柔性足底压力检测装置、鞋制造方法及图纸

本公开涉及一种柔性足底压力检测装置、鞋，所述装置包括：柔性衬底层、功能层、柔性封装层和处理模块。功能层设置在柔性衬底层上，包括多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元、用于将多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元连接到处理模块的可延展导线；柔性封装层位于功能层上方与柔性衬底层一起封装功能层；处理模块用于对多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号，以根据多个压阻信号和多个压电信号得到足底受力数据，具有压阻、压电双测量机制的特征，成本低，寿命长，测量范围广，灵敏度高，且不受外部环境、人体运动范围、人体足底结构不同的限制随时随地采集信号。

【技术实现步骤摘要】
柔性足底压力检测装置、鞋
本公开涉及智能鞋垫
，尤其涉及一种柔性足底压力检测装置、鞋。
技术介绍
足部是人类正常活动中唯一与地面接触的部位，随着生理活动的不同，足底各个部位感受到的压力也有所差异，因此，足底压力成为人类日常生活中比较关键的特征量。步态分析一般是指对人类行动运动的研究，通过研究人类运动规律，揭示人体机能异常时步态规律的变化。对足底压力信号的采集检测对分析人体不同步态特征、运动状态以及生理参数具有重要意义。相关技术中，已有的足底压力测量系统主要分为三类，即测力板和测力台；足底压力成像技术；测力鞋和鞋垫。测力板和测力台通常由平坦、刚性的压力传感阵列构成，其主要是基于压力印记和重心对人体静态或者动态平衡能力进行评估，但通常仅限于实验室内使用。足底压力成像技术可以获取足底结构和压力分布，但其测试过程复杂，成本较高。测力鞋和鞋垫测量系统经常是将柔性传感单元集成到鞋垫中，测量面为脚底和鞋底的接触面，因其测试过程不受时间和场地的限制，较好的灵活性使其成为目前足底压力测量中最为先进的技术，但相关技术中的测力鞋和鞋垫测量系统存在测量重复性低、稳定性差、接收信号不稳定、成本高等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种柔性足底压力检测装置、鞋。根据本公开的一方面，提供了一种柔性足底压力检测装置，所述装置包括：柔性衬底层、功能层、柔性封装层和处理模块，所述功能层设置在所述柔性衬底层上，所述功能层包括多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元、可延展导线，柔性压阻传感单元包括受力层、压阻传感层和压阻电极，所述压阻传感层位于所述柔性衬底层上方，所述受力层位于所述压阻传感层上方，所述压阻电极包括位于所述压阻传感层上方的压阻上电极和位于所述压阻传感层下方的压阻下电极；柔性压电传感单元包括压电传感层、压电电极，所述压电传感层位于所述柔性衬底层上方，所述压电电极包括位于所述压电传感层上方的压电上电极和位于所述压电传感层下方的压电下电极；所述可延展导线，用于将所述压阻电极、所述压电电极连接到所述处理模块；所述柔性封装层位于所述功能层上方，与所述柔性衬底层一起封装所述功能层；所述处理模块，用于对所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号，以根据所述多个压阻信号和所述多个压电信号得到足底受力数据，其中，所述柔性衬底层、所述功能层、所述柔性封装层构成鞋垫。在一种可能的实现方式中，柔性压阻传感单元与柔性压电传感单元相邻交替设置，所述鞋垫中同一个检测位置设置有至少一个柔性压阻传感单元和至少一个柔性压电传感单元。在一种可能的实现方式中，所述处理模块设置于所述柔性衬底层上方且被所述柔性封装层封装，或者所述处理模块设置于所述柔性衬底层中，所述处理模块所在的位置对应于所述鞋垫的脚弓区域。在一种可能的实现方式中，所述处理模块包括：电源，用于为所述装置供电；信号采集单元，用于对所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号；处理单元，用于对所述多个压阻信号和所述多个压电信号进行处理，得到足底受力数据；存储单元，用于存储所述多个压阻信号、所述多个压电信号和所述足底受力数据；无线传输单元，用于通过无线通信的方式将所述多个压阻信号、所述多个压电信号和所述足底受力数据发送至目标设备。在一种可能的实现方式中，所述受力层与所述压阻传感层接触的一面和/或与所述压阻上电极接触的一面设置有多个凸起，凸起的位置与所述柔性压阻传感单元、所述柔性压电传感单元的位置相对应，凸起的结构包括以下至少一种：棱柱状、圆柱状、球状、椭球状、锥状，所述凸起的高度为0.05mm-1mm，所述凸起在所述受力层所在平面方向的长度为1mm-20mm、宽度为1mm-20mm、截面面积为1mm2-400mm2。在一种可能的实现方式中，所述受力层的结构包括多孔结构，所述多孔结构中孔洞的直径为0.5mm-20mm。在一种可能的实现方式中，所述可延展导线的形状包括以下至少一种：蛇形、剪纸形、岛桥形，所述压电电极、所述压阻电极包括叉指电极和/或环形电极。在一种可能的实现方式中，所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元在所述鞋垫中的检测位置对应于以下至少一个区域：足跟内侧区域、足跟外侧区域、足中部外侧区域、跖骨区域、脚趾区域。在一种可能的实现方式中，所述压阻传感层的材料包括由碳纳米材料与柔性聚合物组成复合材料，所述碳纳米材料包括以下任意一项：石墨烯、碳纳米管、炭黑、石墨炔，所述柔性聚合物包括以下任意一项：聚二甲基硅氧烷、热塑性聚氨酯、水溶性聚氨酯。根据本公开的一方面，提供了一种鞋，所述鞋包括上述柔性足底压力检测装置。本公开实施例所提供的柔性足底压力检测装置、鞋，具有压阻、压电双测量机制的特征，同时兼具有成本低，测量范围广，灵敏度高的特点，且不受外部环境的限制，不受人体运动范围的限制，不受人体足底结构不同的限制，可以随时随地地采集人体的足底运动信号。同时，该装置作为鞋垫使用寿命长，采集频率稳定，传输效率高。具有良好的测量重复性以及测量稳定性。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置的结构示意图。图2示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置的截面图。图3示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置检测位置分布示意图。图4示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置中受力层的结构示意图。图5示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置的制备方法示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置的结构示意图。图2示出根据本公开一实施例的柔性足底压力检测装置的截面图。其中，图2是沿图1中执行ab所在为位置进行剖切的截面图。如图1、图2所示，该装置包括：柔性衬底层7、功能层、柔性封装层8和处理模块(图中未示出)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性足底压力检测装置，其特征在于，所述装置包括：柔性衬底层、功能层、柔性封装层和处理模块，/n所述功能层设置在所述柔性衬底层上，所述功能层包括多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元、可延展导线，/n柔性压阻传感单元包括受力层、压阻传感层和压阻电极，所述压阻传感层位于所述柔性衬底层上方，所述受力层位于所述压阻传感层上方，所述压阻电极包括位于所述压阻传感层上方的压阻上电极和位于所述压阻传感层下方的压阻下电极；/n柔性压电传感单元包括压电传感层、压电电极，所述压电传感层位于所述柔性衬底层上方，所述压电电极包括位于所述压电传感层上方的压电上电极和位于所述压电传感层下方的压电下电极；/n所述可延展导线，用于将所述压阻电极、所述压电电极连接到所述处理模块；/n所述柔性封装层位于所述功能层上方，与所述柔性衬底层一起封装所述功能层；/n所述处理模块，用于对所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号，以根据所述多个压阻信号和所述多个压电信号得到足底受力数据，/n其中，所述柔性衬底层、所述功能层、所述柔性封装层构成鞋垫。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性足底压力检测装置，其特征在于，所述装置包括：柔性衬底层、功能层、柔性封装层和处理模块，
所述功能层设置在所述柔性衬底层上，所述功能层包括多个柔性压阻传感单元、多个柔性压电传感单元、可延展导线，
柔性压阻传感单元包括受力层、压阻传感层和压阻电极，所述压阻传感层位于所述柔性衬底层上方，所述受力层位于所述压阻传感层上方，所述压阻电极包括位于所述压阻传感层上方的压阻上电极和位于所述压阻传感层下方的压阻下电极；
柔性压电传感单元包括压电传感层、压电电极，所述压电传感层位于所述柔性衬底层上方，所述压电电极包括位于所述压电传感层上方的压电上电极和位于所述压电传感层下方的压电下电极；
所述可延展导线，用于将所述压阻电极、所述压电电极连接到所述处理模块；
所述柔性封装层位于所述功能层上方，与所述柔性衬底层一起封装所述功能层；
所述处理模块，用于对所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号，以根据所述多个压阻信号和所述多个压电信号得到足底受力数据，
其中，所述柔性衬底层、所述功能层、所述柔性封装层构成鞋垫。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，柔性压阻传感单元与柔性压电传感单元相邻交替设置，所述鞋垫中同一个检测位置设置有至少一个柔性压阻传感单元和至少一个柔性压电传感单元。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块设置于所述柔性衬底层上方且被所述柔性封装层封装，或者所述处理模块设置于所述柔性衬底层中，
所述处理模块所在的位置对应于所述鞋垫的脚弓区域。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：
电源，用于为所述装置供电；
信号采集单元，用于对所述多个柔性压阻传感单元、所述多个柔性压电传感单元进行信号采集，得到多个压阻信号和多个压电信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，陈颖，康瑜，周涛，傅棋琪，
申请(专利权)人：浙江清华柔性电子技术研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33