KR100935578B1 - 신발 - Google Patents

Abstract

바이오피드백을 통해 발을 강화시키고, 신규의 중창/바깥창 구조의 특징을 통해 충격 동안 발생하는 발의 응력을 감소시키며, 발의 와인드래스 효과를 이용하여 지면을 차기 전에 자체적으로 예비 안정하는 발의 능력을 향상시키는 신규의 신발.

Description

신발{FOOTWEAR}

지난 100년에 걸쳐 걸음걸이와 관련된 병리의 치료와 관련된 원리에 있어서, 생체 역학 및 신발 개발은 대체로 모의 또는 인조 교정(bracing) 및 완충 장치의 도입 원리에 기초하였다. 대부분의 경우에, 몇 가지 유형의 걸음걸이와 관련된 병리 또는 증상을 경험한 사람은 발과 지지 근육 조직의 퇴화의 결과로서 그러한 병리 또는 증상을 갖기 쉬웠다. 의료 연구에 따르면, 교정 행위가 교정되는 근골격계를 퇴화시키는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 퇴화된 근골격 구조에 의하여 야기된 증상을 치료하는 데 사용된 방법이 그러한 퇴화를 더욱 고착시킨다는 점에서 오히려 자기 모순적이다. 단기간 동안 (교정 동안) 그 증상이 경감되는 것은 특별한 일이 아니지만, 잘못된 생체 역학 및 약화된 구조와 관련된 최초의 증상 또는 다른 증상들은 다시 나타나는 것이 일반적이다.

또한, 주민 대부분이 맨발인 나라에서 걸음걸이와 관련된 이와 유사한 병리 및 증상의 발병률은 신발을 신는 것이 일상화되어 있는 나라에서 볼 수 있는 발병률보다 낮다는 것이 문서로써 잘 증명되어 있다. 이러한 발병률의 차이는 신발 및 신발의 디자인에서의 명백한 결함이 직접적인 원인일 수 있다. 통상의 신발이 발의 역학 구조와 일치하여 작동할 수 없다는 것이 걸음걸이 및 발과 관련된 문제에 가장 큰 영향을 주는 것으로 볼 수 있다. 발의 자연스런 운동과 역학 구조를 제한하는 것은 부당하며 스트레스를 증가시켜, 부적절한 생체 역학, 불편 및 부상을 초래한다.

본 발명의 목적은, 설계상의 특징, 제작상의 특징 및 기학학적 특징이 걸음걸이 사이클 동안 착용자 발의 자연스런 운동을 향상시키고 두드러지게 하는 신발을 착용자에게 제공하는 것이다. 이러한 신발은 모든 착용자에게 매우 가치가 있음이 분명하며, 회복과 예방에 있어서 도움을 준다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 신발은 발의 지지 근육 조직의 수축을 야기하는 바이오피드백 굴절 응답을 발생시킬 목적으로 발의 발바닥 외관에 위치하는 소정의 목표 영역과 정렬되는 대략 돔형인 자극부의 정렬을 포함한다. 상기 목표 영역에 대하여 돔형 자극부에 의해 발생된 압력량이 신중하고 점진적으로 증가할 수 있도록 하는 구조가 제공된다. 목표 영역은 발의 주상골, 외측 설상골 및 입방골의 교차점에 근접한 영역으로 한정될 수 있다.

선행 특허는 안창 장치의 사용을 제안하였으며, 그 장치를 통한 기능은 전술한 돔형 자극부의 바람직한 특성과 조화를 이루지 못한다. Burke 등에게 허여된 미국 특허 제5,404,659호는 사람 발이 허용할 수 있는 수준을 상당히 초과하여 압축 및 반동 특성을 나타내는 돔형 자극부를 갖는 안창 및/또는 중창 구조를 개시하고 있다. 이것은 치료 목적의 안창 적용 분야의 당업자 및 상기 미국 특허 제5,404,659호에 개시된 바와 같은 제품의 용도에 정통한 사람에게는 자명하다.

본원에 개시된 바와 같이, 돔형 자극부의 바람직한 반동, 편향 및 압축 특성은 돔형 자극부가 일상적인 체중 지탱을 위한 작용과 일치하는 압축력을 받을 때, 상기 돔형 자극부의 정점부가 발의 전체 족장의 1% 내지 5%의 최대 높이를 가지도록 한다. 돔형 자극부에 의하여 발생된 적절한 압력은 발의 지지 근육의 골기 건 기관(Golgi Tendon organ)과 압력의 상호 작용을 통해 근육 수축을 일으키도록 작용한다. 반복적 근육 수축은 발의 근육을 점진적으로 강화시키는 점진적인 저항 프로그램으로서 기능한다. 이러한 방법은 근육 수축을 일으키는 자극 및 다른 바이오피드백 관계의 사용과 일치한다.

상기 미국 특허 제5,404,659호는 돔형 자극부와 정렬 가능하고 이 돔형 자극부의 일부를 이루는 교체 가능한 인써트를 제공하는 개념을 개시하고 있다. 상기 미국 특허 제5,404,659호에서, 인써트와 돔형 자극부의 수납부는 본래 곡선을 이루고 있으며, 당업자의 실험에 의하면, 안창의 수납부에 인써트의 위치를 고정하는 것이나 제거 및 삽입을 용이하게 하는 것에 있어서 그 구조가 만족스럽지 못하다는 것이 밝혀졌다. 착탈 가능한 인써트를 수납부에 설치하는 것은 접착제를 사용하여 달성될 수 있음을 발견하였다. 그러나, 이는 두 가지의 명백한 한계를 보이게 되는데, 즉 우선, 인써트의 제거를 용이하게 하는 접착 특성을 나타내는 재료는 소정 지점에 착탈 가능한 인써트의 위치를 고정하는 데 충분하지 않은 것으로 입증되었다. 다음으로, 그러한 소정 지점에 착탈 가능한 인써트를 유지할 수 있는 정도의 접착 특성을 갖는 재료는 안창 본체를 형성하는 재료 및 착탈 가능한 인써트를 형성하는 재료에 손상을 입히는 것으로 입증되었다.

본 발명의 한 가지 목적은 편향, 반동 및 압축 특성을 향상시켜 발의 발바닥 외관에 바이오피드백 자극을 가하는 개념을 개선하여 본 발명을 보다 유용하게 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 착탈 가능한 인써트를 착탈 가능하게 하는 우수한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 걸음걸이 사이클의 스윙 단계 동안 발의 역학 구조을 강화시키는 수단을 신발의 갑피에 제공할 뿐만 아니라 걸음걸이 사이클의 초기 접촉 또는 풋 스트라이크(foot strike) 단계 동안 발의 자연스런 운동을 강화하고 촉진하는 신규의 중창/바깥창 장치를 제공한다.

신발의 개발, 걸음걸이 생체 역학 및 보철기 제조 분야의 당업자는, 걸음걸이 사이클의 초기 접촉 단계가 걸음걸이 사이클의 운동을 제어하는 시도에 있어서 가장 중요하다는 것에 모두 동의한다. 걸음걸이 사이클은 발이 지면에 닿고, 체중을 받아들이며, 지면을 떠나 다시 지면에 닿을 때의 발과 몸의 움직임으로서 간략히 기술될 수 있다. 걸음걸이 사이클 동안 발생하는 잘못된 생체 역학을 제어하고자 하는 통상적인 시도는, 접촉점에서 발을 교정함으로써 이루어졌다. 통상 초과 회내(pronation)라고 부르는 발의 측부 또는 외측 경계로부터 발의 중간 또는 내측 경계까지의 발의 과도한 롤링은, 만성적인 발 문제의 주된 원인일 수 있음을 당업자는 알고 있다. 통상적인 신발 중창 및 바깥창 구조는 전술한 문제 및 부적절한 역학 구조를 고착 및 확대시키는 환경을 만든다.

중창/바깥창의 기하학적 형상을 통해서 발에 대해 넓고 안정적인 베이스를 제공하는 것이 오랜 관행이었다. 이러한 예가 Lyden에게 허여된 미국 특허 제5,625,964호, Truelsen의 PCT 출원 제PCT/DK88/00203호, Whatley에게 허여된 미국 특허 제5,005,299호, Halberstadt에게 허여된 미국 특허 제4,259,792호, Stubblefield에게 허여된 미국 특허 제4,372,058호, Giese 등에게 허여된 미국 특허 제4,316,335호 및 Brooks에게 허여된 미국 특허 제4,272,899호에 잘 나타나 있다.

그러나, 생체 역학 분석 분야의 당업자는, 발의 가장 일반적인 접촉점이 종골을 통해 발의 긴 회전축 바로 외측에서 발의 발바닥 최후방 외관 상에 있다는 것을 알고 있다. 그러나, 이러한 상태 및 소정 지점이 맨발 상태에 따른 것이라는 점은 가장 주목할 만하다. 상기 특허들에 개시된 바와 같이, 신발을 신으면, 초기 접촉점은 신발 중창/바깥창의 최외측 외관까지 많이 밀리게 된다. 그러나, 이것은 레버 아암과 발에서의 토크(torque)를 크게 증가시킨다. 이러한 중창/바깥창 구조는 중창/바깥창의 외측 외관에 중요할 뿐만 아니라 내측 외관에도 중요하다. 다방향성 스포츠(multidirectional sports)를 행하는 동안, 이러한 중창/바깥창 구조는 또한 발과 몸에서의 토크와 가속도를 증가시킨다. 코트 스포츠용으로 신규의 중창의 기하학적 구조를 제공하는 시도로서, Hamey 등에게 허여된 미국 특허 제4,559,723호는 코트 스포츠 활동 중에 외측 이동을 강화시키기 위하여 내측 외관이 연장되는 중창/바깥창 구조를 개시하고 있다. 신발의 중창/바깥창이 외측 외관상의 지지면에 접촉할 때 레버 아암 효과가 증가하는 문제는 여전히 남아 있다.

신규의 중창/바깥창 장치를 통해, 본 발명자들은 발 접촉이 맨발의 그것을 닮도록 하는 기하학적 형상을 제안한다. 반경의 중심점이 종골을 통해 발의 긴 회전축과 정렬되는 상태에서, 지면 또는 지지면과 우선 접촉하는 마모층이 외측 외관으로부터 내측 외관까지 평탄한 반경을 제공하게 구성되도록, 본 발명의 중창/바깥창 장치가 구성된다. 이러한 방식으로, 발이 지지면과 닿고 평탄한 지점에 서서히 놓이게 될 때 갑작스런 토크나 가속도가 발생되지 않는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 발이 지면 또는 지지면과 닿은 이후에 서서히 놓일 때 착용자의 발이 생체 역학적으로 올바른 위치에 놓일 가능성이 커지게 된다. 이것은 대부분의 종골 또는 뒤꿈치 뼈 바로 하방에 완충 영역을 설치함으로써 달성된다. 이러한 완충 영역은 완충 영역의 주변을 형성하는 중창/바깥창 장치의 탄성보다 실질적으로 낮은 탄성을 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 초기 접촉을 위한 발의 준비를 향상시킨다. 걸음걸이 생체 역학 분야의 당업자, 특히 맨발인 사람의 분석 및 관찰에 경험이 있는 당업자는 초기 접촉 이전에 엄지발가락의 최대 배굴절(dorsi flexion)을 허용하는 것이 중요하다는 것을 인식하고 있다. 논쟁의 여지가 있지만, 와인드래스 효과(windlass effect)의 개념은 걸음걸이 생체 역학의 핵심이다. 이것은 발의 발바닥 외관, 특히 발바닥 근막 상의 연결 조직을 포함하는 풀리 시스템으로서, 제1 척골 지관절(metatarsal phalangeal joint)에서 종자골 둘레의 발바닥 근막(plantar fascia)을 당긴다. 발바닥 근막은 당겨지고 그 결과로 엄지 발가락의 배굴절에 의해 조여진다. 발바닥 근막을 팽팽하게 당기면, 발의 구조적인 완전성에 의해 초기 접촉을 위한 준비가 확실하게 이루어진다. 이에 대한 증거는 1970년대 초기부터 중기까지의 달리기 붐 동안에 달리는 사람이 신은 신발을 관찰할 때 가장 명료하게 확인될 수 있었다. 큰 발가락 또는 엄지발가락이 런닝화의 앞심을 통과하여 돌출되는 것이 다반사였다. 이것은 발을 자체로 안정화시키고자 하는 시도의 결과였다.

런닝화 앞심의 조기 마모에 따라, 그 당시의 선두적인 신발 회사는 보다 강하고 보다 내구성이 있는 재료로 앞심을 보강하였으나, 본질적으로 발이 자연스럽고 이상적인 걸음걸이 생체 역학 구조를 갖는 것을 방해하였다. Dannenberg에게 허여된 미국 특허 제4,608,988호 및 제4,597,195호는 엄지발가락의 배굴절의 중요성을 인지하였음을 입증하였으며, 운동 범위를 넓히기 위하여 제1 척골의 헤드 하방에 제공되는 보다 큰 잠재적인 운동 범위를 엄지발가락에 제공하고자 노력하였다. 그러나, Dannenberg의 특허의 장치가 신발 또는 지지부의 구조에 합체될 때 착용자의 생체 역학 구조가 부정적으로 변하는 뚜렷한 경향이 존재하는 것을 당업자가 알 수 있었다. 즉, 착용자는 이상적인 기간보다 더 오랫동안 발을 회내 위치에 머무르게 하도록 힘을 받는다.

현재의 신발 구조가 갖는 공통적인 한계는, 배굴절 작용이 중창/바깥창 장치의 가요성있는 예비 배치에 대항하며 신발 앞심에 의하여 방해받기 때문에 엄지발가락의 최대 배굴절이 제한되는 것이다.

본 발명에 따르면, 초기 접촉 이전의 엄지발가락의 배굴절의 향상은, 변형 방지 기구로서 작용하는 메카니즘을 도입하는 것뿐만 아니라 신발 중창/바깥창에 대한 변경의 조합을 통해 성취되어, 걸음걸이의 스윙 단계 동안 엄지발가락이 배굴절하도록 돕는다. 이러한 방식으로, 발의 최적의 구조적 완전성은 향상되며, 또한 발은 사람의 체중을 받기 쉽게 미리 응력을 받는다. 이에 따르면, 발의 발바닥 외관의 근육을 최대로 사용할 수 있다. 발이 최적의 구조적 완전성 상태에 있으면, 발바닥 근육은 편심적으로 사용될 수 있다. 근육 생리학 분야의 당업자는, 근육이 편심 방식으로 접촉할 수 있을 때 발생되는 힘에 응답하도록 잘 준비되어 있으면, 근육도 또한 편심 근육 수축 동안 보다 잘 이용될 수 있는 고유의 스프링 특성을 갖는다는 것을 오랫동안 인식하고 있었다.

기계적 장치를 신발에 설치함으로써 충격 에너지를 저장하기 위한 구조가 제안되어 있다. 이러한 예가 McMahon 등에게 허여된 미국 특허에 4,342,158호, Burke 등에게 허여된 미국 특허 제5,212,878호, Schindler에게 허여된 미국 특허 제5,343,637호, Whatley에게 허여된 미국 특허 제5,060,401호, Schmid에게 허여된 미국 특허 제4,585,338, Barry 등에게 허여된 미국 특허 제5,052,130호, Crowley에게 허여된 미국 특허 제4,881,329호 및 Kilgore 등에게 허여된 미국 특허 제5,343,639호에 잘 나타나 있다. 불행하게도, 상기 모든 특허들은 맨발 가요성 및 앞심에 제약을 주기 때문에, 자체적으로 예비 안정화하고자 하는 발의 본질적인 능력을 제한하고 에너지를 저장 및 복원하고자 하는 자체의 근육 특성을 사용하는 것도 제한한다.

요컨대, 본 발명의 목적은 바이오피드백을 통해 발을 강화시키고, 충격을 받는 동안 발생되는 발에 대한 응력을 감소시키며, 지면을 차기 전에 자체적으로 예비 안정화할 수 있는 발의 능력을 향상시킬 수 있는 새로운 구조 및 기계적 장치를 신발에 제공하는 것이다.

첨부 도면을 참조하여 단지 예로서만 본 발명에 따른 양호한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은, 신발 갑피의 윤곽선이 중창/바깥창 장치 상방에 위치하는 중창/바깥창 유닛과, 가요성 홈 또는 채널의 일체화를 위해 제안된 위치를 도시하는 본 발명의 실시예의 발바닥 외관의 사시도이다.

도 2는, 발의 목표 영역이 대략 돔형인 자극부에 정렬되도록 소정 위치에서 중창/바깥창 유닛 상방에 배치되는 발바닥 외관의 도면이다. 또한, 중창/바깥창 장치의 대응하는 가요성 영역 및 발의 가요성 영역이 표시되어 있다.

도 3은 도 2의 A-A' 및 B-B' 절단면을 통한 중창/바깥창 유닛의 전방 및 시상봉합면의 단면도이다.

도 4는 도 3에 윤곽으로 도시된 리셉터클 내부에 삽입될 수 있는 착탈 가능한 탄성 부재의 사시도이다.

도 5는 중창/바깥창 장치 상에 법선 방향으로 위치하는 발을 도시하는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 배면도로서, 발의 종골 위치에 대한 발바닥의 완충 영역 뿐만 아니라 반경방향 중창/바깥창을 도시한다.

도 6은 본 발명에 따른 중창/바깥창 장치 상에 법선 방향으로 위치하는 발을 도시하는 배면도로서, 통상적인 신발을 신었을 때 겪게 되는 이상적인 맨발 환경의 의 중창/바깥창 장치와 비교하여 발의 긴 회전축을 중심으로 하는 레버 아암을 나타내는 통상적인 중창/바깥창 장치를 도시한다.

도 7은 반경방향 중창/바깥창 장치, 전족 가요성 홈 또는 채널 및 발 종골의 위치에 대한 발바닥의 완충 영역을 갖는 본 발명의 양호한 실시예를 도시하는 것으로서 중창/바깥창 유닛의 소정 지점에 위치하는 발 골격의 내측 시상봉합부에 대한 도면이며, 대략 돔형인 자극부가 목표 영역에 대한 발의 발바닥 외관과 정렬 가능하도록 위치 설정된 도면이다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 돔형 자극부를 도시하는 도 7과 유사한 도면으로서, 발 종골의 위치에 대한 발바닥의 완충 영역 및 마모층에 인접하여 배치된 완충 영역을 갖는 척골 영역에 대한 발바닥의 부가적인 완충 영역을 도시한다.

도 9는 체중 지탱 및 체중 비지탱의 경우 모두에서 척골의 굴절선에 의하여 형성된 단면을 통한 신발 갑피와 중창/바깥창 장치를 도시하는 정면도로서, 착용자 체중을 지탱함에 따른 압축 상태와 비압축 상태에서 중창/바깥창의 반경방향 기하학적 형상을 도시한다.

도 10은 이완 상태와 발가락이 올라간 배굴절 상태에서 앞심을 갖는 신발을 도시하는 본 발명의 또 다른 실시예의 외측 시상봉합면 도면으로서, 탄성 섬유로 제조된 변형 방지 장치를 도시한다.

도 11은 이완 상태와 발가락이 올라간 배굴절 상태에서 앞심을 갖는 신발을 도시하는 본 발명의 또 다른 실시예의 외측 시상봉합면 도면으로서, 코일 스프링으로 제조된 변형 방지 기구를 도시한다.

도 12는 이완 상태와 발가락이 올라간 배굴절 상태에서 앞심을 갖는 신발을 도시하는 본 발명의 또 다른 실시예의 외측 시상봉합면 도면으로서, 중창/바깥창 구조에 일체화된 변형 방지 기구를 도시한다.

도 1을 참조하면, 앞심(24)과 중창/바깥창(2)을 갖는 신발(1)이 개시되어 있고, 상기 중창/바깥창(2)은 마모층(10)이 걸음걸이 사이클 동안 지표면 또는 지지면과 접촉하는 신발(1)의 제1 부분이 되도록 위치하는 특수 마모층(10)을 갖는다. 신발(1)은 또한 거의 돔형인 자극부(3)를 갖는 중창/바깥창(2)을 구비하며, 상기 자극부는 뚜렷한 정점부(4)를 갖는다. 중창/바깥창(2)은 그것을 통과해서 연장되는 가요성 홈 또는 채널(15)을 구비하여, 발의 자연 배굴절(背屈折; dorsi-flexion)을 강화시킨다. 가요성 홈 또는 채널(15)은, 도 2에 도시된 바와 같이 척골 영역(14), 보다 구체적으로는 굴절선(16)을 통해 중창/바깥창(2)의 실질적으로 비한정적인 배굴절을 허용할 수 있는 구조를 갖는다.

신발(1)은 슬립, 콤비네이션, 스트로블(stroble) 및 보오드 라스팅(board lasting)을 비롯한 임의의 표준 제작 방법에 따라 제작될 수 있다. 신발(1)은 앞심(24)을 포함하는 재료가 엄지발가락의 최대 배굴절을 일관성 있게 허용하는 특징을 나타낼 수 있도록 신발 구조 및 제작에 있어서 통상적으로 사용되는 다양한 재료로 제작될 수 있는 갑피(50)를 구비한다. 중창/바깥창(2)은 또한 압축 성형, 주입 및 사출을 비롯한 신발 업계에 일반적인 다양한 임의의 제작 방법에 의해 제작될 수 있으며, PVC, EVA 및 폴리우레탄계 폼(foam)을 포함하는 소정의 중창/바깥창 특징을 나타내는 다양한 화합물로 성형될 수 있다.

도 2는 중창/바깥창 유닛(2)에 대하여 상방 또는 배면에 배치된 사람 발의 배면도를 도시하는 바, 발의 소정 목표 영역(5)이 거의 돔형인 자극부(3)의 정점부(4)와 정렬되어 있다. 상기 목표 영역(5)은 외측 설상골(28), 입방골(29) 및 주상골(30)의 교차점에 가까운 발의 영역으로 규정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 돔형 자극부(3)의 반발, 편향 및 압축 특성은, 돔형 자극부(3)가 일상적인 체중 지탱을 위한 작용에 해당하는 압축력을 받을 때, 돔형 자극부(3)의 정점부(4)가 발의 전체 족장의 1% 내지 5%의 최대 높이를 가질 수 있도록 한다. 돔형 자극부(3)에 의하여 발생된 적당한 압력은 발의 지지 근육의 골기 건 기관(Golgi Tendon organ)과 압력의 상호 작용을 통해 근육 수축을 일으키도록 작용한다. 반복적 근육 수축은 발의 근육을 점진적으로 강화시키는 점진적인 저항 프로그램으로서 기능한다.

또한, 도 2는 가요성 홈 또는 채널(15)(도 1)의 소정 위치를 도시한다. 도 2에서, 도면부호 14는 전족의 자연스런 굴곡 위치, 즉 발의 척골-지관절을 포함하는 "척골 영역"을 지시한다. 가요성 홈 또는 채널(15)은 척골 영역(14)을 가로질러 소정의 굴절선(16)과 평행하게 연장되는 것이 바람직하다. 다양한 발가락 대 족장의 비를 수용하기 위하여, 양호한 실시예는 척골 영역(14)을 통하는 시상봉합면에서 가요성이 향상된 영역을 갖는다. 이것은 척골-지관절의 관절에 의하여 발생된 굴곡선(16)과 평행하게 연장되는 중창 구조에 일체화된 가요성 홈 또는 채널(15)을 구비함으로써 달성될 수 있다. 이러한 가요성 홈 또는 채널(15)은 발의 내측 외관 상에서 족장의 70% 이상의 내측 후부 경계(17)와 족장의 80% 이하의 내측 전방 경계(18)에 의하여 그리고 발의 외측 외관 상에서 족장의 60% 이상의 외측 후부 경계(19)와 족장의 70% 이하의 외측 전방 경계(20)에 의하여 한정되는 영역 내에 배치되는 것이 바람직하다. 전술한 것에 대응하는 가요성 홈 또는 채널(15)을 채용함으로써, 신발의 중창/바깥창(2)은, 특히 다음 스텝에 들어가는 동안 발이 지면에 부딪히는 것을 준비하면서 공중에 떠있는 스윙 단계 또는 접촉 단계를 통해 이상적인 걸음걸이 생체 역학 구조의 형성을 강화하기 위하여 발과 조화를 이루어 배굴절될 수 있다.

도 2는 또한 돔형 자극부(3)의 정점부(4)와 교차하면서 도 3의 단면도를 규정하는 기준선 A-A' 및 B-B'를 도시하고 있다. 정점부(4)를 지나는 전방 및 후방 단면(A-A') 및 내측 및 외측 단면(B-B')을 통과하는 돔형 자극부(3)의 단면들을 세부적으로 도시하는 도 3을 참조하면, 돔형 자극부(3)와 정점부(4)의 단면 특징은 도 4에 도시된 바와 같은 착탈가능한 탄성 부재(7)를 수납할 수 있는 리셉터클(6)의 특징과 함께 도시되어 있다.

탄성 부재(7)는 돔형 자극부(3)의 체적 대부분을 포함하여 돔형 자극부(3)의 압축, 반발 및 편향 특징을 한정하도록 작용한다. Burke 등에게 허여된 미국 특허 제5,404,659호에 기술된 바와 같이, 발의 발바닥 외관에 따라, 근육 수축을 자극하여 발의 고유 근육을 강화시키는 압력을 목표 영역(5)에 가하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 복원 과정을 가능케 하기 위해서는, 탄성 부재(7)의 효율적인 제거 및 삽입을 가능하게 하는 장치가 제공되어야 한다. 상기 미국 특허 제5,404,659호의 구조가 갖는 단점은 앞에서 이미 설명하였으며, 도 3에 도시된 구조에 의하여 극복된 바, 전술한 도 3의 구조는 탄성 부재(7)를 적소에 고정하고 용이하게 제거할 수 있도록 할 목적으로 수직 측벽(8)을 갖는 리셉터클(6)을 채용하고 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(7)는 리셉터클(6)의 수직 측벽(8)과 정렬되는 수직 측부(9)를 갖는다. 소정의 반동, 압축 및 편향 특성을 제공하기 위하여, 탄성 부재(7)는 폼(foam)의 제조와 이용 및 이들 재료를 신발 등에 적용하는 분야의 당업자에게 공지된 다양한 재료로 제작될 수 있다. 상기 재료는, 점탄성 고분자재료의 첨가에 의하여 소정의 특성을 획득할 수 있는 매질뿐만 아니라 EVA, PVC 또는 폴리우레탄 조성물로 이루어진 폼(foam)을 포함할 수 있다. 그러나, 이것은 바람직한 재료의 몇 가지 예이며, 탄성 재료(7)의 조성물은 이들 재료로 한정될 필요가 없다. 탄성 재료(7)는 당업자에게 공지된 여러 가지 수단, 예컨대 사출성형, 주조, 스탬핑 및 다이 커팅을 통해 제조될 수 있으며, 이러한 방법으로 한정될 필요는 없다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 양호한 실시예를 도시하는 도 5에 도시된 바와 같이, 신발(1)은 마모층(10)을 갖는 중창/바깥창(2)을 구비한다. 마모층(10)은 형상 유지능과 내구성을 부여하는 데 필요한 마모 및 갈라짐에 대한 저항 특성을 나타내는 것으로 신발 업계에 공지된 폴리머로 제작될 수 있고, 이들 폴리머는 주로 고무 및 폴리우레탄으로 제조된 조성물을 포함하지만, 이러한 조성물로 한정될 필요는 없다. 또한, 중창/바깥창(2)은 신발 업계에 통상적인 수단 및 재료를 사용하여 제작될 수 있으나 그러한 재료 및/또는 수단으로 한정될 필요는 없다.

본 발명의 중창/바깥창(2)은 또한, 후방에서 볼 때는 생체 역학적으로 안정한 발의 긴 회전축(12)에 가까운 영역과 정렬 가능하고, 도 7에 도시된 바와 같이 시상봉합면에서 볼 때는 종골(13)의 무게중심의 시상봉합면 영역과 정렬 가능한 기하학적 중심을 갖는 신규의 반경방향 기하학적 구조(11)를 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 발은 지면 또는 지지면과 접촉하게 되며 종래 중창/바깥창 구조에서 수반되는 불필요한 토크와 가속도를 감소시키는 방식으로 정지 위치에 도달하게 된다. 이는 중창/바깥창의 만곡된 뒤꿈치 영역의 곡률반경 중심을 종골의 선회 가능한 중심과 반경방향과 정렬시킴으로써 달성될 수 있다.

도 6은 통상적으로 구성된 중창/바깥창 유닛과 발의 일반적인 관계를 도시한다. 가장 주목할 점은 맨발이 맨발 접촉점(31)에서 지면 또는 지지면과 접촉하여, 발의 긴 회전 중심축(12)과 맨발 접촉점(31)으로부터 측정 가능한 거리와 동일한 레버 아암(lever arm)을 발생시킨다는 점이다. 중창/바깥창 유닛을 갖는 신발은 접촉점을 변화시켜, 신발을 신은 발 접촉점(32)이 맨발 접촉점(31)에 비하여 외측으로 그리고 하측으로 병진 이동하도록 한다. 이 결과, 신발을 신은 발 접촉점(32)과 발의 긴 회전 중심축(12)간의 거리로서 측정 가능한 레버를 증가시킨다. 걸음걸이 생체 역학 분야의 당업자라면, 힘, 토크 및 가속도의 증가는 회전 중심축으로부터 접촉점까지의 레버 아암의 증가를 수반한다는 것을 이해할 것이다.

도 7은 시상봉합면 외관에서 볼 때의 중창/바깥창(2)의 반경방향 기하학적 구조(11)를 도시한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 5 및 도 7은 완충 영역(27)을 도시하며, 이 완충 영역은 착용자의 뒤꿈치의 발바닥면과 정렬 가능하고 그 완충 영역(27)의 주변을 형성하는 주변의 중창/바깥창보다 더욱 용이하게 압축될 수 있다. 완충 영역(27)은 신발 업계에 통상적인 여러 가지 재료 및 여러 가지 수단에 의해서 제작될 수 있지만, 이러한 재료 및/또는 수단으로 한정될 필요는 없다. 향상된 완충 영역(27)의 압축성은 어떠한 재료도 없는 캐비티를 전략적으로 형성함으로써 얻을 수 있으며, 이 경우에 중창/바깥창(2)의 탄성과 내구성은 캐비티를 에워싸는 재료의 처리와 디자인에 따라서만 결정된다. 완충 영역(27)의 목적은 발놓기를 향상시키고 걷는 동안 발이 생체 역학적으로 가능한 최적의 효과적인 위치에 천천히 놓이도록 하는 것이다.

또한, 도 7은 시상봉합면에서 볼 때 착용자의 발과 중창/바깥창(2)의 관계 및 가요성 홈 또는 채널(15)과 제1 척골(26)의 헤드의 위치 관계를 도시한다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 마모층(10)을 갖는 중창/바깥창(2)의 시상봉합면의 도면을 제공하는 바, 여기서 마모층은 체중 비지탱 종골 형상(25)을 반영하는 후족 반경방향 기하학적 영역(11)과 전족 반경방향 기하학적 형상(35)을 갖는 주요한 뒤꿈치 부분을 갖는다. 후족 반경방향 기하학적 영역(11)에 있는 중창/바깥창(2)은 또한 내측 평면, 외측 평면, 후방 평면 및 전방 평면에 대하여 착용자의 뒤꿈치의 발바닥면과 정렬 가능한 발바닥 완충 영역(34)을 포함할 수 있다. 발바닥 완충 영역은 발바닥 완충 영역(34)의 주변을 형성하는 주변의 중창/바깥창(2) 보다 더욱 용이하게 압축될 수 있는 재료와 그러한 형상으로 구성될 수 있다. 후족 발바닥 완충 영역(34)의 목적은 발놓기를 향상시키고 또 걷는 동안 발이 생체 역학적으로 가능한 최적의 효과적인 위치에 천천히 놓이도록 하는 것이다.

전족 반경방향 기하학적 영역(35)은 전족 부분을 에워싸는 중창/바깥창(2)의 나머지 부분보다 더욱 용이하게 압축되는 전족 완충 영역(36)을 가질 수도 있다. 전족 반경방향 기하학적 영역(35)의 곡선 특성은 긴 회전 중심축이 곡선에 대한 기하학적 회전 중심으로 사용될 때의 전족의 반경방향 특성과 밀접하게 유사하다. 전족 완충 영역(36)은 체중 지탱 중에 중창/바깥창(2) 주위에서의 자연스럽고 기본적인 발놓기를 보장할 수 있는 방식으로 편향되어야 한다. 이러한 방식으로, 초기 접촉과 관련된 에너지가 최소화되고, 전족은 중창/바깥창(2)에 대하여 생체 역학적으로 이상적인 발놓기를 후방에 유지하도록 도움을 받는다.

도 8은 또한 중창/바깥창(2)이 발의 소정 목표 영역(5)과 정렬 가능한 뚜렷한 정점부(4)를 갖는 대략 돔형인 자극부(3)를 갖는 또 다른 실시예를 도시한다. 돔형 자극부(3)는 외측 곡면판(37)과 중앙 기둥(40)을 구비한다. 중앙 기둥(40)은 필요에 따라 대략 돔형인 자극부에 요구되는 압축, 편향 및 반동 특성을 제공하는 재료의 일부로 구성될 수 있다. 별법으로서, 돔형 자극부(3)는, 기둥(40)이 피스톤(38)과 실린더(39)를 갖도록 구성될 수 있으며, 여기서 실린더(39) 내부에서의 피스톤(38)의 운동이 소정의 편향, 압축 및 반동 특성을 제공하도록, 실린더(39) 내부에서의 피스톤(38) 운동은 실린더 내부의 충전 재료의 적절한 선택에 의하여 조절될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 대략 돔형인 자극부(3)는 외측 곡면판(37)에 대한 발바닥에 영역 또는 보이드(void; 41)를 갖는다. 이러한 보이드(41)는 빈 공간으로 남겨두거나, 소정의 편향, 압축 및 반동 특성의 유지를 보장할 수 있는 방식으로 대략 돔형인 자극부(3)에 구조적인 완전성을 제공하기 위하여 폼, 유체, 기포 또는 가스 등으로 충전될 수도 있다.

대략 돔형인 자극부(3)에 의하여 발생된 저항을 개선시키기 위하여, 외측 곡면판(37), 기둥(40), 피스톤(38) 및 실린더(39)의 조성, 구조 및 재료 선택은 대략 돔형인 자극부(3)의 압축, 편향 및 반동 특성의 변화 및 제어를 허용할 수 있는 방식으로 변경될 수 있다. 또한, 대략 돔형인 자극부(3)의 압축, 편향 및 반동 특성의 변화 및 제어는 보이드(41)를 충전하도록 선택된 재료의 선정을 통해 성취될 수 있다.

도 9는 체중 지탱 및 체중 비지탱 상태에서의 중창/바깥창(2)을 갖는 신발(1)을 정면에서 도시하고 있다. 중창/바깥창(2)은 마모층(10)과 전족 반경방향 기하학적 영역(35)을 구비하며, 상기 영역(35)은 전족 부분의 중창/바깥창을 형성하는 주변 영역보다 더욱 용이하게 압축될 수 있는 전족 완충 영역(36)을 구비할 수도 있다. 체중 비지탱 상태에서, 긴 회전 중심축이 곡선에 대한 기하학적 회전중심으로 사용될 때, 전족 방경방향 기하학적 영역(35)의 곡선 특성은 전족의 반경방향 특성과 밀접하게 유사하다. 전족 완충 영역(36)은 체중 지탱 중에 중창/바깥창(2) 주위에서 자연스럽고 기본적인 발놓기를 보장할 수 있는 방식으로 편향되어야 한다. 이러한 방식으로, 초기 접촉과 관련된 에너지가 최소화되고, 전족은 중창/바깥창(2)에 대하여 생체 역학적으로 이상적인 발놓기를 후방에 유지하도록 도움을 받는다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 도면으로서, 여기에서는 신발(1)의 갑피가 최대로 상승된 착용자의 발가락에 의하여 형성 가능한 최대의 배굴절 위치에 있을 때만, 정지 장력이 얻어질 수 있도록 설계 및 배치된 변형 방지 기구(21)가 신발(1)에 제공되어 있다. 본 발명의 목적은 이러한 배굴절을 촉진함으로써 발의 와인드래스 효과(windlass effect)를 완전히 성취하는 것이며 그 결과 와인드래스 효과를 수반하는 발의 안정화를 가능하게 하는 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 와인드래스 효과를 이용할 수 있는 능력으로 인해서, 초기 접촉 이전에 발의 예비 안정을 허용하며 걸음거리의 중간 거리 단계 동안 발의 구조적 완전성의 유지를 가능하게 한다. 변형 방지 기구(21)는 걸음걸이의 스윙 단계 동안 발가락을 상방으로 밀거나 당기도록 그리고 걸음걸이 사이클에서 동일한 단계 동안 발가락이 배굴절하기를 바라는 것과 조화를 이루어 작동하도록 설계되고 배치된다.

변형 방지 기구(21)는 탄성 섬유 밴드(22) 또는 코일 스프링(23) 등의 형상을 가질 수 있으며, 이에 의하면 발가락이 발바닥 굴절을 시도할 때 발생되는 당김 방향으로 장력을 부여한다. 변형 방지 기구(21)는 제1 척골(26)의 제1 척골 시상봉합면 회전축(33) 앞에 배치되어야 한다. 이러한 위치 설정에 의하면, 모멘트 아암이 형성되어 당김 운동을 통해 소정의 배굴절 작용이 이루어진다. 변형 방지 장치(21)는 다양한 재료 및 다양한 형상으로 구성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하며, 여기서 변형 방지 기구(21)는 신발(1)의 중창/바깥창(2)에 설치된다. 도시된 바와 같이, 변형 방지 기구(21)는 신발의 중창/바깥창(2) 내부에 위치하는 외팔보형 스프링 형태를 취할 수 있으며, 이완된 상태의 외팔보(35)의 위치는 발가락의 배굴절 상태와 일치한다. 그러나, 걸음걸이 사이클의 스탠스 단계 동안, 외팔보형 스프링은 응력을 받는 상태의 외팔보 형상(34)을 취하며, 이완된 상태에서 발가락의 배굴절을 향상시키는 푸쉬 효과(push effect)를 발생시킨다. 이러한 구성에 있어서, 변형 방지 기구(21)는 여러 가지 재료 중에서 다양한 폴리머 및 적층 라미네이트 및 여러 가지 구성으로 제작될 수 있으며, 이는 외팔보형 구조 분야의 당업자에게 자명하다.

걸음걸이 사이클의 스윙 단계를 통해 배굴절되는 발가락의 능력을 최대화하기 위하여, 가요성 홈 또는 채널(15)은 변형 방지 기구(21)와 협력하는 것이 바람직하며, 또한 배굴절 작용에 대하여 어떠한 저항도 제공하지 않고 발가락의 최대 배굴절을 허용할 수 있도록 신발(1)의 앞심(24)을 설계하는 것이 바람직하다.

전술한 바는 한정적이기보다는 예시적인 것으로, 하기의 청구범위에 의하여 한정된 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고도 다른 실시예가 제시될 수 있음이 당업자에게 자명하다.

Claims (22)

1. 착용자의 발등을 덮기 위한 갑피와,

   상기 착용자의 발바닥을 감싸기 위하여 상기 갑피에 고정되며, 상기 발바닥과 접촉하는 내측면 및 밑면과 접촉하는 외측면을 갖는 중창/바깥창을 포함하며,

   상기 중창/바깥창은 상기 중창/바깥창의 길이의 70% 이상의 내측 후부 경계와, 상기 중창/바깥창의 길이의 80% 이하의 내측 전방 경계, 그리고 상기 중창/바깥창의 70% 이하의 외측 전방 경계와, 상기 중창/바깥창의 60% 이상의 외측 후방 경계에 의하여 한정되는 사람 발의 척골에 대응하는 향상된 가요성 영역을 갖고,

   상기 중창/바깥창은 착용자의 뒤꿈치에 대응하는 뒤꿈치 영역과 상기 뒤꿈치 영역에 있는 상기 외측면에 대한 볼록 만곡부를 가지며, 상기 볼록 만곡부는 착용자의 발의 긴 회전축 및 착용자의 발의 종골의 시상봉합면 무게중심과 일치하는 곡률반경을 갖는 것인 신발.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 가요성 영역의 가요성 향상은 상기 중창/바깥창의 상기 가요성 향상 영역에 형성된 횡방향으로 연장되는 홈에 의하여 제공되는 것인 신발.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 갑피 및 상기 중창/바깥창 중 하나 이상에는 배굴절 상태에 대응하는 위치를 향하여 상기 가요성 영역을 강제하는 편향(biasing) 수단이 제공되는 것인 신발.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중창/바깥창은 사람 발의 발바닥 외관과 접촉하기 위한 돔형인 자극부를 더 구비하며,

   상기 자극부는 발 내부의 목표 영역과 정렬하기 위한 정점부를 가지고, 상기 목표 영역은 발이 그 목표 영역을 중심으로 비제한적인 삼각면상(triplanar) 선회 이동하도록 발의 외측 설상골, 입방골 및 주상골의 관절점에 의하여 형성되며,

   상기 자극부가 발에 의한 자극부 상의 하방 압력에 응답하여 발의 골기 건 기관(Golgi tendon organ)을 자극하도록 상방으로 향하는 압력을 인가할 수 있도록, 상기 자극부는 압축 및 반동 특성을 나타내고 상기 중창/바깥창의 길이의 1% 내지 5%에 해당하는 최대 높이를 갖는 것인 신발.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 자극부는 자극부가 상방으로 향하는 압력을 인가하도록 탄성 부재를 착탈 가능하게 수납하기 위한 리셉터클을 구비하는 것인 신발.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 리셉터클은 상기 탄성 부재의 수직 측면과 접촉하는 상기 중창/바깥창의 상기 외측면에 직각인 측벽을 구비하여, 수평방향으로 향하는 힘에 대향하는 것인 신발.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뒤꿈치 영역은 착용자 종골에 대응하는 완충 영역을 구비하며, 상기 완충 영역은 상기 뒤꿈치 영역을 에워싸는 상기 중창/바깥창의 나머지 부분보다 더욱 용이하게 압축 가능한 것인 신발.
8. 청구항 4에 있어서, 상기 뒤꿈치 영역은 착용자 종골에 대응하는 완충 영역을 구비하며, 상기 완충 영역은 상기 뒤꿈치 영역을 에워싸는 상기 중창/바깥창의 나머지 부분보다 더욱 용이하게 압축 가능한 것인 신발.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 외측면은, 상기 내측면으로부터 멀리 연장하며 착용자 발의 종골의 회전축과 일치하는 곡률반경을 갖는 볼록 만곡부를 갖는 뒤꿈치 부분을 구비하는 것인 신발.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 외측면은, 상기 내측면으로부터 멀리 연장하며 착용자 발의 긴 회전 중심축과 일치하는 곡률반경을 갖는 볼록 만곡부를 갖는 전족 부분을 구비하는 것인 신발.
11. 청구항 10 있어서, 상기 완충 영역은 상기 내측면과 상기 외측면 사이에 위치하며, 상기 뒤꿈치 영역의 상기 볼록 만곡부는 착용자의 체중을 지탱할 때 평탄하게 되는 것인 신발.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 신발은 상기 전족 부분의 상기 볼록 만곡부에 대응하는 전족 완충 영역을 더 포함하며,

    상기 전족 완충 영역은 에워싸는 중창/바깥창 보다 더욱 용이하게 압축되고, 상기 전족 부분의 상기 볼록 만곡부는 착용자의 체중을 지탱할 때 평탄하게 되는 것인 신발.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제

Images