CN109069278A - 用于锚定到身体上的柔性构件 - Google Patents

Abstract

一种柔性锚定构件，其包括：构件，所述构件围绕身体部位放置；至少一个基本不可伸展的纺织元件，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件包围所述构件并固定到其自身或所述构件上；以及力传递连接器，所述力传递连接器将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的一部分连接至致动器，使得所述基本不可伸展的纺织元件在施加的力的持续时间内围绕所述构件收缩。另一个柔性锚定构件包括：外构件，所述外构件包括基本不可伸展的纺织材料，所述基本不可伸展的纺织材料被配置用于引导由致动器施加的力作用在身体部位的全部或一部分上；内构件，所述内构件定位在所述身体部位与所述外构件之间，所述内构件的第一表面被配置用于摩擦地接合所述身体部位或居间的衣物；以及至少一个连接器，所述至少一个连接器用于连接所述外构件和所述内构件。

Description

用于锚定到身体上的柔性构件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月13日提交的美国临时专利申请第62/307,545号的优先权，因此将其全部内容以引用的方式并入本文中。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

目前公开的实施方式的至少一些方面是根据W911NF-14-C0051许可在美国国防部高级研究计划局(DARPA)的政府支持下做出的。政府共享本发明的这些方面的权利。

技术领域

目前公开的实施方式涉及可穿戴式系统和装置，并且更具体地，涉及用于将可穿戴式系统和装置的部件舒适且牢固地锚定到身体上的柔性构件。

背景技术

许多配置成支撑和/或辅助身体运动的动力服(exosuit)、关节支架以及其他可穿戴式系统和装置在牢固且舒适地与身体接合方面面临着挑战。虽然为了不限制身体的自然运动而通常使用柔性材料；但是，在不经常使用令人不舒服的高水平压缩力的情况下，难以将这些材料牢固地锚定到身体部位上。身体的自然运动以及下方肌肉组织的周期性松弛和收缩经常会导致这种可穿戴式系统和装置从身体上的期望位置迁移，这可能降低有效性并引起穿戴者的不适和烦恼。此外，诸如由致动器或被动元件(例如，弹簧)产生的力等施加的力可能导致迁移，并且可能使这些可穿戴式系统中所使用的柔性材料变形(例如，卷曲或拉伸)。因此，需要一种让身体与可穿戴式系统和装置舒适且牢固地接合在一起的改进设计。

发明内容

本公开涉及柔性锚定构件，其配置成在抵抗可能导致该柔性锚定构件在身体上迁移的力的同时能够舒适地接合穿戴者的身体。

本公开的柔性锚定构件可以包括：构件，所述构件围绕穿戴者的身体部位放置；至少一个基本不可伸展的纺织元件，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件部分地或完全地包围所述构件，并被配置在一个或多个位置中以固定到其自身或所述构件上；以及力传递连接器，所述力传递连接器被配置成将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的一部分连接至致动器，使得由所述致动器施加的力导致所述至少一个基本不可伸展的纺织元件在施加的所述力的持续时间内围绕所述构件收缩。

在一些实施例中，所述构件可以基本上是平面的，并包括一个或多个用于围绕所述身体部位固定所述构件的紧固件，而在其他实施例中，所述构件可以基本上是圆柱形或圆锥形，并且被配置成被拉动或滚动到所述身体部位上。所述构件可以包括用于可调节地在所述身体部位周围施加预压缩力的机构。在各种实施例中，所述构件还可以包括至少一个用于增强所述构件的纵向刚度的加强元件。在一些这样的实施例中，所述力传递连接器可以将致动器连接至所述构件的中央部分或所述构件最靠近所述致动器的一端。

在各种实施例中，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件围绕所述构件的收缩产生作用在所述构件上的压缩力，以在施加的所述力的持续时间内抵抗所述构件的迁移。所述柔性锚定构件还可以包括一个或多个用于将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件固定到自身或所述构件的紧固件。在一些实施例中，所述一个或多个紧固件可以进一步被配置用于调节所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的可用于响应于施加的所述力而围绕所述构件收缩的长度。

在各种实施例中，所述力传递连接器还可以连接至所述构件，并且所述力传递连接器被配置成将施加的所述力的第一部分传递到所述构件并将施加的所述力的第二部分传递到所述至少一个基本不可伸展的纺织元件。在一些这样的实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固件用于将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件固定到所述构件，并且用于调节所述至少一个基本不可伸展的纺织元件围绕所述构件遵循的路径，从而在所述至少一个基本不可伸展的纺织元件围绕所述构件收缩时，调节所述至少一个基本不可伸展的纺织元件与所述构件之间产生的摩擦量。在一些实施例中，所述一个或多个紧固件可以被配置用于调节传递到所述构件的施加的所述力的所述第一部分与传递到所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的施加的所述力的所述第二部分的比率。

在一些实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括基本不可伸展的纺织材料，所述基本不可伸展的纺织材料被配置用于引导由致动器施加的力作用在所述身体部位的全部或一部分上。在各种实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括电极、传感器和配线中的至少一者，所述电极、传感器和配线中的至少一者嵌入在所述构件内或以其他方式集成到所述构件中。

本公开的另一柔性锚定构件可以包括：外构件，所述外构件围绕身体部位放置；内构件，所述内构件定位在所述身体部位与所述外构件之间；以及至少一个连接器，所述至少一个连接器用于连接所述外构件和所述内构件。

所述外构件可以包括基本不可伸展的纺织材料，所述基本不可伸展的纺织材料被配置成用于引导由致动器施加的力作用在所述身体部位的全部或一部分上。在实施例中，所述外构件的全部或大部分可以由所述基本不可伸展的纺织材料制成，并且所述基本不可伸展的纺织材料可以被配置用于将施加的所述力基本上周向地围绕下方的所述身体部位引导。在另一实施例中，所述基本不可伸展的纺织材料可以在所述外构件的第一位置与第二位置之间延伸，以便将施加的所述力从所述第一位置引导到所述第二位置。在实施例中，所述第二位置可以与所述身体部位的骨骼解剖学特征和具有弹性组织或肌肉的所述身体部位的一部分中的至少一者相关联。

所述内构件的第一表面可以被配置用于摩擦地接合所述身体部位或任何居间的衣服。在各种实施例中，所述内构件可以用于抵抗所述外构件响应于施加的所述力和所述身体部位的自然运动中的一者或组合而相对于所述身体部位的迁移。

在一些实施例中，所述至少一个连接器可以被配置用于可选择地连接和分离所述外构件和所述内构件。这种连接器的代表性实施例可以包括钩环紧固件、按扣、纽扣和拉链。在其他实施例中，所述至少一个连接器固定地连接所述外构件和所述内构件。这种连接器的代表性实施例可以包括缝合缝、粘合剂、铆钉和热粘合。在各种实施例中，所述外构件和所述内构件中的至少一者可以基本上是平面的，并且可以包括一个或多个形成为基本上圆柱形形状或基本上圆锥形形状的紧固件。在一些实施例中，所述外构件和所述内构件中的至少一者被配置成被拉动或滚动到所述身体部位上。

在各种实施例中，所述外构件可以包括用于围绕所述身体部位可调节地施加压缩力的机构。在各种实施例中，所述外构件还可以包括至少一个用于增强所述外构件的纵向刚度的加强元件。在一些这样的实施例中，所述外构件可以被配置成在所述外构件的中央部分处或在所述外构件最靠近所述致动器的一端处连接至所述致动器。

在各种实施例中，所述内构件的所述第一表面可以包括防滑材料，所述防滑材料用于增大所述内构件的所述第一表面的摩擦系数。所述防滑材料的代表性实施例可以包括涂有聚氨酯的织物、聚氨酯-聚酯混合材料、硅树脂和粘合剂中的至少一者。

在各种实施例中，所述内构件可以包括第二表面和位于所述第一表面与所述第二表面之间的厚度。所述内构件的所述厚度可以沿着所述内构件的至少一部分变化，使得所述第一表面的形状补充所述身体部位的特定几何形状。在实施例中，所述内构件可以被配置用于与所述穿戴者的小腿一起使用，并且在被配置成抵靠小腿肌肉的腹部放置的区域中较厚，并且在被配置成抵靠胫骨结节放置的区域中较薄。

在各种实施例中，所述内构件的弹性模量可以沿着所述内构件的至少一部分变化。在一些实施例中，所述弹性模量的变化被可以配置成将由所述外构件施加到所述内构件的力均匀地分布到所述身体部位上。在其他实施例中，所述弹性模量的变化可以被配置成将由所述外构件施加到所述内构件的力引导到所述身体部位的特定部分上。

在各种实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括第二内构件，所述第二内构件定位在所述身体部位与所述外构件之间。所述第二内构件可以具有基本上类似于所述第一内构件的形状，使得所述内构件和所述第二内构件可以选择性地互换以与所述外构件一起使用。在一些实施例中，所述内构件可以被配置成在身体康复计划或训练计划的第一阶段补充所述身体部位的特定几何形状，并且所述第二内构件可以被配置成在所述身体康复计划或所述训练计划的第二阶段补充所述身体部位的特定几何形状。在其他实施例中，所述内构件可以被配置成补充第一人的所述身体部位的特定几何形状，并且所述第二内构件可以被配置成补充第二人的所述身体部位的特定几何形状。

在各种实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括电极、传感器和配线中的至少一者，所述电极、传感器和配线中的至少一者嵌入到所述外构件和所述内构件中的至少一者内或以其他方式集成到所述外构件和所述内构件中的至少一者中。在实施例中，所述内构件和所述外构件都包括嵌入到所述外构件和所述内构件内或以其他方式集成到所述内构件和所述外构件中的至少一个电极、传感器和配线，并且所述至少一个连接器在所述内构件的所述电子器件与所述外构件的所述电子器件之间提供电气连接。

在实施例中，所述柔性锚定构件还可以包括至少一个基本不可伸展的纺织元件，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件部分地或完全地包围所述外构件的一部分或全部，并被配置在一个或多个位置中以固定到其自身或所述外构件上。所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的一部分可以被配置成连接至致动器，使得由所述致动器施加的力导致所述至少一个基本不可伸展的纺织元件在施加的所述力的持续时间内围绕所述外构件收缩。

附图说明

将参照附图进一步说明当前公开的实施方式，其中，在一些视图中用相同的附图标记表示相同的结构。所示的附图不一定是按比例绘制的，反而通常将重点放在说明当前公开的实施方式的原理上。

图1A、图1B和图1C示出了代表性柔软动力服的前视图、后视图和侧视图；

图2示出了根据本公开的实施例的柔性锚定构件的内构件和外构件；

图3示出了根据本公开的实施例的柔性锚定构件的内构件；

图4示出了根据本公开的另一实施例的柔性锚定构件的内构件；

图5示出了根据本公开的又一实施例的柔性锚定构件的内构件；

图6示出了根据本公开的实施例的具有集成电子器件和电极的内构件；

图7示出了根据本公开的实施例的柔性锚定构件的外构件；

图8示出了根据本公开的实施例的用于围绕身体部位产生预压缩力的鞋带结构的实施例的近视图；

图9示出了根据本公开的实施例的具有多个加强元件的外构件；

图10示出了根据本公开的实施例的用于将致动器连接至柔性锚定构件的基本不可伸展的纺织元件和外构件的力传递连接器；

图11示出了根据本公开的实施例的在使用基本不可伸展的纺织元件包围外构件之前穿戴的柔性锚定构件；

图12A、图12B和图12C示出了根据本公开的实施例的由紧固到柔性锚定构件的外构件的基本不可伸展的纺织元件限定的路径；

图13A、图13B和图13C示出了根据本公开的实施例的由自由地包围柔性锚定构件的外构件的基本不可伸展的纺织元件限定的路径；

图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G、图14H、图14I和图14J示出了根据本公开的实施例的逐步穿戴柔性锚定构件的方法；以及

图15A、图15B和图15C示出了根据本公开的实施例的图示了作用在柔性锚定构件上的各种力的代表性自由体图。

虽然上述附图阐述了目前公开的实施例，但是如在讨论中所指出的，也可以预期其他实施例。本公开通过代表而非限制的方式呈现说明性实施例。本领域技术人员能够设计出落入目前公开的实施例的原理的范围和精神内的许多其他变型例和实施例。

具体实施方式

本公开的实施例涉及配置成为穿戴者身体的各个部位提供极其牢固且舒适的锚定的柔性锚定构件100。例如，柔性锚定构件100的实施例可以适用于锚定到穿戴者下身或腿的部位(例如，腰部、大腿、小腿、足部)以及穿戴者上身的部位(例如，躯干、上臂、前臂、手)。

柔性锚定构件100的特征用于抵抗可能导致柔性锚定构件相对于下方的身体部位迁移的力。如下面更详细的描述，在各种实施例中，柔性锚定构件100可以被配置成在身体部位上施加摩擦力、预压缩力和动态压缩力中的任何一者或组合，以抵抗自然力和施加的力，从而在保持用户的舒适度的同时增强对身体部位的锚定。如所配置的，柔性锚定构件100的实施例可以适合于与诸如下述的动力服10等致动可穿戴式系统一起使用，并且适合于与用于辅助运动、训练、恢复或康复的其他可穿戴式机械装置一起使用。柔性锚定构件100的实施例还可以适合于与诸如用于运动、医疗、工业和人体工程学应用的支架等非致动装置一起使用。

动力服10

图1A、图1B和图1C分别图示了代表性柔软动力服10的前视图、后视图和侧视图。在各种实施例中，动力服10可以包括腰部锚定构件11、大腿锚定构件12、小腿锚定构件13、足部锚定构件14、连接元件150、致动器16、以及致动构件17和18。

锚定构件11、12、13和14被设计成接合动力服10的穿戴者的相应身体部位，并且用于抵抗致动器16施加的力。如所配置的，动力服10可以被配置成绕着穿戴者的一个或多个身体关节施加力矩。在一些实施例中，这些力矩的产生可以被定时，使得动力服10提供用于辅助或促进自然身体运动的动力的提升。此外或可替代地，动力服10可以被动地施加用于类似目的的力矩。

致动器16可以通过具有护层17.2、18.2和内部缆绳17.4、18.4的致动构件17、18(这里显示为鲍登(Bowden)缆绳)向动力服10的部分施加拉力。这种结构使致动构件17、18能够将拉力传递到动力服10的远离致动器16的部分，而不必向动力服10的中间部分施加拉力。特别地，护层18.2的远端可以与小腿锚定件13连接，并且内部缆绳18.4的远端可以与足部锚定件14连接，使得当内部缆绳18.4被致动器16拉动时，拉力被施加到动力服10的下部。

连接元件15可以在一些锚定件之间延伸，并且可以用作导管，施加到动力服10的一部分上的拉力可以通过该导管传递到动力服10的其他部分。以这种方式，动力服10可以沿着适合于围绕穿戴者的一个或多个身体关节产生期望力矩的路径引导拉力。这种构造还可以用于在多个身体部位之间分配所施加的拉力，从而提高舒适度并增加可用于辅助或促进运动的力的大小。该特定的代表性实施例的连接元件15可以在腰部锚定件11与小腿锚定件13之间延伸，并且特别地，连接元件15沿着大腿的前部、围绕膝盖的侧面并且围绕小腿的后部向下布线，在小腿的后部连接元件15与小腿锚定件13和致动构件18连接。通过致动构件18施加到动力服10的下部的拉力可以通过连接元件15向上朝着腰部锚定件11引导。这样的构造可以用于从仅一个致动输入产生关于穿戴者的踝关节、膝关节和髋关节中的任何一者或组合的期望力矩。

柔性锚定构件100

图2描绘了包括内构件200和外构件300的柔性锚定构件100的代表性实施例。

内构件200可以定位在身体部位与外构件300之间，并且可以具有第一表面，该第一表面被配置用于摩擦地接合身体部位或任何居间的衣物。如所配置的，内构件200可以用于抵抗外构件300响应于施加的力(例如，由动力服100的致动器16施加的拉力)和身体部位的自然运动中的一者或组合而相对于身体部位的迁移。如稍后更详细的描述，在一些实施例中，至少一个连接器216可以将内构件200固定地连接至外构件300(这里显示为缝合缝)，而在其他实施例中，至少一个连接器214可以被配置用于可选择地连接和分离内构件200和外构件300。在各种实施例中，如稍后更详细的描述，内构件200可以进一步被配置成将从外构件300传递过来的力均匀地分布到身体部位上，或将这些力引导到身体部位的特定部分或某些部分上，从而增强穿戴者的舒适度。

外构件300可以围绕内构件200和身体部位定位。在各种实施例中，外构件300可以被配置成通过拉紧或调节机构围绕身体部位收紧，以对身体施加一定程度的预压缩，从而改善锚定。术语“预压缩”用于描述通过外构件300连续施加到下方身体的法向力。

在各种实施例中，如稍后更详细的描述，外构件300可以包括基本不可伸展的纺织材料，该纺织材料被配置用于引导由致动器施加的力作用在身体部位的一个或多个部分上。此外或可替代地，在一些实施例中，外构件300可以包括基本不可伸展的纺织元件340(例如，纺织带)，纺织元件340被配置成在身体部位上创建动态压缩力。术语“动态压缩”用于描述由基本不可伸展的纺织元件340响应于施加的力(例如由致动器16或动力服10产生的力)的收缩而产生的临时压缩力。特别地，并且如下更详细的描述，力传递连接器330可以将至少一个基本不可伸展的纺织元件340的一部分连接至施加的力的源头，使得施加的力导致所述至少一个基本不可伸展的纺织元件340在施加的力的持续时间内围绕外构件300收缩，从而产生动态压缩力，以增强柔性锚定构件100到身体部位的锚定。在一些实施例中，基本不可伸展的纺织元件可以集成到外构件300的主体部中，而在其他实施例中，纺织元件可以是与外构件300的主体部连接的单独部件。

虽然在一些实施例中，柔性锚定构件100的代表性实施例包括内构件200和外构件300，但是在其他实施例中，外构件300可以独立于内构件200使用。换言之，在一些实施例中，柔性锚定构件100可以仅包括外构件300。柔性锚定构件100的各种其他实施例可以包括从内构件200和外构件300得到的合适特征中的任何一者或组合。

内构件200

图3描绘了柔性锚定构件100的内构件200的代表性实施例。内构件200的实施例可以具有适合下列中至少一者的结构：

1)分配从外构件300传递过来的预压缩力和/或施加的力，以使下方身体组织上的压力点最小化，从而降低受伤的风险并增强舒适度，和/或

2)在摩擦地接合身体部位以防止柔性锚定构件100的迁移方面，以及在排汗或透气性方面，改善柔性锚定构件100与穿戴者身体的界面。

在各种实施例中，内构件200的主体部210可以被配置成缠绕、滑动到穿戴者的身体部位上，或以其他方式接合穿戴者的身体部位。在图3所示的实施例中，内构件200是扁平的，并且缠绕身体部位，其中，相对边缘通过本领域中已知的任何合适的紧固件连接在一起。如果外构件300比下方身体部位(或内构件200)的周长长，则外构件300的边缘部分可以重叠，并且紧固件在该构造中用于固定外构件300。图4示出了具有用于插入预成形的插入件的口袋的扁平内构件。图5示出了具有可变厚度特性的圆柱形内构件200。在图5的实施例中，内构件200可以具有闭合的套筒式形状(例如，圆柱形、圆锥形等)，并且可以被配置成被拉动到或滚动到将锚定到的身体部位上。在一些实施例中，锥形套筒可能是优选的，因为锥形形状可以通过与下方肌肉组织和/或骨架结构机械锁定而抵抗套筒在较大端方向上的滑动。由于可能难以拉动具有防滑内表面的套筒状实施例，所以穿戴者可以选择以如下方式在这种套筒状内构件上滚动：从防滑侧面向外并倒置开始(在整个内表面涂有防滑材料的情况下)；或者通过折叠顶部边缘以保持防滑材料面向外，直到其正确地定位并能够向后折叠，以便防滑表面与穿戴者接触(在只有内构件的内表面的顶部涂有防滑材料的情况下)。

应当认识到，在一些情况下，制造成具有闭合形状的内构件200的实施例可以减少皮肤刺激的可能性，这种皮肤刺激可能是由扁平实施例中的边缘连接处的重叠边缘引起的。当然，扁平结构可以被设计成使任何这种可能性最小化或消除这种可能性。

在各种实施例中，主体部210可以由任何纺织材料或类似材料制成，这些材料具有足够的柔性以适应与身体部位的组织、下方肌肉、关节等相关联的弯曲和其他运动，同时仍具有足够的剪切强度以抵抗在动力服的致动期间内施加到主体部210上的负荷下的显著变形。示例性材料包括但不限于氯丁橡胶、开孔或闭孔泡沫、或网状间隔件，以及其他合适的材料或其组合。当处理内构件210的长期穿戴时，汗液和温度管理可能是值得关注的问题。为此，我们提出了具有透气网状间隔件以减少出汗的发生率的内构件的另一个实施例。此外或可替代地，内构件还可以包括用于此目的的其他透气、穿孔、或排汗的材料和结构。

在一些实施例中，内构件200可以被动地与外构件300接合。在其他实施例中，内构件200和外构件300可以通过至少一个连接器216(未示出)彼此固定地连接，连接器216例如但不限于缝合缝、铆钉、粘合剂或热粘合。如所配置的，内构件200和外构件300不容易彼此分离，而是形成一个基本上整体的物品。在其他实施例中，如图14A所示，柔性锚定构件100可以包括至少一个用于可选择地连接和分离内构件200和外构件300的连接器214。连接器214的代表性实施例包括但不限于钩环紧固件(例如，尼龙粘扣(Velcro))、按扣、纽扣和拉链。如所配置的，内构件200能够容易地从外构件移除，并且可以是可手洗或可机洗的。图14A示出了围绕外构件300和内构件200的周边定位的多个尼龙粘扣带，使得一个构件上的凸形带(male stripe)与另一个构件上的相应凹形带(female stripe)的位置互补。为了便于在所示的原型上观察，在这些尼龙粘扣带中的一些尼龙粘扣带周围绘制了白色虚线。连接器214允许更容易地保持用户之间的卫生，而不必手洗复杂的外构件300。

可以对内构件200进行预拉伸，以使其通过连接器214(例如，尼龙粘扣附接点)附接到外构件300，并且可以借助于拉链封口同时穿上内构件200和外构件300。这里的术语“预拉伸”是指将连接器214(例如，尼龙粘扣附接点)中的一些或全部连接器214一起放置在内构件200上比放置在外构件300上更紧密的做法。当两件衣服附接时，在内构件200中形成拉力，使得当外构件300围绕身体部位收紧时，内构件200返回到更接近其原始长度，而不是起皱或屈曲。

在一些实施例中，内构件200在宽度和长度中的一者或两者方面可相对于外构件300略微过大。增加的宽度可以使内构件200能够用作拉链防护件(位于拉链齿后面的纺织品屏障)，以保护穿戴者免受外构件300的拉链齿的影响。增加的长度可以保护穿戴者的身体的某些部分(例如，穿戴者的小腿的下部和小腿)免受在动力服10的致动过程中可能由移动元件引起的刺激。特别地，向前参照图11、图12A、图12B、图12C以及图13A、图13B和图13C，内构件200可以保护穿戴者的小腿(或其他相关的身体部位)免受动力服10的其他部件(例如，可以在身体部位附近布线的致动缆绳和称重传感器)的影响。

在一些实施例中，为了改善锚定和舒适度，可以在内构件200的内表面上添加防滑材料212。设想将柔性锚定元件保持在适当位置的摩擦力能够用F_F＝F_Ν*μ来描述。通过使用具有较高摩擦系数的材料抵靠下方组织，所产生的摩擦力成比例地增大，从而产生能够抵抗较高负荷的锚定元件。可替代地，给出抵抗给定负荷的所需F_F，如果摩擦系数增大，则可以减小所需的法向力F_N。这种减小的力对穿戴者的舒适度和安全性是非常有益的。在各种实施例中，防滑材料212可以是具有适合于提供与穿戴者的皮肤(或者可能地，如果穿在内构件200下面，与诸如内衣等衣物)的摩擦接合的摩擦系数的任何材料。在所示的代表性实施例中，防滑纺织品212由涂有聚氨酯的织物制成，但是应当认识到，诸如聚氨酯-聚酯混合、硅树脂、粘合剂(可以是一次性/可移除的粘合剂层)等适合于与穿戴者的皮肤(或穿戴者穿着的内衣)摩擦地接合的任何其他材料也是可以的。在一些实施例中，防滑材料212可以具有比主体层210更大的弹性，在这种情况下，围绕内构件200均匀地间隔开的垂直缝合线提供了一种如下的合适结构：该结构用于以防止防滑层212在垂直方向上拉伸但仍然允许在内构件200的宽度上拉伸的方式连接主体部210和防滑材料212。在其他实施例中，例如，防滑材料212可以通过层叠或固化直接熔合到主体材料210，以确保施加到防滑材料212的摩擦力被适当地传递到主体材料210，并且通过延伸传递到外构件300。

防滑材料212可以存在于合适的区域中，以增大与穿戴者的摩擦并减少滑动。例如，防滑材料212可以位于关键应力点处，在此处作用在外构件300上的外力引起局部滑动或变形区域。此外，内构件200可以被设计成使得防滑材料212在穿戴过程中不太可能与穿戴者的皮肤接合，从而使得更容易穿上和脱下。例如，如图3所示，沿着内构件200的顶部边缘定位防滑材料212可以允许内构件200和外构件300在用拉链拉上外构件300之前容易重新定位在身体部位上或围绕身体部位旋转。一旦外构件300被完全用拉链拉上(或以其他方式预张紧到类似的程度)，内构件200的防滑表面212就会与穿戴者接触，并且外构件300围绕身体部位摩擦地固定在适当位置。此时，可能难以在身体部位上重新定位内构件200和/或外构件300。在原型测试中，我们发现：与在整个内表面上具有防滑材料212的那些构造相比，在小于内构件200的整个内表面上具有防滑材料212的锚定构件100的构造在穿戴过程中更容易重新定位，从而使穿戴过程不那么繁重和耗时。

此外或者可替代地，为了类似的目的，可以以合适的图案布置防滑材料212。在一些实施例中，防滑材料212可以被图案化或穿孔，使得沿着内构件200的一部分存在空间或间隙，通过该空间或间隙，汗液和热量能够从身体部位并通过内构件200的主体部210被排出。

内构件200的实施例可以被制造成具有不同的厚度，以适应各种尺寸的身体部位。例如，如果用户对于小尺寸的外构件300而言略微过大，但是中等的外构件又太大，那么我们能够通过使用较厚或较密集的内构件层来调节这种差异。由于内构件通常比外构件300制造更加简单并且制造成本更低，所以这使得我们具有较少尺寸的外构件300以及较多尺寸的内构件200。

内构件200也可以被制造成在其整个轮廓中弹性模量和/或厚度存在变化。当涉及患者群体时特别存在的挑战涉及他们不一定具有实现适当锚定的最佳肌肉几何形状。例如，在中风幸存者中常见的是小腿肌肉减弱或萎缩，这导致小腿肌肉从膝盖向下以基本上锥形的方式逐渐变细。通常的小腿结构在膝盖下方的某些点处具有肌腹，肌腹的周长至少略大于围绕胫骨结节(位于膝盖正下方的典型最窄点)测量的测量值。

为了能够更好地解决没有最佳肌肉几何形状的群体，内构件200的厚度可以沿着内构件200的至少一部分改变，以便更好地与下方肌肉组织的几何形状接合。内构件200的整个轮廓的可变厚度可以被定制，使得内构件200的内表面可以与下方肌肉组织的几何形状一致地接合，同时内构件的外部几何形状呈现为更通用的形状。固定到内构件200外部的外构件300进而可以被制造成具有互补的通用形状，从而牢固地附接到内构件200。在内构件200牢固地接合身体部位并且外构件300牢固地接合内构件200的情况下，整个锚定构件100牢固地接合身体部位。

内构件200还可以被设计成具有厚度变化，该厚度变化被配置成补充下方身体部位的几何形状，以促进牢固的锚定界面。例如，在典型的小腿肌肉上，与膝盖正下方的区域相比，肌腹的较宽周长为锚定构件围绕小腿顶部机械地锁定创造了机会。当呈现萎缩的小腿或其他不提供这种几何形状的呈现时，内构件可以被设计成在我们期望看到肌腹的位置处增加厚度，从而提供与外构件300接合的最佳几何形状。

开发这些定制内构件200的令人振奋的时机是，保持与动力服的外构件300的标准界面应该是可行的。这将允许在个体的基础上开发定制的合身内构件200的解决方案同时仍然保持用于动力服的更复杂元件的标准尺寸组的可能性。每个穿戴者可能具有他们自己独特的内构件200，该内构件200具有实现最佳的锚定、贴合和舒适度的机械和几何特性，并且与标准尺寸的外构件300接合。这个接合可以像尼龙粘扣封口一样简单，但是也可以使用许多其他附接机构(拉链、钩、磁铁、按扣)。类似地，个体穿戴者可以只购买一个外构件300，并且拥有随着他/她的下方肌肉组织的变化(可能是因为运动训练、物理治疗期或由于疾病或衰老而持续的恶化)而制做的重新定制的内构件200。

改变内构件200的厚度或弹性模量还将产生除了改善下方几何形状之外的其他益处。位于外构件300的Boa鞋带后面的较厚或较密集的层可以有助于更好地分配在鞋带交叉处引起的压力点。增加能够承受较高压力的区域(例如，小腿肌肉的腹部或髌腱)的厚度或密度可以以更舒适的方式提供定向的预压缩。可替代地，为了在诸如腓神经或主要血管等关键区域周围产生“圆环(donut)”或凹痕而改变厚度或弹性模量可以从这些区域卸载压力，以便有助于防止不适甚至神经挤压伤。

鉴于本公开，本领域普通技术人员将认识到，本文所述的原理可以适用于其他身体部位用的锚定构件而无需进行显著的修改(如果有修改的话)，以适应各种几何形状以及下方组织和肌肉组织。例如，当锚定到上臂时，内构件200的厚度轮廓可以适用于从肱神经和动脉卸载压力。内构件200还可以被设计成使得其可以在手臂或大腿的外构件300的远端上翻转(即，折回到外构件300的外表面上)，以缓冲外构件300的远端边缘。这可以防止或减轻当肘部或膝盖的运动导致紧靠锚定构件的底部的夹点(pinch point)时可能发生的任何不适。在腰部，内构件200和外构件300可能更大程度地呈现沙漏形状，以把压缩力对准髂嵴处，同时适应臀部的运动或腹部的皮下脂肪的存在。

在一些实施例中，内构件200可以被制造成在其轮廓中具有变化的厚度、密度或弹性模量。此外或者可替代地，如图4和图5所示，内构件200可以设置有用于容纳预成形的插入件230的口袋220或附接点，以在特定区域赋予期望的厚度、密度或弹性模量。这些预成形的插入件可以完全容纳在内构件的口袋内，或者它们可以通过粘合剂或高摩擦层而附接到主体表面。可以使用不同尺寸的插入件来适应下方肌肉中不同严重程度的萎缩。此外，内构件200可以设置有被配置成使用空气或其他合适的流体进行充气或放气的储存器，以提供期望的配合和轮廓。

在一些实施例中，这需要在内构件200中形成口袋或附接点，以便能够添加预成形的插入件，从而增大下方身体部位在最佳位置的体积。另一个概念需要增大内构件在我们期望较大的几何形状的小腿的一部分上(例如横跨小腿肌肉的腹部)的厚度。

对于小腿的特定迭代，一种建议的压力再分配方法可以如下：增大小腿肌肉腹部处的内构件厚度和/或密度，因为该区域能够承受较高的压力，并且减小腓神经位于腓骨头正后方的位置处的内构件厚度/密度。为了进一步卸载来自该位置的压力，增大紧邻腓骨头的区域中的内构件厚度/密度，以围绕敏感区域形成“圆环”。由于外构件300施加周向均匀的压力，所以这些厚度差异将导致来自预压缩水平的较高或较低的压力区域。如稍后所述，类似的方法也可以用于帮助重新定向在基本不可伸展的纺织元件340的动态压缩的期间内产生的压缩力。

可以在个体的基础上使用类似的方法将压力引导至更耐受的区域，并从先前的疤痕、血管或其他敏感位置卸载压力。

图6示出了具有集成的配线、电极或电子器件的内构件200和外构件300。例如，内构件200可以具有放置在关键位置处的电极，以便感测肌肉活动或对肌肉施加电刺激以进行功能性电刺激(FES：functional electrical stimulation)。电极可以连接至配线，该配线可以直接接合至FES或机器人系统(有线或无线)，或者电极可以具有与外构件接合的物理连接器，该外构件可以连接至用于动力服、可穿戴式机器人或FES系统的控制器。电极、导电表面、配线或传感器可以在部件制造过程中添加到衬里200和包裹件300中，或者在其生产之后离散地添加。这些电极的位置可以位于离散位置或均匀地分布在整个衬里200中。具有集成的电极的衬里200可以使电极可重复地放置在解剖结构的某些部分上，以确保在每次使用时电极在相同的位置感测或刺激。

此外，内构件200或外构件300可以具有直接集成到其中的其他传感器、电子器件或致动器。例如，内构件200可以具有并入内构件200中的用于监测或控制与穿戴者的相互作用压力/力的压力传感器或力传感器。这些传感器可以监测与身体和皮肤垂直、或在诸如剪切等一些其他方向上的压力和/力。在其他实施例中，传感器可以监测穿戴者的温度、汗液或其他生理指标。监测这种情况的示例性方法是使用皮肤电反应。在其他实施例中，传感器可以包括光学或声学传感器，这些传感器可以嵌入内构件200或外构件300中，以非侵入地测量身体外部或内部的下方组织特性或血流的变化。其他类型的传感器可以是惯性测量单元(IMU：inertial measurement unit)、加速度计或陀螺仪。

内构件200或外构件300还可以具有嵌入式传感器，该传感器能够检测部件相对于用户或者外构件300相对于内构件200的移动、迁移或滑动。例如，磁性部件可以嵌入到内构件200以及放置在外构件300中的霍尔效应传感器中。在最初穿戴时，可以记录初始信号值，并且可以随时间监测该值，以测量外构件300相对于内构件200的相对移动。为了监测内构件200或外构件300相对于穿戴者的运动，可以集成光学或声学传感器来监测相对于身体内部或外部的解剖标志的移动。可替代地，如果基线预压缩值或分布在许多步行周期内改变，则这可以用于监测内构件200和外构件300的移动，或者用于警告用户他们可能需要调整。可替代地，作为内构件200或外构件300的一部分的(例如，小腿锚定构件的)柔性应变传感器可以附接到远端的身体锚定件(例如，足部锚定构件)，并且该传感器的值的变化可以指示内构件200和外构件300相对于皮肤的移动。

外构件300还可以具有力传感器以及集成在外构件300中的相关联的配线和电子器件，其中致动缆绳附接以施加力。这种情况的示例可以是柔顺的纺织传感器，其形成例如能够记录力读数的条带，以测量由外部致动器施加的拉力。

具有集成的传感器和配线的柔性锚定构件100的实施例可以使内构件200能够如所述的那样容易穿上，但是然后通过外构件300经由与内构件200的连接而发生感测或刺激。在内构件200和外构件300中都具有连接器或传感器可以使这些部件能够相对于彼此可重复地放置。此外，外构件300可以具有直接集成在其中的其他传感器、电子器件、致动器。示例可以是模拟或数字电子器件(例如，微处理器)，其可以在将信号通过有线或无线连接传输到另一个系统部件(例如，用户界面或运行系统控制算法的控制硬件)之前执行本地信号调节或分析。在用于感测或刺激的电极阵列的情况下，信号可以被多路复用，以简化配线和信号传输。可以利用分布式压力传感器阵列执行类似的方法，以获得身体周围(身体的全部位置或在关键位置)的压力分布的测量值。

外构件300

参照图7，在代表性实施例中，外构件300可以包括主体部310、一个或多个加强元件320、力传递连接器330以及至少一个基本不可伸展的纺织元件340。

在各种实施例中，主体部310可以被配置用于在内构件200上方和绕身体部位定位。在代表性实施例中，主体部310包括缠绕身体部位的扁平编织纺织品，其中，相对边缘通过本领域中已知的任何合适的紧固件312(例如，拉链、按扣、和钩环紧固件)连接在一起。主体部310还可以包括诸如鞋带或BOA系统等机构314，用于进一步预拉紧绕身体部位的主体部310并在主体部310上产生预压缩力。

图8示出了用于收紧外构件300的后部的鞋带结构314的一个实施例的近视图。可以设置非弹性“岛”，以允许将Boa表盘放置在鞋带图案的中心。最佳地，Boa表盘、鞋带鞋眼、和岛状平台可以组合成一个能够缝合到弹性舌的单个元件。

鞋带结构314的另一实施例涉及向鞋带材料添加标记。例如，我们可以在鞋带上以每隔2mm的方式放置10个点。当鞋带材料被拉入到Boa表盘中时，标记将被拉动得距离表盘更近或更远。以这种方式，我们能够使用鞋带上的这些标记将表盘设置为从某一天到下一天在给定的穿戴者上是一致的值。例如，如果用户在与点#3相关联的预压缩水平上表现良好，则我们能够始终将系统设置为在每次使用该系统时提供相同水平的预压缩。

当然，在其他实施例(未示出)中，外构件300可以具有配置成被拉到身体部位上的闭合套筒状形状(例如，两端为圆柱形、圆锥形或锥形)。在一些实施例中，圆锥形套筒可能是优选的，因为锥形形状可以通过与下方的肌肉组织和/或骨架结构机械锁定而抵抗套筒在较大端的方向上的滑动。

应当认识到，对于锚定件100包括外构件300和内构件200的实施例，在外构件300的扁平实施例中由重叠边缘而引起的皮肤刺激的可能性比内构件200的情况受到更少的关注，因为在各种实施例中，内构件200可以保护皮肤至少在该区域中不与外构件300接触。

在各种实施例中，主体部310可以由任何纺织材料或类似材料制成，这些材料具有足够柔性以适应与身体部位的组织、下方肌肉、关节等相关联的弯曲和其他运动，同时仍具有足够的剪切强度和材料刚度以抵抗在动力服的致动期间内施加到主体部310上的负荷下的显著变形。示例性材料包括但不限于帆布(Dimension Polyant)、Weathermax 50/80(安全部件)、Typhoon(斯普林菲尔德有限责任公司，现在的美利肯公司)、Cordura(SeattleFabrics)、或其层叠材料、以及其他合适的材料或其组合。在一些实施例中，两种以上不同的织物可以层叠在一起(并例如通过层压粘合)，以便利用两种材料的有益性能。

返回参照图7，在各种实施例中，外构件300可以包括基本不可伸展的纺织材料316，基本不可伸展的纺织材料316被配置用于引导由致动器施加的力作用在身体部位的全部或一部分上。在图7所示的实施例中，主体300的全部或大部分以及力传递连接器330的全部或大部分可以由基本不可伸展的纺织材料316(在该实施例中显示为Weathermax织物)制成。在其他实施例中，可以使用Typhoon或其他类似的合适材料。通过致动器施加到力传递连接器330的外力被传递到力传递连接器330的臂332a、332b(稍后在图10中示出)和包裹件300的主体部310。通过周向地缠绕身体部位，由不可伸展材料316构成的主体部310进一步将来自致动器的力周向地围绕下方的身体部位分布，并且此外或者可替代地，将这个力的一部分引导到与施加的力相对的表面。如所配置的，外构件310可以例如引导施加在小腿后部处的致动力的一部分或全部，而不是作用在前部区域和胫部上。

在其他实施例中，只有主体部310的一部分由基本不可伸展的材料316制成。外构件310的该部分可以在主体部310的第一位置与第二位置之间延伸，以便在第一位置与第二位置之间提供路径，从而沿着该路径将施加的力的全部或一部分从第一位置引导到第二位置。例如，在实施例中，基本不可伸展的材料316可以在与来自力传递连接器330的输入相关联的第一位置和与下方身体部位的一部分相关联的第二位置之间延伸，在第二位置上期望传递施加的力的全部或一部分。在一些实施例中，第二位置可以与适合于舒适地支撑所施加的负荷的下方身体部位的一部分相关联，例如骨骼解剖学特征(例如，腰部的髂嵴、足部的跟骨、肩部的肩骨)。除了改善舒适度之外，将施加的力的全部或一部分引导到骨骼解剖学特征上可以提高可穿戴式系统的刚度，这是由于组织或肌肉压缩而在身体较软的部分上可能发生的能量传递损失减少而造成的。在一些实施例中，用于舒适地支撑所施加的负荷的下方身体部位的另一合适部分可以包括具有弹性组织或肌肉的区域，或者经历很少或没有肌肉收缩的区域。在大多数情况下，优选的是，避免血管或神经靠近身体部位表面的区域，否则将会被施加的力不舒服地压缩。

当处理外构件300的长期穿戴时，汗液和温度管理可能是值得关注的问题。为此，我们提出了具有透气网状间隔件以减少出汗的发生率的外构件主体部310的另一个实施例。此外或可替代地，外构件主体部310还可以包括用于此目的的其他透气材料和结构。

参照图9，在各种实施例中，外构件300还可以包括一个或多个由半刚性材料制成的加强元件320，例如紧身衣去骨(corset boning)。可以包括加强元件320，以沿着外构件300的长度在纵向上(这里垂直于小腿)提供额外的刚度。当外构件300被紧固到穿戴者时，加强元件320使得外构件300在纵向方向上基本不可压缩，但是允许外构件300在圆周方向上保持相当的柔性，以适应不同的身体形状和尺寸。加强元件320的添加允许外构件300的纺织面料在纵向负荷下抵抗弯曲或起皱，并且允许外构件300的纺织面料在拉伸或压缩下操作。

在一个方面中，这允许我们将力传递连接器330向上更高地附接在外构件300上(即，远离外构件300的底部边缘并且到达外构件300的中央部分或上部)，以增加力传递连接器330与缆绳端锚(在这种情况下位于足部上)之间的可用行进距离。结果是，通过更多可用行程，能够在目标关节上产生更高的力。此外，可能期望将承载附接点向上更高地移动到外构件300上，以便容纳能够添加到外构件300的其他机构。

通过添加加强元件320，我们还能够将外构件300向远侧延伸到致动缆绳可以附接的点(这里，在力传递连接器330处，稍后描述)之外，从而实现与穿戴者接触的更大表面积。设想穿戴者对舒适度的感知与施加到其下方组织的压力P的值而非整体法向力更紧密相关。假设P＝F_N/A，我们能够通过在较大的表面积上分布给定的法向力来显著提高穿戴者的舒适度并降低穿戴者受伤的风险。可替代地，增大的表面积可以导致更舒适地施加更高的法向力的能力，这将导致外构件300与内构件200之间的摩擦力变得更大，并且导致内构件200与下方身体部位之间的摩擦力也变得更大，从而有助于防止外构件300在身体部位上的滑动。

在一些实施例中，加强元件320可以定位在负荷最大的点上。例如，在致动构件(例如，缆绳)连接至外构件300的位置周围包括加强元件320可能是有利的。在本实施例中，这将是围绕力传递连接器330的区域。在其他实施例中，如果需要额外的稳定性，加强元件320可以附加地或可替代地围绕整个圆周均匀地间隔开。在实施例中，加强件320可以在外构件300的整个纵向方向上延伸。在另一个实施例中，加强件320可以是外构件300的长度的一部分，这可以改善舒适度并允许存在其他外构件元件(例如，弹性板)。加强件320也可以以不同的角度成形或放置，以沿着期望的路径引导力穿过外构件300，例如，围绕弹性元件将力引导到更稳定的编织元件。

参照图10，在各种实施例中，外构件300还可以包括用于将施加的力的源头(例如，致动器缆绳)连接至外构件300的力传递连接器330。在所示的特定实施例中，力传递连接器330可以是具有臂332a、332b和茎部(stem)334的Y形。如附图所示，臂332a、332b可以向上和向外伸展，其远端固定地连接至外构件主体部310的后部。茎部334可以从臂332a、332b的近端的连接处自由地向下延伸，并且茎部334的远端保持不连接至外构件主体部310。

在所示的实施例中，如附图所示，基本不可伸展的纺织元件340的中间部分可以与茎部334固定连接(例如，缝合)。如果基本不可伸展的纺织元件340被视为两个基本不可伸展的纺织元件，则应当理解，在所示的实施例中，这两个基本不可伸展的纺织元件的相邻端部可以与茎部334固定连接。应当理解，在其他实施例中，基本不可伸展的纺织元件340可以替代地集成到外构件300的主体部310中，而不是与主体部310分离。在这样的实施例中，可能不需要围绕主体部310的外侧手动缠绕基本不可伸展的元件340，但是基本不可伸展的元件340可以位于主体部310内并允许基本不可伸展的元件340与主体部310一起自由地平移。

茎部334的远端可以向上折叠，以形成用于将缆绳连接器336(在后面的附图中示出)附接到外构件300的鞍座(saddle)335。缆绳连接器336可以用作动力服10的致动构件(例如，缆绳)到外构件300的附接点。

在所示的实施例中，缆绳连接器336可以在鞍座335内自由地上下滑动，从而起到滑轮的作用，该滑轮用于自动调节到由缆绳施加的负荷被均匀地分布在臂332a、332b的组合与基本不可伸展的纺织元件340之间的点。特别地，当由于致动而向下的负荷被施加到缆绳连接器336时，该负荷的50％被分配到力传递连接器330的臂332a和332b，并且该负荷的50％被分配到基本不可伸展的纺织元件340。如果外构件300滑动，或者基本不可伸展的纺织元件340围绕身体部位收缩(并因此拉长)，则缆绳连接器336能够沿着鞍座335滑动以找到新的平衡，从而保持力的这种分布。

基本不可伸展的纺织元件340可以从外构件300的后部上的鞍座335延伸，并且周向地缠绕身体部位(例如，在代表性实施例中，穿戴者的小腿)。根据实施例，基本不可伸展的纺织元件340可以部分地或完全地绕外构件300的圆周缠绕。如所配置的，当致动负荷施加到力传递连接器330时，鞍座335拉动基本不可伸展的纺织元件340，使得基本不可伸展的纺织元件340在施加的力的方向上平移，从而暂时围绕外构件300的主体部310和下方身体部位收缩，这类似于通过拉动鞋带的末端来收紧鞋。由柔性锚定元件340施加的法向力的这种暂时增大是由基本不可伸展的纺织元件340响应于所施加的致动负荷而收紧所造成的。在本文中，这称为动态压缩。

通过将外构件300配置成产生动态压缩，可以减少在动力服的操作期间内将外构件300牢固地保持在身体部位的适当位置上所需的预张力的量。关于说明，请参阅图15A、图15B和图15C中的自由体图。设想防止柔性锚定构件滑动的摩擦力的大小是法向力和摩擦系数的乘积，如等式(1)所示：

F_F＝μ*F_N (1)

其中，F_F＝摩擦力，μ＝柔性锚定构件与下方组织之间的摩擦系数，以及F_N＝施加于锚定元件的法向力。

在无负荷的条件下(图15A)，小腿外构件必须预压缩到一定程度，使得摩擦力能够克服重力(在这种情况下，重力垂直于法向力作用)，如等式(2)和(3)所示：

F_F(无负荷)＝F_G (2)

F_N(无负荷)＝F_G/μ (3)，

其中，F_G＝由等于小腿外构件的重量的重力引起的力。

在有负荷的条件下(图15B)，小腿外构件必须预压缩到一定程度，使得摩擦力能够克服重力+施加负荷的力(同样，假设负荷和重力都垂直于法向力作用)，如等式(4)和(5)所示：

F_F(负荷)＝F_G+F_L (4)

F_N(负荷)＝(F_G+F_L)/μ (5)

其中，F_L＝施加负荷的力。

这意味着预压缩法向力必须在场景A上增加一个F_L/μ的值，以便在致动期间内抵抗施加的负荷。

现在考虑具有基本不可伸展的纺织元件340的柔性锚定构件的情况(图15C)。响应于施加的负荷，基本不可伸展的纺织元件340可以围绕外构件300收缩，从而导致条带下方的法向力暂时增大，如等式(6)、(7)和(8)所示：

F_N＝F_N(连续的)+F_N(动态的) (6)

F_N＝(F_G+F_L)/μ (7)

F_N(连续的)＝[(F_G+F_L)/μ]-F_N(动态的) (8)

其中，F_N＝致动期间内的组合法向力，F_N(动态的)＝通过动态压缩产生的临时法向力，以及F_N(连续的)＝在预压缩期间内施加的连续力。

将该场景与场景B进行比较，由锚定构件施加的连续法向力减小了一个F_N(动态的)的值。在F_N(动态的)＝F_L/μ的极端情况下，F_N(连续的)值可以减小到图15A所示的场景的值，使得连续法向力等于原始无负荷条件下的力。

在一些实施例中，动态压缩可以导致在致动期间内将外构件300牢固地保持在适当位置的额外法向力的全部量，从而允许外构件300仅被预张紧到在非致动时段内将其保持在适当位置所需的水平F_N(无负荷)。然而，在各种实施例中，各种损失可能降低可以产生动态压缩的效率，因此，外构件300可能需要在F_N(无负荷)与F_N(负荷)之间的某处预张紧。值得注意的是，与必须在水平Y处进行预张紧相比，从舒适的角度来看，这仍然是有利的。根据基本不可伸展的纺织元件340的长度、外构件300下方的组织类型、以及施加的致动负荷，有时施加的力可能导致基本不可伸展的纺织元件340有效地拉长很多，以致于鞍座335不能正常工作，因为缆绳连接器336没有空间滑动，或者基本不可伸展的纺织元件340下降得很低，使得缆绳行程减小到期望力不能实现给定系统刚度和可用行程的程度。为了清楚起见，重要的是要注意，条带340的拉长不一定是由于条带340本身(它们可能是无弹性的)的拉伸造成的，而是由基本不可伸展的纺织元件340在其收缩(这可以减小条带340的周长)时的平移造成的，从而使条带340有效地变长。

图11、图12A、图12B、图12C和图13A、图13B、图13C描绘了外构件300上的力传递连接器330、缆绳连接器336和基本不可伸展的纺织元件340的代表性构造。

参照图11，外构件300被示出为主体部310被固定到穿戴者的小腿上，但是基本不可伸展的纺织元件340还未缠绕在其周围。如附图所示，缆绳连接器336与茎部334可滑动地连接，并且基本不可伸展的纺织元件340已经缝合到茎部334的远端上。

参照图12A、图12B和图12C，茎部334已经被折叠以形成鞍座335，并且基本不可伸展的纺织元件340已经绕外构件主体部310周向地缠绕。考虑到照片中基本不可伸展的纺织元件340与外构件主体部310之间缺乏视觉对比，在基本不可伸展的纺织元件340采用的路径上布置白色虚线来帮助读者。

在图12A、图12B和图12C的特定构造中，基本不可伸展的纺织元件340已经进一步穿过位于外构件主体部310的前部上的带扣342。如所配置的，带扣342在响应于施加的致动器负荷而被拉动时摩擦地接合基本不可伸展的纺织元件340。当带扣342试图绕外构件300收紧时，摩擦会使基本不可伸展的纺织元件340的行程减小，从而导致更大量的致动力转而直接在带扣342处转移到外构件主体部310。以这种方式，外构件300可以被配置成减少可用的动态压缩量。如前所述，在基本不可伸展的纺织元件340上的负荷导致带扣342收紧太多以致于这些条带340的有效拉长干扰鞍座的功能或干扰给定用途所需的缆绳行程的所需量的情况下，这可能是必需的或有利的。此外，一些穿戴者似乎更喜欢更高、更连续的压缩水平，而其他人更喜欢更多间歇性的压缩水平，这种技术使我们能够适应这两种偏好。当然，可以使用适合于摩擦地接合基本不可伸展的纺织元件340的任何其他机构来代替带扣342。

参照图13A、图13B和图13C，外构件300的配置类似；然而，在本实施例中，基本不可伸展的纺织元件340已经绕过带扣342，并且围绕外构件300自由地缠绕。如所配置的，基本不可伸展的纺织元件340可以绕外构件主体部310无阻碍地平移，因此，在外构件主体310与基本不可伸展的纺织元件340之间分布的致动力的比率保持基本相等，从而提供比通过图12A、图12B和图12C的构造提供的动态压缩量更大的动态压缩量。如前所述，这可以通过减少所需的预压缩的基线水平量来有利地改善穿戴者的舒适度。

柔性锚定构件100的穿戴

如图14A所示，以下是穿戴包括内构件200和外构件300的柔性锚定构件100的实施方式的实施例的过程的描述。在本实施例中，通过将扁平的内构件附接到外构件300的内表面来穿戴该装置。如图14B所示，内构件在该过程中略微被预拉伸，使其延伸到外构件的水平边缘之外。这允许内构件用作拉链防护件，并且预拉伸有助于在外构件被压缩时防止内构件起皱。

参照图14C，然后将组合外构件300/内构件200直接放置在穿戴者的皮肤或衣服上并对齐，使得前搭片(动力服的背屈缆绳的附接点)与穿戴者的胫骨对齐。如图14D所示，沿着内侧边界拉上外构件300的拉链。在图14E中以三角形形状示出的位于拉链底部的小弹性搭片有助于更容易地拉紧拉链。如图14F所示，一旦拉上拉链，就转动小腿背面的boa表盘，其卷绕在鞋带中并通过外构件施加压缩。这决定了预压缩水平。

参照图14G，一旦已经设定预压缩，就可以将缆绳连接器336附接至负荷传递连接器330的茎部334。在所示的实施例中，缆绳连接器336基本上是金属D环，其具有用于将缆绳连接器336定位在茎部334上的可拆卸柄部。当然，缆绳连接器336不必是可拆卸的，而是可以在制造过程中固定(例如，在将基本不可伸展的纺织元件340缝合到茎部334的远端之前，通过将其定位在茎部334上)。

参照图14H，茎部334向上折叠以形成鞍座335。然后基本不可伸展的纺织元件340可以与力传递连接器330的臂332a、332b对齐，以准备围绕外构件主体部310周向地缠绕。

参照图14I，基本不可伸展的纺织元件340可以通过带扣342插入(如果需要，如先前在图12A-图12C的上下文中所述)，并缠绕在外构件主体部310上。

参照图14J，基本不可伸展的纺织元件340的远端可以用尼龙粘扣或任何其他合适的紧固件固定。

在另一个实施例中，在与穿戴外构件分开的动作中，拉动或滚动闭合的内构件。一旦就位，外构件通过内构件上的标准化附接点进行附接，并且如上述地遵循所述过程。

本文引用的所有专利、专利申请和公开的参考文献均以引用的方式全部并入本文中。应当理解，上述公开的特征和功能以及其他特征和功能中的一些特征和功能或其替代方案可以合意地组合到许多其他不同的系统或应用中。本领域技术人员随后可以进行各种目前无法预料或未预料到的替代、修改、变型或改进。

虽然已经参照本发明的某些实施例描述了目前公开的实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离目前公开的实施例的真实精神和范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。此外，在不脱离目前公开的实施例的精神和范围的情况下，可以进行许多修改，以适应特定情况、指示、材料以及物质、处理步骤或步骤的组合。所有这些修改都在所附权利要求的范围内。

Claims (42)

1.柔性锚定构件，其包括：

构件，所述构件围绕穿戴者的身体部位放置；

至少一个基本不可伸展的纺织元件，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件部分地或完全地包围所述构件的一部分或全部，并被配置在一个或多个位置中以固定到其自身或所述构件上；以及

力传递连接器，所述力传递连接器被配置成将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的一部分连接至致动器，使得由所述致动器施加的力导致所述至少一个基本不可伸展的纺织元件在施加的所述力的持续时间内围绕所述构件收缩。

2.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述身体部位包括所述穿戴者的腰部、大腿、小腿、足部、躯干、上臂、前臂或手。

3.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述构件基本上是平面的，并包括一个或多个用于围绕所述身体部位固定所述构件的紧固件。

4.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述构件基本上是圆柱形或基本上是圆锥形，并且被配置成被拉动或滚动到所述身体部位上。

5.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述构件包括用于可调节地在所述身体部位周围施加预压缩力的机构。

6.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述构件还包括至少一个用于增强所述构件的纵向刚度的加强元件。

7.根据权利要求6所述的柔性锚定构件，其中，

所述力传递连接器将所述致动器连接至所述构件的中央部分或所述构件最靠近所述致动器的一端。

8.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述至少一个基本不可伸展的纺织元件围绕所述构件的收缩产生作用在所述构件上的压缩力，以在施加的所述力的所述持续时间内抵抗所述构件的迁移。

9.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其还包括一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固件用于将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件固定到其自身或所述构件上。

10.根据权利要求9所述的柔性锚定构件，其中，

所述一个或多个紧固件进一步被配置用于调节所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的长度，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件可用于响应于施加的所述力而围绕所述构件收缩。

11.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述力传递连接器还连接至所述构件，并且

所述力传递连接器被配置成将施加的所述力的第一部分传递到所述构件，并将施加的所述力的第二部分传递到所述至少一个基本不可伸展的纺织元件。

12.根据权利要求11所述的柔性锚定构件，

其还包括一个或多个紧固件，所述一个或多个紧固件用于将所述至少一个基本不可伸展的纺织元件固定到所述构件，

其中，所述一个或多个紧固件被配置用于调节围绕所述构件的所述至少一个基本不可伸展的纺织元件遵循的路径，从而在所述至少一个基本不可伸展的纺织元件围绕所述构件收缩时，调节所述至少一个基本不可伸展的纺织元件与所述构件之间产生的摩擦量。

13.根据权利要求12所述的柔性锚定构件，其中，

所述一个或多个紧固件被配置用于调节施加的所述力的传递到所述构件的所述第一部分与施加的所述力的传递到所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的所述第二部分的比率。

14.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，

其还包括电极、传感器和配线中的至少一者，所述电极、传感器和配线中的至少一者嵌入在所述构件内或以其他方式集成到所述构件中。

15.根据权利要求1所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件包括基本不可伸展的纺织材料，所述基本不可伸展的纺织材料被配置用于引导由致动器施加的力作用在所述身体部位的全部或一部分上。

16.柔性锚定构件，其包括：

外构件，所述外构件围绕身体部位放置，所述外构件包括基本不可伸展的纺织材料，所述基本不可伸展的纺织材料被配置用于引导由致动器施加的力作用在所述身体部位的全部或一部分上；

内构件，所述内构件定位在所述身体部位与所述外构件之间，所述内构件的第一表面被配置用于摩擦地接合所述身体部位或任何居间的衣物；以及

至少一个连接器，所述至少一个连接器用于连接所述外构件和所述内构件。

17.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述身体部位包括穿戴者的腰部、大腿、小腿、足部、躯干、上臂、前臂或手。

18.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件的全部或大部分由所述基本不可伸展的纺织材料制成，并且

所述至少一个基本不可伸展的材料被配置用于将施加的所述力基本上周向地围绕下方的所述身体部位引导。

19.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述基本不可伸展的纺织材料在所述外构件的第一位置与第二位置之间延伸，以便将施加的所述力从所述第一位置引导到所述第二位置。

20.根据权利要求19所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件的所述第二位置与所述身体部位的骨骼解剖学特征和具有弹性组织或肌肉的所述身体部位的一部分中的至少一者相关联。

21.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件用于抵抗所述外构件响应于施加的所述力和所述身体部位的自然运动中的一者或组合而相对于所述身体部位的迁移。

22.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述至少一个连接器被配置用于可选择地连接和分离所述外构件和所述内构件。

23.根据权利要求22所述的柔性锚定构件，其中，

所述至少一个连接器是从由钩环紧固件、按扣、纽扣和拉链组成的组中选择出来的。

24.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述至少一个连接器固定地连接所述外构件和所述内构件。

25.根据权利要求24所述的柔性锚定构件，其中，

所述至少一个连接器是从由缝合缝、粘合剂、铆钉和热粘合组成的组中选择出来的。

26.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件和所述内构件中的至少一者基本上是平面的，并且包括一个或多个形成为基本上圆柱形形状或基本上圆锥形形状的紧固件。

27.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件和所述内构件中的至少一者被配置成被拉动或滚动到所述身体部位上。

28.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件包括用于围绕所述身体部位可调节地施加压缩力的机构。

29.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件还包括至少一个用于增强所述外构件的纵向刚度的加强元件。

30.根据权利要求29所述的柔性锚定构件，其中，

所述外构件被配置成在所述外构件的中央部分处或在所述外构件最靠近所述致动器的一端处连接至所述致动器。

31.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件的所述第一表面包括防滑材料，所述防滑材料用于增大所述内构件的所述第一表面的摩擦系数。

32.根据权利要求31所述的柔性锚定构件，其中，

所述防滑材料包括涂有聚氨酯的织物、聚氨酯-聚酯混合材料、硅树脂和粘合剂中的至少一者。

33.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件包括第二表面和位于所述第一表面与所述第二表面之间的厚度，并且

所述厚度沿着所述内构件的至少一部分变化，使得所述第一表面的形状补充所述身体部位的特定几何形状。

34.根据权利要求33所述的柔性锚定构件，其中，

所述身体部位是穿戴者的小腿，

所述内构件在被配置成抵靠小腿肌肉的腹部放置的区域中较厚，并且在被配置成抵靠胫骨结节放置的区域中较薄。

35.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件的弹性模量沿着所述内构件的至少一部分变化，并且

弹性模量的所述变化被配置成将由所述外构件施加到所述内构件的力均匀地分布到所述身体部位上。

36.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件的弹性模量沿着所述内构件的至少一部分变化，并且

弹性模量的所述变化被配置成将由所述外构件施加到所述内构件的力引导到所述身体部位的特定部分上。

37.根据权利要求22所述的柔性锚定构件，

其还包括第二内构件，所述第二内构件定位在所述身体部位与所述外构件之间，并且

其中，所述第二内构件的形状基本上类似于所述内构件，使得所述内构件和所述第二内构件可以选择性地互换以与所述外构件一起使用。

38.根据权利要求37所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件被配置成在身体康复计划或训练计划的第一阶段补充所述身体部位的特定几何形状，并且

所述第二内构件被配置成在所述身体康复计划或所述训练计划的第二阶段补充所述身体部位的特定几何形状。

39.根据权利要求37所述的柔性锚定构件，其中，

所述内构件被配置成补充第一人的所述身体部位的特定几何形状，并且

所述第二内构件被配置成补充第二人的所述身体部位的特定几何形状。

40.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，

其还包括电极、传感器和配线中的至少一者，所述电极、传感器和配线中的至少一者嵌入到所述外构件和所述内构件中的至少一者内或以其他方式集成到所述外构件和所述内构件中的至少一者中。

41.根据权利要求40所述的柔性锚定构件，其中，

至少一个电极、传感器和配线被嵌入到所述内构件和所述外构件内或以其他方式集成到所述内构件和所述外构件中，并且

所述至少一个连接器在被嵌入到所述内构件和所述外构件内或以其他方式集成到所述内构件和所述外构件中的所述至少一个电极、传感器和配线之间提供电气连接。

42.根据权利要求16所述的柔性锚定构件，

其还包括至少一个基本不可伸展的纺织元件，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件部分地或完全地包围所述外构件的一部分或全部，并被配置在一个或多个位置中以固定到其自身或所述外构件上，并且

其中，所述至少一个基本不可伸展的纺织元件的一部分被配置成连接至致动器，使得由所述致动器施加的力导致所述至少一个基本不可伸展的纺织元件在施加的所述力的持续时间内围绕所述外构件收缩。