CN108042138A - 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法 - Google Patents

无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108042138A
CN108042138A CN201711177581.6A CN201711177581A CN108042138A CN 108042138 A CN108042138 A CN 108042138A CN 201711177581 A CN201711177581 A CN 201711177581A CN 108042138 A CN108042138 A CN 108042138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
insole
pressure
wireless
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711177581.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张帆
张一帆
高敏
洪成雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
National Dong Hwa University
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Donghua University
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University, University of Shanghai for Science and Technology filed Critical Donghua University
Priority to CN201711177581.6A priority Critical patent/CN108042138A/zh
Publication of CN108042138A publication Critical patent/CN108042138A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6804—Garments; Clothes
    • A61B5/6807—Footwear
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明提供了一种无线智能足底压力监测鞋垫，包括鞋垫主体，鞋垫主体上对应需要进行足底压力监测的部位封装有薄膜压力传感器，薄膜压力传感器通过传感器连接线缆与传感器采集系统连接，传感器采集系统通过无线传输装置连接无线数据采集分析终端。本发明还提供了无线智能足底压力监测鞋垫的使用方法，通过薄膜压力传感器与压力的线性关系，对足底测试点进行压力测量，通过传感器采集系统实时传输数据，实现对人体足底压力的实时监测。本发明将薄膜压力传感、无线数据传输技术与3D柔性鞋垫相结合，具有测量准确度较高、结构简单、重量轻、尺寸小、成本低的优点，十分方便数据的采集、分析与后处理，能够保证测量的稳定性，易于大范围推广应用。

Description

无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于对人体足底压力进行无线实时测量的无线智能足底压力监测鞋垫，尤其涉及一种利用3D柔性打印封装FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器的无线智能足底压力监测鞋垫。
背景技术
与足底压力分布异常有关的足部疾病有拇外翻、糖尿病足溃疡、麻风病足和类风湿性关节炎跖痛症病足等。中国封建社会的缠足也会造成足底压力分布异常，其踝关节、距舟关节、跟骨后侧面和跟距关节等处的压力分布均较为集中；足部一些固定的畸形，如马蹄足、高弓足、扁平足等足底压力分布均有其特征性的改变。同时，足底压力这一生理参数对于糖尿病人足部疾病的预防与诊断、帕金森病人的步态分析、鞋类的设计以及下肢运动功能的康复等领域都发挥着不可替代的作用。
目前，关于人体足底压力的监测主要通过各种类型的传感器，如压力传感器、加速度传感器，来制作压力鞋或压力板进行足底压力测量。如专利CN2721009提供的一种实现拇外翻足底压力测量的装置，专利CN103462619A提供的一种足底压力测量装置及其用于步态模式识别的方法。以上的监测手段尚有很多不足之处，如采集系统复杂、采集结果误差大，成本高、使用不便、设备稳定性差、传感器复用率低、受有限数据传输的影响需要在特定的场所进行监测等，应用范围十分有限。因此迫切需要一种低成本、简单易行的装置实现人体足底压力的实时监测。
FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器是一种新型的电阻式传感器，与传统传感器感器相比有许多优点，包括：分辨率高、轻薄柔软、尺寸小、质量轻、无线传输等，属于目前较为先进的压力传感技术。目前，FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器的应用领域越来越广，在诸多领域已经开始被尝试应用。
蓝牙是一种无线通信技术，通过安装在不同设备上可以实现数据的交换共享，使得数据由传感器直接传输或间接到移动终端(如手机)十分方便。蓝牙具有功耗小、技术成熟、成本低、抗衰减能力强等优点，功耗小和抗衰减能力强的优点使得无线测量长时间稳定的提供数据输出，成本低等优点可节约制造成本，使其易于推广应用。
本发明致力于结合FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器、鞋垫、蓝牙无线通信等技术，研发一种用于对人体足底压力进行无线实时测量的监测鞋垫，使其不仅结构简单、成本低，而且检测结果准确、操作方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提高足底压力监测装置的准确性和稳定性，同时简化其结构、降低其成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：包括鞋垫主体，鞋垫主体上对应需要进行足底压力监测的部位封装有薄膜压力传感器，薄膜压力传感器通过传感器连接线缆与传感器采集系统连接，传感器采集系统通过无线传输装置连接无线数据采集分析终端。
优选地，所述薄膜压力传感器有三个，三个薄膜压力传感器的中点分别设于鞋垫主体上对应足部的第一跖骨、第五跖骨和足跟的位置。
更优选地，所述传感器采集系统上设置有三个传感器接口，该三个传感器接口分别与所述三个薄膜压力传感器连接。
优选地，所述薄膜压力传感器通过电阻的变化来测量人体足底压力的变化。
优选地，所述传感器数据采集系统采集各薄膜压力传感器的数据，并将所采集的数据通过无线传输装置传输给无线数据采集分析终端；无线数据采集分析终端对每个薄膜压力传感器的数据进行显示，实现对人体足底压力的实时监测。
优选地，所述无线传输装置为蓝牙装置。
优选地，所述传感器采集系统带有用于供电的锂电池。
优选地，所述鞋垫主体为3D柔性鞋垫。
优选地，所述薄膜压力传感器和部分传感器连接线缆利用3D柔性打印直接封装在鞋垫主体内。
本发明还提供了上述的无线智能足底压力监测鞋垫的使用方法，其特征在于，步骤为：
步骤1：通过传感器连接线缆将各薄膜压力传感器逐个连接到传感器采集系统，开启无线传输装置，实现传感器采集系统与无线数据采集分析终端的无线数据传输连接；
步骤2：开始监测，传感器数据采集系统采集各薄膜压力传感器的数据，并将所采集的数据通过无线传输装置传输给无线数据采集分析终端，通过无线数据采集分析终端连续记录各薄膜压力传感器的数据随时间的变化；
步骤3：绘制各薄膜压力传感器的数据随时间的变化图；根据预先利用标定实验得出的薄膜压力传感器的数据与压力的关系，按照所述变化图上薄膜压力传感器的数据计算每个测量点的压力，绘制每个测量点的压力随时间变化的实时图，即实现对人体足底压力实时监测的目的。
本发明结合薄膜压力传感器超薄、易与人体表面紧密贴合的特点，将其应用于足底压力测量。薄膜压力传感器由超薄的电阻片组成，利用3D打印直接封装在鞋垫内，配合蓝牙进行无线输出，方便数据的采集与处理。薄膜压力传感器与鞋垫的一体化，非常适合人体各种运动、静止及术后病人康复治疗的足底压力检测。
本发明提供的智能鞋垫是一种测量人体足底压力变化的智能感知系统，当人体在不同运动状态时，布置在人体足底的薄膜压力传感器可以及时提供压力信息给无线数据采集分析终端，进而可以了解人体的静止或运动的状态。本发明可以用于体育、军事协同、医疗诊断等方面。
本发明将薄膜压力传感、无线数据传输技术与3D柔性鞋垫相结合，具有测量准确度较高、结构简单、重量轻、尺寸小、成本低的优点，十分方便数据的采集、分析与后处理，能够保证测量的稳定性，易于大范围推广应用。
附图说明
图1为本实施例提供的无线智能足底压力监测鞋垫结构示意图；
附图标记说明：
1-无线数据采集分析终端；2-传感器采集系统；3-薄膜压力传感器；4-传感器连接线缆；5-鞋垫主体。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的无线智能足底压力监测鞋垫结构示意图，所述的无线智能足底压力监测鞋垫由无线数据采集分析终端1、传感器采集系统2、FORCE SENSINGRESISTORS薄膜压力传感器3、传感器连接线缆4、鞋垫主体5等组成。
在鞋垫主体5上封装三个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3，分别对应足部的第一跖骨、第五跖骨、足跟的位置。通过传感器连接线缆4将三个FORCE SENSINGRESISTORS薄膜压力传感器3均连接到传感器采集系统2上。
传感器采集系统2上设置有3个传感器接口，该3个传感器接口分别对应于鞋垫主体5上三个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的接入点，保证各薄膜压力传感器3与传感器采集系统2稳定连接。
FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3通过电阻变化来测量人体足底压力变化，传感器采集系统2采集FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的压力数据。
传感器采集系统2带有蓝牙装置和锂电池。无线数据采集分析终端1通过蓝牙装置与传感器数据采集系统2相连接，传感器数据采集系统2将所采集的数据传输给无线数据采集分析终端1，通过无线数据采集分析终端1实时地反映足底第一跖骨、第五跖骨和足跟处的压力变化。蓝牙装置实现数据无线传输。锂电池用于供电，保证数据稳定传输。
本实施例中，鞋垫主体5采用3D柔性鞋垫，三个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3和传感器连接线缆4是利用3D柔性打印直接封装在鞋垫主体5内，以此确保FORCESENSING RESISTORS薄膜压力传感器3在鞋垫主体5中的精确位置。
本实施例提供的无线智能足底压力监测鞋垫的使用方法，包括以下步骤：
步骤1：3D柔性打印过程中，将三个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3和传感器连接线缆4放入3D柔性鞋垫上，检查每个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的位置是否需要调整，保证各个FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的中点位置恰好对应人体足部的第一跖骨、第五跖骨和足跟处；
步骤2：待3D柔性鞋垫整体完成后，将传感器连接线缆4逐个连接到传感器采集系统2，即完成传感部分组装；传感器采集系统2采集FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的压力数据，最后通过APP无线数据采集分析终端1收集传感器采集系统2采集的数据；
步骤3：开始监测后，通过连接的APP无线数据采集分析终端1，连续记录三个FORCESENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的数据随时间的变化；
步骤4：绘制FORCE SENSING RESISTORS薄膜压力传感器3的数据随时间的变化图，根据所述变化图，利用标定实验得出的薄膜压力传感器示数与压力的关系，并按照薄膜压力传感器示数计算每个测量点的压力，做出测量点的压力随时间变化的实时图，即实现对人体足底压力实时监测的目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：包括鞋垫主体(5)，鞋垫主体(5)上对应需要进行足底压力监测的部位封装有薄膜压力传感器(3)，薄膜压力传感器(3)通过传感器连接线缆(4)与传感器采集系统(2)连接，传感器采集系统(2)通过无线传输装置连接无线数据采集分析终端(1)。
2.如权利要求1所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述薄膜压力传感器(3)有三个，三个薄膜压力传感器(3)的中点分别设于鞋垫主体(5)上对应足部的第一跖骨、第五跖骨和足跟的位置。
3.如权利要求2所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述传感器采集系统(2)上设置有三个传感器接口，该三个传感器接口分别与所述三个薄膜压力传感器(3)连接。
4.如权利要求1所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述薄膜压力传感器(3)通过电阻的变化来测量人体足底压力的变化。
5.如权利要求1所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述传感器数据采集系统(2)采集各薄膜压力传感器(3)的数据，并将所采集的数据通过无线传输装置传输给无线数据采集分析终端(1)；无线数据采集分析终端(1)对每个薄膜压力传感器(3)的数据进行显示，实现对人体足底压力的实时监测。
6.如权利要求1或5所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述无线传输装置为蓝牙装置。
7.如权利要求1所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述传感器采集系统(2)带有用于供电的锂电池。
8.如权利要求1所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述鞋垫主体(5)为3D柔性鞋垫。
9.如权利要求1或8所述的一种无线智能足底压力监测鞋垫，其特征在于：所述薄膜压力传感器(3)和部分传感器连接线缆(4)利用3D柔性打印直接封装在鞋垫主体(5)内。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的无线智能足底压力监测鞋垫的使用方法，其特征在于，步骤为：
步骤1：通过传感器连接线缆(4)将各薄膜压力传感器(3)逐个连接到传感器采集系统(2)，开始无线传输装置，实现传感器采集系统(2)与无线数据采集分析终端(1)的无线数据传输连接；
步骤2：开始监测，传感器数据采集系统(2)采集各薄膜压力传感器(3)的数据，并将所采集的数据通过无线传输装置传输给无线数据采集分析终端(1)，通过无线数据采集分析终端(1)连续记录各薄膜压力传感器(3)的数据随时间的变化；
步骤3：绘制各薄膜压力传感器(3)的数据随时间的变化图；根据预先利用标定实验得出的薄膜压力传感器(3)的数据与压力的关系，按照所述变化图上薄膜压力传感器的数据计算每个测量点的压力，绘制每个测量点的压力随时间变化的实时图，即实现对人体足底压力实时监测的目的。
CN201711177581.6A 2017-11-22 2017-11-22 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法 Pending CN108042138A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711177581.6A CN108042138A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711177581.6A CN108042138A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108042138A true CN108042138A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62119221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711177581.6A Pending CN108042138A (zh) 2017-11-22 2017-11-22 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108042138A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109077729A (zh) * 2018-06-07 2018-12-25 南开大学 一种压力传感智能鞋垫及基于压力传感智能鞋垫的可个性化足底压力测量装置
CN109730905A (zh) * 2019-02-28 2019-05-10 温州医科大学附属第二医院、温州医科大学附属育英儿童医院 一种下肢机器人
CN111528853A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 广州市懒洋洋慢运动用品有限公司 一种动态足底压力检测方法及系统
CN112890352A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 河北医科大学第二医院 用于糖尿病患者足底压力监测及控压的鞋
CN113974263A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 北京精密机电控制设备研究所 低功耗无线数据传输脚底压力采集鞋垫及其数据传输方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105266257A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 安徽埃力智能科技有限公司 基于全足压力信息获取的智能鞋
CN205251555U (zh) * 2015-11-10 2016-05-25 苏州市圆梦无障碍科技有限公司 一种带有压力数据处理系统的脚垫
CN105748078A (zh) * 2016-02-16 2016-07-13 北京理工大学 基于压力传感鞋垫的足底压力测量装置及系统
CN106388828A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 李艳艳 一种指导临床工作的压力测定鞋
CN106618579A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 华东师范大学 一种基于柔性薄膜压力传感器的可穿戴足底压力测量装置
US20170238870A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-24 National Tsing Hua University Intelligent insole

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105266257A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 安徽埃力智能科技有限公司 基于全足压力信息获取的智能鞋
CN205251555U (zh) * 2015-11-10 2016-05-25 苏州市圆梦无障碍科技有限公司 一种带有压力数据处理系统的脚垫
CN105748078A (zh) * 2016-02-16 2016-07-13 北京理工大学 基于压力传感鞋垫的足底压力测量装置及系统
US20170238870A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-24 National Tsing Hua University Intelligent insole
CN106388828A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 李艳艳 一种指导临床工作的压力测定鞋
CN106618579A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 华东师范大学 一种基于柔性薄膜压力传感器的可穿戴足底压力测量装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109077729A (zh) * 2018-06-07 2018-12-25 南开大学 一种压力传感智能鞋垫及基于压力传感智能鞋垫的可个性化足底压力测量装置
CN109730905A (zh) * 2019-02-28 2019-05-10 温州医科大学附属第二医院、温州医科大学附属育英儿童医院 一种下肢机器人
CN111528853A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 广州市懒洋洋慢运动用品有限公司 一种动态足底压力检测方法及系统
CN112890352A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 河北医科大学第二医院 用于糖尿病患者足底压力监测及控压的鞋
CN113974263A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 北京精密机电控制设备研究所 低功耗无线数据传输脚底压力采集鞋垫及其数据传输方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108042138A (zh) 无线智能足底压力监测鞋垫及其使用方法
CN103383292B (zh) 一种穿戴式尖足步态实时监测反馈报警的装置及方法
CN107157485A (zh) 一种智能监测鞋垫及其智能监测系统
CN100534346C (zh) 基于柔性阵列压力传感器的数字跑鞋
US20200054218A1 (en) Wearable thermometer patch comprising a temperature sensor array
CN202096210U (zh) 一种基于足底压力的无线步态测量仪
CN206836390U (zh) 一种智能鞋垫监测系统
CN205031261U (zh) 一种通过压力传感器实现测量脚部数据的智能袜子
Benocci et al. A wireless system for gait and posture analysis based on pressure insoles and Inertial Measurement Units
CN103654727A (zh) 一种中医脉象检测系统
CN104729769A (zh) 基于电活性聚合物的分布式柔性压力传感器
CN107137086A (zh) 一种自发电多功能的智能鞋垫
CN106768508B (zh) 一种测量足底压力及动态变化的凝胶电容式传感器及方法
CN203988067U (zh) 足部矫正服务系统
CN103610446B (zh) 一种足部运动状况检测装置
CN102090896A (zh) 一种用于康复治疗的足底压力测量方法
CN105748078A (zh) 基于压力传感鞋垫的足底压力测量装置及系统
TW201346238A (zh) 無線足底壓力感測系統
CN115868935B (zh) 一种基于可穿戴的便携式平衡评估装置
CN107898464B (zh) 一种测量足底压力分布的系统和方法
CN105054486A (zh) 健康监测鞋
CN206251997U (zh) 智能鞋以及步态监测系统
CN113303544B (zh) 鞋垫受力传感器实测数据与理论数据偏差专用测试装置
CN206214084U (zh) 集成可穿戴式多生理指标采集设备
Dai et al. Smart Insoles for Gait Analysis Based on Meshless Conductive Rubber Sensors and Neural Networks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180518

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication