CN114025634A - 具有可降解成分的鞋类物品 - Google Patents
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Abstract
提供了一种鞋类物品，其包括鞋底结构和附接到鞋底结构的鞋帮。鞋帮包括外层和基层，外层包括生物可降解层和能够生物降解生物可降解层的生物活性剂。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2019年4月8日提交的题为“具有可降解成分的鞋类物品”的第16/378,555号美国专利申请、要求其优先权并且通过引用将其整体并入本文中，该美国专利申请是2018年10月13日提交的国际申请PCT/EP2018/077968的部分延续申请。
关于联邦资助的研究或开发的引用
不适用
序列列表
不适用
技术领域
本公开一般涉及包括可降解部分的物品，例如鞋类物品。具体而言，本公开涉及一种具有生物可降解部分的物品，该生物可降解部分可反应并适应用户。
背景技术
许多消费者想要独特的或特定用途的物品或产品。例如，许多消费者希望鞋类物品具有适合他们特定步态的鞋底结构、具有特定透气性程度或气流水平的鞋帮，和/或具有独特美学外观的鞋。此外，许多消费者希望鞋类物品或服装物品是动态的并且适合用户。然而，创造这种特定于每个单独用户的物品或产品可能是昂贵且耗时的，这对于消费者和制造商来说通常都是不希望的。
例如，一些消费者可能需要具有特定透气度的鞋类物品或服装物品。但是决定在鞋类物品或服装物品上的何处位置包括开口或孔以提供通过物品的最佳通风，可能取决于使用该物品的个人及其使用环境。
制造商通常提供多种产品，旨在为消费者提供多种选择。此外，许多制造商允许消费者在购买物品之前定制物品，以努力为消费者提供独特的产品。然而，一般地，这些产品通常需要更长的时间来制造并且更昂贵。对于鞋类或服装物品，添加定制或定制选项可能会显著增加制造商的成本，这可能会由于现成商品和定制产品之间的巨大价格差异而抑制供应。许多服装和鞋类物品都是大批量生产的，因此，当需要定制某些物品时，会导致效率明显的降低。
许多消费者还想要动态的物品或产品，或者外观改变的物品，这些物品在改变或演变时为用户提供体验。在一些情况下，物品或产品的动态特性可以改变用户的情绪或感觉(例如，改变颜色以设置情绪的灯)，可以向用户提供惊喜(例如，指示彩票奖励的刮刮券)，或者可以指示物品的状态(例如，指示低电池状态的灯)。然而，生产或制造结合这些动态特性的物品或产品，并且以一种为用户提供愉快体验的方式结合这些动态特性，可能是困难的。
因此，存在对系统和方法的需求，以允许可定制的物品，包括鞋类和服装物品，其基于可由最终用户控制或可由最终用户控制的一个或多个因素来定制。此外，存在对系统和方法的需求，以允许动态的物品，包括鞋类和服装物品，以及提供用户体验的物品。
发明内容
如本公开所述，鞋类物品可以具有各种构造。鞋类物品可以具有鞋帮和附接到鞋帮的鞋底结构。
在一个方面，鞋类物品包括鞋帮，所述鞋帮包括外层和基层。所述外层包括生物活性剂和生物可降解层。此外，所述生物活性剂能够对所述生物可降解层进行生物降解。
在相关方面，所述外层进一步包括中间层和顶层，所述中间层包括补丁图案。在一些实施例中，所述鞋类物品还包括脚背层和鞋领层。所述外层从所述鞋底结构沿着前脚区域、中脚区域和脚跟区域向上延伸至边界。所述边界围绕所述鞋帮的周边延伸，并穿过所述前脚区域、所述中脚区域和所述脚跟区域中的每一个。在特定实施例中，所述生物可降解层进一步包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。所述生物活性剂包括大阪堺菌(Ideonellasakaiensis)。此外，所述脚背层和所述鞋领层从所述边界向上延伸。
另一方面，鞋类物品包括鞋底结构和附接到所述鞋底结构的鞋帮。所述鞋帮包括生物可降解层和能够对所述生物可降解层进行生物降解的生物活性剂。所述鞋帮还包括具有所述生物可降解层的顶层、基层和位于所述顶层和所述基层之间的中间层。在一些方面，所述中间层在第一状态下被所述顶层阻挡，并且所述中间层在第二状态下至少部分可见，并且其中所述生物可降解层在所述第二状态下至少部分生物降解。所述生物可降解层沿着所述顶层的一部分定位，以允许所述顶层内的图案降解，或者在其他方面，所述生物可降解层沿着所述顶层的一部分定位，以允许所述顶层内的商标降解。在一些实施例中，所述鞋类物品包括第一状态的第一颜色，并且在所述生物可降解层被消耗之后，所述鞋类物品还包括与所述第一颜色不同的第二状态下的第二颜色。在进一步的方面，所述基层包括不可生物降解的基底，并且所述鞋类物品还包括收紧构件，以将所述鞋类物品围绕穿着者的脚收紧。在特定实施例中，所述生物可降解层包括聚己内酯，并且所述生物活性剂选自由以下组成的组：短芽孢杆菌(Bacillus brevis)；肉毒杆菌(Clostridium botulinum)；丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)；拟无枝酸菌(Amycolatopsis sp.)；茄病镰刀菌(Fusariumsolani)；黄曲霉(Aspergillus flavus)；日本假单胞菌Y7-09(Pseudozymajaponica Y7-09)；解多聚物浅粉不全光合杆菌株TB-87(R.depolymerans strain TB-87)；纤毛菌属株TB-71(Leptothrix sp.strain TB-71)；南极类生孢八叠球菌JCM 10317(P.Antarctica JCM 10317)和隐球酵母S2菌株(Cryptococcus sp.strain S2)。
在另一方面，提供了一种物品，所述物品包括鞋底结构和附接到所述鞋底结构并包含生物活性剂的鞋帮，其中所述生物活性剂散发二氧化碳。
通过研究附图和这里的详细描述，鞋类物品的其他方面，包括其特征和优点，对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。因此，鞋类物品的所有这些方面都包括在详细描述和本概述中。
附图说明
图1是包括复合基底和材料层的复合材料的分解透视图；
图2是图1的复合材料的俯视图；
图3A是根据第一方面的沿着图2的线3-3截取的图2的复合材料的横截面图；
图3B是根据第二方面的沿着图2的线3-3截取的图2的复合材料的横截面图；
图3C是根据第三方面的沿着图2的线3-3截取的图2的复合材料的横截面图；
图4A是处于生物降解初始状态的复合材料的俯视图；
图4B是处于生物降解的第一中间状态的复合材料的俯视图；
图4C是处于生物降解的第二中间状态的复合材料的俯视图；
图5A是处于生物降解初始状态的复合材料的俯视图；
图5B是处于生物降解的第一中间状态的复合材料的俯视图；
图5C是处于生物降解的第二中间状态的复合材料的俯视图；
图6是包含图1的复合材料的鞋类物品的透视图；
图7是图6的鞋类物品的侧视图；
图8A是图6的鞋类物品的俯视图；
图8B是图6的鞋类物品的俯视图，其中鞋帮被移除，并且使用者的骨骼脚部结构覆盖在其上；
图9是图6的鞋类物品的另一实施例的透视图；
图10是图6的鞋类物品的分解图；
图11是根据本公开的另一方面的包含图1的复合材料的鞋类物品的分解图；
图12是根据本公开的又一方面的包含图1的复合材料的鞋类物品的分解图；
图13A是图6的鞋类物品的透视图；
图13B是图13A的鞋类物品在经过第一次的生物降解后的透视图；
图14A是穿着图6的鞋类物品的使用者的侧视图，其中鞋类物品处于生物降解的初始状态；
图14B是穿着图6的鞋类物品的使用者的侧视图，其中鞋类物品处于生物降解的第一中间状态；
图14C是穿着图6的鞋类物品的使用者的侧视图，其中鞋类物品处于生物降解的第二中间状态；
图15A是根据本公开的实施例的穿着包含图1的复合材料的鞋类物品的使用者的侧视图；
图15B是图15A的使用者在其鞋类物品已经经过第一次的生物降解之后的侧视图；
图16A是根据本公开的实施例的穿着包含图1的复合材料的鞋类物品的使用者的侧视图；
图16B是图16A的使用者在其鞋类物品已经经过第一次的生物降解之后的侧视图；
图17A是根据本公开的另一实施例的穿着具有图1的复合材料的鞋类物品的使用者的侧视图；
图17B是图17A的使用者在其鞋类物品已经经过第一次的生物降解之后的侧视图；
图18是鞋类物品的鞋帮的示例性热图的俯视图；
图19A是鞋类物品鞋帮的另一示例性热图的俯视图；
图19B是鞋类物品鞋帮的又一示例性热图的俯视图；
图20A是根据本公开的另一方面的包含图1的复合材料的鞋类物品的透视图；
图20B是图20A的鞋类物品在经过第一次的生物降解后的透视图；
图21A是根据本公开的又一方面的包含图1的复合材料的成分的鞋类物品的透视图；
图21B是图21A的鞋类物品在经过第一次的生物降解后的透视图；
图22是穿着一对具有图1的复合材料的物品的使用者的侧视图；
图23A是根据本公开的实施例的包含图1的复合材料的物品的正视图；
图23B是图23A的物品经过第一次的生物降解后的正视图；
图24A是根据本公开的另一实施例的包含图1的复合材料的物品的正视图；
图24B是图24A物品经过第一次生物降解后的正视图；
图25A是根据本公开的又一实施例的包含图1的复合材料的物品的正视图；
图25B是图25A的物品经过第一次的生物降解后的正视图；
图26A是根据本公开的实施例的包含图1的复合材料的另一物品的正视图；
图26B是图26A物品经过生物降解后的正视图；
图27A是根据本公开的另一实施例的包含图1的复合材料的物品的正视图；
图27B是图27A的物品在经过第一次生物降解后的正视图；
图28A是根据本公开的又一实施例的包含图1的复合材料的物品的正视图；
图28B是图28A的物品经过第一次的生物降解后的正视图；
图29A是用于鞋类物品的鞋垫的俯视图，其中鞋垫包括图1的复合材料；
图29B是图29A的鞋垫经过第一次生物降解后的俯视图；
图30是穿着一个或多个包含图1的复合材料的物品的使用者的后视图；
图31A是图30的使用者的正视图，其中使用者穿着包含图1的复合材料的物品；
图31B是图31A的物品经过第一次的生物降解后的正视图；
图32A是图30的使用者的正视图，其中使用者穿着包含图1的复合材料的物品；
图32B是图32A的物品经过第一次的生物降解后的正视图；
图33A是图30的使用者的正视图，其中使用者正在使用具有图1的复合材料的物品；
图33B是图33A的物品在经过第一次生物降解后的正视图；
图34是用于生产具有图1的复合材料的鞋类物品的示例性方法的工艺流程图；和
图35是在图34所示工艺的一个步骤期间鞋类物品的鞋帮的俯视图。
具体实施方式
以下讨论和附图公开了复合材料的各种实施例或构造，该复合材料可以用于或结合到物品中，例如鞋类物品或鞋。如将在本公开中进一步讨论的，复合材料的概念或方面可应用于或结合到鞋类物品、服装物品、配饰、运动器材或可使用织物或纺织材料的任何物品中。
例如，复合材料的概念可以应用于或结合到被认为是运动鞋的鞋类物品中，例如跑鞋、网球鞋、篮球鞋、交叉训练鞋、足球鞋、高尔夫鞋、登山鞋、登山靴、滑雪或滑雪板靴、足球鞋或防滑鞋、步行鞋、径赛防滑鞋或任何利用鞋帮的运动鞋类物品。与本公开的实施例相关联的概念也可以应用于广泛的其他鞋类和鞋类风格，例如非运动鞋类物品，包括正装鞋、凉鞋、休闲鞋、拖鞋或高跟鞋。
除了鞋类之外，本公开描述的特定概念也可以应用并结合到其他类型的服装或其他运动装备中，包括服装物品(例如，衬衫、短裤、裤子、帽子、袜子、小腿袖子、头带、腕带、臂袖、手套，等等)、头盔、衬垫或保护垫，和护胫。更进一步，这里描述的特定概念可以被结合到鞋垫、垫子、背包带、高尔夫球杆(例如，高尔夫球杆握把)或其他消费或工业产品中。因此，这里描述的概念可以用于各种产品中。
这里使用的术语“大约”指的是数字数量的变化，例如可发生于以下情况：通过鞋类物品或其他制造物品的典型测量和制造过程，这些物品可以包括这里公开的实施例；由于这些程序中的疏忽错误；通过用于制备组合物或混合物的成分的制造、来源或纯度的差异或实施方法中的差异；等等。在整个公开内容中，术语“大约”和“近似”指的是该术语前面的数值的±5％的数值范围。
这里使用的术语“重量百分比”、“wt-％”、“百分比重量”、“％重量”及其变体是指物质或组分的浓度，即该物质或成分的重量除以总重量，例如，组合物或组合物的特定组分的总重量，再乘以100。应当理解，如本公开所用，“百分比”、“％”等可以与“重量百分比”和“wt-％”同义。
本公开中使用的术语“降解(degrade)”、“可降解的(degradable)”和“降解(degradation)”是指物品(例如鞋类物品)的材料、组合物、成分或部分，其能够在通过给定的一种或多种刺激或暴露于活性剂而活化后进行化学或生物分解，该活性剂促进分解的速率比鞋类物品的材料、组合物、成分或部分在没有刺激或活性剂的情况下分解的速率更快。
本公开中使用的术语“生物降解(biodegrade)”、“生物可降解的(biodegradable)”和“生物降解(biodegradation)”是指物品(例如鞋类物品)的材料、组合物、成分或部分能够被生物分解。此外，本公开使用的术语“生物降解(biodegrade)”、“生物可降解的(biodegradable)”和“生物降解(biodegradation)”是指例如通过微生物(例如，细菌、真菌、微藻等)分解物品(例如，鞋类物品)的有机材料、组合物、成分或部分。术语“生物降解(biodegrade)”、“生物可降解的(biodegradable)”和“生物降解(biodegradation)”也可以包括生物降解的所有阶段，包括生物劣变(biodeterioration)(即，改变材料、组合物或成分的机械、物理或化学性质或特性的表面级降解)、生物裂变(biofragmentation)(例如，材料或组合物中的化学键被断裂或破坏的过程)和/或同化(assimilation)(即，生物裂变产物被整合到微生物细胞中或被微生物细胞消耗的过程)。
此外，本公开使用的术语“生物降解(biodegrade)”、“生物可降解的(biodegradable)”和“生物降解(biodegradation)”指的是物品(例如，鞋类物品)的材料、组合物、成分或部分能够在通过给定的一种或多种生物刺激和/或暴露于生物活性剂后被生物分解，与鞋类物品的材料、组合物、成分或部分在没有生物活性剂的情况下分解相比，其促进分解的速率更快。如本公开将进一步讨论的，许多因素可以决定生物降解的速率，包括但不限于光、水、氧气和/或温度变化。
降解或生物降解可以基于聚合物或材料性质的改变来识别，例如分子量的降低、机械强度的损失、表面性质的损失、材料分解成碎片、材料颜色或色调的改变、材料重量的改变、材料柔韧性的改变、材料韧性的改变、或从聚合物、材料或物品(例如，鞋类物品、服装物品等)释放一个或多个小分子，包括但不限于CO2、CH4和H2O。因此，分子(例如，CO2、CH4和H2O)的排放(或被动散发)可能是生物降解的指示。在其他实施例中，降解或生物降解可以基于穿过材料的孔的形成来识别。例如，在特定实施例中，材料的降解或生物降解可基于面积在约1mm2和约20000mm2之间、约100mm2和约10000mm2之间、或约200mm2和约1000mm2之间的孔的形成来识别。
图1-3描绘了复合材料100的示例性实施例，该复合材料100可以结合到物品(例如，鞋类或服装物品)中，该物品可以包括复合基底或织物102和材料层104。如本公开将进一步讨论的，复合材料100可包括生物活性剂，和/或细菌或真菌的膜状层，该膜状层通过促进细菌或真菌的细胞间粘附的细胞外聚合物基质的组装而形成。复合基底102还可以促进细胞吸附到表面上，例如待降解的聚合物或材料的表面，例如材料层104。通过这种方式，复合材料100可以通过促进细菌或真菌的生长和生存的培养基，被引入物品中，例如，鞋类物品、服装物品、结合到物品中的一片织物、纺织材料等，并保持复合基底102和复合材料100。在其他方面，如将在本公开中进一步讨论的，复合材料100可以单独引入物品中。如图1所示，材料层104可以是透明或半透明层。在其他实施例中，材料层104可以是不透明或非透明的层，这将在本公开中进一步讨论。
仍然参考图1-3，材料层104可以接合、放置在复合基底102上或邻近复合基底102放置。复合基底102可以是复合材料，其包括基底或基层106和施加到或结合到基底106中的生物可降解的材料或生物可降解的培养基108。例如，如图3A所示，复合基底102可以包括基底106和位于一个或多个空腔110内生物可降解材料108，或者，如图3B所示，复合织物102可以包括基底106a和位于其上的生物可降解材料108a。在进一步的实施例中，如图3C所示，复合基底102可以包括基底106b和其上和其中的生物可降解材料108b。或者，如本公开将进一步讨论的，复合材料100可以仅包括复合基底102，并且可以不包括材料层104。在实施例中，生物可降解材料108设置在多个空腔110中，空腔110可以具有宽度大于约1mm、在约1mm至约30mm之间或在约3mm至约10mm之间的上部开口。
在某些方面，生物可降解材料或生物可降解培养基108被整合在明胶中，该明胶在空穴或空腔110内，或在基底106上。在进一步的方面，生物可降解材料或生物可降解培养基108是包含一种或多种微生物(例如，细菌、真菌、微藻，等)的封装培养基，以及可能被微生物代谢的营养物质。在这样的实施例中，生物可降解材料或生物可降解培养基108的微生物可以被密封或包含在生物可降解材料或生物可降解培养基108内。并且，在活化时，生物可降解材料或生物可降解培养基108的微生物可以释放到周围环境中。例如，在一些实施例中，低分子量生物可降解聚合物的薄层可以在空腔110的顶端上延伸，并将生物可降解材料108密封在其中。
如将在本公开中进一步讨论的，一种或多种刺激可以施加到生物可降解材料或生物可降解培养基108上，以引起活化，从而从生物可降解材料或生物可降解培养基108中释放一种或多种微生物。例如，在低分子量生物可降解聚合物的薄层在空腔110的顶端延伸，并将生物可降解材料108密封在其中的情况下，一种或多种刺激可以首先引起低分子量生物可降解聚合物的生物降解，并因此引起微生物的释放。这种刺激可以是一定量的压力、一定水平的湿度、一定量的热量等。如上所述，生物可降解材料或生物可降解培养基108可以包括一种或多种营养物质，以维持其中微生物的存活，更具体地，维持微生物的存活，直到一种或多种刺激被施加到生物可降解封装、生物可降解材料或生物可降解培养基108。在一些实施例中，生物可降解培养基108可以在其中包含一种或多种刺激(例如，其中一定量的水)，其在没有进一步刺激的情况下提供微生物从生物可降解培养基108的活化或释放。
在一些实施例中，例如图1和图2所示的实施例，生物可降解材料108可以作为图案，特别是离散补丁的图案，被施加、结合、定位在基底106内或定位在基底106上。更具体地，如将在本公开中进一步讨论的，生物可降解材料108可以以装饰性或视觉上令人愉悦的方式(例如图案、图像、几何形状等)施加到、结合到、定位在或定位在基底106上，以形成特定形状的方式(如商标、品牌标志、条形码、一般几何形状，等)，或者在降解后提供特定功能的方式(例如，为通过复合材料所应用的物品的最佳或期望气流提供孔的图案，提供关于复合材料所应用的物品状况的视觉指示的图案，改变复合材料所应用的物品状态以提供关于复合材料所应用的物品状况的指示的图案等)，和/或它们的组合。
如上所述，生物可降解材料108可以是细菌或真菌的膜状层，其通过促进细菌或真菌的细胞间粘附的细胞外聚合物基质的组装而形成，并且可以包括生物活性剂。更具体地，生物可降解材料108可以包括生物活性剂，其生物降解复合材料100的至少一部分，例如生物可降解材料108本身、材料层104，和/或基底106。
图4A-4C描绘了类似于复合材料100的复合材料150，其包括材料层152、基底154和生物可降解部分156，处于生物降解的初始状态(见图4A)、生物降解的第一中间状态(见图4B)和生物降解的第二中间状态(见图4C)。更具体地，图4A描绘了具有基底154和生物可降解材料156的复合材料150，两者都没有经历生物降解；图4B描绘了部分生物可降解材料156已经经历生物降解之后的复合材料150；并且图4C描绘了部分生物可降解材料156已经经历进一步生物降解后的复合材料150。
如本公开所述，在一些实施例中，生物可降解材料108可以作为图案施加、结合、定位在基底106内或定位在基底106上。图5A-5C描绘了类似于复合材料100的复合材料200，其包括材料层202、基底204和生物可降解部分206，其图案不同于图4A-4C的图案。仍然参考图5A-5C，图5A描绘了处于初始状态(即，没有生物降解的状态)的复合材料200，图5B描绘了处于第一生物降解状态并且在此之后部分生物可降解材料206已经经历生物降解的复合材料200，以及图5C描绘了处于第二生物降解状态并且在此之后部分生物可降解材料206和材料层202已经经历生物降解的复合材料200。特别地，材料层202已经被生物可降解材料206内的生物活性剂降解，使得穿过材料层202形成一个或多个孔208。
本公开所述的用于生物降解复合材料100的材料、组合物、成分和部分的生物活性剂(其可结合到物品中，例如鞋类物品)可以是但不限于微生物，例如细菌、放线菌、变形菌、拟杆菌、真菌、酵母、藻类或原生动物。
用于本公开所述物品(例如鞋类物品)的复合材料的材料、组合物、成分和部分的生物降解的合适微生物是本领域已知和使用的，例如，参见Yoshida等人的文献(“Abacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate),”Science,2016,351(6278)：1196-1199)、Pathak和Navneet的文献(“Review on thecurrent status of polymer degradation：a microbial approach,”Bioresources andBioprocessing,2017,4：15)、Shah等人的文献(“Microbial degradation of aliphaticand aliphatic-aromatic co-polyesters,”Appl Microbiol Biotechnol,2014,98：3437-3447)、和Abdel-Motaal等人的文献(“Biodegradation of ploy(ε-caprolactone)(PCL)film and foam plastic by Pseudozyma japonica sp.nov.,a novel cutinolyticustilaginomycetous yeast species,”3Biotech,2014,4：507-512)，所有这些文献在此全部引入作为参考。
在一些方面，被选择作为复合材料100的生物活性剂的微生物可以与设计用于降解或生物降解的物品或鞋类物品的材料、组合物或部分相匹配。例如，用于复合材料100的生物活性剂可以与用于构造复合基底102的生物可降解部分108的特定材料或用于构造材料层104的特定材料相匹配。例如，微生物大阪堺菌(Ideonella sakaiensis)可用于降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料材料。因此，在物品(例如鞋类物品或服装物品)包括具有由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的材料层104或生物可降解材料108的复合材料100的情况下，如果材料层104或生物可降解材料108被设计成可被生物可降解材料108降解或生物降解，则生物可降解材料108可包括作为其中的生物活性剂的大阪堺菌。
作为另一个例子，用于生物可降解材料108的生物活性剂可以基于复合材料100应用到的物品的特定部分或沿着物品的特定位置来选择。例如，如将在本公开中进一步讨论的，可能希望经历较高体温的服装物品的特定部分(例如服装物品的腋窝区域)与经历较低体温的服装物品的另一部分或为服装物品提供支撑或稳定性的服装物品的另一部分(例如服装物品的颈部或臀部区域)相比，可以更快地降解或生物降解，或者具有更快的降解或生物降解速率。
下表1中提供了合适的示例性微生物及其已知可降解的相应材料。
表1：用于生物降解鞋类物品的成分或部分的生物活性剂。
在一些实施例中，本公开所述的用于生物可降解部分108以及用于生物降解物品(例如鞋类物品)的复合材料100的材料、组合物、成分和部分的生物活性剂可以被描述为基因工程化的重组微生物，以表达来自已知在材料或组合物的生物降解中具有活性的微生物的一种或多种代谢酶。例如，生物可降解部分108中使用的生物活性剂可以是基因工程化的微生物，以表达一种或多种代谢酶，所述代谢酶在生物劣变过程中引起生物聚合物的水解，在生物裂变过程中引起生物聚合物的破碎，以及在同化过程中吸收或消耗生物聚合物的碎片。在进一步的实施例中，生物可降解部分108中使用的生物活性剂，以及用于生物降解物品(例如鞋类物品)的复合材料100的材料、组合物、成分和部分的生物活性剂，可以是经改造的微生物，以通过该微生物的微生物代谢来排出一种有机酸作为代谢产物。
例如，生物活性剂可以是基因工程化的微生物，以表达来自从大阪堺菌(Ideonella sakaiensis)的聚对苯二甲酸乙二醇酯水解酶(Genbank登记号GAP38373.1)、单(2-羟乙基)对苯二甲酸水解酶(Genbank登记号GAP38911.1)、对苯二甲酸-1,2-双加氧酶、1,2-二羟苯乙胺-3,5-环己二烯-1,4-二羧酸脱氢酶、PCA 3,4-双加氧酶或其组合。用于基因工程改造重组微生物的代谢酶或其他相关基因(用作生物活性剂)可包括但不限于酯酶、脂肪酶、蛋白酶、PHA解聚酶、角质酶、单加氧酶、双加氧酶、水解酶、脱氢酶、类胡萝卜素依赖酶，以及一种海藻酸产生基因，以促进生物膜的形成(例如，algC)。更进一步地，生物活性剂可以是排泄或释放有机酸(例如乳酸、醋酸盐、H2SO4)的微生物。
此外，在一些实施例中，在生物可降解部分108中使用或封装在生物可降解部分108中的生物活性剂可以是由微生物产生的代谢酶或有机酸，但是生物可降解部分108可以不包含微生物本身。
在生物可降解部分108中使用的以及在本公开所述的物品(例如鞋类物品)的材料、组合物、成分和部分的生物降解中使用的生物活性剂可以以适于生物活性剂存活和生长的任何培养基包含在或递送到物品中。
例如，培养基可以是任何形式，包括但不限于凝胶、水凝胶、液体、乳膏、油、泡沫、糊剂、粉末或薄膜。培养基的成分可以包括但不限于琼脂、琼脂糖、蛋白胨、聚蛋白胨、葡萄糖、酵母提取物、麦芽提取物、聚乙二醇、盐(例如，碳酸氢钠(NaHCO3)、硫酸铵((NH4)2SO4)、碳酸钙(CaCO3)、硫酸镁(MgSO4)和氯化钠(NaCl))、缓冲液(例如，磷酸盐缓冲液、氨丁三醇缓冲剂、醋酸钠缓冲液和柠檬酸盐缓冲液)、维生素(例如，硫胺素、烟酸、氨基苯甲酸、吡哆醛-HCl、泛酸盐，生物素和维生素B12)、微量元素、水、溶剂(例如，甲醇和乙醇)或其组合。
可以调节培养基的pH以支持生物活性剂的生长和存活。例如，pH可以是但不限于2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、10.5或11.0。该培养基还可以包括低结晶度或低密度聚合物，例如但不限于低密度聚乙烯(LDPE)、低结晶度PET膜、低分子量聚己内酯膜、对硝基苯丁酸酯和对硝基苯棕榈酸酯。在一些实施例中，培养基包括低结晶度(例如，1.9％)的PET膜，以支持被选择作为生物活性剂的微生物的存活和生长。
还可以向培养基、生物可降解部分108或复合材料100的其他部分添加一种或多种添加剂，以调节复合材料100或生物可降解部分108所应用的物品的材料、成分、组分或部分的降解性或生物降解性。添加剂可以包括但不限于二苯甲酮、聚羟基烷酸酯(PHA)聚酯或另一种类型的添加剂。
此外，复合材料100，更具体地，基底106或材料层104可以包括聚合物材料。用于物品(例如鞋类物品)的聚合物材料可以包括有机填充物，例如，但不限于蛋壳、椰子、蕉麻、洋麻、海藻、稻草、剑麻、咖啡皮、玉米秸秆、刨花和锯末。聚合物材料中包含有机填充物可以增强降解或生物降解，或者可以允许调节降解或生物降解的时间和/或程度。例如，如前所述，可能希望经历较高体温的服装物品的特定部分(例如服装物品的腋窝区域)与经历较低体温的服装物品的另一部分或为服装物品提供支撑或稳定性的服装物品的另一部分(例如服装物品的颈部或臀部区域)相比，可以更快地降解或具有更快的降解速率。因此，在一个特定实施例中，服装的腋窝区域可以由具有有机填充物的复合材料100组成，并且服装的颈部区域可以由缺乏有机填充物的复合材料100组成，使得服装的腋窝区域比其颈部区域降解得更快。
在其他实施例中，可能需要具有均匀降解或生物降解速率的物品，并且在这样的实施例中，该物品可以包括有机填充物以提供均匀的降解或生物降解。例如，较热的部分或经历较高体温的物品部分可能比物品的其他区域(例如经历较低体温的区域)以更快的速率降解或生物降解。因此，以较慢速率降解或生物降解的区域可以包括有机填充物，以加速其降解或生物降解的速率，达到近似等于经历较快降解或生物降解速率的物品的区域或部分的速率。
如上所述，在一些实施例中，生物活性剂可以作为生物膜引入到物品中，例如鞋类物品。如本公开所用，术语“生物膜”是指细菌或真菌的膜状层，其由促进细菌或真菌细胞间粘附的细胞外聚合物基质组装而成。生物膜，例如复合基底102，可以促进细胞吸附到表面上，例如待降解的聚合物或材料的表面。复合材料100可以单独引入到物品中，例如鞋类物品，或者可以引入促进细菌或真菌生长和存活以及保持复合材料100及其生物可降解部分108的培养基。在一些实施例中，可向复合材料100(或其组分)中添加一种或多种染料，以可视化生物膜的形成和生长，或对复合材料100(或其组分)着色以用于物品，例如鞋类物品。更具体地说，生物可降解部分或生物可降解培养基108可包含染料，并且在通过一种或多种刺激物活化时，染料可从生物可降解部分或生物可降解培养基108释放并进入或进入周围环境。例如，生物可降解培养基108可以是包括生物活性剂和染料的密封封装，并且在被一种或多种刺激活化时，可以将染料释放到周围的基底或织物(例如，基底106)上，并且改变周围基底或织物的颜色或外观。
任选地，包含生物活性微生物的培养基可以嵌入复合材料100内或复合材料100上，例如复合材料100、复合基底102或生物可降解部分108内的纳米填充物的一部分。在进一步的实施例中，含有生物活性微生物的培养基可以包含在物品内的一个或多个空腔(例如，空腔110)中。甚至更进一步，含有生物活性微生物的培养基可以远离物品，并且可以由使用者施加到物品上。例如，在本公开讨论的一些实施例中，含有生物活性微生物的培养基可以是液体喷雾或气溶胶组合物，并且当需要时，可以由使用者应用、喷洒或以其他方式分布在物品上。
在一些实施例中，一种或多种刺激可用于促进、加速或减缓降解。例如，在一些方面，用于促进或加速降解或生物降解的一种或多种刺激可以包括但不限于温度变化(例如热量增加或减少)、汗水、光、UV光、压力变化、湿度变化、pH变化、暴露于液体(例如，水、盐水、酸性溶液、碱性溶液)、暴露于气体(例如，CO2、NH3、O2)或溶剂。
一种或多种刺激可以在一次暴露于一种或多种刺激之后促进、加速或减缓降解或生物降解，或者降解或生物降解可以被调节以在重复暴露于一种或多种刺激或一组刺激之后做出反应。在一个方面，一种或多种刺激可以是来自用户的体热或汗水。在另一个方面，一种或多种刺激可以是一种或多种环境刺激，例如暴露于一种或多种自然因素，包括天气条件、湿度或压力，并且在达到特定阈值或经过一段时间后，可以调整降解以响应一种或多种环境刺激。在又一个方面，一种或多种刺激可以是温度的变化，并且在达到特定阈值或经过一段时间后，可以调整降解以响应温度或温度的变化。在又一个方面，一种或多种刺激可以是给定波长的光，例如UV光、可见光或红外辐射，或者它可以是宽光谱的光，并且在达到特定阈值或经过一段时间后，可以调整降解以响应光。
在一些特定实施例中，降解或生物降解在约30℃至约80℃的温度下被活化(例如，25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃)。在一些实施例中，降解或生物降解在约20％相对湿度和约100％相对湿度(例如，15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％)之间的湿度下被活化。在一些实施例中，降解或生物降解在低于30℃、低于25℃、低于20℃、低于15℃、低于10℃、低于5℃或低于0℃的温度下活性较低或完全失活。在一些实施例中，降解或生物降解在低于20％、低于15％、低于10％、低于5％或低于2％的湿度下活性较低或完全失活。
应当理解，可以基于多种因素来调节或控制物品(例如鞋类物品)的材料、成分或部分的降解或生物降解的时间和持续时间。例如，用于复合材料100的特定材料、用于复合基底102的材料(包括用于基底106和/或生物可降解部分108的材料，包括用于生物活性微生物的材料、含有生物活性微生物的培养基、添加剂、有机填充物等)、以及用于材料层104的材料可以选择来提供具有特定程度或特定速率的生物降解的物品。在进一步的实施例中，可以基于物品的特定用途和/或物品的特定用途来调节或控制物品(及其降解的时间和持续时间)，所述物品可以包括具有生物可降解部分的物品。例如，鞋类物品可以包括其成分，例如，鞋类物品鞋帮的一部分，其在预定使用时间后(例如，在行走约150公里后、行走约300公里后、行走约400公里后、行走约500公里后、行走约600公里后、行走约700公里后、行走约800公里后、行走约900公里后或行走约1000公里后)被调整为生物降解。在一个方面，用于低里程或小距离的鞋类物品的成分，例如赛跑用的平底鞋，在使用约150公里至约500公里的预定距离后，可以被调整为降解或视觉改变。在另一方面，用于高里程或更长距离的鞋类物品的成分，例如训练鞋，在使用约500公里至约800公里的预定距离后，可以被调整为降解或视觉改变。如此，并且如本公开将进一步讨论的，鞋类物品的包含生物可降解部分的部分可以提供关于鞋类物品何时应该被替换或者在使用者已经完成任务(例如，完成马拉松)之后的指示。
在其他方面中，例如，可基于提供鞋类物品或服装物品的预定生物降解速率来调节或控制物品(例如鞋类物品或服装物品)的材料、组合物或部分的降解或生物降解的时间和持续时间，包括在其使用寿命内的各种装饰或美学外观。例如，鞋类物品或服装物品或其成分可以在预定时间后(例如，12小时后、24小时后、2天后、3天后、4天后、5天后、6天后、一周后、两周后、三周后、四周后、一个月后、2个月后、3个月后、6个月后、一年后，等)被调整为生物降解以提供新的和装饰性的外观。例如，如将在本公开中进一步讨论的，鞋类物品或服装物品的外观(例如，颜色、形状、纹理，等)在预定的使用时间之后可以改变，从而提供风格不断改变的物品。
在进一步的方面，可以基于预定的生物降解速率来调节或控制物品(例如，鞋类物品或服装的物品)的材料、组合物或部分的降解或生物降解的时间和持续时间。例如，鞋类物品或服装物品可包括其经调整以在预定时间后生物降解的成分(例如，12小时之后、24小时之后、2天之后、3天之后、4天之后、5天之后、6天之后、一周之后、两周之后、三周之后、四周之后、一个月之后、2个月之后、3个月之后、6个月之后、一年之后，等)。在特定实施例中，鞋类物品或服装物品可以包括其成分，该成分被调整为在预定时间后生物降解，并因此提供关于其用户是获奖还是赢得竞赛的指示。在一个特定的方面，鞋类物品或服装物品可以被调整为在约1周到约1个月之间的预定时间之后生物降解，并且结果显示指示(例如，标记、颜色、文本，等)鞋类物品或服装的使用者获得奖品或赢得竞赛(例如，抽奖)。
在更进一步的方面，可以调整或控制物品(例如鞋类物品或服装物品)的材料、组合物或部分的降解或生物降解的时间和持续时间，使得生物降解只可能持续预定的时间量。例如，鞋类物品或服装物品可以包括其被调整为仅在预定时间量内生物降解的成分(例如，12小时后、24小时后、2天后、3天后、4天后、5天后、6天后、一周后、两周后、三周后、四周后、一个月后、2个月后、3个月后、6个月后、一年后，等)，然后停止生物降解。例如，鞋类物品或服装可以包括具有生物活性微生物的生物可降解部分108和/或材料层104，其具有预定长度(例如，一周、一个月、一年，等)的寿命，这允许生物可降解部分108或材料层104在该预定时间长度内生物降解，但此后停止生物降解。这样，鞋类物品或服装物品的生物可降解部分(例如，生物可降解部分108和/或材料层104)可以提供关于在该预定时间长度期间的磨损、锻炼或活动程度的指示(例如，用户锻炼越多，物品的生物降解越多)。
在更进一步的方面，可以调节或控制物品(例如鞋类物品或服装物品)的材料、组合物或部分的降解或生物降解的定时和持续时间，以便生物降解为用户提供环境暴露的指示。例如，如本公开所述，可基于环境因素来促进或加速物品的降解或生物降解，包括但不限于温度、光、UV光的变化、压力变化、湿度变化、pH变化、暴露于液体(例如,水、盐水、酸性溶液、碱性溶液)，和/或暴露于气体(例如,CO2、NH3、O2)。因此，根据本公开的一个方面，例如，鞋类物品或服装物品在暴露于一定量的CO2后可能降解或生物降解，和/或当大气中CO2的量增加时可能会降解或生物降解。
如这里将进一步讨论的，鉴于前面的描述，对本公开的许多修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，该描述和前述示例仅被解释为说明性的，并且是为了使本领域技术人员能够制造和使用本公开的实施例，并且教导实现本公开的最佳模式而呈现的。
图6-8描绘了鞋类物品300的示例性实施例，其可以包括复合材料100或其单个成分。在该实施例中，鞋类物品300包括鞋底结构302和鞋帮304，鞋帮304可以附接到鞋底结构302，并且共同可以限定内腔306，脚可以插入该内腔306中。
为了提供参考点，并具体参考图8A，鞋类物品300可由前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314限定(见图7、8A和8B)。参考图8A和8B，前脚区域310通常可以对应于鞋类物品300的部分，该部分包住脚316的部分，包括脚趾或趾骨318、脚掌320以及将脚316的跖骨324与脚趾或趾骨318连接的关节322。中脚区域312靠近前脚区域310并邻接前脚区域310。中脚区域312通常对应于鞋类物品300的包住脚316的足弓以及脚316的桥部328的部分。脚跟区域314靠近中脚区域312并且邻接中脚区域312。脚跟区域314通常对应于鞋类物品300的包住脚316后部的部分，包括脚跟或跟骨330、脚踝332，和/或跟腱(未示出)。
回头参考图6-8，鞋类物品300还包括内侧350和外侧352。特别地，外侧352对应于鞋类物品300的外侧部分，内侧350对应于鞋类物品300的内侧部分。这样，左鞋类物品和右鞋类物品具有相对的外侧和内侧，使得当使用者穿着鞋类物品300时，内侧350彼此最接近，而外侧352被定义为当穿着时彼此最远离的侧。如下文将更详细讨论的，内侧350和外侧352沿着鞋类物品300的纵向中心平面或轴线354彼此邻接。如将在本公开中进一步讨论的，纵向中心平面或轴线354可以界定鞋类物品300的内侧350和外侧352之间的中心中间轴线。换句话说，纵向平面或轴线354可以在鞋类物品300的后远端356和鞋类物品300的前远端358之间延伸，并且可以连续地限定鞋垫360、鞋底结构302，和/或鞋类物品300的鞋帮304的中部，即纵向平面或轴线354是延伸穿过脚跟区域314的后远端356并到达前远端355的直轴线。
本公开的某些方面可以指与前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350和/或外侧352中的一个或多个共同延伸的部分或元件。此外，鞋帮304和鞋底结构302两者的特征在于具有前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314内以及内侧350和外侧352上的部分。因此，鞋帮304和鞋底结构302，和/或鞋帮304和鞋底结构302的各个部分，可以包括其设置在前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314内以及内侧350和外侧352上的部分。
除非本公开中另有说明，并且具体参照图8A和8B的俯视图，前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350和外侧352旨在限定鞋类物品300的边界或区域。为此，尽管前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350和外侧352已经在上文中被大致限定，但是应当理解，在特定实施例中，前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域310、内侧350和外侧352也可以被表征为鞋类物品300的精确部分。这样，对前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350和/或外侧352的具体引用可以在两个通用术语中定义，以提供对鞋类物品的特定部分的引用，以及提供横跨鞋类物品(例如鞋类物品300)的离散边界的精确术语。
例如，应该理解的是，鉴于前面的描述，许多修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且复合材料100及其单个成分可以结合到许多鞋类物品中。因此，可以参考鞋类物品300的一般区域或部分来描述鞋类物品300及其成分(例如，结合在其中的复合材料100)的各个方面，理解这里描述的前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350，和/或外侧352的边界可以在鞋类物品之间变化。
然而，鞋类物品300及其各个成分的方面也可以参考鞋类物品300的确切区域或部分来描述，并且这里所附权利要求的范围可以包括与这里讨论的前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350，和/或外侧352的这些边界相关联的限制。
鉴于以上所述，并继续参考图8A和8B的俯视图，更详细地示出了前脚区域310、中脚区域312、脚跟区域314、内侧350和外侧352。前脚区域310从鞋类物品300的脚趾端或前远端358延伸到前脚区域310的最宽部分400。在特定方面，前脚区域310可从脚趾端或前远端358延伸至鞋类物品300的鞋垫360、鞋底结构302，和/或鞋帮304的最宽部分。最宽部分400可沿垂直于纵向中心轴线354的线402定义或测量，该纵向中心轴线354从鞋类物品300的前脚区域310的前远端358延伸至与前脚区域310的前远端358相对的鞋跟区域314的后远端356。鞋类物品300的最宽部分400通常也可以由鞋类物品300包住脚316的一部分的部分限定，在该部分处，近侧趾骨或近侧趾骨318连接到脚316的跖骨324。
中脚区域312从鞋类物品300的最宽部分400延伸到最薄部分404。鞋类物品300的最薄部分404被定义为鞋类物品300的鞋垫360、鞋底结构302，和/或鞋帮304的最薄部分，该最薄部分是通过相对于纵向中心轴线354垂直的线406测量的。鞋类物品300的鞋跟区域314从鞋类物品300的鞋垫360、鞋底结构302和/或鞋帮304的最薄部分404延伸到鞋类物品300的后远端356。
仍然参考图8A和8B，内侧350开始于后远端356，并且沿着鞋类物品300的内侧沿着脚跟区域314朝向中脚区域312向外弯曲。内侧350到达最宽的脚跟部分450，在该点处，内侧350朝向中央纵向轴线354向内弯曲。内侧350从最宽的脚跟部分450向最薄的部分404延伸，在该点处内侧350进入中脚区域312(即，越过线406)。从最薄部分404开始，内侧350向外弯曲，远离纵向中心轴线354并朝向最宽部分400，在该点处，内侧350延伸到前脚区域310中(即，越过线402)。一旦到达最宽部分400，内侧350朝前远端358向内弯曲，并终止于内侧350与纵向中心轴线354相交的点。
继续参考图8A和8B，外侧352也开始于脚跟区域314的后远端356，并且沿着鞋类物品300的外侧沿着脚跟区域314朝向中脚区域312向外弯曲。外侧352到达最宽的脚跟部分450，在该点处，外侧352朝向纵向中心轴线354向内弯曲。外侧352从最宽的脚跟部分450向最薄的部分404延伸，在该点处，外侧352进入中脚区域312(即，在越过线406时)。从最薄部分404开始，外侧352远离纵向中心轴线354朝向最宽部分400向外弯曲，在该点处，外侧352延伸到前脚区域310中(即，在越过线402时)。一旦到达最宽部分400，外侧352朝前远端358向内弯曲，并终止于外侧352与纵向中心轴线354相交的点。
回过来参考图6-8，当使用者穿着鞋类物品300时，鞋底结构302连接或固定到鞋帮304，并在使用者的脚和地面之间延伸。鞋底结构302还可以包括一个或多个成分，其可以包括外底、中底、鞋跟、鞋面和/或鞋垫。例如，在一些实施例中，鞋底结构可以包括为鞋底结构提供结构完整性以及为使用者提供牵引力的外底、提供缓冲系统的中底以及为使用者足弓提供支撑的内底。
仍然参考图6-8和图10，本实施例的鞋底结构302的特征在于外底区域480、中底区域482和鞋垫或鞋垫区域360(参见图8A和图10)。外底区域480、中底区域482和鞋垫区域360，和/或其任何成分，可以包括前脚区域310、中脚区域312和/或脚跟区域314内的部分。此外，外底区域480、中底区域482和鞋垫区域360，和/或其任何成分，可以包括外侧352和/或内侧350上的部分。外底区域480、中底区域482和鞋垫区域360并不旨在限定鞋底结构302的精确区域。相反，外底区域380、中底区域482和鞋垫区域360在本公开中通常被限定，以帮助讨论鞋底结构302及其成分。
在其他情况下，外底区域480可以被定义为鞋底结构302的、至少部分接触外表面(例如，地面)的部分(当鞋类物品300被穿着时)，鞋垫区域360可以被定义为当鞋类物品被穿着时鞋底结构302的、至少部分接触使用者的脚的部分，并且中底区域482可以被定义为鞋底结构302的、在外底区域380和鞋垫区域360之间延伸并将外底区域380和鞋垫区域360连接起来的部分。
如图6-8所示，鞋帮304从鞋底结构302向上延伸，并限定内腔306，内腔306容纳并固定使用者的脚。鞋帮304可以由脚部区域500和脚踝区域502限定，如图6和7所示。通常，脚部区域500从鞋底结构302向上延伸，并穿过前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314。脚踝区域502主要位于脚跟区域516；然而，在一些实施例中，脚踝区域502可以部分延伸到中脚区域514中。
鞋类物品300还可以具有收紧系统520(例如，参见图9，其描绘了鞋类物品的另一方面)，该收紧系统520包括系带522、多个孔524和多个带或系带(未示出)。例如，系带可以从孔524延伸，并且系带522可以延伸穿过系带的环或孔眼。此外，在一些实施例中，系带可以是松紧带。收紧系统520可允许使用者根据穿着者的需要改变鞋帮304的尺寸，例如围绕脚部收紧或松开鞋帮304的部分。收紧系统520还可以包括沿着鞋帮304的中心延伸的带(未示出)，并且包括一个或多个环，鞋带522可以被引导穿过该环。在其他实施例中，收紧系统520可以是钩环扣紧系统，例如
例如，在一些实施例中，收紧系统520可以包括一个或多个钩环扣紧带。在进一步的实施例中，收紧系统520可以是本领域已知的另一种无鞋带收紧系统。
继续参考图6-8，鞋帮304可以沿着外侧352和内侧350延伸，并且可以延伸穿过前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314，以容纳、包围或包住使用者的脚。鞋帮304还可以包括顶点，在一些实施例中，该顶点是限定鞋帮304的外侧352和内侧352之间的边界的纵向中心轴线354。在纵向中心轴线354限定鞋帮304的顶点的情况下，鞋帮304的外侧352可以是从顶点延伸的鞋帮304的外侧部分，并且鞋帮的内侧350可以是从顶点延伸的鞋帮304的内侧部分。
在该特定实施例中，鞋帮304还包括内表面540和外表面542。内表面540面向内并且通常限定内部空间306，鞋帮304的外表面542面向外并且通常限定鞋帮304的外周。鞋帮304还包括开口544，该开口544至少部分地位于鞋类物品300的鞋跟区域314中，该开口544提供通向内部空间306的入口，并且脚可以通过该开口插入和移除。在一些实施例中，鞋帮304还可以包括脚背区域546，脚背区域546从脚跟区域314中的开口544在对应于脚的脚背的区域上延伸到与前脚区域310邻近的区域。
在图7所示的实施例中，鞋帮304包括外层548、脚背层550和鞋领层552。更具体地，外层548从鞋底结构302沿着前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314向上延伸至边界554。在该实施例中，边界554限定了过渡点，在该点，鞋帮304从外层548过渡到脚背层550和/或鞋帮504从外层548过渡到鞋领层552。更具体地，边界554限定鞋帮304的一部分，在该部分处脚背层550开始从外层548向上延伸，或者限定鞋帮304的一部分，在该部分处鞋领层552开始从外层548向上延伸。在一些实施例中，脚背层550和鞋领层552通常统称为第二层550、552。
边界554可以围绕鞋帮304的周边延伸；穿过前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314中的每一个；和/或穿过鞋类物品300的内侧350和外侧352。因此，脚背层550的部分可以在前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314内，并且沿着内侧350和/或外侧352。此外，鞋领层552的部分可以位于脚跟区域314内和/或部分位于中脚区域312内。
在图6-8和图10所示的特定实施例中，脚背层550从前脚区域310延伸并穿过中脚区域312，并且鞋领层552位于脚跟区域314的脚踝区域中。在其他实施例中，脚背层550可以部分地或完全地延伸进入并穿过前脚区域310，和/或部分地或完全地进入并穿过脚跟区域314。此外，在一些实施例中，鞋领层552可以至少部分地延伸进入中脚区域312。
如下文所述，在一些实施例中，边界554可以限定鞋帮304的一部分，在该部分处与脚背层550和/或鞋领层552相关联的特性，例如，针迹类型、纱线类型或与不同针迹类型或纱线类型相关的特性，例如弹性、美观、厚度、透气性或耐磨性，可以从外层548或鞋帮304的其他部分改变。例如，鞋帮304及其各个成分(例如，外层548、脚背层550和鞋领层552)可以使用各种元件、纺织品、聚合物(包括泡沫聚合物和聚合物片材)、皮革、合成皮革等单独形成。此外，鞋帮304及其各个成分可以通过粘合、缝合或通过接缝结合在一起以形成鞋帮304。
在一个方面，如本公开将进一步讨论的，鞋类物品300的鞋帮304可以由一个或多个针织结构或针织成分形成。在这些方面，针织成分可包括各种类型的纱线或其他纺织材料，其可为鞋帮304提供各种不同的性能。例如，鞋帮304的一个区域可以由赋予或灌输第一组性能的第一类型纱线或材料形成或构造，鞋帮304的另一个区域可以由赋予或灌输第二组性能的第二类型纱线或材料形成。这样，鞋帮304的特定部分可以包括各种不同的属性。例如，在一个实施例中，外层548可以包括复合材料100，从而可以包括生物活性剂和降解或生物降解的材料；然而，脚背层550和/或鞋领层552可以包括当暴露于生物活性剂时不会降解或生物降解的材料。
在图6-8所示的特定实施例中，外层548是连续围绕鞋底结构302的整个上周边的均匀结构。然而，在其他实施例中，外层548可以包括多个部分，例如前脚外层、中脚外层，和/或脚跟外层，它们可以被连接以形成外层548。例如，在这些实施例中，前脚外层、中脚外层和脚跟外层可以通过一个或多个接缝连接以形成外层548。
如图10所示，鞋帮304还可以包括多个层，包括顶层600、中间层602和基层604。在本实施例中，基层604的内表面(未示出)是限定内部空间306的内表面540，中间层602位于基层604上以及顶层600和基层604之间。基层604可以在外侧352和内侧350上从鞋底结构302延伸，和/或延伸跨过脚背区域546。在特定方面，基层602可以从鞋底结构302沿着前脚区域310、中脚区域312，和/或脚跟区域314向上延伸，并穿过脚背区域546和/或进入脚踝区域502。
在另一方面，如本公开所述，基层604可从鞋底结构302沿着前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314向上延伸至边界554。在该实施例中，边界554限定了过渡点，在该点，基层604的材料过渡。例如，边界554可以限定过渡点，在该点，鞋帮304的材料从降解或生物降解的材料过渡为不降解或不生物降解的材料。边界554可以围绕鞋帮304的周边延伸；穿过前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314中的每一个；和/或穿过鞋类物品300的内侧350和外侧352。因此，脚背层550和/或鞋领层552的部分包含至少第一材料(例如，当暴露于生物活性剂时不降解或不经历生物降解的材料)，可以在前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314内，并且沿着内侧350和/或外侧352。
用于构造基层604的材料可以基于其所需的特定性质来选择。此外，如将在本公开中进一步讨论的，用于构造基层604的材料可以是类似于复合材料100的基底106的材料，并且可以提供生物可降解部分或材料(例如生物可降解部分108)可以施加到其上的基底。
在特定实施例中，基层604由不可生物降解的材料或织物、不能被细菌或其他活生物体分解的材料、或当暴露于微生物(例如细菌、真菌或本公开前面讨论的其他生物活性剂)时不会有机分解的材料构成。在特定方面，基层604可以包括不可生物降解的透气织物基底，例如聚酯；机织、针织、编织或非编织聚酯织物；或者为鞋帮304提供疏水耐用材料的聚酯网材料(例如薄纱)。在其他实施例中，基层604可以包括弹性纤维和/或拉伸聚酯，其可以为基层604和鞋帮304提供期望程度的弹性和恢复。在进一步的实施例中，基层604可以包括尼龙基纺织材料，其为鞋帮304提供耐磨的耐用材料。在更进一步的实施例中，基层604可以包括棉基纺织品，以为基层604提供柔软的织物或自然的美感。基层604还可以包括聚氨酯或聚氨酯皮革、橡胶、开孔泡沫、闭孔泡沫、聚乙烯，和/或它们的组合。
在一些方面，如本公开所述，基层604可以基于结合到鞋类物品300中的特定微生物或生物活性微生物来选择。例如，在鞋类物品300包含选自由以下组成的组中的微生物时：荧光假单胞菌B-22、恶臭假单胞菌AJ、绿针假单胞菌；苍白杆菌TD，和/或黑曲霉，基层604可以包含除聚氯乙烯之外的材料，当暴露于荧光假单胞菌B-22、恶臭假单胞菌AJ、绿针假单胞菌；苍白杆菌TD，和/或黑曲霉(见本公开表1)时，该材料会降解或生物降解。
仍然参考图10，中间层602设置在基层604和顶层600之间。更具体地说，中间层602被基层604接收(或与基层604一致)，并且从鞋类物品300的外侧352和内侧350上的鞋底结构302的鞋垫区域360延伸到脚背层550，在脚背层550处沿着边界554停止。更具体地，中间层602可以从鞋底结构302沿着前脚区域310、中脚区域312和脚跟区域314向上延伸至边界554。在该实施例中，边界554定义了过渡点，在该点，中间层602停止。
在某些方面，中间层602可以沿着鞋帮304的离散部分策略性地定位。例如，中间层602可以单独地包括沿着内侧350和/或外侧352位于前脚部分310、中脚部分312，和/或脚跟部分314上的离散部分。此外，如将在本公开中进一步讨论的，中间层602最初可以被顶层600隐藏、阻挡或覆盖，但是当顶层600降解或生物降解时，中间层602是可见的、无阻挡的或部分或完全未被覆盖。因此，一旦顶层600部分或完全降解或生物降解，中间层602的图案(装饰性或视觉上令人愉悦的图案、图像、几何形状、商标、品牌标志、条形码、QR码、为通过鞋类物品300提供最佳或期望气流孔的图案、提供关于鞋类物品300状况的视觉指示的图案，和/或其组合)可以是可见的。
例如，如图10所示，中间层602可以作为图案提供，更具体地，可以提供作为小补丁606的图案。例如，中间层602也可以包括生物可降解材料108(未示出)，小补丁606可以包括生物可降解材料108。如上所述，生物可降解材料108可以以装饰性的或视觉上令人愉悦的方式(例如图案、图像、几何形状等)施加到、结合到、定位在基底内或定位在基底上。或者，如图13B所示，中间层602可以是均匀的层，其中涂覆有生物可降解材料，这将在本公开中进一步讨论。
在其它实施例中，如本公开图10所示，中间层602可由不可生物降解的材料或织物、不能被细菌或其它活生物体分解的材料、或当暴露于微生物(如细菌、真菌或本公开前面讨论的其它生物活性剂)时不会有机分解的材料构成。在这些特定实施例中，中间层602可以包括不可生物降解的透气织物基底，例如为鞋帮304提供疏水耐用材料的聚酯或聚酯织物、提供所需弹性和恢复的弹性纤维和/或拉伸聚酯、提供耐磨耐用材料的尼龙基织物材料、提供柔软织物或自然美感的棉基织物、聚氨酯或聚氨酯皮革、橡胶、开孔泡沫、闭孔泡沫、聚乙烯，和/或它们的组合。此外，在这些特定实施例中，中间层602仍然可以被提供为图案，例如图10所示的图案，或者被提供为均匀层，例如图11所示的图案，这将在本公开中进一步讨论。
顶层600可以位于中间层602和基层604之上，并且可以在外侧352和内侧350上从鞋底结构302延伸，和/或延伸跨过脚背区域546。在特定方面，顶层600完全包住或包围鞋类物品300的中间层602和/或基层604。
在特定实施例中，顶层600可以由类似于复合材料100的材料构成，因此，顶层600可以包括基底106、包括至少一种生物活性剂的生物可降解材料108，和/或材料层104。在一些实施例中，微生物可以作为生物膜结合到顶层600中。在其他实施例中，例如中间层604包括生物可降解材料108的实施例，顶层604可以仅包括材料层104。
在某些方面，顶层600的生物可降解材料108、生物活性剂，和/或材料层104可以沿着鞋帮304的离散部分，更具体地说，沿着顶层600的离散部分策略性地定位。例如，顶层600可以单独地包括其在前脚部分310、中脚部分312和/或脚跟部分314上以及沿着内侧350和/或外侧352的离散部分。此外，如前所述，中间层602还可以包括最初被顶层600隐藏、阻挡或覆盖，但是当顶层600降解或生物降解时是可见的、未被阻挡的或部分或完全未被覆盖的离散部分。因此，在一些实施例中，顶层600的生物可降解材料108、生物活性剂，和/或材料层104可以沿着顶层600的、覆盖中间层602的离散部分的部分策略性地定位。结果，顶层600的这些离散部分可以选择性地降解或生物降解以暴露中间层602的离散部分，但是顶层600的其他部分可以在生物、化学或结构上保持完整。在一个方面，使用者也可能希望鞋帮具有比鞋帮的其它部分更柔韧的离散部分。在这样的实施例中，顶层600的离散部分可以选择性地降解或生物降解，以增加鞋帮特定区域的柔韧性或拉伸性。
图11描绘了具有鞋底结构612和鞋帮614的鞋类物品610。此外，类似于鞋类物品300，鞋帮614可以包括多个层，包括顶层616、中间层618和基层620。然而，如上所述，中间层618被提供为均匀层，并且可以是通常与顶层616和/或基层620一致的层。此外，在特定实施例中，中间层618是与顶层616不同的材料、不同的颜色、不同的纹理或不同的外观。因此，在一个特定示例中，一旦顶层616降解或生物降解，鞋类物品610可以改变颜色或颜色的色调。
图12描绘了具有鞋底结构632和鞋帮634的鞋类物品630。此外，类似于鞋类物品300，鞋帮634可以包括多个层，包括顶层636、第一中间层638、第二中间层640和基层642。在该特定实施例中，顶层636和第一中间层638可以各自包括复合材料100，使得鞋类物品630经历降解或生物降解的多种状态，因此，鞋类物品630在至少第一初始状态(即，鞋类物品630的任何部分没有被降解的状态)，第二中间状态(例如，顶层636已经降解/生物降解或部分降解/生物降解的状态)和第三最终状态(例如，顶层636和第一中间层638已经降解/生物降解或部分降解/生物降解的状态)之间转变。
或者，继续参考图12，第一中间层638可包括复合材料100，顶层636可由不能被细菌或本公开前面讨论的其它活微生物降解或生物降解的材料构成。例如，本实施例的顶层636可以是包裹可降解或生物可降解中间层638的保护性外层。在这些实施例中，顶层636可以包括不可生物降解的透气织物基底，例如聚酯或聚酯纺织品或网状材料(例如薄纱)，其为鞋帮634提供疏水、耐用的材料。在其他实施例中，顶层636可以包括弹性纤维和/或拉伸聚酯，其可以为顶层636和鞋帮634提供期望程度的弹性和恢复。在进一步的实施例中，顶层636可以包括尼龙基纺织材料，其为鞋帮634提供耐磨的耐用材料。在更进一步的实施例中，顶层636可以包括棉基纺织品，以为顶层636提供柔软的织物或自然的美感。顶层636还可以包括聚氨酯或聚氨酯皮革、橡胶、开孔泡沫、闭孔泡沫、具有多个珠或颗粒的泡沫、聚乙烯，和/或它们的组合。在进一步的实施例中，如图12所示，顶层636也可以是透明的、或半透明的。例如，顶层636可以是透明的，使得第一中间层638的降解或生物降解是可见的，并且因此，在第一中间层638降解或生物降解之后，第二中间层640是可见的。在特定实施例中，如本公开将进一步讨论的，第一中间层638的部分可降解或生物降解，以给鞋类物品630提供增加的通气或气流。在这样的实施例中，顶层636可以是不可生物降解的透气织物基底，例如聚酯或聚酯织物或网材料，以确保实现增加的通气。可选地，在这些实施例中，鞋类物品630可以不包括第二中间层640，而是，鞋类物品630简单地包括顶层636、第一中间层636和基层642。
使用这里讨论的配置，顶层600、616、636、638或其单独部分(例如，基底106、生物可降解材料108，和/或材料层104)可以被配置为在预定的时间量之后或在与促进或加速降解或生物降解的一种或多种刺激接触之后降解或生物降解。例如，在一些方面，用于促进或加速降解或生物降解的一种或多种刺激可以包括但不限于温度变化(例如热量增加或减少)、汗水、光、UV光、压力变化、湿度变化、酸碱度变化、暴露于液体(例如，水、盐水、酸性溶液、碱性溶液、酒精、苯、汽油)、暴露于气体(例如，CO2、NH3、O2)，或溶剂。
在降解或生物降解之后，用户也可能希望替换顶层600、616、636、638中的一个或多个。因此，在特定实施例中，顶层600、616、636、638可以是鞋帮的可替换成分(例如，顶层600可以在顶层600降解之后附接到鞋帮304)，并且可以与鞋类物品的鞋帮分开制造。因此，如果需要，用户可以“重启”降解或生物降解过程。
图13A示出了处于初始状态的鞋类物品300的透视图，例如，在一种或多种刺激被施加到鞋类物品300之前。图13B示出了在鞋类物品300暴露于一种或多种刺激650之后的鞋类物品300的透视图，并且由于这种暴露，顶层600已经部分或完全降解或生物降解。由于顶层600的生物降解(或部分生物降解)，中间层602和/或基层604因此是可见的。此外，如前所述，顶层600的生物可降解材料108、生物活性剂，和/或材料层104可以沿着顶层600覆盖中间层602离散部分的部分有策略地定位。例如，如图10、13A和13B所示，中间层602可以跨鞋类物品300的基层642的外层548延伸，因此，顶层600可以仅具有围绕顶层600的外层548的生物可降解的材料108、生物活性剂，和/或材料层104。在这样的实施例中，中间层602可以至少部分地限定顶层600的形状和/或顶层600上的生物可降解材料108、生物活性剂和/或材料层104的位置。
参考另一示例，图14A-14C示出了在降解或生物降解的多个状态期间穿着鞋类物品300的使用者的侧视图。图14A描绘了处于初始状态的使用者和鞋类物品300，图14B描绘了在鞋类物品300暴露于一种或多种刺激物(例如，来自使用者的汗水、阳光或UV光、使用者的体热，等等)之后处于生物降解的第一中间状态的使用者和鞋类物品300，并且图14C描绘了在鞋类物品已经进一步暴露于一种或多种刺激之后，处于生物降解的第二中间状态的使用者和鞋类物品300。
如前所述，在一些实施例中，生物可降解材料108可以作为图案，特别是小补丁的图案，被施加、结合、定位在基底106内或定位在基底106上。以类似的方式，如图10所示的方式，中间层602可以作为图案，特别是小补丁的图案，被施加到、结合到、定位在基层604内或定位在基层604上。此外，如本公开所讨论的，中间层602可以以装饰性的或视觉上令人愉悦的方式(例如图案、图像、几何形状，等等)、以形成特定形状的方式(如商标、品牌标志、条形码、一般几何形状，等等)、或者以一旦降解就提供特定功能的方式(例如为通过复合材料所应用的物品的最佳或所需气流提供孔的图案，提供关于复合材料所应用的物品的状况的视觉指示的图案，改变复合材料所应用的物品的状态以提供关于复合材料所应用的物品的状况的指示的图案，等等)、和/或它们的组合施加到、结合到、定位在基层604内或定位在基层604上。
在本公开的一个方面，如图15A和15B所示，中间层602可以包括标志、商标或品牌标记700。因此，在初始状态下，如图15A所示，顶层600可以覆盖或阻挡标志700，使得标志不可见；然而，一旦顶层600降解或生物降解(如图15B所示)，标志、商标或品牌标记700可以是可见的。
参考图16A和16B，中间层602可以包括视觉指示800，例如鞋类物品300是赢家或者鞋类物品300的用户获得奖品或者赢得比赛(例如，抽奖)的视觉指示。这样，在初始状态下，如图16A所示，顶层600可以覆盖或阻挡视觉指示800，使得视觉指示不可见；然而，一旦顶层600降解或生物降解(如图16B所示)，视觉指示800可以是可见的。
在本公开的又一方面，如图17A和17B所示，中间层602可以包括条形码、QR码或优惠券900。这样，在初始状态下，如图17A所示，顶层600可以覆盖或阻挡条形码900，使得条形码不可见；然而，一旦顶层600降解或生物降解(如图17B所示)，条形码900可以是可见的。
如图14A-14C进一步所示，顶层600的一些区域可以比顶层600的其他区域更快或以更快的速率降解或生物降解。例如，如图14B中最佳所示，中间层602的一些部分可以在中间层602的其他部分可见之前可见。特别地，在这些实施例中，顶层600的以更快或更快的速率降解或生物降解的部分是顶层600暴露于更高程度的刺激的部分(或者，换句话说，是暴露于刺激的程度更高的部分)。例如，如将在本公开中进一步讨论的，使用者脚部的特定区域可能具有较高的体温，或者使用者脚部的特定区域可能具有较高的出汗程度，因此，沿着顶层600的这些特定区域或位置可以比沿着顶层600的其他区域或位置更快或以更快的速率降解。
例如，图18示出了鞋类物品的鞋帮952的示例性热图950。如该特定实施例中所示，鞋帮952可包括低热活动或低出汗的区域或地方(例如，区域954)、中等热活动或中等出汗水平的区域或地方(例如，区域956)，和/或高热活动或高出汗水平的区域或地方(例如，区域958)。此外，如本领域技术人员应该理解的，这些区域可以在用户或个人之间变化。例如，如图19A和19B所示，图19A和19B是用于第一和第二个人的鞋类物品的鞋帮的示例性热图970、972的俯视平面图，一个人可以在鞋帮的前脚或脚趾区域974附近具有高热活动或高出汗水平的区域(如图19A所示)，而另一个人可在前脚区域976、外侧区域978和外侧脚背区域980(例如图19B所示)附近具有高热活动或高出汗水平的区域。因此，在特定实施例中，顶层600、616、636、638的各个部分可基于鞋类物品的特定使用者而不同地降解。
图20A和20B示出了根据本公开的另一方面的另一种鞋类物品1000，其可以包括鞋底结构1002和附接到鞋底结构1002的鞋帮1004。此外，类似于鞋类物品300，鞋帮1004可以包括基层1006和顶层1008，并且在一些实施例中，包括中间层(未示出)。如结合图12所讨论的，鞋类物品1000还可以包括包裹顶层1008的顶层，其可以充当保护性外层。顶层1008还可以包括复合材料100(或其单个部分)。使用这种配置，顶层1008或其任何单个部分(例如，基底106、生物可降解材料108，和/或材料层104)可被配置为在预定量的时间后或在与促进或加速降解或生物降解的一种或多种刺激物1010接触后降解或生物降解。例如，如前所述，用于促进或加速降解或生物降解的一种或多种刺激可以包括但不限于温度变化(例如，热量增加或减少)、汗水、光、UV光、压力变化、湿度变化、pH变化、暴露于液体(例如，水、盐水、酸性溶液、碱性溶液)、暴露于气体(例如，CO2、NH3、O2)或溶剂。在这一特定方面，一种或多种刺激可以是温度或热的变化，以及暴露于汗水。
更具体地，顶层1008的某些区域在受到一种或多种刺激1010时可降解或生物降解，从而形成孔1012。孔1012可以暴露基层1006的部分，并且因此可以提供具有增加的通风或通气的区域，因为开口或孔1012允许空气流过鞋类物品1000的顶层1008并且穿过基层1006。例如，图20A示出了鞋帮1004受到刺激1010之前的鞋类物品1000，图20B示出了鞋帮1004受到刺激1010之后以及至少一个孔1012延伸穿过顶层1008之后的鞋类物品1000。如前所述，孔(如孔1012)的形成可是降解或生物降解的迹象。在这些特定实施例中，孔1012可具有例如介于约1mm2与约20000mm2之间、介于约100mm2与约10000mm2之间、或介于约200mm2与约1000mm2之间的面积。
如前所述，含有生物活性微生物的培养基可以远离物品，并且可以由使用者施用到物品上。例如，如图21A和21B所示，包含生物活性微生物的培养基可以是液体喷雾或气溶胶组合物1050，并且当需要时，可以由使用者1054施加、喷洒或以其他方式分布在物品上，例如鞋类物品1052。在该实施例中，在鞋类物品1052上施加液体喷雾或气溶胶组合物1050可导致鞋类物品1052的鞋帮1056降解或生物降解，并且在特定实施例中，可导致穿过鞋帮1056的孔1058的形成。在其他实施例中，鞋帮1056可能仍然需要刺激物1060来活化液体喷雾或气溶胶组合物1050内的生物活性微生物。
除了鞋类之外，本公开描述的特定概念也可以应用并结合到其他类型的服装或其他运动装备中，包括服装物品(例如，衬衫、短裤、裤子、帽子、袜子、小腿袖子、头带、腕带、臂袖、手套，等等)、鞋垫、头盔、衬垫或保护垫、和护胫。更进一步，这里描述的特定概念可以结合在垫子、背包带、高尔夫球杆(例如，高尔夫球杆握把)或其他消费或工业产品中。因此，这里描述的概念可以用于各种产品中。
例如，如图22所示，复合材料100(或其单个成分)可以结合到任何服装物品中，例如帽子1100、衬衫1112、短裤或裤子1114、腕带1116和/或袜子或小腿袖子1118。
在一个方面，如图23-25所示，复合材料100(或其单个成分)可被结合到服装物品1150、1160、1170中。在这样的实施例中，类似于鞋类物品300，服装物品1150、1160、1170可以包括基层、中间层和顶层。
例如，图23A和23B描绘了服装物品1150，该服装物品1150可包括在服装物品1150的顶层内或顶层上的复合材料100，使得在一种或多种刺激1154施加到其上之后图案或其中间层或基层1152的一部分可以形成在外表面上，或者可以从服装物品1150的外部可见。作为另一个例子，图24A和24B描绘了可以在顶层内或顶层上包括复合材料100的服装物品1160，使得服装物品1160的外部1162在一种或多种刺激1164施加到其上之后改变(例如，改变颜色)。作为又一个例子，图25A和25B描绘了服装1170，其可以包括在服装1170的顶层内或顶层上的复合材料100，使得在一种或多种刺激1174施加到其上之后形成一个或多个孔1172。
在另一个方面，如图26-28所示，复合材料100(或其单个成分)可以结合到帽子1180、1190、1200中。图26A和26B描绘了帽子1180，帽子1180可以包括在帽子1180的顶层内或顶层上的复合材料100，使得在一种或多种刺激1184施加到帽子1182上之后图案或其中间层或基层1182的一部分可以形成在其外表面上，或者可以从帽子1182的外部可见。作为另一个例子，图27A和27B描绘了帽子1190，帽子1190可以包括顶层内或顶层上的复合材料100，使得帽子1190的外部1192在一种或多种刺激1194施加到其上之后改变(例如，改变颜色)。作为又一示例，图28A和28B描绘了可包括复合材料100的帽子1200，使得在一种或多种刺激1204施加到其上之后形成一个或多个孔1202。
在另一个方面，如图29A和29B所示，复合材料100(或其单个成分)可以结合到鞋垫1210中。图29A和26B描绘了鞋垫1210，鞋垫1210可以包括在鞋垫1210的顶层1212内或顶层1212上的复合材料100，使得在一种或多种刺激1216已经施加到鞋垫1210的顶层1212上以暴露基层1218之后，穿过鞋垫1210的顶层1212形成一个或多个孔1214。
在进一步的实施例中，鞋类物品或服装物品可以结合复合材料100(或其单个成分)，该复合材料100将生物膜的形成和生长可视化为复合材料100的颜色变化。在这样的实施例中，生物可降解材料108的生物活性剂可以生物地或化学地改变材料层104，从而一旦受到刺激就改变材料层104的视觉外观。例如，鞋类物品或服装物品可以由具有前述属性的复合材料100构成，并且可以在受到一种或多种刺激之后，结果改变鞋类物品或服装物品的物理外观(例如，颜色、色调、反射率)。例如，在本公开前面讨论的一些方面，物品可以包括含有染料的生物可降解部分或生物可降解培养基108，并且当被一种或多种刺激活化时，染料可以从生物可降解部分或生物可降解培养基108释放到周围环境中或上。例如，生物可降解培养基108可以是密封的封装，其包括生物活性剂和染料，并且在被一种或多种刺激活化时，可以将染料释放到周围的基底或织物(例如，基底106)并且改变周围基底或织物的颜色或外观。
例如，如图30所示，前述具有染料(或其单个组分)的复合材料100可以结合到任何服装中，例如帽子1220、衬衫1230、短裤或裤子1240，或鞋类物品1250。
参考图31A和31B，在一个方面，前述复合材料100(或其单个成分)可以结合到帽子1220中，并且帽子1220的视觉外观(例如，颜色)可以在受到一种或多种刺激1252之后改变。
在另一方面，参考图32A和32B，前述复合材料100(或其单个成分)可以结合到衬衫1230中，并且衬衫1230的视觉外观(例如，颜色)可以在受到一种或多种刺激1254之后改变。
现在参考图33A和33B，在另一方面，前述复合材料100(或其单个成分)可以结合到鞋类物品1250中，并且鞋类物品1250的视觉外观(例如，颜色)可以在受到一种或多种刺激1256之后改变。
除了鞋类之外，本公开描述的特定概念也可以应用并结合到其他类型的服装或其他运动装备中，包括服装物品(例如，衬衫、短裤、裤子、帽子、袜子、小腿袖子、头带、腕带、臂袖、手套，等等)、头盔、衬垫或保护垫，和护胫。更进一步，这里描述的特定概念可以结合在垫子、背包带、高尔夫球杆(例如，高尔夫球杆握把)或其他消费或工业产品中。因此，这里描述的概念可以用于各种产品中。
图34示出了用于生产具有图1的复合材料的鞋类物品300的示例性方法或过程1300的过程流程图。在该实施例中，方法1300可以包括步骤1302、1304和1306。首先，在步骤1302中，基层(例如，基层604)、中间层(例如，中间层602)和顶层(例如，顶层600)可以通过本领域中的标准方法来构造。接下来，在步骤1304中，中间层(例如，中间层602)可以与基层(例如，基层604)融合或融合到基层(例如，基层604)上。例如，图35描绘了过程1300的步骤1304，其中中间层602与基层604熔合或熔合到基层604上。一旦中间层与基层融合，在步骤1306中，顶层(例如，顶层600)可以连接到中间层和基层。
尽管下面的描述是关于鞋类物品的，但是应当理解，这里讨论的方法可以用于生产其他物品，包括但不限于衬衫、短裤、裤子、帽子、袜子、小腿袖子、头带、腕带、臂袖、手套或这里先前讨论的任何其他物品。
这里描述的任何实施例可以被修改以包括结合不同实施例公开的任何结构或方法。此外，本公开不限于具体所示类型的鞋类物品。更近一步地，本公开公开的任何实施例的鞋类物品的方面可以被修改以与任何类型的鞋类、服装或其他运动器材一起工作。
工业适用性
鉴于前面的描述，对本公开的许多修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，该描述应被解释为仅是说明性的，并且是为了使本领域技术人员能够制造和使用本公开以及教导实现本公开的最佳模式而呈现的。保留对所附权利要求范围内的所有修改的专有权利。
Claims (20)
1.一种鞋类物品，包括：
鞋底结构；和
附接到所述鞋底结构的鞋帮，所述鞋帮包括外层和基层；
其中所述外层包括生物活性剂和生物可降解层，和
其中所述生物活性剂能够对所述生物可降解层进行生物降解。
2.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述外层还包括中间层和顶层。
3.根据权利要求2所述的鞋类物品，其中所述中间层包括补丁图案。
4.根据权利要求1所述的鞋类物品，其中所述鞋类物品还包括脚背层和鞋领层。
5.根据权利要求4所述的鞋类物品，其中所述外层从所述鞋底结构沿着前脚区域、中脚区域和脚跟区域向上延伸至边界。
6.根据权利要求5所述的鞋类物品，其中所述边界围绕所述鞋帮的周边延伸，并穿过所述前脚区域、所述中脚区域和所述脚跟区域中的每一个。
7.根据权利要求6所述的鞋类物品，其中所述生物可降解层还包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。
8.根据权利要求7所述的鞋类物品，其中所述生物活性剂包括大阪堺菌。
9.根据权利要求8所述的鞋类物品，其中所述脚背层和所述鞋领层从所述边界向上延伸。
10.一种鞋类物品，包括：
鞋底结构；和
附接到所述鞋底结构的鞋帮，所述鞋帮包括生物可降解层和能够对所述生物可降解层进行生物降解的生物活性剂。
11.根据权利要求10所述的鞋类物品，其中所述鞋帮还包括：具有所述生物可降解层的顶层；基层；和位于所述顶层和所述基层之间的中间层。
12.根据权利要求11所述的鞋类物品，其中所述中间层在第一状态下被所述顶层阻挡。
13.根据权利要求12所述的鞋类物品，其中所述中间层在第二状态下至少部分可见，并且其中所述生物可降解层在所述第二状态下至少部分生物降解。
14.根据权利要求13所述的鞋类物品，其中所述生物可降解层沿着所述顶层的一部分定位，以允许所述顶层内的图案降解。
15.根据权利要求13所述的鞋类物品，其中所述生物可降解层沿着所述顶层的一部分定位，以允许所述顶层内的商标降解。
16.根据权利要求13所述的鞋类物品，其中所述鞋类物品包括第一状态的第一颜色，并且在所述生物可降解层被消耗之后，所述鞋类物品还包括第二状态下的第二颜色，所述第二颜色与所述第一颜色不同。
17.根据权利要求11所述的鞋类物品，其中所述基层包括不可生物降解的基底。
18.根据权利要求10所述的鞋类物品，其中所述鞋类物品还包括收紧构件，以将所述鞋类物品围绕穿着者的脚收紧。
19.根据权利要求10所述的鞋类物品，其中所述生物可降解层包括聚己内酯，并且所述生物活性剂选自由以下组成的组：短芽孢杆菌；肉毒杆菌；丙酮丁醇梭菌；拟无枝酸菌；茄病镰刀菌；黄曲霉；日本假单胞菌Y7-09；解多聚物浅粉不全光合杆菌株TB-87；纤毛菌属株TB-71；南极类生孢八叠球菌JCM 10317和隐球酵母S2菌株。
20.一种鞋类物品，包括：
鞋底结构；和
附接到所述鞋底结构并包含生物活性剂的鞋帮，
其中所述生物活性剂散发二氧化碳。
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