[实用新型]一种基于柔性压力传感器的智能鞋垫

说明书

本实用新型为一种基于柔性压力传感器的智能鞋垫，该鞋垫包括鞋垫主体、信号采集装置、无线传输装置和上位机；所述鞋垫主体内部包括五层平面结构堆叠而成的柔性压力传感器，由上至下依次为上缓冲层、上电极层、介电层、下电极层和下缓冲层；外部包裹屏蔽层；上电极层和下电极层的表面分别在水平方向和竖直方向布有间距相等、长度不等的条带状导电布，上电极层和下电极层堆叠后导电布在空间上呈垂直分布，每个交叉的部分则构成了一个电容单元，每个电容单元都是一个小的传感器单元；介电层为聚氨酯海绵；信号采集装置与鞋垫主体的电容单元通过排线连接。该鞋垫能测量使用者的足底压力，并能实时显示人体足底的压力分布图像。

技术领域

本实用新型涉及医疗护理和压力检测等领域，具体是一种基于柔性压力传感器的智能鞋垫。

背景技术

足底压力分布不仅反映了下肢的状态，更反映了人体的生理结构等各方面信息，足底压力分布异常可能会引起糖尿病足溃疡、麻风病足和拇外翻等足部疾病，测量并分析足底压力对于姿态纠正、疾病预警、疾病治疗等方面都有极大地帮助。对于足底压力的研究在医疗护理和压力检测等领域扮演着越来越重要的作用，也越来越得到各界的重视，目前，关于人体足底压力的检测主要是通过各种类型的传感器，如压力传感器、加速度传感器，来制作压力鞋或压力板进行足底压力测量，不但制作复杂，费用昂贵，而且测量精度低，无法用于长期监测。因此，迫切需要一种制作简便、费用低廉、高精度的装置来实现人体足底压力的实时图像化监测。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于柔性压力传感器的智能鞋垫。该智能鞋垫采用交叉电极式电容阵列原理，在保证柔性的同时可实现电容单元的高密度阵列，不仅可测量平地行走时足底压力，还可以测量如上下坡、上下楼梯等各种状态下人的足底压力，并在上位机中实时显示人体足底的压力分布图像。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种基于柔性压力传感器的智能鞋垫，其特征在于该鞋垫包括鞋垫主体、信号采集装置、无线传输装置和上位机；信号采集装置和上位机通过无线传输装置连接；

所述鞋垫主体内部包括五层平面结构堆叠而成的柔性压力传感器，由上至下依次为上缓冲层、上电极层、介电层、下电极层和下缓冲层；外部包裹屏蔽层；上电极层和下电极层的表面分别在水平方向和竖直方向布有间距相等、长度不等的条带状导电布，上电极层和下电极层堆叠后导电布在空间上呈垂直分布，每个交叉的部分则构成了一个电容单元，每个电容单元都是一个小的传感器单元；介电层为聚氨酯海绵；信号采集装置与鞋垫主体的电容单元通过排线连接。

所述信号采集装置包括AD多路通道采集模块、MCU微控制器、DA多路通道输出模块和通信模块；AD多路通道采集模块包括多个输入八通道多路复用器，且每个输入八通道多路复用器的每个通道均并联一个采样电阻，选择输入八通道多路复用器的数字信号通道，采集采样电阻的电压，当采集某个通道采样电阻的电压时，其余通道均屏蔽接地；DA多路通道输出模块包括多个输出八通道多路复用器；在AD多路通道采集模块和DA多路通道输出模块之间连接待测电容；所述无线传输装置为蓝牙模块和/或无线传输模块，分别与信号采集装置和上位机连接。

所述屏蔽层采用防辐射布；上缓冲层采用聚酯纤维编制而成的无尘布；下缓冲层为橡胶材料。

所述聚氨酯海绵在每单位英寸上的孔洞数为60。

所述导电布的宽度为5-8mm，相邻两条导电布之间的间距为0.8-1.2mm，每条导电布的阻值不超过3欧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型使用的柔性导电布宽度更小，使得电容单元分布更密集，可获得更好的分辨率，实现对足底压力数据的监测。

2)本实用新型使用的柔性导电布电阻更小，使得传感器能测得更小的压力，测量精度得以提高。