本实用新型专利技术涉及一种足底压力分布测量装置，包括足底三维压力测量装置本体和传感系统信号处理器，足底三维压力测量装置本体中布置了接受足底压力信息的多个电容压力传感器，传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，圆环电容单元组用于测切向力和法向力的大小，条状电容单元组用于测量切向力的方向，通过足底的三维压力测量，建立疾病并发症监控预警系统，为专家辅助决策系统提供参考依据，对临床治疗效果评价提供参考依据。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于医疗器械
，涉及一种临床医学治疗效果检测系统，具体 涉及到一种足底压力分布测量装置。
技术介绍
人体足底压力分布反映有关脚的结构、功能及整个身体姿势控制等情况。测试和 分析足底压力可以获取人体在各体态和运动下的生理、病理力学参数和机能参数，这对临 床医学诊断、疾病程度测定、术后疗效评价、生物力学及康复研究均有重要意义。动态足底 压力测量是重要的定量检查与分析手段，具有广泛的应用前景。目前在国外，此技术已使 用于人工关节手术前后的功能和疗效评定、躯干和下肢疾病的检查和随访、为假肢和人工 关节设计提供数据、康复训练及体育训练的分析和评价、糖尿病足的早期预测和治疗等中。足部溃疡是糖尿病的严重并发症之一，患足部溃疡的糖尿病患者截肢和死亡的 危险性明显增加。由于周围神经病变导致足底压力增高，长期机械压力增加使足部溃疡发 生。已有较多国外文献证明动态足底压力异常增高与糖尿病足底溃疡的发生明显相关。现有的脚底压力数据采集装置是采用压力传感器，但是这些压力传感器都只是 采集竖直方向上的压力：如中国专利CN201110074892.6采用的是10个对应脚底压力分 布点的薄膜压力传感器；CN201010230489. 3采用的是8列X10行的矩阵压力传感器， CN2012102984097采用的40乘以40压敏电阻矩阵；但是我们知道在行走过程中，足底与作 用面之间的力还有水平方向上的。单独采集竖直方向上的力不足以反应脚底与作用面的作 用力。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种足底压力分布测量装置，用于糖 尿病并发症预防监控，通过对电容式压力传感器结构进行巧妙设置，测量足底的三维压力， 并通过对传感器极板结构的改进，消除维间耦合，通过对足底压力的分析，建立疾病并发症 监控预警系统，为专家辅助决策系统提供参考依据，对临床治疗效果评价提供参考依据。本技术的技术方案是：一种足底压力分布测量装置，包括足底三维压力测量 装置本体和传感系统信号处理器，足底三维压力测量装置本体中布置了接受足底压力信息 的多个电容压力传感器，所述电容压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所 述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆 环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X 方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容 单元组均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的 条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动 电极和下极板的感应电极。本技术的足底压力分布测量装置的足底三维压力测量装置本体由上至下包 括恢复泡沫层、传感器层、弹性材质的衬底层、引线层和硬质垫板，恢复泡沫层选用聚氨酯 泡沫、有机硅泡沫或改性有机硅填充无机短纤维，引线层引线通过并联或者独立方式连接 到传感系统信号处理器，足底三维压力测量装置的上表面为矩形，宽度45厘米~1米，长 度3米~5米。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个 条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电 极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位和右差位b_=b。感 + S $ + S t，其中为条状电容单元的驱动电极长度，为条状电容单元的感应电极长 度。所述条状电容单元的左差位右差位，且其中d。为弹性介质 厚度，G为弹性介质的抗剪模量，为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元 模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大 小相同、方向相反。所述圆环电容单元组包括n个同心圆环电容单元，其4其中，aT为平行板的长度，^为圆环电容单元圆环的宽度，a5 0相邻两圆环电容单元之间 的电极间距。X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括m个条状电容单元，,一 丨中，aT为平行板的长度，a5 #为相邻两条状电容单元之间 的电极间距，a。条状电容单元的宽度。所述同心圆环电容单元的宽度r0和条状电容单元 的宽度a。相等；条状电容单元电极间距a 5 #和圆环电容单元电极间距a5 0相等，所述条状 电容单元的宽度其中，d。为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介 质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感 系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引线与传 感系统信号处理器连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元 模块感应电极分别通过一根引出线与传感系统信号处理器连接。所述圆环电容单元、电容 单元模块与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电 容或频率对电容的传输系数。所述传感器系统信号处理器包括多路信号高速切换电路、A/ D变换电路和控制电路，所述高速切换电路包括三级切换电路，前一级切换电路的输出为下 一级切换电路的输入信号，最后一级切换电路经A/D变换电路送入控制电路。 专利技术的有益效果是：利用三维力压力传感器，可以检测出足部的三维力，将足底三 维压力数据用于糖尿病并发症足部溃疡的研究，测定方法方便简单，不会给病人带来疼痛， 脚底数据用于足部溃疡的预测，防止病情恶化。另外，本技术的传感器能够同时测量法 向力和切向力，灵敏度高，极板利用效率高，整个圆环电容单元组都对法向力作出贡献，并 且具有较好的动态性能。【附图说明】 图1是本技术的【具体实施方式】的同心圆环偏移错位面积分析图。 图2是本技术的【具体实施方式】的为外同心圆环错位对外径圆分析图。 图3是本技术的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。 图4是本技术的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。 图5是本技术的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。 图6是本技术的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。图7是本技术的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。图8是本技术的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。图9是本技术的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。 图10是本技术的【具体实施方式】的足部溃疡监控装置结构图。 其中，1恢复泡沫层，2传感器层，3衬底层，4引线层，5垫板，6引线接口板。【具体实施方式】 下面对照附图，通过对实施例的描述，本技术的【具体实施方式】如所涉及的各 构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工 艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本技术的专利技术 构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。 本技术的主要思路是：本技术的临床治疗效果评价系统包括足底三维压 力测量装置本体和传感系统信号处理器两部分，足底三维压力测量装置本体中布置了接受 足底压力信息的多个平板式电容压力传感器，传感系统信号处理器是用来采集足底三维压 力测量装置本体信息的控制电路，来完成足底压力信息的采集、处理和发送；最后对信号进 行降噪处理，增大信噪比，使采集到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种足底压力分布测量装置，其特征在于，包括足底三维压力测量装置本体和传感系统信号处理器，足底三维压力测量装置本体中布置了接受足底压力信息的多个电容压力传感器，所述电容压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柏受军，杨元园，丁瑞好，刘成，高宇，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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