(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的制御緩衝システムを有する履物であって、前記システムが、
前記履物に装着された制御システムであって、前記履物内に収容された中央演算装置と、前記中央演算装置に電力供給する電源とを備えた制御システムと、
前記履物の靴底内に収容された流体充填ブラダであって、大気から遮断されており、相互に流体連通した複数の個別緩衝チャンバを有するブラダとを備え、
前記チャンバが、それぞれ、前記制御システムに接続された、前記チャンバ内の圧力を検出するための圧力検出装置であって、当該圧力検出装置が、前記制御システムの前記中央演算装置と電気的に接続されて前記各チャンバ内に収容されたトランスデューサである圧力検出装置と、前記制御システムに接続されて前記制御システムにより駆動される、他のチャンバに対する前記チャンバの流体連通度を調整するための調整装置と、前記各チャンバの所定圧力を複数の中から１つ選択するために、選択的に前記中央演算装置に指令するためのユーザ入力装置とを有し、
前記制御システムが、前記選択された所定圧力、および前記圧力検出装置によって検出された圧力に基づいて、前記調整装置を所定の順序で駆動することによって前記チャンバ間の前記流体連通度を調整し、各チャンバ内を所定圧に保持する履物。
【請求項２】
前記緩衝チャンバと流体連通する可変容積貯留室を更に備え、前記可変容積貯留室が、
前記制御システムに接続されて前記制御システムにより駆動される、前記チャンバに対する前記貯留室の流体連通度を調整するための調整装置と、
前記制御システムに接続された、前記貯留室内の圧力を検出するための圧力検出装置と、
前記貯留室の容積を調整するためのアクチュエータであって、前記制御システムに接続されたアクチュエータとを備え、
前記制御システムが、前記貯留室の前記容積および前記調整装置を所定の順序で調整し、各チャンバ内を前記所定の圧力にする、請求項１の動的制御緩衝システムを有する履物。
【請求項３】
前記調整装置が、前記中央演算装置に電気的に接続された電子駆動バルブである、請求項１の動的制御緩衝システムを有する履物。
【請求項４】
前記チャンバを流体連通状態で連結する充填空間を更に備えた、請求項１の動的制御緩衝システムを有する履物。
【請求項５】
履物の緩衝システムの圧力を動的に制御するための方法であって、前記緩衝システムが、前記履物の靴底内に収容された流体充填ブラダを有し、前記ブラダが、大気から遮断されており、相互に流体連通した複数の個別緩衝チャンバを有し、各チャンバが、他のチャンバに対する前記チャンバの流体連通度を調整するための調整装置を有し、前記方法が、
前記各チャンバの所望圧力を決定するステップと、
前記各チャンバ内の圧力を検出するステップと、
前記履物を着用したままで、前記調整装置を、前記決定された所望圧力、および前記検出するステップにおいて検出された圧力に基づいて、所定の方法で動的に調整して、前記各チャンバを前記所望圧力にするステップとを含む方法。
【請求項６】
前記所望圧力を決定するステップが、所望の活動度を指示するユーザ入力を得ることと、指示された活動度に対する各チャンバの所望圧力を決定することを更に含む請求項５の方法。
【請求項７】
制御緩衝システムを有する履物であって、前記システムが、
前記履物の靴底内に収容された流体充填ブラダであって、大気から遮断されており、相互に流体連通した複数の個別緩衝チャンバを有するブラダと、
複数の圧力検出装置であって、少なくとも前記複数の圧力検出装置の内の１つが前記複数の各チャンバに接続されている装置と、
複数の調整装置であって、前記複数の調整装置の内の１つが前記複数の各チャンバに接続され、前記接続されたチャンバと少なくとも前記複数のチャンバの内の他の１つとの流体連通レベルを調整する装置と、
前記履物に接続された制御システムとを有し、前記制御システムは、
前記複数の各チャンバ内のリアルタイム圧力を検出するために前記複数の圧力検出装置と接続し、
前記複数のチャンバの内の１つと前記複数のチャンバの内の他の１つとの流体連通レベル調整のための前記複数の各調整装置の駆動制御のために前記複数の各調整装置と接続し、
前記複数の各チャンバ内の選択圧力を維持するため、前記圧力検出装置によって検出された圧力に基づいて、順に前記複数の調整装置を駆動することにより前記複数のチャンバ間の前記流体連通レベルを調整するシステム。
【請求項８】
前記制御システムが、
前記履物内に収容された中央演算装置と、
前記中央演算装置に電力供給する電源とを更に備え、
前記複数の各圧力検出装置が、前記中央演算装置と電気的に接続されて前記複数の各チャンバ内に収容されたトランスデューサである、請求項７の制御緩衝システム。
【請求項９】
前記複数の各調整装置が、前記中央演算装置に電気的に接続された電子駆動バルブである、請求項８の制御緩衝システム。
【請求項１０】
前記複数のチャンバの内の１つに前記選択圧力を設定するために、選択的に前記中央演算装置に指令するためのユーザ入力装置を更に備えた、請求項８の制御緩衝システム。
【請求項１１】
前記複数のチャンバを流体連通状態で連結する充填空間を更に備えた、請求項７の制御緩衝システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、履物用の緩衝システムに関する。特に、この緩衝システムは、個別の貯留チャンバを有する流体充填ブラダを備えている。チャンバは、相互に流体連通しており、制御装置が、検出されたユーザ入力基準に基づいて、チャンバ内の圧力を動的に分散、調節する。
【０００２】
【発明の背景】
最新の運動靴などの履物は、足の支持および保護のために協働する特定の機能を有する多数の素子を極めて精巧に組み合わせたものである。現在の運動靴は、それを着用するスポーツのルールと同様に、設計と目的が多様化している。テニスシューズ、ラケットボールシューズ、バスケットボールシューズ、競走シューズ、野球シューズ、フットボールシューズ、歩行シューズなどは、非常に特化された様々な状態で使用されるように設計されている。また、性能強化のために、魅了性と支持性と保護性のユニークな特定の組み合わせを提供するように設計されている。
【０００３】
さらに、特定の靴の着用者の身体的な差異、例えば、各ユーザの体重、足の寸法、形状、活動度、歩行や走行スタイルの差異により、特定の個人のために、大量生産の靴の性能を経済的に最適化するのが難しくなっている。
靴底の緩衝材として、独立気泡発泡材がよく利用され、エチレン・ビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）発泡材が一般的な素材である。数多くの運動靴において、中間靴底は、全体的にＥＶＡで形成されている。ＥＶＡ発泡材は、所望の形状、輪郭に裁断することができるが、その緩衝特性には制約がある。流体、特に気体を充填したブラダの利点の１つは、緩衝材である気体が、一般的に独立気泡発泡材よりもエネルギー効率が良いという点である。一般的に、所与の衝撃力に対して、緩衝材がその衝撃力を長時間にわたり拡散し、結果的に、着用者の身体に伝達される衝撃力が小さくなると、緩衝性が向上する。したがって、流体充填ブラダは、この様な靴の緩衝材として恒常的に使用されており、履き心地を向上し、足の支持性を強化し、着用者の疲労を軽減し、怪我やその他の悪影響のリスクを低減する。一般的に、この様なブラダは、弾性素材からなり、少なくとも１つの加圧ポケットまたはチャンバを形成するような形状とされ、通常、１以上の上記の特性を達成できるように設計されたパターンに配列された多数のチャンバを備えている。チャンバは、空気、各種気体、水、その他の液体を含む多種多様な媒体により加圧される。
【０００４】
チャンバの向き、形状、設計を最適化することにより流体充填ブラダに関する所望の特性を改善するために、数々の試みがなされてきた。ギルバートへの米国特許第２，０８０，４６９号において、ブラダは、靴底全面に拡がる単一のチャンバを有するように構成されている。あるいは、ブラダは、相互に流体連通する多数のチャンバを備えている。この種のブラダは、ルディへの米国特許第４，１８３，１５６号およびミラーへの米国特許第９００，８６７号に例示されている。しかし、この種のブラダ構成は、スポーツ活動で受けるような大きな衝撃圧を受けると、平坦となり「ボトムアウトする（ｂｏｔｔｏｍ  ｏｕｔ：底部に接する）」ことが知られている。この様な不都合は、ブラダを設ける所期の利点を損なうものである。
【０００５】
この問題点を解決するための試みとして、制限開口部によって相互に流体連通するチャンバを有するブラダが開発されている。この様なブラダは、ドンジスへの米国特許第４，２１７，７０５号、ペトロスキーへの米国特許第４，１２９，９５１号、スピネイへの米国特許第１，３０４，９１５号に例示されている。しかし、これらのブラダは、非制限ブラダの欠点の克服には非効果的な傾向があり、コスト高となりすぎて製造できない。
【０００６】
また、相互に流体連通のない多数の個別チャンバを備えたブラダも、特許に開示されている。したがって、あるチャンバに収容されている流体は、別のチャンバに流入できない。この様な構成は、リードへの米国特許第２，６７７，９０６号に例示されている。この設計により、ブラダのボトムアウトは解消するが、各チャンバを個々に加圧しなければならず、製造コストが高くなる。
これらの公知のブラダ設計の別の問題点は、ユーザがチャンバ内の圧力を個別に調節して特定のスポーツや用途に対する靴の性能を最適化するための方法が提供されていないことである。発明者数名が、チャンバ圧を調整可能とする装置を付加してこの問題を解決する試みをしている。例えば、ハングへの米国特許第４，７２２，１３１号は、開放システムタイプのエアクッションを開示している。このエアクッションは、２つのキャビティを有し、各キャビティは個別のエアバルブを有する。したがって、必要に応じて給気、排気することによって、各キャビティを異なる圧力に膨張させることができる。
【０００７】
しかし、この様なシステムにおいては、キャビティ内の圧力を上げるために別体のポンプが必要となる。この様なポンプは、外出時にキャビティを膨張させたい場合、ユーザが持ち運びしなければならず、ユーザにとって不便である。あるいは、ポンプを靴に組み込むことも可能であるが、靴重量が増加し、コストが上昇し、より複雑となる。さらに、開放システムは、ブラダ隔壁からの拡散またはバルブからのリークにより圧力が急速に失われる傾向がある。したがって、圧力調節を頻繁に行わなければならない。
【０００８】
この種の設計を大幅に改良したものが、ポッターへの米国特許第５，４０６，７１９号（ポッター特許）に記載されており、その開示内容は参照により組み込まれている。ポッター特許は、ブラダ内の複数のチャンバを少なくとも１つの可変容積の流体貯留室に制御可能に接続し、ユーザが選択された制御リンクと貯留室の容積を調整することによって、各チャンバ内の圧力を手動で調節できるようになっている。各領域の異なる圧力のチャンバが足の異なる領域に対応するように、チャンバを方向付けることができる。例えば、過剰回内を矯正するために、ユーザは、靴の内足側に位置するチャンバ内の圧力を選択的に上昇させることができる。
【０００９】
ポッター特許のシステムも、大気から遮断されている。したがって、システム内の圧力は、常圧よりも高くなる。さらに、埃やその他の異物は、システム内に進入不可能である。
しかし、ポッター特許は手動調節が必要であるので、靴の使用中に、様々なチャンバ内の圧力を動的に調整または調節することはできない。したがって、特定の用途や個人のために靴の性能を微調整するためには、ユーザの多大な苦労を要し、スポーツまたは活動が変われば、ユーザは、この様な調節を再度行わなければならない。
【００１０】
近年、消費者電子装置は、益々、信頼性、耐久性が高くなり、軽量化され、経済的であり、小型化されている。結果的に、中央演算装置、入出力装置、データ検出装置、電源装置、マイクロアクチュエータなどの小型化基本制御システムの基本素子は、現在では妥当な価格で市販されるようになった。この様なシステムは、充分小型軽量化され、耐久性があるので、靴の性能を損なうことなく、靴などの履物に装着することができる。
【００１１】
単一チャンバ緩衝ブラダ内の圧力を動的に調節するための制御システムが、デモンへの米国特許第５，８１３，１４２号（デモン特許）に開示されており、その開示内容は、参照により組み込まれている。デモン特許においては、複数の単一チャンバの独立型ブラダが靴内に取り付けられており、流体ダクトを介して外気と流体連通している。制御システムが、各ブラダ内の圧力を監視する。各ダクトは、流量調整装置を備えており、制御システムによってこの流量調整装置を所望位置まで駆動し、流体ダクトを完全開放位置と完全閉鎖位置との間の任意の位置に調整するようになっている。制御システムは、各ブラダ内の圧力を監視し、各ブラダ内の検出圧力に基づいて、プログラム通りに流量調整装置を開放する。
【００１２】
内蔵制御システムを用いてデモン特許の各ブラダ内のブラダ圧力を動的に調節することの利点にもかかわらず、デモン特許のこのコンセプトの特定の実施は、緩衝装置としてのブラダの性能に悪影響を及ぼし、このコンセプトの市場性を著しく制約している。例えば、デモン特許の複数のブラダは、それぞれ、それ自体の貯留室を有し、この貯留室は好ましくは外気圧である。したがって、各ブラダの静圧が外気圧を超えることは不可能である。実施においては、ブラダ内の静圧は、外気圧よりも高くなることが望ましい。この様な高圧により、衝撃後にブラダを中庸位置に押し戻して、ブラダのボトムアウトを防止し、ブラダの緩衝力または緩衝感を向上させる。
【００１３】
また、外気に排気する他のブラダ構成と同様に、デモン特許のブラダは、特に、ユーザが濡れた歩道を走るなど、野外で靴を着用する場合、ブラダの出入口からの埃やその他の異物が溜まり易くなる。さらに、デモン特許は、システムを損なうことなく、そして、同じ靴内に多数のブラダを設ける必要なく、同じブラダ内の少なくとも２つのチャンバ間の動的圧力調整により、制御システムが、ブラダの全領域の性能を最適化することを教示あるいは示唆していない。
【００１４】
したがって、ブラダ設計に対する公知の改良にもかかわらず、ユーザが靴を着用したまま、リアルタイムで検出された基準およびユーザ入力基準に基づいて、各チャンバ内の圧力を動的に分散、調節し、各チャンバ間で調整して、ブラダの所望の特性を最適化できる、費用効果の高い閉システム型マルチチャンバブラダの必要性がある。
【００１５】
【本発明の要旨】
以下の開示内容で明らかになる他の利点に加えて、本発明は、この必要性を満たすものである。
本発明は、複数の個別の密閉緩衝チャンバを有する流体充填ブラダを備えた履物用緩衝システムである。また、個別の貯留チャンバを緩衝チャンバと流体連通して設けることもできる。チャンバは、相互に流体連通しており、制御装置が、各チャンバ間の流体連通度、そして、貯留チャンバが設けられていれば、貯留チャンバ間の流体連通度を調整することによって、検出されたユーザ入力基準に基づいて、チャンバ内の圧力を動的に分散、調節する。
【００１６】
好適な実施形態において、制御システムは、中央演算装置（ＣＰＵ）と、圧力検出装置と、電子駆動ＣＰＵ指令バルブとを備えており、これらは協働してチャンバ間の流体連通度、そして、所望であれば、可変容積貯留室との流体連通度を制御して、特定の着用者および活動に対する緩衝システムの性能を最適化する。
【００１７】
【好適な実施形態の詳細な説明】
履物９に使用される緩衝システム８が、図１〜９に開示されている。緩衝システム８は、充填空間２０において互いに流体連通する複数のチャンバ１２ａ〜ｊを有するブラダ１０を備えており、各チャンバの入口には、調整バルブ２９等の個別動作可能な調整装置が設けられている。制御システムが、チャンバ内の圧力を監視し、チャンバ間の流体連通度を変化させるために調整装置を動的に操作し、各チャンバ圧を変化させて、履物を装着したままで、ブラダの性能を最適化する。
Ａ．ブラダアセンブリ
本発明の好適な実施形態（図１〜３）において、ブラダ１０は、複数のチャンバ１２またはポケットを形成する薄い弾性部材である。チャンバ１２を加圧して、弾性的な支持性を提供する。ブラダ１０は、特に、靴の中間靴底に使用するようになっているが、靴底の他の部分に設けてもよく、他の分野に応用することも可能である。中間靴底において、ブラダは、弾性発泡体１１内に包み込まれていることが好ましい（図１）。当業で周知であるように、発泡体は、ブラダを完全に包み込む必要はない。さらに、ブラダを使用して、中間靴底または靴底部材の全体を形成することもできる。
【００１８】
ブラダ１０は、ヘキサフルオロエタン（例えば、Ｄｕｐｏｎｔ  Ｆ−１１６）または６弗化硫黄で膨張させた、ショアＡ硬さ８０〜９５の流延成形または押出成形エステル系ポリウレタンフィルム（例えば、Ｔｅｔｒａ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  ＴＰＷ−２５０）など、ポリエステルポリウレタンやポリエーテルポリウレタンを含む弾性プラスチック材料で形成することが好ましい。参照により組み込まれているルディへの米国特許第４，１８３，１５６号に開示されているものなど、必須特性を有する他の適切な素材および流体を使用することもできる。フィルム層形成に特に有用な数々の熱可塑性ウレタンの中でも、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（ミシガン、ミッドランドのダウケミカル社の商標製品）、Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ（ＢＡＳＦ社の登録商標）、ＥＳＴＡＮＥ（Ｂ．Ｆ．グッドリッチ社の登録商標）などのウレタンがあり、これらは全て、エステル系またはエーテル系であり、特に有用であることが証明されている。ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカプロラクトン系、ポリカーボネートマクロゲル系の熱可塑性ウレタンを用いることもできる。更に好適な素材としては、参照により組み込まれているルディへの米国特許第４，９３６，０２９号および第５，０４２，１７６号に開示されているような結晶性材料を含有する熱可塑性フィルムや、参照により組み込まれているボンクらへの米国特許第６，０１３，３４０号に開示されているようなポリエステルポリオールを含有するポリウレタン、参照により組み込まれているミッチェルらへの米国特許第５，９５２，０６５号に開示されているような少なくとも１つの熱可塑性弾性材料層とエチレン・ビニルアルコール共重合体で形成されたバリア材料層とで構成された多層フィルムがある。さらに、吹込成形または真空成形技術によってブラダ１０を製造することも可能である。
【００１９】
ブラダ中間靴底として、ブラダ１０は、足前方部支持体１４と、踵支持体１６と、これら２つの支持体を相互連結する中央部１８とを形成する。チャンバ１２は、それぞれ、支持部１３と、チャネル部１５とを形成する。支持部１３は、盛り上がっており、個人の足に対し弾性抵抗力を与える。チャネル部１５は、支持部１３と比較して相対的に狭く、以下に説明する独自の製造方法を容易にするために設けられている。足前方部支持体１４および踵支持体１６は、主として支持部で構成されており、靴の使用中に最大衝撃圧を受ける足の裏領域の下方に緩衝支持性を提供するようになっている。チャネル部１５は、その一部が足前方部支持体１４および踵支持体１６内へと延びる一方、中央部１８内に集中している。
【００２０】
足前方部支持体１４内において、支持部１３は、靴底の横方向に相互に平行に配列され、靴底足前方部に適度な可撓性を与え、緩衝抵抗力を所望通りに配分する。しかしながら、様々なチャンバ配列を採用することができる。
図示の運動靴において、足前方部１４は、チャンバ１２ａ〜ｇを備えている。チャンバ１２ａ〜ｇは、寸法が異なり、前方のチャンバ（例えば、チャンバ１２ａ）は、中央部１８に近いチャンバ（例えば、チャンバ１２ｇ）よりも大きな容積を画成する。以下に更に詳細に説明するように、チャンバ１２ａ〜ｇは、全て、最初は同一レベルに加圧される。しかし、チャンバの容積が異なるため、各チャンバは、独自の抵抗を示す。換言すれば、小チャンバを形成する側壁の移動は、大チャンバの同程度の移動よりも、押し除けられる空気の容積比が大きくなるので、小容積のチャンバは、大容積のチャンバよりも強固な支持性を提供する。したがって、例えば、チャンバ１２ｇは、チャンバ１２ａよりも強固な支持性を提供する。
【００２１】
一般的に、チャンバ１２ａ〜ｇのチャネル部１５ａ〜ｇは、中央部１８を横断して配置された充填空間２０まで支持部１３ａ〜ｇから後方に延びている。チャネル部１５は、参照により組み込まれているポッターへの米国特許第５，４０６，７１９号に開示されている独自の製造方法に必須である。好ましくは、チャネル部１５を足前方部１４の側部に沿って設けて、最も必要とされる靴底の中央部から必要な緩衝支持性を奪わないようにする。図示の実施形態において、隣接するチャンバ１２用のチャネル部１５は、靴底の両側に配置される。勿論、他の配列を採用することもできる。
【００２２】
さらに、足前方部１４内において、空洞チャンバ２２が後方のチャンバ１２ｅ〜ｇに隣接して形成されている。空洞チャンバ２２は、加圧されていないチャンバである。空洞チャンバ２２の存在は、ある一定の強固さをブラダのこの部分に付与すべくチャンバ１２ｅ〜ｇの容積を制限する必要があるためである。しかし、空洞スペースは、本発明にとって必須ではなく、省略してもよい。中間靴底に使用する場合（図１）、弾性発泡体１１が空洞スペースを満たし、ユーザの足を十分に支持する。
【００２３】
足前方部支持体１４と同様に、踵支持体１６は、一列のチャンバ１２ｈ〜ｊを備えている。図示のブラダにおいては、３つのチャンバ１２ｈ〜ｊが設けられている。これらのチャンバの支持部１３ｈ〜ｊは、靴底の略長手方向に相互に平行に配列されており、３つのチャンバの全てが、確実に、あらゆる衝撃に対する緩衝支持性をユーザの踵に提供するようになっている。しかし、足前方部の場合と同様に、様々な配列を採用することができる。さらに、各チャンバ１２ｈ〜ｊは、支持部１３から充填空間２０まで延びるチャネル部１５を備えている。足前方部支持体１４と同様に、チャンバ１２ｈ〜ｊは、踵を支持する際に異なる抵抗力を与える。例えば、小チャンバ１２ｈは、大チャンバ１２ｉまたは１２ｊよりも強固な抵抗を与える。より強固なチャンバ１２ｈは、回内を軽減する内足ポストとして機能する。
【００２４】
チャンバ１２ｈ〜ｊは、最初、チャンバ１２ａ〜ｇと同一の内圧に加圧される。運動靴用の内圧は、ある好適な例として、３０ｐｓｉである。勿論、その他様々な圧力を採用することができる。あるいは、チャンバ１２ａ〜ｊを異なる内圧に加圧することもできる。ある好適な例として、足前方部における圧力を３５ｐｓｉに設定し、踵部を３０ｐｓｉに加圧することもできる。各部分における特定の圧力は、所期の活動およびチャンバの寸法に依るものであり、上記の例示と著しく異なる可能性がある。最終的に、膨張時に制御バルブを個別に制御することによって、個々のチャンバを異なる圧力に膨張させることができる。
【００２５】
ブラダ１０の製造において、２つの弾性シート２４，２６を共に固定し、図２、図３に示す特定の溶接パターンを形成することが好ましい。即ち、２つの対向するシート２４，２６を共にシールして、特定のパターン（図２Ａ）に配列された壁部２８を形成する。溶接は、高周波溶接を用いて行うことが好ましく、そのプロセスは周知である。勿論、他のシートのシール方法を採用することもできる。あるいは、吹込成形、真空成形、射出成形によってブラダを形成することも可能であり、それらのプロセスも周知である。
【００２６】
ブラダを最初に溶接する際（あるいは、成形する際）、充填空間２０は、チャンバ１２ａ〜ｊのチャネル部の全てと流体的に連結されており、チャンバが全て相互に流体連通するようになっている。各チャネル部は、調整バルブ２９ａ〜ｋを備え、好ましくは、調整バルブは、電子的に駆動され、開放位置、閉鎖位置またはこれら２点間の不定の位置に指令することができ、各チャンバ１２ａ〜ｊに対して出入りする圧力の変化を調整する。
【００２７】
ブラダ１０に所定量の流体を供給するために、注入ポケット３２が設けられている。注入ポケット３２は、加圧チャネル３４と流体連通しており、加圧チャネル３４はさらに充填空間２０（図２Ａ、図２Ｂ）に流体的に連結される。したがって、チャンバ１２ａ〜ｊは、最初、注入ポケット３２を形成する壁部の１つにニードル（図示せず）を挿入して、その内部に加圧流体を注入することによって加圧される。加圧された流体は、ポケット３２からチャネル３４を経て充填空間２０へと流入し、チャネル部１５ａ〜ｊを経て全てのチャネル１２ａ〜ｊの支持部１３ａ〜ｊへと流入する。所定量の流体がブラダ内に導入されるか、あるいは、所望の圧力に達すると、チャネル３４は一時的に圧締される。好ましい流体としては、たとえば、ルディへの１５６特許、９４５特許、０２９特許、１７６特許、ミッチェルらの０６５特許に開示されているようなヘキサフルオロエタン、６弗化硫黄、窒素、空気、その他の気体がある。
【００２８】
壁部２４，２６を溶接またはヒートシールして、充填空間２０の周囲にシールを形成し（図１）、充填空間２０においてチャンバを互いに流体連通させて完全にシールする。シールが形成されると、ニードルを取り除き、チャネル３４が非膨張空洞領域に留まるようにする。したがって、容易に理解されるように、新規なプロセスにより、容易かつ迅速、経済的に、この独自の独立チャンバデザインを製造することが出来る。
Ｂ．制御システムアセンブリ
特に図９を参照すると、制御システム２００が示されており、中央演算装置（ＣＰＵ）２０２と、電源２０４と、複数の圧力検出装置２０６ａ〜ｋと、調整バルブ２９ａ〜ｋとを備えている。好ましくは、このシステムは、入力装置２０８を更に備えているが、必須要件ではない。
【００２９】
各圧力検出装置２０６ａ〜ｋは、各調整バルブ２９ａ〜ｋに隣接して配置されており、隣接するチャンバ１２ａ〜ｋ内の圧力を検出するようになっている。圧力検出装置２０６ａ〜ｊは、検出情報をＣＰＵ２０２に送信し、そこで、検出情報を所定のプログラムに従って処理して、各チャンバ内の検出圧力に応じて各調整バルブを調整する。この様な制御システムおよびプログラムロジックは、公知である。例えば、米国特許第５，８１３，１４２号において、圧力検出装置２０６ａ〜ｋは、可変コンデンサにより検出された圧力変化をデジタルデータに変換する圧力検出回路を備えている。各可変コンデンサは、従来の周波数／電圧変換装置（ＦＶＣ）の一部を構成し、可変コンデンサの容量に比例する電圧を出力する。発振装置が、各ＦＶＣに電気的に接続されており、調節可能な参照発振装置として設けられている。各圧力検出装置により生成された電圧は、マルチプレクサへの入力となり、この入力は、電圧を各ＦＶＣからアナログ／デジタル変換装置に順次接続するチャネルを介して循環され、このアナログ／デジタル変換装置は、アナログ電圧をデジタルデータに変換してデータラインを介してＣＰＵに送信する。これらの構成部材および回路は、当業者にとって周知であり、同様の機能を果たす適切な部材や回路を利用すればよい。
【００３０】
また、制御システム２００は、従来のＲＡＭおよびＲＯＭを有するプログラム可能マイクロコンピュータを備えており、各圧力検出装置２０６ａ〜ｊにより検出された相対圧力を示す情報を圧力検出装置２０６ａ〜ｊから受信する。ＣＰＵ２０２は、圧力検出装置により検出された相対圧力に比例するデジタルデータを圧力検出回路から受信する。さらに、制御システム２００は、調整バルブ２９ａ〜ｊにも接続されており、各バルブの開度を変化させて、チャンバ間の流体連通度を変化させる。調整バルブは、ソレノイドである（したがって、電気制御される）ことが好ましいので、制御システムは、調整バルブと電気的に接続されている。
【００３１】
好適な実施形態において、制御システムは、ユーザ入力装置２０８を更に備えており、これにより、ユーザは、靴の緩衝度を制御することができる。この様な装置は、当業において公知である。例えば、図８に示すように、ユーザは、履物９上のノブ２１０ａ〜ｃを調節して、ユーザが行う特定のスポーツや活動や、ユーザの体重、矯正すべき回内タイプを指示する。ＣＰＵ２０２は、入力装置２０８からの指令信号を検出し、これに応じて各チャンバ１２ａ〜ｊ内の圧力を調節する。
【００３２】
ＣＰＵプログラムは、製造時に予め設定されるか、あるいは、遠隔から更新プログラム情報を受信するための通信インタフェース２１２を備えている。この様な通信ポートおよびその関連システムは、当業で公知である。例えば、インタフェース２１２は、ＣＰＵに更新プログラムを送信するための高周波トランシーバであってもよい。対応するレシーバを靴に装備して、ＣＰＵと電気的に接続することもできる。あるいは、インタフェースは、シリアルまたはパラレルデータポートや赤外線トランシーバなどを更に備えていてもよい。
Ｃ．可変容積貯留室
所望であれば、米国特許第５，４０６，７１９号に詳細に開示されているような１以上の可変容積貯留室５１６をブラダ内部に挿入し、充填空間２０と流体連通して配置する。この様な貯留室５１６は、貯留室を充填空間２０と接続するチャネル内に、圧力検出装置２０６ｌ〜ｏと調整バルブ２９ｌ〜ｏとを備えていることが好ましい。貯留室の容積は、平ネジ５２６を駆動するソレノイド５１７ａ〜ｄを介して電子的に調整可能となっている。制御システム２００は、貯留室の検出圧力を検知し、必要に応じてソレノイド５１７ａ〜ｄと調整バルブ２９ｌ〜ｏに指令を出して任意のチャネル５１２ａ〜ｄの圧力を上昇させる。
【００３３】
特に、図４〜７によく示されているように、閉緩衝システムにおいて、公知の方法で各チャンバ５１２ａ〜ｄの加圧を選択的に変化させる。特に図４を参照して、別の好適な緩衝素子すなわちブラダを示す。ブラダ５１０は、４つの個別の気体充填ポスト支持貯留チャンバ５１２ａ〜ｄを備えていることが好ましい。チャンバ５１２は、緩衝性を提供するために負荷を与えると、圧縮されて剛性が高くなるが、それ自体が圧潰することはない。前方内足側支持チャンバ５１２ｂおよび後方内足側支持チャンバ５１２ｃは、踵領域の内足側に配置され、ブラダ幅の約１／３まで延びている。外足側チャンバ５１２ｄも、踵領域に配置され、内足側からブラダ幅の約２／３まで延びている。チャンバ５１２ｂ〜ｄは、相互に離間されている。
【００３４】
チャンバ５１２ｂ，５１２ｃは、相互接続チューブまたはポート５１４ｇにより連結され、ピンチオフバルブ５１８ｇにより選択的に開閉されるようになっており、その動作について、以下さらに詳細に検討する。チャンバ５１２ｃ，５１２ｄも、チャンバの初期加圧を容易にするためにポート５１５により連結されている。しかし、図４に示すように、所望であれば、ポート５１５は、チャンバ５１２ｃとチャンバ５１２ｄとの流体連通を阻止するために恒久的にシールされていてもよい。チャンバ５１２ａは、緩衝素子５１０の前方部を構成し、ほぼ靴底の幅方向に延びている。チャンバ５１２ａは、チャンバ５１２ｂ〜ｄとは別体の素子として形成され、発泡体素子５１３がそれらの間に配置されており、所望であれば、任意のチャンバ５１２ｂ〜ｄと流体連通状態で直接連結することもできる。
【００３５】
発泡体素子５１３は、緩衝素子の円弧部を構成し、その一部または全部を貫通して形成された円筒開口部５２０ａ〜ｄを備えている。可変容積貯留チャンバ５１６ａ〜ｄは、それぞれ、開口部５２０ａ〜ｄ内に配置されている。チャンバ５１６ａ〜ｄは、蛇腹形状を有し、これにより、それ自体が圧潰して容積が減少する。前方内足側貯留チャンバ５１６ａは、相互接続チューブまたはポート５１４ａにより前方支持チャンバ５１２と、そして、相互接続チューブ５１４ｃにより後方内足側圧縮可能貯留室５１６ｃと流体連通状態で連結されている。後方内足側貯留チャンバ５１６は、相互接続チューブ５１４ｃにより前方内足側ポストチャンバ５１２ｂと流体連通状態で連結されている。前方外足側貯留チャンバ５１６ｂは、相互接続チューブ５１４ｂにより前方支持チャンバ５１２ａと、そして、相互接続チューブ５１４ｄにより後方外足側貯留室５１６ｄと流体連通状態で連結されている。後方外足側貯留室５１６ｄは、さらに、相互接続チューブ５１４ｆによって外足側支持チャンバ５１２ｄに流体連通状態で連結されている。各相互接続チューブ５１４ａ〜ｇの開閉は、下記の対応するバルブ５１８ａ〜ｇにより制御される。
【００３６】
緩衝性は、チャンバ５１２ａ〜ｄ内に閉じ込められた気体により提供され、任意のチャンバの任意の部分の負荷は、瞬間的に、全チャンバの圧力を均一に上昇させる。チャンバは、圧縮されて緩衝性を提供し、剛性が高くなるが、収容されている気体の圧力の上昇により圧潰はしない。相互接続チューブ５１４は、開放時には、支持チャンバ５１２と貯留室５１６との流体連通を制約せず、開放チューブにより連結されている２つの支持チャンバおよび／または貯留室は、単一のチャンバとして動的に機能する。したがって、チューブ５１４が全て開放されると、緩衝素子５１０は、ほぼ単一のブラダとして機能し、中間靴底全体に緩衝性を提供する。
【００３７】
バルブ５１８ａ〜ｇは、当業で公知の適切なバルブで構成されており、例えば、図５、図６に示すネジを備えたピンチオフバルブで構成されている。図４を参照して、バルブ５１８ａ〜ｇ、例えばバルブ５１８ｃは、その一端から発泡体素子５１３を部分的に貫通する孔部内に配置された中空リベット５２２と、ＣＰＵ２０２と電気的に接続されてＣＰＵにより指令されるアクチュエータ５１９ａ〜ｇとを備えている。リベット５２２は、一端５２２ａから発泡体素子５１３を部分的に貫通し、内側端部において半径方向に貫通している孔部に配置されている。リベット５２２の内壁は、螺装されており、調節ネジ５２４がその内部に配置され、ＣＰＵと電気的に接続されてＣＰＵにより指令されるアクチュエータ５２５を備えている。ネジ５２４は、軽量プラスチックにより形成されていることが好ましい。
【００３８】
相互接続チューブ５１４は、凹部５２２ａ内に配置されている。流体連通は、ネジ５２４が領域５２２ｂ内に延びる度合いを調節することによって制御される。ネジ５２４がチューブ５１４に接触しないように配置されている場合、貯留室５１６および／または支持チャンバ５１２間にほぼ自由な流体連通が確保される。ネジ５２４は、最内位置にある場合、チューブ５１４に完全に接触して締め付け、ほぼ完全に流体連通を阻止する。
【００３９】
上記のように、貯留室５１６ａ〜ｄは、発泡体素子５１３内に形成された円筒孔部５２０ａ〜ｄ内に配置されている。孔部５２０の内面は、螺装されており、貯留室５１６用の収容チャンバを構成する。平ネジ５２６は、各孔部５２０ａ〜ｄ内に配置されている。ネジ５２６の下方回転によって、ネジは、貯留チャンバ５１６に接触し、これを圧縮する。したがって、各貯留室５１６は、対応する平ネジ５２６の単なる回転により所望の容積に調節されて保持され、これにより、貯留室は圧潰する。貯留室５１６が最大容積である場合、ネジ５２６の上部は、孔部５２０の上部と面一となる。ネジ５２６は、プラスチックのような軽量素材で形成され、ＣＰＵ２０２と電気的に接続されてＣＰＵにより指令されるアクチュエータ５２７によって操作される。圧力検出装置２０６ｋ〜ｎは、各貯留室内に配置され、ＣＰＵ２０２に圧力情報を送信する。
【００４０】
ネジ５２６、チャンバ５１８、発泡体素子５１３は全て軽量であるので、貯留室５１６を圧潰して所望の容積に貯留室５１６を保持するために必要な下向きの力は最小となる。したがって、ネジ５２６を所望レベルに回転するために必要なトルクも最小となる。靴の中敷を設ける場合、対応するフックは、それを貫通して設けることができ、容易に手が届くようになる。
貯留室５１６ａ〜ｄおよびチューブ５１４を利用することによって、各支持チャンバ５１２ａ〜ｄの加圧度および剛性を調節でき、ブラダからの気体の流入出の必要なく、靴の様々な位置における緩衝性をカスタマイズできる。例えば、靴の内足側後部における圧縮抵抗を増加させたい場合、ＣＰＵ２０２が、以下のように所望の圧力が適切なチャンバ内で得られるまで適切なアクチュエータに指令を送ることによって、支持チャンバ５１２ｂ，５１２ｃの片方あるいは両方の圧力を上昇させる。バルブ５１８ａのネジ５２４は、ＣＰＵの指令により、接続チューブ５１４ａに接触するように回転し、チューブを完全に圧縮して流体連通を阻止し、前方内足側貯留室５１６ａを支持チャンバ５１２ａから分離する。貯留室５１６ａは、ＣＰＵ２０２が対応する平ネジ５２６の回転を指令することによって、圧潰し、気体を追い出して貯留室５１６ｃおよび内足側支持チャンバ５１２ｂ，５１２ｃに送り込む。したがって、貯留室５１６ｃも圧潰し、気体を追い出して内足側支持チャンバ５１２ｂ，５１２ｃに送り込む。ピンチオフバルブ５１８ｅのネジ５２４は、ＣＰＵの指令により回転して接続チューブを圧縮し、貯留室５１６ａ，５１６ｃを支持チャンバ５１２ｂ，５１２ｃから分離する。
【００４１】
チャンバ５１２ｂ，５１２ｃ内の気体の質量は増加し、チャンバ５１２ｂ，５１２ｃはブラダの他の支持チャンバから分離されているので、これらの有効容積は減少する。したがって、チャンバ５１２ｂ，５１２ｃ内の圧力は上昇する。結果的に、チャンバ５１２ｂ，５１２ｃに負荷を与えると、素子５１０は、支持チャンバ５１２ｂ，５１２ｃの位置において圧縮抵抗が増加し、剛性が高くなる。所望であれば、ＣＰＵ２０２がチューブ５１４ｃの閉鎖を指令することによって、チャンバ５１２ｂ，５１２ｃの圧縮抵抗を更に増加させることができ、チャンバを相互に独立させ、それらの有効容積をさらに減少させる。したがって、チャンバ５１２ｂ，５１２ｃの一方あるいは他方に負荷が局在する場合、他方のチャンバへの流体連通が阻止されるので、負荷が付与されたチャンバの剛性が増加する。殆どの人は、歩行中あるいは走行中において、足が踵から前方にうねる。したがって、チャンバ５１２ｃは、チャンバ５１２ｂとは別個に最大負荷を受ける。足が前方にうねると、チャンバが連通した時に最大剛性を超える最大負荷を受けるので、各チャンバの剛性は増加する。したがって、着用者が受ける全体的な剛性が増加する。
【００４２】
両チャンバ５１２ｂ，５１２ｃの圧力は、ＣＰＵ２０２が相互接続チューブ５１４ａの再開放と平ネジ５２６の最高位置への回転を指令することによって、上昇し、支持チャンバ５１２ａから圧潰可能な貯留室５１６ａ，５１６ｃへの流体連通が許容される。上記のプロセスは、その後繰り返され、気体を貯留室５１６ａ，５１６ｃからチャンバ５１２ｂ，５１２ｃへと流入させ、それらの剛性を更に増加させる。ＣＰＵ２０２は、ユーザが靴を着用したままで、所望の剛性が得られるまでプロセスを動的に変更可能である。同様に、ＣＰＵ２０２が指令して貯留室５１６ｂ，５１６ｄに対して同様の操作を行うことによって、チャンバ５１２ａおよび／または５１２ｄの有効容積を調整できる。事実、４つ全ての貯留室５１６を利用することによって、ある１つのチャンバ５１２から他のチャンバへと気体を移送し、所望の位置においてブラダの剛性を増減して、特定の活動あるいは着用者の特定の歩行特性に対する中間靴底の全体的な緩衝特性を調整してもよい。
【００４３】
例えば、足中央部または足前方部で地面を踏みつける傾向のある着用者は、足前方部のチャンバ５１２ａが高応従性であることを好む。この場合、流体圧を３つの後方チャンバへと移すことができる。同様に、外足側後部で地面を踏みつける傾向がある着用者は、チャンバ５１２ｄが低弾性であり、足前方部のチャンバ５１２ａが高弾性であることを好む。この様な場合、流体圧をチャンバ５１２ａからチャンバ５１２ｄへと移すことができる。
【００４４】
さらに、利用可能な容積を増加させて貯留室５１６ａ〜ｄを含めることによって、チャンバ５１２ａ〜ｄの全体的な圧力、すなわち、素子５１０全体の圧力を下げることができる。例えば、接続部５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｅ，５１４ｆを閉鎖して、貯留室５１６ａ〜ｄを支持チャンバ５１２ａ〜ｄから分離する。貯留室５１６ａ〜ｃを圧縮して、貯留室５１６ｄに流体を流入させる。その後、接続部５１４ｄを閉鎖して、貯留室５１６ｄを分離する。接続部５１４ａ，５１４ｂ，５１４ｅを再開放し、平ネジ５２６を最高位置へと回転することによって貯留室５１６ａ〜ｃを膨張させると、支持チャンバ５１２ａ〜ｃの圧力が低下する。そして、このプロセスを繰り返すと、貯留室５１６ｃは、ブラダ５１０全体の圧力を更に下げることができる。
【００４５】
図４に示すように、緩衝素子５１０は、２つの個別のブラダ素子を備えており、すなわち、チャンバ５１２ａは、チャンバ５１２ｃ〜ｄとは別個の素子として構成されているが、緩衝素子５１０を単一の一体化素子とし、チャンバ５１２ａがチャンバ５１２ｂ，５１２ｄの前方の境界から後方に延びるようにして、発泡体素子５１３を省略することもできる。しかし、靴の円弧領域に位置するチャンバ５１２ａの一部は、ピンチオフバルブ５１８がチャンバ５１２ａの上方あるいは下方に配置されるように、チャンバ５１２ａの他の部分よりも厚さが薄く、貯留チャンバ５１６の配置のための円筒貫通孔を備える。そして、平ネジ５２６を使用できるように、内面螺装の別個の壁面素子を孔部に配置する。この構成において、チャンバ５１２ａは、内壁によって、チャンバ５１２ｂ，５１２ｄとの流体連通から分離されている。勿論、貯留室５１６を含む単一の素子としてブラダ５１０を構成することもできる。
Ｄ．緩衝システムの動作
ユーザは、普通の靴と同様に、動的制御緩衝システムを備えた靴を着用する。しかし、着用者は、１以上の制御ノブ２１０ａ〜ｃを操作することによって靴の緩衝性を迅速に調整することができる。
【００４６】
例えば、競走用シューズの場合は、人がスピードを増すほど、衝撃力が増加する。より大きな衝撃力を受けるチャンバは、可変貯留室５１６からの圧力を上昇させることによって、そして／または、これらのチャンバのバルブを閉じることによって、その剛性が高くなる。同様に、バスケットボールシューズの場合は、ジャンプの後に踵部のチャンバ上に着地する時、可変貯留室を利用することによって、そして／または、これらのチャンバに導くバルブを閉鎖することによって、これらのチャンバの圧力を上昇させる。
【００４７】
歩行用シューズの場合など、例えば、足前方部および踵部のチャンバにおけるチャンバ剛性を下げるためには、足前方部および踵部のチャンバを流体連結して、総容積を増加させることができ、結果的に低剛性感を与える。ユーザは、１以上の制御ノブを調節することによって柔軟性を動的に制御できる。
同様に、着用者の過剰回内または過小回内を矯正するために、横方向の剛性を容易に調節できる。例えば、着用者が過剰回内状態で歩行または走行した場合、ＣＰＵ２０２により自動的に、あるいは、ユーザが制御ノブ２１０ｃ（図８）の適切な設定を選択することによって、内足側のチャンバ内の圧力を上昇させて、緩衝支持側の剛性を高め、着用者の過剰回内傾向を軽減する。過小回内の矯正のために、靴の外足側のチャンバ内の圧力を同様に上昇させることができる。
【００４８】
本発明は、ブラダからの気体の流出入の必要なく、中間靴底の様々な位置における圧力および剛性を無限に変化させることができる。すなわち、圧力の変更が、閉システムで達成される。したがって、リークや外部ポンプの必要性など、開放エアシステムに伴う欠点が回避される。貯留チャンバ５１６は、図示のような足中央領域の円弧部に配置されていることが好ましい。この領域は、比較的低い負荷を受け、特に、発泡体素子５１３を使用する場合、限定的な緩衝性しか与えないこの領域における閉貯留室は、問題とはならない。しかし、貯留室および制御システム部材は、都合の良い位置に配置可能であり、例えば上部など、中間靴底の外部であってもよい。様々な支持チャンバ、貯留室、制御システムに関してある特定の構成を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、チャンバ５１２ａまたは５１２ｄを、相互結合チューブにより流体連通状態で連結された幾つかの小チャンバに分割することもできる。
【００４９】
本発明の原則を適用できる様々な実施形態を鑑みて、詳述された上記実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。むしろ、請求された発明には、以下の特許請求の範囲やその均等範囲内に属する変更態様も全て含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施形態に係るブラダを組み込んだ本発明の靴の断面図である。
【図２】  図２Ａは、本発明のブラダの上面図である。図２Ｂは、図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図３】  図２Ａの線３−３に沿った断面図である。
【図４】  本発明のブラダの別の実施形態の上面図である。
【図５】  図４の線５−５に沿った断面図である。
【図６】  図４の線６−６に沿った断面図である。
【図７】  図４の線７−７に沿った断面図である。
【図８】  靴の一部の概略側面図であり、制御ノブを示す。
【図９】  本発明に係る制御システムの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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