CN109938449A

CN109938449A - 步态测力鞋垫

Info

Publication number: CN109938449A
Application number: CN201811040143.XA
Authority: CN
Inventors: 郑庆生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2019-06-28
Also published as: WO2019047450A1

Abstract

步态测力鞋垫，本发明涉及生活日用品和医学运动学研究领域，其特征是：在鞋垫的ABC区域，传感器平均密度大于每平方厘米8个或8个以上，用于采集步态数据，既提高精度又降低成本，更能反映步态特征，可用于康复，竞技运动和健身运动。

Description

步态测力鞋垫

本发明涉及步态测力鞋垫，特别是测力鞋垫的测力硬件部分，尤其是针对足底传感器的分布位置及密度。

目前的测力鞋垫，安装有多个传感器，传感器都是均匀分布，每平方厘米四个左右，以测足底的受力分布为目的，对足底的动态力学特征的精度反应不够，不适合反应步态特征，而且成本非常高，实用性差。足底受力分布取决于足部的力学结构，除扁平足外，无科学价值，无须测量。

为叙述上的方便，将鞋垫按其承重程度的不同，分为平行的七段，自前至后各段名称及其前后长度占鞋底的前后总长度的比例依次为：前端，12％；掌前，12％；前掌，16％；掌后， 10％；腰挡，25％；后掌，13％和后端，12％。内侧外侧的区分，以脚拇指部位所在的位置为内侧，第五指所在的位置为外侧。前后的区分，纵向的前后定位，以前端所在的位置为前，以后端所在的位置为后。

鞋底的七段划分，也可以用这种方法：以鞋的内底最前端端点和最后端端点连线，按前述比例垂直分为平行七段。如果没有最前端最后端这个两个点，比如是一条线或两个点，就以这条线的中间点或两个点连线的中间点作为最前端最后端端点。内侧和外侧的划分按前述方法。

鞋垫内还有如下特殊区域

A区位于后端，后端的内外侧分界线1/2处为圆心，以分界线1/3长度为直径的圆形区域。

B区位于前掌内侧，在该区域后侧分界线1/2点处做垂直平分线，向前延伸与前侧分界限相交于一点，以这两点连线1/2处为圆心，以这两点距离的1/3为直径所形成的圆形区域。

C区位于前掌外侧，在该区域后侧分界线长度1/2点处做垂直平分线，向前延伸与前侧分界限相交于一点，以这两点连线1/2处为圆心，以这两点距离的1/3为直径所形成的圆形区域。

D区前掌中间，以前掌内外侧分界线中间点为圆心，以分界线1/3长度为直径的圆形区域。

E区位于掌前内侧，在该区域后侧分界线长度1/2点处做垂直平分线，向前延伸与前侧分界限相交于一点，以这两点连线1/2处为圆心，以这两点距离的1/3为直径所形成的圆形区域。

本发明，着力与足底力量的动态变化，增加足底支撑点部位的精度，降低成本，延长寿命。具体是增加重点测力区ABCDE区的足底传感器数量，增加足底传感器密度，增加测力精度，准确反映步态特征变化，更侧重与动态和人体运动特征，有助于人体运动规律的研究，和康复医学研究。同时减少其余部位的足底传感器数量节约成本。

作为步态分析的工具，必须要有精度，精度达到一定的标准才有动态分析的意义。所述区域，是足部的主要受力点，而且在鞋内的相对位置变化不大，必须要有精度要求。而其他部位，则意义不大。

本发明所述的足底传感器。可以是由多个单个传感器平面排列组成的阵列；也可以是前述阵列多层叠加而成，或者多层交错叠加。

本发明所述的足底传感器也可以是手机电脑触摸屏结构类的平面传感器，包括电阻式触摸屏，电容式触摸屏，红外触摸屏，表面波触摸屏，电磁触摸屏等平面类传感器，此类传感器在一个平面上有多个传感点，而且非常密集，适合测量足底运动轨迹的变化。

电阻触摸屏的工作原理主要是通过压力感应原理来实现对屏幕内容的操作和控制的，这种触摸屏屏体部分是一块与显示器表面非常配合的多层复合薄膜，其中第一层为玻璃或有机玻璃底层，第二层为隔层，也称为间隔层，有许多细小的的透明隔离点，也成隔点、间隔点，为绝缘弹性材料，第三层为多元树脂表层，表面还涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面经硬化处理、光滑防刮的塑料层。电阻屏结构，其底层和/或表层增加向间隔层的凸起结构，与电阻屏的弹性隔离点交错分布。简单的说就是第三层和/或第一层增加了向第二层的凸起结构。这样凸起结构设计有利于触发，特别是在隔层高度较大的电阻屏，相当于把电阻屏手写笔的功能转移到了内部，凸起结构也相当于在内部增加了特别的触点，变得更为灵敏，更适合对压力的反应和侦测。

步态测力鞋垫，其特征是：在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米128个、600个、1200个、5000个、10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米128个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米600个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米1200个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米5000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米10000个。比如目前的电阻屏每平方厘米有15000个传感点。

本发明所述的步态测力鞋垫，其特征是：鞋垫的ABC区域，至少有两个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度每平方厘米大于128个、600个、1200个、5000个、10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，其特征是：鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度每平方厘米大于128个、600个、1200个、5000个、10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米128个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米600个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米1200个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米5000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCD区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米600个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCD区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米1200个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCD区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米5000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCD区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCDE区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米600个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCDE区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米1200个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCDE区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米5000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCDE区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米10000个。

本发明所述的步态测力鞋垫，在鞋垫的ABCE区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米128个、600个、1200个、3000个、5000个，10000个。

不同的传感器密度和传感点密度，对应不同的测试精度，应用于不同的检测对象和检测项目。低密度用于康复检测，高密度用于竞技运动检测数据采集。

上述区域拥有两层或两层以上的传感器相互叠加。不同的层级，针对不同力的大小，两层的适用于日常康复。

上述ABCDE区域至少有一个区域，拥有两层或两层以上的传感器相互叠加。不同的层级，针对不同力的大小，两层的适用于日常康复。

上述ABCDE区域至少有一个区域，拥有四层或四层以上的传感器相互叠加。不同的层级，针对不同力的大小，两层的适用于日常锻炼。

上述ABCDE区域至少有一个区域，拥有6层或6层以上的传感器相互叠加。不同的层级，针对不同力的大小，两层的适用于竞技型训练。

本发明的测力鞋垫，测力设备底面硬度大于邵氏99(HA)或橡胶国际硬度90(IRHD)用于登山运动、邵氏14(HD)用于慢跑、30(HD)用于长跑训练、88(HD)用于搏击训练、 20HRA用于球类运动。也可以在测力鞋垫的最下层安装一层硬质板状物，其硬度大于邵氏90 (HA)或橡胶国际硬度99(IRHD)用于登山运动、邵氏14(HD)用于慢跑、30(HD)用于长跑训练、88(HD)用于搏击训练、20HRA用于球类运动。目前的电阻屏类的测力设备，都是采用软性材料，人体感觉舒适，但在足底测量中，容易受鞋底异物的干扰，所以本发明采用硬性材料作为底层，可阻断干扰，避免数据失真。底面或硬质板状物，可以是玻璃、塑料和/或金属材料或硬质合成材料，其厚度大于0.1毫米，0.2毫米，0.4毫米，0.6毫米，0.8 毫米或1毫米，分别适应不同的运动和不同种类的和材质的鞋，有硬度的材质必须要达到一定厚度才可以阻断下方的受力干扰。

传感点的增加，可以利用现有触摸屏结构，触摸屏结构可以是电阻屏结构，表面声波屏结构，电磁屏结构，电容屏结构，纳米触摸膜结构。电阻屏的触摸精度可以达到像素级，远大于本发明方案所需求的传感点数量和密度，电阻屏结构可以是四线五线六线七线八线。可以根据需要调整材料和参数，增加对力的耐受指标，比如增加电阻触摸屏弹性隔离点的体积和密度，间隔层也就隔离层的承重能力能加，就可以承受更大的压力。

本发明的测力鞋垫所述ABCDE区域至少有一个区域的一个传感器，采样频率大于500Hz，1kHz，10kHz，30kHz，50kHz，100kHz。分别用于康复运动，日常生活，健身运动，强化运动，竞技运动和实验室研究。数据采集频率可以是对压力，电压，电流或声光电磁变化数据采集的频率。高采样频率的芯片也可以针对电阻屏结构，也可以针对电容屏结构，表面声波屏结构，电磁屏结构。比如：触摸屏控制器ADS7843是BB公司生产一款专用的触摸屏控制芯片，它采用16引脚小型薄型封装。该芯片有一个12位的A/D转换器，它作为触摸屏与CPU之间通信的桥梁，能将触摸屏上触点的模拟电压转换成数字信号，从而准确判断出触点的坐标位置。ADS7843的供电电压Vcc为2.7～5V，参考电压VREF，为1V～+Vcc，转换电压的输入范围为0～VREF。它支持单端和差分两种测量方式，最高转换速率可达到 125kHz。美国德州仪器公司于2000年收购Burr-Brown公司(BB公司)。能够达到上述要求的硬件设备有很多。

本发明的步态测力鞋垫，ABC区域至少有一个区域的一个传感器，采样频率大于500Hz， 1kHz，10kHz，30kHz，50kHz，100kHz。

本发明的步态测力鞋垫，ABC区域至少有两个区域的一个传感器，采样频率大于500Hz， 1kHz，10kHz，30kHz，50kHz，100kHz。

本发明所述步态测力鞋垫，其特征是：A区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域。

本发明的所述步态测力鞋垫，其特征是：B和/或C区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域。

本发明的所述步态测力鞋垫，其特征是：A和/或B和/或C区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域2倍、10倍、50倍。

本发明方案所使用的电源，处理器，数据记录设备，数据存储设备，数据发送设备可以用现有的手机方案和配件，也可以用现有的WiFi技术蓝牙等数据传输，都已经是成熟技术，传到手机，电脑，或者服务器。进行进一步的分析处理。不再赘述。只是数据的处理需要特别软件。电源电路方案还可以采用现有的手写板(电脑手写输入设备)方案，早期有很多的电阻屏结构，压力触控模式，现有的品牌都可以借鉴，如汉王紫光大将军。采集到的数据可以用现有的存储设备，有线无线传输设备都可以实现，可以连续传输，也可以按时间分段打包压缩，按时间序列压缩包传输。

本发明所述的步态测力鞋垫，其ABC区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域一倍。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域一倍。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域一倍。

本发明所述的步态测力鞋垫，其ABC区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域三倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCD区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域三以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域三倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，其ABC区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域十倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCD区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域十以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域十倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域50倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域足底传感器或传感器的传感点平均密度，大于其他区域100倍以上。

本发明所述的步态测力鞋垫，不能工作或不处于工作状态的传感器，视为不存在，不参与数据分析的传感器也视为不存在。

本发明所述的步态测力鞋垫，ABCDE区域可以是同一传感器，也可以是不同传感器，也就是各自独立的传感器。对单点识别模式的传感器，需要是各自独立的传感器。

本发明的测力鞋垫，其前掌部位和/后端部位的硬度大于腰档部位的硬度。测力的基础需要稳定性，前掌部位是测力的重点，如果该部位硬度不够，会导致数据失真。而腰档部位受力点和测力点都少，甚至可以不加测力点，软一些更好，避免在运动过程中因为中部硬度过大将足部的曲挠力量传导至测力点，影响测力精度。

本发明的测力鞋垫，前掌底面和/后端底面的硬度大于邵氏90(HA)或橡胶国际硬度90 (IRHD)。避免鞋底的变形和异物或其他原因的不平整导致对测力的干扰。从测力的准确定角度，鞋垫底层越硬，鞋底因素干扰越小。

也可以在腰档外侧和内侧各增加少量足底传感器，有利于捕捉平足和O型腿的步态数据。

本发明的测力鞋垫，其特征是：与鞋的中底固定在一起。

本发明的优点，是从足部的力学结构出发，区别受力点与非受力点，加强针对性，足底的受力点基本集中在这五个点，其他部位可以根据足部解剖结构推定，与现有的测力鞋垫相比。在受力点区域测力足底传感器更加密集，对受力点运动轨迹的反应更准确，更连续，适合步态分析，比静态的受力分布更有运动研究价值和康复研究价值。同时大幅度减少非受力点的足底传感器数量，成本大幅度降低，更具有普及推广的意义和实用价值。

附图概述

图1是本发明测力鞋点七段分布示意图。

按图1所示，鞋底按承重自后至前划分为平行的七段，按顺序各段名称为后端(1)、后掌(2)、腰挡(3)、掌后(4)、前掌(5)、掌前(6)和前端(7)。

图2简要说明，(8)表示左脚前掌内侧，(9)表示外侧。(A)(B)(C)(D)(E)所指向的区域为其所在的位置，用阴影表示。

图3简要说明，(8)表示右脚前掌内侧，(9)表示外侧。(A)(B)(C)(D)(E)所指向的区域为其所在的位置，用阴影表示。

实施例一

增加传感器的平面密度，在鞋垫的ABCDE区域，尽可能多的增加传感器，平面分布，能够捕捉更多的动态信息，形成可判断的步态资料。

实施例二

在鞋垫的ABCDE区域纵向增加传感器，可以由多层传感器叠加，可以垂直叠加也可以交错叠加，这样既可以捕捉运动方向又可以测量力的大小。

Claims

1.步态测力鞋垫，其特征是：在鞋垫的ABC区域，至少有一个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于每平方厘米128个、600个、1200个、5000个、10000个。

2.据权利要求1所述的步态测力鞋垫，其特征是：鞋垫的ABC区域，至少有两个区域足底传感器或传感器的传感点平均密度每平方厘米大于128个、600个、1200个、5000个、10000个。

3.据权利要求1、2所述的步态测力鞋垫，其特征是：鞋垫的ABC区域，足底传感器或传感器的传感点平均密度每平方厘米大于128个、600个、1200个、5000个、10000个。

4.据权利要求1、2、3所述步态测力鞋垫，ABC区域至少有一个区域的一个传感器，采样频率大于500Hz，1kHz，10kHz，30kHz，50kHz，100kHz。

5.据权利要求1、2、3、4所述步态测力鞋垫，ABC区域至少有两个区域的一个传感器，采样频率大于500Hz，1kHz，10kHz，30kHz，50kHz，100kHz。

6.据权利要求1、2、3、4、5所述步态测力鞋垫，其特征是：A区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域。

7.据权利要求1、2、3、4、5、6所述步态测力鞋垫，其特征是：B和/或C区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域。

8.据权利要求1、2、3、4、5、6、7所述步态测力鞋垫，其特征是：A和/或B和/或C区域足底传感器或传感器的传感点平均密度大于腰档区域2倍、10倍、50倍。

9.据权利要求1、2、3、4、5、6、7所述步态测力鞋垫，其特征是：与鞋的中底固定在一起。

10.据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9所述步态测力鞋垫，其特征是：传感器底面硬度大于邵氏99(HA)或橡胶国际硬度90(IRHD)，邵氏14(HD)、30(HD)、88(HD)、20HRA；也可以在测力鞋垫的最下层安装一层硬质板状物，其硬度大于邵氏90(HA)或橡胶国际硬度99(IRHD)、邵氏14(HD)、30(HD)、88(HD)、20HRA；底面或硬质板状物，可以是玻璃、塑料和/或金属材料或硬质合成材料，其厚度大于0.1毫米，0.2毫米，0.4毫米，0.6毫米，0.8毫米或1毫米。