[发明专利]一种测力鞋垫

说明书

一种测力鞋垫，本发明涉及生活日用品和医学运动学研究领域，特别是步态分析设备硬件，其特征是每只鞋垫安装有两个或两个以上的测力装置，测力装置分别安装在鞋垫的后端、前掌部位，每个测力装置至少有一个触摸屏结构，触摸屏内部安装有密集的凸起结构。

本发明涉及一种测力鞋垫，特别是测力鞋垫的测力硬件部分，也可以应用于鞋外部的测 力，如测力板或其他的柔性平面测力用品。

现有的测力鞋垫，多属于点测力，即用多个测力点同时工作，主要是测力足底的压力分 布状况。对于动态数据的精准度有限，而且成本高，寿命低，难以产生实际的应用价值。测 力点密度通常是每平方厘米4个测力点，这无法反应足部的运动特征。

为叙述上的方便，将鞋垫按其承重程度的不同，分为平行的七段，自前至后各段名称及其 前后长度占鞋底的前后总长度的比例依次为：前端，12％；掌前，12％；前掌，16％；掌后， 10％；腰挡，25％；后掌，13％和后端，12％。内侧外侧的区分，以脚拇指部位所在的位置 为内侧，第五指所在的位置为外侧。

鞋底的七段划分，也可以用这种方法：以鞋的内底最前端端点和最后端端点连线，按前 述比例垂直分为平行七段。如果没有最前端最后端这个两个点，比如是一条线或两个点，就 以这条线的中间点或两个点连线的中间点作为最前端最后端端点。内侧和外侧的划分按前述 方法。

本发明，着力与足底力量的动态变化，增加精度，降低成本，延长寿命。具体是将电阻 式触摸屏结构和技术(以下也简称电阻屏，或电阻式触控屏)，通过必要的改变，形成一种新 的测力装置，应用于测力鞋垫，主要是用于测量足底受力点的运动轨迹，从而采集数据，进 行人的步态分析，更侧重与动态和人体运动特征，有助于人体运动规律的研究，和康复医学 研究。从步态分析的角度，足底受力的动态变化，比静态更有实际意义。

电阻式触摸屏技术是广泛应用的公开技术。电阻式触摸屏是一种传感器，它将矩形区域 中触摸点(X，Y)的物理位置转换为代表X坐标和Y坐标的电压。很多LCD模块都采用了电阻 式触摸屏，这种屏幕可以用四线、五线、七线或八线来产生屏幕偏置电压，同时读回触摸点 的电压。

元件简介。电阻式触摸屏是一种传感器，基本上是薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相 邻的一面上均涂有ITO(纳米铟锡金属氧化物)涂层，ITO具有很好的导电性和透明性。当 触摸操作时，薄膜下层的ITO会接触到玻璃上层的ITO，经由感应器传出相应的电信号，经 过转换电路送到处理器，通过运算转化为屏幕上的X、Y值，而完成点选的动作，并呈现在屏幕上。

工作原理。电阻触摸屏的工作原理主要是通过压力感应原理来实现对屏幕内容的操作和 控制的，这种触摸屏屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜，其中第一层为 玻璃或有机玻璃底层，第二层为隔层，也称为间隔层，有许多细小的的透明隔离点，也成隔 点、间隔点，为绝缘弹性材料，第三层为多元树脂表层，表面还涂有一层透明的导电层，上 面再盖有一层外表面经硬化处理、光滑防刮的塑料层。在多元脂表层表面的传导层及玻璃层 感应器是被许多微小的隔层所分隔电流通过表层，轻触表层压下时，接触到底层，控制器同 时从四个角读出相称的电流及计算手指位置的距离。这种触摸屏利用两层高透明的导电层组 成触摸屏，两层之间距离很小。当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点 位置有了一个接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压 由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比， 即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本 原理。

触摸屏包含上下叠合的两个透明层，四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明 阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成，通常还要用一种弹性材 料来将两层隔开。当触摸屏表面受到的压力(如通过笔尖或手指进行按压)足够大时，顶层 与底层之间会产生接触。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标 的电压。分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。上面的电阻(R1)连接正参考电压 (VREF)，下面的电阻(R2)接地。两个电阻连接点处的电压测量值与下面那个电阻的阻值 成正比。