CN207898023U - 一种分体式信息采集鞋垫及步态监测鞋垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分体式信息采集鞋垫及步态监测鞋垫，包括鞋垫本体与设置在鞋垫本体外的集成电路模块；鞋垫本体内设有传感器，传感器通过外伸出鞋垫本体的信号线与集成电路模块电性连接。本实用新型的分体式信息采集鞋垫及步态监测鞋垫的结构设计，能够实现鞋垫的轻薄化，实现电子器件的循环使用，降低成本，提高穿着的舒适性。

Description

一种分体式信息采集鞋垫及步态监测鞋垫

技术领域

本实用新型涉及智能鞋垫技术领域，尤其涉及一种分体式信息采集鞋垫及步态监测鞋垫。

背景技术

步态分析被用于对个体行动能力的评估，也常用于运动生物力学来帮助运动员更高效的跑步以及确认伤员的相关伤情。传统的步态分析主要依赖人眼观察以及运动图像捕捉，并且需要专业人士进行操作，因此步态分析技术还不能广泛的进入人们的日常生活中。但是随着计算机科学技术以及集成电路技术的发展，目前也日益涌现出一些能够进行步态监测的智能鞋垫。现有技术中的步态监测鞋垫都是把各种传感器、控制芯片以及通信模块等全部硬件集成在鞋垫的内部，存在以下缺陷：1）由于鞋垫受到重压，电子硬件容易损坏；2）为了保护硬件，在硬件外增加硬性的壳体，但是壳体需要占用较大的空间，这样就会导致鞋垫厚度、重量增大，并且鞋垫较硬，穿着的舒适性大大降低；3）由于智能鞋垫的寿命较短一般在6个月左右，电子硬件集成在鞋垫内部不便于电子硬件的重复利用和回收，这样就导致智能鞋垫的成本居高不下，价格高昂，不利于智能鞋垫的推广。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种分体式信息采集鞋垫，能够实现电子器件的循环使用，能够实现鞋垫的轻薄化，降低成本，提高穿着的舒适性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种分体式信息采集鞋垫，包括鞋垫本体与设置在鞋垫本体外的集成电路模块；鞋垫本体内设有传感器，传感器通过外伸出鞋垫本体的信号线与集成电路模块电性连接。

优选的，所述集成电路模块包括壳体，所述壳体上连接有能够固定在鞋面上的固定装置。

优选的，所述固定装置包括柔性固定带，所述柔性固定带一端固定在壳体底面，另一端能够卷绕到壳体顶面并通过锁扣机构可拆卸连接在壳体顶面。

优选的，所述锁扣机构包括一对子母扣，子母扣中的任意一个固定在壳体顶面，另一个则固定在柔性固定带用于连接壳体顶面的一端上。

优选的，所述固定装置包括固定在壳体上的挂钩。

优选的，所述挂钩采用弹性材料制成。

优选的，所述固定装置包括背胶粘扣带，背胶粘扣带的背胶面粘贴在壳体上，背胶粘扣带的毛粘面用于粘贴在鞋面上。

此外，本实用新型还提供了一种步态监测鞋垫，包括基底层与面层，基底层与面层之间设有电路层，还包括设置在鞋垫外部的集成电路模块；所述集成电路模块上设有排线接口，所述电路层包括均布有压力传感器的衬底以及排线电路，所述排线电路包括为各压力传感器供电的电源线以及为各压力传感器传输数据的信号线；电源线与信号线在衬底上排列后整齐并排延伸出衬底外，使得排线电路外伸部分形成排线连接片；排线连接片的外伸端插入所述排线接口内与集成电路模块进行电连接。

优选的，所述集成电路模块设置在带有挂钩的壳体内；所述壳体上对应所述排线接口的位置开有排线插孔。

优选的，所述集成电路模块包括可充电电源模块，所述集成电路模块包括可充电电源模块，所述可充电电源模块上设有充电接口，所述壳体上对应充电接口的位置开有充电插孔。

优选的，所述集成电路模块包括微处理器，所述微处理器的信号输入端分别连接有多轴传感器、实时时钟芯片以及GPS定位模块。

优选的，所述基底层与面料层之间设有用于防止电路层受到电磁干扰的屏蔽层。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型将不耐压电子元件以集成电路模块的形式设置在鞋垫外部，将耐压电子元件（传感器）设置在鞋垫内部，这样能避免在鞋垫内使用硬性壳体来保护电子元件，从而起到缩小鞋垫厚度尺寸的作用；另外，集成电路模块设置在鞋垫本体外部，方便进行回收利用。

2、由于排线连接可拆卸连接（插接）在排线接口上，更换鞋垫后，集成电路模块能够很方便的进行重复使用。

3、薄膜压力传感器为扁平状，抗压能力强，并且比较轻薄，可以直接粘贴在衬底上，无需在衬底上设凹坑，就能获得表面平整的安装效果，穿着更加舒适。

4、柔性固定带能够穿过鞋面上的鞋带交叉捆绑区域将集成电路模块固定在鞋面上，具体地：将带壳体的集成电路模块放置在鞋带交叉捆绑区域上表面，柔性固定带从鞋带交叉捆绑区域下表面穿出到上表面，然后卷绕到集成电路模块的壳体上，并固定在壳体上，从而将集成电路模块固定在鞋面上。采用这样的固定方式，比较稳固，不容易发生晃动，并能避免集成电路模块与人体发生摩擦，穿着舒适性佳。

5、集成电路模块能够通过壳体上的挂钩挂接在鞋帮上，从而大大降低排线连接片因需要悬挂集成电路模块所受到的拉力，既保护了排线连接片，又提高了排线连接片连接的稳定性，避免排线连接片与排线接口发生接触不良。

6、集成电路模块设置可充电电源模块，能够在通过充电补充电能，十分方便，无需更换电池，既能减少废旧电池对环境的污染，又能帮消费者节省电池费用。

附图说明

图1是具体实施方式1中分体式信息采集鞋垫的外形结构示意图

图2是具体实施方式1中分体式信息采集鞋垫的电路层结构示意图；

图3是具体实施方式2中步态监测鞋垫的外形结构示意图；

图4是具体实施方式2中步态监测鞋垫的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式1：

如图1所示，一种分体式信息采集鞋垫，包括鞋垫本体1与设置在鞋垫本体1外的集成电路模块；鞋垫本体1内设有传感器，当电池内置于鞋垫本体时，传感器通过外伸出鞋垫本体1的信号线11与集成电路模块电性连接。当电池也集成在集成电路模块中时，传感器需要通过信号线11与电源线12与集成电路模块电性连接，信号线11和电源线12可以并排连接成排线连接片与集成电路模块连接，所述集成电路模块包括壳体，所述壳体上连接有能够固定在鞋面上的固定装置。

本具体实施方式中，鞋垫本体包括基底层与面层，基底层与面层之间设有电路层，且作为优化设计，基底层与面料层之间设有用于防止电路层受到电磁干扰的屏蔽层，具体实施时，可以设计基底层与电路层之间或/和面料层与电路层之间设置屏蔽层，用以屏蔽来自基底层方向或/和面料层方向对电路层的电磁干扰；集成电路模块上设有排线接口，从而实现拔插连接，方便更换鞋垫本体，实现对集成电路模块的重复利用。所述电路层包括均布有压力传感器的衬底以及排线电路，所述排线电路包括为各压力传感器供电的电源线12以及为各压力传感器传输数据的信号线11；电源线12与信号线11在衬底上排列后整齐并排延伸出衬底外，使得排线电路外伸部分形成排线连接片；排线连接片的外伸端插入所述排线接口内与集成电路模块进行电连接。

本具体实施方式中，所述固定装置包括柔性固定带3，所述柔性固定带3一端固定在壳体2底面，另一端能够卷绕到壳体2顶面并通过锁扣机构可拆卸连接在壳体顶面。柔性固定带3能够穿过鞋面上的鞋带交叉捆绑区域将集成电路模块固定在鞋面上，具体地：将带壳体2的集成电路模块放置在鞋带交叉捆绑区域上表面，柔性固定带3从鞋带交叉捆绑区域下表面穿出到上表面，然后卷绕到集成电路模块的壳体2上，并固定在壳体2上，从而将集成电路模块固定在鞋面上。采用这样的固定方式，比较稳固，不容易发生晃动，并能避免集成电路模块与人体发生摩擦，穿着舒适性佳。

本具体实施方式中，所述锁扣机构包括一对子母扣，子母扣中的任意一个固定在壳体顶面，另一个则固定在柔性固定带用于连接壳体顶面的一端上。本具体实施方式中，母扣32固定在壳体2上，子口31固定在柔性固定带3上，十分方便进行可拆卸连接，并且不易松脱。

本具体实施方式中，固定装置还可以采用如下结构：所述固定装置包括背胶粘扣带，背胶粘扣带的背胶面粘贴在壳体上，背胶粘扣带的毛粘面用于粘贴在鞋面上。

如图2所示，本具体实施方式中，所述集成电路模块包括可充电电源模块，所述可充电电源模块上设有充电接口，所述壳体上对应充电接口的位置开有充电插孔。集成电路模块设置可充电电源模块，能够在通过充电补充电能，十分方便，无需更换电池，既能减少废旧电池对环境的污染，又能帮消费者节省电池费用。

如图2所示，本具体实施方式中，所述集成电路模块包括微处理器，所述微处理器的信号输入端分别连接有多轴传感器、实时时钟芯片以及GPS定位模块。所述微处理器还分别双向通信连接有高速Flash存储芯片以及无线通信模块。集成电路模块中集成了多种传感器，其中，多轴传感器可以采用3轴、6轴或9轴传感器，具体采用的多轴传感器可以设计包含了陀螺仪、加速度计、磁场计，能够采集多种用于步态监测的数据，还能通过GPS定位模块实现定位功能，采用高速Flash存储芯片能够快速读取数据，通过无线通信模块实现将步态数据上传，由此便能够使得本实施方式的分体式信息采集鞋垫作为步态监测鞋垫使用。

本具体实施方式中，所述压力传感器为薄膜压力传感器，可以采用电阻式薄膜压力传感器，也可以采用电容是薄膜压力传感器。压力传感器粘贴在带有背胶的衬底上，薄膜压力传感器为扁平状，抗压能力强，并且比较轻薄，可以直接粘贴在衬底上，无需在衬底上设凹坑，就能获得表面平整的安装效果。

具体实施方式2：

如图3至图4所示，本具体实施方式提供了一种步态监测鞋垫，包括基底层与面层，基底层与面层之间设有电路层1，还包括设置在鞋垫外部的集成电路模块；所述集成电路模块上设有排线接口，所述电路层1包括均布有压力传感器的衬底以及排线电路，压力传感器在衬底上均布设置，有助于提高对足部不同部位的踩踏压力数据采集的精度，所述排线电路包括为各压力传感器供电的电源线以及为各压力传感器传输数据的信号线；电源线与信号线在衬底上排列后整齐并排延伸出衬底外，使得排线电路外伸部分形成排线连接片11；排线连接片11的外伸端插入所述排线接口内与集成电路模块进行电连接。

本具体实施方式中，所述各压力传感器通过电源线串联供电；各个压力传感器均连接有对应的信号线。本具体实施方式中，如图3所示，若干个电阻式薄膜压力传感器均匀分布在阴影区域内，可以根据鞋垫的尺码大小选择合适数量的压力传感器。

需要注意的是：由于压力传感器一般表面自带绝缘薄膜，所以衬底可以是非绝缘材料，但是如果压力传感器不带绝缘薄膜，则需要采用绝缘衬底，以避免对压力传感器造成电磁干扰，保证压力检测的正常进行。

使用时，将鞋垫插入鞋内，然后从鞋口拉出排线连接片11，将排线连接片11插接在排线接口上与集成电路模块进行电连接，之后将排线连接片弯折搭放在鞋帮上，使得集成电路模块悬挂在电连接的排线连接片上。由于不耐压电子元件以集成电路模块的形式设置在鞋垫外部，耐压电子元件压力传感器器设置在鞋垫内部，这样能避免在鞋垫内使用硬性壳体来保护电子元件，从而起到缩小鞋垫厚度尺寸的作用；同时，由于排线连接可拆卸连接（插接）在排线接口上，更换鞋垫后，集成电路模块仍然能够重复使用。

本具体实施方式中，所述集成电路模块设置在带有挂钩21的壳体2内；所述挂钩采用弹性材料制成。所述壳体2上对应所述排线接口的位置开有排线插孔。集成电路模块能够通过壳体上的挂钩21挂接在鞋帮上，排线连接片11则包绕在挂钩上表面，从而大大降低排线连接片11因需要悬挂集成电路模块所受到的拉力，既保护了排线连接片11，又提高了排线连接片11连接的稳定性，避免排线连接片11与排线接口发生接触不良。采用通过壳体上挂钩挂接的方式将集成电路模块固定在鞋体上，使用更加方便快速。

此外，在本具体实施方式中，也可以设计壳体上连接有能够固定在鞋面上的固定装置。固定装置也可以设计为包括柔性固定带，所述柔性固定带一端固定在壳体底面，另一端能够卷绕到壳体顶面并通过锁扣机构可拆卸连接在壳体顶面。柔性固定带能够穿过鞋面上的鞋带交叉捆绑区域将集成电路模块固定在鞋面上，具体地：将带壳体的集成电路模块放置在鞋带交叉捆绑区域上表面，柔性固定带从鞋带交叉捆绑区域下表面穿出到上表面，然后卷绕到集成电路模块的壳体上，并固定在壳体上，从而将集成电路模块固定在鞋面上。采用这样的固定方式，比较稳固，不容易发生晃动，并能避免集成电路模块与人体发生摩擦，穿着舒适性佳。所述锁扣机构可以设计为包括一对子母扣，子母扣中的任意一个固定在壳体顶面，另一个则固定在柔性固定带用于连接壳体顶面的一端上。本具体实施方式中，母扣固定在壳体上，子口固定在柔性固定带上，十分方便进行可拆卸连接，并且不易松脱。本具体实施方式中，固定装置还可以设计为采用如下结构：所述固定装置包括背胶粘扣带，背胶粘扣带的背胶面粘贴在壳体上，背胶粘扣带的毛粘面用于粘贴在鞋面上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种分体式信息采集鞋垫，其特征在于：包括鞋垫本体与设置在鞋垫本体外的集成电路模块；鞋垫本体内设有传感器，传感器通过外伸出鞋垫本体的信号线与集成电路模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述集成电路模块包括壳体，所述壳体上连接有能够固定在鞋面上的固定装置。

3.根据权利要求2所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述固定装置包括柔性固定带，所述柔性固定带一端固定在壳体底面，另一端能够卷绕到壳体顶面并通过锁扣机构可拆卸连接在壳体顶面。

4.根据权利要求3所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述锁扣机构包括一对子母扣，子母扣中的任意一个固定在壳体顶面，另一个则固定在柔性固定带用于连接壳体顶面的一端上。

5.根据权利要求2所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述固定装置包括固定在壳体上的挂钩。

6.根据权利要求5所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述挂钩采用弹性材料制成。

7.根据权利要求2所述的分体式信息采集鞋垫，其特征在于：所述固定装置包括背胶粘扣带，背胶粘扣带的背胶面粘贴在壳体上，背胶粘扣带的毛粘面用于粘贴在鞋面上。

8.一种步态监测鞋垫，包括基底层与面层，基底层与面层之间设有电路层，其特征在于：还包括设置在鞋垫外部的集成电路模块；所述集成电路模块上设有排线接口，所述电路层包括均布有压力传感器的衬底以及排线电路，所述排线电路包括为各压力传感器供电的电源线以及为各压力传感器传输数据的信号线；电源线与信号线在衬底上排列后整齐并排延伸出衬底外，使得排线电路外伸部分形成排线连接片；排线连接片的外伸端插入所述排线接口内与集成电路模块进行电连接。

9.根据权利要求8所述的步态监测鞋垫，其特征在于：所述集成电路模块设置在带有挂钩的壳体内；所述壳体上对应所述排线接口的位置开有排线插孔。

10.根据权利要求8所述的步态监测鞋垫，其特征在于：所述集成电路模块包括可充电电源模块，所述可充电电源模块上设有充电接口，所述壳体上对应充电接口的位置开有充电插孔。

11.根据权利要求8所述的步态监测鞋垫，其特征在于：所述集成电路模块包括微处理器，所述微处理器的信号输入端分别连接有多轴传感器、实时时钟芯片以及GPS定位模块。

12.根据权利要求8所述的步态监测鞋垫，其特征在于：所述基底层与面料层之间设有用于防止电路层受到电磁干扰的屏蔽层。