CN210630725U - 一种基于云端的康复训练用鞋垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于云端的康复训练用鞋垫，至少包括鞋垫、移动终端和云端服务平台，鞋垫至少包括传感器、温度调节模块、无线通信装置和柔性压力发电器件，柔性压力发电器件与传感器、温度调节模块和无线通信装置分别电连接，传感器将采集数据通过无线通信装置传输至移动终端，移动终端将采集数据传输至云端服务平台，云端服务平台将基于采集数据生成的康复训练方案信息传输至移动终端，移动终端将康复训练方案信息通过无线通信装置传输至传感器和温度调节模块，其中，传感器至少包括化学传感器、温度传感器和压力传感器。本实用新型可用于辅助用户的康复训练，使康复训练效果更佳。

Description

一种基于云端的康复训练用鞋垫

技术领域

本实用新型涉及智能鞋垫技术领域，尤其涉及一种基于云端的康复训练用鞋垫。

背景技术

目前智能鞋垫的功能基本局限于人体健康指标如温度、湿度、重量、脉搏等的测量、加热除湿、步态检测和简单告警等服务。然而调查显示：进入 21世纪，我国老龄化进程逐步加快，中老年人患中风、痴呆、骨质疏松等老年病的几率也日益增大，需要进行康复训练的老年人不断增多。而50％以上的老年人存在术后康复训练无人监管或者理疗方式错误的状况，若是长期在医院或者理疗场所治疗不仅康复费用昂贵，而且医疗资源有限。随着可穿戴技术的发展，将其应用于术后康复领域，不仅可使术后康复训练模式逐步移动化、便捷化、高效化，还可提高医疗资源利用率，提高病人康复效果，为病人节约康复费用。目前，相关研究人员试图通过可穿戴设备检测并反馈病人的运动信息来对病人术后康复训练进行监控、指导。

中国专利(公布号为CN206227810U)公开了一种远程医疗模式下用于康复训练的智能鞋垫。该专利的智能鞋垫包括功能层，功能层包括前侧段、中间段以及后侧段，前侧段和后侧段的多个受力点分别布设多只压力传感器，中间段设有数据采集盒，数据采集盒中内置有控制电路板和电池模块，控制电路板与各压力传感器通讯，以采集各压力传感器的受力顺序、压力值、受力频率以及受力次数，进而生成病人的训练记录，控制电路板通讯连接一用户智能设备，以向所述用户智能设备发送训练记录，用户智能设备通讯连接一远程医疗中心，以分别从所述远程医疗中心接收训练计划、向所述远程医疗中心发送训练记录以及显示训练计划化和训练记录。

该专利的智能鞋垫会提醒病人进行康复训练并监控其训练是否符合要求，训练结束后，系统可自动生成训练记录。但是，该专利至少存在以下不足：该专利的智能鞋垫仅能通过传统压力传感器对用户进行康复训练时产生的压力值变化进行大致检测，无法对用户的生理变化进行准确检测，无法确保其身体状态能够适应于远程医疗中心发送的训练计划以及训练强度，若远程医疗中心发送的训练计划及训练强度超过康复人员的可承受范围，不仅不能起到康复效果，反而会给康复人员造成额外的身体损害；该专利无法通过调节鞋垫温度对用户的身体状态进行直接改善，对用户康复效果的提升有限；该专利的智能鞋垫需要经常充电或更换电池，会给使用者带来一定的困扰，尤其是当受训人员行动不便时会增加使用智能鞋垫的繁琐程度。因此，本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足提供一种改进的基于云端的康复训练用鞋垫。

例如，公开号为CN105455304B(公开日：2016年04月06日)的中国专利文献公开了智能鞋垫系统，包括控制服务器、具有运动识别和控制功能的智能鞋垫以及为运动所服务的设备，所述控制服务器和智能鞋垫之间通过无线方式进行相互通讯，控制服务器的输出端连接各设备；所述智能鞋垫用于采集用户运动信息、识别用户运动类型，并传输给控制服务器；所述控制服务器根据智能鞋垫采集的信息和分析的结果，并结合预先设定的信息，激发相应设备工作。该发明能够通过鞋垫内置的功能模块对用户动作进行收集和识别，进而基于被识别的运动类型允许用户设定相关服务控制与激发条件，并当包含被识别动作的服务控制与激发条件满足时，控制相关设备为用户提供预先设定的服务。

例如，公开号为CN106901444B(公开日：2017年06月30日)的中国专利文献公开了一种生理监控智能鞋垫，至少包鞋垫本体和与所述鞋垫本体进行数据交互的移动端，所述鞋垫本体至少包括传感器单元和通信单元，所述传感器单元用于采集穿戴了所述智能鞋垫的用户的生理数据并所采集的生理数据经所述通信单元与所述用户指定的和/或所述智能鞋垫近旁的移动端进行数据交互，并且所述移动端利用分析所述传感器单元所采集的生理数据反应的瞬时加速度并基于对瞬加速度进行等级分配而得到所述用户的步长参数区间，并且结合所述移动端根据穿戴了所述智能鞋垫的用户所提供的个人身体特征而得到的所述用户的步长修正参数来确定所述用户的步长长度。

例如，论文“龚晓峰,陈平玭.基于FSR的糖尿病患者足底压力监测装置设计[J].传感器与微系统,2013,32(8):111-113.”涉及一种智能鞋垫的穿戴式足底压力检测装置对T2DM患者的足底压力进行实时监控。硬件上采用基于力敏电阻器(FSR)的薄型压力传感器制成智能鞋垫。采用样本距离的阈值判别法区别出平缓行走和非平缓行走的压力值，采用压力峰值作为特征值，使用序贯相似算法对患者足底压力的异常情况进行快速判断。

例如，Stappone公司推出的智能鞋垫。该智能鞋垫通过传感器扫描使用者身体的脚部，并将这些数据传输至手机的app。传感的数据包括了行走、着力以及运动时的各种传感数据。该智能鞋垫面向智慧医疗，可以将步态模式、锻炼活动等传感器数据共享至医生，以便医生可以进行更准确的针对和针对性的治疗。

例如，公开号为CN106901444B(公开日：2017年06月30日)的中国专利文献，其公开的智能鞋垫是鞋垫本体和与所述鞋垫本体进行数据交互的移动端，并且移动端利用分析鞋垫本体的传感器单元所采集的生理数据反应的瞬时加速度并基于对瞬加速度进行等级分配而得到所述用户的步长参数区间。

例如，公开号为CN206294976U(公开日：2017年07月04日)的中国专利文献公开一种智能鞋垫，一双智能鞋垫中每只智能鞋垫包括：鞋垫本体，设置在鞋垫本体中的处理器、重力传感器组件和通信组件，通信组件与重力传感器组件分别与处理器电性相连，且重力传感器组件分布在鞋垫本体的受力区域内；重力传感器组件，用于测量用户站立时作用于受力区域的压力值，并将压力值发送给处理器；处理器，用于将压力值发送给通信组件；通信组件，用于将压力值发送给与智能鞋垫保持连接关系的终端，一双智能鞋垫的压力值用于供终端计算用户的体重数据。

例如，公开号为CN203913614U(公开日：2014年11月05日)的中国专利文献公开了一种智能鞋垫，包括与足底相接触的表层和与鞋内底相抵的底层，所述表层和底层之间设置电路板，所述电路板上设置有微处理器和受控于微处理器的蓝牙模块，所述表层下方还分布设置有至少三个电性连接微处理器的压力感应器，所述蓝牙模块与智能手机或平板电脑无线通信。该实用新型利用3个或以上压力感应器可以对步行姿态做检测，并将检测数据通过受控于微处理的蓝牙模块传送到智能手机或平板电脑，从而智能手机或平板电脑进行分析，识别步资或站姿是否标准，从而改善步资或站立姿势。

实用新型内容

针对现有技术存在的康复训练效果有限、康复训练时对用户的生理状态检测方式原始、充电方式繁琐以及康复费用昂贵等缺陷，本实用新型提供了一种基于云端的康复训练用鞋垫，至少包括鞋垫、移动终端和云端服务平台，所述鞋垫至少包括传感器、温度调节模块、无线通信装置和柔性压力发电器件，所述柔性压力发电器件与所述传感器、所述温度调节模块和所述无线通信装置分别电连接。

根据一个优选实施方式，所述鞋垫至少包括传感器、温度调节模块、无线通信装置和柔性压力发电器件，所述柔性压力发电器件与所述传感器、所述温度调节模块和所述无线通信装置分别电连接，所述传感器将采集数据通过所述无线通信装置传输至所述移动终端，所述移动终端将所述采集数据传输至所述云端服务平台，所述云端服务平台将基于所述采集数据生成的康复训练方案信息传输至所述移动终端，所述移动终端将所述康复训练方案信息通过所述无线通信装置传输至所述传感器和所述温度调节模块，其中，所述传感器至少包括化学传感器、温度传感器和压力传感器。

根据一个优选实施方式，所述压力传感器为薄膜压力传感器，至少包括壳体装置、设置于所述壳体装置上的感应装置和收容于所述壳体装置内部的调理电路板。

根据一个优选实施方式，所述壳体装置至少包括壳体、位于所述壳体下方的固定板，其中，所述壳体呈空心的长方体，所述壳体的下表面与所述固定板固定连接，所述固定板呈长方体。

根据一个优选实施方式，所述感应装置包括顶靠杆、位于所述顶靠杆上方的弹性膜片、位于所述弹性膜片上方的压力敏感应变薄膜电阻和位于所述顶靠杆左右两侧的固定块，其中，所述顶靠杆呈长方体，所述顶靠杆贯穿所述固定板的上下表面且与其滑动接触，所述顶靠杆的上端与所述弹性膜片的下表面接触，所述弹性膜片呈长方体且位于所述固定板的上方，所述压力敏感应变薄膜电阻串接成惠斯登全桥应变电路，并且与所述调理电路板电性连接，所述固定块设有至少两个，所述固定块的下端与所述固定板固定连接，所述固定块的上端与所述弹性膜片固定连接。

根据一个优选实施方式，所述化学传感器为用于测量用户足部汗液离子浓度的基于ISFET的传感器，所述化学传感器设置在所述鞋垫内部的第3跖骨区且所述化学传感器的探测表面能够与待测目标直接接触，其中，所述温度传感器设置在所述化学传感器的壳体内。

根据一个优选实施方式，所述温度调节模块为用于调节所述鞋垫温度的低温电热膜，所述低温电热膜设置在所述鞋垫内部下层，所述低温电热膜由面侧绝缘层、底侧绝缘层及电热膜组成。

根据一个优选实施方式，所述温度调节模块还包括用于将底侧辐射热能反射回面侧的反射膜，所述反射膜通过粘连复合的方式设置在所述电热膜和底侧绝缘层之间。

根据一个优选实施方式，所述鞋垫设置有至少两个柔性压力发电器件，所述柔性压力发电器件包括蓄电模块和发电橡胶，所述至少两个柔性压力发电器件分别位于第二跖骨区和足弓区。

根据一个优选实施方式，在所述鞋垫的传感器通过所述无线通信装置数据连接于所述移动终端时，所述移动终端将所述传感器的采集数据存储并以列表的方式传输于所述移动终端的显示器上。

根据一个优选实施方式，所述移动终端是手机、智能手表、平板电脑中的一种或几种，所述移动终端通过wifi网络和/或3G、4G无线网络的方式与所述云端服务平台通信连接，其中，所述云端服务平台包括用于存储云端服务页面与数据的存储装置和用于传输数据至网际网络以及接收所述网际网络数据的通信装置。

本实用新型提供用于远程康复训练的智能鞋垫至少具有如下优势：

(1)本实用新型提供的基于云端的康复训练用鞋垫改变了传统康复模式的局限性，本实用新型通过改进多种传感器和温度调节模块的连接结构，实现对用户的生理变化进行准确检测，并通过远程云端服务平台对用户制定合适的训练计划，训练计划由移动终端传输至鞋垫内并实施，从而实现用户可随时随地进行康复训练。

(2)本实用新型设置有温度调节模块，所述温度调节模块可基于所述康复训练方案信息对本实用新型的鞋垫进行控温，保证了用户在进行康复训练时的舒适，同时所述温度调节模块使用的电热膜可辐射远红外热能，可对用户起到医疗保健辅助作用，有助于用户的康复。

(3)本实用新型设置有改进的压力传感器，所述压力传感器可通过感应装置对用户足部的压力变化进行准确检测，并通过远程云端服务平台对压力检测数据进行分析，保证了对用户足部压力变化的准确检测。

(4)本实用新型设置有柔性压力发电器件，既具有陶瓷压电材料的高输出功率，又具有高分子树脂压电材料的柔性，所述柔性压力发电器件通过压力和振动发电，其发电方式很好的满足于所述智能鞋垫的使用方式，可在用户进行康复训练时为所述智能鞋垫提供充足的电能。

附图说明

图1是本实用新型基于云端的康复训练用鞋垫的简化结构示意图；

图2是本实用新型基于云端的康复训练用鞋垫的简化模块连接示意图；

图3是本实用新型温度调节模块的简化结构示意图；

图4是本实用新型的足部骨骼分区示意图；和

图5是本实用新型压力传感器的简化结构示意图。

附图标记列表

1：鞋垫 2：移动终端 3：云端服务平台

10：传感器 11：温度调节模块 12：无线通信装置

13：柔性压力发电器件 14：托玛琳超细纤维层 40：壳体装置

41：感应装置 42：调理电路板 101：化学传感器

102：温度传感器 103：压力传感器 111：面侧绝缘层

112：底侧绝缘层 113：电热膜 114：反射膜

401：壳体 402：固定 板 411：顶靠杆

412：弹性膜片 413：压力敏感应变薄膜电阻 414：固定块

501：第1趾骨区 502：第2～5趾骨区 503：第1跖骨区

504：第2跖骨区 505：第3跖骨区 506：第4跖骨区

507：第5跖骨区 508：足弓区 509：足跟区

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种基于云端的康复训练用鞋垫，至少包括鞋垫1、移动终端2和云端服务平台3。鞋垫1至少包括传感器10、温度调节模块 11、无线通信装置12和柔性压力发电器件13。柔性压力发电器件13与传感器10、温度调节模块11和无线通信装置12分别电连接。其中，传感器 10将采集数据通过无线通信装置12传输至移动终端2，移动终端2将采集数据传输至云端服务平台3。云端服务平台将基于采集数据生成的康复训练方案信息通过移动终端2传输至鞋垫1的无线通信装置12。无线通信装置 12将基于康复训练方案信息生成的传感器10开关信号传输至传感器10。同时，无线通信装置12将基于康复训练信息生成的温度调节模块11开关信号传输至温度调节模块11。本实用新型的鞋垫1可用于辅助用户的康复训练，使康复训练效果更佳。

优选地，化学传感器101通过与用户接触以获取康复训练时的第一数据，温度传感器102在化学传感器101外壳内获取康复训练时的第二数据，压力传感器103在鞋垫1的各分区内获取康复训练时的第三数据。优选地，第一数据、第二数据和第三数据统称为采集数据。云端服务平台3基于采集数据对在第一阈值内的第一数据进行分析以得出第一康复数据，并基于第一康复数据超过第一阈值的程度来根据预定方式选择性开启压力传感器103并基于开启的压力传感器103采集康复训练时的第三数据。并且云端服务平台3监测多个第三数据并统计第三数据中的最大变化率超过第三阈值的次数以得出第三康复数据。云端服务平台基于第二数据超过第二阈值的程度来根据预定方式选择性开启温度调节模块。云端服务平台3基于第一康复数据、第三康复数据和第二数据与储存于云端服务平台3存储装置中的第一参考值、第二参考值和第三参考值的比较结果来获取用户康复训练方案信息，并通过移动终端2反馈至鞋垫1。

根据一个优选实施方式，第一阈值为用户正常生理状态下汗液组分范围的1.1倍。当第一数据超过用户正常生理状态下汗液组分范围的1.1倍时，则表明存在残留物积聚，需要对鞋垫1进行清洁。优选地，第二阈值取自用户正常生理状态下脚部的温度。当第二数据超过用户正常生理状态下脚部的温度时，需要对鞋垫1进行加热。优选地，第三阈值取第三数据的2～6％，通过设置第三阈值，可以滤除用户因轻微挪动手脚等动作造成的第三数据的轻微变化，这类轻微变化是用户在康复训练过程中难以避免的且不能反映用户康复数据的情况。第三数据超过第三阈值则代表用户生理状况或康复部位所受压力有较大变化，此时需要记录下来以得出第三康复数据。

根据一个优选实施方式，如图3所示，温度调节模块11为用于调节鞋垫1温度的低温电热膜。低温电热膜设置在鞋垫1内部下层，低温电热膜由面侧绝缘层111、底侧绝缘层112及电热膜113组成。温度调节模块11 中的电热膜将热量以辐射的形式送入空间，使用户足部感到温暖。因电热膜为纯电阻电路所以对电能转化为热能的利用率可高达98％。同时电热膜可辐射远红外热能，可对用户起到医疗保健辅助作用，有助于用户的康复。

根据一个优选实施方式，温度调节模块11还包括用于将底侧辐射热能反射回面侧的反射膜114。反射膜114通过粘连复合的方式设置在电热膜 113和底侧绝缘层112之间。反射膜可通过将底侧辐射的热能反射回面侧的方式有效防止电热膜底侧的热能辐射浪费，提高发热效能。优选地，反射膜可以是Dike铝箔隔热卷材，Dike铝箔隔热卷材还具有防水防潮等功能，可提高本实用新型使用时的效能与舒适度。

根据一个优选实施方式，传感器10包括用于测量用户足部汗液离子浓度的基于ISFET的化学传感器101和用于测量鞋垫温度的温度传感器102。化学传感器101设置在鞋垫1内部的第3跖骨区且化学传感器101的探测表面能够与待测目标直接接触。其中，温度传感器102设置在化学传感器 101的壳体内。本实用新型基于ISFET的化学传感器不同于其余需要刺穿用户皮肤进行采集的化学传感器，离子传感器只需要与用户的身体进行接触。尤其是身体的裸露部位，不会引起疼痛和刺激。离子传感器相比于一些使用酶作为换能器的传感器来说，该离子传感器具有可重复使用的优点，既节约成本和资源，还能简化使用过程。

根据一个优选实施方式，化学传感器101的离子选择场效应晶体管ISFET的感测元件温度与其输出之间存在线性关系，在化学传感器101的壳体内设置温度传感器102有助于对化学传感器的测量结果进行校正以提高测量结果的准确性。此外，温度传感器还用于直接反应用户的体温以便综合对用户的身体状况和康复训练状况进行分析并通过云端服务平台3对温度调节模块11进行控制。

根据一个优选实施方式，传感器10还包括至少三个分别设置在第一跖骨区503、第五跖骨区507和足跟区509的压力传感器103。至少三个压力传感器103分别与放大电路连接以将所采集的信号放大后再经A/D转换器转化并发送至无线通信装置12进行数据传输。由于干扰信号的影响，使得不易发现采集的信号的异常情况，将采集的信号经放大电路放大后，有助于比较所采集的信号与正常信号间是否存在明显差异，以便准确、及时判断用户是否出现异常情况。

根据一个优选实施方式，鞋垫1设置有至少两个柔性压力发电器件13，柔性压力发电器件13包括蓄电模块和发电橡胶。至少两个柔性压力发电器件13分别位于第二跖骨区504和足弓区508。柔性压力发电器件13既具有陶瓷压电材料的高输出功率，又具有高分子树脂压电材料的柔性。柔性压力发电器件13通过压力和振动发电，其发电方式很好的满足于鞋垫1的使用方式，可在用户进行康复训练时为鞋垫1提供充足的电能。

根据一个优选实施方式，根据一个优选实施方式，在鞋垫1的传感器 10通过无线通信装置12数据连接于移动终端2时，移动终端2将传感器 10的采集数据存储并以列表的方式传输于移动终端2的显示器上。优选地，列表中显示第一康复数据和/或第二康复数据在对应的时间区间内的度量值，有助于用户直观、快速地查看康复训练过程中的有关情况，以及帮助用户确定康复效果较佳、康复效果不佳、康复效果逐渐减弱、康复效果逐渐增强等特殊状况发生的时间/时间段并将相关信息提供给远程的医生、理疗师、康复师等，以便其在为用户制定康复训练计划时能够作为参考。

根据一个优选实施方式，移动终端2是手机、智能手表、平板电脑中的一种或几种，移动终端通过wifi网络和/或3G、4G无线网络的方式与云端服务平台3通信连接。移动终端2用于实现用户的个人账户登录、用户的信息录入以及用户对康复系统的控制。录入的用户信息包括但不限于用户的性别、年龄、身高、爱好、疾病史等个人信息，还包括用户的康复需求、医生建议等信息。优选地，移动终端2还用于显示康复训练方案的信息，以便用户基于显示的数据完成相应动作。优选地，移动终端2除了接收以及传输数据外，还可以上传和下载康复训练方案信息。例如，用户临时有事需要暂停康复训练，移动终端2可以记录现有康复进度并将康复项目数据档案上传至云端服务平台3。当用户需要继续进行康复训练时，可以从云端服务平台3 下载该康复项目数据档案。如此，用户在进行康复训练时可不受时间限制。

根据一个优选实施方式，云端服务平台3包括用于存储云端服务页面与数据的存储装置和用于传输数据至网际网络以及接收网际网络数据的通信装置，云端服务平台3通过基于传感器10的采集数据生成相匹配的康复训练方案信息。优选地，云端服务平台3基于用户的个人基本数据、健康数据、历史康复数据、康复计划和预设匹配方案来完成至少一款康复训练方案的匹配。云端服务平台3将匹配出的康复训练方案的识别指令经由移动终端2发送至鞋垫1。鞋垫1在接收到识别指令之时，基于康复项目能够产生的动作数据和/或体感数据来选择性开启化学传感器101、温度传感器102和压力传感器103，并基于对化学传感器101、温度传感器102和压力传感器103 采集的数据的分析来实现康复项目的预触发以启动康复项目。云端服务平台 3基于鞋垫1对康复项目的成功启动而将康复项目发送至移动终端2显示，从而实现对用户康复训练过程的监测以辅助用户的康复训练。优选的，云端服务平台3可以是服务器、服务器组、云服务器中的一种或几种。

根据一个优选实施方式，鞋垫1基于接收到的云端服务平台3发送的康复项目的识别指令能够产生的动作数据和/或体感数据来选择性开启化学传感器101、温度传感器102和压力传感器103。鞋垫1基于采集的数据计算用户的体能损耗值并通过对体能损耗值的判断来实现康复项目的预触发。优选地，云端服务平台3将接收到的第一数据和/或第三数据与预先存储的第一数据和/或第三数据进行比对，结合预先存储的第一数据和/或第三数据的体能损耗值计算用户当前动作的体能损耗值，对计算出的体能损耗值进行判断以便确定用户是否适合该康复训练强度，在用户适合该康复训练强度时，触发该康复项目。反之，预触发失败，用户不能启动当前康复项目。优选地，云端服务平台3将接收到的第二数据与预先存储的第二阈值进行比对，对结果进行判断以便确定用户是否需要温度调节，在用户需要温度调节时开启温度调节模块，反之关闭温度调节模块。

根据一个优选实施方式，本实用新型一次只选择性开启部分压力传感器 103能够相比同时开启所有压力传感器103更节约电量，且所需的供电电压也更小，降低漏电造成的潜在危险；另一方面还能减小传感器损耗。同时，本实用新型交替地开关处于康复部位的压力传感器103和非康复部位的压力传感器103，考虑到的因素包括但不限于：用户康复部位受训练强度的影响大于非康复部位受训练强度的影响，首先仅开启康复部位的压力传感器103能够节约能源、减少压力传感器103的使用频率以提升其寿命周期且能降低长期开启压力传感器103可能导致的潜在安全隐患。然而，康复部位存在健康隐患只是其中一种情况，非康复部位也可能因训练强度过大而受到影响，此时交替地开关处于康复部位的压力传感器103和非康复部位的压力传感器103有助于全面获得第二数据，还能节省能源。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。

根据一个优选实施方式，本实用新型的化学传感器101为基于ISFET 的化学传感器。基于ISFET的化学传感器包括ISFET和参比电极，其中，ISFET 和参比电极被设置为能与用户的皮肤直接接触。参比电极为Ag/AgCl电极、 Ag/AgCl塑料复合电极、Ag/AgCl凝胶电极、涂覆有可渗透膜的Ag/AgCl 电极或聚吡咯电极和聚3,4-乙烯二氧噻吩电极。参比电极也可以是涂覆有渗透膜并用氯离子渗透的Ag/AgCl电极。渗透膜例如是聚乙烯醇缩丁醛、聚羟基乙基甲基丙烯酸酯或全氟磺酸聚合物。参比电极还可以是与介体混合的碳糊电极。介体例如是二茂铁或普鲁士蓝。参比电极还可以是贵金属参比电极和/或伪参比电极。贵金属例如是金或铂。优选地，本实用新型基于ISFET 的化学传感器用于检测汗液中的离子浓度。更优选地，基于ISFET的化学传感器检测的离子浓度主要是钠离子浓度和钾离子浓度。

根据一个优选实施方式，本实用新型鞋垫1的面层上至少设置有两个化学传感器101。优选地，其中一个化学传感器101的ISFET被设置为监测用户皮肤表面汗液的离子浓度，另一个化学传感器101的ISFET被设置为监测用户皮肤表面汗液离子浓度外的其它特征，例如汗液的pH值。汗液pH 值的大小能够反映用户的皮肤健康指标，例如pH值大于等于6是皮肤刺激或皮肤健康状况不良的指标。根据测量到的pH值信息分析出用户可能存在皮肤健康问题时，提醒用户通过更换化妆品或者调整饮食结构等方式来防止皮肤健康状况恶化，或者通过移动终端2将pH值信息上传至云端服务平台 3存储，云端服务平台3上存储的数据可供医生或者美容院的皮肤护理人员等专业人士查看，以便给用户提供合理的建议。

根据一个优选实施方式，如图5所示，本实用新型中的压力传感器103 为薄膜压力传感器。薄膜压力传感器至少包括壳体装置40、设置于壳体装置40上的感应装置41和收容于壳体装置40内部的调理电路板42。

根据一个优选实施方式，壳体装置40至少包括壳体401、位于壳体401 下方的固定板402。其中，壳体401呈空心的长方体，壳体401的下表面与固定板402固定连接，固定板402呈长方体。

根据一个优选实施方式，感应装置41包括顶靠杆411、位于顶靠杆411 上方的弹性膜片412、位于弹性膜片412上方的压力敏感应变薄膜电阻413 和位于顶靠杆411左右两侧的固定块414，其中，顶靠杆411呈长方体，顶靠杆411贯穿固定板402的上下表面且与其滑动接触，使得顶靠杆411 可以上下移动，顶靠杆411的上端顶靠在弹性膜片412的下表面上。弹性膜片412呈长方体且位于固定板402的上方，压力敏感应变薄膜电阻413 串接成惠斯登全桥应变电路，并且与调理电路板42电性连接。固定块414 设有至少两个，固定块414的下端与固定板402固定连接，固定块414的上端与弹性膜片412固定连接。本实用新型的改进后的压力传感器可对用户脚部受力的变化进行准确的检测。优选地，当用户使用本实用新型时，用户脚部按压在鞋垫1上，顶靠杆411向上顶靠弹性膜片412，使得弹性膜片 412变形，进而使得压力敏感应变电阻413变形且其电阻值发生变化。从而通过惠斯登全桥应变电路转换成薄膜电桥信号，然后传输至调理电路板 42。调理电路板42与放大电路连接以将所采集的信号放大后再经A/D转换器转化并发送至无线通信装置12进行数据传输。

根据一个优选实施方式，本实用新型中的压力传感器103是根据完成康复项目时康复部位的受力大小进行设置的。例如，需要进行足部康复的用户，根据行走时足部骨骼分区的受力大小来设置压力传感器103。需要进行手部康复的用户，根据运动时手部受力大小来设置压力传感器103。同样地，腰部、腿部以及背部同样可根据运动时受力大小来设置压力传感器103。以足部为例，如图4所示的本实用新型足部骨骼分区示意图，足部骨骼可分为如下几个区域：第1趾骨区501、第2～5趾骨区502、第1跖骨区503、第 2跖骨区504、第3跖骨区505、第4跖骨区506、第5跖骨区507、足弓区508和足跟区509。由于行走时，足部是三点受力，第1跖骨区503、第5跖骨区507和足跟区509受力较多，因此，本实用新型在鞋垫1的第 1跖骨区503、第5跖骨区507和足跟区509分别至少设置有2～3个压力传感器103。其余区域压力变化较小，本实用新型在智能鞋垫10的第1趾骨区501、第2～5趾骨区502、第2跖骨区504、第3跖骨区505、第4 跖骨区506和足弓区508分别至多设置有1～2个压力传感器103。优选为至多设置1个压力传感器。当用户行走时，各压力传感器103可感应到足部骨骼区域与地面的接触情况。优选地，鞋垫1的足弓区507还至少设置有1个三轴加速度传感器、三轴陀螺仪。

根据一个优选实施方式，本实用新型用于采集用户汗液离子浓度的传感器10除了设置于鞋垫1上，还可设置于其它智能穿戴设备。优选地，所添加的智能穿戴设备可以具有独立的数据处理能力，即可以对数据进行处理并将处理后的数据直接发送至云端服务平台3。如此可减少云端服务平台3的数据处理量。优选地，所添加的智能穿戴设备也可以只具有数据收集传输能力，即将收集到的数据传送至云端服务平台3，由云端服务平台3进行数据处理。例如，将化学传感器101设置于智能项链上用于采集用户颈部的汗液离子浓度。所添加的智能穿戴设备可以是智能手环、智能手表或专门设计用于运动锻炼的传感装置等。优选地，使用智能手环记录用户胳膊甩动的幅度和次数。使用智能手表记录用户的音色、音调和/或响度。专门设计用于运动锻炼的传感装置包括但不限于声音传感器、温度传感器、亮度传感器等。本实用新型的运动系统通过与其它智能穿戴设备结合使用，可以增强对运动项目的操控能力。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，

所述鞋垫(1)至少包括传感器(10)、温度调节模块(11)、无线通信装置(12)和柔性压力发电器件(13)，所述柔性压力发电器件(13)与所述传感器(10)、所述温度调节模块(11)和所述无线通信装置(12)分别电连接，所述传感器(10)将采集数据通过所述无线通信装置(12)传输至移动终端(2)，所述移动终端(2)将所述采集数据传输至云端服务平台(3)，其中，

所述传感器(10)至少包括化学传感器(101)、温度传感器(102)和压力传感器(103)，其中，

所述压力传感器(103)为薄膜压力传感器，至少包括壳体装置(40)、设置于所述壳体装置(40)上的感应装置(41)和收容于所述壳体装置(40)内部的调理电路板(42)。

2.如权利要求1所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述壳体装置(40)至少包括壳体(401)、位于所述壳体(401)下方的固定板(402)，其中，

所述壳体(401)呈空心的长方体，所述壳体(401)的下表面与所述固定板(402)固定连接，所述固定板(402)呈长方体。

3.如权利要求2所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述感应装置(41)包括顶靠杆(411)、位于所述顶靠杆(411)上方的弹性膜片(412)、位于所述弹性膜片(412)上方的压力敏感应变薄膜电阻(413)和位于所述顶靠杆(411)左右两侧的固定块(414)，其中，

所述顶靠杆(411)呈长方体，所述顶靠杆(411)贯穿所述固定板(402)的上下表面且与其滑动接触，所述顶靠杆(411)的上端与所述弹性膜片(412)的下表面接触，所述弹性膜片(412)呈长方体且位于所述固定板(402)的上方，所述压力敏感应变薄膜电阻(413)串接成惠斯登全桥应变电路，并且与所述调理电路板(42)电性连接，所述固定块(414)设有至少两个，所述固定块(414)的下端与所述固定板(402)固定连接，所述固定块(414)的上端与所述弹性膜片(412)固定连接。

4.如权利要求3所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述化学传感器(101)为用于测量用户足部汗液离子浓度的基于ISFET的传感器，所述化学传感器(101)设置在所述鞋垫(1)内部的第3跖骨区且所述化学传感器(101)的探测表面能够与待测目标直接接触，其中，

所述温度传感器(102)设置在所述化学传感器(101)的壳体内。

5.如权利要求4所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述温度调节模块(11)为用于调节所述鞋垫(1)温度的低温电热膜，所述低温电热膜设置在所述鞋垫(1)内部下层，所述低温电热膜由面侧绝缘层(111)、底侧绝缘层(112)及电热膜(113)组成。

6.如权利要求5所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述温度调节模块(11)还包括用于将底侧辐射热能反射回面侧的反射膜(114)，所述反射膜(114)通过粘连复合的方式设置在所述电热膜(113)和底侧绝缘层(112)之间。

7.如权利要求6所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述鞋垫(1)设置有至少两个柔性压力发电器件(13)，所述柔性压力发电器件(13)包括蓄电模块和发电橡胶，所述至少两个柔性压力发电器件(13)分别位于第二跖骨区(504)和足弓区(508)。

8.如权利要求7所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，在所述鞋垫(1)的传感器(10)通过所述无线通信装置(12)数据连接于所述移动终端(2)时，所述移动终端(2)将所述传感器(10)的采集数据存储并以列表的方式传输于所述移动终端(2)的显示器上。

9.如权利要求8所述的基于云端的康复训练用鞋垫，其特征在于，所述移动终端(2)是手机、智能手表、平板电脑中的一种或几种，所述移动终端通过wifi网络和/或3G、4G无线网络的方式与所述云端服务平台(3)通信连接，其中，

所述云端服务平台(3)包括用于存储云端服务页面与数据的存储装置和用于传输数据至网际网络以及接收所述网际网络数据的通信装置。

Images