足底压力分布测量鞋垫的研制

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1、第31卷第9期纺织学报Vo1．31．No．92010年9月JournalofTextileResearehSep．，2010文章编号：0253-9721(2010)09一O114-04足底压力分布测量鞋垫的研制金曼一，丁辛一，甘以明，杨旭东，周宏(1．东华大学纺织而料技术教育部重点实验窒，上海201620；2．东华大学纺织学院，上海201620；3．中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，北京100088)摘要研制了基于PVDF压电薄膜的智能压力测试鞋垫，以记录人体运动状态下的足底压力分布状况。针对柔性

2、传感器普遍存在的频率响应问题，采用多层感芯结构以提高薄膜传感器信号响应，并在压电薄膜和柔性鞋垫间嵌入硬质膜片以改善柔性传感器的弹性滞后性。智能压力鞋垫具备良好的可穿戴性，且在高频运动条件下具备良好的测试性能。测试实例表明，智能力鞋垫性能可靠，可揭示不同运动状态下足底压力的分布状况，为人体步态分析研究提供依据。关键词PVDF压电薄膜；传感器；感芯结构；弹性滞后；足底压力分布中图分类号：TS941．3文献标志码：AAsensinginsoleformeasuringplantarpressuredistr

3、ibutionJINMan一，DINGXin一，GANYiming，YANGXudong，ZHOUHong(1．KeyLaboratoryofTextileScience＆Technology，MinistryofEducation，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China；2．CollegeofTextiles，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China；2．QuartermasterResearchInstituteofGene

4、ralLogisticsDepartmentoftheCPLA，Belting100088，China)AbstractAsmartinsoleforplantarpressuredistributionmeasurementhasbeendevelopedbyusingPVDFsensors．Tosolvethecommonproblemofslow~equencyresponsesofflexiblesensors，improvementshavebeenmadebyusingamulti—lay

5、erchipstructureofthePVDFsensortoincreasethesignal—responses．andbyinse~ingahardplasticsheetbetweenthesensorandthesoftbasematoftheinsole，todecreaseelastichysteresis．Thewearablesensor—embeddedinsolehasshowngooddynamicperformancesinmeasuringtheplantarpressu

6、redistributionunderhigh—speedbodymotion．Examplesofusingtheinsoletoshowtheplantarpressuredistributionofvolunteershavedemonstratedthattheinsoleisofgoodworkingreliabilityandcanbeusedasausefultestingdeviceforhumangaitanalysis．KeywordsPVDFpiezoelectricfilm；s

7、ensor；sensorchipstructure；elastichysteresis；plantarpressuredistribI1tion步行是人体基本运动之一，任何步行动作都要态，但所使用的薄膜型传感材料大多输出信号微通过人体足部与地面的相互作用完成，通过对足底弱，同时柔性传感元件具有纺织品的黏弹性特征，当力学分布特征分析可揭示人体步态规律u，利用这作用于传感器的载荷停止变化后，材料会在一段时些信息可对生理疾病做出合理的预测和解释。。间内保持弹性蠕变。柔性传感元件在蠕变时间内再在对足底压力分布

8、测量技术的研究中，压力测次受压，将造成线性度变差，引起测量误差。。，因试板的临床应用较广泛，可穿戴式压力鞋、压力鞋垫此，提高信号响应，改善柔性传感器的滞后性，是可更为先进，但未得到广泛应用。前者测试稳定，穿戴压力测试技术的关键。但测试空间有局限性且价格昂贵；后者结构简单便聚偏二氟乙烯(以下简称PVDF)薄膜属于高分于人体穿戴，测试结果更接近人体真实的运动状子压电材料，具有厚度薄，质量轻，柔性好，灵敏性高收稿日期：2009—09～27修回日期：2010—0