專利名稱：可反映人體能耗的傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及的是一種利用布置在鞋底的壓力傳感陣列，用以檢測分析人體能耗的 傳感器，屬于傳感器技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，運動的意識也在不斷的增強，但是在運動 中究竟消耗了多少能量，在競技中究竟損失了多少體力卻始終沒有一個好的檢測方法， 已有的檢測設備或者設備沉重不能便攜，或者器材昂貴無法承受，社會急切的需要一種 測量準確、價錢合理、便于攜帶的人體能耗測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種布置在鞋底的、用以檢測分析人體 能耗的傳感器。這種傳感器是一種新型的壓力傳感器，它采用一定配比的彈性材料包裹 成特殊陣列形式，將其嵌入鞋內(nèi)，分析陣列中壓力傳感器在人體不同運動狀態(tài)下所受的 壓力分布情況得到人體的運動姿態(tài)的變化，基于步態(tài)的運動能耗模型，達到測量人體運 動能耗的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種可反映人體能耗的傳感器，它由具有應力阻抗效應的
非晶絲縱橫交錯排列形成，其特征是所述非晶絲的主要成分是CoSiB，其直徑35微 米，將所述非晶絲縱向和橫向交叉排列形成柔性電路板，將所述柔性電路板置入鞋內(nèi) 的敏感區(qū)域，人體穿上這種鞋時，人的力量作用于傳感器上，傳感器受應力后阻抗發(fā) 生變化輸出一個對應于應力的電信號，這樣通過實時采集嵌入在鞋底部的傳感器所受 的應力，可得到人體行走、跳躍、跑步、攀巖等人體步態(tài)特征，基于人體運動能耗的 數(shù)學模型，可以測定人體能耗。
采用可以測量微小壓力變化的敏感材料非晶絲，利用非晶絲的應力阻抗效應制作 一種新型傳感器，具有受溫度和外界干擾小，使用壽命長，價格便宜等優(yōu)點。
采用一定配比的預聚體與固化劑，經(jīng)過預熱，澆注，固化，脫模等工藝，合成的 配比彈性體將壓力傳感器包裹成特殊的陣列。其特點是彈性好，抗壓強度高，回彈快。 通過實時釆集嵌入在鞋底部的陣列壓力傳感器所受的壓力，解析人體行走、跳躍、 跑步、攀巖等人體步態(tài)特征，基于人體運動能耗的數(shù)學模型，可以測定人體能耗，其測 量簡潔而準確。
本發(fā)明具有以下顯著特點和積極效果
1、 本發(fā)明的可反映人體運動能耗。
2、 本發(fā)明的可反映人體運動能耗的傳感器采用的敏感材料相對于國外的同類產(chǎn)品，結(jié) 構(gòu)更加簡單，成本更加低廉，測量的精度高。
3、 本發(fā)明的可反映人體運動能耗的傳感器采用了新穎的分析方式、制作工藝和成型材 料(一定配方的彈性材料)，該材料本身就是高檔運動鞋的材料，這使得傳感器與鞋的 結(jié)合更加良好，穿著更加舒適。


附圖是本發(fā)明的陣列傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如附圖所示，選用了一種玻璃包覆的非晶絲1和2，其中l(wèi)為縱向排列，2為橫向 排列。所述非晶絲l和2的主要成分是CoSiB，其直徑35微米，表面包覆了4微米的 玻璃，非晶絲1和2在激勵的情況下其受到軸向拉力時阻抗會發(fā)生明顯的變化，利用 非晶絲的這種應力阻抗效應來制作可嵌入鞋底部的壓力傳感器陣列。首先將非晶絲1 和2表面的玻璃通過搓絲去除，然后將絲放在4: 7: 10的HF酸溶液中浸泡12分鐘將 玻璃碎末去除干凈。將非晶絲1和非晶絲2縱橫交錯排列，制作成柔性電路板3，并且 將柔性電路板3對應著鞋的敏感區(qū)域，并將處理好的非晶絲1和2焊接在焊盤上，這 就形成了敏感區(qū)域的非晶絲壓力傳感器陣列。
選擇一種雙組分的熱固型PU材料，這種材料由兩部分組成， 一部分是預聚體，一 部分是固化劑，同時還有輔助材料的脫模劑。首先將預聚體放在真空烘箱內(nèi)真空加熱 到100度，在預聚體加熱脫泡的同時，將固化劑按照與預聚體4: 7: 100的比例稱量， 然后將固化劑加熱到70度，把加熱到溫度的預聚體和固化劑混合，充分的攪拌，將脫 模劑涂抹在預脫模的模具上，將預聚體和固化劑的混合物澆注其中，室溫固化15分鐘， 在此期間，重復上面的步驟，再制作出適量的預聚體和固化劑的混合物，15分鐘后打 開模具，將事先焊接好的柔性電路板3固定在固化的PU材料上，把第二次配制的PU 混合物澆注在柔性電路板3上，實現(xiàn)用兩層PU材料包裹柔性電路板的目的，室溫固化 15分鐘，然后120度熟化2小時，PU材料實現(xiàn)完全的固化，取出模具脫模，得到我們 需要的PU材料包裹的非晶絲壓力傳感器陣列。
采集壓力傳感器陣列傳送出的阻抗變化信號，經(jīng)過信號的變換和處理，得到傳感 器陣列的壓力分布，通過軟件處理得到了人體的運動姿態(tài)，并且根據(jù)標定得到人體的 運動能量消耗。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，通過采用新型材料非晶絲和新工藝方法制作的陣列 傳感器，分析測量的壓力和壓力分布得到人體的運動姿態(tài)，依靠標定的運動姿態(tài)能耗， 計算出人體運動的整體能耗。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施方式，不應被視為對本發(fā)明范圍的限制，而且 本發(fā)明所主張的權(quán)利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領域技藝的人士，依照本發(fā)明 所披露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種可反映人體能耗的傳感器，它由具有應力阻抗效應的非晶絲縱橫交錯排列形成，其特征是所述非晶絲的主要成分是CoSiB，其直徑35微米，將所述非晶絲縱向和橫向交叉排列形成柔性電路板，將所述柔性電路板置入鞋內(nèi)的敏感區(qū)域，人體穿上這種鞋時，人的力量作用于傳感器上，傳感器受應力后阻抗發(fā)生變化輸出一個對應于應力的電信號，這樣通過實時采集嵌入在鞋底部的傳感器所受的應力，可得到人體行走、跳躍、跑步、攀巖等人體步態(tài)特征，基于人體運動能耗的數(shù)學模型，可以測定人體能耗。
全文摘要
一種可反映人體能耗的傳感器，它由具有應力阻抗效應的非晶絲縱橫交錯排列形成，其特征是所述非晶絲的主要成分是CoSiB，其直徑35微米，將所述非晶絲縱向和橫向交叉排列形成柔性電路板，將所述柔性電路板置入鞋內(nèi)的敏感區(qū)域，人體穿上這種鞋時，人的力量作用于傳感器上，傳感器受應力后阻抗發(fā)生變化輸出一個對應于應力的電信號，這樣通過實時采集嵌入在鞋底部的傳感器所受的應力，可得到人體行走、跳躍、跑步、攀巖等人體步態(tài)特征，基于人體運動能耗的數(shù)學模型，可以測定人體能耗?？梢越鉀Q目前社會急切需要的一種測量準確、價錢合理、便于攜帶的人體能耗測量系統(tǒng)。
文檔編號A61B5/22GK101199424SQ20061016740
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者勇 余, 碩 劉, 靖 劉, 崔計苓, 段遠征, 王亞洲, 王瀟睿, 胡滿珠, 雷衛(wèi)武, 躍 韓 申請人:北京國浩微磁電子智能傳感器技術(shù)研究所