[发明专利]一种压电自供能的老人足部健康监测系统

说明书

本发明提供一种压电自供能的老人足部健康监测系统，涉及智能电子产品技术领域以及生物医学领域。包括智能鞋部分和移动终端部分；其中，智能鞋部分主要包括PVDF模块、整流电路模块、储能模块、三轴加速度传感器、陀螺仪传感器及MCU主控制器,移动终端部分包括无线通信模块和移动终端分析模块；实现足部原始压力信号的读取以及老年人用户足部运动状态的判断；利用特定的整流电路与储能电路并结合PVDF柔性压感薄膜的可塑性和延展性实现整流和储能供能；本系统实现压电自供能，利用PVDF柔性压感薄膜的压电特性与易于收集足部压力信号的特性，解决了当前智能足部压力信号监测产品频繁充电或使用时电量不足的问题，实现了足部压力信号的有效提取，成本较低。

技术领域

本发明属于生物医学领域及智能电子产品技术领域，尤其涉及压电自供能老人足部健康监测系统。

背景技术

足部是人体器官的缩影，人体的许多疾病都能通过足部的不同情况得以预示。通过采集老年用户的足底压力分布值，与不同年龄、人种、性别、体重的人群的足底压力分布的正常值相比较，能快速识别与相应足部压力异常值有着对应联系的疾病。由于自身的身体特征及老年群体体育锻炼缺乏专业指导，在运动过程中老年人易发生意外而受伤或因长期的不当运动而造成足部损伤。因此，对老年人足部状态的分析可以对老年人常见足部疾病进行预警，或对老年人足部疾病诊后恢复治疗给出针对性的意见。

在现有技术中，足部健康监测产品功能和使用场景相对单一，无法全方面的、及时的提供用户足部的重要压力信息，且该类产品大多依靠在鞋底嵌入的可充电式蓄电池或一次性蓄电池供电，此类电池在老年用户走动过程中很容易发生折损，且续航能力差、不防水和常见的腐蚀性化学物质、不环保且不利于人体健康，不是针对老人这一特殊群体的针对性设备，故而本发明有着重要的发展前景和发展意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种压电自供能的老人足部健康监测系统，该系统实现了足部压力信号的收集并对常见足部疾病进行预警的目标。本发明采用能量俘获技术将人体足部压力所产生的能量通过充电电路和储能电路实现电流的收集并根据需要提供给足部传感器监测系统及无线通信系统，实现自给自足的能量利用体系，并可以将足部压力信号实时反馈给移动终端进行分析，使老年用户可以实时了解自己的健康情况。

一种压电自供能的老人足部健康监测系统，包括智能鞋部分和移动终端部分；其中，智能鞋部分主要包括PVDF模块、整流电路模块、储能模块、三轴加速度传感器、陀螺仪传感器及MCU主控制器,移动终端部分包括无线通信模块和移动终端分析模块；PVDF模块包括PVDF传感器和PVDF压电发电模块，PVDF传感器用于持续记录老年人足底压力数据，PVDF压电发电模块用于运动时持续发电并将产生的电能储存在储能模块中；

储能模块包括储能电路和可充电电池；储能电路为依次连接二极管、电容、开关、直流电压转换器，来自整流电路模块的能量经二极管暂存于电容，当电容电压达到设定值时开关开启，电容开始放电，经直流电压转化器给可充电电池充电；当电容放电后，电压低于设定值时，开关关闭，电容开始充电，如此循环，从而将PVDF压电发电模块产生的能量存储在可充电电池中，为其他模块供能；供给所述足部传感器模块和无线通信模块能量；

MCU主控制器位于柔性线路板上，用于控制整个系统并进行数据处理，该控制器通过外围电路与储能模块相连接，用于将PVDF传感器得到的人体足底压力分布、三轴加速度传感器得到的加速度及陀螺仪传感器得到的方向信息相结合分析得出人体足部压力信号及整个身体姿态控制信息；

PVDF压电发电模块包括底部、压电体和压块；压电体由弹性板和上下两侧压电材料组成，产生的电压通过正电极和负电极输出至整流电路模块；底部中包括容置腔，供弹性板上下弹动；容置腔的侧壁上开有条形嵌孔以及有与条形嵌孔位置相对应的螺纹孔；压块包括压盘以及固定在压盘底面上的压杆；