一种微电容人体足底压力检测鞋垫

技术领域

本申请涉及智能鞋垫技术领域，具体是涉及一种微电容人体足底压力检测鞋垫。

背景技术

随着社会进步，人们的生活质量也渐渐提高，越来越多的人开始关注自己的身体状态，希望获取更多关于自身的状态数据来评估自己的健康程度。对于医务人员来说，获取病人详细的体征数据可以帮助准确地诊断和治疗疾病。而另一方面，随着传感器技术越来越成熟，元器件体积越来越小，使得传感器更方便的集成到贴身穿戴的物件上成为可能，现在市面上已经有很多用于检测体征信息的可穿戴设备，可是大多数产品都是通过手腕获取人体的数据，因而能获取的体征数据种类有限。

足底压力测量技术可以用来提示人体在不同情况下足底压力分布特征，现有技术中主流鞋垫分为压容式传感检测鞋垫和电阻式压力检测鞋垫，采用压容式传感器存在不易与信号转换电路板连接，结构不合理，材料性能不足等缺点，而常见的电阻式压力检测鞋垫，存在制造一致性差、信号处理电路尺寸大、不易标定等缺点；上述两种主流技术均不具有长期稳定可靠的工作水平，以及标准化量产的水平。

发明内容

本发明主要针对以上问题，提出了一种微电容人体足底压力检测鞋垫，其目的是能够很灵敏地感应人体足底的压力变化，并将压力值转化为微电容值，以到达便于后续信号转换的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种微电容人体足底压力检测鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体包括支撑层和位于支撑层内部的压力感应层，所述压力感应层上布置有多个压力感应点，每个压力感应点采集从支撑层的相应位置上传输来的压力信号，并且将采集到的压力信号通过软排线传输；其中，所述压力感应层包括上导电纤维层、改性聚氨酯层、柔性线路层以及下导电纤维层；所述上导电纤维层和/或下导电纤维层由聚酯纤维布和镍镀层材料构成，所述柔性线路层由聚酰亚胺和铜箔线路构成；所述柔性线路层上设有铜箔，所述铜箔与所述上导电纤维层对应的区域构成所述压力感应点电容的两极片。

进一步地，还包括电路模块，所述电路模块包括压力传感信号处理电路和主控电路，所述压力传感信号处理电路和所述主控电路之间可拆卸连接，其中，所述压力传感信号处理电路具有与所述软排线电连接的连接器，所述连接器用于接收采集的压力信号，将所述压力信号转换为数字量并通过接口传输至所述主控电路。

进一步地，所述压力传感信号处理电路与所述主控电路之间通过金属弹簧顶针连接。

进一步地，所述电路模块还包括安装所述压力传感信号处理电路的底壳，所述底壳具有第一腔室和第二腔室，其中，所述第一腔室用于收容所述压力传感信号处理电路，并设有将所述第一腔室盖合的第一盖板；所述第二腔室内设置有内壳，所述内壳具有收容所述主控电路的第三腔室，所述第三腔室设置有将第三腔室和所述第二腔室盖合的第二盖板。

进一步地，所述主控电路包括电路板和蓄电池。

与现有技术相比，本发明提供的一种微电容人体足底压力检测鞋垫，将感应层设置成由上导电纤维层、改性聚氨酯层、柔性线路层以及下导电纤维层堆叠的方式，中间的改性聚氨酯层作为电容的电介质层，由于改性聚氨酯层具有良好的弹性，因此该感应电容结构能够很灵敏地感应人体足底的压力变化，并将压力值转化为微电容值，以便于后续的信号转换的目的。

附图说明

图1为本申请披露的一种微电容人体足底压力检测鞋垫立体结构。

图2为本申请披露的一种电路模块与鞋垫本体连接部位的分解图。

图3为本申请披露的一种压感鞋垫纵向剖面图。

图4为压力感应层的感应点分布结构示意图。

图5为压力感应层的内部结构示意图。

图6为本申请披露的一种基于足底压力检测鞋垫的可拆式电路模块的爆炸结构示意图。

图7本申请披露的一种基于足底压力检测鞋垫的可拆式电路模块的部分分解结构。

图中所示的附图标记：

100、电路模块；10、压力传感信号处理电路；11、主控电路；12、连接器；13、金属弹簧顶针；14、底壳；15、第一盖板；16、内壳；17、第二盖板；1001、第一腔室；1002、第二腔室；1003、第三腔室；1004、插孔；1101、电路板；1102、蓄电池；

200、鞋垫本体；20、支撑层；21、压力感应层；201、安装口；210、上导电纤维层；211、改性聚氨酯层；212、柔性线路层；213、下导电纤维层；214、软排线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面将以本申请披露的一种基于足底压力检测鞋垫的可拆式电路模块为例来描述本公开的技术方案。

鞋垫整体外观如图1所示，整体外观采用经典运动鞋垫的样式，包括鞋垫本体200，为了容纳压力感应电信号的处理电路，在鞋垫本体200对应人体脚弓部位设置安装口201，将安装口201的位置用于安装电路模块100，即板载连接器，可以降低或避免足底与鞋垫接触后感应到有异物，提高舒适感，该电路模块100包括压力传感信号处理电路10和主控电路11两部分，其中主控电路11部分为可拆卸式模块设计。

下面将结合具体示例来对鞋垫本体200的组成进行详细说明。

根据本公开的示例，如图3所示，鞋垫本体200包括支撑层20和位于支撑层20内部的压力感应层21，支撑层20起到缓冲保护和支撑作用，由传统的聚氨酯(多元酯+多元醇)材料构成，柔性的压力感应层21位于支撑层20的中间夹层，用于感知人体足底各部分踩力的变化量。

具体的，压力感应层外观如图4所示，压力感应层21中的FPC线路板与信号处理板之间的连接通过软排线214和电路模块100实现。压力感应层21上分布有多个压力感应点，压力感应点位设计如图4所示，每个压力感应点采集从支撑层20的相应位置上传输来的压力信号，并且将采集到的压力信号通过软排线214传输；该点位分布是根据人体足部解剖学结构而设计，这种设计能够准确反映运动人体的足部生物力学特征变化，进而可应用于行为、运动、健康、损伤与康复等方面的量化分析。

压力感应层21的堆叠结构如图5所示。共包含四层结构：上导电纤维层210、改性聚氨酯层211、柔性线路层212、下导电纤维层213。其中，上导电纤维层210和/或下导电纤维层213由聚酯纤维布和镍镀层材料构成，柔性线路层212由聚酰亚胺和铜箔线路构成。每一个压感点位的感应电容由柔性线路层212中的圆形铜箔和上导电纤维层210对应的区域构成电容的两极片，中间的改性聚氨酯层211作为电容的电介质层，由于改性聚氨酯层211具有良好的弹性，因此该感应电容结构能够很灵敏地感应人体足底的压力变化，并将压力值转化为微电容值，以便于后续的信号转换的目的。

为了进一步提升压感层元件的寿命，可采用液态金属材料的印刷柔性线路板替代现有的铜箔FPC。

下面将结合具体示例来对电路模块100的组成进行详细说明。

如图6、图7所示，该电路模块100包括了安装压力传感信号处理电路10的底壳14，底壳14具有第一腔室1001和第二腔室1002，其中，第一腔室1001用于收容压力传感信号处理电路10，并设有将第一腔室1001盖合的第一盖板15，压力传感信号处理电路10上具有连接器12，用于与鞋垫本体200的软排线214电连接，然后由第一盖板15将其盖合完成对软排线214的锁固，避免软排线214因外力造成软排线214松脱而接触不良。

其中，第二腔室1002内设置有内壳16，该内壳16具有第三腔室1003，第三腔室1003用于收容主控电路11，并设有将第三腔室1003和第二腔室1002盖合的第二盖板17，将主控电路11围合在内，减少外力直接作用在电子元件上对内部电路元件造成损坏。

压力传感信号处理电路10与主控电路11如图6、图7所示，其中压力传感信号处理电路10包括微电容信号转换芯片。压力传感信号处理电路10的作用是将压力感应微电容信号转换为数字量并通过接口传输至主控电路11。为了降低产品使用成本，主控电路11部分包括电路板1101和蓄电池1102，蓄电池1102用于为所述这个电路模块100提供稳定的电能；主控电路11做成了可拆卸式模块，主控电路11与压力传感信号处理电路10之间通过金属弹簧顶针13连接，可以降低成本，解决板级连接问题，便于后期维护。

在一些实施例中，底壳14和内壳16上具有容压力传感信号处理电路10与主控电路11连接部位伸入的插孔1004。

通过上述具体实施方式的阅读理解，所属技术领域的技术人员可容易地实现本发明。但是应当理解，本发明不限于这种具体实施方式。在所公开实施方式的基础上，所述基础领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案，其上也可与不同形式的附加功能结合而形成其他技术方案。因此，本申请的保护范围仅由所附权利要求的范围来限定。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。