CN206641449U - 一种压感智能鞋垫及智能脚底压力监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压感智能鞋垫，包括上垫、夹层和下垫，上垫和下垫将夹层封闭在其之间，夹层包括硬质衬底、布置在硬质衬底上的电源、多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块以及无线通讯模块，电源为多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块和无线通讯模块供电，多个PVDF柔性压电薄膜分别与待探测的脚部部位对应，信号采集处理电路模块与多个PVDF柔性压电薄膜和无线通讯模块信号连接。本实用新型还涉及一种智能脚底压力监测系统，包括压感智能鞋垫和智能脚底压力监测装置。本实用新型可测试空间范围扩大，并且价格低廉，具有广泛应用的价值潜能,有助于使用者了解自身足部健康状况、保持良好运动姿态。

Description

一种压感智能鞋垫及智能脚底压力监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种压感智能鞋垫，具体地说，涉及一种基于PVDF人体步态智能检测技术的压感智能鞋垫。本实用新型还涉及一种包括这种压感智能鞋垫的智能脚底压力监测系统。

背景技术

1882年英国人Beely率先开始研究压力分布测量技术，但该技术真正快速发展始于20世纪50年代，而应用于足底的研究起步更晚些。足底压力测量作为当今步态研究、足疾诊断和运动功能鞋设计等领域的支撑技术，其技术发展历经足印法、足底压力扫描器、测力板、测力台、压力鞋及压力鞋垫等阶段。

足印法与足底压力扫描都是定性分析，足底受力的大小只能根据变形物质的形变形态及深浅或者图像的变化做大致的判定。足印法只能记录足底的压力峰值，测不出瞬时压力; 足底压力扫描技术是在一块玻璃的两端安置光源，玻璃上放置橡胶等弹性垫，当脚踩在弹性垫后，由于光在玻璃内全反射，受压的弹性垫即可在玻璃下产生一清晰的足印象，影像的光强度正比于压力。足底压力扫描技术虽然可辨认高压力点，但灰度的均匀变化很难肉眼分辨。

目前，常见的足底压力测量仪器主要有三种：测力台、测力板和测力鞋垫系统。

三种仪器各有其优点，测力台可测三维方向上的受力，测力板可测多种参数，测力鞋垫较之测力台和测力板则具有更好的灵活性，不受测试运动范围和地点的限制。测力鞋垫系统是这三种测量仪器中最先进的一种，其鞋内装置可连续记录行进中的足底压力，获取多个步态数据，但尚未得到广泛的市场应用。

发明内容

本实用新型旨在提供一种压感智能鞋垫，以解决现有技术在测量脚底压力分布方面存在的问题。为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种压感智能鞋垫，包括上垫、夹层和下垫，所述上垫和下垫将所述夹层封闭在其之间，所述夹层包括硬质衬底、布置在硬质衬底上的电源、多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块以及无线通讯模块，所述电源为所述的多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块和无线通讯模块供电，所述多个PVDF柔性压电薄膜分别与待探测的脚部部位对应，所述信号采集处理电路模块与所述的多个PVDF柔性压电薄膜和无线通讯模块信号连接。

进一步的，所述信号采集处理电路模块包括与所述多个PVDF柔性压电薄膜一一对应的多路采集处理电路，每路采集处理电路采集并处理一个PVDF柔性压电薄膜产生的信号，并将处理好的信号数据输出到所述无线通信模块。

进一步的或更进一步的，所述PVDF柔性压电薄膜的数量是5个，分别与脚大拇指、跖骨内侧、趾骨外侧、足中和足跟对应。

进一步的，所述无线通信模块为蓝牙通信模块。

本实用新型还提供了一种智能脚底压力监测系统，包括如上所述的压感智能鞋垫和智能脚底压力监测装置，所述智能脚底压力监测装置用于对从所述鞋垫通过无线通信方式传输过来的数据进行处理、分析和显示。

本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是：与可穿戴式压力鞋相比，基于PVDF人体步态智能检测技术的压感智能鞋垫可测试空间范围扩大，并且价格低廉，具有广泛应用的价值潜能。参考人体足部结构及足部运动力学特征设计动态压力分布测试鞋垫,并根据足底压力测量设备的工作原理,搭建足底压力分布测量一采集系统,实现信号实时采集与显示。智能鞋垫在日常活动中即可使用,有助于使用者了解自身足部健康状况、保持良好运动姿态, 对保护足部运动健康提出建议，并且可为人体步态分析研究提供依据。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的鞋垫的结构的剖面示意图；

图2示出了图1所示的鞋垫的夹层的示意图；

图3示出了图1所示鞋垫的信号采集处理模块中的一路信号采集处理电路的电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。参照图1，一种基于PVDF人体步态智能检测技术的压感智能鞋1包括上垫10、夹层20和下垫30，上垫10和下垫30将夹层20封闭在其之间，例如通过缝合的方式。上垫10和下垫30由诸如织物、真皮、PU皮、柔性聚合物材料或其组合等柔性材料制成。其具体结构为本领域技术人员所熟知，这里不再作进一步描述。

如图2所示，夹层20可包括硬质衬底21、布置在硬质衬底21上的电源、多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e、信号采集处理电路模块以及无线通讯模块。所述电源为多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e、信号采集处理电路模块和无线通讯模块供电，其可采用薄膜电池或微型电池的形式并布置在适当位置，以不会让使用者感到不舒服。硬质衬底21由具有高模量的硬质材料制成，以改善薄膜材料的信号响应弱、信噪比较低等缺陷。多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e分别与待探测的脚部部位对应。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:前足拓骨关节区域、中足区域、足跟区域，因此PVDF柔性压电薄膜的布置位置应分布在这三大主要解剖区域中。发明人经过研究，发现在三大区域内的脚大拇指、跖骨内侧、趾骨外侧、足中和足跟分布5个PVDF柔性压电薄膜，能够很好地描述足部内侧、外侧受力情况。如图2所示，5个PVDF柔性压电薄膜22a-22e分别与脚大拇指、跖骨内侧、趾骨外侧、足中和足跟对应。当然，PVDF柔性压电薄膜的布置结构并不仅限于所示实施例。

所述信号采集处理电路模块与多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e和无线通讯模块信号连接，即多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e的输出与所述信号采集处理电路模块输入信号连接，所述信号采集处理电路模块输出与所述无线通讯模块的输入信号连接。具体地，所述信号采集处理电路模块包括与多个PVDF柔性压电薄膜22a-22e一一对应的多路采集处理电路，每路采集处理电路采集并处理一个PVDF柔性压电薄膜产生的信号，并将处理好的信号数据输出到无线通信模块。图3示出了一路采集处理电路的具体电路原理图。当然，采集处理电路并不限于所示实施例。这里应该指出，为了保证采集到的信号准确性，选择绝缘电阻较高的屏蔽电缆，尽量固定连接处和电缆接头处的接插元件,避免其在承受大的冲击或振动后产生虚假信号。

此外，所述无线通信模块可以是GPRS+GPS模块、WiFi模块、Lora模块或蓝牙通信模块等。优选地，所述无线通信模块采用蓝牙通信模块。

本实用新型还提供了一种智能脚底压力监测系统，包括鞋垫和智能脚底压力监测装置，所述鞋垫为如上所述的PVDF人体步态智能检测技术的压感智能鞋垫，所述智能脚底压力监测装置用于对从所述鞋垫通过无线通信方式传输过来的数据进行处理、分析和显示。所述智能脚底压力监测装置包括相应的软硬件，其具体结构在此不再作进一步描述。研究人员可以应用该智能脚底压力监测系统对不同人群、不同运动姿态下的足底压力信号进行采集,并对不同样本的足底压力分布差异进行简单分析，进而对保护足部运动健康提出建议，并且可为人体步态分析研究提供依据。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种压感智能鞋垫，其特征在于，包括上垫、夹层和下垫，所述上垫和下垫将所述夹层封闭在其之间，所述夹层包括硬质衬底、布置在硬质衬底上的电源、多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块以及无线通讯模块，所述电源为所述的多个PVDF柔性压电薄膜、信号采集处理电路模块和无线通讯模块供电，所述多个PVDF柔性压电薄膜分别与待探测的脚部部位对应，所述信号采集处理电路模块与所述的多个PVDF柔性压电薄膜和无线通讯模块信号连接。

2.如权利要求1所述的压感智能鞋垫，其特征在于，所述信号采集处理电路模块包括与所述多个PVDF柔性压电薄膜一一对应的多路采集处理电路，每路采集处理电路采集并处理一个PVDF柔性压电薄膜产生的信号，并将处理好的信号数据输出到所述无线通信模块。

3.如权利要求1或2所述的压感智能鞋垫，其特征在于，所述PVDF柔性压电薄膜的数量是5个，分别与脚大拇指、跖骨内侧、趾骨外侧、足中和足跟对应。

4.如权利要求1所述的压感智能鞋垫，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙通信模块。

5.一种智能脚底压力监测系统，其特征在于，包括如权利要求1-4中的任一项所述的压感智能鞋垫和智能脚底压力监测装置，所述智能脚底压力监测装置用于对从所述鞋垫通过无线通信方式传输过来的数据进行处理、分析和显示。