一种用于健康监测的鞋垫
技术领域
本实用新型涉及健康监测设备技术领域，尤其涉及一种用于健康监测的鞋垫。
背景技术
目前用于健康监测的鞋垫，其功能基本局限于人体健康指标如温度、湿度、重量、脉搏等的测量、加热除湿、步态检测和简单告警等服务。然而调查显示：进入21世纪，我国老龄化进程逐步加快，中老年人患中风、痴呆、骨质疏松等老年病的几率也日益增大，需要进行康复训练的老年人不断增多。然而，50％以上的老年人存在术后康复训练无人监管或者理疗方式错误的状况，若是长期在医院或者理疗场所治疗不仅康复费用昂贵，而且医疗资源有限。随着可穿戴技术的发展，将其应用于术后康复领域，不仅可使术后康复训练模式逐步移动化、便捷化、高效化，还可提高医疗资源利用率，提高病人康复效果，为病人节约康复费用。目前，相关研究人员试图通过可穿戴设备检测并反馈病人的运动信息来对病人术后康复训练进行监控、指导。
中国专利(公布号为CN206776866U)公开了一种基于人体步态监测的疲劳预警鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体包括上鞋垫和下鞋垫，所述上鞋垫和下鞋垫之间设置有海绵层，所述上鞋垫、海绵层和下鞋垫贴合在一起，所述海绵层上设置有电源模块和微处理器，所述电源模块和微处理器电连接，所述微处理器上设置有储存模块，所述海绵层的前掌、足弓和后跟处均设置有压力监测模块，所述海绵层上还设置汗液传感器、报警模块和蓝牙模块，所述压力监测模块、汗液传感器、报警模块和蓝牙模块均与微处理器和电源模块电连接。
该实用新型公开的鞋垫可多方面的监测人体步态情况，且能够对人体进行疲劳预警，并能够对监测数据进行储存分析。但是，该实用新型存在以下不足：
1、该实用新型并没有提供用于接收远程云端平台或智能终端推送信息的接收模块，无法完成数据的交换。
2、该实用新型在海绵层上设置汗液传感器，导致该汗液传感器没有与用户接触且没有设置温度传感器对测量结果校正，无法获取准确的检测结果。
3、该实用新型没有提供无线充电模块，不便于用户的使用。
4、该实用新型并没有内置放大电路和A/D转换器，在鞋垫传感器受干扰情况下无法准确、及时获取传感器的信号，不利于用户的健康监测。
此外，由于康复人员身体状况较弱，无法确保其身体状态能够适应于远程医疗中心发送的训练计划以及训练强度。若远程医疗中心发送的训练计划及训练强度超过康复人员的可承受范围，不仅不能起到康复效果，反而会给康复人员造成额外的身体损害。因此，急需提供一种不仅能够监测用户日常活动，而且能够监测并辅助用户远程康复训练的健康监测设备。
例如，文献[1]裴峰,张志杰,王文廉,et al.传感器补偿系统中的小波去噪的应用及DSP的实现[J].仪表技术与传感器,2012(12):89-91.公开了一种针对传感器的小波去噪方法，在对传感器误差经行数字滤波器补偿过程中，准确的输入信号对补偿结果有着至关重要的作用，针对传统去噪法的弊端，提出了小波专噪法。同时利用DSP高速的运算能力、强大的处理能力，在 DSP硬件上实现小波阈值去噪算法，为下一步实现动态补偿数字滤波器系统提供基础。
例如，文献[2]王志,徐晓光,胡楠,夏雯娟.改进型小波阀值函数的压力信号降噪在DSP系统中实现[J].洛阳师范学院学报(5期):24-27.公开了一种基于DSP的降噪处理方法。对压力传感器采集的输入信号进行降噪处理，降噪效果的好坏直接影响传感器的补偿精度，针对传统小波阈值降噪的一些不足，引入一种新的阈值函数，弥补了传统降噪方法的一些不足之处，将新的阈值函数移植到DSP上，用C语言完成改进型阈值函数的程序，并对一组噪声信号进行降噪处理。
例如，公开号为CN205881451U(公开日：2017年01月11日)的中国专利文献公开了种智能家居去噪装置，包括有与初级噪声采集单元相连的DSP处理单元，DSP处理单元分别与次级噪声输出单元、残余噪声采集单元相连；初级噪声源产生的噪声在空间中传播形成声场；初级噪声采集单元中的参考传感器采集初级噪声信号后送入前置放大电路进行信号放大，放大后的信号依次通过抗混叠滤波器和AD转换模块将模拟信号转化为数字信号，送至DSP处理单元进行自适应噪声抵消处理；处理后的信号依次通过 DA转换模块、平滑滤波器和功率放大器放大后驱动扬声器发出与初级噪声幅度相同、相位相反的噪声；残余噪声采集单元采集抵消之后的残余噪声信号，将残余信号放大、转换成数字信号后送至DSP处理单元处理；具有去噪效果好、结构简单的特点。
例如，文献[3]师廷伟,金长江.基于FPGA的并行全比较排序算法[J].数字技术与应用,2013(10):126-127.公开的一种数据运算方法，传统的排序方法主要软件串行方式实现，包括冒泡、选择法、计数法等，这些算法大多采用循环比较，运算费时导致实时性较差，不能满足工程上越来越高的实时性要求，该文献基于FPGA硬件特点们提出一种全新的并行全比较排序算法，一组数据先进行两两之间的比较，每两个数比较都会得到一个比较结果，可以根据两个数的大小定义数据排序结果0或1，对这些比较结果进行求和计算得到积分可以进行排序，由于所述有数的两两比较结果都在硬件内同时进行，只需要一个时钟的时间即可得到比较结果，比较结果以高电平1或低电平1的形式输出。
例如，文献[4]姜小波,叶德盛.一种新型低功耗异步比较器的设计方法 [J].电子学报,2012,40(8):1650-1654.公开了一种数据比较器。当两个数据进行比较时，只需要从最高位到最低位逐位比较，若出现第一个不相等的数位，比较结果随即产生，低功耗的比较器具有上述特点，但现有技术中多数比较器没有利用该特点，而对数据上所有位进行运算，因此提高了功耗的开销，该文献利用输入数据的统计特性设计比较器，给出了低功耗比较器设计的新方法，减少了冗余运算，分别设计了低功耗的异步行波比较器和提前终止异步比较器，异步行波比较器从第一个不相等数据位开始停止计算，但要传递比较结果，通过修改真值表，重新设计比较单元，增加终止判断电路，提出了提前终止异步比较器，它在终止比较运算的同时得到比价结果，节省了功耗。两种异步比较器与对比的BCL比较器和门控时间比较器在SMC 0.18微米工艺下实现，在随机数据和来自LDPC内的数据下，分别节省了87.1％、84.5％和37.5％、28.6％的功耗。
例如，公开号为CN1092362C(公开日：2002年10月09日)的中国专利文献公开了一种阵列错位比较装置，用于一次性实现两组数据串的多行错开一个数据的比较，它包括：m行比较器，每行中有n个比较器，从而构成了nxm的阵列比较器，其中每个比较器有一个第一输入端、一个第二输入端和一个输出端，每列中的比较器的第一输入端连接在一起；并且第一组数据串的各个数据分别接在第一输入端，第二组数据串以每行错开一位的方式接在第二输入端上。
例如，公开号为CN100533369C(公开日：2009年08月26日)的中国专利文献公开了一种应用于二进制比较电路的二进制数据比较方法，该方法包括：
(a)接收第一个二进制数据A3A2A1A0和第二个二进制数据B3B2B1B0 的每一个的全部4位；以及
(b)根据如下公式比较第一个二进制数据和第二个二进制数据，以确定第一个二进制数据和第二个二进制数据中的哪一个更大，并且输出对应于比较结果的信号：
F(A≤B)＝A3′·B3+(A3′+B3)·{A2′·B2+(A2′+B2)·{A1′· B1+(A1′+B1)·(A0′+B0)}}
其中，A3′表示第一个二进制数据的倒置MSB，A2′表示第一个二进制数据从LSB起的第二位的倒置，A1′表示第一个二进制数据从LSB起的第一位的倒置，而A0′表示第一个二进制数据的倒置LSB，B3表示第二个二进制数据的MSB，B2表示第二个二进制数据从LSB起的第二位，B1表示第二个二进制数据从LSB起的第一位，而B0表示第二个二进制数据的LSB。
例如，文献[5]李晓骏,拜福君,成俊,等.一种基于存储器的高精度抗干扰的比较器[J].信息与电脑(理论版),2017(3):33-35.公开的一种比较器，主要包括放大器、输入级MOS管的尺寸调整模块，通过对放大器灵敏度的调节从而实现高精度和高抗干扰能力。
例如，文献[6]易映萍,侯文,蒋玲,et al.2位数值比较器设计方法探讨 [J].教育教学论坛,2016(37):185-186.公开了多个数值比较器设计方法。卡诺图是逻辑函数的一种图形表示，在数字电路中可以用卡诺图来表示和化简逻辑函数，用卡诺图来设计组合逻辑电路和时序逻辑电路。
例如，文献[7]王俊博.一种应用于10位SAR ADC的高精度比较器电路设计[J].科学技术创新,2019(28).公开了一种多数据位进行比较的数据比较器。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种用于健康监测的鞋垫，至少包括可拆卸的面层和承托所述面层的底层。所述鞋垫至少包括依次串联连接的传感器单元、分析单元、数据存储单元、执行单元和无线充电单元。所述无线充电单元分别与所述传感器单元、所述分析单元和所述数据存储单元电连接。所述传感器单元至少包括安装在所述面层的第一传感器、安装在所述底层的第二传感器和放大模块。所述放大模块分别与所述第一传感器和第二传感器电连接。所述分析单元与所述执行单元电连接。所述执行单元通过无线的方式与智能终端连接。所述智能终端通过无线和/或有线的方式与远程的云端服务平台连接。
根据一个优选实施方式，所述放大模块至少包括放大电路和A/D转换器。所述放大电路分别与所述第一传感器和所述第二传感器电连接。所述 A/D转换器接收放大电路的信号，并将转换后的信号传输至所述分析单元。
根据一个优选实施方式，所述鞋垫还包括开关模块。所述开关模块与无线充电单元电连接。所述开关模块接收所述逻辑运算模块的反馈指令信息以打开/关闭第一传感器和第二传感器。
根据一个优选实施方式，所述分析单元包括数字信号处理模块和逻辑运算模块。所述数字信号处理模块接收放大模块的第一传感信息，并将处理后的第二传感信息传输至所述逻辑运算模块。所述逻辑运算模块将通过与所述数据存储单元预存储的数据对比判决产生的反馈指令信息传输至所述开关模块。
根据一个优选实施方式，所述执行单元包括用于接收/发送信息的信号继电模块和无线收发模块。所述信号继电模块和所述无线收发模块电连接。所述逻辑运算模块通过所述信号继电模块接收并响应智能终端的指令信息。所述逻辑运算模块将通过与所述数据存储单元预存储的数据对比判决产生的反馈指令信息传输至至开关模块和信号继电模块。
根据一个优选实施方式，所述执行单元包括用于接收/发送信息的无线收发模块和信号继电模块。所述信号继电模块和所述无线收发模块电连接。所述逻辑运算模块通过所述信号继电模块接收智能终端的指令信息。所述逻辑运算模块响应于所述指令信息后，通过所述数据存储单元预存储的数据对比判决产生反馈指令信息。所述逻辑运算模块将反馈指令信息传输至所述第一传感器、所述第二传感器和信号继电模块。
根据一个优选实施方式，所述数据存储单元还包括参考数据库存储器和用户存储器。所述参考数据库存储器通过执行单元接收智能终端和/或云端服务平台的数据信息。所述用户存储器通过所述逻辑运算模块存储用户数据并通过所述执行单元传输至智能终端。
根据一个优选实施方式，所述无线充电单元包括锂电池、无线充电接收线圈和磁石。所述磁石设置在无线充电接收线圈的底端。所述无线充电接收线圈与锂电池电连接。
根据一个优选实施方式，所述第一传感器为用于测量用户足部汗液离子浓度的化学传感器。所述化学传感器设置于所述面层的上表面且其测量表面能够与待测目标直接接触。
根据一个优选实施方式，所述第二传感器至少包括压力传感器、湿度传感器、声音传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、位置传感器中的一种或多种。
根据一个优选实施方式，所述传感器单元还包括集成于所述第一传感器的壳体内或者相邻于所述第一传感器设置以对所述第一传感器的测量结果进行校正的温度传感器。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型提供的用于健康监测的鞋垫设置有放大模块，并且通过改进传感器单元、分析单元和执行单元的连接结构，能够在信号受干扰的情况下全面、准确和及时地监测用户身体健康。
2.本实用新型提供的鞋垫设有无线充电单元，具有无通电接触点的设计、无外露的电力传送元件和无需电线连接的充电方式，可以避免人体触电的危险、避免电力元件被水和气体的侵蚀、避免接头的机械磨损以及避免多条线缆互相缠绕的麻烦；此外，无线充电单元内置磁石，鞋垫能够快速准确的连接充电装置，方便用户的使用。
3.本实用新型提供的鞋垫设有开关模块，能够选择性的打开/关闭第一传感器和/或第二传感器，能够节约电量且所需供电电压更小，降低漏电造成的潜在危险。
附图说明
图1是本实用新型优选的一种逻辑模块示意图；
图2是本实用新型鞋垫显示的图形指示符的优选实施方式示意图；和
图3是本实用新型的足部骨骼分区示意图。
附图标记列表
10：智能鞋垫 20：智能终端 30：云端服务平台
101：传感器单元101a：第一传感器 101b：第二传感器
101c：放大模块 102：分析单元102a：数字信号处理模块
102b：逻辑运算模块 103：数据存储单元103a：参考数据库存储器
103b：用户存储器 104：执行单元104a：信号继电模块
104b：无线收发模块 105：无线充电单元106：开关模块
201：图形指示符202：第一端501：第1趾骨区
502：第2～5趾骨区503：第1跖骨区 504：第2跖骨区
505：第3跖骨区 506：第4跖骨区 507：第5跖骨区
508：足弓区509：足跟区
具体实施方式
在本实用新型的描述中，还需要理解的是，若出现“第一”、“第二”等术语，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，若出现术语“多个”，其含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。下面结合附图进行详细说明。
实施例1
本实用新型提供了一种用于健康监测的鞋垫，至少包括可拆卸的面层和承托面层的底层。图1示出了本实用新型优选的一种逻辑模块示意图。
根据一个优选实施方式，鞋垫10至少包括依次串联连接的传感器单元、分析单元、数据存储单元、执行单元和无线充电单元。无线充电单元分别与传感器单元、分析单元和数据存储单元电连接。传感器单元至少包括安装在面层的第一传感器、安装在鞋垫底层的第二传感器和放大模块。放大模块分别与第一传感器和第二传感器电连接。分析单元与执行单元电连接。执行单元通过无线的方式与智能终端连接。智能终端通过无线和/或有线的方式与远程的云端服务平台连接。
优选地，智能终端20可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备。智能终端20可以用于实现用户的个人账户登录、用户的信息录入以及用户对康复系统的控制。录入的用户信息包括但不限于用户的性别、年龄、身高、爱好、疾病史等个人信息，还包括用户的康复需求、医生建议等信息。优选地，智能终端20还用于显示康复项目的数据，以便用户基于显示的数据完成相应动作。智能终端20可以通过WIFI和/或网线与云端服务平台30连接，以便将鞋垫10采集的监测信息反馈至云端服务平台30。优选地，智能终端20除了接收以及传输数据外，还可以上传和下载康复数据。例如，用户临时有事需要暂停康复训练，智能终端20可以记录现有康复进度并将康复项目数据档案上传至云端服务平台30。当用户需要继续进行康复训练时，可以从云端服务平台30下载该康复项目数据档案。如此，用户在进行康复训练时可不受时间限制。优选地，云端服务平台30可以是云服务器、服务器、超微服务器、站群服务器中的一种或几种。优选的，服务器可以是x86 服务器。
根据一个优选实施方式，放大模块101c至少包括放大电路和A/D转换器。放大电路分别与第一传感器和第二传感器电连接。A/D转换器接收放大电路的信号，并将转换后的信号传输至分析单元。优选地，放大电路采用测量放大电路来放大第一传感器101a和第二传感器101b所输出的微弱电信号。优选地，测量放大电路也可以是集成放大器，例如DIN3 SYU/A-P-O系列集成放大器，超薄体积小，可以设置在鞋垫内部。优选地，A/D转换器用于将放大电路输出的模拟信号转换成数字信号，可以是积分型、逐次比较型、并行比较型、串行比较型和压频变换型。优选地，A/D转换器为ADS7044 逐次逼近型模数转换器，该器件尺寸微小且功耗低，非常适合安装在空间受限的鞋垫内部。
根据一个优选实施方式，鞋垫10还包括开关模块106。开关模块106 与无线充电单元105电连接。开关模块106接收逻辑运算模块102b的反馈指令信息以打开/关闭第一传感器101a和第二传感器101b。优选地，开关模块106可以是三极管开关电路或数字开关芯片。优选地，开关模块106 为采用场效应晶体管的模拟开关，例如，AD7510、AD7511和AD7512的介质隔离COMS开关。
根据一个优选实施方式，分析单元102包括数字信号处理模块102a和逻辑运算模块102b。数字信号处理模块102a接收放大模块101c的第一传感信息，并将处理后的第二传感信息传输至逻辑运算模块102b。逻辑运算模块102b将通过与数据存储单元103预存储的数据对比判决产生的反馈指令信息传输至开关模块106。优选地，数字信号处理模块102a具有滤波、转换和计算等功能，可以提取传感数据。优选地，信号处理模块102a可以是16bit定点DSP芯片或32bit浮点DSP芯片，例如，TMS320VC540XX 系列16bit定点DSP产品。优选地，逻辑运算模块102b具有多组算数运算和逻辑运算的功能，可以是集成电路、微处理器、固定逻辑芯片和可编程逻辑芯片。优选地，逻辑运算模块102b可以是可编程逻辑芯片，例如，EP2C5T144C8N可编程逻辑芯片。
根据一个优选实施方式，执行单元104包括用于接收/发送信息的无线收发模块104b和信号继电模块104a。信号继电模块104a和无线收发模块 104b电连接。逻辑运算模块102b通过信号继电模块104a接收并响应智能终端20的指令信息。逻辑运算模块104a将通过与数据存储单元103预存储的数据对比判决产生的反馈指令信息传输至开关模块106和信号继电模块104a。优选地，信号继电模块104a可以接通和断开电路，还可以放大、综合和控制信号，例如，电磁继电器、感应继电器和热力继电器。优选地，信号继电模块104a可以是HFD4超小型信号继电器。优选地，无线收发模块104b可以无线发送/接收数据并可以稳定可靠的短距离传输数据，例如，蓝牙无线接收模块、2.4G无线收发模块和ZIGBEE无线收发模块。优选地，无线收发模块104b为支持蓝牙5.0协议的远距离低功耗高速率无线收发模块，例如，BLE 5.0超小型数据传输模块。
根据一个优选实施方式，数据存储单元103还包括参考数据库存储器 103a和用户存储器103b。参考数据库存储器103a通过执行单元104接收智能终端20和/或云端服务平台30的数据信息。用户存储器103b通过逻辑运算模块102b存储用户数据并通过执行单元104传输至智能终端20。优选地，参考数据库存储器103a和用户存储器103b能够可读写的存储数据，例如，NOR型闪存和NAND型闪存。优选地，参考数据库存储器103a 和用户存储器103b可以是型号为K9F5608U0C-PCB0的NAND型闪存。
根据一个优选实施方式，无线充电单元105包括锂电池、无线充电接收线圈和磁石。磁石设置在无线充电接收线圈的底端。无线充电接收线圈与锂电池电连接。优选地，锂电池可充电且体积小，例如型号为PATL350829 的可充电聚合物锂电池。优选地，无线充电接收线圈以可拆卸的方式设置在锂电池底端。优选地，开拆卸的方式为卡扣或魔术贴。优选地，无线充电接收线圈为三线圈接收线圈，采用WPC QI协议。优选地，磁石用于固定鞋垫 10与无线充电底座。
根据一个优选实施方式，第一传感器101a为用于测量用户足部汗液离子浓度的化学传感器。化学传感器设置于面层的上表面且其测量表面能够与待测目标直接接触。
根据一个优选实施方式，传感器单元101还包括集成于第一传感器 101a的壳体内或者相邻于第一传感器101a设置以对第一传感器101a的测量结果进行校正的温度传感器。
优选地，第一传感器101a可以是基于ISFET的化学传感器，例如，中国专利(CN103210307A)公开的一种基于ISFET的检测离子浓度变化的化学传感器。优选地，温度传感器与第一传感器101a成对的设置以便测量离子浓度数据时同时记录该离子浓度测量时的温度并用于校正温度对ISFET 确定的离子浓度数据造成的影响。温度传感器也可以用于测量用户的皮肤表面温度并将测量结果作为生理指标中的一个。优选地，作为温度校正的替代，本实用新型也可以在第一传感器101a内集成加热元件以将ISFET保持在恒定温度。例如通过加热元件使ISFET保持在体温或略高于体温的温度，该温度以用户感到舒适为准。
根据一个优选实施方式，第二传感器101b至少包括压力传感器、湿度传感器、声音传感器、心率传感器、脉搏传感器、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪中的一种或多种。优选地，第二传感器101b的种类不限于此，还可以是其余传感器。优选地，压力传感器为薄膜压力传感器，例如，市场上最新推出的A401薄膜压力传感器。优选地，湿度传感器可以是温湿度传感器，例如型号为SQHTO3的温湿度传感器。优选地，声音传感器用于检测和记录用户的声音，例如Sound Detector模拟声音传感器。优选地，三轴加速度传感器可以用于监测用户运动或训练的步态信息，例如，型号为HAAM-313B 的小型三轴加速度传感器。优选的，三轴陀螺仪可以用于辅助智能终端20 定位，例如，型号为L3GD20HTR的微型三轴陀螺仪。
优选地，第二传感器101b中的各传感器与放大电路模块101c连接并发送至分析单元102进行数据处理。由于受干扰信号的影响，使得部分传感器的信号出现异常情况，将采集的信号经放大电路放大后，有助于比较所采集的信号与正常信号间是否存在明显差异，以便准确、及时判断用户是否出现异常情况。
优选地，云端服务平台30基于用户的个人基本数据、健康数据、历史康复数据、康复计划和预设匹配方案来完成至少一款康复项目的匹配。云端服务平台30将匹配出的康复项目的识别指令经由智能终端20发送至智能鞋垫10。鞋垫10在接收到识别指令之时，基于康复项目能够产生的动作数据和/或体感数据来选择性开启第一传感器101a和第二传感器101b并基于对一传感器101a和第二传感器101b采集的数据的分析来实现康复项目的预触发以启动康复项目。云端服务平台30基于鞋垫10对康复项目的成功启动而将康复项目发送至智能终端20显示。由鞋垫10采集用户完成康复训练项目过程中的第一数据和第二数据并基于第一数据和第二数据来计算用户的第一康复数据和第二康复数据，从而实现对用户康复训练过程的监测以辅助用户的康复训练。鞋垫10基于对第一传感器101a和第二传感器101b所采集的数据计算用户的体能损耗值并通过对体能损耗值的判断来实现康复项目的预触发。优选地，分析单元102将接收到的第一数据和/或第二数据与预先存储的第一数据和/或第二数据进行比对，结合预先存储的第一数据和/或第二数据的体能损耗值计算用户当前动作的体能损耗值，对计算出的体能损耗值进行判断以便确定用户是否适合该康复训练强度，在用户适合该康复训练强度时，触发该康复项目。反之，预触发失败，用户不能启动当前康复项目。优选地，智能鞋垫10也通过将第一传感器101a和第二传感器101b所采集的数据与经统计分析而获得的标准数据库的对比来实现康复项目的预触发。更优选地，分析单元102将接收到的第一数据和/或第二数据与预先存储的第一数据和/或第二数据进行比对，从而判断用户的当前动作和/或生理指标是否符合要求。在用户的动作符合要求且生理指标也符合要求时，触发该康复项目。反之，预触发失败，用户不能启动当前康复项目。
优选地，分析单元102监测第一数据并对在第一阈值内的第一数据进行分析以得出第一康复数据。分析单元102还基于第一康复数据超过第三阈值的程度来根据预定方式选择性开启第二传感器101b并基于开启的第二传感器101b采集康复训练时的第二数据。分析单元102监测多个第二数据并统计第二数据中的最大变化率超过第二阈值的次数以得出第二康复数据。优选地，第一阈值为用户正常生理状态下汗液组分范围的1.1倍。当第一数据超过用户正常生理状态下汗液组分范围的1.1倍时，则表明存在残留物积聚，需要对智能鞋垫进行清洁。优选地，第二阈值取第二数据的2～6％，通过设置第二阈值，可以滤除用户因轻微挪动手脚等动作造成的第二数据的轻微变化，这类轻微变化是用户在康复训练过程中难以避免的且不能反映用户康复数据的情况。第二数据超过第二阈值则代表用户生理状况或康复部位所受压力有较大变化，此时需要记录下来以得出第二康复数据。优选地，分析单元 102将基于第一数据和第二数据得出的第一康复数据和第二康复数据发送至执行单元104。执行单元104基于第一康复数据和第二康复数据与储存于数据存储单元103中的第一参考值和第二参考值的比较结果来获取用户康复训练时的反馈方案并将反馈方案经智能终端20反馈给远程的云端服务平台30，使得云端服务平台30能够在用户身体承受范围内基于反馈方案将康复训练内容向着有利于用户康复的方向调整。基于对本实用新型智能鞋垫 10采集的第一数据和第二数据的分析，能够实现对用户康复训练过程的监控，避免康复训练强度过大对用户身体状况造成损伤，同时还能避免康复强度过小造成的康复效果不佳，辅助用户进行康复训练。优选地，在第一康复数据大于等于第一参考值且第二康复数据大于第二参考值时，执行单元104 获取第一反馈方案。第一反馈方案为此时的康复训练强度过大，容易造成用户身体损伤。此时，云端服务平台30基于该第一反馈方案来减小康复训练强度，例如，缩短康复训练时间、将康复训练动作调整为用力更小的动作等。同样的，在第一康复数据大于等于第一参考值且第二康复数据小于等于第二参考值时，执行单元104获取第二反馈方案。第二反馈方案为此时的康复训练强度为用户可承受范围，康复效果较佳，无需调整康复训练内容。在第一康复数据小于第一参考值且第二康复数据大于第二参考值时，执行单元104 获取第三反馈方案。第三反馈方案为此时的康复训练强度较弱，但是用户自身可能出现了身体不适的情况。此时，云端服务平台30基于该第三反馈方案来暂停康复训练并向用户或其监护人发出提示。在第一康复数据小于第一参考值且第二康复数据小于等于第二参考值时，执行单元104获取第四反馈方案。第四反馈方案为此时的康复训练强度较弱，并且用户身体状况未出现异常。此时，云端服务平台30基于该第四反馈方案来增大康复训练强度。
优选地，分析单元102还可以根据如下预定方式选择性开启第二传感器 101b：分析单元102在第一康复数据超过第三阈值且当前时间未处于分析时段时设置一个基准时间标记并以基准时间标记所在时间为基准点设置一个第二预设时长的分析时段。分析单元102在第二预设时长的分析时段内监测第一数据且在第一数据超过第三阈值并持续第一预设时长之时设置一个中间时间标记直至第二预设时长的分析时段结束，并且分析单元102根据基准时间标记或者中间时间标记选择性启动第二传感器101b。
优选地，用户在进行康复训练过程中，第一数据是持续稳定变化而并非瞬时波动变化的，在第一数据持续保持第一预设时长时，说明用户在进行康复训练并且康复训练强度较大，此时可以基于设定的基准时间标记或中间时间标记选择性启动第二传感器101b。更优选地，第一预设时长是相对较长的时间，例如是15～30S。本实用新型通过设置第一预设时长以便确定用户是否是由于康复训练强度过大造成出汗。
优选地，分析单元102还可以根据基准时间标记或中间时间标记处的多个第一数据计算出用户康复部位的受力大小并以一个第三预设时长的时间间隔按照预设次数先后交替地启停处于康复部位的第二传感器101b和处于非康复部位的第二传感器101b。优选地，第二传感器101b在预设次数内采集到最大变化率超过第二阈值的第二数据时，分析单元102停止在第二预设时长的分析时段内再次启动第二传感器101b。第二传感器101b在预设次数内未采集到最大变化率超过第二阈值的第二数据时，分析单元102在下一个中间时间标记被设置时重复上述过程直至采集到最大变化率超过第二阈值的第二数据时或者第二预设时长的分析时段终止。
优选地，本实用新型一次只选择性开启部分第二传感器101b能够相比同时开启所有第二传感器101b更节约电量，且所需的供电电压也更小，降低漏电造成的潜在危险；另一方面还能减小传感器损耗。同时，本实用新型交替地开关处于康复部位的第二传感器101b和非康复部位的第二传感器 101b，考虑到的因素包括但不限于：用户康复部位受训练强度的影响大于非康复部位受训练强度的影响，首先仅开启康复部位的第二传感101b能够节约能源、减少第二传感器101b的使用频率以提升其寿命周期且能降低长期开启第二传感器101b可能导致的潜在安全隐患。然而，康复部位存在健康隐患只是其中一种情况，非康复部位也可能因训练强度过大而受到影响，此时交替地开关处于康复部位的第二传感器101b和非康复部位的第二传感器 101b有助于全面获得第二数据，还能节省能源。
优选地，鞋垫10还可以被配置为在执行单元104数据连接于智能终端 20时将第一康复数据和/或第二康复数据按照多个图形指示符201的方式显示于智能终端20的显示器上。图2示出了本实用新型鞋垫10显示的图形指示符的优选实施方式示意图。如图2所示，每个图形指示符201均关联于与其相对应的时间区间。每个图形指示符201的长度代表第一康复数据和 /或第二康复数据在对应的时间区间内的度量值。每个图形指示符201的第一端202所在位置上形成一条圆弧。优选地，对每个图形指示符201而言，第一端202所在圆弧上的位置表示与图形指示符201相关联的相应时间区间。通过图形指示符201可以直观、快速地查看康复训练过程中的有关情况，并获取该特殊情况的时间和/或时长。
具体地，以图2显示的数据为第二康复数据为例，在康复训练初始阶段，用户康复部位所受的压力和/或用户的心跳、血压、脉搏等较高，对应的第二康复数据较高。进行一段时间的休息后，第二康复数据相对初始阶段明显降低，继续进行康复训练，第二康复数据等相较于初始阶段有所缓和，说明用户能够承受该训练强度。随着康复训练时间的延长，第二康复数据升高，说明用户此时可能已经疲惫，训练强度相对有点大。将该反馈信息反馈给云端服务平台30后，云端服务平台30将训练强度向着减小的方向调整后，第二康复数据恢复平稳。根据用户开始进行康复训练的时间，基于图形指示符201还能获取用户进行康复训练能够保持第二康复数据平稳的时间。智能鞋垫10将监测到的用户康复训练过程提供给远程的云端服务平台30，以便在下一阶段为用户制定康复训练计划时能够作为参考。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进，仅对改进的部分进行说明。
根据一个优选实施方式，本实用新型的第一传感器101a为基于ISFET 的化学传感。基于ISFET的化学传感器包括ISFET和参比电极，其中，ISFET 和参比电极被设置为能与用户的皮肤直接接触。参比电极为Ag/AgCl电极、 Ag/AgCl塑料复合电极、Ag/AgCl凝胶电极、涂覆有可渗透膜的Ag/AgCl 电极或聚吡咯电极和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)电极。参比电极也可以是涂覆有渗透膜并用氯离子渗透的Ag/AgCl电极。渗透膜例如是聚乙烯醇缩丁醛、聚羟基乙基甲基丙烯酸酯或全氟磺酸聚合物。参比电极还可以是与介体混合的碳糊电极。介体例如是二茂铁或普鲁士蓝。参比电极还可以是贵金属参比电极和/或伪参比电极。贵金属例如是金或铂。优选地，本实用新型基于ISFET 的化学传感用于检测汗液中的离子浓度。更优选地，基于ISFET的化学传感检测的离子浓度主要是钠离子浓度和钾离子浓度。
根据一个优选实施方式，本实用新型鞋垫10的面层上至少设置有两个第一传感器101a。优选地，其中一个第一传感器101a的ISFET被设置为监测用户皮肤表面汗液的离子浓度，另一个第一传感器101a的ISFET被设置为监测用户皮肤表面汗液离子浓度外的其它特征，例如汗液的pH值。汗液pH值的大小能够反映用户的皮肤健康指标，例如pH值大于等于6是皮肤刺激或皮肤健康状况不良的指标。根据测量到的pH值信息分析出用户可能存在皮肤健康问题时，提醒用户通过更换化妆品或者调整饮食结构等方式来防止皮肤健康状况恶化，或者通过智能终端20将pH值信息上传至云端服务平台30存储，云端服务平台30上存储的数据可供医生或者美容院的皮肤护理人员等专业人士查看，以便给用户提供合理的建议。
根据一个优选实施方式，本实用新型中的第二传感器101b至少包括压力传感器，并且压力传感器是根据完成康复项目时康复部位的受力大小进行设置的。例如，需要进行足部康复的用户，根据行走时足部骨骼分区的受力大小来设置压力传感器。需要进行手部康复的用户，根据运动时手部受力大小来设置压力传感器。同样地，腰部、腿部以及背部同样可根据运动时受力大小来设置压力传感器。以足部为例，图3示出了本实用新型足部骨骼分区示意图。如图3所示，足部骨骼可分为如下几个区域：第1趾骨区501、第 2～5趾骨区502、第1跖骨区503、第2跖骨区504、第3跖骨区505、第4跖骨区506、第5跖骨区507、足弓区508和足跟区509。
由于行走时，足部是三点受力，第1跖骨区503、第5跖骨区507和足跟区509受力较多，因此，本实用新型在鞋垫10的第1跖骨区503、第 5跖骨区507和足跟区509分别至少设置有2～3个压力传感器。优选为至少设置2个压力传感器。其余区域压力变化较小，本实用新型在智能鞋垫 10的第1趾骨区501、第2～5趾骨区502、第2跖骨区504、第3跖骨区 505、第4跖骨区506和足弓区508分别至多设置有1～2个压力传感器。优选为至多设置1个压力传感器。当用户行走时，各压力传感器可感应到足部骨骼区域与地面的接触情况。鞋垫10的足弓区507还至少设置有1个三轴加速度传感器、三轴陀螺仪。优选地，本实用新型的第一传感器101a和温度传感器也设置于足弓区507。
根据一个优选实施方式，本实用新型用于采集用户汗液离子浓度的第一传感器101a和用于采集用户动作数据和体感数据第二传感器101b除了设置于智能鞋垫10上，还可设置于其它智能穿戴设备。优选地，所添加的智能穿戴设备可以具有独立的数据处理能力，即可以对数据进行处理并将处理后的数据直接发送至云端服务平台30。如此可减少云端服务平台30的数据处理量。优选地，所添加的智能穿戴设备也可以只具有数据收集传输能力，即将收集到的数据传送至云端服务平台30，由云端服务平台30进行数据处理。
例如，将第一传感器101a设置于智能项链上用于采集用户颈部的汗液离子浓度。所添加的智能穿戴设备可以是智能手环、智能手表或专门设计用于运动锻炼的传感装置等。优选地，使用智能手环记录用户胳膊甩动的幅度和次数。使用智能手表记录用户的音色、音调和/或响度。专门设计用于运动锻炼的传感装置包括但不限于声音传感器、温度传感器、亮度传感器等。本实用新型的运动系统通过与其它智能穿戴设备结合使用，可以增强对运动项目的操控能力。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
