本申请要求于 2012年 2月 16日提交中国专利局，申请号为 201210034726.8、 发明名称为 "一种压力监测鞋" 的中国专利申请的优先权， 其全部内容通过引 用结合在本申请中。 技术领域

本发明涉及应变传感领域， 尤其涉及一种压力监测鞋。

背景技术

无论对于职业工作者， 如消防员和警察、 不同项目的体育运动员， 还是老 年人或者某些疾病患者， 如中风后康复的患者等， 能够迅速的测量和检测他们 足部不同部位压力以及压力分布， 对提高他们的工作效率、 提升运动技能或者 康复， 都有非常重要的作用。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于， 提供一种压力监测鞋。 可以迅速 的测量和检测足部不同部位的压力。

为了解决上述技术问题， 本发明实施例提供了一种压力监测鞋， 包括鞋主 体、 数据处理装置和至少两个压力传感器； 所述压力传感器设置在所述鞋主体 与脚部接触的一个或多个位置中； 所述数据处理装置设置在所述压力监测鞋的 鞋底空间、 鞋身外侧空间或鞋跟后侧空间中的一处或多处 ， 并与所述压力传感 器之间设置有信号连接线。

其中， 所述压力传感器包括柔性织物传感器和封装所 述柔性织物传感器的 封装装置， 或， 所述的压力传感器为电阻式、 电容式、 电感式压力传感器， 分 别通过检测传感器输出电压或者电流的变化获 得压力数据。。

所述柔性织物传感器包括传感应力的柔性织物 层、 覆盖粘结在所述柔性织 物层上的固定层； 在所述柔性织物的应力感应区域无粘结覆盖的 固定层， 在所 述柔性织物的应力感应区域旁的固定区域有粘 结覆盖的固定层； 所述固定层的 应变小于所述柔性织物。

所述固定层为非弹性机械织物。 所述柔性织物层的织物为 C形， C形的上下两臂为应力感应区域； 所述固 定层固定在 C形的起点和终点侧和 C形的左侧弯曲侧； 所述固定层的应变小于 所述柔性织物。

数据处理装置包括发射模块， 用于接收所述压力传感器产生的信号并将所 述通过有线或无线模式发送至外部数据接收平 台； 或 /和，

所述数据处理装置包括数据存储模块， 用于接收并存储所述压力传感器产 生的信号， 并将所述压力传感器产生的信号转化成压力数 据并存储。

所述封装装置包括柔性壳装体， 所述压力传感器封装在柔性壳装体中， 并 固定在所述柔性壳装体的底部基体上， 所述柔性壳装体随着所述柔性织物传感 器的拉伸而伸长， 随所述柔性织物传感器的收缩而收缩； 或 /和，

所述封装装置包括柔性涂层， 所述柔性涂层涂覆在所述压力传感器的所有 面， 所述柔性涂层随着所述柔性织物传感器的拉伸 而伸长， 随所述柔性织物传 感器的收缩而收缩。

在所述应力感应区域沿应变方向的两侧粘结、 机械夹持、 缝纫连接导线或 导电扣。

或， 在所述应力感应区域沿应变方向的两侧的固定 区域粘结、 机械夹持、 缝纫连接导线或导电扣， 所述导线或导电扣与所述柔性织物导电连接。

本发明的压力监测鞋还可包括位于所述鞋主体 中的充电模块， 所述充电模 块用于为所述压力传感器和所述数据处理装置 供电。 所述充电模块为一次性不 可充电电池、 可充电电池、 机械式充电装置中的任一种。

在本发明实施例中的压力监测鞋中， 将数据处理装置设置在所述压力监测 鞋的鞋底空间、 鞋身外侧空间或鞋跟后侧空间， 不会对穿鞋者造成不适， 又能 够及时的获得传感器信息， 有利于及时有效的处理数据。

进一步的， 在本发明实施例中提供了釆用柔性织物传感器 作为压力传感器 的实施方案， 该柔性织物传感器是在弹性的传感应力的柔性 织物层上覆盖粘结 上一层弹性较低或无弹性的固定层， 并且该固定层在柔性织物的应力感应区域 没有覆盖， 这样， 既可以保证柔性织物的应力感应区域感应应力 ， 又可以使得 柔性织物的其他区域无形变或仅产生较小的形 变， 方便将柔性织物与整个传感 系统的其他部分进行连接， 提高传感器的精度。

附图说明 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单 地介绍， 显而易见地， 下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付 出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1是本发明实施例中的压力监测鞋中的压力传� �器位置示意的俯视图； 图 2是本发明实施例中的压力监测鞋中的压力传� �器位置示意的侧视图； 图 3是本发明实施例中的压力监测鞋中的数据处� �装置的第一位置示意图； 图 4是本发明实施例中的压力监测鞋中的数据处� �装置的第二位置示意图； 图 5是本发明实施例中的压力监测鞋中的数据处� �装置的第三位置示意图； 图 6是本发明实施例中的柔性织物传感器的一个� �成结构的正面示意图； 图 7是图 6中的柔性织物传感器的侧面示意图；

图 8是本发明实施例中的柔性织物传感器的另一� �组成结构的正面示意图； 图 9是图 8中的柔性织物传感器的侧面示意图；

图 10是本发明实施例中的柔性织物传感器的导线� ��接的一个具体结构示意 图；

图 11是本发明实施例中的柔性织物传感器的导电� ��连接的一个具体结构示 意图；

图 12是本发明实施例中的柔性织物传感器的柔性� ��物为 C形的一个具体结 构示意图；

图 13是本发明实施例中的柔性织物传感器的柔性� ��物为 C形的另一个具体 结构示意图；

图 14是本发明实施例中的柔性织物传感器半成品� ��镂空图案的一个具体示 意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是 全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种压力监测鞋， 包括鞋主体、 数据处理装置和至少 两个压力传感器； 所述压力传感器设置在所述鞋主体与脚部接触 的一个或多个 位置中 （比如， 在鞋垫下方， 或者在鞋身的任意位置）； 所述数据处理装置设置 在所述压力监测鞋的鞋底空间、 鞋身外侧空间或鞋跟后侧空间中的一处或多处 ， 并与所述压力传感器之间设置有信号连接线。

其中所述压力传感器包括柔性织物传感器和封 装所述柔性织物传感器的封 装装置， 或， 所述的压力传感器为电阻式、 电容式、 电感式压力传感器。

如图 1和图 2所示， 为本发明实施例中压力传感器在鞋主体中的位 置设置 情况， 本例中在多个位置分别设置了压力传感器， 图中灰色的小方块即为压力 传感器， 图示中为了示意， 小方块有一定尺寸， 当然不能以此来限制本发明实 施例中的压力传感器的实际大小。

如图 3〜5所示， 则是本发明实施例中数据处理装置设置在鞋主 体不同位置 的示意图。 图 3为设置在鞋底， 图 4为鞋跟后侧空间， 图 5为鞋身外侧空间。 这样设置可以有效的利用鞋本身存在的空间， 也不会造成穿鞋者的不适。 同时， 配合图 1和图 2中的压力传感器的位置， 也有利于压力传感器的信号线更容易 连接到数据处理装置。

其中， 所述数据处理装置可包括发射模块， 用于接收所述压力传感器产生 的信号并将所述通过有线或无线模式发送至外 部数据接收平台。 或者是， 所述 数据处理装置包括数据存储模块， 用于接收并存储所述压力传感器产生的信号 , 并将所述压力传感器产生的信号转化成压力数 据并存储。

另外， 本发明的压力监测鞋还可包括位于所述鞋主体 （比如， 在鞋垫下方， 或者在鞋身的任意位置） 中的充电模块（未图示）， 所述充电模块用于为所述压 力传感器和所述数据处理装置供电。 具体实现中， 所述充电模块为一次性不可 充电电池（比如为一次性的纽扣电池，或干电 池）、可充电电池（比如为锂电池）、 机械式充电装置（比如为能将机械能转换为电 能的发电机） 中的任一种。

为了更好的进行压力信号的检测， 本发明实施例中提出了一种釆用柔性织 物传感器来检测压力信号的具体实施方式。 该传感器封装在封装装置中， 以保 证防水、 防潮， 提高传感器的使用寿命和精度。

如， 可在柔性织物传感器上涂覆柔性涂层后得到压 力传感器， 即压力传感 器包括柔性织物传感器和在所述柔性织物传感 器的所有面涂覆的柔性涂层； 其 中， 所述柔性涂层随着所述柔性织物传感器的拉伸 而伸长， 随所述柔性织物传 感器的收缩而收缩。 也可以通过壳体封装方式获得压力传感器。 此时， 则该压力传感器可包括 柔性织物传感器和封装所述柔性织物传感器的 柔性壳装体， 所述柔性织物传感 器固定在所述柔性壳装体的底部基体上。 其中， 所述柔性壳装体随着所述柔性 织物传感器的拉伸而伸长， 随所述柔性织物传感器的收缩而收缩。 即， 该柔性 壳装体会随着压力传感器的压缩 /伸长过程动作， 又不会影响其中的柔性织物传 感器的敏感度。

其中， 柔性壳装体或柔性涂层可以是热塑性或热固性 聚合物材料， 通过模 塑、 注塑或吹塑等工艺成型， 底部基体材料则可以是普通的聚合物材料。 如， 柔性壳装体或柔性涂层材料可以是热塑性弹性 体材料（如 EBS, SEBS等）、 硅 橡胶、 天然橡胶和各类合成橡胶， 类似的， 柔性涂层材料也可以是这些材料。

需要说明的是， 上述两种封装方式可以分别施行， 获得上述的两种压力传 感器， 也可以同时施行， 即将柔性织物传感器经过涂覆封装后再封装到 柔性壳 装体中。

在本发明实施例中， 在柔性织物传感器上通过涂覆或壳装的方式封 装形成 压力传感器， 涂覆的柔性涂层或 /和柔性壳装体本身都是柔性材料， 不会影响封 装在其中的柔性织物传感器的敏感度， 提高了传感器的性能。

进一步的， 如图 6和 7所示， 为本发明实施例中釆用的一种柔性织物传感 器的具体组成， 该柔性织物传感器包括传感应力的柔性织物层 1、覆盖粘结在所 述柔性织物层上的固定层 2; 其中， 在所述柔性织物 1的应力感应区域 10无粘 结覆盖的固定层， 在所述柔性织物的应力感应区域 10旁的固定区域有粘结覆盖 的固定层 2；所述固定层的应变小于所述柔性织物。上� �固定层为非弹性机织物。

由于固定层的应变小于柔性织物， 当柔性织物受应力作用而产生形变时， 则保证形变都发生在无粘附有固定层的应力感 应区域。 这样， 通过控制固定层 不覆盖于柔性织物的区域， 就可以精确的控制应力感应区域的大小， 最终实现 应力的精确测量。

当然， 图 6、 7中所示的应力感应区域的形状仅为一种示例� � 也可以有其他 的形状， 如图 8和 9所示， 则为本发明实施例中釆用的另一种柔性织物传 感器 的组成示意图。

如图 10所示， 为本发明实施例中的柔性织物的导电连接方式 中一种（本例 中为导线缝纫连接到织物中）的示例， 本例中通过缝纫连接导线 300。 当然还可 以有其他的导电连接方式， 如， 在所述应力感应区域沿应变方向的两侧粘结、 机械夹持、 缝纫连接导线或导电扣； 或在所述应力感应区域沿应变方向的两侧 的固定区域粘结、 机械夹持、 缝纫连接导线或导电扣等， 所述导线或导电扣与 所述柔性织物导电连接。 如图 11所示， 为在应力感应区域沿应变方向的两侧的 固定区域机械夹持导电扣的示例， 本例中导电扣与导线 300 电连接。 该导电扣 可以设计成凸凹扣的形式， 在需要测量时将凸凹扣扣合， 不需要测量时， 则可 将凸凹扣分离， 图 11中为扣合的情形。

本发明人在实际使用过程中还发现， 由于一般应力都来自对应的两侧， 使 得在安置传感器时其导电端一般位于应力感应 部分沿应力方向的两侧， 这样设 计不利于传感器后续电路的布置， 即其两端导线总有一端的导线要沿应力方向 布置。

为此， 如图 12、 13所示， 本发明实施例中釆用的柔性织物传感器的另一 种 组成情况， 所述柔性织物传感器包括传感应力的柔性织物 层、 覆盖粘结在所述 柔性织物层上的固定层； 其中， 所述柔性织物层的织物为 C形， C形的上下两 臂为应力感应区域； 所述固定层固定在 C形的起点和终点侧和 C形的左侧弯曲 侧； 所述固定层的应变小于所述柔性织物。 其中， 在所述 C形的起点和终点侧 的两端点粘结、 机械夹持、 缝纫连接导线或导电扣。 所述固定层为非弹性机织 物。

这样， 在设计导电端， 及其后续电路时， 可将其都设计在应力方向的一侧， 减少导电线路对应力测量的影响。 考虑该思路， 上述的柔性织物层的织物形状 也可以是其他的类似 C形的形状， 如旋转 90度后的 U形、 V形等， 只要是可以 实现， 既可测量应力方向的应变， 又可是两导电端位于沿应力方向的一端既可。

在生产本发明实施例中的柔性织物传感器时， 其半成品可包括如下结构： 传感应力的柔性织物层、 覆盖粘结在所述柔性织物层上的固定层； 其中， 所述 固定层上有镂空图案， 所述镂空图案的镂空部分对应柔性织物的应力 感应区域； 所述固定层的应变小于所述柔性织物。

即， 在生产传感器的过程中， 可以一次性制成较大面积的柔性织物， 再将 该织物与镂空的固定层高粘结为两层结构。 通过适当设计固定层的镂空图案， 只要随后对该两层结构进行剪裁就可以获得多 个柔性织物传感器的应力传感部 分。 如图 14所示， 为固定层的镂空图案的一种示例， 其中镂空部分的形状、 大 Ί、和各镂空部分的间隔都可以根据实际需要� ��行调整和设计。

同时， 在具体生产实践中， 也可以将图 14所示的镂空图案设计为上述的 C 形等。

在本发明实施例中釆用的柔性织物传感器， 其在弹性的传感应力的柔性织 物层上覆盖粘结上一层弹性较低或无弹性的固 定层， 并且该固定层在柔性织物 的应力感应区域没有覆盖， 这样， 既可以保证柔性织物的应力感应区域感应应 力， 又可以使得柔性织物的其他区域无形变或仅产 生较小的形变， 方便将柔性 织物与整个传感系统的其他部分进行连接。 本发明实施例中的压力监测鞋可用 于： （ 1 )体感游戏中， 作为道具鞋； （2 )各类体育运动鞋， 如高尔夫球鞋、 篮 球鞋、 足球鞋、 太极拳鞋等； （3 )体重监测鞋， 如在减肥过程中实时监测对象 的体重； （4) 医疗和运动康复的监测鞋， 如中风病人的康复监测， 脚踝腿部等的 康复等。

以上所描述的仅为本发明一种较佳实施例而已 ， 当然不能以此来限定本发 明之权利范围， 因此依本发明权利要求所作的等同变化， 仍属本发明所涵盖的 范围。