CN114652048B - 一种模拟裸足状态的仿生鞋底 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟裸足状态的仿生鞋底，包括基底，基底下表面的前部和后部分别向下凸出有脚跟仿形部和脚掌仿形部，脚跟仿形部和脚掌仿形部间隔布置，脚跟仿形部与脚掌仿形部的间隔区域对应足弓所在位置。上述方案中改变原有的平面鞋底，增加运动感觉刺激，有效地刺激人体本体感觉和下肢肌肉的运动强度，对脚部小肌肉和下肢肌肉组织的感觉运动活动产生有益的功能效果，从而增强身体的平衡能力和能量消耗。同时本申请取消了背景技术中连接脚跟仿形部和脚掌仿形部的足弓和足外侧部位，原因是人体在跑动时通常情况下是前脚的足跟落地后脚的脚掌发力的形式，因此本申请取消了多余的凸出部位降低鞋底的整体重量。
Description
技术领域
本发明涉及鞋具，尤其涉及一种模拟裸足状态的仿生鞋底。
背景技术
鞋具的基本功能是保护人体的足部不受外界伤害，同时在日常工作中保持姿势稳定和平衡。然而，传统鞋具的功能可能导致对于足部的过度保护。根据早期人类进化的发展过程，赤脚行走主要发生在人类生命的早期阶段。即使是现在，许多人群也保持赤脚奔跑或行走的生活习惯。这意味着从必要的生存条件来看，鞋子并不是不是人类生存所必需的，它的优先级也并不是像食物或者水源一样。传统的鞋具与足底的差异在于，传统的鞋具底面基本上是一种平面或者接近平面的结构使人体的脚掌与地面之间均匀受力，而足底是一种复杂的曲面的结构，其各部位与地面的接触力大小也存在差异。随着人类的不断进化和多年来对鞋具的使用，人类足部的角质层使人类几乎无法回到赤脚行走的状态。退化传统的鞋具会造成下肢肌肉功能的丧失，例如肌肉力量的缺失，平衡性的降低，而这往往会增加下肢功能性的损伤。
中国专利CN207574611U公开了一种功能性鞋具，该方案是申请人的在先申请，其方案是其鞋底包括大底，大底的下表面部分向下凸伸形成突起部，所述的突起部的形状与人体足底形状相吻合；所述的大底的上表面为平面状；所述的鞋底还包括中底，所述的中底连接在所述的大底的上表面上。其方案中在鞋底形成了一整块的突起部以模拟人体足底形状，然而裸足奔跑过程中一般只有足跟和脚掌与地面接触，足弓部并不会与地面接触。而不与地面接触的部分便无法起到作用，增加了鞋部的重量。而由于鞋底材料特性与真实的脚部不一致，即使是完全一样的足部仿形结构也无妨正确模拟裸足奔跑的受力状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够模拟裸足奔跑状态且降低重量的一种模拟裸足状态的仿生鞋底。
一种模拟裸足状态的仿生鞋底，包括基底，基底下表面的后部和前部分别向下凸出有脚跟仿形部和脚掌仿形部，脚跟仿形部和脚掌仿形部间隔布置，脚跟仿形部与脚掌仿形部的间隔区域对应足弓所在位置。
上述方案中，由于鞋底下表面凹凸不平，给使用者创造不稳定的环境，更接近于裸足奔跑时的姿态。同时改变原有的平面鞋底，增加运动感觉刺激，有效地刺激人体本体感觉和下肢肌肉的运动强度，对脚部小肌肉和下肢肌肉组织的感觉运动活动产生有益的功能效果，尤其是对慢收缩肌肉纤维，将促进关节肌肉的稳定，实现最佳化的姿势控制能力，从而增强身体的平衡能力和能量消耗。长期穿着本鞋具可以起到提高身体平衡能力、减轻关节疼痛、改善人体的健康状况的作用。同时本申请取消了背景技术中连接脚跟仿形部和脚掌仿形部的足弓和足外侧部位，原因是人体在跑动时通常情况下是前脚的足跟落地后脚的脚掌发力的形式，因此本申请取消了多余的凸出部位降低鞋底的整体重量，对于鞋子来说任何多余的重量都会破坏裸足奔跑的模拟体感，因此只需要保留必要的结构部位。
作为优选，所述基底的下表面前部向下凸出有脚趾仿形部。
作为优选，脚趾仿形部包括横向排列布置的大趾仿形部、二趾仿形部、三趾仿形部、四趾仿形部和小趾仿形部，大趾仿形部、二趾仿形部、三趾仿形部以及四趾仿形部独立设置于脚掌仿形部前方，小趾仿形部与脚掌仿形部一体成型。
作为优选，所述脚跟仿形部20的前部为从前至后逐渐变宽的锥形结构，脚跟仿形部20的后部为圆弧段朝后的半圆形结构。
作为优选，所述脚掌仿形部与脚趾仿形部所构成的总体形状的外圈轮廓呈椭圆形，所述椭圆形的长轴方向与脚长方向的夹角为α，25°≤α≤30°。
作为优选，所述脚跟仿形部、脚掌仿形部以及脚趾仿形部的下表面分别刻画有模拟脚底纹路的脚跟仿形螺纹、脚掌仿形螺纹和脚趾仿形螺纹。
作为优选，脚跟仿形螺纹的脚跟螺心与脚跟仿形部后端之间的距离等于脚跟仿形部总长度的1/3～1/8。
作为优选，所述脚掌仿形螺纹具有分置两侧的两个脚掌螺心，两个脚掌螺心的纹路旋向相同。
作为优选，内侧的脚掌螺心前方处的脚掌仿形螺纹为横向纹路结构。
作为优选，脚掌仿形螺纹的后部为峰尖朝向鞋尖的山峰状纹路结构，山峰状纹路结构的外侧为缓坡纹路结构，山峰状纹路结构的内侧为陡坡纹路结构。
附图说明
图1为本发明采用无纹路结构时的示意图；
图2为本发明中的椭圆形与长度方向的角度关系示意图；
图3为本发明采用有纹路结构时的示意图；
附图标记说明： 10、基底；20、脚跟仿形部；21、脚跟仿形螺纹；211、脚跟螺心；30、脚掌仿形部；31、脚掌仿形螺纹；311、脚掌螺心；312、横向纹路结构；313、山峰状纹路结构；40、脚趾仿形部；41、大趾仿形部；42、二趾仿形部；43、三趾仿形部；44、四趾仿形部；45、小趾仿形部；46、脚趾仿形螺纹； 50、长轴方向；60、脚长方向。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“底部”、“外侧”、“前后”等指示的方位或位置关系为基于鞋底使用状态下所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2、3所示，一种模拟裸足状态的仿生鞋底，包括基底10，基底10下表面的后部和前部分别向下凸出有脚跟仿形部20和脚掌仿形部30，脚跟仿形部20和脚掌仿形部30间隔布置，脚跟仿形部20与脚掌仿形部30的间隔区域对应足弓所在位置。
上述方案中，由于鞋底下表面凹凸不平，给使用者创造不稳定的环境，更接近于裸足奔跑时的姿态。由于鞋底的不稳定人体在奔跑时需要分出部分力量控制足部整体的姿态。同时改变原有的平面鞋底，增加运动感觉刺激，有效地刺激人体本体感觉和下肢肌肉的运动强度，对脚部小肌肉和下肢肌肉组织的感觉运动活动产生有益的功能效果，尤其是对慢收缩肌肉纤维，将促进关节肌肉的稳定，实现最佳化的姿势控制能力，从而增强身体的平衡能力和能量消耗。
申请人还就普通平底鞋与本发明中的仿形鞋进行了跑步发力姿态的差异对比，结果显示，在跑步站姿阶段，踝关节的力矩无显著差异。而股直肌、胫骨前肌、腓肠肌内侧肌、腓肠肌外侧肌的发力状态均存在显著差异，使用本发明鞋子奔跑时各肌肉的受理状态都更接近于裸足奔跑的肌肉状态。这些结果表明，使用本发明的鞋子进行运动可以对肌肉进行更有效的控制和训练更有效，更加适合于康复训练。长期穿着本鞋具可以起到提高身体平衡能力、减轻关节疼痛、改善人体的健康状况的作用。同时本申请取消了背景技术中连接脚跟仿形部20和脚掌仿形部30的足弓和足外侧部位，原因是人体在跑动时通常情况下是前脚的足跟落地后脚的脚掌发力的形式，因此本申请取消了多余的凸出部位降低鞋底的整体重量，对于鞋子来说任何多余的重量都会破坏裸足奔跑的模拟体感，因此只需要保留必要的结构部位。
进一步的，所述基底10的下表面前部向下凸出有脚趾仿形部40。使用普通平底鞋时人的脚趾通常为不受力的放松状态，而脚趾在生活中也并不会频繁使用，这样人体的脚趾长期处于不受力的放松状态，缺乏基本的锻炼，对于普通人来说缺乏锻炼的脚趾并不会产生过多影响。而对于运动员来说跑步时任何能够发力的肌肉都会有助于提升成绩，在裸足状态下进行跑步时脚趾进行强烈发力，这也是人类具有强壮有力的大脚趾的原因。本申请针对上述几点增加了脚趾仿形部40，使得跑步时脚趾与地面之间通过脚趾仿形部40相互传力，在穿着本发明时能够锻炼到脚趾部位，可以促进跖趾关节周围组织的训练并强化，达到提高姿势稳定和本体感受能力。。
如图1所示，脚趾仿形部40包括横向排列布置的大趾仿形部41、二趾仿形部42、三趾仿形部43、四趾仿形部44和小趾仿形部45，大趾仿形部41、二趾仿形部42、三趾仿形部43以及四趾仿形部44独立设置于脚掌仿形部30前方，小趾仿形部45与脚掌仿形部30一体成型。将各脚趾的仿形部独立设置可以更接近脚底的真实状态，而随着人体的逐步进化，人体的小趾几乎无法在跑动时发力，因此将小趾仿形部45与脚掌仿形部30一体成型。
如图1所示，所述脚跟仿形部20的前部为从前至后逐渐变宽的锥形结构，脚跟仿形部20的后部为圆弧段朝后的半圆形结构。锥形结构与半圆形结构共同构成了类似水滴形的结构，脚跟仿形部20的实际作用是在跑动时模拟脚跟落地的作用，在前脚脚跟落地时通常是由脚跟后端再逐渐向前落地的过程，该过程中脚跟后部受力较大前部受力较小。因此本发明中设置的脚跟仿形部20为后半部面积更大前半部面积更小的水滴形结构。
如图2所示，所述脚掌仿形部30与脚趾仿形部40所构成的总体形状的外圈轮廓呈椭圆形，所述椭圆形的长轴方向50与脚长方向60的夹角为α，25°≤α≤30°。要知道的是，人体的脚掌并非是一个均匀的受力体，跑步时脚掌的外侧落地更早发力更早，然后在脚尖离地时是脚掌的内侧以及靠近内侧的大脚趾最后结束发力。因此本发明中将鞋底前半部的发力位设计为一个斜置的椭圆形结构，使其对应裸足奔跑时的发力方式。
如图3所示，所述脚跟仿形部20、脚掌仿形部30以及脚趾仿形部40的下表面分别刻画有模拟脚底纹路的脚跟仿形螺纹21、脚掌仿形螺纹31和脚趾仿形螺纹46。现有的鞋底结构通常采用各种防滑纹路设计来提升鞋底的摩擦力。然而对于腿部肌肉控制和康复来说并非是鞋底摩擦力越大越好，过大的摩擦力会降低腿部负担，而康复训练时需要适当增加腿部负担以更好地训练腿部和脚部肌肉，而过小的摩擦力则会引起打滑，因此本发明在鞋底设计出模拟脚底纹路的各仿形螺纹，以对应裸足状态下人体的脚部摩擦力。
进一步的，脚跟仿形螺纹21的脚跟螺心211与脚跟仿形部20后端之间的距离等于脚跟仿形部20总长度的1/3～3/8。也就是说本发明中的脚跟螺心211更加靠近交底的后端，由于脚跟螺心211处的纹路更加密集因此脚跟螺心211处与地面的摩擦力更大，由于跑步时脚跟部分是从后向前逐渐贴合地面的，在脚跟刚开始接触地面时接触面积较小摩擦力较小容易发生打滑，因此本发明中将脚跟螺心211靠后设置以使跑步时前脚跟落地能够更早获得足够的摩擦力。
进一步的，所述脚掌仿形螺纹31具有分置两侧的两个脚掌螺心311，两个脚掌螺心311的纹路旋向相同。如上文所述脚掌螺心311同样是纹路密集摩擦力较大的部位，现有技术中常见的鞋底通常会在对应脚掌内侧的部位设置圆圈纹路以提升该处的摩擦力。然而脚掌的外侧同样也是重要的发力位置，在跑步时脚跟抬起的状态下脚掌的外侧和内侧几乎同时发力然后再转为脚掌内侧发力。因此本发明再同时发力的位置都设置了脚掌螺心311以提升摩擦力。
进一步的，内侧的脚掌螺心311前方处的脚掌仿形螺纹31为横向纹路结构312。横向纹路结构312的纹路方向与跑步方向垂直这样便能提升该处位置的摩擦力，如上文所述在跑步时脚跟抬起的状态下脚掌的外侧和内侧先进行同时发力然后便会转为脚掌内侧发力，此时的发力位置便为横向纹路结构312所在的位置。
进一步的，脚掌仿形螺纹31的后部为峰尖朝向鞋尖的山峰状纹路结构313，山峰状纹路结构313的外侧为缓坡纹路结构，山峰状纹路结构313的内侧为陡坡纹路结构。缓坡纹路结构即更偏向于横向的纹路结构，其摩擦力较大，陡坡纹路结构即更偏向于竖向的纹路结构，其摩擦力较小。跑步时在脚跟抬起的初始段是由脚掌的外侧进行发力再逐渐过渡至内侧，因此设置为脚掌仿形螺纹31后部外侧摩擦力大内侧摩擦力小的结构。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种模拟裸足状态的仿生鞋底，包括基底(10)，其特征在于：
基底(10)下表面的后部和前部分别向下凸出有脚跟仿形部(20)和脚掌仿形部(30)，脚跟仿形部(20)和脚掌仿形部(30)间隔布置，脚跟仿形部(20)与脚掌仿形部(30)的间隔区域对应足弓所在位置；
所述基底(10)的下表面前部向下凸出有脚趾仿形部(40)；
所述脚趾仿形部(40)位于脚掌仿形部(30)的前方，脚趾仿形部(40)包括横向排列布置的大趾仿形部(41)、二趾仿形部(42)、三趾仿形部(43)、四趾仿形部(44)和小趾仿形部(45)，大趾仿形部(41)、二趾仿形部(42)、三趾仿形部(43)以及四趾仿形部(44)独立设置于脚掌仿形部(30)前方，小趾仿形部(45)与脚掌仿形部(30)一体成型；
所述脚跟仿形部(20)的前部为从前至后逐渐变宽的锥形结构，脚跟仿形部(20)的后部为圆弧段朝后的半圆形结构；
所述脚掌仿形部(30)与脚趾仿形部(40)所构成的总体形状的外圈轮廓呈椭圆形，所述椭圆形的长轴方向(50)与脚长方向(60)的夹角为α，25°≤α≤30°；
所述脚跟仿形部(20)、脚掌仿形部(30)以及脚趾仿形部(40)的下表面分别刻画有模拟脚底纹路的脚跟仿形螺纹(21)、脚掌仿形螺纹(31)和脚趾仿形螺纹(46)；脚跟仿形螺纹(21)的脚跟螺心(211)与脚跟仿形部(20)后端之间的距离等于脚跟仿形部(20)总长度的1/3～3/8。
2.根据权利要求1所述的一种模拟裸足状态的仿生鞋底，其特征在于：
所述脚掌仿形螺纹(31)具有分置两侧的两个脚掌螺心(311)，两个脚掌螺心(311)的纹路旋向相同。
3.根据权利要求2所述的一种模拟裸足状态的仿生鞋底，其特征在于：
内侧的脚掌螺心(311)前方处的脚掌仿形螺纹(31)为横向纹路结构(312)。
4.根据权利要求2所述的一种模拟裸足状态的仿生鞋底，其特征在于：
脚掌仿形螺纹(31)的后部为峰尖朝向鞋尖的山峰状纹路结构(313)，山峰状纹路结构(313)的外侧为缓坡纹路结构，山峰状纹路结构(313)的内侧为陡坡纹路结构。
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