CN113951871B - 一种足底压力检测系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种足底压力检测系统，所述系统包括：由柔性材料构成的至少一个压阻传感器，电源模块，电源管理模块，足底压力检测电路，无线传输模块；压阻传感器设置于鞋垫上；电源管理模块分别与电源模块以及足底压力检测电路电连接；足底压力检测电路还分别与每个压阻传感器电连接以及无线传输模块电连接；电源模块，用于提供电能；电源管理模块，用于调配电能；足底压力检测电路，用于分别获取每个压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值，并根据每个压阻传感器的阻值得到每个压阻传感器对应的足底压力值；无线传输模块，用于将足底压力值无线传输至预设的相应终端上。本申请能够对患者在日常中的足底压力情况进行长期追踪。

Description

一种足底压力检测系统
技术领域
本申请涉及力学检测领域，具体而言，涉及一种足底压力检测系统。
背景技术
在医疗中的人体运动分析、受力检测领域，人体的足底压力情况因具有多种疾病的关联性，对于临床诊断等方面具有重大意义，因而受到了广泛的关注。
现有技术中，多采用测力平板式压力检测方法获取患者的足底压力情况，在使用该方法时，需要患者进入特定的实验室(如步态实验室)中，并脱去鞋子进行裸足测量。
然而，测力平板式压力检测方法存在以下几个问题：一、患者需要先适应裸足走路，这会导致测试时间耗时较长；二、测力平板为刚性材质，会引起患者不适的感觉，这会导致步态发生变化，从而无法获得患者真实的足底压力数据；三、足底压力检测的场地被限制于实验室中，最大行走距离即为测力平板的长度，且无法获取患者上楼、下楼等日常生活运动时的足底压力情况；四、只有在患者处于实验室时才能开展监测，无法实现对患者的长期跟踪。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种足底压力检测系统，通过将柔性材料构成的传感器设置于鞋垫上，使得患者能够直接将设置有传感器的鞋垫作为日常用鞋的鞋垫，柔性的传感器不会给患者造成任何不适感，无需适应过程，可在日常生活中开展足底压力分布的检测过程，从而获取到患者在各种不同地形情况、各种不同运动姿态下的足底压力情况，并实现对患者的足底压力情况进行长期跟踪。
第一方面，本申请实施例提供了一种足底压力检测系统，所述系统包括：由柔性材料构成的至少一个压阻传感器，电源模块，电源管理模块，足底压力检测电路，无线传输模块；
所述压阻传感器设置于鞋垫上；
所述电源管理模块分别与所述电源模块以及所述足底压力检测电路电连接；
所述足底压力检测电路还分别与每个所述压阻传感器电连接以及所述无线传输模块电连接；
所述电源模块，用于提供电能；
所述电源管理模块，用于调配电能；
所述足底压力检测电路，用于分别获取每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值，并根据每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值得到每个所述压阻传感器在不同时刻对应的足底压力值；
所述无线传输模块，用于将所述足底压力值无线传输至预设的相应终端上。
在一种可能的实施方式中，全部所述压阻传感器构成压阻传感器阵列，其中，所述压阻传感器阵列中每行均包括N个所述压阻传感器，每列均包括M个所述压阻传感器，N≥1，M≥1，且N和M均为整数。
在一种可能的实施方式中，对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器包括：刻有第一传感电极的第一柔性基底，刻有第二传感电极的第二柔性基底，柔性导电敏感材料，由柔性材料构成的间隔层；
所述柔性导电敏感材料用于在该压阻传感器受到压力时，将所述第一传感电极和所述第二传感电极导通以使该压阻传感器呈现出与自身受到的压力相对应的阻值；
所述间隔层用于在该压阻传感器未受到压力时，将所述柔性导电敏感材料分别与所述第一柔性基底和所述第二柔性基底隔离以使所述第一传感电极和所述第二传感电极处于非导通状态。
在一种可能的实施方式中，对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器通过自身的第一传感电极与第一目标压阻传感器的第一传感电极电连接，且该压阻传感器通过自身的第二传感电极与第二目标压阻传感器的第二传感电极电连接，其中，所述第一目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同行且相邻的压阻传感器，所述第二目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同列且相邻的压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一行，该行中的第三目标压阻传感器通过自身的第一传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第三目标压阻传感器为该行中的任一个压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一列，该列中的第四目标压阻传感器通过自身的第二传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第四目标压阻传感器为该列中的任一个压阻传感器。
在一种可能的实施方式中，所述足底压力检测电路包括：
运算放大器，参考电阻，行模拟开关，列模拟开关，IO控制器，中央处理器CPU，模数变换器ADC，模拟信号电源Vcc；
所述行模拟开关与每个所述第三目标压阻传感器电连接；
所述行模拟开关还分别与所述模拟信号电源Vcc以及模拟信号地电连接；
所述列模拟开关与每个所述第四目标压阻传感器电连接；
所述列模拟开关还分别与模拟信号地以及所述运算放大器的反相输入端电连接；
所述参考电阻分别与所述运算放大器的反相输入端以及所述运算放大器的输出端电连接；
所述运算放大器的输出端还与所述模数变换器ADC电连接；
所述运算放大器的同相输入端接模拟信号地；
所述IO控制器分别与所述行模拟开关以及所述列模拟开关电连接；
所述中央处理器CPU分别与所述IO控制器、所述无线传输模块以及所述模数变换器ADC电连接；
所述中央处理器CPU，用于向所述IO控制器发送用于获取第五目标压阻传感器对应的足底压力值的指令，其中，所述第五目标压阻传感器为位于所述压阻传感器阵列中第m行第n列的压阻传感器，1≤m≤M，1≤n≤N；
所述IO控制器，用于根据所述指令控制所述行模拟开关，通过控制所述行模拟开关将第六目标压阻传感器的第一传感电极与所述模拟信号电源Vcc电连接，将每一第七目标压阻传感器的第一传感电极接模拟信号地，以及，所述IO控制器还用于根据所述指令控制所述列模拟开关，通过控制所述列模拟开关将第八目标压阻传感器的第二传感电极与所述运算放大器的反相输入端电连接，将每一第九目标压阻传感器的第二传感电极接模拟信号地，其中，所述第六目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同行的第三目标压阻传感器，所述第七目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同行的第三目标压阻传感器，所述第八目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同列的第四目标压阻传感器，所述第九目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同列的第四目标压阻传感器。
在一种可能的实施方式中，所述压阻传感器包括多个，其中，位于所述鞋垫上目标区域内的压阻传感器的分布密度大于位于所述鞋垫上非目标区域内的压阻传感器的分布密度，且位于所述目标区域内的压阻传感器的平均尺寸小于位于所述非目标区域内的压阻传感器的平均尺寸，对于每个类型的足底疾病患者，所述目标区域为所述鞋垫上与该类型的足底疾病患者的风险区域范围相对应的区域，所述风险区域为该类型的足类疾病患者相比非足底疾病患者在行走时受到更大压力的足底区域，所述非目标区域为所述目标区域以外的所述鞋垫上的区域。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：由柔性材料构成的转换模块，AC-DC整流电路，DC-DC降压电路；
所述转换模块，用于将由用户行走产生的机械能转换为交流电形式的电能；
所述AC-DC整流电路分别与所述转换模块以及所述DC-DC降压电路电连接；
所述DC-DC降压电路还与所述电源管理模块电连接。
在一种可能的实施方式中，所述转换模块为摩擦生电纳米发电器，所述摩擦生电纳米发电器由上至下依次包括：第一引出电极、第一介电膜、第二介电膜和第二引出电极，其中，所述第一引出电极、所述第一介电膜、所述第二介电膜和所述第二引出电极均由柔性材料构成；
所述AC-DC整流电路分别与所述第一介电膜和所述第二介电膜电连接。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：用于存储所述足底压力值的片上存储器，其中，所述片上存储器上设置有接口，以使用户能够通过所述接口的专用线缆将目标终端与所述接口连接后，在所述目标终端上获取来自所述片上存储器的所述足底压力值，所述目标终端为拥有所述足底压力检测系统的访问许可的终端。
第二方面，本申请实施例提供了一种足底压力测试鞋，包括第一方面任一项所述的足底压力检测系统。
本申请实施例提供的一种足底压力检测系统，通过将柔性材料构成的传感器设置于鞋垫上，使得患者能够直接将设置有传感器的鞋垫作为日常用鞋的鞋垫，柔性的传感器不会给患者造成任何不适感，无需适应过程，可在日常生活中开展足底压力分布的检测过程，从而获取到患者在各种不同地形情况、各种不同运动姿态下的足底压力情况，并实现对患者的足底压力情况进行长期跟踪。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种足底压力检测系统的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图3示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种压阻传感器的结构示意图；
图6示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图7示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图8示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图9示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图10示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图11示出了本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图；
图12示出了本申请实施例提供的一种摩擦生电纳米发电器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
为便于对本实施例进行理解，对本申请实施例提供的一种足底压力检测系统进行详细介绍。
参照图1所示，为本申请实施例提供的一种足底压力检测系统的结构示意图，所述系统包括：由柔性材料构成的至少一个压阻传感器，电源模块，电源管理模块，足底压力检测电路，无线传输模块；
所述压阻传感器设置于鞋垫上；
所述电源管理模块分别与所述电源模块以及所述足底压力检测电路电连接；
所述足底压力检测电路还分别与每个所述压阻传感器电连接以及所述无线传输模块电连接；
所述电源模块，用于提供电能；
所述电源管理模块，用于调配电能；
所述足底压力检测电路，用于分别获取每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值，并根据每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值得到每个所述压阻传感器在不同时刻对应的足底压力值；
所述无线传输模块，用于将所述足底压力值无线传输至预设的相应终端上。
压阻传感器可以设置于鞋垫外侧的上方表面(即与足底接触的一面)，也可以设置于鞋垫外侧的下方表面(即与鞋底接触的一面)，优选的，还可以嵌于鞋垫中。
需要说明的是，本申请中上文或下文中提到的系统中包括的任一部分(装置或是电路等)，均可以设置于鞋垫内/或是鞋垫所在的鞋内，以及，对于用于对本系统中各部分进行电连接的导线，可以均进行绝缘处理，并通过固定器件或是强力胶水等进行固定。
参照图2所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了在俯视视角下，压阻传感器在鞋垫上的一种可能的分布情况。
参照图3所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了在侧视视角下，压阻传感器在鞋垫上的一种可能的分布情况，其中，每个压阻传感器均嵌于鞋垫中。
在本申请中，鞋垫可以为日常用鞋中的普通鞋垫，也可以为专用于对患者进行足底压力检测的特制鞋垫，该特制鞋垫上除了压阻传感器所占的区域外，其余区域也均由与压阻传感器相同或不同的柔性材料构成，在特制鞋垫未受到压力时，鞋垫内部中间部分可存在一定空隙。
优选的，电源模块可以为锂电池，锂电池具有储存能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、绿色环保等优点。
通过无线模块，可将采集到的每个压阻传感器对应的足底压力值直接上传至电脑端(即终端)程序，供医生进行实时分析与诊断。
在一种可能的实施方式中，参照图4所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，全部所述压阻传感器构成压阻传感器阵列，其中，所述压阻传感器阵列中每行均包括N个所述压阻传感器，每列均包括M个所述压阻传感器，N≥1，M≥1，且N和M均为整数。
在图4中，示出了在俯视视角下，48个压阻传感器在鞋垫上的分布情况，其中，N＝12(即压阻传感器阵列中每一行包括12个压阻传感器)，M＝4(即每一列均包括4个压阻传感器)。
通过这样的方式对压阻传感器进行排布，能够以最小的占用空间实现最大的传感密度。
在一种可能的实施方式中，对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器包括：刻有第一传感电极的第一柔性基底，刻有第二传感电极的第二柔性基底，柔性导电敏感材料，由柔性材料构成的间隔层；
所述柔性导电敏感材料用于在该压阻传感器受到压力时，将所述第一传感电极和所述第二传感电极导通以使该压阻传感器呈现出与自身受到的压力相对应的阻值；
所述间隔层用于在该压阻传感器未受到压力时，将所述柔性导电敏感材料分别与所述第一柔性基底和所述第二柔性基底隔离以使所述第一传感电极和所述第二传感电极处于非导通状态。
参照图5所示，为本申请实施例提供的一种压阻传感器的结构示意图，示例性的，可以在第一柔性基底和第二柔性基底之间放置柔性导电敏感材料，柔性导电敏感材料周围可以包裹由柔性材料构成的间隔层，间隔层隔离上下两个传感电极，使得无外加压力情况下，上下两个传感电极与间隔层的柔性导电敏感材料无接触(第一传感电极和第二传感电极在压阻传感器未受到压力时存在一定间隙)。外加压力时，传感电极间的间隙被柔性导电敏感材料填充，使得压阻传感器对应的电导上升，电阻下降。
示例性的，柔性导电敏感材料可以为导电石墨。
在一种可能的实施方式中，对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器通过自身的第一传感电极与第一目标压阻传感器的第一传感电极电连接，且该压阻传感器通过自身的第二传感电极与第二目标压阻传感器的第二传感电极电连接，其中，所述第一目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同行且相邻的压阻传感器，所述第二目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同列且相邻的压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一行，该行中的第三目标压阻传感器通过自身的第一传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第三目标压阻传感器为该行中的任一个压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一列，该列中的第四目标压阻传感器通过自身的第二传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第四目标压阻传感器为该列中的任一个压阻传感器。
参照图6所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了压阻传感器阵列中的压阻传感器与足底压力检测电路的连接情况，其中，单元11、单元12、单元13、单元14、单元21、单元22、单元23、单元24、单元31、单元32、单元33、单元34均为压阻传感器(即压阻传感器阵列为3行4列，包括共计12个压阻传感器)，以压阻传感器12(即单元12)为例，表示压阻传感器阵列中处于第一行第二列的压阻传感器，压阻传感器24(即单元24)即为压阻传感器阵列中处于第二行第四列的压阻传感器，其中，压阻传感器14、压阻传感器24、压阻传感器34为第三目标压阻传感器，压阻传感器31、压阻传感器32、压阻传感器33、压阻传感器34为第四目标压阻传感器(压阻传感器34既是第三目标压阻传感器，也为第四目标压阻传感器)。
在一种可能的实施方式中，参照图7所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，所述足底压力检测电路包括：
运算放大器，参考电阻，行模拟开关，列模拟开关，IO控制器，中央处理器CPU，模数变换器ADC，模拟信号电源Vcc；
所述行模拟开关与每个所述第三目标压阻传感器电连接；
所述行模拟开关还分别与所述模拟信号电源Vcc以及模拟信号地电连接；
所述列模拟开关与每个所述第四目标压阻传感器电连接；
所述列模拟开关还分别与模拟信号地以及所述运算放大器的反相输入端电连接；
所述参考电阻分别与所述运算放大器的反相输入端以及所述运算放大器的输出端电连接；
所述运算放大器的输出端还与所述模数变换器ADC电连接；
所述运算放大器的同相输入端接模拟信号地；
所述IO控制器分别与所述行模拟开关以及所述列模拟开关电连接；
所述中央处理器CPU分别与所述IO控制器、所述无线传输模块以及所述模数变换器ADC电连接；
所述中央处理器CPU，用于向所述IO控制器发送用于获取第五目标压阻传感器对应的足底压力值的指令，其中，所述第五目标压阻传感器为位于所述压阻传感器阵列中第m行第n列的压阻传感器，1≤m≤M，1≤n≤N；
所述IO控制器，用于根据所述指令控制所述行模拟开关，通过控制所述行模拟开关将第六目标压阻传感器的第一传感电极与所述模拟信号电源Vcc电连接，将每一第七目标压阻传感器的第一传感电极接模拟信号地，以及，所述IO控制器还用于根据所述指令控制所述列模拟开关，通过控制所述列模拟开关将第八目标压阻传感器的第二传感电极与所述运算放大器的反相输入端电连接，将每一第九目标压阻传感器的第二传感电极接模拟信号地，其中，所述第六目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同行的第三目标压阻传感器，所述第七目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同行的第三目标压阻传感器，所述第八目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同列的第四目标压阻传感器，所述第九目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同列的第四目标压阻传感器。
在图7中，单元11、单元12、单元13、单元21、单元22、单元23均为压阻传感器，即压阻传感器阵列为2行3列，包括共计6个压阻传感器，其中，压阻传感器13(即单元13)为第三目标压阻传感器，压阻传感器21(即单元21)、压阻传感器22(即单元22)为第四目标压阻传感器，压阻传感器23(即单元23)既为第三目标压阻传感器，也为第四目标压阻传感器。
参照图8所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了在图7的基础上，足底压力检测系统需要获取压阻传感器12(即第五目标压阻传感器为压阻传感器12)对应的足底压力值时，系统的线路连接情况，在图8中，第六目标压阻传感器为单元13(即压阻传感器13)，第七目标压阻传感器为单元23(即压阻传感器23)，第八目标压阻传感器为单元22(即压阻传感器22)，第九目标压阻传感器包括单元21(即压阻传感器21)和单元23(即压阻传感器23)。
参照图9所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了在图7的基础上，足底压力检测系统需要获取压阻传感器11(即第五目标压阻传感器为压阻传感器11)对应的足底压力值时，系统的线路连接情况，在图9中，第六目标压阻传感器为单元13(即压阻传感器13)，第七目标压阻传感器为单元23(即压阻传感器23)，第八目标压阻传感器为单元21(即压阻传感器21)，第九目标压阻传感器包括单元22(即压阻传感器22)和单元23(即压阻传感器23)。
参照图10所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，示出了在图7的基础上，参考电阻Rref、运算放大器、模拟信号电源Vcc以及待采样压阻传感器(即第五目标压阻传感器)之间的等效连接情况。
输出电压值Vout＝-(Rref/Rmn)*Vcc，其中，Rref为参考电阻Rref对应的阻值，Rmn为第五目标压阻传感器的阻值，Vcc为模拟信号电源Vcc对应的电压值。
通过模数变换器ADC将Vout转换为数字信号后传输到中央处理器CPU，得到第五目标压阻传感器对应的足底压力值。
IO控制器在接收到来自中央处理器CPU的指令后，通过控制行模拟开关调整每个第三目标压阻传感器与模拟信号电源Vcc与模拟信号地之间的导通(连接)关系，以及，通过控制列模拟开关调整每个第四目标压阻传感器与运算放大器的反相输入端以及模拟信号地之间的导通(连接)关系，轮流获取每个压阻传感器的对应的足底压力值。
在一种可能的实施方式中，所述压阻传感器包括多个，其中，位于所述鞋垫上目标区域内的压阻传感器的分布密度大于位于所述鞋垫上非目标区域内的压阻传感器的分布密度，且位于所述目标区域内的压阻传感器的平均尺寸小于位于所述非目标区域内的压阻传感器的平均尺寸，对于每个类型的足底疾病患者，所述目标区域为所述鞋垫上与该类型的足底疾病患者的风险区域范围相对应的区域，所述风险区域为该类型的足类疾病患者相比非足底疾病患者在行走时受到更大压力的足底区域，所述非目标区域为所述目标区域以外的所述鞋垫上的区域。
优选的，压阻传感器在鞋垫上的具体位置、大小并不是固定的，而是根据待检测者进行特殊设计，例如：对于糖尿病足患者，其在大拇指趾骨处将出现压力峰值，为对其进行更加针对性的检测，在鞋垫上与大拇指趾骨处相对应的区域以更高的密度放置压阻传感器，并减小压阻传感器的尺寸大小，这样，可以更好的帮助医师准确评估糖尿病足底溃疡的风险区域；
而对于跟足痛患者，其在后脚跟处的足底压力较大，造成神经压迫引发疼痛；为检测此现象，增加鞋垫上与后脚跟处相对应区域的压阻传感器的分布密度，并减小压阻传感器的尺寸大小，这样，可更好的辅助医师对患者的异常步行方式进行纠正。
在一种可能的实施方式中，参照图11所示，为本申请实施例提供的另一种足底压力检测系统的结构示意图，所述系统还包括：由柔性材料构成的转换模块，AC-DC整流电路，DC-DC降压电路；
所述转换模块，用于将由用户行走产生的机械能转换为交流电形式的电能；
所述AC-DC整流电路分别与所述转换模块以及所述DC-DC降压电路电连接；
所述DC-DC降压电路还与所述电源管理模块电连接。
为了延长系统的工作时间，本申请还设置有转换模块，患者行走产生的机械能经转换模块转换后，被转换为交流电形式的短时大电压脉冲(即电能)，为了与系统工作时的稳定电压相匹配，还需要通过AC-DC整流电路将交流电形式的电能整流为直流电形式的电能，然后通过DC-DC降压电路将直流电形式的电能降压至与系统的工作电压相匹配，然后通过电源管理模块对与系统工作电压匹配的直流电形式的电能进行调配。
在一种可能的实施方式中，所述转换模块为摩擦生电纳米发电器，所述摩擦生电纳米发电器由上至下依次包括：第一引出电极、第一介电膜、第二介电膜和第二引出电极，其中，所述第一引出电极、所述第一介电膜、所述第二介电膜和所述第二引出电极均由柔性材料构成；
所述AC-DC整流电路分别与所述第一介电膜和所述第二介电膜电连接。
参照图12所示，为本申请实施例提供的一种摩擦生电纳米发电器，其中，示例性的，第一介电膜可以为聚酰亚胺PI，第二介电膜可以为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA；当未受到外加压力时，第一介电膜与第二介电膜之间存在一定空隙；当受到外加压力或弯曲时，第一介电膜与第二介电膜表面会产生相反的电荷，在外力释放时，第一介电膜和第二介电膜重新分开，电荷在第一介电膜和第二介电膜表面积累。
优选的，由柔性材料构成的摩擦生电纳米发电器(triboelectricnanogenerator)可以放置于鞋垫与鞋底之间(位于与后脚跟相对应的区域)，在此位置，患者步行时产生的摩擦力(机械能)较高，因此可以获取更多的能量，从而最大限度的延长整个系统的工作时间。
在一种可能的实施方式中，所述系统还包括：用于存储所述足底压力值的片上存储器，其中，所述片上存储器上设置有接口，以使用户能够通过所述接口的专用线缆将目标终端与所述接口连接后，在所述目标终端上获取来自所述片上存储器的所述足底压力值，所述目标终端为拥有所述足底压力检测系统的访问许可的终端。
示例性的，接口可以为USB接口，终端(以电脑端为例)可通过USB总线接入片上存储器以进行访问，读取用户日常的足底压力数据(即足底压力值)。当USB总线接入时，电脑端会发出访问请求至足底压力检测系统，足底压力检测系统会响应该访问请求，验证该电脑端的访问许可，当且仅当电脑端通过验证时，电脑端能够从片上存储器获取用户的足底压力信息(即足底压力值)。
本申请实施例提供的一种足底压力检测系统，通过将柔性材料构成的传感器设置于鞋垫上，使得患者能够直接将设置有传感器的鞋垫作为日常用鞋的鞋垫，柔性的传感器不会给患者造成任何不适感，无需适应过程，可在日常生活中开展足底压力分布的检测过程，从而获取到患者在各种不同地形情况、各种不同运动姿态下的足底压力情况，并实现对患者的足底压力情况进行长期跟踪。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种足底压力检测系统，其特征在于，所述系统包括：由柔性材料构成的至少一个压阻传感器，电源模块，电源管理模块，足底压力检测电路，无线传输模块；
所述压阻传感器设置于鞋垫上；
所述电源管理模块分别与所述电源模块以及所述足底压力检测电路电连接；
所述足底压力检测电路还分别与每个所述压阻传感器电连接以及所述无线传输模块电连接；
所述电源模块，用于提供电能；
所述电源管理模块，用于调配电能；
所述足底压力检测电路，用于分别获取每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值，并根据每个所述压阻传感器在不同时刻受到不同压力大小时所呈现出的阻值得到每个所述压阻传感器在不同时刻对应的足底压力值；
所述无线传输模块，用于将所述足底压力值无线传输至预设的相应终端上；
所述压阻传感器包括多个，其中，位于所述鞋垫上目标区域内的压阻传感器的分布密度大于位于所述鞋垫上非目标区域内的压阻传感器的分布密度，且位于所述目标区域内的压阻传感器的平均尺寸小于位于所述非目标区域内的压阻传感器的平均尺寸，对于每个类型的足底疾病患者，所述目标区域为所述鞋垫上与该类型的足底疾病患者的风险区域范围相对应的区域，所述风险区域为该类型的足类疾病患者相比非足底疾病患者在行走时受到更大压力的足底区域，所述非目标区域为所述目标区域以外的所述鞋垫上的区域；
全部所述压阻传感器构成压阻传感器阵列，其中，所述压阻传感器阵列中每行均包括N个所述压阻传感器，每列均包括M个所述压阻传感器，N≥1，M≥1，且N和M均为整数；
对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器包括：刻有第一传感电极的第一柔性基底，刻有第二传感电极的第二柔性基底，柔性导电敏感材料，由柔性材料构成的间隔层；
所述柔性导电敏感材料用于在该压阻传感器受到压力时，将所述第一传感电极和所述第二传感电极导通以使该压阻传感器呈现出与自身受到的压力相对应的阻值；
所述间隔层用于在该压阻传感器未受到压力时，将所述柔性导电敏感材料分别与所述第一柔性基底和所述第二柔性基底隔离以使所述第一传感电极和所述第二传感电极处于非导通状态；
对于每个所述压阻传感器，该压阻传感器通过自身的第一传感电极与第一目标压阻传感器的第一传感电极电连接，且该压阻传感器通过自身的第二传感电极与第二目标压阻传感器的第二传感电极电连接，其中，所述第一目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同行且相邻的压阻传感器，所述第二目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与该压阻传感器同列且相邻的压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一行，该行中的第三目标压阻传感器通过自身的第一传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第三目标压阻传感器为该行中的任一个压阻传感器；
对于所述压阻传感器阵列中的每一列，该列中的第四目标压阻传感器通过自身的第二传感电极与所述足底压力检测电路电连接，其中，所述第四目标压阻传感器为该列中的任一个压阻传感器。
2.根据权利要求1所述的足底压力检测系统，其特征在于，所述足底压力检测电路包括：
运算放大器，参考电阻，行模拟开关，列模拟开关，IO控制器，中央处理器CPU，模数变换器ADC，模拟信号电源Vcc；
所述行模拟开关与每个所述第三目标压阻传感器电连接；
所述行模拟开关还分别与所述模拟信号电源Vcc以及模拟信号地电连接；
所述列模拟开关与每个所述第四目标压阻传感器电连接；
所述列模拟开关还分别与模拟信号地以及所述运算放大器的反相输入端电连接；
所述参考电阻分别与所述运算放大器的反相输入端以及所述运算放大器的输出端电连接；
所述运算放大器的输出端还与所述模数变换器ADC电连接；
所述运算放大器的同相输入端接模拟信号地；
所述IO控制器分别与所述行模拟开关以及所述列模拟开关电连接；
所述中央处理器CPU分别与所述IO控制器、所述无线传输模块以及所述模数变换器ADC电连接；
所述中央处理器CPU，用于向所述IO控制器发送用于获取第五目标压阻传感器对应的足底压力值的指令，其中，所述第五目标压阻传感器为位于所述压阻传感器阵列中第m行第n列的压阻传感器，1≤m≤M，1≤n≤N；
所述IO控制器，用于根据所述指令控制所述行模拟开关，通过控制所述行模拟开关将第六目标压阻传感器的第一传感电极与所述模拟信号电源Vcc电连接，将每一第七目标压阻传感器的第一传感电极接模拟信号地，以及，所述IO控制器还用于根据所述指令控制所述列模拟开关，通过控制所述列模拟开关将第八目标压阻传感器的第二传感电极与所述运算放大器的反相输入端电连接，将每一第九目标压阻传感器的第二传感电极接模拟信号地，其中，所述第六目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同行的第三目标压阻传感器，所述第七目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同行的第三目标压阻传感器，所述第八目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器同列的第四目标压阻传感器，所述第九目标压阻传感器为所述压阻传感器阵列中与所述第五目标压阻传感器不同列的第四目标压阻传感器。
3.根据权利要求1所述的足底压力检测系统，其特征在于，所述系统还包括：由柔性材料构成的转换模块，AC-DC整流电路，DC-DC降压电路；
所述转换模块，用于将由用户行走产生的机械能转换为交流电形式的电能；
所述AC-DC整流电路分别与所述转换模块以及所述DC-DC降压电路电连接；
所述DC-DC降压电路还与所述电源管理模块电连接。
4.根据权利要求3所述的足底压力检测系统，其特征在于，所述转换模块为摩擦生电纳米发电器，所述摩擦生电纳米发电器由上至下依次包括：第一引出电极、第一介电膜、第二介电膜和第二引出电极，其中，所述第一引出电极、所述第一介电膜、所述第二介电膜和所述第二引出电极均由柔性材料构成；
所述AC-DC整流电路分别与所述第一介电膜和所述第二介电膜电连接。
5.根据权利要求1所述的足底压力检测系统，其特征在于，所述系统还包括：用于存储所述足底压力值的片上存储器，其中，所述片上存储器上设置有接口，以使用户能够通过所述接口的专用线缆将目标终端与所述接口连接后，在所述目标终端上获取来自所述片上存储器的所述足底压力值，所述目标终端为拥有所述足底压力检测系统的访问许可的终端。
6.一种足底压力检测鞋，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的足底压力检测系统。
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