[發明專利]一種用于糖尿病患者足底壓力測試的柔性壓力傳感器

在審

• 申請號: 201810868184.1
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109100059A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 曾楊芮;楊曉宏
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 張行超

本發明公開了一種用于糖尿病患者足底壓力測試的柔性壓力傳感器，所述柔性壓力傳感器包括從上至下依次重疊的上柔性薄膜層、上電極層、導電橡膠陣列力敏層、絕緣層、下電極層和下柔性薄膜層，其中，電橡膠陣列力敏層包括用于布置在大拇指區域、第二趾區域、第三—五趾區域、第一中骨區域、第二三中骨區域、第四中骨區域、足弓外側區域、跟骨內側區域、跟骨中部區域和跟骨外側區域的壓力敏感單元，各壓力敏感單元固定在上電極層和下電極層的電極交叉點的中間位置；本發明有效解決了目前因患糖尿病而導致足部周圍神經病變乃至產生壓力性潰瘍的問題，而現有壓力傳感器無法準確測量的問題。

技術領域

本發明涉及一種用于糖尿病患者足底壓力測試的柔性壓力傳感器，屬于足底壓力檢測技術領域。

背景技術

人體的運動都是以運動鏈的方式進行的，而足是人體運動鏈的原始發力點，因此下肢乃至全身的功能信息都可以從足底壓力和步態中展現出來。由于足在運動中的這一重要力學功能，人們從很早以前就開始進行足底壓力以及步態等力學信息的測量分析。足底壓力是人體在靜止站立或動態行走時，在自身重力的作用下，在垂直方向上足底受到的地面反作用力；步態是指足部運動的姿態或者方式，步態的觸覺信息特征受先天人體的腳型和后天環境習慣等的影響，反映了人體生理、結構和功能的特征和信息。檢測足底壓力是步態分析的一個重要組成部分，是分析和衡量異常足底應力分布和步態的基礎。隨著工作環境不斷趨于復雜化和壓力傳感器技術的進步，目前主流的足底壓力分布測量系統中柔性力敏傳感器的傳感原理基于壓電、壓阻和電容等，其原理均基于測量壓力產生了相對應的物理效應，然后利用力與相應物理效應之間的模型關系來間接測量足底的壓力。

糖尿病患者會因周圍神經病變與外圍血管疾病合并過高的機械壓力，可引起足部軟組織及骨關節系統的破壞與畸形形成，進而引發一系列的足部問題。從輕度的神經癥狀到嚴重的潰瘍、感染、血管疾病和神經病變骨折等。從而糖尿病患者不但足底壓升高，且足底壓力會分布不均勻，可通過實時觀測患者日常行走中的足底壓力分布數據，分析患者的足部受力情況和步態信息，哪部分受到的壓力較大，嚴重到什么程度，初步判斷出神經病變的足部問題，可減少糖尿患者的足部潰瘍發生率或縮短康復周期，對于足部問題的早期預防和治療有重要的意義。目前還沒有針對糖尿病患者的足底壓力傳感器。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種用于糖尿病患者足底壓力測試的柔性壓力傳感器，以解決目前因患糖尿病而導致足部周圍神經病變乃至產生壓力性潰瘍的問題，而現有壓力傳感器無法準確測量的問題。

本發明的技術方案是：一種用于糖尿病患者足底壓力測試的柔性壓力傳感器，所述柔性壓力傳感器包括從上至下依次重疊的上柔性薄膜層、上電極層、導電橡膠陣列力敏層、絕緣層、下電極層和下柔性薄膜層，其中，在上電極層設有連接到導電橡膠陣列力敏層上表面的電極，在下電極層設有連接到導電橡膠陣列力敏層下表面的電極，上電極層的電極與下電極層的電極相互垂直，電橡膠陣列力敏層包括用于布置在大拇指區域、第二趾區域、第三—五趾區域、第一中骨區域、第二三中骨區域、第四中骨區域、足弓外側區域、跟骨內側區域、跟骨中部區域和跟骨外側區域的壓力敏感單元，各壓力敏感單元固定在上電極層和下電極層的電極交叉點的中間位置。

在上柔性薄膜層外設有上油墨層，在下柔性薄膜層外設有下油墨層。

上柔性薄膜層和下柔性薄膜層為PET聚酯薄膜。

本發明的有益效果是：與現有壓力傳感器相比，本發明中的柔性壓力傳感器在設計中針對糖尿病患者臨床上胼胝和壓力性潰瘍多發生在前掌，從而除了根據人體足部實際壓力分布來設計足底壓力傳感器，同時在前掌部分提升敏感單元的密度；由于傳感陣列置于鞋內的鞋墊上，考慮到鞋內長時間行走的溫濕度環境和步態交互中的有異物的行走舒適度，傳感器陣列外層附上耐高溫高濕摩擦型功能油墨，這樣盡可能避免了壓阻類傳感器反復使用后靈敏度發生變化的問題。

另外，本發明具有高密度、高柔韌性、高耐濕熱性等特點，提高了足底壓力測試可靠性和便攜使用性，解決了其在長時期測試中敏感單元靈敏度下降的問題。