专利名称：康复鞋的鞋垫装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种鞋的鞋垫，具体地本发明涉及一种可以通过刺激穿鞋者的本体感受性反应使足康复的鞋垫装置。
步态相关病理学的专业人员总的来说接受这样的看法，大多数人会在其一生的某个时候罹患步态相关的疼痛或者机能障碍。普遍接受的看法是，在多数情况下，形成病理变化、损伤或者机能障碍的机制与各步伐的支撑时足与地面之间的介面在生物化学上相关联。
有人提出，提供一种装置，对穿鞋人的足部产生本体感受性，或者说内部的反馈刺激直接针对潜在病理变化、损伤或者机能障碍。在授予Burke等的美国专利5，404，659上公开了这样一种装置。如美国专利5，404，659所公开，一个弓形的康复性触着部刺激高尔基氏腱器，高尔基氏腱器转而刺激足部的骨骼肌结构以康复足部结构。触着部是一种不对称的球冠形拱起，在开始刺激高尔基氏腱器时产生轻到强的不适感。
然而，人们发现美国专利5，404，659所公开的装置起不到所述的作用，而且穿用者多数觉得此装置使用时太难受。尤其是，在人步行受到2．5倍体重范围的垂直压力时，此装置设计得有其最大高度的40％到60％之间挠曲，而在只受到1倍人体体重时它不应弯曲。此范围内的挠曲的可弯性不足，会对穿用者造成很重的疼痛，而不是刺激高尔基氏腱器以产生本体感受性反应，并且穿用者总是能察觉到此装置碍事。另外如如美国专利5，404，659所公开，此理想的顶点高度为足的总长度的5．28％到7．6％。照此尺寸构成的装置产生过分的足底弓高度，并可使穿用者很不舒服，还有可能引起穿用者受伤。此专利还揭示此装置的绝对的、不承重高度应当是一样，不论体重和足底弓高度如何。这显然是不对的，因为不同的穿用者会有不同的舒适度阈值和足底弓高度。
总之，美国专利5，404，659所公开的装置起不到所述的作用，而且穿用者会觉得此装置太难于成功地使用，而且此装置在穿用者每走一步时都会造成疼痛和不适，而不是刺激本体感受性反应。在穿用者足上产生的疼痛在实际上会使穿用者限制施加在足上的力以避免疼痛和不适，而不是按所述目的通过产生察觉不到的刺激对足进行锻炼。
本发明提供一种利用人体的本体感受性反馈机制以增加人足的结构整合性的鞋垫或者说鞋底。所做的改进将引入使足底弓康复触着部能够持续地位于所要求位置的措施，以及使足底弓康复触着部和穿用者之间的相互作用舒适的措施。还提出了改进增加足底弓康复触着部的寿命，还对足底弓康复触着部提供了逐渐过渡的多方向连接。
本发明的一个方面提供一种改进了的康复触着部。本发明的另一个方面，在足底弓康复触着部的更换方便性上提供了改进。本发明的又一个方面，提供有通过引入一种机械装置，改进足底弓康复触着部的回弹、挠曲和压缩特性的持久性构形和系统。本发明的再一个方面提供了一种改进了的机制，使足底弓康复触着部能够逐渐地多方向地引入足底方面。
本发明的另一个方面，提供有多个构形，通过引入几何空腔和使插入装置与竖直的侧壁相互作用匹配，产生合适的足底弓康复触着部的定位。这种几何空腔的构形措施和匹配可插入装置的措施将显示为一种能够方便使足底弓康复触着部支承装置更换的系统。可插入装置实际上可由泡沫材料制造，或者说实质上的机械性能将使可插入装置能够提供线性的和／或可变的挠曲度，也可以增加本发明装置的寿命。
本发明的另一个方面提供一种渐缩的足跟皮革薄片，使内到外以及前到后面体重能够逐渐地接受到足底弓康复触着部上，以增加本发明装置的舒适性。
现在参照附图，仅以举例的方式，说明本发明的优选实施例，其中
图1为鞋垫的内线矢面视图，显示与足放置在鞋垫或者鞋底有关的足底弓康复触着部的位置。
图2为鞋垫的背视图，显示与足放置在鞋垫或者鞋底有关的足底弓康复触着部的位置。
图3为本发明的支架机械弹簧装置透视图，显示底盘一个和定位孔。
图4为鞋垫或者说鞋底以及图3所示的支架机械弹簧装置的、经图2中A-A′截线的矢截面图。
图5是设计进底盘中的、本发明的支架机械弹簧的另一个实施例的透视图。
图6是本发明的球冠形螺旋机械弹簧装置的另一个实施例的透视图，显示一个底盘和定位孔。
图7是本发明的球冠形螺旋机械弹簧装置的又一个实施例的、经图2中的B-B′截线的额截面视图。
图8a和8b分别为经图2中的A-A′和B-B′截面的鞋垫或者说鞋底的额和矢截面图，显示一个在足底弓康复触着部区域中的矩形插入腔的定位。
图9为足底弓康复触着部的足底视图，和图8a和8b所示的足底弓康复触着部区域中的矩形插入腔。
图10是可插入到足底弓康复触着部区域中的插入物的透视图。
图11a和图11b是鞋垫或者说鞋底的另一个实施例经图2中的A-A′和B-B′的额面图和矢面图，显示各个康复触着部中的矩形金字塔样插入空腔。
图12为足底弓康复触着部的足底视图，和图11a和11b所示的足底弓康复触着部区域中的矩形金字塔样插入腔。
图13为可插入足底弓康复触着部中的矩形金字塔样插入空腔中的插入物的透视图。
图14a和图14b是鞋垫或者说鞋底的另一个实施例经(图2中的)A-A′和B-B′的额面图和矢面图，显示用康复触着部中的支架对矩形插入空腔定位。
图15为足底弓康复触着部的足底视图，和图14a和14b所示的足底弓康复触着部中的带有支架末端的矩形插入空腔。
图16为一个插入物的透视图，此插入物可插入图14a和14b所示的足底弓康复触着部中的带有支架末端的矩形插入空腔。
图17为球冠形插入物的另一个实施例的透视图，在其背侧上有定位加强肋。
图18是足底弓康复触着部和鞋垫或者说鞋底经图2中的A-A′和B-B′的额截面图，显示有图17所示的两个定位加强肋的球冠形插入物。
图19是足底弓康复触着部和鞋垫或者说鞋底的另一个实施例经图2中的和B-B′的额截面图，显示有单个定位加强肋的球冠形插入物。
图20是本发明的另一个实施例的中间矢面视图，相对于足在鞋垫或者说鞋底上的放置和后跟薄皮革，显示足底弓康复触着部的位置。
图21是鞋垫或者说鞋底的跟区图，显示图20所示的渐缩的足跟薄皮革的位置和特点。
图22是经图21的C-C′截面的额截面图，显示后跟薄皮革的几何特点。
图23A和23B是足底弓康复触着部和鞋垫或者说鞋底的另一个实施例经图2中的A-A′和B-B′的额面图和矢面图，显示矩形插入空腔在足底弓康复触着部中的定位，所示空腔为竖直的侧壁和渐缩的侧壁的结合。
参见图1和图2，所示为一个鞋垫或者说鞋底装置1。装置1有一个与足的下侧接触的背表面。本体感受性触着部4位于装置1的中段，基本上与足底弓系统的顶点对齐。足底弓系统的顶点示于图1和2所示的目标区域“A”，并定义为足舟骨5、外侧楔骨6及骰骨7相交处，或者稍向内侧处。领域内的一般技术人员会理解，穿用者的足由足的骨骼经韧带相互连接组成。一层肌肉通过肌健附着在骨上，并复盖有一厚层脂肪组织，脂肪组织最终由一层皮肤复盖。
本体感受性触着部4有一个由前弓、后弓、内侧弓和外侧弓的界定的区域和周边9。优选地，前弓的最大点外侧在第二跖骨处，内侧在第三跖骨处，在前向不超过足全长的70％，也不小于足全长的60％；后弓的最大点，内侧达跟骨的外侧结节，外侧达跟骨的内结节，并在后方向上的任何点不低于足全长的15％，不超过足全长的25％；内侧弓和外侧弓不超过足本身产生的内侧界和外侧界；而且本体感受性触着部4完全处在由跖骨、跟骨、足的外侧界和内侧界所确立的边界线内。
如上所述，本体感受性触着部是一个不对称的球冠形，从矢面上看，其顶点与目标区域“A”对齐。触着部4的顶点高度应当确保，当穿用者休息时，目标区域“A”的高度为足的全长的5．28％至7．6％之间。本发明者发现，这与足长度的1％至5％范围的实际的触着部高度相应，对穿用者足长的理想的比例约为3．6％。
优选地，触着部4应当以如此的方式和如此的材料生产，使之显示某种优选的压缩和回弹特性。例如，当触着部受到静立的人员的垂直力时，触着部应当显示在其最大高度的40％至100％之间的挠曲。
本发明的第一实施例示于图3至7。参见图3和图4，从经A-A′截面上看，装置1与一个底盘11相吻合，底盘11有一个足跟区3和一个足中段区10。因为存在设计起球冠形的支架弹簧12作用的触着部4，清楚地界定了足中段区10，支架腿13挠曲并压缩空缺14，从而在压缩时支架腿13能够不相互抵触。以机械支架弹簧装置12的形式，触着部的顶点8提供一个与装置1中的定位销18对齐的定位孔17。定位孔15还与装置1的定位销16对齐，以确保触着部4及其顶点8位置的安排和保持。定位销16的竖直侧壁23和定位孔15可防止图3、4、5和6所提供的插入机构前／后移动和内／外移动。孔15和对应的定位销16从适应构形和功能的角度来看可位于任何位置。体重、活动和脚型的差别可以通过选择生产底盘11和支架弹簧装置12的材料加以补偿，或者通过选择底盘11和支架弹簧装置12的厚度加以补偿。底盘11和支架弹簧装置12可以通过注模或者真空成型和冲压形成。杜邦公司的Delrin、Hytre和Zytel、聚氯乙烯、Pebax等聚脂或者玻璃纤维或者石墨之类的层状纤维和树脂组合等可以提供所要求的材料特性。
装置1的一个优点是选材的高挠曲疲劳特性。这将使装置1，尤其是触着部4可以在与其它利用人体本体感受性反馈机制增加人足整合性的那些鞋垫或者说鞋底所揭示的使用时间长得多。在竖直施力于支架机构顶点8时发生所要求的从装置1的支承表面到触着部4的顶点8的最大竖直距离的调节。
图5示出机械支架弹簧装置12的另一种构形，此处支架弹簧装置12的支腿13挠曲并离开中心区。图5中的后支叉20可以模制成为底盘11整体的一个部分也可以永久地固定在底盘11上。支架弹簧装置12的各支腿13具有一个支脚19，使之可以平稳地伸长而不受支脚19的底面和与此底面接触的鞋内层之间的磨擦力的阻碍。如图5所示，此实施例还包含有定位销18和16及定位孔15和17及其固有的竖直侧壁23以确保为触着部4和保持触着部位置的触着部顶点8进行正确定位。
图6所示为本发明的触着部4的另一种构形。此构形涉及引入一个螺旋弹簧装置21，与前述足底弓和顶点8的目标区域对齐，并要固定在底盘11上，或者构成其整体的一个部分。这示于图6的螺旋弹簧21的透视图上。同样，引入定位销16和定位孔15以及在此孔中产生的竖直侧壁23来防止此机构有任何内／外和前／后移动并确保其正确定位。
据认为，本发明还涉及的支架弹簧装置所要求的特性至少可以通过两个不同的途径得到。其第一个途径是不变地使用此构形，特别是支腿13的构形，同时采用前述多聚物或者类似物的不同品种。对所施竖直力的计算并使用三角形法则将使沿支腿出现的力向量计算简单，并且可以用于在挠曲度数学模型F=(KX)的基础上决定所要求的多聚体或者多聚体的品种；这里F是垂直施加于顶点8上的力，K为弹性系数，此系数可以经挠曲度数学模型推算，而X为弹簧长度的改变距离，在这里为静态高度“H+X”和在目标区域上施加一个竖直压力而使支架受压时的高度“H”的差。
得到所要求的反弹和压缩特性的第二个方法是保持所选的多聚体不变，而改变图3、4和5所示的支腿13的厚度。利用关于材料厚度的挠曲度数学模型信息将可以提供确定理想的材料厚度所需要的数据。这点的好处是能够提供不同的挠曲率。就是说，支架机构12可以通过改变支腿13的厚度设计得受不同的力时而具有同样有效地反应。一个例子是，如果在篮球运动等，与步行比活动或者环境压力的竖直负荷较大的特性中应用时，或者是同样鞋号的运动员，与体重80公斤相比为150公斤时，采用较厚的支腿。
本发明改进的触着部的好处总的来说有三个方面，第一，定位销16和定位孔15及其相配合的竖直侧壁23保证触着部4的正确定位并保持位置。其次，通过适当地装入用前面讨论聚脂和材料制成的机械插入物，触着部可以表现出极大的耐用性。第三，触着部可以设计得到特殊应用所需要的压缩特性和弹簧特性。保持这此特点是有益的，因为Ⅰ)回弹特性确保触着部4会返回其原来的顶点高度8，从而确保与足底弓系统的顶点接触。这个接触使触着部能够刺激本体感受机制，这是正确重建足底弓系统骨骼肌特性所需要的。
Ⅱ)压缩特性使人足底弓能够以自然方式挠曲。从而人的足底弓系统能够完成天然的缓冲作用机制。这也防止了发生任何紧张现象。
Ⅲ)压缩特性使人足底弓能够以自然方式挠曲，从而使人的足底肌肉能够发生偏心收缩。这可以调节足底弓挠曲的速率，还可以使肌肉的串联和并联弹簧特性储存能量，并把储存的能量用作有效的推动力。
本发明的另一个方面希望在触着部4的区域内重新设计装置1的足底方面的几何性质，以便于取出和插入适当形状的填充物或者说插入物26，如图10、13和17中的几个供选择的插入物形式，或者填充装置以提供穿用者必需的反弹、压缩和挠曲特性，并提供竖直侧壁25和31从而确保填充物或者说插入物26或者装置和触着部的定位，并且确保保持所要求位置。插入的填充物或者说插入物26使触着部能够以对机械装置的支腿13进行讨论的同样的方式定做。填充物或者说插入物26可以用各种泡沫型材料提供成不同的高度、挽着和压缩性的组合以适应体重要求、足型特征或者应用的活动等。
以前的发明提出了一种触着部的插入口，它具有一个支架性质的空腔，但是没有竖直侧壁以确保填充物或者说插入物26或者装置的正确定位，或者适当地保持所要求的位置。
从上述的支架取出或者插入填充物暴露出两个缺点，第一个是用于方便取出或者插入填充物的粘接系统强度较低，从而插入物26在受到内／外侧剪力时容易错位，而该剪力则是正常步伐的特性。错位使插入物26难于保持既定的要求位置。
第二个缺点在使用足够强度的粘接系统确保填充物的位置时较为突出。使用的胶合物显示的拉伸强度特性远超过周围装置1材料和填充材料的拉伸强度。由此发明所提出的足重建所须要的更新填充材料而取出填充材料的企图证实会基本上把装置1的材料损坏到使装置1不能使用的程度。
图8至19揭示各种选择可能，可以用于重新设计确保适当地更换填充物或者说插入物26的系统，确保位置并且方便取出或者插入填充物或者说插入物26。
图8至图10揭示一种装置1，有一个足前区2、一个足跟区3和一个具有一个明显顶点8的触着部4、与包括舟状骨5、外侧楔骨6和骰骨7交会处的解剖区域对齐的目标区域。装置1的足底面在触着部4的边界确定的区域以一个几何空腔24为特征。此空腔显示竖直侧壁25用于阻抗填充物或者说插入物26的内／外侧错位，竖直侧壁31用于阻抗填充物或者说插入物26的前／后错位。图8至10所详示的优选实施例揭示一个矩形性质的几何空腔24和有相应的矩形特性的竖直侧壁27的填充物或者说插入物26，竖直侧壁27设计用于与空腔24的竖直侧壁25和31配合。
图11至13示出一种装置1，有一个足前区2、一个足跟区3和一个具有一个明显顶点8的触着部4、与包括舟状骨5、外侧楔骨6和骰骨7交会处的解剖区域对齐的目标区。装置1的足底面在触着部4的边界确定的区域以一个几何空腔24为特征。此空腔显示竖直侧壁25用于与填充物或者说插入物26的竖直侧壁27接合，以阻抗填充物或者说插入物26的内／外侧错位，竖直侧壁31用于与填充物或者说插入物26的竖直侧壁27接合，以阻抗填充物或者说插入物26的前／后错位。图11至13所详示的优选实施例揭示一个金字塔矩形堆叠性质的几何空腔24和有相应的金字塔矩形堆叠特性的竖直侧壁27的填充物或者说插入物26。对此构形，可以具有矩形层30，它们各作为无限制的填充层或者说插入物层，从而可以各有不同的材料或者不同的材料特性。以此方式，可以得到可变速率的原定的挠曲方案，保持并且确保触着部4、顶点8和填充物或者说插入物26的定位。不同挠曲的好处也可以通过图8至10的方法，让填充物或者说插入物26使用堆叠层构成达到，这里各层能够显示各自的挠曲、压缩和回弹特性。
图14至16显示与图8至10相一致的几何构形，只是填充物或者说插入物26的前和后端及几何空腔24的前和后壁实质上是曲线形的。
几何空腔24还可以设计来方便插入适当的匹配形状的机械装置，提供所要求的回弹、挠曲和回弹特性。此机械装置可以采取螺旋弹簧、双片弹簧、支架弹簧等压缩机械的形式，或者是充液结构，包括充气结构的形式。此机械装置用于填充几何空腔24使得几何空腔24的竖直侧壁25和31与机械装置接合并确保此机械装置的正确永久的位置。此机械装置的压缩性质可以实质上是线性的，也可以提供可变的挠曲特性。
图17至19显示一种机制，可以使与曲线几何空腔24相似形状和构形的填充物或者说插入物26能够插入到曲线几何空腔24中，而无填充物或者说插入物26偏离其所要求的位置的风险。在露孔29的这个方面出现在装置1的触着部4区域中，它们与设计成填充物或者说插入物26整体部分的定位和固定肋28对准。定位和固定肋28有与鞋垫或者说鞋底竖直侧壁25和31相接合的竖直侧壁27，用于防止填充物或者说插入物26任何内外错位或者前后错位。
图23揭示确保固定填充物或者说插入物26和固有的支架效果所需要的竖直侧壁31和25的优选的方法。竖直侧壁31和25从一个最大高度垂直向下伸一个预定的距离，使这个距离小于从几何空腔24的内侧最大高度和鞋垫1的足底支承面起的最大垂直距离。几何空腔24的下部以渐缩的侧壁36为特征。此构形进一步利用鞋垫体的材料特性，以提供进一步的支架效果及使压缩的泵作用能够在鞋垫循环空气。
在本发明的另一个方面，如图20所述，装置1有一个包含有一渐缩的薄皮革片32的足跟部3，这里薄皮革最大厚度与跟骨矢面的中线相应，并且以矢面角与装置1的最后部分处的装置1最小厚度相等的方向渐缩。
在此渐缩的台阶32在正常的先跟后趾的步行中脚着地冲击足跟时起减少足的速度的作用。这起让脚缓慢地落到触着部4上的作用。如此，与损伤足底弓系统有关的任何冲击危险都减轻了，还因为使得较缓地施加压力增加了装置1的初始舒适性。
其它发明的渐缩薄皮革片在单向的步行中足以有效地实现功能，但是，在多方向运动中足内或者外侧着地时不能很有效地降低冲击速度。经由于装置1的最前缘33和最后缘存在的坡度产生的矢面渐缩，在单方向步行时保留了缓慢地使脚落在触着部4上的功能，而现在，还在鞋垫或者说鞋底装置1用于多方向运动时，通过设计补充内皮革薄片34和外皮革薄片35，这个效果也能够提供了。这也是起让脚缓慢地落到触着部4上的作用。如此，与损伤足底弓系统有关的任何冲击危险都减轻了，还因为使得较缓地施加压力增加了装置1的初始舒适性。可以指望非对称性地改变内皮革薄片34和外皮革薄片35使其角度不同而设计和创造运动特异性。
应当理解，上述实施例是用于说明的，可以在不偏离本发明的范畴下改变和补充。
权利要求
1．一种康复鞋垫装置，含有一个与人足的足底方面吻接的基本上球冠形的触着部；一个与一足内的目标区域对齐的触着部顶点，所述目标区域由足外侧楔骨、骰骨和舟骨的连接点界定，其特征在于，触着部使足能够绕目标区域作不受防碍的三平面枢转，触着部包括一个机械装置对目标区域施以向上的压力以在高尔基氏腱器中产生一个察觉不到的张力，触着部包括挠曲和施加向上压力的挠曲装置，并包括保持触着部与目标区域对准的定位装置。
2．权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定位装置包括通过定位销和相应的定位销插口或者说插孔相互作用的固定位置。
3．权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置是一个支架弹簧装置。
4．权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置是一个螺旋弹簧装置。
5．权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置是一个双片弹簧装置。
6．权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械装置是一个充液结构。
7．一种康复鞋垫装置，含有一个与人足的足底方面吻接的基本上球冠形的触着部，一个与一足内的目标区域对齐的触着部顶点，所述目标区域由足外侧楔骨、骰骨和舟骨的连接点界定，其特征在于，触着部使足能够绕目标区域作不受防碍的三平面枢转，触着部包括一个机械装置对目标区域施以向上的压力以在高尔基氏腱器中产生一个察觉不到的张力，触着部包括挠曲和施加向上压力的挠曲装置，并包括一个与触着部对准的空腔，以竖直的侧壁用于阻抗伴随人步行的内外向力和前后向力，此空腔能够容纳一个插入物，此插入物有用于与产生向上压力的竖直侧壁接合的装置。
8．权利要求7所述的装置，其特征在于，所述插入物由泡沫或者说泡沫型的材料制造。
9．权利要求7所述的装置，其特征在于，所述插入物是一种包含挠曲和施加向上压力的挠曲装置的机械装置，后者增加触着部向上作用的耐久性。
10．权利要求9所述的装置，其特征在于，所述插入物是一个支架弹簧装置。
11．权利要求9所述的装置，其特征在于，所述插入物是一个螺旋弹簧装置。
12．权利要求9所述的装置，其特征在于，所述插入物是一个双片弹簧装置。
13．权利要求9所述的装置，其特征在于，所述插入物是一个充液结构。
全文摘要
一种其形状可适配人足外形的鞋垫,能促进对高尔基氏健器的人体感受性刺激。该鞋垫的中段有一个不对称的球冠形结构,后者在足弓系统的解剖学顶点处贴附着下足面,其性能通过利用人体感受性反馈机制来促进肌肉群平衡,且对下足面不造成功能性张紧或支承。其效果是使足结构更健康,效能更高且更不易受伤。该鞋垫装置的特征是具有一个明显的空腔能够容放和更换生物反馈性触着部,并有许多实施形式,还有确保触着部正确永久定位的装置。
文档编号A43B7/22GK1283091SQ98812697
公开日2001年2月7日 申请日期1998年12月22日 优先权日1997年12月24日
发明者罗伊·J·W·加德纳 申请人:赤足科学