OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención recae en una estructura de cojín que, preferentemente destinado a su uso por enfermedad, trabajo, discapacidad o por requerimientos específicos de alguna actividad concreta pero sin que todo ello suponga una limitación, se distingue por consistir en un producto diseñado de forma personalizada para cada individuo y fabricado mediante tecnología de impresión 3D, con una estructura de celosía de densidad variable, estando la densidad de cada una de las zonas del cojín adaptada de manera individual para cada usuario en función de la distribución de masas y presiones aplicadas por dicho usuario. También es objeto de esta invención el proceso de diseño de un cojín con amortiguación personalizada.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Preferentemente y sin que ello sea una limitación, el campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de artículos ortopédicos, deportivos, mobiliario y accesorios y asientos de automoción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, si bien se conocen en el mercado múltiples tipos y modelos de cojines con diferentes estructuras, algunas de ellas definidas por diseños ergonómicos destinados a adaptarse a la anatomía corporal, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ninguno, ni de ninguna otra invención de aplicación similar, que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas ¡guales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica, siendo su objetivo esencial proporcionar al mercado un producto personalizado en base a la distribución de masas, presiones y necesidades particulares de cada individuo. EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El cojín con amortiguación personalizada que la invención propone se configura como una solución óptima al objetivo anteriormente señalado que, a su vez, supone una mejora del estado actual de la técnica, estando los detalles caracteñzadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un cojín que se distingue esencialmente por contar con una estructura de celosía o lattice definida por un entramado de paredes enrejadas de material elástico o resiliente de densidad variable entre unas zonas y otras de dicha estructura del cojín, las cuales, están específicamente adaptadas de modo individual para cada usuario en función de la distribución de masas y presiones aplicadas por dicho usuario sobre el cojín.

Un cojín se debe interpretar en esta memoria como un elemento elástico, que puede tener diversas formas y tamaños, y que sirve para apoyar o reposar una parte del cuerpo del usuario. Por ejemplo, se debe interpretar como cojín, un cojín donde reposan las nalgas de un usuario, una plantilla donde reposa la planta del pie de un usuario, o un cojín para dormir donde reposa la cabeza de un usuario.

El cojín con amortiguación personalizada objeto de la invención es, pues un cojín cuyo carácter innovador reside en su estructura personalizada para cada usuario que distribuye de forma óptima la presión ósea y muscular, ofreciendo una respuesta mecánica totalmente individualizada y adaptada a la distribución de masas y presiones aplicadas por cada usuario.

Para lograrlo, mediante la aplicación del diseño computacional y considerando las tecnologías de impresión 3D como método de fabricación, se ha diseñado una estructura de celosía totalmente individualizada. Esta estructura adaptada a cada individuo proporciona las siguientes ventajas:

• Maximización de la comodidad del usuario y contribución a aliviar y/o corregir: malos hábitos posturales, úlceras por presión, dolores lumbares o traumatismos.

• Compresión personalizada con un diseño de densidad variable a medida de las diversas zonas funcionales dentro del producto, ajustando las densidades de cada una de estas zonas a las propiedades mecánicas de cada usuario.

• Obtención de una estructura ligera y reducción en el uso de material.

• Acolchado altamente transpirable con ventilación pasiva.

• Producción económica, eficiente y ágil mediante tecnologías de impresión 3D que permiten obtener el detalle y la precisión que requieren las optimizadas formas de esta estructura avanzada, sin las restricciones o limitaciones impuestas por los métodos y materiales de producción tradicionales.

• Obtención de una red conforme, en la que la estructura de celosía sigue los contornos del producto y está alineada con la dirección de los esfuerzos, dando mayor efectividad en la respuesta a las concentraciones de esfuerzos que otro tipo de estructuras. Esto tiene la ventaja de hacer que la estructura se vea más atractiva y, lo que es más importante, también puede reducir las concentraciones de tensión que se acumulan en los límites del producto.

El cojín objeto de la invención, cuando se trate de un cojín para apoyar las nalgas, puede tener una configuración cuadrangular con unas dimensiones generales de 400x400x50 mm. donde, en todo caso, la estructura enrejada o de celosía del cojín presenta diferentes densidades según la magnitud de la presión ejercida por el usuario en posición sedente. Este cojín puede ser utilizado como un cojín accesorio a un asiento existente, tal como una silla de oficina.

Es importante dejar claro, que el cojín objeto de la invención puede tener otras dimensiones y no solo consistir en un cojín accesorio a un elemento existente tal como un asiento de automóvil, sino también formar parte íntegra del elemento existente, por ejemplo el asiento de automóvil.

A continuación, y antes de profundizar sobre la metodología empleada para obtener el diseño de un cojín, una breve introducción sobre ésta:

La estructura de celosía del cojín presenta diferentes densidades y espesores según las diferentes magnitudes de presión ejercidas por el usuario.

De preferencia, para el diseño de esta estructura lattice personalizada se utilizarán mapas de calor que indicarán la distribución precisa de masas y presiones aplicadas por cada individuo. Los datos extraídos del escaneo de la distribución de masa y presión del individuo (mapa de calor) son utilizados para generar, a través de un algoritmo previamente definido y de forma automatizada, una estructura lattice perfectamente adaptada a cada individuo y formada por unidades individuales, cada una de ellas diseñadas para disipar las altas presiones que aplica el usuario.

Por tanto, es el parámetro “Distribución de masas y presiones aplicadas por cada individuo” sobre el que órbita el diseño y el que definirá, más allá de las dimensiones básicas de largo, ancho y alto requeridas por cada proyecto, el carácter formal del cojín.

Habiendo entendido las bases de la metodología aplicada para el diseño del cojín, a continuación, se realizará una explicación más detallada de lo que podría ser, y sin que ello sea una limitación, el proceso llevado a cabo para la diseño del cojín:

1- Se define el volumen delimitador de la estructura lattice. Para el ejemplo mostrado en este documento se ha optado por un volumen de planta cuadrangular redondeada, pero este volumen puede ser de una u otra forma según convenga.

2- Se divide el volumen delimitador en entidades más pequeñas e independientes (voxels) que albergan un determinado tipo de celda unitaria (disposición de vigas, o puntales, y nodos o bolas), generando así una estructura de celosía o lattice.

3- Previamente obtenidos, los mapas de calor que representan la distribución precisa de masas y presiones aplicadas por cada individuo son introducidos en el algoritmo creado.

4- A partir de la información proporcionada por el mapa de calor, y mediante el algoritmo, se genera la estructura lattice con espesor y densidad variable según la distribución de presiones ejercidas por el individuo.

Cabe destacar que, al parámetro “Distribución de masas y presiones aplicadas por cada individuo”, preferentemente y sin que ello suponga una limitación, se pueden añadir otros parámetros definibles y controlables que contribuirán a dar forma al objeto tales como:

1. Densidad de Voxelización: Se refiere al número de divisiones en unidades volumétricas dentro del volumen total del cojín. 2. Tipología de Celda Unitaria: Se refiere a la disposición de las vigas, o puntales, y los nodos o bolas que albergan cada uno de los vóxeles.

3. Espesor: se refiere al espesor mínimo y máximo de las paredes de la estructura de celosía.

Tengamos en cuenta que es el parámetro “Distribución de masas y presiones aplicadas por cada individuo” el que determinará la distribución de densidades y espesores del cojín, presentando el resto de los parámetros un carácter definible y controlable para tener la capacidad de poder ajustar ciertos aspectos del diseño.

Para aplicar los parámetros y así generar el cojín perfectamente adaptado a cada individuo, se utiliza preferentemente el diseño computacional, y aún más preferentemente un algoritmo en Grasshopper (lenguaje de programación visual). Tras introducir esta información en el algoritmo, éste generará de forma automatizada la versión del cojín adaptada al usuario correspondiente.

Así pues, de preferencia, los usuarios a los que va dirigido el producto se pueden dividir en:

- Usuarios por enfermedad: personas con patologías de dolor como hemorroides, úlceras por presión en la parte de los glúteos, dolor de coxis y espalda baja (lumbares) y traumatismos.

- Usuarios por trabajo y/o actividad demandante: personas con trabajos de tipo sedentario, como tareas de oficina, recepción, gamers, puestos de cajas de pago en los supermercados, conductores de largos recorridos como transportistas o conductores de autobús, individuos cuyo deporte requiera de este tipo de producto por las ventajas previamente descritas, etc.

- Situación de discapacidad: personas en situación de discapacidad en silla de ruedas. Por su condición de movilidad reducida padecen úlceras por presión.

- Usuarios interesados en tener su propio producto personalizado con el objetivo de tener un mayor confort así como simplemente como símbolo de status y diferenciación.

Finalmente, cabe destacar que, como se ha indicado anteriormente, el cojín objeto de la invención puede consistir en:

Un cojín accesorio a un producto ya existente. Por ejemplo, un cojín portátil para las nalgas que colocamos sobre una silla de oficina para estar más cómodos.

• Un cojín que forma parte sustancial de eso que lo contiene, es decir, su naturaleza lo hace propio de algo, sin que sea un complemento externo (no accesorio). Por ejemplo, el asiento de un automóvil.

En ambos casos, el campo de aplicación de la presente invención y sin que ello sea una limitación, se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de artículos ortopédicos, deportivos, mobiliario y accesorios y asientos de automoción.

En cualquier caso, se debe entender como cojín, aquel cojín que está en contacto con el cuerpo del usuario cuando este está, por ejemplo, sin que ello sea una limitación, en posición sedente o para facilitar una determinada actividad. Por lo tanto, se debe entender como cojín aquel que está en contacto con las nalgas del usuario, pero también aquel que está en contacto con la espalda del usuario, los brazos o la planta de los pies, entre otros.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un plano en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente considerando un cojín para el apoyo de las nalgas:

Las figuras número 1 y 2.- Muestran sendas vistas, en perspectiva y planta superior respectivamente, de un ejemplo de realización del cojín con amortiguación personalizada objeto de la invención, apreciándose la configuración general del mismo con una estructura lattice del tipo “Conforme” y con una tipología de celda “Body-Centered Cubic”; la figura número 3.- Muestra una vista en perspectiva de una porción ampliada del cojín de la invención mostrado en las figuras precedentes, apreciándose con mayor detalle la diferencia de espesores de la estructura de celosía del cojín; la figura número 4.- Muestra una vista en planta superior de otro ejemplo de realización del cojín con amortiguación personalizada, según la invención con una estructura lattice del tipo “Conforme” y con una tipología de celda “Body-Centered”; las figuras número 5-A, 5-B y 5-C.- Muestran respectivas imágenes explicativas del proceso llevado a cabo para realizar el cojín de la invención, es decir, la definición del volumen delimitador, el mapa de calor previamente obtenido, y la división del volumen delimitador en entidades más pequeñas e independientes (voxels) que albergan un determinado tipo de celda unitaria (disposición de vigas, o puntales, y nodos o bolas), generando así una estructura de celosía que adquirirá diferentes densidades y espesores según la información aportada por el mapa de calor. la figura número 6.- Muestra un ejemplo del algoritmo creado en Grasshopper, a través del cual se genera de forma automatizada la estructura lattice adaptada a cada individuo; y la figura número 7 y 8.- Muestran respectivas imágenes, en planta superior, de otros dos ejemplos de realización del cojín con amortiguación personalizada, en este caso cada uno de ellos correspondiente a un usuario diferente, apreciándose las diferencias en la distribución de densidades entre ambas estructuras;

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las descritas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas sendos ejemplos de realización no limitativa del cojín con amortiguación personalizada de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.

Así, tal como se observa en dichas figuras, el cojín (1) objeto de la invención se distingue esencialmente por el hecho de estar conformado a partir de un cuerpo de estructura de celosía (2) de material elástico o resiliente y con espesor y densidad variable entre unas zonas (a) y otras (b) de dicha estructura del cojín (1), las cuales, están específicamente adaptadas de modo individual para cada usuario en función de la distribución de masas y presiones aplicadas por dicho usuario , por ejemplo plasmadas en un mapa (3) de calor.

En las figuras 2 y 4 se aprecian respectivas representaciones de los rendehzados 3D de dos ejemplos de diseño de la estructura lattice o enrejada que conforma el cojín (1) según la invención, presentando una tipología de celda “Body-Centered Cubic” y “Body-Centered” respectivamente. De los parámetros comentados en el apartado anterior utilizados para la obtención del cojín, responsables de dar forma a la estructura de celosía, el parámetro “Distribución de masas y presiones aplicadas por cada individuo” es el mismo para los dos ejemplos (es decir, se ha utilizado el mismo mapa (3) de calor), mientras que los parámetros “Densidad de Voxelización”, “Tipología de Celda Unitaria” y “Espesor” son diferentes en cada uno de ellos.

En la vista superior dichas figuras 2 y 4, se puede observar cómo para ambos ejemplos del cojín la densidad de la estructura de celosía cambia según la información aportada por el mapa de calor de distribución de masas y presiones ejercidas por el usuario.

Preferentemente, con el objetivo de obtener una malla más densa se utilizan paredes (2a) más gruesas o más juntas y/o celdas (2b) más pequeñas y con el objetivo de obtener una malla menos densa se utilizan paredes (2a) más finas o separadas y/o celdas (2b) más amplias.

El mapa (3) de calor del ejemplo utilizado en dichos ejemplos corresponde al de un hombre de 44 años, de 1 ,70 cm de altura y 82 kg.

En la figura 3 se observa una vista de detalle en sección del ejemplo del cojín (1) mostrado en la figura 1 y 2, para poder apreciar el cambio de espesor de la estructura de celosía del cojín, así como el carácter conforme de la misma.

De preferencia, la estructura de celosía se fabrica mediante impresión 3D ya que permite dar forma a diseños complejos y de altas prestaciones con una producción mucho más eficiente, económica y ágil, además de ofrecer enormes posibilidades de personalización del producto.

De preferencia, se utilizará un algoritmo creado en Grasshopper para generar de forma automatizada el cojín objeto de invención adaptado a cada usuario, mostrando en la figura número 6 un ejemplo de éste. Al definir parámetros como "Densidad de Voxelización", "Tipología de Celda Unitaria" y "Espesor", el algoritmo generará automáticamente una nueva estructura de celosía adaptada a la información aportada por el mapa de calor de masas y presiones introducido en dicho algoritmo. Finalmente, las figuras 5-A, 5-B y 5-C muestran respectivos ejemplos de algunos de los pasos y recursos para la realización del cojín (1 ) de la invención. Concretamente, la figura 5-A muestra un ejemplo de la vista superior del volumen delimitador (4) definido inicialmente, cuyo contenido estará condicionado por la información aportada por el mapa de calor (3), mostrado en la figura 5-B, para que así el producto esté adaptado a las diferentes presiones ejercidas por el usuario. Para ello, como muestra la figura 5-C, se divide el volumen delimitador (4) definido inicialmente en entidades más pequeñas e independientes (5) (llamados vóxeles) que albergarán un determinado tipo de celda unitaria (2b) (disposición de vigas, o puntales, y nodos o bolas) y que tendrán diferentes características y espesores según las zonas de presión (a, b, c...) representadas en el mapa de calor (3).

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.