(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 212382805 U(45)授权公告日 2021.01.22
(21)申请号 202020619932.5(22)申请日 2020.04.22
(73)专利权人 上海交通大学医学院附属第九人
民医院
地址 200011 上海市黄浦区制造局路639号 专利权人 上海交通大学(72)发明人 王金武 鲁德志 王彩萍 万克明
许苑晶 戴尅戎 (74)专利代理机构 上海光华专利事务所(普通
合伙) 31219
代理人 李治东(51)Int.Cl.
A61F 5/14(2006.01)B33Y 70/00(2020.01)B33Y 50/00(2015.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图1页
B33Y 80/00(2015.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
CN 212382805 U(54)实用新型名称
一种3D打印拇外翻矫形鞋垫(57)摘要
本申请提供了一种3D打印拇外翻矫形鞋垫，包括：3D打印的鞋垫本体、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构；矫正结构包括：分指指套、第一施力部、及第二施力部；分指指套设于所述鞋垫本体上对应大拇指区域；分指指套包括：指套主体、及指套施力壁；指套主体用于固定患者大拇指；指套施力壁用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。本申请具有结构简单、使用方便，通过个性化定制提高舒适度和贴合度，使用硅胶材料，柔软度较好，保护足部皮肤不被挤压和磨损。同时对第一趾骨、第一跖骨和跖骨关节矫正效果好，可施加精准的矫形力。另外，可放于正常的鞋内，不会对行走造成影响，适合患者行走与站立，舒适美观。
CN 212382805 U
权 利 要 求 书
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1.一种3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，包括：3D打印的鞋垫本体、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构；
所述矫正结构包括：分指指套、第一施力部、及第二施力部；所述分指指套设于所述鞋垫本体上对应大拇指区域；所述分指指套包括：指套主体、及指套施力壁；
所述指套主体用于固定患者大拇指；所述指套施力壁用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对所述第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。
2.根据权利要求1所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述鞋垫本体、及矫正结构是通过对患者足部进行光学扫描所获取到的足部尺寸数据适配进行3D打印的。
3.根据权利要求1或2所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述3D打印技术所采用的材料包括：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。
4.根据权利要求2所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述指套主体的结构是根据患者足部的第一趾骨外形大小进行相应设置的；同时依据医生对患者足部的建议的矫正距离调整所述指套施力壁的位置走向或结构形状、以及依据医生对患者足部的建议的矫正程度调整所述指套施力壁的厚度。
5.根据权利要求2所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，依据患者的足部尺寸数据，所述鞋垫本体上还相应分布设置有足跟部、足弓部、边缘部、及大拇指部中任意一种或多种，以用于贴合患者足底曲线。
6.根据权利要求5所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述依据患者的足部尺寸数据，所述鞋垫本体上相应的设置包括以下任意一种或多种：
所述足跟部根据患者足跟尺寸数据设置为凹陷的U型杯状结构；所述足跟部的边缘处高出中心处一定高度，以用于保护踝关节；
所述足弓部根据患者足弓曲面弧度凸设置为具有一定坡度的足弓支撑结构；所述边缘部根据患者较低中端外侧设置为斜坡式结构；所述大拇指部根据患者大拇指尺寸数据设置为凹陷结构。7.根据权利要求1所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述矫正结构通过粘合或卡合方式固定于所述鞋垫本地上，以供所述矫正结构根据患者矫正恢复情况进行调整或更换。
8.根据权利要求1所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述第一施力部对应患者第一跖趾关节和第一跖骨，并呈弧形拱起；所述第二施力部对应第五跖趾关节和第五跖骨，并呈弧形拱起；所述第一施力部与所述第二施力部用于稳定前脚掌。
9.根据权利要求1或8所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫，其特征在于，所述指套施力壁、第一施力部、及第二施力部的表面均设置有硅胶材料。
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说 明 书
一种3D打印拇外翻矫形鞋垫
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技术领域
[0001]本申请涉及一种足部矫形装置领域，特别是涉及一种3D打印拇外翻矫形鞋垫。背景技术
[0002]拇外翻是现今比较常见的足部畸形，发病率为20～50％，其中女性患病率约为男性的9～10倍。通过佩戴足部矫形器进行保守治疗是患者的首要选择。目前拇外翻矫形器多为批量化生产，未能满足不同患者足部个性化特征，导致穿戴舒适性低，矫形效果不佳。[0003]现有矫形器种类繁多，根据矫形原理的不同，可将拇外翻矫形器分为两类：第一类在第一脚趾外侧施力的矫形器，会造成第一脚趾与第二脚趾之间缝隙过大；第二类在第一脚趾内侧施力的矫形器，使用柔性材料施加力的矫形器。但由于柔性材料限制，矫正力度有限，不适用于拇外翻严重的患者。而使用硬性材料施加力的矫形器，通常又与个体足部曲面形状特征匹配度低，导致局部压力过大诱发疼痛。[0004]所以现有矫形器普遍存在批量化、大众化、疗效差的特点，这些用于拇外翻矫正的矫形器不能满足患者个性化足部形状特征，并且对患者的足弓部分缺少支撑，导致前足内侧局部压力过大，诱发疼痛。[0005]因此，有必要提供一种个性化疗效好的拇外翻矫形装置以解决上述技术问题。实用新型内容
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供一种3D打印拇外翻矫形鞋垫，用于解决现有技术中至少一个问题。[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种3D打印拇外翻矫形鞋垫，包括：3D打印的鞋垫本体、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构；所述矫正结构包括：分指指套、第一施力部、及第二施力部；所述分指指套设于所述鞋垫本体上对应大拇指区域；所述分指指套包括：指套主体、及指套施力壁；所述指套主体用于固定患者大拇指；所述指套施力壁用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对所述第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。[0008]于本申请一实施例中，所述鞋垫本体、及矫正结构是通过对患者足部进行光学扫描所获取到的足部尺寸数据适配进行3D打印的。[0009]于本申请一实施例中，所述3D打印技术所采用的材料包括：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。
[0010]于本申请一实施例中，所述指套主体的结构是根据患者足部的第一趾骨外形大小进行相应设置的；同时依据医生对患者足部的建议的矫正距离调整所述指套施力壁的位置走向或结构形状、以及依据医生对患者足部的建议的矫正程度调整所述指套施力壁的厚度。
[0011]于本申请一实施例中，依据患者的足部尺寸数据，所述鞋垫本体上还相应分布设置有足跟部、足弓部、边缘部、及大拇指部中任意一种或多种，以用于贴合患者足底曲线。
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说 明 书
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于本申请一实施例中，所述依据患者的足部尺寸数据，所述鞋垫本体上相应的设
置包括以下任意一种或多种：所述足跟部根据患者足跟尺寸数据设置为凹陷的U型杯状结构；所述足跟部的边缘处高出中心处一定高度，以用于保护踝关节；所述足弓部根据患者足弓曲面弧度凸设置为具有一定坡度的足弓支撑结构；所述边缘部根据患者较低中端外侧设置为斜坡式结构；所述大拇指部根据患者大拇指尺寸数据设置为凹陷结构。[0013]于本申请一实施例中，所述矫正结构通过粘合或卡合方式固定于所述鞋垫本地上，以供所述矫正结构根据患者矫正恢复情况进行调整或更换。[0014]于本申请一实施例中，所述第一施力部对应患者第一跖趾关节和第一跖骨，并呈弧形拱起；所述第二施力部对应第五跖趾关节和第五跖骨，并呈弧形拱起；所述第一施力部与所述第二施力部用于稳定前脚掌。[0015]于本申请一实施例中，所述指套施力壁、第一施力部、及第二施力部的表面均设置有硅胶材料。
[0016]综上所述，本申请提供了一种3D打印拇外翻矫形鞋垫，包括：3D打印的鞋垫本体、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构；所述矫正结构包括：分指指套、第一施力部、及第二施力部；所述分指指套设于所述鞋垫本体上对应大拇指区域；所述分指指套包括：指套主体、及指套施力壁；所述指套主体用于固定患者大拇指；所述指套施力壁用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对所述第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。[0017]达到了以下有益效果：[0018]本申请具有结构简单、使用方便，通过个性化定制提高舒适度和贴合度，使用硅胶材料，柔软度较好，保护足部皮肤不被挤压和磨损。同时对第一趾骨、第一跖骨和跖骨关节矫正效果好，可施加精准的矫形力。另外，可放于正常的鞋内，不会对行走造成影响，适合患者行走与站立，舒适美观。附图说明
[0019]图1为本申请于一实施例中的一种3D打印拇外翻矫形鞋垫的结构示意图。具体实施方式
[0020]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0021]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，虽然图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，但其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0022]针对现有的拇外翻矫形鞋垫存在的大众化、批量化、疗效差等缺陷，本申请提供一种可以3D打印的矫形鞋垫，通过对患者进行光学扫描获取患者的足部尺寸数据，为患者量身定做矫形鞋垫，贴合度高。使用硅胶材料，柔软度较好，保护足部皮肤不被挤压和磨损。同
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说 明 书
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时对第一趾骨、第一跖骨和跖骨关节矫正，且足拇指处柔性好、贴合性高，适合患者行走与站立，为患者量身定做可施加精准的矫形力的3D打印拇外翻矫形鞋垫。更重要的是，本申请提供的3D打印拇外翻矫形鞋垫可放于正常的鞋内，不会对行走造成影响，可达到动态矫正，方便舒适，矫形效果显著，成功率高。[0023]如图1所示，展示本申请实施例中的一种3D打印拇外翻矫形鞋垫的结构示意图。如图所示，所述3D打印拇外翻矫形鞋垫包括：3D打印的鞋垫本体1、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构2。
[0024]于本申请的一实施例中，所述鞋垫本体1、及矫正结构2是通过对患者足部进行光学扫描所获取到的足部尺寸数据适配进行3D打印的。[0025]具体来说，预先获取患者足部的三维扫描图像数据，如通过X光片和CT获取三维扫描图像数据，本申请还可通过光学三维扫描仪对足部的尺寸、拇指畸形进行捕捉，从而获得足部表面的空间坐标。相对于传统定制工艺而言，光学三维扫描收集简单、方便、准确，并且非接触式光学扫描仪对人体没有危害，不存在辐射，能采集高精度的点云数据，可以做到量体裁衣，对足部进行精准扫描。然后导入三维建模软件并描绘出患者的足部大小、拇外翻程度，根据患者的足部尺寸、计划达到的矫正程度，通过获取静止状态下足部拇指外翻状态下形态的大小，使用计算机进行建模设计并进行3D打印，可以达到更好的治疗效果。[0026]需要说明的是，本申请能够根据不同患者的拇外翻情况进行个性化设计，使其完全贴合患者的足部大小，实现个性化、精准化和定制式的治疗。并且通过上述方式3D打印成型的所述拇外翻矫形鞋垫的尺寸能够符合患者足部解剖特征，患者佩戴舒服，无不适感，依从性高，有效预防和矫正拇外翻畸形。[0027]于本申请的一实施例中，所述3D打印技术所采用的材料包括但不限于：聚氨酯、聚乳酸、尼龙塑料、光敏树脂、硅胶、橡胶、乳胶、ABS塑料、PVC塑料、有机硅树脂、丙烯基树脂中任意的一种或多种组合。
[0028]本申请所述3D打印拇外翻矫形鞋垫通过使用光学三维扫描仪扫描足部获取对应的三维数据，优选地采用TPU材料进行3D一体化成型打印而成。[0029]其中，TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为聚酯型和聚醚型，它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温度，断裂伸长率>50％，外力撤除后复原性比较好的高分子材料。聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，聚氨酯弹性体的硬度范围很宽，性能范围很宽，所以聚氨酯弹性体是介于橡胶和塑料的一类高分子材料。可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。这类聚氨酯称为TPU。
[0030]在一或多个可实现的实施例中，所述TPU打印材料性能好，易一体成型，材料利用率高，总体价格经济实惠，不污染环境。
[0031]所述TPU材料打印而成的所述3D打印拇外翻矫形鞋垫具有一定的韧性，患者在步行过程，不仅能够得到矫形力的作用，而且极大减少不适感，不影响跖趾关节、趾骨关节正常的屈伸运动。另外，本申请提供的所述3D打印拇外翻矫形鞋垫通过增材制造技术打印，还能具有轻便透气、符合解剖结构、舒适美观等优点，且其表面精度高，极大地提高了患者佩
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戴的依从性。
[0032]于本申请的一实施例中，所述矫正结构2包括：分指指套21、第一施力部22、及第二施力部23。
[0033]需说明的是，所述指套施力壁212、第一施力部22、及第二施力部23的表面均设置有硅胶材料。即本申请中所述3D打印拇外翻矫形鞋垫中各主要施力处表面均附有硅胶材料，所述硅胶材料的柔软度较好，可以减小与足部皮肤间的摩擦，能够保护足部皮肤不被挤压和磨损，防止穿戴过程中造成二次损伤。[0034]于本实施例中，所述分指指套21设于所述鞋垫本体1上对应大拇指区域；所述分指指套21包括：指套主体211、及指套施力壁212；所述指套主体211用于固定患者大拇指；所述指套施力壁212用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对所述第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。
[0035]于本申请的一实施例中，所述指套主体211的结构是根据患者足部的第一趾骨外形大小进行相应设置的；同时依据医生对患者足部的建议的矫正距离调整所述指套施力壁212的位置走向或结构形状、以及依据医生对患者足部的建议的矫正程度调整所述指套施力壁212的厚度。[0036]举例来说，所述指套施力壁212在使用时会位于患者第一趾骨与第二趾骨的指缝间，用于分离第一趾骨与第二趾骨，其端部为圆柱状设计，直径可为0.3cm，以用于防止皮肤的磨损。所述指套施力壁212的一侧会接触到第一趾骨内侧，所述指套施力壁212的另一侧会接触到第二趾骨，甚至还接触第二跖骨，而所述指套施力壁212的两侧则为主要施力处，厚度优选为0.3cm，此厚度矫形力度最为合适。另外，为了防止皮肤长期受力而出现破损，所述指套施力壁212两侧还可附有硅胶材料；同时，在使用时患者的大拇指会套入指套主体211内，以固定患者足部的大拇指。[0037]须知的是，通过对患者进行光学扫描获取患者的足部尺寸数据，为患者量身定做的3D打印拇外翻矫形鞋垫贴合度更高。同时对第一趾骨、第一跖骨和跖骨关节矫正，施加精准的矫形力，矫形效果显著，另外，使用硅胶材料，柔软度较好，能够保护足部皮肤不被挤压和磨损。
[0038]于本申请的一实施例中，所述第一施力部22对应患者第一跖趾关节和第一跖骨，并呈弧形拱起；所述第二施力部23对应第五跖趾关节和第五跖骨，并呈弧形拱起；所述第一施力部22与所述第二施力部23用于稳定前脚掌。[0039]举例来说，所述第一施力部22对应第一跖趾关节和第一跖骨，此部分厚度优选为0.3cm，呈弧形拱起，表面附有硅胶材料，以防止皮肤的磨损；所述第二施力对应第五跖趾关节和第五跖骨，此部分厚度优选为0.3cm，呈弧形拱起，表面附有硅胶材料。所述第一施力部22与述第二施力部23用于共同稳定前脚掌。[0040]于本申请的一实施例中，所述矫正结构2通过粘合或卡合方式固定于所述鞋垫本地上，以供所述矫正结构2根据患者矫正恢复情况进行调整或更换。[0041]举例来说，所述矫正结构2与所述鞋垫本体1的接触区域分别设置为粘贴，以供可拆卸的固定；或这，所述矫正结构2为底部设有夹层的卡合结构，所述鞋垫本地可插入该夹层内，以实现可拆卸的固定。[0042]需要说明的是，当患者随着穿戴本申请所述3D打印拇外翻矫形鞋垫拇外翻的症状
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不断恢复，还可以通过调整或更换所述矫正结构2以及时适配患者足部的真实变化，以期达到更好的矫正效果。
[0043]于本申请的一实施例中，依据患者的足部尺寸数据，所述鞋垫本体1上还相应分布设置有足跟部11、足弓部12、边缘部13、及大拇指部14中任意一种或多种，以用于贴合患者足底曲线。
[0044]为了使适用本申请所述3D打印拇外翻矫形鞋垫更加舒适，所述鞋垫本体1上依据患者的足部尺寸数据进行了相应的设置，包括以下任意一种或多种：
[0045]1)所述足跟部11根据患者足跟尺寸数据设置为凹陷的U型杯状结构；所述足跟部11的边缘处高出中心处一定高度。简单来说，设置为足跟部11边缘也即鞋垫边缘最高，足跟部11中心最低，这样可以稳定足跟，保护踝关节。根据患者实际情况，边缘处应高出1-2cm，固定效果最好。
[0046]2)所述足弓部12根据患者足弓曲面弧度凸设置为具有一定坡度的足弓支撑结构，根据患者足弓曲面弧度，设计适当坡度的足弓支撑，提高患者的舒适度。[0047]3)所述边缘部13根据患者较低中端外侧设置为斜坡式结构，即所述边缘部13为斜坡式增高，为提高患者的舒适感。
[0048]4)所述大拇指部14根据患者大拇指尺寸数据设置为凹陷结构，可以减轻大拇指的不适感。
[0049]本申请相比于传统的独立矫形器相比，本申请以鞋垫为主要矫形形式，在实际场景中，可将本申请所述的3D打印拇外翻矫形鞋垫放于正常的鞋内，不会对行走造成影响，还可达到动态矫正，方便舒适，矫形率高。[0050]综上所述，本申请提供的一种3D打印拇外翻矫形鞋垫。包括：3D打印的鞋垫本体、及其上3D打印的用于矫正拇外翻的矫正结构；所述矫正结构包括：分指指套、第一施力部、及第二施力部；所述分指指套设于所述鞋垫本体上对应大拇指区域；所述分指指套包括：指套主体、及指套施力壁；所述指套主体用于固定患者大拇指；所述指套施力壁用于分离第一趾骨与第二趾骨，并对所述第一趾骨及第二趾骨形成反作用力。[0051]本申请具有结构简单、使用方便，通过个性化定制提高舒适度和贴合度，使用硅胶材料，柔软度较好，保护足部皮肤不被挤压和磨损。同时对第一趾骨、第一跖骨和跖骨关节矫正，且足拇指处柔性好、贴合性高，适合患者行走与站立，为患者量身定做可施加精准的矫形力的3D打印拇外翻矫形鞋垫。更重要的是，本申请提供的3D打印拇外翻矫形鞋垫可放于正常的鞋内，不会对行走造成影响，可达到动态矫正，方便舒适，矫形效果显著，成功率高。
[0052]本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0053]上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
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