PT1418826E - Artigo de calçado para melhorar a marcha natural - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "ARTIGO DE CALÇADO PARA MELHORAR A MARCHA NATURAL" Antecedentes da Invenção

Durante o século passado as filosofias ligadas ao tratamento de patologias relacionadas com a marcha, os desenvolvimentos da biomecânica e do calçado, basearam-se largamente em princípios de introdução de dispositivos de apoio e de amortecimento artificiais ou sintéticos. Na grande maioria dos casos aqueles que experimentam alguma forma de patologia ou de sintoma relacionado com a marcha são propensos às patologias ou sintomas em consequência da atrofia do pé e da musculatura de suporte. Está bem assente na pesquisa médica que o acto de apoiar resulta na atrofia do sistema musculoesquelético que está a ser apoiado. Consequentemente é bastante paradoxal que os processos usados para tratar sintomas que surgem de uma estrutura musculoesquelética atrofiada perpetuem ainda mais o enfraquecimento. Não é invulgar que os sintomas sejam aliviados a curto prazo (durante o apoiar) mas depois os sintomas originais ou outros ligados a biomecânicas defeituosas e estruturas enfraquecidas voltam a manifestar-se novamente.

Está também bom documentado que a incidência de patologias e de sintomas semelhantes relacionados com a marcha em países cujos habitantes, na maior parte das vezes, andam sem sapatos ou descalços é uma pequena parte do que se vê nos países onde andar calçado é um lugar comum. Esta

discrepância na incidência pode ser directamente atribuída ao calçado e às claras falhas no desenho do calçado. A incapacidade de o sapato típico trabalhar de modo 2 sincronizado com a mecânica do pé pode ser vista como o maior factor de influência de problemas relacionados com a marcha e com o pé. Limitar o movimento e a mecânica natural do pé cria tensões injustificadas e ampliadas que resultam na criação de falhas biomecânicas, desconforto e lesões.

Sumário da Invenção

Um objecto da presente invenção consiste em proporcionar a um utilizador um artigo de calçado em que o desenho, o fabrico e as caracteristicas geométricas aumentam e acentuam o movimento natural do pé do utilizador durante o ciclo da marcha. Um tal artigo de calçado promete ser de imenso valor para todos os seus utilizadores, proporcionando benefícios que são ao mesmo tempo reabilitativos e preventivos.

De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o artigo de calçado inclui o alinhamento de um catalisador substancialmente em forma de abóbada para alinhamento com uma área alvo predeterminada situada no aspecto plantar do pé com a finalidade de criar uma resposta reflexa de "biofeedback" que provoca a contracção da musculatura de suporte do pé. Pode prever-se que seja permitida uma progressão cautelosa e gradual da quantidade de pressão gerada pelo catalisador em forma de abóbada para a área alvo. A área alvo pode ser definida como uma zona que aproxima a intersecção dos ossos navicular, cuneiformes laterais e cubóides do pé.

Patentes anteriores propuseram o uso de um dispositivo de palmilha e dispositivos cuja função não é consistente com as propriedades pretendidas do catalisador em forma de 3 abóbada. Burke et al na patente US 5.404.659 divulgam uma configuração de palmilha e/ou sola intercalar com um catalisador em forma de abóbada que apresenta propriedades de compressão e de ressalto bastante para além das toleráveis pelo pé humano. Provas disto foram observadas pelos peritos na arte da aplicação de palmilhas terapêuticas e pelos que estão familiarizados com o uso de um produto, tal como divulgado na patente 5,404,659.

Como se divulgará aqui, o ressalto pretendido, a flexão, e as propriedades de compressão do catalisador em forma de abóbada são tais que, quando o catalisador em forma de abóbada é sujeito à força de compressão consistente com as actividades diárias de apoio de peso, o vértice do referido catalisador terá uma altura máxima entre cerca de 1% e cerca de 5% do comprimento total do pé. Uma pressão suave criada pelo catalisador em forma de abóbada actua para criar contracções do músculo através da interacção da pressão e dos órgãos do tendão de Golgi dos músculos que suportam o pé. As contracções repetitivas do músculo funcionam como um programa de resistência progressiva que resulta num fortalecimento gradual dos músculos do pé. Esta abordagem é consistente com o uso de outras relações de "biofeedback" e estímulos para criar contracções do músculo. A patente US 5,404,659 divulga um conceito de proporcionar inserções substituíveis que são alinháveis com e se tornam parte do catalisador em forma de abóbada. Na patente US 5,404,659 a inserção e a parte de recepção do catalisador em forma de abóbada são de natureza curvilínea e os testes feitos pelos peritos na arte revelaram que este desenho não era satisfatório, tanto para fixar a colocação da inserção 4 na parte de recepção da palmilha, como para facilitar a remoção e a inserção. Verificou-se que a aplicação da inserção amovível na parte de recepção foi melhor conseguida com o uso de uma substância adesiva. Isto, contudo, apresentava duas limitações distintas: em primeiro lugar as substâncias que apresentam propriedades de adesão que facilitam a remoção da inserção provaram não ser substancialmente suficientes para fixar a colocação da inserção amovível na posição pretendida; em segundo lugar, as substâncias com propriedades de adesão dessa magnitude de modo a assegurarem a manutenção da inserção amovível na posição pretendida provaram que provocam danos nos materiais que formam o corpo da palmilha e nos materiais que formam a inserção amovível.

Um objectivo desta forma de realização da presente invenção consiste em melhorar o conceito de introdução de um catalisador de "biofeedback" ao aspecto plantar do pé melhorando a flexão, o ressalto, e as propriedades de compressão, para permitir que a invenção seja mais utilizável. Um outro objectivo da presente invenção consiste em proporcionar meios superiores para permitir a amovibilidade da inserção amovível.

De acordo com outras formas de realização preferenciais da presente invenção, proporciona-se uma nova disposição da sola intercalar/sola exterior que aumenta e promove o movimento natural do pé durante o contacto inicial, ou batida do pé, fase de ciclo de marcha, assim como provisões na parte superior do sapato para aumentar a mecânica do pé durante a fase de balanço ou de ciclo de marcha. 5

Os peritos na arte de desenvolvimento de calçado, da biomecânica da marcha e do fabrico de ortóticos, concordaram colectivamente que a fase inicial do contacto do ciclo de marcha é de importância fundamental para tentar controlar os movimentos do ciclo de marcha. 0 ciclo de marcha pode ser brevemente descrito como os movimentos do pé e do corpo quando o pé entra em contacto com o chão, aceita o peso do corpo, deixa o chão e volta novamente a entrar em contacto com o chão. Tradicionalmente as tentativas para controlar biomecânicas defeituosas que ocorrem durante o ciclo de marcha têm sido diriqidas ao apoio do pé no ponto do contacto. Os peritos na arte reconheceram que o excessivo rolar do pé do limite lateral ou externo, para o limite médio ou interno do pé, geralmente designado como excesso de pronação, pode ser uma causa principal de problemas crónicos do pé. Contudo, o desenho tradicional da sola intercalar e da sola exterior do calçado criaram ambientes que perpetuam e ampliam os problemas e as falhas mecânicas.

Durante muito tempo a abordagem tradicional tem sido introduzir, através da geometria da sola intercalar/sola exterior, uma base estável larga da sustentação do pé. Exemplos destes são mostrados claramente em Lyden et al, patente US 5,625,964; Truelsen, pedido PCT DK88/00203; Whatley, patente US 5,005,299; Halberstadt, patente US 4,259,792; Stubblefield, patente US 4,372,058; Giese et al, patente US 4,316,335 e Brooks, patente US 4,272,899, para nomear alguns.

No entanto, os peritos na arte da análise da biomecânica reconhecem que o ponto mais comum de contacto do pé é no maior aspecto plantar posterior do pé, imediatamente 6 lateral ao grande eixo de rotação do pé através do calcâneo. Esta condição e ponto de localização pretendido são, no entanto, mais notavelmente atribuíveis à condição de descalço. Quando o calçado é introduzido, tal como divulgado nas patentes acima, o ponto de contacto inicial é dramaticamente forçado para o aspecto lateral mais afastado da sola intercalar/sola exterior do calçado. Isto, no entanto, aumenta dramaticamente o braço e o torque de alavanca no pé. Esta configuração de sola intercalar/sola exterior não só é característica do aspecto lateral da sola intercalar/sola exterior, como também no aspecto médio. Em desportos multidireccionais esta configuração de sola intercalar/sola exterior produz também torque e acelerações aumentadas no pé e no corpo. Numa tentativa de proporcionar uma nova geometria de sola intercalar para desportos de "court" Hamey et al, patente US 4,559,723 divulgam uma configuração de sola intercalar/sola exterior em que o aspecto médio é encurvado para permitir movimentos laterais realçados durante actividades de desporto de "courts". Fica ainda a questão de um efeito aumentado de braço de alavanca quando a sola intercalar/sola exterior do sapato entra em contacto com a superfície de suporte no aspecto lateral.

As patentes US-A-6014824 e US-A-4030213 divulgam ambas um artigo de calçado de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Através de uma nova disposição da sola intercalar/sola exterior os inventores propõem uma geometria que permite o contacto do pé para simular a do pé descalço. A patente WO-OO/54616 divulga um sapato que tem uma zona arredondada do calcanhar centrada no centro de gravidade do tornozelo e por meio da qual a estabilidade do sapato é 7 assegurada, mas permitindo ainda o movimento de rolamento com pouca componente vertical do centro de gravidade do tornozelo.

De acordo com a presente invenção proporciona-se um artigo de calçado tal como acima definido que também tem os aspectos caracteristicos da reivindicação 1. A disposição da sola intercalar/sola exterior da presente invenção é desenhada de modo que a camada de desgaste que entra em contacto com o chão ou com a superfície de suporte é primeiro configurada para proporcionar um raio suave do aspecto lateral para o aspecto médio em que o ponto central do raio é alinhado com o grande eixo de rotação do pé através do calcâneo. Deste modo não se produzem quaisquer torques ou acelerações abruptas quando o pé entra em contacto com a superfície de suporte e vem lentamente assentar numa posição plana.

De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção possibilita-se o aumento da probabilidade de o pé do utilizador assentar numa posição biomecanicamente correcta quando o pé assenta lentamente após ter entrado em contacto com o chão ou com a superfície de suporte. Isto é conseguido através da introdução de uma zona de amortecimento directamente por baixo da massa do osso do calcâneo ou do calcanhar. A zona de amortecimento tem uma elasticidade de modo a ser substancialmente menor do que a da disposição da sola intercalar/sola exterior que faz a periferia da zona de amortecimento.

De acordo com uma outra forma de realização preferida da presente invenção, possibilita-se um aumento da preparação do pé para o contacto inicial. Os peritos na arte da biomecânica da marcha, especialmente os que têm experiência na análise e na observação de pessoas não calçadas, reconhecem a importância de permitir a máxima dorsiflexão do dedo grande do pé, antes do contacto inicial. Discutivelmente, no centro da biomecânica da marcha está a noção do "Efeito Windlass".

Este é um sistema de polia que envolve o tecido conectivo no aspecto plantar do pé, em especial a fáscia plantar, e a tracção da fáscia plantar em torno dos ossos sesamóides na primeira junta da falange metatársica. A fáscia plantar é puxada, e em consequência aperta-se pela dorsiflexão do hallux. Quando é puxado fortemente assegura a integridade estrutural do pé na preparação para contacto inicial. Provas disto podem ser vistas mais claramente observando o desgaste dos sapatos dos corredores durante o "boom" da corrida nos meados dos anos 70. Era lugar comum que o dedo grande do pé ou o hallux se projectasse para cima através da caixa do dedo do pé do sapato de corrida. Este era o resultado da tentativa do próprio pé estabilizar.

Em resposta ao desgaste prematuro da caixa do dedo do pé do sapato de corrida as principais companhias de sapatos daquele tempo responderam reforçando a caixa do dedo do pé com materiais mais fortes e mais duráveis e, essencialmente, impedindo que o pé conseguisse alcançar a biomecânica natural e ideal de marcha. Dannenberg na patente US 4,608,988 e 4,597,195 demonstra um reconhecimento da importância da dorsiflexão do hallux e em um esforço para dotar o hallux de uma maior gama de potencial de possibilidades de movimento por baixo da cabeça do primeiro metatarso para aumentar a gama de movimento. No entanto, os peritos na arte viram que quando 9 as possibilidades de Dannenberg são incorporadas no desenho de sapatos ou dos suportes se verifica uma tendência distinta para a biomecânica do utilizador ser alterada negativamente. Designadamente, o utilizador é encorajado a ter a sua posição do pé numa posição pronada durante um tempo muito superior ao ideal.

Uma limitação comum dos desenhos de calçado actual consiste no facto de a dorsiflexão máxima do hallux ser limitada porque a acção de dorsiflexão está em oposição às predisposições da flexibilidade da disposição da sola intercalar/sola exterior e é obstruída pela caixa do dedo grande do pé do sapato.

De acordo com a presente invenção, o aumento da dorsiflexão do hallux antes do contacto inicial é conseguido através de uma combinação de alterações à sola intercalar/sola exterior do sapato, assim como a introdução de mecanismos que funcionam como dispositivos de resistência à tensão, pelo que durante a fase de balanço da marcha o hallux é encorajado a uma dorsiflexão. Deste modo a integridade estrutural óptima do pé é aumentada e, também, o pé é previamente colocado em tensão para ficar pronto para acomodar o peso do corpo da pessoa. Isto permite o uso máximo dos músculos do aspecto plantar do pé. Com o pé num estado de integridade estrutural óptima os músculos plantares podem ser usados excentricamente. Os peritos na arte da fisiologia muscular reconheceram há muito tempo que os músculos estão melhor equipados para responder a forças quando se podem contrair de uma maneira excêntrica, assim como os músculos têm propriedades de mola inerentes que também podem ser melhor utilizadas durante contracções do músculo excêntricas. 10 Têm sido propostos desenhos para armazenar energia de impacto integrando dispositivos mecânicos em calçado. Exemplos disto são McMahon et al, patente US 4,342,158, Burke et al, patente US 5,212,878; Schindler, patente US 5,343,637; Whatley, patente US 5,060,401, Schmid, patente US 4,585,338, Barry et al, patente US 5,052,130; Crowley, patente US 4,881,329; e Kilgore et al, patente US 5,343,639. Infelizmente todos estes tem limitações de flexibilidade do pé e da caixa dos dedos do pé que limitam a capacidade natural do pé para se pré-estabilizar e usar as propriedades do seu próprio músculo para armazenar e devolver energia.

Em resumo, um objecto da presente invenção consiste em apresentar um novo desenho e possibilidades mecânicas num artigo de calçado que actua para fortalecer o pé através de "biofeedback", reduz tensões no pé que ocorrem durante o impacto, e aumenta a capacidade do pé para se pré-estabilizar a si próprio antes do impacto no chão.

Descrição dos Desenhos

Descrever-se-ão agora formas de realização preferenciais da presente invenção, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

Figura 1 - é uma vista em perspectiva do aspecto dorsal de uma das formas de realização da invenção que ilustra uma unidade de sola intercalar/sola exterior com um esboço da parte superior do sapato posicionada acima da disposição da sola intercalar/sola exterior, e uma posição proposta para a integração de ranhuras ou canais flexíveis; 11

Figura 2 - é uma vista do aspecto dorsal de um pé, posicionada sobre a unidade da sola intercalar/sola exterior, numa localização pretendida de modo que a área alvo do pé fique alinhada para ser um catalisador substancialmente em forma de abóbada. Também se proporciona uma indicação da zona de flexão do pé e da correspondente zona de flexão da disposição de sola intercalar/sola exterior;

Figura 3 - é uma secção transversal de plano frontal e sagital de uma unidade de sola intercalar/sola exterior, tal como pormenorizado, através das secções A - A' e B - B' da figura 2;

Figura 4 - é uma vista em perspectiva de um elemento resiliente amovível que pode ser introduzido num receptáculo esboçado na figura 3;

Figura 5 - é uma vista do aspecto posterior de um outro aspecto da invenção que ilustra um pé posicionado normalmente numa disposição de sola intercalar/sola exterior, e que mostra uma disposição radial de sola intercalar/sola exterior, assim como uma zona plantar de amortecimento para a localização do calcâneo do pé;

Figura 6 - é uma vista posterior de um aspecto de um pé posicionado normalmente numa disposição de sola intercalar/sola exterior de acordo com a presente invenção, e que mostra uma disposição tradicional de sola intercalar/sola exterior que indica os braços de alavanca em torno do grande eixo de rotação do pé, que 12 contrasta com a de um ambiente de pé descalço experimentado quando calçada num calçado tradicional;

Figura 7 - é uma vista sagital medial de um pé esquelético posicionado, na localização pretendida, numa unidade de sola intercalar/sola exterior que ilustra formas de realização preferidas da invenção que têm; uma disposição radial de sola intercalar/sola exterior, ranhuras ou canais flexíveis do pé, uma zona de amortecimento plantar para a localização do calcâneo do pé e o posicionamento de um catalisador substancialmente em forma de abóbada alinhável com o aspecto plantar do pé para uma área alvo;

Figura 8 - é uma vista correspondente à da figura 7, mas que ilustra uma forma de realização alternativa de um catalisador em forma de abóbada e que ilustra ainda uma zona de amortecimento plantar para a localização do calcâneo do pé e uma outra zona de amortecimento plantar para a zona metatársica com uma zona de amortecimento posicionada para ser adjacente à camada de desgaste.

Figura 9 - é uma vista frontal de uma disposição da sola superior e da sola intercalar/sola exterior de um sapato através de uma secção definida pelo linha de flexão metatársica, tanto numa posição de apoio do peso, como num cenário de não suporte do peso que ilustra uma sola intercalar/sola exterior com uma geometria radial num estado não comprimido e num estado comprimido atribuível ao apoio do peso de corpo dos utilizadores. 13

Figura 10 - é uma vista em planta lateral sagital de uma outra forma de realização da invenção que ilustra um sapato, com uma diferente caixa do dedo do pé, num estado relaxado e num estado de dorsiflexão com os dedos do pé levantados, e que ilustra um dispositivo de resistência à tensão fabricado de fibras elásticas;

Figura 11 - é uma vista em planta lateral sagital de um sapato, com uma diferente caixa do dedo do pé, num estado relaxado e num estado de dorsiflexão com os dedos do pé levantados, e que ilustra um dispositivo de resistência à tensão fabricado de molas em espiral; e,

Figura 12 - é uma vista em planta lateral sagital de um sapato, com uma diferente caixa do dedo do pé, num estado relaxado e no estado de dorsiflexão com os dedos do pé levantados, e que ilustra um dispositivo de resistência à tensão integrado no desenho da sola intercalar/sola exterior.

Descrição Pormenorizada das Formas de Realização Preferidas

Fazendo referência à figura 1, nela se divulga um artigo de calçado 1 com uma caixa diferente 24 e uma sola intercalar/sola exterior 2, em que a sola intercalar/sola exterior 2 tem uma camada de desgaste diferente 10 posicionada de tal modo que a camada de desgaste 10 é a primeira parte do artigo de calçado 1 a entrar em contacto com o chão ou a superfície de suporte durante o ciclo de marcha. O artigo de calçado 1 tem também uma sola intercalar/sola exterior 2 com um catalisador substancialmente em forma de abóbada 3 que tem um vértice 14 diferente 4. A sola intercalar/sola exterior 2 tem ranhuras ou canais 15 que se estendem através dos mesmos que aumentam a dorsiflexão natural do pé. As ranhuras ou canais de flexão 15 têm um desenho de modo a permitir a dorsiflexão substancialmente irrestrita do sola intercalar/sola exterior 2 através da zona metatársica 14 e mais especificamente através da linha de flexão 16, tal como ilustrado na figura 2. 0 artigo de calçado 1 pode ser fabricado de acordo com alguns dos processos de fabrico padrão que incluem trabalho de deslizamento, combinação e torção de placa. 0 artigo de calçado 1 tem uma parte superior 50 que pode ser fabricada a partir de uma variedade de materiais utilizados tipicamente no desenho e no fabrico de calçado desde que os materiais que compreendem a referida caixa 24 do dedo do pé apresentem caracteristicas consistentes com a permissão da dorsiflexão máxima do hallux. A sola intercalar/sola exterior 2 pode também ser fabricada por um qualquer de uma variedade de processos de fabrico comuns à indústria de calçado incluindo compressão por molde, derrame e injecção, e pode ser formado de uma variedade de compostos variedade que apresentem as caracteristicas pretendidas de sola exterior/sola intercalar incluindo PVC à base de espuma, EVA e poliuretano. A figura 2 ilustra uma vista dorsal de um pé humano posicionado, conforme seja pretendido, por cima ou dorsal em relação à unidade 2 da sola intercalar/sola exterior em que uma área alvo pretendida 5 do pé é alinhada com o vértice 4 do catalisador substancialmente em forma de abóbada 3. A área alvo 5 é definida como a zona do pé que 15 se aproxima da intersecção dos cuneiformes laterais 28, dos cubóides 29 e dos naviculares 30.

De preferência o ressalto, deflexão, e propriedades de compressão do catalisador em forma de abóbada 3 são tal que quando o catalisador em forma de abóbada 3 é sujeito a forças de compressão consistentes com as actividades diárias de suporte do peso, o vértice 4 do catalisador em forma de abóbada 3 terá uma altura máxima entre 1 % e 5% do comprimento total do pé. A suave pressão criada pelo catalisador em forma de abóbada 3 actua para criar a contracção do músculo através da interacção da pressão e dos órgãos do tendão de Golgi dos músculos de suporte do pé. As contracções repetitivas do músculo funcionam como um programa de resistência progressivo tendo que resulta num fortalecimento gradual dos músculos do pé. A figura 2 ilustra também uma localização pretendida das ranhuras ou canais de flexão 15 (na figura 1). Na figura 2 a referência 14 identifica uma "zona metatársica" que incorpora a localização de flexão natural do peito do pé, designadamente as juntas metatarsofalangeais do pé. As ranhuras ou canais de flexão 15 estendem-se de preferência através da zona metatársica 14 e paralelas a uma linha de flexão pretendida 16. Para acomodar uma variedade de proporções de comprimento de dedo do pé para o pé a forma de realização preferida tem uma zona de flexibilidade aumentada no plano sagital através da zona metatársica 14. Isto pode ser conseguido tendo ranhuras ou canais de flexão 15 incorporados no desenho de sola intercalar que correm paralelas à linha de flexão 16 criada pelas articulações das juntas metatarsofalangeais. De preferência, as ranhuras ou canais de flexão 15 são posicionados no interior de uma 16 zona definida no aspecto medial do pé por um limite posterior medial 17 não inferior a 70% do comprimento do pé e por um limite anterior medial 18 não superior a 80% do comprimento do pé e no aspecto lateral do pé por um limite posterior lateral 19 não inferior a 60% do comprimento total do pé e por um limite anterior lateral 20 não superior a 70% do comprimento do pé. Com a incorporação das ranhuras ou canais 15 correspondentes ao que acima se disse, a sola intercalar/sola exterior 2 do sapato é capaz de dorsiflexão em sincronismo com o pé para aumentar a realização da biomecânica ideal de marcha, particularmente através da fase de balanço quando o pé está no ar a preparar-se para atingir o chão enquanto está a entrar na fase seguinte, ou fase de contacto. A Figura 2 também ilustra as linhas da referência A - A' e B - B', que intersectam o vértice 4 do catalisador em forma de abóbada 3 e que actuam para definir as vistas de secção transversal da figura 3. Fazendo referência à figura 3, que pormenoriza as secções transversais do catalisador em forma de abóbada 3 através de uma secção transversal posterior anterior A-A', e uma secção transversal medial-lateral B-B' através do seu vértice 4, ilustram-se as características de secção transversal do catalisador em forma de abóbada 3 e do seu vértice 4, assim como as características de um receptáculo 6 capaz de receber um elemento resiliente amovível 7, tal como mostrado na figura 4. O elemento resiliente 7 actua para definir as características de compressão, ressalto e flexão do catalisador em forma de abóbada 3 compreendendo a maioria do volume do catalisador em forma de abóbada 3. Tal como divulgado em Burke et al, patente US #5,404,659, é 17 desejável introduzir no aspecto plantar do pé, na área alvo 5, uma pressão para estimular contracções musculares e através delas criar um fortalecimento dos músculos intrínsecos do pé. Porém, para melhor permitir este processo reabilitativo, a acomodação tem de ser apresentada para possibilitar uma remoção e inserção eficazes do elemento resiliente 7. As insuficiências do desenho da patente 5,404,659 foram previamente discutidas e são superados pela disposição ilustrada na figura 3 que incorpora um receptáculo 6 que tem paredes laterais verticais 8 com a finalidade de fixar o elemento resiliente 7 no seu lugar e proporcionar uma fácil remoção.

Tal como ilustrado na figura 4, o elemento resiliente 7 tem lados verticais 9 para alinhar com paredes laterais verticais 8 do receptáculo 6. Para proporcionar o ressalto, as propriedades de compressão e de deflexão pretendidos, o elemento resiliente 7 pode ser fabricado de uma variedade de materiais conhecidos pelos peritos na arte de fabrico e de utilização de espuma e da sua incorporação em artigos de calçado e semelhantes. Estes materiais podem incluir espumas com composição de EVA, PVC ou poliuretano, assim como meios através dos quais as propriedades pretendidas são atingíveis através da incorporação de polímeros viscoelásticos. Estes são apenas alguns exemplos de materiais preferidos e a composição do elemento resiliente 7 não tem de estar limitada a estes materiais. O elemento resiliente 7 pode ser fabricado com uma variedade de meios conhecidos pelos peritos na arte, por exemplo, injecção, derrame, estampagem e corte de matriz, mas não tem de estar limitado a estes processos. 18

De acordo com outro aspecto da invenção, tal como ilustrado na figura 5, apresenta-se uma forma de realização preferida em que um artigo de calçado 1 tem uma sola intercalar/sola exterior 2 que tem uma camada de desgaste 10. A camada de desgaste 10 pode ser fabricada a partir de polímeros conhecidos na indústria de calçado que apresentam as propriedades de resistência à abrasão e ao corte necessárias para oferecer a retenção e durabilidade de forma, que incluem compostos feitos principalmente de borracha e de poliuretano, mas não tem de estar limitada a estes compostos. A sola intercalar/sola exterior 2 pode também ser fabricada através de meios e de materiais comuns à indústria de calçado, mas não tem de estar limitada àqueles materiais e/ou meios. A sola intercalar/sola exterior 2 da presente invenção é caracterizada também por uma nova geometria radial 11 que tem um centro geométrico alinhável com uma zona que se aproxima do eixo grande de rotação 12 de um pé biomecanicamente estável quando visto do aspecto posterior, e alinhável com a zona do centro do plano sagital da massa do calcâneo 13, quando vista de um aspecto do plano sagital, tal como ilustrado na figura 7. Deste modo o pé é encorajado a entrar em contacto com o chão ou superfície de suporte e ir para uma posição de descanso de um modo que reduz torques e acelerações desnecessários que acompanham os desenhos de sola intercalar/sola exterior convencionais. Isto é alcançado alinhando radialmente o centro de curvatura da zona de salto curva da sola intercalar/sola exterior com o centro articulável do calcâneo. A figura 6 ilustra a relação comum entre o pé e uma unidade de sola intercalar/sola exterior configurada 19 tradicionalmente. 0 pé não calçado notavelmente entra em contacto com o chão ou com a superfície de suporte num ponto de contacto não calçado 31 que produz um braço de alavanca equivalente à distância mensurável do centro do grande eixo de rotação 12 do pé e do ponto de contacto não calçado 31. A introdução de calçado com unidades de sola intercalar/sola exterior resulta na modificação do ponto de contacto de tal modo que o ponto de contacto calçado 32 foi transladado tanto lateralmente como inferiormente em relação ao ponto de contacto não calçado 31. Isto resulta numa alavanca aumentada que é mensurável como a distância do centro do eixo grande de rotação 12 do pé e do ponto de contacto calçado 32. Os peritos na arte da biomecânica da marcha apreciarão os aumentos em forças, torques e acelerações que acompanham aumentos no braço de alavanca a partir do ponto de rotação para o ponto de contacto. A figura 7 ilustra a geometria radial 11 da sola intercalar/sola exterior 2 quando vista de um aspecto sagital.

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, a figura 5 e a figura 7 ilustram uma zona de amortecimento 27 que é alinhável com a superfície plantar do salto do utilizador; e que é mais facilmente compressível do que a sola intercalar/sola exterior circunvizinha que forma a periferia da zona de amortecimento. A zona de amortecimento 27 pode ser fabricada através de uma variedade de meios, e de uma variedade de materiais comuns à indústria de calçado mas não tem de ser limitada àqueles materiais e/ou meios. A compressibilidade aumentada da zona de amortecimento 27 pode também ser atingível através da execução estratégica de uma cavidade destituída de quaisquer materiais e nesse 20 caso a elasticidade e a durabilidade do sola intercalar/sola exterior 2 estão unicamente dependentes da engenharia e do desenho dos materiais que rodeiam a cavidade. A finalidade da zona de amortecimento 27 é aumentar a colocação do pé e assegurar que durante o marcha o pé vai assentar lentamente na posição biomecanicamente mais eficaz possível. A figura 7 ilustra também a relação entre o pé do utilizador e a sola intercalar/sola exterior 2 quando vista do plano sagital, e a relação posicionai das ranhuras ou canais 15 com a cabeça do primeiro osso metatársico 26. A figura 8 proporciona uma vista sagital da sola intercalar/sola exterior 2 com formas de realização alternativas da camada de desgaste 10 em que a camada de desgaste tem uma parte dominante do salto com uma zona de geometria radial posterior do pé 11 que espelha a forma de não apoio de peso do calcâneo 25 e uma zona da geometria radial do peito do pé 35. A sola intercalar/sola exterior 2 na zona da zona de geometria radial posterior do pé 11 pode também incluir uma zona de amortecimento plantar 34 alinhável com a superfície plantar do salto do utilizador em relação aos planos medial, lateral, posterior e anterior. A zona de amortecimento plantar pode ser construída desses materiais e com uma configuração tal que permita que seja mais facilmente comprimida do que a sola intercalar/sola exterior circunvizinha 2 que forma a periferia da zona plantar 34. A finalidade da zona de amortecimento plantar posterior do 34 é aumentar a colocação do pé e assegurar que durante a marcha o pé vá lentamente assentar na posição biomecanicamente mais eficaz possível. 21 A zona de geometria radial do peito do pé 35 pode ter uma zona de amortecimento de peito do pé 36 que é comprimida mais facilmente do que o resto da sola intercalar/ exterior 2 que rodeia a zona do peito do pé. A natureza curvilinea da zona de geometria radial do peito do pé 35 é muito próxima da natureza radial do peito do pé quando o centro do eixo grande de rotação é usado como um centro geométrico da rotação para a curva. A zona de amortecimento do peito do pé 36 deve flectir de uma maneira durante o apoio do peso de modo a assegurar a colocação natural e central do pé em torno da sola intercalar/sola exterior 2. Deste modo as energias associadas ao contacto inicial são minimizadas e o peito do pé é encorajado a manter uma colocação biomecanicamente ideal dorsal da sola intercalar/sola exterior 2. A figura 8 também ilustra uma outra forma de realização em que a sola intercalar/sola exterior 2 tem um catalisador com uma forma substancialmente em forma de abóbada 3 com um vértice distinto 4 que é alinhável com uma área alvo pretendida 5 do pé. 0 catalisador em forma de abóbada 3 pode ter um invólucro exterior 37 e uma coluna centralizada 40. A coluna centralizada 40 pode ser construída numa parte de materiais que proporcionam caracteristicas de compressão, de deflexão e de ressalto necessárias para o catalisador substancialmente em forma de abóbada funcionar como pretendido. Em alternativa o catalisador em forma de abóbada 3 pode ser construído de modo que a coluna 40 tenha um pistão 38 e cilindro 39 em que o movimento do pistão 38 no interior do cilindro 39 é regulado através da selecção apropriada de material de enchimento no interior do cilindro de tal modo que o movimento do pistão 38 no interior do cilindro 39 proporcione as caracteristicas de 22 deflexão, compressão e ressalto pretendidas. Nesta disposição o catalisador substancialmente em forma de abóbada 3 tem, plantar em relação ao seu invólucro exterior 37, zonas ou vazios 41. Estes vazios 41 podem ser deixados vazios ou podem ser cheio com espuma, líquidos, bexigas ou gases etc. para proporcionar integridade estrutural ao catalisador substancialmente em forma de abóbada 3 de modo maneira a assegurar a manutenção das características de deflexão, compressão e ressalto pretendidas.

Para permitir uma progressão na resistência criada pelo catalisador substancialmente em forma de abóbada 3 a composição, o desenho, e a escolha de material de qualquer um do invólucro exterior 37, coluna 40, pistão 38, e cilindro 39 podem ser alterados para permitir variabilidade e controlo das propriedades da compressão, flexão e de ressalto do catalisador substancialmente em forma de abóbada 3. Um controlo e variabilidade adicionais das propriedades de compressão, de deflexão e de ressalto do catalisador substancialmente em forma de abóbada 3 podem ser conseguidos através da selecção de materiais escolhidos para encher os vácuos 41. A figura 9 ilustra, através do plano frontal, um artigo de calçado 1 com um sola intercalar/sola exterior 2, tanto numa condição de apoio de peso com numa condição de não apoio de peso. A sola intercalar/sola exterior 2 tem uma camada de desgaste 10 e uma zona de geometria radial do peito do pé 35 que pode ter uma zona de amortecimento do peito do pé 36 mais facilmente compressível do que a área circunvizinha que forma a sola intercalar/sola exterior da zona do peito do pé. Na condição de não apoio do peso a natureza curvilínea da zona de geometria radial 35 peito do 23 pé é sensivelmente próxima da natureza radial do peito do pé quando o centro do eixo grande de rotação é usado como um centro geométrico de rotação para uma curva. A zona de amortecimento do peito do pé 36 deve flectir da maneira ilustrada, durante o apoio do peso de modo a assegurar a colocação natural e central do pé em torno da sola intercalar/sola exterior 2. Deste modo as energias associadas ao contacto inicial são minimizadas e o peito do pé é encorajado a manter uma colocação biomecanicamente ideal dorsal para a sola exterior/sola intercalar 2.

As figuras 10 e 11 ilustram ainda uma outra forma de realização da presente invenção de acordo com a qual um artigo de calçado 1 é dotado de um dispositivo de resistência à tensão 21 desenhado e posicionado de modo que a sua tensão de descanso é conseguida apenas quando a parte superior do referido artigo de calçado 1 está numa posição de dorsiflexão máxima definível pelos dedos do pé do utilizador que estão a ser levantados ao máximo. É um objecto da presente invenção encorajar essa dorsiflexão para permitir a completa realização do "Efeito Windlass" do pé, e a resultante estabilização do pé que acompanha o "Efeito Windlass". Tal como exposto anteriormente, a capacidade de utilizar o "Efeito Windlass" permite a pré-estabilização do pé antes do contacto inicial e a manutenção da integridade estrutural do pé durante a fase da meia-distância de marcha. O dispositivo de resistência à tensão 21 é desenhado e posicionado para puxar ou impelir os dedos do pé para cima durante a fase de balanço de marcha e trabalhar em harmonia com o desejo dos dedos do pé para dorsiflexão durante a mesma fase no ciclo de marcha. 24 0 dispositivo da resistência à tensão 21 pode tomar a forma de uma faixa de fibras elásticas 22 ou de molas helicoidais 23, ou semelhantes, que exibem tensão na direcção da tracção criada quando os dedos do pé tentam a flexão plantar. 0 dispositivo de resistência à tensão 21 deve ser posicionado acima do primeiro eixo de rotação do plano sagital metatársico 33 do primeiro metatarso 26. Com esse posicionamento, um braço de momento é criado resultando na realização da pretendida acção de dorsiflexão através de um movimento de tracção. 0 dispositivo de resistência à tensão 21 pode ser construído a partir de uma variedade de materiais e numa variedade de configurações.

Na figura 12 ilustra-se uma outra forma de realização da invenção em que o dispositivo de resistência à tensão 21 é integrado na sola intercalar/sola exterior 2 do artigo de calçado 1. Tal como ilustrado, o dispositivo de resistência à tensão 21 pode tomar a forma de uma mola cantiléver posicionada na sola intercalar/sola exterior 2 do sapato, em que a posição do cantiléver em estado relaxado 35 é consistente com o estado de dorsiflexão dos dedos do pé. No entanto, durante a fase de aprumo do ciclo de marcha a mola cantiléver assume uma forma cantiléver de estado sob tensão 34 e no seu desejo de assumir o seu estado relaxado gera um efeito de impulso que aumenta a dorsiflexão dos dedos do pé. Nesta configuração o dispositivo de resistência à tensão 21 pode ser construído de, entre outros materiais, uma variedade de polimeros e laminados em camadas e numa variedade de configurações como será claro para um perito na arte dessas estruturas cantiléver.

Para maximizar completamente a capacidade dos dedos do pé para dorsiflexão através da fase de balanço do ciclo da 25 marcha é desejável que as ranhuras ou canais 15 cooperem com o dispositivo de resistência à tensão 21 e também que a caixa 24 do dedo do pé do artigo de calçado 1 seja desenhada de modo a ser capaz de permitir a máxima dorsiflexão dos dedos do pé sem proporcionar qualquer resistência à acção de dorsiflexão. A descrição acima tem um intuito meramente ilustrativo e não restritivo, dado não restarem dúvidas de que outras formas de realização serão perceptiveis para peritos nas artes relevantes sem sair do âmbito da invenção, tal como definido pelas reivindicações que se seguem.

Lisboa, 29 de Março de 2007

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Artigo de calçado (1) que compreende: uma parte superior (50) para cobrir a parte superior do pé de um utilizador; uma sola intercalar/sola exterior (2) fixada à referida parte superior para cobrir uma parte de sola do pé do utilizador e que tem uma face interior para entrar em contacto com a referida parte de sola e uma face exterior (10) para realizar a interface com uma superfície subjacente; e a referida sola intercalar/sola exterior que tem uma zona do salto correspondente ao salto de um utilizador e uma curvatura convexa (11) para a referida face exterior na referida zona do salto; caracterizado por a referida curvatura convexa ter um raio de curvatura transversal aproximadamente coincidente com um grande eixo (12) de rotação do referido pé do utilizador através do centro de gravidade do plano sagital (13) do calcâneo.
2. 2. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 1, no qual: a referida curvatura convexa tem um raio de curvatura longitudinal aproximadamente coincidente com o centro de massa de plano sagital do calcâneo (13) do referido pé do utilizador.
3. 3. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, que compreende ainda: - a referida sola intercalar/sola exterior que tem uma zona (15) de flexibilidade aumentada correspondente a uma zona metatársica (14) do pé de uma pessoa definida 27 por um limite posterior medial (17) de não menos de 70% do comprimento do pé, um limite anterior medial (18) de não mais de 80% do comprimento do pé e um limite anterior (20) de não mais de 70% do comprimento do pé.
4. 4. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 3, no qual: - a referida zona de flexibilidade aumentada é dotada transversalmente de ranhuras (15) que se estendem transversalmente, formadas na referida sola intercalar/sola exterior na referida zona.
5. 5. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 4, no qual: - pelo menos uma da referida parte superior e da referida sola intercalar/sola exterior é dotada de meios de solicitação (23) que actuam para solicitar a referida zona de flexibilidade para uma posição correspondente a um estado de dorsiflexão.
6. 6. Artigo de calçado de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual: a referida disposição de sola intercalar/sola exterior tem, além disso, um catalisador (3) substancialmente em forma de abóbada para realizar a interface com o aspecto plantar de um pé humano quando uso o artigo de calçado; o referido catalisador tem um vértice (4) para se alinhar com uma área alvo (5) no interior do referido pé dito, sendo a referida área alvo definida pelo ponto de articulação dos 28 ossos cuneiformes laterais (28), cubóide (29) e (30) e navicular do pé, para permitir uma articulação triplanar do pé em torno da área alvo; o referido catalisador apresenta propriedades de compressão e de ressalto tais que o referido catalisador é capaz de aplicar uma pressão dirigida para cima para estimular o órgão do tendão de Golgi do referido pé em resposta a uma pressão para baixo sobre 0 referido catalisador pelo referido pé, e o referido catalisador tem uma altura máxima do referido topo de 1 % a 5% do comprimento do referido pé.
7. 7. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 6 em que: - o referido catalisador (3) tem um receptáculo (6) para alojar de modo amovivel um elemento resiliente (7) para fazer com que o referido catalisador aplique a referida pressão para cima.
8. 8. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 7, no qual: - o referido receptáculo possui paredes laterais (8) perpendiculares à referida face exterior da referida sola intercalar/sola exterior para realizar a interface com os lados verticais do referido elemento resiliente para se opor às forças dirigidas horizontalmente.
9. 9. Artigo de calçado de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, no qual: 29 a referida zona de salto compreende uma zona de amortecimento (27,34) correspondente ao referido calcâneo do utilizador (13), sendo a referida zona de amortecimento mais facilmente compressivel do que um resto da referida disposição de sola intercalar/sola exterior que envolve a referida zona de salto.
10. 10. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 9, no qual: - a referida zona de amortecimento (34) está situada entre a referida face interior e a referida face exterior a e referida curvatura convexa da referida zona de salto que se aplana ao suportar o peso de um utilizador.
11. 11. Artigo de calçado de acordo com a reivindicação 9, no qual: - a referida face exterior 10 tem uma parte do peito do pé que se estende em oposição à referida face interna e que tem uma curvatura convexa com um raio de curvatura coincidente com o referido grande eixo; - uma zona de amortecimento (36) de peito do pé correspondente a uma curvatura convexa da referida zona de peito do pé; - a referida zona de amortecimento de peito do pé é mais facilmente compressivel do que a sola intercalar/sola exterior circundante; e - a referida curvatura convexa da referida zona de peito do pé se aplana ao suportar o peso de um utilizador. Lisboa, 29 de Março de 2007