CN108851338A - 一种自适应孕妇足底形态的鞋垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，它包括鞋垫本体、压力传感器和小型集成电子装置，所述鞋垫本体自上而下为鞋垫顶层、鞋垫中层和鞋垫底层；所述鞋垫中层为密闭空腔结构，其由无毒柔性橡胶模压制成型；所述鞋垫中层的密闭空腔内充填有高粘度液体；所述鞋垫中层的上表面安装有压力传感器和小型集成电子装置，将压力传感器与信号处理模块、蓝牙模块结合构成完整的足底压力分布监测系统。应用该系统能够让孕妇实时了解不同孕期、不同运动姿态下的足底压力变化，根据获取的压力值，科学调整充填进鞋垫中层密闭空腔内的液体粘度和用量，使空腔具有较好的弹性缓冲能力和复位能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种足部保健用品，具体涉及一种自适应孕妇足底形态的鞋垫。
背景技术
随着孕妇孕龄的增长，行走时足部最大压强部位(第3跖骨、第2跖骨)处的压强值在逐渐增大，显示这几个部位为主要的冲击性负荷的承受部位，即孕妇步行时足前掌中部易出现疲劳和损伤；此外，足弓也会随着孕龄的增长，足弓高度的降低会导致足底筋膜炎、膝关节痛和下背痛等疾病。因此，选择舒适的鞋垫对于孕妇来说是相当重要的。而现在市场上的鞋垫没有根据孕妇不同孕期足部变化而设计，孕妇短途行走也容易产生足底疼痛、小腿疼痛和腰背部疼痛。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种自适应孕妇足底形态的鞋垫。
为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，包括鞋垫本体、压力传感器和小型集成电子装置，所述鞋垫本体自上而下为鞋垫顶层、鞋垫中层和鞋垫底层；所述鞋垫中层为密闭空腔结构，其由无毒柔性橡胶模压制成型；所述鞋垫中层的上表面为与人体足底形态相适应的曲面，所述鞋垫中层的下表面为平面，所述上表面与下表面之间均匀设有若干个拉结筋；所述鞋垫中层的后跟侧面设有充填嘴，所述充填嘴端口设有螺纹旋紧的端盖；所述鞋垫中层的密闭空腔内充填有高粘度液体；所述鞋垫中层的上表面多个受压区域设有传感凹槽，所述传感凹槽内安装有压力传感器；所述鞋垫中层的上表面未受压区域设有集成凹槽，所述集成凹槽内安装有小型集成电子装置；所述压力传感器通过导线与小型集成电子装置相连；所述鞋垫中层上表面与鞋垫顶层粘接，下表面与鞋垫底层粘接。
进一步的，所述鞋垫中层的上表面与下表面的高度在8-10mm之间变更。
进一步的，所述拉结筋呈圆柱状结构设置。
进一步的，所述拉结筋直径在3-5mm之间变更。
进一步的，相邻的所述拉结筋之间的间距在15-30mm之间变更。
进一步的，所述小型集成电子装置将纽扣电池、信号处理模块以及蓝牙模块集成封装在一起。
进一步的，所述鞋垫顶层为开有若干个透气孔的真皮垫层。
进一步的，所述鞋垫底层为设有网纹的防滑垫层。
进一步的，所述压力传感器由二氟乙烯压电薄膜制成。
本发明有益效果是：(1)结合人体足部生理结构特征和足部运动力学理论，优化设计压力传感器的阵列分布，可以感知前脚掌、脚掌中部和后脚掌的压力，并将压力传感器与信号处理模块、蓝牙模块结合构成完整的足底压力分布监测系统。应用该系统能够让孕妇实时了解不同孕期、不同运动姿态下的足底压力变化，有助于提醒孕妇调整走姿以及具体休息时间；(2)本发明可在孕妇体重增加、行动不方便的孕期内，根据获取的压力值，科学调整充填进鞋垫中层密闭空腔内的液体粘度和用量，使空腔具有较好的弹性缓冲能力和复位能力，受力后，压力将向四面八方扩散，并迅速被吸收，从而起到良好的减震缓冲作用，有效防止足部骨骼畸形或运动伤害造成的风险，使足部感觉柔软、舒适；(3)鞋垫中层密闭空腔内设有的圆柱形拉结筋不但加强了支撑强度，还具有按摩脚底的功能；(4)鞋垫顶层为开有透气孔的真皮垫层，具有高吸湿性和透气性；(5)鞋垫底层为设有网纹的防滑垫层，增加自适应鞋垫与鞋子之间的摩擦力，具有防滑作用，保证行走安全。
附图说明
图1是本发明主视图；
图2是本发明俯视图；
图3是鞋垫中层上表面压力传感器和小型集成电子装置分布示意图；
图4是图1A-A剖视图。
图中标记符号说明：1、鞋垫顶层，2、鞋垫中层，3、鞋垫底层，4、压力传感器，5、小型集成电子装置，11、透气孔，21、拉结筋，22、充填嘴，23、端盖，24、传感凹槽。
图3中与人体足底对应部位图注说明：A、足跟内侧，B、足跟外侧，C、足中外侧，D、足中内侧，E、第二拓骨，F、第一拓骨。
具体实施方式
如图1、图2、图4所示，一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，包括鞋垫本体、压力传感器4和小型集成电子装置5，所述鞋垫本体自上而下为鞋垫顶层1、鞋垫中层2和鞋垫底层3；所述鞋垫中层2为密闭空腔结构，其由无毒柔性橡胶模压制成型；所述鞋垫中层2的上表面为与人体足底形态相适应的曲面，所述鞋垫中层2的下表面为平面，所述上表面与下表面之间均匀设有若干个拉结筋21；由试验和有限元分析，所述拉结筋21呈圆柱状结构设置强度较高，所述拉结筋21直径在3-5mm之间变更，相邻的所述拉结筋21之间的间距在15-30mm之间变更。设置拉结筋目的是增大液体流动的阻力，提高支撑强度，另外还具有按摩脚底的功能。
所述鞋垫中层2的上表面与下表面的高度在8-10mm之间变更。小于8mm，刚度较大，减震效果不明显；大于10mm，柔性较大，行走不便。
所述鞋垫中层2的后跟侧面设有充填嘴22，所述充填嘴22端口设有螺纹旋紧的端盖23；所述鞋垫中层2的密闭空腔内充填有高粘度液体；所述高粘度液体为高粘度的阻尼油脂或液压油，无毒环保，呈膏状具有流动性。可向使用者提供三种不同粘度的液体，根据孕妇不同孕期体重变化指导选用。液体通过专用注射器从充填嘴22注入，其用量根据孕妇的感受和反馈的压力值进行调节。
所述鞋垫中层2的上表面多个受压区域设有传感凹槽24，所述传感凹槽24内安装有压力传感器4；所述鞋垫中层的上表面未受压区域设有集成凹槽，所述集成凹槽内安装有小型集成电子装置5；所述压力传感器4通过导线与小型集成电子装置5相连；所述鞋垫中层2上表面与鞋垫顶层1粘接，下表面与鞋垫底层3粘接。
所述小型集成电子装置5是将纽扣电池、信号处理模块以及蓝牙模块集成封装在一起。利用纽扣电池给压力传感器和信号处理模块、蓝牙模块供电，利用5个压力传感器检测压力，作为信号处理模块的输入信号，从而利用信号处理模块内部运算处理后将数据通过蓝牙模块输出。通过蓝牙模块与手机之间进行数据交互，将所测压力数据传递到手机终端，由手机终端进行采集时间相应压力值的直观显示。应用该系统能够让孕妇实时了解不同孕期、不同运动姿态下的足底压力变化情况，有助于提醒孕妇调整走姿以及具体休息时间，并作为科学调整充填进鞋垫中层密闭空腔内的液体粘度和用量的参考。
由于所设计的压力传感器需要嵌入鞋垫，因此要求传感材料自身具有体积小、厚度薄、质地柔软等特征，同时材料还必须在人体运动频率范围内具有良好的频率响应特性。针对上述要求，本发明选择压电薄膜作为基本的传感单元，压电薄膜属于高分子压电材料，薄膜表面镀有电极，材料自身可视为一个换能电容。当薄膜表面加载外力时，它的上下两个表面会产生极性相反、大小相等的电荷。通过压力传感器输出电荷量的大小可以表征作用在薄膜感应面上的力的变化。具体的，所述压力传感器由二氟乙烯压电薄膜制成，它具有厚度薄、质量轻、柔性好、灵敏性高的优点。另外，要在保持鞋垫舒适的情况下避免鞋垫材料对压电薄膜的影响，可以在鞋垫与压电薄膜间增加高模量的间隔层，可选择常见的硬质聚氯乙烯绝缘薄板，满足所需较高模量的要求。
由于要了解动态足底压力的分布状况，因此压力传感器的嵌入位置至关重要。根据人体足部生物力学的研究，按照一般足压分析惯例，将足底划分为三大主要解剖区域，即前足拓骨关节区域、中足区域、足跟区域，并在受压区内布置5个压力传感器。压力传感器嵌入位置根据人体足部解剖区域比例划分，分别置于足部一、二拓骨，中足及跟骨解剖区。具体位置如图3所示，鞋垫中层上表面A、B、C、E、F的5个位置布置压力传感器，在未受压区的D位置布置体积较大的小型集成电子装置(图中未示出)；与人体足底对应部位是：A、足跟内侧，B、足跟外侧，C、足中外侧，D、足中内侧，E、第二拓骨，F、第一拓骨。
所述鞋垫顶层1为开有若干个透气孔11的真皮垫层，具有高吸湿性和透气性。
所述鞋垫底层3为设有网纹的防滑垫层，增加自适应鞋垫与鞋子之间的摩擦力，具有防滑作用，保证行走安全。
本发明可用于特制的孕妇鞋内。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (9)
1.一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，包括鞋垫本体、压力传感器和小型集成电子装置，其特征在于：所述鞋垫本体自上而下为鞋垫顶层、鞋垫中层和鞋垫底层；所述鞋垫中层为密闭空腔结构，其由无毒柔性橡胶模压制成型；所述鞋垫中层的上表面为与人体足底形态相适应的曲面，所述鞋垫中层的下表面为平面，所述上表面与下表面之间均匀设有若干个拉结筋；所述鞋垫中层的后跟侧面设有充填嘴，所述充填嘴端口设有螺纹旋紧的端盖；所述鞋垫中层的密闭空腔内充填有高粘度液体；所述鞋垫中层的上表面多个受压区域设有传感凹槽，所述传感凹槽内安装有压力传感器；所述鞋垫中层的上表面未受压区域设有集成凹槽，所述集成凹槽内安装有小型集成电子装置；所述压力传感器通过导线与小型集成电子装置相连；所述鞋垫中层上表面与鞋垫顶层粘接，下表面与鞋垫底层粘接。
2.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述鞋垫中层的上表面与下表面的高度在8-10mm之间变更。
3.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述拉结筋呈圆柱状结构设置。
4.根据权利要求1或3所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述拉结筋直径在3-5mm之间变更。
5.根据权利要求4所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：相邻的所述拉结筋之间的间距在15-30mm之间变更。
6.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述小型集成电子装置将纽扣电池、信号处理模块以及蓝牙模块集成封装在一起。
7.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述鞋垫顶层为开有若干个透气孔的真皮垫层。
8.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述鞋垫底层为设有网纹的防滑垫层。
9.根据权利要求1所述的一种自适应孕妇足底形态的鞋垫，其特征在于：所述压力传感器由二氟乙烯压电薄膜制成。
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