[发明专利]一种智能监测鞋垫及其智能监测系统

说明书

技术领域

本发明属于足底压力测量技术领域，尤其涉及一种智能监测鞋垫及其智能监测系统。

背景技术

基于生物力学、康复医学、矫形外科、体育训练、制鞋业等的需要，对人体步态的测试及分析是非常重要的理论依据，而人体足底压力分布特征则是揭示步态规律的重要指标之一。二十世纪以后各种测量人体足底压力的方法不断出现，测量技术不断更新，并逐渐向可穿戴运动监测领域发展。医学研究已证明，人走路时足部的压力分布状态与许多肢体疾病密切相关，而通过采集患者不正常的足部压力分布值，与不同年龄、人种、性别、体重的人群的足底压力分布的正常值相比较，能快速识别与足部病态有着相当联系的疾病。

在足底压力分布测量技术的研究中，足底压力测试板、测试垫技术发展成熟，临床应用最为广泛；而可穿戴的压力鞋、压力鞋垫最为先进，但尚未得到广泛的市场应用。前者测试稳定，但系统庞大，测试存在极大的空间局限性且价格昂贵；后者结构简单、体积小、便于人体穿戴，且不受空间范围的限制，测试更接近人体真实的运动状态，因此压力鞋、压力鞋垫技术作为对足底压力监测的最理想方式己成为目前研究的热点。

经检索，目前比利时RScan公司、德国Novel公司等生产有压力鞋垫测试装置，但所需压力传感器多，约3000个，虽然精度高，但成本太高，适合科研单位，不适合大众普及；而采用少数压力传感器的压力鞋垫又存在测试精度差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、测试精度高、且成本低的智能监测鞋垫；本发明的另一个目的在于提供一种应用该智能监测鞋垫的智能监测系统，可以为穿戴本发明智能监测鞋垫的用户提供正确的矫正建议。

为了实现上述目的，本发明提供了一种智能监测鞋垫，包括上覆增敏层、压力传感器层、底部导电层以及电路模块，其中：上覆增敏层、压力传感器层、底部导电层依次层叠设置；压力传感器层包括多个压力传感器组，压力传感器组由主传感器及围绕主传感器设置的至少两个辅传感器组成；多个压力传感器组分别与电路模块连接。

进一步的，多个压力传感器组分布设置在智能监测鞋垫对应于人体足部前掌、足中以及足跟的位置。

进一步的，压力传感器层包括12个压力传感器组，其中：10个压力传感器组设置在前掌位置，分别对应于人体足部第一趾骨至第五趾骨以及第一跖骨至第五跖骨；1个压力传感器组设置在足中位置，且避开足弓设置；1个压力传感器组设置在足跟位置。

进一步的，压力传感器组包括5个辅传感器，5个辅传感器以主传感器为圆心均匀分布，其中：主传感器与辅传感器的输出端分别与电路模块连接。

进一步的，电路模块包括压力信号采集电路、微处理器、无线发射电路以及电源电路，其中：压力信号采集电路一端与压力传感器组连接，另一端连接至微处理器；无线发射电路与微处理器连接；电源电路与微处理器连接并为电路模块供电。

进一步的，还包括六轴传感器以及六轴传感器电路，六轴传感器通过六轴传感器电路与微处理器连接，其中：微处理器根据六轴传感器输出数据计算人体足部运动速度，进而调整对压力传感器组的数据采样频率。

进一步的，还包括定位电路，定位电路由GPS定位电路、BDS定位电路、以及WIFI定位电路中的至少一种组成，其中：GPS定位电路和/或BDS定位电路还设置有AGPS辅助定位电路；WIFI定位电路采用低功耗芯片实现定位，或通过SIM卡LBS基站定位电路实现定位。

进一步的，还包括红外测温传感器以及测温电路，其中：红外测温传感器透过上覆增敏层设置在人体足部足弓位置；红外测温传感器通过测温电路与微处理器连接。

进一步的，还包括压力发电层以及充电电路，其中：压力发电层设置在压力传感器层与底部导电层之间；压力发电层通过充电电路与电源电路连接，为电源电路充电。

本发明提供的一种智能监测鞋垫，具有以下有益效果：

1、本发明的智能监测鞋垫的压力传感器层布置有多个压力传感器组，实现足部不同位置的压力的精准采集；并且每个压力传感器组包括一个主传感器与至少两个辅传感器，辅传感器协同主传感器工作，确定足部应力点相对主传感器的偏移量，从而为主传感器提供偏移补偿，减小相对误差，进而提高了智能监测鞋垫数据采集的精度。

2、本发明的智能监测鞋垫的压力传感器组采用梅花分布式辅助压力检测的设计，每个足部应力点都采用一个主传感器与5个辅传感器，在控制成本的前提下，使用有限个辅传感器尽可能的减小了主传感器的相对测量误差。