一種晶格式糖尿病足減壓鞋墊

本發明涉及糖尿病足，具體涉及一種晶格式糖尿病足減壓鞋墊。

背景技術：

1、糖尿病是一種普遍存在的慢性疾病，起因是身體內部的血糖代謝紊亂。該病癥可能引發超過100種不同的并發癥，從而使得糖尿病成為當代醫學領域中并發癥最為繁多且嚴重的疾病之一。糖尿病的病理生理過程廣泛影響多個身體系統，包括但不限于皮膚、皮下組織、肌肉、骨骼、關節、血管以及神經系統等。下肢部位在糖尿病的病理生理過程中占據了一個關鍵的交匯點，使得糖尿病足成為了該病癥中最為顯著的并發癥之一。患者因神經病變和末梢血管病變而導致下肢感染、潰瘍或局部組織損傷的疾病，主要表現為下肢難以治愈的潰瘍。因此，在糖尿病患者中開展對足部問題的早期預防和治療將有重要的意義。

2、糖尿病鞋和鞋墊是目前預防糖尿病足潰瘍研究中較有效的方式，國外已經有幾十年的發展歷史，近些年我國也逐漸對這一領域展開了研究。鞋墊的結構和材料是影響鞋與鞋墊舒適性的主要因素，前者可以改變足底與鞋墊之間的接觸方式，影響鞋腔空間的布局：后者與鞋墊的緩沖、減震和回彈性等物理特性有關。

3、傳統鞋墊的生產技術主要分為手工縫制和機械制造兩種方式。手工縫制法通常使用布料等紡織品，通過手工工藝制成平面鞋墊，該方法缺乏與足部三維形態的精確匹配。機械制造法可通過三維掃描技術獲取足部輪廓，再依據生物力學原理設計出與足部幾何形態相適應且受力分布合理的鞋墊模型。但這兩種方法制作的鞋墊多為實體形態，其透氣性能不佳，雖能個性化定制，進行一定程度的降壓，但晶格結構復雜且隨機不統一，對于足底各區域的降壓效果不可控。

技術實現思路

1、發明要解決的技術問題

2、針對如何提高糖尿病足鞋墊的透氣性、如何更好地實現糖尿病足鞋墊降壓的技術問題，本發明提供了一種晶格式糖尿病足減壓鞋墊，它具有高度的透氣性，可以更好地實現可控地分區降壓，不僅提高了糖尿病足患者的行走舒適度和足部保護，還具有較強的可定制性，為糖尿病足的治療和康復提供了新的解決方案。

3、技術方案

4、為解決上述問題，本發明提供的技術方案為：

5、一種晶格式糖尿病足減壓鞋墊，包括鞋墊本體，由多個十四面體晶格結構合成，單個十四面體晶格結構由8個正六面體和6個正四面體組合而成，單個十四面體晶格結構具有14個面、24個節點和36條等長支桿，單個節點連接3根支桿，十四面體晶格結構外圍的四支支桿與相鄰的十四面體晶格結構共用一支支桿相連。

6、這種晶格式糖尿病足減壓鞋墊的設計理念非常先進，它利用了十四面體晶格結構的獨特性質來提供均勻的壓力分布，這對于糖尿病患者來說非常重要，因為他們的足部對壓力變化特別敏感，容易造成潰瘍或感染。十四面體晶格結構由8個正六面體(立方體)和6個正四面體組成，形成了一個復雜但有序的空間框架。這種結構有14個面，每個面都是一個平面多邊形，24個節點作為結構的交點，而36條等長支桿則連接這些節點，形成穩定的幾何形狀。每個節點連接3根支桿，這意味著結構中的力可以均勻地在各個方向上傳導，減少了局部壓力點的出現。更重要的是，這種設計中，外圍的四支支桿與相鄰的十四面體晶格結構共用一支支桿相連，這不僅提高了材料的利用率，還增強了整個鞋墊的結構穩定性，確保了長期使用下的耐用性。對于糖尿病患者來說，這種鞋墊能夠有效分散足底壓力，減少局部高壓力區域，預防足部潰瘍的發生，同時提供良好的支撐和舒適度，有助于改善步態和行走體驗。此外，晶格結構的透氣性也優于傳統鞋墊，有助于保持足部干燥，減少感染的風險。

7、作為可選，所述十四面體晶格結構為桁架結構。

8、桁架結構是通過一系列直桿(在本例中是等長支桿)以一定模式連接，形成剛性且輕質的框架，能夠有效地分散和承載荷載，同時最大限度地減少材料的使用，提高結構效率。由于桁架結構主要承受拉伸和壓縮力，而非剪切力，因此能夠以相對較少的材料實現高強度，非常適合需要輕量化但又要求堅固耐用的應用場景，如鞋墊。桁架結構能夠將施加在其上的力均勻地分散到整個結構上，避免局部過大的壓力，這對糖尿病足患者尤為重要，因為他們需要減少足部特定區域的壓力，防止潰瘍形成。通過調整桁架單元的大小和密度，可以優化鞋墊對不同足型和步態的支持，提供個性化的舒適度和支撐效果。桁架結構的開放性設計有利于空氣流通，保持足部干爽，減少細菌滋生，降低感染風險。

9、作為可選，所述十四面體晶格結構為凹三棱柱結構。

10、凹三棱柱結構意味著在某些局部，結構向內凹陷，形成三棱柱的形狀。在糖尿病足減壓鞋墊的應用中，凹三棱柱結構具有以下優勢：凹陷的部分可以更好地適應足部的生理曲線，特別是在足弓和其他關鍵受力區域，從而實現更加精準的壓力分散，減少局部壓力點，這對于預防糖尿病足潰瘍至關重要。三棱柱的形狀可以提供額外的緩沖和彈性，根據足部的運動和壓力變化進行適當的形變，提高鞋墊的整體舒適度和適應性。凹陷和突出的三棱柱結構可以在足部需要額外支撐的區域提供強化支持，幫助維持足部的正常姿勢，減輕行走時的負擔。三棱柱結構的開放性允許更多的空氣在鞋墊內部循環，保持足部干爽，減少濕熱環境導致的皮膚問題。通過精確控制凹陷和凸起的位置和深度，制造商可以優化材料使用，減少浪費，同時確保鞋墊的性能和耐用性。

11、作為可選，所述支桿的截面為圓形或三角形或plateau截面。

12、作為多個實施例。

13、作為可選，所述鞋墊本體設有上表層、中間層和下表層，所述中間層為雙層十四面體晶格結構，所述上表層與足部的曲面形狀相適配。

14、上表層曲面設計是根據糖尿病足患者足部形狀特征(包括足長、足跟寬度、足底寬度、腳內踝寬度、足掌圍、足弓形狀等數據)，根據足底受力分布確定鞋墊晶格密度及尺寸進行分布。這種設計可以確保鞋墊在提供足夠支撐的同時，也保持了一定的貼合性和舒適性，符合人體工程學。下表層曲面根據上表層曲面投影確定，中間層平均間隔上下表層，采用雙層十四面體晶格陣列，適配上下表層的晶格密度及形狀，以增加鞋墊的支撐力和穩定性。

15、作為可選，所述鞋墊本體分為減壓區、穩定區及分壓區三個區域，所述減壓區適配于屬于高壓區域的第2、3跖骨、足跟區域，所述穩定區適配于屬于壓力適中區域的足趾、跖骨區域，所述分壓區適配于低壓區域的足趾、足弓區域。

16、所述的糖尿病足減壓鞋墊通過精細分區設計，針對足部不同區域的壓力需求提供了個性化支持。減壓區：這一區域主要覆蓋足部的高壓區域，如第2、3跖骨頭下和足跟。這些部位在行走和站立時承受大部分體重，對于糖尿病患者來說，長時間的高壓容易引發足底潰瘍。減壓區的設計目的是通過增加緩沖和分散壓力，減少這些區域的接觸壓力，保護足底免受損傷。穩定區：穩定區對應足部壓力適中的區域，如足趾和跖骨部分。這些區域在行走過程中起到關鍵的支撐和推進作用。穩定區的設計注重提供足夠的支撐，保持足部結構的穩定，同時避免過度壓力，確保足部在活動過程中的安全性。分壓區：該區域覆蓋足部的低壓區域，主要是足趾和足弓。盡管這些區域承受的壓力較小，但在足部運動中仍然扮演著重要的角色。分壓區的設計重點在于進一步分散從減壓區和穩定區傳遞過來的壓力，確保足部整體壓力分布均勻，同時為足弓提供必要的支撐，保持足部的自然弧度，預防足部變形。通過這種分區設計，糖尿病足減壓鞋墊能夠針對足部各部位的具體需求提供定制化的保護，不僅有助于預防和治療足部潰瘍，還能改善患者的步態和生活質量，是現代糖尿病足病管理中的重要輔助工具。

17、作為可選，所述減壓區、穩定區及分壓區的晶格孔隙率順次增大。

18、孔隙率，即材料中空隙體積占總體積的比例，在此場景下，它直接影響了鞋墊的硬度、彈性和透氣性，進而決定了其壓力分散能力和舒適度。

19、減壓區：位于足部高壓區域，如第2、3跖骨頭下和足跟，這里孔隙率較低，意味著材料較為致密，能提供更強的支撐和緩沖能力，有效分散和吸收沖擊力，減少局部壓力集中，保護足底免受傷害。穩定區：覆蓋足趾和跖骨區域，孔隙率適中，既能保證一定的硬度以維持足部結構的穩定性，又能通過適度的彈性響應足部的動態變化，支持足部的正常運動，避免過度變形。分壓區：適配于足趾和足弓等低壓區域，孔隙率最高，意味著材料最為疏松，具有優異的透氣性和柔軟度。這種設計不僅促進了空氣流通，保持足部干爽，還有助于進一步分散從高壓區域轉移過來的壓力，確保足部整體受力均衡，同時給予足弓必要的支撐，維護其自然形態。

20、作為可選，所述減壓區、穩定區及分壓區的支桿粗細順次減小。

21、支桿粗細與孔隙率的作用類似，粗的支桿的強度更大，彈性更小，細的支桿的強度更小，彈性更大，調整支桿粗細以達到優化壓力分布和提供足部支撐的目的。

22、作為可選，所述鞋墊本體由3d打印一體成型。

23、3d打印技術使得根據每位患者的具體足部掃描數據創建定制化鞋墊成為可能，確保鞋墊完美貼合足部形狀，提供最佳的支撐和壓力分散。傳統制造方法可能難以或成本高昂地生產出具有復雜晶格結構的鞋墊，而3d打印能夠輕松實現這些結構，無需額外的工具或模具，大大降低了生產成本和時間。一體成型的產品通常具有更高的強度和更好的穩定性，因為它們沒有接縫或連接點可能導致的弱點。

24、作為可選，所述鞋墊本體采用熱塑性聚氨酯制成。

25、熱塑性聚氨酯(tpu)，它是一種均質且各向同性的彈性材料，具有重量輕、不易磨損、減震性、高回彈性、彎曲性能佳、柔性與抗沖擊性能優越、長期壓縮永久變形率低等特點，同時也是一種可循環再利用的環保材料。鞋墊本體采用熱塑性聚氨酯(tpu)同樣會具有以上特性。

26、有益效果

27、采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

28、本發明提供的技術方案設計采用十四面體晶格結構，十四面體晶格結構由8個正六面體(立方體)和6個正四面體組成，形成了一個復雜但有序的空間框架。這種結構有14個面，每個面都是一個平面多邊形，24個節點作為結構的交點，而36條等長支桿則連接這些節點，形成穩定的幾何形狀。每個節點連接3根支桿，這意味著結構中的力可以均勻地在各個方向上傳導，減少了局部壓力點的出現。十四面體晶格結構可調孔隙率和支桿粗細來進一步調節不同分區的壓力、彈性等性能，優化性地提供支撐和減壓功能。