專利名稱：一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測裝置的制作方法
技術領域：
本實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裝置。
背景技術：
糖尿病是國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，而且常常會造成患者足部組織壞死而需要進行截肢治療；經臨床醫(yī)師指出，其主要原因是糖尿病患進腳部血管常因末梢神經失調，造成足部組織硬化，當患者步行時，雙腳與地面接觸壓力過大或左右腳壓不平均時無法自行察覺，造成患者的足部因局部壓力集中導致組織壞死、潰爛現(xiàn)象，嚴重時須進行截肢手術；根據臨床研究報告指出百分之八十以上的糖尿病截肢手術都是由足部局部壓力集中所引起的小瘀血或小傷口，因經臨床醫(yī)師認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人專用的復健均壓鞋墊，使得其行走時腳底壓力得以重新均勻分配，才能同時達到足部復健且免于足部潰爛的雙重療效。
實用新型內容本實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裝置；本實用新型包括有一機臺本體、壓克力板、薄膜壓阻式壓力感測元件、光學攝影機、及外設的訊號轉換放大電路、類比/數位訊號轉換器、液晶顯示器、主控制器、人機介面、影像擷取卡，其中，上、下壓克力板位于機臺本體的頂部及中部，薄膜壓阻式壓力感測元件貼附于頂部的壓克力板上，該感測元件是一種由傳導聚合材料所制成具有韌性、可靠性與超負載容忍度的感測元件，其是用來量測腳底壓力數據；光學攝影機的鏡頭固設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元件與訊號轉換放大電路相連接，訊號轉換放大電路與類比/數位訊號轉換器相連接，類比/數位訊號轉換器與腳壓量測單元相連接，腳壓量測單元與主控制器相連接，機臺及液晶顯示器一主控制器相連接；本實用新型在使用時，是由受測者站立于機臺本體所貼附的薄膜壓阻式感測元件上進行腳壓即時量測，其所測得的腳底壓力訊號經訊號轉換放大電路再經類比/數位訊號轉換器傳輸至腳壓量測控制單元，透過微電腦控制人機介面即時將腳壓訊號收存于主控制器內，并透過后處理分析軟件及液晶顯示器顯示被測者雙腳腳底壓力分布的分析；本實用新型在即時量測腳壓同時，可由光學攝影機同步擷取腳底外形影像，由于影像中包含了感測元件的黑圓點影像，因此，為利于電腦輔助設計和制造(CAD/CAM)的曲面建構，本實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元件黑點影像去除，并以黑點周圍影像灰階值進行空洞部分的修整；鞋墊外形設計是于光學攝影機擷取腳底外形影像時，連同比例尺一起取像，使在進入曲面重建軟件后，能以比例尺實際大小和影像大小相互的比對進行系統(tǒng)校正。


圖1為本實用新型的立體示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1所示，本實用新型包括有光學攝影機、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測元件、訊號轉換放大電路、類比/數位訊號轉換器、人機介面及液晶顯示器、機臺；其中，上、下壓克力板3位于機臺本體1的頂部及中部，薄膜壓阻式壓力感測元件4貼附于頂部的壓克力板2上，該元件4是一種由傳導聚合材料所制成具有韌性、可靠性與超負載容忍度的感測元件，其是用來量測腳底壓力數據；光學攝影機5的鏡頭固設于中部的壓克力板3上，用來擷取腳底外形影像；本實用新型在使用時，是由受測者站立于機臺本體1所貼附的薄膜壓阻式感測元件4上進行腳壓即時量測，其所測得的腳底壓力訊號經訊號轉換放大電路再經類比/數位訊號轉換器傳輸至腳壓量測控制單元，透過微電腦控制人機介面即時將腳壓訊號收存于主控制器內，并透過后處理分析軟件及液晶顯示器顯示被測者雙腳腳底壓力分布的分析；本實用新型在即時量測腳壓同時，可由光學攝影機5同步擷取腳底外形影像，由于影像中包含了感測元件4的黑圓點影像，因此，為利于電腦輔助設計和制造(CAD/CAM)的曲面建構，本實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元件黑點影像去除，并以黑點周圍影像灰階值進行空洞部分的修整；鞋墊外形設計是于光學攝影機擷取腳底外形影像時，連同比例尺一起取像，使在進入曲面重建軟件后，能以比例尺實際大小和影像大小相互的比對進行系統(tǒng)校正。
鞋墊設計數學模式推導分為同材質鞋墊與不同材質鞋墊責任中數學模式，若以同材質的鞋墊材料為設計考量時，可依腳壓高低分別計算不同鞋墊厚度以平均分離足部壓力，因此在選定適當的鞋墊材料彈性系數E值以及腳壓量測系統(tǒng)取得壓力分布數據后，便可求得不同壓力所對應的鞋墊厚度分布值，其計算公式如下σi(avg)=∫∫σi(X,Y)dxdy∫∫dxdy]]>σi為鞋墊i區(qū)域的應力；σi(avg)為鞋墊i區(qū)域的平均應力；δi=σi(avg)Ei]]>δi為鞋墊i區(qū)域的厚度；Ei為i區(qū)域的鞋墊材質彈性系數；依腳壓大小選擇不同鞋墊材質為設計考量時，系統(tǒng)便是利用不同材質的鞋墊軟硬度，以相同鞋墊厚度來達到均分足底壓力的目標，由于鞋墊厚度固定不變，規(guī)劃該區(qū)域所需鞋墊材質的彈性系數E值，并決定不同軟硬度鞋墊材質區(qū)塊配置；鞋墊快速原型實體制作技術是采用快速原型機或銑切機依前述建構完成的鞋墊外形與厚度分布的數位模型制成蠟模鞋墊，并經由翻模后取得硅膠模鞋墊，最后再以適當的鞋墊材料灌入模內，完成復健用均壓鞋墊。
綜上所述，本實用新型是以裝置中的光學攝影機、影像擷取卡、薄膜壓阻式壓力感測元件、類比/數位訊號轉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人化的復健用均壓鞋墊；本實用新型可改善目前臨床上復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，所量測的資歷料也都可經由電腦處理數字化，以供鞋墊制模、修模，也可提供醫(yī)師評估病患的參考。
權利要求1.一種制作均壓鞋墊用的腳底壓力及外形的量測裝置，其特征在于包括有光學攝影機、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測元件、訊號轉換放大電路、類比/數位訊號轉換器、人機界面、液晶顯示器、機臺，其中，機臺本體的頂部及中部設有壓克力板，薄膜壓阻式壓力感測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攝影機的鏡頭固設于中部壓克力板上，薄膜壓阻式壓力感測元件與訊號轉換放大電路相連接，訊號轉換放大電路與類比/數位訊號轉換器相連接，類比/數位訊號轉換器與腳壓量測單元相連接，腳壓量測單元與主控制器相連接，機臺及液晶顯示器與主控制器相連接。
專利摘要本實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裝置，其特征在于，包括有光學攝影機、影像擷取卡、主控制器、薄膜壓阻式壓力感測元件、訊號轉換放大電路、類比/數位訊號轉換器、人機界面、液晶顯示器、機臺，其中，機臺本體的頂部及中部設有壓克力板，薄膜壓阻式壓力感測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攝影機的鏡頭固設于中部壓克力板上，薄膜壓阻式壓力感測元件與訊號轉換放大電路相連接，訊號轉換放大電路與類比/數位訊號轉換器相連接，類比/數位訊號轉換器與腳壓量測單元相連接，腳壓量測單元與主控制器相連接，機臺及液晶顯示器與主控制器相連接。
文檔編號A43D1/00GK2693043SQ03251970

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