一种具有足底压力预警功能的鞋底制造技术

本实用新型专利技术属于制鞋领域，具体为一种具有足底压力预警功能的鞋底，包括鞋底本体，鞋底包括复合在一起的上底和下底，下底上铺设有用于测试鞋底压力值的压力传感阵列，压力传感阵列包括九个压力感应点，压力感应点之间通过外围电路串联连接，压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成，上底设有一微型柔性线路板，所述微型柔性线路板上设有MCU主控制器、无线传输模块、电源模块；本实用新型专利技术通过设置压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成，且压力传感点周围包裹有一层封装保护机构，解决了现有带有足底压力预警装置的鞋底无法自供电且使命寿命不长的问题。

A sole with sole pressure warning function

【技术实现步骤摘要】
一种具有足底压力预警功能的鞋底
本技术属于制鞋领域，具体涉及一种具有足底压力预警功能的鞋底。
技术介绍
纳米发电机，是在纳米范围内将机械能转化成电能，是世界上最小的发电机。目前纳米发电机可以分为三类，一类是压电纳米发电机，压电纳米发电机是利用特殊纳米材料(如氧化锌)的压电性能与半导体性能，把弯曲和压缩的机械能转变为电能的微型发电机。还有一类是摩擦纳米发电机，摩擦发电机利用了两种对电子束缚能力不同的材料，相互接触时得失电子而在外电路产生电流的微型电机。目前主要有四种模式，垂直接触分离，平面滑动式，单电极式，独立层式。第三类为热释电纳米发电机。压电纳米发电机可以将机械信号转换为电能输出，基于这一原理，ZnO，锆钛酸铅(PZT)，MoS2，聚偏氟乙烯(PVDF)等压电材料制备的传感器都表现出了具有优异的性能。由于其良好的压电和机械性能以及高度的化学稳定性，基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜传感器是测量足底压力的最佳材料之一。如今研究人员已基于纳米发电机开发了可穿戴/便携式的高灵敏的传感器，这些传感器可用于监测人类生理信号，在预防和治疗疾病、健康评估，触觉(或触摸)感应甚至用户识别系统具有潜在的应用价值。基于纳米发电机的传感器可以通过检测位于特定位置的生物电信号来诊断或预防疾病，例如，桡动脉的血压可表征动脉硬化程度，身体和眼球的运动可以监测睡眠障碍，而呼吸肌运动状态可用于诊断呼吸疾病。与上述生物电信号一样，足底压力分布状态也是重要的生理信号，由于人体的运动都是以运动链的方式进行的，而足是人体运动链的原始发力点，因此下肢乃至全身的功能信息都可以从足底压力中展现出来。由于足在运动中的这一重要力学功能，人们从很早以前就开始进行足底压力等力学信息的测量分析，具体而言，包括足跟、中足外侧以及跖骨等许多区域在内的压力值，都是表征足底压力分布的重要医学指征。足底压力测定是步态分析的一个重要组成部分，是分析和衡量异常足底压力分布和步态的基础，它除了对步态分析做出依据外，对运动系统疾病的病因分析、诊断、功能及疗效评定均有重要意义，其在外骨骼领域、临床医疗和康复训练的应用越来越广泛。传统的测量足底压力的鞋子大部分采用蓄电池作为供电装置，不安全且续航能力差，同时压力测量装置很容易在长期受力的情况下损坏；或者由于传感器的使用寿命有限，处理电路繁琐，并且复杂的电线连接而在正常寿命中不能长时间佩戴。
技术实现思路
因此，针对上述问题，本技术提供一种具有足底压力预警功能的鞋底，通过采用基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜传感器，解决了现有带有足底压力预警装置的鞋底无法自供电且使命寿命不长的问题。为达到上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的：一种具有足底压力预警功能的鞋底，包括鞋底本体，所述鞋底由上底和下底复合而成，所述下底上铺设有用于测试鞋底压力值的压力传感阵列，所述压力传感阵列包括九个压力感应点，所述压力感应点之间通过外围电路串联连接；所述压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成；所述上底设有一微型柔性线路板，所述微型柔性线路板上设有MCU主控制器、无线传输模块、电源模块，所述MCU主控制器上集成有用于将压力模拟信号转换为数字信号的模数转换单元，所述无线传输模块、电源模块均与MCU主控制器电连接，所述压力传感阵列通过外围电路与电源模块电连接。进一步的改进是：所述压力传感阵列与电源模块之间还连接有一整流滤波电路。进一步的改进是：所述电源模块与MCU主控制器之间还连接有一电荷放大器。进一步的改进是：所述上底为薄型EVA材质，所述下底为TPU材质。进一步的改进是：所述压力传感点中六个设置在与脚掌对应的位置，一个设置在与足弓部对应的位置，两个设置在与脚后跟对应的位置。进一步的改进是：所述压力传感点周围包裹有一层封装保护机构。进一步的改进是：所述封装保护机构由环氧树脂构成。通过采用前述技术方案，本技术的有益效果是：本技术通过设置压力感应点是由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜，压电纳米发电机可以将人行走过程中产生足底垂直压力机械能转换为电能输出，所产生电能能够为鞋底压力预警装置提供电能，环保节能，适于长期使用；且通过在压力感应点周围设置一层由环氧树脂构成的封装保护机构，其具备一定缓冲性能，能够为压力感应点提供一定支撑强度，且其良好的抗疲劳性能可以保证对于足部压力长期测量，同时不影响穿着的舒适度，提高足底压力预警装置的使用寿命；由PVDF薄膜的压力传感器和设有整流滤波电路、电荷放大器的自供电电路组成的压力预警装置，响应速度快、测量范围广，可以实时准确地检测人静态与动态状态下脚底压力变化情况，制作简单成本低，传感器尺寸小，精度高，可为鞋类设计提供运动生物学信息，还可以预防可能的足底损伤，预测糖尿病患者足部溃疡的发生。附图说明图1为本技术实施例的整体结构示意图；图2为本技术实施例的压力传感阵列结构示意图；图3为本技术实施例的用电模块连接示意图。具体实施方式以下将结合具体实施例来详细说明本技术的实施方式，借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本技术的实施例为：参考图1-图3，一种具有足底压力预警功能的鞋底，包括鞋底本体，所述鞋底由上底1和下底2复合而成，所述上底1为薄型EVA材质，所述下底2为TPU材质；所述下底上铺设有用于测试鞋底压力值的压力传感阵列3，所述压力传感阵列包括九个压力感应点31，所述压力感应点31之间通过外围电路串联连接；所述压力传感点中6个设置在与脚掌对应的位置，一个设置在与足弓部对应的位置，两个设置在与脚后跟对应的位置，所述压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成；所述压力传感点3周围包裹有一层封装保护机构32，所述封装保护机构32由环氧树脂构成。所述上底1设有一微型柔性线路板4，所述微型柔性线路板4上设有MCU主控制器41、无线传输模块42、电源模块43，所述MCU主控制器41上集成有用于将压力模拟信号转换为数字信号的模数转换单元44，所述无线传输模块42、电源模块43均与MCU主控制器41电连接，所述压力传感阵列3通过外围电路与电源43模块电连接，所述压力传感阵列3与电源模块43之间还连接有一整流滤波电路45，所述电源模块43与MCU主控制器41之间还连接有一电荷放大器46。所述MCU主控制器41为AT89C82单片机，实现对鞋底压力预警的整体程序控制，包括数据采集流程、采集数据的传输或者系统电量监测；所述无线传输模块42为蓝牙，MCU主控制器41将采集所得的压力数据通过蓝牙传输到监测终端5，在足底压力异常时能够实时预警，提醒监测终端5用户。PVDF作为压电纳米发电机或压力传感器的工作原理为垂直机械变形导致在材料两端产生与压力有关的压电极化电荷，由于这些极化电荷产生的静电势驱动自由电子通过外部负载从一个电极流向另一个电极，从而形成一个电流回路，这一电路可以在压电纳米发电机的驱动下连续工作，实现自供能足底压力的实时监测。本技术通过设置压力感应点是由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜，压电纳米发电机可以将人行走过程中足底垂直压力产生的机械能转换为电能输出，所产生电能能够为鞋底压力预警装置提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有足底压力预警功能的鞋底，包括鞋底本体，所述鞋底由上底和下底复合而成，其特征在于：所述下底上铺设有用于测试鞋底压力值的压力传感阵列，所述压力传感阵列包括九个压力感应点，所述压力感应点之间通过外围电路串联连接；所述压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成；所述上底设有一微型柔性线路板，所述微型柔性线路板上设有MCU主控制器、无线传输模块、电源模块，所述MCU主控制器上集成有用于将压力模拟信号转换为数字信号的模数转换单元，所述无线传输模块、电源模块均与MCU主控制器电连接，所述压力传感阵列通过外围电路与电源模块、MCU主控制器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有足底压力预警功能的鞋底，包括鞋底本体，所述鞋底由上底和下底复合而成，其特征在于：所述下底上铺设有用于测试鞋底压力值的压力传感阵列，所述压力传感阵列包括九个压力感应点，所述压力感应点之间通过外围电路串联连接；所述压力感应点由基于压电纳米发电机制备的PVDF薄膜构成；所述上底设有一微型柔性线路板，所述微型柔性线路板上设有MCU主控制器、无线传输模块、电源模块，所述MCU主控制器上集成有用于将压力模拟信号转换为数字信号的模数转换单元，所述无线传输模块、电源模块均与MCU主控制器电连接，所述压力传感阵列通过外围电路与电源模块、MCU主控制器电连接。2.根据权利要求1所述的一种具有足底压力预警功能的鞋底，其特征在于：所述压力传感阵列与电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭修勇，
申请(专利权)人：福建隆盛轻工有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35