相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年10月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/073,650的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

本申請(qǐng)涉及鞋類領(lǐng)域，特別涉及鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的鞋不是為用戶定制的。相反，鞋大多數(shù)時(shí)候是基于適于大多數(shù)腳的一般特征而設(shè)計(jì)的。因此，鞋通常使用戶不舒服和/或不能校正或防止與有問(wèn)題的腳相關(guān)的狀況。

因此，需要改進(jìn)的鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)，其改善了對(duì)鞋內(nèi)底用戶的適配，并且能夠高效地和成本有效地制造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)描述了改進(jìn)的鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成。

在一個(gè)實(shí)施例中，描述了用于鞋的鞋內(nèi)底。該鞋內(nèi)底包括基層。該基層包括可變厚度層、定向剛度層、穩(wěn)定性層和加強(qiáng)層。加強(qiáng)層被配置為加強(qiáng)鞋內(nèi)底的后跟區(qū)域。

在另一個(gè)實(shí)施例中，描述了一種鞋。該鞋包括成形為符合用戶的第一只腳的第一穩(wěn)定性層。穩(wěn)定性層包括多個(gè)單元室。

在另一個(gè)實(shí)施例中，描述了用于鞋的鞋內(nèi)底。鞋內(nèi)底包括加強(qiáng)層，加強(qiáng)層被被配置為加強(qiáng)基層的后跟區(qū)域。

附圖說(shuō)明

圖1描繪了鞋內(nèi)底的一個(gè)實(shí)施例。

圖2a描繪了圖1的鞋內(nèi)底的基層的部件的實(shí)施例的后視圖。

圖2b描繪了圖1的鞋內(nèi)底的基層的部件的實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖2c描繪了圖1的鞋內(nèi)底的基層的實(shí)施例的側(cè)視圖。

圖2d描繪了圖1的鞋內(nèi)底的基層的實(shí)施例的后視圖。

圖3描繪了圖1的鞋內(nèi)底的定向剛度層的實(shí)施例的仰視圖。

圖4描繪了圖1的鞋內(nèi)底的穩(wěn)定性層的結(jié)構(gòu)的某些方面。

圖5描繪了圖1的鞋內(nèi)底的穩(wěn)定性層的實(shí)施例的后視圖和側(cè)視圖。

圖6描繪了圖1的鞋內(nèi)底的穩(wěn)定性層的實(shí)施例的后視圖和側(cè)視圖。

圖7描繪了圖1的鞋內(nèi)底的穩(wěn)定性層的實(shí)施例的后視圖。

圖8描繪出了圖1的鞋內(nèi)底的加強(qiáng)層的實(shí)施例的后視圖。

圖9描繪了示例性的增材制造設(shè)備。

圖10描繪了示例性計(jì)算裝置。

具體實(shí)施方式

定制的鞋可能有益于治療與腳相關(guān)的各種已知狀況。例如，腳的內(nèi)旋(即，站立、行走和跑步時(shí)腳向內(nèi)翻)可能導(dǎo)致腫脹和跟腱問(wèn)題。為了治療內(nèi)旋，可以設(shè)計(jì)定制鞋來(lái)校正或改善腳上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力。例如，定制鞋可以校正腳的內(nèi)側(cè)足弓下的支撐，并且可以降低鞋在某些方向上彎折的能力。

作為另一個(gè)示例，可以使用定制鞋來(lái)治療拇趾囊腫，該定制鞋減少內(nèi)側(cè)負(fù)荷，并為大拇趾(即大腳趾)提供定制的支撐。其他狀況也可以使用定制鞋進(jìn)行治療，例如：本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的足底筋膜炎、關(guān)節(jié)炎、循環(huán)不良、跖骨痛、髕股膝關(guān)節(jié)疼痛、脛骨疼痛、跟腱炎、重復(fù)性應(yīng)變損傷等。

除了治療現(xiàn)有的不利的腳部狀況之外，定制鞋還可以幫助防止受傷和腳部狀況的發(fā)病。例如，定制鞋可以通過(guò)在腳落地沖擊期間更好地分配重量或者通過(guò)改變腳在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)期間的下降和旋轉(zhuǎn)方式來(lái)減少與腳、腳踝、腿、膝蓋、背部等的損傷相關(guān)的應(yīng)力。類似地，定制鞋可以防止在某些方向上的運(yùn)動(dòng)(例如翻動(dòng)踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng))，同時(shí)促進(jìn)在其他方向上的運(yùn)動(dòng)(例如在過(guò)渡運(yùn)動(dòng)期間前腳掌的翻動(dòng))。

此外，定制鞋可以改善生物力學(xué)性能(例如，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員)。例如，定制鞋可以在諸如跑步的動(dòng)態(tài)活動(dòng)期間改變腳的沖擊角度，這可能反過(guò)來(lái)提高跑步者的整體速度。存在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的定制鞋的許多其他益處。

可以使用關(guān)于特定用戶的物理特性或?qū)傩缘臄?shù)據(jù)(即所謂的“靜態(tài)”用戶數(shù)據(jù))來(lái)設(shè)計(jì)定制鞋。例如，可以測(cè)量用戶的腳尺寸和靜態(tài)腳壓(例如，站立時(shí))。

也可以使用諸如動(dòng)態(tài)腳壓測(cè)量的動(dòng)態(tài)用戶數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)定制鞋。例如，用戶腳上的動(dòng)態(tài)壓力可以在動(dòng)態(tài)腳部活動(dòng)期間測(cè)量，這些動(dòng)態(tài)腳部活動(dòng)例如是跑步、行走、跳躍、落地、樞轉(zhuǎn)、滾動(dòng)、搖擺等。幾乎可以在設(shè)計(jì)定制鞋期間使用任何功能性的生物力學(xué)測(cè)量。

也可以使用非用戶特定數(shù)據(jù)(例如統(tǒng)計(jì)群體數(shù)據(jù))來(lái)設(shè)計(jì)定制鞋。例如，一定尺寸的腳的平均形狀可以統(tǒng)計(jì)地確定，或者可以從現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集以其他方式獲得。此外，這些以及其他物理腳部特征的統(tǒng)計(jì)平均值可以具有相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，例如本領(lǐng)域已知的分布、標(biāo)準(zhǔn)偏差、方差和其他參數(shù)。以這種方式，知道與用戶相關(guān)聯(lián)的單個(gè)腳部特征(例如鞋子尺寸)就可以使得能夠使用許多相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計(jì)腳部特征(例如，形狀、尺寸等)。

最后，上述數(shù)據(jù)類型和其他數(shù)據(jù)類型可以用于創(chuàng)建定制鞋，該定制鞋考慮了用戶特定的解剖學(xué)的特征、用戶特定的矯形需求、用戶特定的治療需求、用戶特定的性能需求和如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他方面。特別地，本文公開(kāi)了鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成的示例。在某些實(shí)施例中，可以基于上述數(shù)據(jù)類型為特定穿戴者定制本文所描述的鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成，并且考慮到上述特征和/或需求。

鞋的部分

定制鞋可以包括幾個(gè)單獨(dú)的鞋部分，例如：本體、鞋內(nèi)底、鞋中底和鞋外底。

本體可以是鞋類(例如鞋)的圍繞用戶的腳的側(cè)面和頂部的部分。本體可以包括如本領(lǐng)域已知的部分，例如后跟支撐部、腳踝支撐部、織帶、鞋帶、帶子、舌部和其他結(jié)構(gòu)。在一些情況下，本體可以包括由用戶使用例如鞋帶或帶子選擇性地綁定的兩個(gè)或更多個(gè)部分。

鞋內(nèi)底可以是鞋類(例如鞋)的直接接觸用戶的腳的底部(并且在一定程度上接觸側(cè)面)的內(nèi)部部分。在不同情況下，定制鞋內(nèi)底可以是鞋的固定(即永久)部分，或者是鞋的可移除部分。

鞋中底可以是鞋內(nèi)底與鞋外底之間的鞋部分，在一些情況下，鞋中底主要是減震部分。在一些情況下，鞋中底可以被設(shè)計(jì)為主要負(fù)責(zé)支撐用戶的大部分重量，并且在使用時(shí)為鞋提供沖擊吸收性能。在其他情況下，鞋中底可以設(shè)計(jì)成增強(qiáng)在鞋內(nèi)底和/或鞋外底中的特征的效力。

鞋外底可以是鞋的最外部部分，并且可以設(shè)計(jì)成與地面接合。在一些情況下，鞋外底可以替代性地稱為鞋底。鞋外底可以設(shè)計(jì)成具有例如用于提供對(duì)在各種表面上的鞋的抓力的結(jié)構(gòu)和/或紋理。此外，鞋外底可以被設(shè)計(jì)成保護(hù)用戶的腳免受刺破或其他有害侵入。與以上所述相同，鞋外底可以另外設(shè)計(jì)成增強(qiáng)在鞋中底中的特征的效力。

鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成

在一些實(shí)施例中，鞋內(nèi)底設(shè)計(jì)和組成可以包括固定(例如，使用粘合劑、膠水、鉤和毛圈緊固件等)在基層的上方的軟頂層(例如，泡沫、橡膠等)?；鶎涌梢允褂迷霾闹圃旒夹g(shù)制造，并且由適合的材料例如本文所述的用于增材制造的材料制成。例如，基層可以由合適的塑料制成。在一些實(shí)施例中，即使在基層包括多個(gè)部件的實(shí)施例中，也可以將基層制造(例如，使用在某些情況下也稱為3d打印的增材制造)成單個(gè)部分?；鶎涌梢酝耆虿糠值刂雾攲?。圖1示出了這種鞋內(nèi)底100的示例。如圖所示，鞋內(nèi)底100包括軟頂層105和基層110。在該示例中，基層110部分地支撐軟頂層105，因?yàn)檐涰攲?05的一部分沒(méi)有得到下方的基層110的支撐。

在一些實(shí)施例中，基層110包括多個(gè)部件。例如，如圖2a、圖2b、圖2c和圖2d所示，基層110可以包括4個(gè)部件，包括：可變厚度層205、定向剛度層210、穩(wěn)定性層215和加強(qiáng)層220。應(yīng)當(dāng)注意，在一些實(shí)施例中，基層110可以僅包括圖2a、圖2b、圖2c和圖2d所示的部件中的一些，和/或可以包括附加的部件。每個(gè)部件可以被配置為具有特定的功能或目的。

可變厚度層205可以包括制造成具有可變厚度的層，以控制鞋內(nèi)底100中不同區(qū)域(即，范圍或位置)中的剛度。例如，可變厚度層205可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型而根據(jù)用戶的腳大致成形和定制?？勺兒穸葘?05可以是固體材料層并且可以具有基本平滑的表面。在需要更大剛度的區(qū)域中，可變厚度層205可以制成較厚。在需要較少剛度的區(qū)域中，可變厚度層205可以制成較薄。例如，可變厚度層205的某些部分，例如被設(shè)計(jì)成接近穿戴者腳趾的區(qū)域，可以制成較薄，以便在行走時(shí)具有柔性。此外，在諸如穿戴者的腳后跟附近的區(qū)域中，可變厚度層205可以被制成較厚以防止不期望的彎曲。

定向剛度層210可以包括被設(shè)計(jì)為在某些方向上較柔性并且在其他方向上不太柔性的層。例如，定向剛度層210可以被被配置為從左向右(即，從腳的一側(cè)到腳的一側(cè))更自由地彎曲，并且從前向后(即，從腳趾到腳后跟)更多地約束彎曲。在其他實(shí)施例中，用于約束或促進(jìn)彎曲的方向可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型而是不同的或指定的。

定向剛度層210可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型而根據(jù)用戶的腳來(lái)大致成形并定制。定向剛度層210可以是固體材料層。定向剛度層210可以包括例如如圖3所示的一系列彎折線、肋、切口、條紋、波紋、凹槽或其他圖案305。圖案305可以形成在定向剛度層210的一個(gè)或多個(gè)表面上。例如，定向剛度層210的底表面可以具有形成在其上的圖案305，并且定向剛度層210的頂表面可以基本平滑。

定向剛度層210可以在垂直于圖案305的方向上更柔性。因此，定向剛度層210可以在平行于圖案305的方向上較不柔性(即，更為剛性)。

穩(wěn)定性層215可以包括被被配置為在不同區(qū)域中彎曲或變直以增加這些區(qū)域中的穩(wěn)定性的層。例如，穩(wěn)定性層215可以包括例如由被被配置為相對(duì)于彼此彎曲的單元室制成的結(jié)構(gòu)。例如，該結(jié)構(gòu)可以被被配置為在施加壓力時(shí)在特定方向上彎曲、變形和/或壓縮，然后在壓力被移除時(shí)恢復(fù)到其原始形式。此外，該結(jié)構(gòu)可以是輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性層215可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型根據(jù)用戶的腳而大致成形和定制。在一些實(shí)施例中，可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型來(lái)構(gòu)造或定制結(jié)構(gòu)的形狀和設(shè)計(jì)，例如穩(wěn)定性層215中的單元室的形狀和布置。

單元室可以是可重復(fù)和互連以產(chǎn)生用于穩(wěn)定性層215的柔性設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的一部分。例如，在一些實(shí)施例中，將穩(wěn)定性層215的單元室設(shè)計(jì)成使用增材制造技術(shù)(例如，3d打印)共同地制造為單一形式設(shè)計(jì)(即一個(gè)連續(xù)部分)。

在不同的實(shí)施例中，單元室可以制成各種不同形狀和尺寸。例如，單元室可以具有給定尺寸的幾何形狀(例如，三角形、正方形、五邊形等)。在一些實(shí)施例中，單元室可以具有一個(gè)或多個(gè)連接部分，每個(gè)連接部分被被配置為連接到另一個(gè)單元室的連接部分，使得單個(gè)單元室可以連接到一個(gè)或多個(gè)其他單元室。

圖4描繪了諸如室408的單元室的實(shí)施例的某些方面，該單元室可以包括多個(gè)脊，所述多個(gè)脊在節(jié)點(diǎn)(例如節(jié)點(diǎn)410)處連接。節(jié)點(diǎn)410提供脊之間的物理連接，這促進(jìn)對(duì)其相互角度的變化的抵制。當(dāng)室408是細(xì)長(zhǎng)的(即大致橢圓形)時(shí)，根據(jù)負(fù)載是平行于室的長(zhǎng)軸施加的還是橫向于長(zhǎng)軸施加的，機(jī)械性能是不同的。因此，在與長(zhǎng)軸平行的負(fù)載下，室408將不太可能壓縮，并且快速回彈，同時(shí)它將在橫向于長(zhǎng)軸的負(fù)載下，更快地壓縮并且更慢地回彈。

與室408相比，室412包括水平加強(qiáng)件，該水平加強(qiáng)件加強(qiáng)了室412(即，與室412的變形相反)。對(duì)結(jié)構(gòu)的這種加強(qiáng)可用于諸如鞋中底的區(qū)域，其中與鞋的其他部分相比，在這些區(qū)域，結(jié)構(gòu)支撐相對(duì)較大重量和瞬時(shí)力。值得注意的是，由于水平加強(qiáng)件帶來(lái)的室412的強(qiáng)度增加和彈性降低主要在加強(qiáng)件的方向(即左右方向)上而不是在垂直于加強(qiáng)件的方向(即上下方向)上影響室412。以這種方式，可以將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成向包含它們的鞋的各個(gè)部分提供特定的方向特性。

在諸如圖5所示的一些實(shí)施例中，穩(wěn)定性層215包括平坦區(qū)域(例如與圖6所示的非平坦區(qū)域相比)。例如，該結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成在某些區(qū)域具有更平坦的形狀。這些平坦區(qū)域可以例如增強(qiáng)穩(wěn)定性(例如，中間外側(cè)穩(wěn)定性)。例如，平坦區(qū)域可以包括穩(wěn)定性層215的腳部區(qū)域510的平坦后跟區(qū)域505和/或平坦跖球區(qū)。

此外，在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定性層215可以被被配置為補(bǔ)償某些變量，例如腳長(zhǎng)度或腳運(yùn)動(dòng)的差異。例如，如圖7所示，用于左腿的穩(wěn)定性層705可以比用于右腿的穩(wěn)定性層710短以補(bǔ)償個(gè)體中的可變腿長(zhǎng)。穩(wěn)定性層215可以通過(guò)在穩(wěn)定性層215的設(shè)計(jì)中分別使用更少或更多的單元室而制成更薄或更厚(即，更短或更高)。在一些實(shí)施例中，穩(wěn)定性層215可以被配置為校正用戶腳的特定運(yùn)動(dòng)。例如，穩(wěn)定性層215可以被被配置為例如通過(guò)將穩(wěn)定性層215的結(jié)構(gòu)向內(nèi)側(cè)或外側(cè)來(lái)校正內(nèi)旋和/或外旋。

加強(qiáng)層220可以包括形成為在鞋內(nèi)底100的后跟邊緣周圍配合的層。加強(qiáng)層220可以例如基于本文所述的數(shù)據(jù)類型根據(jù)用戶的腳后跟大致成形和定制。加強(qiáng)層220可以是固體材料層，并且可以具有大致平滑的表面。加強(qiáng)層220可以在腳后跟區(qū)域提供額外的強(qiáng)度，其中腳后跟區(qū)域在如圖8所示的腳后跟沖擊時(shí)可能受到高拉伸力。增強(qiáng)層220可以具有足夠的厚度以提供所需的強(qiáng)度。例如，加強(qiáng)層220可以被配置為響應(yīng)于例如在腳后跟沖擊期間來(lái)自基層110的旋轉(zhuǎn)的拉伸力而提供支撐。這些拉伸力可能導(dǎo)致基層110開(kāi)裂，除非提供加強(qiáng)層220以通過(guò)至少部分地抵消拉伸力來(lái)防止這種開(kāi)裂。因此，加強(qiáng)層220可以包括如所示的沿著基層110的后跟附近的外側(cè)延伸的部分221。這些部分221可以幫助補(bǔ)償由腳后跟沖擊期間基層110的旋轉(zhuǎn)引起的拉伸力。此外，加強(qiáng)層220可以包括被配置為在基層110的后跟附近沿著底部延伸的部分222。部分222可以提供加強(qiáng)以補(bǔ)償例如由于腳后跟沖擊而向下推在基層110上的力。

校正特征

在一些實(shí)施例中，本文所述的鞋內(nèi)底(例如，鞋內(nèi)底的基層)可以包括一個(gè)或多個(gè)校正特征，所述校正特征特別設(shè)計(jì)為在鞋內(nèi)底被用戶穿戴和使用時(shí)影響鞋內(nèi)底的配合和/或性能。例如，鞋內(nèi)底的一個(gè)或多個(gè)部件可以被相應(yīng)地成形為包括一個(gè)或多個(gè)校正特征(例如校正結(jié)構(gòu))。

在一些實(shí)施例中，校正特征旨在校正用戶的腳的解剖學(xué)問(wèn)題或生物力學(xué)問(wèn)題。例如，用戶可能具有相對(duì)較高的足弓，這產(chǎn)生了普通鞋類的支撐問(wèn)題。因此，在一些實(shí)施例中，本文所述的鞋內(nèi)底可以包括在高足弓下方的支撐，以便更好地在鞋中分配用戶的重量。

在一些實(shí)施例中，校正特征旨在防止損傷而不是校正損傷或解剖學(xué)問(wèn)題。例如，可以使用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定運(yùn)動(dòng)期間(例如，跑步時(shí))用戶腳的平衡。確定的平衡可以與最佳平衡序列進(jìn)行比較，該最佳平衡序列可以從表征長(zhǎng)時(shí)期高水平運(yùn)動(dòng)而不受傷的用戶例如運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)態(tài)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出。因此，校正結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為在運(yùn)動(dòng)期間促進(jìn)更好的腳平衡以防止受傷。

在進(jìn)一步的實(shí)施例中，校正特征旨在提高性能而不是校正現(xiàn)有或潛在的問(wèn)題。例如，已經(jīng)表明，跑步期間與初始腳接觸相關(guān)的特性與運(yùn)動(dòng)員的跑步速度有關(guān)?？紤]到這一點(diǎn)，可以收集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以確定跑步期間用戶的初始腳接觸的特性，例如：落地區(qū)域(例如腳后跟、腳中部、前腳掌)；作用在腳的內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分上的相應(yīng)的力的比率；落地的最大力；腳的松馳速度；以及本領(lǐng)域已知的其他特性?；谶@些特性的確定，鞋內(nèi)底可以被被配置為改變跑步時(shí)用戶的初始腳部接觸以改善跑步速度和/或效率。

校正特征可以例如包括鞋內(nèi)底的一個(gè)或多個(gè)部件(例如可變厚度部件205)中具有減小或增加的厚度的區(qū)域。例如，鞋內(nèi)底可以具有靠近足弓的厚度增加的區(qū)域，從而為足弓提供額外的支撐。

校正特征還可以包括彎折線、肋、切口、條紋、波紋、凹槽或其他增強(qiáng)或抑制鞋內(nèi)底在某些方向上的彎折的圖案。這種校正特征的數(shù)目、厚度、方向和相對(duì)接近度可能影響鞋內(nèi)底在某些方向上彎折的傾向。例如，如上所述，鞋內(nèi)底的諸如定向剛度層210的部件可以包括在特定方向上的波紋，以增強(qiáng)鞋內(nèi)底在設(shè)計(jì)方向上彎折的傾向并抵消在不期望的方向上彎折的傾向。

校正特征還可以包括可以被稱為微結(jié)構(gòu)的相對(duì)簡(jiǎn)單或相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如，在穩(wěn)定性層215的一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)或多個(gè)這樣的復(fù)合微結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，這些復(fù)合微結(jié)構(gòu)可以由關(guān)于穩(wěn)定性層215所描述的單元室形成。微結(jié)構(gòu)的示例包括例如柱、格子、規(guī)則3d網(wǎng)格、規(guī)則的或不規(guī)則的開(kāi)孔或封閉室結(jié)構(gòu)、泡沫或海綿狀結(jié)構(gòu)、架、彈簧、緩沖結(jié)構(gòu)、三斜結(jié)構(gòu)、單斜結(jié)構(gòu)、正交結(jié)構(gòu)、六方結(jié)構(gòu)、三方結(jié)構(gòu)、四方結(jié)構(gòu)或立方結(jié)構(gòu)，以及本領(lǐng)域已知的其他結(jié)構(gòu)。微結(jié)構(gòu)可能影響鞋內(nèi)底的特性，例如鞋內(nèi)底的機(jī)械性能。此外，微結(jié)構(gòu)可能會(huì)影響鞋內(nèi)底的其他特性，例如：彈性、黏彈性、剛性、耐磨性和密度。值得注意的是，“微結(jié)構(gòu)”中的前綴“微”主要是指在非常小的級(jí)別上定制結(jié)構(gòu)的能力。它并不限制整個(gè)微結(jié)構(gòu)的尺寸。實(shí)際上，包括微結(jié)構(gòu)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建成任何尺寸或形狀。

除了微結(jié)構(gòu)的形式之外，結(jié)構(gòu)(或其組成部分)的位置和尺寸也可能影響鞋內(nèi)底的特性。

另外，微結(jié)構(gòu)之間的連接點(diǎn)的特性也可能影響鞋內(nèi)底的特性。例如，連接點(diǎn)的厚度可能會(huì)影響鞋內(nèi)底的機(jī)械性能。在某些情況下，連接點(diǎn)可以例如選擇性地增厚或變薄，以影響鞋內(nèi)底對(duì)不同方向上的不同負(fù)載的反應(yīng)方式。

在一些情況下，校正特征可以被分層或組合以給予鞋內(nèi)底更復(fù)雜的特性。例如，除了改變鞋內(nèi)底的厚度之外，構(gòu)成鞋內(nèi)底厚度的各個(gè)層可也以包括獨(dú)特的校正特征，例如如上所述的微結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)。

在一些情況下，校正特征可以在鞋內(nèi)底的表面上。例如，可以使用諸如紋理、圖案、線或如上所述的可以為定制鞋的用戶提供更多的抓力、更多的感覺(jué)、更多的舒適性等的其他特征的表面特征。

在一些情況下，上述校正特征中的一個(gè)或多個(gè)校正特征可以布置在與鞋內(nèi)底相關(guān)聯(lián)的區(qū)域中。這樣的區(qū)域可以被被配置為在不同區(qū)域中影響鞋內(nèi)底的不同機(jī)械性能。在一些情況下，整個(gè)鞋內(nèi)底可以是一個(gè)區(qū)域，并且在其他情況下，鞋內(nèi)底可以包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。在一些情況下，區(qū)域可以包括單個(gè)校正特征，例如微結(jié)構(gòu)。

總之，鞋內(nèi)底中不同校正特征的選擇、布置和物理特性可用于校正或抵消用戶的生物力學(xué)問(wèn)題，防止受傷和/或促進(jìn)提高性能。

增材制造

根據(jù)本文所述的實(shí)施例的鞋內(nèi)底或鞋內(nèi)底部分(例如基層)可以使用增材制造技術(shù)制造。許多增材制造方法是本領(lǐng)域已知的，例如：立體光刻(sla)、選擇性激光燒結(jié)(sls)、選擇性激光熔化(slm)和熔融沉積建模(fdm)等。

立體光刻(sla)是一種用于一次一層地“打印”3d對(duì)象的增材制造技術(shù)。sla設(shè)備可以使用例如激光通過(guò)發(fā)射的輻射來(lái)固化光反應(yīng)性物質(zhì)。在一些實(shí)施例中，sla設(shè)備將激光引導(dǎo)橫穿光反應(yīng)性物質(zhì)(例如可固化光聚合物(“樹(shù)脂”))的表面，以便一次一層地構(gòu)建對(duì)象。對(duì)于每個(gè)層，激光束描繪液體樹(shù)脂的表面上的對(duì)象的橫截面，該液體樹(shù)脂固化和加固橫截面并將其連接到下面的層。在層完成之后，sla設(shè)備將制造平臺(tái)降低等于單個(gè)層的厚度的距離，然后將未固化樹(shù)脂(或類似的光反應(yīng)性材料)的新表面沉積在先前的層上。在該表面上，描繪新的圖案，從而形成了一個(gè)新的層。通過(guò)一次一層地重復(fù)該過(guò)程，可以形成完整的3d部件。

選擇性激光燒結(jié)(sls)是用于3d打印對(duì)象的另一種增材制造技術(shù)。sls設(shè)備通常使用大功率激光器(例如二氧化碳激光器)將塑料、金屬、陶瓷或玻璃粉末的小顆粒“燒結(jié)”(即熔融)成3d對(duì)象。類似于sla，sls設(shè)備可以使用激光來(lái)根據(jù)cad設(shè)計(jì)來(lái)掃描粉末床的表面上的橫截面。還類似于sla，sls設(shè)備可以在層完成之后將制造平臺(tái)降低一個(gè)層的厚度，并且添加新的一層材料以便可以形成新的層。在一些實(shí)施例中，sls設(shè)備可以對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)熱，以便使激光在燒結(jié)過(guò)程中更容易升高溫度。

選擇性激光熔化(slm)是用于3d打印對(duì)象的另一種增材制造技術(shù)。類似于sls，slm設(shè)備通常使用大功率激光來(lái)選擇性地熔融金屬粉末的薄層以形成固體金屬對(duì)象。盡管類似，但slm與sls不同，因?yàn)樗ǔＪ褂萌埸c(diǎn)高得多的材料。當(dāng)使用slm構(gòu)建對(duì)象時(shí)，可以使用各種涂覆機(jī)構(gòu)來(lái)分配金屬粉末的薄層。類似于sla和sls，制造表面上下移動(dòng)，以允許單獨(dú)地形成層。

熔融沉積建模(fdm)是另一種增材制造技術(shù)，其中通過(guò)從擠出噴嘴擠出例如熱塑性材料的小珠來(lái)形成層而制造3d對(duì)象。在典型的布置中，擠出噴嘴被加熱以在擠出時(shí)熔化原料。然后原料在從噴嘴擠出后立即硬化。擠出噴嘴可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械在一個(gè)或多個(gè)維度上移動(dòng)。類似于上述增材制造技術(shù)，擠出噴嘴遵循由cad或cam軟件控制的路徑。還類似的是，部件是從下到上一次一層構(gòu)建的。

對(duì)象可以由增材制造設(shè)備使用各種材料形成，例如：聚丙烯、熱塑性聚氨酯、聚氨酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚碳酸酯(pc)、pc-abs、pla、聚苯乙烯、木質(zhì)素、聚酰胺、具有諸如玻璃或金屬顆粒的添加物的聚酰胺、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、諸如聚合物-陶瓷復(fù)合材料的可吸收材料、以及其他類似的合適材料。在一些實(shí)施例中、可以使用市售材料。這些材料可以包括：來(lái)自dsmsomos的dsm7100、8100、9100、9420、10100、11100、12110、14120和15100材料系列；來(lái)自stratasys的absplus-p430、absi、abs-esd7、abs-m30、abs-m30i、pc-abs、pc-iso、pc、ultem9085、ppsf和ppsu材料；來(lái)自3-systems的accuraplastic、duraform、castform、laserform和visijet系列材料；鋁、鈷鉻和不銹鋼材料；馬氏體時(shí)效鋼；鎳合金；鈦；pa系列材料、primecast和primepart材料；以及來(lái)自eosgmbh的alumide和carbonmide。

根據(jù)本文實(shí)施例的定制鞋內(nèi)底可以使用增材制造技術(shù)來(lái)制造。有利地，增材制造設(shè)備可以“3d打印”整個(gè)鞋內(nèi)底、鞋內(nèi)底的部分或在單個(gè)一體工件中包括鞋內(nèi)底的整件鞋。例如，代替分別制造鞋內(nèi)底、鞋中底和/或鞋外底的部件，增材制造設(shè)備可以逐層地產(chǎn)生定制鞋內(nèi)底，其中在每個(gè)單獨(dú)的層中具有非均勻校正特征(例如微結(jié)構(gòu))。因此，與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比，3d打印可以提供鞋內(nèi)底和鞋類的更高程度的定制。

此外，3d打印定制鞋內(nèi)底可以有利地減少為了達(dá)到期望的鞋類設(shè)計(jì)而需要制造的材料和各個(gè)元件的數(shù)目。此外，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，增材制造技術(shù)可以利用更廣泛的材料用于創(chuàng)建定制鞋內(nèi)底。

在某些情況下，增材制造技術(shù)可以改進(jìn)傳統(tǒng)的制造步驟。例如，鞋內(nèi)底或鞋內(nèi)底的部分可以包括表面紋理、圖案、結(jié)構(gòu)等，這些表面紋理、圖案、結(jié)構(gòu)可用于諸如將多個(gè)部分膠合、熔合或以其他方式緊固在一起的傳統(tǒng)的制造步驟。在一些情況下，表面紋理可以由微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。作為另一個(gè)示例，增材制造的內(nèi)底可以用制造層來(lái)完成，該制造層具有高孔隙度和/或特定紋理，以便通過(guò)膠水或其他緊固方式來(lái)改善該部分與另一個(gè)鞋部分的接合。

圖9描繪了示例性增材制造設(shè)備900，其可以被被配置為執(zhí)行諸如sla、sls和slm以及本領(lǐng)域已知的其他增材制造技術(shù)之類的增材制造技術(shù)，以制造定制的鞋內(nèi)底或鞋內(nèi)底的部分，例如根據(jù)本文所述的任何實(shí)施例的鞋內(nèi)底的基層。

增材制造設(shè)備900包括與發(fā)射器920、掃描器930和平臺(tái)940進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的控制器910。值得注意的是，用于執(zhí)行fdm的類似增材制造設(shè)備可以用發(fā)射器920和掃描器930替換擠出噴嘴并替換相關(guān)的機(jī)械控制。

控制器910可以是例如具有用于操作增材制造設(shè)備900的軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在其他實(shí)施例中，控制器910可以被實(shí)施為通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)或其他可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件或如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文所描述的功能的上述器件的任何合適的組合。

與之前一樣，在圖9中的控制器910與發(fā)射器920、掃描器930和平臺(tái)940之間描繪的數(shù)據(jù)通信線只是代表性的。

控制器910可以控制發(fā)射器920。例如，控制器910可以向發(fā)射器920發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，以打開(kāi)和關(guān)閉發(fā)射器。另外，控制器910可以控制發(fā)射器920的輸出功率。在一些實(shí)施例中，控制器910可以控制同一個(gè)增材制造設(shè)備900中的多個(gè)發(fā)射器920(未示出)。在一些實(shí)施例中，發(fā)射器920可以另外將數(shù)據(jù)發(fā)送回控制器910。例如，發(fā)射器920可以發(fā)送諸如功率輸出、功率使用、溫度和本領(lǐng)域已知的其他操作參數(shù)的操作參數(shù)。發(fā)射器920的操作參數(shù)可以由控制器910使用以進(jìn)一步控制或優(yōu)化對(duì)象950的處理。

控制器910還可以控制掃描器930。例如，控制器910可以導(dǎo)致光學(xué)元件934的選擇、操作、連接、接合或其他使用。例如，控制器910可以使聚焦透鏡元件移動(dòng)以影響所得到的光束936的尺寸或所得到的光束點(diǎn)938的尺寸。此外，控制器910可以使反射鏡或類似的光學(xué)元件將所得到的光束936重新引導(dǎo)到不同的方向上和對(duì)象950的不同位置上。作為又一個(gè)示例，即使在發(fā)射器920處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，控制器910也可以使遮光器或類似的光學(xué)元件遮蔽所得到的光束936。

在一些實(shí)施例中，控制器910可以從掃描器930接收數(shù)據(jù)。例如，掃描器930可以發(fā)送操作參數(shù)，例如功率輸出、功率使用、溫度、光束尺寸選擇、光束功率、光束方向、光束點(diǎn)位置、光學(xué)元件的位置、光學(xué)元件的狀態(tài)以及本領(lǐng)域已知的其他操作參數(shù)。發(fā)射器920的操作參數(shù)可以被控制器910使用以進(jìn)一步控制或優(yōu)化對(duì)象950的處理。在一些實(shí)施例中，控制器910可以是掃描器930的一部分。

控制器910還可以控制平臺(tái)940。例如，控制器910可以使平臺(tái)940在一個(gè)或多個(gè)維度(例如，上下或左右)移動(dòng)?？刂破?10可以接收來(lái)自平臺(tái)940的操作數(shù)據(jù)，例如位置、溫度、重量、接近度和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他數(shù)據(jù)?？刂破?10可以使平臺(tái)940一次一層對(duì)象950的增量移動(dòng)，使得掃描器930可以處理材料的層以添加到對(duì)象950。對(duì)象950的層可以在三維設(shè)計(jì)圖中(例如3dcad)或一個(gè)或多個(gè)二維橫截面圖(例如2dcad)中限定。

在一些實(shí)施例中，控制器910可以存儲(chǔ)或以其他方式訪問(wèn)對(duì)象設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，例如要由光學(xué)增材制造設(shè)備900制造的對(duì)象(例如，鞋、鞋內(nèi)底或鞋內(nèi)底的部分)的3dcad圖。例如，控制器910可以是還包括對(duì)象設(shè)計(jì)軟件(例如cad軟件)和硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分。以這種方式，控制器910可以訪問(wèn)對(duì)象的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以控制發(fā)射器920、掃描器930和平臺(tái)940并且制造對(duì)象950。在其他實(shí)施例中，控制器910可以通過(guò)通信路徑連接到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等，例如圖9中的數(shù)據(jù)庫(kù)960。

例如，發(fā)射器920可以是激光發(fā)射器，例如二極管激光器、脈沖激光器或光纖層或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的激光器。在一些實(shí)施例中，發(fā)射器920可以是紫外線激光器、二氧化碳激光器或鐿激光器。發(fā)射器920可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的照射發(fā)射器。

發(fā)射器920發(fā)射光束，例如激光束922，該光束然后被掃描器930處理。值得注意的是，盡管沒(méi)有在圖9中所示，但諸如反射鏡、透鏡、棱鏡、濾光器等的光學(xué)元件可以位于發(fā)射器920和掃描器930之間。

在一些實(shí)施例中，發(fā)射器920可以是掃描器930的一部分。

掃描器930可以包括光學(xué)元件934。例如，光學(xué)元件可以包括透鏡、反射鏡、濾光器、分光器、棱鏡、漫射器、窗、位移器和本領(lǐng)域已知的其他元件。光學(xué)元件934可以基于由掃描器930或控制器910接收的數(shù)據(jù)來(lái)固定或移動(dòng)。

掃描器930還可以包括在掃描器930的操作期間感測(cè)各種操作參數(shù)的傳感器(未示出)。一般來(lái)說(shuō)，傳感器可以向掃描器930和/或控制器910提供數(shù)據(jù)反饋，以改善光學(xué)增材制造設(shè)備900的校準(zhǔn)和制造性能。

例如，掃描器930可以包括位置傳感器、熱傳感器、接近傳感器等。另外，掃描器930可以包括一個(gè)或多個(gè)圖像傳感器。圖像傳感器可以用于向光學(xué)增材制造設(shè)備900的操作者提供視覺(jué)反饋。例如，圖像傳感器還可以用于分析入射到正在制造的對(duì)象上的光束點(diǎn)的尺寸、焦點(diǎn)和位置，以用于校準(zhǔn)和精確跟蹤。此外，圖像傳感器可能對(duì)熱敏感(例如熱圖像傳感器)，并用于確定在下方材料(例如樹(shù)脂)正在被處理時(shí)的狀態(tài)。例如，熱圖像傳感器可以測(cè)量束點(diǎn)周圍的局部加熱和/或正在被處理的材料的固化水平。

平臺(tái)940用作制造對(duì)象950的可移動(dòng)底座，對(duì)象950可以是定制的鞋、鞋內(nèi)底或鞋內(nèi)底的一部分。如上所述，平臺(tái)940可以在一個(gè)或多個(gè)方向上移動(dòng)并且由諸如控制器910的控制器控制。例如，平臺(tái)940可以由控制器910控制并且在對(duì)象950的制造過(guò)程中一次移動(dòng)對(duì)象950的一個(gè)層或一個(gè)橫截面。

平臺(tái)940可以包括確定操作數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器910或光學(xué)增材制造設(shè)備900的其他部分的傳感器。

平臺(tái)940可以由容器或器皿(未示出)包圍，該容器或器皿包含被由掃描器930引導(dǎo)的入射光束點(diǎn)處理的制造材料(例如光敏樹(shù)脂)。例如，掃描器930可以將光束引導(dǎo)到光敏樹(shù)脂的層上，光束使樹(shù)脂固化并形成對(duì)象950的永久層。

平臺(tái)940可以由具有足夠強(qiáng)度和彈性的任何合適的材料制成，以用作諸如對(duì)象950的對(duì)象的制造底座。

除了圍繞平臺(tái)940的容器或器皿之外，增材制造設(shè)備900還可以包括制造材料分配元件。例如，在通過(guò)掃描器930的動(dòng)作完成對(duì)象950的每個(gè)相應(yīng)層之后，該元件可以分配制造材料的新的層。

對(duì)象950由增材制造設(shè)備900使用諸如sla、sls、slm或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他方法的各種方法形成。

圖10描繪了例如可以與圖9的增材制造設(shè)備900結(jié)合使用的示例性計(jì)算設(shè)備1000。

計(jì)算設(shè)備1000包括處理器1010。處理器1010與各種計(jì)算機(jī)部件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這些部件可以包括存儲(chǔ)器1020、輸入設(shè)備1030和輸出設(shè)備1040。在某些實(shí)施例中，處理器還可以與網(wǎng)絡(luò)接口卡1060進(jìn)行通信。盡管是分開(kāi)描述的，但應(yīng)當(dāng)理解，關(guān)于計(jì)算設(shè)備100描述的功能塊不需要是單獨(dú)的結(jié)構(gòu)元件。例如，處理器1010和網(wǎng)絡(luò)接口卡1060可以實(shí)施在單個(gè)芯片或板中。

處理器1010可以是通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)或其他可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件或設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文所描述的功能的上述器件的任何合適的組合。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如dsp和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器與dsp內(nèi)核相結(jié)合或任何其他這種配置。

處理器1010可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)總線被耦合，以從存儲(chǔ)器1020讀取信息或向存儲(chǔ)器1020寫入信息。處理器可以另外地或替代地包含諸如處理器寄存器的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器1020可以包括處理器緩存，包括其中不同級(jí)別具有不同容量和訪問(wèn)速度的多級(jí)分級(jí)緩存。存儲(chǔ)器1020還可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、其他易失性存儲(chǔ)設(shè)備或非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備可以包括硬盤驅(qū)動(dòng)器，諸如壓縮盤(cd)或數(shù)字視頻盤(dvd)的光盤、閃存、軟盤、磁帶、zip驅(qū)動(dòng)器、usb驅(qū)動(dòng)器和本領(lǐng)域已知的其他存儲(chǔ)設(shè)備。

處理器1010還可以耦合到輸入設(shè)備1030和輸出設(shè)備1040，輸入設(shè)備1030和輸出設(shè)備1040分別用于從計(jì)算設(shè)備1000的用戶接收輸入以及向用戶提供輸出。合適的輸入設(shè)備包括但不限于：鍵盤、滾球、按鈕、鍵、開(kāi)關(guān)、定點(diǎn)設(shè)備、鼠標(biāo)、操縱桿、遙控器、紅外探測(cè)器、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、條形碼讀取器、掃描器、攝像頭(可能與視頻處理軟件耦合，例如為了檢測(cè)手勢(shì)或面部表情)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器、麥克風(fēng)(可能耦合到音頻處理軟件，例如為了檢測(cè)語(yǔ)音命令)或能夠?qū)⑿畔挠脩魝魉偷接?jì)算設(shè)備的其他設(shè)備。輸入設(shè)備還可以采用與顯示器相關(guān)聯(lián)的觸摸屏的形式，在這種情況下，用戶通過(guò)觸摸屏幕來(lái)響應(yīng)于顯示器上的提示。用戶可以通過(guò)諸如鍵盤或觸摸屏的輸入設(shè)備輸入文本信息。合適的輸出設(shè)備包括但不限于包括顯示器和打印機(jī)在內(nèi)的視覺(jué)輸出設(shè)備、包括揚(yáng)聲器、聽(tīng)筒、耳機(jī)和警報(bào)器在內(nèi)的音頻輸出設(shè)備、增材制造設(shè)備和觸覺(jué)輸出設(shè)備。

處理器1010還可以耦合到網(wǎng)絡(luò)接口卡1060。網(wǎng)絡(luò)接口卡1060準(zhǔn)備由處理器1010生成的數(shù)據(jù)以用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)接口卡1060還可以被配置為對(duì)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口卡1060可以包括發(fā)射器、接收器或發(fā)射器和接收器兩者。根據(jù)具體實(shí)施例，發(fā)射器和接收器可以是單個(gè)集成部件，或者它們可以是兩個(gè)單獨(dú)的部件。網(wǎng)絡(luò)接口卡1060可以被實(shí)施為通用處理器、dsp、asic、fpga或其他可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件或設(shè)計(jì)成執(zhí)行在此描述的功能的上述器件的任何合適的組合。

本文公開(kāi)的本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)為使用標(biāo)準(zhǔn)編程或工程技術(shù)來(lái)生產(chǎn)軟件、固件、硬件或其任何組合的方法、設(shè)備或制品。本文所用的術(shù)語(yǔ)“制品”是指在硬件或非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如光學(xué)存儲(chǔ)器設(shè)備)以及易失性或非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備或暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)如信號(hào)、載波等中實(shí)現(xiàn)的代碼或邏輯。這樣的硬件可以包括但不限于fpga、asic、復(fù)雜可編程邏輯器件(cpld)、可編程邏輯陣列(pla)、微處理器或其他類似的處理設(shè)備。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離如廣泛描述的本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變化和/或修改。因此，上述實(shí)施例在所有方面被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。