[发明专利]一种脚掌应力动态测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于人体健康监测领域，尤其是涉及一种脚掌应力动态测量装置及方法。

背景技术

近年来人们越来越关注身体的健康状况，脚掌作为整个人体的支撑，承受着整个身体的压力，其健康状况更是受到人们的重视。一般的脚掌压力测量系统是将传感器安装在测量鞋的鞋底(5)或鞋垫(6),受试者穿上此鞋可以正常活动而不会影响其自然步态，但其只能测量出脚掌所受压力的大小。不能反映脚掌不同部位的具体受力情况，更不能对脚底受力情况进行实时成像显示，不能对不良走姿进行预警，矫正步态；另外，通过对不同个体的脚底应力分布进行研究，还可以实现身份的鉴别，对刑事侦破提供了新的手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种脚掌应力动态测量装置，通过在鞋底与鞋垫之间布设电阻率随应力变化的导电垫，并采用沿导电垫的外边缘线布设在导电垫上并与导电垫接触的N个测量电极实现应力分布测量，能简便、准确且实时测量脚掌真实应力分布状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种脚掌应力动态测量装置及方法，包括垫装在鞋底与鞋垫之间的导电垫、N个均布设在导电垫上的测量电极和与N个所述测量电极连接的应力测量装置，所述导电垫的形状与鞋垫的形状相同；N个所述测量电极沿导电垫的外边缘线进行布设，相邻两个所述测量电极之间的间距均相同；其中，N为正整数且N≥6；每个所述测量电极的一端均与应力测量装置连接且其另一端均与导电垫紧密接触。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述导电垫为导电橡胶垫。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置布设在鞋底上。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：还包括与应力测量装置连接的无线发射装置。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述无线发射装置布设在鞋底上。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：N个所述测量电极的结构和尺寸均相同；所述测量电极为圆片状电极，所述测量电极通过紧固件固定在导电垫上。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：每个所述测量电极与应力测量装置之间均通过导线进行连接。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置包括激励源、控制器和压差测量单元，N个所述测量电极中任意相邻两个所述测量电极均与激励源连接并组成一个激励电路，N个所述测量电极与激励源组成N个所述激励电路，N个所述激励电路均由控制器进行通断控制，N个所述激励电路均与控制器连接；

N个所述测量电极中任意相邻两个所述测量电极均与压差测量单元连接并组成一个压差测量电路，N个所述测量电极与压差测量单元组成N个所述压差测量电路，N个所述压差测量电路均由控制器进行通断控制，N个所述压差测量电路均与控制器连接；所述压差测量单元为对与其连接的两个所述测量电极之间的电压差值进行测量的测量单元。

上述一种脚掌应力动态测量装置，其特征是：所述应力测量装置还包括与压差测量单元连接的信号放大电路；

所述控制器通过第一多路转换开关对N个所述激励电路进行通断控制，N个所述激励电路均与第一多路转换开关连接；

所述控制器通过第二多路转换开关对N个所述压差测量电路进行通断控制，N个所述压差测量电路均与第二多路转换开关连接；

所述第一多路转换开关和第二多路转换开关均由控制器进行控制且二者均与控制器连接。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的脚掌应力动态测量方法，其特征在于：采用所述脚掌应力动态测量装置且按照预先设定的时间间隔T_测对行走过程中待测脚掌的应力分布进行测量，并获得各测量时刻待测脚掌的应力分布测量结果；各测量时刻所述待测脚掌的应力分布测量方法均相同；

对任一测量时刻待测脚掌的应力分布进行测量时，包括以下步骤：

步骤一、数据采集：通过控制器对N个所述激励电路分别进行通断控制，由先至后完成N种不同激励状态下的数据采集过程；每种激励状态下N个所述激励电路中均有一个所述激励电路处于接通状态且其余N-1个所述激励电路均处于断开状态；

N种激励状态下的数据采集过程均相同；任一种激励状态下的数据采集过程如下：

步骤101、激励电路通断控制：通过控制器对N个所述激励电路分别进行通断控制，使该种激励状态下处于接通状态的一个所述激励电路接通，并使该种激励状态下处于断开状态的其余N-1个所述激励电路均断开；