[发明专利]穿戴式足底压力测定鞋及足底压力测量方法

权利要求书

1.穿戴式足底压力测定鞋，包括鞋底(10)和连接在鞋底(10)上的鞋帮(20)及测量支架(30)，其特征在于：所述鞋底(10)上设置测量支架(30)，所述测量支架(30)包括与鞋底(10)边缘轮廓吻合的边框(31)，所述边框(31)的框面内设置有前脚掌板段(32)和后脚跟板段(33)，所述前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)之间通过柔性连接件(34)构成柔性连接，所述前脚掌板段(32)及后脚跟板段(33)的边缘与边框(31)的连接处设置有多个敏感元件构成传感单元，所述传感单元用于检测前脚掌板段(32)及后脚跟板段(33)脚部所受的力；

所述前脚掌板段(32)的边缘与边框(31)的连接处设置有第一搭接梁(321)，所述第一搭接梁(321)搭设在边框(31)上，所述敏感元件设置在第一搭接梁(321)上并构成传感单元，所述后脚跟板段(33)的边缘与边框(31)的连接处设置有第二搭接梁(331)，所述敏感元件设置在第二搭接梁(331)上并构成传感单元；

所述边框(31)上设置有搭接槽(311)，所述第一、第二搭接梁(321、331)搭设在搭接槽(311)内；

所述第一、第二搭接梁(321、331)分别位于前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)边缘处间隔设置多个；

所述第一搭接梁(321)位于前脚掌板段(32)边缘设置有5个，其中2个第一搭接梁(321)位于前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)的连接处，所述第二搭接梁(331)位于后脚跟板段(33)边缘设置有5个，其中2个第一搭接梁(321)位于后脚跟板段(33)与前脚掌板段(32)的连接处。

2.根据权利要求1所述的穿戴式足底压力测定鞋，其特征在于：所述柔性连接件(34)为波纹板结构。

3.足底压力测量方法，其特征在于：所述足底压力测量方法采用了上述权利要求1至2所述的穿戴式足底压测定鞋，所述足底压力测量方法步骤如下：

A、在所述支架(30)的前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)的第一、第二搭接梁(321、331)上搭接处布置多个敏感元件构成传感单元；

B、在所述支架(30)的前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)不同区域中分布受力点，在受力区域加载多组垂直于支架(30)的力f1，由前脚掌板段(32)与后脚跟板段(33)上的第一、第二搭接梁(321、331)上的敏感元件获得应变检测信号ε1；根据受力点上加载力f1，以及各应变检测信号ε建立数学模型为：C1×f1＝ε1，并获得常数矩阵C1；

C、在所述支架(30)的前脚掌板段(32)处不同区域布受力点，即在受力区域加载多组垂直于前脚掌板段(32)的力f2，由各第一搭接梁(321)上的敏感元件获得应变检测信号ε2；根据受力点上加载力f2，以及各应变检测信号ε建立数学模型为：C2×f2＝ε2，并获得常数矩阵C2；

D、在所述支架(30)的后脚跟板段(33)处不同区域布受力点，即在受力区域加载多组垂直于后脚跟板段(33)的力f3，由各第二搭接梁(331)上的敏感元件获得应变检测信号ε3；根据受力点上加载力f3，以及各应变检测信号ε建立数学模型为：C3×f3＝ε3，并获得常数矩阵C3。

4.根据权利要求3所述的足底压力测量方法，其特征在于：设定所述被测力F1为穿戴者第一趾骨作用力；设定被测力F2为穿戴者第2～5趾骨作用力；设定被测力F3穿戴者第一跖骨作用力；设定被测力F4为穿戴者第二跖骨作用力；设定被测力F5为穿戴者第3～5跖骨作用力；设定被测力F6为穿戴者足跟作用力；

①设定康复患者处在站立状态，根据上述步骤B中，

利用式(1)计算获得各作用力F1’、F2’、F3’、F4’、F5’、F6’，F7’、F8’、F9’、F10’为：

其中，C1^-1为10×10常数矩阵C1的逆矩阵；

上述ε_1’、ε_2’、ε_3’、ε_4’、ε_5’、ε_6’、ε_7’、ε_8’、ε_9’和ε_10’分别为站立时所述第一、第二搭接梁(321、331)处的传感单元获得的应变信号；

即求得脚的部位受力：

F1＝F1’，F2＝F2’,F3＝F3’+F6’，F4＝F4’+F7’，F5＝F5’+F8’，F6＝F9’+F10’；

②设定患者处在在行走时，根据步骤C、D中，计算获得各作用力F1”、F2”、F3”、F4”、F5”、F6”，F7”、F8”、F9”、F10”；

和

其中C2^-1和C3^-1是5×5的常数矩阵C2和C3的逆矩阵；

即求得脚的部位受力：行走时脚掌着地时，

F1＝F1”，

行走时脚跟着地时，

F6＝F9”+F10”；

根据角度关系，跖骨测出为矢量和，趾骨处的力的大小为其模的大小；

上述ε_1”、ε_2”、ε_3”、ε_4”、ε_5”、ε_6”、ε_7”、ε_8”、ε_9”和ε_10”分别为行走时所述第一、第二搭接梁(321、331)处的传感单元获得的应变信号。