WO2021064042A1

WO2021064042A1 - OPTISCHE FUßSOHLEN-SCANVORRICHTUNG UND SCHUHEINLAGEN-HERSTELLUNGSVORRICHTUNG MIT DERSELBEN, VERFAHREN ZUM ERMITTELN EINER DREIDIMENSIONALEN FORM EINER SCHUHEINLAGE UND VERFAHREN ZUM AUTOMATISCHEN HERSTELLEN EINER SCHUHEINLAGE

Info

Publication number: WO2021064042A1
Application number: PCT/EP2020/077403
Authority: WO
Inventors: Oliver Pape
Original assignee: Oliver Pape
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN112996408B; DE102019126598B3; US20230270211A1; TW202214143A; CN112996408A; EP3989768A1

Abstract

Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung, umfassend: a) ein im unbelasteten Zustand im Wesentlichen plattenförmiges oder keilförmiges Element aus einem nachgiebigen Material mit einer im Gebrauch zu einer zu scannenden Fußsohle eines menschlichen Fußes zugewandten Fußaufsetzseite und einer Scannerseite, wobei das nachgiebige Material zumindest teilweise lichtdurchlässig ist, b) einen optischen Scanner, der auf der Scannerseite des Elements angeordnet und konfiguriert ist, um im Gebrauch elektromagnetische Strahlung durch das Element hindurch zumindest teilweise auf die Fußaufsetzseite des Elements zu emittieren, und um im Gebrauch Daten aufzunehmen, und c) eine Auswerteeinheit, die mit dem optischen Scanner verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, aus den vom optischen Scanner aufgenommenen Daten eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle aufzunehmen, sowie ein orthopädisches Fußsohlen-Scansystem mit derselben, eine Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung mit derselben, ein Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage mit derselben und ein Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage mit derselben.

Description

“Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung und Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung mit derselben, Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage und Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage“

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung sowie eine Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung mit derselben, ein Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage und ein Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage. Insbesondere betrifft die Erfindung ein orthopädisches Fußsohlen-Scansystem, umfassend eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung.

Schuheinlagen dienen verschiedenen Zwecken, darunter die Linderung von körperlichen Beschwerden wie Arthritis, Ischialgie, überbeanspruchte Füße, Verletzungen und Fehlstellungen des Beckens oder Skoliose aufgrund von Beinlängenunterschieden. Außerdem werden Schuheinlagen auch von beschwerdefreien Personen für nicht-orthopädische Zwecke genutzt, wie der Verbesserungen von sportlichen Leistungen oder der Erhöhung des Tragekomforts von Schuhen. Bekannt sind standardisierte und individualisierte, also auf den Fuß angepasste Schuheinlagen. Individuell gefertigte Schuheinlagen eignen sich besser, um die genannten körperlichen Beschwerden zu lindern und bieten höheren Tragekomfort.

Bekannt sind drei Standardverfahren für die Anpassung der Schuheinlagen an den Patienten: Gipsmodelle, Schaumstoffabdrücke und Scanverfahren. Traditionell werden Schuheinlagen aus Gipsabdrücken des Fußes des Patienten hergestellt. Hierzu werden Gipsstreifen um den Fuß gewickelt, um dessen Form zu erfassen, die man anschließend Trocknen und Aushärten lässt. Nach dem Aushärten des Modells wird es vorsichtig vom Fuß des Patienten entfernt und an ein Orthopädielabor geschickt, das das Negativ des Modells zur Herstellung einer Schuheinlage verwendet. Aufgrund des relativ großen Aufwandes wird dieses Verfahren nur noch selten angewendet.

Alternativ ist möglich, Fußabdrücke durch Pressen eines Fußes in eine mit Trittschaum gefüllte Box zu erstellen. Der Trittschaum wird an den Stellen, an denen der Fuß aufliegt, zusammengepresst, bzw. zerfällt an diesen. Der dreidimensionale Schaumabdruck des Fußes kann ausgegossen oder eingescannt werden. Mit diesem Verfahren ist es allerdings nur schwierig möglich, den Einfluss einer Korrektur mittels einer testhalber verwendeten Einlage auf die Fußstellung zu testen und die korrigierte Fußstellung abzubilden.

Bei bekannten Scanverfahren wird der Fuß auf einer Glasplatte einer Scanvorrichtung platziert. Die Fußsohle wird durch die Glasplatte ähnlich wie bei einem Flachbettscanner gescannt. Grundsätzlich sucht der Fuß Kontakt zum Boden und senkt sich beim Abstellen auf der Glasplatte an den Stellen, an denen er die Glasplatte nicht berührt. An den Stellen, an denen der Fuß Kontakt zur Glasplatte hat, scannt die Scanvorrichtung die auf der Glasplatte flachgedrückte Fußsohle. Aufgrund dieser beiden Effekte ist die Fußform bei bisherigen Scanvorrichtungen relativ zur natürlichen Fußform abgeflacht. Die erhaltenen Daten werden manuell von einem Orthopädiemechaniker nachmodelliert, um eine natürliche Fußform nachzubilden. Die Nachmodellierung ist von der Erfahrung des Orthopädiemechanikers abhängig und basiert häufig auf Schätzwerten hinsichtlich der natürlichen Fußform, wodurch die Qualität der Abbildung und damit der Schuheinlage stark variiert. Eine Abbildung einer korrigierten Fußstellung ist bei dem Scanverfahren ebenfalls nur schwierig möglich.

Bei Schuheinlagen für nicht-orthopädische Zwecke ist ein verbesserter Tragekomfort und das Verhindern der Entwicklung von Fehlstellungen durch physiologische Fußbelastung ein wesentliches Kriterium. Jegliche nicht-optimale Belastung der Füße sorgt für eine Verringerung des Tragekomforts. Füße werden optimal belastet, wenn sie auf einem weichen Boden, beispielsweise Waldboden, laufen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Fußsohlen-Scanvorrichtungen können auch keinen Abdruck einer Fußsohle unter natürlicher, optimaler Belastung erstellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Fußsohlen- Scanvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, Fußsohlen mit und ohne Korrektur der Fußstellung unter optimaler Belastung auf einfache Weise zu scannen und diese genauer abzubilden.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung, umfassend: a) ein im unbelasteten Zustand im Wesentlichen plattenförmiges oder keilförmiges Element aus einem nachgiebigen Material mit einer im Gebrauch zu einer zu scannenden Fußsohle eines menschlichen Fußes zugewandten Fußaufsetzseite und einer Scannerseite, wobei das nachgiebige Material zumindest teilweise lichtdurchlässig ist, b) einen optischen Scanner, der auf der Scannerseite des Elements angeordnet und konfiguriert ist, um im Gebrauch elektromagnetische Strahlung durch das Element hindurch zumindest teilweise auf die Fußaufsetzseite des Elements zu emittieren, und um im Gebrauch Datenaufzunehmen, und c) eine Auswerteeinheit, die mit dem Scanner verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, aus den vom Scanner aufgenommenen Daten eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle durchzuführen.

Weiterhin liefert die Erfindung ein orthopädisches Fußsohlen-Scansystem, umfassend: eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 9, und wenigstens ein Silikonkissen, das dazu geeignet ist, eine Stellung von wenigstens einem auf dem Element aufgesetzten Fuß durch Einbringen unter wenigstens ein Fußgewölbe zu verändern.

Ferner liefert die Erfindung eine Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung, umfassend eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, und eine Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung, die mit der optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung datentechnisch in Verbindung steht.

Außerdem liefert die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer optischen Fußsohlen- Scanvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, Platzieren wenigstens eines Fußes mit der Fußsohle auf dem Element, Scannen der Fußsohle(n) mit dem optischen Scanner, Übertragen der durch das Scannen ermittelten Daten vom Scanner zur Auswerteeinheit, Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle, sowie Berechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß im belasteten Zustand aus der rekonstruierten Form der Fußsohle mittels der Auswerteeinheit. Insbesondere kann dabei der Schritt des Veränderns einer Stellung des wenigstens einen Fußes durch Einbringen von wenigstens einem Silikonkissen unter ein Fußgewölbe des wenigstens einen Fußes zur Korrektur einer Fehlstellung vorgesehen sein, wobei der Schritt des Berechnens vorzugsweise ein Berechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß im belasteten Zustand inklusive Korrektur einer Fehlstellung aus der rekonstruierten Form der Fußsohle mittels der Auswerteeinheit umfasst.

Weiterhin liefert die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer Schuheinlagen- Herstellungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, Platzieren wenigstens eines Fußes mit der Fußsohle auf dem Element, Scannen der Fußsohle(n) mit dem optischen Scanner, Übertragen der durch das Scannen ermittelten Daten vom optischen Scanner zur Auswerteeinheit, Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle ), sowie Berechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß im belasteten Zustand aus der rekonstruierten Form der Fußsohle mittels der Auswerteeinheit, und Fertigen der Schuheinlage mittels der Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung. Vorzugsweise umfasst dabei die Schuheinlagen- Herstellungsvorrichtung ein orthopädisches Fußsohlen-Scansystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und eine Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung, die mit der optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung datentechnisch in Verbindung steht. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Verfahren den Schritt des Veränderns einer Stellung des wenigstens einen Fußes durch Einbringen von wenigstens einem Silikonkissen unter ein Fußgewölbe des wenigstens einen Fußes zur Korrektur einer Fehlstellung umfasst. Vorteilhafterweise umfasst dann das Berechnen ein Brechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß im belasteten Zustand inklusive Korrektur einer Fehlstellung aus der rekonstruierten Form der Fußsohle mittels der Auswerteeinheit.

Günstigerweise ist bei der optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung vorgesehen, dass das nachgiebige Material Silikongel umfasst.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Shore-00 Härte des nachgiebigen Materials unter 50 liegt.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass das Element auf der Fußaufsetzseite eine vorzugsweise desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung aufweist. Vorzugsweise weist die desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung eine Schichtdicke zwischen 2 mih und 100 mih auf.

Alternativ oder zusätzlich umfasst der Scanner einen 2D- oder 3D-Laserscanner.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform erfasst der optische Scanner zusätzlich die Intensität des reflektierten Signals.

Vorzugsweise weist das Element eine Schichtdicke zwischen l cm und io cm auf.

Zweckmäßigerweise hat der optische Scanner eine Erfassungsgenauigkeit von l mm oder besser.

Insbesondere ist bei der Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung vorgesehen, dass die Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung eine Fräse und/oder einen 3D-Drucker umfasst.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage ferner den Schritt umfasst: vor dem Scannen Verändern einer Stellung des wenigstens einen Fußes durch Einbringen von wenigstens einem Silikonkissen unter ein Fußgewölbe des wenigstens einen Fußes zur Korrektur einer Fehlstellung.

Ferner kann bei dem Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage vorgesehen sein, dass das Berechnen einer dreidimensionalen Form der Schuheinlage mittels der Auswerteeinheit die automatische Durchführung der Schritte umfasst: Ausschneiden der Fußform, Wählen einer Schuheinlagengröße auf Basis der gescannten Fußsohle oder der rekonstruierten Form der Fußsohle, und Wählen der Materialstärke der Schuheinlage auf Basis der rekonstruierten Form der Fußsohle.

Schließlich kann bei dem Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage vorgesehen sein, dass das Berechnen einer dreidimensionalen Form der Schuheinlage aus den ermittelten Daten mittels der Auswerteeinheit die automatische Durchführung der Schritte umfasst: Ausschneiden der Fußform, Wählen einer Schuheinlagengröße auf Basis der gescannten Fußsohle oder der rekonstruierten Form der Fußsohle, und Wählen der Materialstärke der Schuheinlage auf Basis der rekonstruierten Form der Fußsohle. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass eine natürlich belastete Fußform mittels eines optischen Scanners durch ein nachgiebiges, im unbelasteten Zustand plattenförmiges Element abgebildet werden kann, wobei die natürlich belastete Fußform ohne manuelle Nachbearbeitung als Vorlage für eine Schuheinlage dienen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der schematischen Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Dabei zeigt:

Figur l eine Schnittansicht einer optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung gemäß dem

Stand der Technik im Gebrauch mit Blick auf das Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes;

Figur 2 eine Schnittansicht einer optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung im Gebrauch mit Blick auf das Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes;

Figur 3 eine Schnittansicht eines orthopädischen Fußsohlen-Scansystems gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung im Gebrauch mit Blick auf das die Form der Fußsohle bestimmende Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes;

Figur 4 eine Einzelansicht von einem Paar von dem in der Figur 3 verwendeten

Silikonkissen zur Veränderung der Fußstellung;

Figur 5 eine schematische Darstellung einer Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6a eine perspektivische Ansicht von einem im unbelasteten Zustand plattenförmigen Element gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Eründung;

Figur 6b eine perspektivische Ansicht von einem im unbelasteten Zustand plattenförmigen Element gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figur 6c eine perspektivische Ansicht von einem im unbelasteten Zustand keilförmigen Element gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 6d eine perspektivische Ansicht von einem im unbelasteten Zustand im

Wesentlichen plattenförmigen Element gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 7a eine Seitenansicht von dem Element von Figur 6a im belasteten Zustand im Einsatz;

Figur 7b eine Seitenansicht von dem Element von Figur 6b im belasteten Zustand im Einsatz;

Figur 7c eine Seitenansicht von dem Element von Figur 6c im belasteten Zustand im Einsatz;

Figur 7d eine Seitenansicht von dem Element von Figur 6d im belasteten Zustand im Einsatz; und

Figur 7e eine Draufsicht von oben auf das Element von Figur 6d im belasteten Zustand im Einsatz.

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik im Gebrauch mit Blick auf das Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes 18. Die optische Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 umfasst eine Glasplatte 12 mit einer Fußaufsetzseite 12a und einer Scannerseite 12b, wobei auf der Scannerseite 12b der Glasplatte 12 ein Scanner 14 mit einer Scannereinheit 16 angeordnet ist. Auf der Fußaufsetzseite 12a der Glasplatte 12 ist im Betrieb ein Fuß 18 platziert. Die verschiedenen Regionen des Fußes 18, der Zehenbereich 20, der Ballen 22, das Fußgewölbe 24 und die Ferse 26 werden im Betrieb von dem Scanner 14 abgebildet. Durch das Platzieren des Fußes 18 auf der harten Glasplatte 12 verändert sich die Form des Fußes 18. Der Zehenbereich 20, der Ballen 22 und die Ferse 26 liegen über weite Bereiche flach auf der Glasplatte 12 auf. Auch das Fußgewölbe 24 hat sich relativ zur unbelasteten und/oder zur natürlich belasteten Fußform abgesenkt.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht einer optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung im Gebrauch mit Blick auf das Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes 18. Die optische Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 umfasst ein im unbelasteten Zustand plattenförmiges Element 28 aus einem nachgiebigen Material. Das Element 28 weist eine Fußaufsetzseite 28a, eine Scannerseite 28b und eine Schichtdicke d auf. Die Schichtdicke d des Elements 28 beträgt vorzugsweise zwischen 1 cm und 10 cm, besonders bevorzugt zwischen 1,5 cm und 5 cm. Die Schichtdicke d des Elements 28 ist dabei vorzugsweise an das Gewicht der Person angepasst, dessen Fußsohlen gescannt werden sollen. Für Personen mit größerem Gewicht werden vorzugsweise Fußsohlen- Scanvorrichtungen 10 mit einem Element 28 verwendet, das eine größere Schichtdicke d aufweist. Hierzu kann das Element 28 auch auswechselbar sein. Das nachgiebige Material, aus dem das Element 28 besteht, ist zumindest teilweise lichtdurchlässiges Silikongel. Die Shore-00 Härte des nachgiebigen Materials liegt vorzugsweise unter 50, besonders bevorzugt unter 15. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Shore-00 Härte des nachgiebigen Materials unter 5 liegt. Alle hierzu angegebenen Shore-00 Härten entsprechen nach der Norm ASTM D2240 gemessenen Werten.

Auf der Fußaufsetzseite 28a des Elements 28 ist eine desinfizierbare Polyurethan- Schutzbeschichtung 30 aufgebracht. Die Schichtdicke der desinfizierbaren Polyurethan- Schutzbeschichtung 30 beträgt vorzugsweise zwischen 2 um und 100 um, besonders bevorzugt zwischen 10 pm und 50 pm und am bevorzugtesten 25 pm. Die desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung 30 ermöglicht unter anderem, das Element 28 besonders leicht zu reinigen und/ oder zu desinfizieren. Auf der Scannerseite 28b des Elements 28 ist ein optischer Scanner 32 angeordnet. Der optische Scanner 32 umfasst einen 3D- Laserscanner 34. Der 3D-Laserscanner dient dazu, im Betrieb eine dreidimensionale Form der Fußaufsetzseite 28a des Elements 28 zu scannen, und aus den so erhaltenen Daten eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der plantaren Seite von einem darauf platzierten Fuße 18 durchzuführen. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, zwei Füße 18 gleichzeitig auf dem Element 28 zu platzieren und eine Rekonstruktion der dreidimensionale Form der plantaren Seite von beiden Füßen 18 durchzuführen.

Zur Rekonstruktion der plantaren Seite(n) von einem oder zwei Füßen 18 wird ein Laserstrahl 36 über die gesamte Fußaufsetzseite 28a des Elements 28 gerastert. Das nachgiebige Material des Elements 28 ist in seiner Härte so ausgewählt, dass sich die Fußaufsetzseite des Elements 28 der Form der Fußsohle 38 anpasst, so dass ein Scan der Fußaufsetzseite des Elements 28 einen vollständigen Scan der Fußsohle 38 umfasst. Die Begriffe „Fußsohle“ und „plantare Seite des Fußes“ werden in dieser Anmeldung synonym verwendet. Die optische Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 umfasst außerdem eine Auswerteeinheit 40 (hier nicht explizit dargestellt, vgl. Figur 5), die mit dem optischen Scanner 32 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 40 ist dazu eingerichtet, aus den vom optischen Scanner 32 aufgenommenen Daten eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der plantaren Seite des Fußes 18 bzw. der Füße 18 zu berechnen, die als Vorlage für eine Schuheinlage dienen oder dieser entsprechen kann. Bei der Rekonstruktion kann vorgesehen sein, dass der Fuß 18, bzw. die Füße 18 aus der gescannten Fußaufsetzseite 28a, vorzugsweise automatisch, ausgeschnitten wird bzw. werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die weitere Bearbeitung umfasst, dass eine Schuheinlagengröße, die einer Größe des Fußes 18 bzw. der Füße 18 entspricht, aus einer Auswahl von Standardgrößen für Schuheinlagen ausgewählt wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Berechnung der dreidimensionalen Form der Schuheinlage umfasst, dass eine Materialstärke der Schuheinlage gewählt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einer Person mit höherem Fußgewölbe, deren Füße 18 gescannt werden, eine dickere Materialstärke der Schuheinlage gewählt wird als bei einer Person mit geringerer Gewölbehöhe, deren Füße gescannt werden.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht eines orthopädischen Fußsohlen-Scansystems 47 gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung im Gebrauch mit Blick auf das Längsgewölbe eines zu scannenden Fußes 18. Das orthopädische Fußsohlen-Scansystem 47 umfasst alle in Figur 2 dargestellten Merkmale der Erfindung. Ferner ist hier ein Silikonkissen 42 auf oder unter der desinfizierbaren Polyurethan-Schutzbeschichtung 30 des Elements 28 unterhalb der Fußsohle 38 am Fußgewölbe 24 angeordnet. Das Fußgewölbe bestimmt maßgeblich die Stellung des Fußes 18 und die dreidimensionale Form der Fußsohle. Durch die Anordnung des Silikonkissens unterhalb der Fußsohle wird die Stellung des Fußes 18 und damit auch die dreidimensionale Form der Fußsohle 38 orthopädisch korrigiert. Das Silikonkissen 42 besteht vorzugsweise aus demselben lichtdurchlässigen Material wie das Element 28. Hierdurch wird der von dem 3D-Laserscanner 34 ausgesendeten Laserstrahl 36 an den Grenzflächen zwischen dem Silikonkissen 42 und dem Element 28, bzw. der desinfizierbaren Polyurethan-Schutzbeschichtung 30, nicht, oder nur wenig gebeugt. Eine Rekonstruktion einer dreidimensionalen Form der plantaren Seite eines auf dem Element 28 platzierten Fußes 18 kann somit auch während einer mit dem Silikonkissen 42 durchgeführten orthopädischen Korrektur durchgeführt werden. Die Silikonkissen 42 führen eine Korrektur durch, die der Korrektur von zu erstellenden Schuheinlagen entsprechen kann. Vorzugsweise werden zur Optimierung der orthopädischen Korrektur des Fußes 18 Silikonkissen 42 unterschiedlicher Größe nacheinander unter dem Fuß 18 oder unter dem Element 28 platziert. Nach Platzierung jedes der Silikonkissen 42 werden, jeweils in ähnlicher Weise wie in Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben, Rekonstruktionen der dreidimensionalen Form der Fußsohle 38 bei unterschiedlicher Belastung durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse der so erzielten Scans kann ein Orthopädiemechaniker einfach überprüfen, bei welcher Form der Silikonkissen 42 eine orthopädische Korrektur eines gescannten Fußes 18 optimal durchgeführt wird, die Form der unter Belastung gescannten Fußsohle 38 also am ehesten der Form einer gesunden Fußsohle 38 entspricht. Die Form der zu erstellenden Schuheinlage kann dann entsprechend der Form der Silikonkissen unter Berücksichtigung der Fußstellung gewählt werden.

Figur 4 zeigt eine Einzelansicht von einem Paar von dem in der Figur 3 verwendeten Silikonkissen 42, wovon jedes dazu eingerichtet ist, auf der plantaren Seite des Fußes 18 unter jeweils einem Fußgewölbe 24 platziert zu werden und hierdurch die Fußstellung zu verändern. Die Silikonkissen 42 weisen einen flach zulaufenden Bereich 44 und einen erhöhten Bereich 46 auf. Der flach zulaufende Bereich 44 ist dazu eingerichtet, auf Höhe des Fußgewölbes 24 in einem von der durch die Sagittalebene definierten Körpermitte abgewandten Bereich des Fußes 18 platziert zu werden. Der erhöhte Bereich 46 ist dazu eingerichtet, auf Höhe des Fußgewölbes 24 in einem von der durch die Sagittalebene definierten Körpermitte zugewandten Bereich des Fußes 18 platziert zu werden und weist beispielsweise eine Höhe zwischen 1 cm und 6 cm auf. Die Silikonkissen 42 liegen in unterschiedlicher Länge 1 und Breite b vor und sind an Füße unterschiedlicher Größen angepasst. Die Länge 1 kann dabei beispielsweise zwischen 5 cm und 20 cm betragen. Die Breite b kann beispielsweise zwischen 3 cm und 8 cm betragen. Größere oder kleinere Ausführungsformen der Silikonkissen 42 sind ebenfalls denkbar.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung 48 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. Die Schuheinlagen- Herstellungsvorrichtung 48 umfasst eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 entsprechend der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung und eine Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung 50. Die Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung 50 kann beispielsweise eine zur Fertigung von Schuheinlagen geeignete Fräse, oder ein zur Fertigung von Schuheinlagen geeigneter 3D-Drucker sein. Die Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung 48 dient zur automatischen Fertigung von Schuheinlagen. Hierzu wird ein Fuß 18 oder mehrere Füße 18 mit seiner plantaren Seite auf der Fußsohlen-Scanvorrichtung 10 platziert und eine dreidimensionale Rekonstruktion der plantaren Seite des Fußes 18 bzw. der Füße 18 entsprechend der in Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung durchgeführt. Die Rekonstruktion wird an die Schuheinlagen- Fertigungseinrichtung 50 übermittelt, welche, vorzugsweise automatisch, der Rekonstruktion entsprechende Schuheinlagen fertigt. Zur Fertigung kann die Schuheinlage mittels einer Fräse (nicht explizit dargestellt) aus einem Rohling gefräst werden, oder mittels eines geeigneten 3D-Druckers (ebenfalls nicht explizit dargestellt) gedruckt werden.

Das in der Figur 6a gezeigte Element 28 aus nachgiebigem Material besteht in diesem

Beispiel aus zwei übereinander angeordneten Schichten 28c und 28d aus Silikongelen mit unterschiedlichen Shorehärten ooo. Selbstverständlich könnte das Element 28 auch aus mehr als zwei Schichten mit unterschiedlichen Shorehärten bestehen.

Auf der oberen 28d der beiden Schichten 28c und 28d befindet sich vorteilhafterweise eine desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung (nicht gezeigt).

Die beiden Schichten 28c und 28d können unterschiedliche Dicken aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die obere Schicht 28d weicher als die untere Schicht 28c sein, um einen darauf angeordneten Fuß 18 (siehe Figur 7a) besonders großflächig und schalenförmig scannen zu können. Die ist aufgrund einer erhöhten oder maximalen Druckverteilung bei diabetischem Fußsyndrom und rheumatischem Fuß besonders vorteilhaft.

Das in der Figur 6b gezeigte Element 28 unterscheidet sich von dem in der Figur 6a gezeigten Element im Wesentlichen darin, dass die beiden Schichten 28c und 28d keine konstante Dicke aufweisen, sondern keilförmig, aber so angeordnet sind, dass sie, übereinanderliegend, ein zusammengesetztes Element mit einer konstanten Dicke bilden.

Durch die ungleichmäßige Schichtdicke bzw. die keilförmige Gestaltung kann ein zu scannender Fuß im Sinne einer Stellungskorrektur ein- oder auswärts gekippt werden (Pronation/Supination) (siehe auch Figur 7b). Somit kann eine gewünschte Stellungskorrektur vor einem Scan erreicht werden. Es handelt sich hier jedoch nur um ein Beispiel.

Das in der Figur 6c gezeigte Element 28 unterscheidet sich von dem in der Figur 7b gezeigten Element, indem die beiden Schichten 28c und 28d so übereinander angeordnet sind, dass das resultierende Element 28 im Querschnitt keilförmig ist. Die resultierende schräge Oberfläche (Fußaufsetzseite 28a) ermöglicht eine Stellungskorrektur eines Fußes (siehe auch Figur 7c).

Das in der Figur 6d gezeigte Element 28 unterscheidet sich von dem in der Figur 6a gezeigten Element darin, dass es nicht aus zwei übereinander gelegten Schichten besteht, sondern sich innerhalb einer Schicht 28d - in diesem Beispiel lediglich - ein Bereich 28e aus Silikongel mit gegenüber der Shorehärte der Schicht 28d unterschiedlicher Shorehärte befindet. Der Bereich 28e bzw. das resultierende Element 28 kann für eine Stellungskorrektur eines Fußes zum Beispiel über die Aufrichtung des Fußgewölbes vor einem Scan (siehe auch Figuren 7d und 7e) verwendet werden. Bei den in den Figuren 6 und 7 gezeigten Beispielen weist die untere Schicht 2c eine Shorehärte von beispielsweise 32 (gemessen mit einem Durometer 000 Bareiss) und die obere Schicht 28d eine Shorehärte von 32 (gemessen mit dem Durometer 000 Bareiss) auf. Ganz allgemein kann das plattenförmige oder keilförmige Element oder mindestens eine Schicht des plattenförmigen Elements, wobei dies auch mehr als zwei Schichten aufweisen kann, einen der vorgenannten Shore härte-Werte aufweisen. Noch allgemeiner kann das platten- oder keilförmige Element oder eine Schicht eines mehrschichtigen platten- oder keilförmigen Elements eine Shorehärte im Bereich von 20 bis 40 Shore 000 (gemessen mit dem Durometer 000 Barreis) aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich kann das platten- oder keilförmige Element einen zeitunabhängigen Druckverformungsrest im Bereich von 1% bis 4%, vorzugsweise von 2%, aufweisen. Der vorgenannte Wert kann sich zum Beispiel auf eine Schichtdicke des Elements von 20,5 + 0,1 mm im unbelasteten Zustand beziehen.

Wenn das platten- oder keilförmige Element nur aus einer Schicht besteht, so kann es beispielsweise wie folgt hergestellt werden: Wenn es beispielsweise aus einem raumtemperaturvernetzten Zweikomponenten-Silikon besteht, so werden die Komponenten direkt vor dem Befüllen einer Gussform vermischt. Anschließend härtet man das Silikon ohne weiteren Druck oder Hitze in der Gussform aus.

Sofern auch eine desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung aufgebracht werden soll, so befindet sich diese bereits vorher in der Gussform und verbindet sich unter Verwendung eines Primers während des Aushärtungsprozesses.

Wenn das platten- oder keilförmige Element aus mehr als einer Schicht besteht, so kann beispielsweise die zweite Schicht dadurch hergestellt werden, dass die Gussform für die zweite Schicht vergrößert und anschließend mit einem, vorzugsweise härteren, unteren Silikon erneut gefüllt wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste

10 optische Fußsohlen-Scanvorrichtung

12 Glasplatte

12a Fußaufsetzseite

12b Scannerseite

14 Scanner

16 Scannereinheit

18 Fuß

20 Zehenbereich

22 Ballen

24 Fußgewölbe

26 Ferse

28 Element

28a Fußaufsetzseite

28b Scannerseite

28c, 28d Schichten

28e Bereich

30 desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung

32 optischer Scanner

34 3D-Laserscanner

36 Laserstrahl

38 Fußsohle

40 Auswerteeinheit

42 Silikonkissen

44 flach zulaufender Bereich

46 erhöhter Bereich

47 orthopädisches Fußsohlen-Scansystem

48 Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung 50 Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung d Dicke des Elements im unbelasteten Zustand

1 Länge des Silikonkissens b Breite des Silikonkissens

Claims

Ansprüche

1. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (io), umfassend: a) ein im unbelasteten Zustand im Wesentlichen plattenförmiges oder keilförmiges Element (28) aus einem nachgiebigen Material mit einer im Gebrauch zu einer zu scannenden Fußsohle (38) eines menschlichen Fußes (18) zugewandten Fußaufsetzseite (28a) und einer Scannerseite (28b), wobei das nachgiebige Material zumindest teilweise lichtdurchlässig ist, b) einen optischen Scanner (32), der auf der Scannerseite (28b) des Elements (28) angeordnet und konfiguriert ist, um im Gebrauch elektromagnetische Strahlung durch das Element (28) hindurch zumindest teilweise auf die Fußaufsetzseite (28a) des Elements (28) zu emittieren, und um im Gebrauch Daten aufzunehmen, und c) eine Auswerteeinheit (40), die mit dem optischen Scanner (32) verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, aus den vom optischen Scanner (32) aufgenommenen Daten eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle (38) durchzuführen.

2. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das nachgiebige Material Silikongel umfasst.

3. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Shore-00 Härte des nachgiebigen Materials unter 50 liegt.

4. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element (28) auf der Fußaufsetzseite (28a) eine vorzugsweise desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung (30) aufweist.

5. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die desinfizierbare Polyurethan-Schutzbeschichtung (30) eine Schichtdicke zwischen 2 um und 100 um aufweist.

6. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Scanner (32) einen 2D- oder 3D-Laserscanner (34) umfasst.

7. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Scanner (32) zusätzlich die Intensität des reflektierten Signals erfasst.

8. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element (28) im unbelasteten Zustand eine Schichtdicke zwischen 1 cm und 10 cm aufweist.

9. Optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optische Scanner (32) eine Erfassungsgenauigkeit von 1 mm oder besser hat.

10. Orthopädisches Fußsohlen-Scansystem, umfassend: eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und wenigstens ein Silikonkissen (42), das dazu geeignet ist, eine Stellung von wenigstens einem auf dem Element (28) aufgesetzten Fuß (18) durch Einbringen unter wenigstens ein Fußgewölbe (24) zu verändern.

11. Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung (48), umfassend: eine optische Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis

9, und eine Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung (50), die mit der optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) datentechnisch in Verbindung steht.

12. Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung (48) nach Anspruch 11, wobei die Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung (50) eine Fräse und/oder einen 3D-Drucker umfasst.

13. Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer optischen Fußsohlen-Scanvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

Platzieren wenigstens eines Fußes (18) mit der Fußsohle (38) auf dem Element (28),

Scannen der Fußsohle(n) (38) mit dem optischen Scanner (32),

Übertragen der durch das Scannen ermittelten Daten vom optischen Scanner (32) zur Auswerteeinheit (40), Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle (38), sowie Berechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß (18) im belasteten Zustand aus der rekonstruierten Form der Fußsohle (38) mittels der Auswerteeinheit (40).

14. Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage nach Anspruch 13, das ferner den Schritt umfasst: vor dem Scannen Verändern einer Stellung des wenigstens einen Fußes (18) durch Einbringen von wenigstens einem Silikonkissen (42) unter ein Fußgewölbe (24) des wenigstens einen Fußes (18) zur Korrektur einer Fehlstellung.

15. Verfahren zum Ermitteln einer dreidimensionalen Form einer Schuheinlage nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Berechnen einer dreidimensionalen Form der Schuheinlage mittels der Auswerteeinheit (40) die automatische Durchführung der Schritte umfasst:

Ausschneiden der Fußform,

Wählen einer Schuheinlagengröße auf Basis der gescannten Fußsohle oder der rekonstruierten Form der Fußsohle (38), und

Wählen der Materialstärke der Schuheinlage auf Basis der rekonstruierten Form der Fußsohle (38).

16. Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Schuheinlagen-Herstellungsvorrichtung (48) nach Anspruch 11 oder 12,

Platzieren wenigstens eines Fußes (18) mit der Fußsohle (38) auf dem Element

(28),

Scannen der Fußsohle(n) (38) mit dem optischen Scanner (32),

Übertragen der durch das Scannen ermittelten Daten vom optischen Scanner (32) zur Auswerteeinheit (40),

Rekonstruktion der dreidimensionalen Form der Fußsohle (38), sowie

Berechnen einer dreidimensionalen Form wenigstens einer Schuheinlage zur Verbesserung der Gewichtsverteilung auf den Fuß (18) im belasteten Zustand aus der rekonstruierten Form der Fußsohle (38) mittels der Auswerteeinheit (40), und

Fertigen der Schuheinlage mittels der Schuheinlagen-Fertigungseinrichtung

(50).

17. Verfahren zum automatischen Herstellen einer Schuheinlage nach Anspruch 16, wobei das Berechnen einer dreidimensionalen Form der Schuheinlage aus den ermittelten Daten mittels der Auswerteeinheit (40) die automatische Durchführung der Schritte umfasst:

Ausschneiden der Fußform,