[發(fā)明專利]足底軟組織檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810094383.8
• 申請(qǐng)日: 2008-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN101569544A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭永平;何俊峰;陳昕;張忠偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B8/08
• 分類號(hào): A61B8/08
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 郭曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種人體檢測(cè)系統(tǒng)，特別是一種集各種傳感器于一體的檢測(cè)人體足底軟組織力學(xué)特性的足底軟組織檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓蕉嗟仃P(guān)注健康問題。于是市場(chǎng)上的各種健身器材得以迅速發(fā)展和普及，其中包括專門針對(duì)人體某個(gè)部位的儀器，譬如腳按摩器、頸按摩棒等。隨著醫(yī)學(xué)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)病理機(jī)制了解的逐漸深入，對(duì)病理研究會(huì)更加細(xì)化。譬如對(duì)糖尿病的研究，以前很少有人知道糖尿病對(duì)足部健康有影響，這糖尿病造成了很多足部截肢的案例。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)：40-70％的小腿或腳截肢都與糖尿病有關(guān)。全球現(xiàn)有約2億糖尿病人口，每30秒就有一名病患者因糖尿病失去一只腳。如果糖尿病人注重對(duì)足部的護(hù)理，一半以上的截肢都是可以避免的。由此引起了各國研究者對(duì)足底健康問題的極大關(guān)注。

足底分為前足與后足兩部分，各有不同的結(jié)構(gòu)。就連走路過程中所發(fā)揮的作用也有所不同。后足的受力大多來自于沖擊力，前足則主要負(fù)荷將人體往前推移的地面反作用力。究竟足底軟組織如何吸震，以及受力后表現(xiàn)出怎樣的材料特性是被矚目的重點(diǎn)。人類走路與跑步的頻率不同，足底軟組織的受力頻率、變形快慢等受力情況有所不同，只有用活體試驗(yàn)來探討足底軟組織的機(jī)械特性才是最真實(shí)的模態(tài)。生物軟組織的生理、病理變化往往導(dǎo)致組織彈性及其他力學(xué)特性的改變。老年人常常足底疼痛，糖尿病患者中有的也發(fā)生足底潰爛這兩種情形下，足底軟組織已經(jīng)產(chǎn)生了性質(zhì)上的變異。

隨著研究的深入以及糖尿病患者數(shù)量的快速增多，對(duì)足底軟組織的彈性特性的測(cè)試需求越來越多。但市面上幾乎沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品可以針對(duì)足底軟組織的彈性特性作出比較好的測(cè)試?，F(xiàn)有的可用于足底軟組織彈性和厚度測(cè)量的儀器，在檢測(cè)過程中基本上都不能讓被測(cè)者保持站立的姿勢(shì)，從而影響檢測(cè)效果和檢測(cè)精度。另外，現(xiàn)有的儀器也不能同時(shí)對(duì)足底的表面及內(nèi)部組織進(jìn)行檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在檢測(cè)時(shí)被測(cè)者能保持站立姿勢(shì)，從而檢測(cè)精度高的足底軟組織彈性的檢測(cè)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的足底軟組織檢測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、與數(shù)據(jù)采集單元連接的數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，其中

數(shù)據(jù)采集單元包括位于人體腳底下的與步進(jìn)電機(jī)輸出軸相連并隨電機(jī)輸出軸上下移動(dòng)的至少一個(gè)用于向足底發(fā)射和接收超聲波的超聲波傳感器、至少一個(gè)用于感應(yīng)加載到足底軟組織壓力的壓力傳感器；所述超聲波傳感器和步進(jìn)電機(jī)安裝在殼體內(nèi)，所述殼體的頂端部設(shè)有一塊帶通孔的蓋板，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述超聲波傳感器的超聲波探頭能伸出蓋板上的通孔，作用于足底軟組織；

數(shù)據(jù)預(yù)處理單元包括濾波模塊和數(shù)據(jù)整合模塊，用于處理數(shù)據(jù)采集單元輸入的超聲波數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)，得到足底軟組織厚度數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步得出足底軟組織受力-形變量數(shù)據(jù)。

其中還包括與數(shù)據(jù)預(yù)處理單元相連的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元通過若干組足底軟組織受力-形變量數(shù)據(jù)擬合出一條斜率為足底軟組織硬度的直線，從而得到足底軟組織硬度數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)處理單元通過足底軟組織受力-形變量數(shù)據(jù)、超聲波探頭的半徑、足底軟組織初始厚度、泊松比計(jì)算出楊氏彈性模量。

所述數(shù)據(jù)處理單元通過多組足底軟組織受力-形變量數(shù)據(jù)及足底軟組織初始厚度、超聲波探頭面積得到足底軟組織的應(yīng)變隨應(yīng)力非線性變化的非線性參數(shù)。

所述數(shù)據(jù)處理單元通過多組足底軟組織受力-形變量數(shù)據(jù)、隨時(shí)間變化的壓力值、隨時(shí)間變化的形變量、足底軟組織初始厚度、超聲波探頭面積得到足底軟組織的應(yīng)變隨應(yīng)力變化的粘彈性參數(shù)。

其中還包括用于測(cè)量被檢測(cè)腳承受體重?cái)?shù)據(jù)的稱重傳感單元。

其中還包括至少一個(gè)用于檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)行程的位移感測(cè)器。

其中還包括與所述數(shù)據(jù)處理單元相連的第一攝像頭，用于監(jiān)測(cè)足底被檢測(cè)位置是否正確并監(jiān)測(cè)檢測(cè)過程。

其中還包括與所述數(shù)據(jù)處理單元相連的第二攝像頭，用于記錄測(cè)試前雙足底軟組織的外觀信息。

所述數(shù)據(jù)處理單元中還設(shè)有用于控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊。

所述位移感測(cè)器安裝在殼體內(nèi)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定安裝在所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上的螺母和與所述螺母配合的絲杠，所述壓力傳感器安裝在絲杠上，所述超聲波傳感器的超聲波探頭安裝在絲杠的頂端部。

所述位移感測(cè)器是線性位移差分變壓器，包括豎直固定安裝的外殼、相對(duì)固定外殼上下移動(dòng)的移動(dòng)元件，其中在移動(dòng)元件上固定有感應(yīng)桿，感應(yīng)桿的另一端固定在絲杠上。