[实用新型]一种医用智能负重应力监测鞋

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种医用智能负重应力监测鞋，尤其能无线设定负重应力阈值、报警，储存、回放负重情况。

背景技术

研究表明下肢骨折术后早期适当的负重，可以明显促进骨折愈合^[1]，缩短骨折愈合时间^[2]，减少骨质疏松症的发生，降低骨折愈合延迟及骨不连的发生率。骨折愈合延迟及骨不连可产生肢体疼痛，可能需行植骨、内固定等二次手术，病程漫长，明显增加患者的心理和经济负担。外国文献报道，骨不连对患者的生活质量的负面影响可能比肾透析或缺血性心脏病还大^[3]。但过度负重则增加骨折内固定断裂，抑制骨折愈合。由此可见，使用一种医用智能负重应力监测鞋可以监测患肢负重量，引导患者正确负重训练，对下肢骨折的愈合有至关重要的作用。

由于计算机技术和电子技术的进步，目前足底压力测量在体育训练和骨科矫形的实践中取得了广泛的应用。2005年英国布鲁内尔大学的学生吉利恩·斯旺发明了一种运动鞋，这种被命名“四角眼（Square Eyes）”的鞋内装有一个电子压力传感器和一个微型电脑芯片，用来记录穿鞋人在一天之内所走的步数，以提高人们对运动的兴趣。后来德国运动鞋制造商阿迪达斯公司美国分公司经过３年努力，研制出世界上第一双带电脑芯片的“智能鞋”。这双被命名为“阿迪达斯１号”的运动鞋鞋底装有电脑芯片、微型马达、感应器和电池，还在一般运动鞋基础上增加了压缩气体、减震器件和弹簧等。装在鞋后跟内的感应器每秒可读取多达２万个数据，而内嵌的电脑芯片每秒可进行１万次运算，对微型马达发出指令，使之实时调整鞋垫缓冲力，适应人的体重、步伐和在特定运动环境下的特殊需要。据称它可以提高运动员的比赛成绩，普通消费者穿起来舒适感也更强。足底压力测量技术应用于促进骨折愈合的研究也取得了一定的成果，NOVEL 公司的 Pedar 鞋垫压力系统可以直接测量在不同状态下足底压力分布。每只鞋垫上有 99 个传感器，该套系统既可以采用光缆输入数据，也可以采用蓝牙技术实时无线传输，进行电脑监控测量，可用于骨折患者负重训练，但国内每小时使用费用为一百元。另国内有学者拟用鞋垫式监测仪指导患者训练，但该系统使用不方便，并且不具备数据贮存和回放负重情况的功能。因此，研制一种医用智能负重应力监测鞋，使广大下肢骨折患者能按照医生的指导在合理的负重阈值范围内进行负重训练，对于下肢骨折患者的康复及医学研究具有重大意义。

参考文献

[1]王建国,陈国振,申 华,等. 循环应力促进骨折愈合的生物力学实验研究.1999,6(6):442-444.

[2]李永军，陈棉智，黄建新，等.生理性应力促进胫骨骨折交锁髓内钉术后骨折愈合的研究[J].中国骨与关节损伤杂志，2011,26（8）：744-745.

[3]McKee MD, Schemitsch EH, Yoo D (1998)A prospective study of genral health status following Ilizarov reconstruction of posttraumatic lower extremity deformity. J Bone Joint Surg[Br];80:360-364。

发明内容

为克服传统足底压力测试仪只限于实验室的应用，不能全程指导患者的康复等不足，本实用新型提供一种医用智能负重应力监测鞋，能无线设定负重阈值，有声光报警，患者可以在医生指导下直接使用，能精确检测负重量、引导患者正确的负重训练。可记录和回放负重训练情况，供临床研究应用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：安装于鞋底的多个电阻应力传感器组成电桥，当患肢站立于鞋上，应力改变传感器的电阻，通过电桥转换成电压差，电压差值与应力成正比，电压差值的模拟信号被送到A/D转换芯片，转换成数字信号，送到单片机处理。单片机根据预先设定的程序，将数字信号换算成应力，与设定的负重应力阈值比较，如负重应力等于或大于设定的最低阈值，并在设定的阈值范围内，则“嘀”一声提示，绿灯指示灯亮，表示负重正确。如负重应力大于设定的最大阈值，则发出“嘀-嘀-嘀”的连续报警，红灯亮，表示负重过重。负重情况被单片机送到内存器储存。单片机可通过2.4G无线收发器与电脑联系，通过安装于电脑的数据监测软件可以实时监测或回放负重情况，也可无线设定负重阈值。