TWI563974B - 矯形感測器裝置 - Google Patents

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TWI563974B
TWI563974B TW104125102A TW104125102A TWI563974B TW I563974 B TWI563974 B TW I563974B TW 104125102 A TW104125102 A TW 104125102A TW 104125102 A TW104125102 A TW 104125102A TW I563974 B TWI563974 B TW I563974B
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尼可拉斯 考利
路奇爾 沙拉史瓦
理查 古德曼
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英特爾股份有限公司
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Description

矯形感測器裝置
本揭示的實施例一般關於感測器裝置的領域，且較具體而言關於矯形感測器裝置以量測從施加機械力至鞋類產生的壓力及撓曲。
有存在一些裝置，其可被關聯於鞋類以提供關於腳負載不平衡的診斷資料，及量測由使用者的腳對該鞋類所提供的壓力。類似地，一些遊戲裝置已知的是可提供腳壓力測量。然而，此種裝置受限於量測壓力且可通常提供靜態壓力測量。此外，在例如鞋類相關裝置中所使用的本地電源可限制該等裝置的使用情況。並且，此種裝置可能需要對資料處理裝置的外部實體連接。此種外部實體連接在被使用者穿戴時可妨礙該使用者且阻礙或限制他或她的移動。
100‧‧‧矯形裝置
101‧‧‧矯形裝置本體
102‧‧‧控制單元
104‧‧‧感測器單元
106‧‧‧感測器
108‧‧‧感測器
110‧‧‧感測器
120‧‧‧耦合
130‧‧‧電力儲存裝置
132‧‧‧處理器
134‧‧‧記憶體
144‧‧‧其他組件
150‧‧‧控制模組
160‧‧‧連接
170‧‧‧耦合
180‧‧‧程序
184‧‧‧外部運算裝置
200‧‧‧矯形裝置本體
202‧‧‧壓力感測器
206‧‧‧撓曲感測器
208‧‧‧相關的處理組件
210‧‧‧前掌區域
212‧‧‧足跟區域
214‧‧‧後方
216‧‧‧足弓區域
300‧‧‧矯形裝置
301‧‧‧矯形裝置本體
302‧‧‧控制單元
306‧‧‧感測器
318‧‧‧撓性連接器
320‧‧‧撓性印刷電路板
322‧‧‧撓性電互連
324‧‧‧撓性黏著層
326‧‧‧強化材料
330‧‧‧電力儲存裝置
366‧‧‧上部分
368‧‧‧下部分
400‧‧‧矯形裝置
401‧‧‧矯形裝置本體
402‧‧‧控制單元
406‧‧‧壓力感測器
408‧‧‧撓曲感測器
410‧‧‧區域
414‧‧‧區域
416‧‧‧區域
418‧‧‧撓性連接器
420‧‧‧撓性印刷電路板
422‧‧‧互連
426‧‧‧強化層
430‧‧‧電池
448‧‧‧足尖區域
450‧‧‧後視圖
500‧‧‧矯形裝置
502‧‧‧控制單元
506‧‧‧壓力感測器
510‧‧‧前掌
512‧‧‧足跟區域
516‧‧‧足弓區域
520‧‧‧外側
600‧‧‧矯形裝置
602‧‧‧控制單元
608‧‧‧撓曲感測器
610‧‧‧區域
612‧‧‧足跟區域
616‧‧‧足弓區域
630‧‧‧電池
700‧‧‧矯形裝置
701‧‧‧矯形裝置本體
702‧‧‧控制單元
706‧‧‧壓力感測器
708‧‧‧撓曲感測器
718‧‧‧撓性連接器
720‧‧‧撓性印刷電路板
722‧‧‧互連
726‧‧‧強化層
730‧‧‧電池
740‧‧‧可變形介電材料
742‧‧‧上層
744‧‧‧下層
750‧‧‧放大圖
752‧‧‧撓曲回應的介電材料
754‧‧‧金屬結構
756‧‧‧格柵狀部份交纏部分
758‧‧‧格柵狀部份交纏部分
800‧‧‧流程圖
實施例將藉由下列詳細說明配合隨附圖式而 輕易理解。為了促進此說明，相似元件符號標記相似結構元件。實施例藉由實例且非藉由限制於隨附圖式的圖中加以示出。
第1圖為依據本揭示一些實施例的範例矯形裝置的方塊圖。
第2圖為依據一些實施例的放置於鞋類中的矯形裝置內部的壓力及撓曲感測器的範例空間分佈之示意圖。
第3圖為依據一些實施例示出矯形裝置的範例實施例的橫剖面之示意圖。
第4圖為依據一些實施例示出矯形裝置的另一範例實施例的橫剖面、也顯示一些裝置組件的空間配置之示意圖。
第5-6圖依據一些實施例示出放置於鞋類中的矯形裝置內部的壓力及撓曲感測器的範例空間分佈之示意圖。
第7圖為依據一些實施例示出矯形裝置的另一範例實施例的橫剖面之示意圖。
第8圖為依據一些實施例用以製造矯形裝置的流程圖。
【發明內容及實施方式】
本揭示的實施例包括用於矯形感測器裝置的技術及配置，尤其是一種配置成提供從例如由使用者的腳在行進期間施加至該裝置的機械力產生的壓力及撓曲之測量的裝置。依據實施例，該矯形裝置可包括矯形裝置本體 及空間上設置於該矯形裝置本體內部的至少二個感測器。第一感測器可被配置成回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力而提供第一輸出。第二感測器可被配置成回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的撓曲而提供第二輸出。
該裝置可包括控制單元，通訊耦合於該矯形裝置本體內部的該二個感測器以接收及處理該等第一及第二輸出。該等第一及第二輸出的處理可包括從該等輸出擷取電力以供電力收集，其可局部地發生，例如藉由被設置於該裝置本體內部或外部的電力儲存裝置。
在下列詳細說明中，參照形成其一部份的隨附圖式，其中相似數字指明各處的相似部件，且在其中藉由本揭示之標的可被實行的例示實施例加以顯示。將被理解的是，其他實施例可被使用且結構或邏輯改變可被做出而沒有背離本揭示的範圍。因此，下列詳細說明未以限制意義加以理解，且實施例的範圍由所附申請專利範圍及它們的等效物加以定義。
為了本揭示之目的，詞語「A及/或B」意指(A)、(B)、或(A及B)。為了本揭示之目的，詞語「A、B、及/或C」意指(A)、(B)、(C)、(A及B)、(A及C)、(B及C)、或(A、B、及C)。
該說明可使用基於觀點的說明，諸如頂/底、內/外、之上/之下、及相似者。此種說明僅被用來促進該討論且未意圖限制此處所述實施例應用至任何特定方向。
該說明可使用詞語「在一實施例中」、或「在實施例中」，其可各意指相同或不同實施例的一或更多者。此外，如針對本揭示實施例所使用的術語「包含」、「包括」、「具有」、及相似者為同義。
術語「耦合於」以及其衍生詞可在此處被使用。「耦合」可意指下列的一或更多者。「耦合」可意指二或更多元件處於直接物理、電氣、或光學接觸。然而，「耦合」也可意指二或更多元件互相間接接觸，但仍互相配合或互動，且可意指一或更多其他元件在所述被互相耦合的元件之間被耦合或連接。
第1圖為依據本揭示一些實施例的範例矯形裝置100的方塊圖。矯形裝置100可被使用於各種實施方式中。例如，矯形裝置100可包含穿戴式裝置，配置成提供關於使用者的活動(諸如走、跑、跳、或相似者)的資料的感測器測量。較具體而言，矯形裝置100可包含一或更多(在一些實施例中，二或更多)感測器以量測關於可從施加機械力至該矯形裝置產生的壓力及/或撓曲的資料，諸如由使用者的腳對該矯形裝置所施加的機械力。在實施例中，該矯形裝置可被配置成與鞋類物件使用。例如，矯形裝置100可能為可插入或內嵌於該鞋類物件中、或以其他方式建立至該鞋類物件中。
在一些實施例中，矯形裝置100可包含矯形裝置本體101，其可包含熱塑性塑料、聚乙烯泡沫、軟木、丙烯酸酯、聚丙烯、複合碳纖維、或常用來製造矯形 裝置的其他材料。矯形裝置100的矯形裝置本體101可包括(例如，封裝)控制單元102及感測器單元104。熟習本技藝之人士將理解的是，控制單元102及感測器單元104可不必然為物理上分離的實體。指明矯形裝置100的這些組件應該凸顯控制單元102與感測器單元104間的功能差異，而非暗指它們在矯形裝置本體101內部的實體位置或放置。例如，控制單元102可被配置成管理感測器單元104。控制單元102可被通訊耦合170於感測器單元104。
感測器單元104可包括一或更多感測器106、108、110(在一些實施例中，感測器陣列)，其可在空間上設置於矯形裝置本體11內部，如將參照第2及4-6圖加以較詳細描述。感測器106、108、110僅為了例示性目的被顯示於第1圖中；將被理解的是，任何數量的感測器(例如，一或更多)可被使用於感測器單元104中。感測器106、108、110可被操作耦合120於施加機械力的程序180且被配置成量測指出程序180的資料。
一般而言，程序180可為可能以可量測物理量加以定義的任何類型的數位或類比程序(連續性或週期性)，該等物理量可被轉換成由各別感測裝置可讀取的信號。例如，程序180可包括但可能不限於各種類型的運動、溫度、重力、濕度、水分、振動、電場、生物特徵程序、及其他物理方面。指出程序的可量測資料可包括不同物理特性及參數。因此，感測器106、108、110可包括不 同類型的感測器，包括但不限於加速計、陀螺儀、氣壓計、紅外線近接感測器、可見光感測器、傳感器、致動器、及相似者。為了此揭示之目的，程序180可包括施加機械力(例如，由使用者的腳所施加)至包括矯形裝置100的鞋類。因此，該機械力可被視為由實質放置於該矯形裝置本體(設置於該鞋類內部，例如該鞋類的鞋底內部或周圍)上的使用者的腳所施加至矯形裝置本體101。
在一些實施例中，感測器106、108、110可包括至少一個感測器(例如，106)以回應於從施加機械力至矯形裝置本體101產生的壓力而提供第一輸出。例如，感測器106可提供有關遍及鞋類(其包括矯形裝置100)各處從該使用者的腳例如在行進期間移動產生的即時(例如，動態)平衡或重量(負載)分佈之資訊。
感測器106、108、110可包括至少一個感測器(例如，108)以回應於從施加機械力180至矯形裝置本體101產生的撓曲而提供第二輸出。例如，感測器108可提供對施加至矯形裝置本體101的彎曲力矩的的資訊。此種測量可被使用於例如醫療診斷(例如，步態矯正)或在真實使用條件(諸如走、跑、或包括行進的其他身體活動)下的資料收集中、以及在遊戲產業及相似者中。此種診斷資訊可被例如骨科顧問、物理治療師、及其他醫師使用於治療由例如踝關節移位、腳長不平衡、髖關節移位、及相似者引起的症狀。
在一些實施例中，感測器106、108、110可 包含壓電裝置。由壓電裝置所產生的電力量可直接正比於施加至材料的壓力或撓曲。因此，使用壓電裝置作為感測器106、108、110可致能收集由該等感測器的輸出所提供的電力，與提供壓力撓曲測量做結合。
諸如粗纖維複合物(MFC)及先進式聚合物結構的一些壓電材料可使撓性壓電感測器106、108、110被供應。MFC裝置可具有所需厚度(例如，可為超薄)且可能適於封裝在常用來製造矯形裝置的材料中。
控制單元102可被配置成處理由感測器106、108、110所提供的資料輸出。例如，控制單元102可接收由感測器106、108、110所產生的電信號，且產生關於該負載分佈及撓曲的輸出，其可經由連接160傳送至例如外部運算裝置184以供進一步處理。在一些實施例中，此種外部運算裝置184可包含穿戴式監測裝置。
較具體而言，控制單元102可包括處理器132及具有指令(例如，在控制模組150中編譯)的記憶體134，該等指令在處理器132上被執行時可使處理器132施行由感測器106、108、110所提供的資料輸出之處理以及該已處理資訊的儲存及/或傳遞。
控制模組150可被實施作為軟體組件，儲存於例如記憶體134中且配置成在處理器132上執行。在一些實施例中，控制模組150可被實施作為軟體及硬體組件的組合。在一些實施例中，控制模組150可包括硬體實施方式。
處理器132可與運算邏輯(例如，由控制模組150所實施)封裝在一起，且配置成實行此處所述的實施例方面，諸如感測器輸出處理以形成系統級封裝(SiP)或系統晶片(SoC)。處理器132可包括任何類型的處理器，諸如中央處理單元(CPU)、微處理器、及相似者。處理器132可被實施作為具有多核心的整合式電路，例如多核心微處理器。記憶體134可包括可為任何類型的暫時及/或永久儲存器的大量儲存裝置，包括但不限於揮發性及非揮發性記憶體、光學、磁性、及/或固態大量儲存器、等等。揮發性記憶體可包括但不限於靜態及/或動態隨機存取記憶體。非揮發性記憶體可包括但不限於電可抹除可程式化唯讀記憶體、相變記憶體、電阻式記憶體、等等。記憶體134可被使用於儲存來自感測器106、108、110的已處理輸出。
控制單元102可包括電力儲存裝置130。電力儲存裝置130可被配置成供應電力至感測器106、108、110的至少一些(或全部)、及至控制單元102，且可被控制單元102操作。在一些實施例中，電力儲存裝置130可包含電池(或電容器)，設置於矯形裝置本體101內部且經由有線連接(未顯示)耦合於控制單元102。
如以上所討論，感測器106、108、110可包含壓電裝置。控制單元102可被配置成處理由壓電感測器106、108、110所提供的輸出以修正該等輸出(例如，從該等輸出擷取電力信號)且經由連接160傳送該等已擷取 電力信號至電力儲存裝置130、或至外部電力儲存器(例如，含括於外部運算裝置184中)，該連接160可為無線或有線連接。在一些實施例中，該電力儲存裝置可進一步包含壓電感測器106、108、110的一者被配置成供應電力給其他感測器及給控制單元102。
控制單元102可包括控制單元102的運作必需的其他組件144。控制單元102的處理功能可包括用以量測各個感測器的輸出的改變幅度及改變率之手段。例如，該等感測器可能與可轉換該類比輸出信號至數位信號的類比對數位轉換器(ADC)介接，該數位信號可被控制單元102處理或被控制單元102傳送至外部運算裝置以供進一步處理。
因此，其他組件144可被配置成提供無線連接160且視需要包括例如收發器及其他通訊手段，諸如配置成促進控制單元102與外部運算裝置184間的資訊交換的一或更多通訊介面。該等通訊介面可包括通訊晶片(未顯示)，其可被配置成依據本技藝中已知的通訊協定來操作，諸如無線或有線通訊協定。
第2圖為放置於鞋類中的矯形裝置內部的壓力及撓曲感測器的範例空間分佈之示意圖，依據一些實施例。為了提供測量的所需精密等級，多個感測器可在空間上設置於矯形裝置本體200的不同區域周圍(且因此於鞋類的在其內部放置該矯形裝置的各別鞋底的不同區域周圍)，對應於使用者的腳的不同區域。例如，在行進期間 由人的腳對鞋類所施加的壓力可在該腳的前掌或足跟周圍的區域中被偵測。在行進期間由人的腳對鞋類所施加的撓曲(彎曲力矩)可在該腳的中間周圍的區域中被偵測。
因此，如第2圖中所示，壓力感測器202可被設置於矯形裝置本體200的第一區域中，其可對應於使用者的腳的前掌區域210或足跟區域212。撓曲感測器206可被設置於矯形裝置本體200的第二區域中，其可對應於該使用者的腳的前掌區域210的後方214。相關的處理組件208(例如，控制單元102，包括處理器132、記憶體134、電力儲存裝置130、及諸如收發器區塊的其他組件144)可在此例示性實例中被放置於對應於該使用者的腳的足弓區域216的區域中，其正常為具最小承載的區域。在例如具有足弓下陷徵候群的一些實施例中，此區域也可包括感測器106、108、110及/或該等相關的處理組件。在一些實施例中，該等相關的處理組件可位於矯形裝置本體200的其他區域中。在一些實施例中，感測器及處理功能可根據個人的需要加以客製化。
第3圖為示出矯形裝置300的範例實施例的橫剖面之示意圖，依據一些實施例。如參照第1圖所討論，矯形裝置300可包括矯形裝置本體301。矯形裝置本體301可從熱塑性塑料(例如，半剛性熱塑性塑料)、聚乙烯泡沫、軟木、丙烯酸酯、聚丙烯、複合碳纖維、或常用來製造矯形裝置的其他材料所製造。矯形裝置本體301可包括(例如，封裝)該等矯形裝置組件。在一些實施例 中，矯形裝置300可藉由注射該矯形裝置本體材料於該等裝置組件周圍所形成或者藉由「夾置」該等組件於矯形裝置本體301的上部分366與下部分368之間所形成。在一些實施例中，矯形裝置本體301的厚度可為大約介於3與6mm。在其他實施例中，該厚度可由醫療或其他需求所決定，例如以解決步態校正或其他醫療問題。
如參照第1-2圖所討論，矯形裝置300可包括一或更多(在一些例子中，二或更多)感測器306、控制單元302(具有處理器、記憶體、及其他組件)、及耦合於控制單元302的電力儲存裝置(電池或電容器，例如，超級電容器)330。在一些實施例中，電力儲存裝置330可具有大約介於0.2與0.5mm的厚度。
感測器306及控制單元302組件(例如，處理器及/或記憶體)的一些可被附接至撓性印刷電路板(PCB)(例如，裝進撓性模型中)320。在一些實施例中，撓性PCB(模型)320可具有約0.2nm的厚度。撓性PCB(模型)320可包括撓性電互連322。在一些實施例中，互連322可包含例如銅。一般而言，互連322可被實施作為撓性PCB(模型)320上的金屬沈積。在一些實施例中，互連322可被實施作為內嵌式有線連接。
該等裝置組件(例如，感測器306及控制單元302)的一些可由撓性黏著層(附接層)324附接至撓性PCB(模型)320，使得感測器306與控制單元302的電接觸可藉由電互連322加以維持。在一些實施例中，電 池330可能與撓性PCB(模型)320分離座落且經由撓性連接器318連接至該等裝置組件，如所示。可能有任選的強化材料326附接至撓性PCB(模型)320的至少一些部分(例如，在感測器306區域或控制單元302區域中)以防止接點的過度撓曲及剝離。
感測器306可包含壓電裝置且具有大約0.1至0.3mm的寬度，且控制單元302(例如，實施作為處理器晶片)可具有約0.1mm的厚度。該收發器(未顯示)的天線可例如藉由在撓性PCB(模型)320上圖案化加以形成。類似地，可被使用於無線轉移電力至外部電力儲存裝置(未顯示)的線圈也可藉由在撓性PCB(模型)320上圖案化加以形成。
第4圖為示出矯形裝置400的另一範例實施例的橫剖面之示意圖，也顯示矯形裝置400的後視圖450中的一些裝置組件之空間配置，依據一些實施例。第4圖被展開以包括壓力感測器406及撓曲感測器408且指出這些可能如何位於矯形裝置400內以提供對不同類型的移動及遍及腳各處所施加的力之回饋。如參照第3圖所述，矯形裝置400可包括矯形裝置本體401，封裝該等裝置組件的至少一些，諸如壓力感測器406、撓曲感測器408、控制單元402、及電池430(其可經由撓性連接器418連接至該等裝置組件)。矯形裝置400可包括撓性PCB(模型)420，在其上該等裝置組件的一些可如參照第3圖所述加以設置。矯形裝置400可包括互連422及強化層 426，如所示。
如所示，壓力感測器406可被放置於對應於該使用者的腳的前掌的區域410周圍，且撓曲感測器408可被放置於對應於該使用者的腳的前掌後方的區域414周圍。控制單元402及電池430可被放置於對應於該使用者的腳的足弓的區域416中。熟習本技藝之人士將理解的是，所述實施例未意指限制某些感測器類型放置至給定區域。例如，撓曲感測器(類似於408)可被放置於壓力感測器406周圍(例如，在它前面)，例如以提供對足尖區域448周圍的彎曲力矩的回饋。
儘管第3-4圖示出撓性PCB(模型)為攜載該等感測器，一般而言，該撓性PCB(模型)可能或未能被含括於矯形裝置300或400內區域的一或更多者中。
在一些實施例中，矯形裝置的感測器，諸如壓電感測器，可被使用於能源收集之目的，在此情況中該等感測器的輸出可主要被使用於擷取電力信號。在一些實施例中，該感測器輸出也可被用來決定腳的方向以最大化能源轉移至外部裝置(例如，第1圖的外部裝置184)，其可位於別處，例如在該使用者的身體上。例如，外部電力儲存裝置可被穿戴於該使用者的踝關節周圍且矯形方向資訊可被用來決定該矯形裝置相對於該踝關節的位置以最大化電力轉移至該外部裝置，例如，在無線轉移電力的情況中。在一些實施例中，該矯形裝置可包括連接器，例如微通用序列匯流排(USB)埠，以致能已儲存資料的下 載、及/或已收集能源至外部裝置。
第5-6圖示出放置於鞋類中的矯形裝置內部的壓力及撓曲感測器的範例空間分佈之示意圖，依據一些實施例。第5圖示出配置成致能壓力測量及能源收集的矯形裝置500的實施例。因此，矯形裝置500可包括多個壓電裝置(壓力感測器)506。壓力感測器506可被設置(例如，內嵌)於腳區域的前掌510、足跟區域512周圍、及腳的外側520。然而，第5圖的例示性實例未意圖作為感測器的字面配置；反之，它表示數個感測器可能如何被分佈遍及該矯形裝置以供應遍及該腳的鞋底各處的承載的分佈之資訊。
相關的處理、電荷儲存器、及收發器區塊(含括於控制單元502中)可被放置於該腳的足弓區域516中，其正常為具最小乘載的區域。在例如具有足弓下陷徵候群的一些實施例中，此區域也可包括感測器及/或該等相關的處理、電荷儲存器、及收發器可在其他方面被設置。例如，感測器及處理功能可根據個人的需要加以客製化。
該處理功能可包括用以量測感測器506各者的輸出的改變幅度及改變率之手段。例如，感測器506可能與ADC介接以轉換該類比輸出信號至數位信號，該數位信號可在控制單元502內處理或被控制單元502透過例如收發器傳送至外部裝置，如參照第2圖所討論。除此之外或作為替代，該感測器輸出的一些或部份可被處理以實 施能源收集功能(例如，藉由擷取及儲存電力信號)。
第6圖示出配置成致能撓曲測量及能源收集的矯形裝置600的實施例。將被收集的電荷可透過撓曲而非直接壓力加以產生。因此，矯形裝置600可包括壓電裝置(撓曲感測器)608，放置遍及該腳的具關聯於行進的最大撓度之區域，由數字610所指出。電池630可被放置於足跟區域612周圍，且控制單元602可被放置於足弓區域616中。矯形裝置600也可包括用以下載已儲存電荷的連接器或用於射頻(RF)能源分享的線圈(未顯示)。
第7圖為示出矯形裝置700的另一範例實施例的橫剖面之示意圖，依據一些實施例。矯形裝置700可包括電容器裝置，配置成回應於施加機械力至含有矯形裝置700的鞋類施行壓力及撓曲測量。
類似於參照第3-6圖所述的實施例，矯形裝置700可包括矯形裝置本體701，封裝該等裝置組件的至少一些，諸如壓力感測器706、撓曲感測器708、及控制單元702。裝置700可包括電池730，其可經由撓性連接器718連接至該等裝置組件。矯形裝置700可包括撓性PCB(模型)720，其可如參照第3-4圖所述包括該等裝置組件的一些。矯形裝置700可包括互連722及強化層726，如所示。
壓力感測器706可包含電容器，具有回應於壓力的可變形介電材料740。可變形介電材料740可被夾置於金屬層之間，諸如沈積金屬(上層)742及部分(下 層)744。
撓曲感測器708可包含指叉式(inter-digitated)電容器，具有回應於該撓曲的可壓縮介電材料。感測器708的結構被示出於放大圖750中。如所示，感測器708可包含撓曲回應的介電材料752，被夾置於金屬結構754(包含二個格柵狀部份交纏部分756及758)之間
儘管矯形裝置700被顯示為包括兩類型的電容器感測器，諸如壓力感測器706及撓曲感測器708，熟習本技藝之人士將理解的是，類似於參照第7圖所述的矯形裝置可包括多個回應於壓力的電容器裝置、多個回應於撓曲的電容器裝置、或其組合(如由第7圖所示)。
第8圖為用以製造矯形裝置的流程圖800，依據一些實施例。
程序800可在方塊802開始，其中第一感測器可被設置於矯形裝置的本體內部的第一區域中。該第一感測器可被配置成回應於由使用者的腳對該第一區域所施加的壓力而產生第一電力信號。
在方塊804，第二感測器可被設置於該矯形裝置的本體內部的第二區域中。該第二感測器可被配置成回應於由該使用者的腳在該第二區域中所施加的撓曲而產生第二電力信號。
在方塊806，控制單元可被設置於該矯形裝置的本體內部的第三區域中。
在方塊808，該等第一及第二感測器可被通訊 耦合於該控制單元，以致能處理回應於施加壓力及撓曲至該矯形裝置本體由該等第一及第二感測器所產生的該等第一及第二電力信號。
在方塊810，電力儲存裝置可被設置於該矯形裝置本體的內部或該裝置的外部。
在方塊812，該電力儲存裝置可被通訊耦合於該控制單元，以致能收集從藉由該控制單元處理該等第一及第二電力信號產生的電荷。
此處所述的實施例可由下列實例加以進一步示出。實例1為一種矯形裝置，包含：矯形裝置本體；至少二個感測器，空間上設置於該矯形裝置本體內部，該至少二個感測器的第一者回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力而提供第一輸出，該至少二個感測器的第二者回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的撓曲而提供第二輸出；及控制單元，通訊耦合於該矯形裝置本體內部的該至少二個感測器以接收及處理回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力及撓曲由該至少二個感測器所提供的該等第一及第二輸出。
實例2可包括實例1之標的，且進一步指明至少二個感測器係用以感測由實質放置於該矯形裝置本體上的使用者的腳所施加至該矯形裝置本體的機械力。
實例3可包括實例1之標的，且進一步指明至少二個感測器包含一或更多撓性壓電裝置。
實例4可包括實例3之標的，且進一步指明 該至少二個感測器的該第一者係用以回應於該壓力而產生第一電力信號以提供該第一輸出。
實例5可包括實例4之標的，且進一步指明該至少二個感測器的該第二者係用以回應於該撓曲而產生第二電力信號以提供該第二輸出。
實例6可包括實例5之標的，且進一步指明該控制單元係用以從該等第一及第二電力信號擷取電力以供電力收集來處理該等第一及第二輸出。
實例7可包括實例6之標的，且進一步指明該裝置進一步包含被耦合於該控制單元的電力儲存裝置，以收集該已擷取電力。
實例8可包括實例7之標的，且進一步指明該電力儲存裝置包含下列的一者：設置於該矯形裝置本體內部且經由有線連接耦合於該控制單元的電池、或設置於該矯形裝置本體外部且經由無線或有線連接耦合於該控制單元的外部電力儲存裝置。
實例9可包括實例8之標的，且進一步指明該電池被設置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的足弓區域的區域中。
實例10可包括實例1之標的，且進一步指明至少二個感測器包含電容器裝置，其中該至少二個感測器的該第一者包含具有回應於該壓力的可變形介電層的電容器。
實例11可包括實例10之標的，且進一步指 明該至少二個感測器的該第二者包含具有回應於該撓曲的可壓縮介電層的指叉式電容器。
實例12可包括實例1之標的，且進一步指明該等第一與第二感測器的至少一者及該控制單元被設置於撓性印刷電路板(PCB)模型中的矯形裝置本體內部。
實例13可包括實例1之標的，且進一步指明該第一感測器被放置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的前掌區域或足跟區域的第一區域中。
實例14可包括實例1之標的，且進一步指明該第二感測器被放置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的前掌區域的後方的第二區域中。
實例15可包括實例1之標的，且進一步指明該裝置進一步包含類比對數位轉換器(ADC)，耦合於該等第一及第二感測器以從類比格式轉換該等第一及第二輸出至數位格式以供該控制單元。
實例16可包括實例15之標的，且進一步指明該控制單元係用以提供已處理輸出給該矯形裝置外部的運算裝置。
實例17可包括實例15之標的，且進一步指明該裝置進一步包含收發器以發送該等已處理輸出至該外部運算裝置。
實例18可包括實例1至17之標的，且進一步指明該矯形裝置被併入於鞋類物件中，其中該矯形裝置係可插入或可內嵌於該鞋類物件中。
實例19為一種鞋類物件，包含矯形裝置，具有：矯形裝置本體；至少二個感測器，空間上設置於該矯形裝置本體內部，該至少二個感測器的第一者回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力而提供第一輸出，該至少二個感測器的第二者回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的撓曲而提供第二輸出；及控制單元，通訊耦合於該矯形裝置本體內部的該至少二個感測器以接收及處理回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力及撓曲由該至少二個感測器所提供的該等第一及第二輸出，其中用以處理包括用以從該等第一及第二輸出擷取電力及用以提供該已擷取電力以供電力收集。
實例20可包括實例19之標的，且進一步指明該至少二個感測器的該第一者係用以回應於該壓力而產生第一電力信號以提供該第一輸出，其中該至少二個感測器的該第二者係用以回應於該撓曲而產生第二電力信號以提供該第二輸出，且其中該等第一及第二感測器包含壓電裝置。
實例21為一種用以提供矯形裝置的方法，包含：首先設置第一感測器於矯形裝置本體內部的第一區域中，該第一感測器用以回應於由使用者的腳對該第一區域所施加的壓力而產生第一電力信號，第二設置第二感測器於該矯形裝置本體內部的第二區域中，該第二感測器用以回應於由該使用者的腳於該第二區域中所施加的撓曲而產生第二電力信號；第三設置控制單元於該矯形裝置本體內 部的第三區域中；及通訊耦合該等第一及第二感測器與該控制單元，以致能處理回應於施加該壓力及撓曲至該矯形裝置本體由該等第一及第二感測器所產生的該等第一及第二電力信號。
實例22可包括實例21之標的，且進一步指明該方法進一步包含：設置電力儲存裝置於該矯形裝置本體內部或於該矯形裝置外部；及通訊耦合該電力儲存裝置與該控制單元，以致能收集從藉由該控制單元處理該等第一及第二電力信號產生的電荷。
實例23可包括實例21之標的，且進一步指明該方法進一步包含：通訊耦合收發器與該矯形裝置本體內部的該控制單元；提供該矯形裝置外部的電力儲存裝置；及經由該收發器通訊耦合該電力儲存裝置與該控制單元，以致能收集從藉由該控制單元處理該等第一及第二電力信號產生的電荷。
實例24可包括實例21之標的，且進一步指明該首先、第二、及第三設置包括：放置該等第一與第二感測器及該控制單元的至少一些於撓性印刷電路板(PCB)模型中。
實例25可包括實例21至24之標的，且進一步指明該首先設置第一感測器於第一區域中包含首先設置第一感測器於對應於使用者的腳的足跟或該使用者的腳的前掌的至少一者的該第一區域中、第二設置第二感測器於第二區域中包含第二設置第二感測器於對應於該使用者的 腳的前掌的後方的該第二區域中、及第三設置控制單元於第三區域中包含設置該控制單元於對應於該使用者的腳的足弓區域的該第三區域中。
各種操作被描述為多個依次分離操作，以最有助於理解所請求標的之方式。然而，描述的順序不應被詮釋成暗指這些操作必然為順序相依。本揭示的實施例可藉由使用任何合適硬體及/或軟體被實施成為系統以視需要來配置。
儘管某些實施例為了說明之目的已經被示出及描述於此，估計達成相同目的之各種的替代及/或等效實施例或實施方式可取代所示及所述實施例而沒有背離本揭示的範圍。此申請書意圖涵蓋此處所討論實施例的任何修改及變型。因此，顯然意指的是，此處所述實施例僅由申請專利範圍及其等效物加以限制。
100‧‧‧矯形裝置
101‧‧‧矯形裝置本體
102‧‧‧控制單元
104‧‧‧感測器單元
106‧‧‧感測器
108‧‧‧感測器
110‧‧‧感測器
120‧‧‧耦合
130‧‧‧電力儲存裝置
132‧‧‧處理器
134‧‧‧記憶體
144‧‧‧其他組件
150‧‧‧控制模組
160‧‧‧連接
170‧‧‧耦合
180‧‧‧程序
184‧‧‧外部運算裝置

Claims (25)

  1. 一種矯形裝置，包含：矯形裝置本體；至少二個感測器，空間上設置於該矯形裝置本體內部，該至少二個感測器的第一者用以回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力而提供第一輸出，該至少二個感測器的第二者用以回應於從該施加機械力至該矯形裝置本體產生的撓曲而提供第二輸出；及控制單元，通訊耦合於該矯形裝置本體內部的該至少二個感測器用以接收及處理回應於從該施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力及撓曲而藉由該至少二個感測器所提供的該等第一及第二輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該至少二個感測器係用以感測由實質放置於該矯形裝置本體上的使用者的腳所施加至該矯形裝置本體的機械力。
  3. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該至少二個感測器包含一或更多撓性壓電裝置。
  4. 如申請專利範圍第3項的矯形裝置，其中該至少二個感測器的該第一者係用以回應於該壓力而產生第一電力信號以提供該第一輸出。
  5. 如申請專利範圍第4項的矯形裝置，其中該至少二個感測器的該第二者係用以回應於該撓曲而產生第二電力信號以提供該第二輸出。
  6. 如申請專利範圍第5項的矯形裝置，其中該控制單 元係用以從該等第一及第二電力信號擷取電力以供電力收集來處理該等第一及第二輸出。
  7. 如申請專利範圍第6項的矯形裝置，其中該裝置進一步包含被耦合於該控制單元的電力儲存裝置，用以收集該已擷取的該電力。
  8. 如申請專利範圍第7項的矯形裝置，其中該電力儲存裝置包含下列的一者：設置於該矯形裝置本體內部且經由有線連接耦合於該控制單元的電池、或設置於該矯形裝置本體外部且經由無線或有線連接耦合於該控制單元的外部電力儲存裝置。
  9. 如申請專利範圍第8項的矯形裝置，其中該電池被設置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的足弓區域的區域中。
  10. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該至少二個感測器包含電容器裝置，其中該至少二個感測器的該第一者包含具有回應於該壓力的可變形介電層的電容器。
  11. 如申請專利範圍第10項的矯形裝置，其中該至少二個感測器的該第二者包含具有回應於該撓曲的可壓縮介電層的指叉式(inter-digitated)電容器。
  12. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該等第一與第二感測器的至少一者及該控制單元被設置於撓性印刷電路板(PCB)模型中的該矯形裝置本體內部。
  13. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該第一感測器被放置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的前掌 區域或足跟區域的第一區域中。
  14. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該第二感測器被放置於該矯形裝置本體對應於使用者的腳的前掌區域的後方的第二區域中。
  15. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，進一步包含類比對數位轉換器(ADC)，耦合於該等第一及第二感測器以從類比格式轉換該等第一及第二輸出至數位格式以供該控制單元。
  16. 如申請專利範圍第15項的矯形裝置，其中該控制單元係用以提供已處理輸出給該矯形裝置外部的運算裝置。
  17. 如申請專利範圍第15項的矯形裝置，進一步包含收發器用以發送該等已處理輸出至外部的該運算裝置。
  18. 如申請專利範圍第1項的矯形裝置，其中該矯形裝置被併入於鞋類物件中，其中該矯形裝置係可插入或可內嵌於該鞋類物件中。
  19. 一種鞋類物件，包含：矯形裝置，具有：矯形裝置本體；至少二個感測器，空間上設置於該矯形裝置本體內部，該至少二個感測器的第一者用以回應於從施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力而提供第一輸出，該至少二個感測器的第二者用以回應於從該施加機械力至該矯形裝置本體產生的撓曲而提供第二輸出；及 控制單元，通訊耦合於該矯形裝置本體內部的該至少二個感測器用以接收及處理回應於從該施加機械力至該矯形裝置本體產生的壓力及撓曲由該至少二個感測器所提供的該等第一及第二輸出，其中用以處理包括用以從該等第一及第二輸出擷取電力及用以提供已擷取的該電力以供電力收集。
  20. 如申請專利範圍第19項的鞋類物件，其中該至少二個感測器的該第一者係用以回應於該壓力而產生第一電力信號以提供該第一輸出，其中該至少二個感測器的該第二者係用以回應於該撓曲而產生第二電力信號以提供該第二輸出，且其中該等第一及第二感測器包含壓電裝置。
  21. 一種製造矯形裝置的方法，包含：設置第一感測器於矯形裝置本體內部的第一區域中，該第一感測器用以回應於由使用者的腳對該第一區域所施加的壓力而產生第一電力信號，設置第二感測器於該矯形裝置本體內部的第二區域中，該第二感測器用以回應於由該使用者的腳於該第二區域中所施加的撓曲而產生第二電力信號；設置控制單元於該矯形裝置本體內部的第三區域中；及通訊耦合該等第一及第二感測器與該控制單元，以致能處理回應於施加該壓力及撓曲至該矯形裝置本體而由該等第一及第二感測器所產生的該等第一及第二電力信號。
  22. 如申請專利範圍第21項的方法，進一步包含： 設置電力儲存裝置於該矯形裝置本體內部或於該矯形裝置外部；及通訊耦合該電力儲存裝置與該控制單元，以致能收集藉由該控制單元的該處理該等第一及第二電力信號產生的電荷。
  23. 如申請專利範圍第21項的方法，進一步包含：通訊耦合收發器與該矯形裝置本體內部的該控制單元；提供該矯形裝置外部的電力儲存裝置；及經由該收發器通訊耦合該電力儲存裝置與該控制單元，以致能收集藉由該控制單元的該處理該等第一及第二電力信號產生的電荷。
  24. 如申請專利範圍第21項的方法，進一步包含：放置該等第一與第二感測器及該控制單元的至少一些於撓性印刷電路板(PCB)模型中。
  25. 如申請專利範圍第21項的方法，其中設置第一感測器於第一區域中包含設置第一感測器於對應於使用者的腳的足跟或該使用者的腳的前掌的至少一者的該第一區域中、設置第二感測器於第二區域中包含設置第二感測器於對應於該使用者的腳的前掌的後方的該第二區域中、及設置控制單元於第三區域中包含設置該控制單元於對應於該使用者的腳的足弓區域的該第三區域中。
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