(57)【要約】  厚さｔの表面層と、高さｈの弾性のある表面下構造を有する緩衝および衝撃吸収パッドシステム。表面下構造は、弾性のある柱の列を備え、それぞれの柱は、中央空洞を取り囲む円錐台状の柱の壁を有する。円錐台状の柱の壁は、表面層の反対側の柱の端部での領域に、より圧縮されやすく相対的につぶれやすい区域である区域と、表面層に隣接する柱の端部の領域に、相対的につぶれにくい区域である区域とを有する。柱の壁は、６度より大きく１０度より小さい範囲の抜き勾配で先細になっている。【選択図】図９
2019525783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのパッドを備える弾性パッドシステムであって、
前記パッドが複数の支持する弾性のある下部構造の中空の柱を備え、それぞれの柱が、柱の壁と、第１の端部と、閉じた第２の端部とを有し、
前記柱の壁が中央空洞を取り囲み、前記空洞が、前記柱の前記第１の端部から前記閉じた第２の端部まで延在し、
前記柱の壁が、前記壁の前記第１の端部では、前記壁の前記閉じた第２の端部におけるより薄い断面厚さを有し、
前記柱の壁が、前記第１の端部に隣接する領域では、前記断面がより厚い前記壁の前記第２の端部に隣接する領域のつぶれにくい区域に比べて、前記断面がより薄いつぶれやすい区域を有し、
前記パッドシステムが、断面パッド厚さＴを有し、前記柱の壁によって画定されるそれぞれの中央空洞が、前記断面厚さＴ内に比較的一様な高さｈを有し、断面厚さｔが、Ｔ＝ｔ＋ｈとなるように、前記断面厚さＴ内で前記中央空洞の前記閉じた端部越えて延び、ｈ：ｔの比が１．３より大きく、３．５より小さい、弾性パッドシステム。
【請求項２】
前記柱の壁の前記断面厚さが、前記第１の端部から前記閉じた第２の端部まで１２５％より大きく、１４０％より小さい範囲内の比率で増大する、請求項１に記載の弾性パッドシステム。
【請求項３】
前記柱の壁が先細になって、円錐台形状の柱を形成する、請求項１に記載の弾性パッドシステム。
【請求項４】
前記柱の壁の厚さが増大して、前記閉じた端部で合してドームを形成する、請求項１に記載の弾性パッドシステム。
【請求項５】
前記柱が、内側および外側両方とも先細になっており、
外側の抜き勾配が６度より大きく、１０度より小さく、
内側の抜き勾配が６度より大きく、１０度より小さい、
請求項２に記載の弾性パッドシステム。
【請求項６】
前記外側の抜き勾配が前記内側の抜き勾配より大きい、請求項５に記載の弾性パッドシステム。
【請求項７】
前記外側の抜き勾配が前記内側の抜き勾配とほぼ等しい、請求項５に記載の弾性パッドシステム。
【請求項８】
前記柱が、内側および外側両方とも先細になっており、
外側の抜き勾配が６度より大きく、１０度より小さく、
内側の抜き勾配が６度より大きく、１０度より小さい、
請求項３に記載の弾性パッドシステム。
【請求項９】
前記外側の抜き勾配が前記内側の抜き勾配より大きい、請求項８に記載の弾性パッドシステム。
【請求項１０】
前記外側の抜き勾配が前記内側の抜き勾配とほぼ等しい、請求項８に記載の弾性パッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年６月９日出願の米国仮特許出願第６２／３４８１１７号の優先権を主張し、本明細書中に完全に示されるかのように本明細書に援用される。
本発明は、かけられた力を減衰し衝撃エネルギーを吸収するためのシステムに関する。より詳細には、本発明は、かけられた力を減衰し衝撃エネルギーを吸収するための弾性のある表面下構造を有する抗疲労性および安定化パッドに関する。より詳細には、本発明は、衝撃吸収、抗疲労性マットシステム、ならびに健康管理、レクリエーション、産業、および家庭において表面で使用するために、また、スポーツ器材、履物のパッド、および身体のパッドとして使用するために、かけられた力を減衰し衝撃エネルギーを吸収するための弾性のある表面下構造および変形可能な構造を有する衝撃吸収、安定化パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立っている緊張または疲労をやわらげるために、または衝撃力を減衰するためにある種のマットシステムが使用されている。多くのこのようなシステムが知られている。いくつかのマットは、一緒に結びつけられた閉鎖セルフォームまたは加硫ゴムチップを使用して緩衝作用および衝撃吸収構造を与える。他のマットは、水平方向の管状の形状であることが多い変形可能な弾性セルの列で、管状構造体へは一定の壁厚さを有する列を使用する。これらのセルは、弾性表面層を有することもあり、有さないこともある。ほとんどの従来のマットシステムには多くの問題がある。
【０００３】
ほとんどの従来の衝撃減衰構造体は、かけられた力が増大するにつれて硬くなる。したがって、これらの緩衝能力は、最も必要なときに最小限しか利用することができない。フォームマットは特に、圧縮されて、適正には支持しない、または緩衝作用とならない硬さになる。さらに、フォーム材料は、容易に底打ちすることがあり、有害な衝撃がマットを通り抜けてその下のより硬い床面上にまで達する可能性がある。
【０００４】
また、フォームおよび他の一般的な圧縮可能な材料は、以前の高さおよび形状にすぐには戻らない。圧力を抜いたときの反応がおそい表面マットは、荷重が繰り返しかかると部分的に圧縮され、緩衝作用のいかなる積極的な効果も失われる。このことは、長時間立っていて、フォームおよび他の材料がずっとさらに持続的に圧縮されるようなときには特に当てはまる。従来のシステムは、時間とともに密になる傾向があり、したがって、これによって、エネルギー吸収層は局所的かつ全体的に密になって硬くなる。
【０００５】
この劣化を最小限にするための試みでは、パッド材料に対して、一体フォームに加えて高密度のゴムが使用された。しかしながら、マットは、高密度のゴムを加えることに対して補うためにほとんど厚さを増やさず、したがって、これによって、マットの所与の高さに対してより衝撃吸収する材料の量が減る。ゴムの高密度のフォームでは底打ち防護にならず、これらは相対的に圧縮性がなく、抗疲労の恩恵が少ない。
【０００６】
長時間立っていると、しばしば、下肢および足の浮腫（はれ）が生じ、抗疲労性マットはそれを緩和することができる。従来の考え方では、軟らかい表面のマットは、姿勢をより多く調節し、血液を心臓に戻す静脈のポンピングを活性化し、したがって、はれおよび不快感を軽減する、というものである。しかしながら、抗疲労性マットは緩衝作用対安定性を最適化しなければならないことは長い間知られていた。軟らかすぎると、マットは、実際、疲労を増大させることがある（マットレスの上で立って作業することを想像されたし）。さらに、マットが柔らかすぎると、その不安定さによって、身体が平衡を保つように働くときに不当な量の筋肉活動が必要となる。これによって、実際、筋肉疲労、ならびに背中、腰、ひざ、足首、および足の痛みなどのすべての付随する苦痛が加速される。しかしながら、硬すぎるマット、または普通に立って重量を移動するだけで容易に底打ちするマットは、全くマットがないところに立っているよりは明確に良いとは言えない。
【０００７】
必要なことは、姿勢を少し変化させて、働いている筋肉への、およびそれからの血流を増やすのに十分な不安定さを有するが、過大で疲労させる筋肉活動を必要とする過大な不安定さがない最適な量の緩衝作用を提供するマットシステムである。
【０００８】
さらに、ほとんどの従来のシステムでは、力を吸収する機構が、マットのまさに表面での即座の変位で始まり、その変位はしばしば、このような表面の上で競技する、歩く、または作業する人に対して、危険にも足がひっかかること、および／または他の変位の不安定さにつながる。ほとんどの従来のマットは圧縮されると、足の周りの表面領域は変形して、主体がでこぼこした表面で作業し、歩き、または立つ状況となる。わずかであれば、作業者がそれぞれの足を動かして上り坂を絶えず歩いているとき、これは、さらなる疲労につながる。閉鎖セルフォームシステムでは、特に、フォーム下部構造を有する表面上で足を動けなくする、または足がひっかかるようになるマットの危険な表面変形レベルがしばしば生じる。たとえ、作業者が滑らなくても、またはつまずかなくても、でこぼこした表面に対処することがさらなる疲労につながる。
【０００９】
また、より薄くて、はっきりとした抗疲労性が少ないマットの需要が増してきた。作業面の高さが標準化されている作業環境では、抗疲労性マットの厚さは問題となる。作業者は、作業面が、彼らの手および目まである相対距離にあるのに慣れており、「床を上げる」ことには抵抗がある。２５〜７５ｍｍのマットの高さがかつては最適と考えられていたが、それは変わり、より薄いマットへの需要が市場に強い影響を与えた。
【００１０】
我々自身が以前に特許取得した衝撃減衰マットの分野での進歩は、上記の問題の態様のすべてでなくてもその多くで打開策につながった。２５〜７５ｍｍ程度の高さの範囲の変形可能なセルよりなる材料の領域では、我々が特許取得した技術は優れた役割を果たす。しかしながら、近年、より薄い材料でのさらに小さいセルに対する必要性が高まってきているので、セルの形状、寸法、および（圧縮しにくい領域に対する圧縮しやすい領域の）高さ比における我々の以前の公式化では、我々の以前の革新したものに匹敵するレベルで機能することができる衝撃吸収材料ができないことは我々には明らかとなった。このことは、表面マットの分野だけでなく、特に、履物の内側での使用を意図し、適合するのに十分薄い材料においても当てはまる。
【００１１】
運動靴の底に見られるパッドは、衝突、衝撃の吸収および安定化のために高度に発達してきた。最近まで、ランニング、ジョギング、コートのスポーツ、フィールドのスポーツ、およびエアロビックダンシングなど、地面との衝突を伴うスポーツ用の靴は、衝撃を吸収するために十分な緩衝作用を有するべきであることについてほとんど意見の相違はなかった。しかしながら、過去１０年にわたって運動靴の緩衝作用の利点に関してかなりの論争があった。それにもかかわらず、２０１６年に、ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ｓｕｒｇｅｏｎｓと共同でＴｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ｆｏｏｔ  ＆  Ａｎｋｌｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ（ＡＯＦＡＳ）によって出版された論文は、「どのタイプの靴がより良いかを言うべきデータは存在しない」と報告し、運動選手は「足のための全体的な衝撃吸収と良好なかかとの制御を探し求める」べきであると推奨している。彼らは、「万能薬ではないけれども、（運動）靴のこれらの特質は、脛痛症、腱炎、かかとの痛み、疲労骨折、および他のオーバーユース症候群を防ぐ助けとなり得る」とさらに述べている。
【００１２】
ここでも、運動靴で緩衝作用を与えるための多くのシステムが用いられている。閉鎖セルフォーム、ゲル、または液体を使用するものもある。その他、加圧ガスの比較的大きなポケットが使用されている。他では、変形可能な弾性セルの列、セル間の間隔を変えて配列された固体セル、または開放セルの格子状構造のどちらかが使用され、これらによって、このような用途で必要な曲げ性が可能となる。他では、波状、水平の管状パターン、または衝撃で変形するベローズを形成する様々な形状の弾性構造体が使用される。これらのシステムのすべては、その多くが上記で説明された、いずれかのパッドシステムの難点を示す。
【００１３】
フォーム、ゲル、および液体は重くなりがちである。フォームは特に、使い込むと底打ちしてすぐに壊れる。他の弾性構造体は、それらにかけられた力が増すにつれて硬くなり、また、管、波、またはベローズが平らになると突然底打ちする。
【００１４】
さらに、上記のように、これらのシステムは緩衝作用と安定性とをバランスさせなければならないので問題が生じる。従来のシステムではしばしば、材料または構造に緩衝作用があればあるほど、安定性が低くなり、スポーツに関連した怪我をする、またパーフォンマンスが下がる可能性がある。いくつかのスポーツ靴の製造者は、普通の歩行またはランニングをバランスボールでの訓練と同様にすることによって筋肉を緊張させるために、靴に不安定性を生じさせる利点を宣伝している。しかしながら、この付加の筋肉訓練はパーフォンマンスを犠牲にする。結局、スポーツ器材および靴の目的は、怪我または過度の筋肉疲労をさせることなく、正しい方向に最大の力を出させて所望のスポーツの結果を達成することである。
【００１５】
上記のマットと同様に、スポーツ器材およびスポーツ靴で用いられているほとんどのパッドは、衝突の表面での即座の変位で始まるように設計されており、それによって、危険で方向性の予想不可能な変形が生じる。
【００１６】
耐久性に対する必要性もある。上記の安全および抗疲労性マットとは異なり、履物では、パッドの全表面が使用のたびに圧縮される。２０１３年、Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｐｏｄｉａｔｉｃ  Ｓｐｏｒｔｓ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅは、ほとんどのランニング用の靴は、ほぼ５６３〜８８５ｋｍ（３５０〜５５０マイル）の使用後、その衝撃吸収性を失うと注意した。パッド全体が使用のたびに圧縮を受けるいかなるスポーツ用途でも同様な統計が見られた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
衝撃吸収パッドおよび抗疲労性マットの分野で必要なものは、作用する荷重での表面変形がほとんどない、または全くないことを示しながら、より薄くて小さな寸法を必要とする用途でうまく働くことができ、かつ、身体への衝撃を安全に吸収することによって、疲労および怪我を引き起こす因子を弱めるように、表面より下の高さで弾性のある新しいシステムである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
好ましくは弾性のある表面下構造の連続した列を有する衝撃吸収パッドシステムが、抗疲労性マット用の表面層の下で使用するため、ならびに運動器材および靴で使用するために開示される。弾性のある表面下構造は、例えば、空洞を取り囲む円筒形で、空洞の端部が任意選択的にドーム状である幾何形状が好ましい。本明細書で説明される画定された構造体の列は、比較的より安定し、比較的変形がより少ない表面層を有して、抗疲労性で運動での衝撃を減衰するのに効果的である。本システムによって、十分な安定性が得られ、効果的な衝撃および底打ち防護がさらに得られる。
【００１９】
開示される実施形態は、床と作業面との間の距離を実質的に短くすることなく、立っていることによる疲労および／または歩くことによる疲労を軽減する必要のある作業環境で用いることができることが有利である。言い換えれば、ここでは、比較的薄いマットシステムが要求される。このような環境の例としては、製造施設、小売店、病院および医療センタ、花屋、ならびに、その他保護されていない床、地面、アスファルト、またはコンクリートの上を、作業者が仕事日に長時間立っていなくてはならない、あるいは歩いて時間を過ごさなければならない任意の他の環境がある。
【００２０】
開示される保護面システムを使用することができるその他の種々雑多な用途としては、体の不自由な人および老人のための理学療法室、動物病院の手術室、およびスポーツのコート、病室などの壁がある。開示される他の実施形態は、ハイキング、ランニング、ジョギング、コートやフィールドのスポーツ、およびエアロビック運動用の靴などの運動靴の緩衝作用および安定化システムで使用することができることが有利である。
【００２１】
新奇な弾性パッドシステムが開示される。本パッドシステムの一実施形態は、複数の支持する弾性のある下部構造の中空の柱の下部構造を含み、それぞれの柱は、柱を形成する柱の壁と、第１の端部と、閉じた第２の端部とを有する。柱の壁は中央空洞を取り囲み、空洞は、柱の第１の端部から閉じた第２の端部まで延在する。柱の壁はまた、壁の第１の端部では、壁の閉じた第２の端部におけるより薄い断面厚さを有する。柱の第１の端部に隣接する壁の部分は、断面がより厚い壁の第２の端部に隣接する領域のつぶれにくい区域に比べて、柱の断面がより薄いつぶれやすい区域である。
【００２２】
パッドシステムはまた、断面パッド厚さＴを有する。柱の壁によって画定されるそれぞれの中央空洞は、断面厚さＴ内に比較的一様な高さｈを有し、断面厚さｔは、Ｔ＝ｔ＋ｈとなるように、断面厚さＴ内で中央空洞の閉じた端部を越えて延びる。いくつかの実施形態では、ｈ：ｔの比は１．３より大きく、３．５より小さいことは有利である。
【００２３】
さらに、いくつかの実施形態では、柱の壁の断面厚さは、第１の端部から閉じた第２の端部まで１２５％より大きく、１４０％より小さい範囲内の比率で増大する。
いくつかの実施形態では、柱の壁は先細になって、円錐台形状の柱を形成する。柱の壁は、内面および外面を有し、したがって、いくつかの実施形態では、上記で画定したように、柱の壁は、内側および外側両方とも先細になっており、壁の内面および外面の両方共、抜き勾配を有する。いくつかの実施形態では、外側の抜き勾配は６度より大きく、１０度より小さく、内側の抜き勾配は６度より大きく、１０度より小さい。外側の抜き勾配は内側の抜き勾配より大きくてもよいし、外側の抜き勾配は内側の抜き勾配とほぼ等しくてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、柱の壁の厚さは増大して、閉じた端部で合してドームを形成することは有利である。
上記の柱は、水平断面で、任意の楕円、あるいは多辺の規則的または不規則的な形状（例えば、限定するものではないが、六角形または八角形など）とすることができる。
【００２５】
開示される弾性構造体は、柱の第１の端部では、下部構造の閉鎖された層におけるよりも多く撓むことが好ましい。マットシステムで使用されるとき、これは、足がひっかかる現象、および足の周りの表面の他の乱れを軽減する。抗疲労性マット、運動靴、および運動器材において、これは、十分な衝撃減衰および緩衝作用を与えながら十分な安定性を与える。好ましい構造は、上記で説明したように、少なくとも２つの異なる圧縮性の区域を有する構造を与えることによって、底打ち（衝撃減衰の突然の喪失とも言う）に対してより大きな防護を与える。
【００２６】
開示される構造はまた、例えば、プロペラの回転、作動しているエンジン、他の機械、または滑らかでない表面の上の車輪の転がりにおいてみられる、回転、衝突、または跳ね返りによって誘起される振動の源によって引き起こされる振動を隔離および吸収する。
【００２７】
好ましい実施形態は、人の重量から荷重がかけられているとき、立っている人に「より軟らかく」感じる表面を与えるが、作業者がマットの異なる場所に動いた後、またはマットから出た後、本質的に、荷重がかかっていないときの形状にすぐに戻る。好ましい弾性マットは、床面では上面よりも容易に変形可能または圧縮可能で、実際、より多く撓む多数の撓む弾性円筒または柱によって支持された上面を有する。この構造によってより安定した作業面が得られる。
【００２８】
好ましい実施形態は、多数の撓む弾性円筒または柱が、下面では、足の裏に近い表面よりも容易に変形可能または圧縮可能であるので、運動活動中も同様に、地面に当たる足に対する衝撃を減衰させ、同時に、足を安定させる表面層の安定性を与える。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】弾性マットの一実施形態の断面図である。
【図２】弾性マットの代替の実施形態の断面図である。
【図３】図１のマットの底面図である。
【図４】図２のマットの底面図である。
【図５Ａ】荷重のないときの従来の閉鎖セルフォーム緩衝材の概略図である。
【図５Ｂ】荷重がかかっているときの従来の閉鎖セルフォーム緩衝材の概略図である。
【図６Ａ】荷重のないときの、開示される弾性構造体の実施形態の図である。
【図６Ｂ】荷重がかかっているときの、開示される弾性構造体の実施形態の図である。
【図７】明瞭にするために特定の要素が誇張された、開示されるマットの実施形態の立面断面図である。
【図８】明瞭にするために特定の要素が誇張された、開示されるマットの代替の実施形態の立面断面図である。
【図９】開示されるパッドの代替の実施形態の立面断面図である。
【図１０】開示されるマットの代替の実施形態の立面断面図である。
【図１１】選ばれた実施形態に対する、最大衝撃力対落下高さのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、図面を参照すると、本発明は、同様な番号が同様な部品を示すいくつかの図面を参照することによって好ましい実施形態で説明される。
この明細書を通して「一実施形態」または「実施形態」として言及することは、この実施形態に関連して説明される、特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書を通して様々な箇所で「一実施形態では」または「実施形態では」という句が現れるが、これらは必ずしもすべてが同じ実施形態に言及しているわけではない。さらに、これらの特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせることができる。
【００３１】
この明細書を通して「柱」として言及するものは、典型的には、円柱形または多角形の軸および２つの軸端部を有する、管状の軸の支持構造体のことを言う。同様に、この明細書を通して「円筒」として言及するものは、同じく２つの軸端部を有する管状の軸の支持構造体のことを言う。
【００３２】
この明細書を通して「柱の端部」として言及するものは、柱の軸が終わると考えられる点の組のことを言う。柱の端部は開いていてもよく、閉じていてもよい。概して、この明細書で言及される柱は中心軸線を有し、柱の端部は、柱の中心軸線にほぼ垂直な仮想の交差面における柱の軸の末端によって画定される。しかしながら、閉じた柱の端部は、柱の内面または外面で、ドーム状にする、くぼみにする、または任意の他の形状にすることができる。
【００３３】
概して、この明細書で言及される柱は中空の柱であり、柱の軸または湾曲した面を画定する連続し湾曲した「柱の壁」によって取り囲まれた中央空洞を有する。柱の壁は、断面厚さが概ね一定であってもよいし、柱の一端では相対的に厚く、他端では薄いなど、断面厚さが変化してもよい。
【００３４】
用語「錐状」は、錐の共通の高度な幾何学的な定義によって一般的に説明される形状を言及するためにこの明細書を通して用いられる。錐は、共通の点、すなわち頂点を、頂点を含まない平面にある底面の一組の点のすべてに接続する一組の線分によって形成される任意の３次元形状である。この底面は、円を形成する一組の点に限定する必要はなく、底面は任意の組の点から形成される任意の形状であってもよいことに留意されたい。例えば、多角形の底面を有する錐は角錐を形成し、楕円の底面を有する錐は楕円錐を形成する。
【００３５】
この明細書を通して「円錐台」形状として言及するものは、錐の底部が残るようにとがった頂点の頭が切られた錐形状のことを言い、錐は、錐の底面を形成する点の組から、錐の中心軸線にほぼ垂直な平面の点の組まで延在する。
【００３６】
この明細書を通して「外側抜き勾配」および「内側抜き勾配」として言及するものは、次の角度のことを言う。一般に、錐の底面の周囲は準線と呼ばれ、準線と頂点との間の線分は側面の母線である。柱の壁の厚さを有する錐形状の中空の柱の場合、２つの錐があり、一方が他方の内部にあって柱を形成する。両方の錐は中心軸線をほぼ共有する。１つの錐の側面は柱の軸の外側面を形成し、１つの錐の側面は柱の軸の内側面を形成する。外側の抜き勾配は、外側面の母線と共通の中心軸線との間で形成される角度である。内側の抜き勾配は、内側面の母線と共通の中心軸線との間で形成される角度である。
【００３７】
この明細書を通して「底打ち」として言及することは、緩衝材料または構造が、力の方向にそれ以上ほとんど相対的に変形することができない状態に達した段階のことを言う。
図１は、ドーム付きの円筒２と、ドーム付きの円筒に隣接する表面層１と、弾性リンクまたはブリッジ３とを有する弾性パッドの一実施形態の断面図である。図２は、ドーム付きの円筒と、傾斜した、または先細の壁と、ドーム付き円筒に隣接する表面層とを有するが、弾性ブリッジはない弾性パッドの代替の実施形態の断面図である。図３および４は、それぞれ、下部構造面から見た図１および２のパッドの平面図である。弾性パッド４は、従来のいくつかのゴムの調合、または従来の他のエラストマ成形技術のいずれかから作ることができる。
【００３８】
弾性パッド４は、表面下の中空のドーム付き円筒２を有する表面層１を有する。これらの弾性円筒は、図２の符号２（誇張されている）でわかるように、円筒の内側が傾斜していることもあり、傾斜していないこともある。円筒２の第１の区域６は、荷重がパッド４の表面１に徐々にかかったときに、マットが最初に撓む、または変形する、またはつぶれる区域である。
【００３９】
いくつかの実施形態では、弾性ブリッジまたはリンク３は円筒２を互いに結合する。このようなリンクによって、円筒２の上部区域に安定性と剛性が加えられ、このようなリンクを有しない円筒２の相対的に撓みやすく、圧縮されやすく、つぶれやすい第１の区域６と比べて、荷重がかかったときに相対的につぶれにくい上部区域となる。
【００４０】
図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ、荷重のないとき、および荷重がかかっているときの従来の閉鎖セルフォーム緩衝材の概略図である。図５Ｂでは、フォーム緩衝材は、荷重がかかって表面が変形したときの不安定な状態を示しており、これによって、表面の変形により底部が危険なほど拘束される可能性がある。衝突エネルギーは、上から下にフォームセルを押しつぶすことによって吸収され、材料は荷重がかかって「より硬く」なる。
【００４１】
図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、荷重のないとき、および荷重がかかっているときの、開示される弾性構造体実施形態の図である。この構造体が衝撃または荷重を受けたとき、表面の変形は最小限であり、底部は拘束される傾向になく、衝撃エネルギーは、円筒構造体の閉じた第２の区域ではなく、円筒構造体の第１の区域で、構造体（円筒が示されている）が「制御されて」座屈するまたはつぶれることによって吸収されることに留意されたい。したがって、材料は、荷重がかかって、つぶれやすい構造体が変形し続けると「軟らかく」なり、変形に対して比較的強く抵抗する第２の区域が変形することによって荷重が吸収されると、パッドの構造体の抵抗は「底打ち」する。
【００４２】
図７は、例示する目的で柱または円筒の長さが誇張された、開示されるパッド１００の実施形態の立面断面図である。パッド１００は表面層１１０を有する。表面層１１０は柱１２０によって支持され、柱１２０は柱の壁１２４および中央空洞１２１を備える。柱１２０は任意の容易で適切な形状とすることができるが、規則正しい幾何形状が好ましく、円筒形状または円錐台形状が、製造の容易さという点で有利であり、このようなすべての柱に対するモデルとして本明細書で説明される（円錐台の柱のモデルで、柱１２０の抜き勾配または他の傾斜角度の特定の説明を除いて、参照の便宜上、柱はときどき典型的には円筒と称する）。柱の壁１２４は柱の端部１２７を有し、柱の端部１２７は、柱１２０に内部の空洞１２１につながる中空の中心を有する管状の端部であることが有利である。柱の端部１２７において柱の壁１２４は幅ｄを有する。一実施形態では、柱の第２の端部はドーム形状で、ドーム１２８は、空洞１２１の閉じた端部を形成する。
【００４３】
柱の壁１２４は２つの区域、すなわち、柱の端部１２７の領域にある第１の区域１０５、およびドーム１２８の領域にある第２の区域１０３を有する。第２の区域１０３は、第１の区域１０５とは異なり、押しつぶしに対しては比較的抵抗するが、第１の区域１０５は、すべての作用する圧縮荷重だけでなく、初期の押しつぶしまたは変形の過荷重がかかるように設計され、第２の区域１０３よりも相対的にずっと圧縮されやすい。（矢印１０１で示す）圧縮力が作用して、弾性材料の高さを鉛直方向に圧縮し、荷重がかかっていないときの壁の境界線から離れるように材料を膨らませると、第１の区域１０５の典型的な圧縮は、（柱の中心軸線に対して）外向きおよび内向きの両方の向きのわずかな膨らみとして点線の対１０９で示された中程度の変形を伴う。荷重が増大すると、増大した荷重、または衝撃のどちらかによって、第１の区域１０５は、実際に座屈するまたは押しつぶされて、破線の対１０７および矢印１０４で示された態様および方向に大きく変形する。材料は、本質的には、さらに圧縮される、または膨らむことを止め、その代わりに、（柱の中心軸線に対して）外向きにつぶれて、模式的に示された特徴的な座屈崩壊となる。
【００４４】
第２の区域１０３は、第１の区域１０５の初期の、およびそれに続く厳しい圧縮および変形の間、ほとんど受動的に働く。受ける力、ならびにゴムおよび柱の寸法および特性に応じて、第２の区域１０３は、点線の対１０２によって模式的に示された、わずかな膨らみしか示さない。この違いは意図したものであるが、まだ完全には認識されていない他の因子が働いている可能性もあるが、圧縮の効果およびその結果の座屈崩壊（第１の区域１０５のみ）の明白な差は、区域１０３の形状が区域１０５に比べて大きく異なることによると考えられる。
【００４５】
第１の区域１０５は、相対的に断面が薄い柱の端部１２７から始まり、上記の変形効果を達成するのに十分な壁の厚さに増大するまで厚さを増す。柱の壁１２４のこの領域付近のどこかが仮想の区域境界１０６である。この仮想の区域境界で、およびその上方で、材料特性は、断面の厚さが増大することによって、容易に圧縮される、またはつぶれる助けとならなくなる。この仮想の境界より上では、パッド１００の表面層１１０への最も厳しい衝撃の場合のように、第２の区域が完全につぶれるまで、また、つぶれていなければ、第２の区域内で膨らむことなく、またはその他の変形なく、圧縮力は、本質的に第１の区域まで通り抜ける。それでも、このような場合、圧縮性の相対的に低い第２の区域１０３は、第１の区域１０５まで通り抜けた後に残っている異常な衝撃エネルギーを吸収することによって、「底打ち」を防ぐように働く。大きな衝撃力の場合には、区域１０５は、実際、同様に変形して、衝撃エネルギーのさらにより多くを吸収する。
【００４６】
図７の概略図は、第１の区画１０５が徐々に傾斜して上に上がり第２の区域１０３に入り、これらの区域の間に仮想の境界１０６が引かれることを示しているが、他の実施形態では、徐々の、または傾斜させた様式ではなく、上方で厚さを増大させて境界を明白にする。例えば、限定するものではないが、第２の区域１０３は、境界１０６で、またはその付近で、おそらくステップ状に厚くすることさえして、急に厚さを変化させることができ、その結果、徐々にではなく急に厚さが増大する。
【００４７】
図８は、例示する目的で柱または円筒の長さが誇張された、開示されるパッド１００の実施形態の立面断面図である。柱１２０は、柱の閉じた端部で幅Ｃを有し、それは上部の層１１０のすぐ下である。空洞１２１は、最も上の幅ｗを任意のドーム１２８の直前で有する。この代替の実施形態では、柱１２０は、他の柱、および表面層１１０の下側に接続する補剛リブ１４０ならびに／あるいはリンクまたはブリッジ１３０を有する（図３も参照のこと）。いずれの場合も、リブ１４０またはリンク１３０の効果は、第２の区域１０３を、ずっと剛性を高くしてその効果（図７に対して説明した）を強化して相対的につぶれにくくすることである。少なくとも１つの効果は、リブ１４０またはリンク１３０が柱１２０に接合されている範囲では、その箇所での柱の幅が、リブまたはリンクの下よりも、あるいは柱の周りの他の場所よりも著しくかつ効果的に広いことである。リブまたはリンクは任意選択的に傾斜しており、その傾斜は任意選択的に丸いリブ端部または平らな端部で終わることができる。
【００４８】
柱の底部１２７は幅ｄを有し、空洞の開口１０８は幅Ｗを有し、円柱または錐状の空洞を取り囲む円筒または錐状の柱に対して、柱の底部の面積Ａは次式で与えられる。
Ａ＝（π／４）＊（（Ｗ＋２ｄ）２−Ｗ２）
図９は、開示されるパッド１００の実施形態の立面断面図である。この実施形態は、例えば、運動靴に採用するのに適した高さを有する構造体である。我々が以前に特許取得した技術が、効果的に力を減衰するために約２．３ｃｍ（０．９インチ）のパッドの厚さを推奨した箇所で、図９の開示されたパッドの厚さは、約０．２５ｃｍ（０．１インチ）ほどの薄さで有効である。例えば、限定するものではないが、この実施形態では、０．２９２ｃｍ（０．１１５インチ）の厚さが有利なことがある。
【００４９】
この実施形態は、図７に対して上記で説明したように、柱１２０と、中央空洞１２１と、柱の壁１２４と、柱の端部１２７とを備える。この新しい実施形態では、我々の新しい技術は、０．２０〜０．２３ｃｍ（０．０８０〜０．０９２インチ）の範囲の有利な柱の高さで、驚くべき有効性を達成している。
【００５０】
本実施形態もまた、図７に対して上記で説明したすべての衝撃吸収特性を有する柱の壁の相対的につぶれやすい第１の区域１０５および相対的につぶれにくい第２の区域１０３を備える。我々が以前に特許取得した技術では、柱の壁の厚さは、上記の効果を達成するためには、底部の幅ｄの約１２５％を超えて厚くすべきではないと考えられていた。パッドの厚さをより薄くしていった最近の我々の研究は驚くべき結果を生んだ。すなわち、柱の壁の厚さを２５〜４０％厚くしていく（すなわち、幅ｄの１２５〜１４０％）と非常に効果的であることが判明した。柱の壁１２４のこの領域のどこか、すなわち、壁の厚さが１２５％と１４０％との間の厚さに増大するところが、仮想の区域境界１０６である。例えば、第１の区域の第１の端部での公称の柱の壁の断面厚さが０．０５２８ｃｍ（０．０２０８インチ）で、第１の区域の境界での厚さが０．０６９３ｃｍ（０．０２７３インチ）では、第１の区域の一端から他端までの壁の厚さの増加は１３１％である。
【００５１】
０．２９２ｃｍ（０．１１５インチ）の公称パッド高さに対して、仮想の境界１０６は、点線１０６で示すように、柱の底部１２７から柱の壁１２４に沿って測った高さで約０．１０２〜０．１４０ｃｍ（０．０４０〜０．０５５インチ）の間の高さに配置するのが好ましく、０．１１２ｃｍ（０．０４４インチ）が好ましい。
【００５２】
柱１２０は中空の円錐台が有利である。錐内部の空洞１２１は、開口１０８で始まり、任意選択のドーム１２８の湾曲点まで狭くなっていくのが望ましい。したがって、柱の壁１２４は、柱の中心軸線に対して内側の柱の壁面、および外側の柱の壁面を有する。柱の壁１２４の外側の面は、表面層１１０と合流するところまで傾斜して上に向かうのが好ましい。このように、外側の壁面は抜き勾配１２５を有し、内側の壁は抜き勾配１２３を有する。
【００５３】
我々の研究開発はまた、好ましい外側および内側の柱の壁の抜き勾配に対して驚くべき結果を生んだ。厚さが約２．３ｃｍ（０．９インチ）のパッドに対する我々の以前の技術では、１〜５度の間の外側および内側の抜き勾配が必要であったが、我々の新しい進歩では、より薄い場合、例えば、公称のパッドの高さが０．２５〜０．３８ｃｍ（０．１〜０．１５インチ）の範囲の場合には、好ましい抜き勾配は、６度より大きく、１０度より小さい範囲であることが示された。公称の全体高さ０．２９２ｃｍ（０．１１５インチ）の上記の例に対しては、抜き勾配は、角度１２５に対しては約９．２度、角度１２３に対しては７．４７度が有利である。
【００５４】
図９の一実施形態では、表面層１１０の下の柱１２０の密度は、好ましい柱の内径約０．２３７７ｃｍ（０．０９３６インチ）、柱の外径約０．３４３４ｃｍ（０．１３５２インチ）、および、したがって、柱の端部１２７での柱の壁の厚さ、すなわち幅ｄ約０．０５２８ｃｍ（０．０２０８インチ）に基づく。仮想の境界１０６での柱の壁の厚さは幅ｇで示され、約０．０６９３ｃｍ（０．０２７３インチ）である。
【００５５】
柱は、様々な構成で、かつ様々な距離で離間して、表面層１１０の下に配置することができる。上記の公称寸法に対して、柱は、柱１２０の中心軸線が約０．４６ｃｍ（０．１８インチ）の間隔の中心の円上に配置された列で表面層１１０の下に配置されるのが有利である（図４参照）。
【００５６】
表面層１１０は、矢印の対ｔで示すように厚さｔを有し、柱１２０は、矢印の対ｈで示すように高さｈを有し、パッド１００は、矢印の対Ｔで示すように全厚さＴを有する。ここで、Ｔ＝ｈ＋ｔ。
【００５７】
我々が以前に特許取得した技術が、ｈ：ｔの比が３．５より大きいことが有利であると教示した箇所で、我々の最新の研究は、それより小さい比である、１．３より大きくて３．５より小さい比が本明細書で開示された、より薄いマットおよびパッドに対しては有効であると決定した。例えば、約０．２８３２ｃｍ（０．１１１５インチ）の公称全厚さＴ、０．０６６０ｃｍ（０．０２６インチ）の表面層の好ましい厚さｔ、および０．２１７２ｃｍ（０．０８５５インチ）の好ましい高さｈでは、ｈ：ｔ比は３．２９である。
【００５８】
図１０は、開示されるパッド１００の実施形態の立面断面図である。この実施形態は、より薄く、あまり突出しない抗疲労性マットに使用するのに適する高さ、例えば、全高さが０．８９〜１．２７ｃｍ（０．３５〜０．５インチ）の間のマット内の構造である。この実施形態は、図７に対して上記で説明したように、柱１２０と、中央空洞１２１と、柱の壁１２４と、柱の端部１２７とを備える。公称高さ１．１３ｃｍ（０．４４５インチ）のマットに対して、０．７６〜０．８１ｃｍ（０．３０〜０．３２インチ）の柱の高さが有利である。
【００５９】
この実施形態もまた、図７に対して上記で説明したすべての衝撃吸収特性を有する相対的につぶれやすい第１の区域１０５および相対的につぶれにくい第２の区域１０３を備える。
【００６０】
図９におけるように、図１０の区域１０５は、柱の端部１２７から始まり、断面が相対的に薄いところから上記の変形効果を達成するのに十分な壁の厚さに増大するまで厚さを増していく。前述したように、我々自身の以前の技術では、柱の壁の厚さは、上記の効果を達成するためには、底部の幅ｄの約１２５％を超えて厚くすべきではないと考えられていた。しかしながら、パッドの厚さをより薄くしていった最近の我々自身の研究は驚くべき結果を生んだ。すなわち、柱の壁の厚さを２５〜４０％厚くしていく（すなわち、幅ｄの１２５〜１４０％）と非常に効果的であることが判明した。柱の壁１２４のこの領域のどこか、すなわち、壁の厚さが１２５％と１４０％との間の厚さに増大するところが、仮想の区域境界１０６である。例えば、第１の区域の第１の端部での柱の壁の断面厚さが０．１５８８ｃｍ（０．０６２５インチ）で、第１の区域の境界での厚さが０．２１８４ｃｍ（０．０８６インチ）では、第１の区域の一端から他端までの壁の厚さの増加は１３８％である。
【００６１】
１．１３０ｃｍ（０．４４５インチ）の公称全高さに対して、例えば、第１の区域は、柱の第１の端部から測った高さが０．３８１〜０．４４５ｃｍ（０．１５〜０．１７５インチ）の範囲であるのが有利であり、高さが０．４１９ｃｍ（０．１６５インチ）であるのが望ましい。
【００６２】
図１０では、柱１２０もまた、図９に対して上記で説明したように、先細の柱の壁１２４およびドーム１２８を有する円錐台形状である。この代替の実施形態（図１０）もまた、内側および外側の柱の壁の角度１２３および１２５を備える。図９の実施形態と同様に、新しい有利な抜き勾配は、１〜５度の間の抜き勾配よりむしろ６〜１０度の範囲の抜き勾配を適用する。しかしながら、この実施形態では、抜き勾配がほぼ等しいのが最適である。この実施形態の約１．１３０ｃｍ（０．４４５インチ）の公称パッド高さに対して、好ましい抜き勾配は角度１２５および角度１２３の両方に対して約８度である。これらの形状に対して、点線１０６で示された仮想の境界１０６は、柱の底部１２７から柱の壁２４に沿って約０．４１９ｃｍ（０．１６５インチ）のところに配置される。
【００６３】
この代替の実施形態では、表面層１１０の下の柱１２０の密度は、好ましい柱の内径約１．１４３ｃｍ（０．４５０インチ）、柱の外径約１．４６１ｃｍ（０．５７５インチ）、および、したがって、柱の端部１２７の柱の壁の厚さ、すなわち幅ｄ約０．１５９ｃｍ（０．０６２５インチ）に基づく。仮想の境界１０６での柱の壁の厚さは、約０．２１８ｃｍ（０．０８６インチ）である。
【００６４】
図１０の代替の実施形態もまた、矢印の対ｔで示すように厚さｔを有する表面層１１０を有し、柱１２０は、矢印の対ｈで示すように高さｈを有し、パッド１００は、矢印の対Ｔで示すように全厚さＴを有する。ここで、図９に対して上記で説明したように、Ｔ＝ｈ＋ｔ。我々の以前の技術が、ｈ：ｔの比が３．５より大きいことが有利であることと教示した箇所で、我々の最新の研究は、それより小さい比である、１．３から３．５より小さい範囲の比が本明細書で開示されるマットおよびパッドには有効であることを決定した。例えば、約０．１１３０ｃｍ（０．４４５インチ）の公称全厚さＴ、約０．３４３ｃｍ（０．１３５インチ）の好ましい厚さｔ、および０．７８７ｃｍ（０．３１０インチ）の好ましい高さｈでは、ｈ：ｔ比は２．３である。
【００６５】
図１０のパッド構造が抗疲労性マットシステムとして使用される場合、マットは、任意選択的に、マットの少なくとも１つの縁に一体の傾斜部１２６を有し、一組の単一のリブ１２９は、柱の外周縁を一体の傾斜部の基部に接続することができる。
【００６６】
図１１には、最大衝撃力対落下高さの曲線のグラフが提示されている。これは、以前の開示で提示された力対変位の曲線とは異なる。このようなグラフは、衝撃力を吸収するために設計された構造の衝撃力吸収能力に関して、より機能的に適用可能なデータを提供すると考えられる。このグラフでは、新しい構造を示す曲線が、以前に提示した構造（１．２７ｃｍ（１／２インチ）厚さ）と比較されている。
【００６７】
グラフに提示されたデータに対して、最大衝撃力（Ｇｍａｘ）が、ＡＳＴＭ規程Ｆ３５５−１０ａにしたがってミサイルＥを使って３つの異なる実施形態で測定された。Ｇｍａｘはインチの単位の落下高さの関数としてプロットされている。左の曲線は３ｍｍ厚さのナノセルの実施形態を使ってプロットしたデータから、真ん中の曲線は０．９５ｃｍ（３／８インチ）厚さのパッドから、右の曲線は従来技術の１．２７ｃｍ（１／２インチ）パッドからのものである。
【００６８】
マットは、以下の特性を有するＳＢＲ／ＥＰＤＭ／天然ゴム弾性材料から作られることが一般的であり有利である。それらの特性は、マットの表面で測定されたシュアＡデュロメータ硬さが、４０〜７０（より詳細には、４０〜５０、約４４が有利である）、弾性率が約０．５ＭＰａ〜約４ＭＰａであり、これは約０．６９ＭＰａが有利である。
【００６９】
好ましい下部構造は、一様な格子、またはハニカム構成とすることができる。好ましい下部構造は、円形、楕円形、または３辺から２０辺以上の多辺形とすることができる。好ましい下部構造は、一方で円筒間の弾性ブリッジのリンクのない共有壁構成を有することができ、または、その代わりに、図８および１０に対して上記で説明したような弾性リンクによって互いに接合することができる。
【００７０】
上記で言及したが、本明細書ではそれ以外に明示していない、または詳細には説明していないシステムおよび構成部品に関しては、このようなシステムおよび構成部品の作用および仕様、ならびに本明細書で開示した目的を達成するために互いに協働して、また本明細書で開示した他の要素と協働して作成または組立または使用することができる態様は、すべて当業者が十分知り得る範囲内にあると考えられる。したがって、技術者が一般的に知っていることについては本明細書では繰り返して説明しようとしない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
固い面に長時間立っていることは、知覚的、主観的に心地よくなく、疲れる。適正に設計された抗疲労性マットは、快適さを増し、疲れ、ならびに足および脚のはれを軽減する。開示されたマットは、研究によって抗疲労性能が最大になると示された理想的なレベルの伸縮性に調整される。最適化された性能によって、足への圧力を軽減し、脚への衝撃を軽減し、疲労を最大限軽減しながら、安定性および支持性が確実になる。従来の伸縮性のある床材は、圧縮されると密になって硬くなる。本明細書で開示した独特な構造は、実際、触るとしっかりとしているが、かける圧力を増すと軟らかくなる。仕事で立っていなければならない作業者は、疲労が少なく、背中、足、および脚の痛みが少なければ生産性が向上する。これは、一般的には事故を少なくする。
【００７２】
作業面の高さが標準化されている作業環境では、抗疲労性マットの厚さは問題となる。作業者は、作業面が、彼らの手および目まである相対距離にあるのに慣れており、「床を上げる」ような調節には抵抗がある。０．６４〜１．２７ｃｍ（０．２５〜０．５インチ）の範囲の高さの抗疲労性マットは、床の高さが普通であると感じさせながら、疲労および怪我を軽減する必要性を満たす。
【００７３】
衝突および衝撃吸収パッドはまた、多くのタイプのスポーツ器材またはシューズ上に、またはそれらの中に使用される。ハイキング、ランニング、ジョギング、コートやフィールドでのスポーツ、およびエアロビック運動用の靴などの運動靴の緩衝作用および安定化システムで使用されるパッドは、適切な安定性を与えて落下および筋肉の緊張による怪我を軽減し、運動の目的を達成するように環境と相互作用する十分な力を出させながら、適正な緩衝作用を与えて疲労および衝撃による怪我を軽減しなければならない。
【００７４】
ライフルの台尻のパッド、ヘルメットのパッド、肩、ひざ、およびひじのパッド、グローブなど、パッドを入れることが必要な他の運動器材の衝突および衝撃吸収パッドは、衝撃による怪我を防いで繰り返される衝撃力を緩衝しなければならない。
【００７５】
法令にしたがって、本発明は、構造的な特徴に関して多少具体的に言語で説明してきた。しかしながら、示された手段および構造は、本発明を実行する好ましい形態を備えるので、本発明は、示された特定の特徴に限定されるものではないことを理解されたい。したがって、本発明は、均等の原理にしたがって適切に解釈された添付の特許請求の範囲の適法で有効な範囲内において、その形態または変形のいずれかにおいて請求されるものである。
【図１】
2019525783.tif 000003
【図２】
2019525783.tif 000004
【図３】
2019525783.tif 000005
【図４】
2019525783.tif 000006
【図５Ａ】
2019525783.tif 000007
【図５Ｂ】
2019525783.tif 000008
【図６Ａ】
2019525783.tif 000009
【図６Ｂ】
2019525783.tif 000010
【図７】
2019525783.tif 000011
【図８】
2019525783.tif 000012
【図９】
2019525783.tif 000013
【図１０】
2019525783.tif 000014
【図１１】
2019525783.tif 000015
【国際調査報告】
2019525783.tif 000016