[发明专利]基于生物力学的客制化鞋垫制备方法

摘要

本发明公开了一种基于生物力学的客制化鞋垫制备方法，分别对用户的站姿、步行及上下斜坡时的运动情况、足底压力分布情况进行三维运动采集和动力学测量，确定压力分布峰值区域；采集用户足部三维数据，建立足部三维实体模型，以及鞋垫初步模型；增加接触面积，改变材料性能，调整压力峰值所在区域鞋垫高度的方法，依次降低压力峰值，改善足部的前后受力比和内外受力比，增加瞬态姿势的稳定性。本发明制备出的客制化鞋垫，有效改善了使用者的足底压力分布情况，提高了舒适度，具有预防和矫形的作用，可以满足各种类型用户的需求。

主权项

一种基于生物力学的客制化鞋垫制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、采集用户生理数据参数：年龄、性别、身高、体重，疾病史；身体直立时，使用三维运动捕捉系统扫描用户足部，获得足部的点云数据；（2）、将足底压力分区，分前、后足和内、外侧，并在前脚趾、脚掌位置区分第一足趾，第二至第五足趾，以及区分5个跖骨；（3）、采集用户站姿足底压力数据用户身体直立，赤足穿着鞋垫式压力传感器，获得站姿时足底压力分布情况，记录每个区域的压力分布情况，包括接触压力峰值、接触面积、接触力及三个方向的地面反作用力，确定压力集中的区域；（4）、采集用户自然步行、上下斜坡过程中足底压力数据使用三维运动捕捉系统，结合测力台，用户穿着鞋垫式压力传感器进行步行、上下斜坡运动，获得步行、上下斜坡过程中足底压力分布情况，记录各过程中每个区域的压力分布情况，包括接触压力峰值、接触面积、接触力及三个方向的地面反作用力和重心轨迹、位置，确定压力集中的区域；（5）、分别计算赤足站立、自然步行、上斜坡、下斜坡时前、后足的受力比值，即足部的前后受力比（A/P）；内侧足和外侧足的受力比值，即足部的内外受力比（M/L）；（6）、分析站姿、步行、上下斜坡过程中压力峰值的大小，根据压力峰值的大小依次确定需要减压处理的区域；（7）、生成足部三维实体模型将步骤（1）中扫描得到的足部数据导入到工程设计软件中，生成足部的外形轮廓曲面，构建足部三维实体模型，测量基本参数包括：足长、足宽、足围；（8）、根据足部的三维实体模型，建立上表面与足底完全贴合、下表面水平的鞋垫初步几何实体模型；（9）、依据步骤（6）中得到的需要减压的区域，根据以下两种途径相结合的方法改进各个区域的足底压力分布，改善足部的前后受力比和内外受力比，增加瞬态姿势的稳定性，改善异常压力区域所带来的不适：A、调整各区域内鞋垫高度，不同高度之间平滑过渡；通过增加鞋垫与足底中需减压区域的有效接触面积，降低足底接触压力；B、根据不同分区内足底压力分布改善的需求，分区选用不同性能的材料，降低压力峰值；（10）、根据减压后的鞋垫模型，选择合适的鞋垫材料，3D打印成品。