一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋

本技术涉及智能穿戴，具体涉及一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋。

背景技术：

1、人口老龄化是发达国家和发展中国家共同面对的社会现象。联合国通过发表报告强调，至2050年，五分之一的世界人口将60岁及以上的老年人，其中80岁及以上的老年人占19％，在中国的占比超40％。跌倒是危害老年人健康的一大要因，随着年龄的增加，老年人跌倒的情况频发。据数据统计，超30％的65岁以上老人和近50％的80岁以上老人每年至少跌倒一次，据调查针对65岁以上老年人摔倒问题产生的直接医疗费用达到300亿美元。因此，老年人跌倒和跌倒相关伤害的预防是一个重要的研究领域。

2、老年人跌倒与足底本体感觉的减弱相关，有研究发现，足底本体感觉通过发送给中枢神经系统的体感信息在形成适当的姿势反应中起着重要作用，足底振动刺激是一种通过在振动-触觉刺激中增加噪声来增强真皮组织信息传递的技术，其产生的随机共振效应，随机信号与神经细胞的随机行为发生短时准共振，改变细胞膜电位阈值，向足底表面提供额外的感觉输入，以此减少跌倒的发生几率。

3、目前，国内针对缓解老年人跌倒问题的鞋类智能化程度较低，类似的现有技术中，如：申请号为201711187980.0的专利申请中公开了一种具有触觉增强功能的智能鞋垫，包括：鞋垫本体；信号发生装置，设置在鞋垫本体上，包括微处理器、在微处理器控制下输出白噪声信号的信号发生器和将白噪声信号进行放大的信号放大电路；三个压电振动装置，安装在鞋垫本体上，同时与信号放大电路连接，用于根据放大的白噪声信号产生白噪声振动；通信器，设置在鞋垫本体上，与微处理器相连，使用人员根据其脚底部位触感在所持移动终端上调整振动参数并通过通信器进行传输，从而使微处理器根据调整后的振动参数对压电振动装置的白噪声振动强度进行调节；但其存在振动位置单一且振动元件不可独立调节的不足。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，通过在足底设置多个用于振动足底皮肤感受器和穴位的振动元件，能够提供宽频带随机振动以增强足底的本体感觉输入，降低跌倒的几率，提高使用者的身体健康程度，满足人们对鞋具有科技元素和健康元素的需要。

2、为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

3、一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，包括鞋帮1及其连接的鞋底3，鞋帮1和鞋底3围成鞋腔，鞋腔内设置有鞋垫2，所述鞋垫2内设置有多个振动元件4，鞋垫2的中足位置设有mcu主板6，所述mcu主板6与上位机双向通信连接，mcu主板6的信号输出端连接振动元件4的信号输入端，鞋垫2的后跟底部设置有与振动元件4、mcu主板6电连接的电源8。

4、所述mcu主板6包括通讯模块、信号发生器、运算放大器和数/模转化器，mcu主板6通过多个串口与振动元件4的信号输入端相连接；

5、所述通讯模块用于上位机和信号发生器之间的数据传输；

6、信号发生器用于发出信号并传输至运算放大器；

7、运算放大器用于将信号发生器产生的信号放大；

8、数/模转化器用于将运算放大器放大后的数字信号转换为相应电压。

9、所述鞋帮1的后帮处设置有电源充电位9，电源充电位9包括电源充电位盖板开关10，电源充电位盖板开关10外侧安装电源充电位盖板11，电源充电位盖板11沿电源充电位9的底边活动连接，电源充电位盖板11内侧的鞋垫2中安装电源充电口12和电源开关13。

10、所述振动元件4分别设置于鞋垫2内相应的位置，其中1个位于足部第一跖骨、1个位于足部第五跖骨、1或2个位于后跟、1个位于涌泉穴、1个位于足底外穴、1个位于足底内穴、1个位于足底下穴位置。

11、所述电源充电位盖板开关10和电源充电位盖板11均为塑料材质，电源充电口12为安卓或type-c电源充电口。

12、mcu主板6通过mcu主板电源连接线7与电源8电连接，所述振动元件4通过振动元件连接线5与mcu主板6电连接。

13、所述鞋垫2包括鞋垫表层和鞋垫本体，鞋垫表层为抑菌材料，鞋垫本体与鞋垫表层中间涂敷绝缘材料。

14、所述振动元件4的类型为电磁致动器或振动马达，所述振动元件4产生的振动为宽频带随机振动，振动元件4的频率范围设置在0-200hz，振幅为0-2mm。

15、所述通讯模块为蓝牙。

16、所述上位机为手机、智能电子手表或平板。

17、与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

18、1、本实用新型智能鞋设置有多个用于振动足底皮肤感受器和穴位的振动元件4,且不同振动元件4的频率大小均可单独的无级的调节，便于人们根据自身的情况选择适于自身的振动频率。

19、2、本实用新型智能鞋产生的振动为宽频带随机振动，可与人体皮肤感受细胞的随机行为发生共振，改变细胞膜电位阈值，向足底表面提供额外的感觉输入，增强行走时的身体稳定性。

20、3、本实用新型智能鞋能够与智能电子设备进行无线连接，可对振动元件4进行实时调节，简单、快捷且方便。

技术特征：

1.一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，包括鞋帮(1)及其连接的鞋底(3)，鞋帮(1)和鞋底(3)围成鞋腔，鞋腔内设置有鞋垫(2)，其特征在于：所述鞋垫(2)内设置有多个振动元件(4)，鞋垫(2)的中足位置设有mcu主板(6)，所述mcu主板(6)与上位机双向通信连接，mcu主板(6)的信号输出端连接振动元件(4)的信号输入端，鞋垫(2)的后跟底部设置有与振动元件(4)、mcu主板(6)电连接的电源(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述mcu主板(6)包括通讯模块、信号发生器、运算放大器和数/模转化器，mcu主板(6)通过多个串口与振动元件(4)的信号输入端相连接；

3.根据权利要求1所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述鞋帮(1)的后帮处设置有电源充电位(9)，电源充电位(9)包括电源充电位盖板开关(10)，电源充电位盖板开关(10)外侧安装电源充电位盖板(11)，电源充电位盖板(11)沿电源充电位(9)的底边活动连接，电源充电位盖板(11)内侧的鞋垫(2)中安装电源充电口(12)和电源开关(13)。

4.根据权利要求1所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述振动元件(4)分别设置于鞋垫(2)内相应的位置，其中1个位于足部第一跖骨、1个位于足部第五跖骨、1或2个位于后跟、1个位于涌泉穴、1个位于足底外穴、1个位于足底内穴、1个位于足底下穴位置。

5.根据权利要求3所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述电源充电位盖板开关(10)和电源充电位盖板(11)均为塑料材质，电源充电口(12)为安卓或type-c电源充电口。

6.根据权利要求1所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：mcu主板(6)通过mcu主板电源连接线(7)与电源(8)电连接，所述振动元件(4)通过振动元件连接线(5)与mcu主板(6)电连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述鞋垫(2)包括鞋垫表层和鞋垫本体，鞋垫表层为抑菌材料，鞋垫本体与鞋垫表层中间涂敷绝缘材料。

8.根据权利要求1或4所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述振动元件(4)的类型为电磁致动器或振动马达，所述振动元件(4)产生的振动为宽频带随机振动，振动元件(4)的频率范围设置在0-200hz，振幅为0-2mm。

9.根据权利要求2所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述通讯模块为蓝牙。

10.根据权利要求2所述的一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，其特征在于：所述上位机为手机、智能电子手表或平板。

技术总结
一种基于足底刺激提高本体感知的智能鞋，包括鞋帮及其连接的鞋底，鞋帮和鞋底围成鞋腔，鞋腔内设有鞋垫，鞋垫内设有多个振动元件，鞋垫中足位置设有MCU主板，MCU主板与上位机双向通信连接，MCU主板的输出端连接振动元件输入端，鞋垫后跟底部设置有与振动元件、MCU主板电连接的电源；使用者穿戴并开启振动按摩智能鞋，打开电源开关，振动按摩智能鞋处于开机状态，通过上位机调节各振动元件振动频率，MCU主板中接收数字信号并转出相应电压，实现振动元件产生与上位机显示振动频率，本技术通过在足底设置多个振动元件，能够提供宽频带随机振动，降低跌倒几率，提高使用者身体健康程度，满足人们对鞋具有科技元素和健康元素需要。

技术研发人员：汤运启,梁佩瑶,任慧,程诗哲
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：20230612
技术公布日：2024/1/15