本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域，具體涉及一種針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力測量鞋墊。

背景技術(shù)：

在臨床醫(yī)學(xué)上，骨折愈合過程分三個階段：血腫機(jī)化期，這一階段纖維連接生長需約2周；骨痂形成期，即骨折已達(dá)臨床愈合階段，此期約需2個月；骨痂塑形期，骨髓腔再通，恢復(fù)原形過程需約2年。下肢骨折病人在骨痂形成期即可用骨折肢接觸地面進(jìn)行康復(fù)行走訓(xùn)練，在進(jìn)行逐漸負(fù)重行走康復(fù)訓(xùn)練過程中，不同階段骨折肢所能承受的力有一定的大小限制，病人們通常會不注意也不知道自身對骨折肢的施力大小，然而施力過大會對其骨折肢造成損傷，對其康復(fù)產(chǎn)生視損傷情況而定的影響，輕則延長骨骼愈合時(shí)間，重則影響骨骼康復(fù)階段的成型，導(dǎo)致骨骼愈合偏離了正確的愈合方向，因此需要一款將足底受力大小量化的產(chǎn)品，讓病人直觀的看到自己對足底所施加的力，從而控制施加力的大小，防止骨折肢在愈合過程中受到傷害。

在足底壓力測量技術(shù)的研究中，有腳印法、足底壓力掃描器、測力板及測力臺、壓力鞋及壓力鞋墊，其中足底壓力測試板、測試墊技術(shù)發(fā)展成熟，臨床應(yīng)用最為廣泛，而可穿戴的壓力鞋、壓力鞋墊最為先進(jìn)，但尚未得到廣泛的市場應(yīng)用。目前，運(yùn)用最多的是鞋墊式足底壓力測量技術(shù)，根據(jù)研究需要，調(diào)整壓力鞋墊大小，并可以在不同種類的鞋子上進(jìn)行測量，且不受空間范圍的限制，測試更接近人體真實(shí)運(yùn)動狀態(tài)。因此壓力鞋、壓力鞋墊技術(shù)作為對足底壓力測量的最理想方式已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)。

國外對于足底壓力檢測的起步較早，產(chǎn)品也較成熟。美國tekscan公司所研發(fā)的f-scan系統(tǒng)、比利時(shí)rsscan公司研發(fā)的footscan足底壓力分布和步態(tài)分析系統(tǒng)，其傳感器密度均達(dá)到4個/cm²。英國也開發(fā)了musgrave測力板系統(tǒng)，但成本高，價(jià)格昂貴。

國內(nèi)所研究的足底壓力檢測系統(tǒng)尚處于起步階段，多數(shù)足底壓力檢測裝置尚處于試驗(yàn)階段，還存在系統(tǒng)比較簡單、設(shè)備之間配合使用性差、體積龐大等問題，距離投入商用還有一段差距；國外相對較成熟的足底壓力檢測系統(tǒng)能較好的檢測足底壓力，但價(jià)格較為昂貴。

目前，國內(nèi)外所研究的足底壓力檢測裝置大多都是用于足底壓力分布檢測或運(yùn)動學(xué)分析，沒有專門用于下肢骨折病人的足底壓力檢測裝置，而下肢骨折病人數(shù)量龐大，迫切需求一款能專門用于下肢骨折病人且價(jià)格便宜足底壓力檢測裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有足底壓力檢測裝置的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力測量鞋墊，解決廣大下肢骨折病患群眾術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的需求。該鞋墊價(jià)格便宜，其主要作用是：實(shí)時(shí)測量下肢骨折病人足底壓力的大小，并通過智能手機(jī)終端顯示出來，以便患者循序漸進(jìn)地加強(qiáng)鍛煉強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力測量鞋墊，包括鞋墊主體、外置電路模塊；鞋墊主體由四層結(jié)構(gòu)組成：上層采用柔軟的抗壓耐磨材料，第二層為環(huán)氧玻璃纖維板，第三層為壓力傳感器和相應(yīng)信號調(diào)理電路，底層為硬質(zhì)底板；所述第三層包括8個壓力傳感器，從前到后每排兩個，設(shè)置4排，壓力傳感器通過相應(yīng)的信號調(diào)理電路與外置電路模塊連接；外置電路模塊實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的處理、分析、顯示。

進(jìn)一步的，所述外置電路模塊還包括藍(lán)牙無線模塊，實(shí)現(xiàn)與其余無線終端的數(shù)據(jù)傳輸。

進(jìn)一步的，所述壓力傳感器為應(yīng)變式壓力傳感器；該壓力傳感器為片狀結(jié)構(gòu)，包括：施力區(qū)、變形區(qū)、固定區(qū)；施力區(qū)和變形區(qū)合為t形結(jié)構(gòu)，t形結(jié)構(gòu)的橫部為施力區(qū)，豎部為變形區(qū)；固定區(qū)為u形結(jié)構(gòu)，該u形結(jié)構(gòu)正好與施力區(qū)和變形區(qū)合為的t形結(jié)構(gòu)凹凸配合，且t形結(jié)構(gòu)的底部與u形結(jié)構(gòu)內(nèi)底部連接；施力區(qū)的上表面設(shè)置有上層墊片，固定區(qū)的下表面設(shè)置有有電阻應(yīng)變片，電阻應(yīng)變片下設(shè)置下層墊片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：該鞋墊能夠?qū)崟r(shí)測量下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練時(shí)的足底壓力值并顯示處理，同時(shí)也可以通過手機(jī)/電腦等智能終端顯示出來；與同類型裝置想比較該鞋墊成本極低，維修方便，能夠滿足廣大下肢骨折病患群眾術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力鞋墊的分解示意圖；

圖2為人體秤壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖；

圖3為壓力傳感器模塊的分解圖；

圖4為電阻應(yīng)變片的電橋示意圖；

圖5為硬件系統(tǒng)框架圖；

其中：1-鞋墊上層，2-鞋墊第二層，3-鞋墊第三層(傳感器放置層)，4-鞋墊底層(鋼板)，5-壓力傳感器的施力面，6-壓力傳感器的變形區(qū)，7-壓力傳感器的固定面，8-壓力傳感器模塊的上層墊片，9-壓力傳感器，10-電阻應(yīng)變片，11-壓力傳感器模塊的下層墊片。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案等更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解析本方明，并非為了限定本發(fā)明。

如圖1所示，一種針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力測量鞋墊，其主體主要由四層結(jié)構(gòu)組成：鞋墊上層1采用柔軟、抗壓耐磨、抗菌的材料組成，其能起到保護(hù)腳部的作用；鞋墊第二層2采用環(huán)氧玻璃纖維板，其強(qiáng)度和硬度都較大，能夠使足底壓力準(zhǔn)確地傳到壓力傳感器模塊中；鞋墊第三層3為壓力傳感器和信號調(diào)理電路的放置層，在本實(shí)施例中放置了8個壓力傳感器模塊；鞋墊底層4，采用鋼板材料，能夠保證鞋墊在使用過程中底部具有良好的平整性。鞋墊的第二層2和鞋墊底層4均有螺紋孔，用于安裝和固定壓力傳感器模塊。

如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中的足底壓力傳感器屬于應(yīng)變式壓力傳感器，其尺寸為24mm×18mm×2.5mm，其靠一對與施加壓力大小的剪切力使傳感器變形區(qū)6產(chǎn)生形變。

如圖3所示，本實(shí)施例中的應(yīng)變電阻片10為半橋gb應(yīng)變片，內(nèi)部有兩個可變電阻，長9.5mm，寬4.5mm。應(yīng)變電阻片10通過膠粘的方式固定在壓力傳感器的變形區(qū)。

如圖4所示，在本實(shí)施例中采取半橋電路來檢測電阻的變化。r1、r2為電阻應(yīng)變片的可變電阻，初始阻值都為1000歐，r3、r4為外接固定電阻，阻值為1000歐，u為電源輸入端，ubd為輸出端。

如圖5所示，在本實(shí)施例中的信號調(diào)理、存儲、顯示、無線模塊和cortex-m3處理器等集成在外置電路中。cortex-m3處理器內(nèi)置了adc功能，兼具數(shù)據(jù)采集和處理功能。

在本實(shí)施例中，外置電路可以過程led數(shù)碼管或lcd液晶顯示屏來實(shí)現(xiàn)整個足底壓力的總和，而通過手機(jī)/電腦等智能終端可以讀取各個傳感器的壓力數(shù)值，從而得到足底壓力的分布。

以上為本發(fā)明實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹Ｒ虼?，本發(fā)明并不局限于上面描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改也應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。此外，盡管本發(fā)明說明書中使用了一些特定術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種針對下肢骨折病人康復(fù)訓(xùn)練的足底壓力測量鞋墊，包括鞋墊主體和外置電路模塊。鞋墊主體分為四層，上層采用柔軟、抗壓耐磨材料，第二層為硬質(zhì)的環(huán)氧玻璃纖維板，第三層為壓力傳感器和相應(yīng)信號調(diào)理電路的放置層，底層為厚度稍厚的鋼板。壓力傳感器采用應(yīng)變式壓力傳感器，結(jié)合電阻應(yīng)變片，更夠測量足底的壓力。外置電路模塊集成了數(shù)據(jù)采集與處理、顯示和數(shù)據(jù)通信等功能。足底的壓力值可以通過外置電路模塊顯示，通過智能終端可以得到更加顯示的足底壓力分布。該鞋墊成本低，更換方便，能夠滿足廣大下肢骨折病患群眾術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：王超;張晨貴;姜晶;牛夷;周婷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.07
技術(shù)公布日：2017.07.25