CZ36862U1 - Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou

Oblast techniky

Technické řešení se týká podešve s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou, vyrobitelné z tavitelných filamentů, 3D tiskem, určené zejména pro flexibilní sportovní i diabetickou vycházkovou obuv.

Dosavadní stav techniky

V současné době, vlivem masové nadprodukce z oblastí rozvojových zemí, neustálého tlaku na snížení výrobních nákladů dochází k šetření materiálu při produkci oděvu a obuvi. Těmito kroky je postižen celý módní průmysl. U obuvi to ovšem představuje reálná zdravotní rizika pro jejich nositele. Dochází k záměrnému upouštění od aplikace znalostí biomechaniky na výrobu obuvi, což je dáno současným trendem, požadujícím, aby vyrobený model splňoval především nároky designu a trendu, nikoli prioritně zdravotních vlastností.

Výjimka je tvořena zpravidla obuví funkční, ať už jde o obuv zdravotní, sportovní či pracovní. Tyto typy obuvi již nepodléhají pouze trendovosti, ale prodejnost určují faktory jako jsou: kvalita zpracování, certifikáty splnění obuvnických norem, materiály, specifické funkční vlastnosti daného typu obuvi.

U obuvi pracovní jsou to např. protiskluznost, olejuvzdornost, ochranné zpevňující prvky v mezipodšívkových dílech, jako jsou tzv. tužinky či opatky vyrobené z oceli nebo stále častěji využívaných tvrzených plastů. U obuvi sportovní je to typologické rozřazení obuvi v rámci daného sportu. Pro každý sport se využívá jiný typ sportovní obuvi, která splňuje přesně stanovená kritéria. Kupříkladu u běžecké obuvi výkonnostní, či tzv. pronační - pro chodidlo, u kterého dochází k borcení podélné klenby. Opakem je tzv. supinace chodidla, kde je zapotřebí velkého odpružení v oblasti paty, podpory klenby, ale zároveň i měkkého odvalu. U obuvi zdravotní, například diabetické či ortopedické, je důležitá struktura nášlapné plochy chodidla a šířka obvodu prstních kloubů (OPK), což je místo, kde je chodidlo nejširší a kde dochází k jeho odvalu. Tato obuv by měla reflektovat funkčnost, respektive dysfunkčnost postiženého chodidla, které je často postiženo i deformitou, časem i neuropatií dolní končetiny, a to především u diabetiků.

Stabilizace nohy a podpora zapojení širšího spektra svalů a svalových úponů není většinou dostatečně reflektována u tradiční obuvi tohoto typu. Ta bývá často mohutnějšího tvaru a nohu spíše uzavírá a upíná. Tento tradiční systém pak funguje jako sádrová dlaha, u které při nošení svalstvo nohy ochabuje.

Úkolem technického řešení je odstranění uvedených nedostatků a respektování specifických požadavků vycházejících z biomechaniky zdravého chodidla, rovněž u pacienta s diabetem, tedy s tendencí k neuropatiím a poruchám citlivosti při chůzi. Do značné míry se zde přitom spojují požadavky na zdravotní a pracovní obuv.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých a na trhu převládajících řešení podešví obuvi do značné míry odstraňuje podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že podešev je vytvořena z polymerního materiálu pro 3D tisk a ve své zadní části obsahuje patní zónu, spojenou ve střední části se zónou malíkové hrany a podélně klenbovou zónou, na něž v přední části postupně navazuje metatarzální zóna a odvalová zóna, přičemž v obvodové části podešve je v místě prvního metatarsu umístěna

- 1 CZ 36862 U1 zóna vnitřního výseku a v místě pátého metatarsu zóna vnějšího výseku, mezi nimiž je shora v přední části obvodu podešve umístěna přední lemovací zóna a v zadní části obvodu podešve zadní lemovací zóna. Obě tyto lemovací zóny vyčnívají nad povrch podešve a jsou opatřeny kompaktní povrchovou vrstvou, přičemž jejich vnitřní nosná část, stejně jako nosná struktura ostatních zón, představuje soudržnou filamentovou texturu s relativní hustotou danou tuhostí, tlumicími a odrazovými vlastnostmi dané zóny.

Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou podle technického řešení má s výhodou dle rozdílných vlastností jednotlivých zón jejich odlehčení nastaveno následovně: patní zóna 1 má vzhledem ke hmotnosti výchozího materiálu relativní hustotu 15 až 18 %, zóna 2 malíkové hrany má relativní hustotu 12 až 15 %, podélně klenbová zóna 3 má relativní hustotu 13 až 16 %, metatarzální zóna 4 má relativní hustotu 10 až 13 %, odvalová zóna 5 má relativní hustotu 12 až 15 % a vnitřní část přední a zadní lemovací zóny 7a, 7b má relativní hustotu 65 až 100 %.

Polymerním materiálem podešve podle technického řešení je s výhodou blokový polyéter-amidový kopolymer.

Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou podle technického řešení propojuje fyzikálně mechanické vlastnosti jednotlivých částí, z nichž každá má svou definovanou funkci. Vychází přitom z biomechaniky zdravého chodidla a její aplikaci pro chodidlo pacienta s diabetem, tedy s tendencí k neuropatiím a poruchám citlivosti při chůzi. Vzniká tak propojení mezi pracovní obuví a obuví zdravotní, kdy se z pracovní obuvi přejímají funkční prvky, které přinášejí zdravotní benefit nositeli. Stabilizace nohy a podpora zapojení širšího spektra svalů a svalových úponů je u podešve podle technického řešení v kontrastu s tradiční obuví tohoto typu. Ta bývá často mohutnějšího tvaru a nohu spíše uzavírá a upíná. Toto konstrukční řešení obuvi poté funguje jako sádrová dlaha, u které při nošení svalstvo nohy spíše ochabuje. Oproti tomu struktura podešve podle technického řešení chodidlo optimálně podpírá, chrání před nárazy, ale neutlačuje.

Přesné stanovení zonality nohy a chodidla je možné pouze při porozumění její anatomii a biomechanice. Podešev podle technického řešení vznikla na základě zónové dekomponace chodidla ve vztahu k podešvi obuvi. Detailní rozdělení chodidla do zón poskytuje mapu jednotlivých částí chodidla s jejich určitým charakterem, funkcí. Podešev podle technického řešení, vytvořená s respektováním této mapy, může tedy splňovat i extrémní nároky jejího nositele.

Výrobní nároky na podešev, jenž by měla rozdílné pevnostní vlastnosti a tuhost mezi částí patní, podélně klenbovou, podnártní, metatarsální a prstní a byla by vyrobena z jednoho kusu, jsou tradičními postupy prakticky nedosažitelné. Finanční náklady výroby takové heterogenní podešve vstřikováním by byly natolik vysoké, že tato řešení existují pouze v teoretickém návrhu. Podešev podle technického řešení vyrobitelná jako celek postupem filamentového 3D tisku je díky relativně nižší nákladnosti podstatně dostupnější a dokáže být mnohem specifičtější. Lze tedy uvažovat i o výrobě takové podešve „na míru“ ve zvláště odůvodněných případech.

Podešev se specifickými 3D heterogenními zónovými strukturami, určená pro typologicky flexibilní vycházkovou obuv se zdravotními benefity, v koncepci dle technického řešení díky své vnitřní stavbě zohledňuje vysokou měrou primární funkci podešve, tedy ochranu chodidla před bezprostředním kontaktem s vnějším podkladem. Významně tedy poskytuje vlastnosti potřebné pro tlumení nárazů a průniků rázové vlny. Proti těmto vnějším vlivům přináší podešev ochranu a rozvádí fyzikální síly od bodu zatížení do stran díky 3D filamentové diferencovaně heterogenní struktuře, tím tlumí rázy a přináší komfort při nošení. Zároveň se snižuje celková finanční nákladnost výroby.

Propojení jednotlivých zón do jednoho celku poskytuje tlumení nejen v patní části, ale plynulý přechod tlumicího účinku do části podélně klenbové, kde tlumí pronační vlastnosti nohy, pokračující tlumení v části metatarsální, kde dochází k odvalu chodila a tlumení je zakončeno

- 2 CZ 36862 U1 v přední prstní části. Takovýto systém propojení jednotlivých zón do jednoho celku vychází přímo z biomechaniky správné, zdravé chůze.

Tvar vnitřní stélkové části podešve podle technického řešení je inspirován zdravým chodidlem a přináší více prostoru v oblasti jednotlivých metatarsů a prstů. Tím předchází vzniku deformit a onemocnění pohybového aparátu dolní končetiny.

Mezi hlavní přednosti podešve podle technického řešení je třeba zařadit také zajištění permeability, tedy propustnosti vzduchu a vodních par, získané na základě odlehčené filamentové struktury s navzájem propojenými vzduchovými mezerami. Právě tato vlastnost přináší další benefit, který je významný pro obuv diabetickou, jelikož se vzrůstající vlhkostí dochází uvnitř jakékoliv obuvi ke vniku nezdravého prostředí, které má za následek mykotická onemocnění. Ta diabetikům způsobují mnohdy až fatální zdravotní rizika spojená s onemocněním tzv. „diabetické nohy“.

Objasnění výkresů

Konkrétní příklady konstrukčního řešení podešve s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou, především pro flexibilní sportovní vycházkovou obuv, jsou znázorněna na přiložených výkresech, kde:

Obr. 1 představuje základní schéma podešve obsahující vzájemně na sebe navazující zóny tvořené 3D heterogenními strukturami s odlišnou relativní hustotou, v pohledu shora.

Obr. 2 představuje zadní pohled na konstrukci podešve obsahující vzájemně na sebe navazující zóny tvořené 3D heterogenními strukturami, přičemž tento pohled přibližuje tvar zadní lemovací zóny obsázkové části podešve.

Obr. 3 představuje pohled na vnější profil podešve obsahující 3D heterogenní struktury, přičemž tento pohled přibližuje tvar vnější části přední a zadní lemovací zóny a ergonomicky mezi nimi umístěnou zónu vnějšího výseku v oblasti 5. metatarsu.

Obr. 4 představuje pohled na vnitřní profil podešve obsahující 3D heterogenní struktury, přičemž tento pohled přibližuje tvar vnitřní části přední a zadní lemovací zóny a ergonomicky mezi nimi umístěnou zónu vnitřního výseku v oblasti 1. metatarsu.

Příklad uskutečnění technického řešení

Jak je vidět z obr. 1, podešev dle tohoto příkladu má strukturálně heterogenní charakter, který tvoří sedm 3D zón se specifickou hustotou 3D heterogenní struktury: patní zóna 1 v zadní části, na kterou ve střední části navazuje zóna 2 malíkové hrany a podélně klenbová zóna 3, na něž v přední části postupně navazuje metatarzální zóna 4 a odvalová zóna 5; dále v obvodové části podešve je v místě prvního metatarsu umístěna zóna 6a vnějšího výseku a v místě pátého metatarsu zóna 6b vnitřního výseku, mezi nimiž je shora v přední části obvodu podešve umístěna přední lemovací zóna 7a a v zadní části obvodu podešve zadní lemovací zóna 7b. Lemovací zóny 7a, 7b vyčnívají nad povrch podešve a jsou opatřeny kompaktní povrchovou vrstvou. Na rozdíl od toho jejich vnitřní nosná část, stejně jako nosná struktura ostatních zón, představuje soudržnou filamentovou texturu odlehčenou mezerami, se specifickou relativní hustotou struktury v závislosti na potřebné tuhosti, tlumicích a odrazových vlastnostech dané zóny. Hodnoty hustoty jednotlivých zón budou upřesněny dále.

Podešev je vyrobena z materiálu polyether-block-amide (PEBA). Tento materiál podešvi dodává komplex potřebných fyzikálních vlastností - otěruvzdornost, odrazivost, tlumicí a relaxační vlastnosti, blíže ovlivnitelné stupněm odlehčení - relativní hustotou. Současně je tento filamentový

- 3 CZ 36862 U1 materiál vhodný pro zpracování 3D tiskem. Podešev vytištěná ve 3D struktuře pak díky rozdílné strukturální hustotě jednotlivých zón vykazuje specifické fyzikálně mechanické vlastnosti modifikované podle požadavků kladených na jednotlivé zóny, zejména rozdílnou tuhost a tlumicí či odrazové vlastnosti.

Patní zóna 1 se nachází pod patou je využita k maximálnímu rozvedení bodu rázové vlny, jakožto vedlejšího fyzikálního jevu při chůzi či běhu, do stran po obvodovém prstenci patní zóny 1. Tato zóna má strukturní hustotu v hodnotě 15 až 18 % hmotnosti výchozího materiálu (dále jen „relativní strukturní hustota“; tento údaj odpovídá termínu „hustota vnitřní výplně“ v nastavení vzoru 3D tisku).

Zóna 2 malíkové hrany na vnější hraně podélné klenby chodidla plynule propojuje podélně klenbovou zónu 3, jenž je ve tvaru půlměsíce. Podélně klenbová zóna 3 díky zvýšené hustotě 13 až 16 % vytváří podporu pronační stavbě nohy a napomáhá tak správné a zdravé chůzi. Zóna 2 má relativní strukturní hustotu v hodnotě 12 až 15 %.

Metatarzální zóna 4 je podporou metatarsální části chodidla a rovněž díky své nižší hustotě oproti zóně 2 malíkové hrany a odvalové zóně 5 plní tlumící funkci, zároveň však napomáhá správnému odvalu chodidla a biomechanice 1. až 5. metatarsu, které dohromady tvoří příčnou klenbu nohy. Tato vrstva má relativní strukturní hustotu v hodnotě 10 až 13 %.

Odvalová zóna 5, v oblasti končících metatarsů a v návaznosti na prsty u nohy, sousedí s metatarzální zónou 4 a svým tvarem, který je vidět na obr. 3b až 4b, napomáhá správné ergonomii odvalu nohy při chůzi či běhu a celkovému komfortu při nošení. Tato vrstva má relativní strukturní hustotu v hodnotě 12 až 15 %, odpovídá tedy hustotě zóny 2 malíkové hrany.

Zóna 6a vnějšího výseku spolu se zónou 6b vnitřního výseku, kde tyto zóny odpovídají umístění výše uvedeného 1. a 5. metatarsu, představuje funkční ergonomické oddělení přední lemovací zóny 7a od zadní lemovací zóny 7b, přičemž jejich oddělení v propojení s metatarzální zónou 4 napomáhá ke správnému odvalu nohy při chůzi či běhu.

Přední lemovací zóna 7a a zadní lemovací zóna 7b znázorněná na obr. 1 až 4b tvoří tzv. obsázku, která je oproti ostatním zónám vyrobena v několikanásobně plnější hustotě vnitřní 3D heterogenní struktury, viz dále uvedené hodnoty. Obě tyto zóny jsou navíc oproti ostatním zónám opatřeny souvislou vnější vrstvou - opláštěním vnějších perimetrů, dolních a horních tiskových stěn. Opláštění přispívá k vyšší pevnosti lepeného spoje u flexibilní obuvi. Zároveň si však obě lemovací zóny 7a, 7b ponechávají dostatečnou flexibilitu, která přispívá ke komfortu při nošení. Vnitřní část zadní lemovací zóny 7b, sousedící s podélně klenbovou zónou 3, přispívá k dodatečnému přidržení podélné klenby a díky svým vlastnostem zvyšuje funkčnost podélně klenbové zóny 3. Obě tyto lemovací zóny 7a, 7b mají relativní strukturní hustotu v hodnotě 65 až 100 %.

Průmyslová využitelnost

Řešení podešve se zónami s rozdílnými 3D heterogenními strukturami je přednostně určeno především pro diabetickou sportovní flexibilní obuv. Podešev může být variabilně využitelná s materiálově různými typy svršků v obuvnickém průmyslu.

Claims (3)

1. Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou, vyznačující se tím, že je vytvořena z polymerního materiálu pro 3D tisk a ve své zadní části obsahuje patní zónu (1), spojenou ve střední části se zónou (2) malíkové hrany a podélně klenbovou zónou (3), na něž v přední části postupně navazuje metatarzální zóna (4) a odvalová zóna (5), přičemž v obvodové části podešve je v místě prvního metatarsu umístěna zóna (6a) vnitřního výseku a v místě pátého metatarsu zóna (6b) vnějšího výseku, mezi nimiž je shora v přední části obvodu podešve umístěna přední lemovací zóna (7 a) a v zadní části obvodu podešve zadní lemovací zóna (7b), kde obě lemovací zóny (7 a, 7b) vyčnívají nad povrch podešve a jsou opatřeny kompaktní povrchovou vrstvou, přičemž jejich vnitřní nosná část, stejně jako nosná struktura ostatních zón, představuje soudržnou filamentovou texturu s relativní hustotou danou tuhostí, a tlumicími a odrazovými vlastnostmi dané zóny.

2. Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že patní zóna (1) má vzhledem ke hmotnosti výchozího materiálu relativní hustotu 15 až 18 %, zóna (2) malíkové hrany má relativní hustotu 12 až 15 %, podélně klenbová zóna (3) má relativní hustotu 13 až 16 %, metatarzální zóna (4) má relativní hustotu 10 až 13 %, odvalová zóna (5) má relativní hustotu 12 až 15 % a vnitřní část přední a zadní lemovací zóny (7a, 7b) má relativní hustotu 65 až 100 %.

3. Podešev s tlumící 3D heterogenní zonální strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že polymerním materiálem podešve je blokový polyéteramidový kopolymer.