CN109259381A - 一种按摩保暖鞋垫及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及穿戴设备领域，公开了一种按摩保暖鞋垫及其工作方法。通过本发明创造，一方面通过在鞋垫本体的脚跟区域间层中布置超薄锂电池，可使鞋垫与电源一体化，方便随时随地的为其他电气部件提供电能支持，另一方面通过在鞋垫本体的脚跟和/或脚掌区域间层中设置碳纤维电导热布，以及在鞋垫本体的穴点区域间层中设置微型振动马达，可以在柔性电路板上微控制器的计时控制下，对人体足底进行加热和主动式按摩动作，进而使该鞋垫具有多重功能，大大提升使用便捷性和用户脚感舒适度，利于促进人体足体的健康，满足当前人们的高品质生活需求。
Description
技术领域
本发明属于穿戴设备领域，具体涉及一种按摩保暖鞋垫及其工作方法。
背景技术
鞋垫作为一种生活用品，用于垫在脚掌与鞋底之间起着增加弹性、保暖、隔热、吸湿等作用。目前人们在穿鞋时都会在鞋内放入鞋垫，目的是方便清洗和能经常晾晒鞋垫，使鞋内保持干燥。但是现有常规鞋垫的功能较为单一，不具备电子化和健康养护功能。
众所周知，足部按摩是中国传统治病强身的方法之一，脚在人体的最下端，足底穴位集中，各穴位对应人体许多重要器官，对足部的按摩可以促进人体的血液循环，增强人体的健康。但是目前的大多数按摩鞋垫都是被动式按摩件，即通过踩在鞋垫顶面的凸起部实现足底按摩，如此由于凸起部一般较硬，导致行走时的脚感并不舒服。此外，在冬天气温较低时，现有鞋垫还无法为脚底提供温暖的效果。
发明内容
为了解决现有鞋垫功能单一、不同时具有按摩和加热功能以及用户脚感体验不好的问题，本发明目的在于提供一种新型智能的按摩保暖鞋垫及其工作方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种按摩保暖鞋垫，包括由底面绝缘层和顶面绝缘层构成的鞋垫本体，其中，在所述底面绝缘层与所述顶面绝缘层之间嵌有超薄锂电池、柔性电路板、碳纤维电导热布和微型振动马达；
所述超薄锂电池和所述柔性电路板分别布置在所述鞋垫本体的脚跟区域，所述碳纤维电导热布布置在所述鞋垫本体的脚跟区域和/或脚掌区域，所述微型振动马达的数目为若干个且分别布置在一一对应人体足底穴位的穴点区域；
所述柔性电路板上布置有微控制器、时钟电路、蓝牙通信电路、第一电控开关和第二电控开关，其中，所述微控制器的输入端分别通信连接所述时钟电路和所述蓝牙通信电路，所述微控制器的输出端分别通信连接所述第一电控开关和所述第二电控开关的受控端；
所述柔性电路板上还布置有充放电保护电路和稳压电路，所述超薄锂电池通过所述充放电保护电路和所述稳压电路向所述微控制器供电，所述超薄锂电池还通过所述充放电保护电路和所述第一电控开关向所述碳纤维电导热布供电，所述超薄锂电池还通过所述充放电保护电路和所述第二电控开关向各个所述微型振动马达供电。
优化的，在所述底面绝缘层与所述顶面绝缘层之间还嵌有无线充电线圈，其中，所述无线充电线圈布置在所述鞋垫本体的脚掌区域并通过所述充放电保护电路电连接所述超薄锂电池。进一步优化的，在所述底面绝缘层与所述顶面绝缘层之间还嵌有第一拱形承压板，其中，所述第一拱形承压板布置在所述鞋垫本体的脚掌区域并完全覆盖所述无线充电线圈。
优化的，在所述底面绝缘层与所述顶面绝缘层之间还嵌有第二拱形承压板，其中，所述第二拱形承压板布置在所述鞋垫本体的脚跟区域并完全覆盖所述超薄锂电池和所述柔性电路板。
优化的，所述超薄锂电池为超薄扁平型锂电池、超薄弧形锂电池或超薄半圆形锂电池。
优化的，所述穴点区域包括对应涌泉穴的区域、对应里内庭穴的区域、对应第二厉兑穴的区域和/或对应第三厉兑穴的区域。
优化的，所述第一电控开关或所述第二电控开关为BJT开关管或MOS开关管。
优化的，所述微控制器采用型号为MC9S08PA4AVDC的MCU芯片。
本发明所采用的另一种技术方案为：
一种如前所述按摩保暖鞋垫的工作方法，包括如下：
(1)在通过蓝牙通信电路收到加热指令后，控制第一电控开关导通，启动加热模式，并生成一个加热倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述加热倒计时器为零时，控制所述第一电控开关截止，停止加热；
(2)在通过蓝牙通信电路收到按摩指令后，控制第二电控开关导通，启动按摩模式，并生成一个按摩倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述按摩倒计时器为零时，控制所述第二电控开关截止，停止按摩。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种通过集成电源、控制部件、加热部件和按摩部件实现按摩保暖功能的新型智能鞋垫及其工作方法，即一方面通过在鞋垫本体的脚跟区域间层中布置超薄锂电池，可使鞋垫与电源一体化，方便随时随地的为其他电气部件提供电能支持，另一方面通过在鞋垫本体的脚跟和/或脚掌区域间层中设置碳纤维电导热布，以及在鞋垫本体的穴点区域间层中设置微型振动马达，可以在柔性电路板上微控制器的计时控制下，对人体足底进行加热和主动式按摩动作，进而使该鞋垫具有多重功能，大大提升使用便捷性和用户脚感舒适度，利于促进人体足体的健康，满足当前人们的高品质生活需求；
(2)所述按摩保暖鞋垫还具有可无线充电、电气安全、布置合理和轻薄简单等优点，便于实际推广和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的按摩保暖鞋垫的俯视结构示意图。
图2是本发明提供的按摩保暖鞋垫的A-A′截面结构示意图。
图3是本发明提供的按摩保暖鞋垫的B-B′截面结构示意图。
图4是本发明提供的按摩保暖鞋垫的内部系统电路结构示意图。
上述附图中：1-鞋垫本体；101-底面绝缘层；102-顶面绝缘层；2-超薄锂电池；3-柔性电路板；4-碳纤维电导热布；5-微型振动马达；6-无线充电线圈；701-第一拱形承压板；702-第二拱形承压板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
如图1～4所示，本实施例提供的所述按摩保暖鞋垫，包括由底面绝缘层101和顶面绝缘层102构成的鞋垫本体1，其中，在所述底面绝缘层101与所述顶面绝缘层102之间嵌有超薄锂电池2、柔性电路板3、碳纤维电导热布4和微型振动马达5；所述超薄锂电池2和所述柔性电路板3分别布置在所述鞋垫本体1的脚跟区域，所述碳纤维电导热布4布置在所述鞋垫本体1的脚跟区域和/或脚掌区域，所述微型振动马达5的数目为若干个且分别布置在一一对应人体足底穴位的穴点区域。
所述柔性电路板3上布置有微控制器、时钟电路、蓝牙通信电路、第一电控开关和第二电控开关，其中，所述微控制器的输入端分别通信连接所述时钟电路和所述蓝牙通信电路，所述微控制器的输出端分别通信连接所述第一电控开关和所述第二电控开关的受控端；所述柔性电路板3上还布置有充放电保护电路和稳压电路，所述超薄锂电池2通过所述充放电保护电路和所述稳压电路向所述微控制器供电，所述超薄锂电池2还通过所述充放电保护电路和所述第一电控开关向所述碳纤维电导热布4供电，所述超薄锂电池2还通过所述充放电保护电路和所述第二电控开关向各个所述微型振动马达5供电。
如图1～4所示，在所述按摩保暖鞋垫的具体结构中，所述超薄锂电池2用于作为内置电源，通过所述充放电保护电路及所述稳压电路，向诸如所述微控制器等电子器件提供适合的工作电压，以及通过所述充放电保护电路和所述第一电控开关向所述碳纤维电导热布4供电，和通过所述充放电保护电路和所述第二电控开关向各个所述微型振动马达5供电，其中，所述充放电保护电路用于对所述超薄锂电池2的充放电过程进行过流保护、过充保护、过放保护和超温保护等目的，具体可采用现有锂电池充放电保护电路实现；所述稳压电路用于将来自所述充放电保护电路的输入电压转换为适合所述微控制器或其它器件的稳定工作电压，例如将5V电压转换为稳定的3.3V电压等，具体也可采用现有的稳压电路实现。此外，所述超薄锂电池2可以但不限于为超薄扁平型锂电池、超薄弧形锂电池或超薄半圆形锂电池等，其中，所述超薄扁平型锂电池的具体尺寸可以设计如下：长度介于10～80mm之间，宽度介于10～80mm之间，厚度介于0.5～3mm之间，容量介于1～10000mAh之间。
所述碳纤维电导热布4用于在所述第一电控开关导通时，将来自所述超薄锂电池2的电能转化为热能，实现所在区域的加热目的，具体加热功率可设计为0.1～10W之间；此外，其可以设计为1片或2片，并布置在所述鞋垫本体1的脚跟区域和/或脚掌区域，如图1和2所示，在脚跟区域和脚掌区域分别布置有所述碳纤维电导热布4。所述微型振动马达5用于在所述第二电控开关导通时，将来自所述超薄锂电池2的电能转化为动能，实现所在区域的振动按摩目的，具体功率可设计为0.1～10W之间，振动频率设计为10～200Hz；其可以但不限于采用在智能手机中常用的振动马达，其具体尺寸可设计如下：圆柱形结构，直径介于2～5mm之间，高度介于0.5～3mm之间。此外，所述穴点区域可以根据医学常识在所述鞋垫本体上确定对应的具体位置，具体的，所述穴点区域可以但不限于包括对应涌泉穴的区域、对应里内庭穴的区域、对应第二厉兑穴的区域和/或对应第三厉兑穴的区域等。
所述柔性电路板3用于集中承载所述微控制器、所述时钟电路、所述蓝牙通信电路、所述第一电控开关、所述第二电控开关、所述充放电保护电路及所述稳压电路等电路，其具体尺寸可设计如下：长度介于10～60mm之间，宽度介于10～50mm之间和厚度介于0.5～3mm之间。在所述柔性电路板3中，所述微控制器用于基于现有常规程序，根据通过所述蓝牙通信电路收到加热指令，控制所述第一电控开关导通，启动所述碳纤维电导热布4进行加热，以及根据通过所述蓝牙通信电路收到按摩指令，控制所述第二电控开关导通，启动各个所述微型振动马达5进行振动按摩；此外，出于小型化应用考虑，所述微控制器可优先采用型号为MC9S08PA4AVDC的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)芯片，具体封装尺寸仅为3*3*0.9mm，可以满足应用需求。所述蓝牙通信电路用于无线关联诸如智能手机等遥控设备，以便无线接收由该遥控设备生成的加热指令信号和/或按摩指令信号，前述信号可以但不限于通过对手机相关APP程序的人机交互界面进行手动操作生成，其可以采用现有蓝牙无线通信模块电路实现。所述时钟电路用于向所述微控制器提供稳定的时钟信号，其可采用现有的时钟电路实现。所述第一电控开关和所述第二电控开关用于在所述微控制器的控制下，切断或导通对应的供电支路，它们可以但不限于为BJT(Bipolar JunctionTransistor，双极结型晶体管)开关管或MOS(MOSFET的缩写，Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,即金氧半场效晶体管)开关管。
前述按摩保暖鞋垫的新工作方法，还可以但不限于采用如下方式：(1)在通过蓝牙通信电路收到加热指令后，控制第一电控开关导通，启动加热模式，并生成一个加热倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述加热倒计时器为零时，控制所述第一电控开关截止，停止加热；(2)在通过蓝牙通信电路收到按摩指令后，控制第二电控开关导通，启动按摩模式，并生成一个按摩倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述按摩倒计时器为零时，控制所述第二电控开关截止，停止按摩。其中，所述加热倒计时器的初始值可以人工设定也可以为系统默认值，例如3分钟或5分钟；所述按摩倒计时器的初始值可以人工设定也可以为系统默认值，例如10分钟或15分钟。通过前述计时加热和计时按摩，可以自动停止加热及按摩动作，防止过度加热和过度按摩。
由此通过前述按摩保暖鞋垫与现有常规方法或新工作方法的结合描述，一方面通过在鞋垫本体的脚跟区域间层中布置超薄锂电池，可使鞋垫与电源一体化，方便随时随地的为其他电气部件提供电能支持，另一方面通过在鞋垫本体的脚跟和/或脚掌区域间层中设置碳纤维电导热布，以及在鞋垫本体的穴点区域间层中设置微型振动马达，可以在柔性电路板上微控制器的计时控制下，对人体足底进行加热和主动式按摩动作，进而使该鞋垫具有多重功能，大大提升使用便捷性和用户脚感舒适度，利于促进人体足体的健康，满足当前人们的高品质生活需求。此外，对于所述底面绝缘层101与所述顶面绝缘层102之间的其余空隙，可采用具有一定硬度的橡胶材质填充，例如牛板筋材质。同时由于在鞋垫顶面无需设置较硬的凸起部，可在确保具有按摩功能的同时，大大提升人们的脚感体验度，利于人们穿着该按摩保暖鞋垫进行长途行走，方便实用，体验高。
优化的，在所述底面绝缘层101与所述顶面绝缘层102之间还嵌有无线充电线圈6，其中，所述无线充电线圈6布置在所述鞋垫本体1的脚掌区域并通过所述充放电保护电路电连接所述超薄锂电池2。如图3所示，所述无线充电线圈6用于收集来自无线充电器的电能，并通过所述充放电保护电路将电能充入到所述超薄锂电池2中，以便补充所述超薄锂电池2所消耗的电能，延长续航时间。
进一步优化的，在所述底面绝缘层101与所述顶面绝缘层102之间还嵌有第一拱形承压板701，其中，所述第一拱形承压板701布置在所述鞋垫本体1的脚掌区域并完全覆盖所述无线充电线圈6。如图3所示，通过前述设计，可以利用所述第一拱形承压板701(其可优选为不锈钢板)的拱形结构保护所述无线充电线圈6，避免被人体足部踩坏。此外，如图3所示，具体的，为了确保加热保暖效果，位于脚掌区域的所述碳纤维电导热布4优选设置在所述第一拱形承压板701的正上方。
优化的，在所述底面绝缘层101与所述顶面绝缘层102之间还嵌有第二拱形承压板702，其中，所述第二拱形承压板702布置在所述鞋垫本体1的脚跟区域并完全覆盖所述超薄锂电池2和所述柔性电路板3。如图2所示，通过前述设计，可以利用所述第二拱形承压板702(其可优选为不锈钢板)的拱形结构保护所述超薄锂电池2和所述柔性电路板3，避免被人体足部踩坏。此外，如图2所示，具体的，为了确保加热保暖效果，位于脚跟区域的所述碳纤维电导热布4也优选设置在所述第二拱形承压板702的正上方。
综上，采用本实施例所提供的按摩保暖鞋垫及其工作方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种通过集成电源、控制部件、加热部件和按摩部件实现按摩保暖功能的新型智能鞋垫及其工作方法，即一方面通过在鞋垫本体的脚跟区域间层中布置超薄锂电池，可使鞋垫与电源一体化，方便随时随地的为其他电气部件提供电能支持，另一方面通过在鞋垫本体的脚跟和/或脚掌区域间层中设置碳纤维电导热布，以及在鞋垫本体的穴点区域间层中设置微型振动马达，可以在柔性电路板上微控制器的计时控制下，对人体足底进行加热和主动式按摩动作，进而使该鞋垫具有多重功能，大大提升使用便捷性和用户脚感舒适度，利于促进人体足体的健康，满足当前人们的高品质生活需求；
(2)所述按摩保暖鞋垫还具有可无线充电、电气安全、布置合理和轻薄简单等优点，便于实际推广和应用。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (9)
1.一种按摩保暖鞋垫，包括由底面绝缘层(101)和顶面绝缘层(102)构成的鞋垫本体(1)，其特征在于：在所述底面绝缘层(101)与所述顶面绝缘层(102)之间嵌有超薄锂电池(2)、柔性电路板(3)、碳纤维电导热布(4)和微型振动马达(5)；
所述超薄锂电池(2)和所述柔性电路板(3)分别布置在所述鞋垫本体(1)的脚跟区域，所述碳纤维电导热布(4)布置在所述鞋垫本体(1)的脚跟区域和/或脚掌区域，所述微型振动马达(5)的数目为若干个且分别布置在一一对应人体足底穴位的穴点区域；
所述柔性电路板(3)上布置有微控制器、时钟电路、蓝牙通信电路、第一电控开关和第二电控开关，其中，所述微控制器的输入端分别通信连接所述时钟电路和所述蓝牙通信电路，所述微控制器的输出端分别通信连接所述第一电控开关和所述第二电控开关的受控端；
所述柔性电路板(3)上还布置有充放电保护电路和稳压电路，所述超薄锂电池(2)通过所述充放电保护电路和所述稳压电路向所述微控制器供电，所述超薄锂电池(2)还通过所述充放电保护电路和所述第一电控开关向所述碳纤维电导热布(4)供电，所述超薄锂电池(2)还通过所述充放电保护电路和所述第二电控开关向各个所述微型振动马达(5)供电。
2.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：在所述底面绝缘层(101)与所述顶面绝缘层(102)之间还嵌有无线充电线圈(6)，其中，所述无线充电线圈(6)布置在所述鞋垫本体(1)的脚掌区域并通过所述充放电保护电路电连接所述超薄锂电池(2)。
3.如权利要求2所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：在所述底面绝缘层(101)与所述顶面绝缘层(102)之间还嵌有第一拱形承压板(701)，其中，所述第一拱形承压板(701)布置在所述鞋垫本体(1)的脚掌区域并完全覆盖所述无线充电线圈(6)。
4.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：在所述底面绝缘层(101)与所述顶面绝缘层(102)之间还嵌有第二拱形承压板(702)，其中，所述第二拱形承压板(702)布置在所述鞋垫本体(1)的脚跟区域并完全覆盖所述超薄锂电池(2)和所述柔性电路板(3)。
5.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：所述超薄锂电池(2)为超薄扁平型锂电池、超薄弧形锂电池或超薄半圆形锂电池。
6.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：所述穴点区域包括对应涌泉穴的区域、对应里内庭穴的区域、对应第二厉兑穴的区域和/或对应第三厉兑穴的区域。
7.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：所述第一电控开关或所述第二电控开关为BJT开关管或MOS开关管。
8.如权利要求1所述的一种按摩保暖鞋垫，其特征在于：所述微控制器采用型号为MC9S08PA4AVDC的MCU芯片。
9.一种如权利要求1～8任意一项所述按摩保暖鞋垫的工作方法，其特征在于，包括如下：
(1)在通过蓝牙通信电路收到加热指令后，控制第一电控开关导通，启动加热模式，并生成一个加热倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述加热倒计时器为零时，控制所述第一电控开关截止，停止加热；
(2)在通过蓝牙通信电路收到按摩指令后，控制第二电控开关导通，启动按摩模式，并生成一个按摩倒计时器，根据来自时钟电路的时钟信号进行倒计时动作，最后在所述按摩倒计时器为零时，控制所述第二电控开关截止，停止按摩。
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