CN105025741B - 用于接触运动的多材料冲击保护装置 - Google Patents

Abstract

保护装置可以配置成被穿用以保护穿用者的解剖结构的一部分。柔韧的第一材料可以形成周边部分和至少一个连接部分。刚性的第二材料可以形成至少一个连接部分和保持在周边部分内的至少两个板。

Description

用于接触运动的多材料冲击保护装置

发明领域

本发明涉及运动安全和损伤预防。更具体地，本发明涉及一种被参与接触运动例如美式足球的运动员穿用的冲击保护装置。

发明概述

许多运动例如美式足球固有地涉及球员与地面和/或与设备之间的物理接触。已作出很多努力来防止或至少减少由这种接触造成的对球员的损伤的发生。保护设备例如头盔、垫肩和衬垫已用于保护运动员的身体的各部分。这种保护设备已常常至少部分地由压缩材料例如泡沫构造。这些类型的设备已减少了但是并未完全消除由于运动和/或参与接触运动例如美式足球而发生的损伤。

保护设备的使用已被发布针对参与者的接触运动的规则的各种组织要求。往往，处于损伤的风险中的真正的运动员抵抗使用额外的保护设备，无论是要求的还是自愿的。虽然每个个体运动员都可以具有用于避免要求的或建议的保护装备的他或她自身的原因，但是常见的解释是保护装备不舒服、限制运动、使运动员分心或以其他方式负面影响运动员的表现的抱怨。

因此，在有损伤的风险下参与接触运动的运动员可以从改进的保护装备获得益处，所述保护装备保护运动员受损伤最小或对运动员的表现无负面影响。这种保护装备应当是舒服的并且允许穿用者的全范围的运动，同时仍提供来自通常可以在参与运动期间发生的冲击的充分连接。

根据本发明的保护装置为参与接触运动例如美式足球、英式足球(世界足球)、曲棍球、长曲棍球或允许参与者穿用保护装备的任何其他接触运动的运动员提供改进的冲击保护。根据本发明的保护装置可以特别适合于保护穿用者的大的肌肉区域免受冲击，但是可以用于保护穿用者的解剖结构(anatomy)的其他部分，而不背离本发明的范围。可以使用根据本发明的装置来保护的大肌肉区域的一个示例是美式足球球员的股部。根据本发明的保护装置可以包括多材料板，当该板被穿用时，所述多材料板弯曲成对应于穿用者的待保护的解剖部分的形状。根据本发明的保护装置可以具有复杂的三维形状以更好地符合待保护的解剖部分，但是可以具有较简单的形状，而不背离本发明的范围。这种形状无论复杂还是简单都可以通过诸如模制、机械加工、增材制造等的工艺来获得。根据本发明的保护装置可以通过使用包裹物或带子、用粘合剂等将其插入在参与运动期间穿用的服装的口袋中而被保持在所期望的穿用位置。根据本发明的保护装置可以具有在穿着位置中朝向穿用者的皮肤定向的内面和在穿着位置中远离穿用者的皮肤定向的外部面。

根据本发明的保护装置可以包括具有不同性能的至少两种不同类型的材料。例如，第一材料可以比第二材料更软并且更柔性。在这种示例中，较硬的第二材料可以构成外部面的大于一半、大于四分之三、大于百分之八十和/或大于百分之九十，以增大穿用者的由装置保护的解剖部分上的冲击将最初被较硬的第二材料吸收的可能性。在该示例中，第一材料可以布置成围绕保护板的周边，以提供将无论是直接地还是通过中间层与穿用者的皮肤接合的边缘，而不引起不舒服的水平，如果较硬的且较刚性的第二材料将接合穿用者的皮肤，则可能引起不舒服的水平。

此外，根据本发明的本示例的保护装置可以包括通过至少部分地由第一材料形成的连接区域连接的较硬的且较刚性的第二材料的多个内部区域或板。第二材料的连接片可以另外通过连接区域的更柔韧的第一材料连接板以提高保护装置的结构完整性。较软的且较柔韧的第一材料与较刚性的第二材料的仅有限数量的连接片的连接区域可以允许整个保护装置挠曲和/或弯曲，从而提高了对穿用者的舒适性并且促进了保护装置的穿着。这种连接片的数量、宽度和/或厚度可以基于连接区域处所需的柔性或结构刚性的量而变化。刚性的第二材料的板可以具有脊部、谷部和/或形成于它们的表面上的其他维度结构。结构可以通过模制、机械加工或任何其他工艺形成于板表面上。此类脊部和/或谷部还可以提高板的结构完整性。此外，通风孔可以延伸穿过板以增强用于穿用者的保护装置的舒适性。如果使用通风孔的话，通风孔可以延伸穿过形成于板的表面上的谷部，并且可以作为板的模制的一部分来形成，通过钻孔来形成，等等。

根据本发明的保护装置的形状和尺寸可以基于穿用者的解剖结构的意图被该装置保护的部分、穿用保护装置的运动员的尺寸和/或性别、保护装置即将被用于的运动、所需的保护的程度或量、舒适性考虑、移动性或柔性考虑、运动员需求等等而改变。保护装置的不同区域或区可以具有不同的尺寸和/或定向。例如，根据本发明的保护装置当被穿用时可以保护运动员的股部，并且可以具有较硬的第二材料的至少两个区和较软的第一材料的周边和至少一个连接部分。在这种示例中，由第二材料形成的区可以按大体上竖直的方式、大体上水平的方式、大体上对角线的方式和/或大体上棋盘式的方式延伸。由相同类型的材料形成的不同区不必是相同尺寸或当穿用保护装置时不必具有相对于穿用者的周边部分和/或解剖结构的相同定向。

此外，多于两种类型的材料可以用于形成根据本发明的保护装置。例如，根据本发明的保护装置可以包括面向外的表面，所述面向外的表面具有较软的第一材料、较硬的第二材料和定向成改进冲击保护、柔性、舒适性等的更硬的第三材料。此外，额外的材料可以出于任何目的被添加至根据本发明的保护装置。例如，额外的材料可以用于：提供额外的保护，例如外部面的至少一部分上的弹性层；进一步增强舒适性，例如内面的至少一部分上的湿度管理层；利用穿用，例如用于确保保护装置处在穿着位置的连接点；增强保护装置的结构完整性，例如肋状物或其他结构元件；诸如此类。

根据本发明的保护装置可以按多种方式形成。用于形成根据本发明的保护装置的合适的制造方法的一个示例是共模制工艺，所述共模制工艺循序地由用于为穿用者提供保护的各种材料形成装置的区域。然而，由一种或更多种材料形成的部件可以分别地形成并且然后组装以形成根据本发明的保护装置。例如，第一部件可以包括通过模制或切割柔韧的第一材料形成的周边和连接部分，并且独立地形成的包括较硬的第二材料的板的第二部件可以被插入至第一部件的适当部分中。此外，增材制造技术例如3-D打印和/或激光烧结可以用于制造根据本发明的保护装置。

附图简述

本文描述的附图仅为了选定的说明性目的。

图1示出了可以穿用根据本发明的保护装置的足球球员；

图2A-2B示出了根据本发明的保护装置的示例的各种透视图；

图2C示出了图2A-2B中所示的示例性保护装置的横截面图；

图3示出了处于穿着位置的图2A-2C的示例性装置的示例；

图4示出了根据本发明的保护装置的另一个示例；

图5还示出了根据本发明的保护装置的另一个示例；以及

图6还示出了根据本发明的保护装置的另一个示例。

发明详述

现在参照图1，示出了穿用保护装备的运动员100。在图1所示的示例中，运动员100是美式足球球员，但是参与任何其他接触运动的运动员可以同样地从根据本发明的保护装置受益。球员100被示出为穿用头盔110和在运动衫102下的垫肩120。在图1所示的示例中，球员100还穿用在运动衫102下的胸部保护物130和腹部保护物140，所述胸部保护物130可以包括防弹衣或类似的物品。球员还被示出为穿用右肘垫150和左肘垫152。球员100还被示出为穿用在裤子104下的右股垫160和左股垫162以及右护膝垫170和左护膝垫172。裤子104可以在外侧或更通常在内侧上具有口袋(未示出)以保持衬垫例如股垫160、162和护膝垫170、172。球员100还被示出为穿用鞋108和袜子106。虽然目前在美式足球中不是典型的，但是袜子106可以保持额外的衬垫例如对于英式足球更通常出现的护腿垫(未示出)。

虽然图1所示的示例描绘了穿用保护装置的特定示例的美式足球球员100，但是本发明不限于本示例中所示的美式足球或保护装置。下面描述的后续示例提供了可以用作股垫160、162的有效装置，但是根据本发明的保护装置可以与图1所示的示例中提供的其他类型的保护装置结合使用或用于保护穿用者的解剖结构的除图1的示例中所示的那些之外的部分。

现在参照图2A-2C，示出了根据本发明的保护装置200的示例。示例性保护装置200特别适用于保护美式足球球员的股部，但是根据本发明的保护装置可以用于保护穿用者的解剖结构的其他部分和/或用于除美式足球之外的运动。保护装置200具有在穿着位置中面向穿用者的皮肤的内面270和在穿着位置中背离穿用者的皮肤的外部面280。如图2C中具体地可见，内面270可以具有适合于在穿用者的解剖结构的一部分上舒适地配合股部(在该示例中)的凹的形状。由内面270形成的曲面的凹度和/或形状可以沿着保护装置200在不同位置处变化以更好地符合沿着穿用者的解剖结构的由保护装置200保护的部分在不同位置处所期望的不同轮廓，得到了复杂的三维形状，即，保护装置200的水平横截面可以沿着保护装置200的竖直轴线在不同位置处具有不同的尺寸和形状，并且保护装置200的形状或轮廓在水平偏移的不同位置处也可以不同。此外，如果保护装置意图用于穿用者的解剖结构的特定侧的话，保护装置的尺寸、形状和/或构造可以不同。例如，保护装置可以具有不同的曲率、形状或构造的元件，这取决于保护装置意图保护穿用者的左股部还是右股部。类似的差异可以出现在意图保护穿用者的解剖结构的除股部之外的部分的保护装置中。

在图2A-2C的示例中，第一材料部分205包括周边部分210和连接部分220。如图2A中可见，周边部分210可以形成保护装置200的末端边缘。周边部分210可以具有第一宽度212，且连接部分220可以具有第二宽度222。虽然周边部分210的第一宽度212和/或连接部分220的第二宽度222可以沿着周边部分210和/或连接部分220在所有位置处大体上相同，但是不需要这样。当保护装置200被穿用时，第一宽度212和第二宽度222可以在大体上平行于穿用者的解剖结构的被保护的部分的方向上测量。例如，第一宽度212可以围绕周边部分210改变以沿着保护装置200的边缘在不同位置处提供或多或少的第一材料。第一宽度212和第二宽度222可以是相同的或不同的。

第二材料215可以用于形成第一板230和第二板240，它们二者被保持在包括周边部分210和连接部分220的第一材料部分205中。多个连接片232可以穿过连接部分220、在连接部分220下面和/或通过连接部分220将第一板230连接至第二板240。片232、第一板230和第二板240可以整体地由第二材料215形成，但是也可以独立地形成。在根据本发明的保护装置的某些示例中，连接片232可以被完全省略。片232可以在连接部分220下面和/或容纳在连接部分220内。第一板230和第二板240中的每一个可以具有多个脊部272和对应的谷部274以为第二材料215提供额外的强度。脊部272和谷部274可以按大体上平行的方式在穿着位置中竖直地、水平地和/或对角地延伸。此外，若存在，则脊部272和/或谷部274不需要是平行的或甚至线性的。脊部272可以在第一材料205的表面上方延伸，但是可以延伸为与第一材料205的表面水平或甚至在该表面下方。此外，谷部274可以在第一材料205的表面下方延伸，但是可以在第一材料205的表面下方或与该表面水平。多个通风孔276可以延伸穿过第二材料215，并且可以位于第一板230和第二板240的谷部274内。如从图2A和图2B可见，保护装置200的外部面280的至少百分之五十可以包括由第二材料215制成的部分，在本示例中，第一板230和第二板240。在另外的示例中，保护装置200的外部面280可以包括第二材料215的至少百分之八十或至少百分之九十。用于形成第一板230和第二板240的第二材料215可以由以下相对硬的材料形成：例如，但不限于，某些类型的尼龙、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯、塑料、橡胶、其他类型的聚合物、或其他材料。用于形成周边部分210和连接部分220的第一材料205可以包括相对软的且柔韧的材料，例如，橡胶、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、其他类型的聚合物等。此外/可选择地，根据本发明的保护装置200可以使用诸如3-D打印或激光烧结之类的增材制造方法来制造，在这种情况下，第一材料205和第二材料215可以选自适合于那些方法的材料。第一材料205和第二材料215的绝对硬度可以取决于冲击的类型而改变，根据本发明的保护装置200被预期在使用期间碰撞，但是，一般地，第一材料205可以比第二材料215更软且更柔韧，而第二材料215可以比第一材料205更硬且更刚性。这样，第二材料215可以抵抗来自冲击的变形，但是周边部分210的较软的第一材料205可以分配在保护装置200的边缘上的任何传输力，而不痛苦地接合穿用者的基础解剖结构。

如图2B和图2C可见，在周边部分210中，当保护装置200被穿用时，第一材料205可以具有如大体上垂直于穿用者的被保护的解剖部分所测量的第一厚度214。第一厚度214的距离可以基于选作第一材料的材料和在使用保护装置200期间预期的冲击的类型和/或力而改变。第一板230和/或第二板240的第二材料215可以具有在对应于脊部272的最厚点处的第二厚度224和在对应于谷部274的最薄点处的第三厚度226。第二厚度224和第三厚度226可以例如基于选作第二材料215的材料和在使用保护装置200期间预期的冲击的类型和/或力而改变。在沿着图2A的线2C截取的在图2C中所示的示例性横截面图中，第一材料205的第一厚度214小于第二材料215的第二厚度224但是大于第二材料215的第三厚度226。然而，第一厚度214、第二厚度224和第三厚度226可以不同于这些示例，而不背离本发明的范围。如图2C所示，片232在保护装置200的外侧280上由连接部分220的第一材料205覆盖。在该示例中，连接片232和谷部274包括第二材料215的相同的第三厚度220，但是它们还可以具有不同厚度。

如图2A和图2B的示例中可见的，连接部分220可以连接第一板230和第二板240。连接第一板230和第二板240的连接部分220和连接片232的柔韧的第一材料205允许整体保护装置200沿着连接部分220挠曲，即使包括第一板230和第二板240的第二材料215太刚性以致不能允许容易挠曲或弯曲。因此，保护装置200可以被穿用，而不引起对穿用者的不舒适且不明显地限制穿用者与刚性保护材料的移动性。

现在参照图3，示出了处于穿着位置的保护装置200的示例。在图3的示例中，保护装置200包括上面关于图2A-2C所述的示例性股垫，但是下面进一步描述的其一些示例的根据本发明的其他保护装置可以如图3的示例中所示地或以其他方式被类似地穿用。如图3的示例中可见，保护装置200可以保持在裤子104内以被安置在美式足球球员的股部390上。保护装置200可以保持在裤子104内的口袋中，例如，但是可以按其他方式保持或保持在其他位置以当穿用时保护穿用者的解剖结构的不同部分。

现在参照图4，示出了根据本发明的保护装置400的另外的示例。保护装置400可以包括股垫，或可以适合于配合且保护穿用者的解剖结构的其他部分。第一材料405部分可以包括周边部分410，所述周边部分410可以具有第一宽度412。此外，第一材料405部分可以具有：具有第二宽度422的竖直连接部分420、具有第三宽度432的第一水平连接部分430和具有第四宽度442的第二水平连接部分440。第一宽度412、第二宽度422、第三宽度432和/或第四宽度442可以相同或不同并且可以在保护装置400上的不同位置处任选地改变。保护装置还可以包括第二材料415的且保持在保护装置400的连接部分420、430、440中的一个或更多个和/或周边部分410内的多个保护板450、451、452、453、454、455。如上面关于图2A-2C所解释的，第一材料405和第二材料415可以被选定为具备不同的硬度和/或其他性能以舒适地保护保护装置400的穿用者。如上面关于图2A-2C所描述的，片可以连接第二材料415的板，板还可以具有脊部、谷部和/或通风孔。

现在参考图5，示出了根据本发明的保护装置500的另外的示例。保护装置500可以包括由第一材料505形成的周边部分510、第一竖直连接部分520和第二竖直连接部分530。保护装置500还可以包括由第二材料515形成的且保持在第一竖直连接部分520和第二竖直连接部分530中的一个或更多个和/或周边部分510内的第一板540、第二板550和第三板560。如上面关于图2A-2C所解释的，第一材料505和第二材料515可以被选定为具备不同的硬度和/或其他性能以舒适地保护保护装置500的穿用者，可以具有连接片、脊部、谷部和/或通风孔。

图6中还示出了根据本发明的保护装置600的另一个示例。保护装置600可以包括形成周边部分610和多个对角线连接部分620、622、624、626、628的第一材料605。保护装置600还可以包括由第二材料615形成的且保持在周边部分610和多个对角线连接部分620、622、624、626、628的子集内的多个板630、632、634、636、638、640。如上面关于图2A-2C所解释的，第一材料605和第二材料615可以被选定为具备不同的硬度和/或其他性能以舒适地保护保护装置600的穿用者，可以具有连接片、脊部、谷部和/或通风孔。

第一材料成为具有任何期望定向以保持第二材料的至少一个板的至少周边部分和任选的多个连接部分的多种多样的可能构造允许根据本发明的保护装置用于保护在参加任何类型的运动时具有各种性别和身体类型的运动员的各种各样的身体部分。虽然关于用于本文示例中的美式足球中的股垫进行描述，但是根据本发明的保护装置不限于任何特定的构造、待保护的解剖部分和/或运动。

Claims (14)

1.一种用于衰减来自冲击的力的保护装置，所述保护装置包括：

至少两个板部分，所述至少两个板部分包括第一板部分和第二板部分，所述至少两个板部分由第一材料形成；

将所述第一板部分连接到所述第二板部分的一个或多个连接片；

弹性体周边部分，所述弹性体周边部分联结所述至少两个板部分的末端边缘并形成所述保护装置的末端周边边缘，所述弹性体周边部分由比所述第一材料更柔韧的第二材料形成；以及

至少一个弹性体连接部分，所述至少一个弹性体连接部分在所述弹性体周边部分上的两个点之间延伸，所述至少一个弹性体连接部分覆盖所述连接片的至少一部分，所述至少一个弹性体连接部分由所述第二材料形成。

2.如权利要求1所述的保护装置，其中所述至少一个弹性体连接部分包括多个连接部分。

3.如权利要求1所述的保护装置，其中所述至少一个弹性体连接部分在穿着位置中水平地延伸。

4.如权利要求1所述的保护装置，其中所述至少一个弹性体连接部分在穿着位置中竖直地延伸。

5.如权利要求1所述的保护装置，其中所述至少一个弹性体连接部分在穿着位置中对角地延伸。

6.如权利要求1所述的保护装置，其中所述第二材料包括热塑性弹性体、热塑性聚氨酯和橡胶中的至少一种。

7.如权利要求6所述的保护装置，其中所述第一材料包括尼龙、丙烯腈丁二烯和聚丙烯中的至少一种。

8.如权利要求7所述的保护装置，其中所述第一材料和所述第二材料通过模制来制造以具有符合穿用者的解剖结构的待保护的部分的复杂三维形状。

9.如权利要求1所述的保护装置，其中所述第一材料和所述第二材料通过增材制造工艺来制造以具有符合穿用者的解剖结构的待保护的部分的复杂三维形状。

10.一种用于衰减来自冲击的力的保护装置，所述保护装置包括：

冲击板，其包括：

第一板部分，所述第一板部分具有前表面、后表面和在所述第一板部分的所述前表面和所述后表面之间的第一厚度；

第二板部分，所述第二板部分具有前表面、后表面和在所述第二板部分的所述前表面和所述后表面之间的第二厚度；和

连接片，所述连接片在所述第一板部分和所述第二板部分之间延伸且桥接所述第一板部分和所述第二板部分，所述连接片具有前表面、后表面和在所述连接片的所述前表面和所述后表面之间的第三厚度，所述第三厚度小于所述第一厚度和所述第二厚度；以及

弹性体构件，所述弹性体构件比所述冲击板更柔韧并且包括围绕所述冲击板的周边边缘延伸的周边部分和覆盖所述连接片的所述前表面的连接部分。

11.如权利要求10所述的保护装置，其中所述弹性体构件包括由所述周边部分和所述连接部分形成的第一开口和第二开口，且其中所述第一板部分的所述前表面延伸穿过所述第一开口并且所述第二板部分的所述前表面延伸穿过所述第二开口。

12.如权利要求10所述的保护装置，其中所述连接片包括活动铰链，当所述第一板部分和所述第二板部分相对于彼此改变平面定向时，所述活动铰链挠曲。

13.如权利要求10所述的保护装置，其中所述弹性体构件包括热塑性弹性体、热塑性聚氨酯和橡胶中的至少一种。

14.如权利要求10所述的保护装置，其中所述冲击板包括尼龙、丙烯腈丁二烯和聚丙烯中的至少一种。