KR20140004206A - 센서 시스템을 구비하는 신발류 - Google Patents

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나이키 인터내셔널 엘티디.
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Abstract

신발류 물품이 갑피 부재 및 밑창 구조를 포함하고, 그리고 센서 시스템이 상기 밑창 구조에 연결된다. 상기 센서 시스템은 사용자의 발에 의해서 센서에 가해지는 힘들을 검출하도록 구성된 복수의 센서들을 포함한다. 각각의 센서는, 힘 감지 저항 재료와 통신하는 2개의 전극들을 포함한다. 부가적으로, 센서 시스템은, 신발류 물품의 밑창 부재를 형성할 수 있는 삽입체 상에 제공될 수 있을 것이다. 삽입체는, 하나 이상의 공기 저장부들과 하나 이상의 공기 챔버들 사이에서 연장하는 공기 통로들을 통해서, 하나 이상의 공기 저장부들과 소통하는 하나 이상의 공기 챔버들을 포함하는 공기유동 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 삽입체는 또한, 층들 사이에 제공된 공기유동 시스템과 함께, 복수-층형 구조를 가질 수 있을 것이다.

Description

센서 시스템을 구비하는 신발류{FOOTWEAR HAVING SENSOR SYSTEM}
관련 출원들의 상호 참조
본원은 2011년 2월 17일자로 출원된 미국 가출원 제 61/443,802 호를 기초로 우선권을 주장하고 그 이익향유를 주장하며, 상기 가출원 전체가 본원에서 참조로 포함된다.
본원 발명은 일반적으로 센서 시스템을 구비하는 신발류(footwear)에 관한 것이고, 보다 구체적으로 신발(shoe) 내에 위치된 통신 포트에 작동 가능하게 연결된 힘 센서 조립체를 가지는 신발에 관한 것이다.
센서 시스템들이 통합된 신발이 공지되어 있다. 센서 시스템들은 수행(performance) 데이터를 수집하고, 상기 데이터는 예를 들어 분석 목적들을 위해서 추후에 이용되도록 접근될 수 있다. 특정 시스템들에서, 센서 시스템들이 복잡하거나 데이터가 단지 특정 동작 시스템들에 의해서 접속되거나 이용될 수 있다. 그에 따라, 수집된 데이터에 대한 이용이 불필요하게 제한된다. 따라서, 센서 시스템들을 구비하는 신발이 많은 유리한 특징들을 제공하지만, 그럼에도 불구하고 그 신발은 특정의 한계들을 가진다. 본원 발명은 이러한 한계들 중 특정 한계들 및 종래 기술의 다른 단점들을 극복하고자 하며, 그리고 이제까지 이용할 수 없었던 새로운 특징들을 제공하고자 한다.
본원 발명은 일반적으로 센서 시스템을 구비하는 신발류에 관한 것이다. 본원 발명의 양태들은 갑피 부재(upper member) 및 밑창(sole) 구조를 포함하는 신발류 물품에 관한 것으로서, 상기 밑창 구조에는 센서 시스템이 연결된다. 상기 센서 시스템은 사용자의 발에 의해서 센서에 가해지는 힘들을 검출하도록 구성된 복수의 센서들을 포함한다.
하나의 양태에 따라서, 신발류가 센서들과 작동 가능하게 연결된 통신 포트를 더 포함한다. 일 실시예에서, 통신 포트는 범용적으로 판독가능한 포맷으로 각각의 센서에 의해서 검출된 힘들과 관련된 데이터를 송신하도록 구성된다. 또한, 포트는 센서들 및 모듈 사이의 통신을 허용하기 위해서 전자 모듈에 연결되도록 구성될 수 있을 것이다.
다른 양태에 따라서, 신발류는 센서들과 소통하는 전자 모듈을 포함하고, 상기 전자 모듈은 센서들로부터 데이터를 수집하도록 구성된다. 모듈은 통신 포트를 통해서 센서들과 연결될 수 있고, 그리고 신발류의 공동 내에 위치될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 모듈이 추가적인 프로세싱을 위해서 데이터를 외부 장치로 송신하도록 추가적으로 구성될 수 있을 것이다.
다른 양태에 따라서, 신발류가 전자 모듈을 분리가능하게 수용하도록 구성된 밑창 구조 내에 위치된 오목부(well)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 오목부는 센서들과 연결되고 모듈과 통신하도록 구성된 통신 포트를 구비할 수 있을 것이다.
다른 양태에 따라서, 센서 시스템은 센서들을 포트 및/또는 전자 모듈에 연결하는 복수의 센서 리드들(leads)을 추가적으로 포함한다. 리드들은 또한 포트 및/또는 모듈로부터 센서들로 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 전력 리드들을 포함할 수 있을 것이다.
추가적인 양태에 따라서, 센서들이 하나 이상의 다양한 타입의 센서들일 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 센서들이 힘 감지 저항기 센서(force-sensitive resistor sensor)들이다. 다른 실시예에서, 센서들이 전극들 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료를 가지는 2개의 전극들을 포함한다. 전극들 및 힘 감지 재료가 밑창 구조의 별개의 부재들 상에 배치될 수 있을 것이다.
또 다른 양태에 따라서, 센서 시스템이 밑창 구조의 제1 지골(phalange) 구역에 위치된 제 1 센서, 밑창 구조의 제 1 중족골(metatarsal) 헤드 구역 내에 위치된 제 2 센서, 밑창 구조의 제 5 중족골 헤드 구역 내에 위치된 제 3 센서, 및 밑창 구조의 뒤꿈치 구역 내에 위치된 제 4 센서를 포함한다.
부가적인 양태들에 따라서, 삽입체가 내부 공기유동 시스템과 소통하는 환기 홀을 포함할 수 있을 것이고, 상기 환기 홀은 상기 내부 공기유동 시스템으로부터 삽입체 외부로 공기가 통과할 수 있게 한다. 상기 환기 홀은 상기 내부 공기유동 시스템의 하나 이상의 구성요소들과 소통할 수 있을 것이고, 그리고 하나의 예에서, 적어도 상기 내부 공기유동 시스템의 공기 저장부(들)와 소통할 수 있을 것이다.
본원 발명의 다른 양태들은 전술한 바와 같이 센서 시스템을 수용할 수 있는 삽입 부재에 관한 것이다. 예를 들어, 삽입 부재를 신발류의 물품 내로 삽입하고 및/또는 신발류 물품의 밑창 구조의 일부와 같은, 신발류 물품의 일부로서 삽입 부재를 형성함으로써, 삽입 부재가 밑창 구조와 접촉하여 배치되도록 구성된다. 예를 들어, 삽입체가, 다른 구성들 중에서도 특히, 안창(insole) 부재, 중창(midsole)의 일부, 또는 안창 부재의 아래에 또는 그 위에 삽입되도록 구성된 별개의 부재가 될 수 있을 것이다.
하나의 양태에 따라서, 발의 중족골 부분에 의해서 결합되도록 구성된 중앙 부분, 상기 중앙 부분의 전방 엣지로부터 연장하고 발의 제 1 지골에 의해서 결합되도록 구성된 제 1 지골 부분, 및 상기 중앙 부분의 후방 엣지로부터 연장하고 발의 뒤꿈치에 의해서 결합되도록 구성된 뒤꿈치 부분을 포함하는 삽입 부재에 의해서 상기 삽입체가 형성된다. 상기 중앙 부분은 전방 엣지로부터 후방 엣지까지 측정되는 길이 및 그 길이에 수직으로 측정된 폭을 가지고, 그리고 상기 제 1 지골 부분은 세장형(elongagted) 방식으로 상기 중앙 부분의 전방 엣지로부터 연장하고 그리고 상기 중앙 부분의 폭 보다 좁은 폭 및 상기 제 1 지골 부분의 폭 보다 긴 길이를 가진다. 상기 뒤꿈치는 세장형 방식으로 상기 중앙 부분의 후방 엣지로부터 연장하고 그리고 상기 중앙 부분의 폭 보다 좁은 폭 및 상기 뒤꿈치 부분의 폭 보다 긴 길이를 가진다. 삽입체는 또한, 상기 삽입 부재에 연결된 복수의 힘 센서들 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템을 포함한다. 힘 센서들 중 적어도 하나가 상기 중앙 부분 상에 배치되고, 상기 힘 센서들 중 적어도 하나가 상기 제 1 지골 부분 상에 배치되며, 그리고 상기 힘 센서들 중 적어도 하나가 상기 뒤꿈치 부분 상에 배치되며, 그리고 상기 포트가 상기 중앙 부분 상에 배치된다. 삽입 부재는, 외향 만곡형 형상을 가지는 전방 내측(medial) 엣지, 내향 만곡형 형상을 가지는 전방 외측(lateral) 엣지, 및 적어도 하나의 내향 만곡형 엣지를 가지는 후방 외측 엣지 및 후방 내측 엣지를 포함하는 둘레 엣지를 가질 수 있을 것이다.
다른 양태에 따라서, 삽입체는 신발류 물품의 밑창 구조와 접촉하여 배치되도록 구성된 가요성의 폴리머 삽입 부재 및 상기 삽입 부재에 연결되는 복수의 힘 센서들 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 삽입 부재는 상기 삽입 부재의 두께를 완전히 통과하여 연장하는 복수의 슬릿들을 가지며, 상기 슬릿들은 상기 센서 시스템의 힘 센서들 중 적어도 하나에 근접하여 배치된다. 슬릿들 중 적어도 하나가 둘레 엣지로부터 삽입 부재 내로 내측으로 연장할 수 있고, 및/또는 완전히 삽입 부재 내에 그리고 둘레 엣지와 접촉하지 않도록 배치될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 센서들 중 적어도 하나가 내부 갭을 가지고, 그리고 슬릿들 중 하나가 상기 내부 갭 내로 연장한다. 다른 실시예에서, 삽입 부재가 전극들 및 상기 전극들 상에 위치된 리드를 가지는 제 1 층, 및 힘 감지 저항 재료를 상부에 가지는 제 2 층을 포함한다.
추가적인 양태에 따라서, 삽입체가 삽입 부재에 연결된 복수의 힘 센서들 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 힘 센서들 중 적어도 하나가 힘 감지 저항 재료의 패치(patch), 상기 포트에 연결된 제 1 리드를 가지는 제 1 전극; 및 상기 포트에 연결된 제 2 리드를 가지는 제 2 전극을 포함한다. 상기 힘 감지 저항 재료의 패치가 갭에 의해서 분리된 제 1 로브(lobe) 및 제 2 로브를 포함하는 복수-로브형 구조를 가진다. 제 1 전극이 제 1 로브 및 제 2 로브와 접촉하고, 그리고 제 2 전극이 제 1 로브 및 제 2 로브와 접촉한다. 힘 감지 재료의 패치가 또한, 예컨대 제2 갭에 의해 제1 로브로부터 분리된 제 3 로브와 같은, 전극들과 접촉하는 하나 이상의 부가적인 로브들을 포함할 수 있다. 힘 감지 저항 재료의 패치가 또한 상기 갭에 걸쳐지고(spanning) 상기 제 1 로브와 제 2 로브를 연결하는 하나 이상의 좁은 가교(bridge) 부재들을 포함할 수 있을 것이다. 전극들은 또한 확대된(enlarged) 공간을 각각 가질 수 있고, 그러한 확대된 공간은 제 1 로브와 제 2 로브 사이의 세장형 갭 위에 중첩되며, 그에 따라 세장형 갭 내에 배치되는 전극들의 부분이 존재하지 않는다.
또 다른 양태에 따라서, 삽입체가 삽입 부재, 층상형 구조로 상기 삽입 부재의 표면에 연결되고 그래픽 디자인을 상부에 가지는 재료의 시트로 형성된 그래픽(graphic) 층, 및 상기 삽입 부재에 연결된 복수의 힘 센서들 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템을 포함할 수 있을 것이다.
추가적인 양태들에 따라서, 삽입체가 가요성 폴리머 삽입체, 그리고 전술한 바와 같은 복수의 힘 센서들 및 포트를 포함하는 센서 시스템을 포함할 수 있을 것이다. 삽입 부재는, 적어도 하나의 저장부, 적어도 하나의 센서들에 또는 그 주위에 위치된 적어도 하나의 공기 챔버, 그리고 공기 챔버(들)로부터 공기 저장부(들)로 연장하는 적어도 하나의 통로를 포함하는 내부 공기유동 시스템을 가지고, 그에 따라 센서들 중 하나의 압축에 의해서 공기가 공기 챔버로부터 공기 통로를 통해서 공기 저장부로 유동된다. 복수의 공기 챔버들이 동일한 공기 저장부와 소통할 수 있을 것이다. 추가적으로, 각각의 공기 챔버는, 세장형 갭들에 의해서 분리된 하나 이상의 확대된 로브들, 및 상기 로브들을 연결하기 위해서 상기 갭(들)을 가로질러 연장하는 하나 이상의 좁은 가교 부재들을 포함하는 복수-로브형 구조를 가질 수 있을 것이다. 삽입체가 전술한 바와 같은 2개의 층들로 형성될 수 있을 것이고, 그에 따라 공기 저장부, 공기 챔버, 및 통로가 모두 2개의 층들 사이에 위치된다.
본원 발명의 부가적인 양태들은, 복수의 센서들이 연결된, 전술한 센서 시스템을 구비하는 밑창 구조의 발 접촉 부재 또는 다른 밑창 부재와 관련된다. 발 접촉 부재 또는 다른 밑창 부재가 신발류 물품 내로 삽입되도록 구성될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 밑창 부재가 복수의 전극들 및 다른 밑창 부재에 배치된 힘 감지 재료에 연결되도록 구성되는 센서 리드를 포함할 수 있을 것이다.
본원 발명의 추가적인 양태들은 전자 모듈이 연결된 전술한 바와 같은 센서 시스템을 가지는 신발류 물품, 및 상기 전자 모듈과 통신하도록 구성된 외부 장치를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 상기 모듈은 센서들로부터 데이터를 수신하도록 그리고 그러한 데이터를 외부 장치로 송신하도록 구성되고, 그리고 외부 장치는 데이터를 추가적으로 프로세싱하도록 구성된다.
하나의 양태에 따라서, 시스템은 또한 외부 장치에 연결되고, 상기 전자 모듈과 외부 장치 사이의 통신을 가능하게 하도록 구성된 부속(accessory) 장치를 포함한다. 그러한 부속 장치는 또한 전자 모듈과 제 2 외부 장치 사이의 통신을 가능하게 하기 위해서 제 2 외부 장치에 연결되도록 구성될 수 있을 것이다.
다른 양태에 따라서, 외부 장치로 전송된 데이터가 하나 이상의 다른 용도들에서 이용될 수 있을 것이다. 그러한 용도들은, 다른 용도들 중에서 특히, 게임 프로그램과 같이 외부 장치에 의해서 실행되는 프로그램, 또는 운동 수행 모니터링을 위한 제어 입력으로서 데이터를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 운동 수행 모니터링은 속도, 거리, 외측 운동, 가속, 점프 높이, 체중 이동, 발 타격(foot strike; 착지) 패턴, 균형, 발 내전(pronation) 또는 외전, 러닝 중의 로프트(loft) 시간 측정, 외측 컷팅력(cutting force), 접촉 시간, 압력 중심, 체중 분포, 및/또는 충격력 등과 같은 하나 이상의 수행 지표(metrics)를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다.
본원 발명의 또 다른 양태들은 전술한 바와 같은 센서 시스템을 포함하는 신발류 물품을 이용하는 방법에 관한 것이다. 그러한 방법은 전자 모듈에서 센서들로부터 데이터를 수신하는 단계 및 추가적인 프로세싱을 위해서 상기 데이터를 상기 모듈로부터 원격지의 외부 장치로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 추가적인 프로세싱은 하나 이상의 용도들을 위해서 이용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 방법들은 또한 상기 센서 시스템으로부터 제 1 전자 모듈을 제거 또는 분리하는 단계 및 제 2 모듈을 대신 연결하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 모듈은 다른 작동을 위해서 구성된 것이다. 그러한 방법들은 하나 이상의 용도들에서의 이용을 위해서 데이터를 프로세싱하는 단계 및/또는 외부 장치를 위한 제어 입력으로서 상기 데이터를 이용하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다. 본원 발명의 양태들은 또한 상기 방법들의 하나 이상의 특징들의 실시에서 및/또는 전술한 신발류 및 시스템들의 이용에서 사용하기 위한 지시어들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있을 것이다.
본원 발명의 다른 양태들은, 전자 모듈이 연결된, 전술한 센서 시스템을 각각 구비하는, 적어도 2개의 신발류 물품들을 포함하는 시스템에 관한 것이고, 각각의 전자 모듈이 상기 센서들로부터 수신된 데이터를 외부 장치로 전송하도록 구성된다. 상기 시스템은 몇 개의 통신 모드들을 이용할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 각각의 모듈이 외부 장치와 독립적으로 통신한다. 다른 실시예에서, 모듈들이 서로 통신하도록 추가적으로 또는 대안적으로 구성된다. 추가적인 실시예에서, 하나의 전자 모듈이 데이터를 다른 전자 모듈로 송신하도록 구성되고, 그리고 다른 전자 모듈이 양 전자 모듈들로부터 데이터를 외부 장치로 송신하도록 구성된다.
본원 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 첨부 도면들과 함께 취해진 이하의 설명으로부터 명확해질 수 있을 것이다.
도 1은 신발의 측면도이다.
도 2는 도 1의 신발의 반대쪽 측면도이다.
도 3은 센서 시스템의 일 실시예를 포함하는 신발의 밑창의 평면도이다.
도 4는 도 3의 센서 시스템을 포함하는 측면 횡단면도이다.
도 5는 도 3의 센서 시스템을 포함하는 다른 신발의 측면 횡단면도이다.
도 5a는 신발류 물품의 밑창 내의 오목부 내에 위치된 포트의 제 1 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 5b는 신발류 물품의 밑창 내의 오목부 내에 위치된 포트의 제 2 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 5c는 신발류 물품의 밑창 내의 오목부 내에 위치된 포트의 제 3 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 5d는 신발류 물품의 밑창 내의 오목부 내에 위치된 포트의 제 4 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 5e는 신발류 물품의 밑창 내의 오목부 내에 위치된 포트의 제 5 실시예의 평면도이다.
도 6은, 외부 전자 장치와의 통신에서, 센서 시스템과 함께 이용할 수 있는 전자 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
도 7은 외부 출력 포트를 포함하는, 도 3의 센서 시스템을 포함하는 신발의 밑창의 측면 횡단면도이다.
도 8은 힘 감지 저항기(FSR) 센서들을 이용하는 센서 시스템의 다른 실시예를 포함하는 신발의 밑창의 평면도이다.
도 9 및 10은 힘 감지 저항 재료의 힘 감지 저항 거동을 도시한 개략도들이다.
도 11-14는 힘 감지 저항기(FSR) 센서들을 이용하는 센서 시스템들의 실시예들을 포함하는 신발의 밑창들을 분해하여 도시한 측면 횡단면도들이다.
도 15는 별개의 전극들 및 힘 감지 저항 요소를 이용하는 센서 시스템의 다른 실시예를 포함하는 신발의 밑창의 평면도이다.
도 16-20은 별개의 전극들 및 힘 감지 저항 요소를 이용하는 센서 시스템의 실시예들을 포함하는 신발의 밑창들을 분해하여 도시한 측면 횡단면도이다.
도 21은 신발의 갑피 내에서 센서 시스템의 다른 실시예를 포함하는 신발의 측면도이다.
도 22는 2개의 전자 모듈들의 상호교환을 도시하는 신발의 밑창을 분해하여 도시한 측면 횡단면도이다.
도 23은, 외부 게임 장치와의 통신에서의, 도 6의 전자 모듈의 개략도이다.
도 24는 외부 장치와의 메시(mesh) 통신 모드에서, 센서 시스템을 각각 포함하는, 신발들의 쌍을 도시한 개략도이다.
도 25는 외부 장치와의 "데이지 체인(daisy chain)" 통신 모드에서, 센서 시스템을 각각 포함하는, 신발들의 쌍을 도시한 개략도이다.
도 26은 외부 장치와의 독립적인 통신 모드에서, 센서 시스템을 각각 포함하는, 신발들의 쌍을 도시한 개략도이다.
도 27은 센서 시스템을 구축하는 데 이용하기 위한 층들의 2개의 세트들의 평면도이다.
도 28은 도 27에 도시된 바와 같은 층들 중의 하나의 세트를 이용하는, 센서 시스템을 포함하는 삽입 부재의 조립체의 평면도이다.
도 29는 본원 발명의 양태에 따른 센서 시스템을 포함하는 삽입 부재의 다른 실시예의 평면도이다.
도 30은 도 29에 도시된 바와 같은 삽입 부재들의 좌측 및 우측 쌍의 평면도이다.
도 31은 도 29의 삽입 부재 및 센서 시스템의 부분을 도시한 확대도이다.
도 31a는, 점선들로 개략적으로 도시된 센서 시스템의 센서들의 부분들과 함께, 도 29의 삽입 부재의 공기유동 시스템의 평면도이다.
도 32는, 그래픽 층과 함께, 도 29의 센서 시스템 및 삽입 부재의 일부를 분해하여 도시한 확대도이다.
도 33은 도 29에 도시된 바와 같은 센서 시스템과 함께 사용하기 위한 삽입 부재의 다른 실시예의 일부를 분해하여 도시한 확대도이다.
도 34는 본원 발명의 양태들에 따른 센서 시스템을 포함하는 삽입 부재의 다른 실시예의 평면도이다.
도 35는 도 34에 도시된 바와 같은 삽입 부재들의 좌측 및 우측 쌍의 평면도이다.
도 36은, 점선들로 개략적으로 도시된 센서 시스템의 센서들의 부분들과 함께, 도 34의 삽입 부재의 공기유동 시스템의 평면도이다.
본원 발명이 많은 상이한 형태들의 실시예를 허용하여, 발명의 바람직한 실시예들이 도면들에 도시되어 있고 그리고 이하에서 구체적으로 설명될 것이며, 본원 개시 내용이 발명의 원리들의 예시로서 간주될 수 있고 그리고 발명의 넓은 양태들이 도시되고 설명된 실시예들로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
신발와 같은 신발류가 도 1 및 2에서 예로서 도시되어 있고 그리고 전체적으로 참조 번호 '100'으로 표시되어 있다. 신발류(100)가, 예를 들어, 여러 가지 타입들의 운동용 신발류를 포함하는, 많은 다양한 형태들을 취할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 신발(100)은 일반적으로 범용 통신 포트(14)에 작동 가능하게 연결된 힘 센서 시스템(12)을 포함한다. 이하에서 구체적으로 설명하는 바와 같이, 센서 시스템(12)은 신발의 착용자와 관련된 수행 데이터를 수집한다. 이하에서 구체적으로 설명하는 바와 같이, 범용 통신 포트(14)와의 연결을 통해서, 복수의 여러 사용자들이 다양한 여러 가지 용도들을 위해서 수행 데이터에 접속할 수 있다.
갑피(120) 및 밑창 구조(130)를 포함하는 것으로서, 신발류(100)의 물품이 도 1-2에 도시되어 있다. 이하의 설명에서의 참고를 위해서, 신발류(100)가 3개의 일반적인 영역들 즉: 도 1에 도시된 바와 같은, 전족 영역(111), 중족 영역(112), 및 뒤꿈치 영역(113)으로 분할될 수 있을 것이다. 영역들(111-113)은 신발류(100)의 정확한 구역들의 경계를 정하도록 의도된 것이 아니다. 구체적으로, 영역들(111-113)은, 이하의 설명 중에, 기준틀을 제공하는 신발류(100)의 일반적인 구역들을 나타내기 위한 것이다. 비록 영역들(111-113)이 신발류(100)에 대해서 일반적으로 적용되지만, 영역들(111-113)에 대한 기준들은 또한 갑피(120), 밑창 구조(130), 또는 갑피(120) 또는 밑창 구조(130) 내에 포함되는 및/또는 그 일부로서 형성되는 개별적인 구성요소들에도 특히 적용될 수 있을 것이다.
도 1 및 2에 추가적으로 도시된 바와 같이, 갑피(120)는 밑창 구조(130)에 대해서 고정되고 그리고 발을 수용하기 위한 빈 공간 또는 챔버를 형성한다. 참고로, 갑피(120)는 외측 측부(121), 대향하는 내측 측부(122), 및 뱀프(vamp) 또는 발등(instep) 구역(123)을 포함한다. 외측 측부(121)는 발의 외측 측부(즉, 외측부)를 따라서 연장하도록 배치되고 그리고 각각의 영역들(111-113)을 통과한다. 유사하게, 내측 측부(122)가 발의 대향하는 내측 측부(즉, 내측부)를 따라서 연장하도록 배치되고 그리고 일반적으로 각각의 영역들(111-113)을 통과한다. 뱀프 구역(123)은, 발의 상부 표면 또는 발등 구역에 상응하도록, 외측 측부(121)와 내측 측부(122) 사이에 배치된다. 이러한 도시된 예에서, 뱀프 구역(123)은 신발끈(lace)(125) 또는 갑피(120)의 치수들을 발에 대해서 상대적으로 수정하기 위해서 통상적인 방식으로 이용되는 다른 소망하는 폐쇄 메커니즘을 가지는 스로트(throat; 발등쪽 덧댐부)(124)를 포함하고, 그에 따라 신발류(100)의 핏(fit)을 조정할 수 있다. 갑피(120)는 또한 갑피(120) 내의 빈 공간에 대한 발의 접근로를 제공하는 발목 개구부(126)를 포함한다. 신발류 갑피들에서 통상적으로 이용되는 재료들을 포함하는 다양한 재료들을 이용하여 갑피(120)를 구성할 수 있을 것이다. 따라서, 갑피(120)가, 예를 들어, 가죽, 합성 가죽, 천연 또는 합성 직물들(textiles), 폴리머 시트들, 폴리머 포옴들(foams), 메시 직물들, 펠트들(felts), 부직형(non-woven) 폴리머, 또는 고무 재료들로 이루어진 하나 이상의 부분들로 형성될 수 있을 것이다. 갑피(120)는 이러한 재료들 중 하나 이상으로 형성될 수 있을 것이고, 당업계에서 통상적으로 공지되고 이용되는 방식들로, 상기 재료들 또는 그 부분들이 함께 재봉질되거나 접착식으로 접합된다.
갑피(120)는 또한 뒤꿈치 요소(미도시) 및 발가락 요소(미도시)를 포함할 수 있을 것이다. 뒤꿈치 요소가 존재할 때, 그러한 뒤꿈치 요소는 뒤꿈치 영역(113)에서 상향으로 그리고 갑피(120)의 내부 표면을 따라서 연장되어 신발류(100)의 안락함(comfort)을 개선할 수 있을 것이다. 발가락 요소가 존재할 때, 그러한 발가락 요소는 전족 영역(111) 내에 그리고 갑피(120)의 외부 표면 상에 위치될 수 있고, 그에 따라 내마모성을 제공할 수 있고, 착용자의 발가락들을 보호할 수 있고, 그리고 발의 배치를 도울 수 있다. 일부 실시예들에서, 뒤꿈치 요소 및 발가락 요소 중 하나 또는 양자 모두가 존재하지 않을 수 있고, 또는 뒤꿈치 요소가 예를 들어 갑피(120)의 외부 표면 상에 배치될 수 있을 것이다. 비록 전술한 갑피(120)의 구성이 신발류(100)에 적합하지만, 본원 발명으로부터 벗어나지 않고도, 갑피(120)가 임의의 희망하는 통상적인 또는 비-통상적인 갑피 구조의 구성을 나타낼 수 있을 것이다.
밑창 구조(130)가 갑피(120)의 하부 표면에 고정되고 그리고 일반적으로 통상적인 형상을 가질 수 있을 것이다. 밑창 구조(130)는 복수 피스 구조, 예를 들어, 중창(131), 바깥창(132), 및 발 접촉 부재(133)를 포함하는 구조를 구비할 수 있을 것이고, 상기 발 접촉 부재(133)는 삭라이너(sockliner), 스트로벨(strobel), 안창 부재, 부티(bootie) 요소, 양말 등(도 4-5 참조)이 될 수 있을 것이다. 도 4-5에 도시된 실시예에서, 발 접촉 부재(133)가 안창 부재이다. 여기에서 사용된 "발 접촉 부재"라는 용어는 사용자의 발과 직접적으로 접촉하는 것을 반드시 의미하는 것이 아니고, 다른 요소가 직접적인 접촉을 방해할 수도 있을 것이다. 구체적으로, 발 접촉 부재는 신발류 물품의 발-수용 챔버의 내측 표면의 일부를 형성한다. 예를 들어, 사용자는 직접적인 접촉을 방해하는 양말을 착용하고 있을 수 있을 것이다. 다른 예로서, 외부 부티 요소 또는 신발 커버와 같은, 신발 위로 슬립되도록 디자인된 신발류의 물품 또는 신발류의 다른 물품으로 센서 시스템(12)이 통합될 수 있을 것이다. 그러한 물품에서, 비록 밑창 구조의 상부 부분이 사용자의 발과 직접적으로 접촉하지는 않지만, 그러한 밑창 구조의 상부 부분이 발 접촉 부재로 간주될 수 있을 것이다.
중창 부재(131)가 충격 완화 부재가 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 중창 부재(131)는, 워킹, 러닝, 점핑, 또는 다른 활동들 중에, 지면 또는 다른 접촉 표면 반응력들을 완화시키기 위해서 압축되는, 폴리우레탄, 에틸비닐아세테이트, 또는 다른 재료들(예를 들어, 파이론(phylon), 파이라이트(phylite) 등)과 같은, 폴리머 포옴 재료로 형성될 수 있을 것이다. 본원 발명에 따른 일부 예시적인 구조들에서, 폴리머 포옴 재료가, 신발류(100)의 안락함, 운동-제어, 안정성 및/또는 지면 또는 다른 접촉 표면 반응력 완화 성질들을 개선하는, 유체-충진형 브래더(bladder) 또는 완충재(moderator)와 같은, 여러 가지 요소들을 캡슐화하거나 둘러쌀 수 있을 것이다. 또 다른 예시적인 구조들에서, 중창(131)이 지면 또는 다른 접촉 표면 반응력들을 완화시키기 위해서 압축되는 부가적인 요소들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 중창이 힘들의 쿠셔닝(cushioning) 및 흡수를 돕기 위한 기둥 타입의 요소들을 포함할 수 있을 것이다.
바깥창(132)은 이러한 도시된 예시적 신발류 구조(100)에서 중창(131)의 하부 표면에 고정되고 그리고, 보행(ambulatory) 또는 다른 활동들 중에 지면이나 다른 표면과 접촉하는, 고무 또는 폴리우레탄과 같은 가요성 합성 재료와 같은 내마모성 재료로 형성된다. 바깥창(132)을 형성하는 재료가 적절한 재료들로 제조되고 그리고 정지 마찰력(traction) 및 슬립 방지를 개선하기 위해서 텍스쳐가공될(textured) 수 있을 것이다. 바깥창(132)의 구조 및 그 제조 방법에 대해서는 이하에서 추가적으로 설명할 것이다. 발 접촉 부재(133)(이는 안창 부재, 삭라이너, 부티 부재, 스트로벨, 양말 등일 수 있을 것이다)는, 신발류(100)의 안락함을 개선하기 위해서 갑피(120) 내의 빈 공간 내에 그리고 발의 하부 표면에 인접하여(또는 갑피(120)와 중창(131) 사이에) 위치될 수 있는, 전형적으로 얇은, 압축가능한 부재이다. 일부 배열들에서, 안창 또는 삭라이너가 존재하지 않을 수 있고, 그리고 다른 실시예들에서, 신발류(100)가 안창 또는 삭라이너의 상단부에 배치된 발 접촉 부재를 가질 수 있을 것이다.
도 1 및 2에 도시된 바깥창(132)은 바깥창(132)의 어느 한 측부 또는 양 측부에 복수의 절개부들(incisions) 또는 파인 홈들(sipes)(136)을 포함한다. 이러한 파인 홈들(136)은 바깥창(132)의 하단부로부터 그 상부 부분까지 또는 중창(131)까지 연장될 수 있을 것이다. 하나의 배열에서, 파인 홈들(136)은 바깥창(132)의 하단부 표면으로부터 바깥창(132)의 하단부와 바깥창(132)의 상단부 사이의 중간 지점까지 연장될 수 있을 것이다. 다른 배열에서, 파인 홈들(136)은 바깥창(132)의 하단부로부터 바깥창(132)의 상단부까지의 절반 초과의 지점까지 연장될 수 있을 것이다. 또 다른 배열에서, 파인 홈들(136)이 바깥창(132)의 하단부로부터 바깥창(132)이 중창(131)과 만나는 지점까지 연장할 수 있을 것이다. 파인 홈들(136)은 부가적인 가요성을 바깥창(132)에 제공할 수 있을 것이고, 그에 따라 착용자의 발이 휘어지는 본래의(nature) 방향들을 따라서 바깥창이 보다 자유롭게 휘어질 수 있게 허용할 수 있을 것이다. 또한, 파인 홈들(136)은 착용자에게 견인력을 제공하는 것을 보조할 수 있을 것이다. 본원 발명의 실시예들이 신발의 다른 타입들 및 구성들 뿐만 아니라 신발류 및 밑창 구조들의 다른 타입들과 관련하여서도 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 3-5는 본원 발명에 따른 센서 시스템(12)을 포함하는 신발류(100)의 예시적인 실시예들을 도시한다. 센서 시스템(12)은, 복수의 센서들(16)을 가지는 힘 센서 조립체(13), 및 (예를 들어, 전도체들을 통해서 전기적으로 연결된) 센서 조립체(13)와 통신하는 통신 또는 출력 포트(14)를 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 시스템(12)은 4개의 센서들(16) 즉: 신발의 엄지 발가락(제 1 지골) 구역의 제 1 센서(16A), 제 1 중족골 헤드 영역의 제 2 센서(16B) 및 제 5 중족골 헤드 영역의 제 3 센서(16C)를 포함하는 신발의 전족 구역의 2개의 센서들(16B-C), 및 뒤꿈치의 제 4 센서(16D)를 포함한다. 전형적으로, 발의 이러한 구역들은 운동 중에 가장 큰 정도의 압력을 받게 된다. 이하에서 설명되고 도 27-28에 도시된 실시예는 유사한 구성의 센서들(16)을 이용한다. 각각의 센서(16)는 사용자의 발이 센서들(16)에 가하는 힘을 검출하도록 구성된다. 센서들은 센서 리드들(18)을 통해서 포트(14)와 통신하고, 상기 리드는 와이어 리드들 및/또는 다른 전기 전도체 또는 적절한 통신 매체일 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 센서 리드들(18)이 발 접촉 부재(133), 중창 부재(131), 또는 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이의 층과 같은 밑창 구조(130)의 다른 부재 상에 인쇄된 전기 전도성 매체가 될 수 있을 것이다.
센서 시스템(12)의 다른 실시예들은, 이하에서 설명되는 실시예들에서와 같이 그리고 도 8, 11-21, 및 27-28에 도시된 바와 같이, 다른 수의 또는 다른 구성의 센서들(16)을 포함할 수 있을 것이고 그리고 일반적으로 적어도 하나의 센서(16)를 포함한다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 시스템(12)은 훨씬 더 많은 수의 센서들을 포함하고, 그리고 다른 실시예에서, 시스템(12)은 2개의 센서들 즉, 신발(100)의 뒤꿈치에 하나 그리고 전족에 하나를 포함한다. 또한, 센서들(16)이, 블루투스 및 근거리(near-field) 통신을 포함하는 임의의 공지된 타입의 무선 통신 또는 유선 통신을 포함하는, 다른 방식으로 포트(14)와 통신할 수 있을 것이다. 신발의 쌍이 그 쌍의 각각의 신발 내에 센서 시스템들(12)을 구비할 수 있을 것이고, 그리고 쌍을 이루는 센서 시스템들이 시너지적(상승효과적)으로 동작할 수 있고 또는 서로 독립적으로 동작할 수 있다는 것, 그리고 각각의 신발 내의 센서 시스템들이 서로 통신할 수 있거나 통신하지 않을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 센서 시스템들(12)의 통신에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다. 센서 시스템(12)이 데이터(예를 들어, 사용자의 발이 지면 또는 다른 접촉 표면과 반응하는 것에 기인한 압력 데이터)의 수집 및 제어를 위한 컴퓨터 프로그램들/알고리즘들을 구비할 수 있을 것이고, 그리고 그러한 프로그램들/알고리즘들이 센서들(16), 포트(14), 모듈(22), 및/또는 외부 장치(110)에 저장되고 및/또는 그곳에서 실행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 컴퓨터 프로그램들/알고리즘들의 저장 및/또는 실행, 및/또는 데이터 및/또는 다른 정보의 포트(14) 및/또는 외부 장치(110)에 대한 직접적인(유선형 또는 무선형) 송신을 달성하기 위해서, 센서들(16)이 필요한 구성요소들(예를 들어, 프로세서, 메모리, 소프트웨어, TX/RX 등)을 포함할 수 있을 것이다.
센서 시스템(12)은 신발(100)의 밑창(130) 내에서 몇 가지 구성들로 배치될 수 있다. 도 4-5에 도시된 예들에서, 예를 들어, 포트(14), 센서들(16), 및/또는 리드들(18)을 중창(131)의 상단부 표면에 또는 발 접촉 부재(133)의 하단부 표면에 연결하는 것에 의해서, 포트(14), 센서들(16), 및 리드들(18)이 중창(131)과 발 접촉 부재(133) 사이에 배치될 수 있다. 공동 또는 오목부(135)가 중창(131)(도 4) 내에 또는 발 접촉 부재(133)(도 5) 내에 위치되어, 이하에서 설명하는 바와 같이, 전자 모듈을 수용할 수 있을 것이고, 그리고 오목부(135) 내부로부터 포트(14)에 접근할 수 있을 것이다. 도 4에 도시된 실시예에서, 중창(131)의 상부의 주요(major) 표면 내의 개구부에 의해서 오목부(135)가 형성되고, 그리고 도 5에 도시된 실시예에서, 발 접촉 부재(133)의 하부 주요 표면 내의 개구부에 의해서 오목부(135)가 형성된다. 다른 실시예들에서, 오목부(135)가 밑창 구조(130) 내의 다른 개소(elsewhere)에 위치될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 오목부(135)가 발 접촉 부재(133) 및 중창 부재(131) 모두 내에 부분적으로 위치될 수 있을 것이고, 또는 오목부(135)가 중창(131)의 하부 주요 표면 또는 발 접촉 부재(133)의 상부 주요 표면에 위치될 수 있을 것이다. 추가적인 실시예에서, 오목부(135)가 바깥창(132) 내에 위치될 수 있을 것이고 그리고, 예를 들어, 밑창(130)의 측부, 하단부, 또는 뒤꿈치 내의 개구부를 통해서, 신발(100)의 외부로부터 접근될 수 있을 것이다. 도 4-5에 도시된 구성들에서, 이하에서 설명된 바와 같이, 전자 모듈의 연결 또는 분리를 위해서 포트(14)에 용이하게 접근할 수 있다. 다른 실시예들에서, 센서 시스템(12)이 달리 배치될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 포트(14), 센서들(16), 및/또는 리드들(18)이 바깥창(132), 중창(131), 또는 발 접촉 부재(133) 내에 위치될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 포트(14), 센서들(16), 및/또는 리드들(18)이 발 접촉 부재(133) 내에 배치될 수 있고, 그리고 양말, 삭라이너, 내부 신발류 부티, 또는 다른 유사한 물품과 같이, 발 접촉 부재(133) 위에 배치될 수 있을 것이다. 추가적인 실시예에서, 포트(14), 센서들(16), 및/또는 리드들(18)은, 도 12 및 19-20에 도시된 바와 같이, 발 접촉 부재(133)와 중창(131) 사이에 신속하고 용이하게 삽입될 수 있도록 디자인된, 삽입체 또는 라이너 내로 형성될 수 있다. 또 다른 구성이 가능하고, 그리고 다른 구성들의 일부 예들을 이하에서 설명한다. 설명된 바와 같이, 센서 시스템(12)이 신발 쌍의 각각의 신발에 포함될 수 있을 것이다.
하나의 실시예에서, 센서들(16)은, 특히 신발류(100)의 사용 중에, 밑창(130)에 가해지는 또는 밑창과 달리 연관된 응력, 압축, 또는 다른 힘 및/또는 에너지를 및/또는 밑창(130) 상의 힘을 측정하기 위한 힘 센서들이다. 예를 들어, 센서들(16)은 발 접촉 부재(133), 중창(131), 바깥창(132) 등의 힘 및/또는 압축을 측정할 수 있는, 힘 감지 저항기(FSR) 센서들 또는 힘 감지 저항 재료(예를 들어, 이하에서 보다 구체적으로 설명되는, 양자 터널링 복합체, 맞춤형(custom) 전도성 포옴, 또는 힘-변환 고무)를 이용하는 다른 센서들, 자기 저항 센서들, 압전 또는 압전저항 센서들, 변형 게이지들, 스프링 편향형 센서들, 광섬유 기반의 센서들, 편광 센서들, 기계적 액추에이터 기반의 센서들, 변위 기반의 센서들, 및/또는 임의의 다른 타입의 공지된 센서들 또는 스위치들이 될 수 있고 또는 그들을 포함할 수 있을 것이다. 센서는 힘을 정량적으로 검출 또는 측정할 수 있는 아날로그 장치 또는 다른 장치이거나 이들을 포함할 수 있을 것이고, 또는 단순히 이원계(binary)-타입의 온/오프 스위치(예를 들어, 실리콘 멤브레인 타입의 스위치)일 수 있을 것이다. 센서들에 의한 힘의 정량적인 측정들은, 모듈(22) 또는 외부 장치(110)와 같은 전자 장치에 의해서 정량적인 힘 측정치들로 변환될 수 있는 데이터를 수집 및 송신하는 것 또는 달리 이용할 수 있게 하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 압전 센서들, 힘 감지 저항기 센서들, 양자 터널링 복합체, 맞춤형 전도성 포옴 센서들 등과 같이, 여기에서 설명된 바와 같은 일부 센서들이 저항, 커패시턴스, 또는 전기 전위의 차이들 또는 변화들을 검출 또는 측정할 수 있고, 그에 따라 측정된 차이가 힘 성분으로 해석(translate)될 수 있게 된다. 전술한 바와 같은, 스프링-편향형 센서가 압력 및/또는 변형에 의해서 유발되는 저항의 변화 또는 변형을 측정하도록 구성될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같은 광섬유 기반의 센서들은 광원을 가지는 압축가능한 튜브들 및 상기 튜브들에 연결된 광 측정 장치를 포함한다. 그러한 센서에서, 튜브들이 압축될 때, 튜브들 내의 광의 파장 또는 다른 성질이 변화되고, 그리고 측정 장치가 그러한 변화들을 검출할 수 있고 그리고 그 변화들을 힘 측정치로 해석할 수 있다. 전도성 재료 내로 침지된(dipped) 중창에서와 같이, 나노코팅들이 또한 이용될 수 있을 것이다. 편광 센서들이 이용될 수 있을 것이고, 이때 광 투과 성질들의 변화들이 측정되고 그리고 밑창에 가해진 압력 또는 힘에 대해서 상관된다. 하나의 실시예는 이원계 온/오프 센서들의 복수의 어레이(예를 들어, 100개)를 이용하고, 그리고 특정 구역들에서의 센서 신호들의 "퍼들링(puddling)"에 의해서 힘 성분들이 검출될 수 있다. 본원에서 설명되지 않은 센서들의 또 다른 타입들이 이용될 수 있을 것이다. 그러한 센서들이 비교적 저렴할 수 있고 그리고 대량 생산 프로세스에서 신발들 내에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 보다 고가일 수 있는 보다 복잡한 센서 시스템들이 훈련용 타입의 신발에 통합될 수 있을 것이다. 상이한 타입들의 센서들의 조합이 하나의 실시예에서 이용될 수 있을 것이다.
추가적으로, 센서들(16)이 많은 다른 방식들로 신발 구조와 결합되어 배치 또는 위치될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 센서들(16)은, 신발(100), 양말, 부티, 삽입체, 라이너, 안창, 중창 등에서 이용하기 위한, 에어백 또는 다른 유체-충진형 챔버, 포옴 재료, 또는 다른 재료와 같은 밑창 부재에 침착된(deposited), 인쇄된 전도성 잉크 센서들, 전극들, 및/또는 리드들일 수 있을 것이다. 예를 들어, 의류(garment) 또는 직물 구조들을 직조(weave) 또는 편직(knitting)할 때 전도성 직물(fabric) 또는 실들을 이용하여, 센서들(16) 및/또는 리드들(18)이 의류 또는 직물 구조들(예를 들어, 삭라이너, 부티들, 갑피들, 삽입체들 등) 내로 직조될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이하에서 설명되고 도 8 및 11-21에 도시된 바와 같이, 힘 감지 저항기 센서 또는 힘 감지 저항 재료를 이용함으로써, 센서 시스템(12)의 많은 실시예들이 저렴하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 침착 기술들에 의해서, 전도성 나노-코팅에 의해서, 통상적인 기계적인 커넥터들에 의해서, 그리고 임의의 다른 적용가능한 공지된 방법에 의해서, 센서들(16) 및/또는 리드들(18)이 또한 임의의 희망하는 방식으로 신발 구조의 일부 상에 침착되거나 그 일부와 결합될 수 있을 것이다. 센서 시스템은 또한 착용자에게 기계적 피드백을 제공하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 센서 시스템(12)이, 센서들로 전력을 공급하기 위한 또는 센서들(16)에 대한 접지로서 작용하기 위한 별개의 파워 리드를 포함할 수 있을 것이다. 이하에서 설명되고 도 5a-5e 및 도 27-35에 도시된 실시예들에서, 센서 시스템(12, 1312, 1412, 1512)은 센서들(16, 1316, 1416, 1516)을 포트(14, 14A-E)에 연결하여 모듈(22)로부터 센서들(16, 1316, 1416, 1516)로 전력을 공급하기 위해서 이용되는 별개의 전력 리드(18A, 1318A, 1418A, 1518A)를 포함한다. 추가적인 예로서, 인쇄된 전도성 잉크 센서들(16) 또는 전극들과 전도성 직물 또는 실 리드들(18)을 통합함으로써, 또는 센서들을 신발의 포옴 또는 에어백에 형성함으로써, 센서 시스템(12)이 만들어질 수 있다. 센서들(16)이 여러 가지 방식들로 에어백 상으로 또는 에어백 내로 통합될 수 있다. 하나의 실시예에서, 변형(strain) 게이지-유사 효과를 얻기 위해서 에어백의 하나 이상의 표면들 상에서 에어백에 전도성의, 힘 감지 재료를 인쇄함으로써, 센서들(16)이 제조될 수 있다. 백 표면들이 활동 중에 팽창 및/또는 수축할 때, 힘 감지 재료의 저항의 변화들을 통해서 센서들이 팽창 및/또는 수축을 검출하여 에어백 상의 힘들을 검출할 수 있다. 일정한 형상을 유지하기 위한 내부 직물들을 가지는 백에서, 전도성 재료들이 에어백의 상단부 및 하단부 상에 위치될 수 있고, 그리고 백이 팽창되고 압축됨에 따른 전도성 재료들 사이의 커패시턴스의 변화들을 이용하여 힘을 결정할 수 있을 것이다. 또한, 에어백이 압축될 때, 공기 압력의 변화들을 전기 신호로 변환할 수 있는 장치들을 이용하여 힘을 결정할 수 있을 것이다.
센서들(16)에 의해서 수집된 데이터를, 하나 이상의 공지된 방식으로, 외부 공급원(source)에 대해서 통신하도록 포트(14)가 구성된다. 하나의 실시예에서, 포트(14)는, 범용적으로 판독가능한 포맷의 데이터의 통신을 위해서 구성된, 범용 통신 포트이다. 도 3-5에 도시된 실시예들에서, 포트(14)는, 도 3에서 포트(14)와 연결되어 도시된, 전자 모듈(22)에 연결하기 위한 인터페이스(20)를 포함한다. 도 3-5에 도시된 실시예에서, 인터페이스(20)는 전기 접점들의 형태를 취한다. 부가적으로, 이러한 실시예에서, 신발류(100)의 물품의 중간 족궁(middle arch) 또는 중족 영역 내의 오목부(135) 내에 위치되는, 전자 모듈(22)의 삽입을 위한 하우징(24)과 포트(14)가 연관된다. 도 3-5에서 포트(14)의 배치는 최소의 접촉, 자극(irritation), 또는 사용자의 발과의 다른 간섭을 제공할 뿐만 아니라, 발 접촉 부재(133)를 단순히 들어 올림으로써 용이한 접근성을 또한 제공한다. 부가적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 포트(14) 및 포트 인터페이스(20)를 연결하기 위해서, 센서 리드들(18)이 또한 그들의 말단들에서 통합된 인터페이스 또는 연결부(19)를 형성한다. 하나의 실시예에서, 통합된 인터페이스(19)가, 예를 들어, 복수의 전기 접점들을 통한, 포트 인터페이스(20)에 대한 센서 리드들(18)의 개별적인 연결부를 포함할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 센서 리드들(18)이 통합되어 외부 인터페이스(19), 예를 들어 이하에서 설명되는 바와 같은 플러그-타입 인터페이스를 형성할 수 있을 것이고, 또는 다른 방식에서, 그리고 추가적인 실시예에서, 센서 리드들(18)이 비-통합형 인터페이스를 형성할 수 있을 것이고, 이때 각각의 리드(18)가 그 자체적인 하위(sub)-인터페이스를 가진다. 도 6에 도시된 바와 같이, 센서 리드들(18)이 단일 위치를 커버하여 통합형 인터페이스를 형성할 수 있을 것이다. 또한 이하에서 설명하는 바와 같이, 모듈(22)이 포트 인터페이스(20) 및/또는 센서 리드들(18)에 대한 연결을 위한 인터페이스(23)를 가질 수 있을 것이다.
포트(14)는, 메모리 구성요소(예를 들어, 플래시 드라이브)과 같이 단순할 수 있는 또는 보다 복잡한 특징들(features)을 포함할 수 있는, 다양한 여러 가지 전자 모듈(22)에 연결되도록 구성된다. 모듈(22)이 개인용 컴퓨터, 모바일 디바이스, 서버 등과 같은 복잡한 구성요소가 될 수 있을 것이다. 포트(14)는, 센서들(16)에 의해서 수집된 데이터를, 저장 및/또는 프로세싱을 위해서, 모듈(22)로 송신하도록 구성될 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 컴퓨터 프로그램들/알고리즘들의 저장 및/또는 실행 및/또는 데이터 및/또는 다른 정보의 외부 장치(110)로의 직접적인(유선 또는 무선) 송신을 달성하기 위해서, 포트(14)가 필수적인 구성요소들(예를 들어, 프로세서, 메모리, 소프트웨어, TX/RX 등)을 포함할 수 있을 것이다. 신발류 물품 내의 하우징 및 전자 모듈들의 예들이 미국 특허출원 공개 제 2007/0260421 로서 공개된 미국 특허 제 11/416,458 호에서 개시되어 있고, 그러한 특허가 본원에서 참조로서 포함되고 그리고 본원의 일부를 구성한다. 비록 포트(14)가 모듈에 대한 연결을 위한 인터페이스(20)를 형성하는 전자 접점들과 함께 도시되어 있지만, 다른 실시예들에서, 포트(14)가 센서들(16), 모듈(22), 외부 장치(110) 및/또는 다른 구성요소과 통신하기 위한 하나 이상의 부가적인 또는 대안적인 통신 인터페이스들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 포트(14)가 USB 포트, 파이어월 포트, 16-핀 포트, 또는 다른 타입의 물리적 접촉-기반의 연결부를 포함하거나 수용할 수 있을 것이고, 또는 Wi-Fi, 블루투스, 근거리 통신, RFID, 블루투스 로우 에너지(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), 또는 다른 무선 통신 기술을 위한 인터페이스, 또는 적외선이나 다른 광학적 통신 기술(또는 그러한 기술들의 조합)을 위한 인터페이스와 같은 무선 또는 무접촉 통신 인터페이스를 포함할 수 있을 것이다.
센서 리드들(18)은 여러 가지 다른 구성들로 포트(14)에 연결될 수 있을 것이다. 도 5a-5e는, 전술한 바와 같은 밑창 구조(130)의 밑창 부재 내와 같은, 신발류(100)의 물품 내의 오목부(135) 내에 배치된 포트(14A-E)의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 5a-5e에 도시된 실시예들에서, 오목부(135)는, 측벽들(139) 및 베이스 벽(143)을 포함하는 복수의 벽들을 가진다.
도 5a는 포트(14A)의 실시예를 도시하고, 여기에서 4개의 센서 리드들(18) 및 전력 리드들(18A)이 오목부(135)의 단일 측벽(139)을 통해서 포트(14A)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 센서 리드들(18)은, 포트(14A)의 인터페이스(20)에 연결된, 5-핀 연결부 형태의 통합형 인터페이스를 형성한다. 이러한 구성에서, 리드들(18, 18A)이 포트 인터페이스(20)에 연결되어 통합형 인터페이스를 형성하고, 그리고 리드들(18, 18A)의 각각이 연결 핀(62)에서 종료되어 복수-핀 연결부를 형성한다. 하나의 실시예에서, 이러한 연결 핀(62)은 오목부(135) 내에서 접근가능한 리드들(18, 18A)의 노출된 단부로 간주될 수 있을 것이다. 유사하게, 모듈(22)은, 포트 인터페이스(20) 내의 리드들(18, 18A)의 연결 핀들(62)에 연결하기 위한 5개의 핀 연결부들(60)을 포함하는 연결부 또는 인터페이스(23)를 가진다.
도 5b는 포트(14B)의 실시예를 도시하고, 여기에서 2개의 센서 리드들(18)이 오목부(135)의 측벽들(139) 중 하나를 통해서 포트(14B)에 연결되고 그리고 2개의 다른 센서 리드들(18) 및 전력 리드(18A)가 측벽들(139) 중 다른 하나를 통해서 포트(14B)에 연결된다. 이러한 실시예에서, 리드들(18)은 외부 인터페이스(19) 형태의 2개의 별개의 통합형 리드 인터페이스들(19)을 형성하고, 그리고 포트(14B)는 리드들(18, 18A)에 연결하기 위한 2개의 별개의 인터페이스들(20)을 가진다. 외부 인터페이스들(19)은 플러그-타입 인터페이스들, 핀-타입 인터페이스들, 또는 다른 인터페이스들일 수 있고, 그리고 포트 인터페이스(20)가 외부 리드 인터페이스들(19)에 대해서 연결되도록 상보적으로 구성된다. 또한, 이러한 구성에서, 모듈(22)은, 포트 인터페이스(20)에 연결하도록 구성된 2개의 인터페이스들(23)을 가진다.
도 5c는 포트(14C)의 실시예를 도시하고, 여기에서 센서 리드들(18) 및 전력 리드(18A)가 오목부(135)의 측벽들(139)을 통해서 그리고 베이스 벽(143)을 통해서 포트(14C)에 연결된다. 이러한 실시예에서, 센서 리드들(18)은 포트(14C)에 대한 연결을 위한 몇 개의 별개의 리드 인터페이스들(19)을 형상한다. 포트(14C)는, 모듈 인터페이스(23)에 대한 연결을 위해서, 포트 인터페이스(20)에 대한 모든 리드들(18, 18A)의 연결부들을 통합하는 내부 회로망(64)을 포함한다. 포트(14C)는 리드 인터페이스들(19)의 각각에 대한 연결을 위한 상보적인 인터페이스들을 더 포함할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 오목부(135)의 측벽들(139) 중 하나 이상을 통해서 리드들(18, 18A)이 연결될 수 있고, 그리고 리드들(18, 18A)이 설명을 위해서 측벽들(139) 중 2개를 통해서 연결되어 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이러한 실시예에서, 하나 이상의 리드들(18, 18A)이 오목부(135)의 특별한 측벽(139)을 통해서 연결될 수 있고, 그리고 리드들(18, 18A) 중 하나만이 베이스 벽(143)을 통해서 연결될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 5d는 포트(14D)의 실시예를 도시하며, 여기에서 4개의 센서 리드들(18) 및 전력 리드(18A)가 오목부(135)의 베이스 벽(143)을 통해서 포트(14D)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 도 5a에 도시되고 전술된 연결부들에 대한 구성과 유사한 구성으로, 리드들(18, 18A)이 포트(14D)의 하단부에서 인터페이스(20)에 연결된 통합형 인터페이스를 형성한다. 리드들(18, 18A)의 각각이 포트 인터페이스(20)의 연결 핀(62) 내에서 종료되고, 그리고 모듈 인터페이스(23)가 리드들(18, 18A)의 연결 핀들(62)에 대한 연결을 위해서 구성된 복수의 핀 연결부들(60)을 포함한다.
도 5e는 포트(14E)의 실시예를 도시하고, 여기에서 4개의 센서 리드들(18) 및 전력 리드(18A)가 오목부(135)의 4개의 측벽들(139)의 각각을 통해서 포트(14E)에 연결된다. 이러한 실시예에서, 도 5c에 도시되고 전술된 실시예와 유사하게, 리드들(18, 18A)이 포트(14E)에 대한 연결을 위한 몇 개의 독립된 인터페이스들(19)을 형성한다. 전술한 바와 같이, 포트(14E)가 리드 인터페이스들(19)에 대한 연결을 위한 상보적인 인터페이스들을 포함할 수 있을 것이고, 그리고 또한 모듈(22)에 대한 연결을 위한 인터페이스를 포함할 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 리드들(18, 18A)이 오목부(135)의 임의 수의 측벽들(139)을 통해서 연결될 수 있다.
센서 리드들(18)이 하나 이상의 인터페이스(19)를 형성하는 도 5b, 5c 및 5e에 도시된 바와 같은 실시예들에서, 포트(14B, 14C, 14E) 및/또는 모듈(22)이 복수의 인터페이스들(20, 23)을 포함할 수 있고, 또는 하나의 인터페이스(20, 23)만을 가질 수 있을 것이고, 그리고 포트(14)가 인터페이스들(20, 23)에 대한 리드들(18, 18A) 모두의 연결을 위한 내부 회로망(64)을 가질 수 있을 것이다. 부가적으로, 포트(14E)의 인터페이스(들)(20)에 연결하기 위한, 포트(14E)의 인터페이스(들)(20)에 상보적인 하나 이상의 인터페이스들(23)을 모듈(22)이 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 만약 포트(14)가 측벽들(139) 및/또는 베이스 벽(143) 내에 인터페이스(들)(20)를 가진다면, 모듈(22)이 또한 그 측벽들 및/또는 베이스 벽 내에서 상보적인 인터페이스(들)(23)을 가질 수 있을 것이다. 모듈(22) 및 포트(14)가 동일하게 상보적인 인터페이스들(20, 23)을 가지지 않을 수 있고, 그리고 상보적인 인터페이스들(20, 23)의 하나의 쌍만이 구성요소들 사이의 통신을 달성할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 포트(14) 및 오목부(135)가 리드들(18, 18A)의 연결을 위한 다른 구성을 가질 수 있을 것이다. 부가적으로, 포트(14)는, 매우 다양한 연결 구성들을 가능하게 하는 여러 가지 형상을 가질 수 있을 것이다. 또한, 여기에서 설명된 연결 구성들 중 임의의 연결 구성, 또는 그 조합들이 여기에서 설명된 센서 시스템들의 여러 가지 실시예들과 함께 이용될 수 있다.
이하에서 설명하는 바와 같이 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 프로세싱을 위해서, 데이터를 송신하기 위해서 외부 장치(110)에 연결하기 위한 하나의 또는 복수의 통신 인터페이스들을 모듈(22)이 부가적으로 구비할 수 있을 것이다. 그러한 인터페이스들은 전술한 접촉형 또는 무접촉형 인터페이스들 중 임의의 인터페이스를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 컴퓨터에 연결하기 위한 적어도 하나의 후퇴가능한(retractable) USB 연결부를 모듈(22)이 포함한다. 다른 예에서, 모듈(22)이, 시계, 셀 폰, 휴대용 음악 재생장치 등과 같은 모바일 장치에 대한 접촉형 또는 무접촉형 연결을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 전술한 후퇴가능한 USB 연결 또는 다른 연결 인터페이스에 의한 것과 같이, 데이터 전달을 위해서 외부 장치(110)에 직접적으로 연결되도록, 모듈(22)이 신발류(100)로부터 제거될 수 있게 구성될 수 있을 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 모듈(22)이 외부 장치(110)와의 유선 통신을 위해서 구성될 수 있고, 이는 필요에 따라 모듈(22)이 신발류(100) 내에서 유지될 수 있게 허용한다. 무선 실시예에서, 모듈(22)이 무선 통신을 위한 안테나에 연결될 수 있을 것이다. 안테나는, 선택된 무선 통신 방법을 위한 적절한 송신 주파수와 함께 이용하도록 성형되고, 크기 결정되고, 그리고 배치될 수 있을 것이다. 부가적으로, 안테나가 모듈(22) 내부에 또는, 포트(14) 또는 다른 위치에서와 같은, 모듈(22)의 외부에 배치될 수 있을 것이다. 하나의 예에서, (리드들(18) 및 센서들(16)의 전도성 부분들과 같은) 센서 시스템(12) 자체가 전체적으로 또는 부분적으로 안테나를 형성하도록 이용될 수 있을 것이다. 하나 이상의 센서들(16) 등에서, 포트(14)와 같은 센서 시스템(12) 내의 다른 개소에 연결된 안테나에 더하여, 모듈(22)이 안테나를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 모듈(22)이 신발류(100) 내에 영구적으로 장착될 수 있을 것이고, 또는 대안적으로 사용자의 선택에 따라서 제거될 수 있고 그리고 희망에 따라서 신발류(100) 내에서 잔류할 수 있을 것이다. 부가적으로, 이하에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 모듈(22)이 제거될 수 있고, 그리고 다른 방식으로 센서들(16)로부터 데이터를 수집 및/또는 이용하도록 구성된 및/또는 프로그래밍된 다른 모듈(22)로 대체될 수 있을 것이다. 만약 모듈(22)이 신발류(100) 내에 영구적으로 장착된다면, 도 7에 도시된 바와 같이, USB 또는 파이어월 포트와 같이, 데이터 전달 및/또는 배터리 충전을 허용하기 위한 외부 포트(15)를 센서 시스템(12)이 추가적으로 포함할 수 있을 것이다. 그러한 외부 포트(15)는 정보의 통신을 위해서 추가적으로 또는 대안적으로 이용될 수 있을 것이다. 유도방식(inductive) 충전과 같은, 무접촉 충전을 위해서 모듈(22)이 추가적으로 구성될 수 있을 것이다. 모듈(22)이 접촉형 및/또는 무접촉형 통신을 위해서 구성될 수 있을 것이다.
본원 발명으로부터 벗어나지 않고도 포트(14)가 여러 위치들에 배치될 수 있지만, 하나의 실시예에서, 예를 들어, 착용자가 계단을 내려갈 때 및/또는, 운동 활동 중과 같이, 신발류(100)의 물품을 달리 이용할 때, 착용자의 발의 자극 및/또는 발과의 접촉을 최소화하거나 회피하도록, 포트(14)가 하나의 위치 및 배향으로 제공되고 및/또는 달리 구조화된다. 도 3-5의 포트(14)의 배치는 하나의 그러한 예를 설명한다. 다른 실시예에서, 포트(14)가 신발(100)의 뒤꿈치 또는 발등 영역들에 근접하여 위치된다. 신발류 구조(100)의 다른 특징들이 착용자의 발과 포트(14)(또는 포트(14)에 연결된 요소) 사이의 접촉을 감소 또는 회피하는데 도움이 될 수 있을 것이고 그리고 신발류 구조(100)의 전체적인 안락함을 개선하는데 도움이 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 4-5에 도시된 바와 같이, 발 접촉 부재(133), 또는 다른 발 접촉 부재가 포트(14) 위로 피팅되고 그리고 적어도 부분적으로 포트(14)를 덮을 수 있을 것이고, 그에 따라 착용자의 발과 포트(14) 사이에 패딩 층을 제공한다. 착용자의 발과 포트(14) 사이의 접촉을 감소시키기 위한 그리고 착용자의 발에서의 포트(14)에 대한 바람직하지 못한 임의의 느낌을 조절하기 위한 부가적인 특징들이 이용될 수 있을 것이다. 물론, 필요하다면, 본원 발명을 벗어나지 않고도, 포트(14)에 대한 개구부가 발 접촉 부재(133)의 상단부 표면을 통해서 제공될 수 있을 것이다. 그러한 구성은, 예를 들어, 하우징(24), 전자 모듈(22), 및/또는 포트(14)의 다른 특징부들이 사용자의 발에서의 느낌을 조절하기 위한 재료로 제조될 때 및/또는 그러한 느낌을 조절하기 위한 구조들을 포함할 때, 부가적인 안락함 및 느낌 조절 요소들이 제공될 때 등의 경우에, 이용될 수 있을 것이다. 도 4-5와 관련하여 전술한 여러 가지 특징부들뿐만 아니라, 다른 공지된 방법들 및 기술들을 포함하여, 착용자의 발과 하우징(또는 하우징 내에 수용된 요소) 사이의 접촉을 감소 또는 회피하는데 도움이 되는 그리고 신발류 구조의 전체적인 안락함을 개선하는 전술한 여러 가지 특징부들 중 임의의 특징부가, 본원 발명을 벗어나지 않고도, 제공될 수 있을 것이다.
포트(14)가 밑창 구조(130) 내의 오목부(135) 내에 포함된 모듈(22)과 접촉형으로 통신하도록 구성되는 하나의 실시예에서, 모듈(22)과의 연결을 위해서, 포트(14)가 오목부(135) 내에 또는 그에 바로 인접하여 배치된다. 만약 오목부(135)가 모듈(22)을 위한 하우징(24)을 더 포함한다면, 예를 들어 포트(14)에 대한 물리적인 공간을 제공함으로써, 또는 포트(14)와 모듈(22) 사이의 상호연결을 위한 하드웨어를 제공함으로써, 하우징(24)이 포트(14)에 대한 연결을 위해서 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도 3에서의 포트(14)의 배치는 그러한 하나의 예를 설명하고, 여기에서 하우징(24)은 모듈(22)에 대한 연결을 위한 포트(14)를 수용하기 위한 물리적 공간을 제공한다.
도 6은, 본원 발명의 적어도 일부 예들에 따라서 이용될 수 있는, 데이터 송신/수신 시스템(106)을 통한 데이터 송신/수신 능력들을 포함하는 예시적인 전자 모듈(22)을 개략적으로 도시한다. 도 6의 예시적인 구조들이 전자 모듈 구조(22) 내로 통합된 것으로 데이터 송신/수신 시스템(TX-RX)(106)을 도시하고 있으나, 당업자는, 본원 발명의 모든 예들에서, 별개의 구성요소가 데이터 송신/수신 목적들을 위해서 신발류 구조(100) 또는 다른 구조의 일부로서 포함될 수 있다는 것, 및/또는 데이터 송신/수신 시스템(106)이 단일 하우징 내에 또는 단일 패키지 내에 전체적으로 포함될 필요가 없다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 구체적으로, 희망하는 경우에, 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고도, 데이터 송신/수신 시스템(106)의 여러 구성요소들 또는 요소들이, 상이한 하우징들 내에서, 또는 상이한 보드들 상에서 서로 분리될 수 있을 것이고, 및/또는 여러 가지 다른 방식들로 신발류(100)의 물품 또는 다른 장치와 독립적으로 결합될 수 있을 것이다. 다른 가능한 장착 구조에 관한 다양한 예가 이하에서 상술된다.
도 6의 예에서, 전자 모듈(22)이 하나 이상의 원격 시스템들로 그리고 그로부터 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 데이터 송신/수신 요소(106)를 포함할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 예를 들어 전술한 접촉형 또는 무접촉형 인터페이스들에 의해서, 송신/수신 요소(106)가 포트(14)를 통해서 통신하도록 구성된다. 도 6에 도시된 실시예에서, 모듈(22)이 포트(14) 및/또는 센서들(16)에 대해서 연결되도록 구성된 인터페이스(23)를 포함한다. 도 3에 도시된 모듈(22)에서, 포트(14)에 연결하기 위해서, 포트(14)의 인터페이스(20)의 접점들과 상보적인 접점들을 인터페이스(23)가 가진다. 다른 실시예들에서, 전술한 바와 같이, 포트(14) 및 모듈(22)은, 유선형 또는 무선형일 수 있는, 상이한 타입들의 인터페이스들(20, 23)을 포함할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 모듈(22)이 TX-RX 요소(106)를 통해서 포트(14) 및/또는 센서들(16)과 인터페이스 할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 하나의 실시예에서, 모듈(22)이 신발류(100)의 외부에 있을 수 있고, 그리고 포트(14)가 모듈(22)과의 통신을 위한 무선 송신기 인터페이스를 포함할 수 있을 것이다. 이러한 예의 전자 모듈(22)이 프로세싱 시스템(202)(예를 들어, 하나 이상의 프로세서), 메모리 시스템(204), 및 전원(206)(예를 들어, 배터리 또는 다른 전원)을 더 포함한다. 전원(206)이 센서 시스템(12)의 센서들(16) 및/또는 다른 구성요소들로 전력을 공급할 수 있을 것이다. 신발(100)은, 필요에 따라, 배터리, 압전체, 태양 전력 공급부들, 또는 다른 것들과 같은, 센서들(16)의 동작을 위한 별개의 전원을 부가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있을 것이다.
하나 이상의 센서들에 대한 연결은 TX-RX 요소(106)를 통해서 이루어질 수 있을 것이고, 그리고 매우 다양한 여러 가지 타입들의 매개변수들과 관련된 데이터 또는 정보를 감지 또는 제공하도록 부가적인 센서들(미도시)이 제공될 수 있을 것이다. 그러한 데이터 또는 정보의 예들에는, 만보계 타입 속도 및/또는 거리 정보, 다른 속도 및/또는 거리 데이터 센서 정보, 온도, 고도, 기압, 습도, GPS 데이터, 가속도계 출력 또는 데이터, 심박수, 맥박수, 혈압, 체온, EKG 데이터, EEG 데이터, (자이로스코프-기반의 센서에서와 같은) 각도 배향 및 각도 배향의 변화들과 관련된 데이터 등과 같은, 사용자 또는 신발류(100)의 물품의 이용과 연관된 물리적(physical) 또는 생리적 데이터가 포함되고, 이러한 데이터는 메모리(204) 내에 저장될 수 있고, 및/또는, 예를 들어, 송신/수신 시스템(106)에 의한 일부 원격 위치 또는 시스템으로의 송신을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 부가적인 센서(들)가 존재하는 경우에, 그러한 부가적인 센서(들)는 (예를 들어, 만보계 타입의 속도 및/또는 거리 정보와 같이, 스텝들 중의 방향 변화들을 감지하기 위한, 점프 높이를 감지하기 위한 등등의) 가속도계를 또한 포함할 수 있을 것이다.
부가적인 예들로서, 전술한 여러 가지 타입들의 전자 모듈들, 시스템들, 및 방법들이 신발류 물품에 대한 자동적인 충격 완화 제어를 제공하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 그러한 시스템들 및 방법들이, 예를 들어, 미국 특허 제 6,430,843 호, 미국 특허출원 공개 제 2003/0009913 호, 및 미국 특허출원 공개 제 2004/0177531 호에 개시된 것과 같이 동작할 수 있을 것이며, 그러한 특허 또는 특허출원들은 신발류 물품들의 충격 완화 특성들을 능동적으로 및/또는 동적으로 제어하기 위한 시스템들 및 방법들을 개시하고 있다(미국 특허 제 6,430,843 호, 미국 특허출원 공개 제 2003/0009913 호, 및 미국 특허출원 공개 제 2004/0177531 호 각각은 본원에서 전체적으로 포함되고 그리고 본원의 일부를 구성함). 속도 및/또는 거리 타입 정보를 제공하기 위해서 이용될 때, 미국 특허 제 5,724,265 호, 제 5,955,667 호, 제 6,018,705 호, 제 6,052,654 호, 제 6,876,947 호 및 제 6,882,955 호에 개시된 타입들의 감지 유닛들, 알고리즘들, 및/또는 시스템들이 이용될 수 있을 것이다. 이러한 특허들 각각은 그 전체가 본원에서 참조로서 포함된다. 센서들 및 센서 시스템들뿐만 아니라, 센서들 및 센서 시스템들을 이용하는 신발류 물품 및 밑창 구조들 및 부재들이 미국 특허출원 공개 제 2010/0063778 호 및 제 2010/0063779 호에 개시되어 있고, 그 출원들 전체가 본원에서 참조로서 포함되고 그리고 본원의 일부를 구성한다.
도 6의 실시예에서, 전자 모듈(22)이 활성화 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 전자 모듈(22)의 활성화 시스템 또는 부분들이 전자 모듈(22)의 다른 부분들로부터 분리되어 또는 그 부분들과 함께 모듈(22)과 또는 신발류(100)의 물품(또는 다른 장치)과 결합될 수 있을 것이다. 활성화 시스템은 전자 모듈(22) 및/또는 전자 모듈(22)의 적어도 일부 기능들(예를 들어, 데이터 송신/수신 기능들 등)을 선택적으로 활성화시키기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 매우 다양한 다른 활성화 시스템들이 본원 발명으로부터 벗어나지 않고도 이용될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 연속적인 또는 교번적인 발가락/뒤꿈치 탭핑들(taps), 또는 하나 이상의 센서들(16)로 가해지는 문턱값 힘과 같은 특정 패턴으로 센서들(16)을 활성화시키는 것에 의해서, 센서 시스템(12)이 활성화 및/또는 비활성화될 수 있을 것이다. 다른 예에서, 모듈(22) 상에, 신발(100) 상에, 또는 센서 시스템(12)과 통신하는 외부 장치 상에, 그리고 또한 다른 위치들에 위치될 수 있는, 버튼 또는 스위치에 의해서 센서 시스템(12)이 활성화될 수 있을 것이다. 이러한 실시예들 중 임의의 실시예에서, 센서 시스템(12)이 "슬립(sleep)" 모드를 포함할 수 있을 것이고, 그러한 슬립 모드는 셋팅된 비활동 기간 후에 시스템(12)을 비활성화시킬 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 의도하지 않은 활성화의 경우에, 활성화 이후에 짧은 시간 내에 추가적인 활동이 없는 경우에, 센서 시스템(12)이 "슬립" 모드로 복귀될 수 있을 것이다. 대안적인 실시예에서, 활성화 또는 비활성화되지 않는 저-전력 장치로서 센서 시스템(12)이 동작할 수 있을 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 외부 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템, 모바일 장치, 게임 시스템, 또는 다른 타입의 전자 장치일 수 있는 외부 장치(110)와 통신하도록 모듈(22)이 추가적으로 구성될 수 있을 것이다. 도 6에 도시된 예시적인 외부 장치(110)가 프로세서(302), 메모리(304), 전원(306), 디스플레이(308), 사용자 입력부(310), 및 데이터 송신/수신 시스템(108)을 포함한다. 송신/수신 시스템(108)은, 전술한 그리고 본원의 다른 개소에서 설명되는 접촉형 또는 무접촉형 통신 방법들을 포함하는, 임의 타입의 공지된 전자 통신을 통해서, 모듈(22)의 송신/수신 시스템(106)을 경유하여 모듈(22)과 통신하도록 구성된다. 모듈(22)이, 매우 다양한 다른 타입들 및 구성들의 전자 장치들을 포함하는, 복수의 외부 장치들과 통신하도록 구성될 수 있다는 것, 그리고 모듈(22)이 통신하기 위해서 이용하는 장치(들)가 시간에 따라서 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 부가적으로, 모듈(22)의 송신/수신 시스템(106)이 복수의 다른 타입들의 전자 통신을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 본원에서 설명된 바와 같은 외부 장치(110)가, 외부 장치(110)로 정보를 전달하는 하나 이상의 중간 장치들을 포함하여, 모듈(22)과, 포트(14)와 및/또는 서로 간에 통신하는 둘 이상의 외부 장치들에 의해서 구현될 수 있다는 것, 그리고 외부 장치(110)의 프로그램들/알고리즘들, 및 다른 기능들의 프로세싱, 실행이 외부 장치들의 조합에 의해서 실시될 수 있다는 것을 추가적으로 이해할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 많은 다른 타입들의 센서들이 본원 발명에 따른 센서 시스템들로 통합될 수 있다. 도 8은 복수의 힘 감지 저항기(FSR) 센서들(216)을 w지닌 센서 조립체(213)를 구비하는 센서 시스템(212)을 포함하는 신발(100)의 하나의 예시적인 실시예를 도시한다. 센서 시스템(212)은 전술한 센서 시스템(12)과 유사하고, 그리고 또한 전자 모듈(22)과 통신하는 포트(14) 및 FSR 센서들(216)을 상기 포트(14)에 연결하는 복수의 리드들(218)을 포함한다. 모듈(22)은 신발(100)의 밑창 구조(130) 내의 오목부 또는 공동(135) 내에 수용되고, 그리고 포트(14)가 오목부(135)에 연결되어 오목부(135) 내의 모듈(22)에 대한 연결을 가능하게 한다. 포트(14) 및 모듈(22)은 연결 및 통신을 위한 상보적인 인터페이스들(220, 223)을 포함한다.
도 8에 도시된 힘 감지 저항기는 제 1 및 제 2 전극들 또는 전기 접점들(240, 242), 그리고 상기 전극들(240, 242) 사이에 배치되어 상기 전극들(240, 242)을 함께 전기적으로 연결하기 위한 힘 감지 저항 재료(244)를 포함한다. 압력이 힘 감지 재료(244)로 인가될 때, 힘 감지 재료(244)의 비저항(resistivity) 및/또는 전도도가 변화되고, 그러한 변화들은 전극들(240, 242) 사이의 전위 및/또는 전류를 변화시킨다. 센서(216)에 인가되는 힘을 검출하기 위해서, 저항의 변화가 센서 시스템(212)에 의해서 검출될 수 있다. 힘 감지 저항 재료(244)는 압력하에서 다양한 방식으로 그 저항이 변화될 수 있을 것이다. 예를 들어, 힘 감지 재료(244)는, 이하에서 구체적으로 설명되는 양자 터널링 복합체와 유사하게, 재료가 압축될 때 감소되는 내부 저항을 가질 수 있을 것이다. 이러한 재료의 추가적인 압축은 저항을 추가적으로 감소시킬 수 있을 것이고, 그에 따라 이원계(온/오프) 측정들뿐만 아니라, 정량적인 측정들을 허용할 수 있을 것이다. 일부 경우들에서, 이러한 타입의 힘 감지 저항 거동이 "부피-기반의 저항"으로서 설명될 수 있을 것이고, 그리고 이러한 거동을 나타내는 재료들이 "스마트 재료들"로서 지칭될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 표면-대-표면 접촉의 정도 변화에 의해서 재료(244)의 저항이 달라질 수 있을 것이다. 이는, 예를 들어, 압축되지 않은 조건에서의 표면 저항을 상승시키는 표면 상의 미세돌출부들을 이용하는 것으로서, 표면 저항이, 미세 돌출부들이 압축될 때 감소되는 것, 또는 다른 전극과의 증가된 표면-대-표면 접촉을 생성하도록 변형될 수 있는 가요성 전극을 이용하는 것에 의해서, 여러 가지 방식들로 달성될 수 있다. 이러한 표면 저항은 재료(244)와 전극들(240, 242) 사이의 저항 및/또는 복수-층 재료(244)의 전도성 층(예를 들어, 탄소/그라파이트)과 힘 감지 층(예를 들어, 반도체) 사이의 표면 저항이 될 수 있을 것이다. 압축이 클수록, 표면-대-표면 접촉이 커지고, 그에 따라 낮은 저항이 초래되고 정량적인 측정을 가능하게 한다. 일부 상황들에서, 이러한 타입의 힘 감지 저항 거동이 "접촉-기반의 저항"으로 기술될 수 있을 것이다. 본원에서 규정된 바와 같이, 힘 감지 저항 재료(244)가 도핑형 또는 비-도핑형 반도체 재료이거나 그러한 반도체 재료를 포함할 수 있을 것이다.
FSR 센서들(216)의 전극들(240, 242)이, 금속들, 탄소/그라파이트 섬유들 또는 복합체들, 다른 전도성 복합체들, 전도성 폴리머들 또는 전도성 재료, 전도성 세라믹들, 도핑된 반도체들, 또는 임의의 다른 전도성 재료를 포함하는 폴리머들을 포함하는, 임의의 전도성 재료로 형성될 수 있을 것이다. 리드들(218)이, 용접, 납땜, 브레이징, 접착식 접합, 체결부들, 또는 임의의 다른 일체형 또는 비-일체형 접합 방법을 포함하는, 임의의 적합한 방법에 의해서 전극들(240, 242)에 연결될 수 있다. 그 대신에, 전극들(240, 242) 및 연관된 리드들(218)이 동일한 재료의 단일 피스로 형성될 수 있을 것이다.
도 9-10은 도 8에 도시된 FSR 센서들(216)과 같은 센서(16) 내의 힘 감지 저항 재료(M)의 이용을 전반적으로 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전극들(+) 및 (-)는 그들 사이에 전위(P1)를 가진다. 힘 감지 저항 재료(M)가 압축될 때, 재료(M)의 저항이 변화되고, 그에 따라 전극들(+) 및 (-) 사이의 전위(P2)가 도 10에 도시된 바와 같이 변화된다. 재료(M)는 부피-기반의 저항, 접촉-기반의 저항, 또는 다른 타입의 힘 감지 저항 거동을 이용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 8의 센서들(216)의 힘 감지 저항형 재료(244)가 이러한 방식으로 거동할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 이하에서 설명되고 도 16-20에 도시된 양자 터널링 복합체, 맞춤형 전도성 포옴, 힘 변환 고무, 및 다른 힘 감지 저항 재료들이 힘 감지 저항 거동을 나타낸다. 전극들(+) 및 (-) 사이에 배치된 재료(M)를 가지는 샌드위치형 배열과 같이, 전극들(+) 및 (-)이 다른 배열로 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 8에 도시된 예시적인 실시예에서, FSR 센서들(216)의 전극들(240, 242)이 복수의 상호록킹된 또는 서로 맞물린 핑거들(246)을 구비하고, 핑거들(246) 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료(244)가 전극들(240, 242)을 서로에 대해서 전기적으로 연결한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 리드들(218)의 각각이 모듈(22)로부터 센서(216)로 독립적으로 전력을 공급하고, 상기 센서(216)에는 각각의 개별적인 리드(218)가 연결된다. 센서 리드들(218)이 각각의 전극(240, 242)으로부터 포트(14)로 연장하는 구분된 리드들을 포함할 수 있을 것이고, 그리고 모듈(22)이 그러한 별개의 리드들을 통해서, 예를 들어 본원의 다른 개소에서 설명된 바와 같은 별개의 전력 리드(18A, 1318A)를 통해서 전극들(240, 242)로 전력을 제공할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
센서 시스템(212)에서 사용하기에 적합한 힘 감지 저항기들은 Sensitronics LLC와 같은 공급원들로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 사용에 적합할 수 있는 힘 감지 저항기들의 예들이 미국 특허 제 4,314,227 호 및 제 6,531,951 호에 도시되고 기술되어 있으며, 그러한 특허들 전체가 본원에서 참조로서 포함되고 그리고 본원의 일부를 구성한다.
도 27-28은 신발류(100)의 물품으로 통합하기 위한 FSR 센서 시스템(1312)의 다른 실시예를 도시한다. 센서 시스템(1312)은 4개의 센서들(1316)을 포함하고, 도 3에 도시된 구성과 유사하게, 제 1 센서(1316)가 제 1 지골(엄지 발가락) 구역에 배치되고, 제 2 센서(1316)가 제 1 중족골 헤드 구역에 배치되며, 제 3 센서(1316)가 제 5 중족골 헤드 구역 내에 배치되고, 그리고 제 4 센서(1316)가 뒤꿈치 구역 내에 배치된다. 센서들(1316)의 각각은 센서(1316)를 포트(14)에 연결하는 센서 리드(1318)를 구비한다. 부가적으로, 전력 리드(1318A)가 포트(14)로부터 연장하고 모든 4개의 센서들(1316)에 연결된다. 여러 실시예들에서, 전력 리드(1318A)가 병렬로, 직렬로, 또는 다른 구성들로 연결될 수 있을 것이고, 그리고 다른 실시예에서, 각각의 센서(1316)가 개별적인 전력 리드를 가질 수 있을 것이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 리드들(1318, 1318A)의 각각이, 포트(14)에 연결된 모듈(미도시)에 대한 연결 및 데이터 전달을 위해서 포트(14)에 연결된다. 포트(14)가 여기에서 설명된 임의 구성을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 리드들(1318, 1318A)이, 복수의 연결 핀들(62)을 가지는, 도 5a에 도시된 바와 같은 5-핀 연결에 적합하게 배치된다.
도 8과 관련하여 전술한 시스템(212)과 유사하게, 센서 시스템(1312)의 각각의 센서(1316)가 제 1 및 제 2 전극들 또는 전기 접점들(1340, 1342), 및 상기 전극들(1340, 1342)을 함께 전기적으로 연결하기 위해서 전극들(1340, 1342) 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료(1344)를 포함한다. 압력이 힘 감지 재료(1344)로 인가될 때, 힘 감지 재료(1344)의 비저항 및/또는 전도도가 변화되고, 그러한 변화는 전극들(1340, 1342) 사이의 전위를 변화시킨다. 센서(1316)로 인가된 힘을 검출하기 위해서, 저항의 변화가 센서 시스템(1312)에 의해서 검출될 수 있다. 추가적으로, FSR 센서들(1316) 각각이 복수의 상호록킹되는 또는 서로 맞물리는 핑거들(1346)을 구비하고, 힘 감지 저항 재료(1344)가 상기 핑거들(1346) 사이에 배치되어 상기 전극들(1340, 1342)을 서로 전기적으로 연결한다.
도 27-28에 도시된 센서 시스템(1312)의 실시예에서, 각각의 센서(1316)가 전도성 금속 층과 그러한 금속 층 상에 접촉 표면을 형성하는 탄소 층(예를 들어, 카본 블랙)으로 구성된 2개의 접점들(1340, 1342)을 포함한다. 센서들(1316)은 또한 힘 감지 저항 재료(1344)를 포함하고, 상기 힘 감지 저항 재료는 또한 탄소(예를 들어, 카본 블랙)의 층 또는 퍼들(puddle)로 구성되고 그리고 상기 전극들(1340, 1342)의 탄소 접촉 표면과 접촉된다. 탄소간 접촉(carbon-on-carbon contact)은 압력하에서 큰 전도도 변화를 생성할 수 있고, 센서들(1316)의 유효성(effectiveness)을 증대시킬 수 있다. 이러한 실시예에서, 리드들(1318, 1318A)은, 접점들(1340, 1342)의 금속 층의 재료와 동일할 수 있는 전도성 금속 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 리드들(1318, 1318A) 및 접점들(1340, 1342)의 금속 층들이 은으로 구성된다.
도 27-28에 도시된 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예에서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 센서 시스템(1312)은, 예를 들어 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이에서, 신발류 물품 내로 삽입하기 위한 삽입 부재(1337)를 형성하도록 조합되는 2개의 가요성 층들(1366 및 1368)로 구성된다. 층들은 가요성 폴리머 재료와 같은 임의의 가요성 재료로 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 층들(1366 및 1368)은 0.05-0.2 mm 두께의 유연한 얇은 Mylar 재료로 형성된다. 예를 들어 인쇄에 의해서, 센서들의 전극들(1340, 1342) 및 리드들(1318, 1318A)의 트레이스형(traced) 패턴으로, 제 1 층(1366) 상에 전도성 금속 재료를 먼저 침착하여 도 27에 도시된 구성을 형성함으로써, 삽입체(1337)가 구성된다. 이어서, 부가적인 탄소 접촉 층이 제 1 층(1366) 상에 침착되어, 센서들(1316)의 전극들(1340, 1342) 위에서 형성되고, 그리고 도 27에 또한 도시된 바와 같이, 탄소 힘 감지 저항 재료(1344)가 제 2 층(1368) 상으로 퍼들들로서 침착된다. 모든 재료들이 침착된 후에, 층들(1366 및 1368)이 도 28에 도시된 바와 같이 중첩된 방식으로 배치되며, 그에 따라 전극들(1340, 1342)이 힘 감지 저항 재료(1344)의 퍼들들과 정렬되어 신발류(100)의 물품 내로 삽입하기 위한 삽입 부재(1337)를 형성한다. 전도성 금속 재료 및 탄소 재료(1344)가 서로 대면하는 층들(1366 및 1368)의 면들(예를 들어, 가장-하단부의 층들(1366, 1368)의 상단부 표면과 가장-상단부의 층들(1366, 1368)의 하단부 표면) 상에 침착된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 이러한 방식으로 구성된 센서 시스템(1312)이 10-750 kPa 범위의 압력을 검출할 수 있다. 또한, 센서 시스템(1312)이 이러한 범위의 적어도 일부를 통해서 압력들을 고감도로 검출할 수 있을 것이다.
도 29-32는 신발류(100)의 물품 내로 통합하기 위한 FSR 센서 시스템(1412)의 다른 실시예를 도시한다. 센서 시스템(1412)은 4개의 센서들(1416)을 포함하고, 도 3 및 도 27-28에 도시된 구성과 유사하게, 제 1 센서(1416)가 제 1 지골(엄지 발가락) 구역에 배치되고, 제 2 센서(1416)가 제 1 중족골 헤드 구역에 배치되며, 제 3 센서(1416)가 제 5 중족골 헤드 구역 내에 배치되고, 그리고 제 4 센서(1416)가 뒤꿈치 구역 내에 배치된다. 센서들(1416)의 각각은 센서(1416)를 포트(14)에 연결하는 센서 리드(1418)를 구비한다. 부가적으로, 전력 리드(1418A)가 포트(14)로부터 연장하고 모든 4개의 센서들(1416)에 연결된다. 여러 실시예들에서 전력 리드(1418A)가 병렬로, 직렬로, 또는 다른 구성들로 연결될 수 있을 것이고, 그리고 다른 실시예에서, 각각의 센서(1416)가 개별적인 전력 리드를 가질 수 있을 것이다. 도 29에 도시된 바와 같이, 리드들(1418, 1418A)의 각각이, 포트(14)에 연결된 모듈(미도시)에 대한 연결 및 데이터 전달을 위해서 포트(14)에 연결된다. 포트(14)가 여기에서 설명된 임의 구성을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 리드들(1418, 1418A)이, 복수의 연결 핀들(62)을 가지는, 도 5a에 도시된 바와 같은 5-핀 연결에 적합하게 배치된다.
도 26-28과 관련하여 전술한 시스템(1312)과 유사하게, 도 29-32에 도시된 센서 시스템(1412)의 각각의 센서(1416)가 제 1 및 제 2 전극들 또는 전기 접점들(1440, 1442), 및 상기 전극들(1440, 1442)을 함께 전기적으로 연결하기 위해서 전극들(1440, 1442) 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료(1444)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 도 26-28의 실시예와 유사하게, 전극들(1440, 1442)이 힘 감지 재료(1444)의 표면과 접촉되어 배치되고, 그에 따라, 이하에서 구체적으로 설명하는 바와 같이, 전극들(1440, 1442) 및 힘 감지 재료(1444)가 표면-대-표면 접촉되어 서로 결합될 수 있는 대면하는 표면들을 가진다. 힘/압력이 힘 감지 재료(1444)로 인가될 때, 힘 감지 재료(1444)의 비저항 및/또는 전도도가 변화되고, 그러한 변화는 전극들(1440, 1442) 사이의 전위 및/또는 전류를 변화시킨다. 센서(1416)로 인가된 힘을 검출하기 위해서, 저항의 변화가 센서 시스템(1412)에 의해서 검출될 수 있다. 추가적으로, FSR 센서들(1416)의 전극들(1440, 1442) 각각이 복수의 상호록킹되는 또는 서로 맞물리는 핑거들(1446)을 구비하고, 힘 감지 저항 재료(1444)가 상기 핑거들(1446) 사이에 배치되어 상기 전극들(1440, 1442)을 서로 전기적으로 연결한다.
도 29-32에 도시된 센서 시스템(1412)의 실시예에서, 도 27-28의 센서들(1316)에 대해서 전술한 바와 같이, 각각의 센서(1416)가 전도성 금속 층(미도시)과 그러한 금속 층 상에 접촉 표면을 형성하는 선택적인 탄소 층(예를 들어, 카본 블랙)으로 구성된 2개의 전극들(1440, 1442)을 포함한다. 센서들(1416)은 또한 힘 감지 저항 재료(1444)를 포함하고, 상기 힘 감지 저항 재료는 또한 탄소(예를 들어, 카본 블랙)의 층, 패치 또는 퍼들(1444A)로 구성되고 그리고 상기 전극들(1440, 1442)의 탄소 접촉 표면과 접촉된다. 이러한 실시예들에서, 리드들(1418, 1418A)은, 전극들(1440, 1442)의 금속 층의 재료와 동일할 수 있는 전도성 금속 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 리드들(1418, 1418A) 및 전극들(1440, 1442)의 금속 층들이 은으로 구성된다.
도 32에 도시된 바와 같이, 힘 감지 재료(1444)의 패치들(1444A)은, 서로로부터 분리된 또는 실질적으로 분리된 복수의 로브들(1470)로 형성된 복수-로브형 구조를 가진다. 도 29-32에 도시된 실시예에서, 힘 감지 재료(1444)의 패치들(1444A)이, 갭들(1471)에 의해서 분리된 3개의 로브들(1470)을 가진다. 로브들(1470)은 서로로부터 실질적으로 분리되고 그리고 갭들(1471)을 가로질러 연장하는 가교부들(1472)에 의해서 연결되며, 그에 따라 가교부들(1472)이 로브들(1470) 사이의 전기 연결부들을 형성한다. 도 32의 구성에서, 로브들(1470)이 행(row)으로 배열되고 그리고 3개의 로브들(1470) 사이에 2개의 갭들(1471)을 가지며, 각각의 갭(1471)은 갭에 걸쳐지는 가교부(1472)를 가진다. 다시 말해서, 행의 중심 로브(1470)가 갭들(1471)에 의해서 다른 2개의 로브들(1470)로부터 분리되고, 갭들(1471)을 가로질러 연장하는 가교부들(1472)이 중심 로브(1470)를 다른 2개의 로브들(1470)에 연결한다. 부가적으로, 이러한 구성에서, 가교부들(1472) 중 하나가 패치(1444A)의 하나의 측방향 측부 상에 위치되고, 그리고 다른 가교부(1472)가 패치(1444A)의 반대쪽 측방향 측부 상에 위치되어, 패치들(1444A)에 대해서 실질적으로 S-형상의 구조를 부여한다. 또한, 이러한 실시예에서, 갭들(1471)이 직선형 및 세장형의 구성을 가지고, 그리고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 센서들(1416)이 장착되는 삽입체(1437)의 재료가 갭들(1471) 내에서 연장하는 슬릿들(1476)을 구비할 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 패치(1444A)가, 비-로브형 또는 상이하게-구성된 로브들(1470), 갭들(1471), 및/또는 가교부들(1472)을 가지는 상이한 복수-로브형 구조와 같은, 다른 구조를 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 패치(1444A)가 2-로브형 구조를 가질 수 있을 것이고, 또는 3개의 가교부들(1472)을 가지는 삼각형 형상과 같은 다른 구조를 가지는 3-로브형 구조를 가질 수 있을 것이고, 또는 서로 전기적으로 연결되지 않은 로브들(1470)을 추가적으로 구비할 수 있을 것이다.
이러한 실시예에서, 전극들(1440, 1442)은, 전술한 전극들(1340, 1342)과 유사하게, 도 31-32에 도시된 바와 같이, 복수의 이격된 핑거들(1446)을 가진다. 각각의 전극(1440, 1442)은 힘 감지 재료의 패치들(1444A)의 로브들(1470)의 각각과 접촉하는 복수의 핑거들(1446) 중 적어도 하나를 가진다. 부가적으로, 전극들(1440, 1442) 각각은, 핑거들(1446) 사이의 다른 공간들 보다 큰 2개의 확대된 공간들(1473)을 가지고, 그리고 상기 공간들(1473)은 힘 감지 재료 내에서 갭들(1471) 위에 중첩되도록 배치된다. 공간들(1473)로 인해서, 전극들(1440, 1442)은, 갭들(1471) 내에 위치되는 핑거들(1446)을 가지지 않는다. 다시 말해서, 이러한 실시예에서, 전극들(1440, 1442)은 또한, 힘 감지 재료(1444)의 패치들(1444A)과 유사하게, 공간들(1473)에 의해서 실질적으로 분리된 로브들을 가지는 실질적으로 S-형상의 복수-로브형 구조를 가지는 것으로 간주될 수 있을 것이다. 추가적으로, 이러한 구성들은, 센서(1416)로 인가된 힘과 센서(1416)에 의해서 생성된 신호 사이의 희망하는 관계 또는 비례성(proportionality)을 달성하는 데 있어서 도움이 될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 힘이 점진적으로 증가할 때, 센서(1416)가 점진적인 신호 강도의 변화를 생성하고, 그리고 그러한 관계들이 본질적으로 선형적 또는 곡선적일 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 인가된 힘과 결과적인 신호 사이의 관계가 선형적이고, 그 기울기가 1에 접근하며, 또는 다시 말해서, 인가되는 힘에 대해서 약 1:1의 비율로 증가 및 감소된다. 인가된 힘과 저항/출력 사이의 이러한 관계는 인가된 힘을 정확하게 결정할 수 있게 하는데, 이는 인가된 힘에 직접적으로 비례하는 방식으로 신호가 변화되기 때문이다. 따라서, 이러한 실시예에서, 센서 시스템(1412)은 센서들(1416)로 인가된 힘들을 정확하게 반영한 신호들 및 데이터를 생성할 수 있고, 그러한 신호들 및 데이터는, 예를 들어, 센서들(1416)로 인가된 힘들을 정확하게 측정하기 위해서, 또는 센서들(1416)로 인가된 힘들의 상대적인 차이를 정확하게 결정하기 위해서, 또는 기타 등등을 위해서 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 센서(1416)로 인가된 힘이 결과적인 신호에 대한 상이한 관계 또는 비례성을 가질 수 있을 것이고, 그리고 하나의 실시예에서, 단순한 이원계(온-오프) 스위칭 관계가 될 수 있을 것이다.
도 32에 도시된 바와 같이, 이러한 예시적인 실시예에서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 센서 시스템(1412)은, 예를 들어 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이에서, 신발류 물품 내로 삽입하기 위한 삽입 부재(1437)를 형성하도록 조합되는 2개의 가요성 층들(1466 및 1468)로 구성된다. 층들은 가요성 폴리머 재료와 같은 임의의 가요성 재료로 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 층들(1466 및 1468)은 얇은 PET(예를 들어, Teslin) 또는 Mylar 재료, 또는 여기에서 설명된 재료들을 포함하는 임의의 다른 적합한 재료로 형성된다. 하나 이상의 부가적인 보호 층들(미도시)이 또한 삽입체(1437) 내에서 이용될 수 있을 것이고, 그러한 보호 층은 제 1 및 제 2 층들(1466 및 1468)과 동일한 재료 또는 그와 상이한 재료로 제조될 수 있을 것이다. 예를 들어 인쇄에 의해서, 센서들(1416)의 전극들(1440, 1442) 및 리드들(1418, 1418A)의 트레이스형(traced) 패턴으로, 제 1 층(1466) 상에 전도성 금속 재료를 먼저 침착하여 도 29-32에 도시된 구성을 형성함으로써, 삽입체(1437)가 구성된다. 이어서, 부가적인 탄소 접촉 층이 존재하는 경우에, 그러한 부가적인 탄소 접촉 층이 제 1 층(1466) 상에 침착되고, 그에 따라 센서들(1416)의 전극들(1440, 1442) 위에서 형성되고, 그리고 도 32에 또한 도시된 바와 같이, 탄소 힘 감지 저항 재료(1444)가 제 2 층(1468) 상의 퍼들들 또는 패치들(1444A)로서 침착된다. 모든 재료들이 침착된 후에, 층들(1466 및 1468)이 도 32에 도시된 바와 같이 중첩된 방식으로 배치되며, 그에 따라 전극들(1440, 1442)이 힘 감지 저항 재료(1444)의 퍼들들과 정렬되어 신발류(100)의 물품 내로 삽입하기 위한 삽입 부재(1437)를 형성한다. 층들(1466 및 1468)은 하나의 실시예에서 접착제 또는 다른 접합 재료에 의해서 함께 연결될 수 있고, 그리고 다른 실시예들에서 열 밀봉, 스폿 용접, 또는 다른 공지된 기술들과 같은 다양한 다른 기술들을 이용하여 층들(1466 및 1468)을 연결할 수 있다. 하나의 실시예에서, 이러한 방식으로 구성된 센서 시스템(1412)이 10-750 kPa 범위의 압력을 검출할 수 있다. 또한, 센서 시스템(1412)이 이러한 범위의 적어도 일부에 걸쳐 압력들을 고감도로 검출할 수 있을 것이다.
도 29-32에 도시된 삽입체(1437)는, 도 27-28에 도시된 삽입체(1337)의 구성과 같은 다른 삽입체 구성들 보다 적은 재료를 이용할 수 있는 구성을 가진다. 삽입체(1437)의 구성은 부가적인 장점들, 예를 들어, 파열 및 파열부들/균열들의 전파에 대한 내성, 제조 중에 또는 제조 후에 신발 내로의 삽입체의 용이한 삽입 등을 제공할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 삽입체(1437)는, 외측 족부 구역 또는 외측 및 내측 뒤꿈치 구역들에서와 같이, 잉여가 될 수 있는 삽입체(1437)의 구역들을 컷팅한 재료의 몇몇 부분들을 가진다. 이러한 구성의 삽입체(1437)는, 사용자의 발의 제 1 지골 영역과 뒤꿈치 영역 각각에 의해서 결합되도록 구성된, 중족 부분(1474A)의 대향 단부들로 부터 연장하는 제 1 지골 부분(1474B) 및 뒤꿈치 부분(1474C)을 가지는, 사용자의 발의 중족 및/또는 전족(즉, 중족골) 영역에 의해서 결합되도록 구성된 중앙 부분(1474A)을 가진다. 사용자의 발의 형상에 따라서, 제 1 지골 부분(1474B)이 단지 사용자의 발의 제 1 지골 영역과 결합할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 중앙 부분(1474A)의 폭은 제 1 지골 부분(1474B) 및 뒤꿈치 부분(1474C)의 폭 보다 더 넓고, 그에 따라 제 1 지골 부분(1474B) 및 뒤꿈치 부분(1474C)은 세장형 방식으로 보다 넓은 중앙 부분(1474A)으로부터 연장하는 삽입체 재료의 스트립들 또는 설부들(tongues)로서 구성된다. 여기에서 언급한 바와 같이, 삽입체(1437)의 일부의 폭이 내측에서 외측 방향으로 측정되고, 그리고 길이는 전방에서 후방 방향으로 측정된다. 도 29-32의 실시예에서, 센서들(1416)이 전술한 도 3의 센서들(16A-D)과 유사하게 배열된다. 제 1 지골 부분(1474B)은, 사용자의 제 1 지골과 결합되는, 그 상부에 위치된 센서들(1416) 중 하나를 가지고, 그리고 뒤꿈치 부분(1474C)은, 사용자의 뒤꿈치에 의해서 결합되는, 센서들(1416) 중 다른 하나를 구비한다. 나머지 2개의 센서들(1416)은, 사용자의 발의 제 5 중족골 헤드 영역들 각각에 의해서 결합되는, 삽입체(1437)의 전족 구역에서, 특히 제 1 중족골 헤드 영역에서 그리고 제 5 중족골 헤드 영역에서 중앙 부분(1474A) 상에 위치된다.
도 29-32에 도시된 실시예에서, 전술한 바와 같이, 삽입체(1437)는 삽입체(1437)의 둘레를 형성하고 그리고 몇 개의 컷-아웃 부분들을 가지는 둘레 엣지(1475)를 가진다. 예를 들어, 삽입체(1437)는 제 2 내지 제 5 지골 영역에서 또는 그 주위에서 컷-아웃 부분을 가지고, 그리고 뒤꿈치 부분(1474C)의 내측 및 외측 엣지들에서 2개의 컷-아웃 부분들을 가진다. 다른 방식으로 설명하면, 둘레 엣지(1475)는 중앙 부분(1474A)의 내측 측부로부터 제 1 지골 부분(1474B)의 내측 측부까지 연장하는 전방 내측 엣지(1475A), 중앙 부분(1474A)의 외측 측부로부터 제 1 지골 부분(1474B)의 외측 측부까지 연장하는 전방 외측 엣지(1475B), 중앙 부분(1474A)의 내측 측부로부터 뒤꿈치 부분(1474C)의 내측 측부까지 연장하는 후방 내측 엣지(1475C), 그리고 중앙 부분(1474A)의 외측 측부로부터 뒤꿈치 부분(1474C)의 외측 측부까지 연장하는 후방 외측 엣지(1475D)를 가진다. 전방 외측 엣지(1475B)가 내측 만곡형 또는 달리 만입된(indented) 형상을 가지고, 그에 따라 하나의 컷-아웃 부분을 생성하는 한편, 전방 내측 엣지(1475A)가 외측 만곡형 형상을 가진다. 부가적으로, 후방 내측 엣지(1475C) 및 후방 외측 엣지(1475D) 각각이 적어도 하나의 내측 만곡형 또는 달리 만입된 엣지를 가지고, 그에 따라 다른 컷-아웃 부분들을 생성한다. 컷-아웃 부분들은, 제 1 지골 부분(1474B) 및 뒤꿈치 부분(1474C)에 대해서 그들의 세장형 스트립 또는 설부 구성을 부여한다. 삽입체(1437)가 임의 수의 다른 구성들, 형상들, 및 구조들을 가질 수 있고, 그리고 다른 수 및/또는 구성의 센서들(1416), 및 다른 삽입체 구조 또는 둘레 형상을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 29-32의 삽입체(1437)는 삽입체(1437)의 재료 내에 복수의 슬릿들(1476)을 부가적으로 구비하고, 이는 삽입체(1437)의 벤딩 및 휘어짐 성질들에 영향을 미칠 수 있을 것이다. 예를 들어, 센서들(1416)의 압축 중과 같이, 삽입체(1437)의 주변 구역들의 보다 균일한 휘어짐을 슬릿들(1476)이 허용할 수 있을 것이고, 그에 따라 센서들(1416) 상에 보다 수직인(normal)(즉 직각인) 힘을 생성할 수 있을 것이다. 전형적으로, 센서들(1416)은 벤딩력, 꼬임력, 또는 전단력보다 수직력으로 보다 효과적으로 동작하고, 그에 따라 이는 노이즈 및/또는 왜곡이 적은 보다 선명한 신호를 초래할 수 있을 것이다. 슬릿들(1476) 중 적어도 일부가 센서들(1416)에 근접하여 위치될 수 있을 것이고, 그리고 삽입체(1437)의 둘레 엣지(1475)로부터 내측으로 연장될 수 있을 것이다. 부가적으로, 슬릿들(1476) 중 하나 이상이 센서들 중 하나 이상의 내부 갭, 노치, 만입부 등(예를 들어, 전술한 갭들(1471)) 내에 배치될 수 있을 것이다. 도 29-32에 도시된 실시예에서, 2개의 슬릿들(1476)이 각각의 센서(1416)에 근접하여 배치되고, 각각의 슬릿(1476)은 힘 감지 재료(1444) 내의 로브들(1470) 사이의 갭들(1471) 중 하나 내로 연장한다. 이러한 실시예에서, 슬릿들(1476)은 세장형이고 그리고 삽입체(1437)의 재료를 완전히 통과하여 연장한다. 부가적으로, 슬릿들(1476) 중 일부가 삽입체(1437)의 둘레 엣지(1475)로부터 내측으로 연장하고, 그리고 다른 슬릿들은 완전히 삽입체(1437) 내에 배치되고 그리고 둘레 엣지와 접촉하지 않는다. 여러 실시예들에서, 센서들(1416)의 경계들 내로 연장하지 않는 부가적인 슬릿들(1476) 및/또는 달리 구성된 슬릿들(1476)을 삽입체(1437)가 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 29-32에 추가적으로 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서, 삽입체(1437)의 압축 및/또는 휘어짐 중에 삽입체(1437)를 통한 공기유동을 허용하도록 구성된 내부 공기유동 시스템(1477)을 삽입체(1437)가 선택적으로 포함할 수 있을 것이다. 공기유동 시스템(1477)은, 센서들(1416)에서 또는 그 주위와 같은, 적절한 위치들에 배치된 하나 이상의 공기 챔버들(1478)을 포함할 수 있을 것이고, 그리고 또한 상기 공기 챔버(들)(1478)와 소통하는 하나 이상의 공기 저장부들(1479)을 포함할 수 있을 것이다. 도 29-32에 도시된 삽입체(1437)의 실시예는, 4개의 공기 챔버들(1478)을 포함하는, 도 31a에 구체적으로 도시된, 내부 공기유동 시스템(1477)을 구비하고, 4개의 공기 챔버들(1478)은 상기 센서 시스템(1412)의 4개의 센서들(1416)에 위치된다. 공기유동 시스템(1477)은 또한, 공기 통로들(1480)을 통해서 공기 챔버들(1478) 중 하나 이상과 각각 소통하는 2개의 공기 저장부들(1479)을 포함한다. 하나의 공기 저장부(1479)가 상기 삽입체(1437)의 중앙 부분(1474A) 내에 위치되고 그리고 3개의 공기 챔버들(1478) 즉: 제 1 지골 부분(1474B) 내의 센서(1416)에 위치되는 제 1 공기 챔버(1478), 그리고 상기 중앙 부분(1474A)의 제 1 중족골 헤드 영역 및 제 5 중족골 헤드 영역에서 센서들(1416)에 위치되는 제 2 및 제 3 공기 챔버들(1478)과 소통한다. 다른 공기 저장부(1479)가 삽입체(1437)의 뒤꿈치 부분(1474C) 내에 위치되고 그리고 상기 뒤꿈치 부분(1474C) 내의 센서(1416)에 위치되는 제 4 공기 챔버(1478)와 소통된다. 예를 들어, 인접 센서들(1416)의 압축 또는 휘어짐에 의해서, 공기 챔버들(1478) 및/또는 공기 저장부들(1479) 주위 구역들이 압축될 때, 공기 챔버들(1478)과 공기 저장부들(1479) 사이의 공기유동을 허용하도록, 공기유동 시스템(1477)이 구성된다. 도시된 실시예에서, 공기 챔버들(1478)이 운동 중에 상당한 압축이 일어나는 구역들에 위치되고, 그리고 공기유동 시스템(1477)은 삽입체(1437)의 부분들의 휘어짐 및 변형을 제어하는 데 도움이 된다. 다른 실시예들에서, 공기유동 시스템(1477)은, 도 36에 도시되고 이하에서 설명되는 바와 같이, 다른 수 및 구성의 공기 챔버들(1478), 공기 저장부들(1479), 및/또는 공기 통로들(1480)을 포함할 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 삽입체(1437)는, 도 31에 도시된 바와 같이, 공기유동 시스템(1477)의 구성요소들 중 하나 내에 또는 그와 소통하도록 위치될 수 있는 하나 이상의 환기 홀들(1484)을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 환기 홀(1484)이 공기 챔버들(1478) 중 하나 이상, 공기 저장부들(1479) 중 하나 이상, 공기 통로들(1480) 중 하나 이상, 및/또는 이들의 임의 조합과 소통할 수 있을 것이다. 이러한 구성에서 환기 홀(1484)은 공기유동 시스템(1477)으로부터 삽입체(1437) 외부로의 공기 통과를 허용할 수 있을 것이다. 추가적으로, 하나 이상의 환기 홀들(1484)이, 층들(1466, 1468) 중 하나 이상을 통과하는 대신에, 삽입체(1437)의 둘레 엣지까지 연장할 수 있을 것이다.
31a에 도시된 이러한 실시예의 공기 챔버들(1478)이, 전술한 바와 같은 힘 감지 재료(1444)의 패치들(1444A)과 유사한, 복수-로브형 구조를 가진다. 따라서, 이러한 실시예에서, 공기 챔버들(1478)이 갭들(1482)에 의해서 분리된 3개의 로브들(1481)을 가진다. 로브들(1481)은 서로로부터 실질적으로 분리되고 그리고 갭들(1482)을 가로질러 연장하는 가교부들(1483)에 의해서 연결되며, 그에 따라 가교부들(1483)이 로브들(1481) 사이의 공기유동을 위한 통로들을 형성한다. 도 31a에 도시된 구성에서, 로브들(1481)이 행(row)으로 정렬되고 그리고 3개의 로브들(1481) 사이에 2개의 갭들(1482)을 가지며, 각각의 갭(1482)은, 전술한 패치들(1444A)과 유사하게, 가로질러 걸쳐지는 가교부들(1483)을 가진다. 추가적으로, 이러한 구성에서, 가교부들(1483) 중 하나가 각각의 공기 챔버(1478)의 하나의 측방향 측부 상에 위치되고, 그리고 다른 가교부(1483)가 공기 챔버(1478)의 반대쪽 측방향 측부 상에 위치되어, 각각의 공기 챔버(1478)로 실질적으로 S-형상의 구조를 부여한다. 이러한 실시예들에서의 공기 챔버들(1478)은 힘 감지 재료(1444)의 패치들(1444A)과 실질적으로 같게 성형되고 그리고 힘 감지 재료(1444)에 대해서 실질적으로 중첩되는 위치에 배치된다. 이러한 배열에서, 공기 챔버들(1478) 사이의 갭들(1482)이 힘 감지 재료(1444)의 갭들(1482)과 동일한 위치들에 배치되고, 그에 따라 슬릿들(1476)이 또한 공기 챔버들(1478) 내의 갭들(1482) 내에서 연장한다. 다른 실시예들에서, 공기 챔버들(1478) 중 하나 이상이 다른 형상 또는 구성을 가질 수 있을 것이다.
도 29-32에 도시된 실시예에서, 공기유동 시스템(1477)의 공기 챔버들(1478), 공기 저장부들(1479), 및 공기 통로들(1480)이 삽입체 재료의 층들(1466, 1468) 사이의 공간들에 의해서 형성된다. 예를 들어, 열 밀봉, 접합 재료, 또는 다른 밀봉 기술에 의해서, 층들(1466, 1468)이 전술한 바와 같이 함께 밀봉될 수 있고, 그에 따라 공기유동 시스템(1477)의 구성요소들의 형상들이, 함께 밀봉되지 않은 층들(1466, 1468)의 구역들에 의해서 형성된다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 인쇄 또는 다른 기술에 의해서 하나의 또는 양 층들(1466, 1468)에 도포된 접착제 또는 다른 접합 재료에 의해서 층들(1466, 1468)이 함께 밀봉되고, 그리고 공기 챔버들(1478), 공기 저장부들(1479), 및 공기 통로들(1480)을 형성하는 구역들 내에 접착제를 도포하지 않음으로써 공기유동 시스템(1477)이 형성된다. 공기 챔버들(1478) 및/또는 공기 저장부들(1479)은, 층들(1466, 1468)을 분리 유지한는 것을 돕는 비-전도 재료(미도시)의 도포를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 하나의 실시예에서, 사용 및/또는 제조 중에 층들(1466, 1468) 사이로부터 공기가 빠져나갈 수 있게 하기 위해서, 층들(1466, 1468) 중 하나 또는 양자 모두가 적어도 하나의 환기 홀(1484)을 가질 수 있을 것이다. 환기 홀(1484)이 삽입체(1437)의 밀봉된 영역 내에 위치되는 것으로 도 31에 도시되어 있지만, 삽입체(1437)가, 전술한 바와 같이, 공기유동 시스템(1477)의 구성요소들 중 하나 내에 위치된 환기 홀(1484)을 추가적으로 또는 대안적으로 구비할 수 있을 것이다. 환기 홀(들)(1484)이 공기유동 시스템(1477)에 부가하여 또는 그 대신에 이용될 수 있다. 공기가 재-진입하는 것을 방지하기 위해서, 환기 홀(1484)이 층들(1466, 1468)의 연결 후에 폐쇄되어 밀봉될 수 있을 것이다.
또한, 삽입체(1437)는 그래픽 디자인(1485) 또는 다른 표시를 그 상부에 포함할 수 있을 것이다. 그래픽 디자인(1485)은, 삽입체(1437)의 층들(1466 및 1468) 중 하나 또는 양자 모두 상에 배치된 하나 이상의 그래픽 층들(1486) 상에 제공될 수 있을 것이다. 도 32에 도시된 실시예에서, 삽입체(1437)는 그래픽 디자인 또는 표시(1485)를 상부에 포함하는 부가적인 그래픽 층(1486)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 그래픽 층들(1486)이 제 1 층(1466)의 상단부 상에 배치되고 그리고 제 1 층(1466)에 밀봉된다(sealed). 그래픽 층(1486)은 제 1 및 제 2 층들(1466, 1468)과 동일한 둘레 형상 및 프로파일을 가지나, 다른 실시예에서, 그래픽 층(1486)이, 제 1 및 제 2 층들(1466, 1468) 보다 작은 둘레 크기를 포함하는, 상이한 형상을 가질 수 있을 것이다. 부가적으로, 그래픽 층(1486)이 다른 층들(1466, 1468)과 같은 재료, 또는 상이한 재료로 제조될 수 있을 것이다. 그래픽 디자인(1485)이 임의의 적합한 구성을 가질 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 도 33에 도시된 바와 같이, 그래픽 디자인(1485)이 센서 시스템(1412) 또는 공기유동 시스템(1477)의 센서들(1416) 및/또는 다른 구성요소들의 스타일화된(stylized) 또는 비-스타일화된 그림(depiction)을 포함할 수 있을 것이다.
도 33은 도 29-32의 센서 시스템(1412)의 대안적인 실시예를 도시하고, 여기에서 힘 감지 재료(1444)에 대한 층들(1466, 1468)의 배향들 및 전극들(1440, 1442)의 배향들이 반대가 된다. 다시 말해서, 전극들(1440, 1442)을 형성하는 전도성 재료를 가지는 제 1 층(1466)이 구성의 하단부 층으로서 배치되고, 그리고 힘 감지 재료(1444)를 가지는 제 2 층(1468)이 상기 제 1 층(1466) 위에 배치된다. 그렇지 않은 경우에, 층들(1466, 1468), 전극들(1440, 1442), 및 힘 감지 재료(1444)가 전술한 것과 동일한 형태(들) 또는 구성(들)으로 제공될 수 있다. 부가적으로, 도 33에 도시된 센서 시스템(1412)의 실시예는, 전술한 바와 같이, 센서들(1416)이 위치된 곳을 사용자에게 표시하기 위해서 이용될 수 있는, 센서들(1416)의 스타일화된 또는 비-스타일화된 버전의 형태의 그래픽 디자인(1485)을 가지는 그래픽 층(1486)을 포함한다.
도 34-36은 신발류(100)의 물품으로 통합되기 위한 FSR 센서 시스템(1512)의 다른 실시예를 도시한다. 센서 시스템(1512)은 4개의 센서들(1516)을 포함하고, 도 29-32에 도시된 구성과 유사하게, 제 1 센서(1516)가 제 1 지골(엄지 발가락) 구역에 배치되고, 제 2 센서(1516)가 제 1 중족골 헤드 구역에 배치되며, 제 3 센서(1516)가 제 5 중족골 헤드 구역 내에 배치되고, 그리고 제 4 센서(1516)가 뒤꿈치 구역 내에 배치된다. 도 34-36에 도시된 실시예의 센서 시스템(1512)이, 많은 측면들에서, 도 29-32에 도시된 실시예의 센서 시스템(1412)과 동일하게 또는 실질적으로 유사하게 구성된다. 따라서, 센서 시스템(1512)의 적어도 일부 특징들이 간결함을 위해서 보다 덜 구체적으로 설명될 수 있을 것이고, 그리고 차이점들이 주목되는 경우를 제외하고, 도 29-32의 센서 시스템(1416)에 관한 설명이 센서 시스템(1512)의 설명으로 통합될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 센서 시스템(1512)이 도 33에 도시되고 전술된 센서 시스템(1412)의 실시예의 임의 특성들을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 34-36에 도시된 센서들(1516)은 도 29-32의 센서들(1416)과 실질적으로 동일하게 구성된다. 이러한 실시예의 센서들(1516) 각각은 센서(1516)를 포트(14)에 연결하는 센서 리드(1518)를 가진다. 부가적으로, 전력 리드(1518A)가 포트(14)로부터 연장하고 그리고 4개의 모든 센서들(1516)로 직렬로 연결되어 전력을 4개의 모든 센서들(1516)로 공급한다. 도 29-32의 센서들(1416)과 유사하게, 센서 시스템(1512)의 각각의 센서(1516)는 제 1 및 제 2 전극들 또는 전기적 접점들(1540, 1542), 그리고 전극들(1540, 1542)을 함께 전기적으로 연결하기 위해서 전극들(1540, 1542) 사이에 배치되는 힘 감지 저항 재료(1544)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 도 29-32의 실시예와 유사하게, 전극들(1540, 1542)이 힘 감지 재료(1544)의 표면과 접촉하여 배치된다. 또한, 도 29-32의 실시예와 유사하게, 전극들(1540, 1542)은 복수의 상호록킹되는 또는 서로 맞물리는 핑거들(1546)을 가진다. 센서들(1516)이 도 29-32에 대해서 전술한 것과 동일한 방식으로 구조화되고 그리고 동일한 방식으로 유사하게 기능한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 34에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 힘 감지 재료(1544)의 패치들(1544A)은, 서로로부터 분리된 또는 실질적으로 분리된 복수의 로브들(1570)로 형성된 복수-로브형 구조를 가진다. 로브들(1570) 사이에 전기적 연결부들을 형성하기 위해서 갭들(1571)을 가로질러 연장하는 가교부들(1572)을 가지는 세장형 갭들(1571)에 의해서 분리된 로브들(1570)을 구비하는, 도 29-32의 힘 감지 재료(1444)와 실질적으로 동일하게 힘 감지 재료(1544)의 패치들(1544A)이 구성된다. 앞서서 유사하게 설명된 바와 같이, 패치들(1544A)은 실질적으로 S-형상의 구조를 가질 수 있을 것이다. 또한 전술한 바와 같이, 각각의 전극(1540, 1542)이 힘 감지 재료(1544)의 패치들(1544A)의 로브들(1570)의 각각과 접촉하는 복수의 핑거들(1546) 중 적어도 하나를 구비한다. 앞서서 추가적으로 기술된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 전극들(1540, 1542)은 힘 감지 재료(1544) 내에서 갭들(1571)에 걸쳐서 배치된 2개의 확대된 공간들(1573)을 가지는 복수-로브형 구조를 구비한다.
도 34-36의 실시예에서, 도 29-32에 대해서 전술한 바와 같이, 센서 시스템(1512)은 신발류 물품으로 삽입하기 위한 삽입 부재(1537)를 형성하도록 조합된 2개의 가요성 층들(1566 및 1568)로 구성된다. 전술한 바와 같이, 제 1 층(1566)이 전극들(1540, 1542) 및 그 상부에 위치된 리드들(1518, 1518A)을 구비할 수 있고, 그리고 제 2 층(1568)이 힘 감지 재료(1544)를 가질 수 있을 것이다. 도 34-36로부터, 이러한 실시예의 삽입체(1537)의 둘레 엣지(1575)의 둘레 형상 및 윤곽들이 도 29-32의 삽입체(1437)의 둘레 형상 및 윤곽들과 다르다는 것, 그리고 삽입체(1537)의 형상이 도 27-28의 삽입체(1337)의 형상과 보다 유사하다는 것을 확인할 수 있을 것이다. 도 32 및 33에 도시되고 전술된 그래픽 디자인(1485) 및 그래픽 층(1486)과 유사한 그래픽 층(미도시) 상에 제공될 수 있는 그래픽 디자인 또는 표시(미도시)를 이러한 실시예의 삽입체(1537)가 또한 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 34-36의 삽입체(1537)는, 삽입체(1537)를 완전히 통과하여 연장할 수 있는 삽입체(1537)의 재료 내에 복수의 슬릿들(1576)을 구비한다. 슬릿들(1576)은, 갭들(1571) 내에서 또는 센서들(1516) 내부에서 달리 연장하는 것을 포함하여, 센서들(1516)에 근접하여 배치될 수 있고, 그리고 전술한 삽입체(1437)와 유사하게, 삽입체(1537)의 둘레 엣지(1575)로부터 내측으로 연장할 수 있을 것이다. 도 34-36에 도시된 삽입체(1537)의 슬릿들(1576)은 도 29-39의 슬릿들(1576)과 상이하게 구성된다. 슬릿들(1576)의 일부가 다른 길이들 및 형상들을 가지고, 그리고 뒤꿈치 센서(1516)가 힘 감지 재료(1544)의 갭들(1571) 내에 슬릿들(1576)을 가지지 않는다. 부가적으로, 삽입체(1537)는, 삽입체(1537)의 뒤꿈치 영역 내의 센서(1516) 주위에 위치된 복수의 둘레 슬릿들(집합적으로, 1576A)을 포함하는, 센서들(1516) 내에서 연장하지 않는 많은 수의 슬릿들(1576)을 가진다. 둘레 슬릿들(1576A)은, 삽입체(1537)의 뒤꿈치 영역에서 둘레 엣지(1575)의 윤곽을 따르고 그리고 뒤꿈치 센서(1516)의 둘레 주위로 휘어지는(curve) 만곡형 슬릿들(1576)이 된다. 전술된 그리고 도 29-32에 도시된 슬릿들(1476)과 유사하게, 슬릿들(1576)은, 예를 들어, 센서들(1516)의 압축 중에, 삽입체(1537)의 주위 구역들의 보다 균일한 휘어짐을 허용할 수 있을 것이고, 이는 센서들(1516)의 보다 수직적인 압축을 생성할 수 있을 것이다. 예를 들어, 삽입체(1537)의 뒤꿈치 영역 내의 둘레 슬릿들(1576A)에 의해서, 삽입체(1537)가 뒤꿈치 압축 중에 센서(1516) 주위에서 "커핑(cupping)" 형상으로 휘어질 수 있게 되고, 이는 센서(1516)에 대한 보다 수직인 힘을 생성한다.
또한 도 29-32와 관련하여 전술한 바와 같이, 하나의 실시예에서, 삽입체(1537)가 그러한 삽입체(1537)의 압축 및/또는 휘어짐 동안에 삽입체(1537)를 통한 공기유동을 허용하도록 구성된 내부 공기유동 시스템(1577)을 선택적으로 포함할 수 있을 것이다. 이러한 실시예의 공기유동 시스템(1577)은 도 36에 보다 구체적으로 도시되어 있다. 도 34-36에 도시된 삽입체(1537)의 실시예는 4개의 공기 챔버들(1578)을 포함하는 내부 공기유동 시스템(1577)을 구비하고, 상기 4개의 공기 챔버들(1578)은 센서 시스템(1512)의 4개의 센서들(1516)에 위치된다. 공기유동 시스템(1577)은 또한, 공기 통로들(1580)을 통해서 하나 이상의 공기 챔버들(1578)과 각각 소통하는 2개의 공기 저장부들(1579)을 포함한다. 하나의 공기 저장부(1579)가 3개의 공기 챔버들(1578) 즉: 제 1 지골 센서(1516)에 위치되는 제 1 공기 챔버(1578), 그리고 제 1 중족골 헤드 영역 및 제 5 중족골 헤드 영역에서 센서들(1516)에 위치되는 제 2 및 제 3 공기 챔버들(1578)과 소통한다. 다른 공기 저장부(1579)가 뒤꿈치 영역 내에 위치되고 그리고 뒤꿈치 영역 내의 센서(1516)에 위치되는 제 4 공기 챔버(1578)와 소통한다. 공기유동 시스템(1577)은 도 29-32의 공기유동 시스템(1477)에 대해서 전술한 것과 실질적으로 동일하게 기능한다. 도 31a와 도 36 사이의 비교로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 공기 저장부들(1579) 및 공기 통로들(1580)은 도 29-32에 도시된 공기유동 시스템(1477)과 상이한 형상들 및 위치들을 가진다. 부가적으로, 이러한 실시예에서, 공기 챔버들(1578)은, 갭들(1582)에 의해서 분리되고 갭들(1582)을 가로질러 연장하는 가교부들(1583)에 의해서 연결된 3개의 로브들(1581)을 가지는, 전술한 도 29-32의 공기 챔버들(1478)과 실질적으로 동일한, 복수-로브형 구조를 가진다. 공기유동 시스템(1577)의 구성요소들은 또한 도 29-32의 공기유동 시스템(1477)에 대해서 전술한 것과 동일한 기술들을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 삽입체(1537)가 전술한 바와 같은 하나 이상의 환기 홀들(미도시)을 포함할 수 있을 것이다.
도 8 및 27-36에 도시된 센서 시스템들(212, 1312, 1412, 1512)뿐만 아니라, 도 27-36에 도시된 삽입체들(1337, 1437, 1537)이 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이에서 신발(100) 내에 구현될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, FSR 센서 시스템(212, 1312, 1412, 1512)이, 갑피(120)를 중창(131) 및 바깥창(132)에 연결한 후에, 신발(100)의 제조 중에 중창 부재(131) 위로(그리고 스트로벨이 존재하는 경우에, 스트로벨 위로) 삽입되고, 이어서 발 접촉 부재(133)가 센서 시스템(212, 1312, 1412, 1512) 위로 삽입될 수 있다. 추가적으로, 하나의 실시예에서, 센서 시스템(212, 1312, 1412, 1512)이, 도 12 및 도 27-36에 도시된 삽입 부재(437, 1337, 1437, 1537)와 같은, 삽입 부재의 일부로서 삽입될 수 있다. 도 11-14는 신발(100)과 같은 신발류 물품 내로 FSR 센서들을 구현하는 것의 부가적인 예들을 도시한다. 도 11-14에 도시된 실시예들은, 전술된 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 전자 모듈(22)을 수용하기 위한 오목부(135) 및 상기 모듈(22)에의 연결을 위한 포트(14)를 내부에 가지는 중창 부재(131)를 도시한다. 그러나, 상기 오목부(135) 및/또는 포트(14)가 다른 개소에 배치될 수 있다는 것, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 발 접촉 부재(133) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 배치될 수 있다는 것, 또는 신발(100) 내의 다른 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
하나의 예로서, 도 11은 FSR 센서 시스템(312)을 포함하는 신발류 물품의 밑창 구조(130)의 일부를, 상기 FSR 센서 조립체(313)가 연결된 중창 부재(131)와 함께 도시한다. 이러한 실시예에서, FSR 센서들(316)이 중창 부재(131) 내에 부분적으로 매립되고 그리고 센서 리드들(318)이 중창 부재(131)의 상단부 표면에 연결된다. 센서들(316)을 중창 부재(131) 내에서 유지하기 위해서 센서들(316)을 덮는 층을 중창 부재(131)가 가질 수 있다는 것, 그리고 센서들(316)이 중창 부재(131) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 수 있다는 것, 또는 중창 부재(131)가 센서들(316)의 삽입을 위한 "포켓들"을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 중창 부재(131)에는 포트(14)가 연결된다. 포트(14)는 센서 리드들(318)에 연결되고 그리고 오목부(135) 내에 수용된 전자 모듈(22)과의 연결을 위해서 오목부(135) 내에 배치된다. 센서 리드들(318)이 포트(14)에 대한 연결을 위해서 포트(14)에 근접하는 인터페이스(319)를 형성한다.
다른 예로서, 도 12는, FSR 센서 조립체(413)를 포함하는 부가적인 밑창 부재(437)와 함께, FSR 센서 시스템(412)을 포함하는 신발류 물품에 대한 밑창 구조(130)의 일부를 도시한다. 이러한 실시예에서, 부가적인 밑창 부재(437)는, 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이에 삽입되도록 구성된 삽입체 또는 라이너이다. 삽입체(437)는 FSR 센서들(416) 및 상기 FSR 센서들에 연결된 센서 리드들(418)을 가진다. 삽입체(437)는 전술되고 도 27-28에 도시된 삽입체(1337)의 구성과 유사한 구성을 가질 수 있을 것이고, 또는 다른 구성을 가질 수 있을 것이다. 부가적으로, 이러한 실시예에서, 삽입체(437)는, 센서들을 제위치에서 유지하기 위한, FSR 센서들(416) 및 상기 FSR 센서들에 장착된 센서 리드들(418)을 가지는 가요성의 폴리머 웨빙(webbing) 재료의 얇은 층이다. 센서들(416) 및/또는 리드들(418)이 삽입체(437)의 폴리머 재료 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 삽입체(437)가, 어떠한 바인딩(binding) 또는 웨빙 재료도 없이, 센서 조립체(413)로 전체적으로 구성될 수 있을 것이다. 삽입체(437)가 발 접촉 부재(133) 및 중창(131) 사이에 배치될 때, 오목부(135) 내에 수용된 전자 모듈과의 포트(14)를 통한 연결을 위해서, 센서 리드들(418)의 인터페이스(들)(419)가 오목부(135) 내에 있도록 또는 그에 인접하도록, 삽입체(437)는 또한 포트(14)에 대한 센서 리드들(418)의 연결을 위해서 구성된다. 부가적으로, 밑창 구조(130)가 상이한 구성들의 센서들(416)을 가지는 하나 이상의 삽입체들(437)을 구비할 수 있다. 발 접촉 부재(133)를 들어올려 하나의 삽입체를 다른, 상이하게-구성된 삽입체(437)와 교체함으로써, 이러한 다른 삽입체들(437)이 제거되고 상호교환될 수 있다. 이에 의해서, 상이한 적용예들을 위해서, 필요에 따라, 하나의 신발류 물품을 다른 센서(416) 구성들과 함께 이용할 수 있게 된다. 예를 들어, 이하에서 설명하는 바와 같이, 센서 시스템(412)이 외부 장치(110)와의 통신을 위해서 구성될 수 있을 것이고, 그리고 센서들(416)의 다른 구성들이 외부 장치(110) 상에서 동작되는 다른 게임들 또는 다른 프로그램들을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 또한, 삽입체(437)가 크기가 상이한 많은 다른 신발류 물품들에 대해서 이용될 수 있도록, 삽입체(437)의 크기가 결정될 수 있을 것이고, 그에 따라 다용성을 제공할 수 있을 것이다.
도 13에 도시된 다른 실시예에서, 삽입체, 라이너, 또는 다른 부가적인 밑창 부재(437A)가 발 접촉 부재(133)의 상단부 상에 배치하기 위한 센서 조립체(413A)로 구성될 수 있다. 이러한 삽입체(437A)는 전술한 삽입체(437)와 유사하게 구성될 수 있고, 그에 따라 예를 들어 센서들(416A) 및 상기 센서들에 연결된 센서 리드들(418A)을 가지는 가요성 폴리머 웨빙 재료를 가질 수 있을 것이다. 센서 조립체(412A)는, 발 접촉 부재(133) 주위로 또는 발 접촉 부재(133)를 통해서 연장하고, 전자 모듈(22)에 대한 연결을 위해서 오목부(135) 내에 배치된 포트(14)에 연결되도록 구성된 인터페이스(419A) 내에서 종료되는 연장된 및/또는 통합된 와이어 리드들(418A)을 포함할 수 있을 것이다. 삽입체(437A)가 밑창 구조(130)의 상단부 일부를 형성함에 따라, 이러한 삽입체(437A)가 일부 상황들에서 "발 접촉 부재"로서 간주될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 삽입체(437)와 유사하게, 삽입체(437A)가 제거될 수 있고 그리고 상이한 센서들(416A) 구성들을 가지는 다른 삽입체들(437A)과 상호교환될 수 있고, 그리고 여러 가지 상이한 크기들을 가지는 신발류 내에 배치되도록 크기가 결정될 수 있을 것이다.
다른 대안적인 실시예에서, 삽입 부재가, 발 접촉 부재(133) 또는 중창 부재(131)와 같은 다른 밑창 부재에 대한 연결을 위해서 제조될 수 있다. 이러한 삽입 부재는, 예를 들어, 센서들(416, 416A) 및 상기 센서들에 연결된 센서 리드들(418, 418A)을 가지는 가요성 웨빙 재료(예를 들어, 폴리머)를 가지는 것과 같이, 전술되고 도 12-13에 도시된 삽입체들(437 및 437A)과 유사할 수 있을 것이다. 이러한 구성은, 완전한 센서 시스템을 생성하기 위해서, 센서 조립체(413, 413A)가 희망에 따라서 임의 수의 밑창 구조(130)에 장착될 수 있게 한다. 삽입 부재는, 예를 들어, 접착제들, 체결구들, 용접, 열-밀봉, 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해서, 많은 다양한 방식들로 밑창 부재에 연결될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 삽입 부재(437, 437A)가 웨빙 재료를 포함하지 않을 수 있고, 그리고 센서 조립체(413, 413A)의 전자 구성요소들만을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
추가적인 예로서, 도 14는, FSR 센서 조립체(513)가 연결된 발 접촉 부재(133)와 함께, FSR 센서 시스템(512)을 포함하는 신발류 물품을 위한 밑창 구조(130)의 일부를 도시한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 도 14에 도시된 발 접촉 부재(133)가 안창 부재 또는 삭라이너이고, 발 접촉 부재(133)가, 대안적으로, 부티 요소, 스트로벨, 삭라이너, 양발, 또는 신발류 물품에서 사용하기 위한 다른 타입의 발 접촉 부재일 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, FSR 센서들(516)이 발 접촉 부재(133) 내에 부분적으로 매립되고 그리고 센서 리드들(518)이 발 접촉 부재(133)의 하단부 표면에 연결된다. 발 접촉 부재(133)는, 센서들을 발 접촉 부재(133) 내에서 유지하기 위해서, 센서들(516)을 덮는 층을 가질 수 있다는 것, 그리고 센서들(516)이 발 접촉 부재(133) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 수 있다는 것, 또는 발 접촉 부재(133)가 센서들(516)을 수용하기 위한 포켓들을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 발 접촉 부재(133)가 중창 부재(131)의 상단부 상에 위치될 때, 리드들(518)의 인터페이스(519)가, 오목부(135) 내에 수용된 전자 모듈(22)과 포트(14)를 통해서 연결되도록, 오목부(135) 내에 또는 그에 근접하여 위치되도록, 센서 리드들(518)의 말단들이 포트(14)에 대한 연결을 위해서 구성되고 그리고 배치된다. 추가적으로, 밑창 구조(130)가 상이한 구성들의 센서 조립체들(513)을 가지는 복수의 발 접촉 부재들(133)을 구비할 수 있다. 발 접촉 부재(133)를 제거하고 그러한 발 접촉 부재를 상이한 구성의 센서들(516)을 가지는 다른 발 접촉 부재(133)와 교체함으로써, 이러한 다른 발 접촉 부재들(133)이 제거 및 교환가능할 수 있다. 이에 의해서, 전술한 바와 같이, 외부 장치(110) 상에서의 프로그램 작동을 포함하는 상이한 적용예들을 위해서, 필요에 따라, 하나의 신발류 물품을 다른 센서(416) 구성들과 함께 이용할 수 있게 된다.
도 15는 복수의 센서들(616)을 포함하는 센서 조립체(613)를 포함하는 센서 시스템(612)을 수용하는 신발(100)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 센서들(616)은 전극들(640, 642)의 쌍들(641) 및, 상기 전극들(640, 642)과 접촉하는 힘 감지 저항 재료(644)를 포함하는, 별개의 힘 감지 저항 요소(650)를 이용한다. 이러한 실시예에서, 각각의 전극 쌍(641) 및 힘 감지 재료(644)가 조합되어 센서(616)를 형성하고 그리고 전술하고 도 9-10에 도시한 재료(M)와 전극들(+) 및 (-)와 유사하게 동작한다. 센서 시스템(612)은 전술한 바와 같이 센서 시스템(12, 212)에 대해서 유사하게 배열될 수 있고, 그리고 또한 전자 모듈(22)과 통신하는 포트(14) 및 전극들(640, 642)을 포트(14)에 연결하는 복수의 리드들(618)을 포함한다. 모듈(22)은 신발(100)의 밑창 구조(130) 내의 오목부 또는 공동(135) 내에 수용되고, 그리고 포트(14)가 오목부(135) 내에 연결되어 오목부(135) 내의 모듈(22)에 대한 연결을 가능하게 한다.
도 15의 힘 감지 저항 요소(650)가 전극들(640, 642)과 접촉하도록 배치된 임의의 요소일 수 있다. 힘 감지 요소(650)가 전체적으로 힘 감지 저항 재료(644)로 구성될 수 있고, 또는 예를 들어, 힘 감지 재료(644)의 층 또는 힘 감지 재료(644)를 포함하는 전략적으로-배치된 구역들을 포함함으로써, 힘 감지 재료(644)로 부분적으로만 구성될 수 있을 것이다. 부가적으로, 힘 감지 요소(650)가 하나의 연속적인 조각일 수 있고 또는 몇 개의 별개의 조각들을 포함할 수 있을 것이다. 이하에서 설명되고 도 16-20에 도시된 실시예들과 같은 하나의 실시예에서, 힘 감지 요소(650)가 밑창 구조(130)의 부재 내에 수용될 수 있고, 또는 밑창 구조(130)의 부재를 전체적으로 형성할 수 있을 것이다.
힘 감지 저항 재료(244)로서 이용하기에 적합한 하나의 재료로서 양자 터널링 복합체("QTC")가 있고, 그러한 양자 터널링 복합체는 부피-기반의 저항 거동을 제공한다. 일반적으로, 양자 터널링 복합체는 금속 입자들 또는 다른 전도성 입자들을 포함하는 폴리머 기질 재료를 포함한다. 압축시에, 전도성 입자들이 서로 근접하도록 이동하고, 그에 따라 전자들이 절연성 폴리머 기질을 통해서 양자 역학적으로 터널링될 수 있다. 압축이 증가됨에 따라, 전도성 입자들이 서로 더 근접하도록 이동하고, 그에 따라 보다 많은 전자들이 유동할 수 있게 허용하고 측정되는 저항을 감소시킬 수 있다. 양자 터널링 복합체 내의 입자들이 불규칙적인 표면을 가질 수 있을 것이고, 이는 입자들이 서로 접촉하지 않는 상태에서 입자들의 상대적인 운동 범위를 보다 크게 할 수 있을 것이다. 이러한 거동에 의해서, 힘 감지 재료에 가해지는 힘의 정량적인 또는 이원계적인(온/오프) 검출이 가능해진다. 적절한 양자 터널링 복합체 재료들은 특히 Peratech Limited로부터 획득될 수 있을 것이다.
힘 감지 저항 재료(244)로서 이용하기에 적합한 다른 재료로 맞춤형 전도성 포옴이 있고, 그러한 포옴은 또한 힘 감지 저항 거동을 제공한다. 맞춤형 전도성 포옴은 일반적으로 전도성 재료로 제조된 또는 전도성 재료 접착제, 예를 들어, 카본 블랙 또는 탄소의 다른 형태들을 포함하는 포옴, 또는 전도성 폴리머를 포함한다. 포옴이 압축될 때 맞춤형 전도성 포옴은 보다 큰 전자들의 전도를 가능하게 하고, 그에 따라 측정 저항을 감소시킨다. 힘 감지 저항 재료(244)로서 이용하기에 적합한 추가적인 재료가 힘-변환 고무이다. 힘 감지 재료(644)는, 부피-기반의 또는 접촉-기반의 저항을 가지는 전술한 임의 재료들을 포함하여, 힘 감지 저항 거동을 나타내는 임의의 다른 재료일 수 있을 것이다.
전극들(640, 642)은 전극들(240, 242)에 대해서 전술한 재료들 중 임의의 재료로 제조될 수 있다. 하나의 실시예에서, 전극들(640, 642) 및/또는 리드들(618)이, 전도성 잉크를 이용하여, 발 접촉 부재(133), 중창 부재(131), 또는 다른 밑창 부재와 같은 표면 상에 인쇄될 수 있다. 다른 실시예에서, 전도성 테입이 이러한 목적을 위해서, 그리고 전술한 다른 구조들 및 기술들을 위해서 이용될 수 있다.
도 15에 도시된 센서 시스템(612)은, 예를 들어 힘 감지 저항 요소(650)를 발 접촉 부재(133) 또는 중창 부재(131)에 연결하는 것에 의해서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 발 접촉 부재(133)와 중창 부재(131) 사이의 신발(100) 내에서 구현될 수 있다. 도 11-20은, 신발(100)과 같은 신발류 물품에 별개의 힘 감지 저항 요소를 이용하는 센서들을 구현하는 부가적인 예들을 도시한다. 도 11-20에 도시된 실시예들은 전자 모듈(22) 및 모듈(22)에 연결하기 위한 포트(14)를 수용하는 오목부(135)를 가지는 중창 부재(131)를 도시한다. 그러나, 오목부(135) 및/또는 포트(14)가, 도 5에 도시된 바와 같이 발 접촉 부재(133) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 위치되는 것, 또는 신발(100) 내의 다른 개소에 위치되는 것과 같이 다른 개소에 배치될 수 있을 것이다.
하나의 예로서, 도 16은 전극 조립체(713)가 연결된 발 접촉 부재(133)와 함께, 센서 시스템(712)을 포함하는 신발류 물품을 위한 밑창 구조(130)의 일부를 도시한다. 이러한 실시예에서, 전극 조립체(713)는 발 접촉 부재(133)의 하단부 표면에 연결되는 센서 리드들(718) 및 전극 쌍들(741)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 전극 쌍들(741) 및 센서 리드들(718)이 발 접촉 부재(133)의 하단부에 인쇄될 수 있고, 그리고 다른 실시예에서, 전극 쌍들(741) 및 리드들(718)이 발 접촉 부재(133)의 하단부의 층 내에 수용될 수 있다. 전극 쌍들(741) 및/또는 리드들(718)이 발 접촉 부재(133) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 중창 부재(131)는 그 상단부 표면에 힘 감지 저항 재료(744)의 층(751) 형태의 힘 감지 저항 요소(750)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 이러한 층(751)은 연속적이 아닐 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 센서 리드들(718)은 포트(14)를 통한 오목부(135) 내에 수용된 전자 모듈(22)과의 연결을 위해서 오목부(135) 내에 또는 오목부(135)에 인접하여 배치된 인터페이스(719)를 가진다. 추가적으로, 밑창 구조(130)는 상이한 구성들의 전극 조립체들(713)을 가지는 복수의 발 접촉 부재들(133)을 구비할 수 있다. 이러한 다른 발 접촉 부재들(133)은, 발 접촉 부재(133)를 제거하고 다른 구성들의 전극 쌍들(741)을 가지는 다른 발 접촉 부재(133)로 교체함으로써, 제거 및 교환될 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 외부 장치(110) 상에서 작동하는 프로그램들을 포함하는 다른 적용예들을 위해서, 필요에 따라 다른 센서 구성들과 함께 단일 신발류 물품이 이용될 수 있게 한다. 또한, 이러한 구성이 반대가 되어, 발 접촉 부재(133)에 힘 감지 저항 요소(750)가 연결될 수 있고, 그리고 전극 쌍들(741)이 중창 부재(131)에 연결될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 도 17에 도시된 바와 같이, 밑창 구조(130)가 센서 시스템(812)을 포함하고, 발 접촉 부재(133)에는 전술한 그리고 도 16에 도시된 전극 조립체(713)와 같은 구성의 전극 조립체(813)가 연결된다. 전술한 것과 유사하게, 전극 조립체(813)는 발 접촉 부재(133)의 하단부 표면에 연결된 전극 쌍들(841) 및 센서 리드들(818)을 포함하고, 상기 리드들(818)은 포트(14)에 대한 연결을 위한 인터페이스(819) 내에서 종료된다. 그러나, 도 17에 도시된 실시예에서, 중창 부재(131) 자체는 힘 감지 저항 요소(850)로서 기능하고, 그리고 전체적으로 힘 감지 저항 재료(844)로 이루어진다. 그 외는, 이러한 실시예가 도 16에 도시된 실시예와 동일한 기능을 하고 그리고 동일한 교환가능성을 제공한다. 또한, 이러한 구성이 반대가 될 수 있고, 발 접촉 부재(133)는 힘 감지 저항 재료(844)로 이루어진 힘 감지 저항 요소(850)로서 기능하고, 그리고 상기 전극 쌍들(841)이 중창 부재(131)에 연결될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
다른 예로서, 도 18은 발 접촉 부재(133), 중창 부재(131), 그리고 상기 중창 부재(131)와 발 접촉 부재(133) 사이에 배치되고 전극 조립체(713)가 연결된 부가적인 밑창 부재(937)와 함께, 신발류 물품을 위한 밑창 구조(130)의 일부를 도시한다. 전극 조립체(913)는 전극 쌍들(941) 및 상기 부가적인 밑창 부재(937)에 연결된 센서 리드들(918)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 부가적인 밑창 부재(937)는, 전극 쌍들(941)을 제위치에서 유지하기 위한, 전극 쌍들(941) 및 센서 리드들(918)을 가지는 가요성 폴리머 웨빙 재료의 얇은 층으로 제조된 삽입체(937)이다. 전극 쌍들(941) 및/또는 리드들(918)이 삽입체(937)의 폴리머 재료 내에 전체적으로 또는 부분적으로 매립될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 삽입체(937)가, 바인딩 또는 웨빙 재료 없이, 전극 조립체(913)로 전체가 구성될 수 있을 것이다. 중창 부재(131)는, 도 16의 힘 감지 요소(750)와 유사한, 힘 감지 저항 재료(944)의 층(951) 형태의 힘 감지 저항 요소(950)를 그 상단부 표면 상에 포함한다. 일부 실시예들에서, 이러한 층(951)은 연속적이 아닐 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 삽입체(937)는 또한 포트(14)에 대한 센서 리드들(918)의 연결을 위해서 구성되고, 그리고 삽입체(937)가 발 접촉 부재(133)와 중창(131) 사이에 배치될 때, 센서 리드들(918)의 인터페이스(919)가 포트(14)를 통해서 오목부(135) 내에 수용된 전자 모듈(22)과 연결되도록 오목부(135) 내에 또는 오목부(135)에 인접하도록 배치될 수 있을 것이다. 부가적으로, 밑창 구조(130)가 상이한 구성들의 전극 조립체들(913)을 가지는 복수의 삽입체들(937)을 구비할 수 있다. 이러한 다른 삽입체들(937)은, 발 접촉 부재(133)를 상승시키고 삽입체(937)를 다른 구성들의 전극 쌍들(941)을 가지는 다른 삽입체(937)로 교체함으로써, 제거 및 교환될 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 외부 장치(110) 상에서 작동하는 프로그램들을 포함하는 다른 적용예들을 위해서, 필요에 따라 다른 센서 구성들과 함께 단일 신발류 물품이 이용될 수 있게 한다.
도 19에 도시된 다른 실시예에서, 밑창 구조(130)는, 전술되고 도 18에 도시된 전극 조립체(913)와 같은 구성의 전극 조립체(1013)를 가지는 삽입체(1037)와 함께, 센서 시스템(1012)을 포함한다. 전술한 것과 유사하게, 전극 조립체(1013)는 중창 부재(131)와 발 접촉 부재(133) 사이에 배치된 삽입체(1037)에 연결된 전극 쌍들(1041) 및 센서 리드들(1018)을 포함하고, 상기 리드들(1018)은 포트(14)에 대한 연결을 위한 인터페이스(1019) 내에서 종료된다. 그러나, 도 19에 도시된 실시예에서, 중창 부재(131) 자체는 힘 감지 저항 요소(1050)로서 기능하고, 그리고 전체적으로 힘 감지 저항 재료(1044)로 이루어진다. 그 외는, 이러한 실시예가 도 18에 도시된 실시예와 동일한 기능을 하고 그리고 동일한 교환가능성을 제공한다. 또한, 다른 실시예에서, 발 접촉 부재(133)가 힘 감지 저항 재료(1044)로 구성될 수 있고, 힘 감지 저항 요소(1050)로서 기능할 수 있을 것이다. 이러한 구성에서, 삽입체(1037) 및/또는 전극 조립체(1013)가, 삽입체(1037)의 하단부 측부 대신에, 상단부 측부 상에서 힘 감지 재료(1044)와 접촉하도록 재구성 또는 재배치될 필요가 있을 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 도 18-19에 도시된 삽입체들(937, 1037)이 힘 감지 저항 요소(950, 1050)를 수용 또는 포함하는 발 접촉 부재(133)와 함께 이용될 수 있다. 발 접촉 부재(133)가, 중창 부재(131)의 상단부 표면 대신에, 발 접촉 부재(133)의 하단부 표면 상에 위치된 힘 감지 저항 재료(944)의 층(951)을 가질 때, 삽입체(937) 및/또는 전극 조립체(913)가 삽입체(937)의 하단부 측부 대신에, 상단부 측부 상에서 힘 감지 재료(944)와 접촉하도록 재구성 또는 재-배향될 필요가 있을 수 있을 것이다. 또한, 발 접촉 부재(133)는 그 상단부 측부 상에서 힘 감지 재료(944)의 층(951)을 가질 수 있을 것이고, 그러한 경우에, 삽입체(937, 1037)가 또한 그 상단부 측부 상에서 삽입될 수 있을 것이다. 만약 전체 발 접촉 부재(133)가 힘 감지 저항 요소(1050)를 포함한다면, 삽입체(937, 1037)가 발 접촉 부재(133)의 상단부 또는 하단부 측부 상에서 이용될 수 있다.
도 20에 도시된 다른 실시예에서, 밑창 구조(130)는, 전술되고 도 18에 도시된 전극 조립체(913)와 같은 구성의 전극 조립체(1113)를 가지는 삽입체(1137)와 함께, 센서 시스템(1112)을 포함한다. 전술한 것과 유사하게, 전극 조립체(1113)는 중창 부재(131)와 발 접촉 부재(133) 사이에 배치된 삽입체(1137)에 연결된 전극 쌍들(1141) 및 센서 리드들(1118)을 포함하고, 상기 리드들(1118)은 포트(14)에 대한 연결을 위한 인터페이스(1119) 내에서 종료된다. 그러나, 도 20에 도시된 실시예에서, 힘 감지 저항 요소(1150)가 중창 부재(131) 또는 발 접촉 부재(133)에 부착되지 않은 힘 감지 저항 재료(1144)의 별개의 라이너(1151)에 포함된다. 라이너(1151)가 전체적으로 힘 감지 저항 재료(1144)로 구성될 수 있고, 또는 힘 감지 재료(1144)로 이루어진 부분들 또는 구역들을 포함할 수 있을 것이다. 부가적으로, 이러한 실시예에서, 라이너(1151)가 중창 부재(131)와 삽입체(1137) 사이에 배치되나, 다른 실시예에서, 라이너(1151)가 발 접촉 부재(133)와 삽입체(1137) 사이에 배치될 수 있을 것이다. 만약 라이너(1151)의 위치가 변화된다면, 삽입체(1137)의 하단부 측부 대신에, 상단부 측부 상에서 힘 감지 재료(1144)와 접촉하도록 삽입체(1137) 및/또는 전극 조립체(1113)가 재구성 또는 재배치될 필요가 있을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 다른 실시예들에서, 전극 쌍들(1141)이 힘 감지 재료(1144)와 접촉하는 한, 라이너(1151) 및 삽입체(1137)가 밑창 구조(130) 내의 임의 개소에 배치될 수 있을 것이다. 그 외는, 이러한 실시예가 도 18에 도시된 실시예와 동일한 기능을 하고 그리고 다른 전극 조립체들의 동일한 교환가능성을 제공한다. 또한, 이러한 실시예는, 예를 들어 다른 재료(1144)가 요구되는 경우에 또는 힘 감지 요소가 손상되거나 마모되기 시작한 경우에, 힘 감지 요소(1150)의 교환가능성을 제공한다.
다른 대안적인 실시예에서, 삽입 부재가, 발 접촉 부재(133) 또는 중창 부재(131)와 같은, 다른 밑창 부재에 대한 연결을 위해서 제조될 수 있을 것이다. 이러한 삽입 부재는, 전술한 바와 같이, 포트(14)에 대한 연결을 위해서 구성된 단부들을 가지는 전극 쌍들(941, 1041, 1141) 및 센서 리드들(918, 1018, 1118)을 구비하는 가요성 웨빙 재료(예를 들어, 폴리머)를 가지는 것과 같이, 전술한 그리고 도 18-20에 도시된 삽입체들(937, 1037, 1137)과 유사할 수 있을 것이다. 이러한 구성은, 전극 조립체(913, 1013, 1113)가 필요에 따라 임의 수의 밑창 구조(130) 상에 장착될 수 있게 하여, 완전한 센서 시스템을 생성할 수 있게 한다. 삽입 부재는, 예를 들어, 접착제들, 체결부들, 용접, 열-밀봉, 또는 임의의 다른 적합한 기술과 같은 많은 다른 방식들로 밑창 부재에 연결될 수 있을 것이다. 삽입 부재(937, 1037, 1137)는, 일 실시예에서, 웨빙 재료를 구비하지 않을 수 있고, 그리고 센서 조립체(913, 1013, 1113)의 전자 구성요소들 만을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본원에서 설명된 양자 터널링 복합체, 맞춤형 전도성 포옴들, 힘 변환 고무들, 및 다른 힘 감지 저항 재료들을 이용하여, 전술되고 도 8에 도시된 FSR 센서들(216)과 유사한, 개별적인, 자체-내장형 센서들을 생성할 수 있고, 그리고 별개의 전극들 및 힘 감지 요소들을 가지는 센서 조립체들에서의 사용으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 개별적인 센서들이, 예를 들어 도 9-10에 도시된, 2개의 전극들 및 힘 감지 저항 재료를 포함할 수 있을 것이다.
도 21에 도시된 다른 실시예에서, 센서 시스템(1212)이, 밑창 구조(130) 대신에, 신발(100)의 물품의 갑피(120)에 연결된 센서 조립체(1213)를 포함할 수 있을 것이다. 전술한 여러 타입들의 센서들 중 임의 센서가 이러한 실시예에서 이용될 수 있고, 그러한 센서들이 임의의 적절한 방식으로 갑피(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 센서들(1216)이 상기 갑피의 재료 내로 직조된 FSR 센서들이 될 수 있고, 리드들(1018)을 형성하기 위해서 상기 갑피로 또한 전도성 직물들이 직조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 모듈(22)이 신발(100)의 밑창(130) 내로 포함되어 도시되어 있고, 리드들(1218)은 갑피(120)로부터 발 접촉 부재(133) 아래로 모듈(22)과 통신하는 포트(14)까지 연장된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 모듈(22)이, 갑피(120)에 부착되는 것을 포함하여, 다른 개소에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
센서/전극 조립체들(513, 713, 및 813)을 가지는 교환가능한 발 접촉 부재들(133)뿐만 아니라, 센서 전극 조립체들(413, 413A, 913, 1013, 및 1113)을 가지는 교환가능한 삽입체들(437, 437A, 937, 1037, 및 1137)을 포함하여, 전술한 여러 가지 교환가능한 밑창 삽입체들이 합리적인 예산(budget)으로 센서 시스템들의 맞춤형 개발을 허용할 수 있을 것이다. 예를 들어, FSR 센서 삽입체들(437 및 437A) 및 FSR 센서 조립체(513)를 가지는 발 접촉 부재(133)가 여러 가지 상이한 공급원들에 의해서 여러 가지 목적들을 위해서 맞춤형-제조될 수 있고, 그리고 매우 다양한 신발(100) 내에 삽입될 수 있다. 다른 예로서, 삽입체들(937, 1037, 및 1137) 그리고 전극 조립체들(713, 813, 913, 1013, 및 1113)을 가지는 발 접촉 부재들(133)이 유사하게 맞춤형-제조될 수 있고 그리고 매우 다양한 신발(100) 내로 삽입될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 힘 감지 저항 재료를 포함하는 신발(100)이 제조될 수 있을 것이고, 그리고 임의의 센서 조립체 구성들(713, 813, 913, 1013, 및 1113)이 신발(100) 내로 삽입되어 힘 감지 재료와 함께 기능할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 힘 감지 저항 재료(1144)의 별개의 라이너들(1151)이 또한 매우 다양한 신발류 내로의 삽입을 위해서 제조될 수 있고, 시스템의 다용도성을 추가적으로 높일 수 있을 것이다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 그러한 센서 조립체들이 전자 모듈(22) 및/또는 외부 장치(110)를 위한 특정 소프트웨어와 함께 이용되도록 주문될(customized) 수 있다. 제 3자가 주문형 센서 조립체를 가지는 신발류 삽입체와 함께 그러한 소프트웨어를 패키지로서 제공할 수 있을 것이다.
센서 시스템들(12, 212, 312, 412, 412A, 512, 612, 712, 812, 912, 1012, 1112, 1212, 1312, 1412, 1512)의 동작 및 이용을 도 3-5에 도시된 센서 시스템(12)과 관련하여 이하에서 설명할 것이고, 그리고 모든 실시예들 및 그 변형예들을 포함하여, 센서 시스템(12)의 동작 원리들이 전술한 센서 시스템들(212, 312, 412, 412A, 512, 612, 712, 812, 912, 1012, 1112, 1212, 1312, 1412, 1512)의 다른 실시예들에 대해서도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 동작 중에, 센서들(16)이 그들의 기능 및 디자인에 따라서 데이터를 수집하고, 그러한 데이터를 포트(14)로 송신한다. 이어서, 포트(14)는 전자 모듈(22)로 하여금 센서들(16)과 인터페이스하도록 허용하고, 그리고 추후의 이용 및/또는 프로세싱을 위해서 데이터를 수집할 수 있게 허용한다. 하나의 실시예에서, 데이터가 수집되고, 저장되며, 범용적으로 판독가능한 포맷으로 송신되며, 그에 따라 데이터가, 다양한 여러 가지 목적들에서의 사용을 위해서, 여러 가지 다른 적용예들에서, 복수의 사용자들에 의해서 접근 및/또는 다운로드될 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 데이터가 수집되고, 저장되며, 그리고 XML 포맷으로 송신된다. 추가적으로, 하나의 실시예에서, 데이터가 순차적인 방식으로 센서들(16)로부터 수집될 수 있고, 다른 실시예에서, 데이터가 둘 이상의 센서들(16)로부터 동시에 수집될 수 있을 것이다.
다른 실시예들에서, 센서 시스템(12)이 여러 가지 타입들의 데이터를 수집하도록 구성될 수 있을 것이다. (전술한) 하나의 실시예에서, 센서(들)(16)가 압축들의 수, 순서, 및/또는 빈도수와 관련한 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 시스템(12)이 신발(100)을 착용하는 동안 발생되는 스텝들, 점프들, 컷들(cuts), 킥들, 또는 다른 압축적인 힘들의 수 또는 빈도수뿐만 아니라, 접촉 시간 및 비행(flight) 시간과 같은 다른 매개변수들을 기록할 수 있다. 정량적인 센서들 및 이원계적인 온/오프 타입 센서들 모두가 이러한 데이터를 수집할 수 있다. 다른 예에서, 시스템이 신발에 의해서 발생되는 일련의 압축력들을 기록할 수 있고, 그러한 기록은 발의 내전 또는 외전, 체중 이동, 발 착지 패턴들을 결정하는 것과 같은 목적들, 또는 다른 그러한 적용예들을 위해서 이용될 수 있을 것이다. (또한 전술된) 다른 실시예에서, 센서(들)(16)가 신발(100)의 인접한 부분들 상에서의 압축력들을 정량적으로 측정할 수 있고, 그리고 결과적으로 데이터가 정량적인 압축력 및/또는 충격 측정치를 포함할 수 있을 것이다. 신발(100)의 여러 부분들에서의 힘들의 상대적인 차이가 신발(100)의 "압력 중심" 및 체중 분포를 결정하는 데 있어서 이용될 수 있다. 예를 들어, 개인의 전체 신체에 대한 체중 분포의 중심 또는 압력 중심을 찾기 위해서, 체중 분포 및/또는 압력 중심이 하나의 또는 양 신발들(100)에 대해서 독립적으로 계산될 수 있고, 또는 양 신발들에 걸쳐서 함께 계산될 수 있다. 전술한 바와 같이, 온/오프 이원계 센서들의 상대적으로 조밀하게 팩킹된(packed) 어레이를 이용하여, 보다 큰 압축의 순간들 동안에 센서들의 "퍼들링" 작용에서 검출된 변화들에 의해서, 정량적인 힘들을 측정할 수 있을 것이다. 추가적인 실시예들에서, 센서(들)(16)가 압축력, 접촉 시간, 비행 시간 또는 충격들 사이의 시간(예를 들어, 점핑 또는 러닝의 경우), 및/또는 다른 시간-의존적 매개변수들의 변화의 레이트들(rates)을 측정할 수 있을 것이다. 임의의 실시예에서, 센서들(16)이 힘/충격을 등록하기 위해서 특정 문턱값 힘 또는 충격을 필요로 할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 데이터가 범용 포트(14)를 통해서 범용적으로 판독가능한 포맷으로 모듈(22)로 제공되며, 그에 따라 데이터를 이용할 수 있는 적용예들, 사용자들, 및 프로그램들의 수가 거의 무제한적이 된다. 따라서, 포트(14) 및 모듈(22)이 사용자에 의해서 요구되는 바에 따라 구성 및/또는 프로그램되고, 그리고 포트(14) 및 모듈(22)이 센서 시스템(12)으로부터 입력 데이터를 수신하고, 그러한 데이터는 다른 적용예들에서 요구되는 임의 방식으로 이용될 수 있다. 많은 적용예들에서, 데이터가 사용에 앞서서 모듈(22) 및/또는 외부 장치(110)에 의해서 추가적으로 처리된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들(16), 포트(14), 모듈(22), 외부 장치(110)(장치(110A) 포함), 및/또는 그러한 구성요소들의 임의 조합이, 프로세싱 능력을 가지는 하드웨어 및/또는 다른 구조를 가진다면, 그러한 구성요소들이 데이터의 적어도 일부를 처리할 수 있을 것이다. 외부 장치(110)가 데이터를 추가적으로 처리하는 구성들에서, 모듈(22)이 데이터를 외부 장치(110)로 송신할 수 있을 것이다. 이러한 송신된 데이터가 동일한 범용적으로 판독가능한 포맷으로 송신될 수 있을 것이고, 또는 다른 포맷으로 송신될 수 있을 것이며, 그리고 모듈(22)이 데이터의 포맷을 변경하도록 구성될 수 있을 것이다. 추가적으로, 모듈(22)이 하나 이상의 특정 용도들을 위해서 센서들(16)로부터 데이터를 수집, 이용, 및/또는 처리하도록 구성 및/또는 프로그래밍될 수 있다. 하나의 실시예에서, 모듈(22)이 복수의 적용예들에서의 이용을 위해서 데이터를 수집, 이용, 및/또는 프로세싱하도록 구성된다. 그러한 이용들 및 적용예들의 예들이 이하에 기재되어 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "적용예(application)"라는 용어는 특별한 사용을 일반적으로 지칭하고, 그리고 컴퓨터 분야에서 사용되는 컴퓨터 프로그램 애플리케이션에서의 사용을 반드시 지칭하는 것이 아니다. 그럼에도 불구하고, 컴퓨터 프로그램 애플리케이션에서 특정 적용예가 전체적으로 또는 완전히 구현될 수 있다.
또한, 도 22의 실시예에서 설명된 바와 같이, 모듈(22)이 신발(100)로부터 제거되고 제 1 모듈(22)과 달리 동작하도록 구성된 제 2 모듈(22A)로 교체될 수 있을 것이다. 배터리 방전, 오작동 등으로 인한 교체와 같이, 모듈(22)이 제거되고 그리고 유사한 또는 동일한 방식으로 구성된 다른 모듈(22A)로 교체될 수 있을 것이다. 도 22의 실시예에서, 교체는 발 접촉 부재(133)를 들어올려, 제 1 모듈(22)을 포트(14)로부터 분리하고, 그리고 제 1 모듈(22)을 오목부(135)로부터 제거함으로써, 이어서 제 2 모듈(22A)을 삽입하고 제 2 모듈(22A)을 포트(14)에 삽입함으로써, 그리고 최종적으로 발 접촉 부재(133)를 다시 제위치로 배치함으로써 이루어진다. 제 2 모듈(22A)이 제 1 모듈(22)과 달리 프로그래밍 및/또는 구성될 수 있을 것이다. 하나의 실시예에서, 제 1 모듈(22)이 하나 이상의 특정 용도들에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이고, 그리고 제 2 모듈(22A)이 하나 이상의 다른 용도들에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 모듈(22)이 하나 이상의 게임 적용예들에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이고, 그리고 제 2 모듈(22A)이 하나 이상의 운동 수행 모니터링 적용예들에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 추가적으로, 모듈들(22, 22A)이 동일한 타입의 다른 적용예들에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 모듈(22)이 하나의 게임 또는 운동 수행 모니터링 적용예에서의 이용을 위해서 구성될 수 있고, 그리고 제 2 모듈(22A)이 다른 게임 또는 운동 수행 모니터링 적용예에서의 이용을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 다른 예로서, 모듈들(22, 22A)이 동일한 게임 또는 수행 모니터링 적용예에서의 상이한 이용들을 위해서 구성될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 제 1 모듈(22)이 하나의 타입의 데이터를 수집하도록 구성될 수 있고, 그리고 제 2 모듈(22A)이 다른 타입의 데이터를 수집하도록 구성될 수 있을 것이다. 정량적인 힘 측정치, 상대적인 힘 측정치(즉, 서로에 대한 센서들(16)), 체중 이동/전달, (발 착지 패턴들과 같은) 충격 순서들, 힘 변화의 레이트 등을 포함하는, 그러한 타입들의 데이터의 예들이 여기에서 설명된다. 추가적인 실시예에서, 제 1 모듈(22)이 제 2 모듈(22A)과 상이한 방식으로 센서들(16)로부터의 데이터를 이용 또는 처리하도록 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 모듈들(22, 22A)이 데이터를 단지 수집, 저장, 및/또는 통신하도록 구성될 수 있고, 또는 데이터를 체계화(organize)하는 것, 데이터의 형태를 변경하는 것, 데이터를 이용하여 계산하는 것 등과 같이, 모듈들(22, 22A)이 일부 방식으로 데이터를 추가적으로 처리하도록 구성될 수 있을 것이다. 또 다른 실시예에서, 모듈들(22, 22A)이 달리 통신하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 다른 통신 인터페이스들을 가지거나, 다른 외부 장치들(110)과 통신하도록 구성될 수 있을 것이다. 모듈들(22, 22A)이 또한 구조적 및 기능적 양태들을 포함하는 다른 양태들에서 달리 기능할 수 있을 것이고, 예를 들어 다른 전원들을 이용할 수 있고 또는 전술한 바와 같은 부가적인 센서들과 같은 부가적인 또는 다른 하드웨어 구성요소들(예를 들어, GPS, 가속도계 등)을 포함할 수 있을 것이다.
시스템(12)에 의해서 수집된 데이터에 대한 하나의 고려되는 용도는, 체중 이동을 측정하는 데 있어서의 이용이고, 이는 골프 스윙, 야구/소프트볼 스윙, 하키 스윙(아이스 하키 또는 필드 하키), 테니스 스윙, 공의 투구/피칭 등과 같은 많은 운동 활동들에서 중요하다. 시스템(12)에 의해서 수집된 압력 데이터가 임의의 적용가능한 운동 분야에서의 기술 개선에서 이용하기 위한 균형 및 안정성과 관련한 유용한 피드백을 제공할 수 있다. 센서 시스템에 의해서 수집된 데이터의 의도된 용도를 기초로, 다소 고가의 그리고 복잡한 센서 시스템(12)이 디자인될 수 있을 것이다.
시스템(12)에 의해서 수집된 데이터가 다양한 다른 운동 수행 특성들의 측정에서 이용될 수 있다. 데이터는, 러닝/조깅 또는 다른 운동 활동들에서 기술 개선을 위해서 이용될 수 있는, 발 내전/외전의 정도 및/또는 속도, 발 착지 패턴들, 균형, 및 그러한 다른 매개변수들을 측정하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 내전/외전과 관련하여, 데이터의 분석은 또한 내전/외전의 예측기로서 이용될 수 있다. 접촉 측정 또는 로프트 시간 측정과 같은, 만보계-기반의 측정들을 포함할 수 있는, 속도 및 거리 모니터링이 실시될 수 있다. 예를 들어 접촉 또는 로프트 시간 측정의 이용에 의해서, 점프 높이가 또한 측정될 수 있다. 컷팅 중에 신발(100)의 다른 부분들로 인가되는 다른 힘들을 포함하여, 외측 컷팅력이 측정될 수 있다. 센서들(16)은 또한 신발(100) 내에서 발이 측방향으로 슬립되는 경우와 같은 전단력들을 측정하도록 배치될 수 있다. 하나의 예로서, 부가적인 센서들이 신발(100)의 갑피(120)의 측부들로 통합되어 측부들에 대한 힘들을 감지할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 이원계 센서들의 고밀도 어레이가, 활성화된 센서들의 "퍼들링"에서의 측방향 변화들을 통해서 전단 작용을 검출할 수 있다.
전술한 다른 실시예에서, 하나 이상이 센서들(1216)이 신발(100)의 갑피(120) 내로 부가적으로 또는 대안적으로 통합될 수 있다. 센서들(1216)이 전술한 임의 방식으로 갑피(120) 내로 통합될 수 있다. 예를 들어, 센서들(1216)이 상기 갑피의 재료 내로 직조될 수 있고, 전도성 직물들이 또한 상기 갑피 내로 직조되어 리드들을 형성할 수 있을 것이다. 이러한 구성에서, 축구 또는 풋볼과 같은 킥 힘(kick force)뿐만 아니라, 축구에서 "터치들"의 수 및/또는 빈도수와 같은 부가적인 매개변수들이 측정될 수 있다.
데이터, 또는 그러한 데이터로부터 유도된 측정치들이, 속도, 파워, 신속성, 항상성, 기술 등의 개선을 포함하는 운동 훈련 목적들을 위해서 유용할 수 있을 것이다. 포트(14), 모듈(22), 및/또는 외부 장치(110)가 능동적인, 실시간 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다. 하나의 예에서, 결과들을 실시간으로 전송하기 위해서, 포트(14) 및/또는 모듈(22)이 컴퓨터, 모바일 장치 등과 통신하도록 배치될 수 있다. 다른 예에서, 본원에서 참조로서 포함되고 그리고 본원의 일부를 구성하는 미국 특허 제 6,978,684 호에 개시된 특징들과 같이, 하나 이상의 진동 요소들이 신발(100) 내에 포함될 수 있을 것이고, 그러한 진동 요소들은 동작을 제어하는데 도움을 주기 위해서 신발의 일부를 진동시킴으로써 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 추가적으로, 데이터를 이용하여 운동 동작들을 비교할 수 있고, 예를 들어 항상성, 개선, 또는 부족함을 보여주기 위해서 사용자의 과거 동작들과 비교할 수 있고, 또는 전문적인 골퍼의 스윙과 같은 다른 동일한 동작과 사용자의 동작을 비교할 수 있다. 또한, 시스템(12)은 운동선수의 "특징적인(signature)" 운동 동작에 대한 신체역학적인 데이터를 기록하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 게임 적용예들에서의 또는 동작을 사용자의 유사한 동작과 중첩시키는 새도우(shadow) 적용예에서의 이용을 위한 경우와 같은, 동작의 복제 또는 모사에서의 이용을 위해서 이러한 데이터가 다른 적용예에 제공될 수 있을 것이다.
시스템(12)은 또한 하루 중에 사용자가 수행하는 여러 가지 활동들을 기록하기 위한 "하루 종일의 활동"의 추적을 위해서 구성될 수 있다. 시스템(12)은, 모듈(22), 외부 장치(110) 및/또는 센서들(16)과 같은, 이러한 목적을 위한 특별한 알고리즘을 포함할 수 있을 것이다.
시스템(12)은 또한, 데이터 수집 및 프로세싱 적용예들이 아니라, 제어 적용예들을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 센서들(16)에 의해서 검출되는 사용자에 의한 동작들을 기초로 하는, 컴퓨터, 텔레비전, 비디오 게임 등과 같은 외부 장치(110)의 제어에서 이용하기 위해서, 신체적으로 접촉하는 신발류 또는 다른 물품 내로 시스템(12)이 통합될 수 있을 것이다. 사실상, 센서들(16) 및 범용 포트(14)로 연장하는 리드들(1218)이 포함된 신발은 그러한 신발이 입력 시스템으로서 작용할 수 있게 하고, 그리고 전자 모듈(22)이 센서들(16)로부터의 입력을 수용하도록 구성, 프로그래밍, 및 조정될 수 있고 그리고 그러한 입력 데이터를 임의의 방식으로, 예를 들어, 원격 시스템에 대한 제어 입력으로서 이용할 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부가 구비된 신발을 컴퓨터를 위한, 또는 컴퓨터에 의해서 실행되는 프로그램을 위한, 마우스와 유사한, 제어 또는 입력 장치로서 이용할 수 있고, 여기에서 특정 운동들, 동작들 등(예를 들어, 발의 탭핑(tap), 두 번의 발의 탭핑, 뒤꿈치 탭핑, 두 번의 뒤꿈치 탭핑, 좌우(side-to-side) 발 운동, 발-포인트(point), 발-구부림(flex) 등)이 컴퓨터 상에서 미리-지정된 동작을 제어할 수 있다(예를 들어, 페이지 다운, 페이지 업, 취소(undo), 복사, 컷팅, 저장, 닫기 등). 이러한 목적을 위해서 발 동작들을 상이한 컴퓨터 기능 제어들로 할당하기 위한 소프트웨어가 제공될 수 있다. 동작 시스템이 센서 시스템(12)으로부터의 제어 입력을 수신 및 인지하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 텔레비전들 또는 다른 외부 전자 장치들이 이러한 방식으로 제어될 수 있다. 시스템(12)을 포함하는 신발(100)이 또한, Nintendo Wii 제어기와 유사하게, 게임 적용예들 및 게임 프로그램들에서 이용될 수 있고, 여기에서 특정 운동들에 특정 기능들이 할당될 수 있고 및/또는 사용자 동작의 디스플레이 스크린 상에서의 가상 표상들 생성하기 위해서 이용될 수 있다. 하나의 예로서, 압력 중심 데이터 및 다른 체중 분산 데이터가 게임 적용예들에서 이용될 수 있고, 그러한 게임 적용예들이 균형, 체중 이동, 및 다른 수행 활동들의 가상 표상들과 관련될 수 있을 것이다. 시스템(12)은 게임 또는 다른 컴퓨터 시스템을 위한 배타적인 제어기로서, 또는 보완적인 제어기로서 이용될 수 있다. 외부 장치들에 대한 제어들로서 신발류 물품용 센서 시스템들을 이용하는 구성들 및 방법들 그리고 그러한 제어들을 위한 발 동작들의 예들이, 본원에서 참조로서 전체가 포함되는 미국 가출원 제 61/138,048 호에 도시되고 개시되어 있다.
부가적으로, 시스템(12)이 외부 장치(110)와 및/또는 외부 장치를 위한 제어부와 직접적으로 통신하도록 구성될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 도 6은 전자 모듈(22)과 외부 장치 사이의 통신을 위한 하나의 실시예를 도시한다. 도 23에 도시된 다른 실시예에서, 시스템(12)이 외부 게임 장치(110A)와 통신하도록 구성될 수 있다. 외부 게임 장치(110A)는 도 6에 도시된 예시적인 외부 장치(110)와 유사한 구성요소들을 포함한다. 외부 게임 장치(110A)는 또한 게임 프로그램을 포함하는 적어도 하나의 게임 매체(307)(예를 들어, 카트릿지, CD, DVD, 블루-레이, 또는 다른 저장 장치), 그리고 송신/수신 요소(108)를 통한 유선 및/또는 무선 연결에 의해서 통신하도록 구성된 적어도 하나의 원격 제어기(305)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 제어기(305)가 사용자 입력부(310)를 보완하나, 하나의 실시예에서, 제어기(305)가 유일한 사용자 입력부로서 기능할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 시스템(12)이, 모듈(22)과의 통신을 가능하게 하기 위해서 외부 장치(110) 및/또는 제어기(305)에 연결되도록 구성된, USB 플러그-인되는 무선 송신기/수신기와 같은, 부속 장치(303)를 구비한다. 일 실시예에서, 부속 장치(303)가 제어기(305) 및 외부 장치(110)와 동일한 및/또는 상이한 타입의 하나 이상의 부가적인 제어기들 및/또는 외부 장치들에 연결되도록 구성될 수 있을 것이다. 만약 시스템(12)이 전술한 다른 타입의 센서들을 포함한다면, 그러한 부가적인 센서들이 또한 외부 장치(110)에서의 게임 또는 다른 프로그램의 제어로 통합될 수 있다.
컴퓨터/게임 시스템과 같은 외부 장치(110)가 시스템(12)과 상호작용하기 위한 다른 타입의 소프트웨어를 구비할 수 있다. 예를 들어, 게임 프로그램이 사용자의 실생활 활동들을 기초로 게임-내 캐릭터의 속성들(attributes)을 변화시키도록 구성될 수 있고, 이는 사용자의 운동 또는 보다 많은 활동을 격려할 수 있다. 다른 예에서, 신발의 감지 시스템에 의해서 수집된 사용자 활동과 관련하여 또는 비례하여 작동하는 사용자의 아바타를 디스플레이하도록 프로그램이 구성될 수 있을 것이다. 그러한 구성에서, 만약 사용자가 활동적이었다면 아바타가 흥분된, 에너지가 충만된(energetic) 상태들 등을 나타낼 수 있을 것이고, 그리고 만약 사용자가 비활동적이었다면 아바타가 졸리고, 게으른 상태들 등을 나타낼 수 있을 것이다. 센서 시스템(12)이 운동선수의 "특징적인 이동"을 나타내는 데이터를 기록하기 위해서 보다 정교한 감지를 위해서 구성될 수 있을 것이고, 이는 게임 시스템 또는 모델링 시스템과 같은 여러 가지 목적들 위해서 이용될 수 있다.
도 24는 "메시" 통신 모드를 도시하고, 여기에서 모듈들(22, 22')이 서로 통신하도록 구성되고, 그리고 또한 외부 장치(110)와 독립적으로 통신하도록 구성된다. 도 25는 "데이지 체인" 통신 모드를 도시하고, 여기에서 하나의 모듈(22')이 다른 모듈(22)을 통해서 외부 장치(110)와 통신한다. 다시 말해서, 제 2 모듈(22')이 제 1 모듈들(22)로 신호들(데이터를 포함할 수 있다)을 전송하도록 구성되고, 그리고 제 1 모듈(22)이 양 모듈들(22, 22')로부터의 신호를 외부 장치(110)로 전송하도록 구성된다. 유사하게, 외부 장치가, 신호들을 제 2 모듈(22')로 통신하는 제 1 모듈(22)로 신호들을 송신함으로써, 제 1 모듈(22)을 통해서 제 2 모듈(22')과 통신한다. 하나의 실시예에서, 신호들을 외부 장치(110) 내외로 송신하는 것 이외의 목적들을 위해서, 모듈들(22, 22')이 또한 서로 통신할 수 있다. 도 26은 "독립적인" 통신 모드를 도시하고, 여기에서 각각의 모듈들(22, 22')이 외부 장치(110)와 독립적으로 통신하도록 구성되고, 그리고 모듈들(22, 22')이 서로 통신하도록 구성되지는 않는다. 다른 실시예들에서, 센서 시스템들(12, 12')이 다른 방식으로 서로 통신하도록 및/또는 외부 장치(110)와 통신하도록 구성될 수 있을 것이다.
시스템(12)에 의해서 수집된 데이터의 또 다른 용도들 및 적용예들이 본원 발명의 범위 내에서 고려될 수 있을 것이고 그리고 당업자들이 인지할 수 있을 것이다.
본원의 개시 내용으로부터 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 개시된 여러 가지 양태들이 방법, 데이터 프로세싱 시스템, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 양태들이 완전한 하드웨어의 실시예, 완전히 소프트웨어의 실시예, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 양태들을 조합한 실시예의 형태를 취할 수 있을 것이다. 또한, 그러한 양태들이, 저장 매체 내에 또는 저장 매체 상에 구현된, 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드, 또는 지시어들을 가지는 하나 이상의 유형적인(tangible) 컴퓨터-판독가능 저장 매체 또는 저장 장치들에 의해서 저장된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있을 것이다. 하드 디스크들, CD-ROMs, 광학 저장 장치들, 자기 저장 장치들 및/또는 이들의 임의 조합을 포함하는, 임의의 적합한 유형적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 이용될 수 있을 것이다. 또한, 본원에서 설명된 바와 같은 데이터 또는 이벤트들을 나타내는 여러 가지 무형적인 신호들이, 금속 와이어들, 광섬유들, 및/또는 무선 송신 매체(예를 들어, 공기 및/또는 공간(air and/or space))와 같은 신호-전도 매체를 통해서 이동하는 전자기 파동들 형태로 공급원과 목적지 사이에서 전달될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 본원 발명의 양태들이, 컴퓨터 및/또는 컴퓨터의 프로세서에 의해서 실행되는, 프로그램 모듈들과 같은, 컴퓨터-실행가능 지시어들의 일반적인 컨텍스트(context)에 기술될 수 있을 것이다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은, 특별한 과제들을 실시하거나 특별한 추상 데이터 타입들을 구현하는, 루틴들, 프로그램들, 옵젝트들(objects), 구성요소들, 데이터 구조들 등을 포함한다. 그러한 프로그램 모듈은 전술한 바와 같은 유형적인 컴퓨터-판독가능 매체에 포함될 수 있을 것이다. 또한, 본원 발명의 양태들이 분산된 컴퓨팅 환경들에서 실행될 수 있을 것이고, 이때 과제들이 통신 네트워크를 통해서 연결된 원격 프로세싱 장치들에 의해서 실시된다. 프로그램 모듈들이, 모듈(22)의 메모리(204) 또는 외부 장치(110)의 메모리(304)와 같은 메모리 내에, 또는 메모리 저장 장치들을 포함하는 근거리 및 원거리의 컴퓨터 저장 매체 모두를 포함할 수 있는, 게임 매체(307)와 같은 외부 매체 내에 위치될 수 있을 것이다. 모듈(22), 외부 장치(110), 및/또는 외부 매체가, 특별한 적용예에서와 같이, 함께 사용하기 위한 보완적인 프로그램 모듈들을 포함할 수 있을 것이다. 또한, 간결함을 위해서, 단일 프로세서(202, 302) 및 단일 메모리(204, 304)가 모듈(22) 및 외부 장치(110) 내에서 도시되고 설명되었다는 것, 그리고 프로세서(202, 302) 및 메모리(204, 304)가 복수의 프로세서들 및/또는 메모리들을 각각 포함할 수 있고 프로세서들 및/또는 메모리들로 이루어진 시스템을 포함할 수 있다는 것이 이해된다.
여기에서 설명된 센서 시스템의 여러 실시예들뿐만 아니라 신발류 물품들, 발 접촉 부재들, 삽입체들 및 센서 시스템을 포함하는 다른 구조들이 기존 기술 보다 우수한 장점들 및 이점들을 제공한다. 예를 들어, 여기에서 설명된 많은 센서 실시예들이 센서 시스템들에 대한 비교적 저비용의 그리고 내구성이 우수한 선택사항들을 제공하며, 그에 따라 센서 시스템이 적은 추가 비용 및 양호한 신뢰성으로 신발류 물품으로 통합될 수 있다. 결과적으로, 소비자가 최종적으로 센서 시스템들을 사용하고자 하는지의 여부와 관계없이, 비용에 큰 영향을 미치지 않고, 일체형 센서 시스템들을 가지는 신발을 제조할 수 있을 것이다. 추가적으로, 소프트웨어 비용에 큰 영향을 미치지 않고, 맞춤형 센서 시스템들을 가지는 밑창 삽입체들이 센서 시스템들을 이용하도록 디자인된 소프트웨어와 함께 저렴하게 제조 및 배포될 수 있다. 다른 예로서, 센서 시스템이, 게임, 피트니스, 운동 훈련 및 개선, 컴퓨터들 및 다른 장치들의 실질적인 제어들, 및 여기에서 설명되고 당업자가 인지할 수 있는 많은 다른 것들을 포함하는, 매우 다양한 적용예들에 대해서 넓은 범위의 기능성을 제공한다. 하나의 실시예에서, 제 3 자 소프트웨어 개발자들이, 게임들 및 다른 프로그램들을 포함하는, 센서 시스템들로부터의 입력을 이용하여 동작되도록 구성되는 소프트웨어를 개발할 수 있다. 범용적으로 판독가능한 포맷의 데이터를 제공할 수 있는 센서 시스템의 능력은, 센서 시스템이 이용될 수 있는 제 3 자 소프트웨어 및 다른 적용예들의 범위를 크게 확장시킨다. 추가적으로, 하나의 실시예에서, 인가된 힘들의 정확한 검출을 가능하게 하는 신호들 및 데이터를 센서 시스템이 생성할 수 있고, 이는 보다 큰 유용성 및 다용성을 제공한다. 추가적인 예로서, 라이너들, 안창들, 및 다른 요소들을 포함하는, 센서 시스템들을 포함하는 여러 가지 밑창 삽입체들은, 다른 적용예들 위한 센서 시스템의 교환가능성 및 맞춤(customization)을 가능하게 한다. 또한, 컷-아웃 부분들 및/또는 슬릿들을 가지는 삽입체들의 구성들은 삽입체의 보다 균일한 휘어짐을 가능하게 하고, 그리고 압축 중에 센서들 상으로 보다 수직적인(즉, 직각의) 힘을 유지하는데 도움을 준다. 이는, 센서들이 보다 효과적으로 기능하게 하고, 그리고 노이즈 및/또는 왜곡이 적은 보다 선명한 신호를 제공한다. 또 다른 예로서, 여기에서 설명된 공기유동 시스템들은 센서들의 보다 균일한 휘어짐 및 압축을 달성하는 데 도움을 줄 수 있다. 당업자는 다른 장점들을 인지할 수 있을 것이다.
여기에서 설명된 센서 시스템(12)을 포함하는 신발(100)의 하나의 물품이 단독으로, 또는, 도 24-26에 도시된 바와 같이, 신발들(100, 100')의 쌍과 같은, 자체적인 센서 시스템(12')을 가지는 신발(100')의 제 2 물품과 조합되어 이용될 수 있을 것이다. 제 2 신발(100')의 센서 시스템(12')은 일반적으로, 전자 모듈(22')과 통신하는 포트(14')로 센서 리드들(18')에 의해서 연결된 하나 이상의 센서들(16')을 포함한다. 도 24-26에 도시된 제 2 신발(100')의 제 2 센서 시스템(12')이 제 1 신발(100)의 센서 시스템(12)과 동일한 구성을 가진다. 그러나, 다른 실시예에서, 신발들(100, 100')이 상이한 구성들을 가지는 센서 시스템들(12, 12')을 구비할 수 있을 것이다. 2개의 신발들(100, 100')이 모두 외부 장치(110)와 통신하도록 구성되고, 그리고 도시된 실시예에서, 신발들(100, 100')의 각각이 외부 장치(110)와 통신하도록 구성된 전자 모듈들(22, 22')을 가진다. 다른 실시예에서, 양 신발들(100, 100')이 동일한 전자 모듈(22)과 통신하도록 구성된 포트들(14, 14')을 가질 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 적어도 하나의 신발(100, 100')이 모듈들(22)과 무선 통신하도록 구성될 수 있을 것이다. 도 24-26은 모듈들(22, 22') 사이의 통신을 위한 여러 가지 모드들을 도시한다.
여기에서, 몇몇 대안적인 실시예들 및 예들이 설명되었고 도시되었다. 당업자는, 개별적인 실시예들, 및 구성요소들의 가능한 조합들 및 변경들의 특징들을 이해할 수 있을 것이다. 당업자는, 실시예들 중 임의의 실시예가 본원에 개시된 다른 실시예들과의 임의 조합으로 제공될 수 있다는 것을 추가적으로 이해할 수 있을 것이다. 본원 발명의 사상 또는 주요 특성들로부터 벗어나지 않고도, 본원 발명이 다른 특정 형태들로 구현될 수 있을 것이다. 그에 따라, 이러한 예들 및 실시예들이, 모든 양태들에서, 예시적인 것이고 비제한적인 것으로 간주되어야 하고, 본원 발명은 여기에 기재된 세부사항들로 제한되지 않는다. 여기에서 사용된 "제 1", "제 2", "상단부", "하단부" 등의 용어들은 설명 목적들을 위해서 의도된 것이고 그리고 실시예들을 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다. 추가적으로, 여기에서 사용된 "복수"라는 용어는, 필요에 따라, 양자택일적으로(disjunctively) 또는 집합적으로(conjunctively) 하나 초과로부터 무한까지 수 중의 임의 수를 나타낸다. 또한, 여기에서 사용된 바와 같은, 물품 또는 장치의 "제공"은, 추후의 동작들이 물품 상에서 실시될 수 있도록, 물품을 이용가능하게 하는 것 또는 물품에 접근 가능하게 하는 것을 지칭하며, 그리고 물품을 제공하는 당사자가 그 물품을 제조, 생산, 또는 공급한다는 것 또는 물품을 제공하는 당사자가 소유권을 가지거나 물품을 제어한다는 것을 암시하는 것이 아니다. 따라서, 특정 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본원 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고도 수많은 수정들이 안출될 수 있을 것이고, 본원 발명의 범위는 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (30)

  1. 발과 결합하도록 구성된 신발류 물품과 함께 사용하기 위한 삽입체(insert)로서, 상기 신발류 물품이 밑창 구조 및 밑창 구조에 연결된 갑피 부분을 포함하며, 상기 삽입체는:
    상기 신발류 물품의 밑창 구조와 접촉하여 배치되도록 구성된 가요성 삽입 부재로서, 상기 삽입 부재가 중첩된 관계로 함께 연결된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하는 것인 가요성 폴리머 삽입 부재; 및
    상기 삽입 부재에 연결된 복수의 힘 센서 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템
    을 포함하고, 상기 삽입 부재가 제 1 층과 제 2 층 사이에 형성된 공기 저장부 및 제 1 층과 제 2 층 사이에 형성된 복수의 공기 챔버를 포함하는 내부 공기유동 시스템을 구비하고, 상기 각각의 공기 챔버가 복수의 힘 센서 중 하나에 위치되고, 상기 각각의 공기 챔버가 제 1 층과 제 2 층 사이에서 각각의 공기 챔버로부터 공기 저장부로 연장하는 공기 통로를 가지며, 그에 따라 상기 힘 센서의 압축이 공기 통로를 통한 공기 챔버와 공기 저장부 사이의 공기 유동을 유발하도록 구성되는 것인 삽입체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 시스템이, 삽입 부재의 제 1 지골 부분에 위치된 제 1 지골 센서, 삽입 부재의 중앙 부분에 위치된 제 1 중족골 센서 및 제 5 중족골 센서, 그리고 삽입 부재의 뒤꿈치 부분에 위치된 뒤꿈치 센서를 포함하는 적어도 4개의 센서를 포함하는 것인 삽입체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 시스템이 포트로부터 복수의 힘 센서 각각으로 연장하는 복수의 리드를 더 포함하는 것인 삽입체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 힘 센서가 2개의 전극 및 이들 전극 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료(force sensitive resistive material)를 포함하는 힘 감지 저항기 센서인 것인 삽입체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입 부재의 제 1 층 및 제 2 층 각각이 가요성 폴리머 웨빙(webbing)을 포함하는 것인 삽입체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 힘 센서 각각이 힘 감지 저항 재료와 접촉하는 전극 쌍을 포함하고, 상기 제 1 층이 상부에 위치된 전극을 구비하며, 상기 제 2 층이 상부에 힘 감지 저항 재료를 구비하는 것인 삽입체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 센서 시스템이 힘 센서로부터 포트로 연장하는 복수의 리드를 더 포함하고, 상기 리드가 또한 제 1 층 상에 위치되는 것인 삽입체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기유동 시스템이 제 2 공기 저장부와, 상기 복수의 힘 센서 중 하나에 위치되는 제 2 공기 통로를 가지는 부가적인 공기 챔버를 더 포함하고, 상기 제 2 공기 통로가 부가적인 공기 챔버로부터 제 2 공기 저장부로 연장하며, 그에 따라 상기 부가적인 공기 챔버에 위치된 힘 센서의 압축이 제 2 공기 통로를 통한 제 2 공기 챔버와 제 2 공기 저장부 사이의 공기 유동을 유발시키도록 구성되는 것인 삽입체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층 및 제 2 층이 제 1 층 및 제 2 층 중 적어도 하나에 도포된 접합 재료에 의해서 연결되고, 상기 공기 챔버, 공기 통로, 및 공기 저장부는 접합 재료로 덮이지 않은 구역들에 의해서 형성되는 것인 삽입체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템과 소통하는 환기 홀을 더 포함하고, 상기 환기 홀은 내부 공기유동 시스템으로부터 삽입체 외부로의 공기 통과를 허용하는 것인 삽입체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 환기 홀이 적어도 내부 공기유동 시스템의 공기 저장부와 소통하는 것인 삽입체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 공기 챔버는, 갭에 의해서 분리된 제 1 로브 및 제 2 로브와, 제 1 로브와 제 2 로브를 연결하는 가교 부재를 포함하는 복수-로브형 구조를 가지는 것인 삽입체.
  13. 발과 결합하도록 구성된 신발류 물품과 함께 사용하기 위한 삽입체로서, 상기 신발류 물품이 밑창 구조 및 밑창 구조에 연결된 갑피 부분을 포함하며, 상기 삽입체는:
    상기 신발류 물품의 밑창 구조와 접촉하여 배치되도록 구성된 가요성의 폴리머 삽입 부재; 및
    상기 삽입 부재에 연결되는 복수의 힘 센서 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템
    을 포함하고, 상기 삽입 부재는 공기 저장부, 복수의 힘 센서 중 제 1 센서에 위치된 공기 챔버, 및 공기 챔버로부터 공기 저장부로 연장하는 공기 통로를 포함하는 내부 공기유동 시스템을 구비하고, 그에 따라 상기 제 1 센서의 압축이 공기 통로를 통한 공기 챔버와 공기 저장부 사이의 공기 유동을 유발시키도록 구성되는 것인 삽입체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템이 복수의 힘 센서 중 제 2 센서에 위치된 제 2 공기 챔버 및 제 2 공기 챔버로부터 공기 저장부로 연장하는 제 2 공기 통로를 더 포함하고, 그에 따라 제 2 센서의 압축이 제 2 공기 챔버로부터 제 2 공기 통로를 거쳐 공기 저장부로의 공기 유동을 유발시키도록 구성되는 것인 삽입체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템이 제 2 공기 저장부, 복수의 힘 센서 중 제 2 센서에 위치된 제 2 공기 챔버, 및 제 2 공기 챔버로부터 제 2 공기 저장부로 연장하는 제 2 공기 통로를 더 포함하고, 그에 따라 제 2 센서의 압축이 제 2 공기 챔버로부터 제 2 공기 통로를 거쳐 제 2 공기 저장부로의 공기 유동을 유발시키도록 구성되는 것인 삽입체.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템이 제 2 공기 저장부, 복수의 힘 센서 중 제 2 센서에 위치된 제 2 공기 챔버, 및 제 2 공기 챔버로부터 제 2 공기 저장부로 연장하는 제 2 공기 통로를 더 포함하고, 그에 따라 제 2 센서의 압축이 제 2 공기 챔버로부터 제 2 공기 통로를 거쳐 제 2 공기 저장부로의 공기 유동을 유발시키도록 구성되며,
    상기 내부 공기유동 시스템이 복수의 힘 센서 중 제 3 센서에 위치된 제 3 공기 챔버 및 제 3 공기 챔버로부터 공기 저장부로 연장하는 제 3 공기 통로를 더 포함하고, 그에 따라 상기 제 3 센서의 압축이 제 3 공기 챔버로부터 제 3 공기 통로를 거쳐 공기 저장부로의 공기 유동을 유발시키도록 구성되는 것인 삽입체.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서 시스템이, 삽입 부재의 제 1 지골 부분에 위치된 제 1 지골 센서, 삽입 부재의 중앙 부분에 위치된 제 1 중족골 센서 및 제 5 중족골 센서, 그리고 삽입 부재의 뒤꿈치 부분에 위치된 뒤꿈치 센서를 포함하는 적어도 4개의 센서를 포함하는 것인 삽입체.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서 시스템이 포트로부터 복수의 힘 센서 각각으로 연장하는 복수의 리드를 더 포함하는 것인 삽입체.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 힘 센서가 2개의 전극 및 이들 전극 사이에 배치된 힘 감지 저항 재료를 포함하는 힘 감지 저항기 센서인 것인 삽입체.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 공기 챔버는, 갭에 의해서 분리된 제 1 로브 및 제 2 로브와, 제 1 로브와 제 2 로브를 연결하는 가교 부재를 포함하는 복수-로브형 구조를 가지는 것인 삽입체.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템과 소통하는 환기 홀을 더 포함하고, 상기 환기 홀은 내부 공기유동 시스템으로부터 삽입체 외부로의 공기 통과를 허용하는 것인 삽입체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 환기 홀이 적어도 내부 공기유동 시스템의 공기 저장부와 소통하는 것인 삽입체.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템이 복수의 공기 챔버를 더 포함하고, 상기 공기 챔버 각각이 복수의 힘 센서 중 하나에 위치되고, 상기 복수의 공기 통로 각각이 공기 챔버들 중 하나로부터 공기 저장부로 연장하는 것인 삽입체.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 삽입체가 층상형 구성으로 연결된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고, 상기 공기 저장부, 공기 챔버, 및 공기 통로 모두가 제 1 층과 제 2 층 사이에 위치되는 것인 삽입체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 힘 센서 각각이 힘 감지 저항 재료와 접촉하는 전극 쌍을 포함하고, 상기 센서 시스템이 힘 센서로부터 포트로 연장하는 복수의 리드를 더 포함하며, 상기 전극 및 리드가 제 1 층 상에 위치되고, 상기 힘 감지 저항 재료가 제 2 층 상에 위치되는 것인 삽입체.
  26. 발과 결합하도록 구성된 신발류 물품과 함께 사용하기 위한 삽입체로서, 상기 신발류 물품이 밑창 구조 및 밑창 구조에 연결된 갑피 부분을 포함하며, 상기 삽입체는:
    상기 신발류 물품의 밑창 구조와 접촉하여 배치되도록 구성된 가요성의 폴리머 삽입 부재로서, 상기 삽입 부재가 발의 중족골 부분에 의해서 결합되도록 구성된 중앙 부분, 중앙 부분의 전방 엣지로부터 연장하고 발의 제 1 지골에 의해서 결합되도록 구성된 제 1 지골 부분, 및 중앙 부분의 후방 엣지로부터 연장하고 발의 뒤꿈치에 의해서 결합되도록 구성된 뒤꿈치 부분을 포함하며, 상기 제 1 지골 부분 및 뒤꿈치 부분이 중앙 부분에 대해서 내측-외측 방향으로 좁아지며, 상기 삽입 부재가 중첩된 관계로 함께 연결된 제 1 층 및 제 2 층을 더 포함하는 것인 가요성 폴리머 삽입 부재; 및
    상기 삽입 부재에 연결된 제 1 힘 센서, 제 2 힘 센서, 제 3 힘 센서, 및 제 4 힘 센서 및 전자 장치와 통신하도록 구성된 포트를 포함하는 센서 시스템으로서, 상기 제 1 힘 센서, 제 2 힘 센서, 제 3 힘 센서, 및 제 4 힘 센서가:
    상기 제 1 층에 연결된 힘 감지 저항 재료의 패치;
    제 1 리드가 상기 포트에 연결된 제 1 전극으로서, 상기 제 1 전극과 제 1 리드가 제 1 층에 연결되는 것인 제 1 전극; 및
    제2 리드가 상기 포트에 연결된 제 2 전극으로서, 상기 제 2 전극과 제 2 리드가 제 2 층에 연결되는 것인 제 2 전극을 포함하며,
    상기 힘 감지 저항 재료의 패치가, 갭에 의해서 분리된 제 1 로브 및 제 2 로브와, 상기 갭에 걸쳐지고 제 1 로브와 제 2 로브를 연결하는 가교 부재를 포함하는 복수-로브형 구조를 구비하고, 상기 제 1 전극이 제 1 로브 및 제 2 로브와 접촉하며, 상기 제 2 전극이 제 1 로브 및 제 2 로브와 접촉하는 것인 센서 시스템을 포함하고,
    상기 제 1 힘 센서가 삽입 부재의 제 1 지골 부분에 위치되고, 상기 제 2 힘 센서 및 제 3 힘 센서가 삽입 부재의 중앙 부분에 위치되며, 상기 제 4 힘 센서가 삽입 부재의 뒤꿈치 부분에 위치되며,
    상기 삽입 부재가 삽입 부재의 두께를 완전히 통과하여 연장하는 복수의 슬릿을 포함하고, 상기 슬릿이 센서 시스템의 제 1 힘 센서, 제 2 힘 센서, 제 3 힘 센서, 및 제 4 힘 센서 중 적어도 하나에 근접하여 배치되며,
    상기 삽입 부재가, 제 1 층과 제 2 층 사이에 형성되고 제 1 힘 센서, 제 2 힘 센서, 제 3 힘 센서, 및 제 4 힘 센서에 위치되는 복수의 공기 챔버 및 2개의 공기 저장부를 포함하는 내부 공기유동 시스템을 구비하고, 상기 각각의 공기 챔버는, 제 1 층과 제 2 층 사이에 형성되고 공기 챔버로부터 공기 저장부들 중 하나로 연장하는 공기 통로를 가지며, 그에 따라 상기 제 1 힘 센서, 제 2 힘 센서, 제 3 힘 센서, 및 제 4 힘 센서의 압축이 공기 통로를 통한 공기 챔버와 공기 저장부 사이의 공기 유동을 유발하도록 구성되는 것인 삽입체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 각각의 공기 챔버는, 갭에 의해서 분리된 제 1 로브 및 제 2 로브와, 상기 제 1 로브와 제 2 로브를 연결하는 가교 부재를 포함하는 복수-로브형 구조를 가지며, 그에 따라 상기 공기 챔버의 복수-로브형 구조가 힘 감지 저항 재료의 복수-로브형 구조와 유사한 형상을 가지는 것인 삽입체.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 층 및 제 2 층이 제 1 층 및 제 2 층 중 적어도 하나에 도포된 접합 재료에 의해서 연결되고, 상기 공기 챔버, 공기 통로, 및 공기 저장부는 접합 재료로 덮이지 않은 구역들에 의해서 형성되는 것인 삽입체.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 내부 공기유동 시스템과 소통하는 환기 홀을 더 포함하고, 상기 환기 홀은 내부 공기유동 시스템으로부터 삽입체 외부로의 공기 통과를 허용하는 것인 삽입체.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 환기 홀이 적어도 내부 공기유동 시스템의 공기 저장부들 중 적어도 하나와 소통하는 것인 삽입체.
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