KR20180015612A - 플렉스그립 - Google Patents

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KR20180015612A
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harness
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캐서린 고스 위더스푼
알렉산더 스틸 켄바움
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에스알아이 인터내셔널
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Abstract

인체의 하나 이상의 세그먼트에 걸쳐 부하를 편안하고 균등하게 분배하기 위해 다양한 가요성 바디 하니스가 제공된다. 제공된 바디 하니스의 내-하중 스트랩의 궤도는 내-하중 스트랩의 길이에 가로질러 균일하게 몸체 세그번트의 피부 아래 부분에 전단력을 인가한다. 이러한 궤도는, 스트랩이 바디 세그먼트를 둘러싸는 상태에서 카테너리 곡선에 근사시킬 수 있다. 바디 세그먼트 주위의 이러한 스트랩의 궤도는, 스트랩을 하부층에 부착하고, 스트랩을 가요성 자재에 결합시키고, 및/또는 그들의 상대적인 위치 및/또는 곡률을 유지하기 위해 내-하중 스트랩 주위에 추가적인 스트랩을 직조함으로써 유지된다. 이러한 바디 하니스는, 바디 하니스를 통해 신체에 힘을 인가하도록 구성된 보조, 재활, 보철 또는 강도-보강 시스템의 일부로 제공될 수 있다.

Description

플렉스그립{Flexgrip}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2015년 2월 25일자로 출원된 미국 가출원 제62/120,794호의 우선권을 주장하며, 그들의 내용은 참조로서 본 명세서에 편입되어진다.
정부 승인
본 발명은, 미국방위고등연구계획국(Defense Advanced Research Projects Agency)이 수여한 계약 P22139 및 웨어러블 로보틱스 아이알앤디(Wearable Robotics IR & D)의 일환으로 수여되는 계약 W32U7A에 따라 정부 지원으로 일부가 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에 일정 권리를 갖는다.
[0001] 본 출원에서 달리 명시하지 않으면, 이 섹션에 기술된 자료들은, 본 출원에서의 청구항들에 대한 선행 기술이 아니고, 이 섹션에 포함됨으로써 선행 기술이라고 인정되지 않는다.
[0002] 많은 신체 활동에서, 활동에 참여한 참가자는, 참가자의 지구력, 강인함, 조정력, 충격 내성, 또는 다른 신체적 변수를 테스트하면서, 자신의 신체 능력의 한계까지 수행하게 된다. 전사들은, 폭포, 불안정한 지형, 또는 기타 예기치 못한 물리적 충격에 기인한 손상의 위험을 무릅쓰고, 지구력의 과중한 부담을 지우면서, 먼 거리에 걸쳐 무거운 짐을 운반하는 것이 예상될 수 있다. 노인 또는 신체 장애인은, 감소된 지구력, 강인함, 상해 저항, 균형, 또는 다른 문제로, 일상 생활의 활동을 수행하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 물품 운송인이나 육체 노동에 종사하는 기타 다른 사람들은, 여러 사람들 사이에서 육체적인 노고들을 조정하는 (예를들어, 대형 물체를 들어올리는) 어려움 및 장시간에 걸쳐 무거운 짐을 반복적으로 들어올리는데 기인한 부상의 위험이 증가할 수 있다. 선수들은, 상당한 일시적인 또는 영구적인 상해를 야기하기에 충분한 다른 힘, 관절 또는 힘줄(tendon: 건)에 노출될 수 있다. 수술 또는 불구로 만드는 부상에서 회복되는 개인은, 재활을 시작하는 데 필요한 최소한의 작업도 수행할 수 없을 수 있으며, 그리하여 회복이 허락되지 않을 수 있다. 다른 예에서는, 각각 그 집단의 구성원 또는 그 활동에의 참가자에게 유용한 것보다 더 많은 신체 능력을 필요로 할 수 있는 집단 혹은 활동이 존재한다.
[0003] 보조 장치들이, 이러한 문제 중 일부를 완화할 수 있다. 다양한 외골격 기반 장치를 포함하는 다양한 보조 장치가, 사용자의 강인함, 내 피로성, 조정력, 또는 다른 인자를 증가시키기 위해 개발되었다. 이러한 외골격 또는 다른 장치는, 전원이 공급되거나 또는 무동력일 수 있으며, 사용자 동작의 피드백에 의해 제어될 수 있거나, 피드-포워드 방식(feed-forward manner)으로 작동되거나, 혹은 완전히 수동적 (예, 탈장(hernia) 벨트, 리프팅 하니스(lifting harness)) 일 수 있다. 보조 장치는, 전기적 또는 기계적 액추에이터, 센서 및 컨트롤러를 포함할 수 있다. 다양한 보조 장치들이, 성공의 정도를 변화시키면서 몇몇의 상기 집단 및 활동에 적용되어 왔다.
[0004] 본 발명의 몇몇 실시예들은, 가요성 바디 하니스(flexible body harness)가 적어도 부분적으로 바디의 세그먼트를 둘러쌀 수 있도록 바디의 세그먼트에 장착 가능한 가요성 바디 하니스를 제공한다. 가요성 바디 하니스는: (i) 가요성 하부층; (ii) 테더(tether); 및 (iii) 제1 및 제2 스트랩(strap); 을 포함한다. 제1 및 제2 스트랩은, 테더 및 가요성 하부층에 연결되어, 가요성 바디 하니스가 적어도 부분적으로 바디의 세그먼트를 둘러쌀 수 있도록 가요성 바디 하니스가 바디의 세그먼트에 장착될 때, 제1 및 제2 스트랩이 바디의 세그먼트 주위에서 적어도 부분적으로 각각의 제1 및 제2 궤도(trajectory)를 따라 배치된다. 바디의 세그먼트 주위의 제1 및 제2 궤도는, 테더에 대해 가요성 바디 하니스의 각각의 측면 상에 존재한다. 또한, 제1 궤도 및 제2 궤도의 상기 테더에 대한 각각의 각도는, 제1 스트랩(strap) 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당되는 부위를 가로지르는 테더로부터, 각각 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 따르는 거리에 따라 증가하며, 그리하여 테더를 통해 가요성 바디 하니스에 전단력이 인가되면, 제1 및 제2 스트랩과 하부층을 통해, 제1 및 제2 스트랩의 각각의 해당하는 부위를 사실상 훨씬 가로지르는 바디의 상기 세그먼트의 피부에 전단력이 인가된다.
[0005] 본 발명의 몇몇 실시예들은, 가요성 바디 하니스가 적어도 부분적으로 바디의 세그먼트를 둘러쌀 수 있도록 바디의 세그먼트에 장착 가능한 가요성 바디 하니스를 제공한다. 가요성 바디 하니스는: (i) 테더; 및 (ii) 제1 및 제2 스트랩; 을 포함한다. 제1 및 제2 스트랩은, 가요성 바디 하니스가 바디의 세그먼트에 적어도 부분적으로 둘러싸도록 바디의 세그먼트에 장착될 때, 바디의 세그먼트 주위에서 적어도 부분적으로 제1 및 제2 궤도 각각을 따라서 제1 및 제2 스트랩이 배치되도록, 상기 테더에 연결된다. 바디의 세그먼트 주위의 제1 및 제2 궤도는, 테더에 대해 가요성 바디 하니스의 각각의 측면 상에 존재한다. 또한, 제1 궤도 및 제2 궤도의 상기 테더에 대한 각각의 각도는, 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당되는 부위를 가로지르는 테더로부터, 각각 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 따르는 거리에 따라 증가하며, 그리하여 테더를 통해 가요성 바디 하니스에 전단력이 인가되면, 제1 및 제2 스트랩을 통해, 제1 및 제2 스트랩의 각각의 해당하는 부위를 사실상 훨씬 가로지르는 바디의 상기 세그먼트의 피부에 전단력이 인가된다. 가요성 바디 하니스는: (iv) 테더를 통해 가요성 바디 하니스에 힘이 가해질 때, 각각 제1 및 제2 궤도를 따라 제1 및 제2 스트랩을 유지하도록 제1 및 제2 스트랩과 함께 직조되는 복수개의 정렬 스트랩; 을 더 포함한다.
[0006] 본 발명의 몇몇 실시예들은: (i) 가요성 바디 하니스가 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 바디의 세그먼트에 가요성 바디 하니스를 장착하는 단계; 를 포함하는 방법을 제공한다. 가요성 바디 하니스는: (a) 가요성 하부층; (b) 테더; 및 (c) 제1 및 제2 스트랩; 을 포함한다. 제1 및 제2 스트랩은, 가요성 하부층 상에 배치되며, 제1 및 제2 스트랩이 바디의 세그먼트 주위에서 적어도 부분적으로 각각의 제1 및 제2 궤도를 따라 배치되도록, 테더 및 가요성 하부층에 연결된다. 바디의 세그먼트 주위의 제1 및 제2 궤도는, 테더에 대해 가요성 바디 하니스의 각각의 측면 상에 존재한다. 또한, 가요성 하부층과 제1 스트랩 사이의 연결 위치는, 제1 궤도가 조정될 수 있도록 조절 가능하다. 테더에 대한 제1 궤도 및 제2 궤도의 각각의 각도는, 테더를 통해 가요성 바디 하니스에 힘이 가해질 때, 제1 및 제2 스트랩 및 하부층을 통해, 바디의 세그먼트의 피부에 전단력이 가해지도록, 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로지르는 테더로부터 각각 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 따르는 거리가 멀어질수록 증가한다.
상기 방법은: (ii) 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘을 인가하는 단계; (iii) 상기 제1 스트랩을 따르는 둘 이상의 위치에서, 상기 제1 스트랩 및 상기 하부층을 통해 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되는 전단력의 상대적인 양을 결정하는 단계; (iv) 2 개 이상의 위치 중 어느 것에서 인가되는 전단력이 가장 큰지를 결정하는 단계; 및 (v) 상기 두 개 이상의 위치 중에서 인가되는 전단력이 가장 큰 위치에서 상기 스트랩을 조정하여, 상기 두 개 이상의 위치 중의 상기 결정된 위치에서 상기 제1 스트랩 및 상기 하부층을 통해 상기 바디의 상기 세그먼트의 피부에 인가된 전단력이 감소하도록, 상기 스트랩을 조정하는 단계; 를 더 포함한다.
[0007] 이들 및 다른 태양, 이점 및 대안은, 첨부 도면을 적절하게 참조하면서, 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
[0008] 도 1은 가요성 바디 하니스를 도시한다.
[0009] 도 2는 바디 세그먼트 주위에 장착된 가요성 바디 하니스의 스트랩들의 궤도를 도시한다.
[0010] 도 3a는 원통형 바디 세그먼트 주위에 장착된 예시적인 바디 하니스의 배면도이다.
[0011] 도 3b는 도 3a에 도시된 예시적인 바디 하니스의 측면도이다.
[0012] 도 3c는 원통형 바디 세그먼트 주위에 장착된 예시적인 바디 하니스의 배면도이다.
[0013] 도 3d는 도 3c에 도시된 예시적인 바디 하니스의 측면도이다.
[0014] 도 4a는 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 측면도이다.
[0015] 도 4b는 도 4a에 도시된 바디 하니스의 배면도이다.
[0016] 도 5는 바디의 전박(forearm) 주위에 장착된 바디 하니스의 사시도이다.
[0017] 도 6은 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 배면도이다.
[0018] 도 7a는 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 측면도이다.
[0019] 도 7b는 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 측면도이다.
[0020] 도 7c는 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 측면도이다.
[0021] 도 8은 바디 하니스의 스트랩의 상호 연결을 도시한다.
[0022] 도 9a는 바디 하니스의 스트랩의 상호 연결을 도시한다.
[0023] 도 9b는 도 9a에 도시된 바디 하니스의 스트랩의 상호 연결의 제1 구성의 개략도를 도시한다.
[0024] 도 9c는 도 9a에 도시된 바디 하니스의 스트랩의 상호 연결의 제2 구성의 개략도를 도시한다.
[0025] 도 10a는 바디의 종아리 주위에 장착된 바디 하니스의 측면도이다.
[0026] 도 10b는 바디 하니스에 힘을 인가한 후의 도 10a에 도시된 바디 하니스의 측면도이다.
[0027] 도 10c는 바디 하니스의 스트랩을 조정한 후의 도 10b에 도시된 바디 하니스의 측면도이다.
[0028] 도 10d는 바디 하니스의 스트랩을 추가로 조정한 후의 도 10c에 도시된 바디 하니스의 측면도이다.
[0029] 도 11a는 다수개의 바디 하니스를 포함하는 예시적인 가요성 엑소수트의 정면도이다.
[0030] 도 11b는 도 11a의 예시적인 가요성 엑소수트의 측면도이다.
[0031] 도 11c는 도 11a의 예시적인 가요성 엑소수트의 배면도이다.
[0032] 도 12a는 바디 하니스의 구성 요소의 개략도이다.
[0033] 도 12b는 바디 하니스의 구성 요소의 개략도이다.
[0034] 도 12c는 바디 하니스의 구성 요소의 개략도이다.
[0035] 도 12d는 바디 하니스의 구성 요소의 개략도이다.
[0036] 도 12e는 바디 하니스의 구성 요소의 개략도이다.
[0037] 도 12f는 바디 하니스의 구성 요소들의 개략도이다.
[0038] 다음의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부 도면에 참조부호가 매겨진다. 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 도면에서, 유사한 부호는 전형적으로 유사한 엘리먼트를 나타낸다. 발명의 상세한 설명, 도면, 및 특허 청구 범위에 기재된 예시적인 실시예들이 본 발명을 제한하도록 의도되는 것이 아니다. 다른 실시예들이 활용될 수 있고, 다른 변형예들이 이하의 본 명세서의 주제의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 이하에 일반적으로 기술된 바와 같이, 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 본 명세서 등의 개시된 여러 태양들이, 이하에 명시적으로 의도된 모든 광범위하고 다양성을 갖는 상이한 구성으로, 배치, 치환, 결합, 분리 및 설계되어질 수 있는 것으로 기꺼이 이해되어져야 한다.
I. 개관
[0039] 본 발명의 몇몇 실시예들은, 예를들어 착용자의 다양한 신체 활동과 관련하여, 착용자의 바디에 장착되고 착용자의 바디에 힘을 가하도록 구성된 가요성 바디 하니스를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 가요성 바디 하니스는, 착용자의 바디의 근육 부분에 의해 인가되는 힘을 증가시키도록 착용자의 바디의 세그먼트들 사이에 힘을 전달할 수 있거나, 착용자의 바디로부터 보철 장치 (예를들어, 인공 다리 및 인공 팔) 로 힘을 전달하거나, 부하 (예를들어, 배낭, 무거운 도구) 에 힘을 전달하거나, 차량의 일부로부터의 힘 (예를들어, 행글라이더 프레임으로부터 가해지는 힘) 을 전달하거나, 수술 또는 재활 장치의 부분으로서의 힘을 전달하거나, 또는 다른 어떤 응용예에 따라 착용자의 바디의 하나 이상의 세그먼트로의 힘 또는 하나 이상의 세그먼트로부터의 힘을 전달할 수 있다.
[0040] 이러한 바디 하니스는, 이러한 힘을, 바디 세그먼트의 피부를 통해 착용자의 바디 세그먼트 안으로 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 힘은, 수직력 (normal force) (즉, 피부 표면 안으로의 힘) 및/또는 전단력 (shear force) (즉, 피부 표면에 평행한 힘) 을 포함할 수 있다. 그러나, 피부의 어느 특정 영역에 너무 큰 수직력 및/또는 전단력을 전달하면 (즉, 어느 한 위치에서 피부에 너무 큰 수직 및/또는 전단 압력을 가하면), 불편함 및/또는 상해를 유발할 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 가요성 바디 하니스는, 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 피부 영역 상에 균일하게 상기 힘을 분배하도록, 예를들어, 바디 세그먼트의 피부의 어느 특정 영역에 걸쳐 인가되는 최대 수직 및/또는 전단 압력을 어느 최대값 아래로 유지하면서, 가요성 바디 하니스를 통해, 바디 세그먼트 내로 전달되는 전체 힘의 증가되는 양을 제공하도록, 구성되어진다.
[0041] 특히, 본원에 기술된 가요성 바디 하니스는, 그러한 바디 세그먼트의 피부에 인가되는 전단력 및/또는 전단압력을 고르게 분산시키도록 구성된다. 인가된 힘의 실질적인 부분이 바디 세그먼트 상의 피부 표면에 평행하도록, 바디 세그먼트의 장축 방향으로 바디 세그먼트에 힘을 인가하는 것이 종종 유리하다. 예를들어, 이동 중에 발목에 로드가 걸린 상황 하에서 굽힘운동으로부터 에너지를 회복하도록 및/또는 발목의 연신을 돕도록 종아리와 발 사이의 힘을 제공하는 것을 편리하게 하기 위해, 발목 뒤의 종아리의 장축을 따라, 바디의 종아리로부터 힘을 전달하는 것이 유익할 수 있다. 다른 예로서, 이동 중에 무릎에 로드가 걸린 상황 하에서 굽힘운동으로부터 에너지를 회복하도록 및/또는 무릎의 연신을 돕도록 종아리와 허벅지 사이의 힘을 제공하는 것을 편리하게 하기 위해, 무릎 앞의 종아리와 허벅지의 장축을 따라, 바디의 종아리와 허벅지로부터 힘을 전달하는 것이 유익할 수 있다 이러한 힘은, 바디 세그먼트의 피부를 가로질러 고르게 분포되는 및 인가된 힘의 방향에 평행한 전단력 및/또는 전단압력으로서, 본원에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스에 의해, 바디 세그먼트의 피부 안으로 전달될 수 있다.
[0042] 이는, 도 1에 예시적인 방식으로 도시된다. 도 1은, 착용자의 발목을 가로질러 힘을 인가하도록 구성된 다수의 요소를 포함하는 보조 시스템(100)의 요소를 도시한다. 상기 시스템(100)은, 착용자의 바디의 종아리 세그먼트에 장착된 가요성 바디 하니스(110)를 포함한다. 가요성 바디 하니스(110)는, 테더(115) 또는 가요성 바디 하니스(110)의 다른 힘-커플링 수단을 통해 트랜스미션 엘리먼트(120)에 연결되고, 트랜스미션 엘리먼트(120)는, 다시, 착용자의 바디의 발 세그먼트에 장착된 부츠(130) 에 연결된다. 상기 트랜스미션 엘리먼트(120)는, 각각 가요성 바디 하니스(110) 및 부츠(130)를 통해 착용자의 바디의 종아리와 발 사이에 힘을 제공하도록 구성된 수동 소자 (예를들어, 스프링, 쇽업소버, 탄성 코드, 풀리) 및/또는 능동 소자 (예를들어, 유압 실린더, 선형 전기 액추에이터, 꼬인 끈 액추에이터(twisted string actuator), 전기 기계식, 정전기 식, 유압식 또는 다른 방식으로 구성된 클러치) 를 포함한다. 발목 뒤에서 종아리와 발 사이에서 전달되는 이러한 힘은, 발목에 연신 또는 족저굴곡 토크를 제공하도록 및/또는 발목에 압축력을 제공하도록, 작용할 수 있다.
[0043] 도 1에 도시된 시스템(100)은, 가요성인 제1 바디 하니스 엘리먼트 (즉, 가요성 바디 하니스(110)) 및 강성인 제2 바디 하니스 엘리먼트 (즉, 부트(130)) 를 구비하고, 착용자의 발목을 가로질러 힘 및/또는 토크를 인가하도록 구성된다. 그러나, 본원에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 다양한 별도의 바디 세그먼트 (예를들어, 대퇴부, 발, 상완, 하완, 손, 손가락의 세그먼트, 머리, 몸통, 골반) 및/또는 바디 세그먼트의 일부 (예를들어, 상부 몸통, 하부 몸통) 에 장착될 수 있고, 액추에이터, 스프링, 쇽업소버, 클러치 또는 다른 힘-전달 요소를 통해 하나 이상의 다른 바디 세그먼트에, 가요성 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 또다른 부위에 (예를들어, 상체의 하니스로부터 하체의 하니스까지), 부하나 기타 장치에 (예를들어, 배낭에, 인공 보철에, 어떤 도구에, 차량에), 혹은 어떤 다른 오브젝트나 바디 부위에, 연결되어질 수 있다.
[0044] 도 1에 도시된 바와 같이, 가요성 바디 하니스(110)를 통해 종아리 바디 세그먼트에 인가되는 힘은, 종아리 바디 세그먼트의 장축 방향이다. 이러한 예에서, 종아리 바디 세그먼트의 피부를 통해 종아리 바디 세그먼트에 인가되는 힘의 상당량이, 전단력 및/또는 전단압력으로서 가요성 바디 하니스(110)에 의해 피부에 인가될 수 있다. 가요성 바디 하니스(110)는, 주어진 크기의 힘으로 가요성 바디 하니스(110)의 로딩(loading)에 기인하여 피부의 임의의 한 영역에 가해지는 최대 전단력을 감소시키도록, 피부의 일 영역을 가로질러 이 전단력을 균일하게 인가하도록 구성될 수 있다.
[0045] 이러한 인가된 힘을 고르게 분배하기 위해, 이러한 가요성 바디 하니스는, 테더 또는 가요성 바디 하니스의 다른 힘 전달 수단에 결합된 한 쌍 이상의 스트랩(strap)을 포함할 수 있다. 각각의 스트랩은, 그 길이를 따라 실질적으로 비신축성이면서, 다른 방향으로는 가요성이다. 따라서, 각각의 스트랩은, 그 길이를 따라 힘을 전달할 수 있는 한편, 예를들어 스트랩을 포함하는 가요성 바디 하니스가 장착된 바디 세그먼트의 기하학적 구조의 변화에 따라, 만곡 및/또는 구부릴 수 있다. 스트랩은, 테더 또는 다른 힘 전달 수단을 통해 가요성 바디 하니스에 힘이 가해질 때, 전단력이 각각의 스트랩의 일부분을 가로질러 바디의 피부에 실질적으로 균등하게 가해지도록, 적어도 부분적으로 바디 세그먼트 주위의 각각의 궤도를 따라 배치될 수 있다. 이러한 부위는, 하나 이상의 스트랩 전체, 테더에 대해 스트랩(들)을 부착하기에 가장 근접한 하나 이상의 스트랩의 부위, 및/또는 테더에 대해 스트랩(들)을 부착하기에 거리가 먼 하나 이상의 스트랩의 부위를 포함할 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스의 한 쌍의 스트랩 각각의 스트랩 궤도는, 예를들어 바디 세그먼트 주위의 테더의 위치를 대체할 수 있는 테더에 인가되는 힘과 균형을 맞추는 것과 같이, 테더에 대해 가요성 바디 하니스의 대향 측면 상의 바디 세그먼트 주위를 이동할 수 있다. 균등하게 인가된 전단력 및/또는 전단압력은 주로, 테더 또는 가요성 바디 하니스의 다른 힘-전달 수단에 인가되는 힘에 평행한 방향으로 인가될 수 있다.
[0046] 이러한 스트랩의 궤도는, 추가적인 고려 사항에 따라 특정될 수 있다. 예를들어, 본 명세서에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도는, 상기 스트랩이 상기 하니스가 장착된 바디 세그먼트 상에서 미끄러지지 않도록 특정될 수 있다. 즉, 스트랩의 궤도는, 스트랩을 따른 각 위치에서 가해지는 수직방향의 힘 및/또는 압력이 스트랩을 따른 각 위치에서 가해지는 전단력 및/또는 전단압력에 비해 충분히 커서, 가요성 바디 하니스가 피부에 대해 미끄러지지 않도록, 특정될 수 있다.
[0047] 본원에 기술된 바와 같이, 가요성 바디 하니스의 스트랩의 일 부위를 가로질러 전단력을 실질적으로 고르게 인가하는 단계는, 스트랩의 상기 부위를 가로지르는 전단력의 어떤 변화량에 대해, 어떤 소정의 양 미만으로 변화하는, 스트랩의 상기 부위를 따르는 각각의 위치에 전단력 및/또는 전단압력의 범위를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 예를들어, 스트랩의 상기 부위를 따라 피부에 인가되는 최대 전단력 및/또는 전단압력과 스트랩의 상기 부위를 따라 피부에 인가되는 최소 전단력 및/또는 전단압력 간의 차이는, 어떤 특정 양 (예를들어, 10 %) 미만일 수 있다. 가요성 바디 하니스의 스트랩의 일 부위를 가로지르는, 바디의 세그먼트의 피부에 인가되는 전단력의 이러한 패턴은, 10 % 미만으로 변한다고 말할 수 있다. 다른 예에서, 스트랩을 따르는 위치의 변화에 따른 인가된 전단력의 변화율은, 스트랩의 상기 부위를 가로지르는 어떠한 위치에서도, 어떤 소정의 최대값보다 클 수 없다.
[0048] 바디 세그먼트 주위의 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도는, 다양한 방법에 따라 결정 및/또는 설정되는 다양한 형상에 대응할 수 있는바, 그리하여, 가요성 바디 하니스가 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 바디 세그먼트에 장착되 때 그리고 힘이 가요성 바디 하니스의 테더를 통해 인가될 때, 스트랩을 통해, 각 스트랩의 부위들을 사실상 훨씬 가로지르는 바디 세그먼트의 피부에 전단작용(shear) (예를들어, 전단 압력) 이 인가된다. 몇몇 예에서, 전단력이 균등하게 인가되는 부위는, 실질적으로 모든 스트랩 (예를들어, 바디 세그먼트의 피부와 접촉 및/또는 인접한 스트랩 모두) 을 포함할 수 있다. 전단 압력을 균등하게 인가하기 위해, 힘이 가해지는 테더에 대한 (따라서 인가된 힘의 방향에 대한) 스트랩의 각도는, 상기 스트랩의 이러한 부위를 가로지르는 테더로부터의 거리에 따라 증가할 수 있다. 이러한 구성에서, 스트랩으로부터 (예를들어, 가요성 바디 하니스의 다른 요소(들)나 하부층을 통해, 또는 직접) 피부에 인가되는 전단 압력은, 상기 스트랩의 상기 부위를 가로지르는 각 위치에서 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 즉, 전단력은 스트랩의 상기 부위에 고르게 인가될 수 있다.
[0049] 이러한 궤도의 예가, 도 2에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 도 2는 이러한 방식으로 구성된 가요성 바디 하니스(200)의 개략도를 도시한다. 하니스(200)는 테더(210)에 결합된 다수의 스트랩(220)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스트랩(220)의 궤도는 하니스(200)가 장착될 수 있는 바디 세그먼트로부터 풀리게 된다. 테더(210)를 통해 하니스(200)에 인가될 수 있는, 결과적으로 스트랩(220)의 부위들을 가로지르는 바디 세그먼트의 피부에 고르게 인가되는, 힘(205)의 방향이, 수직 화살표 ( "인가된 힘 방향") 로 나타내어진다. 수평 화살표 ( "바디 세그먼트 주위") 는, 하니스(200)가 이러한 바디 세그먼트에 장착될 때, 바디 세그먼트 주위의 변위의 방향을 나타낸다.
[0050] 도 2에서의 스트랩(220)의 도시된 궤도는, 바디 세그먼트를 완전히 둘러싸는 궤도일 수 있다 (예를들어, 도시된 스트랩의 단부들은, 스냅(snaps), 타이(ties), 노트(knot), 잡착제, 혹은 한 쌍의 스트랩의 단부들을 결합하는 어떤 다른 수단에 의해 테더(210)에 대향하는 바디 세그먼트의 일 측면 상에서 함께 결합될 수 있으며, 및/또는 대향하는 스트랩들은, 그 단부에서, 테더(210)에 결합되는 및 바디 부를 둘러싸는 단일의 연속 스트랩을 포함할 수 있다). 대안적으로, 도시된 궤도는, 바디 세그먼트를 부분적으로 둘러쌀 수 있거나 (예를들어, 스트랩들(220)의 단부들은, 하부층에 테더링(tether)되어질 수 있거나, 및/또는 스트랩들은 바디 세그먼트 주위에서 연속될 수 있는바, 대응하는 스트랩들의 단부와 만나기 위해, 바디 세그먼트에 하니스(200)를 탈착하기 위한 걸쇠나 기타 수단과 결합하기 위함이다), 또는 바디 세그먼트를 반복적으로 둘러쌀 수 있다 (예를들어, 특정 스트랩이, 도시된 궤도를 따라, 반대편 스트랩의 단부를 만나거나 걸쇠와 결합하거나 하부층과 결합하거나 다른 방법으로 종결하기 전에, 바디 세그먼트 둘레를 한번 이상 완전히 감싸도록 할 수 있다).
[0051] 특정 스트랩의 궤도는, 특정 스트랩상의 다수의 상이한 위치에서, 다수의 상이한 위치에서의 스트랩에 의해 피부에 직접 또는 간접적으로 인가되는 전단작용 (예를들어, 다수의 상이한 위치에 인가된 전단력 및/또는 전단 압력) 이 실질적으로 동일하도록 특정될 수 있다. 이는, 도 2의 하니스(200)의 동일한 스트랩(220) 상의 예시적인 위치 "LOC1" 및 "LOC2"에 의해 나타내어 진다. 스트랩에 의해 바디 세그먼트의 피부 안으로 직접 또는 간접적으로 가해지는 전단력 (c1 및 c2) 은 물론, 스트랩을 따르는 양 방향으로의 인장력 (스트랩을 향한 방향으로의 a1 및 a2, 스트랩으로부터 멀어지는 방향으로의 b1 및 b2) 도, 각각의 위치에 대해, 각각의 힘 선도에 의해, 도시된다. 상기 스트랩(220)이 그 길이를 따라 힘을 전달할 수 있지만 수직 방향으로 가요성이므로, 스트랩을 따라 전달되는 힘 (예를들어, 스트랩의 길이를 따르는 스트랩의 인장력 (a1, a2, b1, b2)으로서의 힘) 은, 스트랩이 각 위치에서 멀어짐에 따라, 스트랩의 방향으로 움직이게 된다. 스트랩(220)의 궤도는 테더(210)에 대한 스트랩의 각도가 테더(210)로부터의 거리에 따라 증가하기 때문에, 스트랩을 따라 전달되는 이들 힘의 각도는 동일하지 않으며, 따라서 잔류 힘 (c1, c2) 이, 각 위치의 스트랩으로부터 직접 또는 간접적으로 (예를들어, 전단력 또는 전단압력으로) 피부에 가해질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스트랩(220)의 궤도는, 이러한 잔류 힘이 스트랩의 일 부위에 걸쳐 실질적으로 동일하도록 (도 2에서 c1 및 c2의 동일한 크기로 도시됨), 전단작용이 스트랩의 상기 부위에 걸쳐 (예를들어, 스트랩의 전부에 걸쳐, 테더(210)에 근접한 스트랩의 일 부위에 걸쳐) 고르게 분포될 수 있도록, 특정될 수 있다.
[0052] 상기 도시된 궤도 및 힘은, 도면의 2 차원 평면 상에 투영된 바디 세그먼트의 외부 표면을 따르는 3 차원 공간에서의 위치 (예를들어, 바디 세그먼트의 피부 상의 위치) 를 나타낸다는 점에 주목하여야 한다. 실제로, 본 명세서에 설명된 바와 같은 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도는, 하니스가 착용자의 바디 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 장착될 때, 3 차원 형상을 가질 것이다. 또한, 이러한 스트랩에 의해 피부에 가해지는 힘은 피부 표면에 평행한 힘 (즉, 전단력 및/또는 전단압력) 과 피부 표면에 수직인 힘 (즉, 피부로의 압축력 및/또는 압력) 을 모두 포함할 수 있다.
[0053] 여기에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스의 스트랩 (예를들어, 스트랩(220)) 의 궤도는, 하니스가 바디 세그먼트에 장착되고, 테더 또는 다른 적재(loading) 수단을 통해, 힘이 인가될 때, 스트랩의 여러 부위들에 걸친 바디 세그먼트의 피부에 전단력이 균일하게 인가되도록, 다양한 형태를 가정 및/또는 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 상기 궤도의 부위들은 카테너리 곡선(Catenary curve)의 섹션들에 대응될 수 있다. 예를들어, 바디 세그먼트의 표면 형상이 원통에 가깝다면, 카테너리 곡선의 절반에 해당하는 바디 세그먼트의 바깥 쪽에 걸친 괘도를 따르는 스트랩이, 테더를 통해 적재될 때, 그 궤도가 카테너리 곡선의 절반에 해당하는 스트랩의 부위를 가로지르는 바디 세그먼트의 피부에 전단력을 고르게 인가할 수 있다. 다른 모양을 포함하는 스트랩의 다른 궤도는, 스트랩의 일부 또는 모든 길이에 걸쳐 스트랩에 의해 가해지는 힘을 고르게 분배하는데 사용될 수 있다. 이러한 궤도는, 대응하는 바디 세그먼트의 모델에 기초하여 (예를들어, 원통형 기하학적 구조에 기초하여, 특정 착용자의 바디 세그먼트의 측정된 기하학적 구조에 기초하여, 대단히 많은 개개인들의 바디 세그먼트의 계산된 평균 기하학적 구조에 기초하여) 결정될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 하니스의 하나 이상의 스트랩의 궤도가, 예를들어, 스트랩에 의해 피부 내측으로 가해지는 힘이 상기 스트랩의 하나 이상의 부위에 걸쳐 고르게 분포되도록 하는 정도를 증가시키기 위해, 조정될 수 있도록, 상기 가요성 바디 하니스가 조정될 수 있다.
[0054] 상술한 바와 같이, 가요성 바디 하니스의 한 쌍의 스트랩은, 착용자의 바디 세그먼트를 완전히 둘러싸는 단일의 연속적인 스트랩을 형성할 수 있다. 상기 스트랩은, 각각의 스트랩의 하나 이상의 부위가 각각의 스트랩의 해당하는 부위를 따라 바디 세그먼트의 피부 상에 전단력을 균일하게 가하도록, 바디 세그먼트의 기하학적 구조 또는 다른 특성에 기초하여, 각각의 궤도를 따를 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 궤도는, 스트랩들이 결합되는 하니스의 테더에 대한, 상기 스트랩의 각도가 테더로부터 스트랩을 따르는 거리에 따라 증가하는, 그러한 세그먼트들을 포함할 수 있다. 이러한 궤도는, 예를들어, 바디 세그먼트의 표면이 대략 원통형인 경우, 카테너리 곡선의 세그먼트에 대응할 수 있다.
[0055] 이는, 도 3a 및 도 3b에 예시적인 방식으로서 도시되어 있다. 도 3a는, 대략 원통형의 바디 세그먼트(305a)를 완전히 둘러싸도록 장착된 가요성 바디 하니스(300a)의 정면도를 도시한다. 도 3b는, 가요성 바디 하니스(300a) 및 바디 세그먼트(305a)의 측면도를 도시한다. 가요성 바디 하니스(300a)는, 그를 통해 가요성 바디 하니스(300a)에 힘이 인가될 수 있는, 그러한 테더(310a)를 포함한다. 가요성 바디(300a)는 또한, 양단부가 테더(310a)에 연결되고 바디 세그먼트(305a) 주위의 궤도를 따르는 연속적인 스트랩(들)(320a)을 포함할 수 있는바, 그리하여, 테더(310a)를 통해 하니스(300a)에 힘이 인가되면, 스트랩(들)(320a)을 통해 바디 세그먼트(305a)의 피부에 전단력이 고르게 인가된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 테더(310a)에 대한 스트랩(320a)의 각은, (예를들어, 테더(310a)로부터 바디 세그먼트(305a)의 대향측 상에서) 스트랩(320a)의 각이 테더(310a)에 직각이 될 때까지, 테더(310a)로부터 스트랩(320a)을 따르는 거리에 따라 증가한다. 스트랩(320a)의 궤도의 형상은, 바디 세그먼트(305a) 주위에서 감겨진 카테너리 곡선의 섹션에 대응할 수 있다.
[0056] 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩(strap)은, 바디 세그먼트 주위를 여러 번 감쌀 수 있다. 가요성 바디 하니스는, 하니스에 인가된 힘이, 전단력 및/또는 수직력으로, 바디 세그먼트의 피부로 분배될 수 있도록 하는 그러한 스트랩의 면적 및/또는 길이를 증가시키는 이러한 방식으로 구성될 수 있다. 이것은, 도 3c 및 도 3d에 예시적인 방식으로 도시되어 있다. 도 3c는, 대체로 원통형인 바디 세그먼트(305b)를 완전히 둘러싸도록 장착된 가요성 바디 하니스(300b)의 정면도를 도시한다. 도 3d는, 가요성 바디 하니스(300b) 및 바디 세그먼트(305b)의 측면도를 도시한다. 가요성 바디 하니스(300b)는, 가요성 바디 하니스(300a)에 힘이 인가되도록 할 수 있는, 그러한 테더(310b)를 포함한다. 가요성 바디 하니스(300a)는 또한, 양단에서 테더(310b)에 연결되고 바디 세그먼트(305b) 둘레를 여러 번 감싸는 궤도를 따르는 연속적인 스트랩(320b)을 포함하는바, 그리하여, 테더(310b)를 통해 하니스(300b)에 힘이 인가되면, 스트랩(들)(320b)을 통해 바디 세그먼트(305b)의 피부에 전단력이 고르게 인가되도록 되어진다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 테더(310b)에 대한 스트랩(320b)의 각도는, (예를들어, 테더(310b)로부터 바디 세그먼트(305b)의 대향측 상에서) 스트랩(320b)의 각이 테더(310b)에 직각이 될 때까지, 테더(310b)로부터 스트랩(320b)을 따르는 거리에 따라 증가한다. 스트랩(320b)의 궤도의 형상은, 바디 세그먼트(305b) 주위에서 감겨진 카테너리 곡선의 섹션에 대응할 수 있다.
[0057] 본 명세서에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 테더 (및/또는 바디 세그먼트를 에워싸고 양단에서 이러한 테더에 결합되는 다수의 연속적인 스트랩) 에 결합되고 하니스가 각 궤도를 따라 장착되는 바디 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 배치되는 여러 쌍의 포함할 수 있는바, 그리하여, 테더에 힘이 인가될 때, (예를들어, 도 2에 도시된 바와 같이) 상기 스트랩은 각각의 스트랩의 해당 부위를 가로지르는 실질적으로 고르게 분포되는 전단력이 인가하도록 되어진다. 또한, 특정 바디 세그먼트에 장착되도록 구성된 가요성 바디 하니스는, 다수의 테더의 각각에 힘이 인가되도록 그리고 그러한 인가된 힘이 하니스의 스트랩의 부위들에 걸쳐 고르게 분배되도록 구성된, 스트랩의 대응하는 세트와 함께, 다수의 테더를 포함할 수 있다. 더욱이 또한, 이러한 가요성 바디 하니스는, 하니스의 테더에 힘이 인가될 때, (예를들어, 스트랩들을 서로 직조 및/또는 한 세트의 정렬 스트랩들로 직조함에 의해, 가요성 하부층이나 다른 의복 또는 자재에 스트랩들을 결합시킴에 의해, 가요성 하부층이나 다른 의복 또는 자재 상에 혹은 그들 내에 스트립들을 형성함에 의해) 스트랩의 부위들에 걸쳐 힘이 균일하게 인가되도록, 스트랩의 궤도를 유지하는 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
[0058] 다수의 각각의 바디 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 장착되도록 구성된 다수의 하니스는, 단일의 가요성 시스템, 예를들어, 가요성 의복에, 통합되어지도록 할 수 있으며, 그리하여 하니스를 각각의 바디 세그먼트에 탈착하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이러한 시스템은, 하나 이상의 유압 실린더, 선형 전기 액추에이터, 꼬인 끈 액추에이터, 전자기계식, 정전기식, 유압식, 그외 구성된 클러치, 스프링, 쇽업소버, 탄성 코드, 풀리, 또는 상기 시스템의 각각의 상이한 가요성 바디 하니스의 테더들 사이에 결합되는 기타 능동 및/또는 수동 힘-전달 요소들을 포함할 수 있는바, 그리하여, 상기 시스템이 그러한 착용자에게 장착될 때 (예를들어, 그가 착용할 때), 착용자의 각각의 상이한 바디 세그먼트들 사이에 상이한 하니스를 통해 힘을 전달하도록 될 수 있다. 이러한 시스템은, 모터 드라이버, 유압 펌프, 정전기 발생기, 센서, 배터리, 제어 인터페이스, 컨트롤러, 또는 시스템의 일부 기능을 제공하도록 구성된 기타 구성 요소들을 (예를들어, 시스템의 가요성 바디 하니스를 통하여 착용자의 몸에 보조적인 힘을 제공하기 위해) 추가로 포함할 수 있다.
II . 가요성 바디 하니스의 실시예
[0059] 본 명세서에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 가요성 바디 하니스가 바디 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 장착될 때, 테더 또는 하니스의 다른 부하-전달 수단에 인가되는 힘이 가요성 바디 하니스의 하나 이상의 스트랩의 사실상 전체 및/또는 하나 이상의 부위를 가로지르는 바디 세그먼트의 피부에 고르게 인가될 수 있도록, 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 이러한 가요성 바디 하니스는, 예를들어, 하니스의 탈착을 용이하게 하기 위해, 상기 스트랩이 바디 세그먼트의 피부에 전단력 및/또는 전단압력 또는 다른 힘을 균일하게 인가할 수 있도록 각각의 궤도를 따라 하니스의 스트랩을 유지하도록 하기 위해, 더욱이 스트랩으로부터 더 넓은 영역에 걸쳐 이러한 인가된 힘을 분산시키기 위해, 상기 스트랩의 궤도의 조정을 용이하게 하기 위해, 피부로부터 습기를 탈취 및/또는 블레이드(blade)나 발사체로부터 절연, 보호를 제공하기 위해, 박테리아 및/또는 곰팡이를 억제하기 위해, 혹은 어떤 다른 기능성을 제공하기 위해, 부가적인 요소를 포함할 수 있고 및/또는 추가적인 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0060] 몇몇 실시예에서, 가요성 바디 하니스는 가요성 하부층을 포함할 수 있다. 가요성 바디 하니스의 스트랩은, 스트랩으로부터 가요성 하부층을 통해 바디 세그먼트의 피부로 전단력 또는 다른 힘의 전달을 용이하게 하기 위해, 그러한 바디 세그먼트에 대해 스트랩의 궤도를 유지하기 위해, 혹은 어떤 다른 기능을 제공하기 위해, 가요성 하부층에 결합되어질 수 있다. 이러한 가요성 하부층은, 스트랩의 것과는 상이한 (예를들어, 적어도 스트랩을 따르는 방향으로, 스트랩의 것보다 더 작은) 유연성 및/또는 컴플라이언스(compliance)를 가져서, 가요성 바디 하니스가 장착된 바디 세그먼트의 피부에, 가요성 하부층을 통해, 전단력 및/또는 전단압력을 균일하게 분배하고 그 길이를 따라서 힘을 전달할 수 있도록 한다.
[0061] 또한, 이러한 가요성 하부층은, 추가적인 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다. 가요성 하부층의 자재는, 미생물의 성장을 방지하기 위해 항-박테리아, 항-곰팡이, 또는 다른 작용제 (예를들어, 은 나노 입자)를 포함할 수 있다. 가요성 하부층은, 착용자의 편안함 및 활동의 효율성을 향상시키기 위해 착용자로부터의 열 및/또는 습기 (예를들어, 땀) 의 전달을 관리하도록 구성될 수 있다. 가요성 하부층은, 스트랩, 이음새(seam), 후크-앤-루프 패스너, 걸쇠(claps), 지퍼, 또는 착용자의 해부학적 측면 및 가요성 바디 하니스의 구성요소들 간의 특정 관련성을 유지하도록 구성된 기타 구성요소들 (예를들어, 스트랩, 테더, 가요성 하부층 자체) 을 포함할 수 있다. 이는 추가적으로, 착용자가 가요성 바디 하니스 및/또는 가요성 바디 하니스를 포함하는 의복이나 시스템 (예를들어, 가요성 엑소수트(exosuit) 시스템) 을 착용 및/또는 탈리할 수 있는 용이성을 증가시킬 수 있다. 가요성 하부층은 추가적으로, (일례로 파라-아라미드 또는 다른 고강도 재료의 가요성 구성요소 또는 패널을 포함시킴으로써) 탄도 무기, 날카로운 모서리, 파편 또는 기타 환경적 위험으로부터 착용자를 보호하도록 구성될 수 있다.
[0062] 몇몇 실시예에서, 가요성 바디 하니스의 스트랩 (및/또는 테더) 은, 가요성 바디 하니스의 가요성 하부층 상에 배치될 수 있다. 상기한 바와 같이, 적어도 스트랩을 따르는 방향으로의, 이러한 가요성 하부층의 유연성은, 예를들어, 가요성 하부층을 통해, 바디 세그먼트의 피부 내로, 상기 스트랩이, 전단력 및/또는 전단압력을 균등하게 분배하도록 및/또는 그 길이를 따르는 인장력을 전송하도록 하기에 용이하게 하기 위해, 스트랩의 길이를 따른 스트랩의 유연성보다 작을 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩은, 스티칭(stitching), 접착제, 스냅 또는 버튼, 추가적인 스트랩, 타이(ties), 후크-앤-루프 패스너에 의해, 가요성 하부층에 부착될 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스의 실시예의 측면도 및 정면도가 각각, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 가요성 바디 하니스(400)는 바디 세그먼트(405) (예컨대, 종아리) 를 둘러싸도록 장착된다. 가요성 바디 하니스(400)는 테더(tether)(410) 및 가요성 하부층(430)에 결합된 4 쌍의 스트랩(420)을 포함한다. 스트랩(420)은, 본 명세서에 기술된 바와 같이 각각의 궤도를 따라 가요성 하부층(430) 상에 배치되는바, 그리하여, 테더(410)를 통해, 힘이 가요성 바디 하니스(400)에 인가될 때, 각 스트랩(420)의 해당하는 부위에 걸쳐서 실질적으로 균일한 (예를들어, 각 스트랩(420)의 전체에 걸쳐서 실질적으로 균일한), 스트랩(420) 및 하부층(430)을 통해, 바디 세그먼트(405)의 피부에 전단력이 인가된다.
[0063] 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 스트랩(420)은 후크-앤-루프 패스너 (hook and loop fastener)의 층에 의해 가요성 하부층(430)에 결합된다. 특히, 복수개의 후크가 스트랩(420)의 하부에 배치되어, 후크가 가요성 하부층(420)의 자재에 제거 가능하게 결합될 수 있도록 한다. 따라서, 가요성 하부층(430)과 각각의 스트랩 사이의 결합 위치가, 바디 세그먼트(405)의 주위에서 스트랩(420)의 궤도를 조정할 수 있도록 하기 위해, 조정될 수 있다. 스트랩(420)의 쌍은 겹치는 궤도를 따라갈 수 있고, 이러한 겹치는 스트랩은 겹치는 궤도의 교차점에서 서로 결합할 수 있는바, 예를들어, 스트랩들(420)의 단부들이 가요성 하부층(430) 상의 제 위치에 유지되고 바디 세그먼트(405) 주위로 변위되지 않도록 하기 위하여, 각 쌍의 스트랩들(420) 간에 전달되는 스트랩들 쌍의 단부에서 잔류 인장력을 허용하기 위함이다. 상기 스트랩들(420)은 각각, 스트랩들(420)로부터 가요성 하부층(430)을 통해 바디 세그먼트(405)의 피부 내로 힘을 분배하도록 구성된 복수개의 돌출부(425)를 포함한다.
[0064] 도 4a 및 도 4b에 도시된 가요성 바디 하니스(400)는, 가요성 하부층 상에 배치된 스트랩의 쌍들을 포함하는 가요성 바디 하니스의 비 제한적인 실시예로서 의도됨을 주목하여야 한다. 예를들어, 이러한 하니스의 스트랩은, 일예로, 스냅, 스티칭, 접착제와 같은 몇몇 다른 수단에 의해, 또는 몇몇 다른 커플링 수단에 의해, 가요성 하부층에 결합될 수 있다. 또한, 그러한 하니스의 스트랩은, 도시된 힘-분배 돌출부(425)를 갖지 않을 수 있고, 및/또는 하니스의 스트랩으로부터 가요성 하부층 내로 및/또는 바디 세그먼트의 피부 내로 힘을 분배하기 위한 몇몇 부가적인 또는 대안적인 수단을 포함할 수 있다. 더욱이 또한, 이러한 가요성 바디 하니스는, 테더에 결합된 더 많거나 더 적은 쌍의 스트랩들을 포함할 수 있고, 및/또는 (예를들어, 이러한 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 다수의 위치로부터 및/또는 다수의 방향으로의 힘의 결합을 제공하기 위한) 관련된 스트랩 및 테더의 추가적인 세트를 포함할 수 있다.
[0065] 몇몇 실시예에서, 가요성 바디 하니스의 스트랩 (및/또는 테더) 은, 가요성 바디 하니스의 가요성 하부층 내에 형성될 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩은, 가요성 하부층을 구성하는 직물이나 기타 자재 내부에 또는 그 위에 배치되는 자재로 형성될 수 있다. 예를들어, 가요성 하부층은 직물층을 포함할 수 있으며, 상기 스트랩은, 폴리머, 수지, 또는 다른 재료로 형성될 수 있는바, 이는, 하부층의 제직물 상에 혹은 제직물 내부에 배치되며, 건조, 경화되거나 하부층 자재에 통합되는 스트랩으로 형성된다. 다른 예에서, 가요성 바디 하니스의 스트랩은 직물 또는 가요성 하부층의 다른 자재로 직조될 수 있다. 예를들어, 상기 가요성 하부층은, 제1 유형의 스레드(thread), 와이어, 또는 다른 자재로부터 직조될 수 있고, 상기 스트랩은, 제2 유형의 스레드, 와이어, 또는 상기 제1 유형의 자재를 통해 제직된 다른 자재로 형성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 스트랩은, 더 촘촘한 직조를 가진, 다른 직조 패턴을 가진, 또는 그렇지않으면 가요성 하부층의 다른 부분에 대해 변형될 수 있는, 직조된 하부층 자재의 영역으로부터 형성될 수 있는바, 그리하여, 상기 스트랩 부위가, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 각각의 궤도를 따라서 힘을 전달할 수 있게 된다. 적어도 상기 스트랩을 따르는 방향으로, 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩을 포함하지 않는 그러한 가요성 하부층의 부위들의 유연성은, 스트랩의 길이를 따르는 이러한 스트랩 부위의 유연성보다 적을 수 있는바, 예를들어, 그 길이를 따르는 장력을 전달하는 가요성 하부층에 형성된 스트랩 요소들 및/또는 그러한 스트랩 요소들로 하여금 바디 세그먼트의 피부 내로 전단력 및/또는 전단압력을 고르게 분포시키도록 하는 것이 용이하게 하기 위함이라는 점에 주목하여야 한다.
[0066] 이러한 가요성 바디 하니스가, 도 5에 도시된다. 가요성 바디 하니스(500)는 바디 세그먼트(505) (예를들어, 전박) 를 둘러싸도록 장착된다. 가요성 바디 하니스(500)는, 가요성 하부층(530) 내에 형성된 스트랩 패턴(520)을 포함한다. 스트랩 패턴(520)은, 가요성 하부층(530)의 직조된 직물 내에 형성된 폴리머 물질일 수 있다. 다른 예에서, 스트랩(520)의 패턴은, 스레드, 와이어 또는 다른 내-하중 자재로 이루어질 수 있는바, 이는, 섬유, 고무, 폴리머, 또는 가요성 하부층(530)의 다른 내-하중 자재의 안으로, 내부에서, 또는 그를 통해 직조된 것이다. 또다른 예에서, 상기 스트랩(520)의 패턴은, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 해당하는 궤도를 따라서, 스트랩 부위가 힘을 전달할 수 있도록, 가요성 하부층(530)의 다른 영역에 비해, 직물의 직조가 더 조밀한, 직조의 패턴이 상이한, 또는 직물의 다른 특성이 상이한, 가요성 하부층(530)의 섬유 영역일 수 있다. 가요성 하부층(530) 내에 형성된 스트랩(520)의 패턴은 테더(tethers)(510)에 연결된다. 스트랩(520)의 패턴은, 본 명세서에 기술된 바와 같은 궤도에 대응하도록 구성될 수 있는바, 그리하여, 힘이 일측 혹은 양측 테더(510)를 통해 가요성 바디 하니스(500)에 인가될 때, 하부층(530)과 스트랩(520)의 패턴을 통해, 바디 세그먼트(505)의 피부에 전단력이 인가되며, 이는, 스트랩(520)의 패턴 내의 스트랩의 해당 부위를 가로질러 실질적으로 균일하다 (예를들어, 스트랩(520)의 패턴을 통한 다수의 궤도들 각각의 전체를 가로질러 실질적으로 균일하다).
[0067] 도 5에 도시된 가요성 바디 하니스(500)는, 가요성 하부층 내에 형성된 스트랩의 쌍을 포함하는 가요성 바디 하니스의 비 제한적 예로서 의도된다. 예를들어, 이러한 가요성 바디 하니스는, (일예로어, 이러한 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 다수의 방향 및/또는 다수의 위치에서의 힘의 커플링을 제공하기 위해) 테더에 결합된 다른 패턴의 스트랩으로 형성된 다소간의 쌍의 스트랩을 포함할 수 있고, 및/또는 스트랩의 패턴을 통해 관련된 스트랩 및/또는 궤도, 그리고 테더의 추가적인 세트를 포함할 수 있다.
[0068] 몇몇 실시예에서, 가요성 바디 하니스의 '내-하중 스트랩’(load-bearing straps)들이, 가요성 바디 하니스가 바디 세그먼트에 장착될 때, 가요성 바디 하니스의 내-하중 스트랩이 각각의 궤도를 따라 유지되도록, 상호 직조되거나, 및/또는 복수개의 추가적인 정렬 스트랩들과 함께 직조될 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스는 도 6에 도시된다. 상기 가요성 바디 하니스(600)는 바디 세그먼트(605) (예를들어, 종아리)를 둘러싸도록 장착된다. 상기 가요성 바디 하니스(600)는 테더(610)에 결합되고 함께 직조된 스트랩 쌍(620)을 포함한다. 스트랩(620)의 서브 세트는, 본 명세서에 기술된 바와 같이 각각의 궤도를 따라 배치된 '내-하중 스트랩’이며, 그리하여, 테더(610)를 통해 가요성 바디 하니스(600)에 힘이 인가될 때, 상기 ‘내-하중 스트랩’(620)을 통해 바디 세그먼트(605)의 피부에 전단력이 인가되도록 하는바, 이는, 상기 ‘내-하중 스트랩’(620)의 각각의 해당되는 부위들에 걸쳐 실질적으로 균일하다 (예를들어, ‘내-하중 스트랩’(620)의 각각의 전체를 가로질러 실질적으로 균일하다). 스트랩(620)의 다른 서브 세트는, 각각의 궤도를 따라 '내-하중 스트랩’을 유지하도록 '내-하중 스트랩’과 함께 직조된 정렬 스트랩이다.
[0069] 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스트랩(620)들은, 브래드(brad)(630)들을 통해 서로 결합된다. 각 브래드는, (예를들어, '내-하중 스트랩'들 사이에서, 정렬 스트랩들 사이에서, 및/또는 하나 이상의 '내-하중 스트랩'들과 하나 이상의 정렬 스트랩 사이에서) 둘 이상의 스트랩들의 상대적인 위치를 유지하도록 구성된다. 대안적으로, 스트랩들 사이에 힘이 전달될 수 있고, 및/또는 스트랩들 사이의 상대적인 위치가, 예를들어, 스티칭(stitching), 매듭(knots), 후크-앤-루프 패스너, 고무 밴드, 또는 접착제와 같은 몇몇 다른 커플링 수단에 의해 유지될 수 있다. 또한, 예시적인 가요성 바디 하니스(600)의 스트랩(620)들의 각각의 교차점에 브래드가 표시되어 있지만, 브래드 (또는 다른 커플링 수단) 는, 가요성 바디 하니스의 스트랩들의 교차점의 서브세트에 위치될 수 있다. 예를들어, 정렬 스트랩들이 서로에 대해 및/또는 '내-하중 스트랩'들에 대해, 서로의 주위에 및/또는 '내-하중 스트랩'들의 주위에 루프가 형성됨으로써, 서로에 대해 및/또는 '내-하중 스트랩'들에 대해 후크-앤-루프 패스너에 의해 결합됨으로써, 혹은 어떤 다른 방식으로 고정됨으로써, 유지되는 동안, 브래드는 단지 '내-하중 스트랩'들의 교차점에 위치될 수 있다.
[0070] 도 6에 도시된 가요성 바디 하니스(600)는, 정렬 스트랩과 함께 직조됨으로써 각각의 궤도를 따라 유지되는 스트랩의 쌍을 포함하는 가요성 바디 하니스의 비 제한적인 예로서 의도된다는 점에 주목하여야 한다. 예를들어, 이러한 하니스는, 이러한 스트랩이 배치되는 (예를들어, 상기 스트랩은 거기에 스냅, 스티칭, 접착제, 또는 어떤 다른 결합 수단에 의해 결합됨), 하부층을 포함할 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩은, 전단력 또는 다른 힘을 바디 세그먼트의 피부로 전달하기 위해, 하니스의 스트랩의 궤도를 유지하기 위해, 피부로부터 수분을 빼내가기 위해, 피부를 보호하기 위해, 또는 어떤 다른 기능성을 제공하기 위해, 그러한 가요성 하부층에 결합될 수 있다. 더욱이 또한, 이러한 가요성 바디 하니스는, 예를들어, 이러한 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 여러 위치로부터 및/또는 여러 방향에서 힘의 결합을 제공하기 위해, 테더에 결합된 다소간의 개수의 스트랩 쌍을 포함할 수 있으며, 및/또는 테더 및 관련 스트랩의 추가 세트를 포함할 수 있다.
A. 하니스의 스트랩으로부터 바디 세그먼트의 피부로 힘을 분배하는 수단의 예
[0071] 여기에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 힘이 테더나 가요성 바디 하니스의 다른 힘-커플링 수단에 인가될 때, 바디 세그먼트의 피부 내로 전단력 또는 다른 힘을 고르게 인가하도록 구성되는 2 개 이상의 스트랩을 포함한다. 이러한 가요성 바디 하니스는, 상기 전달된 전단력이나 다른 힘을 바디 세그먼트의 넓은 피부 영역에 걸쳐 더 분산시키도록 구성된 추가적인 요소 (예를들어, 배튼(battens), 힘-분배 직물) 를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이러한 가요성 바디 하니스의 스트랩은, (예를들어, 상기 스트랩으로 하여금 해당하는 궤도를 따라서 만곡되도록 허용하면서, 상기 스트랩으로부터 인가되는 힘을 분산시키도록 구성된 돌출부 또는 페달을 포함시킴으로써) 그러한 전달된 전단력이나 다른 힘을 바디 세그먼트의 넓은 피부 영역에 분배하도록 구성될 수 있다.
[0072] 제1 실시예에서, 가요성 바디 하니스는 가요성 하부층을 포함할 수 있는바, 그 위에 가요성 하니스의 스트랩이 배치될 수 있다. 가요성 하부층의 내-하중 자재는, 가요성 하부층을 통해 피부로 전달된 전단력이 가요성 하부층에 의해 넓은 영역에 걸쳐 분포되도록, 가요성의 패턴을 가질 수 있다. 특히, 바디 하니스의 스트랩을 따른 특정 위치에서, 상기 가요성 하부층은, 특정 위치에 있는 스트랩의 방향보다, 스트랩으로부터 전달된 전단력의 방향으로 (예를들어, 특정 위치에서 스트랩의 방향에 수직인 방향으로), 실질적으로 덜 유연할 수 있다. 이는, 바디(705a)의 세그먼트 (일례로, 종아리) 에 장착된 가요성 바디 하니스(700a)를 나타내는, 도 7a에 도시되어 있다. 가요성 바디 하니스(700a)는, 적어도 부분적으로 바디 세그먼트(705a) 주위의 각각의 궤도를 따르고 테더(710a) 및 가요성 하부층(730a)에 결합되는 여러 쌍의 스트랩(720a)을 포함한다. 가요성 하부층(730a)은 탄성 이방성인바; 즉, 가요성 하부층(730a)의 내-하중 자재는 제1 방향에 실질적으로 직교하는 제2 방향에서 보다 제1 방향 (수직선으로 표시됨) 에서 덜 유연하다. 이와 같이, 제1 방향으로 가요성 하부층(730a)에 인가된 힘은, (예를들어, 가요성 내-하중 자재가 제2 방향으로 보다 가요성이어서, 인가되는 힘을 제2 방향으로 더 넓은 영역에 걸쳐 전달할 가능성이 낮기 때문에) 제2 방향으로 가요성 하부층(730a)에 인가된 힘들보다, (예를들어, 가요성 내-하중 자재가 제1 방향으로 더욱 강성이여서, 인가되는 힘을 제1 방향으로 더 넓은 영역에 걸쳐 전달할 수 있기 때문에) 보다 넓은 영역에 걸쳐 바디 세그먼트(705a)의 피부에 분배될 수 있다.
[0073] 이는, 도 7a에서 가요성 바디 하니스(700a)의 스트랩(720a)을 따른 제1 위치(701)에 도시되어 있다. 제1 위치(701a)에서, 가요성 하부층은, (예를들어, 스트랩(703a)에 직각인 방향에서 보다 스트랩(704a)의 방향에서 적어도 80% 더 큰 탄성을 갖는) 스트랩(703a)의 방향에 수직인 방향보다 스트랩(704a)의 방향으로 실질적으로 더 유연하다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 가요성 바디 하니스의 가요성 하부층은, 가요성 하부층의 전체 내-하중 자재를 가로질러, 동일한 방향으로, 그리고 동일한 방식으로, 이방성으로 유연한 내-하중 자재의 단편으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 가요성 하부층의 내-하중 자재의 직조 또는 다른 특성은, (일례로, 그러한 스트랩의 사실상 전체를 가로질러) (예를들어, 스트랩의 다양한 위치에서 스트랩의 방향에 수직인 방향으로 보다, 가요성 바디 하니스의 스트랩의 방향으로, 상기 가요성 하부층이 실질적으로 더 유연하도록) 가요성 하부층의 유연성의 이방성의 방향 및/또는 크기가 가요성 하부층을 가로질러 변하도록 구성될 수 있다.
[0074] 또 다른 예에서, 가요성 바디 하니스는, 스트랩으로부터, 바디 세그먼트의 피부로, 및/또는 가요성 하부층 또는 바디 세그먼트의 피부 속으로 힘을 전달하도록 구성된 하니스의 다른 엘리먼트(들)로, 힘을 분배하도록 구성된 바디 하니스의 스트랩에 결합된 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 이것은, 넓은 영역을 가로질러, 각각의 배튼(batten)을 통해, 바디 하니스의 스트랩으로부터 힘을 분배하기 위한 가요성 바디 하니스의 가요성 하부층에 및/또는 상기 스트랩에 결합되는 경질 또는 반 경질 배튼(semi-rigid battens)을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 스트랩의 폭은 효과적으로 증가될 수 있다. 이는, 스트랩으로부터 바디의 세그먼트의 피부에 인가된 전단력을 분배하도록 구성된 복수의 돌출부를 포함하도록 스트랩을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 돌출부의 존재는, 스트랩의 좌굴이나 접힘이 발생하지 않도록 하면서, (예를들어, 스트랩이 스트랩의 일부에 걸쳐 고르게 피부에 전단력을 인가하도록) 본원에 기술된 바와 같이 여전히 만곡된 궤도를 따르도록 하면서, 스트랩이 바디 세그먼트의 피부 상에 전단력 또는 다른 힘을 (일례로, 가요성 하부층을 통해) 직간접적으로 가하는 영역을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
[0075] 이는, 바디의 세그먼트(705b) (예를들어, 종아리) 에 장착된 가요성 바디 하니스(700b)를 나타내는, 도 7b에 도시되어 있다. 가요성 바디(700b)는, 바디 세그먼트(705b) 둘레의 적어도 부분적으로 각각의 궤도를 따르는, 그리고 테더(710b) 및 가요성 하부층(730b)에 연결되는, 여러 쌍의 스트랩(720b)을 포함한다. 상기 스트랩(720b)은 각각 복수개의 돌출부(725b)를 포함하며, 이들은, 가요성 바디 하니스(700b)가 바디(705b)의 세그먼트에 장착될 때 그리고 테더(710b)를 통해 가요성 바디 하니스(700b)에 힘이 인가될 때에, 상기 스트랩(720b)으로부터 상기 하부층(730b)를 통해 바디 세그먼트(705b)의 피부에 인가된 전단력을 분배하도록 구성된다. 이와 같이, 바디 세그먼트(705b)에 인가된 힘은, (예를들어, 돌출부(725b)의 영역을 포함하는 보다 넓은 영역에 인가되는 힘 때문에) 보다 넓은 영역에 걸쳐 바디 세그먼트(705b)의 피부에 분배될 수 있다. 돌출부(725b)를 포함하는 예시적인 스트랩(720b)은, 돌출부(725b)의 폭만큼 연장된 스트랩(720b)의 전체 폭과 동일한 폭을 갖는 강성 스트랩과 유사하게 부하를 분배시키면서, 돌출부(725b) 없이 스트랩(720b)의 폭과 동일한 폭을 갖는 스트랩과 유사하게, 높은 곡률(high-curvature)의 돌출부를 따르며 만곡시키는 능력을 보유할 수 있다.
[0076] 이러한 스트랩이 가요성 하부층 상에 (또는 그 내부에) 배치되는 식으로 가요성 바디 하니스의 스트랩에 이러한 돌출부를 부가하는 것은 비 제한적인 예로서 의도된다는 점에 주목하여야 한다. 대안적으로, 이러한 돌출부는 상이하게 구성된 가요성 바디 하니스의 스트랩 상에 형성될 수 있는데, 예를들어, 이러한 돌출부는, 본 명세서의 다른 곳에서 기술된 바와 같이, 바디 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 각각의 궤도를 따라 스트랩을 유지하기 위해, 그러한 스트랩은 상호 함께 직조되거나 및/또는 정렬 스트랩과 함께 직조되면서, 그러한 돌출부가 가요성 바디 하니스의 스트랩 상에 형성될 수 있다.
[0077] 가요성 바디 하니스는 부가적으로 또는 대안적으로, 하니스가 장착되는 바디의 세그먼트의 피부의 임의의 한 위치에, 가요성 바디 하니스의 요소에 의해, 인가되는 전단력의 양을 제한하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를들어, 바디 하니스의 사용으로 인한 불편함을 줄이기 위해, 혹은, 예를들어, 가요성 바디 하니스의 스트랩에 의해 인가될 수 있는 최대 전단력 및/또는 전단 압력을 명시하여 하니스의 사용으로 인한 상해 위험을 줄이기 위해, 행하여 질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이는, 특정 위치(들)에서 스트랩(들) 및 가요성 하부층 간의 전단력이 특정 최대 전단력 이상으로 증가할 때, 상기 스트랩을 따르는 하나 이상의 위치에서 스트랩과 가요성 하부층 간의 결합 강도가 감소하도록, 바디 하니스의 스트랩을 바디 하니스의 가요성 하부층에 결함시킴으로써, 달성될 수 있다. 예를들어, 바디 하니스의 스트랩은, 최대 전단 압력 또는 전단력 이상의 전단력 (예를들어, 불편함에 해당하는 전단 압력보다 더 큰, 예를들어, 2 파운드/in2 보다 큰 전단 압력) 을 전달할 수 없는 후크-앤-루프 패스너 층에 의해 하부층에 결합될 수 있다. 또한, 이와 같은 형상은, 전단력이 스트랩을 가로질러 보다 균일하게 인가되도록 스트랩의 괘도를 변경하면서, 이러한 특정된 최대 전단력 이상의 전단력 레벨을 인가하는 그러한 하니스 스트랩의 영역이 가요성 하부층과 분리될 수 있으면서, 그러한 가요성 바디 하니스의 스트랩을 가로지르는 전단력을 균등하게 인가하는 것을 용이하게 할 수 있다. 또한, 후크-앤-루프 패스너의 사용은, 예를들어, 막대한 크기의 전단력을 발휘하는 영역에서, 후크-앤-루프 패스너의 '마이크로-슬립(micro-slip)'과 관련된 소리를 검출함으로써, 가장 큰 전단력을 발휘하는 스트랩 영역의 검출을 용이하게 할 수 있다.
[0078] 이는, 바디(705c)의 세그먼트 (예를들어, 종아리) 에 장착된 가요성 바디 하니스(700c)를 보여주는, 도 7c에 도시되어 있다. 상기 가요성 바디(700c)는, 적어도 부분적으로 바디 세그먼트(705c) 둘레의 해당 궤도를 따르는, 그리고 테더(710c) 및 가요성 하부층(730c)에 연결되는, 여러 쌍의 스트랩(720c)을 포함한다. 상기 스트랩(720c)은, 특정 위치(들)에서 스트랩(들)(720c)과 가요성 하부층(730c) 사이의 전단력이 특정된 최대 전단력 이상으로 증가할 때, 상기 스트랩(720c)을 따르는 하나 이상의 위치에서 스트랩(720c)과 가요성 하부층(730c) 간의 결합 강도가 감소하도록, 가요성 하부층(730c)에 연결된다. 이러한 환경에서, 특정 위치에서의 상기 스트랩은, 하부층으로부터 분리될 수 있고, 원래의 궤도(725c)로부터 제2 궤도(721c)로 변위될 수 있는바, 상기 원래의 궤도를 따라서 상기 스트랩이 어떤 특정 위치에서 최대 전단력보다 더 큰 전단력을 가했던 것이며, 상기 제2 궤도를 따라서 상기 스트랩이 바디 세그먼트(705c)의 피부 내로 전단력을 보다 균일하게 가할 수 있었던 것이다.
B. 하니스의 스트랩 쌍 사이에 인가된 힘의 분배 방법에 대한 예시적인 수단
[0079] 본 명세서에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는 적어도 한 쌍의 스트랩을 포함할 수 있는바, 이는, 상기 기술된 가요성 바디 하니스가 바디의 세그먼트 주위에 적어도 부분적으로 장착될 때, 각각의 궤도를 따라 배치되며, 그리하여, 가요성 바디 하니스의 테더를 통해 스트랩에 힘이 가해질 때에 스트랩의 부위들을 가로질러 (예를들어 실질적으로 전체에 걸쳐) 바디 세그먼트의 피부에 상기 스트랩이 실질적으로 균일한 전단력 및/또는 전단압력을 인가하도록 한다. 이러한 가요성 바디 하니스는, 바디 세그먼트 및/또는 가요성 바디 하니스 상의 각각의 상이한 위치로부터 및/또는 각각의 상이한 방향으로, 가요성 바디 하니스를 통해, 힘이 바디 세그먼트상에 가해지도록 허용하는, 하나 이상의 추가적인 테더 및 관련 스트랩을 포함할 수 있다.
[0080] 한 쌍 이상의 스트랩이 가요성 바디 하니스의 특정 테더에 연결되는 실시예에 있어서, 상기 스트랩 쌍 사이에 힘이 분배되도록 하는 다양한 방법으로, 가요성 바디 하니스는, 상기 하니스의 스트랩 쌍 사이에서 특정 테더에 가해진 힘을 분배하도록 구성될 수 있다. 예를들어, 가요성 바디 하니스는, 테더로부터 제1 및 제2 쌍의 스트랩으로 인가된 힘의 비율이 특정 비율과 실질적으로 동일하도록 (예를들어, 제1 및 제2 쌍의 스트랩의 상대 길이와 관련되도록), 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 스트랩의 쌍은, 인가된 힘이 스트랩 쌍들 사이에 분배되도록, 상기 스트랩의 쌍이 테더에 견고하게 결합될 수 있고, 컴플라이언스 및/또는 기하학적 구조 (예를들어, 테더의 브랜칭의 정도 또는 패턴) 가 특정될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 스트랩의 쌍은, 인가된 힘이 특정 방식으로 스트랩의 쌍들 사이에 분배되는 방식으로, 서로에 및/또는 테더에 연결될 수 있다. 이는, 상기 스트랩들을 서로에 대해, 및/또는 풀리 및/또는 다른 커플링 내-하중 자재 (예를들어, 풀리 및/또는 스트랩 또는 가요성 바디 하니스의 다른 요소들 간에, 직조된 혹은 그렇지 않으면 배치된 강성 또는 유연성 자재의 루프) 를 사용하는 테더에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
[0081] 특정 예에서, 가요성 바디 하니스는 복수개의 정렬 스트랩과 함께 직조된 및/또는 상호 직조된 다수개의 스트랩 쌍을 포함할 수 있는바, 그리하여, 하니스의 테더를 통해 하니스에 인가된 힘이, 힘에 대한 어떤 특정 분포나 패턴에 따라서 하니스의 스트랩 쌍들 사이에 분배되도록 한다 (예를들어, 힘이 하니스의 각 스트랩 쌍 사이에 균등하게 분배되도록 함). 이러한 가요성 바디 하니스(800)가 도 8에 도시된다. 상기 가요성 바디 하니스(800)는, 정렬 스트랩(825)과 함께 직조되고 테더(810)에 결합되는 '내-하중 스트랩(load-bearing straps)'(820)의 쌍을 포함한다. '내-하중 스트랩'(820)은, 하니스(800)가 바디의 세그먼트에 장착될 때에, 본 명세서에서 설명한 바와 같이 각각의 궤도를 따라 배치되는바, 그리하여, 힘이 테더(810)를 통해 가요성 바디 하니스(800)에 인가될 때, 각각의 '내-하중 스트랩'(820)의 해당하는 부위에 걸쳐 사실상 균일한 전단력이, '내-하중 스트랩'(820)을 통해 바디 세그먼트의 피부에 인가될 수 있도록 되어진다. 도 8에 도시된 바와 같이, 힘은 '내-하중 스트랩'(820)들 사이에 (및/또는 '내-하중 스트랩'(820)과 정렬 스트랩(825) 사이에) 브래드(brads)(820)에 의해 결합된다. 대안적으로, 이러한 스트랩은, 예를들어 스티칭 (stitching), 접착제 또는 몇몇 다른 결합 수단에 의해, 몇몇 다른 방법으로 결합될 수 있다.
[0082] '내-하중 스트랩'(820)의 함께 직조하는 패턴, 브래드(830) (또는 다른 커플링 수단)에 의한 '내-하중 스트랩'(820) 및/또는 정렬 스트랩 (825) 쌍의 결합 패턴, 가요성 바디 하니스(800)의 스트랩(820, 825)의 길이를 따른 그러한 커플링의 위치 변위, 또는 가요성 바디 하니스(800)의 구성의 몇몇 다른 특성들이, 특정되는바, 그리하여, 테더(810)를 통해 하니스(800)에 인가되는 힘이 몇몇 특정된 고려 사항에 따라 하니스(800)의 '내-하중 스트랩'(820)의 쌍 사이에 분배되도록 한다 (예를들어, 인가된 힘이 '내-하중 스트랩'(820)의 쌍과 쌍 사이에서 한 번 이상의 특정 비율을 만족시키도록 한다). 부가적으로 또는 대안적으로, 추가의 스트랩 또는 다른 자재가, 가요성 바디 하니스(800)의 '내-하중 스트랩'(820) 쌍 사이의 그러한 특정된 힘의 분배를 제공하도록, '내-하중 스트랩'(820)들 사이 및/또는 '내-하중 스트랩'(820)의 쌍들에 결합된 풀리들 사이에서 직조되어질 수 있다.
[0083] 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 바디 하니스의 각 스트랩 쌍은 하중 분배기를 통해 하니스의 테더에 결합될 수 있다. 이러한 하중 분배기는, 하나 이상의 풀리, 루프 또는 내-하중 자재 (예를들어, 로프, 케이블, 스트링, 체인) 의 다른 구성, 또는 이러한 스트랩 쌍 사이의 힘의 특정한 분포 패턴에 따른 테더와 스트랩 쌍 사이에 힘을 전달하도록 구성된 다른 요소를 포함할 수 있다. 예를들어, 하중 분배기는 가요성 바디 하니스의 스트랩 쌍들 사이에 동등하게 인가된 힘을 분배하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 하중 분배기는, 스트랩 쌍 사이의 한 세트의 힘의 비율 (예를들어, 각 스트랩의 쌍의 스트랩들에 의해 바디 세그먼트의 피부에 인가되는 전단력 및/또는 전단 압력의 레벨이 바디 하니스의 모든 스트랩들에 걸쳐 실질적으로 동일하도록, 각 쌍의 스트랩들의 길이의 비율에 대응하는 한 세트의 비율) 에 따라 가요성 바디 하니스의 스트랩 쌍 사이에, 인가된 힘을 분배하도록 구성될 수 있다.
[0084] 이러한 가요성 바디 하니스가 도 9a에 도시되어 있다. 가요성 바디 하니스(900)는 각각의 풀리(930)에 각각 결합되는 '내-하중 스트랩'(920)의 쌍을 포함한다. 풀리(930)는, 내-하중 자재(910) (예를들어, 로프, 체인, 케이블, 테더) 의 연속적인 루프를 또한 포함하는 하중 분배기의 일부를 형성하는바, 이는, 다시, 또다른 풀리를 통해, 바디 하니스(900)에 힘이 인가되는 통로인 바디 하니스(900)의 테더에 연결된다. 풀리(930)는, 도시된 예에서, 8자형 클립(figure-eight clip)으로 구성되는바, 대응하는 스트랩 쌍은 상기 팔자형 클립의 제1 개구에/제1 개구를 통해 연결되고, 내-하중 루프(910)는 8자형 클립의 제2 개구에/제2 개구를 통과하여 결합된다. 다른 형태의 풀리, 및 스트랩, 내-하중 자재의 루프, 또는 하중 분배기 및/또는 가요성 바디 하니스의 다른 요소들을 이러한 풀리에 연결하는 방법이 또한 사용될 수 있다.
[0085] 내 하중 자재(910)의 연속 루프가, 이러한 힘의 어떤 특정 분포에 따라 바디 하니스(900)의 스트랩 쌍들 사이의 힘의 분배를 용이하게 하기 위해, 다양한 방식으로, 풀리(930) 및/또는 테더를 통과하여 (예를들어, 테더에 결합된 풀리를 통과하여) 직조되거나, 혹은 그렇지 않으면 풀리(930) 및/또는 테더에 결합될 수 있다. 일 실시예가 도 9b에 개략적으로 도시되어 있다. 도 9b는 각각의 풀리(930a, 930b, 930c)에 연결된 스트랩 쌍(920a, 920b, 920c)의 각각을 도시한다. 또한, 도 9b는, 가요성 바디(900)의 테더에 연결된 테더 풀리(915)를 도시한다. 내-하중 자재(910a)의 제1 예의 연속 루프에 의한 풀리(930a, 930b, 930c, 915)들 간의 연결 패턴이 또한 도시된다. 내-하중 자재(910a)의 제1 예의 연속 루프는, 테더 풀리(915)로부터, 각각의 스트랩 풀리(930a, 930b, 930c)를 통해, 그리고 테더 풀리(915)로 되돌아 루프를 형성하는바, 그리하여, (테더 풀리(915)를 통해) 테더로부터의 힘이 각각의 스트랩 쌍(920a, 920b, 920c)에 고르게 분배될 수 있도록 한다. 이러한 힘의 분배는 다른 방식으로, 예를들어, 내-하중 자재의 연속 루프를 상기 도시된 풀리를 통해 각가 여러 번 통과시킴으로써 (예를들어, 하중 분배기에 의해 분배될 수 있는 힘의 양을 증가시킴으로써), 동일 풀리를 통과하는, 테더와 스트랩 쌍에 결합된 추가의 풀리를 통과하는 내-하중 부재의 다중 연속 루프를 포함시킴으로써, 혹은 (일례로, 내-하중 분배기에 의해 분배될 수 있는 힘의 양을 증가시키는 및/또는 용장성(redundancy)을 제공하는) 어떤 다른 계책에 따라, 혹은 어떤 다른 구성에 따라, 달성될 수 있음에 유의하여야 한다.
[0086] 또 다른 예에서, 내-하중 자재(910)의 연속 루프는 각각의 풀리(930a, 930b, 930c)를 각각의 횟수만큼 통과할 수 있어, 스트랩 쌍(920a, 920b, 920c) 각각에 분배된 힘들 간의 비율은, 내-하중 자재(910)의 연속 루프가 각각의 풀리(930a, 930b, 930c)를 통과하여 루프를 형성하는 상대적인 횟수와 관련되어, 특정될 수 있다. 일 실시예가, 도 9c에 개략적으로 도시되어 있다. 도 9c는 각각의 풀리(930a, 930b, 930c)에 연결된 스트랩 쌍(920a, 920b, 920c)의 각각을 도시한다. 도 9c는 또한, 가요성 바디 하니스(900)의 테더에 연결된 테더 풀리(915)를 도시한다. 내-하중 자재(910c)의 제2 예의 연속 루프에 의한 풀리(930a, 930b, 930c, 915) 간의 연결 패턴이 또한, 도시된다. 내-하중 자재(910b)의 제2 예의 연속 루프는, 테더 풀리(915)로부터 시작하여, 제1 스트랩 풀리(930a)를 통해 그리고 다시 테더 풀리(915)로 3 회, 제2 스트랩 풀리(930b)를 통해 그리고 다시 테더 풀리(915)로 2 회, 및 제 3 스트랩 풀리(930c)를 통해 그리고 다시 테더 풀리(915)로 1 회, 되돌아 가는 루프를 형성한다. 이와 같이, 테더로부터의 (테더 풀리(915)를 통한) 힘의 절반은, 제1 스트랩 쌍(920a)에 분배될 수 있고, 테더로부터의 힘의 1/3은 제2 스트랩 쌍(920b)에 분배될 수 있으며, 테더로부터의 힘의 1/6은 제 3 스트랩 쌍(920c)에 분배될 수 있다.
[0087] 하중 분배기의 내-하중 자재의 연속 루프의 다른 통과 패턴들이, 상이한 힘 비율에 따라 가요성 바디 하니스의 스트랩 쌍들 사이에 힘을 분배하는데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 하중 분배기는, 해당되는 세트의 스트랩 쌍 (및 연관된 풀리 또는 다른 커플링 수단)에 및/또는 추가의 테더 풀리나 어떤 다른 구성에 따른 다른 풀리에 커플링된 내-하중 자재의 다수의 연속 루프를 포함할 수 있다. 예를들어, 제1 세트의 스트랩 쌍들이, 내-하중 자재 및 관련 풀리의 제1 연속 루프를 통해 제1 풀리 블록에 함께 결합될 수 있고, 제2 세트의 스트랩 쌍들이, 내-하중 자재 및 관련 풀리의 제2 연속 루프를 통해 제2 풀리 블록에 함께 결합될 수 있다. 제1 및 제2 풀리 블록은, 내-하중 자재 및 관련 풀리의 제 3 연속 루프를 통해 테더에 함께 결합될 수 있다. 이러한 시스템은, 상기 제1 및 제2 세트의 스트랩 쌍들의 스트랩 쌍들 사이의 힘의 분배에 대한 특정 패턴에 따라서, 제1 및 제2 풀리 블록들 사이의 테더로부터, 그리고 각 해당 세트의 풀리의 쌍들 내에서 풀리 쌍들 사이의 제1 및 제2 풀리 블록들 각각으로부터, 힘을 분배하도록 구성될 수 있다. 가요성 바디 하니스의 하중 분배기의 다른 구성들이 사용될 수 있다.
C. 스트랩의 길이를 따라 스트랩에 의해 인가된 힘을 균등하게 분배하도록 하니스의 스트랩의 궤도를 조정하기 위한 예시적인 방법
[0088] 본 명세서에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도는, 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트 모델에 기초하여 (예를들어, 원통형 구조에 기초하여, 특정 착용자의 바디 세그먼트 측정된 기하학적 구조에 기초하여, 상당히 많은 개인의 집단의 바디 세그먼트의 계산된 평균 기하학적 구조에 기초하여) 결정될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 바디 하니스는, 하니스의 하나 이상의 스트랩의 궤도가 조정될 수 있도록, 예를들어, 스트랩에 의해 피부 내측으로 가해지는 힘이 스트랩의 하나 이상의 부위에 걸쳐 고르게 분포되는 정도를 증가시키도록, 조정될 수 있다. 가요성 바디 하니스가 바디 세그먼트에 장착될 때 힘이 이러한 가요성 바디 하니스에 인가될 수 있으며, 스트랩으로부터 바디 세그먼트의 피부로 인가되는 전단작용의 결과적인 패턴이 결정될 수 있다. 이러한 결정된 전단작용의 패턴에 기초하여, 하나 이상의 스트랩의 궤도가, 바디 하니스가 장착된 바디 세그먼트의 피부로 상기 조정된 스트랩에 의해 인가된 전단력이 보다 균일하게 분포되도록 하기 위하여, 조정할 수 있다. 이는, 어떤 스트랩을 따라 인가된 전단력이 가장 큰 어느 일 위치를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 위치에서 상기 스트랩을 통하여 바디 세그먼트의 피부에 인가된 전단력이 감소되도록, 상기 결정된 위치에서 상기 스트랩을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 프로세스는, 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도를 최적화하기 위해 여러 번 (예를들어, 반복적으로) 수행될 수 있다.
[0089] 스트랩을 따른 특정 위치에서 가요성 바디 하니스의 스트랩에 의해 상기 바디 하니스가 장착된 바디 세그먼트의 피부 상에 가해지는 전단력은 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 하나 이상의 위치에서 스트랩에 의해 인가된 전단력은, 센서 출력에 기초하여, 예를들어, 바디 세그먼트의 피부 표면 상의 스트랩 상에 혹은 스트랩 내에 배치된, 바디 하니스의 가요성 하부층 상에 및/또는 하부층 내에 배치된, 혹은 상기 하니스가 장착된 바디 세그먼트 및/또는 바디 하니스의 어떤 다른 요소(들) 내에 및/또는 요소(들) 내에 배치된, 압력, 힘, 및/또는 스트레인의 센서 출력에 기초하여, 결정될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 인덱스 마킹 (예를들어, 규칙적으로 이격된 라인들 또는 도트들, 규칙적으로 이격된 그리드) 이, (예를들어, 안착된 안료로서, 하니스의 패브릭 요소(들)에서의 다른 색상의 스트랜드로서) 스트랩, 가요성 하부층, 또는 바디 하니스의 다른 요소(들) 상에 형성 및/또는 배치될 수 있으며, 이러한 인덱스 마킹(index marking)의 변형이, 하나 이상의 위치에서 스트랩에 의해 인가된 상대적인 또는 절대적인 전단력을 결정하는 데 사용될 수 있다.
[0090] 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도를 조정하는 이러한 프로세스의 일례가, 도 10a-10d에 도시되어 있다. 도 10a는 바디(1005)의 세그먼트 (예컨대, 종아리) 에 장착된 가요성 바디 하니스(1000)를 도시한다. 가요성 바디 하니스(1000)는, 바디 세그먼트(1005) 주위의 적어도 부분적으로 제1 궤도(1025a)를 따르는, 그리고 테더(1010) 및 가요성 하부층(1030)에 연결되는, 스트랩(1020)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 하부층(1030)은, (예를들어, 하부층(1030)의 자재 상에 피착된 안료로부터 형성된, 하부층(1030)의 섬유 내에 직조된 자재의 상이하게 착색된 스트랜드로부터 형성된, 하부층(1030)의 직조된 질감으로부터 형성된) 인덱스 마킹의 그리드(1030)를 포함할 수 있는바, 이는, 테더(1010)를 통해 가요성 바디 하니스(1000)에 힘이 가해질 때, (예를들어, 인덱스 격자의 변형의 절대 또는 상대적 양을 결정함으로써) 바디 세그먼트(1005)의 피부에 및/또는 하부층(1030)에 인가된 전단력 (또는 다른 힘 또는 압력)의 절대적 또는 상대적 양 및 분포를 결정하기 위해 관찰될 수 있다.
[0091] 도 10b는, 어떤 힘 (화살표로 도시됨) 이 테더(1010)를 통해 가요성 바디 하니스(1000)에 인가된 후, 도 10a의 가요성 바디 하니스(1000)를 도시한다. 그 결과, 스트랩(1020)의 궤도가, 이제 제2 궤도(1025b) (원래의 궤도(1025a)가 도 10b에 비교를 위해 점선으로 도시되어 있음) 를 따르게 된다. 또한, 스트랩(1020)에 의해 하부층(1030)을 통해 피부에 인가된 전단력은, 스트랩을 가로질러 고르게 분포되지 않는다 (스트랩(1020) 상에 동일하지 않은 크기의 화살표로 도시됨). 이는 결국, 상기 스트랩이 큰 전단력을 인가하고 있는 스트랩 상의 일 위치를 결정하기 위해 사용되는 및 관측될 수 있는, 가요성 하부층(1030) 상의 그리드 라인의 인덱스의 불균일한 변형을 초래한다. 가장 큰 전단력이 인가된 이러한 위치를 결정하기 위해 및/또는 다수의 상이한 위치에서 상기 스트랩(1020)에 의해 인가된 전단을 결정하기 위해 몇몇 다른 방법 또는 수단 (예를들어, 압력, 힘 및/또는 스트레인 센서) 이 사용될 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 가장 큰 인가 전단력의 이러한 위치는 테더(1010)에 근접하여 위치된다.
[0092] 상기 스트랩(1020)은, 상기 결정된 위치에 인가된 전단력의 양이 감쇄되도록, 가장 큰 인가 전단력의 상기 결정된 위치에서 조정될 수 있다. 이러한 감쇄는 또한, 상기 스트랩(1020)을 가로질러, 상기 하부층(1030)을 통해, 바디 세그먼트(1005)의 피부 상으로 상기 스트랩(1020)에 의해, 전단작용의 인가의 분배를 균일하게 균일하게 하기 위해 (예를들어, 전단력 및/또는 전단 압력의 인가를 균일하게), 작용할 수 있다. 그러한 조정의 결과는 도 10c에 도시된다. 결과적으로, 상기 스트랩(1020)의 궤도는 이제 제 3 궤도(1025c)를 따른다 (제2 궤도(1025b)는 도 10c에서 비교를 위해 점선으로 도시됨). 또한, 하부층(1030)을 통해 피부에 스트랩(1020)에 의해 인가된 전단력은 이제, 조정의 위치에서 인가된 전단력이 도 10b에 도시된 (상기 스트랩(1020) 상의 동일하지 않은 크기의 화살표에 의해 도시된) 전단력으로부터 감쇄되어 오면서, 상기 스트랩을 가로질러 보다 고르게 분포된다. 이는 결국, 스트랩(1020)의 길이를 가로질러 가요성 하부층(1030) 상의 격자 선 인덱스의 새로운 불균일한 변형을 초래한다. 가장 큰 인가된 전단력의 새로운 위치가 결정될 수 있고, 상기 스트랩은, 상기 스트랩(1020)의 길이를 가로질러 상기 스트랩(1020)에 의해 인가된 전단력의 더 고른 분배를 위해 그 결정된 위치에서 조정되어질 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 가장 큰 인가된 전단력의 이 새로운 위치는, 스트랩(1020)의 중간에 위치된다.
[0093] 이러한 추가 조정의 결과는 도 10d에 도시된다. 이러한 추가적인 조정의 결과로서, 스트랩(1020)의 궤도는 이제, 제 4 궤도(1025d)를 따른다 (제 3 궤도(1025c)는 도 10c에서 비교를 위해 점선으로 도시됨). 또한, 하부층(1030)을 통해 피부로 스트랩(1020)에 의해 인가된 전단력은 이제, 상기 조정 위치에서 인가된 전단력이 도 10b에 도시된 (실질적으로 상기 스트랩(1020) 상의 동일한 크기의 화살표로 도시된) 전단력으로부터 감소되어 오면서, 상기 스트랩을 가로질러 더 균일하게 분배되어 진다. 이는 결국, 스트랩(1020)의 길이를 가로질러 가요성 하부층(1030) 상의 그리드 선의 인덱스를 실질적으로 한층 더 새롭게 변형시킨다.
[0094] 도 10a-10d에 도시된, 가요성의 바디 하니스(1000) 및 스트랩에 의해 인가된 결정된 전단력에 기초한 그러한 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도를 조정하는 프로세스는, 이러한 하니스 및/또는 프로세스의 비 제한적인 예시적인 실시예로서 의도된다는 점에 주목하여야 한다. 가요성 바디 하니스는 더 많거나 적은 수의 스트랩 및/또는 여러 쌍들의 스트랩 또는 다른 추가적인 또는 대안적인 요소(들)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 스트랩의 궤도를 조정하는 프로세스는, 이러한 바디 하니스의 각각의 스트랩 또는 스트랩 쌍의 궤도들을, 순차적으로 (예를들어, 각 스트랩의 궤도를 차례차례 완전히 조정함으로써), 동시적으로 (각 스트랩에 작은 조정을 차례대로 적용하고, 조정 시퀀스를 여러 번 반복함으로써), 또는 어떤 다른 계획에 따라, 조정하기 위해 수행되어질 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스의 스트랩의 궤도를 조정하는 다른 방법들이, 본 발명자에 의해 예견된다.
III . 신체 보강 시스템의 실시예
[0095] 여기에 기술된 바와 같이, 가요성 바디 하니스는, 이러한 바디의 세그먼트의 표면의 피부를 통해 바디의 세그먼트 내로 힘을 전달하기 위해, (예를들어, 다양한 시스템 또는 장치의 일부로서) 다양한 응용예들에서도 채용될 수 있다. 이러한 가요성 바디 하니스는, 재활 또는 보철 장치, 강도 증가 장치, 훈련 장치, 또는 인간이나 동물 몸체의 바디 세그먼트에 균일하고 안전하며 편안하게 힘을 전달하는 것이 유리할 수 있도록 하는 어떤 다른 시스템이나 장치의 일부로서, 인체의 세그먼트에 힘을 가하는 데 사용될 수 있다. 특히, 사람에게 착용될 수 있도록, 그리고 사람의 상이한 바디 세그먼트들 사이에 및/또는 사람의 바디 세그먼트들과 도구, 팩, 의족, 또는 다른 물체 사이에 힘을 제공하도록 구성된 가요성 엑소수트가, 상기 가요성 엑소수트의 응용을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 이러한 가요성 바디 하니스를 포함할 수 있다. 이러한 가요성 엑소수트의 가요성 바디 하니스는, 하나 이상의 위치로부터 하나 이상의 방향으로 (예를들어, 하나 이상의 테더 및 특정 가요성 바디 하니스의 연관된 스트랩 쌍을 통해) 착용자의 특정 바디 세그먼트에 힘을 인가하도록 구성될 수 있다.
[0096] 이러한 가요성 엑소수트는 다양한 용도에 따라 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 실제로, 그것은, 이러한 다양한 응용을 위한 인간 보강 플랫폼과 같은 가요성 엑소수트를 수립하는 소프트웨어 및 요소들의 선택 (예를들어, 가요성 바디 하니스 및 그에 결합된 액추에이터들의 장착 위치, 타입 및 개수) 에 있어서 다목적이다. 가요성 엑소수트는, 하체, 상체, 몸통, 또는 착용자의 이들 부위들의 일부 혹은 전부의 조합의 세그먼트에 힘을 인가하도록 구성될 수 있다. 가요성 엑소수트는 대칭일 수 있고 (착용자의 몸의 한쪽에 반대쪽에 대한 것과 같이 동일한 유형의 힘과 토크를 인가할 수 있음) 또는 (예를들어, 일측 팔다리에 상처를 입었고 반대편 팔다리에는 부상을 입지 않은 착용자에 대해 힘의 보조 및/또는 재활을 가능하게 하기 위해) 비대칭일 수 있다. 가요성 엑소수트의 구성에 대한 전반적인 별개의 토폴로지는, 가요성 엑소수트의 각각의 응용 분야에 해당할 수 있으며 및/또는 각각의 응용 분야에 의해 특정될 수 있다.
[0097] 도 11a, 11b 및 11c는, 착용자의 몸통, 머리 및 팔다리에 착용자에 의해 착용되어지는 가요성 엑소수트(1100)의 측면, 정면 및 후면을 각각 도시한다. 상기 가요성 엑소수트는, 착용자의 바디의 각 세그먼트에 장착된 본원에 기재된 바와 같은 다수의 가요성 바디 하니스(1120)를 포함한다. 또한, 가요성 엑소수트(1100)는, 힘-전달 요소가 결합되는 가요성 엑소수트(1100)의 가요성 바디 하니스(1020)를 통해 착용자의 바디 세그먼트들 사이에 힘을 인가하도록 구성된 다수의 능동 및/또는 수동 힘-전달 요소를 포함한다. 이러한 힘-전달 요소는, 가요성 선형 액추에이터 (예를들어, 꼬인 스트링 액추에이터 (TSAs)), 클러치드-컴플라이언스 요소 (예를들어, 가요성 정전 클러칭 요소), 또는 다른 능동 또는 수동 힘-전달 요소를 포함할 수 있다. 클러치드-컴플라이언스 요소(clutched-compliance elements)는, 상이한 수준의 컴플라이언스 간에 스위칭을 가능하게 하도록 및/또는 기계적 에너지의 저장 및 추후 릴리스를 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
[0098] 가요성 엑추에이터(1100)는, 착용자의 바디의 세그먼트에 및/또는 착용자의 하나 이상의 활동을 용이하게 하기 위한 하중(loads), 공구, 인공 관절 또는 다른 대상물에 힘을 인가하도록 구성된다. 예를들어, 가요성 엑소수트(1100)는, 착용자의 다리 운동에 에너지를 부가함으로써 및/또는 이동기작(locomotion)의 한 단계 동안 착용자의 다리로부터 에너지를 선택적으로 추출하고, 추출된 에너지의 일부를 이동기작의 다른 단계 동안 착용자의 다리의 움직임을 돕도록 주입함으로써, 보행시 착용자를 보조하도록 동작될 수 있다. 또 다른 예에서, 가요성 엑소수트는 추가적으로 또는 대안적으로, 착용자가 그/그녀 자신이 운반할 수 있는 것보다 더 무거운 짐을 운반할 수 있게 하며, 및/또는 착용자가 그/그녀 자신이 할 수 있는 것보다 더 멀리 짐을 운반할 수 있게 한다. 착용자의 다른 활동들이 상기 가요성 엑소수트(1100)에 의해 용이하게 될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 상기 가요성 엑추에이터(1100)는 다른 기능을 수행하도록 구성 및/또는 동작될 수 있다.
[0099] 가요성 엑추에이터(1100)는, 여기에 설명된 기능을 가능하게 하기 위해 다수의 요소들을 포함한다. 특히, 도시된 예시적인 가요성 엑추에이터는, 각각의 제1 테더(1110a) 및 제2 테더(1115a)를 통해 제1 가요성 바디 하니스(1120a) 및 제2 가요성 바디 하니스(1125a)에 연결된 수동 탄성의 쇽업소빙(shock-absorbing) 힘-전달 요소(1140a)를 포함한다. 제1 가요성 바디 하니스(1120a) 및 제2 가요성 바디 하니스(1125a)는, 각각, 착용자의 종아리 및 발에 장착되고, 착용자의 종아리 및 발의 피부를 통해 각각 힘을 균일하게 인가하도록 구성된다. 이와 같이, 수동 탄성 쇽업소빙 힘-전달 요소(1140a)는, 착용자의 종아리와 발 사이에 힘을 가할 수 있고 및/또는 착용자의 발목에 굽힘 토크를 가할 수 있다. 도시된 예시적인 가요성 엑소수트는, 제1 능동 힘-전달 요소(1140b) 및 제2 능동 힘-전달 요소 (1140c)를 추가로 포함한다. 제1 능동 힘-전달 요소(1140b)는, 각각의 제3 테더(1110b) 및 제4 테더(1115b)를 통해 제1 가요성 바디 하니스(1120a) 및 제2 가요성 바디 하니스(1125a)에 연결된다. 이와 같이, 제1 능동 힘-전달 요소(1140b)는, 착용자의 종아리와 발 사이에 힘을 가할 수 있고 및/또는 착용자의 발목에 연장 토크를 가할 수 있다.
[00100] 가요성 엑소수트(1100)는, 각각의 제5 테더(1110c) 및 제6 테더(1115c)를 통해 제3 가요성 바디 하니스(1120c) 및 제4 가요성 바디 하니스(1125c)에 결합된 제2 능동 힘-전달 요소(1140c)를 더 포함한다. 상기 제3 가요성 바디 하니스(1120c) 및 제4 가요성 바디 하니스(1125c)는, 각각, 착용자의 몸통 및 허벅지에 장착되며, 착용자의 몸통 및 허벅지의 피부를 통해 힘을 균일하게 인가하도록 구성된다. 이와 같이, 상기 제2 능동 힘-전달 요소(1140c)는, 착용자의 몸통과 허벅지 사이에 힘을 가할 수 있고 및/또는 착용자의 둔부 및/또는 등에 연장 토크를 가할 수 있다.
[00101] 제1 능동 힘-전달 요소(1120c) 및 제2 능동 힘-전달 요소(1140c)는, 각각의 변환기(1157b, 1157c)를 통해, 각각의 액추에이터(1155b, 1155c)에 연결된다. 상기 액추에이터는, 전기 모터, 유압 실린더, 솔레노이드, 감속 기어, 클러치, 또는 변환기 및 힘-전달 요소를 통해 가요성 엑소수트(1100)의 가요성 바디 하니스에 인가될 수 있는 선형적인 힘 또는 회전력을 발생시키도록 구성된 다른 요소들을 포함할 수 있다. 이러한 능동적 힘-전달 요소 및 관련 요소들이, 꼬인 끈 액추에이터로 구성될 수 있다.
[00102] 꼬인 끈 액추에이터는, 그 길이를 따라 힘을 발생시킬 수 있는 가요성 구조물이다. 꼬인 끈 액추에이터는, 서로에 대해 꼬인 적어도 2 개의 가요성 '스트랜드(strands)'(예를들어, 와이어, 케이블, 로프, 섬유)를 포함한다 (두 개의 스트링이 있는 경우, 두 개의 스트링은, "꼬인 쌍 (twisted pair)"이라고 할 수 있음). 몇몇 실시예에서, 꼬인 끈의 제1 단부는 제1 작동 요소에 부착되고, 꼬인 끈의 제2 단부는, 제1 단부에 대향하여, 제2 작동 요소에 부착되는바, 그리하여, 제2 단부의 위치는 제2 작동 요소에 대해 평행이동하도록, 제2 단부는 회전 액추에이터 (예를들어, 전기 모터(160)) 에 의해 회전될 수 있도록 된다. 꼬인 끈 액추에이터는, 꼬인 끈의 제2 단부에 인가된 회전력 또는 토크를, 각각 제1 및 제2 작동 요소 사이에서, 변위 또는 힘으로 변환한다. 꼬인 끈의 특성 (예를들어, 컴플라이언스, 트위스트 피치, 직경, 길이) 및 구동 회전 액추에이터의 특성 (예를들어, 가속도, 속도, 토크, 회전 관성) 들은, 응용하기에 따라 하나 이상의 특징 (예를들어, 변위의 높은 변화율, 제1 및 제2 작동 요소 사이에 가해지는 힘과 회전 액추에이터 사이의 높은 전달비(변환비)(transmission ratio), 특정 컴플라이언스 또는 다른 특성) 을 갖는 꼬인 끈 액추에이터를 생성하기 위해 선택되어질 수 있다. 또한, 꼬인 끈은 유연 할 수 있고 곡선 형태로 구현될 수 있다. 예를들어, 꼬인 끈은, 착용자의 관절 둘레에 감겨진 강성 튜브 (꼬인 끈 및 강성 튜브가 각각 내측 케이블 및 외측 하우징과 유사한 보우덴 케이블(Bowden cable)과 유사함) 내에 하우징될 수 있으며, 상술한 바와 같이 꼬인 끈의 각 단부는 그 조인트의 양측 상의 각각의 작동 요소에 부착된다. 이러한 꼬인 끈 액추에이터는, 그 조인트를 가로질러 제1 및 제2 작동 요소 사이에 힘을 인가하도록 작동될 수 있으며; 또한, 꼬인 끈과 강성 튜브의 유연성은, 그 조인트가 움직임에 따라 또는 가요성 엑소수트(1100)나 착용자의 다른 측면이 구성을 변경함에 따라, 꼬인 끈 액추에이터로 하여금 착용자의 표면에 근접하게 유지되도록 허용할 수 있다. 꼬인 끈 액추에이터는, 2 개 이상의 가요성 끈을 가질 수 있고, 다른 방식으로 작동 요소들에 연결되거나, 다른 또는 여러 개의 회전 액추에이터에 의해 구동되거나, 혹은 이들 실시예들과는 다른 방식으로 상이하게 구성될 수 있다.
[00103] 가요성 엑소수트의 힘-전달 요소 (예를들어, 이러한 가요성 엑소수트의 2 개 이상의 가요성 바디 하니스 사이에 결합된 힘-전달 요소) 는, 엑소텐던(exotendons)을 포함할 수 있다. 엑소텐던은, 그 길이를 따라 힘을 전달할 수 있고 전기 신호 또는 다른 신호에 의해 제어되는 하나 이상의 기계적 특성 (예를들어, 컴플라이언스) 을 가질 수 있는 구조물이다. 엑소텐던은 가요성이거나 강성일 수 있다. 엑소텐던은 얇고 유연하며 곡면 또는 평평한 표면과 일치할 수 있다. 예를들어, 엑소텐던은 특정 컴플라이언스를 갖는 구성 요소 (예를들어, 스프링) 와 직렬로 연결된 정전 클러치 (또는 일부 다른 유형의 기계적 클러치)를 포함할 수 있다. 클러치 자체는, 비활성 상태일 때 제1 컴플라이언스 (클러치의 양 단부 사이의 유효하게 거의 완전한 기계적 디커플링에 상응하는, 가능한 매우 높은 컴플라이언스) 를 가질 수 있으며, 액티브일 때의 제2 컴플라이언스 (클러치의 양 단부들 사이에서 유효하게 비-순응적인 기계적 커플링으로 인해 클러치의 개별적인 구성 요소들의 컴플라이언스에 대응하는, 가능한 매우 낮은 컴플라이언스) 를 가질 수 있다. 따라서, 엑소텐던은, 일종의 클러치드-컴플라이언스 요소(clutched-compliance element)로 간주될 수 있다. 클러치 및 특정 컴플라이언스 구성 요소는, 이산적(discrete)이거나 상호연계(interdigitated)되거나, 상호개재 (intercalated)되거나, 또는 그렇지않으면 엑소텐던을 형성하도록 근접적으로 조립될 수 있다. 또한, 엑소텐던은, 다수의 특정-컴플라이언스 요소, 독립적으로 또는 공통적으로 제어되는 클러치, 또는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 엑소텐던의 전반적인 컴플라이언스는, 여러 클러치를 제어하여 다양한 이산적 또는 연속적 레벨로 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 엑소텐던은, 예를들어, 연신된 특정 컴플라이언스 요소의 이완을 방지하기 위해 클러치를 결합시킴으로써, 기계적 에너지를 저장하도록, 그리고 나중에 저장된 기계적 에너지를 방출하도록, 작동될 수 있다. 엑소텐던을 조작하는 다른 구성 및 방법들이, 본원에 기재되어 있다.
[00104] 가요성 엑소수트 (일례로, 1100)는, 전체적으로 혹은 부분적으로 가요성인 선형 액추에이터 (즉, 선형 힘 및/또는 변위를 생성하도록 작동될 수 있고 전체적으로 또는 부분적으로 가요성을 갖는 액추에이터) 들을 부가적으로 포함할 수 있으며, 및/또는 다른 종류의 전체적으로 또는 부분적으로 가요성인 엑츄에이터를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가요성 엑추에이터(1100)는 전기 활성 폴리머 인공 근육 (EPAM)을 포함하는 액추에이터를 포함할 수 있다. EPAM 액추에이터는, 인가된 전기장에 응하여 크기 또는 모양을 변경한다. 반대로, 외력에 의해 야기된 EPAM 액추에이터에서의 크기 또는 형상 변화는, EPAM 액추에이터 내부 또는 외부에서 전기장이 발생되도록 야기할 수 있다. EPAM 액추에이터는, (전기장에 의해) 전기 활성 폴리머 물질과 상호 작용하도록 구성된 2 이상의 전극을 포함할 수 있다. 전기 활성 폴리머 물질은, 전계의 인가에 의해 전기 활성 물질이 배향하도록, 팽창하도록, 수축하도록 또는 전기활성 물질이 크기나 형태에 있어 변화를 야기하기 위해 전계에 달리 반응하도록, 유전체, 강유전체, 전왜(electrostrictive), 또는 다른 전기적 활성 분자, 결정 또는 폴리머 내에 탑재된 물질을 포함할 수 있다. 예를들어, 전기 활성 폴리머 물질은 정전 압축(electrostatic compression)을 경험하도록 구성된 탄성 유전체로 구성될 수 있다. 전극 활성 물질 및 전극은 EPAM의 기계적 변형과 전극들 사이의 전기장 간의 바람직한 관계를 가능하게 하기 위해 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 물질 및 전극들은 EPAM 액추에이터가 전기장을 한 방향의 크기 변화로 변환시키도록 그리고 EPAM 액추에이터가 가요성 선형 액추에이터로서 작동될 수 있도록 구성될 수 있다. EPAM 액추에이터는 기계적 에너지로부터 전기 에너지를 생성하기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가요성 엑추에이터(1100)는 하나의 케이블 또는 케이블들에 장력을 걸거나 및/또는 인가하는 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를들어, 가요성 엑소수트는 케이블에 부착된 선형 풀 솔레노이드(linear full solenoid)를 포함할 수 있다. 선형 풀 솔레노이드는 제1 작동 요소에 부착될 수 있고, 상기 솔레노이드에 부착된 케이블의 단부에 대향하는 케이블의 단부는 제2 작동 요소에 부착될 수 있다. 전류를 솔레노이드에 인가하는 것은, 제1 및 제2 작동 요소 사이에 인가된 힘 및/또는 그들의 변위로 귀결될 수 있다. 가요성 엑소수트에 대한 다른 전체적으로 또는 부분적으로 가요성인 액추에이터가 본 발명자들에 의해 예견된다.
[00105] 가요성 엑추에이터(1100)는, 복합 액추에이터를 포함할 수 있는바; 즉, 제1 작동 요소와 제2 작동 요소 사이에 기계적으로 연결되고 적어도 하나의 액추에이터를 포함하는 전체적으로 또는 부분적으로 가요성인 조립체를 포함할 수 있다. 예를들어, 가요성 엑소수트(1100)는, 선형 엑츄에이터 및 적어도 하나의 클러치드 컴플라이언스 요소 (즉, 특정의 컴플라이언스를 갖는 구성 요소와 직렬로 기계적 결합된 기계적 클러치를 포함하는 요소) 를 포함하는 스마트 텐던 엑소머슬(smart tendon exomuscle: STEM)을 포함할 수 있다. 선형 액추에이터는 꼬인 끈 액추에이터일 수 있다. 클러치드 컴플라이언스 요소는, 여기에 설명된 엑소텐던과 유사하게 구성될 수 있다. STEM은, 제1 작동 요소에 연결된 단일의 꼬인 끈 액추에이터를 포함할 수 있는바, 이는, 제2 작동 요소에 연결된 엑소텐던과 직렬로 기계적 결합을 갖는다. STEM은, 제2 작동 요소에 연결된 엑소텐던과 직렬로 기계적 결합된 및 제1 작동 요소에 연결된 단일의 꼬인 끈 액추에이터와 병렬로 결합된 그리고 제1 및 제2 작동 요소 사이에 결합된 엑소텐던을 포함할 수 있다. STEM은, 제1 작동 요소에 연결되고 제1 작동 요소에 또한 연결된 엑소텐던과 직렬로 기계적 결합된 단일 꼬인 끈 액추에이터를 포함할 수 있다. STEM은, 생물학적 액추에이터 (예를들어, 근육 및 힘줄)로부터 영감을 얻은 토폴로지 및/또는 특성을 갖도록 구성될 수 있으며, 생물학적 액추에이터의 작동을 모방하도록 추가로 작동될 수 있다. STEM의 다른 구성들이 본 발명가들에 의해 예견된다. STEM은, 가요성 엑추에이터(1100)의 착용자에게 및 착용자로부터 및/또는 가요성 엑소슈트의 요소들 사이에서, 기계적 힘 및 에너지를 추출, 저장, 주입 또는 그밖에 변환하도록 동작될 수 있다.
[00106] 가요성 엑소수트(1100)는 부가적으로, 착용자의 신체의 요소에 대해 가요성 엑소수트(1100)의 요소의 위치를 유지하도록 구성된 언더수트(undersuit)를 포함할 수 있다. 상기 언더수트는, 가요성 엑소수트(1100)의 하나 이상의 가요성 바디 하니스(1120)의 가요성 하부층(underlayer)을 포함하거나 가요성 하부층과 연속될 수 있다. 언더수트는 다양한 가요성 직물, 텍스타일 또는 다른 물질로 구성될 수 있으며, 다양한 가요성 엔소수트(1100)의 기능을 가능하게 할 수 있다. 예를들어, 언더수트는, 발사체로부터 착용자를 보호하기 위한 고강도 물질, 착용자의 피부에 의해 방출되는 수분을 관리하기 위한 직물 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
[00107] 가요성 엑추에이터(1100)는 추가적인 요소들을 포함한다. 가요성 엑소수트(1100)는, 가요성 엑소수트(1100)를 작동시키도록 구성된 하나 이상의 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러(들)는, 가요성 엑소수트(1100) 내의 복수개의 센서로부터 데이터를 수신하고, 기타 기능들을 수행하며, 가요성 엑소수트(1100)의 액추에이터 (예컨대, 1155a, 1155b) 를 동작시키는 명령어를 생성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(들)는, 예를들어, 블루투스 무선, WiFi 무선, LTE 또는 다른 셀룰러 무선, 니어-필드 RF 통신 장치, 모뎀, 또는 다른 통신 장치와 같은, 가요성 엑소수트(1100) 내의 통신 요소를 동작시키도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(들)는, 명령을 수신하고, 원격 측정을 전송하고, 착용자와 일부 다른 사람이나 시스템 사이의 통신을 가능하게 하거나, 혹은 어떤 다른 기능을 가능하게 하기 위해 그러한 통신 장치를 작동하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(들)는, 가요성 엑소수트(1100) 및/또는 가요성 엑소수트(1100)과 통신하는 시스템에서, 하나 이상의 사용자 인터페이스(UIs)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 예를들어, 컨트롤러(들)는, 착용자에게 가요성 엑소수트(1100)의 작동에 대한 정보를 제공하기 위해, 및/또는 착용자로부터의 명령 (예를들어, 가요성 엑소수트(1100)의 기능을 변경하기 위한 명령) 을 수신하기 위해, 착용자가 착용하는 슬리브 상에 또는 내부에 장착되는 터치 스크린을 작동시킬 수 있다. 엑소수트(1100) 내의 UI들은, 디스플레이, 터치 스크린, 터치 패드, 버튼, 슬라이더, 노브, 표시 등, 스피커, 헤드폰, 마이크로폰 또는 다른 요소들을 포함할 수 있다.
[00108] 컨트롤러(들)는 부가적으로 또는 대안적으로, 가요성 엑소수트(1100)의 센서 및/또는 액추에이터를 사용하여 착용자로부터 명령을 전송 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러(들)는, 착용자에 의해 수행된 명령 제스처를 검출하고 이들 명령 제스처에 기초하여 가요성 엑소수트(1100)의 기능을 변경하기 위해, 가요성 엑추에이터(1100)에 배치된 센서를 사용하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컨트롤러(들)는, 착용자에게 피드백을 제공하고, 착용자에게 가요성 엑소수트(1100)의 상태를 나타내며, 및/또는 착용자에게 일부 다른 정보를 제공하기 위해, 가요성 엑소수트(1100)의 다른 소자나 액추에이터를 사용할 수 있다. 예를들어, 컨트롤러(들)는, 좀 더 웅크리는 자세를 취해야 함을 나타내기 위해 꼬인 끈 액추에이터를 사용하여 단일 펄스 또는 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다. 다른 예에서, 가요성 엑소수트(1100)는, 하나 이상의 진동, 가열 또는 전기 자극 요소를 포함할 수 있으며, 컨트롤러(들)는, 가요성 엑소수트(1100)의 상태를 착용자에게 나타내도록 및/또는 착용자에게 다른 정보를 제공하도록, 진동, 가열 또는 전기 자극 요소를 작동시킬 수 있다. 착용자에게 정보를 표시하기 위해 가요성 엑소수트(1100)의 요소를 사용하는 다른 방법들이, 본 발명자들에 의해 예견된다.
[00109] 가요성 엑소수트(1100)는, 가요성 엑소수트(1100), 착용자 및/또는 착용자의 환경의 동작 및 상태에 관한 정보를 검출하도록 구성된 복수개의 센서를 포함할 수 있다. 이들 센서는, 힘 센서 (예를들어, 로드셀), 변형(strain) 또는 변위 센서 (예를들어, 용량성 센서, 레이저 또는 초음파 거리 측정기, 선형 인코더, 회전-대-선형 변환기 또는 전송장치의 회전 요소에 대한 로터리 엔코더), 각 센서 (예를들어, 자석 및 자력계, 필터링된 가속도계, 자력계 및/또는 자이로스코프), 위치, 속도 및/또는 가속도 센서 (예를들어, GPS 수신기, 필터링되거나 필터링되지 않은 가속도계, 자력계 및/또는 자이로스코프), 온도 센서, EMG 센서, ECG 센서, 펄스 센서, 혈압 센서, 갈바닉 피부 반응 센서, 습도 센서, 화학 센서 (예를들어, CO2, CO, O2 센서), 전리 방사 센서, 카메라, SONAR, LIDAR, 근접 센서, 혹은 기타 센서들을 포함하나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 센서들은, 이산형일 수 있거나 또는 상기 센서들은, 액추에이터 또는 가요성 엑소수트(1100)의 다른 요소의 일부일 수 있다. 예를들어, 엑소텐던이, 엑소텐던 또는 엑소텐던의 환경 중 하나 이상의 특성을 검출하기 위해 (엑소텐던의 한 쌍의 전극을 통한 전류 및/또는 그들 사이의 임피던스 또는 전압을 측정함으로써 엑소텐던에 의해 경험되는 변형 및/또는 힘을 검출하기 위해) 사용되도록 구성될 수 있다.
[00110] 상기 센서들은, 가요성 엑소수트(1100)을 작동시키는데 사용될 수 있는 데이터를 생성하도록 작동될 수 있다. 센서에 의해 생성된 데이터는, 어떤 기능을 수행하기 위해 액추에이터 (예컨대, 1155a, 1155b)를 작동시키는 가요성 엑소수트(1100) 내에 포함된 컨트롤러에 의해 사용될 수 있다. 예를들어, 상기 센서들은, 착용자가 이동기작에 관여하고 있었고 착용자가 고정 관념의 이동기작 사이클의 제1 특정 단계에 있었음을 나타내는 데이터를 생성할 수 있으며, 상기 컨트롤러는, 착용자에게서 부정적인 작업을 추출하기 위해 엑소텐던을 작동시키기 위해 이 데이터를 사용할 수 있다. 나중 시점에서, 상기 센서들은, 착용자가 이동기작에 관여하고 있었고 착용자가 고정 관념의 이동기작 사이클의 제2 특정 단계에 있었음을 나타내는 데이터를 생성할 수 있으며, 상기 컨트롤러는, 착용자의 다리에 에너지를 전달하도록 또는 꼬인 끈 액추에이터(1155a, 1155b)를 작동시키기 위해 및/또는 착용자의 다리로 에너지를 전달함으로써 착용자의 이동기작을 보조하기 위해 엑소텐던을 작동시키기 위해 이 데이터를 사용할 수 있다.
[00111] 가요성 엑소수트는, 착용자의 단일 관절 또는 우측/좌측 관절 쌍에 힘 및/또는 토크를 인가하도록 구성될 수 있다. 이러한 가요성 엑소수트는, 단일 조인트로부터 멀리 떨어져 있는 착용자의 부위에 인접하여 피복/배치된 요소를 포함할 수 있으며, 혹은 단일 조인트에 인접하여 피복/배치된 요소들을 단지 포함할 수 있다. 단일 조인트에 힘/토크를 인가하도록 구성된 가요성 엑추에이터의 요소들은, 단일 조인트에 인접하여 배치될 수 있거나, 혹은 그 밖의 다른 곳에서 배치되면서, 예를들어, 벨트, 케이블, 기어, 꼬인 끈 트랜스미션 및/또는 어떤 다른 방식을 통해, 단일 조인트에 기계적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 가요성 엑소수트가 착용자의 발목에 힘을 인가하도록 구성될 수 있다. 예를들어, 가요성 엑소수트는, 각각 착용자의 종아리 및 발에 기계적으로 결합된 2 개의 작동 요소 사이에 힘을 인가하거나 전달하도록 구성되고, 착용자의 다리의 후방에 배치된 스마트 텐던 엑소머슬(smart tendon examuscle)을 포함할 수 있다. STEM의 구성 요소들 (예를들어, 꼬인 끈 트랜스미션(twisted string transmission)을 구동하도록 구성된 모터) 은, 발목 근처 (예를들어, 종아리 뒤쪽) 또는 다른 위치 (예를들어, 착용자가 착용한 벨트에 부착되고 및 꼬인 끈 또는 케이블 전송에 의해 발목에 기계적으로 연결됨) 에 배치될 수 있다. 이러한 가요성 엑소수트는, 응용예에 따라서, 배치된 추가 요소, 예를들어, 배터리, 컨트롤러, 센서를 포함할 수 있다. 예를들어, 가요성 엑소수트의 센서는, 보행 탐지를 가능하게 하기 위해 다리와 몸통을 가로질러 배치될 수 있고, 가요성 엑소수트를 구동하는 배터리는, 예를들어, 착용자가 착용한 벨트 상에 위치할 수 있다.
[00112] 가요성 엑소수트는, 몇몇 다른 보철 시스템과 조합하여 작동될 수 있다. 예를들어, 착용자는 사지(limb)를 상실할 수 있으며, 상기 가요성 엑소수트는, 착용자가 착용한 보철물과 결합하여 작동할 수 있으며, 상실된 사지의 어떤 기능을 대체하도록 구성될 수 있다. 가요성 엑소수트는, 상기 보철물과 통합될 수 있고, 착용자에게 상기 보철물은 장착하도록 및/또는 상기 보철과 착용자 사이에 힘 및/또는 토크를 전달하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가요성 엑소수트의 센서 및/또는 액추에이터를 사용하여 검출된 정보 (예를들어, 착용자의 다리의 자세 및 움직임에 관한 정보) 는, 상기 보철물을 작동시키는데 사용될 수 있다 (예를들어, 검출된 이동기작 보행 유형(locomotor gait type), 속도, 또는 착용자의 다리로부터의 기타 정보는, 착용자의 다리의 형상을 보완하는 구성을 가정하도록 다리 보철물을 제어하는데 사용될 수 있다). 이러한 가요성 엑소수트는 추가적으로, 활동 중에 (예를들어, 다리 보철물의 동작 패턴을 보완하도록 착용자의 다리의 보행 패턴을 변경하면서) 보철물의 동작을 보완하기 위해 착용자의 움직임을 최적화하도록 작동될 수 있다.
[00113] 도 11a-c의 가요성 엑소수트의 요소들의 도시는, 예시적인 것으로서 의도된다. 가요성 엑소수트는, 응용 분야에 따라, 유사하거나 다른 배열(arrangement)의 액추에이터를 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 가요성 엑소수트의 요소들은, 착용자의 신체의 팔 및 다리가, 제어 가능하게 기계적으로 결합될 수 있도록 허용한다. 예를들어, 엑소텐던은, 착용자의 팔의 운동을 착용자의 다리의 운동에 결합시키도록, 엑소수트에 배치될 수 있다. 이 구성은, 착용자로 하여금, 걷기, 달리기, 전속력 달리기, 등반, 또는 어떤 다른 활동에서 착용자의 다리를 보조할 수 있도록, 착용자의 팔의 사용을 허용하게 한다. 가요성 엑소수트의 다른 대안적인 구성 및 응용이 본 발명자들에 의해 예견된다. 부가적으로, 도시된 꼬인 끈 액추에이터 및 엑소텐던은, 액추에이터의 예시적인 예로서 의도된다. 부가적으로 또는 대안적으로서, 꼬인 끈 액추에이터, 엑소텐던, EPAM, STEM, 모터-및-드럼-구동 케이블, 서보, 공압 또는 유압 피스톤, 랙 및 피니언, 전동 스크류 드라이브 또는 볼 스크류, 또는 기타 액추에이터들이, 상기 예시된 꼬인 끈 액추에이터 또는 엑소텐던을 대신하여, 응용하기에 따라서 사용될 수 있다.
[00114] 여기에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스 (예를들어, 가요성 엑소수트 (예로서 1100) 의 일부인 가요성 바디 하니스, 예를들어, 1100) 는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 위치에서의 하나 이상의 방향으로부터, 하나 이상의 테더를 통해 힘을 수용하는, 그리고 수직방향 및/또는 전단 응력과 같은 바디 세그먼트의 피부를 가로질러 균등하게 그러한 힘을 인가하는, 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 가요성 바디 하니스는, 상기 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트에 대하여, 단일 위치에서, 단일 방향으로부터 (예를들어, 근위 해부학적(proximal anatomical) 방향 또는 원위 해부학적(distal anatomical) 방향으로, 바디 세그먼트의 장축을 따라), 힘을 인가하도록 구성된 단일 테더를 포함할 수 있다. 이는, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200a)를 도시하는 도 12a에서, 실시예의 방식으로 도시된다. 가요성 바디 하니스(1200a)는, 가요성 바디 하니스(1200a)에 힘이 인가되는 통로인 단일 테더(1210a)를 포함한다. 한 세트의 스트랩 쌍(1220a)은, 테더에 및 선택적으로 가요성 바디(1200a)의 다른 요소 (예를들어, 가요성 바디 하니스(1200a)의 가요성 하부층) 에 연결된다. 상기 세트의 스트랩 쌍(1220a)들이 바디 세그먼트에 장착되고 힘이 상기 테더를 통해 인가될 때, 상기 세트의 스트랩 쌍(1220a)들은, 전단력이 스트랩을 가로질러 바디 세그먼트 내로 균일하게 인가되도록, 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 각각의 궤도를 따라 배치될 수 있다.
[00115] 대안적으로, 가요성 바디 하니스는 다수의 테더를 포함할 수 있다. 예를들어, 가요성 바디 하니스는, 바디 세그먼트에, 2 개의 상이한 방향으로 (예를들어, 바디 세그먼트에 대한 해부학적으로 원위 방향(anatomically distal direction)의 제1 방향으로, 그리고 바디 세그먼트에 대한 해부학적으로 근위 방향(anatomically proximal direction)으로), 힘이 인가되도록 구성되는 2 개의 테더를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 테더를 통해 이러한 힘이 가해지는 위치는, 근접할 수 있다. 이것은, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200b)를 도시하는 도 12b에 예시로서 도시되어 있다. 가요성 바디 하니스(1200b)는, 가요성 바디 하니스(1200b)에 힘이 인가되는 제1 테더(1210b) 및 제2 테더(1215b)를 포함한다. 테더(1210b, 1215b)의 위치로 인해, 이러한 힘은 인접 위치에서 가요성 바디 하니스(1200b)에 인가될 수 있다. 두 세트의 스트랩 쌍(1220b, 1225b) 각각은, 각각의 테더(1210b, 1215b)에 그리고 선택적으로 가요성 바디 하니스(1200b)의 다른 요소들에 각각 결합된다. 스트랩 쌍(1220b, 1225b)의 세트가 바디 세그먼트에 장착되고 힘이 테더의 일측 또는 양측에 인가될 때, 상기 스트랩 쌍(1220a)의 해당하는 세트는, 전단력이 스트랩(1220b, 1225b)의 해당하는 세트(들)에 걸쳐 바디 세그먼트의 피부 내로 고르게 인가되도록, 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 각각의 궤도를 따라 배치될 수 있다.
[00116] 또 다른 예에서, 각각의 테더를 통해 이러한 힘이 가해지는 위치는, 가요성 바디 하니스에 대해 실질적으로 분리될 수 있다. 이는, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200c)를 도시하는 도 12c에 예시적인 방식으로서 도시된다. 가요성 바디 하니스(1200c)는, 가요성 바디 하니스(1200c)에 힘이 인가될 수 있는 통로인 제1 및 제2 테더(1210c, 1215c)들을 포함한다. 테더(1210c, 1215c)들의 위치로 인해, 이러한 힘은, 실질적으로 분리된 위치에서 가요성 바디 하니스(1200c)에 인가될 수 있다. 두 세트의 스트랩 쌍(1220c, 1225c) 이 각각, 해당하는 테더(1210c, 1215c)에 결합되며, 선택적으로 가요성 바디 하니스(1200c)의 다른 요소에 결합된다. 스트랩 쌍(1220c, 1225c) 들의 세트가 바디 세그먼트에 장착되고 힘이 테더의 일측 또는 양측에 인가될 때, 스트랩 쌍의 해당하는 세트(1220c, 1225c)는, 전단력이 상기 스트랩 쌍의 해당하는 세트(1220c, 1225c)(들)를 가로질러 바디 세그먼트의 피부 내로 고르게 인가되도록, 상기 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 해당하는 궤도를 따라서 배치될 수 있다.
[00117] 또 다른 예에서, 힘이, 각각의 테더를 통해, 각각의 상이한 위치에서, 동일한 방향으로 인가될 수 있다. 이는, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200d)를 도시하는 도 12d에, 예시적인 방식으로 도시된다. 가요성 바디(1200d)는, 가요성 바디 하니스(1200d)에 힘이 인가되는 제1 및 제2 테더(1210d, 1215d)를 포함한다. 상기 테더 스트랩 쌍의 대응하는 세트(1220c, 1225c)들의 위치 때문에, 이러한 힘은, 실질적으로 분리되는 그리고 가요성 바디 하니스(1200d)가 장착되는 바디 세그먼트에 대해 동일한 방향으로 가요성 바디 하니스(1200d)에 인가될 수 있다. 스트랩 쌍(1220d, 1225d)의 2 세트는 각각, 해당하는 테더(1210d, 1215d)에 결합되며, 선택적으로 가요성 바디 하니스(1200d)의 다른 요소에 결합된다. 상기 스트랩 쌍(1220d, 1225d)들의 해당하는 세트는, 전단력이 상기 스트랩 쌍의 해당하는 세트(1220d, 1225d)(들)에 걸쳐 바디 세그먼트의 피부 내로 고르게 인가되도록, 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 해당하는 궤도를 따라 배치될 수 있다.
[00118] 도 12b, 도 12c 및 도 12d에 각각 도시된 예시적인 가요성 바디 하니스(1200b, 1200c 및 1200d)에서, 각각의 가요성 바디 하니스의 테더는 각각, 분리된 세트의 스트랩에 연결되어 있다. 그러나, 여기에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 각각 다수의 테더에 결합되는 스트랩들을 포함할 수 있다. 이는, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200e)를 도시하는 도 12e에 예시적인 방식으로 도시된다. 가요성 바디 하니스(1200e)는, 상기 가요성 바디 하니스(1200e)에 힘이 인가될 수 있는 통로인 제1 및 제2 테더(1210e 및 1215e)를 포함한다. 상기 테더(1210e, 1215e)들의 위치로 인해, 이러한 힘은, 실질적으로 분리된 위치에서, 가요성 바디 하니스(1200e)가 장착되는 바디 세그먼트에 대해 동일한 방향으로 배향되는 방향으로, 가요성 바디 하니스(1200e)에 인가될 수 있다. 가요성 바디 하니스(1200e)는, 각각의 스트랩이 제1 및 제2 테더(1210e) 및 제2 테플러(1215e) 테더의 양쪽에 결합되는, 그리고 선택적으로 가요성 바디 하니스(1200e)의 다른 요소들에 결합되는 한 세트의 스트랩 쌍(1220e)을 포함한다. 상기 세트의 스트랩 쌍(1220e)들이 바디 세그먼트에 장착되고, 힘이 양쪽 테더에 인가될 때, 상기 세트의 스트랩 쌍(1220e)들은, 전단력이 바디 세그먼트의 피부 내로 상기 세트의 스트랩 쌍(1220e)들을 가로질러 균일하게 인가되도록, 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 궤도를 따라서 배치될 수 있다.
[00119] 또한, 여기에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스는, 다수의 방향 중 각각의 방향으로, 다수의 위치에서 가요성 바디 하니스가 장착되는 바디 세그먼트의 피부로 힘을 결합시키도록 구성될 수 있다. 이는, 예시적인 가요성 바디 하니스(1200f)를 도시하는 도 12f에 예시적인 방식으로 도시된다. 상기 가요성 바디 하니스(1200f)는, 가요성 바디 하니스(1200f)에 제1 방향 힘이 인가될 수 있는 통로인 제1 및 제2 테더(1210f, 1215f)를 포함한다. 상기 테더(1210f, 1215f)의 위치로 인해, 이러한 힘은, 가요성 바디 하니스(1200f)가 장착되는 바디 세그먼트에 대해 실질적으로 분리된 위치에서 가요성 바디 하니스(1200f)에 인가될 수 있다. 상기 가요성 바디(1200f)는 또한, 제1 방향과는 다른 제2 방향의 힘이 가요성 바디 하니스(1200f)에 인가될 수 있는 통로인 제 3 및 제 4 테더(1212f, 1214f)를 포함한다. 상기 테더(1212f, 1214f)의 위치로 인해, 이러한 힘은, 가요성 바디 하니스(1200f)가 장착되는 바디 세그먼트에 대해 실질적으로 분리된 위치에서, 가요성 바디 하니스(1200f)에 인가될 수 있다. 4 세트의 스트랩 쌍(1220f, 1222f, 1224f, 1225f)들이 각각, 해당하는 테더(1210f, 1212f, 1214f, 1215f)에 결합되며, 선택적으로 가요성 바디 하니스(1200f)의 다른 요소들에 결합된다. 상기 세트들의 스트랩 쌍(1220f, 1222f, 1224f, 1225f)들이 바디 세그먼트에 장착되고 하나 이상의 테더에 힘이 가해질 때, 해당하는 세트의 스트랩 쌍(1220f, 1222f, 1224f, 1225f)들은, 전단력이 바디 세그먼트의 피부 내로 상기 세트의 스트랩 쌍(1220f, 1222f, 1224f, 1225f)들을 가로질러 균일하게 인가되도록, 바디 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 해당하는 궤도를 따라서 배치될 수 있다.
[00120] 가요성 바디 하니스 (예컨대, 1200a, 1200b, 1200c, 1200d, 1200e, 1200f) 및 그 요소들 (예를들어, 테더, 스트랩, 가요성 하부층, 하중 분산 요소들)의 도시된 구성이, 비 제한적인 예시적인 실시예로서 의도되어 진다. 본원에 기술된 바와 같은 가요성 바디 하니스를 형성하는 이러한 요소의 다른 구성들이, 본 발명자들에 의해 예견된다. 또한, (예컨대, 도 12a, 도 12b, 도 12c, 도 12d, 도 12e 및 도 12f에 도시된 바와 같이) 가요성 바디 하니스의 스트랩 및 테더의 도시된 구성은, 본 명세서에 기술된 바와 같은 임의의 다양한 가요성 바디 하니스에, 예를들어, 상기 하니스의 스트랩이 상기 하니스의 가요성 하부층 상에 또는 가요성 하부층 안에 배치된 바디 하니스에, 및/또는 상기 하니스의 스트랩들이 상호 직조된 및/또는 정렬 스트랩과 함께 직조된 바디 하니스에, 적용될 수 있다.
IV . 결론
[00121] 본 명세서에 설명된 실시예들은, 바디 세그먼트에 힘 또는 하중을 인가하는데 사용될 수 있는 바디 하니스의 예시적이고 비 제한적인 예로서 의도된다. 이러한 바디 하니스는, 다양한 용도에 따라 바디의 하나 이상의 세그먼트에 하중을 인가하도록 구성될 수 있다. 예를들어, 본원에 기술된 바와 같은 바디 하니스는, 이러한 바디 하니스를 통해 인체의 세그먼트에 보조적인 힘을 인가하도록, 예를들어, 인체의 강도 또는 내구성을 증가시키도록, 재활(rehabilitation)을 돕도록, 인체의 조정력(coordination)을 개선하도록, 혹은 어떤 다른 기능성을 제공하도록, 구성된 액소수트나 다른 보철 장치 또는 시스템의 일부로서 적용될 수 있다. 이러한 힘은, 이러한 바디 하니스를 통해, 몸의 다른 세그먼트들 사이에 (예를들어, 무릎 운동이나 토크를 보조하거나 저항하기 위해, 종아리와 허벅지 사이에), 보철 장치 및 신체 세그먼트들 사이에 (예를들어, 허벅지와 하복부 보철 사이에), 바디 세그먼트들과 다른 물체들 사이에 (예를들어, 바디 세그먼트의 피부를 가로질러 팩이나 다른 하중의 무게를 분산시키는 수단을 제공하기 위해), 전달되어질 수 있거나, 혹은 이러한 바디 하니스를 사용하여, 어떤 다른 방식으로, 힘이 전달될 수 있다. 바디 하니스는, 하체, 상체, 몸통, 또는 착용자의 부위나 다른 바디 세그먼트들의 일부 또는 전부의 조합에 힘을 인가하도록 구성될 수 있다.
[00122] 본원에 기술된 바와 같은 바디 하니스의 치수, 구성, 또는 기타 속성은, 다양한 사용자에 의해 사용되도록 구성될 수 있거나 (예를들면, 원-사이즈-피트-올 브레이스(one-size-fits-all brace), 조절가능한 스트랩을 포함하는 바디 하니스, 버튼, 후크-앤-루프 자재, 패스너(fastners), 착용자의 크기나 기타 속성에 맞추기 위한 기타 수단), 또는 사용자 맞춤형일 수 있거나, 또는 개별 사용자를 위해 특별히 제조될 수 있다. 바디 하니스의 일부 엘리먼트들은, 다양한 사용자들을 위한 단일 크기 및/또는 구성을 가질 수 있는 반면, 다른 엘리먼트들 (예, 언더수트, 강성 힘-전달 엘리먼트, 가요성 힘-전달 엘리먼트) 은, 상기 선택된 엘리먼트들이 착용자와 매칭된 크기를 갖도록 크기의 범위를 갖는 엘리먼트들의 세트로부터 선택될 수 있다. 3D 인쇄, 신속한 프로토타이핑, 또는 기타 고객 맞춤형의 제조 방법들이, 특정 착용자에 의해 착용 및/또는 사용되도록 특별히 구성된 바디 하니스의 엘리먼트들을 생산하기 위해 사용될 수 있다.
[00123] 본원에 기술된 바와 같은 바디 하니스는, 해부학적으로 전형적인 인간 착용자 또는 비정형 인간 착용자에 의해 사용하도록 구성될 수 있다. 바디 하니스는, 자신의 신체의 일부 (예를들어, 팔, 다리) 를 상실한, 외과 수술로 인하여 해부학적인 것의 일부 변경 (예를들어, 텐던(tendon) 이식) 을 경험한, 또는 해부학으로 비정형 상태인 인간 착용자에 의해 착용되고 운영되도록 구성될 수 있다.
[00124] 본원에 기술된 바와 같은 바디 하니스는, 인간이 아닌 동물에 의한 사용을 위해 구성될 수 있다. 예를들어, 바디 하니스는, 인간이 아닌 영장류, 개, 말, 또는 애플리케이션 (예를들면, 동물의 훈련) 에 따른 어떤 다른 동물에 의해 착용되도록 구성될 수 있다.
[00125] 상기 도면에 도시된 특정 배치는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 보여진 더 많거나 적은 각 엘리먼트를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 도시된 엘리먼트들 중 일부는, 결합되거나 생략될 수 있다. 더 나아가, 어떤 예시적인 실시예가, 상기 도면에 도시되지 않은 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[00126] 추가적으로, 다양한 측면들 및 실시예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 측면 및 실시예들이 당업자에게 명백할 것이다. 본원에 개시된 다양한 측면들 및 실시예들은 예시의 목적이며 제한하기 위한 것은 아니며, 진정한 권리범위 및 기술사상은 다음의 청구 범위에 의해 지시된다. 본 명세서에 제시된 주제의 기술사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 만들어질 수 있다. 본 명세서에서 일반적으로 설명되고 상기 도면에 도시되었듯이, 본 개시된 내용의 측면들은 광범위하게 다양한 상이한 구성으로 배치, 치환, 결합, 분리, 및 디자인될 수 있으며, 그 모든 것이 본원에서 고려된다는 점이 기꺼이 이해될 수 있을 것이다.
100 : 보조 시스템
110,200,300a,300b,400,500,600,700a,700b,800,900,1000 : 가요성 바디 하니스
115,210 : 테더 120 : 트랜스미션 엘리먼트
130 : 부츠 220 : 스트랩(220)

Claims (20)

  1. 가요성 바디 하니스로서,
    상기 가요성 바디 하니스는, 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 바디의 세그먼트에 장착 가능하며,
    상기 가요성 바디 하니스는,
    가요성 하부층;
    테더; 및
    제1 스트랩 및 제2 스트랩;
    을 포함하며,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 테더 및 상기 가요성 하부층에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제1 궤도 및 제2 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제1 궤도 및 제2 궤도는 상기 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 테더에 대한 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩과 상기 하부층을 통해, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 가요성 하부층 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 가요성 하부층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가요성 하부층과 상기 제1 스트랩 간의 결합 위치는, 상기 제1 궤도가 조절될 수 있도록, 조절가능한 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가요성 하부층과 상기 제1 스트랩은 후크-앤-루프 패스너의 층에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가요성 하부층과 상기 제1 스트랩은, 특정 위치에서 상기 가요성 하부층과 상기 제1 스트랩 간의 전단력이 특정한 최대 전단력 위로 증가할 때, 상기 제1 스트랩을 따르는 특정 위치에서 상기 제1 스트랩과 상기 가요성 하부층 간의 결합력이 감소하도록, 결합되는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 스트랩은, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착되고 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 하부층을 통해 상기 제1 스트랩으로부터 상기 바디의 세그먼트의 피부로 인가되는 전단력을 분배하도록 구성되는 다수개의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 가요성 하부층은, 특정 위치에서 상기 제1 스트랩의 방향에 수직인 방향으로 보다, 상기 특정 위치에서 상기 제1 스트랩의 방향에 수직인 방향으로, 상기 제1 스트랩을 따르는 특정 위치에서, 실질적으로 더 가요성인 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 궤도 및 제2 궤도는, 상기 테더로부터 상기 바디의 세그먼트의 반대측 상에 있는 상기 가요성 하부층 상의 일 위치에서 오버랩되며,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 교차점에서 함께 결합되는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때에, 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 단일의 연속 스트랩을 형성하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 궤도의 부위는 카데너리 커브(catenary curve)의 단면에 해당하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    추가적인 테더; 및
    제3 스트랩 및 제4 스트랩;
    을 더 포함하며,
    상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩은 상기 추가적인 테더 및 상기 가요성 하부층에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제3 궤도 및 제4 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제3 궤도 및 제4 궤도는 상기 추가적인 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 추가적인 테더에 대한 상기 제3 궤도 및 제4 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 추가적인 테더로부터, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 추가적인 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩과 상기 하부층을 통해, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    제3 스트랩 및 제4 스트랩; 및
    부하 분배기;
    를 더 포함하며,
    상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩은 상기 테더 및 상기 가요성 하부층에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제3 궤도 및 제4 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제3 궤도 및 제4 궤도는 상기 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 테더에 대한 상기 제3 궤도 및 제4 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩과 상기 하부층을 통해, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하며,
    상기 제1 스트랩, 제2 스트랩, 제3 스트랩 및 제4 스트랩은 상기 부하 분배기를 통하여 상기 테더에 결합되며,
    상기 부하 분배기는,
    상기 테더에 결합된 제1 풀리;
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩에 결합된 제2 풀리;
    상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩에 결합된 제3 풀리; 및
    내-하중 자재의 연속 루프;
    를 포함하며,
    상기 내-하중 자재의 연속 루프는, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩과 상기 하부층을 통해, 상기 테더로부터 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩으로 인가되는 힘과, 상기 테더로부터 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩으로 인가되는 힘 사이의 비율이, 특정 비율에 해당하도록, 상기 제1 스트랩, 제2 스트랩 및 상기 제3 스트랩 사이에 꿰어져 있는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 테더에 대한 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩과 상기 하부층을 통해, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 10% 미만으로 변하는 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  15. 가요성 바디 하니스로서,
    상기 가요성 바디 하니스는, 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 바디의 세그먼트에 장착 가능하며,
    상기 가요성 바디 하니스는,
    테더;
    제1 스트랩 및 제2 스트랩; 및
    복수개의 정렬 스트랩;
    을 포함하며,
    상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 테더에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제1 궤도 및 제2 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제1 궤도 및 제2 궤도는 상기 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 테더에 대한 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 통해, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하며,
    상기 복수개의 정렬 스트랩은, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩이 상기 제1 궤도 및 제2 궤도를 각각 따라서 유지되도록, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩과 함께 직조되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제3 스트랩 및 제4 스트랩;
    을 더 포함하며,
    상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩은 상기 테더에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제3 궤도 및 제4 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제3 궤도 및 제4 궤도는 상기 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 테더에 대한 상기 제3 궤도 및 제4 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 통해, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하며,
    상기 복수개의 정렬 스트랩은, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 제3 궤도 및 제4 궤도를 각각 따라서 유지되도록, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩과 함께 직조되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  17. 제 15 항에 있어서,
    추가적인 테더; 및
    제3 스트랩 및 제4 스트랩;
    을 더 포함하며,
    상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩은 상기 추가적인 테더에 결합되며, 그리하여, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트에 장착될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제3 궤도 및 제4 궤도를 따라서 배치되며,
    상기 바디의 세그먼트 주위의 제3 궤도 및 제4 궤도는 상기 추가적인 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며,
    상기 추가적인 테더에 대한 상기 제3 궤도 및 제4 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 추가적인 테더로부터, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 추가적인 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩을 통해, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 실질적으로 균일한 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하며,
    상기 복수개의 정렬 스트랩은, 상기 추가적인 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩이 상기 제3 궤도 및 제4 궤도를 각각 따라서 유지되도록, 상기 제3 스트랩 및 제4 스트랩과 함께 직조되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 테더에 대한 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위를 가로질러 상기 테더로부터, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 통해, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 해당하는 부위를 가로질러 10% 미만으로 변하는 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 궤도의 부위는 카데너리 커브(catenary curve)의 단면에 해당하는 것을 특징으로 하는 가요성 바디 하니스.
  20. 가요성 바디 하니스를 바디의 세그먼트에 장착하는 단계로서, 상기 가요성 바디 하니스가 상기 바디의 세그먼트를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 상기 바디의 세그먼트에 장착하며, 이때 상기 가요성 바디 하니스는, 가요성 하부층; 테더; 및 제1 스트랩 및 제2 스트랩; 을 포함하며, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 가요성 하부층 상에 배치되며, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩은 상기 테더 및 상기 가요성 하부층에 결합되며, 그리하여, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩이 상기 바디의 세그먼트 주위의 적어도 일부에서 해당하는 제1 궤도 및 제2 궤도를 따라서 배치되며, 상기 바디의 세그먼트 주위의 제1 궤도 및 제2 궤도는 상기 테더에 대한 상기 가요성 바디 하니스의 해당하는 측면 상에 존재하며, 상기 가요성 하부층과 상기 제1 스트랩 간의 결합 위치는, 상기 제1 궤도가 조절될 수 있도록, 조절가능하며, 상기 테더에 대한 상기 제1 궤도 및 제2 궤도의 대응하는 각도는, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩 각각의 적어도 해당하는 부위에서 상기 테더로부터, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩을 각각 따르는 거리와 함께 증가하며, 그리하여, 상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘이 인가될 때, 상기 제1 스트랩 및 제2 스트랩과 상기 하부층을 통해, 전단력이, 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록 하는, 이상의 가요성 바디 하니스를 바디의 세그먼트에 장착하는 단계;
    상기 테더를 통해 상기 가요성 바디 하니스에 힘을 인가하는 단계;
    상기 제1 스트랩을 따른 2 이상의 위치에서, 상기 제1 스트랩 및 상기 하부층을 통해, 상기 바디 세그먼트의 피부에 인가되는 전단력의 상대적인 크기를 결정하는 단계;
    상기 인가된 전단력이 2 이상의 위치의 어디에서 가장 큰지를 결정하는 단계; 및
    상기 2 이상의 위치의 결정된 것에서, 상기 제1 스트랩 및 상기 하부층을 통해, 상기 전단력이 상기 바디의 세그먼트의 피부에 인가되도록, 상기 인가된 전단력이 가장 큰 2 이상의 위치에서 상기 스트랩을 조정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
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