하나를 포함하고, 자력계(1220)는 브리지 컴포넌트(1410)에 결합된다. 브리지 컴포넌트는 자석(1210) 및 자력계(1220)가 이완 상태 또는 기준 위치에 있을 때 자석(1210) 및 자력계(1220) 중 다른 하나로부터 멀리 자석(1210) 및 자력계(1220) 중 적어도 하나를 편향시키도록 구성될 수 있다.
예에서, 브리지 컴포넌트(1410)는 강성 또는 반-강성 이고, 예를 들어 비가요성 폴리머 또는 얇은 금속 또는 세라믹으로 제조된다. 브리지 컴포넌트는 발의 아치 또는 다른 영역으로부터 발로부터의 발 변위력을 수용하고 그에 응답하여 자석(1210) 및 자력계(1220) 중 하나를 그 기준 위치에 대해 대응적으로 변위시키도록(예를 들어, 브리지 컴포넌트(1410) 상에 배치되거나 브리지 컴포넌트(1410)에 결합됨) 구성될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 x-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다. 도 15d 내지 도 15f는 y-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다. 도 15g 내지 도 15i는 z-축을 따라 배향된 자석 극을 갖는 자석-기반 발 존재 센서 구성과 연관된 테스트 데이터를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 직사각형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다. 도 16c 내지 도 16f는 제1 원형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 17a 내지 도 17d는 제1 원형 자석에 대한 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 15a 내지 도 17d는 자석 및 자력계와 연관된 다양한 테스트 데이터를 도시한다. 도 15a 내지 도 15i의 예에서, 자기장 강도는 자력계의 Z 축을 따라 불안정 또는 불일치할 수 있다. 일반적으로, 자석이 X 또는 Y 축을 따라 이동함에 따라, 자기장 강도는 신속하게, 예컨대 자력계로부터 측방향으로 약 50 mm 정도에서 강하된다. X 및 Y 방향을 따라 이동하는 경우, Z 성분은 전형적으로 피크가 되었다가 이어서 강하된다.
도 16a 내지 도 16f는 자력계에 대해 상이한 자석 유형 및 상이한 측방향 오프셋 위치에 대응하는 자기장 강도 테스트 데이터를 도시한다.
도 15a 내지 도 17d의 예들에 기초하여, 여러 위치들이 각각의 자석 유형에 대한 허용 가능한 신호 대 잡음비(SNR)를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 양호한 SNR을 달성하기 위해 약 0.5 mm의 최소 편향이 사용된다. 자력계 바로 위의 자석의 배치는 다른 자석 배치 위치보다 덜 최적일 수 있다. 예에서, 예를 들어 하나 또는 2개의 축 상에서 신호를 최대화하고 나머지에 대해서는 그렇지 않도록 자석을 배치함으로써, 자력계의 다용도 이용(multi-duty use) 가능성이 존재한다. 이러한 배열은 스풀링 또는 다른 기능을 위한 인덱스 펄스를 가능하게 할 수 있다.
다양한 상이한 자석 유형들 및 형상들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 네오디뮴 자석이 사용될 수 있다. 자석은 직사각형, 원형, 환형, 소형(예를 들어, 약 0.1" 직경 x 약 0.04" 두께), 또는 대형(예를 들어, 약 0.25" 직경 x 약 0.06" 두께) 일 수 있다.
본 발명자들은 작은 자석 행정(magnet travel) 또는 편향 거리를 갖는 신발류의 맥락에서 자력계의 성능을 최적화하기 위해, 자석은 자력계와 관련된 Z 축으로부터 오프셋, 즉 자력계의 수직 또는 Z 축으로부터 측방향으로 또는 옆으로 이격되어야 한다는 것을 인식하였다.
예에서, 신발류 물품은 용량성 발 존재 센서를 포함하거나 이용할 수 있다. 용량성 발 존재 센서는 표면형 센서 또는 투사형 센서를 포함할 수 있다. 표면형 센서는 센서 표면을 가로질러 분포될 수 있는 얇은 필름의 코너에서 용량성 센서를 사용한다. 이 예에서, 용량성 센서 표면은 신발류 물품의 내부 표면, 예컨대, 인솔, 설부, 신발류 물품 벽, 또는 다른 곳을 포함할 수 있다. 투사형 센서는 행 및 열로 배열된 전도성 요소들의 그리드를 사용할 수 있다. 두 유형 모두에서, 신체 부분 또는 발이 필름 및/또는 전도성 요소에 또는 그에 근접하여 위치할 때, 전기 전하가 발로 전달되어 회로를 완성하고, 그에 의해 전압 변화를 생성할 수 있다.
도 18은 일반적으로 용량성 센서(1500)의 예를 도시한다. 용량성 센서(1500)는 예를 들어 용량성 센서(1500)를 포함하는 신발류 물품이 착용될 때 발의 밑면에 또는 그 근처에 위치 설정되도록 하우징 구조(100) 상에 배열될 수 있는 것과 같은 다수의 용량성 플레이트를 포함할 수 있다.
발 존재 센서(1500)는 복수의 커패시터 플레이트를 포함할 수 있다. 도 18의 예에서, 4개의 커패시터 플레이트는 1501-1504로 식별된다. 커패시터 플레이트는 전도성 포일과 같은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 포일은 가요성일 수 있고, 선택적으로 하우징 구조(100)의 플라스틱 내로 내장될 수 있다. 필름, 잉크 등과 같은 임의의 전도성 재료가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
커패시터의 커패시턴스값은 커패시터를 형성하는 2개의 플레이트 사이의 재료의 유전 상수에 함수 관계이다. 센서(1500) 내에서, 커패시터가 커패시터 플레이트(1501-1504) 중 2개 이상의 각각의 쌍 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 커패시터 플레이트(1501-1504)의 6개의 특유의 조합 쌍에 의해 형성된 6개의 유효 커패시터가 존재한다. 선택적으로, 플레이트 중 2개 이상은 전기적으로 결합되어 단일의 플레이트를 형성할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 커패시터 플레이트(1501,1502)는 선택적으로 전기적으로 결합되어 커패시터의 절반으로서 사용될 수 있고, 전기적으로 결합된 제3 및 제4 커패시터 플레이트(1503,1504)가 다른 절반을 형성한다.
제1 및 제2 커패시터 플레이트(1501,1502) 사이의 용량 효과는 문자 A에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 도 18에 도시되어 있다. 제1 및 제3 커패시터 플레이트(1501,1503) 사이의 용량 효과는 문자 B에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현된다. 제2 및 제4 커패시터 플레이트(1502,1504) 사이의 용량 효과는 문자 C에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현된다. 제3 및 제4 커패시터 플레이트(1503,1504) 사이의 용량 효과는 문자 D에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현된다. 제2 및 제3 커패시터 플레이트(1502,1503) 사이의 용량 효과는 문자 E에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현된다. 제1 및 제4 커패시터 플레이트(1501,1504) 사이의 용량 효과는 문자 F에 의해 식별된 가상 커패시터에 의해 표현된다. 통상의 기술자는 각각의 가상 커패시터가 커패시터 플레이트의 각각의 쌍 사이에서 연장하는 정전기장을 표현한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이하에서, 용이한 식별을 위해, 각각의 쌍의 용량성 플레이트에 의해 형성된 커패시터는 가상 도시된 커패시터를 식별하기 위해 도 18에 사용된 동일한 문자(예를 들어,"A"," B" 등)로 지칭된다.
도 18의 예에서 커패시터 플레이트의 각각의 쌍에 대해, 플레이트들 사이의 유효 유전체는 플레이트들 사이에 공기 간극(또는 다른 재료)을 포함한다. 또한, 커패시터 플레이트의 각각의 쌍에 대해, 용량성 플레이트의 각각의 쌍에 대해 근접한 발의 임의의 부분이 주어진 쌍의 용량성 플레이트에 대해 유효 유전체의 일부가 된다. 커패시터 플레이트의 각각의 쌍 사이의 유전 상수는 플레이트의 각각의 쌍에 대한 발의 근접도와 관련될 수 있다. 예를 들어, 발이 주어진 한 쌍의 플레이트에 가까울수록, 유효 유전체의 값이 더 크다. 유전 상수값이 증가함에 따라, 커패시턴스값이 증가한다.
발 존재 센서는 복수의 용량성 센서 구동/모니터 회로를 포함할 수 있다. 도 18의 예에서는, 구동/모니터 회로가 커패시터 플레이트의 각 쌍과 관련될 수 있다. 일 예에서, 구동/모니터 회로는 커패시터 플레이트 쌍에 구동 신호(예를 들어, 전기적 여기)를 제공할 수 있고, 이에 응답하여, 커패시턴스-지시 값을 수신할 수 있다. 각각의 구동/모니터 회로는 관련 커패시터(예를 들어, 제1 및 제2 플레이트(1501 및 1502)에 대응하는 커패시터"A")의 가변 커패시턴스 값을 측정하도록 구성될 수 있고, 측정된 커패시턴스 값을 나타내는 신호를 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 구동/모니터 회로는 커패시턴스를 측정하기 위한 임의의 적합한 구조체를 가질 수 있다.
일 예에서, 구동/모니터 회로에 의해 측정된 커패시턴스 값은 제어기 또는 프로세서 회로(예를 들어, 도 10a의 프로세서 회로 참조)에 제공될 수 있다. 제어기의 동작은 조임끈 메커니즘 작동기를 제공하는 것을 포함한다. 동작은 선택적으로 별개의 "유선(hard-wired)" 컴포넌트에 의해 수행될 수 있거나, 소프트웨어를 실행하는 프로세서에 의해 수행될 수 있거나, 또는 유선 컴포넌트 및 소프트웨어의 조합으로 수행될 수 있다. 일 예에서, 조임끈 메커니즘 작동 기능은 (1) 구동/모니터 회로로부터의 신호를 모니터링하는 것, (2) 어느 신호가 (예를 들어, 프로세서 회로 및/또는 프로세서 회로와 데이터 통신하는 메모리 회로에 저장된) 지정된 임계 값을 초과하는 커패시턴스 값을 나타내는 지를, 해당하는 경우, 결정하는 것, (3) 예를 들어, 초과된 임계 값의 수에 기초하여 센서 매트릭스에 근접하게 위치된 발의 위치, 크기 등을 특성화 하는 것, 및 (4) 특성화에 의존하여 조임끈 구동 메커니즘의 작동을 허용하거나, 변경하거나 또는 억제하는 것을 포함한다.
도 19는 일반적으로 용량성 전극 구성의 예(1600)를 도시한다. 예는, 빗살 구성(comb configuration)과 같은 실질적으로 평면형 표면을 따라 배열된 제1 및 제2 전극(1601 및 1602)을 포함한다. 프로세서 회로(도 8a 참조)는 제1 및 제2 전극들(1601,1602)에 인가하기 위한 자극 신호를 생성하고 전극들 사이의 커패시턴스의 변화를 나타내는 응답 신호를 감지하도록 구성될 수 있다. 커패시턴스는 전극에 대한 신체 또는 발의 존재에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(1601 및 1602)은 하우징 구조(100)의 표면 상에 또는 그 부근에, 예를 들어 발에 근접하게 배열될 수 있다.
일 예에서, 발 존재 센서는 에칭된 전도성 층을, 예를 들어, 전극의 패턴을 형성하기 위해 X-Y 그리드 내에, 또는 예를 들어 그리드를 형성하기 위해 수직 라인 또는 트랙을 가지는 전도성 재료의 다수의 분리된 평행 층을 에칭함으로써 포함한다. 이러한 그리고 다른 용량성 센서에서는, 신체 또는 발과 전도성 층 사이의 직접적인 접촉이 필요하지 않다. 전도성 층은 선택적으로 하우징 구조(100) 내에 내장될 수 있거나, 또는 보호 또는 절연 층으로 코팅될 수 있다.
일 예에서, 용량성 발 센서는 다수의 전극 또는 플레이트 중 상호 커패시턴스에 대한 정보를 감지 또는 사용하도록 구성된다. 상호 용량성 센서는 전극 그리드의 각 행과 각 열의 각 교차점에 커패시터를 포함할 수 있다. 선택적으로, 전극 그리드는 단일 행 또는 열로 배열된다. 일 예에서, 전압 신호가 행 또는 열에 인가될 수 있고, 센서의 표면 근처의 신체 또는 발이 국부 전기장을 변화시키고, 이는 결국 상호 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 예를 들어 각 축에서의 전압을 측정함으로써 신체 위치를 결정하기 위해 그리드 상의 모든 개별 지점에서의 커패시턴스 변화가 측정될 수 있다. 일 예에서, 상호 커패시턴스 측정 기술은 그리드 주위의 다수의 위치로부터 동시에 정보를 제공할 수 있다.
일 예에서, 상호 커패시턴스 측정은 송신 및 수신 전극의 직교 그리드를 사용한다. 상호 커패시턴스 센서 시스템에서, 각 검출은 이산 X-Y 좌표 쌍으로서 검출될 수 있다. 일 예에서, 용량성 센서의 다수의 측정으로부터의 정보가 발 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 예에서, X 및/또는 Y 검출 좌표에 관한 변화율 정보가 사용될 수 있다.
일 예에서, 자가 커패시턴스 기반의 발 존재 센서가 상호 커패시턴스 센서와 동일한 X-Y 그리드를 가질 수 있지만, 열과 행은 독립적으로 동작할 수 있다. 자가 커패시턴스 센서에서, 각각의 열 또는 행에서의 신체의 용량성 부하는 독립적으로 검출될 수 있다.
일 예에서, 용량성 센서는 선택적으로 비교적 큰 표면적을 갖는 전극 또는 플레이트를 가질 수 있고, 대응하여 큰 면적에 걸쳐 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다.
일 예에서, 커패시터-기반인 발 존재 센서가 기준선 또는 기준 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 기준 커패시턴스 값은 전극 표면적, 또는 다른 신발류 컴포넌트에 대한 전극 배치, 또는 센서 또는 신발류 자체의 배향 또는 환경의 함수일 수 있다. 즉, 센서는 신발류 내에 발이 존재하지 않는 상태에서도 일부 관련된 커패시턴스 값을 가질 수 있는데, 그 값은 센서 또는 센서 근처의 하나 이상의 재료 또는 환경 인자
의 유전 효과의 함수일 수 있다. 일 예에서, 신발류 내의 보조기(orthotic) 삽입물(예를 들어, 인솔)이 용량성 센서의 유전체 특성을 변화시킬 수 있다. 그러나, 프로세서 회로는 베이스 라인 또는 기준 특성이 변화할 때, 예를 들어 인솔이 변화될 때, 용량성 센서를 시준하거나 자가-시준하도록 선택적으로 구성될 수 있다.
본 발명자들은 용량성 발 감지 기술에 대한 다양한 보조기 삽입물의 효과를 평가하기 위해 다양한 테스트를 수행하였다. 전체 또는 부분 길이 보조기 인솔이 테스트되었다. 신발류에 대한 정규(부분 길이)의 보조기의 추가는 전체 유전체를 증가시키고, 발의 존재에 대한 전기장 민감도를 감소시켰다. 신호 진폭은 또한 보조기의 존재 시 감소된다. 잡음의 RMS 진폭은 보조기가 있을 때 또는 없을 때 유사하였다. 하중 및 비하중 조건 하에서의 응답 역시 유사하였다.
보조기 테스트의 결과에 기초하여, 정규의 또는 전체 길이(full-length)의 보조기와 함께 발 존재의 검출을 위해 용량성 감지를 이용하는 것이 신호 대 잡음 분해능에 대해 실현 가능하다. 정규 및 전체 길이 보조기에 있어서, 라이트 및 하이 듀티 하중 조건 모두 하에서, 발 존재를 해결하는데 요구되는 최소 6dB를 초과하는 SNR이 측정되었다. 센서의 자동-시준은 보조기의 추가된 유전 효과를 보상하기에 적절한 오프셋 범위를 갖는다.
전체 길이 보조기의 경우에, 테스트 절차는 제품 인솔을 제거하는 것을 포함하였고, 보조기 자체가 유일하게 이용되었다. 유전체는 거의 동등하였고, 이로 인해 무-보조기 경우에 대해 압축 상태에서 유사한 SNR을 초래하였다.
전체 길이 보조기와 감지 전극 사이의 공기 간극은 인가된 하중의 함수로서 SNR의 측정 가능한 변화를 초래하였다. 다양한 발 구역이 낮은 하중 조건 하에서 유사하게 거동하였고, 이는 보조기 하에서 간극 거리의 영구 변형이 없다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 서 있음으로써 가해지는 높은 하중 조건 하에서는, 센서에 대해 보조기 아치를 압축하고 간극 제거하는 것이 충분할 수 있다. 결과적으로 합성된 전기장은 제품 인솔(보조기 없음)의 사용과 크기에 있어 유사할 수 있다. 일 예에서, 이러한 변형은, 예를 들어 전체 길이 보조기의 밑면에서 간극 충전 발포체를 이용함으로써 보상될 수 있다.
도 20a는 용량성 발 존재 센서의 일 예를 일반적으로 도시한다. 용량성 발 존재 센서는 용량성 감지 제어기 회로(1722)에 결합된 용량성 감지 전극(1721)을 포함할 수 있다. 전극(1721) 및/또는 제어기 회로(1722)는 선택적으로 하우징 구조(100) 내에 포함되거나 그에 장착될 수 있다.
일 예에서, 제어기 회로(1722)는 Atmel ATSAML21E18B-MU, ST Microelectronics STM32L476M, 또는 다른 유사한 디바이스를 포함한다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 전극(1721)은 선택적으로 하우징 구조 위의 리세스 내에, 또는 발포체 인솔(1201)의 일부로서, 또는 다른 곳에 포함될 수 있다.
도 20a의 예에서는, 전기장이 전극(1721)의 상단측으로부터 돌출할 수 있다. 일 예에서, 전극 아래의 전기장은 감지 전극 아래에 피동 쉴드를 배치함으로써 차단될 수 있다(도 20b 참조). 피동 쉴드 및 감지 전극(1721)은 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 감지 전극(1721)이 PCB 또는 FPC의 일 표면 상에 존재한다면, 피동 쉴드는 PCB의 하단 층 또는 다중-층 PCB 또는 FPC 상의 하부 내측 층 중 임의의 층 상에 존재할 수 있다. 일 예에서, 피동 쉴드는 감지 전극(1721)의 동일하거나 더 큰 표면적일 수 있고 감지 전극(1721) 바로 아래에 중심 설정될 수 있다. 쉴드는 감지 전극(1721)의 x 축 다리의 동일한 극성, 위상 및/또는 진폭의 전기장을 생성하도록 구동될 수 있다. 쉴드의 자기장은 감지 전극(1721)의 전기장을 반발할 수 있어서, 그것을 예를 들어 주 PCA의 하부 접지 면에 대한 원하지 않는 결합 효과(coupling effect)로부터 격리시킬 수 있다.
발 존재를 검출하기 위한 용량성 감지 기술을 사용하는 것의 일 장점은, 용량성 센서가 아치 영역 내에 배치되고 사용자가 높은 아치를 갖는 경우에도 용량성 센서가 양호하게 기능할 수 있다는 것을 포함한다. 예를 들어, 발 존재 센서의 바람직한 통합은, 예를 들어 땀 및 먼지로부터 그것을 보호하기 위한 하우징 구조(100)의 내부를 포함할 수 있다. 하우징을 통한 연결을 최소화하거나 제거하는 것은 신뢰성을 증가시킨다. 전술한 바와 같이, 하우징을 위치시키기에 양호한 위치는, 느껴지거나 착용자에게 불편함을 야기할 가능성이 가장 적기 때문에, 아치 영역 내에 있다.
일 예에서, 감지 전극(1721)은, X 전극과 Y 전극 사이에서와 같이, 다수의 전극 사이에서 신호의 차이를 감지하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 적합한 샘플링 주파수는 약 2 내지 50 Hz이다. 용량성 감지 기술은 또한 인솔 상에서 또는 발 주위의 양말 내에서 땀(습기)에 대해 비교적 불변일 수 있다. 이러한 수분의 효과는 수분의 존재가 측정된 커패시턴스를 증가시킬 수 있기 때문에 검출의 동적 범위를 감소시키는 것일 수 있다. 그러나, 일부 예에서, 동적 범위는 예상된 수준의 수분 내에 이 효과를 수용하기에 충분하다.
도 20c는 감지 전극(1725)의 평면도(좌측) 및 사시도(우측)를 일반적으로 도시한다. 이 예에서, 감지 전극은 예를 들어 하우징 구조(100)의 상단 내측 벽에 또는 그 부근에(예를 들어, 상단 내부 벽에 가압 또는 장착되거나 그에 인접하여), 하우징 구조(100)의 내부에 배치되도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 감지 전극(1725)은 가요성 기판을 포함한다.
용량성 감지 기술을 사용하는 발 존재 감지를 입증하기 위해 다양한 테스트들이 본 발명자들에 의해 수행되었다. 일 예에서, 발 존재의 검출을 위한 용량성 감지는 신호 대 잡음 분해능(signal to noise resolution)에 대해 실현 가능하다. 99.9% 신뢰도로, 22dB의 SNR이 측정될 수 있다. 일련의 테스트에서, 4명의 여성 및 12명의 남성을 포함하는 16명의 피험자가 이용되었다. 발 크기의 분포는 5.5 내지 12.5 범위의 정규 분포였다. 저, 중 및 고 중에서 자가-보고된 아치형 높이가 통상적으로 분포되었다. R 값이 0.039 이면, 신호의 품질과 대상의 발의 크기 사이에 상관관계가 존재하지 않았다.
일 예에서, 발 존재 센서는 제1 압력 센서를 포함한다. 제1 압력 센서는 아웃솔(60) 내에, 신발류 측면 또는 상단 컴포넌트 내에, 또는 신발류 내의 다른 곳에 내장될 수 있다. 제1 압력 센서는, 예를 들어 사용자가 센서에 중량을 배치할 때, 질량의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 제1 압력 센서는 힘-감지 저항기를 포함할 수 있다.
도 21a는 압력-기반 발 존재 센서를 포함할 수 있는 신발류 컴포넌트를 도시하는 블록도의 일 예를 일반적으로 도시한다. 도 21a의 예는 압력 센서 인클로저(2100)를 포함한다. 압력 센서 인클로저(2100)는 내부에 배치된 측정 멤브레인을 갖는 실질적으로 기밀 또는 액밀 인클로저일 수 있다. 측정 멤브레인은 인클로저(2100) 내의 가스 또는 유체의 분포 변화에 대해 이동하거나 응답할 수 있다. 도시된 바와 같이, 압력 센서 인클로저(2100)는 발 아래 위치 설정될 수 있고, 신발류가 착용될 때 물리적 발 충격을 수용하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 압력 센서 인클로저(2100)는 하우징 구조(100)와 벽을 공유하거나 하우징 구조(100)의 벽에 인접한다. 발로부터의 충격에 응답하여, 인클로저(2100)의 적어도 하나의 벽이 약간 이동할 수 있고, 그에 의해서 인클로저 내의 가스 또는 유체의 분포를 변화시킬 수 있다. 가스 또는 유체 분포의 변화에 관한 센서 또는 멤브레인으로부터의 정보가 프로세서 회로(예를 들어, 도 10a의 프로세서 회로(1020))에 의해 수신될 수 있고 발 존재 또는 발 활동 정보를 식별하기 위해 사용될 수 있다.
도 21b는 제2 압력 센서(1820)를 갖는 도 2b로부터의 끈조임 엔진(10)의 일 예를 일반적으로 도시한다. 제2 압력 센서(1820)는 끈조임 엔진(10)의 하우징 구조(100)의 내부에 내장될 수 있다. 끈조임 엔진(10)은 실질적으로 증기 밀봉되거나 밀폐식으로 밀봉될 수 있다. 즉, 끈조임 엔진(10)은, 기밀인 한 부분을 적어도 포함하는 실질적으로 폐쇄된 구조일 수 있다. 일 예에서, 제2 압력 센서(1820)가 밀폐 챔버(1810) 내에 내장될 수 있고, 밀폐 챔버(1810)는 하우징 구조(100)의 내부에 포함될 수 있다. 밀폐 챔버(1810)는 하우징 구조(100)와 접촉하거나 그에 의해 공유되는 벽 또는 벽들을 포함할 수 있다.
일 예에서, 제2 압력 센서(1820)는 밀폐 챔버(1810) 내에 내장된 멤브레인을 포함한다. 힘이 가해질 때, 예를 들어 서 있기 또는 보행 시에 사용자가 신발류 물품에 중량을 가할 때, 밀폐 챔버(1810)의 하나 이상의 측면이 편향 또는 굴곡될 수 있고, 그에 따라 밀폐 챔버(1810) 내부의 가스의 분포를 변화시킬 수 있다. 제2 압력 센서(1820)의 멤브레인은 이러한 가스 분포 변화에 응답하여 이동할 수 있고, 멤브레인 이동을 표시하는 센서 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 제2 압력 센서(1820)로부터의 센서 신호는 멤브레인 이동이 검출될 때 발이 존재함을 나타낼 수 있다.
일 예에서, 발 존재 센서 또는 자력계로부터의 정보가 보수계로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 자력계(1220)로부터의 시변 자기장 신호의 변화는 신발류 물품이 움직이고 있다는 것을 나타낼 수 있다. 선택적으로, 자력계로부터의 정보는, 걸음 이벤트가 발생할 때를 결정하는 것을 보조하기 위해, 가속도계 또는 온도 정보와 같은 다른 센서 정보와 함께 사용 또는 처리될 수 있다. 프로세서 회로(예를 들어, 도 10a의 프로세서 회로(1020) 참조)는 자력계 신호를 수신하고, 이에 응답하여 착용자에 의해 취해진 다수의 걸음에 관한 정보를 결정하는데 사용될 수 있다. 보수계로서의 그의 사용에 추가로, 자력계로부터의 정보는 속도 또는 행정을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
일 예에서, 자력계는 착용자의 생리학적 특성을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서는 발 팽창 또는 수축 특성, 발 자체의 압력 변화로부터 검출된 박동 특성(pulsatile characteristic)에 관한 정보, 또는 다른 생리학적 정보를 제공할 수 있다.
일 예에서, 자력계는 변위 또는 힘에 관한 정보를 제공할 수 있다. 센서 정보가 변위 정보를 포함할 때, 발 타격에 관한 정보가 획득될 수 있다. 발 타격 정보는 신발류 내의 발의 힘 또는 충격에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발 타격 정보는 착용자가 걷고 있는지(낮은 충격, 낮은 힘), 달리고 있는지(중간 충격, 중간 힘), 또는 도약하고 있는지(높은 충격, 높은 힘)를 결정하는데 사용될 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 복수 인스턴스는 단일 인스턴스로서 설명된 컴포넌트, 동작 또는 구조를 구현할 수 있다. 하나 이상의 방법의 개별 동작들이 별개의 동작들로서 예시되고 설명되지만, 개별 동작들 중 하나 이상은 동시에 수행될 수 있고, 어떠한 것도 동작들이 도시된 순서로 수행될 것을 요구하지 않는다. 예시적 구성에서 별개의 컴포넌트로서 제시되는 구조 및 기능은 조합된 구조 또는 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 유사하게, 단일 컴포넌트로서 제시되는 구조 및 기능은 별개의 컴포넌트로서 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 수정, 추가 및 개선은 본원의 요지의 범주 내에 포함된다.
본 발명의 요지의 개요가 특정한 예시적 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 개시내용의 실시예들의 더 넓은 범위로부터 벗어나지 않고 이러한 실시예들에 대해 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 요지의 이러한 실시예는 본 명세서에서는 단지 편의를 위해 본 명세서에서 개별적으로 또는 집합적으로 "발명"이라 지칭될 수 있으며, 임의의 단일 개시내용 또는 사실상 하나보다 많은 개시내용이 개시된다면, 발명의 개념에 본 출원의 범주를 자발적으로 제한하기를 의도하는 것은 아니다.
본 명세서에 예시된 실시예들은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 개시된 교시들을 실시할 수 있게 하기 위해 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예가 그로부터 사용 및 안출될 수 있으며, 그래서, 구조적 및 논리적 치환 및 변화가 본 개시내용의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시내용은 제한적인 의미로 받아들여지지 않아야 하고, 다양한 실시예의 범위는 개시된 요지에 부여되는 등가물의 전체 범위를 포함한다.
이하의 양태는 본원에서 설명된 신발류 및 발 존재 또는 위치 감지 시스템 및 방법의 비-제한적인 개요를 제공한다.
양태 1은 요지(예를 들어, 장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령어를 포함하는 디바이스 판독가능 매체)를 포함 또는 이용할 수 있는데, 예를 들어 신발류 물품을 포함 또는 이용할 수 있으며, 상기 물품은 상기 물품 내에 배치되는 강자성체, 및 강자성체의 위치에 의해 영향을 받은 자기장의 강도 또는 방향을 측정하도록 구성되는 자력계를 포함한다. 양태 1에서, 강자성체 및 자력계 중 하나는 상기 물품 내의 발의 이동에 따라 또는 상기 물품 자체의 이동에 따라 강자성체 및 자력계 중 다른 하나에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.
양태 2는, 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나, 또는 그와 선택적으로 조합할 수 있으며, 자력계는 강자성체의 위치를 표시하는 자력계 신호를 생성하도록 구성되고, 프로세서 회로는 자력계로부터 자력계 신호를 수신하도록 구성된다.
양태 3은, 자력계 신호가 강자성체의 위치의 지정된 변화를 표시할 때, 신발류 물품 내의 또는 신발류 물품과 관련된 하나 이상의 다른 센서로부터 데이터 수집을 개시하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 2의 요지를 포함 또는 이용하거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 4는, 자력계 신호가 강자성체의 위치의 지정된 변화를 표시할 때, 발 주위의 신발류 물품을 조임하거나 풀리게 하도록 구동 메커니즘을 작동시키게 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 2 또는 양태 3 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용하거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 5는, 상기 물품이 발에 의해 착용 및 이동되는 상태에서 강자성체의 위치를 표시하는 시변적인 자력계 신호를 생성하도록 구성되는 자력계를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 2 내지 양태 4 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 프로세서 회로는 시변적인 자력계 신호에 기초하여 발 충격 특성을 결정하도록 구성된다.
양태 6은, 시변적인 자력계 신호에 기초하여 발 충격력 특성 또는 걸음 타이밍 특성을 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 5의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 7은, 단일 걸음 이벤트에 대한 발 충격 특성을 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 5 또는 양태 6 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합할 수 있다.
양태 8은, 시변적인 자력계 신호의 변화율을 결정하고 결정된 변화율에 기초하여 걸음 힘 또는 걸음 빈도를 특성화하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 5 내지 양태 7 중 하나 또는 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 9는, 물품이 착용되고 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나가 발에 의해 다른 하나에 대해 이동될 때 자기장의 변화에 관한 정보를 포함하는 자력계 신호를 생성하도록 구성된 자력계를 선택적으로 포함하기 위해, 양태 1 내지 8 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 10은, 주위 자기장에 대한 발 자체의 영향에 응답하여 주위 자기장의 변화에 대한 정보를 감지하도록 구성되는 자력계를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 9 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 11은, 강자성체 또는 자력계를 선택적으로 포함하도록 양태 1 내지 양태 10 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있는데, 강자성체 또는 자력계는 물품이 착용 또는 이동될 때 강자성체 또는 자력계 중 다른 하나에 대해 이동되도록 구성된다.
양태 12는, 물품 내에 배치되고 자력계로부터 이격되는 다수의 강자성체를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 11 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나, 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 다수의 본체 중 적어도 하나는 상기 물품이 착용 또는 이동될 때 자력계에 대해 이동하도록 구성된다.
양태 13은, 적어도 x, y, 및 z 차원에서의 자기장의 변화에 관한 정보를 제공하도록 구성되는 3-축 자력계인 자력계를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 12 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 조합될 수 있다.
양태 14는, 신발류 물품 내에서 발 아래에 착용하도록 구성되는 압축 가능 재료 내에 내장되어 있는 강자성체를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 13 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 15는 발 아래 그리고 상기 물품의 아치 영역 내에 배치되도록 구성되어 있는 자력계를 선택적으로 포함 도는 이용하기 위해, 양태 14의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 16은, 상기 물품의 뒤꿈치 또는 발가락 영역 내에 그리고 발 아래 배치되도록 구성되어 있는 자력계를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 14 또는 양태 15 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 17은 브리지 컴포넌트를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 16 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용하거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있고, 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나는 브리지 컴포넌트에 결합되고, 브리지 컴포넌트는 강자성체 및 자력계가 이완 상태 또는 기준 위치에 있을 때 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나는 강자성체 및 자력계 중 다른 하나로부터 멀어지는 방향으로 편향시킨다.
양태 18은 브리지 컴포넌트에 결합된 스프링을 선택적으로 포함 또는 사용하기 위해, 양태 17의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있고, 스트링은 브리지 컴포넌트를 제1 위치로 편향시킨다.
양태 19는, 강성 또는 반-강성인 브리지 컴포넌트를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 17 또는 양태 18 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 브리지 컴포넌트는 발 아치 변위력을 수용하고 그에 응답하여 강자성체 및 자력계 중 하나를 그 기준 위치에 대해 대응적으로 변위시키도록 구성된다.
양태 20은, 강성 또는 반-강성인 브리지 컴포넌트를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 17 또는 양태 18 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용하거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있고, 브리지 컴포넌트는 발의 중앙 아치 영역 이외의 발로부터 발 변위력을 수용하고 그에 응답하여 강자성체 및 자력계 중 하나를 그 기준 위치에 대해 대응적으로 변위시키도록 구성된다.
양태 21은, 자력계의 제1 축으로부터 측방향으로 오프셋되어 있는 강자성체를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 20 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 22는, 원형, 직사각형, 또는 환형 형상 중 하나를 갖는 강자성체를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 21 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 23은, 신발류 물품의 아치 영역에 내에 배치되는 끈조임 메커니즘을 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 22 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있고, 끈조임 메커니즘은 강자성체의 위치에 대한 자력계로부터의 정보에 기초하여 작동된다.
양태 24는, 자기장의 측정된 강도 또는 방향을 이용하여 걸음의 타격 힘을 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 23 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 25는, 자기장의 측정된 강도 또는 방향으로부터 걸음 간격 또는 걸음 수를 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 24 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 26은, 신발류 물품에 대한 발의 전단 응력 또는 전단 변위를 자기장의 측정된 강도 또는 방향으로부터 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 1 내지 양태 25 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 27은, 요지(예를 들어, 장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령어를 포함하는 디바이스 판독가능 매체)를 포함 또는 이용할 수 있는데, 예를 들어 자동 끈조임 시스템을 갖는 신발류 물품을 포함 또는 사용할 수 있으며, 상기 물품은 공동을 포함하는 미드-솔, 공동 내에 배치되는 모터, 미드-솔 위에 배치되는 인솔, 상기 물품이 착용될 때 발에 대한 상기 물품의 조임도 또는 이완도 특성을 조정하도록 구성되는 복수의 스트랩으로서, 복수의 스트랩은 모터의 활동에 응답하여 조임된 위치와 풀린 위치 사이에서 이동하도록 구성되는 복수의 스트랩, 상기 물품 내에 배치되는 강자성체, 및 상기 물품이 착용될 때 발에 의한 인솔의 압축에 응답하여 강자성체의 위치 변화를 감지하도록 구성되는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 양태 27에서, 모터는 (예를 들어, 프로세서 회로에 의해) 센서에 결합되고, 모터는 스트랩의 인장을 조정함으로써 강자성체의 위치의 감지된 변화에 응답하도록 구성된다.
양태 28은, 적어도 부분적으로 강자성체의 위치 변화에 기인한 자기장의 변화를 감지하도록 구성되는 자력계를 포함하는 상기 적어도 하나의 센서를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 27의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 강자성체 및 자력계 중 하나는 물품의 하우징 또는 벽에 대해 실질적으로 고정되고, 강자성체 및 자력계 중 다른 하나는 물품의 하우징 또는 벽에 대해 이동 가능하다.
양태 29는 발에 의해 압축가능한 인솔 및 인솔에 결합되고 발에 의한 인솔의 압축에 따라 이동하는 강자성체를 선택적으로 포함하도록, 양태 28의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 30은, 적어도 하나의 센서에 결합되는 프로세서 회로를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 27 내지 양태 29 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 프로세서 회로는 강자성체의 감지된 위치 변화에 대한 변화율 정보를 결정하도록 구성된다.
양태 31은, 요지(예를 들어, 장치, 시스템, 디바이스, 방법, 동작을 수행하기 위한 수단, 또는 디바이스에 의해 수행될 때 디바이스가 동작을 수행하게 할 수 있는 명령어를 포함하는 디바이스 판독가능 매체)를 포함 또는 이용할 수 있는데, 예를 들어 신발류 물품에서 사용하기 위한 자기 발 위치 센서(FPS)를 포함 또는 이용할 수 있으며, FPS는, 브리지로서, 발의 아치 아래 또는 근처에 착용되도록 구성되고 발로부터 브리지에 인가되는 압력에 응답하여 수직 방향 또는 측방향으로 이동하도록 구성되는 브리지, 브리지에 결합되는 제1 자성체, 및 자력계로서, 제1 자성체로부터 이격되고 상기 물품이 착용되고 브리지가 발의 이동에 따라 이동될 때 자력계에 대한 제1 자성체의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 자력계를 포함한다.
양태 32는, 다중-축 자력계인 자력계를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 31의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 다중-축 자력계는 다중 축 중 하나 이상을 따르는 제1 자성체의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성된다.
양태 33은, 자력계에 대한 제1 자성체의 수직 또는 측방향 변위에 응답하여 제1 자석의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는 자력계를 선택적으로 포함 또는 사용하도록 양태 31 또는 양태 32 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
양태 34는, 제2 자성체를 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 31 내지 양태 33 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있으며, 자력계는 제2 자성체로부터 이격되고 자력계에 대한 제1 및 제2 자성체 중 어느 하나 또는 양자 모두의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성된다.
양태 35는, 브리지 및 제1 자성체를 자력계로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 스프링 메커니즘을 선택적으로 포함 또는 이용하도록, 양태 31 내지 양태 34 중 하나 또는 그의 임의의 조합의 요지를 포함 또는 이용할 수 있거나 또는 그와 선택적으로 조합될 수 있다.
이들 비-제한적인 양태의 각각은 독립적일 수 있거나, 또는 본원에서 설명된 다른 양태 및 예 중 하나 이상과 다양한 변경 또는 조합으로 조합될 수 있다.
본원에서 사용될 때, 용어 "또는" 은 포괄적인 또는 배타적인 의미로 해석될 수 있다. 또한, 단일 인스턴스로서 본 명세서에 설명된 자원, 동작, 또는 구조에 대한 복수의 인스턴스가 제공될 수 있다. 또한, 다양한 자원들, 동작들, 모듈들, 엔진들, 및 데이터 저장소들 간의 경계들은 다소 임의적 이고, 특정한 동작들은 특정한 예시적인 구성들의 맥락에서 도시된다. 기능의 다른 할당이 예상되고 본 개시내용의 다양한 실시예의 범위 내에 포함될 수 있다. 일반적으로, 예시적인 구성에서 별개의 자원으로 제시되는 구조 및 기능은 조합된 구조 또는 자원으로서 구현될 수 있다. 유사하게, 단일 자원으로서 제시되는 구조 및 기능은 별개의 자원으로서 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 수정, 추가 및 개선은 첨부된 청구 범위에 의해 표현되는 본 개시내용의 실시예의 범위 내에 포함된다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
상기 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은 본 발명의 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하고 있다. 이러한 실시예는 또한 본원에서 "예"로 지칭된다. 이러한 실시예는 도시되거나 기재된 것에 추가로 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 도시되거나 설명된 단지 이들 요소만이 제공되는 예를 또한 고려한다. 더욱이, 본 발명자들은 특정 예(또는 그 하나 이상의 양태)에 관하여, 또는 본 명세서에 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 사용하는 예를 또한 고려한다.
이러한 문헌과 본원에 참조로 포함된 임의의 문헌 사이의 불일치하는 용법의 경우에, 본 문헌에서의 용법이 우선한다.
본 문헌에서, 특허 문헌에서 통상적인 바와 같이, 용어 "일"은 임의의 다른 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 인스턴스 또는 용법과 독립적으로 하나 또는 하나 초과를 포함하도록 사용된다. 본 문헌에서 "또는" 이라는 용어는 달리 지시되지 않는 한, 비배타적인 것을 지칭하기 위해 사용되거나, "A 또는 B"가 "B를 제외한 A" 또는 "A를 제외한 B" 및 " A 및 B"를 포함하도록 사용된다. 본 문헌에서, "포함하는" 및 "~인" 라는 용어는 각각의 용어 "구성하는" 및 "여기서"와 동등한 용어로 사용된다. 또한, 이하의 청구 범위에서, 각각의 용어" 포함하는" 및" 구성하는"은 비제한적인데, 즉 시스템, 디바이스, 물품, 조성물, 제제 또는 프로세스가 이러한 용어 뒤에 열거되는 것에 추가하여 요소들을 포함하는 경우 이는 여전히 해당 청구항의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 또한, 이하의 청구항들에서, 용어 "제1", "제2", 및 "제3" 등은 단지 칭호로서 사용되고, 그 대상에 수치적 요건을 부여하도록 의도되지 않는다.
모터 제어 예들과 같은 본원에 기술된 방법 예들은 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 몇몇 예는 상기 예에서 설명된 바와 같은 방법을 수행하기 위해 전자 디바이스를 구성하도록 동작 가능한 명령어에 의해 인코딩된 컴퓨터-판독 가능 매체 또는 기계-판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현예는 마이크로코드(microcode), 어셈블리 언어 코드(assembly language code), 고급 언어 코드(higher-level language code) 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령어를 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 부분을 형성할 수도 있다. 또한, 예에서, 코드는 예로서 실행 중에 또는 다른 시간에, 하나 이상의 휘발성, 비일시적(non-transitory), 또는 비휘발성 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, 콤팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(random access memories: RAMs), 판독 전용 메모리(read only memories: ROMs) 등을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명은 예시적인 것이고, 제한을 의도하지 않는다. 예를 들어, 전술된 예(또는 그 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 다른 실시예가 예로서 상기 설명을 고찰시에 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다. 독자가 기술적 개시내용의 성질을 신속하게 규명할 수 있게 하기 위해 요약서가 포함된다. 이는 청구범위의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하는데 사용되지 않을 것이라는 이해를 갖고 제출된다. 또한, 상기 설명에서, 다양한 구성이 본 개시내용을 능률화하기 위해 함께 그룹화될 수도 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 구성이 임의의 청구항에 필수적이라는 것을 의도하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 요지는 특정 개시된 실시예의 모든 구성보다 작은 것일 수 있다. 따라서, 이하의 청구범위는 이에 의해 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 범주는 이러한 청구범위에 부여되는 등가물의 전체 범주와 함께, 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (35)

  1. 신발류 물품이며,
    상기 물품에 배치되는 강자성체; 및
    강자성체의 위치에 의해 영향을 받은 자기장의 강도 또는 방향을 측정하도록 구성된 자력계를 포함하고;
    강자성체와 자력계 중 하나는, 상기 물품 내의 발의 이동에 따라 또는 상기 물품 자체의 이동에 따라 강자성체 및 자력계 중 나머지 하나에 대해 이동하도록 구성되는, 신발류 물품.
  2. 제1항에 있어서, 프로세서 회로를 더 포함하고;
    자력계는 강자성체의 위치를 표시하는 자력계 신호를 생성하도록 구성되고;
    프로세서 회로는 자력계로부터 자력계 신호를 수신하도록 구성되는, 신발류 물품.
  3. 제2항에 있어서, 자력계 신호가 강자성체의 위치의 지정된 변화를 표시할 때, 프로세서 회로는 신발류 물품 내의 또는 신발류 물품과 관련된 하나 이상의 다른 센서로부터 데이터 수집을 개시하도록 구성되는, 신발류 물품.
  4. 제2항에 있어서, 자력계 신호가 강자성체의 위치의 지정된 변화를 표시할 때, 프로세서 회로는 발 주위의 신발류 물품을 조임하거나 또는 풀리게 하도록 구동 메커니즘을 작동시키도록 구성되는, 신발류 물품.
  5. 제2항에 있어서, 자력계는 상기 물품이 발에 의해 착용 및 이동되는 동안 강자성체의 위치를 표시하는 시변적인 자력계 신호를 생성하도록 구성되고;
    프로세서 회로는 시변적인 자력계 신호에 기초하여 발 충격 특성을 결정하도록 구성되는, 신발류 물품.
  6. 제5항에 있어서, 프로세서 회로는 시변적인 자력계 신호에 기초하여 발 충격력 특성 또는 걸음 타이밍 특성을 결정하도록 구성되는, 신발류 물품.
  7. 제5항에 있어서, 프로세서 회로는 단일 걸음 이벤트에 대한 발 충격 특성을 결정하도록 구성되는, 신발류 물품.
  8. 제5항에 있어서, 프로세서 회로는 시변적인 자력계 신호의 변화율을 결정하고, 결정된 변화율에 기초하여, 걸음 힘 또는 걸음 빈도수를 특성화하도록 구성되는, 신발류 물품.
  9. 제1항에 있어서, 자력계는, 상기 물품이 착용되고 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나가 발에 의해 나머지 하나에 대해 이동될 때 자기장의 변화에 관한 정보를 포함하는 자력계 신호를 생성하도록 구성되는, 신발류 물품.
  10. 제1항에 있어서, 자력계는 주위 자기장에 대한 발 자체의 영향에 응답하여 주위 자기장의 변화를 감지하도록 구성되는, 신발류 물품.
  11. 제1항에 있어서, 강자성체 또는 자력계는 상기 물품이 착용 또는 이동될 때 강자성체 또는 자력계 중 나머지 하나에 대해 이동하도록 구성되는, 신발류 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 물품 내에 배치되고 자력계로부터 이격되는 다수의 강자성체를 더 포함하고, 다수의 강자성체 중 적어도 하나는 상기 물품이 착용 또는 이동될 때 자력계에 대해 이동하도록 구성되는, 신발류 물품.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 자력계는 적어도 x, y 및 z 차원에서의 자기장의 변화에 관한 정보를 제공하도록 구성되는 3-축 자력계인, 신발류 물품.
  14. 제1항에 있어서, 강자성체는 신발류 물품 내에서 발 아래 착용되도록 구성되는 압축 가능 재료 내에 내장되는, 신발류 물품.
  15. 제14항에 있어서, 자력계는 상기 물품의 아치 영역 내에 그리고 발 아래 배치되도록 구성되는, 신발류 물품.
  16. 제14항에 있어서, 자력계는 상기 물품의 뒤꿈치 또는 발가락 영역 내에 그리고 발 아래 배치되도록 구성되는, 신발류 물품.
  17. 제1항에 있어서, 브리지 컴포넌트를 더 포함하고, 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나는 브리지 컴포넌트에 결합되고, 브리지 컴포넌트는 강자성체 및 자력계가 이완 상태 또는 기준 위치에 있을 때 상기 강자성체 및 자력계 중 적어도 하나를 강자성체 및 자력계 중 나머지 하나로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는, 신발류 물품.
  18. 제17항에 있어서, 브리지 컴포넌트에 결합된 스프링을 더 포함하고, 스프링은 브리지 컴포넌트를 편향시키는, 신발류 물품.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 브리지 컴포넌트는 강성 또는 반-강성이고, 브리지 컴포넌트는 발 아치 변위력을 수용하고 그에 응답하여 강자성체 및 자력계 중 하나를 그 기준 위치에 대해 대응적으로 변위시키도록 구성되는, 신발류 물품.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 브리지 컴포넌트는 강성 또는 반-강성이고, 브리지 컴포넌트는 발의 중앙 아치 영역 이외의 영역으로부터 발로부터의 발 변위력을 수용하고 그에 응답하여 강자성체 및 자력계 중 하나를 그 기준 위치에 대해 대응적으로 변위시키도록 구성되는, 신발류 물품.
  21. 제1항에 있어서, 강자성체는 자력계의 제1 축으로부터 측방향으로 오프셋되는, 신발류 물품.
  22. 제1항에 있어서, 강자성체는 원형, 직사각형, 또는 환형 형상 중 하나를 갖는, 신발류 물품.
  23. 제1항에 있어서, 신발류 물품의 아치 영역에 배치되는 끈조임 메커니즘을 더 포함하고, 끈조임 메커니즘은 강자성체의 위치에 관한 자력계로부터의 정보에 기초하여 작동되는, 신발류 물품.
  24. 제1항에 있어서, 자기장의 측정된 강도 또는 방향을 사용하여 걸음의 타격 힘을 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 더 포함하는, 신발류 물품.
  25. 제1항에 있어서, 자기장의 측정된 강도 또는 방향으로부터 걸음 간격 또는 걸음 수를 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 더 포함하는, 신발류 물품.
  26. 제1항에 있어서, 자기장의 측정된 강도 또는 방향으로부터 신발류 물품에 대한 발의 전단 응력 또는 전단 변위를 결정하도록 구성되는 프로세서 회로를 더 포함하는, 신발류 물품.
  27. 자동 끈조임 시스템을 갖는 신발류 물품이며, 상기 물품은,
    공동을 포함하는 미드-솔;
    공동 내에 배치되는 모터;
    미드-솔 위에 배치되는 인솔;
    상기 물품이 착용될 때 발 주위의 상기 물품의 조임도 또는 이완도 특성을 조정하도록 구성되는 복수의 스트랩으로서, 상기 복수의 스트랩은 모터의 활동에 응답하여 조임된 위치와 풀린 위치 사이에서 이동하도록 구성되는, 복수의 스트랩;
    상기 물품 내에 배치되는 강자성체; 및
    상기 물품이 착용될 때 발에 의한 인솔의 압축에 응답하여 강자성체의 위치 변화를 감지하도록 구성되는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    모터는 센서에 결합되고, 모터는 스트랩의 인장을 조정함으로써 강자성체의 위치의 감지된 변화에 응답하도록 구성되는, 신발류 물품.
  28. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 자기장의 변화를 감지하도록 구성되는 자력계를 포함하고, 상기 변화는 적어도 부분적으로 강자성체의 위치 변화에 기인하고, 강자성체 및 자력계 중 하나는 상기 물품의 하우징 또는 벽에 대해 실질적으로 고정되고, 강자성체 및 자력계 중 나머지 하나는 상기 물품의 하우징 또는 벽에 대해 이동 가능한, 신발류 물품.
  29. 제28항에 있어서, 인솔은 발에 의해 압축 가능하고, 강자성체는 인솔에 결합되고 발에 의한 인솔의 압축에 따라 이동하는 신발류 물품.
  30. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서에 결합된 프로세서 회로를 더 포함하고, 상기 프로세서 회로는 강자성체의 감지된 위치 변화에 관한 변화율 정보를 결정하도록 구성되는, 신발류 물품.
  31. 신발류 물품에 이용하기 위한 자기 발 위치 센서(FPS)이며, 상기 FPS는
    발의 아치 아래 또는 부근에 착용되도록 구성되는 브리지로서, 상기 브리지는 발로부터 브리지에 인가되는 압력에 응답하여 수직 방향 또는 측방향으로 이동하도록 구성되는, 브리지;
    브리지에 결합되는 제1 자성체; 및
    제1 자성체로부터 이격되고, 상기 물품이 착용되고 브리지가 발의 이동에 따라 이동될 때 자력계에 대한 제1 자성체의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 자력계를 포함하는, 자기 발 위치 센서.
  32. 제31항에 있어서, 자력계는 다중-축 자력계이며, 상기 다중-축 자력계는 다중 축 중 하나 이상을 따르는 제1 자성체의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 자기 발 위치 센서.
  33. 제31항에 있어서, 자력계는 자력계에 대한 제1 자성체의 수직 또는 측방향 변위에 응답하여 제1 자석의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 자기 발 위치 센서.
  34. 제31항에 있어서, 제2 자성체를 더 포함하고, 자력계는 제2 자성체로부터 이격되고 자력계에 대한 제1 및 제2 자성체 중 하나 또는 양자 모두의 변위를 표시하는 신호를 제공하도록 구성되는, 자기 발 위치 센서.
  35. 제31항에 있어서, 브리지 및 제1 자성체를 자력계로부터 멀어지는 방향으로 편향시키는 스프링 메커니즘을 더 포함하는, 자기 발 위치 센서.
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