[发明专利]一种膝内翻步态监测预警鞋及其监测预警方法

说明书

本发明提供一种膝内翻步态监测预警鞋及其监测预警方法，监测预警的系统包括：足底压力数据采集模块、信号转换模块、单片机控制模块、蜂鸣器提示报警模块、电源模块。当判断用户自然行走状态下后足最大负荷占比超出预设阈值范围时，智能监测预警鞋中的声音反馈装置提醒用户自觉调整后足超压点，将后足超大负重点适当转移至前足，使得后足用力恢复到正常范围，保证前足后足受力均衡。本发明通过步态分析得到膝内翻腿型人群自然行走状态下的步态特点，设计可穿戴智能监测预警鞋。通过智能声音反馈方式提醒用户自主调整后足过度用力的步态习惯，使得整个足底用力恢复到正常范围，实现预防和矫正膝内翻。

技术领域

本发明涉及传感技术、运动生物力学、运动康复领域，更具体地说，涉及一种基于步态分析的膝内翻步态监测预警鞋及其监测预警方法。

背景技术

膝内翻，民间俗称“O型腿”、“罗圈腿”、“弓形腿”。《膝内、外翻的防治》中将医学专用名词膝内翻定义为：两下肢自然伸直或站立时，两足内踝能相碰，两膝不能靠拢的畸形疾病。据报道，膝内翻发生在整个人群中的比例为15％至20％。学龄前儿童女孩膝内翻的发病率为35.6％，男孩膝内翻发病率为41.8％，其中重度者占3.3％。膝内翻畸形不仅影响体态美、给人造成心理障碍，更容易造成膝关节造成损伤，继发骨性关节炎、关节痛，影响正常的走路活动。研究表明，膝内翻发生膝关节骨性关节炎发生率约为正常人的2倍。

膝内翻形成原因包括在发育时期由于营养不良或肠道疾病等原因形成膝内翻的发育性因素，以及由于长期的不良姿势或不正确的用力习惯引起肌肉力学失衡形成膝内翻的失衡性因素。不良步态是膝内翻的重要成因之一。通过文献检索可知，在国内外现有文献中，尤其是国内，关于膝内翻与步态的关联性的探讨极少。良好的步态行为习惯的养成不仅仅可以预防和延缓膝内翻的发生与发展，对儿童青少年身体姿态的健康成长具有重要意义。

传统的膝内翻矫正依赖于医学角度的手术与物理疗法，但由于多数儿童自律性较差难以纠正，而成年人已养成的步态习惯也难以改变，所以日常生活中预防和矫正难度较大。因此本发明通过对膝内翻与步态行为的关联性的研究，运用智能可穿戴技术对膝内翻步态不健康的行为干预更加有效，赋予用户不良步态行为改变更多的主动性，为膝内翻的预防和矫正提供了新的思考角度。

发明内容

本发明提供了一种基于步态分析的膝内翻步态监测预警鞋及其监测预警方法，本发明通过对膝内翻与步态行为的关联性的研究，运用智能可穿戴技术对膝内翻步态不健康的行为进行干预，从而更加有效的达到预防矫正目的，赋予用户不良步态行为改变更多的主动性。本发明通过步态分析得到膝内翻腿型人群自然行走状态下的步态特点，设计可穿戴智能监测预警鞋。通过智能声音反馈方式提醒用户自主调整后足过度用力的步态习惯，使得整个足底用力恢复到正常范围，实现预防和矫正膝内翻。

为了实现上述目的，本发明一种膝内翻步态监测预警鞋，包括鞋内足跟处设置的足底压力数据采集模块、一个接收所述足底压力数据采集模块的压力值并换算后足最大负荷占比从而与阈值进行比较的控制模块，以及一个接收所述控制模块7指令进行报警的报警模块；所述控制模块和所述报警模块镶设于鞋跟内或鞋帮、鞋面处。

其中，后足最大负荷占比，即“左右足后足位置处最大压力值相对于整个足底压力的百分比”。在计算过程中，所需的整个足底压力，设定为判定前后掌全部贴地条件，此时所受整个足底压力为人体自重。以人体重量为基准，可以进行换算，统一为力学单位或重量单位(转换力值＝体重KG×9.8N/kg)，进行计算。为此，可以通过预先输入的方式，将授权人员的重力信息预存储到单片机微控制器模块中的存储器单元。自然行走状态下，所设足底压力数据采集模块采集后足多个点位足底压力，并分别把压力值传送至所述单片机微控制器中，所述控制器选择所述多个压力传感器的最大压力值，并计算其相对于存储器中预存储授权人员整个足底压力值的百分比，即进行后足最大负荷占比计算。并将计算结果与阈值进行比对。优选方式下，可以在计算所述鞋内底面设置人体重量检测模块，所述人体重量检测模块连接所述控制模块并传送重量值。