一种能检测压力有无的柔性压力采集装置及鞋垫的制作方法

1.本实用新型涉及鞋垫技术领域，具体涉及一种能检测压力有无的柔性压力采集装置及鞋垫。


背景技术：

2.日常生活中，总有诸多人群因为走路姿势的不正确，而造成形体畸形或导致疾病，常见的诸如内外八字脚，容易形成o形腿或者x形腿。一般来说，八字脚是走路习惯长期不好而形成的，尽管轻微的内八字或外八字都不会有损骨骼，但是长期这样走路就会影响健康。内八字走路容易使更多压力积聚在脚外侧，脚外侧和地面接触的机会大幅增加，使得脚接触地面的正常部位发生改变，这种潜移默化的改变却不易引起自身的警觉，时间一长就会导致腿部骨骼变形，增大关节的压力和造成疼痛，形成o形腿；外八字走路也是同样，说明脚趾向外的角度过大，久而久之会让膝盖外移，双腿变成x形，导致膝踝关节疼痛和小腿肌群的损伤，加速关节退化。
3.目前，市面上出现了很多的智能鞋垫，在这些智能鞋垫中往往增加了一些电路装置用于对人体行走过程中的足部压力数据进行采集，而这些电路装置是附着在硬质pcb板上的，从而使得智能鞋垫在穿着过程中会出现整体偏硬的状态，人们在穿着该智能鞋垫时的舒适性大大的降低。
4.为了解决上述技术问题，申请人之前申请的公开号为cn210492823u的实用新型专利提出了一种柔性压力采集装置并在说明书第0006
‑
0010段中提到了以下技术方案，该柔性压力采集装置包括柔性织物pcb板和柔性压力层，所述柔性压力层采用初始状态下各区域阻值均匀分布的压敏材料制成，所述柔性织物pcb板上设有导电织物材料制成的织物导电电路层，所述织物导电电路层上分布有若干个压力采集区，所述柔性压力层上的压敏材料与所述压力采集区相贴。上述柔性压力采集装置采用导电织物材料制成织物导电电路层，使得柔性织物pcb板整体呈现出类似于织物的较为柔软的状态，同时通过在柔性织物pcb板上设置柔性压力层，当人们穿着具有该柔性压力采集装置的鞋垫，足部作用在柔性压力层上时，各个压力采集区与足部的各个位置是对应的，足部不同位置对压敏材料的施压程度不同，导致压敏材料受压不同的局部位置的阻值相应的发生不同变化，由此，压力采集区不同区域的电压值情况也就反映出了被足部踩踏时脚掌各个不同位置的压力分布情况，从而得到了不同区域的足部压力数据，为后续的数据分析提供基础。上述柔性压力采集装置在实际使用过程中，由于压敏材料与压力采集区是始终保持相贴的状态，当人体足部未作用在该柔性压力采集装置上时，压敏材料也具有一定的阻值，故该柔性压力采集装置仅仅只能检测出作用在柔性压力采集装置上的压力大小，而无法检测是否有压力作用在柔性压力采集装置上。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种
既能检测出是否有压力作用，又能检测出作用压力大小的能检测压力有无的柔性压力采集装置。
6.同时，本技术还提供一种鞋垫，该鞋垫既能检测出是否有压力作用，又能检测出作用的压力大小。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种能检测压力有无的柔性压力采集装置，包括由导电织物材料制成的织物导电线、以及采用初始状态下各区域阻值均匀分布的压敏材料制成的柔性压力线，所述柔性压力线缠绕在所述织物导电线上，柔性压力采集装置上设有多个压力采集区，位于同一所述压力采集区内的所述柔性压力线具有间隙，且位于同一所述压力采集区内的所述柔性压力线在压力作用下能够变形并贴合，在所述织物导电线上还设有数据输出接口，所述数据输出接口与外部数据处理装置连接。
9.压敏材料是指受压形变时材料阻抗会相应发生变化的阻抗压敏材料，压敏材料在初始状态下阻值分布均匀，是指压敏材料在没有受压发生形变时各个局部位置的阻值分布是均匀的。
10.导电织物是一种将连接电子元件的导线与织物结合成一体的材料，可用于代替传统的硬质pcb板，具有织物柔软的特点。
11.这样，采用导电织物材料制成织物导电线，然后在将柔性压力线缠绕在织物导电线上，当人们穿着具有该柔性压力采集装置的鞋垫，当足部未作用在柔性压力采集装置上时，位于同一压力采集区内的柔性压力线之间具有间隙，压力检测回路断开，故此时织物导电线上没有压力数据输出到数据输出接口；当足部作用在柔性压力采集装置上时，在该足部压力的作用下，同一压力采集区内的柔性压力线发生变形并贴合，压力回路连通，由于各个压力采集区与足部的各个位置是对应的，足部不同位置对压敏材料的施压程度不同，导致压敏材料受压不同的局部位置的阻值相应的发生不同变化，由此，压力采集区不同区域的电压值情况也就反映出了被足部踩踏时脚掌各个不同位置的压力分布情况，从而得到了不同区域的足部压力数据，该数据通过数据输出接口传递到外部数据处理装置，为后续的数据分析提供基础。因此本方案不仅能够检测出是否有压力作用下该柔性压力采集装置上，还能够根据压敏材料阻值的变化来检测出作用在柔性压力采集装置上的压力大小。
12.同时本方案通过将导电织物材料制成织物导电线，并将柔性压力线缠绕在织物导电线上，这样就可以将缠绕有柔性压力线的织物导电线布置在任意需要进行压力采集的压力采集区，与现有技术中织物导电电路层需要采用多层设计的结构方式相比，本方案在满足对人体足部压力数据进行采集的前提下，体积和厚度都大大减小。
13.优选的，所述压力采集区内设有两条所述织物导电线，两条所述织物导电线位于同一平面内，且两条所述织物导电线在压力作用下能够向相互靠近的方向变形，以使得两条所述织物导电线对应位置缠绕的所述柔性压力线贴合。
14.这样，将压力采集区内的两条织物导电线设置在同一平面内，使得织物导电线在受压时能够在同一平面内相互靠近并变形，保证变形后的两条织物导电线之间有效的贴合，进而使得缠绕在织物导电线对应位置的柔性压力线有效贴合，保证对足部压力数据的有效采集。
15.优选的，所述织物导电线沿柔性压力采集装置的宽度方向平行布置，且所述织物
导电线位于各所述压力采集区的部分形成弧形贴合部，位于同一所述压力采集区的两根所述织物导电线的弧形贴合部在压力作用下能够向相互靠近的方向变形并贴合，以使得缠绕在所述弧形贴合部上的所述柔性压力线接触并贴合。
16.这样，将织物导电线沿柔性压力采集装置的宽度方向平行布置，这样的方式可以方便织物导电线的布线，并可以根据压力采集区的分布在对应的位置设置弧形贴合部，弧形贴合部可以增加柔性压力线在压力作用下变形并贴合的面积，进而保证了压力采集区数据的有效采集。
17.优选的，所述柔性压力线缠绕在各所述压力采集区对应位置的所述织物导电线上。
18.这样，仅在各压力采集区对应位置的织物导电线上缠绕柔性压力线，在满足数据采集的前提下，能够有效减少柔性压力线的整体体积，降低使用成本。
19.优选的，所述压力采集区有m
×
n个，且以纵向m排横向n列的矩形阵列布置在柔性压力采集装置上。
20.这样，将压力采集区以纵向m排横向n列的矩形阵列方式进行布置，从而可以对多个区域可进行压力数据的采集。
21.优选的，所述压力采集区有两个，且分别位于与人体足部的脚后跟和前脚掌对应的位置。
22.这样，人体足部的脚后跟和前脚掌位置是最重要的数据采集点，通过在这两个位置设置压力采集区，保证了这两个位置压力数据的采集。
23.优选的，所述压力采集区有四个，且分别位于与人体足部的第一拓趾关节、第五拓趾关节、拇指和脚后跟对应的位置。
24.这样，通过在与人体足部的第一拓趾关节、第五拓趾关节、拇指和脚后跟的位置设置压力采集区，是为了使用较少的采集点对人体足部的压力分布进行有效的分析。
25.一种鞋垫，包括鞋垫本体，还包括设于所述鞋垫本体内的上述柔性压力采集装置。
26.这样，通过在鞋垫本体内设置柔性压力采集装置，这样，当人体足部未作用下鞋垫上时，数据输出接口不会输出压力数据；当人体足部作用下鞋垫上时，就会对柔性压力采集装置施加压力，进而柔性压力采集装置可以对施加的压力进行采集，获得人体各压力采集区的足部压力数据。因此该鞋垫既能检测出是否有压力作用，又能检测出作用的压力大小。
27.优选的，所述鞋垫本体包括面层和底层，所述柔性压力采集装置夹设于所述面层和所述底层之间，且所述柔性压力采集装置与所述面层之间还设有第一绝缘层，所述柔性压力采集装置与所述底层之间还设有第二绝缘层。
28.这样，通过设置面层和底层，可以将柔性压力采集装置夹设在面层和底层之间，面层和底层分别从上下两侧对柔性压力采集装置进行保护，避免了柔性压力采集装置与人体足部和鞋子内部进行直接的接触，提高柔性压力采集装置的使用寿命；同时在面层和柔性压力采集装置之间设置第一绝缘层，柔性压力采集装置和底层之间设置第二绝缘层，利用第一绝缘层和第二绝缘层实现柔性压力采集装置与面层和底层之间的绝缘处理，保证了鞋垫使用过程中的安全性。
29.优选的，所述第一绝缘层的两侧分别与所述面层和所述柔性压力采集装置粘接，所述第二绝缘层的两侧分别与所述底层和所述柔性压力采集装置粘接。
30.这样，通过粘接的方式使得鞋垫形成一个完整的整体进行使用。
附图说明
31.图1为本实用新型能检测压力有无的柔性压力采集装置的结构示意图；
32.图2为图1中a处在未施加压力时的放大示意图；
33.图3为图1中a处在施加压力后的放大示意图；
34.图4为本实用新型鞋垫的结构示意图；
35.图5为本实用新型鞋垫的层结构示意图。
36.附图标记说明：数据输出接口1、织物导电线2、柔性压力线3、压力采集区4、鞋垫本体5、面层6、第一绝缘层7、柔性压力采集装置8、第二绝缘层9、底层10。
具体实施方式
37.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
38.如附图1所示，一种能检测压力有无的柔性压力采集装置，包括由导电织物材料制成的织物导电线2、以及采用初始状态下各区域阻值均匀分布的压敏材料制成的柔性压力线3，柔性压力线3缠绕在织物导电线2上，柔性压力采集装置8上设有多个压力采集区4，位于同一压力采集区4内的柔性压力线3具有间隙，且位于同一压力采集区4内的柔性压力线3在压力作用下能够变形并贴合，在织物导电线2上还设有数据输出接口1，数据输出接口1与外部数据处理装置连接。在本具体实施例中，初始状态时同一压力采集区4内的柔性压力线3的之间的间隙为0.5
‑
1mm。
39.压敏材料是指受压形变时材料阻抗会相应发生变化的阻抗压敏材料，压敏材料在初始状态下阻值分布均匀，是指压敏材料在没有受压发生形变时各个局部位置的阻值分布是均匀的。
40.导电织物是一种将连接电子元件的导线与织物结合成一体的材料，可用于代替传统的硬质pcb板，具有织物柔软的特点。
41.这样，采用导电织物材料制成织物导电线2，然后在将柔性压力线3缠绕在织物导电线2上，当人们穿着具有该柔性压力采集装置8的鞋垫，当足部未作用在柔性压力采集装置8上时，位于同一压力采集区4内的柔性压力线3之间具有间隙(如附图2所示)，压力检测回路断开，故此时织物导电线2上没有压力数据输出到数据输出接口1；当足部作用在柔性压力采集装置8上时，在该足部压力的作用下，同一压力采集区4内的柔性压力线3发生变形并贴合(如附图3所示)，压力回路连通，由于各个压力采集区4与足部的各个位置是对应的，足部不同位置对压敏材料的施压程度不同，导致压敏材料受压不同的局部位置的阻值相应的发生不同变化，由此，压力采集区4不同区域的电压值情况也就反映出了被足部踩踏时脚掌各个不同位置的压力分布情况，从而得到了不同区域的足部压力数据，该数据通过数据输出接口1传递到外部数据处理装置，为后续的数据分析提供基础。因此本方案不仅能够检测出是否有压力作用下该柔性压力采集装置8上，还能够根据压敏材料阻值的变化来检测出作用在柔性压力采集装置8上的压力大小。
42.同时本方案通过将导电织物材料制成织物导电线2，并将柔性压力线3缠绕在织物导电线2上，这样就可以将缠绕有柔性压力线3的织物导电线2布置在任意需要进行压力采
集的压力采集区4，与现有技术中织物导电电路层需要采用多层设计的结构方式相比，本方案在满足对人体足部压力数据进行采集的前提下，体积和厚度都大大减小。
43.在本实施例中，压力采集区4内设有两条织物导电线2，两条织物导电线2位于同一平面内，且两条织物导电线2在压力作用下能够向相互靠近的方向变形，以使得两条织物导电线2对应位置缠绕的柔性压力线3贴合。
44.这样，将压力采集区4内的两条织物导电线2设置在同一平面内，使得织物导电线2在受压时能够在同一平面内相互靠近并变形，保证变形后的两条织物导电线2之间有效的贴合，进而使得缠绕在织物导电线2对应位置的柔性压力线3有效贴合，保证对足部压力数据的有效采集。
45.在本实施例中，织物导电线2沿柔性压力采集装置8的宽度方向平行布置，且织物导电线2位于各压力采集区4的部分形成弧形贴合部，位于同一压力采集区4的两根织物导电线2的弧形贴合部在压力作用下能够向相互靠近的方向变形并贴合，以使得缠绕在弧形贴合部上的柔性压力线3接触并贴合。
46.这样，将织物导电线2沿柔性压力采集装置8的宽度方向平行布置，这样的方式可以方便织物导电线2的布线，并可以根据压力采集区4的分布在对应的位置设置弧形贴合部，弧形贴合部可以增加柔性压力线3在压力作用下变形并贴合的面积，进而保证了压力采集区4数据的有效采集。
47.在本实施例中，柔性压力线3缠绕在各压力采集区4对应位置的织物导电线2上。
48.这样，仅在各压力采集区4对应位置的织物导电线2上缠绕柔性压力线3，在满足数据采集的前提下，能够有效减少柔性压力线3的整体体积，降低使用成本。
49.在本实施例中，压力采集区4有m
×
n个，且以纵向m排横向n列的矩形阵列布置在柔性压力采集装置8上。
50.这样，将压力采集区4以纵向m排横向n列的矩形阵列方式进行布置，从而可以对多个区域可进行压力数据的采集。
51.在本实施例中，压力采集区4有两个，且分别位于与人体足部的脚后跟和前脚掌对应的位置。
52.这样，人体足部的脚后跟和前脚掌位置是最重要的数据采集点，通过在这两个位置设置压力采集区4，保证了这两个位置压力数据的采集。
53.在本实施例中，压力采集区4有四个，且分别位于与人体足部的第一拓趾关节、第五拓趾关节、拇指和脚后跟对应的位置。
54.这样，通过在与人体足部的第一拓趾关节、第五拓趾关节、拇指和脚后跟的位置设置压力采集区4，是为了使用较少的采集点对人体足部的压力分布进行有效的分析。
55.如附图4和附图5所示，一种鞋垫，包括鞋垫本体5，还包括设于鞋垫本体5内的上述柔性压力采集装置8。
56.这样，通过在鞋垫本体5内设置柔性压力采集装置8，这样，当人体足部未作用下鞋垫上时，数据输出接口1不会输出压力数据；当人体足部作用下鞋垫上时，就会对柔性压力采集装置8施加压力，进而柔性压力采集装置8可以对施加的压力进行采集，获得人体各压力采集区4的足部压力数据。因此该鞋垫既能检测出是否有压力作用，又能检测出作用的压力大小。
57.在本实施例中，鞋垫本体5包括面层6和底层10，柔性压力采集装置8夹设于面层6和底层10之间，且柔性压力采集装置8与面层6之间还设有第一绝缘层7，柔性压力采集装置8与底层10之间还设有第二绝缘层9。
58.这样，通过设置面层6和底层10，可以将柔性压力采集装置8夹设在面层6和底层10之间，面层6和底层10分别从上下两侧对柔性压力采集装置8进行保护，避免了柔性压力采集装置8与人体足部和鞋子内部进行直接的接触，提高柔性压力采集装置8的使用寿命；同时在面层6和柔性压力采集装置8之间设置第一绝缘层7，柔性压力采集装置8和底层10之间设置第二绝缘层9，利用第一绝缘层7和第二绝缘层9实现柔性压力采集装置8与面层6和底层10之间的绝缘处理，保证了鞋垫使用过程中的安全性。
59.在本实施例中，第一绝缘层7的两侧分别与面层6和柔性压力采集装置8粘接，第二绝缘层9的两侧分别与底层10和柔性压力采集装置8粘接。
60.这样，通过粘接的方式使得鞋垫形成一个完整的整体进行使用。
61.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。