[实用新型]一种采集脚底压力和脚部外形三维数据的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于为取得诊断数据而对人体实施测量的装置，特别涉及用于测量脚底压力和脚部外形的器具。所称脚底也可称足底；所称脚部也可称足部。

背景技术

人们穿着的鞋对于脚的健康至关重要。健康的鞋不但形状与脚适应，还要平衡脚底的压力。特殊人群如糖尿病患者合并神经损伤时，前支撑足的压力峰值增大；脚部发生溃疡时, 前支撑足压力异常增大。腿部有病患时，脚底压力也会有异常变化。根据脚底压力和脚部外形三维参数制作适合于畸形足患者个体的病理鞋，会使穿着舒适，便于行走；根据脚底压力参数制作的糖尿病人专用鞋，对保护糖尿病人的脚很有意义。在对孕妇、老年人、小儿麻痹症患者等特殊人群和多种脚部疾病患者进行足功能康复评价、疗效评定和手术矫正效果鉴定时，脚底压力测量是很有意义的客观指标；脚底压力测量在临床生物力学领域的深入研究, 可望在帕金森综合症、偏瘫症、糖尿病等患者的步态研究中取得更大进步。

现有的脚底压力数据采集装置是采用压力传感器，但由于压力传感器体积较大，在脚底这样小的面积中安装较多的传感器是困难的。如中国专利CN201110074892.6采用的是10个对应脚底压力分布点的薄膜压力传感器；CN201010230489.3采用的是8列×10行的矩阵压力传感器。这些装置在整个脚底布置的压力传感器最多1024个。因其压力传感器数量少，所得数据不能充分反映脚底压力的全面情况。

制作一双适用的病理鞋或专用鞋，在掌握脚底压力数据的同时还需要掌握脚部外形三维形状数据。目前，这两方面的数据是使用不同的设备分开测量采集的，尚没有可以同时对脚部外形三维形状和脚底压力同时进行测量的装置。分开测量法不能准确定位脚底压力增大的部位，更无以显示或分析脚底压力变化与脚部形状的关联关系。

传统的脚部外形测量一般采用泡沫塑料或橡皮泥印模的方式，这种方法使用的材料不能重复使用，消耗大，污染环境。所采集的印模在设计订制鞋时使用困难。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种可以同时测量、采集脚底压力和脚部外形三维数据的装置。它使用方便，测量精度高。所得数据用于制作脚部异常个体穿着用的病理鞋或专用鞋垫。

本实用新型采集脚底压力和脚部外形三维数据的装置包括脚底压力测量系统、脚部外形三维测量系统、数据传送系统三部分。各部分的结构分别叙述如下。

（一）脚底压力测量系统

脚底压力测量系统采用薄膜型压力传感器，采用压敏电阻作传感器探测头。压敏电阻以矩阵的形式排布。每个压敏电阻矩阵由规则的行、列布局，纵向行的数量为20-40行，横向列的数量为10-40列。每两个压敏电阻矩阵为一组，用于对一只脚的测量。每组中的两个压敏电阻矩阵前后布局，分别对应一只脚底的前半部分和后半部分。

在传感器矩阵的上下两面分别覆盖印刷有导电线路的薄膜。压敏电阻两端分别由上下两面薄膜上的导电线路引出，一面以行的形式引出，一面以列的形式引出。前半脚底传感器矩阵的行线与后半脚底传感器矩阵的行线按排列顺序一一对应相联，即前半脚底传感器矩阵的第一行与后半脚底传感器矩阵的第一行连接；前半脚底传感器矩阵的第二行与后半脚底传感器矩阵的第二行连接，以此类推。传感器的行线与电阻—电压转换电路和模数（AD）转换电路连接，传感器的列线连接扫描电路。从传感器的列线施加电压，通过扫描控制电路完成两只脚最多达80路的扫描。

传感器工作原理：当需要采集某个传感器位点的压力值时，行多选一选择器选中该传感器所在行至高速运放，列多选一选择器选中其所在列至高速运放，同时其他未选择的行列悬空，经过有效的信号建立时间后，被选中的传感器压力值就会出现在高速运算放大器的输出端。高速模数转换器（ADC）将运放输出的压力信号进行采集的信号转换成数字信号，通过并行接口或通用串行总线传输到PC计算机进行数据处理。

传感器的电阻值通过电阻—电压转换电路转换成电压信号，经模数转换电路转换成数字信号，再经计算机处理成256阶色块显示在显示器相应的位置上，不同色阶代表压力值的大小，压力越大色块颜色越深。

（二）脚部外形三维测量系统