CN108348027A - 冲击保护和减震装置 - Google Patents

Abstract

一种冲击保护装置(10)，包括支撑表面(12)、第一多个柔性棘突(14)和第二多个柔性棘突(24)。所述第一多个棘突和所述第二多个棘突中的每个棘突都具有从其基端到远端限定的长度，并且各自都以小于90度的角度从支撑表面沿纵向方向向上延伸，使得每个棘突都在支撑表面上方形成悬垂部。所述第二多个棘突中的每一者都在由所述第一多个柔性棘突中的相应的相邻棘突形成的悬垂部下方延伸，从而在所述第一多个柔性棘突朝向支撑表面沿向下方向充分压缩时，所述第一多个柔性棘突接触所述第二多个柔性棘突，并且从而吸收压缩力和/或剪切力。

Description

冲击保护和减震装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年9月22日提交的美国临时专利申请序号62/221,783以及2016年6月29日提交的美国临时专利申请序号62/356,243的权益，这些美国临时专利申请以其整体通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及一种冲击保护和减震装置。一些实施例涉及具有从支撑表面伸出的多个柔性棘突的冲击保护和减震装置。其它实施例涉及具有从支撑表面伸出的第一多个柔性棘突和第二多个柔性棘突的冲击保护和减震装置。更具体地说，本申请涉及包括多个柔性棘突的冲击保护和减震装置，在足够的压缩力作用于棘突上时，所述多个柔性棘突彼此相互作用。

背景技术

脑震荡是一种轻度的创伤性脑损伤(TBI)。每个赛季有十分之一的足球运动员被诊断为具有脑震荡，实际的脑震荡率要高得多，因为估计六个脑震荡中有五个未被诊断出来。累积性脑震荡使永久性神经残疾的可能性增加39％。今天的顶级足球头盔配备了由泡沫、可压缩塑料模块、充气室或滑动平面技术组成的安全衬垫。这些头盔提供足够的保护，防止颅骨骨折等穿透性头部损伤，但是它们不能提供足够的保护来防止基于加速度的头部损伤，诸如脑震荡。

这些商业化解决方案有两个主要缺点。首先，尽管研究人员强烈一致认为角加速度对大脑更具破坏性，但是这些商业化解决方案不能充分保护抵抗角加速度。其次，大多数方案缺乏多次击打耐用性。泡沫快速失去其回弹能力，充气室不断减压，并且滑动平面技术以摩擦方式使底层退化。

因此，本领域需要一种冲击保护和减震装置，该装置不具有当前解决方案的所有缺点，并且其结合了允许保护性棘突相互接触的设计，使得所受到的压缩力和/或剪切力通过多米诺骨牌效应相互吸收。

发明内容

在第一示例中，本申请提供了一种冲击保护装置，该冲击保护装置包括：

支撑表面；第一多个柔性棘突，所述第一多个柔性棘突中的每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且所述第一多个柔性棘突中的每一者以小于90度的角度从所述支撑表面、从所述基端沿纵向方向向上延伸到所述远端，使得所述第一多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部；以及c.第二多个柔性棘突，所述第二多个柔性棘突中的每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且所述第二多个柔性棘突中的每一者以小于90度的角度从所述支撑表面向上从所述基端延伸到所述远端，使得所述第二多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部，并且其中所述第二多个棘突中的每一者延伸使得所述第二多个柔性棘突中的每一者在由所述第一多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸，从而，在所述第一多个柔性棘突朝向所述支撑表面沿向下方向充分压缩时，所述第一多个柔性棘突接触所述第二多个柔性棘突，并且从而吸收压缩力和/或剪切力。

在第二示例中，本申请提供了如第一实施例中的冲击保护装置，还包括第三多个柔性棘突，所述第三多个柔性棘突中的每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者以小于90度的角度从所述支撑表面向上从所述基端延伸到所述远端，使得所述第三多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部，所述第三多个柔性棘突中的每一者延伸使得所述第三多个柔性棘突中的每一者在由所述第一多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部和由所述第二多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸，从而在所述第一多个柔性棘突朝向所述支撑表面沿向下方向充分压缩时，所述第一多个柔性棘突中的相应的一个柔性棘突接触所述第二多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突，并且所述第二多个柔性棘突中的所述相应的一个相邻柔性棘突接触所述第三多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突，并且压缩力和/或剪切力从而被吸收。

在第三示例中，本申请提供了如第一或第二实施例中的冲击保护装置，其中所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向平行地延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向平行地延伸。

在第四示例中，本申请提供了如第一至第三实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以正横向角度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以负横向角度延伸。

在第五示例中，本申请提供了如第一至第四实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中0度的角度被定义为所述第一多个柔性棘突的纵向方向，并且其中所述第二多个柔性棘突中的每一者以约10度至60度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者以约-10度至约-60度延伸。

在第六示例中，本申请提供了如第一至第五实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以负横向角度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以正横向角度延伸。

在第七示例中，本申请提供了如第一至第六实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中0度的角度被定义为所述第一多个柔性棘突的纵向方向，并且其中所述第二多个柔性棘突以约-10度至-60度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者以约10度至约60度延伸。

在第八示例中，本申请提供了如第一至第七实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中一行所述第一多个柔性棘突在沿着相对于所述纵向方向的横向方向延伸的第一行中对齐。

在第九示例中，本申请提供了如第一至第八实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中一行所述第二多个柔性棘突在沿着相对于所述纵向方向的横向方向延伸的第二行中对齐并且在所述纵向方向上与所述第一行间隔开。

在第十示例中，本申请提供了如第一至第九实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中一行所述第三多个柔性棘突在沿着相对于所述纵向方向的横向方向延伸的第三行对齐并且在所述纵向方向上与所述第一行和第二行两者间隔开。

在第十一示例中，本申请提供了如第一至第十实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中支撑表面限定平面并且相当于0度的角度，并且所述第一多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸。

在第十二示例中，本申请提供了如第一至第十一实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述支撑表面限定平面并且相当于0度的角度，并且所述第二多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸。

在第十三示例中，本申请提供了如第一至第十二实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中支撑表面限定平面并且相当于0度的角度，并且第三多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸。

在第十四示例中，本申请提供了如第一至第十三实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的各棘突具有选自由从棘突的基部到棘突的远端的均匀形状、基部比远端更宽、基部比远端更窄、或其组合所构成的组中的形状。

在第十五示例中，本申请提供了如第一至第十四实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突，所述第二多个柔性棘突以及所述第三多个柔性棘突中的棘突的基部通过固定连接、柔性连接或其组合而连接到所述支撑表面。

在第十六示例中，本申请提供了如第一至第十五实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述装置还包括第二支撑表面，并且其中所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者的远端均连接到所述第二支撑表面、均与所述第二表面接触、或其组合。

在第十七示例中，本申请提供了如第一至第十六实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突，所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者中的每个棘突由选自由弹性材料、聚合材料、形状记忆材料、自修复材料或其任意组合所构成的组中的材料制成。

在第十八示例中，本申请提供了如第一至第十七实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突，所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者中的每个棘突由硬质材料和低密度材料两者制成。

在第十九示例中，本申请提供了如第一至第十八实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者中的每个棘突包括纵向加强件和径向加强件两者、仅包括纵向加强件而不包括径向加强件、仅包括径向加强件而不包括纵向加强件、既不包括纵向加强件也不包括径向加强件、或其任意组合。

在第二十示例中，本申请提供了如第一至第十九实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者中的每个棘突具有约1GPa与约10GPa之间的弹性模量或其任意组合。

在第二十一示例中，本申请提供了如第一至第二十实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的每一者中的每个棘突具有在约5:1与约25:1之间的长宽比。

在第二十二示例中，本申请提供了如第一至第二十一实施例中的任一个所述的冲击保护装置，其中所述第一多个柔性棘突中的棘突、所述第二多个柔性棘突中的棘突和所述第三多个柔性棘突中的棘突以每平方英寸大约1个棘突至100个棘突装在所述装置上。

在第二十三示例中，本申请提供了一种承载构件，该承载构件包括：圆柱形管状体，所述圆柱形管状体具有纵向长度和限定内部体积的内部；以及多个纵向加强件，所述多个纵向加强件具有纵向长度并且沿着径向线从所述圆柱形管状体朝向中心轴线延伸到所述内部体积中，所述多个纵向加强件在所述中心轴线之前终止，以便在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间限定通道。

在第二十四示例中，本申请提供了如第二十三实施例中的承载构件，该承载构件还包括多个径向加强件，所述多个径向加强件在所述内部体积内并且在沿着所述圆柱形管状体的纵向长度的周期性位置处延伸，其中所述多个径向加强件为盘形并且延伸到所述通道中。

在第二十五示例中，本申请提供了如第二十三或第二十四实施例中的承载构件，其中所述多个径向加强件各自完全延伸穿过整个所述内部体积。

在第二十六示例中，本申请提供了如第二十三至第二十五实施例中的任一个所述的承载构件，其中所述多个径向加强件没有孔，使得在所述多个径向加强件中的相邻的径向加强件之间形成不同的腔室。

在第二十七示例中，本申请提供了如第二十三至第二十六实施例中的任一个所述的承载构件，其中所述圆柱形管状体在所述内部处限定半径，并且所述多个纵向加强件朝向所述中心轴线以所述半径的25％至95％的长度延伸到所述内部体积中。

在第二十八示例中，本申请提供了如第二十三至第二十七实施例中的任一个所述的承载构件，其中所述圆柱形管状体在所述内部处限定周缘，并且所述多个纵向加强件中的每一者围绕所述周缘定位，使得所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件彼此以90度至10度的径向角度定位。

在第二十九示例中，本申请提供了如第二十三至第二十八实施例中的任一个所述的承载构件，其中所述圆柱形管状体在所述内部处限定周缘，并且所述多个纵向加强件中的每一者围绕所述周缘定位，使得所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件彼此以45度至10度的径向角度定位。

在第三十示例中，本申请提供了如第二十三至第二十九实施例中的任一个所述的承载构件，其中多个纵向加强件围绕所述周缘以规则间隔定位。

在第三十一示例中，本申请提供了如第二十三至第三十实施例中的任一个所述的承载构件，其中形成承载构件的材料具有从1GPa以上至10GPa以下的模量。

在第三十二示例中，本申请提供了如第二十三至第三十一实施例中的任一个所述的承载构件，其中所述圆柱形管状体限定了外表面，所述外表面是波纹状的。

在第三十三示例中，本申请提供了如第二十三至第三十二实施例中的任一个所述的承载构件，其中波纹状外表面在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间限定脊状部并且限定凹槽，其中所述多个纵向加强件中的每一者从所述圆柱形管状体延伸，并且所述脊状部形成所述通道的表面。

在第三十四示例中，本申请提供了如第二十三至第三十三实施例中的任一个所述的承载构件，还包括内部周向壁，所述多个纵向加强件终止于所述内部周向壁，并且其中所述周向壁形成在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间形成的每个所述通道的表面。

附图说明

图1A是本申请的冲击保护装置的示例性实施例的俯视平面图；

图1B是本申请的冲击保护装置的示例性实施例的另外的俯视平面图；

图2是本申请的单个棘突的示例性实施例的俯视平面图；

图3A是示出从平面支撑表面伸出的三个分开的棘突的相互作用的示例性实施例的示意性侧视图；

图3B是示出从弯曲支撑表面伸出的三个分开的棘突的相互作用的示例性实施例的示意性侧视图；

图4A是示出来自第一多个柔性棘突的单个棘突和来自第二多个柔性棘突的单个棘突的相互作用的俯视平面图；

图4B是示出来自第一多个柔性棘突的单个棘突、来自第二多个柔性棘突的单个棘突和来自第三多个柔性棘突的单个棘突的相互作用的俯视平面图；

图5是用于示出本申请的一些示例性实施例中的棘突可如何对齐和取向的俯视平面图；

图6A是具有均匀直径的单个棘突的示意性侧视图；

图6B是单个棘突的示意性侧视图，其中基部比远端更宽；

图6C是单个棘突的示意性侧视图，其中棘突的基部以直线方式开始，然后棘突以一角度逐渐变细；

图6D是单个棘突的示意性侧视图，其中单个棘突是弯曲的；

图7A是具有与支撑表面的固定连接的单个棘突的示意性侧视图；

图7B是具有与支撑表面的柔性连接的单个棘突的侧视图；

图8A是单个棘突的示意性侧视图，其中单个棘突的远端与第二表面接触但不连接到第二表面；

图8B是单个棘突的示意性侧视图，其中单个棘突的远端连接到第二表面；

图9A是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图9B是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图9C是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图9D是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图9E是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图9F是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的正交横截面；

图10A是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的纵向横截面；

图10B是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的纵向横截面；

图10C是本申请的一个示例性实施例的单个棘突的纵向横截面；

图11是示出从平面支撑表面伸出的三个分开的棘突的相互作用的示例性实施例的侧立视图；

图12A是本申请的承载构件的一个示例性实施例的纵向横截面；和

图12B是本申请的承载构件的一个示例性实施例的纵向横截面。

具体实施方式

参考图1A-5，示出了冲击保护和减震装置的示例性实施例并且用附图标记10表示。如本文所使用的，减震包括线性或旋转冲击力的截取。通过柔性构件的一个或多个布置将冲击力转换成储存的机械能，如下面将详细描述的那样。在下面的各种示例性实施例中，这种柔性构件的设计选择和布置通过将能量引导到类似弹簧的棘突的偏转来促进受控的减速。随着储存的能量返回，偏转的棘突在冲击之后因此可以返回到预偏转位置。在棘突弯曲期间，冲击能量的某些部分也可以通过热量消散。如下面将详细描述的，应该理解的是，棘突的组合被适当地实施以具有协同减震特征。

装置10包括支撑表面12，从该支撑表面12延伸出柔性棘突阵列以提供减震。示出了第一多个柔性棘突并且用附图标记14表示，第一多个柔性棘突14中的每个棘突分别用小写字母标识，如在棘突14a、14b、14c中。如图2所示，每个棘突在基部16处紧固到支撑表面12，并且每个棘突具有从基部16到远端18限定的长度l。如在图3A的关于棘突14a的示意性侧立视图中所示，第一多个柔性棘突14中的每一者从支撑表面12以小于90度的角度A1向上延伸，使得第一多个柔性棘突14中的每一者都在支撑表面12上方形成悬垂部20。

在一个或多个示例性实施例中，Al为80度以下。在其它示例性实施例中，A1为70度以下，在其它示例性实施例中，A1为65度以下，在其它示例性实施例中，A1为60度以下，在其它示例性实施例中，A1为55度以下，在其它示例性实施例中，A1为50度以下。在一些示例性实施例中，Al为20度以上，在其它示例性实施例中，Al为30度以上，在其它示例性实施例中，Al为40度以上，在其它示例性实施例中，Al为45度以上。在一些示例性实施例中，Al为从20度以上至80度以下。在其它示例性实施例中，A1为从30度以上至70度以下，在其它示例性实施例中，A1为从40度以上至60度以下，在其它示例性实施例中，A1为约45度，在又一示例性实施例中，A1为约60度。对于第一多个柔性棘突14中的每个棘突，Al可以是相同的或不同的。

尽管在图1和图3A中示出了平面支撑表面12，但是也可以采用弯曲的支撑表面，如图3B所示，示出了对弯曲支撑表面112的使用，其中所有其它元件被标识为与在平面支撑表面示例性实施例中相同。在图3B中，角度A1相对于在棘突的基部接触支撑表面112(在图3B中示出的棘突14a)处绘制的切线t测量。应该根据关于弯曲的支撑表面的这种理解来解释向上延伸的棘突。

示出了第二多个柔性棘突并且用附图标记24表示，其中第二多个柔性棘突24中的每个棘突分别用小写字母标识，如在棘突24a、24b、24c中。第二多个柔性棘突24中的每个棘突在基部26处固定到支撑表面12，并且每个棘突都具有从基部26到远端28限定的长度，类似于如图2中所示的第一多个棘突中的每个柔性棘突14的长度l。第二多个柔性棘突24中的棘突的长度可以与第一多个柔性棘突中的棘突的长度相同或不同。在一些示例性实施例中，长度是相同的。如在图3A的示意性侧立视图中所看到的，第二多个柔性棘突24中的每一者以小于90度的角度A2从支撑表面12向上延伸，使得第一多个柔性棘突24中的每一者在支撑表面12上方形成悬垂部30。

图3A示出了由各相应多个柔性棘突中的每个棘突14、24和34形成的角度A1、A2和A3的示意性侧视图。在图11中示出了当所述第二多个柔性棘突中的每个棘突24相对于所述第一多个柔性棘突中的每个棘突14的所述纵向方向以横向角度延伸时以及所述第三多个柔性棘突中的每个棘突34也相对于所述第一多个柔性棘突中的每个棘突14的所述纵向方向以横向角度延伸时，各相应的多个柔性棘突中的每个棘突14、24和34的更加真实的侧立视图。

在一个或多个示例性实施例中，A2是80度以下。在其它示例性实施例中，A2为70度以下，在其它示例性实施例中，A2为65度以下，在其它示例性实施例中，A2为60度以下，在其它示例性实施例中，A2为55度以下，在其它示例性实施例中，A2为50度以下。在一些示例性实施例中，A2为20度以上，在其它示例性实施例中，A2为30度以上，在其它示例性实施例中，A2为40度以上，在其它示例性实施例中，A2为45度以上。A2对于第二多个柔性棘突24中的每个棘突可以是相同的或不同的。在一些示例性实施例中，第二多个柔性棘突24中的每个棘突都以相同的角度A2延伸。A2可以与第一多个柔性棘突14的角度A1相同或不同。在一些示例性实施例中，对于所有第一多个柔性棘突14和第二多个柔性棘突24，A2与A1相同。

第二多个柔性棘突24中的每个棘突以横向于第一多个柔性棘突14的纵向方向的角度θ延伸，使得第二多个柔性棘突中的每一者都在由第一多个柔性棘突14中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸。这在图1B中作为示例被看到，其中第二多个棘突24中的棘突在第一多个棘突14的相应的相邻棘突下方延伸。因此，在第一多个柔性棘突14朝向支撑表面12沿向下方向充分压缩时，第一多个柔性棘突14将与第二多个柔性棘突24接触，并且压缩力和/或剪切力从而通过多米诺骨牌效应被吸收。

参照图4A，第一多个柔性棘突14中的棘突14a和第二多个柔性棘突24中的棘突24a形成实现多米诺骨牌效应的棘突组件50。重复该棘突组件50以覆盖待保护的支撑表面的必要部分(即，需要具有减震功能的表面)。诸如图4B的具体示例性实施例中所示的三构件棘突组件55也是可能的，具有以类似的多米诺效应方式相互作用的四个以上棘突的组件也是可能的。接下来解决三构件组件的第三棘突。

在一些示例性实施例中，采用第三多个柔性棘突，如图所示和附图标记34所指定的，其中第三多个柔性棘突34中的每个棘突分别用小写字母标识，如棘突34a、34b和34c。第三多个柔性棘突34中的每个棘突在基部36处固定到支撑表面12，并且每个棘突具有从基部36到远端38限定的长度，类似于如图2中所示的第一多个棘突中的每个柔性棘突14的长度l。第三多个柔性棘突34中的棘突的长度可以与第一多个柔性棘突14和第二多个棘突24中的棘突的长度相同或不同。在一些示例性实施例中，长度是相同的。如在图3的侧立视图中所看到的，第三多个柔性棘突34中的每一者以小于90度的角度A3从支撑表面12向上延伸，使得第一多个柔性棘突34中的每一者在支撑表面12上方形成悬垂部40。

在一个或多个示例性实施例中，A3是80度以下。在其它示例性实施例中，A3为70度以下，在其它示例性实施例中，A3为65度以下，在其它示例性实施例中，A3为60度以下，在其它示例性实施例中，A3为55度以下，在其它示例性实施例中，A3为50度以下。在一些示例性实施例中，A3为20度以上，在其它示例性实施例中，A3为30度以上，在其它示例性实施例中，A3为40度以上，在其它示例性实施例中，A3为45度以上。对于第三多个柔性棘突34中的每个棘突，A3可以是相同的或不同的。在一些示例性实施例中，第三多个柔性棘突34中的每个棘突以相同的角度延伸。A3可以与第一多个柔性棘突14的角度A1相同或不同。在一些示例性实施例中，对于所有第一多个柔性棘突14和第三多个柔性棘突34，A3与A1相同。

第三多个柔性棘突34中的每个棘突以横向于第一多个柔性棘突14的纵向方向和第二多个柔性棘突24的纵向方向的角度θ'延伸，使得第三多个柔性棘突34中的每个棘突在由第一多个柔性棘突14中的相应的相邻柔性棘突形成的悬垂部和由第二多个柔性棘突24中的相应的相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸。这在图1B中通过举例的方式看到，其中第三多个柔性棘突34中的棘突在第二多个柔性棘突24中的棘突下方和第一多个柔性棘突14中的相应的相邻棘突的下方延伸。因此，在第一多个柔性棘突14朝向支撑表面12沿向下方向充分压缩时，第一多个柔性棘突14将与第二多个柔性棘突24相接触，并且第二多个柔性棘突24将进而与第三多个柔性棘突34相接触，并且压缩力和/或剪切力从而通过增强的多米诺骨牌效应被吸收。

在一些示例性实施例中，并且如图4B中示意性示出的，第二多个柔性棘突24和第三多个柔性棘突34中的一者的棘突分别相对于第一多个柔性棘突的纵向方向以正横向角度延伸，并且第二多个柔性棘突24和第三多个柔性棘突34中的另一者分别相对于第一多个柔性棘突的纵向方向以负横向角度延伸。这通过将第二多个柔性棘突中的每个棘突放置在与第三多个柔性棘突中的每个棘突中相关联的棘突相比在第一多个棘突的相应的相邻棘突的不同侧上来实现。这在本文中通过使用相对于第一多个柔性棘突中的棘突的纵向方向所采用的“负”和“正”描述来进行描述。如图4A和图4B所示，负横向被理解为以小于0度的角度延伸，其中0度的角度被定义为第一多个柔性棘突14的纵向方向，如图4A和图4B中所描绘的。

在其它示例性实施例中，可以设想，第二多个柔性棘突中的棘突24相对于第一多个柔性棘突中的棘突14的所述纵向方向平行地延伸，并且所述第三多个棘突中的每个棘突24也相对于所述第一多个柔性棘突中的所述棘突14的所述纵向方向平行地延伸。类似于图4B中所示的棘突的布置，在第一多个柔性棘突14朝向支撑表面12沿向下方向充分压缩时，第一多个柔性棘突14将与第二多个柔性棘突24相接触，并且第二多个柔性棘突24将进而与第三多个柔性棘突34相接触，并且压缩力和/或剪切力因此通过增强的多米诺效应被吸收。

在图4B所示的一个具体示例性实施例中，棘突14a被示出为与相应的相邻棘突24a和34a相互作用，其中棘突14a提供参考的纵向方向，棘突24a相对于该参考的纵向方向以负横向角度θ延伸，并且棘突34a相对于该参考的纵向方向以正横向角度θ'延伸。θ和θ'的绝对值可以相同或不同。

在一些示例性实施例中，θ为-10度以下，在其它示例性实施例中，θ为-20度以下，在其它示例性实施例中，θ为-30度以下。在一些示例性实施例中，θ为-60度以上，在其它示例性实施例中，θ为-40度以上，在其它示例性实施例中，θ为-20度以上。在一些示例性实施例中，θ为-10度至-60度，在其它示例性实施例中，θ为-20度至-40度。

在一些示例性实施例中，θ'为10度以上，在其它示例性实施例中，θ'为20度以上，在其它示例性实施例中，θ'为30度。在一些示例性实施例中，θ'为60度以下，在其它示例性实施例中，θ'为40度以下，在其它示例性实施例中，θ'为20度以下。在一些示例性实施例中，θ为10度至60度，在其它示例性实施例中，θ为20度至40度。

尽管图1A中示出的装置10的示例性实施例包含三组不同的多个柔性棘突，具体而言第一多个柔性棘突14、第二多个柔性棘突24和第三多个柔性棘突34，但是在其它示例性实施例中可以预期的是，其它装置可以仅包含一组多个柔性棘突，在另一个示例性实施例中，其它装置可以包含两组不同的多个柔性棘突，在其它示例性实施例中，其它装置可以包含多于三组不同的多个柔性棘突。

尽管图1A至图5中所示的装置10的示例性实施例示出了各相应的多个棘突中的每个棘突14、24和34都具有相同的长度，但是这些图不一定按比例绘制，因为实际上第一多个棘突中的棘突14将被视为比第二多个棘突中的棘突24和第三多个棘突中的棘突34长，在图1A-5中，第二多个棘突中的棘突24和第三多个棘突中的棘突34被示出为在横向于页面的方向上延伸，或者换句话说，在进出页面的方向上延伸。

在一些示例性实施例中，并且如由图5中标记为R1的虚线所示，第一多个柔性棘突14中的每个棘突(例如，14a、14b、14c)的每个基部16通常与其它棘突的其它基部对齐以提供沿横向于参考纵向方向的方向延伸的第一行R1。在一些示例性实施例中，第二多个柔性棘突24中的每个棘突(例如，24a、24b、24c)的每个基部26大致与其它棘突24的其它基部对齐以提供沿横向于参考纵向方向的方向延伸的第二行R2，并且R2在所述纵向方向上与行R1间隔开距离D1。在一些示例性实施例中，第三多个棘突34中的每个棘突(34a、34b、34c)的每个基部36大致与其它棘突的基部对齐以提供第三行R3，该第三行R3在横向于参考纵向方向的方向上延伸并且在纵向方向上与行R1和R2两者都间隔开，且行R2和R3之间的距离为D2，R1和R3之间的距离为D1+D2。

在一些示例性实施例中，行R1、R2、R3的横向方向正交于由第一多个柔性棘突14中的棘突从其基部到远端的延伸所限定的纵向方向。

已经详细描述了根据本申请可以构造各种多个棘突的各种方式，但是现在公开了用于棘突本身的替代设计，但是本申请不限于本文公开的任何特定棘突结构或者由本文公开的任何特定棘突结构限定。由于认识到根据本申请采用的大量棘突相对于本文公开的棘突结构可以是相同的或不同的，因此仅关注单个棘突(本文中称为棘突114)，理解为所公开的结构适用于所有的棘突。

参照图6A，单个棘突114从基部116到远端118可以具有均匀的形状。参考图6B，单个棘突114'可以包括比远端118'更宽的基部116'。在其它示例性实施例中，单个棘突可以包括比在棘突中段处更宽的基部和远端，并且在其它示例性实施例中，单个棘突可以包括比在棘突的中段处更窄的基部和远端。

参照图6A，棘突114可以是大致直的并且被制成从支撑表面112以一角度延伸。在其它示例性实施例中，如在图6C的侧立视图中所看到的，可以使棘突114"从支撑表面112以曲线延伸，或者换句话说，棘突114"的基部116"以笔直方式开始，然后棘突以一角度逐渐变细。在另一个示例性实施例中，如在图6D的侧立视图中所看到的，脊114”'可以是弯曲的。此外，在本申请的一些示例性实施例中，可以设想，棘突从支撑表面伸出的方式或棘突的远端相对于棘突的基部成角度的方式可以随着每组多个棘突内的每个单独的棘突而变化。

在一个或多个示例性实施例中，如图7A所示，每组多个棘突中的每个棘突的每个基部都通过固定连接连接到支撑表面。固定连接被定义为每个棘突与支撑表面之间的连接，其中除了棘突基部本身的任何自然柔性之外，棘突的所有三个自由度相对于支撑构件和棘突受到抑制。在一个或多个示例性实施例中，棘突可以与支撑表面一体地形成，例如通过模制和/或通过诸如3D打印的增材制造手段来形成。

在一个或多个示例性实施例中，如图7B所示，每组多个棘突中的每个棘突的每个基部都通过柔性连接连接到支撑表面。柔性连接被定义为每个棘突和支撑表面之间的连接，其中除了棘突或基部本身的任何自然柔性之外，棘突的所有三个自由度都可相对于支撑构件和棘突移动。在一些示例性实施例中，每组多个棘突中的每个棘突的每个基部都通过固定连接、柔性连接或其组合连接到支撑表面。它们的组合意味着在本申请的一些示例性实施例中，可以预见的是，棘突与支撑表面连接的方式可以随着每组多个棘突中的每个单独的棘突而变化。

在一个或多个示例性实施例中，如图8A所示，可以设想，单个棘突114的远端118将与第二表面122接触但不连接到第二表面122。在其它示例性实施例中，如图8B中，第二表面122'将连接到单个棘突114'的远端118'。当将压缩力和/或剪切力施加到装置时，第二表面122'将有助于均匀地压缩棘突114'。

在一个示例性实施例中，如图8A和图8B所示的装置用在如足球头盔之类的运动头盔中。在这样的示例性实施例中，支撑表面112将离头盔使用者的头部最近，或者与使用者的头部直接接触，或者通过一个或多个不同的填料层和/或塑料层与使用者的头部分离。第二表面122将离大多数足球头盔中的硬外壳最近。第二表面122要么与硬外壳直接接触，要么通过一个或多个不同的填料层和/或塑料层而与硬外壳分离。在另一个类似的示例性实施例中，支撑表面112可以离硬外壳最近，并且第二表面122可以离头盔使用者的头部最近，这将使得棘突“面向内”。

棘突可以由各种合适的材料制成，诸如弹性材料、聚合物材料或其任意组合。在一些示例性实施例中，每组多个棘突中的每个棘突都可以由形状记忆材料和/或自修复材料制成。在一个示例性实施例中，每组多个棘突中的每个棘突都由选自如下各项组成的组的材料制成：尼龙、PET、PVC、POM、PEEK、PEI、PC、PSU、XENOY、PC/PBT混合物、PC/PET混合物、TPE、TPU或其任意组合。

在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突中的每个棘突都可以由适当地具有相对高密度的硬质材料和具有相对低密度的较软材料的组合制成。低密度材料适当地包括诸如水或空气之类的流体，实质上棘突在很大程度上是中空的，并且在示例性实施例中空气将填充该(这些)空间。在其中使用硬质材料和低密度材料两者的一些示例性实施例中，低密度材料占据了本文的示例性实施例中看到的中空区域。

图9A至图9F示出了单个棘突的水平横截面，并且代表了其中单个棘突由硬质材料和低密度材料两者制成的潜在示例性实施例。在图9A中，整个棘突将被硬质材料填充。在图9B、图9C和图9E中，阴影的外部区域包括硬质材料，而棘突114'、114"和114""的中心将填充有低密度材料。在图9D和图9F中，黑色实线表示分别在单个棘突114”'和114””内的硬质材料区域，并且棘突的中心和由硬质材料的位置形成的所有腔体将用低密度材料填充。

在一个或多个示例性实施例中，可以设想每组多个棘突内的每个单独的棘突的内部都可以包含独特的内部形态，可以是实心的，可以是中空的，或其任意组合。在一个或多个示例性实施例中，可以设想每组多个棘突内的每个单独的棘突的内部都可以包含独特的内部形态，可以是实心的，可以是中空的，或其任意组合。图10A示出了被指定为棘突214的棘突的纵向横截面。棘突214是实心棘突，意味着棘突214的整个内部211从外壁213的一侧到外壁213的另一侧完全填充有上面讨论的一种或多种合适的材料。图10B示出了被指定为棘突214'的棘突的纵向横截面。棘突214'包含两种不同的材料，外壁213'由一种材料(例如，硬质材料)形成，并且棘突214'的内部空间211'含有低密度材料或根本不含材料，意味着棘突214'填充有空气。

图10C示出了被指定为棘突214"的特别有用棘突的纵向横截面。棘突214"具有围绕外壁213"延伸的多个纵向加强件219。脊部214"的内部通常是中空的，除了它包含多个径向加强件221之外。尽管仅示出了两个径向加强件221，但是可以设想，在每个脊部214"中可以有多于两个或少于两个的径向加强件221。纵向加强件219和径向加强件221包括棘突214"的独特内部形态。当对棘突214"施加压缩力和/或剪切力时，棘突214"的独特内部形态有助于永久变形的延迟开始。纵向加强件219还增加了棘突214"的抗弯刚度，并且径向加强件221有助于防止棘突214"弯曲。在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突都包含纵向加强件和径向加强件两者，在其它示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突仅包含纵向加强件而不包含径向加强件，每组多个棘突内的每个单独的棘突只包含径向加强件而不包含纵向加强件，每组多个棘突内的每个单独的棘突既不包含纵向加强件也不包含径向加强件，或它们的任意组合。

弹性模量(也称为弹性模数、拉伸模量或杨氏模量)是测量当对物体或物质施加力时物体或物质对弹性变形(即，非永久性)的阻力的数值。物体的弹性模量被定义为其在弹性变形区域中的应力-应变曲线的斜率。较坚硬的材料将具有较高的弹性模量。

在一个或多个示例性实施例中，棘突的弹性模量可以相同或不同，并且各自具有10GPa以下的弹性模量，在其它示例性实施例中，弹性模量为8GPa以下，在其它示例性实施例中，弹性模量为6GPa以下。在一个或多个示例性实施例中，棘突的弹性模量可以相同或不同，并且各自具有1GPa以上的弹性模量，在其它示例性实施例中，弹性模量为3GPa以上，在其它示例性实施例中，弹性模量为5GPa以上。在一个或多个示例性实施例中，棘突的弹性模量可以相同或不同，并且各自具有从1GPa以上至10GPa以下的弹性模量，在其它示例性实施例中，弹性模量为从3GPa以上至8GPa以下，在其它示例性实施例中，弹性模量为从5GPa以上至6GPa以下。

在一个或多个示例性实施例中，每个棘突的长宽比是相同或不同的，并且各自具有小于或等于25:1的长宽比(其中棘突的宽度在棘突的中点处测量)，在其它示例性实施例中，长宽比小于或等于20:1，在其它示例性实施例中，长宽比小于或等于15:1。在一个或多个示例性实施例中，第一多个棘突14、第二多个棘突24和第三多个棘突34中的每一者中的每个棘突都具有大于或等于5:1的长宽比，其它示例性实施例中，长宽比大于或等于8:1，在其它示例性实施例中，长宽比大于或等于10:1。在一个或多个示例性实施例中，第一多个棘突14、第二多个棘突24和第三多个棘突34中的每一者中的每个棘突具有约5:1和约25:1之间的长宽比，在其它示例性实施例中，长宽比在约8:1和约24:1之间，在其它示例性实施例中，长宽比在约10:1和15:1之间。

在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突以小于每平方英寸约100个棘突装在装置上，在其它示例性实施例中，以小于每平方英寸约90个棘突装在装置上，在其它示例性实施例中，以小于每平方英寸约80个棘突装在装置上。在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突以大于每平方英寸约1个棘突装在装置上，在其它示例性实施例中，以大于每平方英寸约5个棘突装在装置上，在其它示例性实施例中，以大于每平方英寸约10个棘突装在装置上。在一个或多个示例实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突以每平方英寸约1个至100个棘突装在装置上，在其它示例性实施例中，以每平方英寸大约5个至90个棘突装在装置上，在另一个示例实施例中，以每平方英寸约10个至80个棘突装在装置上。在其它示例性实施例中，棘突密度可以在整个装置中变化。

在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突中的棘突的外围可以具有各种形状，诸如锥形、圆柱形、椭圆形和或任何其它可想象的几何形状。在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突内的每个单独的棘突的外围在整个装置中变化，使得它们不是全部都以相同的形状成形。

在一个或多个示例性实施例中，本申请的装置可以在个人防护设备、汽车和航空航天器的冲击保护、一次性二次包装、运输箱、内置外壳、减震基础设施、隔音或任何其它类似的事物中被实施。

已经发现模仿图10C的一般结构的棘突在上面公开的棘突阵列之外是有用的。它们可单独使用或与其它结构元件或其它单个棘突一起作为承载构件使用，并且可用于多种承载示例性实施例中。它们可以用作支柱、支撑柱、帆船桅杆、帐篷杆、钓鱼竿、防护围栏或牙科植入物。这里再次参照图10C提供了这种单个棘突的附加公开内容，但是图10C的示例性实施例仅仅是示例性的。事实上，图12A和图12B被用于描述使用单个棘突作为已经公开的棘突阵列之外的结构构件的这种一般概念。

参考图12A和图12B，承载构件300包括具有纵向长度L和限定内部体积V的内部的圆柱形管状体301。多个纵向加强件302具有纵向长度并且沿着径向线从圆柱形管状体301朝向中心轴线303延伸至内部体积V，多个纵向加强件302在中心轴线303之前终止，以便在多个纵向加强件302的相邻纵向加强件之间限定通道304。

在一个或多个示例性实施例中，承载构件300还包括多个径向加强件305，所述多个径向加强件305在所述内部体积V内并且在沿着所述圆柱形管状体301的纵向长度L的周期性位置处延伸。在一个或多个示例性实施例中，所述多个径向加强件305是盘形的并且延伸到在多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件之间形成的所述通道304中。在一个或多个示例实施例中，所述多个径向加强肋305各自完全延伸穿过承载构件300的整个内部体积V。

在一个或多个示例性实施例中，多个径向加强件305不具有孔，使得所述多个径向加强件305中相邻的径向加强件在它们之间形成不同的腔室，诸如图12A所示的腔室306。然而，也可以设想，所述径向加强件305可以包含孔，使得所述多个径向加强件305中相邻的径向加强件不会在它们之间形成不同的腔室。

在一个或多个示例性实施例中，所述圆柱形管状体301限定从所述中心轴线303延伸到所述圆柱形管状体300的外表面307的半径。所述多个纵向加强件302朝向所述中心轴线303以一长度延伸到内部体积V中，在一些示例性实施例中，所述长度小于半径的95％，在其它示例性实施例中所述长度小于半径的85％，在其它示例性实施例中，所述长度小于半径的75％。在一些示例性实施例中，所述多个纵向加强件302朝所述中央轴线303以大于半径的25％的长度延伸到内部体积V中，在其它示例性实施例中，所述长度大于半径的40％，在其它示例性实施例中，所述长度大于半径的50％。在一些示例性实施例中，所述多个纵向加强件302朝向所述中心轴线303以半径的25％至95％的长度延伸到内部体积V中，在其它示例性实施例中，所述长度为半径的40％至85％，在其它示例性实施例中，所述长度为半径的50％到75％。

在一个或多个示例性实施例中，所述圆柱形管状体301在所述内部处限定周缘，并且所述多个纵向加强件302中的每一者从该内部周缘向内延伸并且围绕该周缘定位，使得所述多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件彼此以小于90度的径向角度定位，在其它示例性实施例中，彼此以小于75度的径向角度定位，在其它示例性实施例中，彼此以小于60度的径向角度定位。在一个或多个示例性实施例中，所述多个纵向加强件302中相邻纵向加强件302彼此以大于10度的径向角度定位，在其它示例性实施例中，彼此以大于25度的径向角度定位，在其它示例性实施例中，彼此以大于40度的径向角度定位。在一些示例性实施例中，所述多个纵向加强件302中相邻纵向加强件相对于彼此以90度至10度的径向角度定位，在其它示例性实施例中，彼此以75度至25度的径向角度定位，在另外的示例性实施例中，彼此以60度至40度的径向角度定位。

在一个或多个示例性实施例中，多个纵向加强件302围绕圆柱形管状体301的所述周缘以规则间隔定位。

在一个或多个示例性实施例中，形成圆柱形主体301、纵向加强件302和任何径向加强件305的材料具有从1GPa以上到10GPa以下的模量。在一个示例性实施例中，形成圆柱形主体301、纵向加强件302和任何径向加强件305的材料包括选自尼龙、PET、PVC、POM、PEEK、PEI、PC、PSU、XENOY、PC/PBT的混合物、PC/PET的混合物、TPE、TPU或其任意组合所构成的组中的材料。在一个或多个示例性实施例中，承载构件300的未由圆柱形主体301、纵向加强件302和任何径向加强件305的材料填充的内部体积V可填充有空气和/或上面列出的任何材料。

在一个或多个示例性实施例中，每组多个棘突中的每个棘突都可以由适当地具有相对高密度的硬质材料和具有相对低密度的较软材料的组合制成。低密度材料适当地包括诸如水或空气之类的流体，实质上棘突在很大程度上是中空的，并且在示例性实施例中空气将填充该(这些)空间。在其中使用硬质材料和低密度材料两者的一些示例性实施例中，低密度材料占据了本文的示例性实施例中看到的中空区域。

在一个或多个示例性实施例中，承载构件300的外表面307是波纹状外表面307。波纹状外表面307在所述多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件之间限定脊状部308并且限定凹槽309，其中所述多个纵向加强件302中的每一者都从所述圆柱形管状体301延伸。在这样的示例性实施例中，所述脊状部308形成在所述多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件之间形成的所述通道304的表面。在其中所述外表面307是波纹状外表面的示例性实施例中，波纹状外表面307仍然提供大致圆形的横截面，因此纵向加强件302仍然可以被设想为从所述外表面向内延伸。尽管图12A和图12B所示的支撑构件300被示出为具有波纹状外壁，但是也可以设想，所述支撑构件可以具有光滑的外壁，诸如图10C所示。

如图12A所示，在一些示例性实施例中，承载构件300还可以包括内部周向壁310，所述多个纵向加强件302终止于该内部周向壁310。在这样的示例性实施例中，所述周向壁310将形成在所述多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件之间形成的所述通道304的表面。在其它示例性实施例中，诸如图12B所示，多个纵向加强件302不会终止于内部周向壁。在这样的示例性实施例中，形成在所述多个纵向加强件302中的相邻纵向加强件之间的通道304将是开放通道304。

鉴于上述情况，应该理解的是，本申请通过提供一种以多种方式在结构上和功能上得到改进的冲击保护装置而显著地改进了本领域。尽管本申请已经详细公开了本申请的具体示例性实施例，但是应该理解的是，本申请不限于此，或者从而对本领域普通技术人员容易理解本文中的应用的变化。本申请的范围应从所附的权利要求中理解。

Claims (20)

1.一种冲击保护装置，包括：

a.支撑表面；

b.第一多个柔性棘突，其中每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且每一者以小于90度的角度从所述支撑表面沿纵向方向向上从所述基端延伸到所述远端，使得所述第一多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部；以及

c.第二多个柔性棘突，其中每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且每一者以小于90度的角度从所述支撑表面向上从所述基端延伸到所述远端，使得所述第二多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部，并且其中所述第二多个棘突中的每一者延伸使得所述第二多个柔性棘突中的每一者在由所述第一多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸，从而在所述第一多个柔性棘突朝向所述支撑表面沿向下方向充分压缩时，所述第一多个柔性棘突接触所述第二多个柔性棘突，并且从而吸收压缩力和/或剪切力。

2.根据权利要求1所述的冲击保护装置，还包括第三多个柔性棘突，其中每一者具有从其基端到远端限定的长度，并且每一者以小于90度的角度从所述支撑表面向上从所述基端延伸到所述远端，使得所述第三多个柔性棘突中的每一者在所述支撑表面上方形成悬垂部，所述第三多个柔性棘突中的每一者延伸使得所述第三多个柔性棘突中的每一者在由所述第一多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部和由所述第二多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突形成的悬垂部下方延伸，从而在所述第一多个柔性棘突朝向所述支撑表面沿向下方向充分压缩时，所述第一多个柔性棘突中的相应的一个柔性棘突接触所述第二多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突，并且所述第二多个柔性棘突中的所述相应的一个相邻柔性棘突接触所述第三多个柔性棘突中的相应的一个相邻柔性棘突，并且从而吸收压缩力和/或剪切力。

3.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向平行地延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向平行地延伸。

4.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以正横向角度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以负横向角度延伸。

5.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第二多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以负横向角度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者相对于所述第一多个柔性棘突的所述纵向方向以正横向角度延伸。

6.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，一行所述第一多个柔性棘突在沿着关于所述纵向方向的横向方向延伸的第一行中对齐，其中一行所述第二多个柔性棘突在沿着关于所述纵向方向的横向方向延伸的第二行中对齐并且在所述纵向方向上与所述第一行间隔开，并且其中一行所述第三多个柔性棘突在沿着关于所述纵向方向的横向方向延伸的第三行对齐并且在所述纵向方向上与所述第一行和第二行两者间隔开。

7.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述支撑表面限定平面并且相当于0度的角度，并且所述第一多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸，所述第二多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸，并且所述第三多个柔性棘突中的每一者以约30度至约80度的角度延伸。

8.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第一多个柔性棘突、所述第二多个柔性棘突和所述第三多个柔性棘突中的棘突具有选自由从棘突的基部到棘突的远端的均匀形状、基部比其远端更宽、基部比其远端更窄、或其组合所构成的组中的形状。

9.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第一多个柔性棘突，所述第二多个柔性棘突以及所述第三多个柔性棘突中的棘突的基部通过固定连接、柔性连接或其组合而连接到所述支撑表面。

10.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述装置还包括第二支撑表面，并且其中所述第一多个棘突、所述第二多个棘突和所述第三多个棘突中的每一者的远端均连接到所述第二支撑表面、均与所述第二表面接触、或其组合。

11.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第一多个棘突，所述第二多个棘突和所述第三多个棘突中的每一者中的每个棘突由选自由弹性材料、聚合材料、形状记忆材料、自修复材料或其任意组合所构成的组中的材料制成。

12.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第一多个棘突、所述第二多个棘突和所述第三多个棘突中的每一者中的每个棘突包括纵向加强件和径向加强件两者、仅包括纵向加强件而不包括径向加强件、仅包括径向加强件而不包括纵向加强件、既不包括纵向加强件也不包括径向加强件、或其任意组合。

13.根据权利要求2所述的冲击保护装置，其中，所述第一多个棘突、所述第二多个棘突和所述第三多个棘突中的每一者中的每个棘突具有约1GPa与约10GPa之间的弹性模量或其任意组合；所述第一多个棘突、所述第二多个棘突和所述第三多个棘突中的每一者中的每个棘突具有在约5:1与约25:1之间的长宽比；并且其中所述第一多个棘突中的棘突、所述第二多个棘突中的棘突和所述第三多个棘突中的棘突以每平方英寸大约1个棘突至100个棘突被装在所述装置上。

14.一种承载构件，包括：

圆柱形管状体，所述圆柱形管状体具有纵向长度和限定内部体积的内部；以及

多个纵向加强件，所述多个纵向加强件具有纵向长度并且沿着径向线从所述圆柱形管状体朝向中心轴线延伸到所述内部体积中，所述多个纵向加强件在所述中心轴线之前终止，以在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间限定通道。

15.根据权利要求14所述的承载构件，还包括多个径向加强件，所述多个径向加强件在所述内部体积内并且在沿着所述圆柱形管状体的纵向长度的周期性位置处延伸，其中所述多个径向加强件为盘形并且延伸到所述通道中。

16.根据权利要求15所述的承载构件，其中，所述多个径向加强件各自完全延伸穿过整个所述内部体积，并且其中所述多个径向加强件没有孔，使得在所述多个径向加强件中的相邻径向加强件之间形成不同的腔室。

17.根据权利要求14所述的承载构件，其中，所述圆柱形管状体在所述内部限定半径，并且所述多个纵向加强件朝向所述中心轴线以所述半径的25％至95％的长度延伸到所述内部体积中，并且其中所述圆柱形管状体在所述内部限定周缘，并且所述多个纵向加强件中的每一者围绕所述周缘定位，使得所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件以彼此90度至10度的径向角度定位。

18.根据权利要求14所述的承载构件，其中，形成所述承载构件的材料具有从1GPa以上至10GPa以下的模量。

19.根据权利要求14所述的承载构件，其中，所述圆柱形管状体限定外表面，所述外表面是波纹状的，并且其中所述波纹状外表面在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间限定脊状部并且限定凹槽，其中所述多个纵向加强件中的每一者从所述圆柱形管状体延伸，并且所述脊状部形成所述通道的表面。

20.根据权利要求14所述的承载构件，还包括内部周向壁，所述多个纵向加强件终止于所述内部周向壁，并且其中所述周向壁形成在所述多个纵向加强件中的相邻纵向加强件之间形成的每个所述通道的表面。