CN110547547A - 一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了医疗器械领域的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,包括系统本体；所述系统本体包括基底，以及在所述基底顶面上呈阵列紧密排列，与所述基底的顶面垂直的压力杆，所述基底内置控制所述压力杆沿垂直于所述基底顶面方向伸缩的伸缩机构，所述压力杆均连接所述伸缩机构，所述伸缩机构内置与各根压力杆一一对应的，用于监测对应压力杆位移量的位移监测器；每根压力杆的顶部均设有压力传感器。其技术效果是：克服了在先采集患足足部信息再对信息进行处理后制备足垫过程中，初始采集的信息不能直接用于足垫制备，处理后的数据与患足理想的纠正状态不可避免存在偏差的难题。

Description

一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统
技术领域
本发明涉及医疗器械领域的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统。
背景技术
扁平足及足痛是现代人面临的常见健康问题。扁平足主要特征在于足弓塌陷及其继发性足部不适；足痛的病因复杂，直接原因主要包括炎症及足底应力分布不均。以上病症发病率极高，限制了患者的活动能力，严重影响其生活质量。
目前缓解扁平足进展及治疗足痛的一种常用非手术方式为定制型足垫治疗。对于扁平足的患者，具有合适足弓的足垫可以有效撑起其塌陷的足弓，维持正常的足弓结构，避免扁平足相关足部不适的发生；对于足痛患者，通过对足垫相应部位进行镂空处理，改善足部炎症或应力集中部位的应力分布，从而避免疼痛的发生。无论是传统的筑模定制，还是目前飞速发展的3D打印定制，均需要在定制前充分采集患者足部信息，包括足部应力分布、足型等。
个体化定制型足垫治疗的关键在于定制型足垫与患者足部的匹配，不仅要满足站立状态下的匹配，还应满足运动状态下的匹配。为了使定制型足垫与个体足部尽可能匹配，现行策略为足垫制备前对足部进行足底压力测试及三维脚型扫描。然而，这种静态采集足部信息的方式往往不够精确，制备的足垫常常需要进行多次调整翻修才能满足患者需求。原因如下：
采集的足部信息为未经治疗方案调整的足部信息，并不能直接反映矫正后理想状态下足部信息，因此采集的信息需要经过模型处理才能获取治疗足垫的模型数据，用于制备相应的治疗足垫。在此过程中，处理后的数据很难与患者的需求完全匹配。比如：对于扁平足的患者，采集的足部信息是平足状态的信息，经模块处理后设计的足垫，其足弓坡度可能偏高过偏低，引起患者的不适或难以达到预估的治疗效果。
采集的足部信息为患者站立位静息状态下的足部信息，并不能反映患者运动状态下的足部信息，导致定制的足垫即便满足患者静息状态下的治疗要求，也很难保证其满足患者在运动状态下的需求。比如：对于前跖痛患者，在其足垫上疼痛对应部位进行镂空处理以解除致痛应力刺激时，依据静态足部信息设计的镂空范围及深度可以缓解站立状态时的疼痛，但存在不能完全解除运动状态下的疼痛这种可能性，因此仍然不能达到满意的治疗效果。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统，其能克服采样数据与患足理想的纠正状态之间存在的偏差，避免反复多次调整制备试样,同时其采集的数据满足了患足在运动状态的实际需求。
实现上述目的的一种技术方案是：一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,包括系统本体；
所述系统本体包括基底，以及在所述基底顶面上呈阵列紧密排列，与所述基底的顶面垂直的压力杆，所述基底内置控制所述压力杆沿垂直于所述基底顶面方向伸缩的伸缩机构，所述压力杆均连接所述伸缩机构，所述伸缩机构内置与各根压力杆一一对应的，用于监测对应压力杆位移量的位移监测器；每根压力杆的顶部均设有压力传感器。
进一步的，每根压力杆的顶部均包裹有软垫。
进一步的，所述压力杆在所述基底顶面的排列密度为不低于3000根/m2。
进一步的，所述伸缩机构包括用于驱动所述压力杆伸缩的驱动系统，以及连接所述驱动系统，用于通过所述驱动系统控制各根压力杆位移量的控制系统。
再进一步的，所述压力杆为螺杆，所述驱动系统包括与各根压力杆一一对应连接的微电机，所述位移监测器位于所述微电机的驱动端。
更进一步的，所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括数据存储系统，所述位移监测器和所述压力传感器均连接所述数据存储系统。
还要进一步的，所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括数据显示反馈系统，所述数据显示反馈系统连接所述数据存储系统和所述控制系统。
进一步的，所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括用于将所述基底固定在自行车踏板上的安装装置。
进一步的，所述基底为鞋底。
采用了本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统的技术方案,包括系统本体；所述系统本体包括基底，以及在所述基底顶面上呈阵列紧密排列，与所述基底的顶面垂直的压力杆，所述基底内置控制所述压力杆沿垂直于所述基底顶面方向伸缩的伸缩机构，所述压力杆均连接所述伸缩机构，所述伸缩机构内置与各根压力杆一一对应的，用于监测对应压力杆位移量的位移监测器；每根压力杆的顶部均设有压力传感器。其技术效果是：克服了在先采集患足足部信息再对信息进行处理后制备足垫过程中，初始采集的信息不能直接用于足垫制备，处理后的数据与患足理想的纠正状态不可避免存在偏差的难题。
附图说明
图1为本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统的主视示意图。
图2为本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统的右视示意图。
图3为本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统的俯视示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,包括系统本体1。系统本体包括基底11，以及在基底11顶面上呈阵列紧密排列，与基底11的顶面垂直的压力杆12，压力杆12在基底11顶面的排列密度为不低于3000根/m2，以保证能在足底形成足够多的采样点，以便采集到足够全面的足底数据。由于压力杆12在基底11顶面的密度高，所以压力杆12的直径减小，所以就必须保证每根压力杆12的强度能够承受人体的重力。压力杆12可选用玻璃钢等材料。
基底11内置用于控制各压力杆12沿垂直于基底11顶面方向伸缩的伸缩机构，所述伸缩机构包括驱动系统2和控制系统3。本实施例中，压力杆12为螺杆，驱动系统包括与各压力杆12底端一一对应连接的微电机21，每个微电机21的驱动端均设有用于监测对应压力杆12位移量的位移监测器22。微电机21选用380型微电机。
同时每根压力杆12的顶部均设有用于监测足底对应采样点压力的压力传感器13。每根压力杆12的顶部均包裹有软垫14，如海绵垫或乳胶垫，其可以提高采样时患者的舒适度，提高压力采样的准确度，也保护了压力传感器13。
控制系统3连接各个微电机21，用于通过各个微电机21，控制对应压力杆12的位移量。控制系统3可选用柔性电路控制板。
本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括数据存储系统4，位移监测器22和压力传感器13均连接数据存储系统4，用于存储各个采样点上压力传感器13采集的压力数据，以及对应压力杆12的位移数据。数据存储系统4可为集成于柔性电路控制板上的数据存储芯片。
本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还可外接数据显示反馈系统5，数据显示反馈系统5连接数据存储系统4和控制系统3。数据显示反馈系统5以表格或动态热力图的形式动态显示各个采样点的压力数据，以表格的形式显示对应压力杆12的位移数据。同时，医务人员可根据数据显示反馈系统5显示的各个采样点的压力数据，通过控制系统3，根据理想的纠正状态的压力分布，重新设置各个压力杆12的位移量，避免反复多次调整制备试样。数据显示反馈系统5，与数据存储系统4以及控制系统3之间的连接，可以是有线连接或无线连接。有线连接优选USB接口。
本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其还包括用于将基底安装于自行车踏板上的安装装置6，用来采集骑行自行车时人体足底应力数据。此时本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统可外接直流电源，向各个微电机21、压力传感器13、位移监测器22、控制系统3、数据存储系统4供电。
本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其基底11可以直接作为鞋底，制成测试鞋，测试人体站立、行走、跑步、跳跃时的足底应力数据。此时，各个微电机21内部均内置电池。同时，基底11内置位于柔性电路控制板底面的薄膜压力电池，向各个压力传感器13、各个位移监测器22、控制系统3、数据存储系统4供电。
本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,通过密集排布的压力杆12的伸缩活动实现患足理想的纠正状态下足垫形态结构的直接模拟，并可在静息状态及运动状态下评估患足在模拟足垫上的治疗效果和体验，根据治疗效果和体验的反馈适时调整模拟足垫的结构，最终根据最佳模拟足垫的结构及其相应参数直接复制出满足最佳治疗要求的个体化定制型足垫。
因此，本发明的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,在足垫制备前足部信息采集过程中，克服了在先采集患足足部信息再对信息进行处理后制备足垫过程中，初始采集的信息不能直接用于足垫制备，处理后的数据与患足理想的纠正状态不可避免存在偏差的难题，避免反复多次调整制备试样，减少材料及人力浪费、抢占治疗时机、改善治疗体验；同时又满足患足在运动状态的实际需求，定制的足垫在患足运动状态下也发挥应有的功能。
以扁平足患者为例，患足站立在系统本体1上，通过控制系统3调控足弓区的压力杆12，使得足弓区压力杆12抬升形成合适足弓。患者适时感受足弓舒适度且医师根据足部应力分布即足型变化适时评估足弓满意度，根据患者及医师反馈意见适时调整足弓区压力杆12伸缩高度，直至形成满意足弓，存储相应足底应力分布数据和各压力杆12位移数据，进一步采集存储患者踩自行车、行走、跑步、跳跃时的足底应力数据，进行进一步优化，即可得到足垫定制模型。
再以前跖痛患者为例，疼痛对应部位的压力杆12向下压缩，形成镂空区，减少疼痛部位的应力刺激，适时调整镂空区的范围和深度，进一步采集存储患者踩自行车、行走、跑步、跳跃时的足底应力数据，进行进一步优化，即可得到足垫定制模型。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,包括系统本体，其特征在于：
所述系统本体包括基底，以及在所述基底顶面上呈阵列紧密排列，与所述基底的顶面垂直的压力杆，所述基底内置控制所述压力杆沿垂直于所述基底顶面方向伸缩的伸缩机构，所述压力杆均连接所述伸缩机构，所述伸缩机构内置与各根压力杆一一对应的，用于监测对应压力杆位移量的位移监测器；每根压力杆的顶部均设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：每根压力杆的顶部均包裹有软垫。
3.根据权利要求1所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述压力杆在所述基底顶面的排列密度为不低于3000根/m2。
4.根据权利要求1所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述伸缩机构包括用于驱动所述压力杆伸缩的驱动系统，以及连接所述驱动系统，用于通过所述驱动系统控制各根压力杆位移量的控制系统。
5.根据权利要求4所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述压力杆为螺杆，所述驱动系统包括与各根压力杆一一对应连接的微电机，所述位移监测器位于所述微电机的驱动端。
6.根据权利要求5所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括数据存储系统，所述位移监测器和所述压力传感器均连接所述数据存储系统。
7.根据权利要求6所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括数据显示反馈系统，所述数据显示反馈系统连接所述数据存储系统和所述控制系统。
8.根据权利要求1所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,还包括用于将所述基底固定在自行车踏板上的安装装置。
9.根据权利要求1所述的一种用于定制型足垫设计的足部信息采集系统,其特征在于：所述基底为鞋底。
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