[發(fā)明專利]足底壓力分布檢測系統(tǒng)及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410453485.X
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104161529B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方鵬;匡星;田嵐;姜永濤;李光林
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: A61B5/22
• 分類號: A61B5/22
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,武岑飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種足底壓力分布檢測系統(tǒng)及其制作方法，其能夠?qū)崟r檢測人體的足底壓力分布。

背景技術(shù)

足底壓力分布的研究廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如生物力學(xué)、醫(yī)療臨床、康復(fù)工程、骨科、矯形外科、體育訓(xùn)練、制鞋業(yè)等諸多領(lǐng)域，具有重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價值。近年來，足底壓力分布檢測技術(shù)得到快速發(fā)展，迄今為止已出現(xiàn)了幾十種檢測系統(tǒng)。這些檢測系統(tǒng)采用的檢測技術(shù)手段各不相同，其性能各有千秋，大概可分為四類：

一、腳印。利用具有彈性的橡膠或泡沫制成墊子，其上表面平滑，下表面有脊?fàn)钔蛊穑總€凸起均勻間隔并涂上墨。當(dāng)墊子上表面受力時，橡膠或泡沫發(fā)生形變，在支撐面留下墨痕線，墨痕線的寬度正比于受力大小。本方法的優(yōu)點是簡單易行、結(jié)果直觀，但記錄的是壓力峰值，需進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為定量結(jié)果，且測不出瞬時壓力。

二、直接形象化技術(shù)，也稱足壓描記器或壓力圖。該技術(shù)是將一定厚度(通常為幾毫米)的透明且具有彈性的塑料或橡膠制成墊子，置于剛性的透明材料(如厚玻璃)之上。墊子旁側(cè)放置光源，當(dāng)墊子受壓時，光路也隨之改變，從墊子下面看，光強(qiáng)正比于壓力。經(jīng)攝像機(jī)攝入、模數(shù)轉(zhuǎn)換得到足壓數(shù)字圖象，像素的灰度值正比于此點的受力大小，再經(jīng)進(jìn)一步處理得到三維的足壓透視圖。墊子還可用液晶制成，其顏色隨著受力大小而變化(從淺色到深藍(lán)色)，然后將光波長轉(zhuǎn)換為壓力值；也可用深色橡膠制成，其底部包含許多椎形凸起，壓力越大之處顏色越深。其它材料還有聚苯乙烯泡沫等。該技術(shù)可以實時測得壓力分布瞬時值、接觸區(qū)域及面積，其空間分辨率及壓力分辨率較高，結(jié)果直觀，但只能得到單側(cè)一步的壓力參數(shù)。

三、力板及負(fù)載單元。力板用一塊平板作支撐面，下面用電阻應(yīng)變片按一定方式排列，臺面受壓后電阻應(yīng)變片因形變而引起電阻值變化，該變化所引起的微弱電流信號輸入動態(tài)電阻應(yīng)變儀處理。在此，應(yīng)變儀與測力板的電阻應(yīng)變片構(gòu)成電橋電路，當(dāng)電阻值發(fā)生變化時原來設(shè)定的電橋平衡被破壞，產(chǎn)生電流信號經(jīng)應(yīng)變儀放大、濾波后輸入到放大器，最后得到三維的力矢量。如果將力板分成若干小的測量單元，用壓電或壓阻晶體制成傳感單元，每個單元都能測量作用其上的壓力，則整個系統(tǒng)就能測量壓力分布。

但是，現(xiàn)有的幾種足底壓力分布檢測技術(shù)中，“腳印”方法過于原始，所檢測的數(shù)據(jù)單一，已經(jīng)很少使用；“直接形象化技術(shù)”采用光學(xué)技術(shù)檢測因足底壓力造成的材料形變，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高；“力板及負(fù)載單元”方法采用電阻應(yīng)變片和電橋電路，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。此外，這三種方法通常將檢測系統(tǒng)固定在地面，受試者赤腳或穿鞋在系統(tǒng)表面行走，因此使用場所受限。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種足底壓力分布檢測系統(tǒng)，包括：檢測層，被構(gòu)造為檢測足底壓力信號，并將檢測到的足底壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號；處理發(fā)送模塊，被構(gòu)造為接收所述檢測層轉(zhuǎn)換成的電信號，對接收到的電信號進(jìn)行處理，且將經(jīng)處理后的電信號發(fā)送到外界的接收設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述檢測層包括：壓電駐極體層；若干第一電極，陣列排布在所述壓電駐極體層的上表面上；若干第二電極，陣列排布在所述壓電駐極體層的下表面上；若干第一導(dǎo)電線，其中，每個第一電極通過其對應(yīng)的第一導(dǎo)電線電連接至所述處理發(fā)送模塊；若干第二導(dǎo)電線，其中，每個第二電極通過其對應(yīng)的第二導(dǎo)電線電連接至所述處理發(fā)送模塊；其中，所述若干第一電極與所述若干第二電極對稱設(shè)置；所述若干第一導(dǎo)電線與所述若干第二導(dǎo)電線對稱設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述壓電駐極體層采用的材料為聚丙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。

進(jìn)一步地，所述足底壓力分布檢測系統(tǒng)還包括：第一保護(hù)層，設(shè)置在所述檢測層之上。

進(jìn)一步地，所述足底壓力分布檢測系統(tǒng)還包括：第二保護(hù)層，設(shè)置在所述檢測層之下。

進(jìn)一步地，所述足底壓力分布檢測系統(tǒng)還包括：第一屏蔽層，設(shè)置于所述第一保護(hù)層與所述檢測層之間；第二屏蔽層，設(shè)置于所述第二保護(hù)層與所述檢測層之間。

進(jìn)一步地，所述第一屏蔽層包括第一導(dǎo)電層、設(shè)置于所述第一導(dǎo)電層與所述檢測層之間的第一絕緣層、第三導(dǎo)電線，其中，所述第一導(dǎo)電層通過所述第三導(dǎo)電線電連接至向所述處理發(fā)送模塊提供電源的供電模塊的負(fù)極；所述第二屏蔽層包括第二導(dǎo)電層、設(shè)置于所述第二導(dǎo)電層與所述檢測層之間的第二絕緣層、第四導(dǎo)電線，其中，所述第二導(dǎo)電層通過所述第四導(dǎo)電線電連接至向所述處理發(fā)送模塊提供電源的供電模塊的負(fù)極。