CN116171119A - 可穿戴物品 - Google Patents

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Ryan Lebos Co ltd
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Abstract

包括运动控制系统的可穿戴物品及其制造方法。可穿戴物品包括贴身可穿戴物品，当被使用者穿戴时，可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻。运动控制系统包括至少一层应变率敏感材料，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。

Description

可穿戴物品
技术领域
本公开涉及可穿戴物品。更具体地，但不排他地，本公开涉及包括运动控制系统的可穿戴物品。本公开还涉及一种制造包括运动控制系统的可穿戴物品的方法。
背景技术
本公开涉及在锻炼期间使用的贴身可穿戴物品。这种可穿戴物品的例子包括压缩衣、运动胸罩和运动学胶带。
腘绳肌拉伤(HSI)在涉及短跑和跳跃的运动中很常见。在高速跑步过程中，股二头肌长头是最常受伤的肌肉，通常是在肌肉纤维连接肌腱的地方。肌肉拉伤的严重程度可以从轻微撕裂到完全撕裂不等。HSI通常是由于肌肉过度伸展和/或在肌肉伸长时从减速肢体吸收能量而发生的。人们普遍认为，可以通过改变运动员的运动范围(ROM)、减少对肌肉的需求、或通过减少活动过程中的软组织振荡和振动，来完全降低或预防损伤的严重程度。因此，控制肌肉以将运动范围缩小到轴向方向可以降低受伤风险，因为肌肉不会在增加肌腱的应变并增加撕裂/断裂风险的周向/径向方向上摆动。压缩衣可以通过对软组织施加全局和/或局部压力来帮助预防HSI并提高性能。压力限制ROM，减少软组织振荡，加速肌肉氧合。
由于压缩衣的操作模式，使用者也很难穿脱压缩衣，因为压缩衣被设计得比要穿的身体部位窄，这样当穿着时，压缩衣会对身体部位施加压力。
运动学胶带(KT)和运动胶带用于治疗并提高运动表现，并根据运动学原理应用于身体易受伤或康复区域。尽管当佩戴运动学胶带时，可以看到生理上的改善，但胶带的确切生理效果尚不清楚。已经发现，运动学胶带可以对水肿、肌肉表现和促进、本体感觉、平衡和疼痛产生有益的影响。运动学胶带的工作方式与压缩衣类似，通过限制和控制软组织运动来降低受伤风险。
本公开试图减轻上述问题。可替代地或附加地，本公开寻求提供用于锻炼期间使用的改进的贴身可穿戴物品。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种包括运动控制系统的可穿戴物品，
其中，可穿戴物品包括贴身可穿戴物品，当被使用者穿戴时，该可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻，并且
其中，运动控制系统包括至少一层应变率敏感材料，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。
根据本公开的第二方面，还提供了一种制造包括运动控制系统的可穿戴物品的方法，该方法包括：
形成包括贴身可穿戴物品的可穿戴物品，当被使用者穿戴时，该可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻，并且
形成包括至少一层应变率敏感材料的运动控制系统，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。
当然，应当理解，关于本公开的一个方面描述的特征可以结合到本公开的其他方面中。例如，本公开的方法可以结合参考本公开的装置描述的任何特征，反之亦然。
附图说明
现在将仅参考附图以示例的方式描述本公开的各实施例，其中，在附图中：
图1示出了根据本公开的各实施例的人类小腿的立体图；
图2示出了当穿着现有技术的非压缩短裤和压缩短裤时，使用者肌肉的所得均方根加速度的图。
图3示出了根据本公开的各实施例的使用者身上的运动胸罩的立体图；
图4示出了根据本公开的各实施例的用于短裤的运动控制系统的构造；
图4a和4b示出了根据本公开的各实施例的用于紧身衣的运动控制系统的构造；
图5a、5b、5c和5d示出了根据本公开的各实施例的用于运动胸罩的运动控制系统的构造；
图6a和6b示出了根据本公开的各实施例的用于运动学胶带的运动控制系统的构造；
图7a和7b示出了根据本公开的各实施例的应用于使用者大腿的图6a和6b的运动学胶带构造中的每一个的立体图；
图8a示出了根据本公开的各实施例的应变率敏感材料的单轴应力-应变拉伸变形曲线；
图8b示出了根据本公开的各实施例的应变率敏感材料的单轴拉伸滞后曲线；
图9a示出了根据本公开的各实施例的应变率敏感物质和TPU薄膜层压材料的能量吸收图；
图9b示出了根据本公开的各实施例的层压有应变率敏感物质的可穿戴物品的载荷应变曲线；
图9c示出了根据本公开的各实施例的层压到织物上的应变率敏感物质、层压到织物上的TPU以及单独的织物的能量吸收图；
图10示出了当穿着现有技术的压缩短裤时和当穿着根据本公开的各实施例的压缩短裤时，使用者腘绳肌的轴向加速度的图；
图11示出了图10中使用者腘绳肌的周向加速度图；
图12示出了图10和图11的使用者腘绳肌的所得加速度图；
图13示出了图10至图12的使用者在迈步阶段的腘绳肌的所得加速度图；
图14示出了根据本公开的各实施例，当穿着具有不同几何形状的平面运动控制单元的压缩短裤时，使用者的腘绳肌的所得RMS加速度图；
图15示出了根据本公开的各实施例，当穿着具有不同几何形状的平面运动控制单元的压缩短裤时，具有不同肌肉质量水平的两个使用者的腘绳肌的所得RMS加速度的图；
图15a示出了在不同速度下跑步时，使用者股四头肌和腘绳肌的所得RMS加速度降低图；
图16示出了比较当穿着现有技术的压缩短裤时与当穿着根据本公开的各实施例的短裤时使用者腘绳肌的加速度的图；
图17示出了根据本公开的各实施例，当穿着压缩短裤时，使用者腘绳肌的所得RMS加速度的图，以及每条短裤中应变率敏感材料的总面积；
图18示出了根据本公开的各实施例的短裤给予的感知支撑的图；
图19示出了当穿着现有技术的压缩短裤和根据本公开的各实施例的短裤时，使用者的腘绳肌的加速度的幅度相对于频率的图；
图20示出了图19中使用者腘绳肌在主体跑步频率下加速度的幅度相对于频率的图；
图21示出了在较高的肌肉“摆动”频率下，图19中使用者腘绳肌的加速度的幅度相对于频率的图；
图21a示出了根据本公开的各实施例的穿着运动控制紧身衣的使用者的加权力量输出图；
图22示出了根据本公开的各实施例的运动学胶带的使用者在该胶带直接应用于皮肤上和应用于压缩衣上时肌肉的所得RMS加速度图；
图23示出了根据本公开的各实施例的当使用运动学胶带时使用者肌肉的所得RMS加速度图；
图24示出了根据本公开的各实施例的当使用运动学胶带时使用者肌肉的加速度图；
图24a示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的能量吸收图；
图24b示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的刚度图；
图24c示出了基础运动控制胶带在多个伸展速度下的滞后曲线；
图24d示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的滞后曲线；
图24e示出了比较图24c和24d的运动控制胶带的能量吸收的图；
图24f示出了比较图24c和24d中运动控制胶带刚度的图；
图25示出了当穿着现有技术的运动胸罩和根据本公开的各实施例的运动胸罩时，使用者的乳房组织的轴向和周向位移的图；
图26示出了根据本公开的各实施例的图25的使用者的乳房组织的所得位移的图；
图27示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩以10km/hr跑步时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图；
图28示出了根据本公开的各实施例的图27的使用者的乳房组织的周向RMS位移图；
图29示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩以13km/hr跑步时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图；
图30示出了根据本公开的各实施例的图29的使用者的乳房组织的周向RMS位移图；
图31示出了当穿着本公开的各实施例的运动胸罩以6km/hr的速度行走时，使用者乳房组织的周向和轴向RMS位移图；
图32示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩同时开合跳时，使用者的乳房组织的轴向RMS位移图；
图32a示出了根据本公开的各实施例的当穿着运动胸罩时使用者乳房组织的轴向RMS位移图；
图32b示出了根据本公开的各实施例的具有不同面积覆盖率的SRS材料并且在多个伸展速度下的运动控制胶带的能量吸收的图；
图32c示出了根据本公开的各实施例的具有不同面积覆盖率的SRS材料并且在多个伸展速度下的运动控制胶带的刚度的图；
图32d示出了根据本公开的各实施例的具有在多个伸展速度下处于不同取向的运动控制单元的运动控制胶带的能量吸收图；
图32e示出了根据本公开的各实施例的具有在多个伸展速度下处于不同取向的运动控制单元的运动控制胶带的刚度图；
图33示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩所给予的感知支撑；
图33a示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩易于穿脱的平均感知得分图；
图33b示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩的平均感知舒适度图；
图33c示出了根据本公开的各实施例的紧身衣的感知支撑性、舒适性、透气性和力量图；
图34示出了根据本公开的各实施例，当穿着运动胸罩时，使用者乳房组织的轴向和所得RMS位移图，以及每个胸罩中应变率敏感材料的总面积；
图34a示出了根据本公开的各实施例，当穿着运动胸罩时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图，以及这些运动胸罩的应变率敏感材料的覆盖面积；
图35示出了说明根据本公开的各实施例的方法的步骤的流程图；
图36示出了根据本公开的各实施例的衣服所给予的感知支撑的图，以及每件衣服中应变率敏感材料的总面积；以及
图37示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩所给予的感知支撑的图，以及每个运动胸罩中应变率敏感材料的总面积。
具体实施方式
图1示出了人类小腿10的立体图。压缩短裤的有效性可以通过测量腘绳肌软组织在轴向方向11(即沿着骨骼)、周向方向12(即围绕骨骼)和径向方向13(即朝向/远离骨骼)上的加速度来评估。
图2示出了非压缩短裤和压缩短裤的使用者腘绳肌的所得均方根加速度的图。当穿着非压缩短裤时，使用者体验20.42ms-2的肌肉加速度。当穿着压缩短裤时，使用者体验19.99ms-2(减少约2％)的肌肉加速度。因此，与非压缩短裤相比，压缩短裤仅提供所产生的肌肉加速度的边际降低。因此，压缩短裤不能显著提高运动员的表现或降低腘绳肌受伤的可能性。
人们发现，不穿运动胸罩跑步会增加乳房的竖直位移和运动引起的乳房不适，尤其是在胸部较大的女性中。现有技术的运动胸罩要么是包裹的，要么是压缩的。包裹运动胸罩有适配于每个乳房周围的罩杯；它们穿着舒适，但提供的支撑很小。压缩运动胸罩更具支撑，但在舒适性和穿脱方便性方面有所妥协。从历史上看，运动胸罩的制造商一直依赖于压缩乳房组织，使其更靠近胸部，以尽量减少运动过程中的运动。这可能会因紧身胸罩而引起不适，尤其是对胸围较大的女性。乳房组织的大小、形状和密度多种多样，这使得生产合身的运动胸罩成为一项复杂的挑战。弹性织物已被广泛用于运动胸罩的应用，以允许乳房、形状、大小和重量的差异，从而适应广泛的女性。织物中的伸展量越高，贴合度就越宽松。然而，这可能会导致支撑水平降低，从而增加运动过程中乳房组织的运动。相反，伸展量较低的紧身胸罩可能会不太舒适，并会连累女性形体。运动胸罩本质上也要求轻便透气，以适合在体育活动中使用。
图3示出了穿戴者身上的运动胸罩30的立体图。运动胸罩的有效性可以通过测量轴向方向31(即沿着躯干，在头尾平面中)、周向方向32(即围绕躯干，在内侧-外侧平面中)和径向方向33(即朝向/远离躯干，在前后平面中)上的乳房组织加速度来评估。
本公开的第一方面提供了一种包括运动控制系统的可穿戴物品。应当理解，在本文中这种背景下，运动控制系统是指用于限制和/或阻尼(例如，使用者身体的一部分的)运动的系统。
可穿戴物品包括贴身可穿戴物品，当被使用者穿着时，该可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻。本领域技术人员将理解，“贴身”是指当使用者穿着时，可穿戴物品符合使用者身体形状的特征。因此，贴身可穿戴物品可以说是“皮肤紧身”的。应当理解，可穿戴物品的至少一些但不一定全部是贴身的，即，可穿戴物品的一个或多个部位或部分是贴身的但可穿戴物品一个或多个部位或部分可能不是贴身的。本领域技术人员还将理解，在这种背景下，“相邻”并不要求可穿戴物品与穿戴者的皮肤直接接触。例如，可穿戴物品可以穿在另一件衣服上。在这种情况下，由于可穿戴物品是贴身的，可穿戴物品仍将与使用者的身体相邻。因此，可穿戴物品与使用者身体相邻的要求将被本领域技术人员理解为，当可穿戴物品被使用者穿着时，符合使用者身体或其部位的形状。本领域技术人员将理解，即使在可穿戴物品和使用者之间存在另外的物质或材料的情况下，可穿戴物品也与使用者的身体相邻。
在各实施例中，可穿戴物品包括：一条短裤(如跑步短裤)、一件紧身衣(或绑腿)、胸罩(如运动胸罩)、胶带、袜子和两端都有开口的袖子或管状衣物中的一种。应当理解，本公开也可应用于其他可穿戴物品。
在各实施例中，可穿戴物品可以被构造为使得在已经变形(例如，通过在使用者的身体上伸展)之后，可穿戴物品返回到其原始形状。因此，在这些实施例中，由于其弹性特性，可穿戴物品可以是贴身的。在各实施例中，可穿戴物品包括弹性材料，并且可穿戴物品由于弹性材料的弹性而恢复到其原始形状。
运动控制系统包括至少一层应变率敏感(SRS)材料，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。应变率敏感材料是一种这样的材料，即在低应变率下是柔性的，但随着运动(因此应变率)的增加，它变得不那么柔性和高度阻尼，从而抵抗运动。因此，包含SRS材料的运动控制系统可以被视为“主动”运动控制系统。因此，在各实施例中，运动控制系统被构造为控制(例如，限制和/或阻尼)(例如，软组织身体部位的)运动。在各实施例中，控制运动包括控制速度和/或位移和/或加速度。在这样的实施例中，可以将SRS材料构造为控制(例如，限制和/或阻尼)运动。因此，可穿戴物品在低应变率下是柔性的并且容易伸展，但在较高应变率下更硬并且更具支撑性。这使得可穿戴物品能够更容易地穿脱，还为使用者提供了正常的运动范围(ROM)，同时在使用者进行运动活动时提供了更大的支撑。SRS材料的刚度随着施加的应变率而增加，从而随着使用者进行更剧烈的身体活动，提供了更多的支撑。SRS材料的阻尼系数也随着应变率的增加而增加。因此，SRS材料通过两种机制提供运动控制：(i)通过随着应变率的增加而提供增加的刚度，以及(ii)通过随着应变率的增加提供增加的阻尼。
在各实施例中，所述至少一层应变率敏感材料包括固体应变率敏感材料。这里的术语“固体”是指形状稳定和自支撑(不是液体或流体)。
在各实施例中，至少一层应变率敏感材料包括化学应变率敏感材料。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料包括聚合物。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料包括化学膨胀剂。
在各实施例中，一个或多个身体部位包括软组织身体部位。在各实施例中，一个或多个身体部位包括：肌肉(例如腘绳肌)和乳房中的一个或多个。应当理解，根据本公开的可穿戴物品也可以用于其他身体部位。
在各实施例中，控制来自使用者的一个或多个身体部位的移动的运动包括控制软组织身体部位的速度。在各实施例中，控制包括控制软组织身体部位的位移。在各实施例中，控制包括控制软组织身体部位的加速度。在各实施例中，控制包括控制能量吸收(例如，通过可穿戴物品)。在各实施例中，控制包括控制刚度(例如，可穿戴物品的刚度)。
在各实施例中，控制取决于软组织身体部位的运动的频率。因此，控制可以包括抑制某些运动频率。在这样的实施例中，与软组织身体部位的相对低的运动频率相比，在软组织身体部位的相对高的运动频率下控制更大。因此，控制可以包括比相对低频率更抑制相对高的运动频率。在各实施例中，控制包括在软组织身体部位的相对低的运动频率下执行基本上为零的控制。因此，控制可以包括仅抑制相对高的运动频率。在各实施例中，相对低频率包括低于5Hz或在1Hz至5Hz之间的频率。在各实施例中，相对高频率包括5Hz以上的频率，优选地在10Hz至30Hz之间。其中控制取决于运动频率的实施例可以使得可穿戴物品能够约束软组织身体部位的不期望的运动，而不会阻碍与活动的执行相关联的软组织身体部位的期望运动(例如，肌肉的收缩)。例如，跑步者的肌肉会以与跑步节奏相对应的频率收缩，但也会经历更高频率的“摆动”。被构造为抑制特定运动频率的可穿戴物品可以抑制肌肉“摆动”频率，而不会阻碍与肌肉收缩相关的频率。
在各实施例中，至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位在给定方向上的运动。因此，可穿戴物品可以被构造为抑制在一个或多个特定方向上的移动。例如，应变率敏感材料可以被构造为允许在第一方向上(例如，沿着骨骼轴向地-对应于肌肉收缩的主要方向)的运动，同时抑制在第二方向(例如，围绕骨骼周向地)上的运动。
在各实施例中(例如，在可穿戴物品包括压缩衣的情况下)，给定方向包括从使用者的骨骼开始的径向方向和围绕骨骼的周向方向中的一个或两个。在可穿戴物品包括一条短裤、胶带、袜子或两端都有开口的袖子或管状衣物的实施例中，使用者的骨骼可以包括股骨。应当理解，这样的可穿戴物品也可以穿戴在身体的其他部位上。这样的实施例可以约束在径向和/或周向方向上的运动，这与增加的受伤风险有关。因此，这样的实施例可以降低使用者因其活动而受伤的风险。在各实施例中(例如，在可穿戴物品包括运动胸罩的情况下)，给定方向包括从使用者的给定身体部位(例如，使用者的躯干)开始的一个或多个径向方向、沿着给定身体部位的轴向方向和围绕给定身体部位的周向方向。在可穿戴物品包括胸罩的实施例中，使用者的给定身体部位可以包括使用者的躯干。
在各实施例中，至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位在不同的给定方向上的运动。在各实施例中，不同的给定方向包括沿着使用者的骨骼的轴向方向。这样的实施例可以允许在轴向方向上的运动，该运动与肌肉收缩相关，并且因此不抑制使用者的身体活动。同时，与受伤风险增加相关的径向和/或周向方向上的运动被抑制，从而降低了使用者受伤的风险。
在各实施例中，可穿戴物品包括织物层。在各实施例中，织物层包括针织织物、编织织物、非编织织物和单向纤维织物中的一种或多种。在各实施例中，可以将至少一层应变率敏感材料附着到织物层。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料被层压到织物层。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料粘附到织物层。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料被编织和/或针织到织物层中。在各实施例中，将至少一层应变率敏感材料热压到织物层上。在各实施例中，只有至少一层应变率敏感材料的一部分附着到织物层。因此，可以是至少一层应变率敏感材料的至少一部分没有附着到织物层。在这样的实施例中，可以是至少一层应变率敏感材料在至少一层应变率敏感材料的边缘处(例如，仅在边缘处)附着到织物层。在其他实施例中，至少一层应变率敏感材料的整个表面附着到织物层。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料被热成型为衣服的形状。
在各实施例中，织物层可以在至少一层应变率敏感材料附着到其上之前被预伸展，使得至少一层应变率敏感材料被附着到伸展的织物层上。这样的实施例可以致使组合的SRS和织物层在垂直于织物层的平面的方向上在其表面上变化(例如，迫使织物层呈现波纹形式)。在各实施例中，SRS和/或织物层被压花或凹刻以提供这样的变化(例如，具有波纹形式)。在各实施例中，组合的SRS和织物层被热成型以提供这样的变化。这种变化可以被称为向组合的SRS和织物层提供纹理。结合这样的变化可以提供运动控制系统的性能的改进。
本领域技术人员将理解，给定的可穿戴物品可以包括多层应变率敏感材料，每一层都通过上述方式中的不同一种附着到可穿戴物品。因此，例如，根据本公开的各实施例的可穿戴物品可以包括粘附到织物层的第一层应变率敏感材料和编织到织物层中的第二层应变率敏感材料。在各实施例中，通过编织、非编织和针织工艺中的一种或多种将至少一层应变率敏感材料结合到织物层中。在各实施例中，单层应变率敏感材料可以附着到不止一个的织物层(例如，使得该层应变率敏感材料用于将两个织物层结合在一起)。
在各实施例中，应变率敏感材料附着到衣服的内侧(即，附着到织物的在使用中面向使用者身体的表面)。在这样的实施例中，应变率敏感材料可以被附着，使得在使用中，应变率敏感材料与使用者的皮肤相邻(例如，直接接触)。在各实施例中，应变率敏感材料附着到衣服的外侧(即，附着到织物的在使用中背向使用者身体的表面)。在各实施例中，应变率敏感材料夹在两层织物之间，使得应变率敏感材料包含在衣服内。在各实施例中，应变率敏感材料不附着于织物，而是在织物内自由漂浮(例如，保持在织物的口袋中)。
在各实施例中，运动控制系统包括应变率敏感材料的第一层和第二层。在这样的实施例中，可以将应变率敏感材料的第一层和第二层彼此相邻地定位(例如，使得应变率敏感材料的第一层和第二层彼此直接接触)。在各替代实施例中，第一层应变率敏感物质附着到织物的与第二层应变率敏感物质的表面相对的表面。在这样的实施例中，可以将织物夹在应变率敏感材料的第一层和第二层之间。
在各实施例中，至少一层应变率敏感材料包括连续片材。在各实施例中，至少一层应变率敏感材料包括多个平面运动控制单元。在各实施例中，多个运动控制单元(以及因此应变率敏感物质)形成几何各向异性图案。可以通过使用密度映射来确定几何各向异性图案，以映射出运动控制系统被构造为约束运动的身体部位的高应变区域。以几何各向异性图案结合运动控制单元的实施例可以允许靶向和减少软组织/肌肉的特定方向应变。以几何各向异性图案形成运动控制单元可以提供对运动的有针对性的控制，使得在不妨碍使用者的身体活动的情况下约束不期望的运动。在这样的实施例中，与第二方向相比，应变率敏感物质可以提供对第一方向上的运动的增加的控制。应当理解，运动控制的方向性由几何图案的形状决定。在各实施例中，多个平面运动控制单元中的至少一个包括以下几何形状中的一个或多个：对角线、竖直线、水平线、曲线、方形、菱形、三角形、六边形和拉胀多边形。
在各实施例中，运动控制单元包括一个或多个锁定图案。在各实施例中，锁定图案包括弹簧元件(例如，呈人字纹形式)。在这样的实施例中，当锁定图案被拉动时，人字纹打开以接近直线。在运动控制单元形成线(例如，水平线或竖直线)的实施例中，可以在竖直线或水平线上布置一个或多个锁定图案，使得运动控制单元偏离线几何形状以形成锁定图案。在各实施例中，一个或多个锁定图案被定位成远离运动控制单元的端部，使得该单元可以被认为偏离线几何形状以在随后继续线几何形状之前形成锁定图案。可替代地或附加地，一个或多个锁定图案可以定位在运动控制单元的端部。
在各实施例中，多个平面运动控制单元中的至少一个(例如，全部)包括通过表面镶嵌工艺确定的几何形状。在各实施例中，表面镶嵌工艺包括泰森多边形镶嵌工艺。执行泰森多边形镶嵌工艺可以包括在可穿戴物品的表面上的伪随机位置中生成多个概念种子点。然后将表面划分为根据概念种子点中的哪一个最接近而定义的区域。因此，表面上的任何给定位置都将坐落在与最近的概念种子点相关联的区域内。这些区域定义了不同的不规则多边形的阵列，这些多边形一起覆盖了可穿戴物品的整个表面。在各实施例中，这些区域中的每一个包括运动控制单元。
图4示出了根据本公开的各实施例的用于短裤的运动控制系统的多种构造。第一条示例短裤41包括固体层压层中的SRS材料。剩余的示例短裤均包括具有多个平面运动控制单元的SRS材料层。第二条示例短裤42包括对角线形式的运动控制单元。第三条示例短裤43包括竖直线形式的运动控制单元。第四条示例短裤44包括水平线形式的运动控制单元。第五条示例短裤45包括方形网格图案形式的运动控制单元。第六条示例短裤46包括菱形网格图案形式的运动控制单元。第七条示例短裤47包括镶嵌三角形图案形式的运动控制单元。第八条示例短裤48包括镶嵌六边形网格图案形式的运动控制单元。第九条示例短裤49包括泰森多边形网格图案形式的运动控制单元。
图4a和4b示出了根据本公开的各实施例的用于紧身衣(或绑腿)的运动控制系统的多种构造。第一示例紧身衣410包括固体层压层中的SRS材料。剩余的示例紧身衣均包括具有多个平面运动控制单元的SRS材料层。第二示例紧身衣411包括数量相对较少的厚条/波浪形式的运动控制单元。第三示例紧身衣412包括数量相对中等的较薄条/波浪形式的运动控制单元。第四示例紧身衣413包括数量相对较多的更薄条/波浪形式的运动控制单元。
图5a、5b、5c和5d示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩的运动控制系统的多种构造。第一示例运动胸罩51包括固体层压层中的SRS材料。剩余的示例运动胸罩均包括具有多个平面运动控制单元的SRS材料层。第二示例运动胸罩52包括竖直线形式的运动控制单元。第三示例运动胸罩53包括竖直线形式的运动控制单元，该竖直线包括锁定图案。第四示例运动胸罩54包括拉胀多边形阵列形式的运动控制单元。第五示例运动胸罩55包括泰森多边形网格形式的运动控制单元。第六示例运动胸罩56包括水平线形式的运动控制单元。第七示例运动胸罩57包括对角线形式的运动控制单元。第八示例运动胸罩58包括曲线形式的运动控制单元。第九示例运动胸罩59包括泰森多边形网格形式的运动控制单元。第十示例运动胸罩510包括分区细线形式的运动控制单元。第十一示例运动胸罩511包括分区300μm泰森多边形网格形式的运动控制单元。第十二示例运动胸罩512包括分区150μm泰森多边形网格形式的运动控制单元。第十三示例运动胸罩513包括分区线形式的运动控制单元。第十四示例运动胸罩514包括分区线形式和分区泰森多边形网格形式的运动控制单元。第十五示例运动胸罩515包括扩展泰森多边形网格形式的运动控制单元，其还包括胸罩在使用期间与穿戴者背部相邻的部位的视图。
图6a和6b示出了根据本公开的各实施例的运动学胶带(或“运动控制胶带”)的运动控制系统的多种构造。图7a和7b示出了应用于穿戴者大腿的图6a和6b的运动学胶带构造的立体图。第一示例运动学胶带61和第二示例运动学胶带62各自包括固体层压层中的SRS材料。第三示例运动学胶带63包括具有变化梯度的波浪图案的SRS材料。剩余的示例运动学胶带各自包括具有多个平面运动控制单元的SRS材料层。第四示例运动学胶带64包括对角线交叉图案形式的运动控制单元。第五示例运动学胶带65包括V形图案形式的运动控制单元。第六示例运动学胶带66包括凹口线图案形式的运动控制单元。凹口线图案包括一系列平行的水平线，每条水平线都有V形凹口。第七示例运动学胶带67包括水平线形式的运动控制单元。第八示例运动学胶带68包括竖直线形式的运动控制单元。第九示例运动学胶带69包括对角线形式的运动控制单元。第十示例运动学胶带610包括人字纹图案形式的运动控制单元。第十一示例运动学胶带611包括手性图案形式的运动控制单元。第十二示例运动学胶带612包括成角度的手性图案形式的运动控制单元。第十三示例运动学胶带613包括泰森多边形网格形式的运动控制单元。
在各实施例中，多个平面运动控制单元包括具有第一几何形状的运动控制单元的第一子集和具有不同的第二几何形状的运动控制单元的不同的第二子集。在这些实施例中，第一子集中的运动控制单元与第二子集中的运动控制单元具有不同的运动控制特性。在各实施例中，第一子集中的运动控制单元位于可穿戴物品的第一区域中，并且第二子集中的运动控制单元位于可穿戴物品的不同的第二区域中。这些实施例可以提供具有不同机械特性区域的可穿戴物品。例如，不同的区域可以被构造为提供不同水平的支撑，或者抵抗不同方向上的运动。因此，根据这样的实施例的可穿戴物品将根据其伸展的方向和速度做出不同的响应。为可穿戴物品提供具有不同运动控制特性的多个区域可以使具有更多不期望运动的软组织的“问题”区域能够以增加的阻尼为目标，同时在非“问题”区域提供更大的灵活性(从而提供舒适性)。
在各实施例中，运动控制系统包括应变率敏感材料的第一层和第二层，其被构造为控制源自使用者的一个或多个身体部位的移动的运动。在这样的实施例中，可以将织物层夹在应变率敏感材料的第一层和第二层之间。在各实施例中，运动控制系统包括另一织物层。在这样的实施例中，可以将至少一层应变率敏感材料层夹在织物层和另一织物层之间。
图8a示出了根据本公开的各实施例的示例SRS材料在不同移动速度(1m/s、0.1m/s和0.01m/s)下的应力-应变曲线，其中原始样品尺寸为300mm长和60mm宽。可以看出，材料的机械特性依赖于应变率。施加到物质上的应变率越高，材料对变形的响应就越硬。该图示出了应变率敏感材料在三种不同拉伸载荷下的响应。0至0.5应变之间的材料刚度(由曲线的梯度表示)随着变形率的增加而急剧增加。这意味着在低应变率下，材料是柔性的(有助于穿脱)，而在较高应变率下，材料明显更硬(增强了可穿戴物品的性能)。
图8b示出了根据本公开的各实施例的示例SRS材料在低应变率和高应变率下的拉伸滞后曲线，其中原始样品尺寸为300mm长和21mm宽。应变率增加时，滞后环内的面积(对应于吸收的能量)更大。阻尼或能量耗散特性也随着运动速度的加快而增加。因此，能量控制和/或耗散随着应变率的增加而增加。
图9a示出了根据本公开的各实施例的应变率敏感物质和TPU材料的能量吸收图。该图显示，应变率敏感物质在更高的应变率下提供增加的能量吸收。相比之下，TPU材料在所有应变率下提供相对恒定的能量吸收。根据各实施例，提供在较高应变率下具有增加的能量吸收的衣服允许改进的运动控制，同时也有利于衣服的更容易穿脱(低应变率)。
图9b示出了根据本公开的各实施例的层压有应变率敏感物质的示例可穿戴物品的载荷应变曲线。示例可穿戴物品以0.24m/s的速率从300mm长60mm宽的原始样品尺寸伸展。在各实施例中，可穿戴物品包括层压到基底衣服织物上的应变率敏感材料。图9b示出了仅示例基础衣服织物、仅示例应变率敏感材料和层压在基底衣服织物上的应变率敏感材料(称为“复合”可穿戴物品)的机械特性。基础衣服织物在拉伸载荷和施加的应变之间表现出基本上线性的关系。这种线性关系与应变率无关。复合可穿戴物品需要更高的载荷来实现任何给定的应变(因此更硬)。特别地，复合可穿戴物品的刚度(对应于曲线的梯度)在0至0.5应变之间增加。因此，复合可穿戴物品提供了更硬的衣服响应/支撑。因此可以看出，将应变率敏感材料层压到基底衣服织物上，可以提高可穿戴物品的机械特性，从而增加可穿戴物品的刚度。还可以看出，与单独的应变率敏感物质相比，复合可穿戴物品的刚度有所提高。
图9c示出了根据本公开的各实施例的层压到织物上的应变率敏感物质、层压到织物上的TPU以及单独的基础织物的能量吸收图。该图显示，基础织物在所有应变率下都能提供相对恒定的能量吸收。层压到织物上的TPU在所有应变率下也提供相对恒定的能量吸收，但比基础织物提供更多的能量吸收。层压到织物上的应变率敏感物质在更高的应变率下提供了增加的能量吸收。因此，SRS材料在隔离和层压到织物底层上时，都能在增加的应变率下增加能量吸收。图10示出了当穿着现有技术的压缩短裤(称为“基础压缩短裤”)时和当穿着根据本公开的各实施例的短裤时，使用者腘绳肌的轴向加速度图。
图11示出了使用者腘绳肌的周向加速度图。
图12示出了使用者腘绳肌的所得加速度幅度图。在图10至图12中的每一个中，基础压缩短裤用实线表示，具有固体层压层的应变敏感材料的短裤用虚线表示，具有菱形网格图案化层的应变敏感材料的短裤用点线表示。对于具有固体层压SRS材料和菱形网格图案化SRS材料的短裤，与现有技术的非压缩和压缩短裤相比，步态周期中肌肉加速度的幅度减小。
图13展示了穿着压缩短裤的使用者在迈步阶段(脚趾离地和下一次脚跟触地之间)腘绳肌的所得加速度。基础压缩短裤用实线表示，具有固体层压层的应变敏感材料的短裤用虚线表示，具有泰森多边形网格图案化层的应变敏感材料的短裤用点线表示。对于具有泰森多边形网格图案形式的SRS材料的短裤，与基础压缩短裤相比，所得的峰值和RMS加速度减小。
人们认为，包含应变率敏感材料的贴身可穿戴物品可以通过控制奔跑的能量来提高运动员的表现效率。在步态周期的迈步阶段，肌肉的动能用于在从脚趾离地到下一次脚跟触地的阶段对腿进行定位。在这个阶段，周向方向和径向方向上的高频肌肉运动(“摆动”)导致能量的低效使用，因此导致运动员的能量管理效率低下。假设动能与速度的平方成正比，并考虑到轴向肌肉加速度的峰值速度，那么与基础跑步短裤相比，带有固体层压层的SRS材料的短裤多保留24％的能量。在同样的基础上，与基础跑步短裤相比，具有泰森多边形网格图案化层的SRS材料的短裤多保留14％的能量。然后，在下一步态周期的站立阶段，这些节省的能量可以转化为有用的动能，从而提高运动员的整体表现。
如前所述，根据本公开的各实施例的可穿戴物品可以包括多个不同几何形状的SRS材料的平面运动控制单元。下面的表1示出了运动控制单元的许多不同几何形状中的每一个的：(a)轴向RMS加速度[m/s2]，(b)轴向加速度的改善[％]，(c)周向RMS加速度[m/s2]，(d)周向加速度的改善[％]，(e)径向RMS加速度[m/s2]，(f)径向加速度的改善[％]，(g)所得RMS加速度[m/s2]，以及(h)所得加速度的改善[％]以及(i)SRS层压层的覆盖面积[cm2]。
表1
Figure BDA0004184054140000171
Figure BDA0004184054140000181
表1示出，应变率敏感物质的量越大，产生的所得肌肉加速度下降就越大。特别是，与无压缩短裤相比，固体层压层的几何形状显示出32％的所得RMS加速度的最大改善。图14示出了根据本公开的各实施例，当穿着具有不同几何形状的平面运动控制单元的短裤时，使用者的腘绳肌的所得RMS加速度图(如上面表1所列)。
下面的表2示出了根据本公开的不同量的肌肉质量对短裤有效性的影响。表2示出了(a)所得RMS加速度[m/s2]，以及(b)不同肌肉质量的两个使用者的所得加速度的改善[％]。
表2
Figure BDA0004184054140000182
表2示出，根据本公开，使用者的肌肉质量越大，短裤提供的加速度的减小就越大。对于每种几何形状，与肌肉质量较小的使用者相比，肌肉质量较大的使用者的所得RMS加速度进一步降低。这是因为更大的肌肉质量在跑步时会产生更大的惯性，致使应变率敏感物质的变形更大，因此硬度更高，导致肌肉运动更有限。图15示出了根据本公开的各实施例，当穿着具有不同几何形状的平面运动控制单元的压缩短裤时，具有不同肌肉质量水平的两个使用者的腘绳肌的所得RMS加速度的图(如以上表2中所列)。
图15a示出了穿着根据本公开的各实施例的压缩短裤的使用者在以各种速度跑步时股四头肌和腘绳肌的所得RMS加速度的减少(与基础短裤相比)图。图15a示出，对于所有跑步速度，运动控制系统对股四头肌的RMS所得加速度的降低幅度大于对腘绳肌的RMS所得加速度的降低幅度。据信，这种差异是由于股四头肌的质量比腘绳肌大。一个人的股四头肌质量通常大约是腘绳肌质量的2.4倍。
图16示出了比较当穿着现有技术的压缩短裤时与当穿着根据本公开的各实施例的短裤时使用者腘绳肌的加速度的图。特别是，该图将基础压缩短裤与具有竖直、水平和对角线的SRS材料的短裤进行了比较。该图示出，运动控制单元的特定几何形状可用于处理特定方向(即轴向、径向或周向)上的肌肉加速度，同时对其他方向上的加速度影响最小。定向加速度通常通过图案与肌肉加速度的方向对齐的几何形状而得到更多的改善。因此，与水平线图案相比，竖直线图案对轴向加速度的影响更大。类似地，水平线图案在周向方向上具有最大的RMS肌肉加速度减小。
当扭矩施加到拉伸元件时，元件中的主应力的方向与轴向运动的方向成45度。图16示出，与竖直线或水平线相比，对角线使RMS周向肌肉加速度降低得更大。控制周向运动对于降低腘绳肌受伤的风险可能很重要。限制这种运动将减少肌腱上的扭转负荷，因为肌肉扭转运动将更少。
下面的表3示出了基础压缩短裤和具有固体层压层和泰森多边形图案化运动控制单元的短裤中的每一个的：(a)轴向RMS加速度[m/s2]，(b)轴向加速度的改善[％]，(c)周向RMS加速度[m/s2]，(d)周向加速度的改善[％]，(e)径向RMS加速度[m/s2]，(f)径向加速度的改善[％]，(g)所得RMS加速度[m/s2]，(h)所得RMS加速度的改善[％]和(i)SRS材料的面积[cm2]。
表3
Figure BDA0004184054140000201
表3示出，运动控制单元的一些几何形状可以在性能上提供显著的改善，同时还能够减少运动控制系统的重量。与覆盖面积为1428.73cm2的基础短裤相比，该固体层压层提供了30％的所得RMS加速度降低，而泰森多边形网格图案提供了28％的所得RMS加速度降低，并且仅具有488.54cm2(覆盖面积减小66％)。由于SRS材料的额外覆盖面积，固体层压层的穿着、穿上和脱下都不如泰森多边形图案舒适。该图表明，即使SRS材料的覆盖面积显著减小，运动控制系统仍然可以具有几乎与全覆盖固体层压层一样好的性能，同时也更容易穿脱，并且穿着更舒适。
图17示出了根据本公开的各实施例，当穿着短裤时，使用者腘绳肌的所得RMS加速度图，以及每条短裤中应变率敏感材料的总面积(如表3所列)。
图18示出了根据本公开的各实施例的由短裤给出的感知支撑图。该图示出，感知支撑随着SRS材料量的增加而增加。这表明运动控制单元的所有测试几何形状都是这种情况。
图19示出了当穿着现有技术的压缩短裤和根据本公开的各实施例的短裤时，使用者的腘绳肌的加速度的幅度相对于频率的图。该图示出，对于根据本公开的短裤，在1-6Hz的频率区域(主体跑步频率)中的肌肉加速度的幅度相对不受影响。然而，在较高的频率(10-40Hz)下观察到幅度的显著降低，该频率对应于运动员跑步时肌肉的“摆动”。这是有益的，因为正常的跑步频率是不受阻碍的，只有有害的肌肉“摆动”频率会减小。
图20示出了在主体跑步频率下，使用者腘绳肌加速度的幅度相对于频率的图。可以看出，在这些频率下，根据本公开的短裤和基础压缩短裤的加速度幅度之间几乎没有差异。
图21示出了在较高的肌肉“摆动”频率下，使用者腘绳肌的加速度幅度相对于加速度频率的图。可以看出，在这些频率下，与基础压缩短裤相比，根据本公开的短裤的加速度幅度显著减小。
图21a示出了根据本公开的各实施例的穿着运动控制紧身衣的使用者的加权力量输出图。通过让受试者站在测力板上进行十次反重力跳跃来测量加权力量输出。图21a示出，与基础紧身衣相比，受试者在穿着带有运动控制系统的紧身衣时，平均力量输出增加了4.12％。据信，这是由于SRS材料提供了对受试者肌肉的周向运动和径向运动的改善控制，从而实现了更高的效率。特别是，据信，在锻炼的落地阶段改善的控制保留了用于后续跳跃的能量。
在各实施例中，可穿戴物品包括运动学胶带。表4示出，与无压缩短裤基础相比，当胶带被直接应用于使用者的皮肤上时以及当它被应用于衣服上时根据本公开的运动学胶带的使用者的腘绳肌的所得RMS加速度。
表4
Figure BDA0004184054140000211
表4示出，当胶带直接应用于皮肤时，SRS材料的效果增加，因为织物和皮肤之间没有滑动和摩擦，这可能导致能量控制效率较低。当SRS材料作为固体层压层应用于衣服上时，与直接应用于皮肤的胶带的38％的改善相比，所得的肌肉RMS加速度在基础上的改善降低到35％。因此，通过将应变率敏感物质直接应用于皮肤可以实现更大的改善。图22示出了根据本公开的各实施例的运动学胶带的使用者在该胶带直接应用于皮肤上和应用于衣服上时肌肉的所得RMS加速度图(如表4所列)。
表5示出了现有技术的运动学胶带(以下称为“基础胶带”)与根据本公开的运动学胶带的多种构造的比较。表5示出：(a)轴向RMS加速度[m/s2]，(b)轴向加速度的改善[％]，(c)周向RMS加速度[m/s2]，(d)周向加速度的改善[％]，(e)径向RMS加速度[m/s2]，(f)径向加速度的改善[％]，(g)所得RMS加速度[m/s2]和(h)所得RMS加速度的改善[％]。
表5
Figure BDA0004184054140000221
表5示出，用于控制肌肉加速度的应变率敏感物质越多，对性能的影响就越大。包裹在腿周围的固体运动控制胶带相对于基础运动学胶带提供了最大的肌肉加速度降低(40％)。图23示出了根据本公开的各实施例的当使用运动学胶带时使用者肌肉的所得RMS加速度图(如表5所列)。
下面的表6示出了根据本公开的各实施例的V形和凹口胶带与基础胶带的比较。表6示出：(a)轴向RMS加速度[m/s2]，(b)轴向加速度的改善[％]，(c)周向RMS加速度[m/s2]，(d)周向加速度的改善[％]，(e)径向RMS加速度[m/s2]，(f)径向加速度的改善[％]，(g)所得RMS加速度[m/s2]和(h)所得RMS加速度的改善[％]。
表6
Figure BDA0004184054140000231
表6示出，与基准胶带相比，V形和凹口胶带都能显著提高性能。这有助于通过减少周向运动来减少HIS。当扭矩施加到拉伸元件时，元件中的主应力的方向与轴向运动的方向成45度。因此，减少与肌肉方向成45度的平面中的应力被认为对腘绳肌损伤的概率来说提供了更大的减少效果。将45度交叉图案(箭头贴片)直接应用于运动员皮肤上，取得了显著效果。图24示出了根据本公开的各实施例的当使用运动学胶带时使用者肌肉的加速度图(如表6所列)。
图24a示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的能量吸收图。图24a示出，具有SRS层压运动控制系统的运动控制胶带在60mm/min的伸展速度下的能量吸收比基础运动控制胶带增加17％，在600mm/min的伸展速度下增加26％，在3000mm/min的伸展速度下增加49％。因此，根据本公开的各实施例的运动控制胶带不仅在所有伸展速度下提供增加的能量吸收，而且随着伸展速度的增加提供增加的能量吸收。
图24b示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的刚度图。图24b示出，具有SRS层压运动控制系统的运动控制胶带的刚度在60mm/min的伸展速度下比基础运动控制胶带增加427％，在600mm/min的伸展速度下增加571％，在3000mm/min的伸展速度下增加825％。因此，根据本公开的各实施例的运动控制胶带不仅在所有伸展速度下提供增加的刚度，而且随着伸展速度的增加提供增加的刚度。
图24c示出了基础运动控制胶带在多个伸展速度下的滞后曲线。图24d示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在那些相同伸展速度下的滞后曲线。在该示例中，运动控制胶带包括具有层压层的SRS材料的运动控制系统。图24c示出，基础运动控制胶带在所有伸展速度下都表现出类似的特性。相反，如图24d所示，根据本公开的各实施例的运动控制胶带随着伸展速度的增加而表现出增加的刚度(由0至10％延伸之间的线的梯度所示)和能量吸收(与加载和卸载线所限定的区域有关)。
图24e示出了比较图24c和24d的运动控制胶带的能量吸收的图。图24e示出，基础运动控制胶带在所有伸展速度下表现出类似的能量吸收。相比之下，根据本公开的各实施例的运动控制胶带在增加的应变率下表现出增加的能量吸收。
图24f示出了比较图24c和24d的运动控制胶带的能量吸收的图。图24f示出，基础运动控制胶带在所有伸展速度下都表现出类似程度的刚度。相比之下，根据本公开的各实施例的运动控制胶带在增加的应变率下表现出增加的刚度。
图25示出了当穿着现有技术的运动胸罩(“基础”)和根据本公开的各实施例的运动胸罩(固体层压和泰森多边形网格图案)时，使用者的乳房组织的轴向和周向位移的图。图26示出了使用者乳房组织的所得位移图。这些图示出了根据本公开的各实施例的结合SRS材料的运动胸罩可以减少使用者的乳房位移。与基础运动胸罩相比，对于根据本公开的各实施例的运动胸罩，步态周期内乳房相对于锁骨的位移的均方根值(RMS)减小。减少了乳房在目标方向上的位移，例如在散步、慢跑、奔跑和开合跳活动时。
表7示出了当由以l0km/hr奔跑的使用者穿着时，根据本公开的各实施例的具有不同运动控制单元构造的多个运动胸罩的比较。表7示出：(a)轴向RMS位移[mm]，(b)轴向位移的改善[％]，(c)周向RMS位移[mm]，(d)周向位移的改善[％]以及(e)SRS材料的覆盖面积[cm2]。
表7
Figure BDA0004184054140000251
表7示出，在运动胸罩上层压更大面积的应变率敏感物质可以减少跑步过程中乳房的位移(目标尺寸)。特别地，当以10km/hr慢跑时以及当以13km/hr跑步时，600微米的固体层压层构造在轴向位移和周向位移方面都表现出最大的改善。图27示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩以10km/hr跑步时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图(如表7所列)。图28示出了当以10km/hr跑步时，使用者乳房组织的周向RMS位移图(也在表7中列出)。图29示出了以13km/hr跑步时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图。图30示出了以13km/hr跑步时，使用者乳房组织的周向RMS位移图。
表8示出了根据本公开的各实施例的具有水平和竖直线图案的运动控制单元的运动胸罩与现有技术的运动胸罩(以下称为“基础运动胸罩”)的比较。表8示出：(a)轴向RMS位移[mm]，(b)轴向位移的改善[％]，(c)周向RMS位移[mm]和(d)周向位移的改善[％]。
表8
Figure BDA0004184054140000261
表8示出，类似于各实施例的短裤，竖直几何特征在控制乳房的竖直运动方面更有效，而水平几何特征更好地控制周向运动。与基础运动胸罩相比，竖直线对轴向位移的改善为48％，但不会改善周向位移。水平线对周向位移的改善为23％。图31示出了当穿着本公开的各实施例的运动胸罩以6km/hr的速度奔跑时，使用者乳房组织的周向和轴向RMS位移图(如表8所列)。
图32示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩同时开合跳时，使用者的乳房组织的轴向RMS位移图。图32示出，对于开合跳(一种高冲击活动)，竖直线将轴向位移减少了22％。结合竖直锁定特征将这方面进一步改善了12％至34％。开合跳时，水平线对乳房轴向位移的影响可以忽略不计。
图32a示出了当穿着根据本公开的各实施例的运动胸罩以10kph跑步时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图。图32a示出，为运动胸罩提供泰森多边形网格的运动控制单元，减少了使用者乳房组织的轴向RMS位移。此外，图32a还示出，当应变率敏感材料附着到运动胸罩内侧时，位移会得到更大的减少。当应变率敏感材料附着到运动胸罩外侧时，位移的减少(与基础运动胸罩相比)为26.61％。当应变率敏感材料附着在运动胸罩内侧时，位移(与基础运动胸罩相比)减少了35.87％。据信，当应变率敏感材料附着在运动胸罩内侧时，位移的更大减少是由于SRS材料被定位得更靠近使用者的身体。
图32b示出了根据本公开的各实施例的具有不同面积覆盖率的SRS材料的运动控制胶带在多个伸展速度下的能量吸收的图。图32b示出，(a)能量吸收随着能量胶带覆盖面积的增加而增加，(b)随着面积覆盖率的增加，随着伸展速度的增加，能量吸收的增加变得更加明显。
图32c示出了根据本公开的各实施例的具有不同面积覆盖率的SRS材料在多个伸展速度下的运动控制胶带的刚度的图。图32c示出，(a)刚度随着能量胶带覆盖面积的增加而增加，(b)随着面积覆盖率的增加，随着伸展速度的增加，刚度的增加变得更加明显。
图32d示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的能量吸收图。图32d比较了具有在不同方向上形成为SRS材料线的运动控制单元的运动控制胶带的能量吸收。在这种情况下，竖直方向是胶带伸展的方向。图32d示出，线与伸展方向越对齐，能量吸收就越大。
图32e示出了根据本公开的各实施例的运动控制胶带在多个伸展速度下的刚度图。图32e比较了具有在不同方向上形成为SRS材料线的运动控制单元的运动控制胶带的刚度。在这种情况下，竖直方向是胶带伸展的方向。图32e示出，线与“伸展”方向越对齐，刚度就越高。
图33示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩所给予的感知支撑。该图示出，感知支撑随着应变率敏感物质的添加而增加。
图33a示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩易于穿脱的平均感知得分图。得分是通过让受试者穿着运动胸罩进行体育活动，然后在主观反馈问卷中以1(低/差)到10(高/最好)的等级对穿脱的容易程度进行排名来获得的。图33a示出，与基础运动胸罩相比，具有根据本公开的各实施例的运动控制系统的运动胸罩被认为更容易穿脱。
图33b示出了根据本公开的各实施例的运动胸罩的平均感知舒适度图。得分是通过让受试者穿着运动胸罩进行体育活动，然后在主观反馈问卷中以1(低/差)到10(高/最好)的等级对舒适度进行排名来获得的。图33b示出，具有根据本公开的各实施例的运动控制系统的运动胸罩被认为比基础运动胸罩更舒适。
图33c示出了根据本公开的各实施例的紧身衣的感知支撑性、舒适性、透气性和力量图。结果是通过让受试者穿着紧身衣进行体育活动，然后在主观反馈问卷中以1(低/差)到10(高/最好)的等级对感知支撑性、控制、透气性和力量进行排名而获得的。图33c示出，包括运动控制系统的紧身衣提供了改善的感知支撑性、控制和力量。
表9示出了基础运动胸罩与根据本公开的各实施例的具有形成为固体层压层和泰森多边形网格的运动控制单元的运动胸罩的比较。表9示出：(a)轴向RMS位移[mm]，(b)轴向位移的改善[％]，(c)周向RMS位移[mm]，(d)周向位移的改善[％]以及(e)SRS材料的覆盖面积[cm2]。
表9
Figure BDA0004184054140000281
表9示出，层压在运动胸罩上的SRS材料可以减少乳房的竖直位移和所得位移。与基础运动胸罩相比，固体层压层以570.87cm2的覆盖面积在竖直RMS位移方面提供了56％的改善，而泰森多边形网格图案以408.58cm2的覆盖面积在竖直RMS位移方面提供了46％的改善(覆盖面积减少28％)。图34示出了根据本公开的各实施例，当穿着运动胸罩时，使用者乳房组织的轴向和所得RMS位移的图，以及(黑色方点表示)每个胸罩中应变率敏感材料的总面积(如表9所列)。
图34a示出了根据本公开的各实施例，当穿着运动胸罩时，使用者乳房组织的轴向RMS位移图，以及这些运动胸罩的应变率敏感材料的覆盖面积(由黑色方点表示)。图34a示出，分区泰森多边形图案和分区细线图案都减少了轴向RMS位移。分区泰森多边形图案提供了35.87％的减少。分区细线图案提供了52.74％的减少。分区泰森多边形图案和分区细线图案都提供了大约250cm2的相似覆盖面积的SRS材料。
表10示出了根据本公开的各实施例的穿着运动胸罩的使用者的乳房的(a)以毫米为单位的RMS轴向位移和(b)RMS轴向位移的改善(作为百分比)。表10将具有单个300μm厚SRS材料层的运动胸罩与具有两个相邻的150μm厚SRS材料层(布置为使得两层可以移动并相互摩擦)的运动胸罩进行了比较。每件衣服中SRS物质的量是相同的，但表10示出，虽然单层结构和双层结构与基础运动胸罩相比都减少了RMS轴向位移，但2层结构比单层结构提供了更大的RMS轴向位移减少。
表10
Figure BDA0004184054140000291
在各实施例中，SRS被层压到衣服上作为密度“映射”图案。表11示出了根据这样的实施例的穿着运动胸罩的使用者的乳房的(a)以毫米为单位的RMS轴向位移和(b)RMS轴向位移的改善(作为百分比)。表11比较了具有分区泰森多边形图案的运动控制单元的运动胸罩，其中一件运动胸罩具有呈分区泰森多边形“扩展”图案的SRS，该图案在下颈部和胸腔区域提供额外的分区支撑。
表11
Figure BDA0004184054140000292
表11示出与没有额外分区支撑的标准分区泰森多边形图案提供的39.86％减少相比，分区泰森多边形“扩展”图案的额外分区支撑可以更好地控制软组织，乳房的RMS轴向位移减少了45.24％。因此，SRS图案的分区映射可以通过战略性地影响衣服的刚度和阻尼特性来提高运动控制系统的性能。
图35示出了说明根据本公开的各实施例的制造包括运动控制系统的可穿戴物品的方法350的步骤的流程图。由项目351表示的该方法的第一步骤包括形成包括贴身可穿戴物品的可穿戴物品，当使用者穿戴该可穿戴物品时，该可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻。由项目352表示的该方法的第二步骤包括形成运动控制系统，该运动控制系统包括至少一层应变率敏感材料，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。
图36示出了根据各实施例的与材料覆盖面积相比的衣服的感知支撑的图。该图表明，随着材料覆盖面积的增加，感知支撑也会增加(由最佳拟合线的正梯度所暗示)。
图37示出了与材料覆盖面积相比的运动胸罩的感知支撑的图。该图表明，随着材料覆盖面积的增加，感知支撑也会增加(由最佳拟合线的正梯度所暗示)。
在各实施例中，可穿戴物品包括织物层，并且形成运动控制系统包括将应变率敏感材料层附着到织物层。在各实施例中，附着包括将应变率敏感材料层层压到织物层。在各实施例中，附着包括将应变率敏感材料层粘附到织物层。在各实施例中，附着包括将应变率敏感材料层编织到织物层中。在各实施例中，附着包括将应变率敏感材料层热压到织物层上。
在各实施例中，SRS材料通过挤压成膜(例如，高达1mm厚)而形成。然后将该膜切割成具有所需几何形状的一个或多个面板。在各实施例中，然后将这些面板热压、层压、粘附、缝合、针织、焊接、浸渍或涂覆到织物层上。
在各实施例中，SRS材料在面板上被挤压成具有期望几何形状的泡沫。在各实施例中，然后将这些面板热压、层压或粘附到织物层。
在各实施例中，SRS材料被挤压成细丝/纤维。在这样的实施例中，将这些SRS长丝与合成纤维共混以制备活性伸展纱线共混物。在各实施例中，纱线被针织到衣服中。在这样的实施例中，纱线可以由10-20％的SRS材料和80-90％的合成纤维组成。可替代地，另外，纱线可以被编织到衣服中。在这样的实施例中，纱线可以由40-50％的SRS材料和50-60％的合成纤维组成。针织物/编织物可以被制成使得在某些地方(即不同的几何形状)存在更大密度的SRS材料，以便提供有针对性的压缩。
由项目353表示的该方法的可选第三步骤包括将另一层应变率敏感材料附着到织物层。在各实施例中，所述另一层附着到织物层的与第一层相对的一面，使得所述织物层夹在应变率敏感材料的两层之间。
由项目354表示的该方法的可选第四步骤包括将另一织物层附着到应变率敏感材料层。在各实施例中，所述另一织物层附着到所述应变率敏感材料层的与所述第一织物层相对的一面，使得所述应变率敏感材料层夹在所述两个织物层之间。
尽管已经参考特定实施例描述和说明了本公开，但本领域普通技术人员将理解，本公开适用于本文中未具体说明的许多不同变型。现在仅通过示例的方式来描述某些可能的变型。
尽管本公开已经被描述为具体化为运动胸罩、短裤和运动学胶带，但是本领域技术人员将理解，其他可穿戴物品也是可能的。例如，可穿戴物品可以包括袜子、袖子(即开口管状衣物)、绑腿、手套或长筒袜。例如，可穿戴物品可以包括鞋子，运动控制系统充当鞋带的替代品。
类似地，尽管主要在运动背景下描述了本公开的各实施例的优点，但是应当理解，提供对身体局部运动的主动控制的衣服也可用于其他设置(例如，用作身体治疗中使用的医用压缩衣服或用作塑身服)。
尽管已经描述了运动控制单元的许多几何形状，但是应当理解，未明确描述的其他几何形状也是可能的，并且在一些情况下是期望的。本领域技术人员将理解，运动控制单元的特定几何形状是根据要对使用者身体部位的运动施加的期望约束(即，在任何给定方向上的运动将被控制或不被控制的程度)而定制的。
本公开还提供了一种可穿戴物品，其包括活性材料层，
其中，可穿戴物品包括贴身可穿戴物品，当被使用者穿戴时，该可穿戴物品的至少一部分被定位为与使用者的身体相邻，并且
其中，所述活性材料层包括至少一层应变率敏感材料，该至少一层应变率敏感材料被构造为控制使用者的一个或多个身体部位的运动。
应该理解，活性材料是一种具有动态(例如，响应于应变率变化)刚度和/或阻尼特性的材料。
在前述描述中，如果提及具有已知、明显或可预见的等价物的整数或元素，则将这些等价物并入本文，如同单独陈述一样。应当参考权利要求书来确定本公开的真实范围，其应当被解释为涵盖任何这样的等价物。读者还将理解，被描述为优选、有利、方便等的本公开的整数或特征是可选的，并且并不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解，这样的可选整数或特征虽然在本公开的一些实施例中具有可能的益处，但在其他实施例中可能不可取，因此可能不存在。

Claims (45)

1.一种可穿戴物品，包括运动控制系统，
其中，所述可穿戴物品包括贴身可穿戴物品，当被使用者穿戴时，所述可穿戴物品的至少一部分被定位为与所述使用者的身体相邻，并且
其中，所述运动控制系统包括至少一层应变率敏感材料，所述至少一层应变率敏感材料被构造为控制所述使用者的一个或多个身体部位的运动。
2.根据权利要求1所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括固体应变率敏感材料。
3.根据权利要求1或2所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括化学应变率敏感材料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括聚合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括化学膨胀剂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述一个或多个身体部位包括软组织身体部位。
7.根据权利要求6所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括控制所述软组织身体部位的速度。
8.根据权利要求6或7所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括控制所述软组织身体部位的位移。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括控制所述软组织身体部位的加速度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括控制能量吸收。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括控制刚度。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述控制取决于所述软组织身体部位的运动的频率。
13.根据权利要求12所述的可穿戴物品，其中，与所述软组织身体部位的运动的相对低频率相比，在所述软组织身体部位的运动的相对高频率下，所述控制更大。
14.根据权利要求13所述的可穿戴物品，其中，所述控制包括在所述软组织身体部位的运动的相对低频率下执行基本上为零的控制。
15.根据权利要求13或14所述的可穿戴物品，其中，所述相对低频率包括5Hz以下的频率，并且所述相对高频率包括5Hz以上的频率。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述相对低频率包括1Hz至5Hz之间的频率，并且所述相对高频率包括10Hz至30Hz之间的频率。
17.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料被构造为控制所述使用者的一个或多个身体部位在给定方向上的运动。
18.根据权利要求17所述的可穿戴物品，其中，所述给定方向包括以下中的一个或多个：
从所述使用者的骨骼的径向方向，以及
围绕所述使用者的骨骼的周向方向。
19.根据权利要求17所述的可穿戴物品，其中，所述给定方向包括以下中的一个或多个：
从所述使用者的给定身体部位的径向方向，
沿着所述使用者的给定身体部位的轴向方向，以及
所述使用者的给定身体部位的周向方向。
20.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料被构造为不控制所述使用者的一个或多个身体部位在不同的给定方向上的运动。
21.根据权利要求20所述的可穿戴物品，其中，所述不同的给定方向包括沿着所述使用者的骨骼的轴向方向。
22.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，包括织物层，
其中，所述至少一层应变率敏感材料附着到所述织物层。
23.根据权利要求22所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料层压到所述织物层。
24.根据权利要求22或23所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料粘附到所述织物层。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料被编织和/或针织到所述织物层中。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料被热压到所述织物层上。
27.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括连续片材。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括应变率敏感细丝材料。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括应变率敏感纤维材料和合成纤维材料的纱线共混物。
30.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述至少一层应变率敏感材料包括多个平面运动控制单元。
31.根据权利要求30所述的可穿戴物品，其中，所述多个平面运动控制单元中的至少一个包括以下几何形状中的一个或多个：
对角线，
竖直线，
水平线，
曲线，
方形，
菱形，
三角形，
六边形，以及
拉胀多边形。
32.根据权利要求30或31所述的可穿戴物品，其中，所述多个平面运动控制单元中的至少一个包括通过表面镶嵌工艺确定的几何形状。
33.根据权利要求32所述的可穿戴物品，其中，所述表面镶嵌工艺包括泰森多边形镶嵌工艺。
34.根据权利要求30至33中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述多个平面运动控制单元包括具有第一几何形状的运动控制单元的第一子集和具有不同的第二几何形状的运动控制单元的不同的第二子集，
其中，所述第一子集中的运动控制单元与所述第二子集中的运动控制单元具有不同的运动控制特性。
35.根据权利要求34所述的可穿戴物品，其中，所述第一子集中的运动控制单元位于所述可穿戴物品的第一区域中，并且所述第二子集中的运动控制单元位于所述可穿戴物品的不同的第二区域中。
36.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述可穿戴物品包括一条短裤。
37.根据权利要求18和36所述的可穿戴物品，其中，所述使用者的骨骼包括股骨。
38.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述可穿戴物品包括胸罩。
39.根据权利要求19和38所述的可穿戴物品，其中，所述使用者的给定身体部位包括所述使用者的躯干。
40.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述可穿戴物品包括袜子。
41.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述可穿戴物品包括在两端具有开口的袖子或管状衣物。
42.根据前述权利要求中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述运动控制系统包括应变率敏感材料的第一层和第二层，所述应变率敏感材料的第一层和第二层被构造为控制所述使用者的一个或多个身体部位的运动，并且
其中，所述应变率敏感材料的第一层和第二层彼此相邻地定位。
43.根据权利要求22至41中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述运动控制系统包括应变率敏感材料的第一层和第二层，所述应变率敏感材料的第一层和第二层被构造为控制所述使用者的一个或多个身体部位的运动，并且
其中，所述织物层夹在应变率敏感材料的第一层和第二层之间。
44.根据权利要求22至43中任一项所述的可穿戴物品，其中，所述运动控制系统包括另一织物层，并且
其中，所述至少一层应变率敏感材料层夹在所述织物层和所述另一织物层之间。
45.一种制造包括运动控制系统的可穿戴物品的方法，所述方法包括：
形成包括贴身可穿戴物品的可穿戴物品，当被使用者穿戴时，所述可穿戴物品的至少一部分被定位为与所述使用者的身体相邻；以及
形成包括至少一层应变率敏感材料的运动控制系统，所述至少一层应变率敏感材料被构造为控制所述使用者的一个或多个身体部位的运动。
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