(57)【要約】  上側発泡部材と下側発泡部材との間に配置された波形のエネルギ分散プレートを含む保護パッド構成が提供される。波形のエネルギ分散プレートは、スポーツ選手の保護および機動性の両方を最大化するパッド構造を可能にするために、第１の方向に沿って剛性を示し、第２の方向に可撓性を示す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発泡部材と、
前記第１の発泡部材に連結された構造部材と、
を含むパッドシステムにおいて、前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、第２の発泡部材をさらに含み、前記構造部材は、前記第１の発泡部材と前記第２の発泡部材との間に配置されることを特徴とするパッドシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有するポリマーシートを含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、またはポリアミドのうちの１つを含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、Ｌｅｘａｎ（登録商標）を含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、平均波長対振幅比（λ／Ｈ）が２：１の正弦曲線状の断面形状を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、平均波長対振幅比（λ／Ｈ）が約０．５：１〜４：１の正弦曲線状の断面形状を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記断面形状は、ピーク間波長が約０．２５〜１．５インチであり、材料厚さが約０．０１５〜０．１インチであり、波の高さが約０．１３〜０．７５インチである波の形を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記第１の発泡部材は、ポリウレタン発泡体またはＳＨＯＣＫｔｅｃ（商標）  Ａｉｒ２Ｇｅｌ  Ｆｏａｍのうちの一方を含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記正弦曲線状の断面形状が単一の方向に維持されて、前記構造部材の上面に隆起を形成することを特徴とするパッドシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のパッドシステムにおいて、パッドが前記隆起に対して垂直な平面内で曲がるように構成されることを特徴とするパッドシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパッドシステムにおいて、前記隆起がプレーヤの自然な動作を模倣するように、前記パッドがスポーツ選手用の肩パッドアセンブリに配置されることを特徴とするパッドシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、衝撃に応じた形状変形によってエネルギを蓄えるように構成されることを特徴とするパッドシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、前記構造部材に形成された複数の穴を画定することを特徴とするパッドシステム。
【請求項１５】
第１の発泡部材と、
第２の発泡部材と、
前記第１の発泡部材と前記第２の発泡部材との間に配置された構造部材と、
を含むパッドシステムにおいて、前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有し、
前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有するポリマーシートを含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、またはポリアミドのうちの１つを含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のパッドシステムにおいて、前記構造部材は、平均波長対振幅比（λ／Ｈ）が約０．５：１〜４：１の正弦曲線状の断面形状を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のパッドシステムにおいて、前記断面形状は、ピーク間波長が約０．２５〜１．５インチであり、材料厚さが約０．０１５〜０．１インチであり、波の高さが約０．１３〜０．７５インチである波の形を有することを特徴とするパッドシステム。
【請求項１９】
請求項１４に記載のパッドシステムにおいて、前記第１の発泡部材および前記第２の発泡部材はそれぞれ、ポリウレタン発泡体またはＳＨＯＣＫｔｅｃ（商標）  Ａｉｒ２Ｇｅｌ  Ｆｏａｍの一方を含むことを特徴とするパッドシステム。
【請求項２０】
請求項１４に記載のパッドシステムにおいて、前記正弦曲線状の断面形状が単一の方向に維持されて、前記構造部材の上面に隆起を形成し、
パッドは、前記隆起に対して垂直な平面内で曲がるように構成され、
前記構造部材は、衝撃に応じた形状変形によってエネルギを蓄えるように構成されることを特徴とするパッドシステム。
【請求項２１】
第１のポリウレタン発泡部材と、
第２のポリウレタン発泡部材と、
前記第１の発泡部材と前記第２の発泡部材との間に配置された構造部材と、
を含むパッドシステムにおいて、
前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有し、
前記構造部材は、正弦曲線状の断面形状を有するポリカーボネートを含み、
前記正弦曲線状の断面形状は、約２：１の平均波長対振幅比（λ／Ｈ）と、ピーク間波長が約０．５インチであり、材料厚さが約０．０３１インチであり、波の高さが約０．２５インチである波の形とを有し、
前記正弦曲線状の断面形状が単一の方向に維持されて、前記構造部材の上面に隆起を形成し、パッドは、前記隆起に対して垂直な平面内で曲がり、前記構造部材は、衝撃に応じた形状変形によってエネルギを蓄えるように構成されることを特徴とするパッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づき、「保護パッド（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  Ｐａｄ）」と題する２０１０年３月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／３１９，８３０号の優先権を主張するものであり、この特許の内容は、参照により、その全体を本明細書に援用される。
【０００２】
本システムおよび方法は、保護パッドに関する。より具体的には、典型的な本システムおよび方法は、衝撃に伴うエネルギを分散させるように構成された保護パッドに関する。
【背景技術】
【０００３】
保護用肩パッドおよび他のスポーツ用関連保護パッドは、フットボール、ホッケー、サッカー、クリケット、およびラクロスなどの多数の接触型スポーツにおいてプレーヤによって着用される。そのようなスポーツの物理的特徴から、防護服は、保護パッドがプレーヤの身体の意図した領域に沿った状態で、プレーヤにフィットすることが重要である。合わせ不良の防護服は、プレーヤの安全を危うくすることがある。防護服が快適にフィットすることも重要である。不快な着具合は、プレーヤの身体能力および精神力の妨げになることがある。
【０００４】
具体的には、フットボール肩パッドは、上半身の負傷からスポーツ選手を守ることを意図されている。例えばフットボールにおける現在の肩パッド設計の焦点は、衝撃の分散である。図１は、従来の肩パッドアセンブリ（２０）を示している。図示したように、肩パッドアセンブリ（２０）は、可撓性ベストと、ベスト（２２）に取り付けられた１対の剛性肩パッド（２４）とを含む。１対のストラップ（３０、３２）は、ベスト（２２）の背面部分から延び、ベストの前面部分（３６）に取り付けられている。より詳細には、ベストの後部右側から延びる第１のストラップ（３０）は、ベストの前部右側（３８）に取り付けられ、ベストの後部左側から延びる第２のストラップ（３２）は、ベスト（２２）の前部左側（４０）に取り付けられている。
【０００５】
図示した従来の肩パッドアセンブリ（２０）は、互いに動作可能に連結された剛性の上側肩パッド（２６）、および剛性の下側肩パッド（２８）を含むことができる。例えば、上側肩パッド（２６）は、肩の頂上でベスト（２２）に固定することができ、一方、下側肩パッド（２８）は、ストラップでベスト（２２）に連結される。下側肩パッドは、着用者の二頭筋より上でいくぶん動けるように吊すことができ、したがって、着用者の自由な動きを妨げることなく着用者を保護することができる。従来からの公知の保護パッドのさらなる例は、米国特許第４，６１０，３０４号明細書、米国特許第４，９８５，９３１号明細書、米国特許第７，１６８，１０４号明細書、および米国特許第７，６４７，６５１号明細書に示されている。
【０００６】
肩パッドは、プレーヤが速度およびエネルギを失うほど過度に重くても、プレーヤの機動性を制限するほど過度にかさばってもならない。従来の運動選手用のパッドシステムは、柔らかいパッドが硬いプラスチックシェルの下にある２部品構成のシステムを使用する。しかし、衝撃を効果的に分散させ、プレーヤの安全性を改善し、軽量であり、プレーヤが機動性を維持するのを可能にする多くの異なる方法がある。衝撃のエネルギをより効率的に分散させることによって、プレーヤは、身体の負傷が減るので、より長い期間にわたって試合に出ることができ、また、機動性が向上し、自信が深まるので、よりハイレベルな試合を行うことができる。
【発明の概要】
【０００７】
多くの可能な実施形態の１つでは、典型的な本保護パッドは、スポーツ選手に対する保護を強化し、一方で、重量を減らして機動性を改善するパッド構成を含む。具体的には、例示的な一実施形態によれば、少なくとも１つの発泡部材間に波形のエネルギ分散プレートが配置され、一実施形態では、上側発泡部材と下側発泡部材との間に波形のエネルギ分散プレートが配置された保護パッド構成が提供される。波形のエネルギ分散プレートは、スポーツ選手の保護および機動性の両方を最大限にするパッド構造を可能にするために、第１の方向に沿って剛性を示し、第２の方向に可撓性を示す。
【０００８】
別の例示的な実施形態によれば、典型的な本保護パッドは、波形のエネルギ分散プレートを含む。
【０００９】
さらに別の例示的な実施形態によれば、波形のエネルギ分散プレートを含む典型的な本保護パッドは、プレートの構造上の一貫性を強化しながら、全体重量を減らすように構成された複数の穴を含む。
【００１０】
さらに別の例示的な実施形態によれば、典型的な本保護パッドは、保護パッドを第１の方向に構造的な支持をもたらすよう構成され、一方で、第２の方向への曲げおよび機動性を可能にする一体ヒンジを含む。
【００１１】
例示的な一実施形態によれば、パッドシステムは、第１の発泡部材、第２の発泡部材、および第１の発泡部材と第２の発泡部材との間に配置された構造部材とを含み、構造部材は、略正弦曲線状の断面形状をとる。
【００１２】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、ポリマーシートである構造部材をさらに含むことができる。
【００１３】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、それぞれが、ポリウレタン発泡体またはＳＨＯＣＫｔｅｃ（商標）  Ａｉｒ２Ｇｅｌ  Ｆｏａｍの一方である、第１の発泡部材および第２の発泡部材をさらに含むことができる。
【００１４】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、ポリプロピレンまたはポリカーボネート素材のいずれか一方である構造部材をさらに含むことができる。
【００１５】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、前記正弦曲線状の断面形状が、２：１の、高さまたは振幅に対する波長の平均比率（λ／Ｈ）を有するように製造される構造部材をさらに含むことができる。
【００１６】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、構造部材の上面に隆起を形成するように単一の方向に維持される、正弦曲線状の断面形状をさらに含むことができる。
【００１７】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、隆起に対して垂直な平面内で曲がるように構成されるパッドを、さらに含むことができる。
【００１８】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、前記隆起がプレーヤの自然な動作を模倣するように、スポーツ選手用の肩パッドアセンブリに配置されるパッドを、さらに含むことができる。
【００１９】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、２：１の平均波長対振幅比（λ／Ｈ）を示す正弦曲線状の断面形状を有する構造部材を、さらに含むことができる。
【００２０】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、約０．５：１〜４：１の範囲をとる平均波長対振幅比（λ／Ｈ）を示す正弦曲線状の断面形状を有する構造部材を、さらに含むことができる。
【００２１】
本開示のさらに別の態様は、上記の特徴の任意の組み合わせを含むことができ、保護パッドの曲げ特性を予想通りに変えるために、構造部材全体にわたって様々な波長対振幅比を示す断面形状を有する構造部材を、さらに含むことができる。
【００２２】
添付の図面は、本システムおよび方法の様々な実施形態を示し、本明細書の一部である。図示した実施形態は、本システムおよび方法の単なる例であり、本システムおよび方法の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、例示的な一実施形態による従来の肩パッドアセンブリの正面図である。
【図２】図２は、例示的な一実施形態による波形の気泡発泡体パッドシステムの分解斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、例示的な一実施形態による波形プレートの立断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、例示的な一実施形態による、力が加わった波形プレートの立断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、例示的な一実施形態による、振幅が異なる領域を有する波形プレートの立断面図である。
【図４】図４は、例示的な一実施形態による波形気泡発泡体の側断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、例示的な一実施形態による肩パッドプレートシステムの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、例示的な一実施形態による肩パッドプレートシステムの正面図である。
【図６】図６は、例示的な一実施形態による肩パッドシステムの斜視図である。
【図７】図７は、例示的な一実施形態による有孔プレートシステムの上面斜視図を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、様々な実施形態による例示的なエネルギ吸収および分散構造を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、様々な実施形態による例示的なエネルギ吸収および分散構造を示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、例示的な一実施形態による一体ヒンジの側面図である。
【図９】図９は、例示的な一実施形態による、エネルギ吸収および分散構造を含む靴の部分側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面全体を通じて、同一の参照番号は、類似しているが必ずしも同一ではない要素を示す。
【００２５】
本明細書は、典型的な保護パッドを形成および使用するシステムおよび方法について記載する。例示的な一実施形態によれば、パッド構成により、重量を減らし、機動性を向上させながら、パッドを着用するスポーツ選手または任意の使用者に対する衝撃保護が強化される。具体的には、例示的な一実施形態によれば、上側発泡部材と下側発泡部材との間に配置された波形のエネルギ分散プレートを含む保護パッド構成が提供される。例示的な一実施形態によれば、この際に、保護パッド構成は包装部材で覆われる。上側発泡部材と下側発泡部材との間に配置された波形のエネルギ分散プレートは、スポーツ選手の保護および機動性の両方を最大限にするパッド設計を可能にするために、第１の方向に沿って剛性を示し、第２の方向に可撓性を示す。
【００２６】
以下の記述では、本システムおよび方法を完全に理解するために、説明を目的として多数の特定の細部が記載される。しかし、本システムおよび方法は、これらの特定の細部なしに実施できることが当業者には明らかであろう。本明細書における「一実施形態」または「１つの実施形態」という表現は、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、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所で出現する「一実施形態では」というフレーズは、必ずしもすべて同じ実施形態を指すものではない。
【００２７】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、「正弦曲線」または「正弦波」という用語は、山と谷を有する正弦関数の曲線と類似したパターンを有する任意の部材または特徴を含むと幅広く解釈すべきである。例示的な本開示によれば、「正弦曲線」または「正弦波」を有する部材は、部材全体にわたって変化する振幅および頻度を示すことができる。さらに、繰り返す波の形状は、決してそれらに限定されるものではないが、曲線、三角形、角が直角なもの、段付き波形などを含む任意の数の輪郭形状をとることができる。
【００２８】
さらに、本明細書および添付の特許請求の範囲において、「波長対振幅比」（λ／Ｈ）という用語は、正弦波の波長または周期の、対応する波長の振幅値に対する比率を指すと幅広く解釈されるべきである。同様に、「平均波長対振幅比」という用語は、正弦波の平均波長または周期の、対応する波長の平均振幅値に対する比率として幅広く解釈されるべきである。
【００２９】
説明したように、典型的な本システムおよび方法は、衝撃エネルギが弱められて着用者に伝達するように、衝撃エネルギを分散させるパッドを提供する。例示的な一実施形態によれば、典型的な本システムは、決してそれらに限定されるものではないが、スポーツ関連パッド、靴、ヘルメット、工業用保護用具、戦闘服などを含むいくつもの衝撃吸収部材に組み込むことができる。一貫性を持たせ、説明を容易にするのみの理由で、本保護パッドシステムおよび構成は、フットボール用パッドシステムとの関連において説明される。しかし、典型的な本保護パッド構成は、決してそれらに限定されるものではないが、ホッケーパッド、クリケットパッド、野球パッド、ラクロスパッド、グローブ、ヘルメット、工業用防護服、靴、戦闘服などを含むいくつもの保護パッド用途に組み込むことができると容易に分かる。
【００３０】
図１に示したものと同様の、現在市場に出ている従来のフットボール型肩パッドシステムは、元の衝撃よりも広い領域にわたって衝撃荷重を分散させるために、気泡発泡体の外側にプラスチックプレート（通常はポリプロピレン）を使用する。対照的に、典型的な本システムおよび方法は、周囲の気泡発泡体が分散させることになる衝撃エネルギを軽減する、またはより完全に分散させるように構成されたエネルギ分散幾何形状にプラスチックプレートを形成することで衝撃を分散させる。
【００３１】
図２は、例示的な一実施形態による、重量を減らしながら、保護および可撓性を向上させるように構成された波形気泡発泡体パッドシステムの分解斜視図である。図示したように、典型的な気泡発泡体パッドシステムは、波形プレートを減衰包装内に入れるというアイデアを採り入れている。典型的な本システムは、発泡体などの少なくとも１つの底部減衰部材に波形プレートを取り付けることで実施することができるが、典型的な本システムおよび方法は、単に説明を容易にするために、減衰部材として発泡体を採用して説明される。しかし、決してそれらに限定されるものではないが、ゲル、封入した流体、骨材などを含むいくつもの減衰材料を使用することができるのは当然のことである。例示的な一実施形態によれば、波形気泡発泡体システム（２００）は、間に波形部材２１０が配置された上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）を含む。この例示的な実施形態によれば、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）は、波形部材（２１０）と共に機能して、衝撃時に受け取ったエネルギを吸収する上に分散もさせ、一方で、従来の肩パッドシステムと比較した場合に、使用者の動作の機動性を高め、動作の範囲を拡張する。さらに、図２に示すように、使用者にとってのシステムの快適性を改善するために、波形気泡発泡体システム（２００）のどちらの側にもさらなる発泡体（２４０）を追加することができる。典型的な波形気泡発泡体概念（２００）の各部品のさらなる細部が下記に示される。
【００３２】
上記のように、波形部材（２１０）は、少なくとも１つの発泡部材に隣接して配置され、例示的な一実施形態によれば、上側発泡部材（２２０）と下側発泡部材（２３０）との間に配置される。例示的な一実施形態によれば、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）は、同じ発泡材料か、またはエネルギの吸収および使用者の感触を共に変えるために、異なる発泡材料で形成することができる。本明細書において、「発泡体」という用語は、液体または気体中に気泡を封じ込めることで形成される任意の物質と解釈すべきであり、連続気泡構成および独立気泡構成を含むものとする。例示的な一実施形態によれば、ポリウレタン発泡体を使用して、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）を形成することができる。あるいは、決してそれらに限定されるものではないが、定量発泡体（ｑｕａｎｔｕｍ  ｆｏａｍ）として、ポリウレタン発泡体（発泡ゴム）、ＸＰＳ発泡体、ポリスチレン、フェノール、シンタクチックフォーム、または他の任意の製造発泡体を含む任意の数の発泡体、または発泡体の組み合わせを使用して、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）を形成することができる。例示的な一実施形態によれば、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）は、衝撃の分散を向上させるために、市販のＳＨＯＣＫｔｅｃ（商標）   Ａｉｒ２Ｇｅｌ  Ｆｏａｍで形成される。典型的な本システムおよび方法は、当初、様々な密度および剛性を有する、Ｕｔａｈ  Ｆｏａｍ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｎｅｐｈｉ，ＵＴ）によって製造されたポリウレタン発泡体を使用して実施した。
【００３３】
典型的な本システムおよび方法によれば、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）は、決してそれらに限定されるものではないが、波形部材（２１０）を囲む所定の位置で発泡部材を発泡させる、波形部材を囲んで発泡体を圧縮成形する、波形部材と対合した発泡体を押し出す、波形部材を囲んで発泡体を固着させる、発泡体を波形部材に機械的に固定する、波形部材と対合した発泡体を削るか、または別の方法で成形する、あるいは当技術分野で公知のように発泡体を形成することを含む、いくつもの発泡体形成方法によって、波形部材（２１０）を囲んで形成することができる。
【００３４】
さらに、上記のように、典型的な波形気泡発泡体概念（２００）は、構造材料で形成され、上側発泡部材（２２０）と下側発泡部材（２３０）との間に配置された波形部材（２１０）を含む。この例示的な実施形態によれば、波形部材（２１０）は、任意の数の熱可塑性プラスチックまたは他の曲げ可能な構造材料で形成することができる。典型的な本システムが、ポリプロピレン、またはポリカーボネートで形成されたプレートとの関係において説明されるが、決してそれらに限定されるものではないが、ポリプロピレン、ＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ製のＬｅｘａｎ（登録商標）を含むポリカーボネート、ナイロンなどのポリアミド等を含む任意の数の構造材料を使用して、波形プレートを形成することができる。一実施形態によれば、ＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ製のＬｅｘａｎ（登録商標）が、その対破壊性および比較的大きな弾性係数により、波形部材（２１０）を形成するのに使用される。
【００３５】
例示的な実施形態によれば、波形部材（２１０）は、正弦曲線状の断面形状を示すように形成される。上記のように、典型的な本システムは、山および谷を有する正弦関数の曲線と類似した繰り返し曲線パターンを有する波形部材（２１０）を有するとして説明される。典型的な本システムおよび方法によれば、波形部材（２１０）の波形は、決してそれらに限定されるものではないが、曲線、三角形、角が実質的に直角のもの、段付き波形などを含む、交互に繰り返す溝および隆起を形成する任意の数の輪郭形状をとることができる。
【００３６】
図３Ａは、例示的な一実施形態による波形部材（２１０）の立断面図である。図３Ａに示す例示的な実施形態によれば、波形部材（２１０）の断面図は、一定の繰り返し正弦曲線波形を示す。図示したように、断面部材は、隆起に対して垂直な方向の波形部材（２１０）の剛性を変えるために、ならびに波形部材またはプレートの衝撃強さ、エネルギ分散、および耐久性を改善するために変更することができる複数の測定可能な特徴を含む。示されるように、波の形（３００）は、ピーク間の波長（３１０）または頻度、材料厚さ（３２０）、および波の高さ（３３０）または振幅によって変更することができる。例示的な一実施形態によれば、典型的な波形部材（２１０）で使用される波の形は、０．２５〜１．５インチのピーク間波長（３１０）と、約０．０１５〜０．１インチの材料厚さ（３２０）と、約０．１３〜０．７５インチの波の高さ（３３０）とを有することができる。例示的な一実施形態によれば、典型的な波形部材（２１０）で使用される波の形は、約０．５インチのピーク間波長（３１０）と、約０．０３１インチの材料厚さ（３２０）と、約０．２５インチの波の高さ（３３０）とを有することができる。ただし、これらのパラメータは、波形部材（２１０）の結果として得られる品質を改善するために、選択的に変えることができる。さらに、例示的な一実施形態によれば、波形部材の特性は、約２：１の平均波長対振幅比（λ／Ｈ）を示す。代替の実施形態によれば、典型的な波の形（３００）は、約１：１〜３：１の範囲をとる平均波長対振幅比（λ／Ｈ）を示す。他の代替実施形態によれば、典型的な波の形（３００）は、約０．５：１〜４：１の範囲をとる平均波長対振幅比（λ／Ｈ）を示す。あるいは、波の形（３００）の寸法およびパラメータは、様々な用途に対する様々な要求および所望の特性に応じてパッド特性を変えるために、上記の範囲を外れてさらに変更することができる。
【００３７】
例示的な一実施形態によれば、図３Ａに示す波の形（３００）を有する波形部材（２１０）を使用することで、結果として出来上がる波形気泡発泡体システム（２００）に様々な利点がもたらされる。第１に、正弦曲線の波の形（３００）を有する波形部材（２１０）を使用することで、波形気泡発泡体システム（２００）に作用する衝撃が特定の長さにわたって分散する面積が、平面プレートを有するシステムと比べて大きくなる。具体的に言うと、図３Ｂに示す例示的な一実施形態によれば、波形気泡発泡体システム（２００）が力（Ｆ）で衝撃を受けると、その衝撃に対応したエネルギは、発泡体を通って波形部材（２１０）に伝達される。力（Ｆ）からのエネルギが波形部材（２１０）の変化のある面に到達すると、波形部材（２１０）は垂直方向に圧縮し水平方向に広がり（Ｅ）、エネルギは、波形を介して、複数の隆起に沿った波形の平面に対して垂直にも、隣接する材料を通って波形の平面に対して平行にも分散される。
【００３８】
例示的な一実施形態によれば、波形部材（２１０）は、加えられた力（Ｆ）と、少し撓んだ波形部材の変形率（元の高さの約３５％未満、および元の幅の約２０％未満）との間でほぼ線形の関係を示す。加えられた力（Ｆ）と変形率との間のこの線形関係により、波形部材（２１０）内でのエネルギ蓄積が可能になるので、衝撃力（Ｆ）より小さい力が、フラットプレートの場合と同様に、使用者の身体に直接的に、かつ即座に伝達される。
【００３９】
図４は、例示的な一実施形態による、組み立てた波形気泡発泡体パッド（４００）を示している。示すように、組み立てた波形気泡発泡体パッド（４００）は、波形部材（４１０）が間に配置された上側発泡部材（４２０）および下側発泡部材（４３０）を含む。さらに、図示したように、ナイロンまたは他の適切な包装（４５０）が気泡発泡体パッドを囲んで、典型的なシステムの摩耗を防止する。図示したように、組み立てた波形気泡発泡体パッド（４００）には、通常では肩パッドに付属する従来の硬質外側シェルがない。硬質外側シェルがないことで、２つの非圧縮性の面間で衝撃を受けることがある、指または手などの身体の一部の負傷が少なくなる。さらに、厚いナイロン包装の場合、波形気泡発泡体パッド（４００）は、何年にもわたって耐える十分な耐久性を有する。さらに、例示的な一実施形態によれば、保護パッドの構築で使用される材料は、典型的なシステムが、ポリウレタン発泡体、ナイロン、およびＬｅｘａｎなどの耐水性材料で構成されるので、パッドシステムを洗濯可能にすることができる。
【００４０】
衝撃からもたらされるエネルギを分散させるのに加えて、典型的な本パッドプレートシステムは、システムを着用したスポーツ選手に選択的な支持および機動性を同時に提供する。具体的に言うと、例示的な一実施形態によれば、プレートの波の形（３００）は、隆起に対して平行な方向に高いレベルの剛性を付与し、一方、正弦曲線プレートの隆起に対して垂直な方向に可撓性を付与する。すなわち、この典型的な構成は、プレートが隆起に対して垂直な軸のまわりに曲がり、回転するのを可能にする。例示的な一実施形態によれば、下記に図５Ａおよび図５Ｂで示すように、隆起の方向および定位、したがって、プレートの単一方向の曲がりを選択的に設計して、安全性を損なうことなく、フットボールプレーヤに最大限の機動性をもたらすことができる。特に、添付の図に示したパッドは、説明を容易にするために、実質的に直線の隆起を含むとして示されているが、隆起の方向、定位、および形状は、プレーヤの適応性および四肢の動作を最大限にし、それによって、プレーヤの安全性および能力を高めるように変更することができる。例示的な一実施形態によれば、隆起は、スポーツ選手の身体の自然な動作に厳密に沿うように設計され、向きを合わせることができる。
【００４１】
図３Ａ、図５Ａ、および図５Ｂに示す典型的な波形部材は、一定の振幅（３３０）、波長（３１０）、および厚さ（３２０）を示すが、波形部材（２１０）の波の形（３００）の振幅、波長、および厚さは、湾曲部の領域を選択的に導入および設計するために変えることができる。図３Ｃに示すように、波の形（３００）の領域（３５０）では、結果として得られる波形気泡発泡体システム（２００）の曲げ特性を変えるために、振幅（３３０）、波長（３１０）、および／または厚さ（３２０）を縮小することができる。
【００４２】
さらに、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、典型的なシステムは、従来の肩パッド構成によく適している。具体的には、図５Ａは、例示的な一実施形態による肩パッドプレートシステムの平面図である。示すように、典型的なプレートシステム（５００）は、プレーヤの前部半面を保護する前面胸部プレート（５１０）および鎖骨プレート（５２０）を含む。さらに、上部三角筋プレート（５６０）および後部三角筋プレート（５４０）が、プレーヤの肩の上部部分を保護するために配置されている。図５Ｂは、プレーヤの肩の外側部分を保護し、プレーヤの安全および機動性を最大限にする底部三角筋プレート（５７０）をさらに示している。さらに、図示したように、肩章プレート（５５０）が、しばしば非難を浴びる肩領域をさらに保護するために、三角筋プレート（５４０、５６０）より上に形成されている。さらに、図５Ａおよび図５Ｂの両方に示すように、典型的なプレートシステムは、背面に向けられる衝撃からプレーヤを保護する背面プレート（５３０）を含む。図５Ａおよび図５Ｂは、典型的なプレート構成を示しているが、機動性を高め、および／またはプレーヤの負傷しやすい領域を保護するために、任意の数の位置および／または形状の変更を行うことができる。特定したパッド位置は、従来の肩パッドの位置および向きの両方、さらには、肩、腕、および頭の移動性に基づいて選択された。しかし、スポーツ選手の要求に応じて、パッドの位置、形状、大きさ、および向きに対して選択的に変更を行うことができる。
【００４３】
図６は、例示的な一実施形態による肩パッドシステム（６００）の斜視図である。図６に示すように、図５Ａおよび図５Ｂに示した典型的なプレートシステム（５００）が、完全に機能するカバー付き波形気泡発泡体システムに組み込まれている。図示したように、肩パッドシステム（６００）は、プレーヤの前部半面を保護する前面胸部パッド（６１０）および鎖骨パッド（６２０）を含む。さらに、上部三角筋パッド（６６０）および後部三角筋パッド（図示せず）が、プレーヤの肩の上部部分を保護するために配置されている。プレーヤの肩の外側部分を保護し、プレーヤの安全および機動性を最大限にする底部三角筋プレート（６７０）も示されている。さらに、肩章プレート（６５０）が、三角筋プレート（６６０）より上に形成されている。さらに、図６は、システムをプレーヤに連結する固定システム（６９０）の組み込みを示している。バックル式のストラップシステムが図６に示されているが、決してそれらに限定されるものではないが、バックルシステム、ひもシステム、スナップシステム、マジックテープシステムなどを含む、任意の数のパッド固定システムを典型的な本システムおよび方法と併用することができるのは当然のことである。
【００４４】
代替実施形態
上記のパッド構成に加えて、結果として得られるパッドシステムの重量および特性を変えるために、下にあるプレートシステムに対して変更を行うことができる。例示的な一実施形態によれば、図７は、上記のシステムの全重量を減らすように構成された有孔プレートシステム（７００）の上面斜視図を示している。図示したように、選択的構造プレート（７１０）に多数の穴を形成することができる。構造プレート（７１０）に穴を形成することで、すべての穴に同伴して、シェル内により多くの縁部があるために、シェルの靱性を高めることができる。この例示的な実施形態によれば、プラスチックに穴が形成され、次いで、得られたプラスチックプレートは、所定の期間にわたって適度な温度にすることでアニール処理される。例示的な一実施形態によれば、プラスチックプレートは、約４〜５時間の期間にわたって約１００〜１８５°Ｆでアニール処理される。あるいは、例示的な一実施形態によれば、穴は、材料の除去および残った材料のアニール処理を同時に行い、それによって応力点を減少させるレーザカットによって形成することができる。
【００４５】
１つの代替実施形態によれば、発泡体は別の減衰材料と置き換えることができる。この例示的な実施形態によれば、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）の１つまたは複数は、決してそれらに限定されるものではないが、ゲル、流体、粒子などを含む別の減衰材料によって置き換えるか、または別の減衰材料をさらに含むことができる。
【００４６】
さらに、図８Ａおよび図８Ｂは、様々な例示的実施形態による典型的なエネルギ吸収および分散構造を示している。図示したように、スポーツ選手に機動性をもたらしながら、衝撃エネルギを選択的に分散させる典型的な本システムおよび方法に多数の代替構造を組み込むことができる。図示したように、エネルギ吸収構造および構成として、決してそれらに限定されるものではないが、ワッフルスタック（ｗａｆｆｌｅ  ｓｔａｃｋ）、重なりリング、ピロー、ハニカム構造、空隙面、衝撃吸収隆起、三角トラス、粘性流体含有多孔質発泡体、層状波形面、鎖マイユ（ｍａｉｌｌｅ）、ドーム、ディンプル、摺動層、ピラミッド、半可撓性構造、開放セル、ヒンジ付きセル、３次元脚型支持構造、方向性リブ、ヒンジシステム、一体ヒンジ、アルマジロ様重ねプレート、パイルタイプの突起、可変一方向弁、鶏卵箱構成、ゲルバブル、肩バンパ、緩衝器、強制的方向性スリップ部材などが含まれ得る。
【００４７】
図８Ｃは、例示的な一実施形態による、典型的な本パッドシステムに選択的に組み込むことができる一体ヒンジ構造を示している。図示したように、一体ヒンジ（８００）は、より高剛性の部品を連結する、プラスチックからなる薄い可撓性セグメントであり、ヒンジの軸線に沿った追従回転運動を可能にする。この概念は１９５７年に発見され、最初に使用されてから、多くの商品で一般に使用されている。一体ヒンジの変形版では、一方向または両方向のヒンジ動作に対する機械的ストッパ（８１０）が設けられている。機械的に制限された一体ヒンジをプレーヤ保護技術に適用することで、構成物の保護品質を保持しながら、プレーヤの機動性を最大限にすることが可能になる。例えば、例示的な一実施形態によれば、機械的に制限された一体ヒンジは、フットボール用パッドの肩領域の剛性部分を分割して保護するのに使用することができる。別の使用法では、他の部分で説明した波形部分または発泡体に封入された波形部分などの異なる保護システム間の取付具として、機械的に制限された一体ヒンジを使用する。
【００４８】
さらに別の代替実施形態によれば、典型的な本システムおよび方法は、人間が着用する、または使用するいくつもの物品に組み込むことができる。一実施形態によれば、本システムおよび方法は、靴に組み込むことができる。靴底は、快適性、保護、および運動能力に重要な役割を果たす。靴底の機械的特性は、その弾性スティフネス（エネルギを戻す）、エネルギ吸収、およびエネルギ分散で表される。これらの機械的特性は、材料選択と幾何形状設計との組み合わせを通じて得られる。先行する靴底の実施例では、広範な材料（合成ポリマー、発泡体、皮革、天然ゴムなど）をそれら自体でか、複合材を形成するために層化してか、または相乗効果をもたらすために一体化して利用してきた。これらの材料は、着用者に潜在的な利益をもたらすために、スティフネス、エネルギ吸収、および／またはエネルギ分散を個別調整するのに、様々な幾何形状の介在（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）および／または空隙と組み合わされてきた。
【００４９】
この例示的な代替実施形態によれば、典型的な本システムおよび方法は靴に組み込まれて、従来の靴システムと比較した場合に、向上したエネルギの分散、および個別調整された弾性スティフネスをもたらす材料特性および幾何学的特徴の特定の組み合わせを提供する。粘弾性材料の適切な選択によって、システムは、個別調整されたエネルギ吸収を提供することもできる。
【００５０】
上記のように、波形エネルギ分散プレートは、発泡体、ポリマー、皮革、または他の材料の各層間に挟まれて、エネルギがプレートに加えられると、エネルギは、プレートを通り抜けて分散し、プレートの平面に対して平行な方向にも分散する。このプレートは、プレートの構造上の完全性を強化しながら重量を減らすように構成された複数の穴を含んでよいし、または含まなくてもよい。波形の幾何形状により、波形パターンの中心線に対して垂直な方向と比較して、波形パターンの中心線に対して平行な方向に異なる弾性スティフネスが得られる。波形幾何形状のこの特徴により、１つの好ましい方向の可撓性を高め、一方で、他方の方向の剛性を高めることができ、この特徴は靴底に望ましい。
【００５１】
上記に説明したように、波形の波長（間隔）および振幅（高さ）の選択は、材料の選択と合わせて、システムの弾性スティフネス、エネルギ分散、およびエネルギ吸収の個別調整を可能にする。
【００５２】
図９は、波形エネルギ分散プレート（９５０）を組み込んだ靴（９００）を示しており、波形エネルギ分散プレートは、発泡体、ポリマー、皮革、または他の材料からなる減衰層（９６０、９６２）間に挟まれて、エネルギがプレートに加えられると、エネルギは、プレートを通り抜けて分散するし、プレートの平面に対して平行な方向にも分散する。さらに、図９の矢印は、曲げ軸（９０１）において可撓性をもたらし、一方で、垂直方向（９０２、９０３）の剛性を高めるために、システムの例示的な実施形態が、波形の中心線を曲げ軸（９０１）とどのように合わせているかを示している。
【００５３】
本保護パッドシステムが、スポーツイベント用の保護パッドとの関連において説明されたが、典型的本システムおよび方法は、可撓性を維持し、重量を減らしながら、使用者の安全性を高めるように構成された任意の構造物または衣類に適用することもできる。例として、典型的な本保護パッドシステムは、スポーツパッド、ヘルメット、つま先ガード、靴の上面、安全帽、および他の構造安全用具のいずれにも組み込むことができる。
【００５４】
例示的な一実施形態によれば、典型的な本システムおよび方法は、震とうなどによる使用者の脳の損傷を防止するフットボール用および／または野球用ヘルメットに組み込むことができる。上記のように、上側発泡部材（２２０）および下側発泡部材（２３０）の両方を含む典型的な本システムの使用は、さまざまな方法で震とうを防止するのに寄与する。第１に、ヘルメットおよび／またはパッドに組み込まれた場合、典型的な本システムを組み込んだ用具間の衝撃は、従来のヘルメットが別のヘルメットまたは従来の肩パッドを打撃するなどの、剛性部材が剛性部材を打撃するほど大きな瞬間力を加えない実質的に軟質の外側面を有する。さらに、典型的な本システムを組み込んだヘルメットを使用するプレーヤには、エネルギがヘルメット全体に分散するので、衝撃によってかかる瞬間的な力はそれほど大きくはならない。例示的な一実施形態によれば、ヘルメットの実施形態に配置された波形部材（２１０）は、方向性の剛性を付与することなく、任意の数の衝撃を分散させるために、方向性の隆起のない、鶏卵箱形状をとることができる。
【００５５】
結論として、典型的な本システムおよび方法は、スポーツ選手に対する保護を強化し、一方で、重量を減らして機動性を改善するパッド構成を提供する。具体的には、例示的な一実施形態によれば、少なくとも１つの減衰部材に取り付けられた波形のエネルギ分散プレートを含む保護パッド構成が提供される。具体的には、例示的な一実施形態によれば、エネルギ分散プレートが、上側発泡部材と下側発泡部材との間に配置される。波形のエネルギ分散プレートは、スポーツ選手の保護および機動性の両方を最大化するパッド構造を可能にするために、第１の方向に沿って剛性を示し、第２の方向に可撓性を示す。
【００５６】
前述の説明は、典型的な本パッド構造およびシステムの実施形態を例示および説明するためのみに提示された。前述の説明は、それに尽きること、または開示した通りの形態に本発明を限定することを意図されるものではない。上記の教示から多くの修正および変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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