CN108771575B - 一种脚趾矫正设备及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种脚趾矫正设备及其制备方法，所述脚趾矫正设备包括：第一传感器，其待固定在拇指外侧并与所述拇指相贴靠，以用于感测所述拇指外侧关节凸出程度和/或；第二传感器，其待固定在所述拇指与食指之间并与所述拇指和/或食指相贴靠，以感测所述拇指向食指侧的弯曲程度；以及通信单元，其将第一传感器和/或第二传感器通信连接至处理单元，所述处理单元用于至少根据所述第一传感器和/或第二传感器采集的数据确定所述拇指的变形程度。本申请实施例的脚趾矫正设备可有效获取拇指变形程度的信息并根据该信息辅助用户矫正拇指。

Description

一种脚趾矫正设备及其制备方法
技术领域
本申请实施例涉及一种矫正设备，特别涉及一种智能的脚趾矫正设备及该设备的制备方法。
背景技术
拇趾外翻是指拇趾向外倾斜大于生理角度15度的一种畸形症状，其主要病因是位于大拇趾底部的关节脱位，引起大拇趾往外侧弯，造成拇趾骨头向外突出。该症状除了会使形变脚趾挤压其他脚趾，还容易因穿鞋而产生磨擦造成大姆趾关节内侧或背侧肿胀发炎，而突出骨的外侧也容易形成厚皮及滑囊，造成脚趾永久变形，疼痛也就伴随而来。指外翻畸形多见于女性，男女比例约为1：40。造成指外翻的原因很多，约一半与遗传因素有关，另外，韧带的柔韧性随年龄增长而减弱，这也是指外翻多见于中老年女性的原因。其他导致指外翻的常见原因有：(1)穿鞋习惯。女性经常穿高跟鞋、尖头鞋，全身重量易集中在足前部，尖头鞋往往迫使前足强行挤压在狭小的三角形区域里，使得足趾长期处于不正常状态，故而导致指外翻。(2)足部结构异常。常见的为扁平足，该种足型易患有指外翻。(3)关节炎症。类风湿性关节炎、痛风等病变往往会破坏足部软组织和骨关节的正常平衡结构，由各种内外因素的共同作用导致指外翻畸形。
目前的指外翻矫正器样式较多，但原理基本上都是单纯通过固定的方式以机械力来矫正。目前的指外翻矫正器分为两种，一种是穿戴较舒适，适合平时长时间穿戴，但矫正作用一般；另一种是矫正作用较强，但穿戴不舒适，并需严格控制穿戴时间，否则会引起患者足部血液不流通等不良现象。而且，用户目前的指外翻矫正器的矫正力度或为固定的，或为患者可手动调节的，但是由于患者自身由于无专业知识，其并不知道目前患处的严重程度，以及需要何种强度的矫正力进行矫正等等，使患者对于指外翻矫正器的使用效果并不十分理想。
发明内容
本申请的实施例提供了一种可有效获取拇指变形程度的信息并根据该信息辅助用户矫正拇指的脚趾矫正设备及该设备的制备方法。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种脚趾矫正设备，包括：
第一传感器，其待固定在拇指外侧并与所述拇指相贴靠，以用于感测所述拇指外侧关节凸出程度和/或；
第二传感器，其待固定在所述拇指与食指之间并与所述拇指和/或食指相贴靠，以感测所述拇指向食指侧的弯曲程度；以及
通信单元，其将第一传感器和/或第二传感器通信连接至处理单元，所述处理单元用于至少根据所述第一传感器和/或第二传感器采集的数据确定所述拇指的变形程度。
作为优选，所述第一传感器和/或第二传感器包括活性层、包覆所述活性层的纳米纸以及分别设置在所述活性层两侧的电极。
作为优选，所述纳米纸包括第一纳米纸和第二纳米纸，所述活性层位于所述第一纳米纸与第二纳米纸之间。
作为优选，其中所述第二传感器的第二纳米纸为双层结构并形成可调气囊。
作为优选，所述第一传感器和/或第二传感器设置在一固定件上，所述固定件能够穿戴在所述拇指上或脚上。
作为优选，还包括：第三传感器，其待固定在拇指外侧并与鞋的内侧接触，以用于感测所述鞋对拇指的挤压力，
其中，第三传感器通信连接至所述处理单元，所述处理单元还用于至少根据所确定的所述变形程度和所述第三传感器采集的数据确定所述鞋是否合适。
作为优选，所述第三传感器与第一传感器设置在一固定件上，或者所述第一传感器、第二传感器和第三传感器设置在一固定件上，所述固定件能够穿戴在所述拇指上或脚上。
作为优选，还包括待与所述拇指相贴靠以用于感测拇指血氧饱和度的光学传感器和/或用于感测脚部汗液成分的离子传感器，所述光学传感器和/或离子传感器通信连接至所述处理单元，所述处理单元还用于根据所述光学传感器和/或离子传感器感测的信息确定脚部的疲劳程度。
本申请实施例还提供一种用于制备上述的脚趾矫正设备的制备方法，包括根据如下步骤制备所述第一传感器和/或第二传感器：
S101、在第一纳米纸上喷涂活性材料形成活性层；
S102、在活性层的相对的两端分别形成电极；
S103、将第二纳米纸设置于所述活性层上以与所述第一纳米纸共同包覆所述活性层。
作为优选，在制备所述第二传感器时，步骤S103还包括：
使用双层纳米纸形成可调气囊作为所述第二纳米纸。
作为优选，将所述第一传感器和/或第二传感器安装在一固定件上，所述固定件能够穿戴在拇指上或脚上。
作为优选，还包括根据步骤S101-S103制备第三传感器，并将第三传感器与第一传感器安装在一固定件上，或者所述第一传感器、第二传感器和第三传感器安装在一固定件上，所述固定件能够穿戴在拇指上或脚上。
基于上述实施例的公开可以获知，本申请实施例具备如下的有益效果：
本申请中的脚趾矫正设备以具有生物亲和性、透明、柔软等优点的纳米纸为材料，通过在纳米纸上进行传感器的制备，使在用户穿戴矫正设备时能够自动检测获得脚趾的形变程度信息，使用户在保证正常且舒适地穿鞋需求基础上，辅助用户对指外翻进行有效地矫正治疗，防止指外翻症状严重化。
附图说明
图1为本申请实施例中的脚趾矫正设备的一个实施例的结构示意图。
图2为本申请实施例中的脚趾矫正设备的另一个实施例的结构示意图。
图3为本申请一实施例中的各传感器的结构示意图。
图4为本申请另一实施例中的各传感器的结构示意图。
图5为本申请实施例中的脚趾矫正设备的制备方法的流程图。
附图标记：
1-第一传感器；2-第二传感器；3-第三传感器；4-光学传感器；5-第一纳米纸；6-第二纳米纸；7-活性层；8-电极；9-胶黏层。
具体实施方式
下面，结合附图对本申请的具体实施例进行详细的描述，但不作为本申请的限定。
图1为本申请实施例中的脚趾矫正设备的一个实施例的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供一种脚趾矫正设备，包括第一传感器1和第二传感器2，第一传感器1待固定在拇指外侧并与拇指相贴靠，以用于感测拇指外侧关节凸出程度，第二传感器2待固定在拇指与食指之间并与拇指和/或食指相贴靠，以感测拇指向食指侧的弯曲程度。
本发明实施例的脚趾矫正设备还包括通信单元(未图示)，其将第一传感器1和/或第二传感器2采集的数据发送至处理单元，处理单元例如可以由计算机设备、智能移动终端等来实现，也可以由云计算服务器来实现，处理单元用于根据第一传感器1、第二传感器2采集的数据确定拇指的变形程度。
需要说明的是，虽然图1中示出了本发明实施例的脚趾矫正设备中同时包含第一传感器1和第二传感器2，但本发明其他实施例的脚趾矫正设备还可以包含第一传感器1和第二传感器2中的一个，就可以根据所包含的该传感器的感测数据确定拇指的变形程度。
当用户将两个传感器分别固定在拇指的内外两侧时，第一传感器1开始检测拇指外侧关节的凸出程度，第二传感器2会开始检测拇指向食指侧的倾斜程度，处理单元从通信单元接收到第一传感器1和/或第二传感器2采集的数据后通过计算或与预定数据进行比对可以得出用户当前拇指外翻的弯曲程度，也就是拇指变形的严重程度。处理单元由用户的智能移动终端实现时，可以实时将检测结果通过智能移动终端的显示屏显示给用户。例如，用户可以通过在电子设备上安装与本发明实施例的脚趾矫正设备对应的应用程序，该应用程序能够根据从通信单元接收到的感测数据计算拇指的弯曲程度信息并记录，使用户可通过该应用程序直观获取到自身脚趾当前外翻程度的信息。如此，用户不仅可对自身病症严重程度具有比较直观的认识，而且倘若用户已开始进行治疗、矫正，则可通过与以往数据的对比确定拇指的恢复程度。
图2为本申请实施例中的脚趾矫正设备的另一个实施例的结构示意图。
如图2所示，本申请实施例中的脚趾矫正设备在包括第一传感器1和第二传感器2的同时，还可以包括第三传感器3，其待固定在拇指外侧并与鞋的内侧接触，以用于感测鞋对拇指的挤压力。同时，第三传感器3采集的数据也通过通信单元发送至处理单元，处理单元还用于根据所确定的拇指变形程度和第三传感器3采集的数据来确定鞋是否合适。
具体而言，由于目前许多用户在选购鞋子或在日常穿戴时，更看重的是鞋子的款式与外形，对于舒适程度并没有十分的重视。然而周知地，不合适的鞋子对脚的伤害十分严重，尤其是穿着较长时间后，对脚部的挤压及磨损不容小觑。特别是女性用户，普遍倾向于穿着高跟鞋，而由于高跟鞋整体穿着空间较小，使得脚趾受到挤压较严重，尤其是大拇指与小拇指，长此以往，对脚的永久性伤害会慢慢形成，直至用户感到有明确且持续时间较长的痛感时已经出现了比较严重的拇外翻现象。
本申请实施例的脚趾矫正设备可以有效地协助用户判定所要穿着的鞋是否合适。其中，处理单元可以先根据由第一传感器1和第二传感器2采集的检测数据计算出用户当前拇指外翻变形程度的等级，至少预判断出用户脚部当前可接受的最大挤压力范围，该判断基础可基于以往用户脚部的历史受压数据或结合网络大数据等进行判断。接着处理单元进一步基于由第三传感器3感测到的用户当前试穿的鞋子对拇指的挤压力数值确定当前试穿的鞋子是否满足当前用户脚部对舒适度的需求。类似地，当处理单元由智能移动终端中的应用程序来实现时，用户可通过应用程序获取判断结果，或者应用程序根据判断结果向用户进行智能提醒等，避免用户一时大意而错选了不合脚的鞋子，导致指外翻更加严重。
再如，当用户在买鞋时，特别是已经患有指外翻症状的用户，为了减轻病症故十分想求购一双符合自身脚部当前需求的鞋子。而由于用户对鞋子的舒适要求较苛刻，但碍于对鞋子的试穿时间较短，使得用户并不能对试穿的鞋子是否适配自身脚部需求的问题进行准确判断，为用户对鞋子的选购带来较大不便。此时本实施例中的脚趾矫正设备可应对此问题。具体地，当用户试穿鞋子时，第三传感器3可在试穿过程中检测到大拇指外侧，特别是指外翻关节处受到鞋的压力分布信息，并将该信息通过通信单元发送至处理单元。处理单元可根据基于第一传感器1和/或第二传感器2的检测数据而确定的用户当前指外翻的严重程度以及用户的拇指以往处于舒适状态时所受压力的压力分布信息对用户当前拇指所受鞋的挤压力的压力分布信息进行综合判断，得到用户的拇指当前所受压力是否在可接受范围内的判断结果通知给用户。用户通过应用程序获取判断结果，并可基于该判断结果确定是否选购该双鞋子，简化了用户的选购过程，避免用户浪费过多时间在试穿错误的鞋子上，为用户提供了方便。另外，由于各个传感器会实时检测用户的拇指的外翻程度，且处理单元会根据检测数据实时生成检测结果并记录，故可在应用程序中建立满足用户个性化的拇指历史压力分布及其影响的数据库，为处理单元的后续判断提供参考，也即，处理单元可具有机器学习能力，可使处理单元的判断精度随着用户的使用时间而逐渐增加。
图3为本申请一实施例中的各传感器的结构示意图。如图3所示，第一传感器1、第二传感器2和第三传感器3中的一个或多个包括活性层7、包覆活性层7的纳米纸5以及分别设置在活性层7两端的电极8。其中，采用纳米纸作为基础材料，可利用纳米纸具有的柔性、生物亲和性、透明、等优势，当与用户的脚部皮肤接触时不会使用户产生明显不适，非常适合做穿戴类的产品。
本申请实施例中的活性层7可由例如石墨烯等活性材料形成，电极8例如可由铜胶等导体形成。由石墨烯制成的活性层7中包含大量相互挤靠在一起的石墨烯片，当传感器受到外部压力的挤压时，各石墨烯片会因力产生形变，进而使得活性层7形状发生变化。此时电极2会因活性层7的形状变化而感测到电阻发生变化，也即电阻应变变化，传感器的输出表征了电阻的变化量，通信单元中可包括确定传感器的输出值的测量部，测量部可输出与传感器的电阻变化量对应的电流或电压作为测量值，处理单元通过从通信单元接收到的测量值来通过计算或查表确定传感器所受压力的大小。
图4为本申请另一实施例中的各传感器的结构示意图。
如图4所示，传感器中的纳米纸可以包括第一纳米纸5和第二纳米纸6，活性层7设于第一纳米纸5上，第二纳米纸6覆盖在活性层7上以与第一纳米纸5共同包覆以保护活性层7。在本申请一个实施例中，为了增加矫正效果，第二传感器2中的第二纳米纸6可以具备双层结构并形成可调气囊，也即，气囊的大小可根据用户脚部的实际情况而由用户调整。当第二传感器2安置于用户的拇指与食指间时，第二传感器2中的上述气囊可顶推拇指向远离食指的方向移动，促使拇指复位，矫正外翻拇指。
在本申请一个实施例中，各传感器的具体固定方法不唯一，例如可将第一传感器1、第二传感器2和第三传感器3共同设置在一固定件上，且上述的通信单元也可固定在该固定件上。该固定件可穿戴在用户的拇指上或脚上，具体可为指套或袜套等。其中第一传感器1设置在固定件的内侧面上，第二传感器2的固定位置根据固定件的具体结构而定，其可以设置在固定件内侧面上也可设置在固定件的外侧面上，第三传感器3可以设置在固定件的外侧面上以便待与鞋的内侧相接触。
在本申请另一个实施例中，各传感器可单独固定，具体可在各传感器上设置胶黏层9(参见图4)，使各传感器可通过胶黏层9贴附在用户的脚趾上或袜子上，并将各传感器的输出端引接至帖附于用户的脚趾或袜子上的通信单元。当然，也可仅在某一个或某两个传感器上设置胶黏层9；或者，可以将第一传感器1设置在一个例如贴片形式的固定件上，将第二传感器设置在另一个例如贴片形式的固定件上，其中第三传感器3可以与第一传感器1设置在同一贴片的正反面上；再或者可既设置胶黏层9，也设置固定件，各传感器可结合该两种方式固定在用户的脚部上。而且将传感器独立设置还可方便用户根据当前需求仅使用其中某一个传感器或固定件，增加使用灵活性。
进一步地，对用户脚部造成伤害的原因还包括用户穿着某双舒适度稍差的鞋子的时间过长，以高跟鞋或尖头鞋为例，由于用户穿着该类鞋子时脚趾很容易被挤到一起，长时间穿着一定会引起脚趾变形或血液不流通的现象。为了及时提醒用户注意休息，避免脚趾产生严重形变，本申请实施例中的脚趾矫正设备还可以包括待与拇指相贴靠以用于感测拇指血氧饱和度的光学传感器4(参见图2)，和/或用于感测脚部汗液成分的离子传感器，该离子传感器在检测到用户脚部出汗时会通过检测用户的汗液成分来检测乳酸、PH值、钾离子、钠离子等含量。该光学传感器4和/或离子传感器可通过通信单元通信连接至处理单元，处理单元根据光学传感器4和/或离子传感器感测的信息评估用户脚部的疲劳程度，或者同时评估出用户当前的身体状态等信息，用户可通过电子设备上的应用程序获知评估信息。
在本申请一个实施例中，脚趾矫正设备中还可以包括报警器，其能够基于第二传感器2检测的压力值以及光学传感器4检测的血氧饱和度来确定是否提醒用户移除第二传感器2或调整第二传感器2中气囊的充气程度。
图5为本申请实施例中的脚趾矫正设备的制备方法的流程图。
如图5所示，本申请实施例的脚趾矫正设备的制备方法，包括：根据如下步骤S101-S103制备第一传感器1和/或第二传感器2，具体地：
S101、在第一纳米纸5上喷涂活性材料形成活性层7；
S102、在活性层7的相对的两端分别形成电极8；
S103、将第二纳米纸6设置于活性层7上以与第一纳米纸5共同包覆活性层7，电极2延伸出第一纳米纸5或第二纳米纸6，或者不延伸出，均可。
完成第一传感器1和/或第二传感器2的制备后，可将第一传感器1和/或第二传感器2的输出端连接至通信单元，通信单元用于将第一传感器1和/或第二传感器2采集的数据发送至处理单元，处理单元例如可以由计算机设备、智能移动终端等来实现，也可以由云计算服务器来实现，处理单元用于根据第一传感器1、第二传感器2采集的数据确定拇指的变形程度。
本实施例中的活性材料例如可以为石墨烯，电极8例如可以为铜胶，当然也可为其他材料，具体不唯一。进一步地，本实施例中采用纳米纸作为基础材料，可利用纳米纸具有的柔性、生物亲和性、透明、等优势，当与用户的脚部皮肤接触时不会使用户产生明显不适，非常适合做穿戴类的产品。由石墨烯制成的活性层7中包含大量相互挤靠在一起的石墨烯片，当传感器受到外部压力的挤压时，各石墨烯片会因力产生形变，进而使得活性层7形状发生变化。此时电极8会因活性层7的形状变化而感测到电阻发生变化，也即电阻应变变化，传感器的输出表征了电阻的变化量，通信单元中可包括确定传感器的输出值的测量部，测量部可输出与传感器的电阻变化量对应的电流或电压作为测量值，处理单元通过从通信单元接收到的测量值来通过计算或查表确定传感器所受压力的大小。
在本申请一个实施例中，在制备第二传感器2时，步骤S103还包括：
使用双层纳米纸形成可调气囊作为第二纳米纸6。该可调气囊的大小具体不定，可根据用户脚部的实际情况而定。当第二传感器2置于用户的拇指与食指间时，可顶推拇指向远离食指的方向移动，促使拇指复位，矫正外翻拇指。
在本申请实施例中，各传感器的具体固定方法不唯一，例如可将第一传感器1、第二传感器2共同设置在一固定件上。该固定件可穿戴在用户的拇指上或脚上，具体可为指套或袜套等。其中第一传感器1设置在固定件的内侧面上，第二传感器2的固定位置根据固定件的具体结构而定，其可以设置在固定件内侧面上也可设置在固定件的外侧面上。
在本申请一个实施例中，各传感器也可独立固定，具体可在各传感器上设置胶黏层9(参见图4)，使各传感器可通过胶黏层9贴附在用户的脚趾上或袜子上。当然，也可仅在某一个或某两个传感器上设置胶黏层9；或者，可以将第一传感器1设置在一个例如贴片形式的固定件上，将第二传感器设置在另一个例如贴片形式的固定件上；再或者可既设置胶黏层9，也设置固定件，各传感器可结合该两种方式固定在用户的脚部或袜子上。而且将传感器独立设置还可方便用户根据当前需求仅使用其中某一个传感器或固定件，增加使用灵活性。
进一步地，本实施例中还包括根据步骤S101-S103制备第三传感器3，该第三传感器3可与第一传感器1或第二传感器2安装在一固定件上，或者第一传感器1、第二传感器2和第三传感器3均安装在一固定件上，该固定件能够穿戴在拇指上或脚上。或者，也可在第三传感器3上设置上述胶黏层9，以能够独立进行固定。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种脚趾矫正设备，其特征在于，包括：
第一传感器，其固定在拇趾外侧并与所述拇趾相贴靠，以用于感测所述拇趾外侧关节凸出程度；
第二传感器，其固定在所述拇趾与食趾之间并与所述拇趾和/或食趾相贴靠，以感测所述拇趾向食趾侧的弯曲程度；以及
通信单元，其将第一传感器和第二传感器通信连接至处理单元，所述处理单元用于至少根据所述第一传感器和第二传感器采集的数据确定所述拇趾的变形程度；
其中，所述第二传感器包括活性层、包覆所述活性层的纳米纸以及分别设置在所述活性层两侧的电极；所述纳米纸包括第一纳米纸和第二纳米纸，且，所述第二传感器的第二纳米纸为双层结构并形成可调气囊。
2.根据权利要求1所述的脚趾矫正设备，其特征在于，所述第一传感器包括活性层、包覆所述活性层的纳米纸以及分别设置在所述活性层两侧的电极。
3.根据权利要求2所述的脚趾矫正设备，其特征在于，所述活性层位于所述第一纳米纸与第二纳米纸之间。
4.根据权利要求1所述的脚趾矫正设备，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器设置在一固定件上，所述固定件能够穿戴在所述拇趾上或脚上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的脚趾矫正设备，其特征在于，还包括：
第三传感器，其固定在拇趾外侧并与鞋的内侧接触，以用于感测所述鞋对拇趾的挤压力，
其中，第三传感器通信连接至所述处理单元，所述处理单元还用于至少根据所确定的所述变形程度和所述第三传感器采集的数据确定所述鞋是否合适。
6.如权利要求5所述的脚趾矫正设备，其特征在于，所述第三传感器与第一传感器设置在一固定件上，或者所述第一传感器、第二传感器和第三传感器设置在一固定件上，所述固定件能够穿戴在所述拇趾上或脚上。
7.根据权利要求6所述的脚趾矫正设备，其特征在于，还包括与所述拇趾相贴靠以用于感测拇趾血氧饱和度的光学传感器和/或用于感测脚部汗液成分的离子传感器，所述光学传感器和/或离子传感器通信连接至所述处理单元，所述处理单元还用于根据所述光学传感器和/或离子传感器感测的信息确定脚部的疲劳程度。
8.一种用于制备如权利要求1所述的脚趾矫正设备的制备方法，其特征在于，包括根据如下步骤制备所述第一传感器和第二传感器：
S101、在第一纳米纸上喷涂活性材料形成活性层；
S102、在活性层的相对的两端分别形成电极；
S103、将第二纳米纸设置于所述活性层上以与所述第一纳米纸共同包覆所述活性层；其中，使用双层纳米纸形成可调气囊作为所述第二纳米纸。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将所述第一传感器和第二传感器安装在一固定件上，所述固定件能够穿戴在拇趾上或脚上。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括根据步骤S101-S103制备第三传感器，并将第三传感器与第一传感器安装在一固定件上，或者所述第一传感器、第二传感器和第三传感器安装在一固定件上，所述固定件能够穿戴在拇趾上或脚上。
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