一种穿戴式智能监测鞋垫及其制作方法与流程

本发明涉及穿戴式智能监测，具体涉及一种穿戴式智能监测鞋垫及其制作方法。

背景技术：

1、现有技术中，人机交互监测存在适龄性的问题。以市面上销售的儿童手表为典型，幼儿期孩童对佩戴设备没有准确认知，有时候会出现抵触情绪或者设备遗失等问题。对于学龄期的小学生、初中生来说，联网功能在带来方便的同时，也存在网络信息健康问题。中老年人容易受到各种慢性病以及老年疾病的困扰。智能设备系统存在操作繁琐等形形色色的问题，不能很好的适用于老年使用者的操作需求，而且面对外显的监测设备的心理方面则更加复杂，他们在理性方面能明确认知设备的必要性及对自身安全的保障性，但在感性方面对时常显露在自己和他人视线中的监测设备，则是在时刻提醒需求背后的衰老及健康问题，更容易产生心理抵触。

2、另外，现有技术中的人机交互监测设备还存在电量储蓄的问题。电子器件更广泛的应用本质上需要克服电源不可持续的限制,从而为更复杂的电子产品带来稳定性、高输出、免维护、柔性的有利特性。市面的各大厂商主要是通过降低设备耗电性能或者增大电池容量这两方面来延长设备待机时长，以此来降低或减少电子设备充电、替换电池的频率。此外，锂电池中锂金属的化学性质非常活泼，对存放环境要求非常高，并且含有有毒有害的金属离子，还有环境污染问题和健康隐患。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种穿戴式智能监测鞋垫及其制作方法，所要解决的技术问题至少包括如何提高智能监测设备的隐蔽性，以及如何解决电量储蓄问题，延长设备待机时长。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种穿戴式智能监测鞋垫，包括鞋垫主体和智能监测部，所述的智能监测部设置在所述鞋垫主体的中部和后跟位置，所述的智能监测部包括阵列柔性传感器、整流模块和摩擦纳米发电机，所述的整流模块用于将所述的摩擦纳米发电机产生的交流电转换为直流电，并将所述的直流电提供给所述的阵列柔性传感器作为电源；所述的摩擦纳米发电机包括电水凝胶层和发泡材质层，所述的电水凝胶层设置在所述发泡材质层的正上方；所述的整流模块贴合在所述电水凝胶层的上表面上并与所述的电水凝胶层电连接，所述的整流模块与所述的发泡材质层之间通过金属导线电连接；所述的电水凝胶层和发泡材质层之间设置有预定的间隙，通过足部踏下和抬起使所述的电水凝胶层和发泡材质层接触和分离，进而产生交流电。

3、优选地，所述的摩擦纳米发电机为垂直接触分离式摩擦纳米发电机。

4、优选地，所述的电水凝胶层由自愈型离子导电水凝胶制备，所述的自愈型离子导电水凝胶的制备方法包括以下步骤：

5、s1、将5质量份的无水乙醇、10质量份的乙酸和4质量份的乙酸丙酮混合，在连续的磁力搅拌下搅拌40分钟，磁力搅拌的速度设置为450r/min；

6、s2、将2质量份的碳酸锂加入步骤s1中得到的混合物中，继续搅拌20分钟，加入1质量份的钛酸四丁酯，搅拌10分钟；

7、s3、在步骤s2中得到的混合物中加入3质量份的聚丙烯酰胺，在连续的磁力搅拌下搅拌60分钟，然后用1微米过滤器过滤，过滤出的混合物转移至玻璃模具中，放入电热干燥箱中干燥3小时后，形成所述的自愈型离子导电水凝胶。

8、优选地，所述的电热干燥箱的温度按照优化加热曲线控制，所述的优化加热曲线符合以下的优化加热方程：

9、 ;

10、其中，t为混合物进入电热干燥箱中干燥的时间，单位为分钟；t为电热干燥箱的实际加热温度，单位为℃；t0=92℃。

11、优选地，所述的发泡材质层的制备方法包括以下步骤：

12、将85质量份的eva树脂、7质量份的偶氮二甲酰胺、3质量份的氧化锌和5质量份的双(2-二甲氨基乙基)醚混合后加入模具，在120公斤的合模压力下加热到175℃并维持40秒，充分发泡后得到所述的发泡材质层。

13、优选地，所述的电水凝胶层中设置有多个内凹圆柱体。

14、优选地，所述的发泡材质层中设置有多个圆柱体凸起。

15、优选地，所述的圆柱体凸起与所述的内凹圆柱体的位置一一对应，当所述的电水凝胶层和发泡材质层接触时，所述的圆柱体凸起插入所述的内凹圆柱体中。

16、优选地，所述的阵列柔性传感器用于监测压力、应变、心率、血压、肌肉关节运动、温度或湿度。

17、优选地，所述的金属导线的至少一部分埋设在电水凝胶层和发泡材质层的端部内。

18、优选地，所述的发泡材质层的下方还设置有半掌式内增高部。

19、优选地，所述的鞋垫主体的前端设置有裁剪区。

20、优选地，所述的智能监测部还包括通讯模块，该通讯模块用于将所述的阵列柔性传感器采集的信号发送到用户终端的信号采集处理模块，由该信号采集处理模块对所述的阵列柔性传感器采集的信号进行数据分析，实现检测和警示功能。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本发明所述的穿戴式智能监测鞋垫的外观采用鞋垫或半插式鞋垫形式，隐蔽性好，能够适配大部分鞋型，且根据需求能够按需匹配功能。主体采用具有导电性能的自修复水凝胶材料制成，内置摩擦纳米发电机，可以将人们在日常生活中所产生的机械能进行收集，并将其转化为电能使用，从根本上解决电量储蓄问题，延长设备待机时长。第一层选用大量程、多模式识别的柔性传感器，实现多模式识别系统。一般能够识别压力、应变、温度、湿度等等常见的信号。本申请将水凝胶柔性可穿戴传感器、摩擦纳米发电机、电能存储设备、鞋垫外观设计、移动数据传输技术融为一体，搭建起人体自驱动传感网络，就是将人体能量采集、信息传感、电源管理及信息采集分析系统集成为一体，能量转换率高、结构材料灵活多变、数据分析和动态信息获取高效。

技术特征：

1.一种穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的穿戴式智能监测鞋垫包括鞋垫主体和智能监测部，所述的智能监测部设置在所述鞋垫主体的中部和后跟位置，所述的智能监测部包括阵列柔性传感器、整流模块和摩擦纳米发电机，所述的整流模块用于将所述的摩擦纳米发电机产生的交流电转换为直流电，并将所述的直流电提供给所述的阵列柔性传感器作为电源；所述的摩擦纳米发电机包括电水凝胶层和发泡材质层，所述的电水凝胶层设置在所述发泡材质层的正上方；所述的整流模块贴合在所述电水凝胶层的上表面上并与所述的电水凝胶层电连接，所述的整流模块与所述的发泡材质层之间通过金属导线电连接；所述的电水凝胶层和发泡材质层之间设置有预定的间隙，通过足部踏下和抬起使所述的电水凝胶层和发泡材质层接触和分离，进而产生交流电。

2.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的电水凝胶层由自愈型离子导电水凝胶制备，所述的自愈型离子导电水凝胶的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的电热干燥箱的温度按照优化加热曲线控制，所述的优化加热曲线符合以下的优化加热方程：

4.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的发泡材质层的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的电水凝胶层中设置有多个内凹圆柱体。

6.根据权利要求5所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的发泡材质层中设置有多个圆柱体凸起。

7.根据权利要求6所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的圆柱体凸起与所述的内凹圆柱体的位置一一对应，当所述的电水凝胶层和发泡材质层接触时，所述的圆柱体凸起插入所述的内凹圆柱体中。

8.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的阵列柔性传感器用于监测压力、应变、心率、血压、肌肉关节运动、温度或湿度。

9.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的金属导线的至少一部分埋设在电水凝胶层和发泡材质层的端部内。

10.根据权利要求1所述的穿戴式智能监测鞋垫，其特征在于，所述的发泡材质层的下方还设置有半掌式内增高部。

技术总结本发明涉及一种穿戴式智能监测鞋垫，该鞋垫包括鞋垫主体和智能监测部，智能监测部包括阵列柔性传感器、整流模块和摩擦纳米发电机，所述的整流模块用于将所述的摩擦纳米发电机产生的交流电转换为直流电，并将所述的直流电提供给所述的阵列柔性传感器作为电源；所述的摩擦纳米发电机包括电水凝胶层和发泡材质层，所述的电水凝胶层设置在所述发泡材质层的正上方；所述的整流模块贴合在所述电水凝胶层的上表面上并与所述的电水凝胶层电连接，所述的整流模块与所述的发泡材质层之间通过金属导线电连接；所述的电水凝胶层和发泡材质层之间设置有预定的间隙，通过足部踏下和抬起使所述的电水凝胶层和发泡材质层接触和分离，进而产生交流电。技术研发人员：翁京瑞,蒋伍虎,林松受保护的技术使用者：浙江奥康鞋业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5