专利名称：一种制作均压鞋垫用的脚底压力及外形的量测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制作均压鞋垫用的脚底压力及外形的量测装置。
背景技术：
糖尿病是国人十大死因的第五位，在糖尿病所引起的并发症中，足部溃烂一直是治疗上非常棘手的问题，治疗起来不仅疗程长，而且常常会造成患者足部组织坏死而需要进行截肢治疗；经临床医师指出，其主要原因是糖尿病患进脚部血管常因末梢神经失调，造成足部组织硬化，当患者步行时，双脚与地面接触压力过大或左右脚压不平均时无法自行察觉，造成患者的足部因局部压力集中导致组织坏死、溃烂现象，严重时须进行截肢手术；根据临床研究报告指出百分之八十以上的糖尿病截肢手术都是由足部局部压力集中所引起的小瘀血或小伤口，因经临床医师认为如要改善此类患者足部溃烂的病情，唯有穿着适合病患个人专用的复健均压鞋垫，使得其行走时脚底压力得以重新均匀分配，才能同时达到足部复健且免于足部溃烂的双重疗效。
实用新型内容本实用新型提供一种制作均压鞋垫用的脚底压力及外形的量测装置；本实用新型包括有一机台本体、压克力板、薄膜压阻式压力感测元件、光学摄影机、及外设的讯号转换放大电路、类比/数位讯号转换器、液晶显示器、主控制器、人机介面、影像撷取卡，其中，上、下压克力板位于机台本体的顶部及中部，薄膜压阻式压力感测元件贴附于顶部的压克力板上，该感测元件是一种由传导聚合材料所制成具有韧性、可靠性与超负载容忍度的感测元件，其是用来量测脚底压力数据；光学摄影机的镜头固设于中部的压克力板上，用来撷取脚底外形影像；薄腊压阻式压力感测元件与讯号转换放大电路相连接，讯号转换放大电路与类比/数位讯号转换器相连接，类比/数位讯号转换器与脚压量测单元相连接，脚压量测单元与主控制器相连接，机台及液晶显示器一主控制器相连接；本实用新型在使用时，是由受测者站立于机台本体所贴附的薄膜压阻式感测元件上进行脚压即时量测，其所测得的脚底压力讯号经讯号转换放大电路再经类比/数位讯号转换器传输至脚压量测控制单元，透过微电脑控制人机介面即时将脚压讯号收存于主控制器内，并透过后处理分析软件及液晶显示器显示被测者双脚脚底压力分布的分析；本实用新型在即时量测脚压同时，可由光学摄影机同步撷取脚底外形影像，由于影像中包含了感测元件的黑圆点影像，因此，为利于电脑辅助设计和制造(CAD/CAM)的曲面建构，本实用新型乃透过市售影像处理软件如Photoshop将影像撷取卡中所撷取的感测元件黑点影像去除，并以黑点周围影像灰阶值进行空洞部分的修整；鞋垫外形设计是于光学摄影机撷取脚底外形影像时，连同比例尺一起取像，使在进入曲面重建软件后，能以比例尺实际大小和影像大小相互的比对进行系统校正。
图1为本实用新型的立体示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型包括有光学摄影机、影像撷取卡、主控制器、薄膜压阻式压力感测元件、讯号转换放大电路、类比/数位讯号转换器、人机介面及液晶显示器、机台；其中，上、下压克力板3位于机台本体1的顶部及中部，薄膜压阻式压力感测元件4贴附于顶部的压克力板2上，该元件4是一种由传导聚合材料所制成具有韧性、可靠性与超负载容忍度的感测元件，其是用来量测脚底压力数据；光学摄影机5的镜头固设于中部的压克力板3上，用来撷取脚底外形影像；本实用新型在使用时，是由受测者站立于机台本体1所贴附的薄膜压阻式感测元件4上进行脚压即时量测，其所测得的脚底压力讯号经讯号转换放大电路再经类比/数位讯号转换器传输至脚压量测控制单元，透过微电脑控制人机介面即时将脚压讯号收存于主控制器内，并透过后处理分析软件及液晶显示器显示被测者双脚脚底压力分布的分析；本实用新型在即时量测脚压同时，可由光学摄影机5同步撷取脚底外形影像，由于影像中包含了感测元件4的黑圆点影像，因此，为利于电脑辅助设计和制造(CAD/CAM)的曲面建构，本实用新型乃透过市售影像处理软件如Photoshop将影像撷取卡中所撷取的感测元件黑点影像去除，并以黑点周围影像灰阶值进行空洞部分的修整；鞋垫外形设计是于光学摄影机撷取脚底外形影像时，连同比例尺一起取像，使在进入曲面重建软件后，能以比例尺实际大小和影像大小相互的比对进行系统校正。
鞋垫设计数学模式推导分为同材质鞋垫与不同材质鞋垫责任中数学模式，若以同材质的鞋垫材料为设计考量时，可依脚压高低分别计算不同鞋垫厚度以平均分离足部压力，因此在选定适当的鞋垫材料弹性系数E值以及脚压量测系统取得压力分布数据后，便可求得不同压力所对应的鞋垫厚度分布值，其计算公式如下σi(avg)=∫∫σi(X,Y)dxdy∫∫dxdy]]>σi为鞋垫i区域的应力；σi(avg)为鞋垫i区域的平均应力；δi=σi(avg)Ei]]>δi为鞋垫i区域的厚度；Ei为i区域的鞋垫材质弹性系数；依脚压大小选择不同鞋垫材质为设计考量时，系统便是利用不同材质的鞋垫软硬度，以相同鞋垫厚度来达到均分足底压力的目标，由于鞋垫厚度固定不变，规划该区域所需鞋垫材质的弹性系数E值，并决定不同软硬度鞋垫材质区块配置；鞋垫快速原型实体制作技术是采用快速原型机或铣切机依前述建构完成的鞋垫外形与厚度分布的数位模型制成蜡模鞋垫，并经由翻模后取得硅胶模鞋垫，最后再以适当的鞋垫材料灌入模内，完成复健用均压鞋垫。
综上所述，本实用新型是以装置中的光学摄影机、影像撷取卡、薄膜压阻式压力感测元件、类比/数位讯号转换器及后处理分析软件等软硬件单元，同步撷取脚底外形与脚压分布资料，以能快速制作病患个人化的复健用均压鞋垫；本实用新型可改善目前临床上复健鞋制作须由患者踩石膏的缺欠，不但可避免足底受到二次伤害，也可同步撷取脚形和脚压资料，所量测的资历料也都可经由电脑处理数字化，以供鞋垫制模、修模，也可提供医师评估病患的参考。
权利要求1.一种制作均压鞋垫用的脚底压力及外形的量测装置，其特征在于包括有光学摄影机、影像撷取卡、主控制器、薄膜压阻式压力感测元件、讯号转换放大电路、类比/数位讯号转换器、人机界面、液晶显示器、机台，其中，机台本体的顶部及中部设有压克力板，薄膜压阻式压力感测元件贴附于顶部压克力板上，用来撷取脚底外形影像的光学摄影机的镜头固设于中部压克力板上，薄膜压阻式压力感测元件与讯号转换放大电路相连接，讯号转换放大电路与类比/数位讯号转换器相连接，类比/数位讯号转换器与脚压量测单元相连接，脚压量测单元与主控制器相连接，机台及液晶显示器与主控制器相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种制作均压鞋垫用的脚底压力及外形的量测装置，其特征在于，包括有光学摄影机、影像撷取卡、主控制器、薄膜压阻式压力感测元件、讯号转换放大电路、类比/数位讯号转换器、人机界面、液晶显示器、机台，其中，机台本体的顶部及中部设有压克力板，薄膜压阻式压力感测元件贴附于顶部压克力板上，用来撷取脚底外形影像的光学摄影机的镜头固设于中部压克力板上，薄膜压阻式压力感测元件与讯号转换放大电路相连接，讯号转换放大电路与类比/数位讯号转换器相连接，类比/数位讯号转换器与脚压量测单元相连接，脚压量测单元与主控制器相连接，机台及液晶显示器与主控制器相连接。
文档编号A43D1/00GK2693043SQ03251970
公开日2005年4月20日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者李明义, 张仲卿 申请人:李明义