sowie für andere Anwendungen - intelligent vertebral insole - backbone shank

EINFÜHRUNG

Beim klassischen Ballett benötigt eine Tänzerin für den Spitzentanz meist nur in einem einzigen Falle die relative Steifheit der Innensohle ihres Spitzenschuhs - (Fig.1 - c) das ist der Moment des Stehens auf Spitze! Für alle anderen Schritte und Bewegungen im Tanz, insbesondere für das Demi-Point (Fig.1 - b), dem Stehen auf halber Spitze, und nicht zuletzt für die Gesunderhaltung bzw. die gesunde Entwicklung des beanspruchten Fußes einer Ballerina, ist aber diese Steifheit der Sohle genau das Problem. Alle Spitzenschuhhersteller stehen vor einem grundsätzlichen Problem: Wie kann ich eine relativ flexible

Spitzenschuhsohle herstellen, die für den Stand auf Spitze genügend Halt bietet? Bisherige Lösungen sind deshalb oft ein Kompromiss!

STAND DER TECHNIK

Traditionell bestehen Innensohlen von Spitzenschuhen aus mehreren Lagen

unterschiedlicher Materialien, wie Pappen, Vulkanfieber und Leder, welche in verschiedenen Längen miteinander verklebt, genagelt oder vernäht werden. Unser deutsches

Gebrauchsmuster (Nr. 20 201 1 004 126.3 - Wirbelsäulensohle) beschreibt bereits einen Wirbelaufbau der Innensohle, wobei es möglich wird, wichtige funktionelle Bereiche individuell anzusteuern. (Fig. Stand der Technik) Oben ist die Wirbelsohle durch ein widerstandsfähiges aber unelastisches Material (U) definiert, mit dem die konisch

ausgearbeiteten Wirbelkörper (V) fest verbunden sind. Das Einfügen oder Entfernen von Bandscheiben (S) definiert das Biegeverhalten der Sohle. Das untere Material (L) wiederum ist widerstandsfähig aber elastisch (z.B. Gummi). Die Sohle wird dadurch nach oben biegbar, nach unten jedoch wird ihre Biegsamkeit durch die Wirbel (V) und Bandscheiben (S) definierbar.

PROBLEM

Ungelöst sind jedoch noch die Fixierung der "Bandscheiben" gegen das seitliche

Verrutschen. Ebenso die Art und Weise des sicheren und umweltfreundlichen Verbundes der Komponenten miteinander. So sind Klebeverbindungen zwischen starrer Innensohle und elastischer Außenlage kaum dauerhaft und effizient zu gewährleisten. Die effiziente Montage in den fertigen Spitzenschuh ist ungeklärt und es ist nicht möglich, das Widerstandsverhalten der Innensohle, welches vor allem durch die Shore-Härte der unteren "Gummilage" definiert wird, individuell zu variieren. Um das individuelle Steuerverhalten der Innensohle für den Endverbraucher dauerhaft zu gewährleisten, muss es jederzeit möglich sein, dass jede einzelne Komponente leicht zu entfernen oder auszuwechseln ist. LÖSUNG

Oft wird die Innensohle von Spitzenschuhen auch "Rückgrat" des Spitzenschuhs genannt. Dieser Gedanke wurde konsequent von uns weitergeführt um das, was die Natur über Jahrmillionen der Evolution optimiert hat, technologisch nutzbar zu machen. Wir haben die von uns bisher entwickelten Strukturen schließlich so weit optimiert, dass eine revolutionäre Verbesserung der Spitzenschuhfunktion und seiner medizinischen Bedenklichkeiten erreicht wird. Ergebnis unserer Arbeit ist ein leicht zu montierendes formverbundenes "intelligentes Wirbelsohlen Funktionssystem" als Innensohle insbesondere für Spitzenschuhe! (Fig.1)

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Das "intelligente Wirbelsohlen Funktionssystem" (Fig.2) besteht mindestens aus zwei, im optimalen Fall jedoch aus drei funktionellen Grundkomponenten, die im reinen Formverbund ohne Verbindungsmittel oder Klebstoffe miteinander "verheiratet" und entsprechend leicht zu montieren oder zu wechseln sind . Das Grundelement "Wirbelsohle" (B), die "Sticks" (S) als Bandscheiben und die "Gummilage" (R) als Muskel des Systems.

1.) Wirbelsohle

Die "Wirbelsohle" (Fig.3) charakterisiert hauptsächlich eine Aneinanderreihung von Wirbelkörpern (V), die sowohl gerade als auch in einem definierten Winkel konisch ausgebildet sein können. Die Zwischenräume (I) der Wirbelkörper ermöglichen der Wirbelsohle eine freie

Biegbarkeit nach oben. Die Biegbarkeit nach unten wird erst durch die gerade oder konische Form der Wirbelkörper begrenzt, deren Schenkel bei einer bestimmbaren Maximalbiegung gegeneinander stoßen und keine weitere Biegung zulassen (Fig.4 - a-A). Die "Wirbelsohle" wird oben durch ein sehr widerstandsfähiges, flexibles aber unelastisches Material definiert (Fig.4 - a-U), mit dem die Wirbelkörper, je nach Produktionsverfahren, fest verbunden oder direkt vergossen sind. Am effizientesten scheint hier die Anwendung von Spritzgussverfahren zu sein, bei dem die Wirbelsohle mit allen Wirbelkörpern und der als Gelenk fungierenden Oberlage (Fig.4 - a-U) in einem Guss hergestellt werden. Entsprechende Formgestaltung und Ausbuchtungen der Wirbelsohle (Fig.2 & Fig.3) erlauben nun unter anderem den reinen Formverbund aller Komponenten miteinander ohne Klebstoffe verwenden zu müssen. Die "Wirbelsohle" ermüdet gegenüber herkömmlichen Innensohlen von Spitzenschuhen kaum! Sie wird sozusagen nicht "weich", und bietet dem Fuß der Tänzerin über den gesamten Lebenszyklus des Außenschuhs hinweg volle Beweglichkeit und eine dauerhafte stabile Unterstützung im Spitzenstand! Die von Tänzerinnen oft benutzte

Terminologie: "Weichheit" oder "Festigkeit" spielt bei der "Wirbelsohle" keine Rolle mehr! Weil sie in alle erwünschte Richtungen bereits flexibel und in der notwendigen Endposition auf Spitze dann dauerhaft "fest" ist (Fig.1 - a,b,c). 2.) Sticks

Die "Sticks" (Fig.5 - S) fungieren wie eine Bandscheibe in der "Wirbelsohle"! Ein Stick zwischen zwei Wirbeln bewirkt, dass sich die "Wirbelsohle" an dieser Stelle zwar immer noch nach oben aber nicht weiter nach unten biegen kann (Fig.4 - a). Nun ist es sehr leicht möglich, beliebige "Sticks" (S) im Fersenbereich einzufügen oder zu entfernen (Fig.2 - S). An frei definierbaren Punkten folgt die "Wirbelsohle" nun der individuell gebogenen Anatomie der Fußsohle und bleibt an anderen Stellen, z.B. unter dem Vorfuß oder hinter der Ferse gerade (Fig.1 - c)! Pro Lücke erreicht die "Wirbelsohle" je nach definierter konischer Ausprägung der Wirbelkörper eine Biegsamkeit z.B. um 18 Grad. Werden nun insgesamt fünf "Sticks" zwischen den Wirbeln entfernt, entspricht die zusätzlich erreichte Gesamtbiegung 90 Grad. Elastische "Sticks" im Vorfußbereich leisten für den Stand auf Spitze oder beim Sprung einen Geräusch und Stoß reduzierenden Effekt . Elastische "Sticks" können nun auch die Winkeldrehungen der Wirbelkörper zueinander tolerant machen. Anstatt einen "Stick" im Fersenbereich ganz zu entfernen, kann auch ein elastischer "Stick" eingesetzt werden um so unter der Fersenbeuge einen variablen und auch Stoß absorbierenden

Gegendruck zu erzeugen. Die "Sticks" sind in unserer Ausführung nun im mittleren Bereich verdünnt, damit die "Gummilage" (Fig.6 - R) in diese Buchten (Fig.5 - RS) hineingreift und das seitliche Verrutschen der "Sticks" verhindert wird. 3.) Gummilage

Das untere Material, die "Gummilage" (Fig.6 - R) ist widerstandsfähig und gegenüber der Oberlage (Fig.4 - U) aber elastisch. Sie wird an definierten Punkten der "Wirbelsohle" fixiert. In unserer Ausführung zeigen wir einen reinen Formverbund der "Gummilage" mit der "Wirbelsohle" (Fig.2). Die integrierte "Gummilage" greift hier mit entsprechenden Rippen (Fig.2 - F) wie ein Muskel in jeden einzelnen Wirbelkörper, die mit entsprechenden

Aufnahmebuchten versehen sind. Nun kann die "Gummilage" mit ihrer elastischen

Steuerung die einzelnen Wirbelkörper untereinander synchronisieren. Wird die "Wirbelsohle" nun beim Gehen oder im Demi Pointe nach oben gebogen, wird über den Zug auf die Gummilage eine gleichmäßig verlaufende Biegung der ganzen Sohle erreicht (Fig.1 - b). Der Formverbund der Gummilage mit der "Wirbelsohle", ohne Klebungen oder mechanische Schraub-, Nagel- oder sonstige Verbindungselemente, ermöglichen einer Tänzerin mit wenigen Handgriffen "Gummilagen" mit alternativen Shore-Härten in ihre Sohle selber einzubringen, was insbesondere für Profitänzerinnen eine bisher unerreichte Erleichterung darstellt. Bei Dehnung nimmt die integrierte "Gummilage", gegenüber flachen geklebten oder geschraubten Gummiunterschichten, zudem noch mehr dynamische Kraft auf, die sie beim Sprung oder beim Übergang zum Spitzenstand spürbar an den Fuß zurückgibt (Känguru Effekt). Zudem fungiert die integrierte "Gummilage" auch als mechanische und sichere Sperre gegen das seitliche Verrutschen der "Sticks", die mit entsprechenden Buchten für die "Gummilage" versehen sind (Fig.5 - RS). Die "Gummilage" wird im gedehnten Zustand in die "Wirbelsohle" eingebracht und ermöglicht eine Vorspannung der Sohle. Dadurch wird die "Wirbelsohle" in den Bereichen ohne "Sticks" bereits leicht vorgebogen und schmiegt sich der natürlichen Wölbung der Fußsohle an. Das ist z.B. besonders hilfreich beim freien Strecken des Fußes!

Ohne Sticks und Gummilage

Die "Wirbelsohle" erlangt auch ohne "Gummilage" und "Sticks" eine eingeschränkte

Funktionalität, indem man die Winkel der Wirbelkörper und das mögliche Biegeverhalten vordefiniert, wobei jedoch die Möglichkeit ausgeschlossen ist, dass der Kunde später die Sohle an seine Fußform und den benötigten Biegewiderstand einstellen kann (Fig.4 - c). In der Produktion wird die Materialdicke der "Wirbelsohle" so gewählt, dass die Sohle eine relative Steifigkeit aufweist, d.h. dass bei durch das Körpergewicht definierten Kräften die Innensohle in beide Richtungen praktisch noch unbiegsam ist. Wird das Material der "Wirbelsohle" nun geschlitzt oder mit Bandscheibenbereichen verzahnt, ist das Material in diesen Wirbelbereichen in die Gegenrichtung der Schlitzungen nun relativ flexibel und wird zur anderen Richtung erst durch das Aufeinandertreffen der Wirbelkörper (Fig.4 - c) begrenzt. Mittels "Sticks" (S) kann aber auch hier das individuelle Biegeverhalten der Sohle ohne Gummilage gesteuert werden. Die Ausführung des "intelligenten Wirbelsohlen

Funktionssystems" mit ihren drei funktionellen Grundkomponenten (Fig.2) verspricht jedoch ein feiner zu steuerndes und effektiveres Biegeverhalten der Innensohle!

Montagesohle mit Klickschiene

Das "intelligente Wirbelsohlen Funktionssystem" bietet auch innovative Lösungen für eine einfache Montage mit dem kompletten Spitzenschuh. Der äußere Spitzenschuh wird am Leisten mit allen Lagen und Kappenaufbauten an einer dünnen und flexiblen Montagesohle (Fig.7 - a) befestigt. Diese innere Montagesohle ist z. B. mit einer Klickschiene (Fig.7 - c) versehen. Die Außensohle wird im bekannten Verfahren auf die Montagesohle geklebt und presst schließlich alle Lagen fest zwischen Montagesohle und Außensohle. Der Leisten wird entfernt. Eine entsprechende Führung in der "Wirbelsohle" (Fig.2 - C) erlaubt es nun, das komplett montierte "Wirbelsohlensystem" in den fertigen Spitzenschuh einzubringen und über die Klickschiene zu schieben. Wenn die "Wirbelsohle" hörbar in den Klickverschluss einrastet ist sie fest mit dem äußeren Spitzenschuh verbunden. Die konkrete technische Ausführung dieses Systems zum Einrasten kann variieren. Andere Anwendungen

Die "Wirbelsohle" als funktionelles intelligentes System von Innensohlen ist für etliche Anwendungen im allgemeinen, orthopädischen oder auch im Sportschuhbereich vorstellbar. Immer dann wenn komfortable Biegsamkeit im Zusammenspiel mit klar definierbaren Endpunkten der Biegsamkeit benötigt werden, wäre das modifizierte System "Wirbelsohle" eine naheliegende Lösung. Auch der o.g. "Känguru-Effekt" ist im Zusammenhang mit der Lagenstruktur einer Wirbelsohle z.B. auch für Sport- und Laufschuhe vorstellbar!

LEGENDE FÜR DIE BEZEICHNUNGEN

B = Wirbelsohle (backbone shank)

V = Wirbelkörper (vertebral body)

I = Bandscheibenbereiche (inter vertebral space)

C = Führung für Klickschiene (dick bar)

S = sticks / inter-vertebral discs (Bandscheiben)

R = Gummilage (rubber strap)

U = Oberlage (upper strap)

L = Unterlage (lower strap)

Einbuchtung für Gummilage (rubber space in the middle of the sticks)

F = Rippen der Gummilage (fins of the rubber strap) A = Winkel der Wirbelkörper (angle of the vertebral bodys)