KR20200000081A - 맞춤형 교정인솔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시판되는 일반용 인솔과 동일한 구조와 품질이면서도 환자(착용자)에 최적인 맞춤형 교정인솔을 경제적으로 제작할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 (A) 착용자의 발 형상규격 정보에 기초하여 맞춤형 교정인솔의 형상규격을 결정하는 규격결정단계; (B) 상기 교정인솔의 상면에 대응되는 맞춤형 상부금형과, 교정인솔의 하면에 대응되는 하부금형을 제작하는 금형제작단계; (C) 교정인솔의 두꺼운 영역에 삽입되는 경질의 맞춤형 스페이서를 제작하는 스페이서제작단계; (D) 상기 스페이서를 상기 하부금형의 대응되는 위치에 안착시킨 다음 ① 상기 상부금형을 얹어 금형을 조립한 후 조립된 금형에 탄성충진물을 주입하거나 ② 하부금형에 탄성충진물을 먼저 주입한 후 상부금형을 얹어 금형을 조립하는 인솔제작단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법에 관한 것이다.

Description

맞춤형 교정인솔의 제조방법{Customized Insole for Abnormal Foot}

본 발명은 맞춤형 교정인솔의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시판되는 일반용 인솔과 동일한 구조와 품질이면서도 환자(착용자)에 최적인 맞춤형 교정인솔을 경제적으로 제작할 수 있는 방법에 관한 것이다.

발은 서 있거나 보행시 체중을 효율적으로 분산시켜 충격을 완화할 수 있는 구조로 되어 있다. 선천적으로 또는 불안전한 자세가 지속된 결과 발의 구조가 정상이 아니거나 양 발의 구조나 높이가 일치하지 않으면 서 있거나 보행시 발이나 다리가 틀어지거나 체중이 불균일하게 작용하면서 무릎, 엉덩이, 허리, 척추와 목 등의 관절에도 악영향을 미치게 된다. 이 경우 발과 무릎의 통증은 물론 심한 경우에는 척주 측만증, 관절염이나 허리와 목 디스크 등과 같은 질병으로 발전하기도 한다.

맞춤형 교정인솔은 비정상적인 발/다리구조를 보완하고 교정하기 위한 교정용 특수 인솔이다. 즉 교정인솔은 발을 적당한 위치에 안정적으로 유지시키고 발의 기능 정상화를 유도하여, 서 있거나 보행시 발의 통증을 완화하고 무릎, 골반, 척추 등에 부하가 가는 것을 최소화하여 궁극적으로 비정상적인 발/다리구조와 그에 따른 신체적 불균형을 정상적으로 교정하기 위한 것으로서, 발을 보호하고 비정상적으로 변형되는 것을 예방하기 위하여 일반인들에게도 사용되고 있다.

예를 들어 O자 휜다리의 경우 M사의 제품과 같이 발 뒤꿈치 바깥쪽이 높은 인솔(도 1a 참조)을 착용하면 무릎이 안쪽으로 모아지면서 휜다리가 교정되는 효과를 얻을 수 있다. 또 다른 예로 평발의 경우 발 뒤꿈치 안쪽과 발 앞쪽의 바깥쪽이 높은 인솔(도 1b 참조)을 착용하면 교정효과를 얻을 수 있다.

등록특허 10-1355217(교정용 인솔 세트 및 이의 제공방법)은, 다양한 형태와크기로 수백 종의 인솔본체를 준비해 두고, 착용자의 발바닥을 스캔하여 그에 적합한 인솔본체를 선택한 다음 아래위에 쿠션커버지를 접착하여 제작하는 교정용 인솔 세트를 제안하고 있다(도 1c). 이 방식은 항상 수백 종의 인솔본체를 준비해야 하며, 일반적인 인솔에 비해 맞춤형이긴 하지만 착용자의 발에 최적의 인솔은 아니라는 단점이 있다.

공개특허 10-2014-0011165(임상 조절 가능한 맞춤처방형 교정안창 및 이의 제조방법)는, 발 바닥 모양 형상을 갖는 상판, 상기 상판의 저면에 구획별로 부착되는 복수 개의 웨지 및, 상기 웨지를 감싸도록 상기 상판의 저면에 접착되는 커버부재를 포함하고 있어 필요한 규격의 웨지를 선택하여 조립제작되는 맞춤형 교정안창에 관한 것이다(도 1d). 이 방법 역시 다양한 웨지를 준비해 두어야 하며, 착용자의 발에 최적인 것은 아니다. 또한 여러 부품이 조립되는 것이므로 사용과정에서 내구성이 문제가 될 수 있을 뿐 아니라, 웨지와 상판 바닥 경계부위에 굴곡이 있어 착용감이 좋지 않다.

공개특허 10-2014-0142201(3D 프린터 및 3D 스캐너를 이용한 맞춤 신발 제조 시스템)은 3D 스캐너를 이용하여 대상자의 발 형상 정보를 얻고 이 데이터를 기초로 신발 갑피, 인솔(중창), 아웃솔 및 밑창, 깔창 등 각 부분품을 3D 프린터로 제작하여 조립접착하는 방식의 맞춤 신발 제조 시스템을 제시하고 있다. 또한 공개특허 10-2017-0095540(족저압 측정데이터 기반 3D 프린터 및 3D 스캐너를 이용한 맞춤형 인솔제작 시스템 및 맞춤형 인솔제작방법)은 3D 스캐너 및 족저압 측정장치로 적합한 교정 정보를 얻고 이 데이터를 기초로 3D 프린터로 인솔을 직접 제작하는 방식의 맞춤형 인솔제작 시스템에 관한 것이다. 이들 방식에 의하면 착용자의 발에 최적인 형상의 인솔을 제공할 수 있지만, 얇고 넓은 인솔 전체를 3D 프린터로 제작하는 것이어서 인솔이 휨에 매우 취약(부러지기 쉬움)하며, 쿠션층을 부착하더라도 딱딱한 느낌이 있어 불편하다. 또한 모두를 3D 프린터로 제작하기 때문에 여러 개 생산하는데 시간이 많이 소요된다.

한편, 착용자의 발 형상규격 정보를 얻고 이를 기초로 맞춤형 상부금형과 하부금형을 제작하여 금형을 조립한 다음 탄성충진물을 충진시켜 맞춤형 교정인솔을 제작하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나 이에 의하면 외형적으로는 맞춤형 인솔이 가능하지만 전체적으로 동일한 탄성을 가지고 있어서 실제 사용할 때 아치부처럼 두꺼운 영역이 체중에 의해 과도하게 눌려지게 되어 의도한 "교정효과"를 얻기 어렵다.

등록특허 10-1355217 공개특허 10-2014-0011165 공개특허 10-2014-0142201 공개특허 10-2017-0095540

본 발명은 제작이 용이하면서도 착용감과 내구성이 우수한 개인별 맞춤형 교정인솔을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

(A) 착용자의 발 형상규격 정보에 기초하여 맞춤형 교정인솔의 형상규격을 결정하는 규격결정단계; (B) 상기 교정인솔의 상면에 대응되는 맞춤형 상부금형과, 교정인솔의 하면에 대응되는 하부금형을 제작하는 금형제작단계; (C) 교정인솔의 두꺼운 영역에 삽입되는 경질의 맞춤형 스페이서를 제작하는 스페이서제작단계; (D) 상기 스페이서를 상기 하부금형의 대응되는 위치에 안착시킨 다음 ① 상기 상부금형을 얹어 금형을 조립한 후 조립된 금형에 탄성충진물을 주입하거나 ② 하부금형에 탄성충진물을 먼저 주입한 후 상부금형을 얹어 금형을 조립하는 인솔제작단계;를 포함하는 교정용 인솔 제조방법인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 착용자의 발 형상규격 정보에 기초한 맞춤형 금형을 이용하여 사출성형(Injection Molding) 또는 발포성형 방식으로 인솔을 제작하기 때문에 개인별 맞춤형이면서도 필요에 따라 복수개의 인솔을 용이하게 제작할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 착용자의 발 형상규격 정보에 기초하여 필요한 부위에 적절한 스페이서를 삽입함으로써 착용감과 내구성이 우수하고 교정효과가 명확한 맞춤형 교정인솔이 가능하게 된다.

도 1a~1d는 종래 교정용 인솔의 예를 보여주는 사진 및 도면.
도 2a는 맞춤형 교정인솔 제작 시스템의 전체 과정을 보여주는 흐름도.
도 2b는 본 발명에 의한 맞춤형 교정인솔 제조과정을 보여주는 흐름도.
도 3a, 3b는 본 발명에 의한 교정용 인솔 제조방법에서 사용되는 맞춤형 금형의 제작예 사진.
도 4는 본 발명에 의한 스페이서의 다양한 예를 보여주는 도면.
도 5a~5i는 본 발명에 의한 교정용 인솔 제조방법에 따라 실제로 맞춤형 교정인솔을 제작하는 과정 및 제작결과 사진.

이하 첨부된 도면과 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 도면과 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다. 또한 청구범위의 구성요소에 도면부호가 병기되어 있는 경우, 이는 설명 위한 예시적인 것일 뿐 도면부호로 구성요소를 한정하려는 의도는 아니다.

전술하였듯이 본 발명은, 맞춤형 교정인솔의 규격결정단계, 금형제작단계, 스페이서제작단계 및 인솔제작단계를 포함하는 교정용 인솔 제조방법에 관한 것이다(도 2a, 2b 참조).

본 발명에서 상기 규격결정단계는, 착용자의 발 형상규격 정보에 기초하여 맞춤형 교정인솔의 형상규격을 결정하는 단계이다. 따라서 먼저 소정의 방식으로 착용자의 발 형상규격에 대한 정보를 획득해야 한다. 발 형상규격의 획득은 자를 이용하여 직접 측정하는 방법, 3D 광학스캔 방법, 석고 등으로 찍어서 측정하는 방법 등 종래 알려진, 또는 장차 알려질 어떤 방법으로도 가능하다. 본 발명은 발 형상규격 측정방법 자체에 관한 것이 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

이때 맞춤형 교정인솔의 형상규격은 ① 소정의 방식으로 수집된 착용자의 발 형상규격 정보를 그대로 이용하거나, ② 소정의 방식으로 수집된 착용자의 발 형상규격 정보에 교정을 위한 수치를 반영하여 결정될 수 있다. 즉, 착용자의 발이 정상적인 경우에는 발의 형상규격 자체를 이용(①)하거나 교정이 필요한 경우 예를 들어 전문가의 도움을 받아 그 착용자에게 이상적으로 (또는 이상적인 상태로 가기 위한 중간 상태로) 교정된 발 형상규격을 계산하여 이를 이용(②)할 수 있다. 장래 교정된 발 형상규격을 결정하는 구체적인 방법은 다양하게 채택할 수 있을 것이다.

규격결정단계에서, 착용자의 발 형상규격에 기반한 맞춤형 교정인솔 외관의 형상과 규격이 결정된다.

본 발명에서 상기 금형제작단계는, 전 단계에서 결정된 맞춤형 교정인솔의 형상규격 정보에 기초하여, 상기 교정인솔의 상면에 대응되는 맞춤형 상부금형과, 교정인솔의 하면에 대응되는 하부금형을 제작하는 단계이다. 이때 상부금형이란 착용자의 발바닥에 대응되는 금형이며, 하부금형은 인솔이 사용될 신발의 내부바닥에 대응되는 금형이다. 따라서 하부금형은 평면형태인 것이 일반적이지만 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 금형은 다양한 재질과 다양한 방식으로 제작될 수 있다. 그러나 경제성을 고려하여 ABS, PLA, 아크릴, PC 등 플라스틱을 소재로 하여 3D 프린터 또는 다축가공기(cnc)로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 제작예에서는 인장강도와 내구성이 우수한 PC를 소재로 상하 금형을 제작하였다(도 3a, 3b 참조).

이론적으로는 이렇게 제작된 상부금형과 하부금형을 조립하고 내부에 탄성충진물을 주입하여 결정된 '형상규격'의 맞춤형 교정인솔이 가능하다. 그러나 이 경우 동일한 탄성의 재질이면서 영역(예를 들면 아치부)에 따라 두께가 다르기 때문에 실제 착용하여 사용할 때 두툼한 영역(아치부)이 과도하게 눌려지면서 처음 계획한 맞춤형 교정인솔로서의 기능을 할 수 없게 된다. 예를 들면, 아치부가 2㎝ 두께가 계획한 높이인데, 실제 사용시에는 체중에 의해 눌려지면서 아치부 두께가 1.5㎝로 줄어드는 것이다. 따라서 본 발명에서는 인솔의 얇은 부분에 비해 두툼해야 하는 영역에 사용시에도 체중에 의해 눌려지지 않는 경질의 맞춤형 스페이서를 인솔에 내장한다.

상기 스페이서제작단계는, 위와 같이 교정인솔의 두꺼운 영역에 삽입되는 경질의 맞춤형 스페이서를 제작하는 단계이다. 상기 스페이서는 맞춤형 교정인솔의 소정 부위에 내장된다. 따라서 스페이서의 형상규격도 맞춤형 교정인솔의 형상규격에 대응되어 결정되는 맞춤형이다. 이때 상기 스페이서의 형상규격은, 완성된 교정인솔에서 상기 탄성충진물의 두께가 어느 정도 범위 내에서 적층될 수 있도록 즉, 탄성충진물이 어느 정도 일정한 두께가 되도록 결정되는 것이 바람직하다(도 4 참조).

이렇게 형상규격이 결정된 맞춤형 스페이서는 다양한 재질과 다양한 방식으로 제작될 수 있을 것인데, 같은 이유로 상기 금형처럼 플라스틱을 소재로 하여 3D 프린터 또는 다축가공기(cnc)로 제작하는 것이 바람직할 것이다

상기 스페이서는 아치 영역을 교정하기 위한 아치부 스페이서(도 4에서 (C)) 또는 발꿈치 영역을 교정하기 위한 힐부 스페이서(도 4에서 (A)와 (B)) 일 수 있다. 힐부 스페이서의 경우 예를 들면 O다리 교정용이라면 뒤꿈치의 바깥쪽이 높게(도 4에서 (A)), 안짱다리나 평발 교정용이라면 뒤꿈치의 안쪽이 높게(도 4에서 (B)) 제작될 것이다. 한편, 상기 힐부 스페이서는 발 뒤쪽과 뒤쪽의 양측면을 안정적으로 지지할 수 있도록 위로 돌출된 날개부가 형성되어 있는 힐컵(heel cup) 형태인 것이 바람직하다. 제작예에서는 도 4의 (C)에 도시된 것과 같은 아치부 스페이서를 제작하여 사용하였다.

상기 인솔제작단계는, 상기 스페이서를 상기 하부금형의 대응되는 위치에 안착시킨 다음 탄성충진물을 주입하여 인솔을 사출성형 또는 발포성형하는 단계이다. 실제로 맞춤형 교정인솔을 제작하는 과정 및 제작결과 사진을 도 5a~5i에 도시하였다. 탄성충진물의 주입은 상황에 따라서 상하부 금형의 조립 전 또는 후가 될 수 있다. 제작예에서는 하부금형에 발포우레탄 재질의 탄성충진물을 주입하고 상부금형을 얹어 금형을 조립하여 탄성충진물이 발포되도록 하였다.

우수한 촉감, 적당한 미끄러짐 방지, 땀 흡수 등을 위해 인솔의 상면(발바닥과 접하는 면)에 소정의 커버지가 부착되는 것이 바람직하다. 이를 위해 제작예에서처럼 상부금형에 커버지를 부착시킨 후 금형을 조립하는 것이 좋다(도 5a 참조).

이상과 같은 본 발명에 의하면, 인솔의 탄성부분(탄성충진물)의 높이가 일정하기 때문에 통상의 인솔처럼 착용감도 우수하면서 발의 교정이 확실하게 이루어질 수 있는 교정용 인솔이 가능하게 된다. 또한 본 발명에 의하면 맞춤형 금형을 활용하여 인솔을 사출성형 또는 발포성형하는 것이므로 종래기술(인솔의 대부분을 3D 프린터로 제작하는 예)에 비교하여 안전성과 내구성이 우수할 뿐 아니라, 착용자의 요청에 따라 용이하고 빠르게 복수개의 맞춤형 교정인솔을 제작할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 의하면, 맞춤형 교정인솔을 정형화된 대량생산되는 통상의 인솔과 동일한 품질(사용감, 내구성 등)의 맞춤형 교정인솔을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (6)

1. (A) 착용자의 발 형상규격 정보에 기초하여 맞춤형 교정인솔의 형상규격을 결정하는 규격결정단계;
   (B) 상기 교정인솔의 상면에 대응되는 맞춤형 상부금형과, 교정인솔의 하면에 대응되는 하부금형을 제작하는 금형제작단계;
   (C) 교정인솔의 두꺼운 영역에 삽입되는 경질의 맞춤형 스페이서를 제작하는 스페이서제작단계;
   (D) 상기 스페이서를 상기 하부금형의 대응되는 위치에 안착시킨 다음 ① 상기 상부금형을 얹어 금형을 조립한 후 조립된 금형에 탄성충진물을 주입하거나 ② 하부금형에 탄성충진물을 먼저 주입한 후 상부금형을 얹어 금형을 조립하는 인솔제작단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스페이서의 형상규격은,
   완성된 교정인솔에서 상기 탄성충진물의 두께가 소정 범위가 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스페이서는
   아치 영역을 교정하기 위한 아치부 스페이서 또는 발꿈치 영역을 교정하기 위한 힐부 스페이서 중 최소한 하나인 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 힐부 스페이서는 발 뒤쪽과 뒤쪽의 양측면을 안정적으로 지지할 수 있도록 날개부가 형성되어 있는 힐컵(heel cup) 형태인 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 맞춤형 교정인솔의 형상규격은
   ① 소정의 방식으로 수집된 착용자의 발 형상규격 정보를 그대로 이용하거나,
   ② 소정의 방식으로 수집된 착용자의 발 형상규격 정보에 교정을 위한 수치를 반영하여 결정되는 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상부금형과 하부금형 및 스페이서는 3D 프린터 또는 다축가공기(cnc)로 제작되는 것을 특징으로 하는 교정용 인솔 제조방법.

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