KR20120115881A - 단일그루브를 갖는 신발창 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일그루브를 갖는 신발창에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발의 바닥판; 및 바닥판 중 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되거나 바닥판의 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성된 그루브를 갖는 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창에 관한 것이다. 따라서 착화자가 보행시 발생하는 무릎내전모멘트가 감소하여 관절 통증이 완화되고 관절염이 예방된다.

Description

단일그루브를 갖는 신발창{Shoe sole having a single groove}

본 발명은 단일그루브를 갖는 신발창에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착화자가 보행시 무릎관절에 발생하는 내전 모멘트를 줄여 착화자의 무릎 및 발목 관절에 가해지는 충격을 완화하는 단일그루브를 갖는 신발창에 관한 것이다.

보행은 신체를 이동하기 위한 기본동작이다. 또한 최근 건강에 대한 관심이 높아지면서 건강유지를 위한 한 운동방법으로서 걷기운동을 하는 사람들이 늘어나고 걷기 위한 길도 다양해지고 있다. 다만 무리한 보행은 노약자뿐 아니라 젊은 사람들의 경우에도 오히려 관절염 등의 질환에 노출될 위험이 있다.

사람의 경우 직립보행을 하므로 무릎과 같은 다리 관절이 거의 모든 체중을 지탱하게 되고 특히 무릎은 갑작스런 상처나 골관절염에 가장 취약한 관절이다. 이때 무릎에 발생하는 골관절염은 무릎관절 연골의 퇴행성 변화를 의미하며, 이는 무릎 관절 연골에 정상적인 부하량 이외에 과도한 부하가 반복적으로 가해질 경우 퇴행성 골관절염으로 발전한다고 알려져 있다.

퇴행성 골관절염 관련 질환에는 과격한 운동 또는 과체중, 외상 등에 의해서 무릎에 있는 반월상 연골에 균열이 발생하는 반월상 연골손상, 강한 충격 또는 과도한 관절의 회전으로 발생하는 무릎 인대손상, 젊은 여성에게 빈번히 발생하는 슬개골 연골 연화증, 무릎 관절에 있는 점액낭에 염증이 생기는 점액낭염 등이 있다.

퇴행성 무릎관절염은 일어서려고 하면 무릎이 아프거나, 서 있을 때 무릎이 부들부들 떨리거나, 무릎을 굽히거나 펼 때 통증을 일으키고 계단을 오르내릴때 특히 통증이 증가한다. 병세가 좀 더 진행되면 바르게 선 자세에서 무릎사이가 주먹하나 이상 벌어지는 O자형 무릎으로 변하고 계단을 내려갈 때 통증이 특히 심하여 걷고 난 후에 생긴 통증이 2~3일 이상 지속되는 등의 증상이 나타난다.

관절염의 치료는 통증경감, 관절유연성 증가를 목적으로 하지만 원천적인 발병의 원인을 제거하기 어렵기 때문에 완치가 어려운 문제점이 있다. 증상이 경미한 경우에는 지속적인 물리치료, 약물요법, 체중감소 등을 통해 통증 및 증상을 완화할 수 있으며, 증상이 심한 관절염은 수술을 통해 증상을 완화할 수 있다. 일 예로 무릎관절 전치환술은 심각한 관절염이 있는 무릎관절을 제거하고 새로운 관절을 이식한다. 무릎 관절염 환자는 통증으로부터 해방되기 위해 이러한 치료를 지속적으로 장시간 받아야 한다. 그러나 치료의 번거로움과 그 비용부담으로 인하여 많은 사람이 치료를 제대로 받지 못하고 통증의 고통을 감수하며 생활한다.

종래에는 상기 언급한 하중편향집중 현상을 해소하여, 즉 무릎관절면에 집중편향되는 하중이 분산되도록 신발 밑창을 디자인하여 퇴행성 무릎관절염의 통증을 완화하고 관절염을 예방하는 방법이 사용되었다. 즉 안창이나 신발 밑창의 바깥면에 쐐기를 덧대줌으로써 신발을 신고 지면에 발을 디디면 안창과 신발 밑창의 기울기에 따라 발과 다리 자체가 안쪽으로 쏠리게 하고 무릎을 내측으로 이동시키는 회전력을 유발하는 방법을 사용하였다.

그러나 이러한 기존의 방법은 신발을 신고 보행을 하면, 신발 밑창의 기울어짐으로 인하여 발이 내측으로 미끄러지기 때문에 전단력이 발생되고, 발이 미끄러지지 않으려고 다리에 과다한 힘을 주게 되면 발의 안쪽 부위와 무릎에 강한 하중이 작용하여 퇴행성 무릎관절염이 오히려 악화될 수도 있어 주의가 필요하다.

관절염의 발생원인 중 하나로서 보행과 골관절염의 연관성은 주로 하지관절 내전 모멘트 해석을 통해 알 수 있으며 하지관절 내전 모멘트는 골관절염의 심한 정도나 그 진행과 연관성이 높은 것으로 보고되고 있다. 예를 들어 보행시 다리의 하퇴부를 내측으로 회전시켜 무릎 내측이 압박되도록 작용하는 회전력인 무릎 내전 모멘트가 발생하는데 이 무릎 내전모멘트는 관절 통증의 원인이 되고 오랜 기간 지속 될 경우 퇴행성 골관절염으로 발전하게 된다.

따라서 무릎내전모멘트의 값이 감소하면 그만큼 무릎에 안전하고 무릎내측 통증도 감소하게 되므로 치료에 의하지 않고 무릎내전모멘트를 줄여 관절 통증을 완화, 해소하거나 골관절염을 예방하는 방안을 생각할 수 있다. 도5에 도시된 것과 같이, 무릎내전 모멘트는 지면에 착지하고 있는 동안 지면으로부터 받는 지면반력(F)과 이 지면반력(F)의 작용선과 무릎중심과의 수직거리로 정의되는 모멘트길이(d1)를 곱한 값으로 정의된다.

이때 지면반력(F)은 결국 체중에 비례하게 되므로 반발력을 줄이기 위해서는 체중감량이 요구되어 실질적으로 지면반력(F)을 줄이기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 체중감량이나 수술 등에 의하지 않고 무릎내전모멘트가 줄어들도록 신발의 바닥판에 단일그루브를 형성하여 착화자의 무릎 및 발목 관절에 가해지는 충격을 완화하는 단일그루브를 갖는 신발창을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 목적은 신발의 바닥판(110); 및 바닥판(110) 중 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되거나 바닥판(110)의 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성된 그루브(120)를 갖는 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창으로서 달성될 수 있다.

또한, 그루브(120)는 원형 또는 사각형으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 그루브(120)는 파형으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 그루브(120)는 착화자의 발이 내측으로 소정 각도 이상 기울어지는 것을 방지하는 하나 이상의 지지수단(130)을 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 지지수단(130)은 다각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 지지수단(130)의 높이는 그루브(120)의 높이보다 낮은 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 지지수단(130)의 바닥면에는 하나 이상의 안내선(140)이 더 표시되어, 안내선(140)을 따라 지지수단(130)의 일부분을 제거함으로써 지지 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 안내선(140)은 신발창의 내측굴곡(150)과 나란하게 표시된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 단일그루브를 갖는 신발창에 형성된 그루브로 인하여 지면반력의 작용선과 무릎중심과의 수직거리로 정의되는 모멘트길이(d1)가 감소한다. 또한 보행시 그루브가 형성된 부분에 대응되는 발부분은 직접 지면에 닿지 않으므로 발바닥에 가해지는 충격이 완화되어 지면반력(F)이 감소한다. 따라서 보행시 착화자의 하지관절에 발생하는 내전모멘트가 줄어들어 관절염의 예방 및 관절염으로 인한 통증의 완화 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창은 지지수단을 더 구비하여 단일그루브의 면적이 크게 형성된 경우에도 착지시의 착화자의 발이 내측으로 급히 기울어지지 않도록 지지하는 효과가 있다. 특히 지지수단의 높이가 그루브의 높이보다 낮게 형성된 경우 동시에 지지와 충격완화가 가능하다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도,
도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도,
도 2b는 도 2a에 도시된 A선을 따라 절개한 단일그루브를 갖는 신발창의 측면도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도 및 일반 신발과 본 발명을 구비한 신발 각각을 착화하고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트의 크기 비교 그래프,
도 5의 왼쪽은 일반신발에 의한 무릎내전모멘트 발생을 나타내는 개략도이며 오른쪽은 본 발명에 따른 단일그루브를 갖는 신발창을 구비한 신발에 의한 무릎내전모멘트 발생을 나타내는 개략도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

<구성 및 작용>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도이다. 단일그루브를 갖는 신발창(100)은 신발의 바닥판(110) 및 그루브(120)로 이루어지며 착화자의 필요에 따라 교체 가능하다. 예를 들어 착화자가 관절염에 따른 통증완화를 위해 본 발명을 구비한 신발을 사용하는 경우 치료 진행정도에 따라 교체가능하다. 이하에서는 도 1에 도시한 바를 기준으로 오른발에 대응되는 단일그루브를 갖는 신발창(100)의 경우 신발창의 왼쪽을 '내측', 신발창의 오른쪽을 '외측'으로 정의하며 이하에서는 오른발을 기준으로 설명하도록 한다.

각 부분의 설명에 앞서 무릎내전모멘트에 대해 간략히 설명하면, 무릎내전모멘트란 다리의 하퇴부를 내측으로 회전시켜 무릎 내측이 압박되도록 작용하는 회전력을 말한다. 사람이 보행시 착지할 때의 발뒤꿈치 부위와 추진할 때의 발볼 부위에 2번의 피크값이 발생한다.

신발의 바닥면(110)은 통상적인 신발의 바닥의 재질 및 구성을 갖는다. 예를 들어 미끄럼 방지 및 충격완화를 위한 무늬나 돌기 등을 더 구비할 수 있다. 다만 바닥면(110)의 두께는 착화자의 관절 통증의 정도를 고려하여 변형가능한 것이 바람직하다.

그루브(120)는 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되거나 상기 바닥판(110)의 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이 그루브(120)가 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되는 경우 보행시 발생하는 무릎내전모멘트의 두번째 피크값이 발생하는 영역을 포함한 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 두번째 피크값이란 추진시 발생하는 무릎내전모멘트의 피크값을 말한다. 또한 도시되지는 않았으나, 그루브(120)가 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성되는 경우 보행시 발생하는 무릎내전모멘트의 첫번째 피크값이 발생하는 영역을 포함한 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 첫번째 피크값이란 착지시 발생하는 무릎내전모멘트의 피크값을 말한다. 그루브(120)는 원형, 사각형, 파형 등으로 형성될 수 있으며 내측으로부터의 깊이와 전후방향 폭은 착화자의 관절 통증의 정도, 보행의 편리성 등을 고려하여 변형가능하다.

도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창(100)의 평면도이다. 제 2 실시예의 경우 상술한 구성과 함께 그루브(120)는 적어도 하나의 지지수단(130)을 구비할 수 있다. 지지수단(130)은 착화자의 발이 내측으로 소정 각도 이상 기울어지는 것을 방지한다. 다시 말해 그루브(120)에 지지수단(130)을 구비함으로써 착화자의 발이 내측으로 기울어지는 정도를 조절할 수 있을 뿐 아니라 과도하게 기울어져 오히려 보행에 불편을 주는 것을 방지할 수 있다. 지지수단(130)은 다각형 또는 원형으로 형성될 수 있고 지지수단(130)의 재질, 형상, 두께, 위치 및 개수는 착화자의 관절 통증의 정도, 보행의 편의성, 충격흡수성 등을 고려하여 변형가능하다. 예를 들어 지지수단(130)의 내외측 방향 폭은 착화자의 관절통증 정도에 맞춰 조절할 수 있는데 통증이 심한 착화자의 경우 지지수단(130)의 내측을 제거하면 그루브(120)의 면적이 넓어지므로 모멘트길이(d1)가 줄어들어 무릎내전모멘트를 줄일 수 있다. 지지수단(130) 제거를 용이하게 하기 위해 지지수단(130)의 바닥면에는 3개 내지 5개의 안내선(140)이 더 표시될 수 있다. 지지수단(130)은 표시된 안내선(140)을 따라 지지수단(130)의 일부분을 조각도구로 파내거나 그라인더와 같은 공구를 이용하여 갈아내는 방식으로 제거 가능하다. 이렇게 지지수단(130)의 일부분이 제거되면 그루브(120)의 면적이 넓어지므로 보행시 지면에 닿지 않는 발의 영역이 넓어져 완충효과가 더 커지게 된다. 이런 방식으로 지지수단(130)의 일부분을 제거하여 지지 정도를 조절할 수 있다. 또한 안내선(140)에 의해 착화자의 통증이 완화될 때까지 안내선(140)을 따라 내측에서부터 단계적으로 지지수단(130)을 제거하는 것도 가능하다. 이러한 안내선(140)은 신발창(100)의 내측굴곡(150)과 나란하게 표시될 수 있다.

도 2b는 도 2a에 도시된 A선을 따라 절개한 단일그루브를 갖는 신발창의 측면도이다. 지지수단(130)의 높이는 완충효과와 지지효과를 동시에 얻을 수 있도록 그루브(120)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도이다. 도 3에 도시된 단일그루브를 갖는 신발창(100)은 신발의 바닥판(110)과 그루브(120)로 이루어진다. 신발의 바닥판(110)은 상술한 구성과 동일하다. 그루브(120)는 파형으로 형성될 수 있고 재질, 파형의 형상, 두께, 위치 및 개수는 착화자의 관절 통증의 정도, 보행의 편의성, 충격흡수성 등을 고려하여 변형가능하며 완충효과와 지지효과를 동시에 얻을 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 그 외 그루브(120)의 구성은 상술한 바와 같다. 예를 들어 도시되지는 않았으나 지지수단(130)을 더 구비할 수 있으며 지지수단(130)의 구성은 상술한 바와 같다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일그루브를 갖는 신발창의 평면도 및 일반 신발과 본 발명을 구비한 신발 각각을 착화하고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트의 크기 비교 그래프이다. 도 4의 그래프 중 수평축은 무릎내전모멘트의 크기를 나타내고 수직축은 해당 무릎내전모멘트가 발생하는 발(300)의 위치를 나타낸다. 다시 말해, 보행과정에서 발(300)이 착지시 지면에 닿으면서 무릎내전모멘트가 발생하기 시작하여 발(300)의 각 부위가 지면에 닿는 순간 그에 대응되는 수평축상의 크기를 갖는 무릎내전모멘트를 그래프로 나타낸 것이다. 단일그루브를 갖는 신발창(100)은 상술한 구성을 갖는 신발의 바닥판(110) 및 그루브(120)로 이루어진다. 그루브(120)는 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되거나 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성될 수 있으며 상술한 구성으로 이루어질 수 있다.

착화자가 일반신발을 신고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트를 도시한 그래프(10)를 보면 착지시 발뒤꿈치 부위가 바닥에 닿는 때에 무릎내전모멘트의 첫 번째 피크값이 발생하며 추진시 발볼 부위가 바닥에 닿는 때에 두 번째 피크값이 발생한다. 한편 본 발명인 단일그루브를 갖는 신발창(100)을 구비한 신발을 신고 보행시에 발생하는 무릎내전모멘트를 도시한 그래프(20)를 보면 일반신발을 신었을 때 발생한 무릎내전모멘트 그래프(10)에 비하여 발(300)의 발볼부위가 추진시 발생하는 무릎내전모멘트가 감소하는 것을 알 수 있다. 도시되지는 않았으나 그루브(120)가 발뒤꿈치부위에 대응되는 영역에 형성된 경우에는 발(300)이 착지시 발생하는 무릎내전모멘트가 감소하게 된다.

도 5의 왼쪽그림은 일반신발을 신고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트(M1)를 나타내는 개략도로서 일반신발에 의해 발생하는 무릎내전모멘트(M1)는 다음의 [수학식 1]에서 구할 수 있다.

[수학식 1]

M1 = d1 × F

여기서, M1은 일반신발 착화 후 보행시 발생하는 무릎내전모멘트, d1은 지면반발력의 작용선과 무릎중심과의 수직거리인 모멘트길이이고, F는 보행시 지면으로부터 받는 지면반력을 의미한다.

도 5의 오른쪽그림은 본 발명에 따른 단일그루브를 갖는 신발창(100)과 갑피(200)로 이루어진 신발을 신고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트(M2)를 나타내는 개략도이다. 본 발명에 따른 단일그루브를 갖는 신발창을 구비한 신발에 의해 발생하는 무릎내전모멘트(M2)는 다음의 [수학식 2]에서 구할 수 있다.

[수학식 2]

M2 = d2 × F = (d1 - e1) × F

여기서, M2는 본 발명인 관절 통증 완화 신발 착화 후 보행시 발생하는 무릎내전모멘트, d1은 기존 지면반력의 작용선과 무릎중심과의 수직거리인 모멘트길이, d2은 이동된 지면반력의 작용선과 무릎중심과의 수직거리인 모멘트길이, e1은 기존 지면반력의 작용선과 이동된 지면 반력의 작용선과의 수직거리이고 F는 보행시 지면으로부터 받는 지면반력을 의미한다.

[수학식 1] 및 [수학식 2]에 나타난 바와 같이, 본 발명인 단일그루브를 갖는 신발창에 형성된 그루브(120)에 의해 지면반력의 작용선이 이동하면서 모멘트길이(d2)가 단축되고, 단축된 모멘트길이(d2)에 무릎내전모멘트(M2)가 비례하므로 결과적으로 본 발명인 단일그루브를 갖는 신발창을 구비한 신발 착화 후 무릎내전모멘트가 감소한다. 따라서 보행시 무릎(340) 및 발목(320)에 가해지는 충격이 완화되므로 관절염의 예방 및 관절염으로 인한 통증의 완화 효과가 있다.

10 : 일반신발을 신고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트
20 : 본 발명인 단일그루브를 갖는 신발창을 구비한 신발을 신고 보행시 발생하는 무릎내전모멘트
100 : 단일그루브를 갖는 신발창 110 : 신발의 바닥판
120 : 그루브 130 : 지지수단
140 : 안내선 150 : 내측굴곡
200 : 갑피 300 : 발
320 : 발목 330 : 종아리
340 : 무릎

Claims (8)

1. 신발의 바닥판(110); 및
   상기 바닥판(110) 중 발볼에 대응되는 영역에 함몰형성되거나 상기 바닥판(110)의 발뒤꿈치에 대응되는 영역에 함몰형성된 그루브(120)를 갖는 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 그루브(120)는 원형 또는 사각형으로 형성된 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 그루브(120)는 파형으로 형성된 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 그루브(120)는 착화자의 발이 내측으로 소정각도 이상 기울어지는 것을 방지하는 하나 이상의 지지수단(130)을 구비한 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 지지수단(130)은 다각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 지지수단(130)의 높이는 상기 그루브(120)의 높이보다 낮은 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 지지수단(130)의 바닥면에는 하나 이상의 안내선(140)이 더 표시되어, 상기 안내선(140)을 따라 상기 지지수단(130)의 일부분을 제거함으로써 지지 정도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 안내선(140)은 상기 신발창의 내측굴곡(150)과 나란하게 표시된 것을 특징으로 한 단일그루브를 갖는 신발창.
   
   
   
   

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