CN109394219A - 一种足功能测量仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种足功能测量仪及其使用方法，属于健身锻炼器材领域。其包括：底座以及安装在所述底座上的跖趾屈曲压力测量机构、足弓压力测量装置；所述底座的上表面为水平面，在上表面的下方由至少两个侧面围合成内腔；所述跖趾屈曲压力测量机构包括脚踏板、扇形齿轮、圆形齿轮；所述脚踏板能够旋转；所述足弓压力测量装置，包括：足宽固定器、足弓固定器和测力计。利用本发明能够实现踝关节处于多种角度时对足部跖趾关节的压力、对足弓隆起压力和高度的测量与训练，且能够记录各个值，起到了很好的恢复训练及康复的作用，并为制作个性化鞋提供了有力的参考。

Description

一种足功能测量仪及其使用方法

技术领域

本发明属于健身锻炼器材、康复器具领域，具体涉及一种足功能测量仪及其使用方法。

背景技术

由于人们脚趾结构以及走路姿势的不同，导致每个脚的跖趾关节、足弓的灵活度及力度存在很大差别，为了增强跖趾关节、足弓的灵活度，普通人也需要经常对跖趾关节、足弓进行锻炼。另外，足部受到损伤需要进行康复训练时，也需要对跖趾关节、足弓进行训练已达到最好的恢复效果。

另外，老人、运动员等的足部可能存在变形，但是目前市场上的鞋子大部分只有减震功能，普通的鞋子无法适应变形的足部，如果要根据足部定制个性化鞋，必须测量各个角度时跖趾关节的力量以及足弓隆起压力和隆起高度。但是目前还没有专门测量踝关节位于各个角度时跖趾关节的力量以及足弓隆起压力和隆起高度的测量仪，也没有能够精确记载跖趾关节压力、足弓隆起压力和隆起高度的检测装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种足功能测量仪及其使用方法，测量踝关节位于各个角度时跖趾关节的力量以及足弓隆起压力和隆起高度，并帮助普通人训练跖趾、足弓的灵活度以及帮助足部受损的患者更好地恢复脚趾、足弓的功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种足功能测量仪，所述足功能测量仪包括：底座以及安装在所述底座上的跖趾屈曲压力测量机构、足弓压力测量装置；

所述底座的上表面为水平面，在上表面的下方由至少两个侧面围合成内腔；

所述跖趾屈曲压力测量机构包括脚踏板、扇形齿轮、圆形齿轮；所述脚踏板能够旋转；所述圆形齿轮安装在所述底座的内腔中；所述扇形齿轮的旋转轴安装在所述底座的上表面上；所述圆形齿轮的旋转轴与扇形齿轮的旋转轴平行，且圆形齿轮的旋转轴位于扇形齿轮的旋转轴的侧下方；所述扇形齿轮与圆形齿轮啮合；在所述扇形齿轮上开有安装槽，在安装槽内安装有压力传感器；所述压力传感器的上端面与脚踏板的下端面接触；

所述足弓压力测量装置包括：足宽固定器、足弓固定器和测力计。

在所述圆形齿轮的一侧安装有电磁刹车，在所述圆形齿轮的另一侧安装有步进电机，两者均与圆形齿轮的旋转轴连接；

所述扇形齿轮的横截面的形状包括两个直角边和一个带齿的弧形边，两个直角边的一端垂直相交，两个直角边的另一端分别与所述弧形边的两端分别连接；

所述扇形齿轮的旋转轴与一个直角边垂直相交，所述脚踏板与该直角边平行，该直角边的长度大于另一个直角边的长度；

所述脚踏板的一端与扇形齿轮的旋转轴铰接，能够绕扇形齿轮的旋转轴旋转，另一端悬空；

所述压力传感器的轴线与脚踏板所在的平面垂直；

在所述底座的上表面上开有比脚踏板大的孔，以水平面为0度，所述脚踏板的旋转角度范围为-15度到90度。

所述足功能测量仪包括脚跟固定机构，所述脚跟固定机构包括脚跟辅助板、第一丝杠螺母、第一滚珠丝杠、第一锥形齿轮副、第一旋转手柄；

所述第一锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线相互垂直；

所述第一旋转手柄的上端位于底座的上表面上方，下端穿过底座的上表面后与第一锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第一滚珠丝杠水平安装在底座的内腔中，其与第一锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第一丝杠螺母与第一滚珠丝杠配合，能够沿第一滚珠丝杠往复移动；

所述第一丝杠螺母通过第一连接板与脚跟辅助板的下端连接；

所述脚跟辅助板的上端为弧形面，位于底座的上表面的上方，该弧形面的圆心位于弧形面与脚踏板之间；

在所述底座的上表面上开有第一水平直线槽，所述脚跟辅助板的下端从第一水平直线槽穿过后与第一连接板连接；

所述脚跟辅助板的轴线与第一滚珠丝杠的轴线垂直。

所述足功能测量仪包括下压机构；所述下压机构包括夹紧机构、第二旋转手柄、第二滚珠丝杠、第二丝杠螺母、第二锥形齿轮副；

所述夹紧机构包括固定横杆、移动横杆和两根平行的直立杆；

两根所述直立杆均与底座的上表面垂直；

所述固定横杆的两端分别与两根直立杆的上端连接；

在每根直立杆上均连接有滑块，所述滑块能够沿直立杆上下移动；

所述移动横杆的两端分别与两根直立杆上的滑块连接；

所述移动横杆与固定横杆均水平设置，移动横杆位于固定横杆的下方，且两者均与第一水平直线槽垂直；

在所述底座的上表面上开有第二水平直线槽和第三水平直线槽；

所述第二水平直线槽、第三水平直线槽分别位于第一水平直线槽的两侧，且三者平行设置；

在所述底座的内腔中设置有两根平行的直线光轴，分别位于第二水平直线槽、第三水平直线槽的正下方；

在每根直线光轴上均连接有直线轴承，直线轴承能够在直线光杆上移动；

一根直立杆的底端穿过第二水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接，另一根直立杆的底端穿过第三水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接；

两个所述直线轴承通过一个横向板连接；

在所述第一滚珠丝杠的下方设置有第二滚珠丝杠，第二丝杠螺母与第二滚珠丝杠连接，能在第二滚珠丝杠上往复移动；

所述横向板位于第二丝杠螺母的上方，横向板的中部下表面通过第二连接板与第二丝杠螺母固定连接；

所述第二锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线垂直设置；

所述第二手柄的上端位于底座的上表面上方，下端穿过底座的上表面后与第二锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第二滚珠丝杠与第二锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，两者同轴线设置。

在所述移动横杆的上表面的中部设有端部轴承；

在所述移动横杆的下表面的中部设有下压板；

在所述固定横杆的中心开有螺纹孔，螺杆的下端穿过所述螺纹孔后与移动横杆上的端部轴承连接；

所述螺杆的上端位于固定横杆的上方，并与第三旋转手柄连接。

所述足功能测量仪包括座椅，所述座椅包括横向移动机构、升降机构、纵向移动机构和坐垫；

所述横向移动机构包括横向滑轨，所述横向滑轨与底座上表面的中心线平行；

所述升降机构的底部通过滑块与横向滑轨连接；

所述纵向移动机构设置在升降机构的上部，包括纵向滑轨，所述纵向滑轨与所述横向滑轨垂直；

所述坐垫的下部通过滑块与纵向滑轨连接。

所述脚跟辅助板的中心轴线、第一旋转手柄的中心轴线、第二旋转手柄的中心轴线、第三旋转手柄的中心轴线在底座的上表面上的投影点均位于所述底座的上表面的中心线上；

所述脚跟辅助板、第一旋转手柄、第二旋转手柄、座椅依次沿上表面的中心线布置。

在所述底座的上表面上开有足弓固定器移动槽和足宽固定器移动槽，两者分别位于第一水平直线槽的两侧，并位于第二水平直线槽和第三水平直线槽之间；

所述足弓固定器移动槽与所述第一水平直线槽平行，所述足宽固定器移动槽与所述第一水平直线槽垂直；

所述足弓固定器包括位于底座的上表面的上方的足弓板，足弓板的下部连接有螺栓，该螺栓穿过所述足弓固定器移动槽后与位于底座内腔中的一个螺母连接，该螺栓能够在所述足弓固定器移动槽内移动；

所述足宽固定器包括位于底座的上表面的上方的足宽板，足宽板的下部连接有螺栓，该螺栓穿过所述足宽固定器移动槽后与位于底座内腔中的另一个螺母连接，该螺栓能够在所述足宽固定器移动槽内移动；

在脚踏板与脚跟辅助板之间的底座的上表面设有足长刻度，所述足长刻度与第一水平直线槽平行；

在所述足宽固定器移动槽的一侧设有与其平行的足宽刻度；

在所述足弓固定器移动槽的外侧设有与其平行的足弓刻度；

所述足宽板为平面板；

所述足弓板朝向第一水平直线槽的侧面为弧面，另一个侧面为平面或者带有指针，所述指针指向足弓固定器移动槽的外侧的足弓刻度；

所述测力计连接在所述下压机构的下压板的下方，在测力计下部设置有压垫；

或者将所述下压机构作为第一套下压机构，在底座上再设置一套与所述第一套下压机构相同的第二套下压机构，两套下压机构平行设置，且第二套下压机构位于第一套下压机构与脚踏板之间，所述测力计连接在第二套下压机构的下压板的下方，在所述测力计下部设置有压垫；

在第一套下压机构、第二套下压机构的两根所述直立杆上均设有刻度。

利用所述的足功能测量仪测量跖趾屈曲压力的方法，所述方法包括：

(1)练习者坐在坐垫上，将一条腿放置在两根直立杆之间，将前脚掌放置在脚踏板上；

(2)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住；

(3)调整坐垫的前后、左右、上下的位置使得练习者的大腿与水平面平行；

(4)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到大腿中部的上方；

(5)将测力计的压垫换成适合大腿弧度的压垫，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在大腿上；

(6)启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板的角度到达测量角度后，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(7)练习者活动脚趾，压力传感器测量跖趾的压力。

利用所述的足功能测量仪测量足弓隆起压力和足弓隆起高度的方法，所述方法包括：

(1)将足宽固定器调整到最大位置，将足弓固定器调整到原始位置，启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板与水平面的夹角为90度时，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(2)被测量者将一个足放到底座5的上表面上，保持直立站立，确保双脚同时用力，以保证足部达到完全伸展的状态；将足尖顶住脚踏板；

(3)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住，移动足宽固定器使其贴近足部的外侧，移动足弓固定器使其弧面贴合在足部的连接球窝的位置；

(4)从足长刻度上读出足部的长度，从足宽刻度上读出足部的宽度，从足弓刻度上读出足部的连接球窝的位置；

(5)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到足部的舟状关节的正上方；

(6)将测力计的压垫换成适合足部的舟状关节的弧度的压垫或者采用第二套下压机构，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在足部的舟状关节处；

(7)将测力计的起始力设为1公斤，给足弓施加初始为1公斤的压力；然后，受试者将足弓隆起，足弓将移动横梁上推，在足弓隆起的过程中记录测力计上显示的足弓隆起压力，同时判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变，如果是，则当移动横梁不再上移时，转入步骤(8)，如果否，则将足部放松，然后返回步骤(7)；

(8)从直立杆的刻度上读出足弓的隆起高度，然后将足部放松；

所述步骤(7)中的判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变的操作包括：

观察足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值是否发生变化，如果所有值均没有发生变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置均保持不变，如果足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值中至少有一个值发生了变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置没有保持不变。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明能够实现踝关节处于多种角度时对足部跖趾关节的压力测量和训练以及对足弓隆起压力和高度的测量与训练，且能够记录跖趾关节的压力值以及足弓隆起压力和隆起高度的值，这些数据反映出使用者的足部力量、跖趾关节、足弓的功能情况，根据功能情况给出训练建议，帮助足部受损的患者更好地恢复跖趾关节以及足弓的功能，起到了很好的恢复训练及康复的作用；另外，利用本发明测量得到的足弓隆起压力、隆起高度与跖趾关节的压力能够为制作个性化鞋提供有力的参考。

附图说明

图1本发明足功能测量仪的立体图

图2本发明足功能测量仪中的座椅的结构示意图

图3本发明足功能测量仪的主视图

图4本发明足功能测量仪的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1-图4所示，本发明包括底座5，以及安装在所述底座5上的跖趾屈曲压力测量机构1、脚跟固定机构2、下压机构3和座椅，所述底座5的上表面为水平面，在上表面的下方由多个侧面围合成内腔；由于在图1中如果画上座椅会遮挡其它结构，因此在图1中仅仅标注出了座椅的安装中心位置4，座椅具体的结构如图2所示。

所述跖趾屈曲压力测量机构1包括脚踏板102、扇形齿轮104、圆形齿轮101；所述扇形齿轮包括两个相互垂直的直角边和一个带齿的弧形边；在所述扇形齿轮104上开有安装槽105，所述安装槽105的轴线与一个直角边垂直，与另一个直角边平行；在所述安装槽105内固定安装有压力传感器，具体地，所述压力传感器放置在安装槽105中，用螺栓固定住；所述脚踏板102与扇形齿轮104的一个直角边平行，该直角边是与所述安装槽的轴线垂直的那条直角边，当压力传感器安装在安装槽内后，压力传感器的轴线与脚踏板102所在的平面垂直。扇形齿轮的旋转轴103安装在所述底座5的上表面上，所述脚踏板102的一端与旋转轴103连接，能够绕该旋转轴103旋转，另一端悬空。圆形齿轮101的旋转轴106安装在所述底座5内，圆形齿轮101的齿与扇形齿轮104的齿啮合。所述圆形齿轮101位于底座5的内腔中。如图3所示，在所述圆形齿轮101的一侧安装有电磁刹车107，在另一侧安装有步进电机108，两者均与轴106连接，由于步进电机108的刹制力不足，所以用电磁刹车107进行辅助，使脚踏板102能够停留在任意角度；所述步进电机108通过轴106带动圆形齿轮101转动，圆形齿轮101通过啮合的齿带动扇形齿轮104旋转，扇形齿轮104带动脚踏板102改变倾斜角度，当达到所需角度时，通过电磁刹车107将轴106固定住，进而将圆形齿轮101固定住，此时通过压力传感器测量足跖趾的力量。为了使脚固定更好，可以在脚踏板上安装绑带，用于将足部绑住。

在所述底座5的上表面上开有比脚踏板102大的孔，以水平面为0度，所述脚踏板的旋转角度范围是-15度—90度，即以旋转轴103的圆心为圆心，脚踏板最低到达水平面以下15度，最高到达水平面以上90度。图3所示的是脚踏板位于30度时状态。

根据实际需要，可以在底座上设置一个所述跖趾屈曲压力测量机构1，用于测量整个脚上的足跖趾关节的力量，也可以在底座上设置多个所述跖趾屈曲压力测量机构1，每个脚踏板对应一个脚趾，分别测量每个脚趾上的跖趾关节的力量。

所述脚跟固定机构2包括脚跟辅助板201、第一丝杠螺母202、第一滚珠丝杠203、第一锥形齿轮副、第一旋转手柄204；所述脚跟辅助201板用于抵住脚跟。所述第一锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线相互垂直；所述第一旋转手柄204的上端位于底座5的上表面上方，下端穿过底座5的上表面后与第一锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接；所述第一滚珠丝杠203水平安装在底座5的内腔中，其与第一锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，所述第一丝杠螺母202与第一滚珠丝杠203配合，能够沿第一滚珠丝杠203往复移动，所述第一丝杠螺母202通过第一连接板与脚跟辅助板201的下端连接；所述第一滚珠丝杠203与水平锥形齿轮同轴线设置；所述脚跟辅助板201的上端为弧形面，位于底座5的上表面的上方，该弧形面的圆心位于弧形面与脚踏板102之间；在所述底座5的上表面上开有第一水平直线槽，所述脚跟辅助板201的下端从第一水平直线槽穿过后与第一连接板连接，所述脚跟辅助板201的轴线与第一滚珠丝杠203的轴线垂直；所述第一旋转手柄204与垂直锥形齿轮同轴线设置；当旋转第一旋转手柄204时，第一旋转手柄204带动垂直齿轮旋转，垂直齿轮与水平齿轮啮合，带动水平齿轮旋转，水平齿轮带动第一滚珠丝杠203旋转，第一滚珠丝杠203带动第一丝杠螺母202进行水平直线移动，第一丝杠螺母202通过第一连接板带动脚跟辅助板201沿第一水平直线槽进行移动；

所述下压机构3包括夹紧机构、第二旋转手柄301、第二滚珠丝杠302、第二丝杠螺母303、第二锥形齿轮副；

所述夹紧机构包括两根平行的直立杆，直立杆均与底座的上表面垂直；在两根直立杆的上端连接有固定横杆，所述固定横杆的两端分别与两根直立杆的上端连接，在每根直立杆上均连接有滑块，滑块能够沿直立杆上下移动，两个滑块通过一个移动横杆连接，所述移动横杆随着滑块沿直立杆上下移动；所述移动横杆与固定横杆均水平设置，移动横杆位于固定横杆的下方，且两者均与第一水平直线槽垂直。

在所述移动横杆的上表面的中部设有端部轴承，在所述移动横杆的下表面的中部设有下压板。

在所述固定横杆的中心开有螺纹孔，螺杆的下端穿过所述螺纹孔后与移动横杆上的端部轴承连接，螺杆的上端位于固定横杆的上方，并与第三旋转手柄连接，当旋转第三旋转手柄时，螺杆在螺纹孔内上升或者下降，通过端部轴承带动移动横杆，进而带动移动横杆两端的滑块沿直立杆上升或者下降，这样能够调节下压板的高度，在到达所需高度时，通过螺杆抵住下压板将练习者的腿部或者足部压住。

在所述底座的上表面上开有第二水平直线槽和第三水平直线槽，第二水平直线槽、第三水平直线槽分别位于第一水平直线槽的两侧，且三者平行设置。在所述底座5的内腔中设置有两根直线光轴305，在每根直线光轴上均连接有直线轴承304，一根直立杆的底端穿过第二水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接，另一根直立杆的底端穿过第三水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接，两个直线轴承304分别能够在与其连接的直线光杆305上移动；

在所述第一滚珠丝杠203的下方设置有第二滚珠丝杠302，第二丝杠螺母303与第二滚珠丝杠302连接，两个所述直线轴承通过一个横向板连接，所述横向板位于第二丝杠螺母303的上方，横向板的中部下表面通过第二连接板与第二丝杠螺母303固定连接。

所述第二锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线垂直设置；所述第二手柄301的上端位于底座5的上表面上方，下端穿过底座5的上表面后与第二锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接；所述第二滚珠丝杠302水平安装在底座5的内腔中，其与第二锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，所述第二丝杠螺母303连接在第二滚珠丝杠302上，其与第二滚珠丝杠302配合，能在第二滚珠丝杠302上往复移动；所述第二滚珠丝杠302与第二锥形齿轮副中的水平锥形齿轮同轴线设置。当旋转第二旋转手柄301时，第二旋转手柄301带动第二锥形齿轮副中的垂直齿轮旋转，垂直齿轮与水平齿轮啮合，带动水平齿轮旋转，水平齿轮带动第二滚珠丝杠302旋转，第二滚珠丝杠302带动第二丝杠螺母303进行水平直线移动，第二丝杠螺母303带动横向板沿水平直线槽进行移动，横向板带动与其两端连接的两个直线轴承移动，两个直线轴承带动两根直立杆进行移动。

所述脚跟辅助板的中心轴线、第一旋转手柄的中心轴线、第二旋转手柄的中心轴线均与水平面垂直，它们在底座5的上表面上的投影点均位于所述底座的上表面的中心线上；所述脚跟辅助板、第一旋转手柄、第二旋转手柄、座椅依次沿上表面的中心线布置。

如图2所示，所述座椅从下至上依次包括横向移动机构、升降机构、纵向移动机构和坐垫；

所述横向移动机构安装在所述底座的上表面上，包括横向滑轨，所述横向滑轨与底座的中心线平行，所述升降机构的底部通过滑块与横向滑轨连接，能够沿横向滑轨往复移动，所述升降机构采用现有的通用的升降结构即可。所述纵向移动机构设置在升降机构的上部，包括纵向滑轨，所述纵向滑轨与所述横向滑轨垂直，所述坐垫的下部通过滑块与纵向滑轨连接，能够沿纵向滑轨移动。实际使用时，根据需求也可以将纵向移动机构设置在最下方，上面依次设置升降机构和横向移动机构，也可以将升降机构设置在最下方，上面依次设置纵向移动机构、横向移动机构。

进一步地，为了测量足弓隆起压力，在被发明的底座5上设有足弓压力测量装置(为了清晰，在图3和图4中没有画出足弓压力测量装置)，其包括足宽固定器6、足弓固定器7和测力计8；在所述底座5上开有足弓固定器移动槽和足宽固定器移动槽，两者分别位于第一水平直线槽的两侧，并位于第二水平直线槽和第三水平直线槽之间，所述足弓固定器移动槽与所述第一水平直线槽平行，所述足宽固定器移动槽与所述第一水平直线槽垂直。所述足弓固定器7包括位于底座5的上表面的上方的足弓板，其下方连接螺栓，所述螺栓穿过所述足弓固定器移动槽后与位于底座内腔中的螺母连接，螺栓能够在所述足弓固定器移动槽内移动，当移动到所需位置时，通过螺母将螺栓固定住。所述足宽固定器6包括位于底座5的上表面的上方的足宽板，其下方连接螺栓，所述螺栓穿过所述足宽固定器移动槽后与位于底座内腔中的螺母连接，螺栓能够在所述足宽固定器移动槽内移动，当移动到所需位置时，通过螺母将螺栓固定住。在脚踏板102与脚跟辅助板201之间的底座5的上表面设有足长刻度，所述足长刻度与第一水平直线槽平行，在所述足宽固定器移动槽的一侧设有与其平行的足宽刻度，在所述足弓固定器移动槽的外侧设有与其平行的足弓刻度；所述足宽板为平面板，所述足弓板朝向第一水平直线槽的侧面为弧面，另一个侧面为平面或者带有指针，指针指向足弓固定器移动槽的外侧的足弓刻度(在图1中没有画出指针。)。所述测力计8连接在上述下压机构中的下压板的下方，也可以在底座5上再安装一套下压机构，两套下压机构平行设置，且第二套下压机构位于第一套下压机构与脚踏板之间，第一套下压机构用于压大腿，第二套下压机构用于压足部，所述测力计8连接在第二套下压机构的下压板的下方。本发明中的测力计采用(ErgoFet，Hoggan Health)测力计，其拆卸方便，能够跟随移动横杆上下移动，所述测力计包括无线ergoFET和多种压垫，所述压垫包括平垫、弧形垫以及可塑型垫组成，通过平垫，弧形垫，可塑型垫匹配不同接触面当仅仅采用一套下压机构时，可以分别压住大腿或者压住足部，当采用两套下压机构时，可以同时压住大腿和足部的舟状关节，这样在测量跖趾屈曲压力的同时可以测量足弓的隆起压力和隆起高度，不同的人，即使跖趾屈曲压力相同，足弓的隆起压力和隆起高度也不一定相同，比如老年人和年轻人，在跖趾屈曲压力相同的情况下，老年人的足弓的隆起压力要大于年轻人的，通过这种对比可以考察不同人足部的协同力。进一步地，为了测量测力计下压的高度，在两根所述直立杆上设有刻度，当足弓通过测力计带动下压板将移动横杆向上推动时，通过直立杆上的刻度能够得到足弓隆起的高度。

采用足功能测量仪测量跖趾屈曲压力的方法如下：

(1)练习者坐在坐垫上，将一条腿放置在两根直立杆之间，将前脚掌放置在脚踏板上；

(2)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住；

(3)调整坐垫的前后、左右、上下的位置使得练习者的大腿与水平面平行；

(4)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到大腿中部的上方；

(5)将测力计的压垫换成适合大腿弧度的压垫，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在大腿上；

(6)启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板的角度到达测量角度后，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(7)练习者活动脚趾，压力传感器测量跖趾的压力。

通过这些压力的数据可以了解使用者的足部力量以及各个脚趾头的功能情况，给出训练建议，使用者通过在该测量仪上分别用脚趾头施加压力，也实现了对各个脚趾头的锻炼，增强了各个跖趾关节的功能，对普通人起到增强足部功能的作用，对足部受损的患者起到了很好的恢复训练及康复的作用。

采用足功能测量仪测量足弓隆起压力和足弓隆起高度的方法如下：

(1)将足宽固定器调整到最大位置，将足弓固定器调整到原始位置，启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板与水平面的夹角为90度时，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(2)被测量者将一个足放到底座5的上表面上，保持直立站立，确保双脚同时用力，以保证足部达到完全伸展的状态；将足尖顶住脚踏板；

(3)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住，移动足宽固定器使其贴近足部的外侧，移动足弓固定器使其弧面贴合在足部的连接球窝的位置；

(4)从足长刻度上读出足部的长度，从足宽刻度上读出足部的宽度，从足弓刻度上读出足部的连接球窝的位置；

(5)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到足部的舟状关节的正上方；

(6)将测力计的压垫换成适合足部的舟状关节的弧度的压垫，或者采用第二套下压机构，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在足部的舟状关节处；

(7)将测力计的起始力设为1公斤，给足弓施加初始为1公斤的压力；然后，受试者将足弓隆起，足弓将移动横梁上推，在足弓隆起的过程中记录测力计上显示的足弓隆起压力，同时判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变，如果是，则当移动横梁不再上移时，转入步骤(8)，如果否，则将足部放松，然后返回步骤(7)；

(6)从直立杆的刻度上读出足弓的隆起高度，然后将足部放松。

所述步骤(7)中的判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变的操作包括：

观察足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值是否发生变化，如果所有值均没有发生变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置均保持不变，如果足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值中至少有一个值发生了变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置没有保持不变。

采用跖趾屈曲压力测量机构1测得跖趾屈曲压力，采用足弓压力测量装置测得足隆起压力和足弓隆起高度，利用这些数值可以制作个性化的鞋，至于如何利用这些数值进行鞋的设计属于制鞋领域的方法，不在本发明中讨论。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种足功能测量仪，其特征在于：所述足功能测量仪包括：底座以及安装在所述底座上的跖趾屈曲压力测量机构、足弓压力测量装置；

所述底座的上表面为水平面，在上表面的下方由至少两个侧面围合成内腔；

所述跖趾屈曲压力测量机构包括脚踏板、扇形齿轮、圆形齿轮；所述脚踏板能够旋转；所述圆形齿轮安装在所述底座的内腔中；所述扇形齿轮的旋转轴安装在所述底座的上表面上；所述圆形齿轮的旋转轴与扇形齿轮的旋转轴平行，且圆形齿轮的旋转轴位于扇形齿轮的旋转轴的侧下方；所述扇形齿轮与圆形齿轮啮合；在所述扇形齿轮上开有安装槽，在安装槽内安装有压力传感器；所述压力传感器的上端面与脚踏板的下端面接触；

所述足弓压力测量装置包括：足宽固定器、足弓固定器和测力计。

2.根据权利要求1所述的足功能测量仪，其特征在于：在所述圆形齿轮的一侧安装有电磁刹车，在所述圆形齿轮的另一侧安装有步进电机，两者均与圆形齿轮的旋转轴连接；

所述扇形齿轮的横截面的形状包括两个直角边和一个带齿的弧形边，两个直角边的一端垂直相交，两个直角边的另一端分别与所述弧形边的两端分别连接；

所述扇形齿轮的旋转轴与一个直角边垂直相交，所述脚踏板与该直角边平行，该直角边的长度大于另一个直角边的长度；

所述脚踏板的一端与扇形齿轮的旋转轴铰接，能够绕扇形齿轮的旋转轴旋转，另一端悬空；

所述压力传感器的轴线与脚踏板所在的平面垂直；

在所述底座的上表面上开有比脚踏板大的孔，以水平面为0度，所述脚踏板的旋转角度范围为-15度到90度。

3.根据权利要求2所述的足功能测量仪，其特征在于：所述足功能测量仪包括脚跟固定机构，所述脚跟固定机构包括脚跟辅助板、第一丝杠螺母、第一滚珠丝杠、第一锥形齿轮副、第一旋转手柄；

所述第一锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线相互垂直；

所述第一旋转手柄的上端位于底座的上表面上方，下端穿过底座的上表面后与第一锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第一滚珠丝杠水平安装在底座的内腔中，其与第一锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第一丝杠螺母与第一滚珠丝杠配合，能够沿第一滚珠丝杠往复移动；

所述第一丝杠螺母通过第一连接板与脚跟辅助板的下端连接；

所述脚跟辅助板的上端为弧形面，位于底座的上表面的上方，该弧形面的圆心位于弧形面与脚踏板之间；

在所述底座的上表面上开有第一水平直线槽，所述脚跟辅助板的下端从第一水平直线槽穿过后与第一连接板连接；

所述脚跟辅助板的轴线与第一滚珠丝杠的轴线垂直。

4.根据权利要求3所述的足功能测量仪，其特征在于：所述足功能测量仪包括下压机构；所述下压机构包括夹紧机构、第二旋转手柄、第二滚珠丝杠、第二丝杠螺母、第二锥形齿轮副；

所述夹紧机构包括固定横杆、移动横杆和两根平行的直立杆；

两根所述直立杆均与底座的上表面垂直；

所述固定横杆的两端分别与两根直立杆的上端连接；

在每根直立杆上均连接有滑块，所述滑块能够沿直立杆上下移动；

所述移动横杆的两端分别与两根直立杆上的滑块连接；

所述移动横杆与固定横杆均水平设置，移动横杆位于固定横杆的下方，且两者均与第一水平直线槽垂直；

在所述底座的上表面上开有第二水平直线槽和第三水平直线槽；

所述第二水平直线槽、第三水平直线槽分别位于第一水平直线槽的两侧，且三者平行设置；

在所述底座的内腔中设置有两根平行的直线光轴，分别位于第二水平直线槽、第三水平直线槽的正下方；

在每根直线光轴上均连接有直线轴承，直线轴承能够在直线光杆上移动；

一根直立杆的底端穿过第二水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接，另一根直立杆的底端穿过第三水平直线槽后与位于其正下方的直线轴承连接；

两个所述直线轴承通过一个横向板连接；

在所述第一滚珠丝杠的下方设置有第二滚珠丝杠，第二丝杠螺母与第二滚珠丝杠连接，能在第二滚珠丝杠上往复移动；

所述横向板位于第二丝杠螺母的上方，横向板的中部下表面通过第二连接板与第二丝杠螺母固定连接；

所述第二锥形齿轮副包括垂直锥形齿轮和水平锥形齿轮，两者啮合，且两者的轴线垂直设置；

所述第二手柄的上端位于底座的上表面上方，下端穿过底座的上表面后与第二锥形齿轮副中的垂直锥形齿轮连接，两者同轴线设置；

所述第二滚珠丝杠与第二锥形齿轮副中的水平锥形齿轮连接，两者同轴线设置。

5.根据权利要求4所述的足功能测量仪，其特征在于：在所述移动横杆的上表面的中部设有端部轴承；

在所述移动横杆的下表面的中部设有下压板；

在所述固定横杆的中心开有螺纹孔，螺杆的下端穿过所述螺纹孔后与移动横杆上的端部轴承连接；

所述螺杆的上端位于固定横杆的上方，并与第三旋转手柄连接。

6.根据权利要求5所述的足功能测量仪，其特征在于：所述足功能测量仪包括座椅，所述座椅包括横向移动机构、升降机构、纵向移动机构和坐垫；

所述横向移动机构包括横向滑轨，所述横向滑轨与底座上表面的中心线平行；

所述升降机构的底部通过滑块与横向滑轨连接；

所述纵向移动机构设置在升降机构的上部，包括纵向滑轨，所述纵向滑轨与所述横向滑轨垂直；

所述坐垫的下部通过滑块与纵向滑轨连接。

7.根据权利要求6所述的足功能测量仪，其特征在于：所述脚跟辅助板的中心轴线、第一旋转手柄的中心轴线、第二旋转手柄的中心轴线、第三旋转手柄的中心轴线在底座的上表面上的投影点均位于所述底座的上表面的中心线上；

所述脚跟辅助板、第一旋转手柄、第二旋转手柄、座椅依次沿上表面的中心线布置。

8.根据权利要求5所述的足功能测量仪，其特征在于：

在所述底座的上表面上开有足弓固定器移动槽和足宽固定器移动槽，两者分别位于第一水平直线槽的两侧，并位于第二水平直线槽和第三水平直线槽之间；

所述足弓固定器移动槽与所述第一水平直线槽平行，所述足宽固定器移动槽与所述第一水平直线槽垂直；

所述足弓固定器包括位于底座的上表面的上方的足弓板，足弓板的下部连接有螺栓，该螺栓穿过所述足弓固定器移动槽后与位于底座内腔中的一个螺母连接，该螺栓能够在所述足弓固定器移动槽内移动；

所述足宽固定器包括位于底座的上表面的上方的足宽板，足宽板的下部连接有螺栓，该螺栓穿过所述足宽固定器移动槽后与位于底座内腔中的另一个螺母连接，该螺栓能够在所述足宽固定器移动槽内移动；

在脚踏板与脚跟辅助板之间的底座的上表面设有足长刻度，所述足长刻度与第一水平直线槽平行；

在所述足宽固定器移动槽的一侧设有与其平行的足宽刻度；

在所述足弓固定器移动槽的外侧设有与其平行的足弓刻度；

所述足宽板为平面板；

所述足弓板朝向第一水平直线槽的侧面为弧面，另一个侧面为平面或者带有指针，所述指针指向足弓固定器移动槽的外侧的足弓刻度；

所述测力计连接在所述下压机构的下压板的下方，在测力计下部设置有压垫；

或者将所述下压机构作为第一套下压机构，在底座上再设置一套与所述第一套下压机构相同的第二套下压机构，两套下压机构平行设置，且第二套下压机构位于第一套下压机构与脚踏板之间，所述测力计连接在第二套下压机构的下压板的下方，在所述测力计下部设置有压垫；

在第一套下压机构、第二套下压机构的两根所述直立杆上均设有刻度。

9.利用权利要求1-8任一所述的足功能测量仪测量跖趾屈曲压力的方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)练习者坐在坐垫上，将一条腿放置在两根直立杆之间，将前脚掌放置在脚踏板上；

(2)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住；

(3)调整坐垫的前后、左右、上下的位置使得练习者的大腿与水平面平行；

(4)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到大腿中部的上方；

(5)将测力计的压垫换成适合大腿弧度的压垫，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在大腿上；

(6)启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板的角度到达测量角度后，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(7)练习者活动脚趾，压力传感器测量跖趾的压力。

10.利用权利要求1-8任一所述的足功能测量仪测量足弓隆起压力和足弓隆起高度的方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)将足宽固定器调整到最大位置，将足弓固定器调整到原始位置，启动步进电机，通过转动圆形齿轮调整脚踏板的角度，当脚踏板与水平面的夹角为90度时，关闭步进电机，同时打开电磁刹车将圆形齿轮固定住；

(2)被测量者将一个足放到底座5的上表面上，保持直立站立，确保双脚同时用力，以保证足部达到完全伸展的状态；将足尖顶住脚踏板；

(3)通过旋转第一旋转手柄调整脚跟辅助板的位置，使得脚跟辅助板将练习者的脚后跟抵住，移动足宽固定器使其贴近足部的外侧，移动足弓固定器使其弧面贴合在足部的连接球窝的位置；

(4)从足长刻度上读出足部的长度，从足宽刻度上读出足部的宽度，从足弓刻度上读出足部的连接球窝的位置；

(5)通过旋转第二旋转手柄调整两根直立杆的位置，将固定横杆移动到足部的舟状关节的正上方；

(6)将测力计的压垫换成适合足部的舟状关节的弧度的压垫或者采用第二套下压机构，然后通过旋转第三旋转手柄调整下压板的高度，将压垫压在足部的舟状关节处；

(7)将测力计的起始力设为1公斤，给足弓施加初始为1公斤的压力；然后，受试者将足弓隆起，足弓将移动横梁上推，在足弓隆起的过程中记录测力计上显示的足弓隆起压力，同时判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变，如果是，则当移动横梁不再上移时，转入步骤(8)，如果否，则将足部放松，然后返回步骤(7)；

(8)从直立杆的刻度上读出足弓的隆起高度，然后将足部放松；

所述步骤(7)中的判断足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置是否均保持不变的操作包括：

观察足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值是否发生变化，如果所有值均没有发生变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置均保持不变，如果足长刻度的值、足宽刻度的值、足弓刻度的值中至少有一个值发生了变化，则判定足尖、足跟、跖球和第一跖骨基部的位置没有保持不变。