实验室用足底疾病预防及运动监测系统

1.本实用新型涉及健康监测技术领域，具体的说，涉及一种实验室用足底疾病预防及运动监测系统。


背景技术：

2.随着经济的飞速发展，人们的生活水平和健康意识都有了很大的提高，越来越多的人更加关注自己和家人的身体健康，但是由于生活节奏日益加快等原因，很多人没有时间定时健康体检，所以用于健康检测的、灵敏、轻便、且可实时监测的可穿戴设备受到人们的重视，智能可穿戴设备不仅可以节省人们的时间，还可以节约医疗资源。
3.柔性压力传感器在智能可穿戴设备中应用广泛，它可以应用于监测人体的一些基本参数，例如脉搏、心率、步频等，让人们实时的监测到自己的身体健康状况，还可以利用互联网让人们足不出户就可以接受到医生的专业建议和指导，帮助人们保持健康的生活习惯，现有的大多是穿戴在手腕的智能手表，技术比较成熟，对于足底疾病预防及运动监测的测试系统比较少。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种实验室用足底疾病预防及运动监测系统，本实用新型设计新颖、结构简单、易于制造、使用方便、传感效果显著，实用性强，便于推广应用于对足底的健康监测。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.实验室用足底疾病预防及运动监测系统，包括鞋垫、控制装置和pc上位机，鞋垫内嵌设有若干个柔性压力传感器，各个柔性压力传感器与控制装置信号连接，控制装置与pc上位机信号连接，控制装置设置在脚腕部。
7.柔性压力传感器由压电复合薄膜制成；
8.压电复合薄膜包括pzt/mfc复合薄膜、两片pdms薄膜和两片银电极薄膜，两片pdms薄膜包覆压贴在pzt/mfc复合薄膜的上下两侧，两片银电极薄膜包覆压贴在两片pdms薄膜的上下两侧，pzt/mfc复合薄膜、两片pdms薄膜和两片银电极薄膜呈三明治形式叠合成压电复合薄膜。
9.控制装置包括套在脚腕部的带型电子盒，带型电子盒的两侧对接边通过卡扣或粘接的方式形成环形结构，带型电子盒内设置有可充电电池、高速模拟开关、电荷放大器、低通滤波器、信号放大器和微控制机，各个柔性压力传感器通过引线与高速模拟开关的各路通道选通连接，高速模拟开关与电荷放大器信号连接，电荷放大器与低通滤波器信号连接，低通滤波器与信号放大器信号连接，信号放大器与微控制机信号连接，微控制机分别与高速模拟开关和pc上位机信号连接，可充电电池与微控制机电连接。
10.微控制机内包含有a/d模数转换模块，微控制机通过rs
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485串行通信与pc上位机连接。
11.pzt/mfc复合薄膜由pzt压电陶瓷粉末和mfc薄膜制成，mfc薄膜包裹在pzt压电陶瓷粉末的外部作为基体相，pzt压电陶瓷粉末作为压电相，pzt压电陶瓷粉末占pzt/mfc复合薄膜整个重量的60%。
12.柔性压力传感器设有八个，八个柔性压力传感器塑封在鞋垫内的脚掌和脚跟受压部位。
13.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型在鞋垫内的脚掌和脚跟受压部位塑封嵌设有八个柔性压力传感器，各个柔性压力传感器按照足部生物力学规律分布设置，将鞋垫放置在鞋内，将带型电子盒穿戴在脚腕上，pc上位机放置在实验室的实验台上，人们穿上鞋在实验室进行走路、跑步运动时，各个柔性压力传感器便可以动态监测人们的足底的压力分布情况，各个柔性压力传感器受压产生的电荷信号通过引线传至高速模拟开关，微控制机控制高速模拟开关的各路通道选通，高速模拟开关将电荷信号传至电荷放大器进行放大，电荷放大器将放大后的电荷信号传至低通滤波器，低通滤波器对电荷信号过滤后传至信号放大器，信号放大器再将过滤的电荷信号放大并传至微控制机，微控制机内的a/d模数转换模块将电荷信号转换成可供数字采集的电压信号，微控制机通过通过rs
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485串行通信将处理后的电压信号传输到pc上位机，pc上位机收集到电压信号绘制成压力曲线，压力曲线在显示屏中的波形图表实时显示，压力曲线数据导入excel处理，通过对同一名同学不同运动状态的测试，得出本实用新型设计的足底压力监测设备可以动态准确的监测到人们在运动时足底不同位置的压力分布状况，并且每条曲线都对应着每个传感器实时的压力，根据曲线就可以得出传感器所受压力的变化，让人们可以实时动态地监测到足底压力分布情况，分析这些压力曲线，达到健康监测的目的，预防足底疾病，监测人们的运动状态。
14.柔性压力传感器由压电复合薄膜制成，压电复合薄膜包括pzt/mfc复合薄膜，pzt/mfc复合薄膜由pzt压电陶瓷粉末和mfc薄膜制成，mfc薄膜包裹在pzt压电陶瓷粉末的外部作为基体相，pzt压电陶瓷粉末作为压电相，pzt压电陶瓷粉末的含量为60%，压电系数较高，能够达到27pc/n，机械性能很优异，mfc/pzt复合薄膜具有很多优点：它有着很好的柔韧性、压电性和较高的灵敏度，可以作为一个柔性压力传感器，并且主要原材料有微纤化纤维素（mfc）、锆钛酸铅压电陶瓷粉末（pzt压电陶瓷粉末）等，所需要的原材料易获得且成本较低，该压电复合薄膜的重复性好，使用寿命长，有着很好的经济性，微纤化纤维素（mfc）是一种可再生、可降解的纤维素，对环境无污染，非常环保。
15.综上所述，本实用新型设计新颖、结构简单、易于制造、使用方便、传感效果显著，实用性强，便于推广应用于对足底的健康监测。
附图说明
16.图1是本实用新型的工作原理框图。
17.图2是本实用新型的各个柔性压力传感器在鞋垫上的分布示意图。
18.图3是本实用新型的柔性压力传感器的结构示意图。
19.图4是本实用新型的工作状态示意图。
具体实施方式
20.以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
21.如图1
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4所示，实验室用足底疾病预防及运动监测系统，包括鞋垫1、控制装置和pc上位机2，鞋垫1内嵌设有若干个柔性压力传感器3，各个柔性压力传感器3与控制装置信号连接，控制装置与pc上位机2信号连接，控制装置设置在脚腕部。
22.柔性压力传感器3由压电复合薄膜制成；
23.压电复合薄膜包括pzt/mfc复合薄膜4、两片pdms薄膜5和两片银电极薄膜6，两片pdms薄膜5包覆压贴在pzt/mfc复合薄膜4的上下两侧，两片银电极薄膜6包覆压贴在两片pdms薄膜5的上下两侧，pzt/mfc复合薄膜4、两片pdms薄膜5和两片银电极薄膜6呈三明治形式叠合成压电复合薄膜。
24.控制装置包括套在脚腕部的带型电子盒7，带型电子盒7的两侧对接边通过卡扣或粘接的方式形成环形结构，带型电子盒7内设置有可充电电池14、高速模拟开关8、电荷放大器9、低通滤波器10、信号放大器11和微控制机12，各个柔性压力传感器3通过引线13与高速模拟开关8的各路通道选通连接，高速模拟开关8与电荷放大器9信号连接，电荷放大器9与低通滤波器10信号连接，低通滤波器10与信号放大器11信号连接，信号放大器11与微控制机12信号连接，微控制机12分别与高速模拟开关8和pc上位机2信号连接，可充电电池14与微控制机12电连接。
25.微控制机12内包含有a/d模数转换模块（常规模块），微控制机12通过rs
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485串行通信（常规技术）与pc上位机2连接。
26.pzt/mfc复合薄膜4由pzt压电陶瓷粉末和mfc薄膜制成，mfc薄膜包裹在pzt压电陶瓷粉末的外部作为基体相，pzt压电陶瓷粉末作为压电相，pzt压电陶瓷粉末占pzt/mfc复合薄膜4整个重量的60%。
27.柔性压力传感器3设有八个，八个柔性压力传感器3塑封在鞋垫1内的脚掌和脚跟受压部位（按照足部生物力学规律分布设置）。
28.pc上位机2、pdms薄膜5、银电极薄膜6、可充电电池、高速模拟开关8、电荷放大器9、低通滤波器10、信号放大器11、微控制机12和a/d模数转换模块均是现有常规器件，本实用新型中的信号传输、控制、信号处理、压力曲线绘制等均是常规技术，不涉及新的计算机程序。
29.本实用新型在鞋垫1内的脚掌和脚跟受压部位塑封嵌设有八个柔性压力传感器3，各个柔性压力传感器3按照足部生物力学规律分布设置，将鞋垫1放置在鞋内，将带型电子盒7穿戴在脚腕上，pc上位机2放置在实验室的实验台上，人们穿上鞋在实验室进行走路、跑步运动时，各个柔性压力传感器3便可以动态监测人们的足底的压力分布情况，各个柔性压力传感器3受压产生的电荷信号通过引线13传至高速模拟开关8，微控制机12控制高速模拟开关8的各路通道选通，高速模拟开关8将电荷信号传至电荷放大器9进行放大，电荷放大器9将放大后的电荷信号传至低通滤波器10，低通滤波器10对电荷信号过滤后传至信号放大器11，信号放大器11再将过滤的电荷信号放大并传至微控制机12，微控制机12内的a/d模数转换模块将电荷信号转换成可供数字采集的电压信号，微控制机12通过通过rs
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485串行通信将处理后的电压信号传输到pc上位机2，pc上位机2收集到电压信号绘制成压力曲线，压力曲线在显示屏中的波形图表实时显示，压力曲线数据导入excel处理，通过对同一名同学
不同运动状态的测试，得出本实用新型设计的足底压力监测设备可以动态准确的监测到人们在运动时足底不同位置的压力分布状况，并且每条曲线都对应着每个传感器实时的压力，根据曲线就可以得出传感器所受压力的变化，让人们可以实时动态地监测到足底压力分布情况，分析这些压力曲线，达到健康监测的目的，预防足底疾病，监测人们的运动状态。
30.柔性压力传感器3由压电复合薄膜制成，压电复合薄膜包括pzt/mfc复合薄膜4，pzt/mfc复合薄膜4由pzt压电陶瓷粉末和mfc薄膜制成，mfc薄膜包裹在pzt压电陶瓷粉末的外部作为基体相，pzt压电陶瓷粉末作为压电相，pzt压电陶瓷粉末的含量为60%，压电系数较高，能够达到27pc/n，机械性能很优异，mfc/pzt复合薄膜具有很多优点：它有着很好的柔韧性、压电性和较高的灵敏度，可以作为一个柔性压力传感器3，并且主要原材料有微纤化纤维素（mfc）、锆钛酸铅压电陶瓷粉末（pzt压电陶瓷粉末）等，所需要的原材料易获得且成本较低，该压电复合薄膜的重复性好，使用寿命长，有着很好的经济性，微纤化纤维素（mfc）是一种可再生、可降解的纤维素，对环境无污染，非常环保。
31.以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。