KR20230059986A - 탄성굴곡판을 포함하는 인솔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행 또는 주행시 발바닥의 움직임에 맞추어 함께 펼침과 복귀를 반복하면서 발바닥에 탄성력을 부여하는 탄성굴곡판을 포함하는 기능성 인솔에 관한 것이다.
본 발명은
발볼과 접하는 발볼부와, 아치에 대응하여 상방향으로 만곡 돌출된 아치부와, 발 뒤꿈치를 감싸는 뒤꿈치부를 가지며, 사용시 착용자의 체중에 의해 상기 아치부가 가압되어 탄성적으로 하강하면서 아치부에 가해지는 압력을 발볼부와 뒤꿈치부로 분산시키고, 압력이 해소되면 상기 아치부가 탄성적으로 복귀되는 탄성굴곡판을 포함하는 인솔인 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명의 인솔에 의하면, 휨탄성을 가지는 탄성굴곡판이 발 아치구조의 작동방식과 유사하게 동시에 작동함으로써 자연스럽게 보행이나 주행을 보조할 수 있게 된다.

Description

탄성굴곡판을 포함하는 인솔{Insole with plate having flexural elasticity}

본 발명은 보행 또는 주행시 발바닥의 움직임에 맞추어 함께 펼침과 복귀를 반복하면서 발바닥에 탄성력을 부여하는 탄성굴곡판을 포함하는 기능성 인솔에 관한 것이다.

‘깔창’이라고 부르는 인솔은 그 사용 목적에 따라 크게 편안함(comfort)을 추구하는 것, 발의 아치를 지지(support)하는 것, 체형교정(correct)을 위한 것으로 구분된다.

편안함을 목적으로 하는 인솔은 가장 단순한 것으로 푹신한 소재를 사용하여 충격을 흡수하는 것을 주요 기능으로 한다. 발을 지지해주는 인솔은, 아치의 기능이 떨어져 보행시 아치가 주저앉는 현상이 발생할 때 종아치와 횡아치를 지탱해주는 형태의 인솔이다. 체형 교정용 인솔은, 발의 문제로 인해서 체형이 변형되고, 통증이 발생하는 경우 이를 바로잡기 위해 맞춤형으로 제작되는 인솔이다.

본 발명은 발의 아치를 지지하는 인솔에 관한 것이다.

노화나 유전, 비만, 사고, 질병 등 다양한 이유로 발바닥의 아치를 지지하는 인대의 탄력이 떨어지면 아치의 높이가 낮아지게 된다. 발바닥의 아치가 무너지면 발바닥 전체로 땅을 디뎌야 하기 때문에 완충기능을 제대로 하지 못하고 추진력도 떨어진다. 발바닥 아치의 이상은 초기에는 발 부분의 부어오름이나 통증 등 비교적 가벼운 증상이 나타나지만 이를 방치하면 발목, 골반, 척추, 목까지 통증을 유발하게 된다.

이에 따라 발바닥의 아치에 가해지는 충격을 감소시키고 형태 유지에 도움을 주기 위한 다양한 인솔 또는 신발이 제안된 바 있다.

공개특허 10-2012-0054719는, 인솔의 아치부 하면에 실질적으로 아치의 형태에 대응하여 볼록하게 돌출된 아치 지지체가 있어 발의 아치부위에 체중이 실리면 아치 지지체가 아치부위가 변형되지 않도록 하는 아치 지지체가 형성된 신발(도 1a 참조)에 관한 것이다.

등록특허 10-1166703는 고강도이면서 열가소성 수지 재질의 아치부가 과도하게 굴곡된 인솔에 관한 것인데, 인솔을 자기 발의 크기에 따라 절단한 뒤에 아치부를 가열한 뒤에 신발에 장착하고 착용자의 발을 넣고 체중으로 가압함으로써 착용자의 아치 모양에 맞추어진 아치부를 가지는 맞춤형 인솔(도 1b 참조)이 가능하게 된다.

등록특허 10-1314656는 중족부와, 발꿈치를 포함하는 후족부 모두를 지지하는 고강도 수지 재질의 하드부재를 가지는 인솔에서, 하드부재가 발의 내측 아치에 상시적으로 접촉하여 가압할 때 통증이 유발되는 것을 방지하기 위하여 아치부에 복수의 절개선을 두어 압력에 따라 변형이 가능하도록 하는 인솔(도 1c 참조)을 제시하고 있다.

정상적인 발바닥 중앙부에는 적당한 높이(엄지발가락을 땅에 붙인 상태에서 바닥에서 1.5~1.8cm)의 아치가 있는데 이는 마치 자동차의 현가장치로 사용되는 판스프링(상하 뒤집은 상태)처럼 작동한다(도 2a 참조). 상하 뒤집힌 판스프링의 정점 ⓑ에 힘 F가 가해지면 판스프링이 탄성적으로 펼쳐지면서(즉, 양단인 ⓐⓒ가 멀어지면서) 힘이 분산되어 ⓐⓒ에 각각 0.5F의 힘이 전달된다. 이어서 판스프링의 ⓑ에 가해지는 힘이 감소되면 판스프링의 탄성에 의해 양단인 ⓐⓒ가 원래대로 가까워지면서 판스프링의 ⓑ를 상승시키는 힘이 발생한다. 이와 유사하게, 발에 체중이 가해지면 아치의 상부ⓑ가 눌려져 하강하면 중골지절관절라인ⓐ과 발뒤꿈치ⓑ의 거리가 멀어지면서(실제로는 발의 골격과 인대의 구조와 역할 때문에 판스프링의 경우처럼 많이 멀어지지는 않음) 충격이 분산된다. 이어서 체중에 의한 압력이 줄어들면(발을 지면에서 때면) 중골지절관절라인ⓐ과 발뒤꿈치ⓑ의 간격이 탄력적으로 좁혀지면서 아치의 상부ⓑ를 상승시키고 지면과 접하는 발뒤꿈치ⓒ에 지면반력이 발생하여 발뒤꿈치가 지면에서 탄성적으로(에너지 효율적으로) 분리되도록 한다. 이러한 보행중 발 구조의 운동 메카니즘에 의해 발에 전달되는 충격을 흡수하며 신체가 균형을 유지할 수 있도록 하는 역할을 하며, 보행이나 주행시 에너지 소비를 최소화시키는 효과가 나타난다.

아래 비특허문헌 등에 의하면 이러한 보행은 발의 운동역학적 관점에서 3단계로 구분된다(도 2b 참조). 1단계는 체중이 뒤에 있는 상태에서 발 뒤꿈치가 지면에 닿는 단계이고, 2단계에서는 체중이 발 위로 올라와 지나가면서 발바닥 대부분이 지면에 접하며 발목이 접히고, 3단계에서는 체중이 전방으로 이동하면서 발목이 펴지고 발뒤꿈치가 들리고 발가락과 발볼 부분만이 지면과 접하게 된다.

그런데 종래기술들은 모두 발의 아치를 항상 일정하게 유지되도록 하는 것 또는 발바닥에 가해지는 압력이 고르게 분산되도록 하는 것에 관한 것이며, ‘체적탄성(스펀지처럼 외력이 있으면 부피가 줄었다가 외력이 사라지면 원상복귀하는 방식의 탄성)’이 있는 재질을 사용함으로써 체중이 가해질 때 발의 아치 부분만 무너지지 않거나 눌렸다가 탄성적으로 복귀될 뿐 발의 다른 부분과의 관련성은 고려하지 않고 있다. 또한 정적인 차원에서 아치를 보호하거나 내려앉은 아치를 인위적으로 복귀시키고자 하는 목적이 있어, 궁극적으로 아치의 자연스러운 변형과 복귀를 방해하기 때문에 오히려 발 건강과 정상적인 보행에 부정적 영향을 미칠 수 있다.

걷거나 뛸 때에 체중에 의해 아치가 탄성적으로 하강하면서 압력을 발의 앞뒤로 분산시킴과 동시에 체중이 해소될 때 아치가 원상복귀할 수 있도록 하는 운동역학적 관련성을 고려한 인솔 내지 신발에 대한 기술은 현재까지 확인되지 않았다.

또한 종래기술에 의하면 보행시에 가장 많이 접힘-펼침이 나타나는 중골지절관절라인(도 2b에서 적색 타원으로 표시된 부분)에 대한 고려가 전혀 없다.

공개특허 10-2012-0054719 등록특허 10-1166703 등록특허 10-1314656

https://www.researchgate.net/publication/258501673

본 발명은 발 아치의 구조와 형태를 유지할 수 있도록 하면서도 실제 보행 또는 주행시 아치와 발뒤꿈치 등 발을 구성하는 골격과 근육의 운동역학에 부합하는 기능을 하는 새로운 개념의 인솔을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

발볼과 접하는 발볼부와, 아치에 대응하여 상방향으로 만곡 돌출된 아치부와, 발 뒤꿈치를 감싸는 뒤꿈치부를 가지며, 사용시 착용자의 체중에 의해 상기 아치부가 가압되어 탄성적으로 하강하면서 아치부에 가해지는 압력을 발볼부와 뒤꿈치부로 분산시키고, 압력이 해소되면 상기 아치부가 탄성적으로 복귀되는 탄성굴곡판을 포함하는 인솔인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명의 인솔에 의하면, 휨탄성을 가지는 탄성굴곡판이 발 아치구조의 작동방식과 유사하게 동시에 작동함으로써 자연스럽게 보행이나 주행을 보조할 수 있게 된다.

이에 의해 보행하지 않을 때는 착용자의 아치를 자연스럽게 지탱해 주며, 보행이나 주행시에는 발의 해부학적 움직임을 충실히 보조함으로써 발의 건강을 유지하고 보행이나 주생시의 피로감을 저감시킬 수 있다.

도 1a~1c는 종래기술에 의한 인솔의 예
도 2a는 발바닥 각 부분의 명칭을 보여주는 도면 및 발의 아치 부분이 탄성굴곡판과 유사한 형상과 기능을 함을 보여주는 도면.
도 2b는 보행단계에서 발의 모양 변화를 보여주는 사진.
도 3~도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 탄성굴곡판의 좌상 및 우상에서 본 사시도, 우측면도와 좌측면도, 평면도와 저면도 및 정면도와 배면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 인솔에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다. 이하, 설명의 편의를 위해 왼쪽 신발에 삽입되는 인솔을 기준으로 설명한다.

도 3~도 6에 각각 본 발명의 일 실시예에 의한 탄성굴곡판의 좌상 및 우상에서 본 사시도(도 3), 우측면도와 좌측면도(도 4), 평면도와 저면도(도 5) 및 정면도와 배면도(도 6)를 각각 도시하였다.

도면에서 확인되듯이 본 발명에 의한 인솔에 적용되는 탄성굴곡판은, 발볼과 접하는 발볼부(11)와, 아치에 대응하여 상방향으로 만곡 돌출된 아치부(12)와, 발 뒤꿈치를 감싸는 뒤꿈치부(13)를 가진다. 탄성굴곡판에서 발볼부(11) 최저면과 뒤꿈치부(13) 최저면은 인솔이 장착되는 신발 내부바닥면과 접하며, 만곡돌출된 아치부(12)의 저면과 신발 내부바닥면 사이는 빈 공간인 것이 바람직하지만 스펀지처럼 체적탄성 특성을 가진 탄성체가 개재되어 있을 수도 있다. 이러한 본 발명에 의한 탄성굴곡판은 휨탄성 내지 굽힘탄성을 가지고 있어 사용시 착용자의 체중에 의해 상기 아치부(12)가 가압되어 탄성적으로 하강하면서 아치부(12)에 가해지는 압력을 발볼부(11)와 뒤꿈치부(13)로 분산시키고, 몸의 중심이 전방으로 이동하면서 압력이 해소되면 상기 아치부(12)가 탄성적으로 복귀(상승)하고 뒤꿈치부(13)가 지면반력에 의해 쉽게 들어 올려지도록 한다.

본 발명에서 상기 탄성굴곡판은 소정의 휨탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 본 발명에서 상기 탄성굴곡판은 소정의 휨탄성을 가지는 고강도 수지 재질로서, 예를 들면 엔지니어링 플라스틱 계열로서 나일론, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에스테르 또는 폴리페닐렌술피드 등으로 바람직하게는, 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 6,10, 나일론 12 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 강도 보강을 위해 탄소 섬유가 추가될 수 있다. 본 발명은 탄성굴곡판의 재질에 대한 한정이 없다. 탄성굴곡판은 금속으로 또는 금속을 포함하여 형성될 수도 있다. 탄성굴곡판은 형상기억합금으로 제작될 수도 있다.

본 발명의 탄성굴곡판에서, 상기 발볼부(11)는 나머지 부분보다 더 잘 휘어지는 재질이나 구조인 것이 바람직하다. 이에 의해 보행단계에서 가장 크게 접힘-펼침 현상이 발생하는 중골지절관절라인(도 5에서 적색선으로 표시) 부분이 상대적으로 쉽게 탄성적으로 휘거나 펼쳐짐으로써 보행중 발바닥의 형태변이에 부응하면서도 회복탄력성을 부여함으로써 편안하고 에너지 적약적인 보행이나 주행이 가능하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 발볼부(11)의 전면을 다른 부분보다 얇게 함으로써 더 잘 휘도록 디자인하였다.

한편, 인체의 발볼은 종방향으로 볼 때 부드럽게 하향 만곡된 형태이다. 본 발명에 의한 탄성굴곡판은 이에 대응하여 발볼부(11)의 전면이 소정 각도 상방으로 경사져 있도록 하는 것도 좋다.

본 발명에 의한 탄성굴곡판이 적용된 인솔은, 사용시에 발볼부(11)와 뒤꿈치부(13)의 최저면과 아치부(12) 최상면이 가장 직접적인 충격을 받는 부분이다. 따라서 이 부분을 포함하는 소정영역을 타 부분에 비해 두껍게 함으로써 내구성을 증대시킬 수 있다. 탄성굴곡판에서 영역에 따른 두께의 변화는 내구성의 증대뿐만 아니라 탄성굴곡판의 굽힘탄성을 최대화하는 효과도 있다. 첨부된 실시예 도면에서는 마치 자동차 현가장치에 사용되는 복수개 적층된 탄성굴곡판처럼, 면적이 점차 작아지는 복수의 고강도 수지판을 차례로 적층함으로써 두께가 점증되도록 하였으나, 다른 방식으로 탄성굴곡판의 두께를 다르게 하는 것도 가능할 것이다.

한편, 정상적인 발 아치를 가지거나 아치의 주저앉음이 적은 착용자의 경우 인솔 착용상태에서 아무런 압력이 가해지지 않을 때, 즉 보행하거나 주행하고 있지 않고 있을 때는 발 아치에 어떠한 압박도 없는 것이 정상적이다. 따라서 본 발명에 의한 탄성굴곡판의 아치부(12)는, 인솔 착용상태에서 아무런 압력이 가해지지 않을 때, 착용자의 실체 아치 저면에 미세하게 접하거나 실제 아치 저면과 미세하게 소정간격 이격되는 형태와 구조인 것이 바람직하다. 이에 의해 본 발명에 의한 인솔의 착용자가 서있거나 신발을 착용한 채로 앉아있을 때는 마치 맨발인 것처럼 발바닥에 아무런 압박감을 주지 않고, 보행이나 주행시에만 기능이 발휘됨으로써 착용자의 편의성을 높이게 된다.

본 발명에 의한 탄성굴곡판은, 착용자의 발목이 비정상적으로 꺽이는 것을 방지하기 위하여 탄성굴곡판의 측면 및 또는 후면의 말단이 발을 감싸도록 상방향으로 경사져서 연장되도록 할 수 있다. 도면에 제시된 본 발명의 실시예에서는 발 뒤꿈치 부분을 감싸도록 뒷면이 상방향으로 경사지도록 연장되어 있는데, 도시되지는 않았지만 좌우측면에도 상방향으로 경사지도록 연장시키는 것도 가능할 것이다.

본 발명에 의한 탄성굴곡판의 상면 또는 하면에는 인솔에 접하는 피부를 보호하고 충격을 좀더 분산 또는 흡수시키기 위해 소정의 폼시트를 적층할 수 있고, 심미적 효과를 나타내거나 인솔 자체를 보호하기 위해 직조시트를 적층할 수 있다.

이때 폼시트는 충격 흡수력이 우수한 에틸렌비닐아세테이트(EVA, ethylene-vinyl acetate), 실리콘, 폴리우레탄 폼(Polyuretan foam) 또는 개량 고무 등으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.

이상과 같은 본 발명의 인솔에 의하면, 보행시 사용자 발의 아치가 탄성적으로 하강하면서―이때 발볼과 발뒤꿈치는 멀어짐― 발에 가해지는 충격의 일부를 지면과 접하는 발볼과 발뒤꿈치로 분산시키고, 압력이 감소되면 발볼과 발뒤꿈치가 당겨지면서 탄성적으로 아치가 원상복귀(상대적으로 상승)하는 자연스럽고 정상적인 발의 해부학적 움직임과 동일하게 동일한 타이밍으로 작동한다. 즉, 보행시 사용자 발 아치의 하강에 따라 아치부(12)가 탄성적으로 하강하면서―이때 발볼부(11)와 발뒤꿈치부(13)가 멀어짐― 인솔에 가해지는 충격의 일부를 인솔의 발볼부(11)와 발뒤꿈치부(13)로 분산시키고, 압력이 감소되면 탄성에 의해 발볼부(11)와 발뒤꿈치부(13)가 가까워지면서 아치부(12)가 탄성적으로 원상복귀한다.

이러한 본 발명에 의한 인솔의 움직임은 보행 또는 주행시 발바닥의 움직임과 동시에 동일하게 이루어지므로 자연스럽고 정상적인 발의 해부학적 움직임에 일치되면서 발에 가해지는 충격을 추가적으로 감소시키고 아치의 원상복귀에 조력함으로써 보행이나 주행을 자연스럽게 보조할 수 있게 된다.

11. 발볼부 12. 아치부 13. 뒤꿈치부

Claims (9)

1. 발볼과 접하는 발볼부와, 아치에 대응하여 상방향으로 만곡 돌출된 아치부와, 발 뒤꿈치를 감싸는 뒤꿈치부를 가지며, 사용시 착용자의 체중에 의해 상기 아치부가 가압되어 탄성적으로 하강하면서 아치부에 가해지는 압력을 발볼부와 뒤꿈치부로 분산시키고, 압력이 해소되면 상기 아치부가 탄성적으로 복귀되는 탄성굴곡판을 포함하는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성굴곡판은,
   소정의 휨탄성을 가지는 재질인 것을 특징으로 하는 인솔.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성굴곡판에서,
   상기 발볼부는 나머지 부분보다 더 잘 휘어지는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성굴곡판에서,
   상기 발볼부)의 전면이 소정 각도 상방으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성굴곡판에서 발볼부 최저면의 소정영역, 아치부 최상면의 소정영역 및 뒤꿈치부 최저면의 소정영역은 타 부분에 비해 두께가 점증되어 있는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 두께의 점증은 면적이 점차 작아지는 복수의 고강도 수지판의 적층에 의한 것을 특징으로 하는 인솔.
   
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성굴곡판의 아치부는,
   인솔 착용상태에서 아무런 압력이 가해지지 않을 때, 착용자의 실체 아치 저면에 접하거나 실제 아치 저면과 소정간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
8. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성굴곡판의 측면 또는 후면의 말단은 발을 감싸도록 상방향으로 경사져서 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
9. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성굴곡판의 상면 또는 하면에는 폼시트 또는 직조시트가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 인솔.
   
   

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