KR101057679B1 - 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체는 신발의 미드솔(20)에 장착되는 신발 구조체에 있어서,탄성체와 상기 탄성체가 수용되는 수용캡(120)이 일체로 형성되어 발바닥이 누르는 힘에 의해 압착가능한 1차 구조물(100);상기 1차 구조물(100)의 바닥면에 내측으로 함몰형성된 함몰부(130);상기 1차 구조물(100)을 수용하는 용기로서 상부면이 개구되어 상기 1차 구조물(100)에 탈착가능하게 결합하며 하중에 의해 압착가능한 2차 구조물(200);상기 2차 구조물(200)의 저면에는 내측으로 돌출되어 상기 함몰부(130)와 맞닿게 형성되는 돌기부(210);로 이루어져 보행시 착화자의 족부에 가해지는 충격량이 극대화되는 것을 특징으로 한다.

골밀도 개선, 충격량, 경사부, GEL, TPU,이중경사부,함몰부,돌기부

Description

골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체{shoe's apparatus affecting improvement of bone density}

본 발명은 미드솔에 삽입되는 신발구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보행시 족부에 가해지는 충격량을 극대화하여 골밀도 개선에 영향을 끼치는 신발 구조체에 관한 것이다.

종래에는 보행이나 운동시에 발바닥에 무리한 충격을 가하게 되면 여러 가지 형태의 근육스트레스나 부상을 입게 되는바 이를 방지하기 위하여 신발의 밑창구조를 개선하고자 하는 수많은 시도가 있었다.

그러나 일반적으로 무리한 충격을 가하지 않는다면 일상에서의 걷기운동은 관절에 무리를 주지 않으면서도 뼈를 튼튼하게 만들고 근육을 단련시켜 관절염을 예방하는 것으로 알려져 있다.

근래 들어 현대인에게 많이 발생하는 골다공증은 뼈의 칼슘성분이 다 빠져나가 뼈의 밀도가 감소하고 뼈가 약해져서 쉽게 부러지는 질병으로 이러한 골다공증을 예방하기 위해서는 걷기 운동이나 뼈에 적당한 자극을 줄 필요가 있었다.

그러나 지금까지 개발된 신발들은 발바닥에 전해지는 충격을 흡수하거나 완 화하는데 주안점을 두고 개발되었으며, 오히려 족부에 가해지는 충격을 극대화하거나 충격량을 증가시키는 구조체에 대해서는 공지된 바가 없었다.

또한 착용감을 증대시키기 위해 완충제작된 신발은 이로 인해 상대적으로 반발력은 감소하고 이로 인해 보행시 전진력이 떨어지므로 장시간 보행이 어려운 문제점이 있었다.

따라서 보행과 같은 일상적인 운동만으로 뼈에 일정량의 충격을 가할 수 있고 뼈의 질량을 증가시키는 새로운 구조체 개발을 모색할 필요가 있었다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 신발의 미드솔에 장착되는 구조체로서 load 시 하중의 최대가 되는 지점에 돌기부를 형성하여 충격률을 극대화할 수 있는 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체를 제공하기 위함이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체는 탄성체와 상기 탄성체가 수용되는 수용캡(120)이 일체로 형성되어 발바닥이 누르는 힘에 의해 압착가능한 1차 구조물(100); 상기 1차 구조물(100)의 바닥면에 내측으로 함몰형성된 함몰부(130);상기 1차 구조물(100)을 수용하는 용기로서 상부면이 개구되어 상기 1차 구조물(100)에 탈착가능하게 결합하며 하중에 의해 압착가능한 2차 구조물(200);상기 2차 구조물(200)의 저면에는 내측으로 돌출되어 상기 함몰부(130)와 맞닿게 형성되는 돌기부(210);로 이루어져 보행시 족부에 가해지는 충격량이 극대화되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면,상기 2차 구조물(200)의 둘레면은 하측으로 갈수록 작아지는 경사부를 이루며, 일측면(310)이 타측면(320)보다 완만한 경사를 이루는 이중경사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면,상기 탄성체(110)는 GEL이고, 상기 수용캡(120)은 TPU (Thermoplastic Polyurethane Elastomer)인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 2차 구조물(200)은 TPU(Thermoplastic Polyurethane Elastomer)인 것을 특징으로 한다.

상기 과제 해결수단에 의해 본 발명은 1차 구조물에 의해 충격이 분산되고 착용감을 향상시키며, 2차 구조물은 1차 구조물에서 전달되는 하중이 최대가 되는 지점에 돌기부가 형성되어 족부에 전해지는 충격률을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 착지시 뼈에 미치는 등가응력이 상승하여 하중전달 운동을 수행하는 것과 같은 효과를 유도하며,이로 인해 관절에 무리를 주지 않으면서도 뼈가 튼튼해지고 골밀도가 높아지는 효과가 있다.

그리고 보행시 전진방향을 전면이라 할 때 2차 구조물의 전면부는 후면부보다 완만한 경사를 가지므로 반발력에 의한 에너지 리턴시 경사가 완만한 전방향으로 힘이 전달되어 보행자의 전진력을 높여주므로 장기간 보행시 피로감을 감소시키는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수용캡의 일실시 예이다.

본 발명의 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체(400)는 신발의 미드 솔(20)에 장착되는 구조체로서 도시된 바와 같이 1차 구조물(100), 함몰부(130), 2차 구조물(200), 돌기부(210), 이중경사면(300) 등을 포함한다.

먼저 1차 구조물(100)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 1차 구조물(100)은 탄성체(110)와 상기 탄성체(110)가 수용되는 수용캡(120)이 일체로 형성되어 발바닥이 누르는 힘에 의해 압착되어 유기적 변형을 일으킨다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 탄성체(110)는 GEL로 이루어지고, 상기 수용캡(120)은 TPU 재질인 것이 적당하나, 반드시 이에 한정하지 않음은 물론이다.

상기 탄성체(110)는 gel과 같이 점성(粘性)이 있는 액체 덩어리로 피부조직과 같은 재질로 이루어지며, load시 하중에 의한 충격을 흡수하여 착용감을 좋게 한다.

그리고 상기 수용캡(120)은 TPU(Thermoplastic Polyurethane Elastomer 열가소성 폴리우레탄)와 같이 착용감이 좋으며 특히 에너지-복원력(energy-return)이 우수한 것이 적당하다.

이러한 1차 구조물(100)은 load 시 1차적으로 신체에 작용하는 하중을 흡수 저장하며 압축변형된다.

그리고 탄성력에 의해 다시 복원을 함과 동시에 상기 충격을 2차 구조물(200)에 전달한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 1차 구조물(100)의 경도는 GEL 30~35A, TPU 90~95A 정도인 것이 적당하다.

상기 GEL은 반발력을 위해 30A이상의 경도를 가지되, 발바닥과 가장 밀접하게 닿는 곳이므로 착용감을 좋게 하기 위하여 35A이하의 경도로 유지하는 것이 좋다.

그리고 TPU는 상기 GEL가 일체로 형성되나, 상기 GEL을 지지하는 수용캡으로써 90A이상의 경도를 가지되,95A 이상이 되면, 탄성력과 반발력이 떨어져 충격을 잘 전달하기 힘들므로 90~95A정도가 적당하다.

또한, 상기 GEL과 TPU는 동시사출하는 금형기술을 도모하여 공정시간을 단축시킬 수 있음은 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 범위 내에 속한다.

또한, 일실시 예로 상기 수용캡(120)에는 둘레면을 따라 형성된 다수개의 걸림턱(122)이 형성될 수 있다.(도2참조)

상기 걸림턱(122)은 진동을 전달하는 일종의 파장(wave)와 같은 역할을 한다.

즉, 상기 걸림턱(122)이 형성된 수용캡(120)은 후술할 2차 구조물(200)에서 다시 리턴되는 에너지(힘 또는 진동)등을 고르게 분산시킨다.

이와 같이 상기 걸림턱(122)이 형성된 수용캡(120)은 상기 2차 구조물(200)에서 1차 구조물(100)로 전달되는 에너지를 고르게 분산시켜 탄성체(Gel)(110)에 전달하고 다시 탄성체(110)에 전달된 에너지는 최종적으로 인체의 뼈에 고르게 전달되도록 한다.

다음으로 상기 함몰부(130)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 함몰부(130)는 상기 1차 구조물(100)의 바닥면에 내측으로 함몰형성된 다.

이러한 함몰부(130)는 하중에 의한 충격이 최대로 응집되는 부분으로 2차 구조물(200)의 돌기부(210)와 접하는 부분이기도 한다.

상기 함몰부(130)는 2차 구조물(200)과 돌기부(210)와 관련하여 아래에서 자세하게 살펴보기로 한다.

다음으로 상기 2차 구조물(200)에 대해 살펴보기로 한다.

상기 2차 구조물(200)은 상기 1차 구조물(100)을 수용하는 용기로서 발바닥이 누르는 힘에 의해 압착되어 1차 구조물(100)과 함께 유기적 변형을 일으킨다.

보다 상세하게 살펴보면, 상기 2차 구조물(200)은 상부가 개구되어 상기 1차 구조물(100)에 탈착가능하게 결합되며, 하측으로 갈수록 직경이 작아지는 형상을 가진다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 2차 구조물(200)은 TPU재질로 이루어지며 이로 인해 에너지-복원력(energy-return)이 우수하며, 하중에 의해 1차구조물(100)과 함께 압착된 후 탄성력에 의해 복원된다.

그리고 상기 2차 구조물(200)의 경도는 TPU 65~70 D 정도로 1차 구조물(100)의 경도보다 더 단단하게 이루어지는 것이 바람직하다.

이는 2차 구조물(200)이 실질적으로 하중을 지지하며, 1차 구조물(100)이 흡수한 충격이 전달되어 에너지 리턴을 위한 힘의 저장고와 같은 역할을 하므로 보다 견고하게 제작된다.

상기와 같이 경도를 나타내는 단위(A,D)에 대해 잠시 살펴보면, 일반적으로 고무(GEL)나 무른 재질의 TPU를 나타날 때에는 A경도계를 사용하고, 상대적으로 단단한 재질의 TPU를 나타낼 때에는 D경도계를 사용한다.

통상적으로 90A는 약 40~50D 정도로 볼 수 있다.

다음으로 돌기부(210)에 대해 설명하기로 한다.

상기 돌기부(210)는 상기 2차 구조물(200)의 바닥면에서 내측으로 돌출되어 상기 함몰부(130)와 맞닿게 형성된다.

이러한 돌기부(210)는 1차 구조물(100)에서 전달되는 하중의 최대점에 형성되어 충격률을 극대화한다.

즉 평편한 면에 부딪히는 것보다 뽀족한 모서리에 부딪히는게 충격이 커지는 원리이다.

따라서 1차 구조물(100)의 초기압력으로 2차 구조물(200)의 외곽 가장자리의 압축응력과 중앙의 돌기부(210)의 반력이 극대화되며, 이로 인해 족부에 가해지는 충격량이 극대화된다.

다음으로 이중 경사면(300)에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 2차 구조물(200)의 둘레면은 하측으로 갈수록 작아지는 경사부를 이루며,일측면(310)이 타측(320)보다 완만한 경사를 이루는 이중경사면(300)을 가진다.

이는 상기 2차 구조물(200)의 전면부(310)가 후면부(320)에 비해 상대적으로 완만한 경사부를 가지도록 하여 반발력에 의한 에너지 리턴시 경사가 완만한 방향으로 힘이 전달되도록 하기 위함이다.

즉, 에너지 리턴시 급격한 경사부를 이루는 후면은 저항이 강하므로 상대적으로 저항이 약한 완만한 경사부를 이루는 전면부로 에너지가 전달되어 보행자의 전진력을 높일 수 있다.

상기 전면부는 수평을 기준으로 40~45°정도이고 후면부는 70~75°되는 것이 적당하다.

전면부가 40°미만일 때에는 너무 완만하여 힘이 분산되어 버리기 때문에 전진력을 증가시킬 수 없고 후면부가 70°미만이 되면 후면을 지탱하는 힘이 약하기 때문이다.

다음으로 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체가 미드솔에 장착된 신발의 내부 사시도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 작동에 대해 살펴보기로 한다.

우선 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체(400)는 신발의 미드솔(20)에 장착되며 발뒤꿈치에 대응되는 곳에 위치한다.

착화자는 보행을 시작하면, 신체의 하중에 의해 1차 구조물(100)이 압착된다.

2차 구조물(200)은 상기 1차 구조물(100)으로부터 충격이 전달됨과 동시에 압착되어 착화자의 발뒤꿈치는 2차 구조물(200)의 저면에 형성된 돌기부(210)에 부딪힌다.

상기 돌기부(210)에 의해 충격이 극대화되어 착화자의 족부에 가해지는 충격량을 극대화된다.

이러한 충격은 착화자의 뼈에 전달되면서 뼈의 질량을 증가시키고 골밀도 개선에 영향을 끼친다.

또한 상기 압착된 2차 구조물(200)이 반발력에 의해 에너지 리턴시 전진방향으로 힘이 전달되어 보행자의 전진력을 증가시킨다.

다음은 본 발명의 신발구조체를 삽입한 모델(가)과 삽입되지 않은 기존모델(나)에 대하여 착지 충격시 뼈에 대한 응력을 측정해보았다.

등가응력이란 단위면적당 작용하는 힘을 나타낸다.

그림1에서 (A)는 발바닥에 존재하는 뼈의 위치점(1,2,3,4,5)을 표시하였고 (B)는 다리에 존재하는 뼈의 위치점(11,12,13,14,15)을 표시하였다.

그래프1은 착지 충격시 (A)점에 존재하는 뼈(1,2,3,4,5)에 대한 등가응력을 나타내었고, 그래프2는 (B)에 존재하는 뼈(11,12,13,14,15)에 대한 등가응력을 나타내었다.

그 결과를 비교해보면, 전체적으로 본 발명의 구조체를 삽입한 모델이 삽입하지 않은 모델에 비해 뼈의 대부분의 영역에서 등가응력이 더 크게 나왔다.

즉, 신발 구조체가 삽입한 모델이 뼈의 대부분의 영역에서 약 20~100% 가량 등가응력이 더 크게 나온 것으로 보아, 본 발명의 신발 구조체는 골밀도 개선에 충분히 도움을 줄 수 있다고 판단된다.

< 그림 1>

<그래프 1>

<그래프 2>

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체의 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수용캡의 일실시 예.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른, 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체가 미드솔에 장착된 신발의 내부 사시도.

그림 1-(A)의 1,2,3,4,5 는 발바닥에 존재하는 뼈의 위치점.

그림 1-(B)의 11,12,13,14,15 는 다리에 존재하는 뼈의 위치점.

그래프 1은 착지 충격시 (A)점에 존재하는 뼈에 대한 등가응력.

그래프 2는 착지 충격시 (B)점에 존재하는 뼈에 대한 등가응력.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

10: 인솔

20: 미드솔

30: 아웃솔

40: 갑피

100: 1차 구조물

110: 탄성체

120: 수용캡

122: 걸림턱

130: 함몰부

200: 2차 구조물

210: 돌기부

300: 이중경사면

310: 전면부

320: 후면부

400: 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체

Claims (4)

1. 신발의 미드솔에 장착되는 신발 구조체에 있어서,

   탄성체(110)와 상기 탄성체(110)가 수용되는 수용캡(120)이 일체로 형성되어 발바닥이 누르는 힘에 의해 압착가능한 1차 구조물(100);

   상기 1차 구조물(100)의 바닥면에 내측으로 함몰형성된 함몰부(130);

   상기 1차 구조물(100)을 수용하는 용기로서 상부면이 개구되어 상기 1차 구조물(100)에 탈착가능하게 결합하며 하중에 의해 압착가능한 2차 구조물(200);

   상기 2차 구조물(200)의 저면에는 내측으로 돌출되어 상기 함몰부(130)와 맞닿게 형성되는 돌기부(210);으로 이루어져 보행시 착용자의 족부에 가해지는 충격량이 극대화되는 것을 특징으로 하는 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 2차 구조물(200)의 둘레면은 하측으로 갈수록 작아지는 경사부를 이루며, 일측면(310)이 타측면(320)보다 완만한 경사를 이루는 이중경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 탄성체(110)는 GEL이고, 상기 수용캡(120)은 TPU(Thermoplastic Polyurethane Elastomer)인 것을 특징으로 하는 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 2차 구조물(200)은 TPU(Thermoplastic Polyurethane Elastomer)인 것을 특징으로 하는 골밀도 개선에 영향을 미치는 신발 구조체.

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