一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器

本发明涉及一体成型柔性针织压力传感器，尤其涉及是一种用于运动压力碰撞及骨骼凹陷处压力检测的舒适型可穿戴传感器。

背景技术：

1、柔性压力传感器是一种将压力转化为电信号的传感器，广泛用于可穿戴电子设备和人机交互。传感机制分为压阻式、电容式、压电式，其中压阻式结构简单、制备方便、成本低廉、性能优越。

2、基于复合材料的柔性压力传感器的功能材料由柔性基体和导电填料构成。柔性基底选择包括pdms、pet、pi、pu、epoxy、sr；导电填料包括cnt、石墨烯等。调整材料比例可以调控传感性能，混合使用多种导电填料可提高性能。柔性传感器越来越多地使用复合材料实现协同导电网络，提高性能。制备简便、成本低廉、性能优越的柔性传感器在可穿戴设备、人机交互等领域有广阔应用前景。

3、虽然现在基于薄膜式电阻传感器如pvdf柔性压电薄膜等可应用于智能穿戴领域，柔性压力传感器一般被用于测量人体运动信号、生理信号等。但是现有的柔性压力传感器并不适用于日常穿着，脆性较强，表面易滑动，且手工的粘贴、单一的缝纫等方式影响其稳定性和牢固性。同时现有的柔性压力传感器尤其在一些运动场景中也较难舒适地使用，尤其是如要有缓压保护时的状态下影响对动态测量结果及效果的真实再现。

4、在行走、奔跑以及跳跃时，足部作为人体结构中重要的支撑点和负重关节，在人体的功能或脊椎生长发育过程中起着至关重要的作用。同时，足部也是较易出现各种问题的一个身体部位，比如儿童和青少年为扁平足的高发人群，长期不正确的运动、走路姿态容易导致足部结构发生病变。运动状态下的压力分布检测往往需要特定的舒适的传感部件，人们在剧烈运动受压中难以做到即时了解压力状况。现有可穿戴的柔性缓压传感器技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器、一种缓压鞋垫以及其应用。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、第一方面，本发明提供了一种一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，在针织提花单层及双层不连接空气层结构一体的方式基础上，局部利用纱嘴局部提花带入导电纱线，面部采用平针夹浮线的单面局部提花结构，中间加入一定比例的导电纱线及膨体纱线，从而编织形成传感器区域。

4、第二方面，本发明提供了一种缓压鞋垫，带有上述压力监测传感器。

5、第三方面，本发明提供了一种所述的缓压鞋垫在足部疾病检测中的应用。

6、本发明的有益效果是：本发明利用电脑横机将双面及衬纬组织复合在一起织造，使用100-1000欧姆/cm的导电纱局部形成双层的压电层以获得更多的弹力及更大电阻变化量程。

7、利用集成缝结构为附加传感区，使传感器在剧烈运动下的稳定性提升，尤其加入膨体纱及双层处的弹性发泡硅胶或tpu的缓压垫片使得弹性程度及压力接触面得以缓冲及接触程度得以强化，是一种适合规模化、智能化生产的，尤其适合用于运动压力碰撞及骨骼凹陷处压力检测的缓压型可穿戴传感器。

技术特征：

1.一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：在针织提花单层及双层不连接空气层结构一体的方式基础上，局部利用纱嘴局部提花带入导电纱线，面部采用平针夹浮线的单面局部提花结构，中间加入一定比例的导电纱线及膨体纱线，从而编织形成传感器区域。

2.根据权利要求1所述的一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：导电纱线与不导电纱线采用全平针局部提花结构或平针1隔1夹浮线单面局部提花结构进行织造，以获得不同的电阻变化量程。

3.根据权利要求1或2所述的一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：双层不连接空气层区填充有缓冲结构，从而使上面的压电层获得更多的弹力及更大电阻变化量程。

4.根据权利要求3所述的一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：所述的缓冲结构采用2-5毫米的发泡硅胶或tpu的缓压垫片。

5.根据权利要求1所述的一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：在平包缝绣区域增加一组采用导电线为面线的平包针为附加传感区。

6.根据权利要求2所述的一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，其特征在于：通过浮线结构设计，将两侧露出的导电纱浮线引接至双层不连接空气层区的两侧，并将其与低电阻导电绣花线电连接，分别接入后续的信号处理电路。

7.一种缓压鞋垫，带有权利要求1至6中任一项所述的压力监测传感器。

8.根据权利要求7所述的一种缓压鞋垫，其特征在于：所述的压力监测传感器设置于第一跖骨处、第五跖骨处、足弓区、以及脚后跟区域。

9.一种权利要求7或8所述的缓压鞋垫在足部疾病检测中的应用。

技术总结
本发明公开了一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器。本发明提供了一种一体成型针织及缝绣集成的缓压型压力监测传感器，在针织提花单层及双层不连接空气层结构一体的方式基础上，局部利用纱嘴局部提花带入导电纱线，面部采用平针夹浮线的单面局部提花结构，中间加入一定比例的导电纱线及膨体纱线，从而编织形成传感器区域。本发明将双面及衬纬组织复合在一起织造，使用导电纱局部形成双层的压电层以获得更多的弹力及更大电阻变化量程。利用集成缝结构为附加传感区，使传感器在剧烈运动下的稳定性提升，尤其加入膨体纱及双层处的弹性发泡硅胶或TPU的缓压垫片使得弹性程度及压力接触面得以缓冲及接触程度得以强化。

技术研发人员：王雪琴,陈千禧,蒋英枝,黄舒琦,杨蕾,杨罡
受保护的技术使用者：浙江理工大学桐乡研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29