一種糖尿病并發(fā)癥足部潰瘍監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種臨床醫(yī)學(xué)并發(fā)癥監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，具體涉 及到一種糖尿病并發(fā)癥足部潰瘍監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 人體足底壓力分布反映有關(guān)腳的結(jié)構(gòu)、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(tài)和運動下的生理、病理力學(xué)參數(shù)和機(jī)能參數(shù)，這對臨 床醫(yī)學(xué)診斷、疾病程度測定、術(shù)后療效評價、生物力學(xué)及康復(fù)研究均有重要意義。動態(tài)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(yīng)用前景。目前在國外，此技術(shù)已使 用于人工關(guān)節(jié)手術(shù)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(guān)節(jié)設(shè)計提供數(shù)據(jù)、康復(fù)訓(xùn)練及體育訓(xùn)練的分析和評價、糖尿病足的早期預(yù)測和治療等中。
[0003] 足部潰瘍是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)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(jīng)病變導(dǎo)致足底壓力增高，長期機(jī)械壓力增加使足部潰瘍發(fā) 生。已有較多國外文獻(xiàn)證明動態(tài)足底壓力異常增高與糖尿病足底潰瘍的發(fā)生明顯相關(guān)。
[0004] 現(xiàn)有的腳底壓力數(shù)據(jù)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(yīng)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(yīng)腳底與作用面的作 用力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種糖尿病并發(fā)癥足部潰瘍監(jiān)控系統(tǒng)，通 過對電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行巧妙設(shè)置，測量足底的三維壓力，并通過對傳感器極板結(jié) 構(gòu)的改進(jìn)，消除維間耦合，通過對足底壓力的分析，建立疾病并發(fā)癥監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，為專家 輔助決策系統(tǒng)提供參考依據(jù)，對臨床治療效果評價提供參考依據(jù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種糖尿病并發(fā)癥足部潰瘍監(jiān)控系統(tǒng)，包括足底三維壓力 測量裝置本體和傳感系統(tǒng)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X方向電容單元組和Y方向電容單 元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，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(jié)構(gòu)，每個條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動電 極和下極板的感應(yīng)電極，所述電容單元模塊包括由兩個以上寬度a。長度b。的條狀電容單元 組成的第一條狀電容單元組和兩個以上寬度ka。長度b。的條狀電容單元組成的第二條狀電 容單元組。
[0007] 足底三維壓力測量裝置本體由上至下包括恢復(fù)泡沫層、傳感器層、彈性材質(zhì)的襯 底層、引線層和硬質(zhì)墊板，恢復(fù)泡沫層選用聚氨酯泡沫、有機(jī)硅泡沫或改性有機(jī)硅填充無機(jī) 短纖維，引線層引線通過并聯(lián)方式或者獨立連接到傳感系統(tǒng)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。所述每個條狀電容單元的 驅(qū)動電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動電極的長度大于感應(yīng)電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分 別預(yù)留左差位S左和右差位5右，b0驅(qū)=b0感+5右+5左，其中，b0驅(qū)為條狀電容單兀的驅(qū)動
中d。為條狀電容單元介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，為最大應(yīng)力值。所述梳齒 狀結(jié)構(gòu)包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電 容單元之間設(shè)有電極間距a5。所述平行板面積S=MfefSas+kaJb。/%其中，M為條狀電 容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長度，a。條狀電容單元的寬度。所述第一條狀電容單元 組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過并聯(lián)或者獨立連接到傳感系統(tǒng)信號處
G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組與傳感系統(tǒng)信 號處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對電容或頻率對電容的傳輸 系數(shù)。所述傳感器系統(tǒng)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(jīng)A/D變換電路送入控制電路。
[0008] 發(fā)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(shù)據(jù)用于糖尿病并發(fā)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(shù)據(jù)用于足部潰瘍的預(yù)測，防止病情惡化。本發(fā)明的電容傳感器在測量三維力的基礎(chǔ) 上，有效使用平板有效面積，并且通過驅(qū)動極板兩端預(yù)留長度等方法有效解決三維力間耦 合，從而使法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0010] 圖2是本發(fā)明【具體實施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0013] 圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】的寬度為a。和ka。的電容對受力偏移圖。
[0014] 圖6是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器極板分布圖。
[0015] 圖7為本發(fā)明【具體實施方式】切向激勵的信號流程圖。
[0016] 圖8是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖9是本發(fā)明的【具體實施方式】的足部潰瘍監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 其中，1恢復(fù)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，7感應(yīng) 電極，8驅(qū)動電極，9上PCB基板，10下PCB基板。
【具體實施方式】
[0019] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)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(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020] 本發(fā)明的主要思路是：本發(fā)明的臨床治療效果評價系統(tǒng)包括足底三維壓力測量裝 置本體和傳感系統(tǒng)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(tǒng)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，來完成足底壓力信息的采集、處理和發(fā)送；最后對信號進(jìn)行降噪處 理，增大信噪比，使采集到的信號可靠有效。
[0021] 如圖9所示，為本發(fā)明的足底三維壓力測量裝置的結(jié)構(gòu)圖，測量裝置包括恢復(fù)泡 沫層、傳感器層、襯底層、引線層、墊板層和引線接口板，最底層為硬質(zhì)材料制作的墊板，最 上層為恢復(fù)泡沫層，泡沫的厚度為20mm-30mm，恢復(fù)泡沫選用聚氨酯泡沫、有機(jī)娃泡沫、改性 有機(jī)硅填充無機(jī)短纖維等材料。恢復(fù)泡沫層下為傳感器層，傳感器層下為襯底層，襯底層下 為引線層，將傳感器和引線分別布置在不同層上就避免了二者相互干涉，引線層的傳感器 引線接入引線接口板。襯底層為彈性基質(zhì)材料，可以是橡膠材料，電容式壓力傳感器層壓力 傳感器層設(shè)置在彈性材質(zhì)的襯底層和恢復(fù)泡沫層之間，彈性材質(zhì)的襯底層和恢復(fù)泡沫層都 是柔性材料，可以對壓力傳感器起到保護(hù)作用，使受力均勻。測量裝置的上表面為矩形，寬 度45厘米到1米，長度3米到5米，方便被測試者在上面走動，不僅可以監(jiān)測站立時的壓 力變化，也可以監(jiān)測在正常走動時足底的壓力變化。
[0022] 如圖4-6為本發(fā)明壓力傳感器的極板結(jié)構(gòu)圖，一種接觸式平行板三維力壓力傳感 器，所述傳感器X方向電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電 容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單元模塊采用由兩個以上的條狀電容單元組成的