本實(shí)用新型涉及一種壓感智能鞋墊，具體地說，涉及一種基于PVDF人體步態(tài)智能檢測技術(shù)的壓感智能鞋墊。本實(shí)用新型還涉及一種包括這種壓感智能鞋墊的智能腳底壓力監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1882年英國人Beely率先開始研究壓力分布測量技術(shù)，但該技術(shù)真正快速發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，而應(yīng)用于足底的研究起步更晚些。足底壓力測量作為當(dāng)今步態(tài)研究、足疾診斷和運(yùn)動功能鞋設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的支撐技術(shù)，其技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)足印法、足底壓力掃描器、測力板、測力臺、壓力鞋及壓力鞋墊等階段。

足印法與足底壓力掃描都是定性分析，足底受力的大小只能根據(jù)變形物質(zhì)的形變形態(tài)及深淺或者圖像的變化做大致的判定。足印法只能記錄足底的壓力峰值，測不出瞬時(shí)壓力; 足底壓力掃描技術(shù)是在一塊玻璃的兩端安置光源，玻璃上放置橡膠等彈性墊，當(dāng)腳踩在彈性墊后，由于光在玻璃內(nèi)全反射，受壓的彈性墊即可在玻璃下產(chǎn)生一清晰的足印象，影像的光強(qiáng)度正比于壓力。足底壓力掃描技術(shù)雖然可辨認(rèn)高壓力點(diǎn)，但灰度的均勻變化很難肉眼分辨。

目前，常見的足底壓力測量儀器主要有三種：測力臺、測力板和測力鞋墊系統(tǒng)。

三種儀器各有其優(yōu)點(diǎn)，測力臺可測三維方向上的受力，測力板可測多種參數(shù)，測力鞋墊較之測力臺和測力板則具有更好的靈活性，不受測試運(yùn)動范圍和地點(diǎn)的限制。測力鞋墊系統(tǒng)是這三種測量儀器中最先進(jìn)的一種，其鞋內(nèi)裝置可連續(xù)記錄行進(jìn)中的足底壓力，獲取多個(gè)步態(tài)數(shù)據(jù)，但尚未得到廣泛的市場應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種壓感智能鞋墊，以解決現(xiàn)有技術(shù)在測量腳底壓力分布方面存在的問題。為此，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下：

一種壓感智能鞋墊，包括上墊、夾層和下墊，所述上墊和下墊將所述夾層封閉在其之間，所述夾層包括硬質(zhì)襯底、布置在硬質(zhì)襯底上的電源、多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜、信號采集處理電路模塊以及無線通訊模塊，所述電源為所述的多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜、信號采集處理電路模塊和無線通訊模塊供電，所述多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜分別與待探測的腳部部位對應(yīng)，所述信號采集處理電路模塊與所述的多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜和無線通訊模塊信號連接。

進(jìn)一步的，所述信號采集處理電路模塊包括與所述多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜一一對應(yīng)的多路采集處理電路，每路采集處理電路采集并處理一個(gè)PVDF柔性壓電薄膜產(chǎn)生的信號，并將處理好的信號數(shù)據(jù)輸出到所述無線通信模塊。

進(jìn)一步的或更進(jìn)一步的，所述PVDF柔性壓電薄膜的數(shù)量是5個(gè)，分別與腳大拇指、跖骨內(nèi)側(cè)、趾骨外側(cè)、足中和足跟對應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述無線通信模塊為藍(lán)牙通信模塊。

本實(shí)用新型還提供了一種智能腳底壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括如上所述的壓感智能鞋墊和智能腳底壓力監(jiān)測裝置，所述智能腳底壓力監(jiān)測裝置用于對從所述鞋墊通過無線通信方式傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和顯示。

本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，具有的有益效果是：與可穿戴式壓力鞋相比，基于PVDF人體步態(tài)智能檢測技術(shù)的壓感智能鞋墊可測試空間范圍擴(kuò)大，并且價(jià)格低廉，具有廣泛應(yīng)用的價(jià)值潛能。參考人體足部結(jié)構(gòu)及足部運(yùn)動力學(xué)特征設(shè)計(jì)動態(tài)壓力分布測試鞋墊,并根據(jù)足底壓力測量設(shè)備的工作原理,搭建足底壓力分布測量一采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信號實(shí)時(shí)采集與顯示。智能鞋墊在日常活動中即可使用,有助于使用者了解自身足部健康狀況、保持良好運(yùn)動姿態(tài), 對保護(hù)足部運(yùn)動健康提出建議，并且可為人體步態(tài)分析研究提供依據(jù)。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鞋墊的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖2示出了圖1所示的鞋墊的夾層的示意圖；

圖3示出了圖1所示鞋墊的信號采集處理模塊中的一路信號采集處理電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明各實(shí)施例，本實(shí)用新型提供有附圖。這些附圖為本實(shí)用新型揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說明實(shí)施例，并可配合說明書的相關(guān)描述來解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號通常用來表示類似的組件。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。參照圖1，一種基于PVDF人體步態(tài)智能檢測技術(shù)的壓感智能鞋1包括上墊10、夾層20和下墊30，上墊10和下墊30將夾層20封閉在其之間，例如通過縫合的方式。上墊10和下墊30由諸如織物、真皮、PU皮、柔性聚合物材料或其組合等柔性材料制成。其具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，這里不再作進(jìn)一步描述。

如圖2所示，夾層20可包括硬質(zhì)襯底21、布置在硬質(zhì)襯底21上的電源、多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e、信號采集處理電路模塊以及無線通訊模塊。所述電源為多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e、信號采集處理電路模塊和無線通訊模塊供電，其可采用薄膜電池或微型電池的形式并布置在適當(dāng)位置，以不會讓使用者感到不舒服。硬質(zhì)襯底21由具有高模量的硬質(zhì)材料制成，以改善薄膜材料的信號響應(yīng)弱、信噪比較低等缺陷。多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e分別與待探測的腳部部位對應(yīng)。根據(jù)人體足部生物力學(xué)的研究,按照一般足壓分析慣例,將足底劃分為三大主要解剖區(qū)域:前足拓骨關(guān)節(jié)區(qū)域、中足區(qū)域、足跟區(qū)域，因此PVDF柔性壓電薄膜的布置位置應(yīng)分布在這三大主要解剖區(qū)域中。發(fā)明人經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)在三大區(qū)域內(nèi)的腳大拇指、跖骨內(nèi)側(cè)、趾骨外側(cè)、足中和足跟分布5個(gè)PVDF柔性壓電薄膜，能夠很好地描述足部內(nèi)側(cè)、外側(cè)受力情況。如圖2所示，5個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e分別與腳大拇指、跖骨內(nèi)側(cè)、趾骨外側(cè)、足中和足跟對應(yīng)。當(dāng)然，PVDF柔性壓電薄膜的布置結(jié)構(gòu)并不僅限于所示實(shí)施例。

所述信號采集處理電路模塊與多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e和無線通訊模塊信號連接，即多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e的輸出與所述信號采集處理電路模塊輸入信號連接，所述信號采集處理電路模塊輸出與所述無線通訊模塊的輸入信號連接。具體地，所述信號采集處理電路模塊包括與多個(gè)PVDF柔性壓電薄膜22a-22e一一對應(yīng)的多路采集處理電路，每路采集處理電路采集并處理一個(gè)PVDF柔性壓電薄膜產(chǎn)生的信號，并將處理好的信號數(shù)據(jù)輸出到無線通信模塊。圖3示出了一路采集處理電路的具體電路原理圖。當(dāng)然，采集處理電路并不限于所示實(shí)施例。這里應(yīng)該指出，為了保證采集到的信號準(zhǔn)確性，選擇絕緣電阻較高的屏蔽電纜，盡量固定連接處和電纜接頭處的接插元件,避免其在承受大的沖擊或振動后產(chǎn)生虛假信號。

此外，所述無線通信模塊可以是GPRS+GPS模塊、WiFi模塊、Lora模塊或藍(lán)牙通信模塊等。優(yōu)選地，所述無線通信模塊采用藍(lán)牙通信模塊。

本實(shí)用新型還提供了一種智能腳底壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括鞋墊和智能腳底壓力監(jiān)測裝置，所述鞋墊為如上所述的PVDF人體步態(tài)智能檢測技術(shù)的壓感智能鞋墊，所述智能腳底壓力監(jiān)測裝置用于對從所述鞋墊通過無線通信方式傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和顯示。所述智能腳底壓力監(jiān)測裝置包括相應(yīng)的軟硬件，其具體結(jié)構(gòu)在此不再作進(jìn)一步描述。研究人員可以應(yīng)用該智能腳底壓力監(jiān)測系統(tǒng)對不同人群、不同運(yùn)動姿態(tài)下的足底壓力信號進(jìn)行采集,并對不同樣本的足底壓力分布差異進(jìn)行簡單分析，進(jìn)而對保護(hù)足部運(yùn)動健康提出建議，并且可為人體步態(tài)分析研究提供依據(jù)。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。