KR200462847Y1 - 무릎 관절 보호 및 오다리 교정이 가능한 기능성 신발 밑창 - Google Patents

Abstract

보행중 효과적인 충격 흡수를 통하여 보행 피로를 경감시키고, 이에 따라 무릎 관절을 보호하도록 하는 기능성 신발 밑창이 개시된다.
기능성 신발 밑창은 보행시 발바닥에 인가되는 충격을 흡수 및 완화하는 기능성 신발 밑창에 있어서, 보행시 발바닥에 인가되는 충격을 흡수 및 완화하기 위한 탄성 소재가 삽입 및 고정되는 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하며,
여기서, 상기 삽입부는 보행시의 압력중심선 상에 위치하고 토우 아웃 회전중심점을 중심점으로 좌우로 연장된 제1삽입부; 및 상기 압력중심선 상에 위치하고 제2중족골두를 중심점으로 좌우로 연장된 제2삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무릎 관절 보호 및 오다리 교정이 가능한 기능성 신발 밑창{Outsole capable of protecting genu and correcting genu varum}

본 고안은 기능성 신발 밑창(out sole)에 관한 것으로서, 특히 보행중 효과적인 충격 흡수 및 완화를 통하여 보행 피로를 경감시키고, 이에 따라 무릎 관절을 보호할 수 있으며, 또한 오다리(genu varum) 교정이 가능한 기능성 신발 밑창에 관한 것이다.

오(O)자형 무릎이나 엑스(X)자형 무릎은, 무릎의 안쪽 및 바깥쪽에 작용하는 체중이 균형되지 않아, 보행시 쉽게 피로를 느끼고 체중이 보다 많이 가해지는 쪽이 쉽게 손상되는 등의 위험을 가지고 있다.

일반적으로, 보행시 발바닥이 진행 방향에 대하여 바깥쪽으로 향해지게 되는 데 이를 토우 아웃(toe out)이라 하며, 발바닥의 중심선이 진행 방향에 대하여 0°~10°의 범위 내에 있을 경우를 정상적인 보행이라 할 수 있다.

이러한 정상적인 토우 아웃 각도 범위보다 바깥쪽으로 더 벌어지는 경우를 8자 걸음이라 하며, 무릎에 가해지는 하중이 안쪽보다 바깥쪽으로 치우치게 되어 무릎이 쉽게 손상될 수 있다.

한편, 정상적인 토우 아웃 각도 범위보다 안쪽으로 기울어진 경우에도 마찬가지로 무릎이 쉽게 손상될 수 있다.

한편, 이러한 하중 불균형이 지속되면, 체중 부하를 견뎌야 하는 부위 즉, 발뒤꿈치나 발바닥에 굳은살이 생길 수 있다.

도 1은 보행시 발바닥 상에서 지면반력(압력)중심점이 이동하는 경로를 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 발바닥면(50)이 처음 지면에 닿는 부분은, 발뒤꿈치부터 발바닥 길이의 23~30% 범위에 존재하는 토우 아웃 회전중심점(140)을 기준으로, 발뒤꿈치 중앙돌출점(pternion)과 둘째 발가락 중심을 연결한 선분인 발중심선(150)을 내측으로 7°회전했을 때 뒤꿈치 경계와 교차하는 부분이다.

발뒤꿈치에서 발생한 지면반력(압력)중심점은 발바닥이 점차 지면과 닿는 면적이 증가함에 따라 발가락 방향으로 이동하기 시작한다. 정상적인 사람들은 보행시, 도 1에 도시된 바와 같이, 진행방향에 대해 발중심선(150)이 외측으로 7°회전한 선분을 중심으로 ± 3°사이에서 지면반력(압력)중심점의 이동궤적이 나타난다.

가장 이상적인 지면반력(압력)중심점의 이동궤적(160)은 발뒤꿈치의 외측부터 바닥에 닿아 발바닥(50) 중간부에서는 직선으로 이동한 후 둘째 발가락 부분으로 지면반력(압력)중심이 곡선을 그리며 이동한다. 그러나 이렇게 정상적인 지면반력(압력)중심점의 이동궤적을 나타내는 보행을 수행하는 사람은 드물다.

대부분의 사람의 다리 형태는 안이나 밖으로 휘어있고 또한 토우 아웃 각도도 정상범위를 벗어난 경우가 많기 때문에, 이상적인 지면반력(압력)중심점의 이동궤적(160)과는 다른 형태의 이동궤적을 나타낸다.

오(O)자형 무릎(genu varum) 형태의 다리를 갖는 사람에게는 보행시 지면반력(압력)중심점의 이동궤적이 정상범위에서 외측으로 평행이동되어, 오(O)자형 무릎의 지면반력(압력)중심점의 이동궤적(170)이 나타난다. 또한, 엑스(X)자형 무릎(genu valgum) 형태의 다리를 갖는 사람에게는 보행시 지면반력(압력)중심점의 이동궤적이 정상범위에서 내측으로 평행이동되어 엑스(X)자형 무릎의 지면반력(압력)중심점의 이동궤적(180)이 나타난다.

도 2는 맨발 보행 시 압력분포측정기에 의해 측정되는 지면반력(압력)중심점의 이동궤적과 압력분포의 예시도이다. 도 4의 압력분포도의 오른쪽에는 압력에 따른 색상별 표가 도시되어 있다.

보행동작에 적합한 신발을 구비하기 위해서는, 압력분포측정기가 구비된 샵(shop)이나 병원에서 보행시 압력분포를 측정하고 이로부터 개인의 보행특성을 측정한 후 각 개인의 골격정렬과 보행자세에 맞는 제품을 추천받거나 맞춤 제작하는 것이 가장 바람직하나 현실적으로 실현하기가 어렵다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보행 도중에 발바닥에 인가되는 하중을 분산시켜 보행 피로를 경감시키고, 이에 따라 무릎 관절을 보호하도록 하는 기능성 신발 밑창을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 보행시 체중심이 발바닥의 안쪽으로 쏠리도록 함으로써 오다리 교정이 가능한 기능성 신발 밑창을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 기능성 신발 밑창은,

보행시의 충격을 흡수 및 완화시켜 무릎을 보호하고 체중심을 발바닥 안쪽으로 이동시켜 오다리를 교정하기 위한 기능성 신발 밑창에 있어서,

보행시 발바닥에 인가되는 충격을 흡수 및 완화하기 위한 탄성 소재가 삽입 및 고정되는 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하며,

여기서, 상기 삽입부는

보행시의 압력중심선 상에 위치하고 토우 아웃 회전중심점을 중심점으로 좌우로 연장된 제1삽입부; 및

상기 압력중심선 상에 위치하고 제2중족골두를 중심점으로 좌우로 연장된 제2삽입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서,

상기 삽입부와 상기 탄성 소재 사이의 경계면의 형상은 계단형상, 경사형상 혹은 돌출형상들 중의 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성 소재는 상기 신발 밑창보다 낮은 경도를 가지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1삽입부와 제2삽입부를 발바닥 안쪽 방향으로 연장시켜 일체화시켜서 제1영역을 형성하고 상기 탄성 소재는 상기 제1영역에 삽입되는 일체형으로 형성된 것임이 바람직하다.

또한, 상기 제1영역에서 발바닥의 안쪽에 접하는 표면을 상기 제2영역의 표면보다 1~2cm 높게 함으로써, 오다리 교정효과를 증대시키도록 하는 것이 바람직하다.

여기서,

상기 신발 밑창의 외형에서 바깥쪽 윤곽선은 지면과 수직하도록 하고, 안쪽 윤곽선은 지면과 둔각을 이루도록 경사지게 형성함으로써, 오다리 교정효과를 증대시키도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1삽입부와 제2삽입부 사이에 소정의 간격의 복수의 쿠션홈들을 설치하며,

여기서, 상기 쿠션홈들은 발바닥의 좌우 방향으로 연장되는 물결 형상으로 형성함으로써, 상기 신발 밑창에 인가되는 충격을 상기 신발 밑창의 좌우 방향으로 분산시키는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 기능성 신발 밑창은 보행시 발바닥에 인가되는 하중을 효과적으로 흡수함으로써 보행자의 무릎을 보호하는 효과를 갖는다.

성장을 완료한 일반인의 경우는 비정상적인 골격정렬과 잘못된 걸음걸이 습관으로 인한 보행 피로와 근골격계의 통증을 줄이고, 성장기의 어린이와 청소년의 경우에는 근골격계의 성장장애를 해소하여 정상적인 근골격계로의 성장과 잠재 성장치를 최대한 달성하도록 유도할 수 있다.

도 1은 보행시 발바닥 상에서 지면반력(압력)중심점이 이동하는 경로를 도시한 평면도이다.
도 2는 맨발 보행 시 압력분포측정기에 의해 측정되는 지면반력(압력)중심점의 이동궤적과 압력분포의 예시도이다.
도 3은 지면반력(압력)중심점의 이동궤적에 따른 발바닥의 전단 응력의 특성을 도시한다.
도 4(a) 및 (b)는 본 고안에 따른 신발 밑창의 일실시예를 도시한다.
도 5는 도 4b에 도시된 신발 밑창의 구성을 보이는 종단면도이다.
도 6은 삽입부와 탄성 소재의 사이의 단면 형상의 여러 가지 예를 도시한다.
도 7은 본 고안에 따른 신발 밑창의 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 신발 밑창을 도시한다.
도 9는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 신발 밑창을 도시한다.

도 3은 지면반력(압력)중심점의 이동궤적에 따른 발바닥의 전단 응력의 특성을 도시한다.

도 3을 참조하면, 발뒤꿈치에서 작용하는 전단응력은 초기 접지기와 하중수용기에서 크게 발생한다. 이는 체중심의 전방이동과 양발의 교체 동작으로 인해 발뒤꿈치 뒤쪽과 내측으로 전단응력이 작용하기 때문이다.

전유각기에 몸이 앞으로 나가면서 발이 지면을 밀어내는 때에 모든 중족골두에서 뒤쪽 방향의 전단응력이 작용하고 특히, 제 2 중족골두에서 가장 큰 전단응력이 발생한다. 이때, 제 2중족골두의 내외측으로는 전단응력이 크게 나타나지 않는데 이는 제 2중족골두가 발바닥의 지면반력(압력)중심점의 이동궤적에 위치하여 보행시 움직임이 크게 나타나지 않기 때문이다.

도 3을 참조하면, 초기접지기와 하중수용기에서 발을 딛을 때 토우아웃 회전중심점(140)에 작용하는 전단응력과 전유각기에 발이 지면을 밀어내는 때에 종족골두 특히 제2종족골두에 작용하는 전단응력이 가장 큰 것임을 알 수 있다.

본 고안은 이를 감안하여 신발 밑창의 토우아웃 회전 중심점과 제2중족골두에 상응하는 부위에 탄성 부위를 주어 보행시 발바닥에 작용하는 전단응력을 흡수하도록 함으로써 보행 피로를 경감시키도록 한다.

도 4는 본 고안에 따른 신발 밑창의 일실시예를 도시한다. 도 4(a)는 본 고안의 일시예에 따른 신발 밑창(402)을 보이는 사시도이고, 도 4(b)는 본 고안의 일 실시예에 따른 신발 밑창(402)의 상부를 도시한다.

도 4(a)를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 신발 밑창(402)은 보행시 지면과 맞닿은 부위로서 그 상부에 중창(302), 안창 등이 끼위질 수 있다.

도 4(b)를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 신발 밑창(402)은 보행시 전단응력이 가장 크게 발생하는 부분 즉, 토우 아웃 회전중심점(140)과 제2중족골두(240)에 상응하는 부위를 절취하여 탄성 소재 삽입부(404, 406)를 형성하고 이에 탄성 소재(408, 410)를 함입시킨 것을 특징으로 한다.

구체적으로 신발 밑창(402)의 상부에서 토우 아웃 회전중심점(140)과 제2중족골두(240)에 상응하는 부위를 절취하여 삽입부(404, 406)를 형성하고 여기에 보행시 발바닥에 인가되는 전단응력을 완충시키기 위한 탄성 소재(408, 410)를 함입시켜서, 발구름 운동시 발바닥에 전달되는 충격을 완화하도록 한다.

바람직하게는 제1삽입부(404)는 종골(발뒤꿈치뼈)의 선단 및 토우 아웃 회전중심점(140)을 포함하는 부위에 상응하는 것이 바람직하고, 제2삽입부(406)는 제2중족골두(240) 및 제1중족골두(242)를 포함하는 부위에 상응하는 것이 바람직하다.

도 4(b)에 도시된 본 고안의 일 실시예에 따른 신발 밑창(402)은 토우 아웃 중심점(140) 및 제2중족골두(240)에 인가되는 전단력을 탄성 지지함으로써 보행시 무릎 관절을 보호하게 된다.

한편, 탄성 부재(408, 410)의 경도는 신발 밑창(402)의 경도보다 작은, 즉, 부드러운 재질로 형성함으로써 보행시 종골, 제1중족골두, 그리고 제2중족골두가 발의 안쪽으로 쏠리게 되는바, 오다리 교정의 효과를 발휘하게 된다.

도 2를 참조하면, 오(O)자형 무릎(genu varum) 형태의 다리를 갖는 사람에게는 보행시 지면반력(압력)중심점의 이동궤적이 정상범위에서 외측으로 평행이동되어 오(O)자형 무릎의 지면반력(압력)중심점의 이동궤적(170)이 나타나므로, 신발 밑창(402)의 안쪽을 다른 부분에 비해 부드러운 재질로 형성된 탄성 부재(408, 410)를 배치함으로써, 보행시 체중심이 발바닥의 안쪽으로 쏠리도록 유도함으로써 오다리 교정의 효과를 얻게 된다.

도 5는 도 4b에 도시된 신발 밑창의 구성을 보이는 종단면도이다. 도 5를 참조하면, 신발 밑창(402)에서 토우 아웃 회전중심점(140)과 제2중족골두(240)에 상응하는 부위(404, 406)가 절취되고, 탄성 소재(408, 410)가 함입된다.

탄성 소재(408,410)는 신발 밑창(402)에 비해 부드러운 경도를 가지는 것이 사용된다.

신발 밑창(402)을 위에서 보았을 때, 탄성 소재(408, 410)의 형상은 원형, 타원형, 나비형, 아크형 등일 수 있다. 한편, 삽입부(404, 406)과 탄성 소재(408, 410) 사이의 경계면의 형상은 탄성 소재(408, 410)가 용이하게 빠지는 것을 방지하도록 계단형상, 경사형상, 돌기형상 등이 될 수 있다.

도 6은 삽입부와 탄성 소재의 사이의 단면 형상의 여러 가지 예를 도시한다. (a)는 계단형상의 예를 도시하고, (b)는 경사형상의 예를 도시하고 그리고 (c)는 돌기형상의 예를 도시한다.

본 고안에 있어서 신발 밑창에 오다리 교정 기능을 부가할 수 있다.

도 7은 본 고안에 따른 신발 밑창의 다른 실시예를 도시하며, 오다리 교정에 적용된 예를 도시한다.

도 7을 참조하면, 신발 밑창(502)은 도 4 내지 도 5에 도시된 신발 밑창(402)에 비해 안쪽을 내외의 두 부분으로 나누어 서로 다른 경도를 가지도록 구성하는 점에서 차이가 있다.

구체적으로 토우 아웃 회전중심점(140)으로부터 제2중족골두(240)에 이르도록 서로 연통시켜 제1영역(524)을 형성하고, 나머지 영역을 제2영역(522)으로 형성한다. 즉, 제1삽입부(404) 및 제2삽입부(406)을 발바닥의 안쪽 방향으로 연장시켜서 일체화시켜 제1영역(524)을 형성한다. 제1영역(524)은 탄성 부재(506)를 삽입할 수 있도록 절취된다. 다른 방법으로는 신발 밑창(502)을 다이캐스팅 등에 의해 일체로 형성하되 제1영역(524)과 제2영역(522)이 높이차이를 가지도록 제조될 수 있다.

발바닥의 안쪽에 위치하는 제1영역(524)에 제1경도 t1을 가지는 탄성 부재(506)를 삽입한다. 신발 밑창(502)의 경도를 제2경도 t2라 할 때, t1<t2이다.

이러한 구성에 의해 토우 아웃 회전중심점(140)과 제2중족골두(240)에 상응하는 부위에서 보행시 발바닥에 인가되는 충격을 완충 및 흡수시킴과 더불어 발바닥의 바깥쪽과 안쪽에서 쿠션(cushion)의 차이에 의해 발이 안쪽으로 쏠리게 되므로 도 7에 도시된 신발 밑창(502)은 오다리 교정의 효과를 발휘하게 된다.

여기서, 제1영역(524)에 삽입되는 탄성 부재(506)의 표면을 발바닥의 안쪽 방향으로 높아지도록 경사지게 형성할 수 있다. 경사진 높이는 제2영역(522)의 표면보다 약 1~2cm높아지도록 하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 신발 밑창을 도시한다.

도 8을 참조하면, 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 신발 밑창(702)은 신발 밑창의 가운데 부분에 물결 모양(파형)의 쿠션홈(704)들을 구비된다. 쿠션홈(704)에는 쿠션재(706)가 삽입될 수 있다.

쿠션홈(704)은 신발 밑창(702)의 좌우로 벌려진 날개 모양을 가지므로 발바닥에 가해지는 충격을 아래쪽으로 분산시킬 수 있을 뿐만 아니라 좌우쪽으로도 분산시킬 수 있다. 또한, 복수의 쿠션홈(704)이 체인처럼 소정의 간격을 두고 연달아 있으므로 발바닥에 인가되는 충격을 리드미컬하게 분산시킬 수 있어서 발구름 동작을 도와준다.

도 9는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 신발 밑창을 도시하는 것으로서 신발 밑창의 바닥 형상을 조절함에 의해 오다리 교정 효과를 발휘하게 한 것이다.

도 9를 참조하면, 신발 밑창(802)의 외부 형상에 있어서 바깥쪽의 윤곽선은 지면에 대하여 수직 방향으로 형성하고 안쪽의 윤곽선을 지면에 대하여 바깥쪽 방향으로 경사지게 함으로써 오다리 교정의 효과를 배가시킨다.

구체적으로, 신발 밑창(902)의 외측 형상에 있어서 바깥쪽의 윤곽선(810)은 지면에 대하여 수직이 되도록 형성하고, 안쪽의 윤곽선(812)은 지면에 대하여 θ의 각도를 갖게 한다. 여기서, 90°<θ<180°의 관계를 갖는다.

도 9에 도시된 신발 밑창(802)은 바닥 면적을 중심이동궤적의 안쪽으로 확장시킴에 의해 중심 이동궤적의 안쪽에서의 지지력을 보강함으로써 오다리 교정의 효과를 발휘한다.

본 고안에 따른 신발 밑창에 있어서 통상의 경사진 깔창을 사용하거나 안쪽 표면을 바깥쪽보다 높이도록 할 수도 있다.

402...신발 밑창 404, 406...삽입부
408, 410...탄성소재

Claims (7)

1. 보행시의 충격을 흡수 및 완화시켜 무릎을 보호하고 체중심을 발바닥 안쪽으로 이동시켜 오다리를 교정하기 위한 기능성 신발 밑창에 있어서,
   보행시의 압력중심선 상에 위치하고 토우 아웃 회전중심점을 중심점으로 좌우로 연장되며, 보행시 발바닥에 인가되는 충격을 흡수 및 완화하기 위한 탄성 소재가 삽입 및 고정되는 제1삽입부;
   상기 압력중심선 상에 위치하고 제2중족골두를 중심점으로 좌우로 연장되며, 상기 탄성 소재가 삽입 및 고정되는 제2삽입부; 및
   상기 제1삽입부와 제2삽입부 사이에 일정한 간격으로 설치되는 복수의 쿠션홈;
   을 포함하며,
   여기서, 상기 쿠션홈들은 발바닥의 좌우 방향으로 연장되는 물결 형상으로 형성함으로써, 상기 신발 밑창에 인가되는 충격을 상기 신발 밑창의 좌우 방향으로 분산시키는 것을 특징으로 하는 신발 밑창.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1삽입부 및 상기 제2삽입부와 상기 탄성 소재 사이의 각각의 경계면의 형상은 계단형상, 경사형상 혹은 돌출형상들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 신발 밑창.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 소재는 상기 신발 밑창보다 낮은 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 신발 밑창.
   
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   발바닥의 안쪽에 접하는 표면을 발바닥 바깥쪽에 접하는 표면보다 1~2cm 높게 함으로써, 오다리 교정효과를 증대시키도록 하는 것을 특징으로 하는 신발 밑창.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 신발 밑창의 외형에서 바깥쪽 윤곽선은 지면과 수직하도록 하고, 안쪽 윤곽선은 지면과 둔각을 이루도록 경사지게 형성함으로써, 오다리 교정효과를 증대시키도록 하는 것을 특징으로 하는 신발 밑창.
   
7. 삭제

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