用于步行诊断的鞋垫传感器及与其接触的鞋垫基板的制作方法
用于步行诊断的鞋垫传感器及与其接触的鞋垫基板的制作方法
【专利摘要】鞋垫传感器包括主体部，其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于n角形顶点的位置，其中n为偶数；多个第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于多个槽中的第奇数个槽；以及多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于第一高度的第二高度形成于多个槽中的第偶数个槽。因此鞋垫传感器可在低电力驱动下工作，制造成本低且小型化，同时可提供高的数据解析度。
【专利说明】用于步行诊断的鞋垫传感器及与其接触的鞋垫基板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于步行诊断的鞋垫，尤其涉及设置在用于步行诊断的鞋垫上的鞋垫 传感器及鞋垫基板。
【背景技术】
[0002] 人的步态含有与此人健康相关的诸多数据。因此若能获取到可分析人的步态的步 行数据，那么就能为此人提供与健康相关的匹配型服务。为此，现在为分析人的步态，正努 力尝试通过在鞋垫上设置传感器来提取步行数据。
[0003] 但是，用于分析人的步态的现有技术大部分都倾向于利用昂贵的高性能传感器提 供高的数据解析度（data resolution)，因此从应用到实际生活的角度来讲不具备经济性， 并且无法在低电力驱动下工作。从而，目前只能局限于医院等限定场所提取步行数据。
[0004] 但是在限定时间内在医院等限定场所提取到的步行数据还不足以准确分析人的 步态。即，若想准确分析人的步态，则必须在实际生活中长期提取步行数据。因此，需要一 种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型的鞋垫。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明的一个目的是提供一种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型化， 同时能够通过与鞋垫基板结合来提供高的数据解析度的鞋垫传感器。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型化， 同时能够通过与鞋垫传感器结合来提供高的数据解析度的鞋垫基板。
[0008] 但本发明所要解决的技术问题不限于以上提及的问题，在不脱离本发明技术思想 及范围的前提下可扩大到多种范围。
[0009] 技术方案
[0010] 为达成本发明一个目的，本发明实施例的鞋垫（insole)传感器可包括：主体部， 其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于η角形顶点的位置，其中η为偶数；多个 第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于所述多个槽中的第奇数个槽；以及 多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于所述第一高度的第二高度形成于所述 多个槽中的第偶数个槽。
[0011] 根据一个实施例，相邻的所述第一凸出部及第二凸出部可作为一个感测对 (sensing pair)工作，所述感测对根据所述第一高度与所述第二高度可提供数据解析度 (data resolution)〇
[0012] 根据一个实施例，所述主体的形状可以为圆柱（cylinder)形状。
[0013] 根据一个实施例，所述主体的形状可以为棱柱（polyprism)形状。
[0014] 根据一个实施例，形成于所述主体部的所述多个槽的形状均可以是圆柱形状，所 述第一凸出部及第二凸出部的形状也均可以是圆柱形状。
[0015] 根据一个实施例，形成于所述主体部的所述多个槽的形状均可以是棱柱形状，所 述第一凸出部及第二凸出部的形状也均可以是棱柱形状。
[0016] 根据一个实施例，述非导电性材料与所述导电性材料可以分别对应于非导电性橡 胶材料与导电性橡胶材料。
[0017] 根据一个实施例，所述主体部上还形成有用于调节感测灵敏度的多个余槽，所述 多个第一凸出部及所述多个第二凸出部的面积小于所述多个槽的面积。其中，所述另外的 槽还可以用于气体流动（air flow)。
[0018] 根据一个实施例，感测灵敏度可确定于所述非导电性橡胶材料与所述导电性橡胶 材料的物理性质、形成于所述主体部的所述多个余槽的整个体积，以及所述第一高度与所 述第二高度中的至少一个。
[0019] 为达成本发明的另一目的，本发明实施例的鞋垫（insole)基板可以包括多个转 换部以及分别连接于所述多个转换部的多个排线部，其中，所述多个转换部均包括在对应 于η角形顶点的位置作为感测对（sensing pair)工作的η个转换器，所述η为偶数；所述 多个排线部均可以包括提供基准电压的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线、以及 传送第二感测信号的第二排线。
[0020] 根据一个实施例，所述电压提供线可共同连接于所述η个转换器，所述第一排线 共同连接于所述η个转换器中的第一转换器，所述第二排线可共同连接于所述η个转换器 中的第二转换器。
[0021] 根据一个实施例，所述第一感测信号可通过多个所述第一转换器中的至少一个转 换器被接通时所导通的所述基准电压来生成。
[0022] 根据一个实施例，所述第二感测信号可通过多个所述第二转换器中的至少一个转 换器被接通时所导通的所述基准电压来生成。
[0023] 根据一个实施例，根据所述第一感测信号与所述第二感测信号的生成与否确定数 据解析度（data resolution)。
[0024] 根据一个实施例，当受到低压（low pressure)时可以只生成所述第一感测信号与 所述第二感测信号中的一个信号。
[0025] 根据一个实施例，当受到高压（high pressure)时生成所述第一感测信号与所述 第二感测信号。
[0026] 技术效果
[0027] 根据本发明的实施例，鞋垫传感器在受到来自多个方向的压力的情况下仍可利用 作为感测对（sensing pair)工作的多个凸出部准确地检测出压力，因此能够在低电力驱动 下工作，制造费用低且小型化，同时能够通过与鞋垫基板结合来提供高的数据解析度。
[0028] 根据本发明的实施例，鞋垫基板在受到来自多个方向的压力的情况下仍可利用作 为感测对工作的多个转换器准确地检测出压力，因此能够在低电力驱动下工作，制造费用 低且小型化，同时能够通过与鞋垫传感器结合来提供高的数据解析度。
[0029] 但是本发明的效果不限于以上提及的效果，在不脱离本发明思想及范围的前提下 可扩大到多种范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图la及图lb为显示本发明实施例的鞋垫传感器的示意图；
[0031] 图2及图3为说明图la的鞋垫传感器的受压方向所对应的感测准确度的示意图；
[0032] 图4为显示本发明实施例的鞋垫基板的示意图；
[0033] 图5为显示设置于图4的鞋垫基板的转换部的示意图；
[0034] 图6为说明图5转换部的工作的示意图；
[0035] 图7为显示本发明实施例的鞋垫的示意图；
[0036] 图8为显示图7所示鞋垫的感测部的框图；
[0037] 图9为显示图7所示鞋垫的处理模块部的框图；
[0038] 图10为显示本发明实施例的步行诊断系统的示意图。
[0039] 附图标记说明
[0040] 100:鞋垫传感器 110:主体部
[0041] 120:第一凸出部 140:第二凸出部
[0042] 160:槽 170, 180:余槽
[0043] 200:鞋垫基板 210:基板
[0044] 220:转换部 240:排线部
[0045] 300:鞋垫 320:感测部
[0046] 340:处理模块部 500:步行诊断系统
[0047] 520:鞋 540:中央服务器
[0048] 560:用户终端
【具体实施方式】
[0049] 本说明书中公开的本发明的实施例中，关于特定结构及功能的说明仅用于说明本 发明的实施例，本发明的实施例能够以多种形态实施，而并非限定于本说明书的实施例。
[0050] 本发明可做多种变更，具有多种形态，下面在附图中示出特定实施例并在本文中 详细说明。但是，其仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限定；应当理解：在相应技术 方案的本质不脱离本发明各实施例技术方案的范围内，其依然可以进行修改，等同替换。
[0051] 第一及第二等用语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不得限定于所述用 语。所述用语仅用于将一个构成要素从其他构成要素中区分出来。例如，在不脱离本发明 权利范围的前提下，第一构成要素能够命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也能够 命名为第一构成要素。
[0052] 当提及某构件"连接于"或"耦合于"其它构件，此时应理解为可能直接连接于或耦 合于其它构件，但应理解为中间还可能存在其它构件。相反，若提及某一个构件"直接连接 于"或"直接耦合于"其它构件，则应被理解为中间不存在其它构件。用于说明构成要素间 关系的其他表达方式，即"?之间"和，"即在?之间"，或者"相邻于?的"和"直接相邻于? 的"等也应按照相同思路解释。
[0053] 本说明书中所使用的用语仅用于说明特定实施例，而并非限定本发明。本说明书 中的单数形式，在文句中没有特别提示的前提下，也包含复数形式。说明书中使用的"包括" 或者"具有"等用语用于表明存在涉及的特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或其组合， 而并非预先排除所涉及的特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或其组合。
[0054] 若在详细的说明中无另行定义，则本说明书中所使用的包括技术用语或科学用语 在内的所有用语表示和本发明所属【技术领域】的普通技术人员的通常理解相同的意思。通常 使用的事先定义过的用语，应解释为与相关技术文章脉络的意思相一致的意思，若本说明 书中无明确定义，不得解释为理想或过度形式性的意思。
[0055] 以下参照附图进一步详细说明本发明的优选实施例。附图中相同的构成要素用相 同的附图标记表示，并省略对相同构成要素的重复说明。
[0056] 图la及图lb为显示本发明实施例的鞋垫传感器的示意图。
[0057] 如图la及图lb所示，鞋垫传感器100可包括主体部110、第一凸出部120及第二 凸出部140。其中图la是鞋垫传感器100的俯视图，图lb为沿A-A'线切割鞋垫传感器100 得到的剖视图。
[0058] 主体部110可由非导电性材料形成。如图la所示，主体部110中多个槽160可以 分别形成在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位置。此时，所述非导电性材料可以是 非导电性橡胶材料，但是并非限定于此。即，所述非导电性材料可根据所需条件而从具有弹 力的非导电性材料中任意选用。在一个实施例中主体部110的形状可以是圆柱（cylinder) 形状。在另一实施例中主体部110的形状可以是棱柱（polyprism)形状。图la中主体部 110的形状是圆柱形状，因此鞋垫传感器100的俯视形状可以是圆形（circle)。相反，当主 体部110的形状是棱柱形状时鞋垫传感器100的俯视形状可以是多角形（polygon)。另外， 图la中形成于主体部110的多个槽160的形状也均是圆柱形状。对此，形成于所述槽160 内部的第一凸出部120及第二凸出部140的形状也可以均是圆柱形状。相反，当形成于所 述主体部110的多个槽160的形状均是棱柱形状时，形成于所述槽160的内部的第一凸出 部120及第二凸出部140的形状也可以均是棱柱形状。
[0059] 并且，由于主体部110的所述多个槽160分别形成在对应于η角形顶点的位置，因 此在任何受压方向下均可确保高的感测准确度。具体来讲，可将η角形任意设定为四角形、 六角形、八角形、十角形或十二角形等。但是当η角形为四角形时鞋垫传感器100的感测准 确度略有不足，而当η角形为八角形、十角形或具有更多角的多角形时与η角形为六角形的 情况相比，对鞋垫传感器100的感测准确度并无多大差异。从而当η角形为六角形时性价 比相对高，因此η角形优选的是六角形。但本发明的权利范围并非限定于六角形。一般来 讲，感测灵敏度可能会受到形成主体部110的非导电性材料（例如非导电性橡胶材料）的 物理性质、形成于主体部110的多个余槽170、180的整个体积等影响。因此在制造鞋垫传 感器100时可通过调节用于形成主体部110的非导电性材料的物理性质，或者调节形成于 主体部110的多个余槽170、180的整个体积，以调节鞋垫传感器100的感测灵敏度。另外， 在以上的说明中所述槽160形成在对应于η角形顶点的位置，但这也可解释为所述槽160 形成在对应于η角形各边的位置。
[0060] 第一凸出部120与第二凸出部140可以均由导电性材料形成。其中，所述导电性 材料可以是导电性橡胶材料，但并非限定于此。即，所述导电性材料可以根据所需条件而从 具有柔韧性的导电性材料中任意选定。如图la所示，第一凸出部120可具有第一高度，并 且可形成于主体部110上所形成的多个槽160中的第奇数个槽160。第二凸出部140可以 具有不同于第一高度的第二高度，并且可形成于主体部110上所形成的多个槽160中的第 偶数个槽160。其中，第奇数个槽与第偶数个槽因设定基准而不同，在此应理解为第一凸出 部120与第二凸出部140向顺时针方向或逆时针方向交替形成于主体部110的多个槽160。 并且，相邻的第一凸出部120与第二凸出部140作为一个感测对（sensing pair)工作，所 述感测对可提供基于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度的数据解析 度（data resolution)。图lb中第二凸出部140的第二高度大于第一凸出部120的第一高 度，但第一凸出部120的第一高度也可以大于第二凸出部140的第二高度。
[0061] 鞋垫传感器100位于鞋垫基板（未示出）上。因此，当从上部受压时鞋垫传感器 100对鞋垫基板施压，从而鞋垫传感器100的第一凸出部120及第二凸出部140与鞋垫基板 的多个转换器接触，以执行感测工作。即，由于鞋垫传感器100的第一凸出部120与第二凸 出部140由导电性材料形成，从而能够接通鞋垫基板的多个转换器。具体来讲，鞋垫传感器 100的第一凸出部120与第二凸出部140位于鞋垫基板上对应于多个转换器的位置，当从上 部受压时第一凸出部120及第二凸出部140与所述转换器接触，从而可接通各所述转换器。 其中，由于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度互不不同，因此当受到 低压时只有第二凸出部140接触所述转换器，当受到高压时第一凸出部120也可接触所述 转换器。通过这种转换工作，鞋垫传感器100可提供三个级别的数据解析度。在实施例中， 若假设η角形的各边具有高度各不相同的多个凸出部（例如三个），则鞋垫传感器100可 提供多个级别（例如四个级别）的数据解析度。另外，感测灵敏度可受第一凸出部120的 第一高度或导电性材料（例如导电性橡胶材料）的物理性质及第二凸出部140的第二高度 或导电性材料的物理性质等影响。因此，可通过调节用于形成第一凸出部120及第二凸出 部140的导电性材料的物理性质，或分别调节第一凸出部120及第二凸出部140的高度，以 调节鞋垫传感器100的感测灵敏度。
[0062] 如上所述，相邻的第一凸出部120与第二凸出部140作为一个感测对工作，所述感 测对可提供基于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度的数据解析度。 如图lb所示，主体部110上相邻的槽160里形成第一凸出部120与第二凸出部140可作为 一个感测对工作，其可提供三个级别的数据解析度。即，所述感测对提供用于显示未受压力 的状态、受到低压的状态及受到高压的状态的感测数据，因此可提供三个级别的数据解析 度。另外，就人的足部形状或步态来讲，施加于鞋垫传感器100的压力无法向鞋垫传感器 100的垂直方向准确地施加。因此，鞋垫传感器100所受压力难免集中于某一方向，而在任 何受压方向下鞋垫传感器100的第一凸出部120与第二凸出部140都能够作为一个感测对 工作，从而能够确保高的感测准确度。例如如图la所示，当主体部110上形成构成六角形 的六个槽160,所述槽160中交替形成三个第一凸出部120与三个第二凸出部140时，无论 向六角形的各边所对应的六个方向中的哪一方向施压，由于各个方向都有相邻的第一凸出 部120与第二凸出部140所构成的一个感测对感测压力，因此能够确保高的感测准确度。
[0063] 如上所述，鞋垫传感器100在受到集中于某一方向的压力时仍可通过作为感测对 工作的第一凸出部120与第二凸出部140准确地检测出压力。从而，鞋垫传感器100可利 用第一凸出部120与第二凸出部140的高度差提供高的数据解析度。不仅如此，形成于鞋 垫基板的多个转换器由鞋垫传感器100的第一凸出部120及第二凸出部140能够以接触或 非接触方式接通或断开，以生成感测数据，因此与现有高性能传感器相比，能够在低电力驱 动下工作，制造费用低且能够小型化。从而，采用鞋垫传感器1〇〇的步行诊断系统与在医院 等限定空间提取步行数据的现有步行诊断系统相比，人们只需穿上鞋就可在实际生活中长 期提取步行数据，因此能够获取准确分析人的步态所需的充足的步行数据。尤其，由于鞋垫 传感器100与鞋垫基板（未示出）的生产成本极低，因此基于这些的步行诊断服务使得人 们可以用低廉的价格方便地进行步行诊断，以确认健康状况。因此这种通过步行诊断来确 认健康状况的方法可普及和大众化。但本发明的传感器不仅用于鞋垫，还能够用于坐椅，床 用等。
[0064] 图2及图3为说明图la的鞋垫传感器的受压方向所对应的感测准确度的示意图。
[0065] 如图2及图3所示，图2显示鞋垫传感器100中第一凸出部120与第二凸出部140 作为一个感测对工作，图3显示鞋垫传感器100中第一凸出部120与第二凸出部140所构 成的感测对的个数所对应的感测准确度。
[0066] 当形成于主体部110的多个槽160分别形成在对应于η角形（其中η为偶数）顶 点的位置，并且第一凸出部120与第二凸出部140交替形成于所述槽160时，鞋垫传感器 100中第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可与η相对应。如图2所 示，当形成于主体部110的六个槽160分别形成在对应于六角形顶点的位置，并且三个第一 凸出部120与三个第二凸出部140交替形成于所述六个槽160时，鞋垫传感器100中第一 凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可对应于六。图2中六个箭头表示鞋 垫传感器100受到不均衡压力的情况，对应于上述六个箭头可以有六个感测对工作。
[0067] 如上所述，就人的足部形状或步态来讲，施加于鞋垫传感器100的压力无法向鞋 垫传感器100的垂直方向准确地施加。即，当人踩下鞋垫传感器100时并非向整个鞋垫传 感器100施压同等压力，而是可能会集中于某一方向施压。从而鞋垫传感器100所受压力 如六个箭头所不，难免集中于某一方向，但即使压力集中于某一方向，鞋垫传感器100的相 邻的第一凸出部120与第二凸出部140都能够作为一个感测对工作，从而能够确保高的感 测准确度。其中随着第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数增加，即随 着η的增加，鞋垫传感器100能够更为准确地应对从更加细化的方向受到的压力。即随着 第一凸出部120与第二凸出部140的增加，鞋垫传感器100能够更为准确地应对从更加细 化的方向受到的压力。
[0068] 例如，当形成于主体部110的多个槽160分别形成在对应于十二角形顶点的位置， 并且六个第一凸出部120与六个第二凸出部140交替形成于所述十二个槽160时，鞋垫传 感器100中第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可对应于12。此时， 鞋垫传感器100能够应对从更加细化的十二个方向受到的压力，因此与能够应对从六个方 向受到的压力的图2相比，能够确保更高的感测准确度。但是，若增加形成于主体部110的 槽160的个数与第一凸出部120及第二凸出部140的个数，则会需要更多电量，并且加大鞋 垫传感器100的尺寸，从而工程量增大，拉升制造成本。因此如图3所示，当η大于8时与η 为6的情况相比并未明显提高感测准确度，而随着η的增大，感测准确度趋于收敛倾向，因 此当η角形为六角形时性价比相对高。从而优选的是使η角形为六角形，但本发明的权利 范围并非限定于六角形。
[0069] 图4为显示本发明实施例的鞋垫基板的示意图。
[0070] 如图4所示，鞋垫基板200可包括多个转换部220以及连接于各所述转换部220 的多个排线部240。
[0071] 一个实施例中可通过在基板210上印刷转换部220及排线部240的方式制造鞋垫 基板200,此时鞋塾基板200的制造成本可进一步下降。另外，本说明书中命名为鞋塾基板 200,但应将基板210理解为可通过印刷、涂层、复写、蚀刻等方式形成转换部200与排线部 240的柔性基板、膜等多种元件。
[0072] 各转换部220可包括在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位置作为感测对 (sensing pair)工作的η个转换器。例如如图4所示，一个转换部200包括作为感测对工 作的六个转换器，六个转换器可两两作为感测对工作。各排线部240可包括提供基准电压 的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线以及传送第二感测信号的第二排线。其中电 压提供线共同连接于η个转换器，第一排线共同连接于η个转换器中的第一转换器（例如， 第奇数个转换器），第二排线共同连接于η个转换器中的第二转换器（例如，第偶数个转换 器）。如上所述，一个排线部240可包括三个排线，一个转换部220可与一个排线部240,即 与三个排线连接。例如如图4所示，八个转换部220可分别与八个排线部240连接。其中 电压提供线可共用。如上所述，鞋垫基板200可根据与鞋垫传感器（未示出）之间的接触 动作所生成的第一感测信号与第二感测信号输出感测数据，因此可提供三个级别的数据解 析度。
[0073] 具体来讲，三个级别的数据解析度可以根据第一感测信号与第二感测信号的生成 与否来决定。其中，第一感测信号可通过第一转换器中的至少一个转换器被接通时所导通 的基准电压来生成。第二感测信号可通过第二转换器中的至少一个转换器被接通时所导通 的基准电压来生成。如上所述，与鞋垫基板200相结合的鞋垫传感器包括高度不同的第一 凸出部与第二凸出部，因此能够接通鞋垫基板200的第一转换器与第二转换器的压力互不 相同。从而，当从上部受到低压（low pressure)时能够只生成第一感测信号与第二感测信 号中的一种信号，当从上部受到高压（high pressure)时可生成第一感测信号与第二感测 信号。因此，当只生成第一感测信号与第二感测信号中的一种信号时可判断为受到低压，当 第一感测信号与第二感测信号都生成时可判断为受到高压，当第一感测信号与第二感测信 号都未生成时可判断为未受到压力，因此鞋垫基板200通过与鞋垫传感器结合来提供三个 级别的数据解析度。
[0074] 图5为显示设置于图4的鞋垫基板的转换部的示意图，图6为说明图5转换部的 工作的示意图。
[0075] 如图5及图6所示，转换部220可包括在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位 置作为感测对工作的η个转换器，η个转换器可两两作为感测对工作。例如如图5所示，一 个转换部200可包括作为感测对工作的六个转换器，六个转换器可两两作为感测对工作。
[0076] -个转换部220连接于一个排线部240,其中该排线部240包括提供基准电压 (VIN)的电压提供线、传送第一感测信号（SIG_1)的第一排线及传送第二感测信号（SIG_2) 的第二排线。图6显示图5所示转换部220的六个转换器的连接关系。即，当通过电压提供 线接入基准电压（VIN)时六个转换器被接通或切断，从而能够生成第一感测信号（SIG_1) 及/或第二感测信号（SIG_2)。如图5及图6所示，电压提供线共同连接于六个转换器，第一 排线共同连接于六个转换器中的第一转换器（例如，第偶数个转换器），第二排线共同连接 于六个转换器中的第二转换器（例如，第奇数个转换器）。从而，当接通第一转换器中的至 少一个转换器时可输出第一感测信号（SIG_1)，当接通第二转换器中的至少一个转换器时 可输出第二感测信号（SIG_2)。如上所述，根据受压方向而有相邻的第一转换器与第二转换 器作为感测对工作，因此无论所受压力集中于哪一方向都能够确保高的感测准确度。例如， 第一个转换器与第二个转换器可作为一组工作，第二个转换器与第三个转换器也可作为一 组工作，第六个转换器与第一个转换器同样可作为一组工作（贝IJ，由于转换器以圆形排列， 因此实际上第六个转换器与第一个转换器相邻）。从而，基于鞋垫基板200与鞋垫传感器之 间的接触动作所生成的第一感测信号（SIG_1)与第二感测信号（SIG_2)可输出感测数据， 因此可提供三个级别的数据解析度。
[0077] 图7为显示本发明实施例的鞋垫的示意图，图8为显示图7所示鞋垫的感测部的 框图，图9为显示图7所示鞋垫的处理模块部的框图。
[0078] 如图7至图9所示，鞋垫300可包括感测部320与处理模块部340,感测部320可 包括至少一个鞋垫传感器100与鞋垫基板200。但由于以上已经说明鞋垫传感器100与鞋 垫基板200,因此省略对相关内容的重复说明。图7至图9虽未示出，但是鞋垫300还可包 括陀螺仪传感器、加速传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS、地磁传感器等其他传感器。
[0079] 感测部320可包括对应于鞋垫传感器100与鞋垫基板200的结合的第一感测单元 322_1至第八感测单元322_8。即，显示鞋垫基板200上结合有八个鞋垫传感器100的情况。 但这只是一个示例，结合于鞋垫基板200的鞋垫传感器100的个数可根据所需条件而任意 设定。如上所述，鞋垫传感器100与鞋垫基板200通过相结合能够提供三个级别的数据解 析度，因此第一至第八感测单元（322j，……，322_8)可分别生成第一感测信号（SIG_1)及 /或第二感测信号（SIG_2)并输出。例如，若假设第一感测单元322_1的输出（0UTPUT1)中 包括第一感测信号（SIG_1)及第二感测信号（SIG_2)，第二至第七感测单元（322_2,……， 322_5)的输出（0UTPUT2，……，0UTPUT7)中分别包括第一感测信号（SIG_1)与第二感测 信号（SIG_2)中的一个，第八感测单元322_8的输出（0UTPUT8)中不包括第一感测信号 (SIG_1)与第二感测信号（SIG_2)，则可判断为第一感测单元322_1所在部位受到高压，第 二至第七感测单元（322_2，……，322_7)所在部位受到低压，第八感测单元322_8所在部 位未受压。如上所述，感测部320的输出（0UTPUT1，……，0UTPUT8)中可包括每个瞬间受 到的压力的位置及大小的相关信息。
[0080] 处理模块部340可包括数据输入单元342、编码单元344、存储单元346、发 送单元348及电池单元349。具体来讲，数据输入单元342可接收感测部320的输出 (OUTPUT 1,……，0UTPUT8)并作为感测数据（DAT)来输出。编码单元344接收感测数据 (DAT)并编码成预先设定的格式，能够生成编码后的感测数据（EDAT)。其中，随着编码单元 344生成的感测数据（DAT)编码成预先设定的格式，感测数据（DAT)能够有效地存储到存储 单元346,从而能够减少电量消耗。因此，优选的是处理模块部340上设置有编码单元322， 但是也可根据所需条件而予以省略。存储单元346可先存储编码后的感测数据（EDAT)，并 在预先设定的时间通过发送单元348将编码后的感测数据（EDAT)作为步行数据（TDAT)输 出。例如，存储单元346可通过发送单元348将电池单元349充电时间段内将编码后的感测 数据（EDAT)作为步行数据（TDAT)输出。电池单元349可向感测部320与处理模块部340 提供所需电力。实施例中电池单元349可包括无线充电功能，发送单元348可通过多种有 线无线通信方式将步行数据（TDAT)传送给外部的服务器等。
[0081] 图10为显示本发明实施例的步行诊断系统的示意图。
[0082] 如图10所示，步行诊断系统500可包括具有本发明实施例的鞋垫300的鞋520、中 央服务器540及用户终端560。但由于上述内容中已经对本发明实施例的鞋垫300做了说 明，因此省略有关该部分的说明。
[0083] 步行诊断服务的使用者只需在日常生活中穿着鞋520即可长期提取步行数据。现 有的鞋垫依赖于昂贵的传感器，只注重高性能，因此不仅价格高，并且无法在低电力驱动下 工作。此外，由于提取步行数据时使用者需要佩戴能够与现有鞋垫进行通信的类似于手表 等的通信模块，因此只能在医院等限定空间内进行。从而步行诊断服务不仅无法大众化和 普及，并且在医院等限定空间内提取到的步行数据不足以准确分析人的步态。相反，设置于 鞋520的本实施例的鞋垫300包括生产成本极低的鞋垫传感器100与鞋垫基板200,因此步 行诊断系统500使得人们可以用低廉的价格方便地进行步行诊断，以确认健康状况。并且 步行诊断系统500使得用户除鞋520之外无需再佩戴其他装置（例如，具有手表等形态的 通信模块），因此能够极大地方便使用者利用步行诊断服务。
[0084] 中央服务器540存储从鞋520接收到的步行数据，能够使得专家团（例如医生、体 育专家、康复专家、矫正专家、步行专家、心理分析师、形象塑造师等）或通过分析系统进行 分析。从而，能够生成基于步行数据的步行诊断数据，而这些步行诊断数据可用于向使用者 提供步行诊断服务。在实施例中由于中央服务器540接收和存储多名人员的步行数据，因 此可执行加解密化作业，以保护每个人的隐私。用户终端560可从中央服务器540接收步 行诊断数据。用户终端560可以是个人计算机、笔记本电脑、智能手机、智能触控版（例如， 苹果公司的IPAD产品、三星公司的Galaxy Tab产品）、输入板等，使用者可利用该用户终端 560实时进行连接，以确认自己的步行诊断情况（例如，摔伤预先警报、运动量通报、独居老 人活动量通报、慢性病患者运动治疗方案实施与否通报等）。如上所述，与目前只能在医院 等限定空间提取步行数据的现有步行诊断系统相比，步行诊断系统500使得人们在实际生 活中只需穿着鞋就可长期提取步行数据，因此能够获取准确分析人的步态所需的充足的步 行数据。从而，通过步行诊断来确认健康状况的方式可普及和大众化。
[0085] 以上参照【专利附图】
【附图说明】了本发明实施例的鞋垫传感器、鞋垫基板、鞋垫及步行诊断系 统，但是所述说明仅作为例示，本发明所属领域的普通技术人员在不脱离本发明技术思想 的范围内可进行多种修正及变更。尤其附图中示出的结构仅作为例示，本发明实施例的鞋 垫传感器、鞋垫基板、鞋垫及步行诊断系统的结构并不限定于此。
[0086] 工业应用性
[0087] 本发明可适用到用于步行诊断的鞋垫。因此，本发明可适用于步行诊断系统等，所 述步行诊断系统将用于步行诊断的鞋垫安装在人们所穿的鞋内，以提取人的步行数据，并 根据所述步行数据执行步行诊断。
[〇〇88] 以上参照本发明的实施例进行了说明，但相应【技术领域】的一般技术人员应理解在 不脱离本发明权利要求书所记载的本发明思想及领域的范围内可进行多种修正及变更。
【权利要求】
1. 一种鞋垫传感器，其特征在于，包括： 主体部，其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于η角形顶点的位置，其中η 为偶数； 多个第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于所述多个槽中的第奇数 个槽；以及 多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于所述第一高度的第二高度形成于 所述多个槽中的第偶数个槽。
2. 根据权利要求1所述的鞋垫传感器，其特征在于： 相邻的所述第一凸出部及第二凸出部作为一个感测对工作，所述感测对根据所述第一 高度与所述第二高度提供数据解析度。
3. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体的形状为圆柱形状。
4. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体的形状为棱柱形状。
5. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 形成于所述主体部的所述多个槽的形状均是圆柱形状，所述第一凸出部及第二凸出部 的形状也均是圆柱形状。
6. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 形成于所述主体部的所述多个槽的形状均是棱柱形状，所述第一凸出部及第二凸出部 的形状也均是棱柱形状。
7. 根据权利要求1所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述非导电性材料与所述导电性材料分别对应于非导电性橡胶材料与导电性橡胶材 料。
8. 根据权利要求7所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体部上还形成有用于调节感测灵敏度的多个余槽，所述多个第一凸出部及所述 多个第二凸出部的面积小于所述多个槽的面积。
9. 根据权利要求8所述的鞋垫传感器，其特征在于： 感测灵敏度确定于所述非导电性橡胶材料与所述导电性橡胶材料的物理性质、形成 于所述主体部的所述多个余槽的整个体积，以及所述第一高度与所述第二高度中的至少一 个。
10. -种鞋垫基板，其是包括多个转换部以及分别连接于所述多个转换部的多个排线 部的鞋垫基板，其特征在于： 所述多个转换部均包括在对应于η角形顶点的位置作为感测对工作的η个转换器，其 中所述η为偶数， 所述多个排线部均包括提供基准电压的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线、 以及传送第二感测信号的第二排线。
11. 根据权利要求10所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述电压提供线共同连接于所述η个转换器，所述第一排线共同连接于所述η个转换 器中的第一转换器，所述第二排线共同连接于所述η个转换器中的第二转换器。
12. 根据权利要求11所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述第一感测信号通过多个所述第一转换器中的至少一个转换器被接通时所导通的 所述基准电压来生成。
13. 根据权利要求12所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述第二感测信号通过多个所述第二转换器中的至少一个转换器被接通时所导通的 所述基准电压来生成。
14. 根据权利要求13所述的鞋垫基板，其特征在于： 根据所述第一感测信号与所述第二感测信号的生成与否确定数据解析度。
15. 根据权利要求14所述的鞋垫基板，其特征在于： 当受到低压时只生成所述第一感测信号与所述第二感测信号中的一个信号。
16. 根据权利要求14所述的鞋垫基板，其特征在于： 当受到高压时生成所述第一感测信号与所述第二感测信号。
【文档编号】A61B5/103GK104093357SQ201280058103
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】李珍旭 申请人:李珍旭
【专利摘要】鞋垫传感器包括主体部，其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于n角形顶点的位置，其中n为偶数；多个第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于多个槽中的第奇数个槽；以及多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于第一高度的第二高度形成于多个槽中的第偶数个槽。因此鞋垫传感器可在低电力驱动下工作，制造成本低且小型化，同时可提供高的数据解析度。
【专利说明】用于步行诊断的鞋垫传感器及与其接触的鞋垫基板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于步行诊断的鞋垫，尤其涉及设置在用于步行诊断的鞋垫上的鞋垫 传感器及鞋垫基板。
【背景技术】
[0002] 人的步态含有与此人健康相关的诸多数据。因此若能获取到可分析人的步态的步 行数据，那么就能为此人提供与健康相关的匹配型服务。为此，现在为分析人的步态，正努 力尝试通过在鞋垫上设置传感器来提取步行数据。
[0003] 但是，用于分析人的步态的现有技术大部分都倾向于利用昂贵的高性能传感器提 供高的数据解析度（data resolution)，因此从应用到实际生活的角度来讲不具备经济性， 并且无法在低电力驱动下工作。从而，目前只能局限于医院等限定场所提取步行数据。
[0004] 但是在限定时间内在医院等限定场所提取到的步行数据还不足以准确分析人的 步态。即，若想准确分析人的步态，则必须在实际生活中长期提取步行数据。因此，需要一 种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型的鞋垫。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明的一个目的是提供一种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型化， 同时能够通过与鞋垫基板结合来提供高的数据解析度的鞋垫传感器。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种能够在低电力驱动下工作，制造费用低且小型化， 同时能够通过与鞋垫传感器结合来提供高的数据解析度的鞋垫基板。
[0008] 但本发明所要解决的技术问题不限于以上提及的问题，在不脱离本发明技术思想 及范围的前提下可扩大到多种范围。
[0009] 技术方案
[0010] 为达成本发明一个目的，本发明实施例的鞋垫（insole)传感器可包括：主体部， 其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于η角形顶点的位置，其中η为偶数；多个 第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于所述多个槽中的第奇数个槽；以及 多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于所述第一高度的第二高度形成于所述 多个槽中的第偶数个槽。
[0011] 根据一个实施例，相邻的所述第一凸出部及第二凸出部可作为一个感测对 (sensing pair)工作，所述感测对根据所述第一高度与所述第二高度可提供数据解析度 (data resolution)〇
[0012] 根据一个实施例，所述主体的形状可以为圆柱（cylinder)形状。
[0013] 根据一个实施例，所述主体的形状可以为棱柱（polyprism)形状。
[0014] 根据一个实施例，形成于所述主体部的所述多个槽的形状均可以是圆柱形状，所 述第一凸出部及第二凸出部的形状也均可以是圆柱形状。
[0015] 根据一个实施例，形成于所述主体部的所述多个槽的形状均可以是棱柱形状，所 述第一凸出部及第二凸出部的形状也均可以是棱柱形状。
[0016] 根据一个实施例，述非导电性材料与所述导电性材料可以分别对应于非导电性橡 胶材料与导电性橡胶材料。
[0017] 根据一个实施例，所述主体部上还形成有用于调节感测灵敏度的多个余槽，所述 多个第一凸出部及所述多个第二凸出部的面积小于所述多个槽的面积。其中，所述另外的 槽还可以用于气体流动（air flow)。
[0018] 根据一个实施例，感测灵敏度可确定于所述非导电性橡胶材料与所述导电性橡胶 材料的物理性质、形成于所述主体部的所述多个余槽的整个体积，以及所述第一高度与所 述第二高度中的至少一个。
[0019] 为达成本发明的另一目的，本发明实施例的鞋垫（insole)基板可以包括多个转 换部以及分别连接于所述多个转换部的多个排线部，其中，所述多个转换部均包括在对应 于η角形顶点的位置作为感测对（sensing pair)工作的η个转换器，所述η为偶数；所述 多个排线部均可以包括提供基准电压的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线、以及 传送第二感测信号的第二排线。
[0020] 根据一个实施例，所述电压提供线可共同连接于所述η个转换器，所述第一排线 共同连接于所述η个转换器中的第一转换器，所述第二排线可共同连接于所述η个转换器 中的第二转换器。
[0021] 根据一个实施例，所述第一感测信号可通过多个所述第一转换器中的至少一个转 换器被接通时所导通的所述基准电压来生成。
[0022] 根据一个实施例，所述第二感测信号可通过多个所述第二转换器中的至少一个转 换器被接通时所导通的所述基准电压来生成。
[0023] 根据一个实施例，根据所述第一感测信号与所述第二感测信号的生成与否确定数 据解析度（data resolution)。
[0024] 根据一个实施例，当受到低压（low pressure)时可以只生成所述第一感测信号与 所述第二感测信号中的一个信号。
[0025] 根据一个实施例，当受到高压（high pressure)时生成所述第一感测信号与所述 第二感测信号。
[0026] 技术效果
[0027] 根据本发明的实施例，鞋垫传感器在受到来自多个方向的压力的情况下仍可利用 作为感测对（sensing pair)工作的多个凸出部准确地检测出压力，因此能够在低电力驱动 下工作，制造费用低且小型化，同时能够通过与鞋垫基板结合来提供高的数据解析度。
[0028] 根据本发明的实施例，鞋垫基板在受到来自多个方向的压力的情况下仍可利用作 为感测对工作的多个转换器准确地检测出压力，因此能够在低电力驱动下工作，制造费用 低且小型化，同时能够通过与鞋垫传感器结合来提供高的数据解析度。
[0029] 但是本发明的效果不限于以上提及的效果，在不脱离本发明思想及范围的前提下 可扩大到多种范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图la及图lb为显示本发明实施例的鞋垫传感器的示意图；
[0031] 图2及图3为说明图la的鞋垫传感器的受压方向所对应的感测准确度的示意图；
[0032] 图4为显示本发明实施例的鞋垫基板的示意图；
[0033] 图5为显示设置于图4的鞋垫基板的转换部的示意图；
[0034] 图6为说明图5转换部的工作的示意图；
[0035] 图7为显示本发明实施例的鞋垫的示意图；
[0036] 图8为显示图7所示鞋垫的感测部的框图；
[0037] 图9为显示图7所示鞋垫的处理模块部的框图；
[0038] 图10为显示本发明实施例的步行诊断系统的示意图。
[0039] 附图标记说明
[0040] 100:鞋垫传感器 110:主体部
[0041] 120:第一凸出部 140:第二凸出部
[0042] 160:槽 170, 180:余槽
[0043] 200:鞋垫基板 210:基板
[0044] 220:转换部 240:排线部
[0045] 300:鞋垫 320:感测部
[0046] 340:处理模块部 500:步行诊断系统
[0047] 520:鞋 540:中央服务器
[0048] 560:用户终端
【具体实施方式】
[0049] 本说明书中公开的本发明的实施例中，关于特定结构及功能的说明仅用于说明本 发明的实施例，本发明的实施例能够以多种形态实施，而并非限定于本说明书的实施例。
[0050] 本发明可做多种变更，具有多种形态，下面在附图中示出特定实施例并在本文中 详细说明。但是，其仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限定；应当理解：在相应技术 方案的本质不脱离本发明各实施例技术方案的范围内，其依然可以进行修改，等同替换。
[0051] 第一及第二等用语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不得限定于所述用 语。所述用语仅用于将一个构成要素从其他构成要素中区分出来。例如，在不脱离本发明 权利范围的前提下，第一构成要素能够命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也能够 命名为第一构成要素。
[0052] 当提及某构件"连接于"或"耦合于"其它构件，此时应理解为可能直接连接于或耦 合于其它构件，但应理解为中间还可能存在其它构件。相反，若提及某一个构件"直接连接 于"或"直接耦合于"其它构件，则应被理解为中间不存在其它构件。用于说明构成要素间 关系的其他表达方式，即"?之间"和，"即在?之间"，或者"相邻于?的"和"直接相邻于? 的"等也应按照相同思路解释。
[0053] 本说明书中所使用的用语仅用于说明特定实施例，而并非限定本发明。本说明书 中的单数形式，在文句中没有特别提示的前提下，也包含复数形式。说明书中使用的"包括" 或者"具有"等用语用于表明存在涉及的特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或其组合， 而并非预先排除所涉及的特征、数字、步骤、工作、构成要素、部件或其组合。
[0054] 若在详细的说明中无另行定义，则本说明书中所使用的包括技术用语或科学用语 在内的所有用语表示和本发明所属【技术领域】的普通技术人员的通常理解相同的意思。通常 使用的事先定义过的用语，应解释为与相关技术文章脉络的意思相一致的意思，若本说明 书中无明确定义，不得解释为理想或过度形式性的意思。
[0055] 以下参照附图进一步详细说明本发明的优选实施例。附图中相同的构成要素用相 同的附图标记表示，并省略对相同构成要素的重复说明。
[0056] 图la及图lb为显示本发明实施例的鞋垫传感器的示意图。
[0057] 如图la及图lb所示，鞋垫传感器100可包括主体部110、第一凸出部120及第二 凸出部140。其中图la是鞋垫传感器100的俯视图，图lb为沿A-A'线切割鞋垫传感器100 得到的剖视图。
[0058] 主体部110可由非导电性材料形成。如图la所示，主体部110中多个槽160可以 分别形成在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位置。此时，所述非导电性材料可以是 非导电性橡胶材料，但是并非限定于此。即，所述非导电性材料可根据所需条件而从具有弹 力的非导电性材料中任意选用。在一个实施例中主体部110的形状可以是圆柱（cylinder) 形状。在另一实施例中主体部110的形状可以是棱柱（polyprism)形状。图la中主体部 110的形状是圆柱形状，因此鞋垫传感器100的俯视形状可以是圆形（circle)。相反，当主 体部110的形状是棱柱形状时鞋垫传感器100的俯视形状可以是多角形（polygon)。另外， 图la中形成于主体部110的多个槽160的形状也均是圆柱形状。对此，形成于所述槽160 内部的第一凸出部120及第二凸出部140的形状也可以均是圆柱形状。相反，当形成于所 述主体部110的多个槽160的形状均是棱柱形状时，形成于所述槽160的内部的第一凸出 部120及第二凸出部140的形状也可以均是棱柱形状。
[0059] 并且，由于主体部110的所述多个槽160分别形成在对应于η角形顶点的位置，因 此在任何受压方向下均可确保高的感测准确度。具体来讲，可将η角形任意设定为四角形、 六角形、八角形、十角形或十二角形等。但是当η角形为四角形时鞋垫传感器100的感测准 确度略有不足，而当η角形为八角形、十角形或具有更多角的多角形时与η角形为六角形的 情况相比，对鞋垫传感器100的感测准确度并无多大差异。从而当η角形为六角形时性价 比相对高，因此η角形优选的是六角形。但本发明的权利范围并非限定于六角形。一般来 讲，感测灵敏度可能会受到形成主体部110的非导电性材料（例如非导电性橡胶材料）的 物理性质、形成于主体部110的多个余槽170、180的整个体积等影响。因此在制造鞋垫传 感器100时可通过调节用于形成主体部110的非导电性材料的物理性质，或者调节形成于 主体部110的多个余槽170、180的整个体积，以调节鞋垫传感器100的感测灵敏度。另外， 在以上的说明中所述槽160形成在对应于η角形顶点的位置，但这也可解释为所述槽160 形成在对应于η角形各边的位置。
[0060] 第一凸出部120与第二凸出部140可以均由导电性材料形成。其中，所述导电性 材料可以是导电性橡胶材料，但并非限定于此。即，所述导电性材料可以根据所需条件而从 具有柔韧性的导电性材料中任意选定。如图la所示，第一凸出部120可具有第一高度，并 且可形成于主体部110上所形成的多个槽160中的第奇数个槽160。第二凸出部140可以 具有不同于第一高度的第二高度，并且可形成于主体部110上所形成的多个槽160中的第 偶数个槽160。其中，第奇数个槽与第偶数个槽因设定基准而不同，在此应理解为第一凸出 部120与第二凸出部140向顺时针方向或逆时针方向交替形成于主体部110的多个槽160。 并且，相邻的第一凸出部120与第二凸出部140作为一个感测对（sensing pair)工作，所 述感测对可提供基于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度的数据解析 度（data resolution)。图lb中第二凸出部140的第二高度大于第一凸出部120的第一高 度，但第一凸出部120的第一高度也可以大于第二凸出部140的第二高度。
[0061] 鞋垫传感器100位于鞋垫基板（未示出）上。因此，当从上部受压时鞋垫传感器 100对鞋垫基板施压，从而鞋垫传感器100的第一凸出部120及第二凸出部140与鞋垫基板 的多个转换器接触，以执行感测工作。即，由于鞋垫传感器100的第一凸出部120与第二凸 出部140由导电性材料形成，从而能够接通鞋垫基板的多个转换器。具体来讲，鞋垫传感器 100的第一凸出部120与第二凸出部140位于鞋垫基板上对应于多个转换器的位置，当从上 部受压时第一凸出部120及第二凸出部140与所述转换器接触，从而可接通各所述转换器。 其中，由于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度互不不同，因此当受到 低压时只有第二凸出部140接触所述转换器，当受到高压时第一凸出部120也可接触所述 转换器。通过这种转换工作，鞋垫传感器100可提供三个级别的数据解析度。在实施例中， 若假设η角形的各边具有高度各不相同的多个凸出部（例如三个），则鞋垫传感器100可 提供多个级别（例如四个级别）的数据解析度。另外，感测灵敏度可受第一凸出部120的 第一高度或导电性材料（例如导电性橡胶材料）的物理性质及第二凸出部140的第二高度 或导电性材料的物理性质等影响。因此，可通过调节用于形成第一凸出部120及第二凸出 部140的导电性材料的物理性质，或分别调节第一凸出部120及第二凸出部140的高度，以 调节鞋垫传感器100的感测灵敏度。
[0062] 如上所述，相邻的第一凸出部120与第二凸出部140作为一个感测对工作，所述感 测对可提供基于第一凸出部120的第一高度与第二凸出部140的第二高度的数据解析度。 如图lb所示，主体部110上相邻的槽160里形成第一凸出部120与第二凸出部140可作为 一个感测对工作，其可提供三个级别的数据解析度。即，所述感测对提供用于显示未受压力 的状态、受到低压的状态及受到高压的状态的感测数据，因此可提供三个级别的数据解析 度。另外，就人的足部形状或步态来讲，施加于鞋垫传感器100的压力无法向鞋垫传感器 100的垂直方向准确地施加。因此，鞋垫传感器100所受压力难免集中于某一方向，而在任 何受压方向下鞋垫传感器100的第一凸出部120与第二凸出部140都能够作为一个感测对 工作，从而能够确保高的感测准确度。例如如图la所示，当主体部110上形成构成六角形 的六个槽160,所述槽160中交替形成三个第一凸出部120与三个第二凸出部140时，无论 向六角形的各边所对应的六个方向中的哪一方向施压，由于各个方向都有相邻的第一凸出 部120与第二凸出部140所构成的一个感测对感测压力，因此能够确保高的感测准确度。
[0063] 如上所述，鞋垫传感器100在受到集中于某一方向的压力时仍可通过作为感测对 工作的第一凸出部120与第二凸出部140准确地检测出压力。从而，鞋垫传感器100可利 用第一凸出部120与第二凸出部140的高度差提供高的数据解析度。不仅如此，形成于鞋 垫基板的多个转换器由鞋垫传感器100的第一凸出部120及第二凸出部140能够以接触或 非接触方式接通或断开，以生成感测数据，因此与现有高性能传感器相比，能够在低电力驱 动下工作，制造费用低且能够小型化。从而，采用鞋垫传感器1〇〇的步行诊断系统与在医院 等限定空间提取步行数据的现有步行诊断系统相比，人们只需穿上鞋就可在实际生活中长 期提取步行数据，因此能够获取准确分析人的步态所需的充足的步行数据。尤其，由于鞋垫 传感器100与鞋垫基板（未示出）的生产成本极低，因此基于这些的步行诊断服务使得人 们可以用低廉的价格方便地进行步行诊断，以确认健康状况。因此这种通过步行诊断来确 认健康状况的方法可普及和大众化。但本发明的传感器不仅用于鞋垫，还能够用于坐椅，床 用等。
[0064] 图2及图3为说明图la的鞋垫传感器的受压方向所对应的感测准确度的示意图。
[0065] 如图2及图3所示，图2显示鞋垫传感器100中第一凸出部120与第二凸出部140 作为一个感测对工作，图3显示鞋垫传感器100中第一凸出部120与第二凸出部140所构 成的感测对的个数所对应的感测准确度。
[0066] 当形成于主体部110的多个槽160分别形成在对应于η角形（其中η为偶数）顶 点的位置，并且第一凸出部120与第二凸出部140交替形成于所述槽160时，鞋垫传感器 100中第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可与η相对应。如图2所 示，当形成于主体部110的六个槽160分别形成在对应于六角形顶点的位置，并且三个第一 凸出部120与三个第二凸出部140交替形成于所述六个槽160时，鞋垫传感器100中第一 凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可对应于六。图2中六个箭头表示鞋 垫传感器100受到不均衡压力的情况，对应于上述六个箭头可以有六个感测对工作。
[0067] 如上所述，就人的足部形状或步态来讲，施加于鞋垫传感器100的压力无法向鞋 垫传感器100的垂直方向准确地施加。即，当人踩下鞋垫传感器100时并非向整个鞋垫传 感器100施压同等压力，而是可能会集中于某一方向施压。从而鞋垫传感器100所受压力 如六个箭头所不，难免集中于某一方向，但即使压力集中于某一方向，鞋垫传感器100的相 邻的第一凸出部120与第二凸出部140都能够作为一个感测对工作，从而能够确保高的感 测准确度。其中随着第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数增加，即随 着η的增加，鞋垫传感器100能够更为准确地应对从更加细化的方向受到的压力。即随着 第一凸出部120与第二凸出部140的增加，鞋垫传感器100能够更为准确地应对从更加细 化的方向受到的压力。
[0068] 例如，当形成于主体部110的多个槽160分别形成在对应于十二角形顶点的位置， 并且六个第一凸出部120与六个第二凸出部140交替形成于所述十二个槽160时，鞋垫传 感器100中第一凸出部120与第二凸出部140所构成的感测对的个数可对应于12。此时， 鞋垫传感器100能够应对从更加细化的十二个方向受到的压力，因此与能够应对从六个方 向受到的压力的图2相比，能够确保更高的感测准确度。但是，若增加形成于主体部110的 槽160的个数与第一凸出部120及第二凸出部140的个数，则会需要更多电量，并且加大鞋 垫传感器100的尺寸，从而工程量增大，拉升制造成本。因此如图3所示，当η大于8时与η 为6的情况相比并未明显提高感测准确度，而随着η的增大，感测准确度趋于收敛倾向，因 此当η角形为六角形时性价比相对高。从而优选的是使η角形为六角形，但本发明的权利 范围并非限定于六角形。
[0069] 图4为显示本发明实施例的鞋垫基板的示意图。
[0070] 如图4所示，鞋垫基板200可包括多个转换部220以及连接于各所述转换部220 的多个排线部240。
[0071] 一个实施例中可通过在基板210上印刷转换部220及排线部240的方式制造鞋垫 基板200,此时鞋塾基板200的制造成本可进一步下降。另外，本说明书中命名为鞋塾基板 200,但应将基板210理解为可通过印刷、涂层、复写、蚀刻等方式形成转换部200与排线部 240的柔性基板、膜等多种元件。
[0072] 各转换部220可包括在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位置作为感测对 (sensing pair)工作的η个转换器。例如如图4所示，一个转换部200包括作为感测对工 作的六个转换器，六个转换器可两两作为感测对工作。各排线部240可包括提供基准电压 的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线以及传送第二感测信号的第二排线。其中电 压提供线共同连接于η个转换器，第一排线共同连接于η个转换器中的第一转换器（例如， 第奇数个转换器），第二排线共同连接于η个转换器中的第二转换器（例如，第偶数个转换 器）。如上所述，一个排线部240可包括三个排线，一个转换部220可与一个排线部240,即 与三个排线连接。例如如图4所示，八个转换部220可分别与八个排线部240连接。其中 电压提供线可共用。如上所述，鞋垫基板200可根据与鞋垫传感器（未示出）之间的接触 动作所生成的第一感测信号与第二感测信号输出感测数据，因此可提供三个级别的数据解 析度。
[0073] 具体来讲，三个级别的数据解析度可以根据第一感测信号与第二感测信号的生成 与否来决定。其中，第一感测信号可通过第一转换器中的至少一个转换器被接通时所导通 的基准电压来生成。第二感测信号可通过第二转换器中的至少一个转换器被接通时所导通 的基准电压来生成。如上所述，与鞋垫基板200相结合的鞋垫传感器包括高度不同的第一 凸出部与第二凸出部，因此能够接通鞋垫基板200的第一转换器与第二转换器的压力互不 相同。从而，当从上部受到低压（low pressure)时能够只生成第一感测信号与第二感测信 号中的一种信号，当从上部受到高压（high pressure)时可生成第一感测信号与第二感测 信号。因此，当只生成第一感测信号与第二感测信号中的一种信号时可判断为受到低压，当 第一感测信号与第二感测信号都生成时可判断为受到高压，当第一感测信号与第二感测信 号都未生成时可判断为未受到压力，因此鞋垫基板200通过与鞋垫传感器结合来提供三个 级别的数据解析度。
[0074] 图5为显示设置于图4的鞋垫基板的转换部的示意图，图6为说明图5转换部的 工作的示意图。
[0075] 如图5及图6所示，转换部220可包括在对应于η角形（其中η为偶数）顶点的位 置作为感测对工作的η个转换器，η个转换器可两两作为感测对工作。例如如图5所示，一 个转换部200可包括作为感测对工作的六个转换器，六个转换器可两两作为感测对工作。
[0076] -个转换部220连接于一个排线部240,其中该排线部240包括提供基准电压 (VIN)的电压提供线、传送第一感测信号（SIG_1)的第一排线及传送第二感测信号（SIG_2) 的第二排线。图6显示图5所示转换部220的六个转换器的连接关系。即，当通过电压提供 线接入基准电压（VIN)时六个转换器被接通或切断，从而能够生成第一感测信号（SIG_1) 及/或第二感测信号（SIG_2)。如图5及图6所示，电压提供线共同连接于六个转换器，第一 排线共同连接于六个转换器中的第一转换器（例如，第偶数个转换器），第二排线共同连接 于六个转换器中的第二转换器（例如，第奇数个转换器）。从而，当接通第一转换器中的至 少一个转换器时可输出第一感测信号（SIG_1)，当接通第二转换器中的至少一个转换器时 可输出第二感测信号（SIG_2)。如上所述，根据受压方向而有相邻的第一转换器与第二转换 器作为感测对工作，因此无论所受压力集中于哪一方向都能够确保高的感测准确度。例如， 第一个转换器与第二个转换器可作为一组工作，第二个转换器与第三个转换器也可作为一 组工作，第六个转换器与第一个转换器同样可作为一组工作（贝IJ，由于转换器以圆形排列， 因此实际上第六个转换器与第一个转换器相邻）。从而，基于鞋垫基板200与鞋垫传感器之 间的接触动作所生成的第一感测信号（SIG_1)与第二感测信号（SIG_2)可输出感测数据， 因此可提供三个级别的数据解析度。
[0077] 图7为显示本发明实施例的鞋垫的示意图，图8为显示图7所示鞋垫的感测部的 框图，图9为显示图7所示鞋垫的处理模块部的框图。
[0078] 如图7至图9所示，鞋垫300可包括感测部320与处理模块部340,感测部320可 包括至少一个鞋垫传感器100与鞋垫基板200。但由于以上已经说明鞋垫传感器100与鞋 垫基板200,因此省略对相关内容的重复说明。图7至图9虽未示出，但是鞋垫300还可包 括陀螺仪传感器、加速传感器、温度传感器、湿度传感器、GPS、地磁传感器等其他传感器。
[0079] 感测部320可包括对应于鞋垫传感器100与鞋垫基板200的结合的第一感测单元 322_1至第八感测单元322_8。即，显示鞋垫基板200上结合有八个鞋垫传感器100的情况。 但这只是一个示例，结合于鞋垫基板200的鞋垫传感器100的个数可根据所需条件而任意 设定。如上所述，鞋垫传感器100与鞋垫基板200通过相结合能够提供三个级别的数据解 析度，因此第一至第八感测单元（322j，……，322_8)可分别生成第一感测信号（SIG_1)及 /或第二感测信号（SIG_2)并输出。例如，若假设第一感测单元322_1的输出（0UTPUT1)中 包括第一感测信号（SIG_1)及第二感测信号（SIG_2)，第二至第七感测单元（322_2,……， 322_5)的输出（0UTPUT2，……，0UTPUT7)中分别包括第一感测信号（SIG_1)与第二感测 信号（SIG_2)中的一个，第八感测单元322_8的输出（0UTPUT8)中不包括第一感测信号 (SIG_1)与第二感测信号（SIG_2)，则可判断为第一感测单元322_1所在部位受到高压，第 二至第七感测单元（322_2，……，322_7)所在部位受到低压，第八感测单元322_8所在部 位未受压。如上所述，感测部320的输出（0UTPUT1，……，0UTPUT8)中可包括每个瞬间受 到的压力的位置及大小的相关信息。
[0080] 处理模块部340可包括数据输入单元342、编码单元344、存储单元346、发 送单元348及电池单元349。具体来讲，数据输入单元342可接收感测部320的输出 (OUTPUT 1,……，0UTPUT8)并作为感测数据（DAT)来输出。编码单元344接收感测数据 (DAT)并编码成预先设定的格式，能够生成编码后的感测数据（EDAT)。其中，随着编码单元 344生成的感测数据（DAT)编码成预先设定的格式，感测数据（DAT)能够有效地存储到存储 单元346,从而能够减少电量消耗。因此，优选的是处理模块部340上设置有编码单元322， 但是也可根据所需条件而予以省略。存储单元346可先存储编码后的感测数据（EDAT)，并 在预先设定的时间通过发送单元348将编码后的感测数据（EDAT)作为步行数据（TDAT)输 出。例如，存储单元346可通过发送单元348将电池单元349充电时间段内将编码后的感测 数据（EDAT)作为步行数据（TDAT)输出。电池单元349可向感测部320与处理模块部340 提供所需电力。实施例中电池单元349可包括无线充电功能，发送单元348可通过多种有 线无线通信方式将步行数据（TDAT)传送给外部的服务器等。
[0081] 图10为显示本发明实施例的步行诊断系统的示意图。
[0082] 如图10所示，步行诊断系统500可包括具有本发明实施例的鞋垫300的鞋520、中 央服务器540及用户终端560。但由于上述内容中已经对本发明实施例的鞋垫300做了说 明，因此省略有关该部分的说明。
[0083] 步行诊断服务的使用者只需在日常生活中穿着鞋520即可长期提取步行数据。现 有的鞋垫依赖于昂贵的传感器，只注重高性能，因此不仅价格高，并且无法在低电力驱动下 工作。此外，由于提取步行数据时使用者需要佩戴能够与现有鞋垫进行通信的类似于手表 等的通信模块，因此只能在医院等限定空间内进行。从而步行诊断服务不仅无法大众化和 普及，并且在医院等限定空间内提取到的步行数据不足以准确分析人的步态。相反，设置于 鞋520的本实施例的鞋垫300包括生产成本极低的鞋垫传感器100与鞋垫基板200,因此步 行诊断系统500使得人们可以用低廉的价格方便地进行步行诊断，以确认健康状况。并且 步行诊断系统500使得用户除鞋520之外无需再佩戴其他装置（例如，具有手表等形态的 通信模块），因此能够极大地方便使用者利用步行诊断服务。
[0084] 中央服务器540存储从鞋520接收到的步行数据，能够使得专家团（例如医生、体 育专家、康复专家、矫正专家、步行专家、心理分析师、形象塑造师等）或通过分析系统进行 分析。从而，能够生成基于步行数据的步行诊断数据，而这些步行诊断数据可用于向使用者 提供步行诊断服务。在实施例中由于中央服务器540接收和存储多名人员的步行数据，因 此可执行加解密化作业，以保护每个人的隐私。用户终端560可从中央服务器540接收步 行诊断数据。用户终端560可以是个人计算机、笔记本电脑、智能手机、智能触控版（例如， 苹果公司的IPAD产品、三星公司的Galaxy Tab产品）、输入板等，使用者可利用该用户终端 560实时进行连接，以确认自己的步行诊断情况（例如，摔伤预先警报、运动量通报、独居老 人活动量通报、慢性病患者运动治疗方案实施与否通报等）。如上所述，与目前只能在医院 等限定空间提取步行数据的现有步行诊断系统相比，步行诊断系统500使得人们在实际生 活中只需穿着鞋就可长期提取步行数据，因此能够获取准确分析人的步态所需的充足的步 行数据。从而，通过步行诊断来确认健康状况的方式可普及和大众化。
[0085] 以上参照【专利附图】
【附图说明】了本发明实施例的鞋垫传感器、鞋垫基板、鞋垫及步行诊断系 统，但是所述说明仅作为例示，本发明所属领域的普通技术人员在不脱离本发明技术思想 的范围内可进行多种修正及变更。尤其附图中示出的结构仅作为例示，本发明实施例的鞋 垫传感器、鞋垫基板、鞋垫及步行诊断系统的结构并不限定于此。
[0086] 工业应用性
[0087] 本发明可适用到用于步行诊断的鞋垫。因此，本发明可适用于步行诊断系统等，所 述步行诊断系统将用于步行诊断的鞋垫安装在人们所穿的鞋内，以提取人的步行数据，并 根据所述步行数据执行步行诊断。
[〇〇88] 以上参照本发明的实施例进行了说明，但相应【技术领域】的一般技术人员应理解在 不脱离本发明权利要求书所记载的本发明思想及领域的范围内可进行多种修正及变更。
【权利要求】
1. 一种鞋垫传感器，其特征在于，包括： 主体部，其由非导电性材料形成，多个槽分别形成在对应于η角形顶点的位置，其中η 为偶数； 多个第一凸出部，其由导电性材料形成，并以第一高度形成于所述多个槽中的第奇数 个槽；以及 多个第二凸出部，其由导电性材料形成，并以不同于所述第一高度的第二高度形成于 所述多个槽中的第偶数个槽。
2. 根据权利要求1所述的鞋垫传感器，其特征在于： 相邻的所述第一凸出部及第二凸出部作为一个感测对工作，所述感测对根据所述第一 高度与所述第二高度提供数据解析度。
3. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体的形状为圆柱形状。
4. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体的形状为棱柱形状。
5. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 形成于所述主体部的所述多个槽的形状均是圆柱形状，所述第一凸出部及第二凸出部 的形状也均是圆柱形状。
6. 根据权利要求2所述的鞋垫传感器，其特征在于： 形成于所述主体部的所述多个槽的形状均是棱柱形状，所述第一凸出部及第二凸出部 的形状也均是棱柱形状。
7. 根据权利要求1所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述非导电性材料与所述导电性材料分别对应于非导电性橡胶材料与导电性橡胶材 料。
8. 根据权利要求7所述的鞋垫传感器，其特征在于： 所述主体部上还形成有用于调节感测灵敏度的多个余槽，所述多个第一凸出部及所述 多个第二凸出部的面积小于所述多个槽的面积。
9. 根据权利要求8所述的鞋垫传感器，其特征在于： 感测灵敏度确定于所述非导电性橡胶材料与所述导电性橡胶材料的物理性质、形成 于所述主体部的所述多个余槽的整个体积，以及所述第一高度与所述第二高度中的至少一 个。
10. -种鞋垫基板，其是包括多个转换部以及分别连接于所述多个转换部的多个排线 部的鞋垫基板，其特征在于： 所述多个转换部均包括在对应于η角形顶点的位置作为感测对工作的η个转换器，其 中所述η为偶数， 所述多个排线部均包括提供基准电压的电压提供线、传送第一感测信号的第一排线、 以及传送第二感测信号的第二排线。
11. 根据权利要求10所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述电压提供线共同连接于所述η个转换器，所述第一排线共同连接于所述η个转换 器中的第一转换器，所述第二排线共同连接于所述η个转换器中的第二转换器。
12. 根据权利要求11所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述第一感测信号通过多个所述第一转换器中的至少一个转换器被接通时所导通的 所述基准电压来生成。
13. 根据权利要求12所述的鞋垫基板，其特征在于： 所述第二感测信号通过多个所述第二转换器中的至少一个转换器被接通时所导通的 所述基准电压来生成。
14. 根据权利要求13所述的鞋垫基板，其特征在于： 根据所述第一感测信号与所述第二感测信号的生成与否确定数据解析度。
15. 根据权利要求14所述的鞋垫基板，其特征在于： 当受到低压时只生成所述第一感测信号与所述第二感测信号中的一个信号。
16. 根据权利要求14所述的鞋垫基板，其特征在于： 当受到高压时生成所述第一感测信号与所述第二感测信号。
【文档编号】A61B5/103GK104093357SQ201280058103
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年11月29日
【发明者】李珍旭 申请人:李珍旭
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