專利名稱：一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
糖尿病是國(guó)人十大死因的第五位，在糖尿病所引起的并發(fā)癥中，足部潰爛一直是治療上非常棘手的問題，治療起來不僅療程長(zhǎng)，而且常常會(huì)造成患者足部組織壞死而需要進(jìn)行截肢治療；經(jīng)臨床醫(yī)師指出，其主要原因是糖尿病患進(jìn)腳部血管常因末梢神經(jīng)失調(diào)，造成足部組織硬化，當(dāng)患者步行時(shí)，雙腳與地面接觸壓力過大或左右腳壓不平均時(shí)無法自行察覺，造成患者的足部因局部壓力集中導(dǎo)致組織壞死、潰爛現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)須進(jìn)行截肢手術(shù)；根據(jù)臨床研究報(bào)告指出百分之八十以上的糖尿病截肢手術(shù)都是由足部局部壓力集中所引起的小瘀血或小傷口，因經(jīng)臨床醫(yī)師認(rèn)為如要改善此類患者足部潰爛的病情，唯有穿著適合病患個(gè)人專用的復(fù)健均壓鞋墊，使得其行走時(shí)腳底壓力得以重新均勻分配，才能同時(shí)達(dá)到足部復(fù)健且免于足部潰爛的雙重療效。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測(cè)裝置；本實(shí)用新型包括有一機(jī)臺(tái)本體、壓克力板、薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件、光學(xué)攝影機(jī)、及外設(shè)的訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路、類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、主控制器、人機(jī)介面、影像擷取卡，其中，上、下壓克力板位于機(jī)臺(tái)本體的頂部及中部，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件貼附于頂部的壓克力板上，該感測(cè)元件是一種由傳導(dǎo)聚合材料所制成具有韌性、可靠性與超負(fù)載容忍度的感測(cè)元件，其是用來量測(cè)腳底壓力數(shù)據(jù)；光學(xué)攝影機(jī)的鏡頭固設(shè)于中部的壓克力板上，用來擷取腳底外形影像；薄臘壓阻式壓力感測(cè)元件與訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路相連接，訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路與類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器相連接，類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器與腳壓量測(cè)單元相連接，腳壓量測(cè)單元與主控制器相連接，機(jī)臺(tái)及液晶顯示器一主控制器相連接；本實(shí)用新型在使用時(shí)，是由受測(cè)者站立于機(jī)臺(tái)本體所貼附的薄膜壓阻式感測(cè)元件上進(jìn)行腳壓即時(shí)量測(cè)，其所測(cè)得的腳底壓力訊號(hào)經(jīng)訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路再經(jīng)類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器傳輸至腳壓量測(cè)控制單元，透過微電腦控制人機(jī)介面即時(shí)將腳壓訊號(hào)收存于主控制器內(nèi)，并透過后處理分析軟件及液晶顯示器顯示被測(cè)者雙腳腳底壓力分布的分析；本實(shí)用新型在即時(shí)量測(cè)腳壓同時(shí)，可由光學(xué)攝影機(jī)同步擷取腳底外形影像，由于影像中包含了感測(cè)元件的黑圓點(diǎn)影像，因此，為利于電腦輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)的曲面建構(gòu)，本實(shí)用新型乃透過市售影像處理軟件如Photoshop將影像擷取卡中所擷取的感測(cè)元件黑點(diǎn)影像去除，并以黑點(diǎn)周圍影像灰階值進(jìn)行空洞部分的修整；鞋墊外形設(shè)計(jì)是于光學(xué)攝影機(jī)擷取腳底外形影像時(shí)，連同比例尺一起取像，使在進(jìn)入曲面重建軟件后，能以比例尺實(shí)際大小和影像大小相互的比對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)校正。


圖1為本實(shí)用新型的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)用新型包括有光學(xué)攝影機(jī)、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件、訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路、類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器、人機(jī)介面及液晶顯示器、機(jī)臺(tái)；其中，上、下壓克力板3位于機(jī)臺(tái)本體1的頂部及中部，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件4貼附于頂部的壓克力板2上，該元件4是一種由傳導(dǎo)聚合材料所制成具有韌性、可靠性與超負(fù)載容忍度的感測(cè)元件，其是用來量測(cè)腳底壓力數(shù)據(jù)；光學(xué)攝影機(jī)5的鏡頭固設(shè)于中部的壓克力板3上，用來擷取腳底外形影像；本實(shí)用新型在使用時(shí)，是由受測(cè)者站立于機(jī)臺(tái)本體1所貼附的薄膜壓阻式感測(cè)元件4上進(jìn)行腳壓即時(shí)量測(cè)，其所測(cè)得的腳底壓力訊號(hào)經(jīng)訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路再經(jīng)類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器傳輸至腳壓量測(cè)控制單元，透過微電腦控制人機(jī)介面即時(shí)將腳壓訊號(hào)收存于主控制器內(nèi)，并透過后處理分析軟件及液晶顯示器顯示被測(cè)者雙腳腳底壓力分布的分析；本實(shí)用新型在即時(shí)量測(cè)腳壓同時(shí)，可由光學(xué)攝影機(jī)5同步擷取腳底外形影像，由于影像中包含了感測(cè)元件4的黑圓點(diǎn)影像，因此，為利于電腦輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)的曲面建構(gòu)，本實(shí)用新型乃透過市售影像處理軟件如Photoshop將影像擷取卡中所擷取的感測(cè)元件黑點(diǎn)影像去除，并以黑點(diǎn)周圍影像灰階值進(jìn)行空洞部分的修整；鞋墊外形設(shè)計(jì)是于光學(xué)攝影機(jī)擷取腳底外形影像時(shí)，連同比例尺一起取像，使在進(jìn)入曲面重建軟件后，能以比例尺實(shí)際大小和影像大小相互的比對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)校正。
鞋墊設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模式推導(dǎo)分為同材質(zhì)鞋墊與不同材質(zhì)鞋墊責(zé)任中數(shù)學(xué)模式，若以同材質(zhì)的鞋墊材料為設(shè)計(jì)考量時(shí)，可依腳壓高低分別計(jì)算不同鞋墊厚度以平均分離足部壓力，因此在選定適當(dāng)?shù)男瑝|材料彈性系數(shù)E值以及腳壓量測(cè)系統(tǒng)取得壓力分布數(shù)據(jù)后，便可求得不同壓力所對(duì)應(yīng)的鞋墊厚度分布值，其計(jì)算公式如下σi(avg)=∫∫σi(X,Y)dxdy∫∫dxdy]]>σi為鞋墊i區(qū)域的應(yīng)力；σi(avg)為鞋墊i區(qū)域的平均應(yīng)力；δi=σi(avg)Ei]]>δi為鞋墊i區(qū)域的厚度；Ei為i區(qū)域的鞋墊材質(zhì)彈性系數(shù)；依腳壓大小選擇不同鞋墊材質(zhì)為設(shè)計(jì)考量時(shí)，系統(tǒng)便是利用不同材質(zhì)的鞋墊軟硬度，以相同鞋墊厚度來達(dá)到均分足底壓力的目標(biāo)，由于鞋墊厚度固定不變，規(guī)劃該區(qū)域所需鞋墊材質(zhì)的彈性系數(shù)E值，并決定不同軟硬度鞋墊材質(zhì)區(qū)塊配置；鞋墊快速原型實(shí)體制作技術(shù)是采用快速原型機(jī)或銑切機(jī)依前述建構(gòu)完成的鞋墊外形與厚度分布的數(shù)位模型制成蠟?zāi)Ｐ瑝|，并經(jīng)由翻模后取得硅膠模鞋墊，最后再以適當(dāng)?shù)男瑝|材料灌入模內(nèi)，完成復(fù)健用均壓鞋墊。
綜上所述，本實(shí)用新型是以裝置中的光學(xué)攝影機(jī)、影像擷取卡、薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件、類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器及后處理分析軟件等軟硬件單元，同步擷取腳底外形與腳壓分布資料，以能快速制作病患個(gè)人化的復(fù)健用均壓鞋墊；本實(shí)用新型可改善目前臨床上復(fù)健鞋制作須由患者踩石膏的缺欠，不但可避免足底受到二次傷害，也可同步擷取腳形和腳壓資料，所量測(cè)的資歷料也都可經(jīng)由電腦處理數(shù)字化，以供鞋墊制模、修模，也可提供醫(yī)師評(píng)估病患的參考。
權(quán)利要求1.一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測(cè)裝置，其特征在于包括有光學(xué)攝影機(jī)、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件、訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路、類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器、人機(jī)界面、液晶顯示器、機(jī)臺(tái)，其中，機(jī)臺(tái)本體的頂部及中部設(shè)有壓克力板，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件貼附于頂部壓克力板上，用來擷取腳底外形影像的光學(xué)攝影機(jī)的鏡頭固設(shè)于中部壓克力板上，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件與訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路相連接，訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路與類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器相連接，類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器與腳壓量測(cè)單元相連接，腳壓量測(cè)單元與主控制器相連接，機(jī)臺(tái)及液晶顯示器與主控制器相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測(cè)裝置，其特征在于，包括有光學(xué)攝影機(jī)、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件、訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路、類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器、人機(jī)界面、液晶顯示器、機(jī)臺(tái)，其中，機(jī)臺(tái)本體的頂部及中部設(shè)有壓克力板，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件貼附于頂部壓克力板上，用來擷取腳底外形影像的光學(xué)攝影機(jī)的鏡頭固設(shè)于中部壓克力板上，薄膜壓阻式壓力感測(cè)元件與訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路相連接，訊號(hào)轉(zhuǎn)換放大電路與類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器相連接，類比/數(shù)位訊號(hào)轉(zhuǎn)換器與腳壓量測(cè)單元相連接，腳壓量測(cè)單元與主控制器相連接，機(jī)臺(tái)及液晶顯示器與主控制器相連接。
文檔編號(hào)A43D1/00GK2693043SQ03251970

公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者李明義, 張仲卿 申請(qǐng)人:李明義