智能矫形鞋垫系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能矫形鞋垫系统，其包括鞋垫、电源管理电路、中央控制电路、压力采集电路、足底肌肉刺激电路和上位机，压力采集电路包括柔性电路板、压力传感器组、无源滤波器和数据输出接口，足底肌肉刺激电路包括升压电路、开关电路和电极片。本发明专利技术智能矫形鞋垫系统，解决了在人体行走时实时监测足底压力的技术问题，并能通过蓝牙模块将检测数据发送给上位机；且在当足底压力分布异常时，中央处理器向升压电路和开关电路发出控制信号，升压芯片将输出电压升高，当开关电路导通时，电极片即会对足底压力异常部位输出刺激电压，从而告知患者足底哪个部位出现了压力异常，及时提醒患者调整站立或行走姿态。者调整站立或行走姿态。者调整站立或行走姿态。

【技术实现步骤摘要】
智能矫形鞋垫系统


[0001]本专利技术涉及鞋垫
，特别涉及一种智能鞋垫。

技术介绍

[0002]足底压力是人体在静止站立或者动态行进时，在自身重力的作用下，足底在垂直方向上受到的一个地面的反作用力。足底压力分布能反映下肢乃至全身的生理、结构和功能等方面的信息，当下肢功能及足内结构轻微变化时,都将改变足底压力负荷的分配，可见对足底压力进行监测具有重要意义。不正常的站立姿态及步态会从足底压力分布上反应出来，目前可通过足底压力检测仪来检测足底压力分布，但现有的足底压力检测仪体积大且笨重，不具有便携性，不能在人自由行走过程中实时监测足底压力情况；更不能实现告知患者具体足底哪个部位出现压力异常，以便让患者及时矫正站立或行走姿态。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种智能矫形鞋垫系统，以解决在自由行走时实时采集人体足底压力，并在足底压力出现异常时告知患者出现压力异常具体部位的技术问题。
[0004]本专利技术智能矫形鞋垫系统包括鞋垫，还包括电源管理电路、中央控制电路、压力采集电路、足底肌肉刺激电路和上位机，
[0005]所述电源管理电路包括锂电池和与锂电池连接并对外提供稳定工作电压的稳压芯片；
[0006]所述中央控制电路包括中央处理器和与中央处理器连接用于与上位机通讯的蓝牙模块；
[0007]所述压力采集电路包括柔性电路板，所述压力采集电路还包括通过柔性电路板相互连接的压力传感器组、无源滤波器和数据输出接口，所述压力传感器组包括用于检测前脚掌压力的薄膜压力传感器、用于检测足弓侧部压力的薄膜压力传感器和用于检测脚后跟压力的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器的信号输出端通过柔性电路板与无源滤波器的信号输入端一一对应连接，无源滤波器的信号输出端通过柔性电路板与数据输出接口连接；数据输出接口通过数据线与中央处理器的信号输入端连接；所述鞋垫上设置有与压力采集电路形状相配的凹槽，压力采集电路嵌在凹槽中；
[0008]所述足底肌肉刺激电路包括升压电路、开关电路和电极片，所述升压电路包括升压芯片，升压芯片的电压输入口与稳压芯片的电压输出口连接，升压芯片的信号输入口与中央处理器的信号输出口连接；升压芯片的电压输出端通过开关电路与电极片连接，开关电路和电极片一一对应。
[0009]进一步，所述开关电路包括两个三极管，第一个三极管的基极与中央处理器的信号输出口连接，第一个三极管的发射极接地，第一个三极管的集电极与第二个三极管的基极连接，第二个三极管的集电极与升压电路的电压输出端连接，第二个三极管的发射极与
电极片连接。
[0010]进一步，所述的智能矫形鞋垫系统还包括与锂电池连接的充电管理电路。
[0011]进一步，所述用于检测前脚掌压力的薄膜压力传感器为四个，所述用于检测足弓侧部压力的薄膜压力传感器为一个，所述用于检测脚后跟压力的薄膜压力传感器为三个。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]1、本专利技术智能矫形鞋垫系统，解决了在人体行走时实时监测足底压力的技术问题，并能通过蓝牙模块将检测数据发送给上位机。
[0014]2、本专利技术智能矫形鞋垫系统，当足底压力分布异常时，中央处理器向升压电路和开关电路发出控制信号，升压芯片将输出电压升高，当开关电路导通时，电极片即会对足底压力异常部位输出刺激电压，从而告知患者足底哪个部位出现了压力异常，以便患者能及时的调整站立或行走姿态。
[0015]3、本专利技术智能矫形鞋垫系统，其采用了无源滤波器对薄膜压力传感器的输出信号进行滤波处理，减少电阻热噪声、温度等不稳定因素的影响。
[0016]4、本专利技术智能矫形鞋垫系统，其采用的柔性电路板能显著减小压力采集电路对足底造成的不舒适感。
附图说明
[0017]图1为智能矫形鞋垫系统的结构框图；
[0018]图2为稳压芯片的接口示意图；
[0019]图3为中央处理器的的接口示意图；
[0020]图4为无源滤波器的电路结构示意图；
[0021]图5为USB TYPE
‑
C口的示意图；
[0022]图6为柔性电路板与薄膜压力传感器的连接示意图；
[0023]图7为压力采集电路嵌在鞋垫中的示意图；
[0024]图8为LT8330升压芯片及其外围电路示意图；
[0025]图9为开关电路的结构示意图；
[0026]图10为充电管理电路结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0028]如图所示，本实施例智能矫形鞋垫系统包括鞋垫1，还包括电源管理电路、中央控制电路、压力采集电路、足底肌肉刺激电路和上位机2。
[0029]所述电源管理电路包括锂电池3和与锂电池连接并对外提供稳定工作电压的稳压芯片4。由于锂电池的电压会随着电量改变，不能为设备提供一个稳定的电压，因此使用了稳压芯片使电源电压持续稳定在3.3V。本实施例中采用型号为SPX3819
‑
3.3的线性稳压芯片。
[0030]所述中央控制电路包括中央处理器5和与中央处理器连接用于与上位机通讯的蓝牙模块6。本实施例中采用型号为STM32F103C8T6中央处理器，中央处理器用于实现数据采集、数据预处理、数据传输和电量监测。本实施例中使用型号为PW
‑
01的蓝牙模块与上位机
进行通信连接，PW
‑
01的蓝牙模块具有功耗超低、体积小、传输距离远、抗干扰能力强等特点。
[0031]所述压力采集电路包括柔性电路板7，所述压力采集电路还包括通过柔性电路板相互连接的压力传感器组、无源滤波器8和数据输出接口9，所述压力传感器组包括用于检测前脚掌压力的薄膜压力传感器10、用于检测足弓侧部压力的薄膜压力传感器10和用于检测脚后跟压力的薄膜压力传感器10，薄膜压力传感器的信号输出端通过柔性电路板与无源滤波器的信号输入端一一对应连接，无源滤波器的信号输出端通过柔性电路板与数据输出接口连接；数据输出接口通过数据线与中央处理器的信号输入端连接。所述鞋垫上设置有与压力采集电路相配的凹槽，压力采集电路嵌在凹槽中。
[0032]本实施例中数据输出接口9采用USB TYPE
‑
C口，具有体积小的优点。本实施例中无源滤波器由一个1μF电容和一个10KΩ电阻组成，电阻串联在电路中，电容一端与电阻的一端连接，电容的另一端接地，正常人平均自然步频为95～125步/分钟，该无源滤波器的截至频率约为16Hz，完全满足该应用场景的需求。无源滤波器减少了电阻热噪声、温度等不稳定因素的影响。
[0033]所述足底肌肉刺激电路包括升压电路11、开关电路12和电极片13，所述升压电路包括升压芯片，升压芯片的电压输入口与稳压芯片的电压输出口连接，升压芯片的信号输入口与中央处理器的信号输出口连接；升压芯片的电压输出端通过开关电路与电极片连接，开关电路和电极片一一对应。本实施例中选择以36V作为最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.智能矫形鞋垫系统，包括鞋垫，其特征在于：还包括电源管理电路、中央控制电路、压力采集电路、足底肌肉刺激电路和上位机，所述电源管理电路包括锂电池和与锂电池连接并对外提供稳定工作电压的稳压芯片；所述中央控制电路包括中央处理器和与中央处理器连接用于与上位机通讯的蓝牙模块；所述压力采集电路包括柔性电路板，所述压力采集电路还包括通过柔性电路板相互连接的压力传感器组、无源滤波器和数据输出接口，所述压力传感器组包括用于检测前脚掌压力的薄膜压力传感器、用于检测足弓侧部压力的薄膜压力传感器和用于检测脚后跟压力的薄膜压力传感器，薄膜压力传感器的信号输出端通过柔性电路板与无源滤波器的信号输入端一一对应连接，无源滤波器的信号输出端通过柔性电路板与数据输出接口连接；数据输出接口通过数据线与中央处理器的信号输入端连接；所述鞋垫上设置有与压力采集电路形状相配的凹槽，压力采集电路嵌在凹槽中；所述足底肌肉刺激电路包括升压...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷靳灿，赵师贤，陶科，黄晶，孙科，刘宝，屈杰，寿安丽，
申请(专利权)人：重庆城市管理职业学院，
类型：发明
国别省市：