KR102231194B1 - 굽 높은 신발의 인솔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굽 높은 신발의 인솔에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔은 발꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 중 적어도 어느 하나의 상에서 오목한 상면을 구비하는 발꿈치지지부를 포함하는 전방 지지부, 발뒤꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 후방 지지부, 및 외측 종아치에 대응되고, 시상면 상에서 볼록하며, 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 외측 아치지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 인솔 상면에서 체중이 부하되는 면적을 넓혀 인체의 체중이 분산되고, 인체의 발바닥 표면과 인솔 상면과의 접촉면적을 넓혀 발의 미끄러짐이 최소화되어 보행 안정성이 향상될 수 있는 굽 높은 신발의 인솔을 제공할 수 있다.

Description

굽 높은 신발의 인솔{insole of high-heeled footwear}

본 발명은 굽 높은 신발의 인솔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보행자가 굽 높은 신발을 착용하고 보행할 때 신발 내에서 발의 미끄러짐을 최소화하고 체중을 분산시키는 굽 높은 신발의 인솔에 관한 것이다.

신발에서 인솔은 신발 내에서 인체의 발바닥과 접촉하게 되는 바닥창으로서 일반적인 신발에서 인솔은 체중을 흡수하고 착화감을 향상시키기 위하여 부드러운 재질(soft material)로 제작되고 어느 정도의 두께를 갖게 된다.

하이힐과 같은 굽 높은 신발에서는 발뒤꿈치(heel)가 올라가 있기 때문에 발이 전방으로 미끄러지게 된다. 이러한 굽 높은 신발에서 부드러운 재질(soft material)의 두터운 인솔을 사용할 경우 발의 미끄러짐이 조장되므로 하이힐에서는 전통적으로 얇은 시트 형태의 인솔을 중창(midsole) 상부에 부착하게 된다. 이러한 경우 체중은 분산되지 못하고 발의 특정 포인트에 체중이 집중되어 통증이나 근골격계 질환을 유발하게 된다.

하이힐과 같은 굽 높은 신발을 착용하게 되면 체중이 전족부에 집중되면서 신발 바닥으로부터 발이 전방 및 외측으로 미끄러지게 되어 발목염좌 및 무지외반증과 같은 여러가지 근골격계 문제가 발생하게 된다. 또한 신발 내에서 발이 전방으로 미끄러지게 되면 보행주기 중 발뒤꿈치가 지면으로부터 떨어지는 시기에 발뒤꿈치(heel)가 신발에서 빠져나와 보행의 안정성이 떨어지게 된다.

이러한 보행의 안정성을 높이기 위해 선행특허들은 인솔의 상면에 돌출부나 융기부(raised part) 등을 추가하고, 상기 돌출부나 융기부에 걸려 미끄러짐이 차단(blocked by the ridge, stuck in the ridge)되는 기술을 개시하고 있다. 그러나 돌출부나 융기부는 그 상부의 발바닥 연조직(soft tissue of sole)과 근골격 구조물(musculoskeletal structure of foot)에 압박을 가하게 되므로, 보행주기에 따른 발관절들의 정상적인 움직임이 저해되고, 장시간의 착용 시에는 발의 통증과 근골격계 질환이 유발될 수 있다.

미국등록특허 제10130139호 (2016. 5. 26. 공개)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 인체의 체중이 분산되고 발의 미끄러짐이 최소화되어 보행 안정성이 향상될 수 있는 굽 높은 신발의 인솔을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 굽높은 신발의 인솔은 발꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 중 적어도 어느 하나의 상에서 오목한 상면을 구비하는 발꿈치지지부를 포함하는 전방 지지부; 발뒤꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 후방 지지부; 및 외측 종아치에 대응되고, 시상면 상에서 볼록하며, 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 외측 아치지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 굽 높은 신발의 인솔은 내측 종아치에 대응되는 내측 아치부를 더 포함할 수 있다.

상기 내측 아치부의 내측 평면곡선에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리는 상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리 보다 클 수 있다.

상기 내측 아치부의 내측 평면곡선에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리는 상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리보다 클 수 있다.

상기 내측 아치부의 내측 평면곡선의 음의 최대 곡률값은 상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선의 음의 최대 곡률값 보다 클 수 있다.

상기 후방 지지부의 체중부하중심점은 외측으로 치우쳐 제공될 수 있다.

상기 전방 지지부는 관상면 상에서 볼록한 상면을 구비하는 전방 횡아치지지부를 포함할 수 있다.

상기 후방 지지부는 체중부하중심점을 지나 후방으로 연장되는 후방 연장부를 포함할 수 있다.

상기 후방 연장부는 시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비할 수 있다.

상기 전방 지지부는 체중부하중심점을 지나 전방으로 연장되는 전방 연장부를 포함할 수 있다.

상기 전방 연장부는 시상면 상에서 볼록한 상면을 구비하고, 상기 볼록한 상면은 발꿈치 및 전방 횡아치와, 발가락 사이에 대응되는 위치에 제공될 수 있다.

상기 전방 지지부는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부의 체중부하중심점 및 내측 발꿈치지지부의 체중부하중심점을 지나는 직선이 수평선과 소정의 각도를 이룰 수 있다.

상기 후방 지지부는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부의 체중부하중심점의 접선이 수평선과 소정의 각도를 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔이 장착되는 굽 높은 신발은 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부의 체중부하중심점 및 내측 발꿈치지지부의 체중부하중심점을 지나는 직선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 전방 지지부; 및 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부의 체중부하중심점의 접선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 후방지지부; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 인솔 상면에서 체중이 부하되는 면적을 넓혀 인체의 체중이 분산되고, 인체의 발바닥 표면과 인솔 상면과의 접촉면적을 넓혀 발의 미끄러짐이 최소화되어 보행 안정성이 향상될 수 있는 굽 높은 신발의 인솔을 제공할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시예들로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예들에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술되는 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 인간의 발 골격을 보인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 기준면과 방향을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 움직임 중 내번(inversion)과 외번(eversion)의 움직임을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔을 설명하기 위해 발의 움직임 중 내전(adduction)과 외전(abduction)의 움직임을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 움직임 중 발바닥쪽 굽힘(plantarflexion)과 발등굽힘(dorsiflexion)의 움직임을 보인 도면이다.
도 6은 인간의 보행주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 인간의 발에 형성되는 3개의 아치가 도시된 도면이다.
도 8의 (a)는 기립(standing)이나 보행(gait) 시에 지면과 접촉되는 인간의 발바닥 면(sole surface)에 대응되는 발자국(footprint)이 도시된 도면이다.
도 8의 (b)는 인간의 발 아치(foot arches)를 통하여 체중이 지면에 부하되는 발바닥 부위(sole area)가 표시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔을 설명하기 위해 인간의 발 골격을 보인 측면도이다.
도 10은 인간의 거골하관절의 축(axis of subtalar joint)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 거골하관절(STJ)에서의 움직임을 보인 도면이다.
도 12의 (a)는 종래의 굽 높은 신발을 제작하는 데에 사용되는 라스트(last, L)와 바닥구조물(sole structure)인 중창(midsole, MS)이 도시된 도면이다.
도 12의 (b)는 종래의 굽 높은 신발과 인솔(insole, IS)이 도시된 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔이 도시된 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 인간의 발, 인솔 및 중창의 단면을 보인 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 제1 실시예의 전방 지지부, 외측 아치지지부, 후방 지지부를 발의 시상면(SP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔에서 그 상면의 2차원 평면곡선(plane curve)을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측 평면곡선(LPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 내측지지부의 내측 평면곡선(MPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 평면곡선(RPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 지지부의 체중부하중심점을 관상면을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 지지부의 전방 평면곡선(FPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 제4 실시예에서 발가락에 대응하는 인솔면을 발의 시상면(SP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.
도 26는 본 발명의 제5 실시예를 설명하기 위하여 도면이다.
도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전방 지지부 및 후방 지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.
도 28은 본 발명의 제6 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 인간의 발 골격을 보인 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 기준면과 방향을 보인 도면이다.

본 발명의 실시예의 설명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정하기로 한다.

발의 종축(LA)은 발의 길이 방향을 의미한다. 횡축(TA)은 종축(LA)과 교차하면서 첫번째 중족골두(head of first metatarsal bone, MTBH1)과 다섯번째 중족골두(head of fifth metatarsal bone, MTBH5)를 이은 선, 또는 내측 발꿈치(medial ball of the foot)의 중심과 외측 발꿈치(lateral ball of the foot)의 중심을 이은 선을 의미한다.

시상면(sagittal plane, SP)은 발의 종축과 대체로 나란하면서 지면에 대한 수직면(vertical plane)이고, 관상면(coronal plane, CP)은 발의 횡축과 나란하면서 지면에 대한 수직면이며, 가로면(transverse plane, TP)은 지면과 나란한 면이다(parallel to the ground surface).

전방(anterior, A)은 발가락 방향을 의미하고, 후방(posterior, P은 발가락 반대 방향, 즉 발의 뒤꿈치 방향을 의미한다. 내측(medial, M)은 몸의 중심을 향하는 방향을 의미하고, 외측(lateral, L)은 몸의 중심의 반대 방향을 의미한다. 상방(superior, S)은 발등 방향을 의미하고, 하방(inferior, I)은 발등의 반대 방향, 즉 지면을 향하는 방향을 의미한다.

중족골두(heads of metatarsal bones, MTBH)는 중족골(metatarsal bone, MTB)의 머리부분을 의미한다. 중족골두(MTBH) 중에서 첫번째 중족골두(first head of metatarsal bone, MTBH1)와 다섯번째 중족골두(fifth head of metatarsal bone, MTBH5), 그리고 발뒤꿈치 부분의 종골(calcaneus, C)은 기립이나 보행 시에 지면으로 체중이 가장 많이 부하되는 부위이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 움직임 중 내번(inversion)과 외번(eversion)의 움직임을 보인 도면이다. 발의 움직임 중 내번(inversion, iv)은 신체의 중심선(ml)을 기준으로 발이 내측으로 회전하는 움직임(twisting movement of the foot inward)을 의미한다(도 3의 (a)에서 좌측 방향의 가상선 화살표 참조). 발의 움직임 중 외번(eversion, ev)은 신체의 중심선(ml)을 기준으로 발뒤꿈치가 외측으로 회전하는 움직임(twisting movement of the foot outward)을 의미한다(도 3의 (c)에서 우측 방향의 가상선 화살표 참조). 도 3에서 부호 AH는 발뒤꿈치의 축(axis of heel)이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔을 설명하기 위해 발의 움직임 중 내전(adduction)과 외전(abduction)의 움직임을 보인 도면이다. 발의 움직임 중 내전(adduction, ad)은 신체의 중심선(ml)을 기준으로 발이 내측으로 가까워지는 움직임을 의미한다(도 4에서 오른쪽 방향으로 표시된 가상선 화살표 참조). 발의 움직임 중 외전(abduction, ab)은 신체의 중심선(ml)을 기준으로 발이 외측으로 멀어지는 움직임을 의미한다(도 4에서 왼쪽 방향으로 표시된 가상선 화살표 참조). 내번과 외번은 회전운동인 반면 내전과 외전은 직선운동이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 발의 움직임 중 발바닥쪽 굽힘(plantarflexion)과 발등굽힘(dorsiflexion)의 움직임을 보인 도면이다. 발바닥쪽 굽힘(plantarflexion, pf)은 발이 하방으로 구부러지는 움직임이고, 발등굽힘(dorsiflexion, df)은 발이 상방으로 구부러지는 움직임이다.

도 6은 인간의 보행 주기를 설명하기 위한 도면이다.

인간의 보행 주기는 한쪽 발(도면에서 빗금으로 표시된 부분)을 기준으로 입각기(stance phase)와 유각기(swing phase)로 구분된다.

입각기(stance phase)는 보행 중 발의 일부분이라도 지면에 닿아 있는 상태이다. 이러한 입각기(stance phase)는 발뒤꿈치접지(heel strike), 하중반응기(loading response), 입각중기(midstance), 발뒤꿈치떼기(heel off), 및 발가락떼기(toe off)의 5단계로 구분할 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 발뒤꿈치접지(heel strike)는 발뒤꿈치가 지면에 접촉되는 순간을 의미한다. 하중반응기(loading response)는 발뒤꿈치접지(heel strike) 후에 발바닥 전체가 지면에 접촉되는 단계이다. 발뒤꿈치접지(heel strike)와 하중반응기(loading response)는 지면으로부터의 충격을 흡수하고 체중을 분산시키는 과정이다.

도 6의 (c)를 참조하면, 입각중기(midstance)는 다리가 지면에 수직으로 놓여 있는 상태로 발에 체중이 최대로 실리는 단계이다.

도 6의 (d)를 참조하면, 발뒤꿈치떼기(heel off)는 발뒤꿈치가 지면에서 떨어지는 단계이다. 도 6의 (e)를 참조하면, 발가락떼기(toe off)은 발 끝이 지면에서 떨어지는(the　toes　leave the　ground) 단계이다.

유각기(swing phase)는 발 전체가 지면과 떨어져 있는 상태를 의미한다. 보행은 입각기와 유각기(swing phase)가 반복적으로 순환하면서 이루어진다.

도 7은 인간의 발에 형성된 3개의 아치가 도시된 도면이다.

인간의 발은 여러 개의 뼈와 관절로 이루어져 있어서 울퉁불퉁한 지면에 적응할 수 있다. 여러 개의 발 뼈들은 아치를 이루고 있고, 이러한 아치를 통해 체중을 효율적으로 분산하여 지면에 전달할 수 있으며 지면으로부터의 충격도 효과적으로 흡수하게 된다. 이 중 내측 종아치(medial longitudinal arch, MLA)와 외측 종아치(lateral longitudinal arch, LLA)는 발의 종축(LA), 즉 보행의 진행 방향으로 형성되어 보행주기에 따라 상이한 역할을 수행한다. 특히 내측 종아치(MLA)는 지면에 발이 접촉하는 시기에는 스프링과 같은 역할을 하여 체중이나 충격을 흡수 및 분산하고, 반대로 발이 지면을 밀치고 인체를 전방으로 추진시켜야 할 시기에는 발을 단단한 지렛대(rigid lever)와 같은 역할을 하도록 한다.

전방 횡아치(anterior transverse arch, ATA)는 발의 횡축 방향으로 중족골두부에 형성되어 있고, 전방 횡아치(anterior transverse arch)의 후방부, 즉 발뒤꿈치 쪽으로도 내측 종아치와 외측 종아치 사이에는 발의 횡축(TA) 방향으로 돔(dome)의 형태를 이루어 후방 횡아치(posterior transverse arch)를 형성한다.

도 8의 (a)는 기립(standing)이나 보행(gait) 시에 지면과 접촉되는 인간의 발바닥 면(sole surface)에 대응되는 발자국(footprint)이 도시된 도면이다. 도 8의 (b)는 인간의 발 아치(foot arches)를 통하여 체중이 부하되는 발바닥 부위(sole area)가 표시된 도면으로서, 도 8의 (b)에서 진하게 표시된 영역(WB1, WB1-L, WB1-M, WB2, WB3)에 인간의 체중이 부하된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔을 설명하기 위해 인간의 발 골격을 보인 측면도이다. 보다 구체적으로, 도 9의 (a)는 외측 종아치(lateral longitudinal arch)를 외측에서 바라본 측면도이고, 도 9의 (b)는 내측 종아치(medial longitudinal arch)를 내측에서 바라본 측면도이다.

기립(standing)이나 보행(gait) 시에 인간의 체중은 발 아치(foot arches)와 그 아래의 발바닥 면을 통해 지면에 전달된다. 즉, 도 8의 (b) 및 도 9을 참조하면, 인간의 체중은 종골(C) 아래의 발바닥 면(WB2), 중족골두(metatarsal heads) 아래의 발바닥 면(WB1), 그리고 외측 종아치(lateral longitudinal arch) 아래의 발바닥 면(WB3)을 통해 지면에 전달된다. 이 중 중족골두 아래의 발바닥 면(WB1)은 내측 발꿈치(medial ball of the foot, WB1-M)와 외측 발꿈치(lateral ball of the foot, WB1-L)로 나뉘어진다. 내측 발꿈치(WB1-M)에서 체중이 가장 많이 부하되는 뼈는 첫번째 중족골두(MTBH1, first head of metatarsal bone)이며, 외측 발꿈치(WB1-L)에서 체중이 가장 많이 부하되는 곳은 다섯번째 중족골두(MTBH5, fifth head of metatarsal bone)이다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 거골(talus, T)은 발에서 가장 상방에 위치하는 뼈로서, 내측 종아치(medial longitudinal arch)에서 키스톤(key stone) 역할을 한다. 종골(calcaneus, C)은 거골의 아래에 위치하는 뼈로서, 거골을 통해 전달된 체중을 지면으로 부하하는 뼈이다. 거골(T)과 종골(C) 사이의 관절은 거골하관절(subtalar joint, STJ)로서 내측 종아치(medial longitudinal arch)에 포함되는 주요 관절이다. 거골하관절(STJ)의 움직임에 따라 내측 종아치의 높이가 변화하게 되므로 거골하관절(STJ)은 내측 종아치의 가동성(mobility)을 결정하는 매우 중요한 관절이다.

도 10은 인간의 거골하관절의 축(axis of subtalar joint)을 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 10의 (a)는 발을 상방에서 바라보았을 때 가로면(TP)상에서 내측(M)으로 기울어진 거골하관절의 축(axis of subtalar joint, ax)이 도시된 발뼈의 평면도이고, 도 10의 (b)는 시상면(SP)상에서 기울어진 거골하관절의 축(axis of subtalar joint, ax)이 도시된 발뼈의 측면도이며, 도 10의 (c)는 기울어진 거골하관절의 축(axis of subtalar joint, ax)을 입체적으로 표현한 발뼈의 후면도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발을 설명하기 위해 거골하관절(STJ)에서의 움직임을 보인 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 거골하관절(STJ)의 축(ax)은 내측(M) 및 상방(S)으로 기울어져 있어서 거골하관절(STJ)에서는 삼중 평면운동(triplanar movement)인 회내(pronation)와 회외(supination)의 움직임이 발생된다.

도 11의 (a)에 도시된 바와, 같이 회외(supination)는 내번(inversion, iv), 내전(adduction, ad), 발바닥쪽 굽힘(plantarflexion, pf)이 동시에 발생하는 움직임으로서, 이중 내번(inversion, iv)의 움직임이 가장 크고, 내번(inversion, iv)이 발생하면 내측 종아치(medial longitudinal arch)의 높이는 증가하게 된다.

회내(pronation)는 회외(supination)의 반대 움직임으로 외번(eversion, ev), 외전(abduction, ab), 발등굽힘(dorsiflexion, df)이 연동된 움직임이다. 외번(eversion, ev)에 의하여 내측 종아치(medial longitudinal arch)의 높이는 감소하게 된다.

보행 중 입각기(stance phase)의 전반 시기, 즉 발뒤꿈치접지(heel strike) 및 하중반응기(loading response)에는 거골하관절(STJ)에서 회내(pronation) 움직임이 발생하여 내측 종아치의 높이가 낮아지게 된다. 내측 종아치의 높이가 낮아지게 되면 발뼈들 사이의 간격이 넓어져 지면으로부터의 충격을 흡수하고 발이 울퉁불퉁한 지면에 적응할 수 있도록 한다.

반면, 입각중기(midstance) 이후 발뒤꿈치떼기(heel off)와 발가락떼기(toe off) 시기에는 거골하관절(STJ)에서 회외(supination) 움직임이 발생하여 내측 종아치(medial longitudinal arch)의 높이가 높아지게 되고, 발뼈들 사이의 간격이 좁아져 발뼈들이 서로 맞물리면서(rocking) 발 아치가 단단해지게 된다. 따라서 지면을 밀어내면서 인체를 전방으로 추진시키는 지렛대와 같은 역할을 하게 된다(serves as a lever to propel the body forward in walking and running).

따라서 거골하관절(STJ)이 위치하게 되는 내측 종아치는 보행주기에 따라, 즉 입각기 전반에는 아치가 느슨하게 풀렸다가 입각기 후반에는 아치가 단단하게 조여져야 하는 가동성(mobility)이 확보되어야 한다. 이러한 내측 종아치의 유동적인 움직임(fluidic movement)이 가능하기 위해서는, 도 8의 (a)와 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 내측 종아치의 발바닥면에 체중이 직접적으로 부하되어서는 안된다.

기존의 인솔들, 예컨대 미국등록특허 제10,130,139호가 개시하는 인솔은 이러한 생체역학적인 고려없이 내측종아치를 지지하기(arch support) 위하여 내측종아치의 아래부분을 과도하게 융기시키게 되는데(raised arch support), 이러한 경우 내측 종아치의 유동적인 움직임(fluidic movement)을 방해하게 된다.

도 12의 (a)는 종래의 굽 높은 신발을 제작하는 데에 사용되는 라스트(last, L)와 바닥구조물(sole structure)인 중창(midsole, MS)이 도시된 도면이고, 도 12의 (b)는 종래의 굽 높은 신발과 인솔(insole, IS)이 도시된 도면이다.

도 12의 (a)를 참조하면, 일반적으로 굽 높은 신발의 제작은 프레임 역할을 하는 바닥구조물(sole structure), 즉 서로 결합된 중창(midsole, MS)과 라스트(last, L)에 갑피(upper, U)를 씌우고 중창(MS)의 아래면(lower surface)에 갑피(U)를 단단히 접착시키는 공정을 거친다. 이후 라스트(L)를 빼내고 인솔을 중창(MS)의 상면(upper surface)에 부착시킨다.

종래의 굽 높은 신발에서 인솔은 가죽(leather)이나 천(fabric)을 단순히 중창(M)의 상면(upper surface)에 덧붙이는 방식으로 제작되거나, 착화감을 높이기 위하여 탄성폼, 가죽, 천 등의 다양한 재질을 조합하여 제작되었다. 또한, 도 12의 (b)를 참조하면, 굽 높은 신발에서 인솔은 일반적으로 얇은 두께 또는 동일한 두께의 시트 형태로 제작되어 중창(MS)의 상면(upper surface)에 부착되는데, 이러한 인솔은 중창(MS) 상면(upper surface)의 형상을 따르게 된다.

중창(MS)은 신발의 프레임 역할을 하고, 제작 공정에서도 인솔, 아웃솔, 뒷굽(heel of high-heeled footwear), 갑피(upper)가 접착 및 결합되는 구조물의 역할을 한다. 따라서 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 중창(MS)은 발바닥 면의 3차원 형상을 반영하지 못한다. 그 결과, 이러한 중창(MS)의 상면 형상을 따르는 인솔도 발바닥 면의 3차원 형상을 반영하지 못하므로, 인솔과 발바닥과의 접촉면적 및 체중부하면적이 줄어들게 된다. 다시 말하면, 도 8의 (b)에 도시된 WB1 내지 WB3의 면적이 감소되게 된다. 특히, 굽 높은 신발을 착용하면 거골하관절(STJ)에서 회외 움직임이 발생하여 종골은 내전하게 되고, 내측 종아치의 높이는 올라가게 된다. 그러므로 발의 아치(foot arches)를 통하여 체중이 부하되는 인솔 부위, 즉 전방 지지부, 외측 아치지지부, 그리고 후방 지지부에서 발바닥과의 접촉면적 및 체중부하면적은 더더욱 감소되게 된다. 따라서 발의 미끄러짐은 더 심해지고, 체중은 분산되지 못하여 발의 특정 포인트에 체중이 집중되어 통증이나 근골격계 질환을 유발하게 된다.

이하, 도 13 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔에 대해 설명한다.

도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔이 도시된 사시도이다. 도 14는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 인간의 발, 인솔(IS) 및 중창(midsole, MS)의 단면을 보인 도면이다. 보다 구체적으로, 도 14의 (a)는 전방 지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면도이고, 도 14의 (b)는 후방 지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면도이며, 도 14의 (c)는 외측 종아치지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면도이다. 도 15는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 제1 실시예의 전방 지지부, 외측 아치지지부 및 후방 지지부를 발의 시상면(SP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔은 전방 지지부(10) (anterior supporting part), 후방 지지부(30) (posterior supporting part), 외측 아치지지부(50) (lateral arch supporting part), 그리고 내측 아치부(70) (medial arch portion)를 포함할 수 있다.

전방 지지부(10)는 양측 발꿈치(11, 13) (both balls of the foot) 및 전방 횡아치(15), 발 뼈(foot bones)로는 중족골두(metatarsal heads)에 대응되는 부분이고, 후방 지지부(30)는 발뒤꿈치(heel), 발 뼈(foot bones)로는 종골(calcaneus)에 대응되는 부분이며, 외측 아치지지부(50)는 외측 종아치(lateral longitudinal arch)에 대응되는 부분이다.

전방 지지부(10)는 발꿈치지지부(11, 13) 및 전방 횡아치지지부(15)를 포함할 수 있다. 발꿈치지지부(11, 13)는 상기 양측 발꿈치, 발 뼈(foot bones)로는 첫번째 중족골두(MTBH1, first head of metatarsal bone) 및 다섯번째 중족골두(MTBH5, fifth head of metatarsal bone)에 대응되는 부분이다. 전방 횡아치지지부(15)는 상기 전방 횡아치에 대응되는 부분이다.

제1 실시예에서 내측 아치부(70)를 제외한 전방 지지부(10), 후방 지지부(30), 그리고 외측 아치지지부(50)는 인체의 체중이 부하되는 부분이다. 이러한 체중부하 부분에서 인솔의 상면에 유선형 3차원 곡면(streamlined space curve, or streamlined curved surface)이 구비되어 인체의 발바닥 면(sole surface)과의 접촉면적(contact area) 및 체중부하면적(weight bearing area)이 확대될 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전방 지지부(10) 중 발꿈치지지부(11, 13)의 상면(upper surface)은 시상면상에서 오목한 곡면을 이루거나, 관상면상에서 내측과 외측의 양 끝에서 오목한 곡면을 이룰 수 있다. 또한, 발꿈치지지부(11, 13)의 상면(upper surface)은 시상면 및 관상면상 모두에서 오목한 곡면을 이룰 수도 있다.

후방 지지부(30)의 상면(upper surface)도 시상면과 관상면상에서 오목한 곡면을 이룰 수 있다.

외측 아치지지부(50)의 상면(upper surface)은 관상면상에서는 오목한 곡면을, 시상면상에서는 볼록한 곡면을 이룰 수 있다.

내측 아치부(70)는 내측 종아치에 대응된다. 하나의 양상에 있어서, 내측 아치부(70)의 상면은 내측 아치부(70)의 중심 부분에 근접할수록 체중부하가 감소되도록 제공될 수 있다. 또한, 외측 아치지지부(50)와 내측 아치부(70) 사이의 상면은 관상면 상에서 내측 아치부에 근접할수록 체중부하가 감소되게 제공될 수 있다.

이러한 경우, 체중이 집중적으로 부하되는 전방 지지부(10), 후방 지지부(30) 및 외측 아치지지부(50) 이외의 부분에도 발바닥 면(sole surface)이 어느 정도 접촉되고 체중이 부하되게 된다. 따라서 체중부하면적 및 접촉면적이 확대될 수 있다.

또한, 내측 아치부(70)의 중심 부분이 발바닥 면(sole surface)과 접촉되더라도 내측 아치부(70)의 중심 부분에 과도한 체중이 부하되는 것이 방지될 수 있다. 결과적으로, 내측 아치부(70)의 중심 부분이 보행에 따른 거골하관절(STJ)의 움직임과 내측 종아치의 움직임을 방해하는 것이 방지될 수 있다.

한편, 도 14의 (c)를 참조하면, 내측 아치부(70)의 중심 부분은 발바닥 면(sole surface)과 접촉되지 않음으로써, 내측 아치부(70)의 중심 부분에 체중이 전혀 부하되지 않는 것이 바람직할 수 있다. 내측 아치부(70)의 중심 부분은 체중의 전혀 부하되지 않는 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

상기와 같은 실시예를 통하여, 체중이 지면에 부하되는 발바닥 면(sole surface)과 인솔과의 접촉면적(contact area) 및 체중부하면적(weight bearing area)을 넓힘으로써, 체중이 분산되고, 발바닥 면(sole surface)과 인솔 간의 마찰력이 증가되어 발의 미끄러짐이 최소화될 수 있다.

도 16은 본 발명의 제1 실시예에서 인솔 상면의 2차원 평면곡선(plane curve)을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 외측 평면곡선(LPC, A)은 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)에서 시작하여 외측 아치지지부(50)를 거쳐 전방 지지부(10) 중 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12)까지 이어지는 곡선을 의미한다. 또한, 내측 평면곡선(MPC, B)은 후방 지지부(30) 의 체중부하중심점(31)에서 시작하여 내측 아치부(70)를 거쳐 전방 지지부(10) 중 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14)까지 통과하는 곡선을 의미한다. 또한, 후방 평면곡선(RPC, C)은 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)을 통과하는 관상면상의 곡선으로서, 외측에서 시작하여 내측으로 이어지는 곡선을 의미한다. 또한, 전방 평면곡선(FPC, D)은 전방 지지부(10) 중 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12)과 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14)을 통과하는 곡선으로서, 외측 발꿈치지지부(11) 측에서 시작하여 내측 발꿈치지지부(13) 측으로 이어지는 곡선을 의미한다.

도 16을 참조하면, 상기 평면곡선들의 시작점은 도면부호 'S'로 표시되고 끝점은 도면부호 'E'로 표시된다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측 평면곡선(LPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.

도 17a는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위하여 전방 지지부(10), 외측 아치지지부(50), 그리고 후방 지지부(30)의 상면(upper surface)을 발의 시상면(SP)으로 잘라 보았을 때 그려지는 2차원 평면곡선(plane curve)이다. 즉, 도 17a는 도 16에 도시된 외측 평면곡선(LPC, A)이 도시된 도면이다. 도 17b는 도 17a에서 도시된 평면곡선상의 곡률이 그래프 형태로 표시된 도면이고, 도 17c는 다른 양상에 따른 외측 평면곡선상의 곡률이 그래프로 형태로 표시된 도면이다.

도 17a를 참조하면, 외측 평면곡선(LPC)은 도 15에서 발바닥과 닿게 되는 곡선(curved line contacting with foot sole), 즉 인솔의 상면을 이루는 곡선으로서, 발의 외측 종아치(foot arches)를 통하여 체중이 지면에 부하되는 발바닥 표면(sole surface) 또는 이에 대응하는 인솔 상면(upper surface of insole)을 시상면에서 잘라 본 2차원의 평면곡선(plane curve)이다. 도 17b 및 17c의 그래프에서 가로축은 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)으로부터 수평 거리(HD)로서 비율로 표시된다. 도 17b 및 도 17c에서 세로축은 곡률값이다.

인체의 표면(surfaces of human body)은 자연스러운 곡면을 이루게 된다. 특히 지면과 접촉하는 발바닥의 표면은 부드럽고 자연스러운 곡면의 연속이며 급격하게 꺾이는 곡면 형상을 보이지 않는다. 즉, 지면과 접촉하는 발바닥 곡면은 곡률값의 급격한 변화를 보이지 않는다. 곡률이란 한 점이 일정한 속도로 곡선을 따라 이동할 때 생기는 접선의 기울기의 변화를 의미하므로 도 17a에서 도시한 평면 곡선(plane curve)의 곡률은 곡선상에 있는 점(point)에서의 곡률로 표현된다.

지면과 접촉되는 발바닥 곡면은 곡률값의 급격한 변화를 보이지 않으므로, 도 17b 및 도 17c에 도시된 곡선상에서 한 점의 곡률과 이 점에 인접한 점의 곡률 사이의 변화량은 크지 않다.

만일 인체의 체중이 부하되는 전방 지지부(10), 외측 아치지지부(50), 또는 후방 지지부(30)가 융기부 등의 특정 형상을 구비하는 경우, 곡률값이 급격하게 변화되거나 곡률값의 측정이 불가능한 점이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 보행주기에 따른 발관절들의 정상적인 움직임이 저해되고, 부분적인 압박으로 인해 발의 통증과 근골격계 질환이 유발될 수 있다. 더욱이, 인솔과 발바닥 간의 접촉면적 및 체중부하면적이 감소되어 발의 미끄러짐은 증가하게 된다.

도 17b 및 도 17c의 그래프에서 가로축은 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31) (가로축상에서 0으로 표시됨)으로부터 전방 지지부(10) 중 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12) (가로축에서 1로 표시됨)까지의 수평거리로서 비율로 표시된다. 세로축은 외측 평면곡선(LPC)의 곡률값을 나타낸다.

본 명세서에서 위로 볼록한 곡선의 곡률은 양의 값으로 표현되고, 위로 오목한 곡선의 곡률은 음의 값으로 표현되는 것으로 한다. 또한, '곡률값이 음의 방향으로 증가'한다 함은 음의 영역에서 곡률값의 절대값이 증가하는 것을 의미하고, '음의 최대 곡률값'이라 함은 음의 영역에서 그 절대값이 최대인 곡률값을 의미하며, 이와 유사한 용어들은 동일한 취지로 해석되는 것으로 한다.

도 17b를 참조하면, 외측 평면곡선(LPC)의 곡률값은 0의 수평거리부터 0.15 내지 0.2의 수평거리까지 음의 값을 가질 수 있고, 이는 외측 평면곡선(LPC)의 형태가 아래로 오목한 것을 의미한다.

약 0.15 내지 0.2의 수평거리부터는 수평거리가 증가함에 따라 곡률값은 양의 방향으로 증가하여 외측 평면곡선(LPC)의 휜 정도가 증가될 수 있고, 약 0.5 내지 0.6의 수평거리에서 곡률값은 양의 최대값을 가질 수 있다. 이 때 양의 최대 곡률값, 즉 위로 볼록한 곡선의 최대 곡률값은 0.01 내지 0.016일 수 있다.

이후, 수평거리가 증가할수록 곡률값은 감소되어 외측 평면곡선(LPC)은 휜 정도가 감소될 수 있고, 바람직하게는 0.7 내지 0.9, 보다 바람직하게는 약 0.8의 수평거리에서 곡률값은 0이 될 수 있다. 약 0.8의 수평거리에서부터 수평거리가 증가함에 따라 곡률값은 음의 방향으로 증가(곡률값의 절대값이 증가)하여 외측 평면곡선(LPC)의 휜 정도가 증가될 수 있으며, 외측 평면곡선(LPC)은 1의 수평거리에서 음의 최대 곡률값(절대값이 최대인 곡률값)을 가질 수 있다. 이 때 음의 최대 곡률값, 즉 위로 오목한 곡선의 최대 곡률값은 0.021 내지 0.027 일 수 있다.

한편, 수평거리는 0의 수평거리에서 양의 최대 곡률값을 가지는 수평거리까지의 구간(이하, '제1 구간'이라 함)과 그 이후의 구간(이하, '제2 구간'이라 함)으로 구분될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 구간에서의 곡률값의 평균 변화율의 절대값은 상기 제1 구간에서의 곡률값의 평균 변화율 보다 클 수 있다. 즉, 도 17b를 참조하면, 상기 제2 구간에서 양 끝의 수평거리의 곡률값을 이은 직선의 기울기는 상기 제1 구간에서 양 끝의 수평거리에서의 곡률값을 이은 직선의 기울기 보다 큰 경사를 가질 수 있다. 즉, 외측 평면곡선(LPC)의 평균 변화율의 절대값은 제1 구간에서 보다 제2 구간(외측 아치지지부의 전방)에서 더 클 수 있다.

이에 의해, 굽 높은 신발을 착용하여 발 뒤꿈치가 상승할 때 관절의 움직임이 중족골두 측 관절에서 발생되는 뼈의 해부학적 구조가 반영될 수 있다. 또한, 제2 구간에서 곡률값이 급하게 감소되어 양의 곡률값에서 음의 곡률값으로 전환될 수 있고, 전방 지지부 중 외측 발꿈치에 대응되는 부분이 시상면상에서 오목한 형태를 가질 수 있다.

도 17c를 참조하면, 다른 하나의 양상에 있어서, 외측 평면곡선(LPC)은 0의 수평거리에서부터 양의 곡률값을 가질 수 있고, 이는 외측 평면곡선(LPC)의 형태가 위로 볼록한 것을 의미한다. 수평거리가 보다 더 증가함에 따라 곡률값은 양의 방향으로 증가하여 외측 평면곡선(LPC)의 휜 정도가 증가될 수 있고, 외측 평면곡선(LPC)은 도 17b에 도시된 그래프와 동일하거나 유사한 곡률값을 가질 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 내측지지부의 내측 평면곡선(MPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.

도 18에 도시된 그래프에서 가로축은 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31) (가로축상에서 0으로 표시됨)으로부터 전방 지지부(30) 중 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14) (가로축상에서 1로 표시됨)까지의 수평거리로서 비율로 표시된다. 세로축은 내측 평면곡선(MPC)의 곡률값을 나타낸다.

도 18을 참조하면, 내측 평면곡선(MPC)의 곡률값은 0의 수평거리부터 약 0.2 내지 0.25의 수평거리까지에서 음의 값을 가질 수 있고, 이는 내측 평면곡선(MPC)의 형태가 위로 오목한 것을 의미한다.

약 0.2 내지 0.25의 수평거리부터는 곡률값이 양의 값을 가질 수 있고, 이는 내측 평면곡선(MPC)의 형태가 위로 볼록한 것을 의미한다. 또한, 상기 수평거리부터는 수평거리가 증가함에 따라 곡률값은 양의 방향으로 증가하여 내측 평면곡선(MPC)의 휜 정도가 증가될 수 있고, 0.55 내지 0.65의 수평거리에서 내측 평면곡선(MPC)은 양의 최대 곡률값을 가질 수 있다. 이 때 양의 최대 곡률값, 즉 위로 볼록한 곡선의 최대 곡률값은 0.012 내지 0.018일 수 있다.

이후, 수평거리가 증가함에 따라 곡률값은 감소되어 내측 평면곡선(MPC)은 휜 정도가 감소될 수 있고, 바람직하게는 0.72 내지 0.92, 보다 바람직하게는 약 0.82의 수평거리에서 곡률값은 0이 될 수 있다. 약 0.82의 수평거리에서부터 수평거리가 증가함에 따라 곡률값은 음의 방향으로 증가(곡률값의 절대값이 증가)하여 내측 평면곡선(MPC)의 휜 정도가 증가될 수 있으며, 내측 평면곡선(MPC)은 1의 수평거리에서 음의 최대 곡률값(절대값이 최대인 곡률값)을 가질 수 있다. 이 때 음의 최대 곡률값은, 즉, 위로 오목한 곡선의 최대 곡률값은 0.025 내지 0.031 일 수 있다.

한편, 수평거리는 0의 수평거리에서 양의 최대 곡률값을 가지는 수평거리까지의 구간(이하, '제1 구간'이라 함)과 그 이후의 구간(이하, '제2 구간'이라 함)으로 구분될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 구간에서의 곡률값의 평균 변화율의 절대값은 상기 제1 구간에서의 곡률값의 평균 변화율 보다 클 수 있다. 즉, 도 18을 참조하면, 상기 제2 구간에서 양 끝의 수평거리에의 곡률값을 이은 직선의 기울기는 상기 제1 구간에서 양 끝의 수평거리에서의 곡률값을 이은 직선의 기울기 보다 큰 경사를 가질 수 있다. 즉, 내측 평면곡선(MPC)의 평균 변화율의 절대값은 제1 구간에서 보다 제2 구간(내측 아치부의 전방)에서 더 클 수 있다.

이에 의해, 굽 높은 신발을 착용하여 발 뒤꿈치가 상승할 때 관절의 움직임이 중족골두 측 관절에서 발생되는 뼈의 해부학적 구조가 반영될 수 있다. 또한, 제2 구간에서 곡률값이 급하게 감소되어 양의 곡률값에서 음의 곡률값으로 전환될 수 있고, 전방 지지부 중 내측 발꿈치에 대응되는 부분이 시상면상에서 오목한 형태를 가질 수 있다.

한편, 본 발명에 일 실시예에 따르면, 내측 평면곡선(MPC)에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리는 외측 평면곡선(LPC)에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리보다 클 수 있다. 도 18을 참고하면 내측 평면곡선(MPC)에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리는 약 0.6이고, 도 17b 및 도 17c를 참조하면 외측 평면곡선(LPC)에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점의 수평거리는 약 0.52이다.

이에 따라, 내측 아치부(70)에서 시상면상 최대 곡률값은 외측 평면곡선(LPC)의 최대 곡률값 보다 전방에 위치된다. 그러면 내측 아치부(70)와 발바닥 표면이 서로 맞닿아 발바닥 표면과 인솔 상면의 접촉면적이 확대됨으로써 발의 미끄러짐이 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 평면곡선(MCP)에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리는 양의 곡률값이 유지되는 외측 평면곡선(LPC)의 수평거리 보다 클 수 있다. 도 18을 참조하면 내측 평면곡선(MPC)에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리는 약 0.82이고, 도 17b 및 도 17c를 참조하면 외측 평면곡선(LPC)에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리는 약 0.8이다.

이에 의해, 외측 평면곡선(LPC)과 비교하여 상대적으로 높은 높이를 가지는 내측 아치부(70)가 전방 지지부(10)에 근접한 구간에서도 양의 곡률값을 유지함으로써 내측 종아치와 부드럽게 맞닿아 넓은 접촉면적 및 체중부하면적을 제공할 수 있다.

또한, 1의 수평거리에서 내측 평면곡선(MPC)과 외측 평면곡선(LPC)은 각각 음의 최대 곡률값을 가지게 되는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 평면곡선(MPC)의 음의 최대 곡률값은 외측 평면곡선(LPC)의 음의 최대 곡률값 보다 클 수 있다. 도 18을 참조하면 내측 평면곡선(MPC)의 음의 최대 곡률값은 약 0.028이고, 도 17b 및 도 17c를 참조하면 외측 평면곡선(LPC)의 음의 최대 곡률값은 약 0.025이다. 이에 의해, 전방 지지부(10) 측에서, 내측 평면곡선(MPC)은 외측 평면곡선(LPC)과 비교하여 보다 더 휘어진 형상을 가질 수 있다.

이에 의해, 외측 아치지지부(50)와 비교하여 상대적으로 높은 높이를 가지는 내측 아치부(70)가 전방 지지부(10)에 근접한 구간에서도 내측 평면곡선(MPC)에서 양의 곡률값을 유지함으로써 내측 종아치와 부드럽게 맞닿아 넓은 접촉면적 및 체중부하면적을 제공하면서도, 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14) 측에서 상대적으로 급격하게 위로 오목하게 휘어져 위로 오목한 곡면이 제공될 수 있다. 내측 발꿈치지지부(13)가 시상면상에서 오목한 상면을 이루는 경우 접촉면적 및 체중부하면적이 증가될 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 평면곡선(RPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.

도 19에 도시된 그래프에서 가로축은 후방 평면곡선(RPC)의 외측 말단(가로축상에서 0으로 표시됨)으로부터 내측 말단(가로축상에서 1로 표시됨)까지의 수평거리로서 비율로 표시된다. 세로축은 후방 평면곡선(RPC)의 곡률값을 나타낸다.

후방 평면곡선(RPC)은 그 중심, 즉 0.5의 수평거리 주변에서 음의 곡률값을 가질 수 있고, 이는 후방 평면곡선(RPC)이 위로 오목한 것을 의미한다.

도 19를 참조하면, 하나의 양상에 있어서, 후방 평면곡선(RPC)은 그 가장자리, 즉 0 및 1의 수평거리에 인접한 부분에서 양의 곡률값을 가질 수 있다. 이는 후방 지지부(30)의 가장자리의 상면이 위로 볼록한 것을 의미한다. 또한, 도 19에 도시된 바와 달리, 다른 하나의 양상에 있어서, 후방 평면곡선(RPC)은 그 가장자리, 즉 0 및 1의 수평거리에 인접한 부분에서 음의 곡률값을 가질 수도 있다. 이는 후방 지지부(30)의 가장자리의 상면이 위로 오목한 것을 의미한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 후방 지지부의 체중부하중심점을 관상면을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)은 외측으로 치우쳐 제공될 수 있다. 도 20을 참조하면, 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)이 외측으로 치우침으로써, 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)으로부터 외측 말단까지의 거리(od)가 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)으로부터 내측 말단까지의 거리(id)보다 작을 수 있다. 이에 의해, 인체의 체중이 보다 효과적으로 분산되고, 발바닥 표면과 인솔 상면의 접촉면적이 확대될 수 있다.

도 21은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 21의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔의 사시도이고, 도 21의 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전방 지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 전방 지지부(10)는 전방 횡아치지지부(15)를 포함할 수 있다. 전방 횡아치지지부(15)는 발의 전방 횡아치(anterior transverse arch)에 대응된다. 도 21을 참조하면, 전방 횡아치지지부(15)는 관상면(CP)상에서 내측 발꿈치지지부(13)와 외측 발꿈치지지부(11) 사이에 제공되고, 볼록한 상면을 구비한다. 이에 의해, 발바닥과의 접촉면적 및 체중부하면적이 더욱 증가될 수 있다. 특히 제1 중족골두와 제5 중족골두에 집중적으로 부하되는 체중이 전방 횡아치를 따라 골고루 분산될 수 있다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 지지부의 전방 평면곡선(FPC)의 곡률값을 설명하기 위한 도면이다.

도 22에 도시된 그래프에서 가로축은 전방 평면곡선(FPC)의 외측 말단(가로축상에서 0으로 표시됨)으로부터 내측 말단(가로축상에서 1로 표시됨)까지의 수평거리로서 비율로 표시된다. 세로축은 전방 평면곡선(FPC)의 곡률값을 나타낸다.

도 22을 참조하면, 전방 평면곡선(FPC)은 약 0.4 내지 약 0.6의 수평거리에서 양의 곡률값을 가질 수 있고, 이는 상기 수평거리 구간에서 전방 평면곡선(FPC)의 형상이 위로 볼록한 것을 의미한다. 그리고 나머지 구간인 0 내지 약 0.4의 수평거리 및 약 0.6 내지 1의 수평거리에서 전방 평면곡선(FPC)은 음의 곡률값을 가질 수 있고, 이는 상기 수평거리 구간에서 전방 평면곡선(FPC)의 형상이 위로 오목한 것을 의미한다.

양의 최대 곡률값은 약 0.021 내지 0.048일 수 있다. 0 내지 약 0.4의 수평거리에서 음의 최대 곡률값은 약 0.022 내지 약 0.04일 수 있고, 약 0.6 내지 1의 수평거리에서 음의 최대 곡률값은 약 0.02 내지 0.038일 수 있다.

도 23은 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 23의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔의 사시도이고, 도 23의 (b)는 본발명의 제3 실시예에 따른 후방 지지부를 발의 시상면(SP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 후방 지지부(30)는 후방 연장부(37)를 포함할 수 있다. 후방 연장부(37)는 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)에서 발뒤꿈치 끝까지, 즉 발바닥의 후방 끝까지 연장될 수 있다. 후방 연장부(37)는 동일 두께의 시트 형태로 구현될 수도 있지만, 도 23에 도시된 바와 같이 시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 이에 의해, 접촉면적 및 체중부하면적이 확대될 수 있다.

도 24는 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 25는 본 발명의 제4 실시예에서 발가락에 대응하는 인솔면을 발의 시상면(SP)을 따라 자른 단면을 보인 도면이다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 전방 지지부(10)는 전방 연장부(17)를 포함할 수 있다. 전방 연장부(17)는 전방 지지부에서 발끝까지, 즉 발바닥의 전방 끝까지 연장될 수 있다.

제3 실시예에 따른 후방 연장부(30)와 마찬가지로 전방 연장부(17)는 동일 두께의 시트 형태로 구현될 수도 있지만, 도 25에 도시된 바와 같이 발꿈치(both balls of foot) 및 전방 횡아치와 발가락(toes) 사이에 형성되는 횡방향의 공간을 부드럽게 채워주는 완만한 곡면부(19)를 포함할 수 있다. 즉, 전방 연장부(17)는 시상면 상에서 볼록한 상면을 구비할 수 있고, 상기 상면은 발꿈치 및 전방 횡아치와 발가락 사이에 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 이에 의해 발가락 부분에서의 접촉면적이 확대될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예와 제4 실시예는 함께 실시될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예는 사용자의 중족골두부의 폭(width) 및 체적(volume) 그리고 발가락의 길이(length) 및 체적(volume) 등에 따라 선택되어 기존의 하이힐에 장착 또는 부착되어 사용될 수 있다.

도 26은 본 발명의 제5 실시예를 설명하기 위하여 도면이다. 도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전방 지지부 및 후방 지지부를 발의 관상면(CP)을 따라 자른 단면을 보인 도면으로서, 도 27의 (a)는 전방 지지부, 도 27의 (b)는 후방 지지부가 도시된 도면이다.

굽 높은 신발을 착용하게 되면 거골하관절(STJ)에서 회외 움직임이 발생하여 종골은 내번(inversion)하게 되고, 전족부(forefoot)는 내전(adduction)하며, 내측 종아치의 높이는 올라가게 된다. 이러한 거골하관절(STJ)에서의 움직임으로 인해 발이 미끄러지는 힘의 방향은 단순히 전방으로만 향하지 않는다. 이러한 미끄러짐은 전방 그리고 외측을 향하게 되어 굽 높은 신발을 신게 되면 발목의 겹질러짐이 발생하여 외측 발목인대의 손상 등이 유발되게 된다.

본 발명의 제5 실시예에 따르면, 전방 지지부(10)는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12) 및 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14)을 지나는 직선이 수평선(hl)과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 또한, 후방 지지부(30)는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)의 접선이 수평선(hl)과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 이에 의해 상기 외측을 향한 미끄러짐이 더욱 최소화될 수 있다. 상기 수평선(hl)은 중력 방향에 수직인 선을 의미한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인솔이 장착되는 굽 높은 신발도 위와 같이 전방 지지부(10) 및/또는 후방 지지부(30)의 외측의 높이가 높게 제공될 수 있다. 즉, 상기 굽 높은 신발의 전방 지지부(10)는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12) 및 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14)을 지나는 직선이 수평선(hl)과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 또한, 상기 굽 높은 신발의 후방 지지부(30)는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부(31)의 체중부하중심점(31)의 접선이 수평선(hl)과 소정의 각도를 이룰 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔의 하부에 제공되는 하부구조물의 각도와 본 발명의 일 실시예에 따른 굽 높은 신발의 인솔의 각도를 더하여 위와 같이 전방 지지부(10) 및/또는 후방 지지부(30) 외측의 높이가 내측의 높이보다 높을 수 있다. 상기 하부구조물은 중창(midsole), 아웃솔(outsole), 굽(heel), 플랫폼(platform) 등일 수 있다. 또한, 이러한 거골하 관절의 움직임을 이용하여 굽 높은 신발에서 발의 미끄러짐을 최소화하는 것을 목적으로 국내공개특허 제10-2020-0110554호가 개시하는 틸팅제어기를 통하여 500여명의 여성을 대상으로 실험을 진행하였다.

그 결과, 외측 발꿈치지지부(11)의 체중부하중심점(12) 및 내측 발꿈치지지부(13)의 체중부하중심점(14)을 지나는 직선과 수평선(hl)의 각도(a1)가 1.3 내지 6.3도일 때 상기 미끄러짐이 감소되었고, 보다 바람직하게는 1.7 내지 4.8도일 때 상기 미끄러짐이 최소화 되었다. 또한, 후방 지지부(30)의 체중부하중심점(31)의 접선과 수평(hl)의 각도(a2)가 0.6 내지 5.8도일 때 상기 미끄러짐이 감소되었고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 4도일 때 상기 미끄러짐이 최소화되었다. 그리고 굽의 높이가 증가할수록 미끄러짐이 최소화되는 전방 지지부(10) 및 후방 지지부(30)의 상기 각도가 증가하는 것으로 나타났다.

또한, 전방 연장부(17)는 전방의 높이가 후방의 높이보다 높도록, 수평선과 소정을 각도를 이룰 수 있다. 상기 각도는 0.9 내지 5.2도, 보다 바람직하게는 1.14 내지 4도일 수 있다. 그리고, 전방 지지부(10)의 전방 연장부(17)는 외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 수평선과 소정을 각도를 이룰 수 있다. 상기 각도는 0.7 내지 6.3도, 보다 바람직하게는 0.9 내지 4.8도일 수 있다. 상기 각도에 따른 기울어짐에 의해 상기 미끄러짐이 최소화될 수 있다.

상기와 같은 제1 실시예 내지 제5 실시예는 발바닥과 인솔과의 접촉면적, 즉 체중부하 면적을 최대화하여 마찰력을 최대화함으로써 발의 미끄러짐을 최소화하고 체중을 분산시킬 수 있다.

도 28은 본 발명의 제6 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 28에 도시된 바와 같이, 체중이 부하되는 다른 부분보다 내측 아치부(70)에 보다 탄성률이 낮은 재질을 사용함으로써 거골하관절(STJ)과 내측 종아치의 움직임을 최대한 방해하지 않도록 할 수 있다. 탄성률이란 변형에 저항하는 정도를 수치화한 물리량으로서, 탄성률이 작을수록 동일한 힘에 대한 변형의 정도가 크다.

제1 실시예 내지 제5 실시예에서 체중이 부하되는 전방 지지부(10), 후방 지지부(30), 그리고 외측 아치지지부(50)와 달리 내측 아치부(70)에는 과도한 체중이 부하되지 않는다. 그러나 평발(flat foot)과 같이 내측 종아치가 낮을 경우나 특정 활동 동작에 있어서 내측 아치부(70)의 유동적인 움직임이 저해될 수 있다. 이러한 경우, 내측 아치부(70)의 탄성률을 상대적으로 낮게 함으로써 발의 통증을 예방하고 거골하관절 및 내측 종아치의 움직임을 방해하지 않도록 할 수 있다. 내측 아치부는 다른 체중지지부와 일체형으로 제작될 수도 있다.

또한, 내측 아치부(70)의 높이, 형상, 탄성률 등을 다양하게 제작하여 탈부착 및 교체가 가능하도록 함으로써 내측 종아치의 높이, 불편함 및 통증의 정도, 선호도 등에 따라 선택하여 사용하도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 전방 지지부
11: 외측 발꿈치지지부
12: 외측 발꿈치지지부의 체중부하중심점
13: 내측 발꿈치지지부
14: 내측 발꿈치지지부의 체중부하중심점
15: 전방 횡아치지지부
17: 전방 연장부
30: 후방 지지부
31: 후방 지지부의 체중부하중심점
37: 후방 연장부
50: 외측 아치지지부
70: 내측 아치부

Claims (14)

1. 발꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 중 적어도 어느 하나의 상에서 오목한 상면을 구비하는 발꿈치지지부를 포함하는 전방 지지부;
   발뒤꿈치에 대응되고, 시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 후방 지지부;
   외측 종아치에 대응되고, 시상면 상에서 볼록하며, 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 외측 아치지지부; 및
   내측 종아치에 대응되는 내측 아치부;
   를 포함하고,
   상기 내측 아치부의 내측 평면곡선의 음의 최대 곡률값은
   상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선의 음의 최대 곡률값 보다 크며,
   상기 내측 평면곡선 및 상기 외측 평면곡선은
   수평거리 1에서 음의 최대 곡률값을 가지는 굽 높은 신발의 인솔.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 내측 아치부의 내측 평면곡선에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리는
   상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선에서 양의 최대 곡률값을 가지는 점까지의 수평거리 보다 큰 굽 높은 신발의 인솔.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 내측 아치부의 내측 평면곡선에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리는
   상기 외측 아치지지부의 외측 평면곡선에서 양의 곡률값이 유지되는 점까지의 수평거리보다 큰 굽 높은 신발의 인솔.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 후방 지지부의 체중부하중심점은
   외측으로 치우쳐 제공되는 굽 높은 신발의 인솔.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 전방 지지부는
   관상면 상에서 볼록한 상면을 구비하는 전방 횡아치지지부를 포함하는 굽 높은 신발의 인솔.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 후방 지지부는
   체중부하중심점을 지나 후방으로 연장되는 후방 연장부를 포함하는 굽 높은 신발의 인솔.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 후방 연장부는
   시상면 및 관상면 상에서 오목한 상면을 구비하는 굽 높은 신발의 인솔.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 전방 지지부는
    체중부하중심점을 지나 전방으로 연장되는 전방 연장부를 포함하는 굽 높은 신발의 인솔.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 전방 연장부는
    시상면 상에서 볼록한 상면을 구비하고,
    상기 볼록한 상면은
    발꿈치 및 전방 횡아치와, 발가락 사이에 대응되는 위치에 제공되는 굽 높은 신발의 인솔.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 전방 지지부는
    외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부의 체중부하중심점 및 내측 발꿈치지지부의 체중부하중심점을 지나는 직선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 굽 높은 신발의 인솔.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 후방 지지부는
    외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부의 체중부하중심점의 접선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 굽 높은 신발의 인솔.
    
14. 제1항에 따른 굽 높은 신발의 인솔이 장착되는 굽 높은 신발에 있어서,
    외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 외측 발꿈치지지부의 체중부하중심점 및 내측 발꿈치지지부의 체중부하중심점을 지나는 직선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 전방 지지부; 및
    외측의 높이가 내측의 높이보다 높도록, 후방 지지부의 체중부하중심점의 접선이 수평선과 소정의 각도를 이루는 후방지지부;
    중 적어도 어느 하나를 포함하는 굽 높은 신발.

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