專利名稱：鞋內底的制作方法
鞋內底本申請是于2006年4月20日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請(中 國國家申請號為200680037339. 2，國際申請號為PCT/US/2006/014681，發明名稱為“SHOE INSOLE”)的分案申請。本發明大致涉及一種改進了的鞋內底(insole)，更具體地，涉及為穿著者的足部 提供緩沖和支持作用的改進的鞋內底。
背景技術：
人腳是非常復雜的生物機體。在走路的時候，當腳后跟碰地時，腳上負重一般是人 身體重量的1.5倍。在跑步或者攜帶額外重量(例如背包)的時候，腳上的負重可能超過 身體重量的三倍。許多骨頭、肌肉、韌帶和腳腱起到吸收及消耗碰撞力、支撐身體和其它負 重的重量，以及提供推進力的作用。適當設計的鞋內底能夠協助足部完成這些功能并保護 腳免受傷害。鞋內底可以定做以滿足個人特殊需求。它們可以基于使用者足部的鑄模來制作， 或者由按照使用者足部輪廓模制的熱塑性材料制成。然而，為一般大眾制作這樣的鞋內底 不實際。像許多定做的物品一樣，定做的鞋內底往往是很貴的，因為需求量小且需要大量時 間來制作并使它變得合適。為了使鞋內底可以銷售給一般大眾，鞋內底必須做成不需要個別調整和修改就能 夠有益于使用者。一般場外可以買到的第一類鞋內底著重腳部緩沖功能，這樣為了提升吸 收沖擊力。對于普通個人而言，當進行輕微的、適當的運動，諸如走路或者跑步時，緩沖鞋內 底足夠起作用。也就是說，緩沖鞋內底可以為這樣的運動提供足夠的緩沖和支持作用。然而，對于 比較費力或者在技術上富有挑戰性的運動，諸如攜帶重的背包或者穿越難走的地形，普通 的緩沖鞋內底就不夠了。在這樣的條件下，緩沖鞋內底本身不能提供足夠的支持和控制作 用，并且在使用期間效果可能會降到最低點。場外的(over-the-counter)另一類型鞋內底著重于控制作用。典型地，像這樣的 鞋內底做得相對較僵硬且剛性，這樣通過限制腳的運動而控制腳的彎曲和扭動。剛性的結 構有利于控制運動，但不是很寬松。因此，當足部運動到達由剛性結構帶來的極限時，腳上 的負重趨向于突然改變且可能增加腳部結構的負重。因為生物組織、諸如腱和韌帶對它們 所負重的比率很敏感，負重的突然改變可能會導致創傷或損傷。考慮到上文所述的情況，希望能夠提供一種具有緩沖和控制作用的場外鞋內底。還希望能夠提供對一般大眾比較實用的、具有緩沖和控制作用的鞋內底。發明概述考慮到上文所述的情況，本發明的目的是提供一種具有緩沖和控制作用的場外鞋 內底。本發明的目的還在于提供一種對于一般大眾比較實用的，具有緩沖和控制作用的 鞋內底。本發明上述的和其它的目的和優點都是由具有控制和緩沖作用的鞋內底提供的。鞋內底包括有相互作用的部件的系統，這些相互作用的部件協作以達到所希望的腳部 緩沖和運動控制作用。該部件包括泡沫塑料核芯(core)，半剛性的穩定托架(stability cradle)和多個有彈性的莢狀物(pod)和襯墊(pad)。可以選擇部件的性能、尺寸、形狀以 及位置以獲得到所希望的緩沖和控制作用。更具體地是為了獲得所希望的生物機械功能。與本發明的原理相一致，緩沖核芯或者說基部與相對較硬的穩定托架和多個彈性 材料制成的莢狀物結合以形成具有緩沖、穩定和控制作用的鞋內底。通過改變尺寸、形狀和 莢狀物的材料性能(material property)，所設計的鞋內底可以滿足過度的/不足的旋前 動作(pronation)、過度的/不足的旋后動作(supination)和其它與足部運動相關的問題。在本發明的優選實施例中，鞋內底的部件永久性地相互粘貼在一起，以制造出為 特定類型或者特定范圍的運動而設計的鞋內底。然后利用多種鞋內底設計來滿足不同運動 的寬泛需求。在本發明可選實施例中，鞋內底包括有多個具有不同特性的可互換的莢狀物。 使用這樣的全套工具，最終用戶可以選擇性地改變莢狀物來訂制滿足特殊運動的需求的鞋 內底。附圖簡述參考下文詳細說明和附圖，可以理解本發明上述的和其它的目的和優點，附圖中 相似的參考數字指的是相似的零件，其中
圖1是與本發明原理一致的鞋內底的所示實施例的分解透視圖；圖2和圖3是分別顯示了圖1中鞋內底的基部和穩定托架的透視圖；圖4到圖7分別是圖1中鞋內底的背面視圖(頂部視圖)、腳底視圖(底部視圖)、 外側(lateral)視圖(外視圖)和后視圖；圖8是圖1中鞋內底的縱向截面圖；圖9和圖10是圖1中鞋內底的橫向截面圖；而圖11是足部骨頭附加在圖1鞋內底上時的腳底示意圖。發明詳述參考圖1到圖11，與本發明原理一致的鞋內底構造公開在其中。正如圖1的分解 視圖所示，鞋內底20是復合結構，其包括基部22、穩定托架M、后跟外側莢狀物(lateral heel pod) 26、后跟內側莢狀物(medial heel pod) 28、中足外側莢狀物30、前足莢狀物32、 外翻部(valgus)襯墊34和上部薄板36。盡管在圖1中看不到，鞋內底20還包括設置在基 部22和上部薄板36之間的薄襯墊，以形成橫向的足弓支持部38，其可以在圖4到圖9中看 見。正如圖2所示，基部22大致具有完整或者部分鞋內底的形狀。基部22優選地由 一層或者多層具有合適緩沖性能的泡沫塑料或者其它材料制成。例如，基部22可以包括頂 層和底層，頂層由大約2毫米、肖氏Chore)硬度為C25-55的EVA泡沫塑料構成，底層由大 約4. 5毫米、肖氏硬度為C40-65的EVA泡沫塑料構成。更優選地，基于鞋內底使用者的運 動類型而挑選基部22的材料。輕松的運動挑選較軟的材料，而較硬的材料更適合難度較大 的運動。例如，基部的頂側由肖氏硬度為C30-35的EVA材料制成，而底側由肖氏硬度為C45 的EVA材料制成，該基部適合為例如徒步旅行而設計的鞋內底。但是，頂側和基部的EVA層 的肖氏硬度分別為C45-50和C60，這樣的基部更適合為背包運動而設計的鞋內底。基部22有凸起的邊緣40，其環繞腳后跟且部分沿腳側延伸，這樣使得鞋內底與腳的自然形狀一致。如圖6-10所示，凸起邊緣M的高度在腳內側位置一般較高，在腳外側高 度較低，而基部材料在腳內側位置也較厚。基部22還包括凹部42、44和46，其分別與穩定 托架對、前足莢狀物32和外翻部襯墊34配合。基部22部分設置在穩定托架M的內部，穩定托架提供剛性給鞋內底20。優選地， 穩定托架M由有足夠剛性的材料制成以控制腳部運動，例如，穩定托架M可以由肖氏硬度 為A90的聚丙烯制成。穩定托架M大致地從跟骨(在其下方)延伸，穿過腳的中部跗骨關節。然而，向 前的內側部分形成為可以調節腳趾離地(toe off)時第一跖骨的向下運動(如下所述)。 圍繞后跟即沿穩定托架M外側的壓痕58有助于提高鞋內底20與鞋子的適合度，并且降低 鞋內底20與鞋子之間的移動。如圖6-10所示，穩定托架M包括壁，其包裹基部22的側部和后部以提供對腳的 支持。優選地，穩定托架M為大約3毫米厚，壁的厚度從2毫米逐漸減少到0.5毫米。因 為較大的負重，在腳的內側，穩定托架M的邊優選地較高。例如，穩定托架M的內側48在 縱向足弓內側下延伸向上。槽50提高沿穩定托架24內側的彈性，而并不犧牲對縱向足弓 的支持。優選地，基部22模制而成，因此泡沫塑料材料52和M部分插入槽50和孔56中， 使得其大致對齊穩定托架；34的外表面，以機械地將穩定托架M和基部22鎖定在一起。有 利地，當基部22受壓縮時，例如，在走路時，泡沫塑料還能夠通過槽42凸起，以提供額外的 緩沖作用給足弓。莢狀物沈-30通過穩定托架M中相應的開口 60-64而附接在基部22的底側。前 足莢狀物32和外翻部襯墊34在穩定托架M之前附接在基部22的底部上，而上部薄板36 附在基部22的頂部表面上。如下文所要描述的那樣，這些莢狀物和襯墊的尺寸、形狀和設 置都基于腳的各種解剖特征和足部運動的生物力學。腳與地面的接觸一般分成三個階段腳跟碰地，中足支持和腳趾離地。在腳跟碰 地時，腳跟用很大的力與地面碰撞。為了緩沖碰撞，后跟外側莢狀物沈沿跟骨的后部和外 側放置，在穩定托架M下突出。優選地，后跟外側莢狀物沈由具有適當緩沖性能的材料制 成。例如，后跟外側莢狀物沈可以由肖氏硬度為C40-60、大約6毫米的聚氨酯材料制成。 更優選地，后跟外側莢狀物沈的性能基于運動的類型加以選擇。例如，為例如徒步旅行這 樣運動而設計的鞋內底，其后跟外側莢狀物沈適合由具有C45-50肖氏硬度的聚氨酯制成， 反之，為例如背包這樣的運動而設計的鞋內底，肖氏硬度為C50-55的聚氨酯更適合。在腳跟與地面的最初碰撞之后，足部扭轉或者旋前動作使得后跟內側與地面接 觸。足部對旋前動作的數量以及旋前動作發生的速率(rate)很敏感。旋前動作是自然的， 某些程度的旋前動作是所希望的，因為其可以用來在走路或者跑步時吸收腳上的應力和作 用力。然而，過度的旋前動作次數或旋前動作速率會導致損傷。穩定托架M沿腳內部提供牢固的支持以利于控制旋前動作的次數。后跟內側莢 狀物觀由與后跟外側莢狀物26不同性能的材料制成，以利于控制旋前動作的速率。例如， 為了減少旋前動作速率，后跟內側莢狀物觀可以由比后跟外側莢狀物26更牢固的材料制 成。較牢固或者較硬的材料在相同負重的情況下，壓縮程度和速度不及較軟的材料。因此， 后跟內側莢狀物由較堅固的材料制成，比由較軟材料制成后跟外側莢狀物的壓縮程度較 小。其結果是，后跟內側莢狀物28趨于抵抗或者抵消旋前動作，因此可以幫助減少旋前動作的程度和速率。相反，使用比后跟外側莢狀物26軟的材料制作的后跟內側莢狀物觀會 趨于增加旋前動作的次數和速率。優選地，基于后跟外側莢狀物沈的材料硬度以及運動類型而選擇用于制作后跟 內側莢狀物觀的材料硬度。例如，從輕松到中等強度的行為過程中所使用的鞋內底，后跟 外側莢狀物26和后跟內側莢狀物觀的材料硬度可以相差20-30%。更具體地，為輕松徒 步旅行而設計的鞋內底，其后跟外側及內側莢狀物具有的肖氏硬度分別是大約C45-50和 C60。在腳跟碰撞時和碰撞后，攜帶的重背包大大增加了腳的負重和旋前動作速率。因 此，在設計用于負重使用的鞋內底時，后跟內側莢狀物觀可以由更堅固的材料制成。例如， 硬度差為20-40%的材料更適合這樣的運動。更具體地，為背包而設計的鞋內底，其后跟外 側和內側莢狀物分別具有的肖氏硬度值為C50-55和C65-70。中足襯墊30在每一次邁步的中間階段中為腳的外側提供緩沖和控制作用。典型 地，中足襯墊30由具有和側面腳跟莢狀物相同性能(例如，硬度)的材料制成。然而，也可 以使用具有不同性能的材料。在推進或者說腳趾離地的步驟開始時，腳跟開始從地面提起，重量轉移到腳掌 (the ball of the foot)上。前足莢狀物32位于腳的這個部位。優選地，前足莢狀物32 由相對有彈性的材料制成，因此壓縮前足莢狀物32的能量在腳趾離地時可以反過來幫助 推動足部。例如，前足莢狀物32可以由一層大約6. 5毫米厚、肖氏硬度大約為C25-45、更具 體地為C30-40的EVA材料制成。優選地，前足莢狀物32包括傾斜的凹槽66，如圖1_5所 示。凹槽66自成角度與腳掌內的關節的樞紐線協調，以增加前足莢狀物32的柔性。在腳趾離地的時候，第一跖骨自然地向下彎曲。防止第一跖骨的這種自然向下彎 曲會引起足弓變平以及腳的過度旋前動作，這樣增加了腳踝和膝蓋的壓力。為調節這種向 下彎曲，前足莢狀物32的內側部分62向后延伸進穩定托架M的相應凹部64內。穩定托架 和前足莢狀物的形狀允許第一跖骨更自然地彎曲，因此在腳趾離地的時候讓大腳趾負重。外翻部襯墊34位于腳外側腳趾的下方。為了在腳趾離地時進一步鼓勵大腳趾負 重，外翻部襯墊；34比基部22堅固。例如，外翻部襯墊34可以由1.5毫米厚、肖氏硬度為 C70的EVA層制成。在優選實施例中，基部22由上部薄板36覆蓋，其優選地是摩擦系數低的無紡布 層，這樣為了降低起水皰的可能性。在優選實施例中，無紡布經過抗菌藥劑處理，與防濕部 件一起減少細菌和真菌引起的氣味。一系列空氣端口 66延伸穿過上部薄板36、基部22和 前足莢狀物32，以允許鞋內底20上部和下部的空氣流通。圖11顯示了足部骨頭作用在根據本發明的鞋內底上的底視圖。腳跟處是跟骨70， 跟骨前面是距骨72。距骨72前在腳內側是舟骨74，而在腳外側是骰骨76。骰骨和舟骨前 是楔形骨78。在楔形骨78和骰骨76的前面是跖骨80A-80E。第一跖骨80A位于腳的內側， 第五跖骨80E位于腳的外側。跖骨前面是近端趾骨82。近端趾骨82前面是中間趾骨84， 在每個腳趾的端部是遠端趾骨86。在本發明的第一優選實施例中，根據本發明原理制造的鞋內底各部件使用適當的 方式(例如粘合劑)而永久性地附接在基部22上。在本發明的可選實施例中，至少一些部 件，尤其是莢狀物以能夠以可改變或者可替代的方式附在基部22上。例如，用鉤和環扣件、臨時性粘合劑(temporary adhesive)或者其它可移除的附接工具可以使莢狀物沈_32附 在基部22上。通過提供包括可互換部件的鞋內底全套工具，最終使用者可以讓鞋內底適用 于他們的特定需求或者特定的最終用途。例如，易受過度旋前動作影響的最終使用者，或者 是帶很重的背包徒步旅行的最終使用者，可以選擇比常規使用者所用的更堅固的后跟內側 莢狀物。本發明已經在相關的優選實施例中作了介紹，詳細的介紹并不限制本發明，而其 它改進對于本領域技術人員來說也是顯而易見的。例如，上述公開的本發明的實施例以控 制過度旋前動作的需求為前提。因此，在所示實施例中，鞋內底具有比后跟外側莢狀物更堅 固的后跟內側莢狀物。類似地，在腳趾離地時，通過改變基部22、前足莢狀物32和外翻部襯 墊34的任何性能，鞋內底可以適用于過度的或者不足的旋后動作。本發明已經在本文中公開了場外鞋內底，其可以供普通大眾使用。然而，足部醫生 或者其他醫學專家可以使用相同的原理設計出或者制造出滿足病人特殊需求的鞋內底。因此，已經公開了改良的鞋內底。顯而易見地，在所示實施例中公開的鞋內底有利 于在諸如徒步旅行或者背包等運動中緩沖足部并控制旋前動作。然而，人們應當理解，還可 以改良鞋內底系統的部件以適應其它運動或者控制其它腳步運動。因此本文所提供的說明 性內容，包括鞋內底部件的特殊厚度、材料、性能的說明性內容僅僅起到舉例說明的作用， 而并不是限制性的作用，本發明僅由所附的權利要求來限制。
權利要求
1.一種鞋內底，其具有用于接觸用戶的足部的頂部表面和用于接觸用戶的鞋的內側的 底部表面，包括a.基部，所述基部具有基部頂側和基部底側，所述基部具有腳跟端、腳趾端、限定內足 弓區的第一內側以及限定外邊界側的第二外側，所述側從所述腳跟端向所述腳趾端延伸， 所述基部底側限定腳趾區、前足區以及穩定區；b.穩定托架，其由半剛性材料制成，所述穩定托架具有托架頂側和托架底側，所述穩定 托架限定從所述托架頂側到所述托架底側延伸的一個或多個開口，所述托架頂側附到所述 托架底側的所述穩定區上，由此所述基部底側和所述開口在所述鞋內底的底部表面中至少 限定第一凹部；以及c.結合在所述基部和所述穩定托架中的相互作用的合作構件的系統，所述系統包括插 入所述第一凹部中的后跟外側莢狀物。
2.根據權利要求1所述的鞋內底，其特征在于，所述穩定托架限定兩個或更多開口，且 所述基部底側和所述開口限定至少一個或更多另外的凹部，而另外的莢狀物插入各個所述 另外的凹部。
3.根據權利要求1所述的鞋內底，其特征在于，所述基部的所述前足區限定前足莢狀 物凹部，并且其中相互作用的構件的所述系統還包括插入所述前足凹部的前足莢狀物。
4.根據權利要求1所述的鞋內底，其特征在于，所述鞋內底還包括具有足部接觸表面 和相對的表面的上部薄板，所述相對的表面粘附到所述基部頂側上。
5.根據權利要求4所述的鞋內底，其特征在于，所述鞋內底還包括設置在所述基部頂 側和所述上部薄板相對側之間的薄襯墊，以形成橫向的足弓支持部。
6.根據權利要求1所述的鞋內底，其特征在于，所述穩定托架和所述莢狀物提供對用 戶的足部的旋前速率的量的控制。
7.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物是沿所述鞋內底的 側邊緣定位的中足莢狀物。
8.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物是后跟內側莢狀物。
9.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物包括中足莢狀物和 后跟內側莢狀物。
10.根據權利要求3所述的鞋內底，其特征在于，所述前足莢狀物具有對應于用戶的 足部的關節的樞紐線的成角度的凹槽，由此所述前足莢狀物在用戶行走期間具有增加的彈 性。
11.根據權利要求3所述的鞋內底，其特征在于，所述前足莢狀物凹部成形為接納具有 中間部分的前足莢狀物，且所述穩定托架具有有凹入部分的頂部邊緣，并且其中當所述前 足莢狀物位于所述前足莢狀物凹部中時所述前足莢狀物中間部分通常伸入所述凹入部分。
12.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物由比所述后跟外側 莢狀物更堅硬的材料制成。
13.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物由比所述后跟外側 莢狀物更柔軟的材料制成。
14.根據權利要求2所述的鞋內底，其特征在于，所述另外的莢狀物由具有與所述后跟 外側莢狀物相同硬度的材料制成。
15.一種用于鞋內底的穩定托架子組件，其具有有足夠剛性的材料，以支撐用戶的足部 的中間部分，并協助控制足部運動。
16.根據權利要求15所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述材料具有大約為A90的 肖氏硬度。
17.根據權利要求16所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述材料具有壁，所述壁當 附接到所述鞋內底上時位于所述鞋內底的側面附近。
18.根據權利要求17所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述壁具有從0.5mm到3mm 厚范圍內的厚度。
19.根據權利要求15所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述材料是聚丙烯。
20.根據權利要求15所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述穩定托架子組件具有 與從用戶的足部的跟骨直至中跗骨關節的長度大致相等的長度，所述鞋內底設計用于所述 用戶的足部。
21.根據權利要求15所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述穩定托架限定中間足 弓區和莢狀物區，所述穩定托架從水平向上延伸，以便在使用期間順應鄰近用戶的中間縱 向足弓的所述中間足弓區。
22.根據權利要求15所述的穩定托架子組件，其特征在于，所述穩定托架限定所述中 間足弓區中的一個或多個槽，當緊固到鞋內底的基部材料上時，所述槽將下面的基部材料 暴露于所述鞋內底的所述底部。
全文摘要
鞋內底為足部運動提供緩沖和控制作用。鞋內底包括穩定托架和多個位于鞋內底核芯或者說基部的下側上的莢狀物。一些莢狀物被選擇有不同的材料性能，以利于控制足部運動。
文檔編號A43B13/40GK102113740SQ20111004481
公開日2011年7月6日 申請日期2006年4月20日 優先權日2005年8月12日
發明者M·P·謝斯金, R·M·弗雷德里克森 申請人:斯彭科醫療公司