本申請要求2014年9月9日提交的美國專利申請No. 14/481,375(標(biāo)題為“ORTHOTIC SENSOR DEVICE”)的優(yōu)先權(quán)，其完整公開通過引用整體結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例一般涉及傳感器裝置領(lǐng)域，以及更具體來說涉及測量產(chǎn)生于對鞋類（footwear）施加機(jī)械力的壓力和撓曲（flexing）的矯正傳感器裝置。

背景技術(shù)：

存在有可與鞋類關(guān)聯(lián)的一些裝置，以提供與足負(fù)載不平衡相關(guān)的診斷數(shù)據(jù)，并且測量用戶的腳對鞋類所提供的壓力。類似地，已知一些游戲裝置（其可提供足壓力測量）。但是，這類裝置限制于測量壓力，并且通?？商峁╈o態(tài)壓力測量。此外，例如在鞋類關(guān)聯(lián)裝置中使用的本地功率源可限制裝置的使用。另外，這類裝置可要求到數(shù)據(jù)處理裝置的外部物理連接。這種外部物理連接在由用戶穿戴時(shí)可妨礙用戶并且阻止或限定他或她的移動(dòng)。

附圖說明

通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將容易地理解實(shí)施例。為了促進(jìn)本描述，相同附圖標(biāo)記表示相同結(jié)構(gòu)元件。通過舉例而不是通過限制在附圖的圖形中示出實(shí)施例。

圖1是按照本公開的一些實(shí)施例的示例矯正裝置的框圖。

圖2是按照一些實(shí)施例的放置在鞋類中的矯正裝置內(nèi)部的壓力和撓曲傳感器的示例空間分布的示意表示。

圖3是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置的示例實(shí)施例的截面的示意圖。

圖4是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置的另一個(gè)示例實(shí)施例的截面的示意圖，其還示出一些裝置組件的空間放置。

圖5-6示出按照一些實(shí)施例的放置在鞋類中的矯正裝置內(nèi)部的壓力和撓曲傳感器的示例空間分布的示意表示。

圖7是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置的另一個(gè)示例實(shí)施例的截面的示意圖。

圖8是按照一些實(shí)施例的用于制作矯正裝置的過程流程圖。

具體實(shí)施方式

本公開的實(shí)施例包括用于矯正傳感器裝置(具體來說，一種配置成提供產(chǎn)生于在漫步期間例如由用戶的腳施加到裝置的機(jī)械力的壓力和撓曲的測量的裝置)的技術(shù)和配置。按照實(shí)施例，矯正裝置可包括矯正裝置主體以及空間上設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部的至少兩個(gè)傳感器。第一傳感器可配置成響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的壓力而提供第一輸出。第二傳感器可配置成響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的撓曲而提供第二輸出。

該裝置可包括控制單元，其在通信上與矯正裝置主體內(nèi)部的兩個(gè)傳感器耦合，以接收和處理第一和第二輸出。第一和第二輸出的處理可包括從輸出來提取電功率以用于電功率收集（harvesting），其可例如通過設(shè)置在裝置主體內(nèi)部的功率存儲(chǔ)裝置本地發(fā)生或者外部進(jìn)行。

在以下詳細(xì)描述中，對形成其部分的附圖進(jìn)行參考，其中相同附圖標(biāo)記通篇表示相同部件，并且其中通過說明實(shí)施例來示出實(shí)施例（在所述實(shí)施例中可實(shí)施本公開的主題）。要理解，可利用其他實(shí)施例，并且可在沒有背離本公開的范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯變更。因此，以下詳細(xì)描述將不是以限制性意義進(jìn)行，并且實(shí)施例的范圍由所附權(quán)利要求及其等效物來限定。

為了本公開的目的，短語“A和/或B”意味著(A)、(B)或(A和B)。為了本公開的目的，短語“A、B和/或C”意味著(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或者(A、B和C)。

本描述可使用基于透視的描述，例如頂部/底部、進(jìn)/出、之上/之下等。這類描述只是用來促進(jìn)論述，并且不是意圖將本文所描述的實(shí)施例的應(yīng)用限定到任何特定取向。

本描述可使用短語“在一實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”，其各可指相同或不同實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)。此外，如相對于本公開的實(shí)施例所使用的術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”等是同義的。

本文中可使用術(shù)語“與…耦合”連同其派生?！榜詈稀笨梢馕吨铝幸粋€(gè)或多個(gè)?！榜詈稀笨梢馕吨鴥蓚€(gè)或更多元件直接物理、電或光接觸。但是，“耦合”也可意味著兩個(gè)或更多元件相互間接接觸，但是仍然相互協(xié)作或交互，并且可意味著一個(gè)或多個(gè)其他元件耦合或連接在被說成是相互耦合的元件之間。

圖1是按照本公開的一些實(shí)施例的示例矯正裝置100的框圖。矯正裝置100可用于各種實(shí)現(xiàn)中。例如，矯正裝置100可包括佩戴裝置，其配置成提供與用戶活動(dòng)(例如行走、跑、跳等)相關(guān)的數(shù)據(jù)的傳感器測量。更具體來說，矯正裝置100可包括一個(gè)或多個(gè)(在一些實(shí)施例中為兩個(gè)或更多)傳感器，以測量與壓力和/或撓曲(其可產(chǎn)生于對矯正裝置施加機(jī)械力，例如由用戶的腳對矯正裝置所施加的機(jī)械力)相關(guān)的數(shù)據(jù)。在實(shí)施例中，矯正裝置可配置成與鞋類物品一起使用。例如，矯正裝置100可以是在鞋類物品中可插入或可嵌入的，或者以其他方式構(gòu)建在鞋類物品中。

在一些實(shí)施例中，矯正裝置100可包括矯正裝置主體101（其可包括熱塑性塑料、聚乙烯泡沫、軟木、丙烯酸、聚丙烯、合成碳纖維或者通常用于制造矯正裝置的其他材料。矯正裝置100的矯正裝置主體101可包括(例如封裝)控制單元102和傳感器單元104。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，控制單元102和傳感器單元104可以不必須是物理上獨(dú)立的實(shí)體。矯正裝置100的這些組件的表示應(yīng)該強(qiáng)調(diào)控制單元102與傳感器單元104之間的功能差異，而不是暗示在矯正裝置主體101內(nèi)部的他們物理位置或放置。例如，控制單元102可配置成管理傳感器單元104?？刂茊卧?02可在通信上與傳感器單元104耦合170。

傳感器單元104可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器106、108、110(在一些實(shí)施例中包括傳感器陣列)，其可在空間上設(shè)置在矯正裝置主體101內(nèi)部，如將參照圖2和圖4-6更詳細(xì)描述的。傳感器106、108、110僅為了說明的目的而在圖1中示出；將認(rèn)識(shí)到，任何數(shù)量(例如一個(gè)或多個(gè))的傳感器可用于傳感器單元104中。傳感器106、108、110可在操作上與過程180(其施加機(jī)械力)耦合120，并且配置成測量指示過程180的數(shù)據(jù)。

一般來說，過程180可以是連續(xù)或周期的任何類型的數(shù)字或模擬過程，其可通過可測量物理量(其可轉(zhuǎn)換為相應(yīng)感測裝置可讀的信號(hào))來定義。例如，過程180可包括但不限于各種類型的運(yùn)動(dòng)、溫度、重力、濕度、水分、振動(dòng)、電場、生物測定過程和其他物理方面。指示過程的可測量數(shù)據(jù)可包括不同物理特性和參數(shù)。相應(yīng)地，傳感器106、108、110可包括不同類型的傳感器，包括但不限于加速計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)、紅外接近傳感器、可見光傳感器、換能器、致動(dòng)器（actuator）等。為了本公開的目的，過程180可包括向包含矯正裝置100的鞋類施加機(jī)械力(例如由用戶的腳所施加)。相應(yīng)地，機(jī)械力可被認(rèn)為由基本上放置于矯正裝置主體(其設(shè)置在鞋類內(nèi)部，例如鞋類的鞋底內(nèi)部或周圍)上的用戶的腳來施加到矯正裝置主體101。

在一些實(shí)施例中，傳感器106、108、110可包括至少一個(gè)傳感器(例如106)，以便響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體101施加機(jī)械力的壓力而提供第一輸出。例如，傳感器106可提供與例如在漫步期間產(chǎn)生于用戶的腳移動(dòng)的跨鞋類(其包括矯正裝置100)的實(shí)時(shí)(例如動(dòng)態(tài))平衡或重量(負(fù)載)分布有關(guān)的信息。

傳感器106、108、110可包括至少一個(gè)傳感器(例如108)，以便響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體101施加機(jī)械力180的撓曲而提供第二輸出。例如，傳感器108可提供關(guān)于施加到矯正裝置主體101的彎矩的信息。這類測量可用于例如醫(yī)療診斷(例如步態(tài)校正)或者在實(shí)際使用條件(例如行走、跑或者涉及漫步的其他物理活動(dòng))下的數(shù)據(jù)采集中以及游戲行業(yè)等中。這種診斷信息可例如由矯形顧問、理療醫(yī)生和其他醫(yī)師用于治療起因于例如踝關(guān)節(jié)移位、腿長不平衡、髖關(guān)節(jié)移位等的病癥。

在一些實(shí)施例中，傳感器106、108、110可包括壓電裝置。由壓電裝置所產(chǎn)生的電功率的量可與施加到材料的壓力或撓曲直接成正比。相應(yīng)地，使用壓電裝置作為傳感器106、108、110可實(shí)現(xiàn)結(jié)合提供壓力和撓曲測量來收集傳感器輸出所提供的電功率。

諸如宏觀纖維合成物(MFC)和高級聚合物結(jié)構(gòu)之類的一些壓電材料可實(shí)現(xiàn)撓性（flexible）壓電傳感器106、108、110的供給。MFC裝置可具有期望厚度(例如可以是超薄的)，并且可適合于在通常用于制造矯正裝置的材料中的封裝。

控制單元102可配置成處理傳感器106、108、110所提供的數(shù)據(jù)輸出。例如，控制單元102可接收傳感器106、108、110所生成的電信號(hào)，并且生成與負(fù)載分布和撓曲相關(guān)的輸出，其可經(jīng)由連接160來傳遞以供進(jìn)一步處理，例如傳遞給外部計(jì)算裝置184。在一些實(shí)施例中，這種外部計(jì)算裝置184可包括佩戴監(jiān)測裝置。

更具體來說，控制單元102可包括處理器132和具有指令(例如在控制模塊150中編譯的)的存儲(chǔ)器134，指令當(dāng)在處理器132是運(yùn)行時(shí)可使處理器132執(zhí)行對傳感器106、108、110所提供的數(shù)據(jù)輸出的處理以經(jīng)處理的信息的存儲(chǔ)和/或傳遞。

控制模塊150可實(shí)現(xiàn)為軟件組件（其存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器134中并且配置成在處理器132是運(yùn)行）。在一些實(shí)施例中，控制模塊150可實(shí)現(xiàn)為軟件和硬件組件的組合。在一些實(shí)施例中，控制模塊150可包括硬件實(shí)現(xiàn)。

處理器132可與計(jì)算邏輯(例如由控制模塊150所實(shí)現(xiàn)的，并且配置成實(shí)施本文所描述的實(shí)施例的方面，例如傳感器輸出處理)封裝在一起，以形成系統(tǒng)級封裝(SiP)或片上系統(tǒng)(SoC)。處理器132可包括任何類型的處理器，例如中央處理器(CPU)、微處理器等。處理器132可實(shí)現(xiàn)為具有多核的集成電路（例如多核微處理器）。存儲(chǔ)器134可包括大容量存儲(chǔ)裝置，其可以是任何類型的暫時(shí)和/或持久存儲(chǔ)裝置，包括但不限于易失性和非易失性存儲(chǔ)器、光、磁和/或固態(tài)大容量存儲(chǔ)裝置等。易失性存儲(chǔ)器可包括但不限于靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。非易失性存儲(chǔ)器可包括但不限于電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器、相變存儲(chǔ)器、電阻存儲(chǔ)器等。存儲(chǔ)器134可用于存儲(chǔ)來自傳感器106、108、110的處理的輸出。

控制單元102可包括功率存儲(chǔ)裝置130。功率存儲(chǔ)裝置130可配置成向傳感器106、108、110的至少部分(或者全部)以及向控制單元102供應(yīng)功率，并且可由控制單元102來操作。在一些實(shí)施例中，功率存儲(chǔ)裝置130可包括電池(或電容器)，其設(shè)置在矯正裝置主體101內(nèi)部并且經(jīng)由有線連接(未示出)與控制單元102耦合。

如上所論述的，傳感器106、108、110可包括壓電裝置?？刂茊卧?02可配置成處理壓電傳感器106、108、110所提供的輸出，以便對輸出進(jìn)行整流(例如從輸出來提取電功率信號(hào))，并且將所提取電功率信號(hào)傳遞給功率存儲(chǔ)裝置130或者經(jīng)由連接160(其可以是無線或有線連接)來傳遞給外部功率存儲(chǔ)裝置(例如包含在外部計(jì)算裝置184中)。在一些實(shí)施例中，功率存儲(chǔ)裝置還可包括配置成向其他傳感器并且向控制單元102供應(yīng)功率的壓電傳感器106、108、110其中之一。

控制單元102可包括對控制單元102的機(jī)能所必須的其他組件144。控制單元102的處理功能可包括用于測量各傳感器的輸出的量值和變化率的部件。例如，傳感器可與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行對接，ADC可將模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（其可由控制單元102來處理或者由控制單元102傳遞給外部計(jì)算裝置供進(jìn)一步處理）。

相應(yīng)地，其他組件144可配置成提供無線連接160，并且根據(jù)需要包括例如收發(fā)器和其他通信部件，例如一個(gè)或多個(gè)通信接口（其配置成促進(jìn)控制單元102與外部計(jì)算裝置184之間的信息交換）。通信接口可包括通信芯片(未示出)，其可配置成按照本領(lǐng)域已知的通信協(xié)議，例如無線或有線通信協(xié)議進(jìn)行操作。

圖2是按照一些實(shí)施例的放置在鞋類中的矯正裝置內(nèi)部的壓力和撓曲傳感器的示例空間分布的示意表示。為了提供期望準(zhǔn)確等級的測量，多個(gè)傳感器可在空間上圍繞與用戶的腳的不同區(qū)域?qū)?yīng)的矯正裝置主體200的不同區(qū)域(并且因而圍繞鞋類（矯正裝置放置在其內(nèi)部）的相應(yīng)鞋底的不同區(qū)域)來設(shè)置。例如，可在圍繞腳的前掌（ball）或腳跟的區(qū)域中檢測漫步期間由人的腳對鞋類所施加的壓力?？稍趪@腳中間的區(qū)域中檢測漫步期間由人的腳對鞋類所施加的撓曲(例如彎矩)。

相應(yīng)地，如圖2中所示的，壓力傳感器202可設(shè)置在矯正裝置主體200的第一區(qū)域(其可對應(yīng)于用戶的腳的前掌區(qū)域210或腳跟區(qū)域212)中。撓曲傳感器206可設(shè)置在矯正裝置主體200的第二區(qū)域(其可對應(yīng)于用戶的腳的前掌區(qū)域210的后部214)中。關(guān)聯(lián)處理組件208(例如控制單元102，其包括處理器132、存儲(chǔ)器134、功率存儲(chǔ)裝置130和其他組件144，例如收發(fā)器塊)在這個(gè)說明性示例中可放置在與用戶的腳的足弓區(qū)域216對應(yīng)的區(qū)域(其通常是具有最小承重的區(qū)域)中。在一些實(shí)施例中，例如，在落弓綜合癥的情況下，這個(gè)區(qū)域還可包括(一個(gè)或多個(gè))傳感器106、108、110和/或關(guān)聯(lián)處理組件。在一些實(shí)施例中，關(guān)聯(lián)處理組件可定位在矯正裝置主體200的其他區(qū)域中。在一些實(shí)施例中，傳感器和處理功能可基于個(gè)體的要求來定制。

圖3是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置300的示例實(shí)施例的截面的示意圖。如參照圖1所論述的，矯正裝置300可包括矯正裝置主體301。矯正裝置主體301可由熱塑性塑料(例如半剛性熱塑性塑料)、聚乙烯泡沫、軟木、丙烯酸、聚丙烯、合成碳纖維或者常用于制造矯正裝置的其他材料來制作。矯正裝置主體301可包括(例如封裝)矯正裝置組件。在一些實(shí)施例中，可通過圍繞裝置組件注入矯正裝置主體材料，或者通過在矯正裝置主體301的上段366與下段368之間“夾合（sandwiching）”組件，來形成矯正裝置300。在一些實(shí)施例中，矯正裝置主體301的厚度可大約在3與6 mm之間。在其他實(shí)施例中，厚度可通過醫(yī)療或其他要求來確定，例如以解決步態(tài)校正或其他醫(yī)療問題。

如參照圖1-2所論述的，矯正裝置300可包括一個(gè)或多個(gè)(在一些情況下包括兩個(gè)或更多)傳感器306、控制單元302(具有處理器、存儲(chǔ)器和其他組件)以及與控制單元302耦合的功率存儲(chǔ)裝置(電池或電容器，例如超級電容器)330。在一些實(shí)施例中，功率存儲(chǔ)裝置330可具有大約在0.2與0.5 mm之間的厚度。

傳感器306和控制單元302組件的一些(例如處理器和/或存儲(chǔ)器)可附連到撓性印刷電路板(PCB)(例如包封在撓性樣板中)320。在一些實(shí)施例中，撓性PCB(樣板)320可具有大約0.2 mm的厚度。撓性PCB(樣板)320可包括撓性電互連322。在一些實(shí)施例中，互連322例如可包括銅。一般來說，互連322可實(shí)現(xiàn)為撓性PCB(樣板)320上的金屬沉積。在一些實(shí)施例中，互連322可實(shí)現(xiàn)為嵌入式導(dǎo)線連接。

裝置組件的一些(例如傳感器306和控制單元302)可通過撓性粘合劑(附連)324來附連到撓性PCB(樣板)320，使得傳感器306和控制單元302的電接觸可采用電互連322來保持。在一些實(shí)施例中，電池330可與撓性PCB(樣板)320分開定位，并且經(jīng)由撓性連接器318連接到裝置組件，如所示的?？纱嬖诳蛇x加固（strengthening）材料326，其附連到撓性PCB(樣板)320的至少一些部分(例如在傳感器306區(qū)域或控制單元302區(qū)域中)，以防止接觸的過度撓曲(over-flexing)和分層。

傳感器306可包括壓電裝置，并且具有大約0.1至0.3 mm的寬度，以及控制單元302(例如實(shí)現(xiàn)為處理器芯片)可具有大約0.1 mm的厚度。用于收發(fā)器(未示出)的天線可例如通過在撓性PCB(樣板)320上構(gòu)成圖案（pattern）來形成。類似地，可用于電功率到外部功率存儲(chǔ)裝置(未示出)的無線傳遞的線圈也可通過在撓性PCB(樣板)320上構(gòu)成圖案來形成。

圖4是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置400的另一個(gè)示例實(shí)施例的截面的示意圖，其還示出矯正裝置400的后視圖450中的出一些裝置組件的空間放置。圖4擴(kuò)展成包括壓力傳感器406和撓曲傳感器408，并且指示它們可如何定位在矯正裝置400中，以便對不同類型的移動(dòng)和跨腳施加的力提供反饋。如參照圖3所描述的，矯正裝置400可包括矯正裝置主體401，其封裝裝置組件的至少一些（例如壓力傳感器406、撓曲傳感器408、控制單元402和電池430），其可經(jīng)由撓性連接器418連接到裝置組件。矯正裝置400可包括撓性PCB(樣板)420，在其上可設(shè)置裝置組件的一些，如參照圖3所描述的。矯正裝置400可包括互連422和加固器426，如所示的。

如所示的，壓力傳感器406可圍繞與用戶的腳的前掌對應(yīng)的區(qū)域410來放置，以及撓曲傳感器408可圍繞與用戶的腳的前掌的后部對應(yīng)的區(qū)域414來放置?？刂茊卧?02和電池430可放置在與用戶的腳的足弓對應(yīng)的區(qū)域416中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，所描述的實(shí)施例不是意在將某些傳感器類型的放置限定到給定區(qū)域。例如，撓曲傳感器(與408相似)可圍繞壓力傳感器406(例如在其前面)來放置，例如以便對圍繞腳趾區(qū)域448的彎矩提供反饋。

雖然圖3-4將撓性PCB(樣板)示出為攜帶傳感器，但是一般來說，撓性PCB(樣板)可以或者可以不包含在矯正裝置300或400內(nèi)的區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)中。

在一些實(shí)施例中，矯正裝置的傳感器（例如壓電傳感器）可用于能量收集的目的，在這種情況下，傳感器的輸出可主要用于提取電功率信號(hào)。在一些實(shí)施例中，傳感器輸出也可用來確定腳的取向，以便使到外部裝置(例如圖1的外部裝置184)(其可定位在其他位置，例如用戶身體上)的能量傳遞最大化。例如，外部功率存儲(chǔ)裝置可圍繞用戶的踝關(guān)節(jié)來佩戴，以及矯正取向信息可用來確定矯正裝置相對踝關(guān)節(jié)的位置，以便例如在功率的無線傳遞的情況下使到外部裝置的電功率傳遞最大化。在一些實(shí)施例中，矯正裝置可包括連接器（例如微型通用串行總線(USB)端口），以便實(shí)現(xiàn)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或所收集能量到外部裝置的下載。

圖5-6示出按照一些實(shí)施例的放置在鞋類中的矯正裝置內(nèi)部的壓力和撓曲傳感器的示例空間分布的示意表示。圖5示出配置成實(shí)現(xiàn)壓力測量和能量收集的矯正裝置500的實(shí)施例。相應(yīng)地，矯正裝置500可包括多個(gè)壓電裝置(壓力傳感器)506。壓力傳感器506可圍繞腳的前掌區(qū)域510、腳跟區(qū)域512和腳520的外側(cè)來設(shè)置(例如嵌入)。但是，圖5的說明性示例不是意圖作為傳感器的照字面的（literal）放置；它而是指示多個(gè)傳感器可如何跨矯正裝置分布，以便供應(yīng)承重跨腳底的分布中的信息。

關(guān)聯(lián)處理、電荷存儲(chǔ)和收發(fā)器塊(包含在控制單元502中)可放置在腳的足弓區(qū)域516(其通常是具有最小承重的區(qū)域)中。在一些實(shí)施例中，例如，在落弓綜合癥的情況下，這個(gè)區(qū)域還可包括(一個(gè)或多個(gè))傳感器和/或關(guān)聯(lián)處理、電荷存儲(chǔ)以及收發(fā)器可按其他方式定位。例如，傳感器和處理功能可基于個(gè)體的要求來定制。

處理功能可包括用于測量傳感器506的每個(gè)的輸出的量值和變化率的部件。例如，傳感器506可與ADC進(jìn)行對接，以便將模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其可在控制單元502內(nèi)處理或者由控制單元502經(jīng)過例如收發(fā)器來傳遞給外部裝置，如參照圖2所論述的。作為補(bǔ)充或備選，可處理傳感器輸出的一些或部分，以實(shí)現(xiàn)能量收集功能(例如通過提取和存儲(chǔ)電功率信號(hào))。

圖6示出配置成實(shí)現(xiàn)撓曲測量和能量收集的矯正裝置600的實(shí)施例。待收集電荷可經(jīng)過撓曲而不是直接壓力來生成。相應(yīng)地，矯正裝置600可包括壓電裝置(撓曲傳感器)608（其通過與漫步關(guān)聯(lián)的最大偏轉(zhuǎn)跨腳的區(qū)域而放置），通過標(biāo)號(hào)610所指示的。電池630可圍繞腳跟區(qū)域612來放置，以及控制單元602可放置在足弓區(qū)域616中。矯正裝置600還可包括用于下載所存儲(chǔ)電荷的連接器或者用于射頻(RF)能量共享(未示出)的線圈。

圖7是示出按照一些實(shí)施例的矯正裝置700的另一個(gè)示例實(shí)施例的截面的示意圖。矯正裝置700可包括電容器裝置（其配置成響應(yīng)對包含矯正裝置700的鞋類施加機(jī)械力而執(zhí)行壓力和撓曲測量）。

與參照圖3-6所描述的實(shí)施例相似，矯正裝置700可包括矯正裝置主體701，其封裝裝置組件的至少一些，例如壓力傳感器706、撓曲傳感器708和控制單元702。裝置700可包括電池730，其可經(jīng)由撓性連接器718來連接到裝置組件。矯正裝置700可包括撓性PCB(樣板)720，其可包括參照圖3-4所描述的裝置組件的一些。矯正裝置700可包括互連722和加固器726，如所示的。

壓力傳感器706可包括具有響應(yīng)壓力的可變形介電材料740的電容器。可變形電介質(zhì)740可夾合在金屬，例如沉積金屬層(上層)742與部分(下層)744之間。

撓曲傳感器708可包括具有響應(yīng)撓曲的可壓縮介電材料的互相交叉電容器。傳感器708的結(jié)構(gòu)在放大視圖750中示出。如所示的，傳感器708可包括撓曲響應(yīng)介電材料752（其夾合在包括兩個(gè)烤架狀部分纏結(jié)部分756和758的金屬結(jié)構(gòu)754之間）。

雖然矯正裝置700示為包括兩種類型的電容器傳感器（例如壓力傳感器706和撓曲傳感器708），但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，與參照圖7所描述的矯正裝置相似的矯正裝置可包括響應(yīng)壓力的多個(gè)電容器裝置、響應(yīng)撓曲的多個(gè)電容器裝置或者其組合(如圖7所示的)。

圖8是按照一些實(shí)施例的用于制作矯正裝置的過程流程圖800。

過程800可開始于框802，其中第一傳感器可設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部的第一區(qū)域中。第一傳感器可配置成響應(yīng)由用戶的腳對第一區(qū)域所施加的壓力而生成第一電功率信號(hào)。

在框804，第二傳感器可設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部的第二區(qū)域中。第二傳感器可配置成響應(yīng)由用戶的腳在第二區(qū)域中施加的撓曲而生成第二電功率信號(hào)。

在框806，控制單元可設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部的第三區(qū)域中。

在框808，第一和第二傳感器可在通信上與控制單元耦合，以實(shí)現(xiàn)處理第一和第二傳感器響應(yīng)對矯正裝置主體施加壓力和撓曲所生成的第一和第二電功率信號(hào)。

在框810，功率存儲(chǔ)裝置可在矯正裝置主體內(nèi)部來設(shè)置或者在裝置外部來設(shè)置。

在框812，功率存儲(chǔ)裝置可在通信上與控制單元耦合，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生于控制單元對第一和第二電功率信號(hào)的處理的電荷的收集。

本文所描述的實(shí)施例還可通過下列示例示出。示例1是一種矯正裝置，其包括：矯正裝置主體；至少兩個(gè)傳感器，在空間上設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部，至少兩個(gè)傳感器的第一傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的壓力而提供第一輸出，至少兩個(gè)傳感器的第二傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的撓曲而提供第二輸出；以及控制單元，在通信上與矯正裝置主體內(nèi)部的至少兩個(gè)傳感器耦合，以便接收和處理至少兩個(gè)傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的壓力和撓曲所提供的第一和第二輸出。

示例2可包括示例1的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器要感測由基本上放置于矯正裝置主體上的用戶的腳施加到矯正裝置主體的機(jī)械力。

示例3可包括示例1的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)撓性壓電裝置。

示例4可包括示例3的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器的第一傳感器要響應(yīng)壓力而生成第一電功率信號(hào)，以提供第一輸出。

示例5可包括示例4的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器的第二傳感器要響應(yīng)撓曲而生成第二電功率信號(hào)，以提供第二輸出。

示例6可包括示例5的主題，并且還指定控制單元要從第一和第二電功率信號(hào)來提取電功率以用于電功率收集，以便處理第一和第二輸出。

示例7可包括示例6的主題，并且還指定裝置還包括功率存儲(chǔ)裝置，其與控制單元耦合，以收集所提取的電功率。

示例8可包括示例7的主題，并且還指定功率存儲(chǔ)裝置包括設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部并且經(jīng)由有線連接與控制單元耦合的電池或者設(shè)置在矯正裝置主體外部并且經(jīng)由無線或有線連接與控制單元耦合的外部功率存儲(chǔ)裝置其中之一。

示例9可包括示例8的主題，并且還指定電池設(shè)置在矯正裝置主體的區(qū)域(其與用戶的腳的足弓區(qū)域?qū)?yīng))中。

示例10可包括示例1的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器包括電容器裝置，其中至少兩個(gè)傳感器的第一傳感器包括具有響應(yīng)壓力的可變形電介質(zhì)的電容器。

示例11可包括示例10的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器的第二傳感器包括具有響應(yīng)撓曲的可壓縮電介質(zhì)的互相交叉電容器。

示例12可包括示例1的主題，并且還指定第一和第二傳感器的至少一個(gè)和控制單元設(shè)置在撓性印刷電路板(PCB)樣板中的矯正裝置主體內(nèi)部。

示例13可包括示例1的主題，并且還指定第一傳感器放置在矯正裝置主體的第一區(qū)域(其與用戶的腳的前掌區(qū)域或腳跟區(qū)域?qū)?yīng))中。

示例14可包括示例1的主題，并且還指定第二傳感器放置在矯正裝置主體的第二區(qū)域(其與用戶的腳的前掌區(qū)域后部對應(yīng))中。

示例15可包括示例1的主題，并且還指定裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其與第一和第二傳感器耦合，以便將第一和第二輸出從模擬格式轉(zhuǎn)換成用于控制單元的數(shù)字格式。

示例16可包括示例15的主題，并且還指定控制單元要向矯正裝置外部的計(jì)算裝置提供經(jīng)處理的輸出。

示例17可包括示例15的主題，并且還指定裝置還包括用于向外部計(jì)算裝置傳送經(jīng)處理的輸出的收發(fā)器。

示例18可包括示例1至17的主題，并且還指定矯正裝置結(jié)合在鞋類物品中，其中矯正裝置是在鞋類物品中可插入或可嵌入的。

示例19是一種鞋類物品，包括矯正裝置，其具有：矯正裝置主體；至少兩個(gè)傳感器，在空間上設(shè)置在矯正裝置主體內(nèi)部，至少兩個(gè)傳感器的第一傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的壓力而提供第一輸出，至少兩個(gè)傳感器的第二傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的撓曲而提供第二輸出；以及控制單元，在通信上與矯正裝置主體內(nèi)部的至少兩個(gè)傳感器耦合，以便接收和處理至少兩個(gè)傳感器響應(yīng)產(chǎn)生于對矯正裝置主體施加機(jī)械力的壓力和撓曲所提供的第一和第二輸出，其中處理包括從第一和第二輸出來提取電功率，以及提供所提取的電功率以用于電功率收集。

示例20可包括示例19的主題，并且還指定至少兩個(gè)傳感器的第一傳感器要響應(yīng)壓力而生成第一電功率信號(hào)，以提供第一輸出，其中至少兩個(gè)傳感器的第二傳感器要響應(yīng)撓曲而生成第二電功率信號(hào)，以提供第二輸出，并且其中第一和第二傳感器包括壓電裝置。

示例21是一種用于提供矯正裝置的方法，包括：首先將第一傳感器設(shè)置在矯正裝置的主體內(nèi)部的第一區(qū)域中，第一傳感器響應(yīng)由用戶的腳對第一區(qū)域所施加的壓力而生成第一電功率信號(hào)；其次將第二傳感器設(shè)置在矯正裝置的主體內(nèi)部的第二區(qū)域中，第二傳感器響應(yīng)由用戶的腳在第二區(qū)域中施加的撓曲而生成第二電功率信號(hào)；第三將控制單元設(shè)置在矯正裝置的主體內(nèi)部的第三區(qū)域中；以及在通信上將第一和第二傳感器與控制單元耦合，以便實(shí)現(xiàn)處理第一和第二傳感器響應(yīng)對矯正裝置主體施加壓力和撓曲所生成的第一和第二電功率信號(hào)。

示例22可包括示例21的主題，并且還指定該方法還包括：在矯正裝置內(nèi)部或者在矯正裝置外部來設(shè)置功率存儲(chǔ)裝置；以及在通信上將功率存儲(chǔ)裝置與控制單元耦合，以便實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生于控制單元對第一和第二電功率信號(hào)的處理的電荷的收集。

示例23可包括示例21的主題，并且還指定該方法還包括：在通信上將收發(fā)器與矯正裝置主體內(nèi)部的控制單元耦合；提供矯正裝置外部的功率存儲(chǔ)裝置；以及經(jīng)由收發(fā)器在通信上將功率存儲(chǔ)裝置與控制單元耦合，以便實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生于控制單元對第一和第二電信號(hào)的處理的電荷的收集。

示例24可包括示例21的主題，并且還指定第一、第二和第三設(shè)置包括將控制單元和第一和第二傳感器的至少一些放置在撓性印刷電路板(PCB)樣板中。

示例25可包括示例21至24的主題，并且還指定第一區(qū)域中的第一傳感器的第一設(shè)置包括首先將第一傳感器設(shè)置在第一區(qū)域(其對應(yīng)于用戶的腳的腳跟或用戶的腳的前掌的至少一個(gè))中，第二區(qū)域中的第二傳感器的第二設(shè)置包括其次將第二傳感器設(shè)置在第二區(qū)域(其對應(yīng)于用戶的腳的前掌后部)中，以及第三區(qū)域中的控制單元的第三設(shè)置包括將控制單元設(shè)置在第三區(qū)域(其對應(yīng)于用戶的腳的足弓區(qū)域)中。

以最有助于理解要求保護(hù)的主題的方式將各種操作依次描述為多個(gè)分立操作。但是，描述的順序不應(yīng)當(dāng)被解釋為暗示這些操作必須是順序相關(guān)的。本公開的實(shí)施例可使用按期望配置的任何適當(dāng)硬件和/或軟件來實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)中。

雖然本文中為了描述的目的而示出和描述了一些特定的實(shí)施例，但是打算達(dá)成相同目的的大量備選和/或等效實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)可代替所示和所描述的實(shí)施例，而沒有背離本公開的范圍。本申請意圖涵蓋本文所論述的實(shí)施例的任何修改或變更。因此，顯然意圖是，本文所描述的實(shí)施例僅受權(quán)利要求及其等效物限制。