一种动态足底应力监测足垫的制作方法

本发明涉及智能穿戴领域的一种动态足底应力监测足垫。

背景技术

足痛是现代人面临的常见健康问题之一。足痛的成因相当复杂，骨刺、关节炎等是足痛的常见原因。同时，足痛的表现也具有多样性，不同人疼痛的部位会有显著的差异。因此对于足痛病人的诊断对于骨科医生的经验有着相当高的要求。

随着智能穿戴技术的普及，足底应力监测足垫，为骨科医生诊断足痛病人提供了数据上支持，其中最为重要的数据是足底应力分布的数据。压力芯片传感器采集足底应力的数据后，通过信号放大和模数转换后，再通过通信模块被传递给智能终端，智能终端可以对数据进行进一步的分析。然而，目前相比于骨科医生进行诊断所需的数据，这种支持还远远不够。原因如下：

第一，对于足底压力数据的采集，必须长时间，比如两周连续进行，但是目前的智能足垫尚无法满足一周以上连续工作的要求。

第二，患者走路时的步速，走路时地面的路况，如平地、坡道，楼梯、等实时运动状态对于患者足底应力分布数据都是有很大的影响，如果两者之间无法建立对应的关系，也将严重影响医生的判断，给患者造成不可挽回的损失。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种动态足底应力监测足垫，其能够同步采集、存储和上传人体足底压力数据和人体实时运动状态数据，建立人体足底压力数据和人体实时运动状态数据的对应关系，提高人体足底应力数据采集的实时性和针对性，有助于监测日常步态中，足底的实时应力分布与行走习惯的关系，帮助医生判断足痛和足病的病因。

实现上述目的的一种技术方案是：一种动态足底应力监测足垫，包括足垫本体；

所述足垫本体内设有用于检测人体足底应力分布的芯片传感器模块，用于检测人体实时运动状态的运动传感器模块、微型控制器、同步时钟、存储器、通信模块和电源模块；

所述芯片传感器模块、所述运动传感器模块、所述同步时钟、所述存储器和所述电源模块均连接所述微型控制器；

所述通信模块连接所述存储器。

进一步的，所述芯片传感器模块包括与人体的五个脚趾对应的五个第一压力芯片传感器、与第一跖骨头至第五跖骨头对应的五个第二压力芯片传感器、与足弓外侧对应的两个第三压力芯片传感器，以及与跟骨内上、跟骨内下、跟骨外上和跟骨外下对应的四个第四压力芯片传感器。

再进一步的，所述第一压力芯片传感器、所述第二压力芯片传感器、所述第三压力芯片传感器和所述第四压力芯片传感器均为压电式芯片传感器。

进一步的，所述足垫本体内置第一放大器和第一模数转换器；

所述芯片传感器模块连接所述第一放大器，所述第一放大器连接所述第一模数转换器，所述第一模数转换器连接所述微型控制器的第一数据输入接口。

进一步的，所述运动传感器模块包括三个mems惯性传感器和一个加速度传感器。

进一步的，所述足垫本体内置第二放大器和第二模数转换器；

所述运动传感器模块连接所述第二放大器，所述第二放大器连接所述第二模数转换器，所述第二模数转换器连接所述微型控制器的第二数据输入接口。

进一步的，所述通信模块为蓝牙通信模块、4g模块或usb接口。

进一步的，所述足垫本体的顶面设有防水层。

进一步的，所述电源模块还连接所述运动传感器模块和所述通信模块。

进一步的，所述电源模块为锂电池。

采用了本发明的一种动态足底应力监测足垫的技术方案，包括足垫本体；所述足垫本体内设有用于检测人体足底应力分布的芯片传感器模块，用于检测人体实时运动状态的运动传感器模块、微型控制器、同步时钟、存储器、通信模块和电源模块；所述芯片传感器模块、所述运动传感器模块、所述同步时钟、所述存储器和所述电源模块均连接所述微型控制器均连接所述微型控制器；所述通信模块连接所述存储器。其技术效果是：其能够同步采集、存储和上传人体足底压力数据和人体实时运动状态数据，建立人体足底压力数据和人体实时运动状态数据的对应关系，提高人体足底应力数据采集的实时性和针对性，有助于监测日常步态中，足底的实时应力分布与行走习惯的关系，帮助医生判断足痛和足病的病因。

附图说明

图1为本发明的一种动态足底应力监测足垫的芯片传感器模块示意图。

图2为本发明的一种动态足底应力监测足垫的足垫本体内部示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1和图2，本发明的一种动态足底应力监测足垫，包括足垫本体1，足垫本体1内设有用于检测人体足底应力分布的芯片传感器模块2，用于检测人体实时运动状态的运动传感器模块3、微型控制器4、同步时钟41、存储器42、通信模块5和电源模块6、第一放大器21、第二放大器31、第一模数转换器22和第二模数转换器32。电源模块6为锂电池。

如图1所示，芯片传感器模块2包括与人体的五个脚趾对应的五个第一压力芯片传感器201、与第一跖骨头至第五跖骨头对应的五个第二压力芯片传感器202、与足弓外侧对应的两个第三压力芯片传感器203，以及与跟骨内上、跟骨内下、跟骨外上和跟骨外下对应的四个第四压力芯片传感器204。

运动传感器模块3包括三个mems惯性传感器和一个加速度传感器。

芯片传感器模块2连接第一放大器21，第一放大器21连接第一模数转换器22，第一模数转换器22连接微型控制器4的第一数据输入接口。

运动传感器模块3连接第二放大器31，第二放大器31连接第二模数转换器32，第二模数转换器32连接微型控制器4的第二数据输入接口。

同步时钟41和存储器42连接微型控制器4。

通信模块5连接存储器42。

电源模块6连接微型控制器4、运动传感器模块3和通信模块5。

上述设计的目的在于：

第一，通过芯片传感器模块2，获取人体足底各个受力区域的应力分布数据。上述数据被导入外部的智能终端或远程终端后，可在外部的智能终端或远程终端进行热力图显示，便于医生发现足底应力分布与足痛部位的关系。

第二，芯片传感器模块2采用压电式的芯片传感器，因此可以减少使用过程中电源模块6的电能损耗，电源模块6仅向微型控制器4、运动传感器模块3和通信模块5供电，延长电源模块6的使用时间，保证本发明的一种动态足底应力监测足垫能够持续监测和采集足底压力分布数据两周以上，以帮助医生获取诊断足底疾病的充足数据。

第三，采用第一放大器21可降低对于芯片传感器模块2功耗的要求，采用第二放大器31降低对于运动传感器模块3的功耗要求，因此可以减少使用过程中电源模块6的电能损耗，延长电源模块6的使用时间，保证本发明的动态足底应力监测足垫能够持续监测和采集足底压力分布数据两周以上，以帮助医生获取诊断足底疾病的充足数据。第一模数转换器22和第二模数转换器32的作用在于：将芯片传感器模块2和运动传感器模块3采集数据时产生的模拟信号转换成为数字信号，录入微型控制器4。

第四，通过同步时钟41，可以使微型控制器4在采集人体足底应力数据的同时，同步采集人体实时运动状态的数据，建立人体足底应力数据和人体实时运动状态数据的对应关系，并将采集得到的人体足底应力数据和实时运动状态数据按照时序存储到存储器42中，供外部的智能终端或远程终端得到上述的运动状态数据后，判断人体的实时运动状态，比如步行速度，或处于跳跃、上坡、下坡等，上述的运动状态能与人体足底应力分布的热力图相匹配。由此，提高了人体足底应力分布数据采集的实时性，以及针对性，即针对人体的实时运动状态采集人体足底应力的数据，有助于监测日常步态中，足底的实时应力分布与行走习惯的关系，帮助医生判断足痛和足病的病因。

第五，通信模块5连接存储器42，因此外部的智能终端或远程终端可以通过通信模块5直接从存储器42中读取数据。存储器42中数据的录入和读取互不干扰，保证了采集人体足底应力数据和人体实时运动状态数据的持续性和完整性。

本实施例中，通信模块5为蓝牙通信模块、4g模块或usb接口。蓝牙通信模块可与智能终端进行通信完成人体足底应力数据和人体实时运动状态数据的上传；4g模块可与远程终端进行通信完成人体足底应力数据和人体实时运动状态数据的上传。

为了保护本发明的一种动态足底应力监测足垫，在长时间使用过程不发生进水等意外，足垫本体1上方设有防水层10。

综上所述，本发明的一种智能足垫可以同步采集人体实时运动状态的数据，比如步行速度、跳跃、上坡、下坡等的数据，建立人体足底应力数据和人体实时运动状态在数的对应关系，并将采集得到的人体足底应力数据和人体实时运动状态在数按照时序存储到存储器，供外部的智能终端进行采集，并可连续工作两周以上。由此，本发明的一种动态足底应力监测足垫，对于人体足底应力数据的采集，具有实时性、针对性和完整性，有助于监测日常步态中，足底的实时应力分布与行走习惯的关系，帮助医生判断足痛和足病的病因。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。