深圳大學(xué)：研制出“自供能高分辨率智能鞋墊系統(tǒng)"傳感器用于足底壓力監(jiān)測(cè)

在現(xiàn)有的足底壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)中，設(shè)備的能源供給仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。基于摩擦起電和靜電感應(yīng)原理的摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENGs）能夠收集自然界中的多種機(jī)械能并將其轉(zhuǎn)化為電能或電信號(hào)，可應(yīng)用于自供電傳感器。但對(duì)于目前已開發(fā)的基于TENG鞋墊設(shè)備，其傳感分辨率和容錯(cuò)能力仍有待提高。深圳大學(xué)黃龍彪團(tuán)隊(duì)基于TENG技術(shù)提出了一種自供能高分辨率智能鞋墊系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)足底壓力的精準(zhǔn)映射，用于步態(tài)識(shí)別和體育運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在中國科技期刊行動(dòng)計(jì)劃高起點(diǎn)新刊BMEMat上。

據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了一種基于TENG的高分辨自供電智能鞋墊系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)足底壓力分布。該智能鞋墊系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成：基于TENG的壓力傳感器陣列的鞋墊、帶有44個(gè)信號(hào)采集通道的DAQ電路模塊和存儲(chǔ)模塊。通過結(jié)合FPC和PCB技術(shù)，獲得了具有44像素傳感陣列的集成智能鞋墊，實(shí)現(xiàn)了高空間分辨率。鑒于TENG技術(shù)的工作原理，傳感器可以在施加機(jī)械力時(shí)產(chǎn)生電信號(hào)，輸出電壓與施加的壓力成正比，傳感器靈敏度達(dá)到0.234 kPa-1，具有快速響應(yīng)能力（12.7 ms）和良好耐久性。

通過傳感系統(tǒng)采集到的電信號(hào)可以準(zhǔn)確映射足底壓力，因此智能鞋墊系統(tǒng)能夠進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力監(jiān)測(cè)，以區(qū)分人體步態(tài)（正常站立、內(nèi)八和外八等）和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（投擲和跳躍等）。這項(xiàng)工作表明可穿戴智能鞋墊在步態(tài)識(shí)別、體能訓(xùn)練和疾病預(yù)測(cè)方面具有重要的應(yīng)用潛力，為未來智慧醫(yī)療和大數(shù)據(jù)體育提供了可能。

來源：傳感器專家網(wǎng)