CN113679141B - 动态控压鞋 - Google Patents

Abstract

一种动态控压鞋，包含：一鞋主体，包含一鞋面及一气囊部分，气囊部分设置在鞋面上；一控制盒，包含一微处理器，设置在鞋面的顶面区域；多个动态控压组件，编织于气囊部分，由一基板以半导体制程封装一致动泵及一压力传感器，基板编织于气囊部分并通过导体与控制盒的微处理器连接，致动泵连通气囊部分，并接收微处理器的驱动信号实施致动导气操作，压力传感器检测气囊部分的气压传输给微处理器做运算，控制致动泵的启动或关闭运作；借由多个动态控压组件的致动泵对气囊部分作气压充气，依据压力传感器的检测来自动调节气囊部分气压。

Description

动态控压鞋

技术领域

本案关于一种动态控压鞋，尤指一种鞋本体上结合调控气压组件的动态控压鞋。

背景技术

一般而言，大部分的传统鞋类是以鞋带作为松绑及固定足部的工具，然而，具有鞋带的鞋类在穿着上会有许多问题。举例来说，当于穿着活动的过程中造成鞋带脱落，必须重新系紧鞋带才能继续活动，造成活动上的不便与时间的浪费。再者，穿着具有鞋带的鞋类亦具有潜在的危险性。举例来说，当鞋带不慎松开时，容易造成他人踩踏而致绊倒，亦有可能被卷入自动电扶梯的缝隙、自行车链或摩托车脚栓等等，容易造成意外的发生。此外，长期穿着具有鞋带的鞋类容易对足部施加过大的压力，导致穿着者的不适。又，少部分的传统鞋类是以其他方式作为松绑及固定足部的工具，例如：魔鬼毡或袜套式鞋体，然魔鬼毡固定性不足、容易脱落，长时间使用会使魔鬼毡的毡粘性下降，造成活动上的不便，亦不适合运动用时穿着。袜套式鞋体对足部的固定性亦不足，且无法依据需求进行松紧调整，长时间的使用亦容易造成袜套式鞋体松弛，而无法满足固定足部的需求；另一方面，一般的传统鞋类仅能依据足部长度对应尺寸进行选择，然此并无法满足每个人足部形状的需求。当足部相对于所穿着鞋类的鞋身宽度过宽或过窄时，或者鞋身高度过高或过扁时，易造成足部的不适，于活动时更有可能造成伤害的发生。

有鉴于此，如何发展一种可改善前述已知技术的缺失，而研发出一种可适应个人足部形状而调整，且可舒适地包覆固定足部的动态控压鞋，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本案的主要目的是提供一种动态控压鞋，借由鞋面气垫进行充气膨胀至与使用者的足紧密贴合，以实现适应个人足部形状而调整，且可舒适地包覆固定足部的穿着，并具有气压调节功能，可依据使用状态自动调节内部的气压，达到于最舒适的压力下穿着鞋子。

本案的一广义实施态样为一种动态控压鞋，包含：一鞋主体，包含一鞋面及一气囊部分，该气囊部分设置在鞋面上；一控制盒，包含一微处理器，该控制盒设置在该鞋面的顶面区域；以及多个动态控压组件，定位于该气囊部分上，且包含由一基板以半导体制程封装的一个致动泵及一压力传感器，该基板定位于该气囊部分上，并通过一导体与该控制盒的该微处理器电性连接，该致动泵连通该气囊部分，并接收该微处理器所传输的一驱动信号实而施一致动导气作业，使该气囊部分充气膨胀，以及该压力传感器检测该气囊部分之内部气压，并产生一气压信息并传输给该微处理器，且该微处理器依据该气压信息，控制该致动泵的启动或关闭，藉此调节该气囊部分内部气压。。

附图说明

图1A为本案动态控压鞋实施例的侧视示意图。

图1B为本案动态控压鞋实施例的俯视示意图。

图2为本案动态控压鞋的控制盒与动态控压组件实施连接控制示意图。

图3A为本案动态控压组件的致动泵剖面示意图。

图3B为本案动态控压组件的致动泵相关部件分解示意图。

图4A至图4C为本案动态控压组件的致动泵作动示意图。

图5A为本案致动泵的阀层的阀单元开启示意图。

图5B为本案致动泵的阀层的阀单元关闭示意图。

附图标记说明

1：鞋主体

11：鞋面

12：气囊部分

2：控制盒

2a：微处理器

3：动态控压组件

3a：基板

3b：致动泵

31：第一基板

311：流入孔

32：第一氧化层

321：汇流通道

322：汇流腔室

33：第二基板

331：硅晶片层

3311：致动部

3312：外周部

3313：连接部

3314：流体通道

332：第二氧化层

3321：振动腔室

333：硅材层

3331：穿孔

3332：振动部

3333：固定部

34：压电组件

341：下电极层

342：压电层

343：绝缘层

344：上电极层

35：阀层

351：阀单元

3511：阀导电层

3551a：通孔

3512：阀基层

3152a：通孔

3513：柔性膜

3153a：通孔

3154：容置空间

3c：压力传感器

A：导体

L：长度

W：宽度

具体实施方式

体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。

请参阅图1及图2所示，本案提供一种动态控压鞋，包含一鞋主体1、一控制盒2、多个动态控压组件3。其中鞋主体1包含一鞋面11及一气囊部分12，其中气囊部分12设置在鞋面11上且包覆的穿着者足部；控制盒2包含一微处理器2a，控制盒2设置在鞋面11最顶面区域。多个动态控压组件3，编织定位于气囊部分12上，包含由一基板3a以半导体制程封装的一致动泵3b及一压力传感器3c，基板3a编织定位于气囊部分12上，并通过导体A与控制盒2的微处理器2a电性连接。致动泵3b连通气囊部分12，致动泵3b接收微处理器2a所传输的一驱动信号，而致动泵3b实施一致动导气作业，将气体导入气囊部分12，使气囊部分12充气膨胀，俾将使用者之足部固定于鞋中，达到类似于系紧鞋带之效果。压力传感器3c架构于检测气囊部分12的气压，并产生一气压信息，压力传感器3c将该气压信息传输给微处理器2a，微处理器2a依据该气压信息控制致动泵3b的启动或关闭。多个动态控压组件3的致动泵3b可对气囊部分12作气压充气，并依据压力传感器3c的检测来自动调节气囊部分12内部气压，以适应个人足部形状的使用状态，达到于最舒适的压力下穿着鞋子。在本实施例中，基板3a为一硅基材。如图3B所示，致动泵3b的长度L介于300～800微米(μm)，宽度W介于300～800微米(μm)，长度L为500～700微米(μm)为最佳，宽度W为500～700微米(μm)为最佳。

上述的致动泵3b如何实施致动导气操作，以下做详细说明。本案的致动泵3b为一微机电泵，请参阅图3A及图3B，包含有一第一基板31、一第一氧化层32、一第二基板33、一压电组件34以及一阀层35。本实施例的微机电泵是通过半导体制程中的磊晶、沉积、光刻及蚀刻等制程一体成型制出，为了详述其内部结构，特以图3B所示的分解图详述的。

第一基板31为一硅晶片(Si wafer)，第一基板31具有多个流入孔311。于本实施例中，流入孔311的数量为4个，但不以此为限，且每个流入孔311贯穿第一基板31，而流入孔311为了提升流入效果，将流入孔311设置呈现渐缩的锥形。

第一氧化层32为一二氧化硅(SiO2)薄膜，叠设于第一基板31一表面上，第一氧化层32具有多个汇流通道321以及一汇流腔室322，汇流通道321与第一基板31的流入孔311其数量及位置相互对应。于本实施例中，汇流通道321的数量同样为4个，4个汇流通道321的一端分别连通至第一基板31的4个流入孔311，而4个汇流通道321的另一端则连通于汇流腔室322，让气体分别由流入孔311进入之后，通过其对应相连的汇流通道321后汇聚至汇流腔室322内。

第二基板33为一绝缘层上覆硅的硅晶片(SOI wafer)，包含有：一硅晶片层331、一第二氧化层332以及一硅材层333。硅晶片层331具有一致动部3311、一外周部3312、多个连接部3313以及多个流体通道3314；致动部3311位于中心部分，外周部3312环绕于致动部3311的外围，多个连接部3313分别位于致动部3311与外周部3312之间，并且连接两者，提供弹性支撑，而多个流体通道3314环绕形成于致动部3311与外周部3312之间，且分别位于多个连接部3313之间。

第二氧化层332为一氧化硅层，生成于硅晶片层331上，呈中空环状，并与硅晶片层331定义一振动腔室3321。硅材层333生成于第二氧化层332上后，再以第二基板33与第一氧化层32对位结合。硅材层333为二氧化硅(SiO2)薄膜，具有一穿孔3331、一振动部3332及一固定部3333。穿孔3331形成于硅材层333的中心，振动部3332位于穿孔3331的周边区域，且垂直对应于振动腔室3321，固定部3333则为硅材层333的周缘区域，且固定部3333生成于第二氧化层332上。

上述的压电组件34生成叠加于硅晶片层331的致动部3311上，包含一下电极层341、一压电层342、一绝缘层343及一上电极层344，下电极层341生成叠加于硅晶片层331的致动部3311，而压电层342生成叠加于下电极层341，上电极层344及下电极层341皆通过接触区域做电性连接。此外，压电层342的宽度小于下电极层341的宽度，使得压电层342无法完全遮蔽住下电极层341，在于压电层342的部分区域以及下电极层341未被压电层342所遮蔽的区域上生成叠置绝缘层343，最后在于绝缘层343以及未被绝缘层343遮蔽的压电层342的区域上生成叠置上电极层344，让上电极层344得以与压电层342接触电性连接，同时利用绝缘层343阻隔于上电极层344及下电极层341之间，避免两者直接接触造成短路。

上述的阀层35生成叠加于第一基板31上，并于对应于流入孔311处光刻蚀刻制程制出一阀单元351。请继续参阅图2及图5A所示，阀单元351包含一阀导电层3511、一阀基层3512以及一柔性膜3513可为但不限为石墨烯材料所制成，以形成微型化。其中阀导电层3511为通电荷的压电材料，通过导体A与控制盒2的微处理器2a电性连接，促使微处理器2a接收压力传感器3c的检测信号而运算输出一驱动信号来控制阀导电层3511产生形变，又阀导电层3511与阀基层3512之间保持一段容置空间3154，而阀导电层3511未接收驱动信号时不受形变而保持在容置空间3154内与阀基层3512形成间距，以及柔性膜3513为一可挠性材料所制成，贴附于阀导电层3511的一侧面而置于容置空间3154内，又阀导电层3511、阀基层3512、柔性膜3513上分别形成多个通孔3511a、3512a、3513a，而阀导电层3511的多个通孔3511a与柔性膜3513的多个通孔3513a相互对准，阀基层3512的多个通孔3512a与阀导电层3511的多个通孔3511a相互错位不对准。当阀导电层3511未接收驱动信号时，阀导电层3511保持在容置空间3154内与阀基层35122形成间距，且阀基层3512的多个通孔3512a与阀导电层3511的多个通孔3511a相互错位不对准，构成阀单元351的开启，此时致动泵3b外部气体可由阀基层3512的多个通孔3512a进入容置空间3154内，而阀导电层3511的多个通孔3511a与柔性膜3513的多个通孔3513a相互对准，再经过柔性膜3513的多个通孔3513a与阀导电层3511的多个通孔3511a进入第一基板31的流入孔311(如图3A所示)。

如请参阅图5B所示，当阀导电层3511接收驱动信号时，阀导电层3511产生形变而朝阀基层3512靠近贴合，进而使柔性膜3513的多个通孔3513a与阀基层3512的多个通孔3512a不对位，让柔性膜3513封闭阀基层3512的多个通孔3512a，以构成阀单元351的关闭，此时致动泵3b外部气体被阀单元351挡住，无法进入第一基板31的流入孔311。

至于致动泵3b如何实施致动导气作业，请参考图4A所示，当压电组件34的下电极层341及上电极层344接收控制盒2的微处理器2a所传递的驱动信号(未图示)，同时微处理器2a控制阀单元351的开启后，如此驱使压电层342因逆压电效应的影响开始产生形变，进而带动硅晶片层331的致动部3311开始位移，致动泵3b外部气体可通过阀单元351进入流入孔311，再进入第一氧化层32的汇流腔室322内，而当压电组件34带动致动部3311向上位移拉开与第二氧化层332之间的距离，此时，第二氧化层332的振动腔室3321的容积将提升，让振动腔室3321内形成负压，用于将第一氧化层32的汇流腔室322内的气体通过穿孔3331吸入其中。请继续参阅图4B，当致动部3311受到压电组件34的牵引向上位移时，硅材层333的振动部3332会因共振原理的影响向上位移，当振动部3332向上位移时，压缩振动腔室3321的空间并且推动振动腔室3321内的气体往硅晶片层331的流体通道3314移动，让气体能够通过流体通道3314向上排入气囊部分12(未图示)，在振动部3332向上位移来压缩振动腔室3321的同时，汇流腔室322的容积因振动部3332位移而提升，其内部形成负压，将吸取致动泵3b外的气体由流入孔311进入其中。最后如图4C所示，压电组件34带动硅晶片层331的致动部3311向下位移时，将振动腔室3321的气体往流体通道3314推动，并将气体排入气囊部分12(未图示)，而硅材层333的振动部3332亦受致动部3311的带动向下位移，同步压缩汇流腔室322的气体通过穿孔3331向振动腔室3321移动，后续再将压电组件34带动致动部3311向上位移时，其振动腔室3321的容积会大幅提升，进而有较高的汲取力将气体吸入振动腔室3321，再重复以上的动作，以至于通过压电组件34持续带动致动部3311上下位移且来连动振动部3332上下位移，通过改变致动泵3b的内部压力，使其不断地汲取外部气体及排入气囊部分12内(未图示)，如此完成致动泵3b实施致动导气作业。

由上述说明可知，致动泵3b接收微处理器2a的驱动信号实施致动导气作业，让气囊部分12充气膨胀，以及压力传感器3c检测气囊部分12内部气压，并将测得的数据数据传输给微处理器2a做运算，这多个压力传感器3c可以预先设定一阀值，经过微处理器2a做比对运算；当压力传感器3c检测气囊部分12内部气压达到适当让个人足部形状都贴合的压力时，微处理器2a控制致动泵3b的关闭运作，同时微处理器2a控制阀单元351的关闭，或者在某处一个动态控压组件3的致动泵3b的压力传感器3c感测到比预先设置阀值过大时，微处理器2a即可控制该处动态控压组件3的阀单元351的开启，以调节该处气囊部分12内部气压，如此多个动态控压组件3的致动泵3b可对气囊部分12作作气压充气，并依据压力传感器3c的检测来自动调节气囊部分12内部气压，以适应个人足部形状的使用状态，达到于最舒适的压力下穿着鞋子。

综上所述，本案提供一种动态控压鞋，借由鞋主体的气囊部分设置多个动态控压组件，并搭配控制盒的微处理器控制多个动态控压组件的致动泵及压力传感器的操作，使致动泵可对气囊部分作气压充气，并依据压力传感器的检测来自动调节气囊部分内部气压来适应个人足部形状的使用状态，达到于最舒适的压力下穿着鞋子穿着性，极具产业利用性。

本案得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (7)

1.一种动态控压鞋，包含：

一鞋主体，包含一鞋面及一气囊部分，该气囊部分设置在该鞋面上；

一控制盒，包含一微处理器，该控制盒设置在该鞋面的顶面区域；以及

多个动态控压组件，定位于该气囊部分上，且包含由一基板以半导体制程封装的一致动泵及一压力传感器，该基板定位于该气囊部分上，并通过一导体与该控制盒的该微处理器电性连接，该致动泵连通该气囊部分，并接收该微处理器所传输的一驱动信号而实施致动导气作业，使该气囊部分充气膨胀，以及该压力传感器检测该气囊部分的内部气压，并产生一气压信息并传输给该微处理器，且该微处理器依据该气压信息，藉此调节该气囊部分内部气压

其中该致动泵为一微机电泵，包含有：

一第一基板；

一第一氧化层，堆叠于该第一基板上；

一第二基板，对位结合于该第一氧化层上，该第二基板包含：

一硅芯片层，具有一致动部、一外周部、多个连接部以及多个流体通道；

一第二氧化层，生成于该硅芯片层上；

一硅材层，生成于该第二氧化层上；

一压电组件，生成叠设于该硅芯片层的该致动部上；

一阀层，生成叠加于该第一基板上。

2.如权利要求1所述的动态控压鞋，其特征在于，

该第一基板，具有多个流入孔；

该第一氧化层，并具有多个汇流通道以及一汇流腔室，多个该汇流通道连通于该汇流腔室及多个该流入孔之间；

该该致动部位于中心部分，该外周部环绕于该致动部的外围，多个该连接部分别连接于该致动部与该外周部之间，而每一该流体通道分别连接于该致动部与该外周部之间，且分别位于每一该连接部之间；

该第二氧化层与该硅芯 片层定义一振动腔室；以及

该硅材层，具有一穿孔、一振动部及一固定部，其中该穿孔形成于该硅材层的中心，该振动部位于该穿孔的周边区域，该固定部位于该硅材层的周缘区域；

该压电组件，包含有一下电极层、一压电层、一绝缘层及一上电极层，其中该压电层生成叠置于该下电极层，该绝缘层生成叠加于该压电层的部分表面及该下电极层的部分表面，而该上电极层生成叠加于该绝缘层及该压电层未设有该绝缘层的其余表面，用以与该压电层电性连接；以及

该阀层对应于该流入孔处光刻蚀刻制程制出一阀单元。

3.如权利要求2所述的动态控压鞋，其特征在于，该致动泵的长度介于300～800微米(μm)，宽度介于300～800微米(μm)。

4.如权利要求2所述的动态控压鞋，其特征在于，该致动泵的长度为500～700微米(μm)，宽度为500～700微米(μm)。

5.如权利要求2所述的动态控压鞋，其特征在于，该阀单元包含一阀导电层、一阀基层以及一柔性膜，该阀导电层为通电荷的压电材料，且通过该导体与该控制盒的该微处理器电性连接，促使该微处理器接收该压力传感器的检测信号而运算输出该驱动信号来控制该阀导电层产生形变，又该阀导电层与该阀基层保持一容置空间，该柔性膜为一可挠性材料所制成，贴附于该阀导电层的一侧面而置于该容置空间内，以及该阀导电层、该阀基层及该柔性膜上分别形成多个通孔，而该阀导电层的该通孔与该柔性膜的该通孔相互对准，该阀基层的该通孔与该阀导电层的该通孔相互错位不对准。

6.如权利要求5所述的动态控压鞋，其特征在于，当该阀导电层未接收该驱动信号时，该阀导电层保持在该容置空间内与该阀基层形成间距，且该阀基层的该通孔与该阀导电层的该通孔相互错位不对准，构成该阀单元的开启。

7.如权利要求5所述的动态控压鞋，其特征在于，当该阀导电层接收该驱动信号时，该阀导电层产生形变而朝该阀基层靠近贴合，且该柔性膜的该通孔与该阀基层的该通孔不对位，让该柔性膜封闭该阀基层的该通孔，以构成该阀单元的关闭。

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