步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋制造技术

本说明书一个或多个实施例提供一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋，鞋垫包括本体和充放气机构，本体为由若干小梁相互连接而构成的网状多孔结构，多孔结构具有若干各向透气的孔隙，使得鞋垫具有透气性，相互连接的小梁中空，形成相互连通的气道；在人体步态周期过程中，利用充放气机构向气道充气，能够增加鞋垫的刚度，减小透气性，利用充放气机构使气道放气，能够减小鞋垫的刚度，增加透气性，从而实现动态调节鞋垫的刚度和透气性的功能，为糖尿病足的预防、治疗及康复提供辅助。

【技术实现步骤摘要】
步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋
本说明书一个或多个实施例涉及康复辅具
，尤其涉及一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋。
技术介绍
中国是世界上人口数量最多，老年人人口最多，残疾人人口最多的国家。十九届五中全会明确指出：健全多层次社会保障体系，全面推进健康中国建设，实施积极应对人口老龄化国家战略。首次将应对人口老龄化提升到了国家战略层面。随着中国老龄化程度的日益加重，康复辅具作为一类预防、辅助、治疗、代偿人体生理功能障碍及功能的产品，发挥着举足轻重的作用。鞋垫是常见的生活辅具，日常穿着能够舒缓足部压力，防止鞋底对于脚的过渡摩擦，具有足部保健、预防等功能。而对于糖尿病足、扁平足、足部畸形等患者，特制的鞋垫能够起到矫正、固定及康复等作用，具有足部疾病预防、治疗、缓解等功能。据数据显示，我国糖尿病患者已有1.1亿人，糖尿病前期4.9亿人，相当于每10人中就有一个糖尿病患者。其中30％左右的患者将会发生糖尿病足，全国糖尿病足患者数量接近4000万。重视糖尿病足防治，可有效降低截肢率。传统的鞋垫制作方法采用手工制作或是机器制作而成。其中，手工制作的鞋垫多采用织物，如布料等材料，手工缝制成扁平状类似于脚的形状，与足部三维形态不具有完整的几何匹配特性，仅具有一定的防止磨损、打滑等功能，穿着舒适性较差。机器制作的鞋垫，先通过三维扫描获取足部的轮廓形态，然后结合生物力学原理设计出与足部几何形态相匹配、且受力合理的鞋垫模型，最后通过CNC数控加工中心铣削、雕刻出鞋垫，具有穿着舒适等特点。然而，这两种方法制作出的鞋垫多为实体鞋垫，透气性较差，且鞋垫一旦制成，刚度基本固定，对于糖尿病足等患者，非常不利于足部的康复，很容易导致伤口不愈合、感染及截肢等情况的发生。采用整体或局部打孔方式可以解决透气性问题，但是在人体步态周期过程中，由于脚的踩踏，透气孔很容易被遮挡，由于无法动态调节透气性能，透气效果不佳。而且，在人体步态周期过程中，现有的鞋垫无法动态调节刚度，无法达到与足部的良好适应性。
技术实现思路
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋，能够在人体步态周期过程中，动态调节透气性和刚度。基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫，包括：本体，由若干小梁相互连接构成网状多孔结构，所述小梁中空形成气道；充放气机构，与所述气道相连接，用于在人体步态周期过程中，向所述气道充气或者放气，动态调节所述鞋垫的刚度和透气性。可选的，所述气道具有充气口和放气口；所述充放气机构包括充气单元、压力检测单元、控制单元和放气调节阀，所述充气单元的充气端与所述充气口相连接，所述放气调节阀与所述放气口相连接；当所述压力检测单元检测足部压力达到预设的负重压力阈值时，所述控制单元控制所述充气单元向所述气道内充气，所述放气调节阀将所述放气口封闭，所述鞋垫的刚度增加、透气性减小；当所述压力检测单元检测足部压力小于等于预设的非负重压力阈值时，所述放气调节阀将所述放气口打开，所述鞋垫的刚度减小、透气性增加。可选的，所述放气调节阀包括相连接的开关部和弹性件；当所述足部压力达到所述负重压力阈值时，所述弹性件压缩变形，所述开关部关闭而将所述放气口封闭，当所述足部压力小于等于所述非负重压力阈值时，在所述弹性件的弹性恢复力作用下，所述开关部打开而将所述放气口打开。可选的，所述开关部包括相互搭接的第一片体和第二片体，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一片体与所述第一弹性件相连接，所述第二片体与所述第二弹性件相连接；当所述足部压力达到所述负重压力阈值时，所述第一弹性件和第二弹性件压缩变形，所述第一片体和第二片体关闭而将所述放气口封闭；当所述足部压力小于等于所述非负重压力阈值时，在所述第一弹性件和第二弹性件的弹性恢复力作用下，所述第一片体和第二片体打开而将所述放气口打开。可选的，所述气道的截面呈圆形、椭圆形、星形、圆角正方形中的一种或几种，所述圆角正方形为四个顶点处呈弧形的正方形。可选的，根据足部不同区域的力学性能要求、透气性能要求以及康复要求，设置所述气道的截面形状以及截面形状的尺寸。可选的，当所述截面形状为圆形时，截面的尺寸为圆形的半径；当所述截面形状为椭圆形时，截面的尺寸为椭圆形的长轴和短轴；当所述截面形状为圆边正方形时，截面的尺寸为圆边正方形的边长；当所述截面形状为星形时，截面的尺寸为星形的内切圆直径。可选的，所述本体包括与人体前足接触的第一接触区域和与人体足弓部接触的第二接触区域，对应于所述第一接触区域的多孔结构具有第一孔隙率，对应于所述第二接触区域的多孔结构具有第二孔隙率，所述第一孔隙率大于所述第二孔隙率。可选的，所述多孔结构由若干结构体单元利用建模方法拼接构成，所述结构体单元是十二面体杆结构单元或者八面体杆结构单元。本说明书实施例提供一种鞋，包括如前所述的鞋垫，所述充放气机构设置于所述鞋的空腔内。从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的步态适应性多孔生物力学调控鞋垫及鞋，鞋垫包括本体和充放气机构，本体为由若干小梁相互连接而构成的网状多孔结构，多孔结构具有若干各向透气的孔隙，使得鞋垫具有透气性，相互连接的小梁中空，形成相互连通的气道；在人体步态周期过程中，利用充放气机构向气道充气，能够扩张气道的体积，增加鞋垫的刚度，降低鞋垫孔隙率，减小透气性，提高力学承载能力；利用充放气机构使气道放气，能够收缩气道的体积，减小鞋垫的刚度，增大鞋垫孔隙率，提高透气性能，从而实现动态调节鞋垫的刚度和透气性的功能。附图说明为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本说明书一个或多个实施例的本体的立体结构示意图；图2为本说明书一个或多个实施例的充放气机构的结构框图；图3A、3B、3C为本说明书一个或多个实施例的鞋垫的局部结构的俯视图，示出放气和充气状态下的孔隙变化情况；图4A为本说明书一个或多个实施例的鞋垫的局部放大示意图，鞋垫处于放气状态下；图4B为本说明书一个或多个实施例的鞋垫的局部放大示意图，鞋垫处于充气状态下；图5为本说明书一个或多个实施例的放气调节阀的结构示意图，放气调节阀处于关闭状态；图6为本说明书一个或多个实施例的放气调节阀的结构示意图，放气调节阀处于打开状态；图7A、7B、7C、7D为本说明书一个或多个实施例的小梁横截面示意图；图8A、8B为本说明书一个或多个实施例的结构体单元的结构示意图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫，其特征在于，包括：/n本体，由若干小梁相互连接构成网状多孔结构，所述小梁中空形成气道；/n充放气机构，与所述气道相连接，用于在人体步态周期过程中，向所述气道充气或者放气，动态调节所述鞋垫的刚度和透气性。/n

【技术特征摘要】
1.一种步态适应性多孔生物力学调控鞋垫，其特征在于，包括：
本体，由若干小梁相互连接构成网状多孔结构，所述小梁中空形成气道；
充放气机构，与所述气道相连接，用于在人体步态周期过程中，向所述气道充气或者放气，动态调节所述鞋垫的刚度和透气性。


2.根据权利要求1所述的鞋垫，其特征在于，所述气道具有充气口和放气口；所述充放气机构包括充气单元、压力检测单元、控制单元和放气调节阀，所述充气单元的充气端与所述充气口相连接，所述放气调节阀与所述放气口相连接；
当所述压力检测单元检测足部压力达到预设的负重压力阈值时，所述控制单元控制所述充气单元向所述气道内充气，所述放气调节阀将所述放气口封闭，所述鞋垫的刚度增加、透气性减小；当所述压力检测单元检测足部压力小于等于预设的非负重压力阈值时，所述放气调节阀将所述放气口打开，所述鞋垫的刚度减小、透气性增加。


3.根据权利要求2所述的鞋垫，其特征在于，所述放气调节阀包括相连接的开关部和弹性件；当所述足部压力达到所述负重压力阈值时，所述弹性件压缩变形，所述开关部关闭而将所述放气口封闭，当所述足部压力小于等于所述非负重压力阈值时，在所述弹性件的弹性恢复力作用下，所述开关部打开而将所述放气口打开。


4.根据权利要求3所述的鞋垫，其特征在于，所述开关部包括相互搭接的第一片体和第二片体，所述弹性件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一片体与所述第一弹性件相连接，所述第二片体与所述第二弹性件相连接；
当所述足部压力达到所述负重压力阈值时，所述第一弹性件和第二弹性件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，张明，马俪芳，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11