足部信息特別是足底壓力的時(shí)空分布，對于鞋類(lèi)設計、運動(dòng)訓練、步態(tài)和足部相關(guān)疾病的診療具有重要意義。現有的足底信息測試系統無(wú)法提供簡(jiǎn)便舒適的長(cháng)時(shí)間戶(hù)外監測，僅限于實(shí)驗室內或者醫院診所中使用。我們提出了基于織物壓力傳感器的智能鞋系統，用于測量并記錄足底壓力分布，溫濕度，三維加速度信息。它在試穿試驗中表現出良好的準確度、重復性和舒適度，可用于24小時(shí)或以上長(cháng)期動(dòng)態(tài)足部測試。

足部信息包括足底壓力、剪切力、溫濕度、步態(tài)模式等對于足部研究，相關(guān)疾病診斷、人體生理狀況評估、以及鞋類(lèi)設計都有極其重要作用。作為最重要的足部信息：足底壓力主要用于鞋類(lèi)設計和舒適度評估;運動(dòng)員訓練，比如平衡、步法、前腳落地站立等訓練;步態(tài)分析及復健，包括正常步態(tài)、內外八字，腳掌外翻，帕金森癥，中風(fēng)病人失衡等;病理足檢測，比如扁平足、糖尿病足、足內翻外翻等。

目前的足部信息測量系統主要包括兩類(lèi)：平臺系統和鞋內測試系統。平臺系統通常嵌入在走道中，比如Novel公司的EMED傳感器矩陣平臺，廣泛地應用于糖尿病足的臨床測試，實(shí)驗室的步態(tài)研究等。

這一類(lèi)測試設備僅限于室內的赤腳測量。鞋內測試系統可以記錄鞋內的腳底壓力，比如Tekscan公司的F-scan設備和Novel公司的Pedar系統，都在臨床和實(shí)驗研究中廣泛應用。但是這兩套測試系統都要求測試者佩戴沉重碩大的處理模塊以及復雜的連線(xiàn)，造成測試者在運動(dòng)過(guò)程中不方便和不舒適，影響正常步態(tài)以至于影響測試結果。該研究領(lǐng)域也有學(xué)者發(fā)明出無(wú)線(xiàn)鞋底測試系統，消除了復雜連線(xiàn)對測試者的影響。此類(lèi)系統主要采用壓電薄膜，壓敏電阻，但此類(lèi)傳感元件抗疲勞性能差，易折損，無(wú)法長(cháng)期多次使用。目前的研究多局限于實(shí)驗室和醫院內，室外環(huán)境下長(cháng)期測量的報告較少。

為了檢測到各種運動(dòng)的長(cháng)期足底信息，測試系統需要具備以下的條件：系統的可穿戴性;傳感元件具有較高的準確度及較好的抗疲勞性能，適合長(cháng)期多次使用;舒適度和簡(jiǎn)便性，以降低系統對測試者正常步態(tài)的干擾;無(wú)線(xiàn)傳輸以降低系統連線(xiàn)復雜度。基于這4點(diǎn)要求，我們提出了基于織物壓力傳感器的智能鞋系統，適用于長(cháng)期連續的動(dòng)態(tài)足底信息監測。

研究小組利用碳納米涂層導電織物，研發(fā)了一系列的柔性織物壓力傳感器，并且已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)。織物壓力傳感器采用硅膠封裝，防塵防濕。柔軟度接近人體皮膚，可以保證日常活動(dòng)中的穿戴舒適度。高靈敏度可以簡(jiǎn)化后端的處理電路，提高測量精度。其良好的抗疲勞性能對于長(cháng)期測量極其重要，適合于鞋底的長(cháng)期穿著(zhù)。

織物壓力傳感器和溫濕度傳感器都集成在鞋墊中。其位置通過(guò)F-scan系統檢測到的足底高壓部位和醫生建議的功能測量部位決定。織物壓力傳感器被黏結在柔性軟線(xiàn)路板上，并與鞋墊黏合，配置無(wú)限區域傳感網(wǎng)絡(luò )，采用藍牙將傳感數據傳送到智能手機上，并通過(guò)Wi-Fi轉發(fā)到遠端監測中心。基于織物壓力傳感器的智能鞋系統，適用于長(cháng)期動(dòng)態(tài)足底信息監測，包括足底壓力分布，溫濕度和三維加速度信息。研發(fā)了不同的智能鞋版本，適用于普通人、糖尿病人、帕金森病人等的監測。監測數據可以在智能手機，電腦中顯示、處理、存儲和轉發(fā)。測試實(shí)驗表明智能鞋系統穿著(zhù)舒適度達到合格以上標準。

來(lái)源： 亞洲紡織聯(lián)盟

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