CN104783818B - 一种足底压力监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种足底压力监测***及方法，所述足底压力监测***包括压力监测单元和压力检测单元，所述的压力监测单元包括微控制器、加速度传感器、存储器和通讯传输模块；所述压力检测单元包括若干贴附于鞋垫上表面的压力传感器；所述足底压力监测***的监测方法包括：步骤一、微控制器通过通讯传输模块检测是否存在配对的移动终端；步骤二、通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式。本发明提供的足底压力监测***及方法，通过合理分布压力传感器在鞋垫各处的密度，使得整个足底压力监测***结构紧凑，且安全稳定、节能低耗、智能高效，可对糖尿病人的足底压力进行全天候、全方位监测。
Description
技术领域
本发明涉及压力监测技术领域，特别涉及一种足底压力监测***及方法。
背景技术
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，目前，世界上糖尿病的发病率高达8.35％，大约有3.82亿人患有糖尿病。糖尿病长期存在的高血糖，将导致人体各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经慢性损害、功能障碍，并导致多种并发症。病足是糖尿病一种比较严重的并发症，发病率为15％～ 25％，其中，由于糖尿病病足导致的截肢的患者占整个截肢人数的1/3，研究表明，如果对糖尿病人进行早期足底筛查，并对病人进行相应的足部防护教育和治疗干预，可以减少85％可能发生的截肢。糖尿病人由于下肢神经、血管损伤，导致足底压力会有显著的升高，足底压力的增高增加了病人足底患溃疡的风险，且足部压力升高可以作为糖尿病人足底溃疡的风险警示，因此，对患有糖尿病多年的病人进行足底压力监测、筛查具有重要意义，提前发现足底压力异常，通过穿着适合病人的减压鞋垫、糖尿病鞋可以降低糖尿病人病足发病几率，减轻病人的治疗经济负担。
现有足底压力分布测量技术研究中，足底压力测试平板、测试垫技术已比较成熟，而可穿戴的压力鞋、压力鞋垫最为先进，但尚未得到广泛市场应用，前者测试稳定，但***庞大，测试存在空间局限性且价格昂贵，另外平板式压力测试，一般是裸足进行测试，测得的压力与实际穿着鞋子时候的压力分布存在差别；鞋垫式的体积紧凑，便于穿戴，且不受空间范围影响，测试更接近于人体真实的运动状态时的压力分布情况。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种结构紧凑、安全稳定、节能低耗、智能高效，且可对糖尿病人的足底压力进行全天候、全方位监测的足底压力监测***及方法。
本发明采用的技术方案是：一种足底压力监测***，包括：压力监测单元，其包括微控制器、与所述微控制器通过线路连接的加速度传感器、存储器和通讯传输模块，所述通讯传输模块通过信号联通于移动终端；压力检测单元，其包括若干贴附于鞋垫上表面的压力传感器，所述的压力传感器通过线路连接于所述微控制器。
优选的，所述的足底压力监测***还包括无线充电单元，其包括外充电模块和内充电模块，所述外充电模块包括外充电线圈和与所述外充电线圈电连接的无线充电输出电路，所述内充电模块包括与所述外充电线圈通过电磁场耦合感应的内充电线圈、与所述外充电线圈电连接的传输电路、与所述传输电路通过线路连接的充电控制模块、与所述充电控制模块相连接的电池，其中，所述充电控制模块通过线路连接于所述微控制器。
优选的，所述的压力传感器采用电阻式传感材料。
优选的，所述的压力传感器以4个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚底和前脚掌处，所述的压力传感器以1个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚弓处。
优选的，所述压力传感器的采集数据通过放大调理电路进行信号调理，并经A/D转换模块连接于所述微控制器。
优选的，所述的通讯传输模块设置为蓝牙传输模块，所述移动终端采用手机或平板电脑。
一种足底压力监测***的监测方法，包括以下步骤：步骤一、微控制器通过通讯传输模块检测是否存在配对的移动终端：如果检测到存在配对的移动终端，则检测监测***中是否存在未发送的监测数据，如果存在需要发送的监测数据，则将监测数据发送至配对的移动终端，并继续返回检测是否存在配对的移动终端，如果不存在需要发送的监测数据，则直接进入步骤二；如果检测到不存在配对的移动终端，则直接进入步骤二；步骤二、通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式，所述行为模式包括运动模式和非运动模式：当用户处于非运动模式时，所述压力检测单元呈关闭状态，所述微控制器处于低功耗休眠模式，并返回步骤一进行循环；当用户处于运动模式时，所述压力传感器持续采集不同时间点的足底压力数据，并经微控制器数据处理后判断相邻两个时间点的足底压力数据的变化值是否超过预设阈值：如果变化值未超过预设阈值，则继续持续采集不同时间点的足底压力数据；如果变化值超过预设阈值，则将监测数据存入存储器中，并返回步骤一进行循环。
优选的，所述非运动模式设置为当足底无压力或足底压力变化幅度小于所述预设阈值时。
优选的，所述运动模式设置为当足底压力数据变化幅度超过所述预设阈值时。
优选的，所述预设阈值范围设置为6～12kPa。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提供的足底压力监测***及方法，通过合理分布压力传感器在鞋垫各处的密度，在不影响病人足底压力数据采集的情况下，大大减少了压力传感器总数目，缩小排线尺寸，使得整个足底压力监测***结构紧凑，且便于用户穿着；通过通讯传输模块联通于移动终端，并采用无线充电单元实现便捷充电供电，可对用户的足底压力进行全天候、全方位监测；通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式，并结合合理的足底压力监测方法，使得对用户的足底压力监测更加安全可靠和智能高效。
附图说明
图1为本发明所述的足底压力监测***的结构框图；
图2为本发明所述的足底压力监测***的监测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种足底压力监测***，包括：
压力监测单元，其设置于鞋底凹槽中，所述的压力监测单元包括微控制器、与所述微控制器通过线路连接的加速度传感器、存储器和通讯传输模块，所述通讯传输模块通过信号联通于移动终端，所述的通讯传输模块设置为蓝牙传输模块，所述移动终端采用手机或平板电脑，微控制器将接收的数据存入存储器中，并由存储器将保存的用户的足底压力监测数据通过通讯传输模块发送到移动终端上；
压力检测单元，其包括若干贴附于鞋垫上表面的压力传感器，所述的压力传感器采用电阻式传感材料，且所述的压力传感器以4个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚底和前脚掌处，以1个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚弓处，脚底和前脚掌处压力传感器分布较密集，而脚弓处由于着力点较少，压力传感器的密度分布较小，通过合理分布压力传感器在鞋垫各处的密度，在不影响病人足底压力数据采集的情况下，大大减少了压力传感器总数目，缩小排线尺寸，使得整个足底压力监测***结构紧凑，且便于用户穿着，所述压力传感器的采集数据通过放大调理电路进行信号调理，并经A/D转换模块连接于所述微控制器；
无线充电单元，其包括外充电模块和置于所述鞋底凹槽中的内充电模块，所述外充电模块包括外充电线圈和与所述外充电线圈电连接的无线充电输出电路，所述内充电模块包括与所述外充电线圈通过电磁场耦合感应的内充电线圈、与所述外充电线圈电连接的传输电路、与所述传输电路通过线路连接的充电控制模块、与所述充电控制模块相连接的电池，所述充电控制模块通过线路连接于所述微控制器，当需要充电时，将鞋子置于外充电模块上，电能通过电磁场耦合的方式进入内充电线圈，电流经过传输电路处理后，经充电控制模块对电池进行充电，并由电池为整个足底压力监测***供电；
其中，所述微控制器、加速度传感器、存储器、通讯传输模块、放大调理电路、A/D转换模块、传输电路、充电控制模块均集成于同一电路板上，并置于鞋底凹槽中，且压力传感器通过排线引入所述电路板。
如图2所示，一种足底压力监测***的监测方法，包括以下步骤：
步骤一、启动监测***，微控制器通过通讯传输模块检测是否存在配对的移动终端：
如果检测到存在配对的移动终端，则检测监测***中是否存在未发送的监测数据，如果存在需要发送的监测数据，则将监测数据发送至配对的移动终端，并继续返回检测是否存在配对的移动终端；如果不存在需要发送的监测数据，则直接进入步骤二；
如果检测到不存在配对的移动终端，则直接进入步骤二；
步骤二、通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式，所述行为模式包括运动模式和非运动模式，所述非运动模式设置为当足底无压力或足底压力变化幅度小于预设阈值时，所述运动模式设置为当足底压力数据变化幅度超过预设阈值时：
当用户处于非运动模式时，所述压力检测单元呈关闭状态，所述微控制器处于低功耗休眠模式，停止足底压力采集，以节省能耗，并返回步骤一进行循环；
当用户处于运动模式时，所述压力传感器持续采集不同时间点的足底压力数据，并经微控制器数据处理后判断相邻两个时间点的足底压力数据的变化值是否超过预设阈值，所述预设阈值范围设置为6～12kPa：如果变化值未超过预设阈值，则继续持续采集不同时间点的足底压力数据；如果变化值超过预设阈值，则将监测数据存入存储器中，并返回步骤一进行循环。
本发明提供的足底压力监测***及方法，通过合理分布压力传感器在鞋垫各处的密度，大大减少了压力传感器总数目，缩小排线尺寸，使得整个足底压力监测***结构紧凑，且便于用户穿着；通过通讯传输模块联通于移动终端，并采用无线充电单元实现便捷充电供电，可对用户的足底压力进行全天候、长周期监测；通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式，并结合合理的足底压力监测方法，使得对用户的足底压力监测更加安全可靠和智能高效。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种足底压力监测***，其特征在于，包括：
压力监测单元，其包括微控制器、与所述微控制器通过线路连接的加速度传感器、存储器和通讯传输模块，所述通讯传输模块通过信号联通于移动终端；
压力检测单元，其包括若干贴附于鞋垫上表面的压力传感器，所述压力传感器通过线路连接于所述微控制器，所述压力传感器以4个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚底和前脚掌处，所述压力传感器以1个/cm2的密度分布于所述鞋垫的脚弓处；
还包括无线充电单元，其包括外充电模块和内充电模块，所述外充电模块包括外充电线圈和与所述外充电线圈电连接的无线充电输出电路，所述内充电模块包括与所述外充电线圈通过电磁场耦合感应的内充电线圈、与所述内充电线圈电连接的传输电路、与所述传输电路通过线路连接的充电控制模块、与所述充电控制模块相连接的电池，其中，所述充电控制模块通过线路连接于所述微控制器；
其中，所述足底压力监测***的监测方法，包括以下步骤：
步骤一：微控制器通过通讯传输模块检测是否存在配对的移动终端：
如果检测到存在配对的移动终端，则检测监测***中是否存在未发送的监测数据，如果存在需要发送的监测数据，则将监测数据发送至配对的移动终端，并继续返回检测是否存在配对的移动终端，如果不存在需要发送的监测数据，则直接进入步骤二；
如果检测到不存在配对的移动终端，则直接进入步骤二；
步骤二：通过加速度传感器采集用户的体动信号，以判断用户的行为模式，所述行为模式包括运动模式和非运动模式：
当用户处于非运动模式时，所述压力检测单元呈关闭状态，所述微控制器处于低功耗休眠模式，并返回步骤一进行循环；
当用户处于运动模式时，所述压力传感器持续采集不同时间点的足底压力数据，并经微控制器数据处理后判断相邻两个时间点的足底压力数据的变化值是否超过预设阈值：如果变化值未超过预设阈值，则继续持续采集不同时间点的足底压力数据；如果变化值超过预设阈值，则将监测数据存入存储器中，并返回步骤一进行循环。
2.如权利要求1所述的足底压力监测***，其特征在于，所述压力传感器采用电阻式传感材料。
3.如权利要求1所述的足底压力监测***，其特征在于，所述压力传感器的采集数据通过放大调理电路进行信号调理，并经A/D转换模块连接于所述微控制器。
4.如权利要求1所述的足底压力监测***，其特征在于，所述通讯传输模块设置为蓝牙传输模块，所述移动终端采用手机或平板电脑。
5.如权利要求1所述的足底压力监测***，其特征在于，所述运动模式设置为当足底压力数据变化值超过所述预设阈值时。
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