基于柔性触觉传感器的足底压力分布研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liouyun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来柔性电子学快速发展,已经成为未来生物医疗领域的重要革新手段,柔性触觉传感器对可穿戴式的医疗设备产生了颠覆性的影响。足底压力分布能够反映足部受伤或病变,被广泛应用于健康监测和医疗诊断当中。但往往受限于检测设备不便携、价格昂贵的缺点而没有被广泛应用。针对这一问题,相关人员提出使用柔性触觉传感器检测足底压力分布。柔性触觉传感器具有柔软、可拉伸、更好的贴附性等优点,但目前的大多数性能优良的器件加工成本高、检测范围小、容易破损导致无法发挥其应用优势。为此,本论文通过使用导电织物和微孔滤膜制作了电容式柔性触觉传感器并进一步制作了足底压力分布测量鞋垫解决上述问题。本文使用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐活化微孔滤膜得到活性介电层与织物电极组装后形成三明治结构的离子型电容式柔性触觉传感器。通过调控离子液体负载量对器件进行优化,该器件在0-25 k Pa时器件的灵敏度为0.14 k Pa-1,在25-300 k Pa时降至0.012 k Pa-1。器件的响应时间小于100 ms,能够对20 Pa以上的压力产生反馈,能承受3000次循环加载而保持稳定。此外,该器件具有制备工艺简单、原料易得,成本低的特点,解决了在实际应用中价格昂贵、生产效率低的不足。设计了六分区的足底压力分区方法,并依此在单足面积内安装了25个上述传感器制作了智能鞋垫。实验中采集了不同姿态下的足底压力分布情况,对静态站立时足底压力分布及压力中心点识别可以作为生物特征识别信号,验证了前足与足跟为足底压力的主要承重区域占总压力的91%;通过对步态过程中足底压力变化的检测标定了步态过程,运用智能鞋垫对步态分析的结果在步态训练,机器外骨骼操控中有广阔的应用价值;此外还检测了两种不同康复训练模式下的足底压力分布,分析了在由站姿到坐姿再到站姿以及向左转身和向右转身的动作中足底压力分布的变化。综上所述,基于柔性触觉传感器的智能鞋垫的研究及其应用于足底压力分布测量的研究具有重要意义和实用价值。
其他文献
急性乳腺炎是乳房急性化脓性感染,常见于产后哺乳期妇女,尤其是初产妇,好发于产后3~4周,现代医学一般给予消炎药物治疗,部分患者经久不愈,最后手术切开排脓,给患者带来痛苦。
从小麦中提取植物酶,以农药乐果为抑制剂,采用分光光度法研究了用各种酶浓度小麦酯酶检测乐果的分辨率和灵敏度.研究显示, 存在一最佳酶浓度,用此浓度的酶液检测乐果,分辨率