一种具有多种传感器的智慧鞋垫及其应用的健康管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有多种传感器的智慧鞋垫及其应用的健康管理系统。所述智慧鞋垫包括鞋垫本体、压力传感器、温度传感器、湿度传感器和讯号收集器。所述健康管理系统包括智慧鞋垫、讯号接收器以及云端服务器；讯号接收器包括显示器、无线通讯模块和健康管理应用模块；讯号收集器接收压力传感器、温度传感器、湿度传感器感测的压力讯号、温度讯号以及湿度讯号并将其发送至无线通讯模块，健康管理应用模块将接收讯号转换成感测数值并通过显示器呈现；云端数据库根据上传的感测数值提供相应的诊断建议同时将其回传至健康管理应用模块并在显示器上呈现。本发明专利技术能使使用者实时获得适当的健康照护建议，有效提升智慧鞋垫的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多种传感器的智慧鞋垫及其应用的健康管理系统
本专利技术涉及智能鞋垫领域，具体设计一种具有多种传感器的智慧鞋垫及其应用的健康管理系统。
技术介绍
在现今社会中，一般人每天都会有相当多的时间穿着鞋子，不论外出、工作、运动等都有适当的鞋子可以搭配，除了美观的用途外，最主要还是以保护足部安全为最主要目的。例如走路、跑步、登山等不同活动，就会穿上不同机能的鞋子，让双脚于活动时能得到适当的协助与保护。同时，足部的状态，尤其是脚底的状态，往往能反映一个人的健康状态，选择正确的鞋实为生活中不可或缺的一部分。然而，大部分的鞋子在穿上后都是较为密闭不通风的状态，加上不论是行走或运动，脚部的动作也常会造成流汗而使湿气上升，在持续的温湿环境下容易造成细菌或霉菌的增长，而影响足部的健康。再者，每个人脚底形状也有所不同，同样的鞋子样板不能适合所有人的脚型，若是长期穿着不合的鞋具，也可能造成足部变形或受力不均等问题。因此，许多人会在原有的鞋子内更换新的鞋垫，例如特殊材质或是特殊设计的鞋垫，以期能改善上述问题。不过，一般鞋垫仅能改善部分的问题，在长时间穿着鞋子时，一般人往往不会注意到足底压力分布的状态是否正常,也或者不会注意到鞋内温度湿度的上升，待真正发生问题时，往往已经造成健康的伤害而无法挽回。国内针对智能鞋垫的研究比较少，主要是从足底压力分布来优化足底功能分区，例如谢雅婷等人利用智能鞋垫对鞋垫进行优化减震的研究(谢雅婷,唐虹,王芳芳.智能压力减震鞋垫的研究[J].上海纺织科技,2019,47(10):33-35.)。候亚丽等人利用矫形鞋垫预测异常情况下会造成的病症以及采取合适的矫正方法(侯亚丽,王向东.矫形鞋垫在相关病症康复中的应用研究现状[J].中国运动医学杂志,2017,36(05):460-463+455.)。但是，关于温湿度对足底影响的研究相对缺乏。因此，本专利技术的专利技术人，针对上述问题设计了一种智能型鞋垫，针对现有技术的缺失进行改善，进而实现产业上的实施利用。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种具有多种传感器的智慧鞋垫，特别是关于一种同时具有压力、温度及湿度传感器，并且可呈现足部压力、温度及湿度的状态，进而提供健康照护建议的智能鞋垫，同时提供应用一种具有多种传感器的智慧鞋垫的健康管理系统。本专利技术的目的至少通过如下技术方案实现。一种具有多种传感器的智慧鞋垫，包括鞋垫本体、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、讯号收集器和导线。其中，压力传感器、温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体的表面上，所述压力传感器设置于鞋垫本体与足部接触的位置如足部的脚趾、足前、足中及足跟区域所对应的鞋垫位置，用于获得鞋垫本体与足部接触的压力讯号；所述温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体上未与足部接触的位置如足部的足弓区域所对应的鞋垫位置，用于获得鞋垫本体的温度讯号及湿度讯号；所述讯号收集器设置于鞋垫本体的表面上，通过导线电性连接至压力传感器、温度传感器以及湿度传感器，用于接收压力讯号、温度讯号及湿度讯号并通过无线传输的方式发送给讯号接收器；所述导线设置于鞋垫本体的表面上，用于连接三种传感器和讯号收集器。进一步地，所述压力传感器侦测足部施力于鞋垫本体时造成的电位变化，即电位差的大小来侦测压力状态，以获得鞋垫本体与足部接触的压力讯号；所述温度传感器与湿度传感器通过设置具有温度系数及湿度系数的电阻，利用电阻值的变化来侦测鞋垫本体的温度及湿度状态，以获得鞋垫本体的温度讯号及湿度讯号。进一步地，所述压力传感器、温度传感器、湿度传感器与鞋垫本体于同一3D打印过程中制成，用于减少制造程序并使得制作质量如传感器贴合程度提高。进一步地，所述讯号收集器为具有蓝牙、Wi-Fi、RFID中的一种或多种无线通信模块的收发器。进一步地，所述鞋垫本体的厚度、长和宽根据不同人群的外形资讯设计图确定；鞋垫本体的材质为合成乙烯树脂(EVA)和聚胺基甲酸脂(PU)中的一种。进一步地，所述压力传感器、温度传感器及湿度传感器均为微型化电路结构；压力传感器、温度传感器及湿度传感器的厚度均介于0.001～0.003mm之间；压力传感器、温度传感器及湿度传感器的面积均介于2～8mm2之间；每个传感器之间的距离间隔为5～15mm，压力传感器、温度传感器及湿度传感器设置的数量则依据不同使用者鞋垫大小而调整，数量在15～25个之间；压力传感器、温度传感器及湿度传感器的材质为金属导电材料或压电材料中的一种。由于各个传感器的厚度明显小于目前现有的传感器的厚度，因此即使形成于鞋垫本体的表面上，穿着时也不会有凸起的异物感，制作时也无须在鞋垫本体上设计凹槽来放置传感器，不论在舒适度及耐用度上均优于现有具感测装置的鞋垫。一种健康管理系统，包括智慧鞋垫、讯号接收器以及云端服务器；所述智能鞋垫包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及讯号收集器；讯号接收器包括显示器、无线通讯模块和健康管理应用模块；讯号收集器接收压力传感器、温度传感器、湿度传感器感测的压力讯号、温度讯号以及湿度讯号并将其通过无线传输方式发送至无线通讯模块，健康管理应用模块将接收的压力讯号、温度讯号及湿度讯号转换成实际压力、温度及湿度的感测数值并通过显示器呈现感测数值；健康管理应用模块将感测讯号通过无线网络上传至云端服务器储存在云端的数据库中；云端数据库根据上传的感测讯号提供相应的诊断建议同时将其回传至健康管理应用模块并在显示器上呈现。进一步地，所述讯号接收器为手持行动装置，例如智能型手机、平板计算机、笔记本电脑等。进一步地，所述健康管理应用模块设定各种状态的临界值，例如压力上限值、温度上限值或是湿度上限值，当感测数值在某一刻超过临界值又或者是感测数值在预定的一段时间内超过一平均值时，显示器显示警告讯息；例如在接收到的讯号显示足部压力在默认的时间内超过压力平均值时，显示器显示警告讯息，提醒用户鞋垫长时间支撑足部压力，需坐下或放松；又例如当温度的感测数值超过温度上限值时，则通知使用者须脱鞋透气。上述设定均为了避免长时间行走或施压于足部，或者长时间穿鞋造成温湿度上升而造成健康的问题。进一步地，所述云端服务器对于感测结果设置对应的诊断建议，当接受到健康管理应用模块上传的压力讯号、温度讯号及湿度讯号时，云端服务器可比对内建的模式规则，提供相应的诊断建议。相比于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的智慧鞋垫由3D打印方式同时形成鞋垫本体以及表面上的压力传感器、温度传感器及湿度传感器，减少鞋垫制作步骤并同时提升成品的质量。(2)本专利技术的智慧鞋垫的压力传感器、温度传感器及湿度传感器为微型传感器，其厚度薄于习知传感器，不会在穿着时造成异物感，增加了舒适性。同时也避免过于突出的传感器设置，在经过接触摩擦后降低鞋垫的耐用程度。(3)本专利技术的智慧鞋垫能将感测到的压力讯号、温度讯号及湿度讯号传送至讯号接收器，并与临界值比较是否异常而选择是否发出警告讯息。更可将数据上传至云端服务器，与正常模型进行比对而得到对应的诊断建议，进而实时获得适当的健本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，包括鞋垫本体、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、讯号收集器和导线；其中，压力传感器、温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体的表面上，所述压力传感器设置于鞋垫本体与足部接触的位置用于获得鞋垫本体与足部接触的压力讯号；所述温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体上未与足部接触的位置，用于获得鞋垫本体的温度讯号及湿度讯号；所述讯号收集器设置于鞋垫本体的表面上，通过导线电性连接至压力传感器、温度传感器以及湿度传感器，用于接收压力讯号、温度讯号及湿度讯号并通过无线传输的方式发送给讯号接收器；所述导线设置于鞋垫本体的表面上，用于连接三种传感器和讯号收集器。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，包括鞋垫本体、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、讯号收集器和导线；其中，压力传感器、温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体的表面上，所述压力传感器设置于鞋垫本体与足部接触的位置用于获得鞋垫本体与足部接触的压力讯号；所述温度传感器及湿度传感器设置于鞋垫本体上未与足部接触的位置，用于获得鞋垫本体的温度讯号及湿度讯号；所述讯号收集器设置于鞋垫本体的表面上，通过导线电性连接至压力传感器、温度传感器以及湿度传感器，用于接收压力讯号、温度讯号及湿度讯号并通过无线传输的方式发送给讯号接收器；所述导线设置于鞋垫本体的表面上，用于连接三种传感器和讯号收集器。


2.根据权利要求1所述的一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，所述压力传感器侦测足部施力于鞋垫本体时造成的电位变化，即电位差的大小来侦测压力状态，以获得鞋垫本体与足部接触的压力讯号；所述温度传感器与湿度传感器通过设置具有温度系数及湿度系数的电阻，利用电阻值的变化来侦测鞋垫本体的温度及湿度状态，以获得鞋垫本体的温度讯号及湿度讯号。


3.根据权利要求1所述的一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器、湿度传感器与鞋垫本体于同一3D打印过程中制成，用于减少制造程序并使得制作质量提高。


4.根据权利要求1所述的一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，所述讯号收集器为具有蓝牙、Wi-Fi、RFID中的一种或多种无线通信模块的收发器。


5.根据权利要求1所述的一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，所述鞋垫本体的厚度、长和宽根据不同人群的外形资讯设计图确定；鞋垫本体的材质为合成乙烯树脂(EVA)和聚胺基甲酸脂(PU)中的一种。


6.根据权利要求1所述的一种具有多种传感器的智慧鞋垫，其特征在于，所述压力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李育奇，王明月，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44