一種足底壓力分布測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫療器械技術領域，涉及一種臨床醫學治療效果檢測系統，具體涉及 到一種足底壓力分布測量裝置。
【背景技術】
[0002] 人體足底壓力分布反映有關腳的結構、功能及整個身體姿勢控制等情況。測試和 分析足底壓力可以獲取人體在各體態和運動下的生理、病理力學參數和機能參數，這對臨 床醫學診斷、疾病程度測定、術后療效評價、生物力學及康復研究均有重要意義。動態足底 壓力測量是重要的定量檢查與分析手段，具有廣泛的應用前景。目前在國外，此技術已使 用于人工關節手術前后的功能和療效評定、軀干和下肢疾病的檢查和隨訪、為假肢和人工 關節設計提供數據、康復訓練及體育訓練的分析和評價、糖尿病足的早期預測和治療等中。 [0003] 足部潰瘍是糖尿病的嚴重并發癥之一，患足部潰瘍的糖尿病患者截肢和死亡的 危險性明顯增加。由于周圍神經病變導致足底壓力增高，長期機械壓力增加使足部潰瘍發 生。已有較多國外文獻證明動態足底壓力異常增高與糖尿病足底潰瘍的發生明顯相關。
[0004] 現有的腳底壓力數據采集裝置是采用壓力傳感器，但是這些壓力傳感器都只是 采集豎直方向上的壓力：如中國專利CN201110074892.6采用的是10個對應腳底壓力分 布點的薄膜壓力傳感器；CN201010230489. 3采用的是8列XlO行的矩陣壓力傳感器， CN2012102984097采用的40乘以40壓敏電阻矩陣；但是我們知道在行走過程中，足底與作 用面之間的力還有水平方向上的。單獨采集豎直方向上的力不足以反應腳底與作用面的作 用力。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的不足，本發明提供一種足底壓力分布測量裝置，用于糖尿病 并發癥預防監控，通過對電容式壓力傳感器結構進行巧妙設置，測量足底的三維壓力，并通 過對傳感器極板結構的改進，消除維間耦合，通過對足底壓力的分析，建立疾病并發癥監控 預警系統，為專家輔助決策系統提供參考依據，對臨床治療效果評價提供參考依據。
[0006] 本發明的技術方案是：一種足底壓力分布測量裝置，包括足底三維壓力測量裝置 本體和傳感系統信號處理器，足底三維壓力測量裝置本體中布置了接受足底壓力信息的多 個電容壓力傳感器，所述電容壓力傳感器包括圓環電容單元組和條狀電容單元組，所述條 狀電容單元組設置在圓環電容單元組外基板的四角，圓環電容單元組包括兩對以上圓環電 容單元對，所述圓環電容單元對包括兩個圓環電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向 差動電容單元組和Y方向差動電容單元組，X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元 組均包括兩個以上相互形成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀 電容單元組成的梳齒狀結構，每個圓環電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅動電極 和下極板的感應電極。
[0007] 本發明的足底壓力分布測量裝置的足底三維壓力測量裝置本體由上至下包括恢 復泡沫層、傳感器層、彈性材質的襯底層、引線層和硬質墊板，恢復泡沫層選用聚氨酯泡沫、 有機硅泡沫或改性有機硅填充無機短纖維，引線層引線通過并聯或者獨立方式連接到傳 感系統信號處理器，足底三維壓力測量裝置的上表面為矩形，寬度45厘米~1米，長度 3米~5米。所述每個圓環電容單元的感應電極和驅動電極正對且形狀相同，所述每個條 狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相同，條狀電容單元的驅動電極長度大于感應電 極長度，條狀電容單元的驅動電極長度兩端分別預留左差位和右差位δ b。感 + δ φ + δ s，其中為條狀電容單元的驅動電極長度，13_為條狀電容單元的感應電極長 度。所述條狀電容單元的左差位Ss=右差位δ φ，且
，其中d。為彈性介質 厚度，G為彈性介質的抗剪模量，τ_為最大應力值。所述兩組相互形成差動的電容單元 模塊的條狀電容單元的驅動電極和感應電極沿寬度方向設有初始錯位偏移，錯位偏移大 小相同、方向相反。所述圓環電容單元組包括η個同心圓環電容單元，其中
其中，aT為平行板的長度，^為圓環電容單元圓環的寬度，a5 0相鄰兩圓環電容單元之間 的電極間距。X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組均包括m個條狀電容單元，
，其中，aT為平行板的長度，a δ #為相鄰兩條狀電容單元之間 的電極間距，a。條狀電容單元的寬度。所述同心圓環電容單元的寬度r0和條狀電容單元 的寬度a。相等；條狀電容單元電極間距a δ #和圓環電容單元電極間距a5 0相等，所述條狀 電容單元的寬度
其中，d。為彈性介質厚度，E為彈性介質的楊氏模量，G為彈性介 質的抗剪模量。所述圓環電容單元組和條狀電容單元組的驅動電極通過一個引出線與傳感 系統信號處理器連接，所述圓環電容單元組的每個圓環電容單元的感應電極單獨引線與傳 感系統信號處理器連接，所述X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組的電容單元 模塊感應電極分別通過一根引出線與傳感系統信號處理器連接。所述圓環電容單元、電容 單元模塊與傳感系統信號處理器之間分別設有中間變換器，中間變換器用于設置電壓對電 容或頻率對電容的傳輸系數。所述傳感器系統信號處理器包括多路信號高速切換電路、A/ D變換電路和控制電路，所述高速切換電路包括三級切換電路，前一級切換電路的輸出為下 一級切換電路的輸入信號，最后一級切換電路經A/D變換電路送入控制電路。
[0008] 發明的有益效果是：利用三維力壓力傳感器，可以檢測出足部的三維力，將足底三 維壓力數據用于糖尿病并發癥足部潰瘍的研究，測定方法方便簡單，不會給病人帶來疼痛， 腳底數據用于足部潰瘍的預測，防止病情惡化。另外，本發明的傳感器能夠同時測量法向力 和切向力，靈敏度高，極板利用效率高，整個圓環電容單元組都對法向力作出貢獻，并且具 有較好的動態性能。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發明的【具體實施方式】的同心圓環偏移錯位面積分析圖。
[0010] 圖2是本發明的【具體實施方式】的為外同心圓環錯位對外徑圓分析圖。
[0011] 圖3是本發明的【具體實施方式】的平行板電容的平面設計圖。
[0012] 圖4是本發明的【具體實施方式】的驅動電極的結構圖。
[0013] 圖5是本發明的【具體實施方式】的平板電容板的直角坐標系。
[0014] 圖6是本發明的【具體實施方式】的兩組圓環電容組結構圖。
[0015] 圖7是本發明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元的初始錯位圖。
[0016] 圖8是本發明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元受力后偏移圖。
[0017] 圖9是本發明的【具體實施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0018] 圖10是本發明的【具體實施方式】的足部潰瘍監控裝置結構圖。
[0019] 其中，1恢復泡沫層，2傳感器層，3襯底層，4引線層，5墊板，6引線接口板。
【具體實施方式】
[0020] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件 的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術 方案有更完整、準確和深入的理解。
[0021] 本發明的主要思路是：本發明的臨床治療效果評價系統包括足底三維壓力測量裝 置本體和傳感系統信號處理器兩部分，足底三維壓力測量裝置本體中布置了接受足底壓力 信息的多個平板式電容壓力傳感器，傳感系統信號處理器是用來采集足底三維壓力測量裝 置本體信息的控制電路