一种足弓支撑袜的制作方法

1.本发明涉及技术领域为袜子，特别涉及一种结合增材制造技术能适应个体足部，起到支撑足弓效果的足弓支撑袜。


背景技术：

2.足弓是人脚的重要结构，足弓缺失或足弓塌陷则被称为扁平足，其经常困扰着一些人们；患有偏平足的患者需要在日常生活中通过使用特制鞋垫、足垫来矫正畸形的足弓；目前市场上的矫正鞋垫、足垫虽然是根据患者足部扁平情况定制，但是由于个体差异，而且患者在矫正过程中是一个动态的过程，患者不适时则需再次更换另一双矫正鞋垫，如果利用传统的定制则需要重新开模生产，才能做到真正的定制，但是这种高成本消费并不是大众消费者可以承担的。
3.另外，普通人在某些应用场景上也需要对足部足弓提供额外支撑，例如长时间长距离徒步、长时间站立等。另外市面上的鞋子除了运动鞋大部分并没有特地在鞋垫处设计凸出的足弓支撑件，使用者长时间穿着这种鞋也会感到不适。故带有足弓支撑的功能性袜子能够有效解决以上问题。
4.市面上的足弓支撑袜的主要是通过增加支撑件或者是加强袜子足弓处的弹力实现的，后者支撑效果一般，难以满足使用者的需求；前者所使用的的支撑件一般是采用硅胶或者弹性板等，均有舒适度、透气性等问题，不适宜长时间穿着。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，通过3d打印的制造技术，提供一种足弓支撑袜，该用于支撑足弓的支撑件由弹性材料通过3d打印技术一体成型，支撑件与袜体可拆卸连接，其主要优势在于支撑件在外力作用下可发生一定的形变，当使用者穿着该足弓支撑袜时，支撑件通过一定的形变与使用者的足弓实现紧密贴合并对使用者的足弓起到良好的支撑，支撑件的一定形变能够满足不同使用者个体之间足弓的较小差异，而且支撑件与袜体为可拆卸连接，袜体更换便捷，支撑件耐用度高，整体提高了足弓支撑袜的实用性，且降低了生产成本，另外由于支撑件是通过3d打印技术一体成型，可实现真正的私人定制化，而且成本低，同时达到优秀的支撑效果。本发明披露的支撑件使用的弹性材料具有优异的弹性性能，使用安全，重量轻，佩戴舒适，同时支撑件可以重复使用，更加环保。
6.本发明披露了一种足弓支撑袜，包括袜体以及支撑件，所述支撑件固定在袜体的足弓部，所述袜体与支撑件之间为可拆卸连接，所述支撑件包括边框以及主体镂空结构，所述主体镂空结构包括多个相互连接的单元，所述单元为由多个连接柱及顶点组成的几何体，边框的内缘与其中一些单元的多个连接柱和/或顶点相连接，所述支撑件由弹性材料所制，且在外力作用下通过形变与使用者的足弓相贴合。
7.进一步地，所述支撑件由弹性材料3d打印一体成型。
8.进一步地，所述单元为一种或是多种的规则几何体。
9.进一步地，所述单元为棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体、多面体中的任意一种或多种规则几何体。
10.进一步地，所述单元为由多个连接柱及顶点组成的无规则几何体。
11.进一步地，所述弹性材料的弹性模量为1-50mpa。
12.进一步地，所述外力为使用者穿着该足弓支撑袜后，使用者足部对于支撑件的压力。
13.进一步地，所述袜子的足弓部设有固定部，所述支撑件与固定部可拆卸连接。
14.进一步地，所述固定部为设置在袜体足弓部的口袋、插口、固定带等结构，该固定部与袜体足弓部之间形成用于限位支撑件的弹性空间。
15.进一步地，所述固定部为设置在袜体足弓部表面的插件，该插件能够插入支撑件的主体镂空结构使得支撑件限位与袜体足弓部下方。
附图说明
16.图1是本发明中足弓支撑袜的使用状态图；
17.图2是本发明中支撑件的结构示意图；
18.图3是本发明一实施例种支撑件的结构示意图；
19.其中：袜体1.0；支撑件2.0；边框2.1；主体镂空结构2.2；单元2.21；连接柱2.22；足侧部2.0a；足底部2.0b。
具体实施方式
20.下面结合具体实施方式对发明作进一步详细地说明。
21.要理解的是，当一个元件被提到在另一元件“上”、“附着到”另一元件上、“连接到”另一元件上、与另一元件“结合”、“接触”另一元件等时，其可以直接在另一元件上、附着到另一元件上、连接到另一元件上、与另一元件结合和/或接触另一元件或也可存在中间元件。相反，当一个元件被提到“直接在另一元件上”、“直接附着到”另一元件上、“直接连接到”另一元件上、与另一元件“直接结合”或“直接接触”另一元件时，不存在中间元件。本领域技术人员还会理解，提到与另一构件“相邻”布置的一个结构或构件可具有叠加在该相邻构件上或位于该相邻构件下的部分。
22.空间相关术语，如“下方”、“低于”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中可为易于描述而使用以描述如附图中所示的元件或构件与另外的一个或多个元件或构件的关系。要理解的是，空间相关术语除附图中描绘的取向外还意在包括器件在使用或运行中的不同取向。例如，如果倒转附图中的器件，被描述为在其它元件或构件“下方”或“下面”的元件则将取向在其它元件或构件“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方的取向两者。器件可以以其它方式取向(旋转90度或其它取向)并相应地解释本文所用的空间相关描述词。类似地，除非明确地另行指示，术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等在本文中仅用于解释说明。
23.本发明所述的一种足弓支撑袜，该足弓支撑袜包括袜体1.0以及用于支撑足弓的支撑件2.0，所述袜体1.0与支撑件2.0之间为可拆卸连接，至少在使用时，支撑件2.0被固定在袜体1.0的足弓部。如图1所述，本足弓支撑袜在使用状态时，支撑件2.0是限位在使用者
足部足弓区域的下方，使用者对支撑件2.0的踩压会使支撑件2.0限位在使用者足弓与鞋子内部所形成的的空隙内，但是为了防止使用者在活动时，支撑件2.0的位移，在袜体1.0的足弓部设有用于限位支撑件2.0的固定部。
24.在一些实施例中，所述固定部为设置在袜体1.0足弓部的口袋、插口、固定带等结构，且材质与袜子相同，该固定部与袜体1.0足弓部之间形成用于限位支撑件2.0的弹性空间。使用时，使用者在穿着袜体1.0后，将支撑件2.0插入固定部内固定即可。
25.在一些实施例中，所述固定部为设置在袜体1.0足弓部表面的插件，该插件能够插入支撑件2.0的主题镂空结构中使得支撑件2.0限位预袜体1.0足弓部下方。具体的插件可以是固定在袜体1.0足弓部表面的勾状结构，该勾状结构能够伸入支撑件2.0主体镂空结构2.2内并与连接柱2.22勾连，实现支撑件2.0与袜体1.0的连接固定。
26.由于袜体1.0生产成本低、使用寿命短，支撑件2.0生产成本相对于袜体1.0较高，且使用寿命长，故本发明中支撑件2.0与袜体1.0分体式可拆卸连接的设计更加合理，而且一个支撑件2.0可配合多种袜体1.0使用，例如长袜、短袜、运动袜等，使用者可以根据自身的需求进行选择。
27.关于支撑件2.0的整体形状，如图2、3所示，支撑件2.0包括两个接触表面，分别为在使用时与使用者足底接触的表面和与鞋底接触的表面，其中与使用者足底接触的面具有一定的弧度，该弧度符合人体工学与人体足部足弓弧度相符。在一些实施例中，支撑件2.0可以是整体两端薄，中央厚的梭形结构。在一些实施例中，如图3所示，为了更好的贴合人体的足弓，支撑件2.0的部分弯曲，该弯曲部分用于贴合人体足弓的侧面。具体的，支撑件2.0包括相互连接的足底部2.0b与足侧部2.0a，足侧部2.0a相对于足底部2.0b向上弯折，足底部2.0b与足侧部2.0a之间的角度符合人体工学。
28.另外，支撑件2.0包括边框2.1以及主体镂空结构2.2，所述主体镂空结构2.2包括多个相互连接的单元2.21，所述单元2.21为由多个连接柱2.22及顶点组成的几何体，边框2.1的内缘与其中一些单元2.21的多个连接柱2.22和/或顶点相连接，所述支撑件2.0由弹性材料所制，且在外力作用下通过形变与使用者的足弓相贴合。由于支撑件在外力作用下可发生一定的形变，所以一般人(无矫正需求)使用该功能袜，支撑件在使用者运动过程中能够起到减震的作用。
29.具体的，主体镂空结构2.2包括多个相互连接的单元2.21，每个单元2.21为多个连接柱2.22和多个顶点定义的几何体。相邻单元2.21通过共享一些相同的连接柱2.22和顶点从而实现相互连接。在一些实施例中，主体镂空结构2.2的单元2.21为形状和体积相同的几何体，其中几何体可以为规则几何体，也可以为不规则几何体；而另一些实施例中主体镂空结构2.2的单元2.21可以为形状和/或体积不相同的几何体，其中几何体可以为规则几何体，也可以为不规则几何体。当支撑件2.0中局部区域的单元2.21体积较小时，则该区域内的单元2.21数量分布更多，那么该局部区域内的抗压性能较好，所以可根据大数据测量的人体足部足弓的受力分析数据，来调节支撑件2.0上不同区域单元2.21的体积。例如，靠近袜体1.0表面的单元2.21相对于远离袜体1.0表面的单元2.21可以体积更小，从而在实现紧密贴合使用者的足弓，同时进一步提高支撑件2.0的承受能力。还例如，位于支撑件2.0两端(相对于使用者足弓两端)的单元2.21相对于位于支撑件2.0中央(相对于使用者足弓中央)的单元2.21可以体积更小，从而在实现紧密贴合使用者的足弓，同时更加符合人体工学，进
一步提高支撑件2.0的承受能力。还例如，若支撑件2.0为图3所示，支撑件2.0的足底部2.0b相对于足侧部2.0a需要提供更大的支撑，故支撑件2.0的足底部2.0b的单元2.21相对于支撑件2.0的足侧部2.0a的单元2.21可以体积更小，使得支撑件2.0的足底部2.0b能够提供更大的支撑力。
30.另外，本发明支撑件2.0的主体镂空结构2.2单元2.21可以是规则的几何体，例如棱柱体、椎体、四面体、六面体、八面体、十六面体、二十面体等多面几何体；在另一些实施例中，主体镂空结构2.2单元2.21也可以是不规则的几何体。
31.在一些实施例中，可以根据使用者的需求，根据其足弓的形状从而定制支撑件2.0的形状，可通过三维扫描仪获取使用者的足部信息，通过计算机软件构建适用于该足部足弓的支撑件2.0，然后通过3d打印设备打印相应的支撑件2.0。
32.在一些实施例中，可以通过调节以下变量从而定制支撑件2.0的性能，来满足不同的使用需求，这些变量包括但不限于单元2.21的连接柱2.22的长短、横截面形状、横截面面积、横截面面积在连接柱2.22纵向的变化；单元2.21在整体镂空结构中的分布密度，单元2.21几何体的体积大小、单元2.21的几何体形状。具体的，可通过调节上述变量改变支撑件2.0的软硬程度，该软硬程度不仅关系到支撑件2.0可发生的形变程度，也涉及使用者的穿着舒适度。一般通用型的支撑件2.0，其连接柱2.22为圆柱形，横截面直径为0.5-1.5mm；用于矫正的支撑件2.0，其连接柱2.22为圆柱形，横截面直接为1-3mm。
33.本发明的支撑件2.0由弹性树脂材料由3d打印一体成型制备而成，弹性树脂材料可以是聚氨酯丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯，同时也可以是美国临时专利申请62/861,240，62/872,062，62/942,678中所披露的具有一重或多重组分并具有多重固化机制的弹性材料，上述申请以引用的方式并入本文。上述申请中披露的材料通过iso 10993-10:2010 biological evaluation of medical devices
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part 10:test for irritation and skin sensitization测试。本发明使用的弹性树脂材料也可以是美国专利us 9,598,606,us 9,453,142,us9,982,164,us 9,676,963中披露的具有双重组分双重固化机制的树脂材料，上述专利的公开内容均以引用方式并入本文。本发明使用的弹性树脂材料的弹性模量可以为1-50mpa，拉伸强度可以为：5-50mpa，断裂伸长率可以为：50-600％。
34.本发明的支撑件2.0由3d打印一体成型，在一些实施例中，该3d打印技术为光固化3d打印，具体的打印步骤包括：
35.步骤一、在计算机软件中建立支撑件的三维模型，本领域技术人员可以在rhino、grasshopper、solidworks、catia或ug等软件中制作所述三维模型；
36.(可选的)步骤二、对于制作的三维模型添加打印支撑结构(由于本发明披露的支撑件2.0可以使用光固化3d打印技术打印，在约束液面式(bottom-up)类型光固化3d打印技术中，打印件为逐层成型，光固化由树脂料槽底部开始，每完成一层固化，成型台携带已固化的打印件向上移动一层的高度，整个打印过程需要成型台不断向上运动，附着在成型台上的打印件会受到重力以及未固化液体(如光敏树脂)的影响，成型台在每层打印完成向上移动的过程中都可能使得打印件产生晃动，甚至造成打印的偏差。在光固化3d打印的材料为弹性体材料时，成型台向上移动而造成的打印件晃动问题会尤为凸出。因此对于此类弹性材料的光固化3d打印，打印过程中的支撑结构尤为重要。中国专利申请cn201910735447.6和cn201910736413.9中公布的支撑结构的设计以及移除方法均可适用
于本专利中的支撑件2.0的打印，上述申请以引用的方式并入本文。)
37.步骤三、利用光固化3d打印技术设备使用弹性树脂材料将前述步骤制作的三维模型打印出本发明的支撑件2.0。
38.(可选的)步骤四、对打印成型的支撑件2.0进行清洗，清除表面未固化的多余树脂；如使用支撑，移除支撑结构；
39.(可选的)步骤五、如使用具有多重固化机制的弹性树脂材料，光固化完成的打印件进行进一步固化；进一步固化的条件可能为热固化(其中包括加温固化，常温固化，烤箱固化，水浴固化等多种适用固化条件)或进一步的光固化。
40.在一些实施例中，上述步骤四的移除支撑结构可以在第五步进一步固化后进行。
41.本发明所披露的足弓支撑袜相对于市场上的功能性袜具有更好的支撑效果以及适用性，由于支撑件2.0材料以及结构的特性，其在受到使用者的踩压时会发生一定的弹性形变，该弹性形变不仅使得支撑件2.0能够与使用者的足弓实现紧密贴合并对使用者的足弓起到良好的支撑，而且支撑件2.0的一定形变能够满足不同使用者个体之间足弓的较小差异，使其具有更广的适用性，而且具有镂空结构的支撑件2.0更加透气带给使用者更好的穿着体验。
42.以上所述，仅是本发明较佳可行的实施示例，不能因此即局限本发明的权利范围，对熟悉本领域的技术人员来说，凡运用本发明的技术方案和技术构思做出的其他各种相应的改变都应属于在本发明权利要求的保护范围之内。