JP6511150B2 - インソールの設計 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１４年１０月３１日出願の米国仮特許出願第６２／０７３，６５０の利点を主張し、その全体がここに参考文献として援用される。

本出願は、履物の分野に関し、特に、インソールの設計および組立に関する。

従来の履物は、使用者のために特別にあつらえられていない。むしろ、上記履物は、大体の場合、大部分の人の足に適合するという一般的な特徴に基づいて設計されている。その結果、履物は、使用者にとって多くの場合快適でない、かつ／または足に関連する問題のある状態を補正するまたは防ぐことが不可能である。

従って、上記インソールの使用者への適合を改善する、かつ、効率良く、費用効率よく製造することが可能な、改善されたインソールの設計が必要である。

本出願は、改善されたインソールの設計および組立を記載している。

実施形態において、履物用インソールが記載されている。上記インソールは、基部層を備えている。上記基部層は、厚さ変動層、指向性剛性層、安定層および補強層を備えている。上記補強層は、上記インソールのかかと領域を補強するように構成されている。

別の実施形態において、履物が記載されている。上記履物は、使用者の第一足に合うように成形されている。上記安定層は、複数個の単位格子を備えている。

別の実施形態において、履物用インソールが記載されている。上記インソールは、基部層のかかと領域を補強するように構成されている補強層を備えている。

インソールの実施形態を描写している。 図１のインソールの基部層の構成部材の実施形態の後面図を描写している。 図１のインソールの基部層の構成部材の実施形態の側面図を描写している。 図１のインソールの基部層の実施形態の側面図を描写している。 図１のインソールの基部層の実施形態の後面図を描写している。 図１のインソールの指向性剛性層の実施形態の底面図を描写している。 図１のインソールの安定層の構造のある面を描写している。 図１のインソールの安定層の実施形態の後方図および側面図を描写している。 図１のインソールの安定層の実施形態の後方図および側面図を描写している。 図１のインソールの安定層の実施形態の後方図を描写している。 図１のインソールの補強層の実施形態の後方図を描写している。 一般的な付加製造装置を描写している。 一般的なコンピュータ・デバイスを描写している。

発明の実施形態の詳細な説明

特別注文の履物は、足に関連する様々な既知の状態の治療に役立ち得る。例えば、足の回内運動（すなわち、立っている間、歩行している間および走行している間の内向きの回転）は、腫れおよびアキレス腱の問題につながり得る。足の回内運動を治療するために、特別注文の履物は、足への静圧および動圧を補正するまたは改善するように設計され得る。例えば、上記特別注文の履物は、足の内側アーチの下の支持を補正し得、かつ履物が特定の方向に曲がる力を縮小し得る。

別の実施例のように、腱膜瘤は、内側の負荷を軽減し、かつ第一趾（すなわち、足の親指）に対して特別にあつらえられた支えを与える特別注文の履物を用いて治療され得る。例えば、足裏の筋膜炎、関節炎、血行不良、中足骨痛症、膝蓋大腿膝痛、過労性脛部痛、アキレス腱炎、反復運動過多損傷および当業者に知られているその他など、他の状態もまた、特別注文の履物を使用して治療され得る。

足の状態に逆に作用する現行の治療に加えて、特別注文の履物はまた、けがおよび足の状態の発現を防ぐことに役立ち得る。例えば、特別注文の履物は、足踏みの衝撃の間、よりうまく体重を分配することによって、または動的な動作中の足踏みおよび回転の方法を変えることによって、足、足首、脚、ひざ、背中などのけがに関連する圧力を軽減し得る。同様に、特別注文の履物は、他の方向への動作（例えば過渡的な動作中の前足部の回転）を促進させる間、ある方向への動作（例えば足首の回転）を防ぎ得る。

さらに、特別注文の履物は、生体力学的パフォーマンス（例えばアスリートの）を改善し得る。例えば、特別注文の履物は、例えばランニングなどの動的な活動中の足の衝撃の角度を変え得、言い換えると、ランナーの総体的な速度を増大させ得る。特別注文の履物の多くの他の利点が存在し、当業者に知られている。

特別注文の履物は、いわゆる「静的」使用者のデータと言われる、特定の使用者の身体的特徴または特性に関するデータを使用して設計され得る。例えば、使用者の足のサイズおよび足の静圧（例えば立っているとき）が測定され得る。

特別注文の履物はまた、例えば動的な足圧の測定など、動的な使用者のデータを使用して設計され得る。例えば、使用者の足への動圧は、例えば、走行、歩行、跳躍、着地、旋回、回転、揺れ動くことなどの、動的な足の活動中に測定され得る。実質的には、どのような機能的な生体力学的測定も、特別注文の履物の設計中に使用され得る。

特別注文の履物はまた、例えば、統計母集団データなどの、使用者固有でないデータを使用して設計され得る。例えば、あるサイズの足の平均的な形状は、統計的に決定され得る、またはそうでなければ、既存の統計的なデータセットから入手可能である。さらに、これらに対する統計的な平均値および他の身体的な足の特徴は、例えば、分布、標準偏差、分散および当業者に知られているようなその他などの、関連する統計的なパラメータを有し得る。このように、例えば靴のサイズなどの使用者に関連する１つの足の特徴を知ることにより、多くの関連した統計的な足の特徴（例えば、形状、サイズなど）の使用が可能になり得る。

結局のところ、前述のデータのタイプおよびその他は、使用者固有の解剖学的特徴、使用者固有の整形外科的ニーズ、使用者固有の治療ニーズ、使用者固有の能力ニーズおよび当業者に知られているようなその他を備える特別注文の履物を生み出すために用いられ得る。特に、本明細書に開示されているのは、インソールの設計および組立の例である。ある実施形態において、本明細書に開示されている上記インソールの設計および組立は、前述のデータタイプに基づいて、および前述の特性および／またはニーズを備えるために、特定の着用者用に特別にあつらえられ得る。
＜履物の部分＞
特別注文の履物は、例えば、本体、インソール、中物および表底などの個々の履物の部分を備え得る。

本体は、使用者の足の側面および上面を囲む履物（例えば靴など）の部分であり得る。本体は、例えば、かかと支持、足首指示、厚べり、靴紐、革紐、前皮および当技術分野において知られているような他の構造などの部分を備えていてもよい。上記本体が、例えば靴紐、革紐などを用いて使用者に選択的に縛られる２つ以上の部分を備え得る場合もある。

インソールは、使用者の足の裏（およびある程度の側面）に直接接する、履物（例えば靴）の内側の部分であり得る。特別注文のインソールは、靴の固定された（すなわち常置の）部分、または異なる例においては、靴の取り外し可能な部分であり得る。

中物は、インソールと表底との間の履物の部分であり得、場合によっては、主に衝撃を吸収する部分である。場合によっては、上記中物は、履物を使用中に衝撃を吸収する性質を与えるだけでなく、使用者の体重のかなりの部分を支持することに主に関与するように設計され得る。他の場合によっては、上記中物は、インソールおよび／または表底に見られる特性の有効性を高めるように設計され得る。

表底は、履物の最も外側の部分であり得、かつ地面と接するように設計され得る。場合によっては、表底は、もう１つの方法として、凹凸として知られている。表底は、例えば、様々な表面を履物がとらえるための、履物の構造および／または生地を用いて設計され得る。また、表底は、刺し傷または他の有害な侵入から使用者の足を保護するように設計され得る。同様に、表底は、中物に見られる特性の有効性を高めるようにさらに設計されても良い。
＜インソールの設計および組立＞
いくつかの実施形態において、インソールの設計および組立は、基部層の上面上に添えられた（例えば接着剤、のり、面ファスナーなどを使用して）しなやかな上面層（すなわち発泡体、ゴムなど）を備え得る。上記基部層は、付加製造技術を用いて製造され得、かつ付加製造に使用されるような、本明細書において記載されている、適切な材料で作られる。例えば、上記基部層は、適したプラスチックで作られ得る。いくつかの実施形態において、上記基部層は、上記基部層が複数個の構成部材を備える実施形態においても、単一部品として製造され得る（例えば、ある例においては、３Ｄプリントとも呼ばれる付加製造を使用して）。上記基部層は、完全にまたは部分的に上記上面層を支持し得る。図１は、そのようなインソール１００の例を図解している。示されているように、上記インソール１００は、しなやかな上面層１０５および基部層１１０を含んでいる。上記基部層１１０は、本例において、下部の上記基部層１１０からの支持のない上記しなやかな上記上面層１０５の一部があるため、部分的に上記しなやかな上面層１０５を支持している。

いくつかの実施形態において、上記基部層１１０は、複数個の構成部材を備える。例えば、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄに示されているように、上記基部層１１０は、厚さ変動層２０５、指向性剛性層２１０、安定層２１５および補強層２２０を備えた４つの構成部材を備え得る。注記すべきことは、上記基部層１１０は、いくつかの実施形態において、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄに示されているいくつかの構成部材のみを含んでいてもよく、および／またはさらなる構成部材を含んでいてもよいことである。それぞれの構成部材は、特別な機能または目的を有するように構成され得る。

上記厚さ変動層２０５は、異なる区域（すなわち、領域または場所）に、上記インソール１００の剛性を調整するための変動する厚さを有するように製造された層を備え得る。例えば、上記厚さ変動層２０５は、例えば、本明細書に記載されているデータタイプに基づいて、一般的に成形され、かつ使用者の足に特別にあつらえられ得る。上記厚さ変動層２０５は、材料の固体層であり得、かつ一般的になめらかな表面を有し得る。より高い剛性が求められる領域において、上記厚さ変動層２０５は、より厚く作られ得る。より低い剛性が求められる領域において、上記厚さ変動層２０５は、より薄く作られ得る。例えば、上記厚さ変動層２０５のある部分、例えば着用者のつま先付近に設計された領域は、歩行時に柔軟性を持たせるためにより薄く作られ得る。さらに、例えば着用者のかかと付近などの領域において、上記厚さ変動層２０５は、不必要に曲がることを防ぐためにより厚く作られ得る。

上記指向性剛性層２１０は、ある方向により柔軟であるように、かつ他の方向により柔軟でないように設計される層を備え得る。例えば、上記指向性剛性層２１０は、左から右へ（すなわち足の側面から足の側面へ）より自由に曲がるように、かつ前から後ろへ（すなわちつま先からかかとへ）より曲がらないように抑制するように構成され得る。他の実施形態において、曲がることを抑制または促進するために使用される方向は、例えば本明細書に記載されているデータタイプに基づいて、異なり得るまたは特別にあつらえられ得る。

上記指向性剛性層２１０は、例えば本明細書に記載されているデータタイプに基づいて、一般的に使用者の足の形に成形され、かつ特別にあつらえられ得える。上記指向性剛性層２１０は、材料の個体層であり得る。上記指向性剛性層２１０は、例えば図３に示されているように、一連の曲げ線、リブ、カッティング、縞、ウェーブ、溝または他のパターン３０５を備え得る。上記パターン３０５は、上記指向性剛性層２１０の１つ以上の表面上に形成され得る。例えば、上記指向性剛性層２１０の底面は、上記底面上に形成された上記パターン３０５を有し得、かつ上記指向性剛性層２１０の上面は、一般的になめらかであり得る。

上記指向性剛性層２１０は、上記パターン３０５と垂直な方向により柔軟であり得る。従って、上記指向性剛性層２１０は、上記パターン３０５と平行な方向により柔軟でない（すなわち、より硬い）可能性がある。

上記安定層２１５は、これらの範囲において安定性を増すために異なる範囲において柔軟にまたは平らに構成された層を備え得る。例えば、上記安定層２１５は、例えば互いに対して柔軟に構成された単位格子で作られた構造を備え得る。例えば、上記構造は、圧力が加えられる場合、ある方向に、曲げる、変形する、および／または圧縮するように、かつその後、圧力が除かれた場合、元の形状に戻るように構成され得る。さらに、上記構造は、軽量構造であり得る。上記安定層２１５は、例えば本明細書に記載されているデータタイプに基づいて、一般的に、使用者の足の形に成形され、かつ特別にあつらえられ得える。いくつかの実施形態において、例えば上記安定層２１５における単位格子の形状および配置などの、上記構造の上記形状および設計は、例えば本明細書に記載されるデータタイプに基づいて構成され得るまたは特別にあつらえられ得る。

単位格子は、上記安定層２１５のための、繰り返され得る、かつ柔軟な設計を生み出すことに相関され得る構造の一部であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、上記安定層２１５の上記単位格子は、単一の形成設計（すなわち１つの連続的な部品）としての付加製造技術（例えば３Ｄプリント）を集合的に用いて製造されるように設計される。

別の実施形態において、単一格子は、様々な異なる形状および大きさで作られ得る。例えば、単一格子は、所定のサイズの幾何学的な形状（例えば、三角形、四角形、五角形）を有し得る。いくつかの実施形態において、上記単位格子は、１つ以上の接続部分を有し得、単一の格子が１つ以上の他の単位格子に接続され得るように、各接続部分は別の単位格子の接続部分に接続されるように構成されている。

図４は、例えば結節点４１０などの結節点に接続されている複数個の隆起を備え得る、例えば格子４０８などの単位格子の実施形態のある側面を描写している。結節点４１０は、上記隆起間の物理的接続をもたらし、上記隆起の相互の角度の変化に対する抵抗力を促進する。格子４０８が引き伸ばされる（すなわち、実質的に楕円）場合、力学的性質は、上記格子の長軸に平行に負荷が加えられるか、または長軸に対して横に負荷が加えられるかによって異なる。それゆえ、上記格子４０８は、上記長軸を横断する負荷下において、より速く縮む、かつ逆戻りする間、長軸に対して平行な負荷下において、圧縮する可能性が高くなくなるかつ瞬時に跳ね返る可能性が高くなくなる。

格子４１２は、格子４０８と比較して格子４１２（すなわち格子４１２の変形に対抗させる）を補強する横筋を含んでいる。構造へのそのような補強は、上記履物の他の部分と比較して相対的により重い重量かつ一時的な力を支持している構造の例えば中物などの領域において役立ち得る。とりわけ、上記横筋に起因した格子４１２の増大された強度および軽減された弾力性は、主として、格子４１２の上記横筋の方向（すなわち、側面から側面）において影響を与え、かつ格子４１２の上記横筋と直角方向（すなわち上下）においては影響しない。このように、構造は、構造を組み込む履物の様々な部分に特定の方向特性を与えるように設計され得る。

いくつかの実施形態において、図５に示されているように、上記安定層２１５は、扁平な領域（例えば図６に示されている扁平でない領域と比較すると）を含んでいる。例えば、上記構造は、ある領域においてより扁平な形状を有するように設計され得る。上記扁平な領域は、例えば、安定性（例えば、内外側方向の動きの安定性）を高め得る。例えば、上記平らな領域は、上記安定層２１５の扁平なかかと領域５０５および／または上記足領域５１０の扁平なあゆみ底を含み得る。

その上、いくつかの実施形態において、上記安定層２１５は、例えば脚の長さまたは足の動作における差異などの、ある変量を補うように構成され得る。例えば、図７に示されているように、変動する個人における脚の長さを補うために、左脚用の安定層７０５は、右脚用安定層７１０より短く作られ得る。上記安定層２１５は、上記安定層２１５の設計において、より少ないまたはより多くの単位格子を使用することによって、より薄くまたはより厚く（より短くまたはより高く）それぞれ作られ得る。いくつかの実施形態において、上記安定層２１５は、使用者の足のある動作を補正するように構成され得る。例えば、上記安定層２１５は、例えば上記安定層２１５の構造を、内側または側面に傾けることによって足の回内運動および／または足の回外運動を補正するように構成され得る。

上記補強層２２０は、上記インソール１００のかかと側の縁周りに合うように形成されている層を備え得る。上記補強層２２０は、例えば、本明細書に記載されているデータタイプに基づいて、一般的に成形され、使用者のかかとに特別にあつらえられ得る。上記補強層２２０は、材料の固体層であり得、一般的になめらかな表面である。上記補強層２２０は、例えば図８において図解されているかかとの衝撃時に高張力にさらされ得るかかと領域においてさらなる強度を与え得る。上記補強層２２０は、必要とされる強度を与えるのに十分な厚さであり得る。例えば、上記補強層２２０は、例えばかかとの衝撃時に、上記基部層１１０の回転からの張力に応じて支持を与えるように構成され得る。これらの張力は、上記補強層２２０が、上記張力に対抗する少なくとも一部分によって、裂けることを防ぐために与えられない限り、上記基部層１１０が裂ける原因となり得る。従って、上記補強層２２０は、示されているように、上記基部層１１０のかかと付近の側面に沿って伸びるように構成されている部分２２１を含み得る。これらの部分２２１は、かかとの衝撃時に、上記基部層１１０の回転によって起こる張力を補うために役立ち得る。さらに、上記補強層２２０は、上記基部層１１０のかかと付近の底面に沿って伸びるように構成されている部分２２２を含み得る。上記部分２２２は、例えばかかとの衝撃に起因する上記基部層１１０を押し下げる力を補うために補強を与え得る。
＜補正特性＞
いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているインソール（例えば、インソールの上記基部層）は、使用者によって着用および使用される場合、上記インソールの適合および／または動きに影響を与えるように特別に設計されている１つ以上の補正特性を含み得る。例えば、上記インソールの１つ以上の構成部材は、１つ以上の補正特性（例えば、補正構造）を含むことに応じて成形され得る。

いくつかの実施形態において、補正特性は、使用者の足の身体構造上または生体力学的問題を補正するように意図されて作られている。例えば、使用者は比較的高いアーチを有し得るが、標準サイズの履物が原因で支持の問題を引き起こす。そのように、いくつかの実施形態において、本明細書に記載されているインソールは、上記履物における使用者の体重をよりうまく分配するために、高いアーチの下部に支持を含み得る。

いくつかの実施形態において、補正特性は、負傷の、または身体構造上の問題を補正するというよりむしろ、負傷を防ぐように意図されて作られている。例えば、動作中（例えば、ランニング時）の使用者の足のバランスを決定するために、動的データが使用され得る。上記決定されたバランスは、長期間けががなく高いレベルでパフォームする、例えば運動選手などの使用者の特徴づける動的または統計データから算出され得る、最適なバランスシーケンスに比較され得る。それゆえ、上記補正構造は、けがを防ぐために、動作中、より良い足のバランスを促進するように設計され得る。

さらなる実施形態において、補正特性は、既存のまたは潜在的な問題を補正するというよりむしろ、パフォーマンスを改善するように意図されている。例えば、ランニング中の初めの足の接触に関連する特徴が、運動選手のランニングの速度に関連していることが示されてきた。このことを考慮して、動的データは、ランニング中の使用者の初めの足の接触の特徴を決定するために集められ得、例えば：着地区域（例えば、かかと、足の真ん中、前足部）；足の中央部および外側部に作用するそれぞれの力との間の比率；着地にかかる最大の力；足を伸ばす速度；および当技術分野において知られているその他である。これらの決定に基づいて、インソールは、ランニングの速度および／または効率を改善するために、ランニング時の使用者の初め足の接触を変えるように構成され得る。

補正特性は、例えば厚さ変動構成部材２０５などの、例えばインソールの１つ以上の構成部材における縮小されたまたは増加させられた厚さ領域を備えている。例えば、インソールは、アーチにさらなる支持を与えるために、アーチ付近の増加された厚さの領域を有し得る。

補正特性はまた、ある方向にインソールが曲がることを増進または抑制する、曲げ線、リブ、カッティング、縞、ウェーブ、溝または他のパターンを備え得る。そのような補正特性の数、厚さ、方向および相対的な近似が、ある方向に曲げるためにインソールの性向に影響を与え得る。例えば、上述のように、例えば上記指向性剛性層２１０などのインソールの構成部材は、インソールが設計された方向に曲がる傾向を増すため、かつ望ましくない方向に曲がる傾向に対抗するために、特定の方向においてウェーブを含み得る。

補正特性はまた、微細構造と呼ばれ得る、相対的に簡易または相対的に複雑な構造を備え得る。例えば、上記安定層２１５のいくつかの実施形態において、上記構造は、１つ以上のそのような複雑な微細構造を備え得る。いくつかの実施形態において、これらの複雑な微細構造は、上記安定層２１５に関して記載されているように、単位格子の外に形成され得る。微細構造の例は、例えば、ビーム、空間格子、均一な３Ｄ格子、均一または不均一な開放または閉鎖気泡構造、発泡またはスポンジ様構造、トラス構造、ばね構造、衝撃構造、三斜晶系構造、単射晶系構造、斜方晶系構造、六方晶系構造、三方晶系構造、正方晶構造または立方体構造または当技術分野において知られているその他を含む。微細構造は、例えばインソールの機械的動きなど、インソールの特徴に影響を与え得る。さらに、微細構造は、例えば弾力性、粘弾性、剛性、耐摩耗性および密度などの、インソールの他の特徴に影響を与え得る。とりわけ、「微細構造」における接頭辞である「微細」は、本来とても小さいレベルでの構造を特別にあつらえる能力に言及する。概して、微細構造の大きさを限定するものではない。実際には、微細構造を備える構造は、どのような大きさまたは形状にも構築され得る。

微細構造の形状に加えて、構造（または構成部材部品）の位置および大きさは、インソールの特徴に影響を与え得る。

また、微細構造間の接続点の特徴は、インソールの特徴にも影響を与え得る。例えば、接続点の厚さは、インソールの機械的性質に影響を与え得る。場合によっては、接続点は、例えば異なる方向における異なる負荷へのインソールの反応の仕方に影響を与えるために選択的に厚くされ得る、または薄くされ得る。

場合によっては、補正特性は、インソールに、より複雑な特徴を与えるように層状にされ得る、または組み合わせられ得る。例えば、インソールの厚さを変更することに加えて、インソールの厚さを作り上げる個別層は、例えば微細構造または上述のその他などの、独自の補正特性を含み得る。

場合によっては、上記補正特性は、インソールの表面上に存在し得る。例えば、生地、パターン、線または上述のその他などの表面特性が、よりよく地面を捕える力、よりよい感覚、より大きい快適さなどを特別注文の履物の使用者に与えるために使用され得る。

場合によっては、１つ以上の上述の補正特性がインソールに関連する区域に配置され得る。そのような区域は、異なる領域においてインソールの異なる機械的性質に影響を与えるように構成され得る。場合によっては、インソール全体が区域であり得、かつ他の場合においては、インソールは１つ以上の区域を含み得る。場合によっては、区域は、例えば微細構造などの単一の補正特性を備え得る。

つまり、インソールにおける異なる補正特性の選択、配置および身体的特徴が、使用者の生体力学的問題を補正するまたは使用者の生体力学的問題に対抗するため、けがを防ぐため、および／または増大されたパフォーマンスを促進させるために使用され得る。
＜付加製造＞
本明細書に記載されている実施形態に係るインソールまたはインソールの一部（例えば、基部層）は、付加製造技術を使用して製造され得る。数ある中でも、例えば、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ）、選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）および熱溶解積層法（ＦＤＭ）などの付加製造の多くの方法が当技術分野において知られている。

ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）は、３Ｄの対象物を一度に一層「プリントする」ために使用される付加製造技術である。ＳＬＡ機器は、例えば、放出される放射線を用いて光反応性材料を硬化するためのレーザーを採用し得る。いくつかの実施形態において、ＳＬＡ機器は、対象物を一度に一層構築するために、例えば、硬化性感光性樹脂（「樹脂」）のような光反応性材料の表面を横切ってレーザーを導く。各層に対して、レーザー光線は、液状樹脂の表面上の対象物の断面をたどり、上記断面を硬化するおよび固める、ならびに下の層に断面を接合する。層が完成した後、上記ＳＬＡ機器は、単一の層の厚さに等しい距離分、製造プラットフォームを下げ、その後、前回の層の上に、未硬化樹脂（または光反応性材料のような）の新たな表面を堆積させる。この表面上において、新たなパターンが付けられ、それによって新たな層を形成する。一度に一層のこの工程を繰り返すことにより、完全な３Ｄ部品が形成される。

粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ）は、対象物を３Ｄプリントするために使用される別の付加製造技術である。ＳＬＳ機器は、プラスチック、金属、セラミックまたはガラス粉末の小粒子を「焼結する」（すなわち融合する）ために高パワーレーザー（例えば二酸化炭素レーザー）をしばしば使用する。ＳＬＡと同様に、上記ＳＬＳ機器は、ＣＡＤ設計に従って粉体層の表面上の断面を走査するために、レーザーを使用し得る。ＳＬＡとまた同様に、上記ＳＬＳ機器は、層が完成した後、一層の厚さ分、製造プラットフォームを下げ、かつ新たな層が形成され得るように材料の新たな層を加える。いくつかの実施形態において、ＳＬＳ機器は、焼結過程中に上記レーザーが温度を上昇させやすいようにするために、上記粉末を予熱し得る。

選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）は、対象物を３Ｄプリントするために使用される、さらに別の付加製造技術である。ＳＬＳのように、ＳＬＭ機器は、固体金属物を形成するための金属粉の薄層を選択的に溶解するために、高パワーレーザーを一般的に使用している。良く似ているが、ＳＬＭは、ＳＬＭがより高い融点を有する材料を一般的に使用するため、ＳＬＳと異なる。ＳＬＭを使用して対象物を構築する場合、金属粉の薄層は、様々な塗布機構を使用して分配され得る。ＳＬＡおよびＳＬＳのように、製造表面は、層が個別に形成されることを可能にするために、上下に動く。

熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、３Ｄの対象物が、層を形成するために押し出しノズルから、例えば、熱可塑性プラスチック材料の小玉を押し出すことによって作り出される、別の付加製造技術である。一般的な配置において、上記押し出しノズルは、原料が押し出されるように溶解するために加熱する。その後、上記原料は、ノズルから押し出された後、すぐに硬くなる。上記押し出しノズルは、適切な機械を経由して一つ以上の次元に動かされ得る。前述の付加製造技術と同様に、上記押し出しノズルはＣＡＤまたはＣＡＭソフトウェアによって制御され、経路の方へ進む。同様にまた、上記部品は、一度に一層、逆さまに構築される。

対象物は、例えばポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリウレタン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＣ−ＡＢＳ、ＰＬＡ、スチレン樹脂、リグニン、ポリアミド、例えばガラスまたは金属粒子のような添加物を含むポリアミド、メチルメタクリレート・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、例えばポリマーセラミック複合物などの再吸収性材料および他の同様の適した材料などの、様々な材料を使用する付加製造機器によって形成され得る。いくつかの実施形態において、商用の材料が利用され得る。これらの材料は、ＤＳＭ・Ｓｏｍｏｓ社からの、一連のＤＳＭ・Ｓｏｍｏｓ材料である、７１００、８１００、９１００、９４２０、１０１００、１１１００、１２１１０、１４１２０および１５１００；Ｓｔｒａｔａｓｙｓ社からのＡＢＳｐｌｕｓ‐Ｐ４３０、ＡＢＳｉ、ＡＢＳ０‐ＥＳＤ７、ＡＢＳ‐Ｍ３０、ＡＢＳ‐Ｍ３０ｉ、Ｐｃ‐ＡＢＳ、ＰＣ‐ＩＳＯ、ＰＣ、ＵＬＴＥＭ９０８５、ＰＰＳＦおよびＰＰＳＵ材料；３‐Ｓｙｓｔｅｍｓ社からの一連の材料である、Ａｃｃｕｒａ・Ｐｌａｓｔｉｃ、ＤｕｒａＦｏｒｍ、ＣａｓｔＦｏｒｍ、ＬａｓｅｒｆｏｒｍおよびＶｉｓｉＪｅｔ；Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ、ＣｏｂａｌｔＣｈｒｏｍｅおよびＳｔａｉｎｌｅｓｓ・Ｓｔｅｅｌ材料；Ｍａｒａｎｇｉｎｇ・Ｓｔｅｅｌ；Ｎｉｃｋｅｌ・Ａｌｌｏｙ；Ｔｉｔａｎｉｕｍ；一連の材料であるＰＡ、ＰｒｉｍｅＣａｓｔおよびＰｒｉｍｅＰａｒｔ材料およびＡｌｕｍｉｄｅおよびＥＯＳ・ＧｍｂＨからのＣａｒｂｏｎＭｉｄｅを含み得る。

本明細書に記載されている実施形態に係る特別にあつらえられたインソールは、付加製造技術を使用して製造され得る。好都合なことに、付加製造機器は、インソール全体、インソールの一部もしくは単一のまたは一体型の加工物の上記インソールを備える履物全体を「３Ｄプリント」し得る。例えば、インソールの構成部材、中物および／または表底を別々に製造するよりもむしろ、付加製造装置は、それぞれの個別層において非同質の補正特性（例えば微細構造）を有する多層の特別にあつらえられたインソールを生み出し得る。それゆえ、３Ｄプリントは、従来の製造技術と比較して非常に高水準のインソールおよび履物の特注生産を提供し得る。

さらに、３Ｄプリントで特別注文のインソールは、所望の履物の設計に到達するために製造される必要がある材料および個体の数を、好都合なことに、軽減し得る。さらにその上、付加製造技術は、従来の製造技術と比較して特別注文のインソールを生み出すための、より広範囲の材料を利用し得る。

場合によっては、付加製造技術は、従来の製造工程を改善し得る。例えば、インソールまたはインソールの一部は、表面の生地、パターン、構造などを含み得るが、それらは、部分を、例えば接着、融解または他の固定する工程などの従来の製造工程に対して役立ち得る。場合によっては、上記表面の生地は、微細構造によって生み出され得る。別の例のように、付加製造されるインソールは、インソールの部分の履物の部分との接合を改善するために、接着または他の固定方法によって、高空隙率を有する製造層および／または特定の生地を用いて仕上げられ得る。

図９は、例えば本明細書に記載されているいずれかの実施形態に係るインソールの上記基部層などの、特別注文のインソールまたはインソールの一部を製造するために、例えば、ＳＬＡ、ＳＬＳおよびＳＬＭのような付加製造技術、ならびに、当技術分野において知られているような他の技術を行うように構成され得る付加製造機器９００の例を描写している。

付加製造機器９００は、エミッタ９２０、スキャナ９３０および台９４０とデータ通信を行うコントローラ９１０を含んでいる。とりわけ、ＦＤＭを行うための同様の付加製造機器は、押し出しノズルおよび関連する機械制御の代わりに上記エミッタ９２０およびスキャナ９３０を使用し得る。

コントローラ９１０は、例えば付加製造機器９００を操作するためのソフトウェアを有するコンピュータ・システムであり得る。他の実施形態において、コントローラ９１０は、汎用プロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理装置、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネントまたは当業者によって知られている、本明細書に記載されている機能を行うために設計されている、そのどれでも適切な組み合わせが統合され得る。

前と同じく、図９において、コントローラ９１０とエミッタ９２０との間、およびスキャナ９３０と台９４０との間に描写されているデータ通信の線は、見本にすぎない。

コントローラ９１０は、エミッタ９２０を制御し得る。例えば、コントローラ９１０は、上記エミッタの電源をオンおよびオフにするためにエミッタ９２０にデータ信号を送信し得る。また、コントローラ９１０は、エミッタ９２０の出力を制御し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ９１０は、同じ付加製造機器９００において、多数のエミッタ９２０（示されていない）を制御し得る。いくつかの実施形態において、エミッタ９２０は、コントローラ９１０にデータをさらに返信し得る。例えば、エミッタ９２０は、例えば出力、電力使用、温度および当技術分野において知られている他の操作パラメータなどの操作パラメータを送信し得る。エミッタ９２０の上記操作パラメータは、対象物９５０の加工をさらに制御または最大限に効果的にするために、コントローラ９１０によって使用され得る。

コントローラ９１０はまた、スキャナ９３０を制御し得る。例えば、コントローラ９１０は、光学素子９３４の選択、巧みな操作、相互関連、連動、または他の使用をもたらす。例えば、コントローラ９１０は、結果として生じるビーム９３６の大きさまたは結果として生じるビーム・スポット９３８の大きさに影響を与えるために、集束レンズ素子を動かし得る。さらに、コントローラ９１０は、鏡または同様の光学素子が結果として生じるビーム９３６を、対象物９５０の異なる方向および異なる場所上に変えさせ得る。さらに別の例のように、コントローラ９１０は、エミッタ９２０が動作中であっても、シャッタまたは同様の光学素子に、結果として生じるビーム９３６を隠させ得る。

いくつかの実施形態において、コントローラ９１０は、スキャナ９３０から戻るデータを受け取り得る。例えば、スキャナ９３０は、例えば出力、電力使用、温度、ビームの大きさの選択、ビーム出力、ビーム方向、ビーム・スポット位置、光学素子の位置、光学素子の状態および当技術分野において知られているような他の操作パラメータを送信し得る。エミッタ９２０の上記操作パラメータは、対象物９５０の加工をさらに制御または最大限に効果的にするためにコントローラ９１０によって使用され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ９１０は、スキャナ９３０の部品であり得る。

コントローラ９１０はまた、台９４０を制御し得る。例えば、コントローラ９１０は、台９４０を１つ以上の次元（例えば、上下または側面から側面）に移動させ得る。コントローラ９１０は、当業者に知られているような、例えば位置、気温、体重、近接性および当業者に知られているその他などの操作データを台９４０から受け取り得る。コントローラ９１０は、スキャナ９３０が対象物９５０に追加するための材料の層を加工し得るように、台９４０を一度に対象物９５０の一層単位で動かし得る。対象物９５０の層は、３Ｄ設計図（例えば３Ｄ・ＣＡＤ）または１つ以上の二次元断面図（例えば２Ｄ・ＣＡＤ）において定義され得る。

いくつかの実施形態において、コントローラ９１０は、例えば、光学付加製造機器９００によって製造される対象物（例えば、履物、インソールまたはインソールの一部）の３Ｄ・ＣＡＤ図などの対象物の設計データを保存し得るまたは別の方法で書き込み得る。例えば、コントローラ９１０は、対象物設計ソフトウェアおよびハードウェアも含むコンピュータ・システムの部品であり得る。このようにして、コントローラ９１０は、エミッタ９２０、スキャナ９３０および台９４０を制御するために、ならびに対象物９５０を製造するために対象物設計データを利用し得る。他の実施形態において、コントローラ９１０は、例えば図９におけるデータベース９６０などの、リポジトリ、データベースまたは設計データのような通信路によって接続され得る。

エミッタ９２０は、例えば、ダイオード・レーザー、パルス・レーザーまたはファイバー・レーザーまたは当業者によって知られているような他のタイプのレーザーなどのレーザ・エミッタであり得る。いくつかの実施形態において、上記エミッタ９２０は、紫外線レーザー、二酸化炭素レーザーまたはイッテルビウム・レーザーであり得る。エミッタ９２０は、当業者によって知られているような、他のタイプの照射エミッタであり得る。

エミッタ９２０は、例えばレーザビーム９２２のようなビームを放出し、その後ビームはスキャナ９３０によって処理される。とりわけ、図９には示されていないが、例えば鏡、レンズ、プリズム、フィルタなどの光学素子が、上記エミッタ９２０とスキャナ９３０との間に位置され得る。

いくつかの実施形態において、エミッタ９２０は、スキャナ９３０の部品であり得る。

スキャナ９３０は、光学素子９３４を含み得る。例えば、光学素子は、レンズ、鏡、フィルタ、スプリッタ、プリズム、拡散器、窓、濾過器および当技術分野において知られているような他の素子を含み得る。上記光学素子９３４は、スキャナ９３０またはコントローラ９１０によって受け取られたデータに基づいて固定され得るまたは動かされ得る。

スキャナ９３０はまた、上記スキャナ９３０の操作中に様々な操作パラメータを感知するセンサ（示されていない）を含み得る。一般的に言えば、上記センサは、光学付加製造機器９００の較正および製造能力を改善するために、上記スキャナ９３０またはコントローラ９１０へデータのフィードバックをもたらし得る。

例えば、スキャナ９３０は、位置センサ、熱センサ、近接センサなどを含み得る。また、スキャナ９３０は、１つ以上の画像センサを含み得る。上記画像センサは、視覚フィードバックを光学付加製造機器９００のオペレータに与えるために使用され得る。上記画像センサはまた、較正および正確なトラッキングのために、例えば、製造される対象物上に投射されるビーム・スポットの大きさ、焦点および位置を分析するために使用され得る。さらに、上記画像センサは、熱（例えば熱画像センサ）に対して敏感であり得、下にある材料（例えば樹脂）の状態を、加工されるときに決定するために使用され得る。例えば、熱画像センサは、ビーム・スポット周辺の局部加熱および／または加工される材料の硬化具合を測定し得る。

台９４０は、特別注文の履物、インソール、またはインソールの一部であり得る対象物９５０の製造用の可動の土台として作動する。上述のように、台９４０は、１つ以上の方向に動き得、かつ例えばコントローラ９１０などのコントローラによって制御され得る。例えば、台９４０は、コントローラ９１０によって制御され得、かつ対象物９５０の製造中に、対象物９５０の一層分、または一断面分が、一度に動かされ得る。

台９４０は、操作上のデータを決定し、コントローラ９１０または光学付加製造機器９００の他の部品へ上記データを転送するセンサを含み得る。

台９４０は、スキャナ９３０に導かれた投射されたビーム・スポットによって加工される製造材料（例えば感受性樹脂）を包含する容器またはうつわ（示されていない）によって囲われ得る。例えば、スキャナ９３０は、感光性樹脂の層の上にビームを導き得、樹脂を硬化させ、かつ対象物９５０の永久的な層を形成する。

台９４０は、対象物９５０のような対象物に対する製造の土台としての機能を果たすために適当な強度および弾力の適切などのような材料でも作られ得る。

台９４０を囲むような容器またはうつわに加えて、付加製造機器９００はまた、製造材料分配素子を含み得る。例えば、素子は、対象物９５０のそれぞれの個別層がスキャナ９３０の作動によって完成された後、製造材料の新たな層を分配し得る。

対象物９５０は、例えばＳＬＡ、ＳＬＳ、ＳＬＭおよび当業者によって知られているその他の様々な方法を使用して、付加製造機器９００によって形成される。

図１０は、例えば図９の上記付加製造機器９００に関連して使用され得る例示的なコンピュータ・デバイス１０００を描写している。

上記コンピュータ・デバイス１０００は、プロセッサ１０１０を含む。上記プロセッサ１０１０は、様々なコンピュータ構成部材とデータ通信している。これらの構成部材は、メモリ１０２０、入力装置１０３０および出力装置１０４０を含み得る。ある実施形態において、上記プロセッサはまた、ネットワーク・インターフェース・カード１０６０と通信し得る。別々に記載されているが、上記コンピュータ・デバイス１０００に関して記載されている機能ブロックが別々の構成素子である必要はないことは、理解されるべきことである。例えば、上記プロセッサ１０１０およびネットワーク・インターフェース・カード１０６０は、単一の半導体素子または基板に統合され得る。

上記プロセッサ１０１０は、汎用プロセッサ、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理装置、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、もしくは本明細書に記載されている機能を行うために設計されている、そのどれでも適切な組み合わせであり得る。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサ、複数個のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ以上のマイクロプロセッサまたはそのような他のどのような構成との組み合わせなどの、コンピュータ・デバイスの組み合わせとして実行され得る。

上記プロセッサ１０１０は、１つ以上のデータバスを通してメモリ１０２０から情報を読み取るまたはメモリ１０２０に情報を書き込むために連結され得る。上記プロセッサはさらに、または別の方法で、例えばプロセッサ・レジスタなどのメモリを包含し得る。上記メモリ１０２０は、異なるレベルが異なる能力およびアクセス速度を有する多階層キャッシュを含むプロセッサキャッシュを含み得る。上記メモリ１０２０は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、他の揮発性記憶装置または不揮発性記憶装置をさらに含み得る。上記記憶機器は、ハード・ドライブ、例えばコンパクト・ディスク（ＣＤ）またはデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光ディスク、フラッシュ・メモリ、フロッピー・ディスク、磁気テープ、Ｚｉｐドライブ、ＵＳＢドライブ、および当技術分野において知られているようなその他を備え得る。

上記プロセッサ１０１０はまた、コンピュータ・デバイス１０００の使用者から入力を受け取り、かつコンピュータ・デバイス１０００の使用者へ出力を提供するために、入力装置１０３０および出力装置１０４０にそれぞれ連結され得る。適した入力装置は、これに限定されないが、キーボード、水性ボールペン、押しボタン、キー、スイッチ、位置決め装置、マウス、手動式操作機器、リモコン、赤外線探知器、音声認識システム、バーコード読取機器、スキャナ、ビデオカメラ（場合により、例えば手振りまたは表情を検出するために映像処理ソフトと一体になった）、行動探知機、マイクロホン（場合により、例えば音声命令を検出するために音声処理ソフトと連結される）または使用者からの情報をコンピュータ・デバイスに転送することが可能な他の装置を備える。上記入力装置はまた、ディスプレイに関連するタッチスクリーンの形をとり得、その場合、使用者は、上記スクリーンをタッチすることによって、ディスプレイ上のプロンプトに応答する。上記使用者は、例えば上記キーボードまたは上記タッチスクリーンなどの上記入力装置を通して文字情報を入力し得る。適切な出力装置は、これに限定されないが、ディスプレイおよびプリンタを含む視覚的出力装置、スピーカ、ヘッドフォン、イヤホーンおよびアラームを含む音声出力装置、付加製造装置ならびに触覚出力装置を備えている。

上記プロセッサ１０１０は、ネットワーク・インターフェース・カード１０６０にさらに連結され得る。上記ネットワーク・インターフェース・カード１０６０は、１つ以上のデータ転送プロトコルに従ったネットワークを通して転送するための上記プロセッサ１０１０によって生成されるデータを作成する。上記ネットワーク・インターフェース・カード１０６０はまた、ネットワークを通して受け取られるデータを復号化するように構成され得る。いくつかの実施形態において、上記ネットワーク・インターフェース・カード１０６０は、送信機、受信機またはその両方を含み得る。上記特定の実施形態に応じて、上記送信機および受信機は、単一の統合された構成部材または２つの別々の構成部材であり得る。上記ネットワーク・インターフェース・カード１０６０は、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたは他のプログラマブル論理装置、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネントまたは本明細書に記載されている機能を行うために設計されている、そのどれでも適切な組み合わせとして統合され得る。

本明細書に開示されている本発明は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアまたはそのどのような組み合わせを作り出すための標準プログラミングまたは工学技術を使用した方法、機器または製造物品として実行され得る。本明細書で使用されている上記用語「製造物品」は、例えば光学記憶装置などのハードウェアまたは非一時的なコンピュータ可読媒体、および揮発性記憶装置または不揮発性記憶装置、もしくは例えば信号、搬送波などの一時的なコンピュータ可読媒体において実行される符号または論理に言及している。そのようなハードウェアは、これに限定されないが、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、複雑なプログラマブル論理装置（ＣＰＬＤ）、プログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）、マイクロプロセッサまたは他の同様の加工装置を含み得る。

概して記載されているように、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本発明の多数の変化および／または改良が本発明に対して行われ得ることは、当業者に高く評価されるであろう。それ故、上述された実施形態は、あらゆる点で説明に役立つかつ制限されないとみなされる。

Claims (15)

1. 履物用インソールであって、
   基部層を備えており、
   上記基部層は、
   上記インソールの剛性を制御するように構成され、第１の厚さを有する第１の部分および上記第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の部分を備えている厚さ変動層と、
   一方向における第１の柔軟性および上記第１の方向とは異なる第２の方向における第２の柔軟性を作り出すように構成されている１つ以上のパターンを有する指向性剛性層と、
   上記インソールのかかと領域における張力に応じて支持を与えるように構成され、上記基部層の側面に沿って伸びている第１の部分を備えている補強層と、を備えている、
   ことを特徴とするインソール。
2. 上記指向性剛性層は、曲げ線、リブ、カッティング、縞、ウェーブまたは溝から選択される１つ以上のパターンを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
3. さらに安定層を備えているインソールであって、
   上記安定層は、複数個の単位格子を備えている構造であることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
4. 少なくとも１つの上記複数個の単位格子は、別の単位格子に接続されるように構成されている結節点および接続部分を備えていることを特徴とする、請求項３に記載のインソール。
5. 上記安定層は、あゆみ底または足のかかと付近に構成される領域における平らな部分を備えていることを特徴とする、請求項３に記載のインソール。
6. 上記安定層は、微細構造を備えていることを特徴とする、請求項３に記載のインソール。
7. 上記微細構造は、１つ以上のビーム、空間格子、均一な３Ｄ格子、均一または不均一な開放または閉鎖気泡構造、発泡またはスポンジ様構造、トラス構造、ばね構造、衝撃構造、三斜晶系構造、単射晶系構造、斜方晶系構造、六方晶系構造、三方晶系構造、正方晶構造または立方体構造であることを特徴とする、請求項６に記載のインソール。
8. 少なくとも１つの上記厚さ変動層、上記指向性剛性層、上記安定層および上記補強層は、特定の足にはっきり限定されて特別注文で設計されることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
9. 上記基部層は、一体成形として製造されることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
10. 上記基部層は、付加製造技術を使用して製造されることを特徴とする、請求項９に記載のインソール。
11. しなやかな上面層をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
12. 上記しなやかな上面層は、上記基部層の上面に添付されることを特徴とする、請求項１１に記載のインソール。
13. 上記厚さ変動層は、上記指向性剛性層の上に位置されており、上記指向性剛性層は、上記補強層の上に位置されていることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。
14. 上記厚さ変動層は、上記指向性剛性層の上に位置され、上記指向性剛性層は、上記安定層の上に位置され、かつ上記安定層は、上記補強層の上に位置されていることを特徴とする、請求項２に記載のインソール。
15. 上記補強層は、上記基部層の底面部分に沿って伸びている第２の部分を備えることを特徴とする、請求項１に記載のインソール。

Images