JP2016535823A - 非線形変形要素を備えるヘルメット - Google Patents

Abstract

本技術は、一般に、非線形的に変形する部材を備える保護ヘルメットに関する。本技術の実施形態に従って構成されたヘルメットは、例えば、内側層、外側層、内側層と外側層との間の空間、及び空間内に配置された界面層を含むことができる。界面層は、各々が高さ、高さに沿っての長手方向軸線、内側層の近くの第一の端部、及び外側層の近くの第二の端部を有する、複数のフィラメントを備えている。フィラメントは、内側層と外側層との間の空間に渡るような大きさ及び形状である。フィラメントは、ヘルメットへの外部入射力に応えて非線形的に変形するように構成されている。

Description

本技術は、一般的に、保護ヘルメットに関連している。具体的には、いくつかの実施形態は、その中に非線形的に変形する要素を備える保護ヘルメットに向けられている。

（関連出願の相互参照）
本出願は、以下の係属中の出願の利益を主張する。
（ａ）２０１３年１１月５日に出願された米国仮特許出願第６１／９００２１２号
（ｂ）２０１４年１月３日出願された米国仮特許出願第６１／９２３、４９５号
（ｃ）２０１４年９月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／０４９、０４９号
（ｄ）２０１４年９月１１日に出願された米国仮特許出願６２／０４９、１６１号
（ｅ）２０１４年９月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／０４９、１９０号
（ｆ）２０１４年９月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／０４９、２０７号

上記出願の全ては、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。また、参照により本明細書に組み込まれている、これら出願に開示された実施形態の構成要素及び特徴は、本出願に開示され、且つクレームされている種々の構成要素及び特徴と組み合わされてもよい。

スポーツ関連の外傷性脳損傷、及び具体的に言うと脳震盪は、ＮＦＬ、ＮＣＡＡ、フットボールチーム及び全てのレベルでの参加者にとって、主要な関心事となっている。このような損傷はまた、サイクリングやスキーなどの他の活動に参加する人にとって重大な関心事である。現在のヘルメット技術は、直接的又は斜めの力によって引き起こされ得る脳震盪ではなく、それは主に表面的な頭部外傷から保護するものであり、不十分である。さらに、現在利用可能なヘルメットは、大部分の入射力を装着者の頭部へ伝える、入射力を直線的に吸収している。

図１Ａは、本技術の実施形態に従って構成された保護ヘルメットの斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａに示した保護ヘルメットの斜視断面図である。 図２Ａは、本技術に従って構成される保護ヘルメットの界面層のために構成されるフィラメントの実施形態を示している。 図２Ｂは、本技術に従って構成される保護ヘルメットの界面層のために構成されるフィラメントの実施形態を示している。 図２Ｃは、本技術に従って構成される保護ヘルメットの界面層のために構成されるフィラメントの実施形態を示している。 図３Ａは、本技術の実施形態に従って構成される界面層の部分の変形を示している。 図３Ｂは、本技術の実施形態に従って構成される界面層の部分の変形を示している。 図３Ｃは、本技術の実施形態に従って構成される界面層の部分の変形を示している。 図３Ｄは、本技術の実施形態に従って構成される界面層の部分の変形を示している。 図４Ａは、本技術の実施形態による複数のセグメント化されたタイルを含む界面層を示している。 図４Ｂは、本技術の実施形態による複数のセグメント化されたタイルを含む界面層を示している。 図５Ａは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｂは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｃは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｄは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｅは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｆは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｇは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｈは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図５Ｉは、本技術の実施形態によるフィラメントの構成及び形状を示している。 図６は、本技術の実施形態に従って構成された界面層の応力 − 歪み特性のグラフである。 図７は、本技術の実施形態による界面層のための種々のフィラメント密度を示している。 図８は、本技術の実施形態によるヘルメットの外面から延在する複数のフィラメントを備える界面層を有する保護ヘルメットの断面図である。 図９Ａは、本技術の実施形態に従って構成されたヘルメットの外面から延在する複数のフィラメントを備える界面層を有する保護ヘルメットの断面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示された保護ヘルメットの拡大詳細図である。 図９Ｃは、局所的な変形の下に、図９Ａに示された保護ヘルメットの断面図である。 図９Ｄは、局所的な変形の下に、図９Ｃに示された保護ヘルメットの拡大詳細図である。 図１０は、本技術の実施形態による界面層の製造方法のフロー図である。 図１１は、本技術の実施形態による界面層の他の製造方法のフロー図である。 図１２は、本技術の実施形態に従って構成された力センサを組み込んでいるフィラメントを備える保護ヘルメットの斜視断面図である。

（詳細な説明）
本技術は、その中に非線形的に変形する要素を備えている保護ヘルメットに一般的に関係付けられている。開示されているヘルメットの実施形態は、例えば、内側層、外側層、及び内側層と外側層との間の空間に配置された界面層を備えている。界面層は、入射力に応えて非線形的に変形するように構成された複数のフィラメントを含むことができる。

本技術のいくつかの実施形態の具体的な詳細は、図１Ａ乃至１２を参照して以下に説明される。実施形態の多くが、保護ヘルメットのためのデバイス、システム、及び方法に関連して以下に説明されるが、他の実施形態は、本技術の範囲内である。加えて、本技術の他の実施形態は、本明細書に記載したものとは異なる構成、構成要素、及び／又は手順を有することができる。例えば、他の実施形態は、本明細書に記載のものを超える追加の要素及び特徴を含むことができ、又は他の実施形態は、本明細書に示され且つ記載された要素及び特徴のいくつかを含まなくてもよい。

参照を容易にするために、本開示全体を通して、同一の参照番号は同様の又は類似の構成要素又は機能を識別するために使用されるが、同じ参照番号の使用は、部品が同一であると解釈されるべきであることを意味しない。実際、本明細書に記載の多くの例では、同じに番号付けられた部品は、構造及び／又は機能で区別できるものである。

（保護ヘルメットの選択された実施形態）
図１Ａは、本技術の実施形態に従って構成された保護ヘルメット１０１の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示されているヘルメットの斜視断面図である。図１Ａ及び１Ｂを一緒に参照すると、ヘルメット１０１は、外側層１０３、内側層１０５、及び外側層１０３と内側層１０５との間の空間又は空隙１０７を備えている。複数のフィラメント１１１を備えた界面層１０９は、外側層１０３及び内側層１０５の間の空間１０７内に配置されている。図示の実施形態では、フィラメント１１１は、外側層１０３に隣接する外側表面１１３と内側層１０５に隣接する内側表面１１５との間に延在し、空間１０７に架かる又は実質的に架かっている。詰め物１１７が内側層１０５に隣接して配置されている。詰め物１１７は、着用者の頭部（図示せず）に快適に適合するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、ヘルメット１０１の外側層１０３は、単一の連続した殻体で構成されてもよい。しかしながら、他の実施形態において、外側層１０３は異なる構成を有することができる。外側層１０３及び内側層１０５はまた、両方とも、（例えば、硬質プラスチック材料から構成されて）比較的剛性であることができる。しかしながら、外側層１０３は、入射力を受けたとき、局所的に変形するべく十分に柔軟であることができる。特定の実施形態では、内側層１０５は比較的剛性であってもよく、それによって頭蓋骨を破砕又は血腫を作成する投射又は強烈な衝撃を防止していすることができる。いくつかの実施形態では、内側層１０５は、外側層１０３よりも少なくとも５倍、より剛性であることができる。いくつかの実施形態では、外側層１０３はまた複数の変形可能なビームを備えてもよい。当該ビームは、その長手方向軸線が外側層の表面に実質的に平行となるように柔軟に接続され、且つ配置されている。さらに、いくつかの実施形態では、変形可能ビームのそれぞれが、少なくとも１つの他の変形可能なビーム及び少なくとも１つのフィラメントに柔軟に接続されてもよい。

フィラメント１１１は、ヘルメット１０１への入射力に応えて非線形的に変形するように構成された薄い、柱状すなわち細長い構造体からなることができる。このような構造体は、高いアスペクト比、例えば、３：１から１０００：１、４：１から１０００：１、５：１から１０００：１、１００：１から１０００：１などを有することができる。フィラメント１１１の非線形変形が、高衝撃性の直接の力並びに斜めの力に対する改善された保護を提供することが期待されている。より具体的には、フィラメント１１１は、入射力に応答して曲がる（座屈する）ように構成されてもよい。ここで、座屈することは、高い圧縮応力を受けた、フィラメント（単数又は複数）１１１の突然の破壊によって特徴づけることができ、この破壊の点における実際の圧縮応力は材料が耐えることが可能である究極の圧縮応力よりも小さい。フィラメント１１１は、一旦外力が除去されると実質的にそれらの初期形態に戻るように、弾性的に変形すべく構成されてもよい。

少なくともフィラメント１１１の一部分は、内側層１０５からの外側層１０３の分離に抵抗するような引張強さを有するように構成されてもよい。例えば、内側層１０５に対する外側層１０３の横方向移動の間、これらの引張強さを有するフィラメント１１１は、内側層１０５に対する外側層１０３の横方向移動に対抗する力を加えることができる。いくつかの実施形態では、付加的な引張強さを付与するために、ワイヤ、ゴムバンド、又は埋め込まれた他の要素が存し、又はそうでなければフィラメント１１１に結合されてもよい。

図１Ｂに図示された実施形態に示されるように、例えば、フィラメント１１１は、外側層１０３に直接に取り付けられ、及び／又は内側層１０５に直接に取り付けられている。いくつかの実施形態において、フィラメント１１１の少なくともいくつかは、反対側の端部が隣接する表面に結合された状態で、一端部において自由であることができる。フィラメント１１１の柔軟性の故に、外側層１０３は内側層１０５に対して横方向に移動することができる。いくつかの実施形態において、フィラメント１１１は、選択肢として、内側又は外側の層内で対応するソケット内に回転自在に適合するように構成されている、一方又は両方の端部における、回転部材を含むことができる。いくつかの実施形態では、フィラメント１１１の少なくともいくつかは、内側表面１１５、外側表面１１３、又はその両方に実質的に直交していてもよい。

フィラメント１１１は、発泡体、エラストマー材料、ポリマー材料、又はそれらの任意の組み合わせのような様々な適切な材料から構成されてもよい。いくつかの実施形態では、フィラメントは、形状記憶材料及び／又は自己修復材料で作ることができる。さらに、いくつかの実施形態において、フィラメントは、異なる方向において異なる剪断特性を示すものであってもよい。

いくつかの実施形態では、ヘルメット１０１は、入射力に応えて局所的に弾性変形するように構成されてもよい。特定の実施形態では、例えば、ヘルメット１０１は、約１００〜５００ポンドの静的力の印加時に、外側層１０３と界面層１０９が、約０．７５〜２．２５インチの間で変形するように構成されてもよい。変形能力は、フィラメント１１１の組成、数、及び構成を変えることによって、及び外側層１０３及び内側層１０５の組成及び構成を変えることによって調整することができる。

図２Ａ−２Ｃは、本技術の実施形態による保護ヘルメット（例えば、ヘルメット１０１）の界面層（例えば、界面層１０９）のために構成されたフィラメントの様々な実施形態を示している。図２Ａを参照すると、例えば、複数のフィラメント２１１ａは、正多角形の断面形状を有している。個々のフィラメント２１１ａは、高さ２０１、幅２０３、及び隣接するフィラメント２１１ａとの間隔２０５を有している。図２Ｂを参照すると、フィラメント２１１ｂは、一方の端部で内側表面２１５に接続され、そして反対側の端部において遊離されてもよい。図２Ｃにおいて、フィラメント２１１ｃは、当該フィラメント２１１ｃが脊柱２０７から両方向に外向きに延在するように、フィラメント２１１ｃの中間点で脊柱２０７に結合されてもよい。図２Ａ乃至２Ｃを一緒に参照すると、フィラメント２１１ａ乃至２１１ｃは、図１Ａ−ｃは円柱、六角形（逆ハニカム）、正方形、不規則な多角形、ランダムなどを含む任意の適切な形状をとることができる。フィラメント２１１ａ乃至２１１ｃと内側表面２１５又は脊柱２０７との間の接続点、寸法２０１、２０３及び２０５、フィラメントの材料、フィラメント２１１ａ乃至２１１ｃの間の空間内の材料は、フィラメントの直交異方性の特性を調整するために全て変更されてもよい。この調整可能性は、所望の変形特性を提供することが期待されており、界面層の異なる領域の間で変えられてもよい。フィラメント２１１ａ乃至２１１ｃは、例えば、発泡体、弾性発泡体、プラスチック等を含む、大きな弾性変形を可能にする任意の材料から作ることができる。フィラメント２１１ａ乃至２１１ｃの間の間隔は、全体構造の材料特性をさらに調整するために、気体、液体、又は複合流体で充填されることができる。いくつかの実施形態では、例えば、当該空間は、気体、液体（例えば、剪断減粘又は剪断増粘液）、ゲル（例えば、剪断減粘又は剪断増粘ゲル）、発泡体、高分子材料又はそれらの任意の組み合わせで充填されてもよい。

図３Ａ乃至３Ｄは、外側表面３１３、内側表面３１５、及び外側表面３１３と内側表面３１５との間に延在する複数のフィラメント３１１を有する界面層３０９の変形を図解している。図３Ａは、例えば、加えられた外力の無い界面層３０９を示している。図３Ｂにおいては、下向きの力Ｆ₁が外側表面３１３に加えられ、フィラメント３１１の一部分の変形を生じさせている。図３Ｃは、接線方向の力Ｆ₂に応答して、内側表面３１５に対しての外側表面３１３の並進を示している。図３Ｄにおいては、で、垂直及び接線方向の力Ｆ₃の結果によるフィラメント３１１の変形である。外側表面３１３のより広い領域にわたって分散されている傾斜及び／又は接線方向の力は、フィラメント３１１の剪断又はフィラメント３１１の幾つかの局部座屈をもたらし得る。

図４Ａ及び４Ｂは、本技術の実施形態に従って構成されたセグメント化された複数のタイルを含む界面層４０９を示している。複数のフィラメント４１１が内側表面４１５に貼付され、内側表面４１５から離れて延びている。界面層４０９の外側表面４１３は、複数のセグメント化されたタイル４１４（タイル４１４ａ乃至４１４ｃとして３つが示されている）に分割されている。図４Ｂに最もよく示されるように、フィラメント４１１は界面層４０９全体を通して共通の内側表面４１５を共有するが、フィラメント４１１のサブセットのみが、個々のセグメント化されたタイル４１４ａ乃至４１４ｃを画定するべく一緒に結合されている。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、タイル４１４ａ乃至４１４ｃは一まとめにされた六角形として示されているが、他の実施形態では、タイル４１４ａ乃至４１４ｃは、規則的及び不規則な多角形、円柱等を含む他の形状を取ることができる。当該タイル４１４は、フィラメント４１１の組が局所衝撃力、座屈、せん断に応答する、又はそうでなければ他の隣接するタイル４１４に対して移動するのを可能にするように配置されている。いくつかの実施形態では、いくつかのタイルは衝撃力に応答して、隣接するタイル４１４の上、又は下に移動するように構成されている。特定の実施形態では、タイル４１４は、相互に柔軟に接続されてもよい。タイル４１４ａ乃至４１４ｃは、互いにぴったりと着くように構成されてもよい。タイル４１４ａ乃至４１４ｃの間の空間は、空気であってもよく、又は空間が異なる材料（例えば、発泡体、液体、ゲルなど）で充填されてもよい。

図５Ａ−５Ｉは、本技術の実施形態による様々なフィラメント構成や形状を示している。図５Ａ−５Ｉのフィラメントは、本明細書に開示された界面層のいずれかと共に使用することができる。最初に図５Ａを参照すると、例えば、界面層５０９は、５外面５１３ａが別々の別個の部分に分割された状態で、内面５１５ａから延在する複数のフィラメント５１１ａを備えている。図５Ｂは、柔軟に湾曲される界面層５０９を示す図である。例えば、界面層５０９は、ヘルメットの湾曲に対応するように湾曲されていてもよい。フィラメント５１１ａ、外面１１３ａ、及び／又は内面１１５ａの材質は、このような曲がりを可能にするべく柔軟であることができる。

図５Ｃ−Ｆは、界面層５０９中のフィラメント５１１ｃ−ｉの配置の平面図を示している。フィラメント５１１ｃは、均一なサイズ及び形状を有することができ、（図５Ｃのように）、等方的に分布されている。図５Ｄに関連して、いくつかのフィラメント５１１ｄは他のものより大きく、それらは不均一に分布されてもよい。図５Ｅと図５Ｆでは、フィラメント５１１ｅは、不規則な形状やパターンをなしている。図５Ｇ−５Ｉは、様々な形態を有している単一のフィラメント５１１ｇ−ｉの側面図を示している。図５Ｇにおいて、例えば、フィラメント５１１ｇは、内面５１５ｇに接続されているが、外面５１３ｇからは分離されている。図５Ｈにおいて、フィラメント５１１ｈは、その長さに沿って変化する厚さを有している。図５Ｉにおいて、フィラメント５１１ｉは、中空、例えば、中空円筒である。特定の実施形態では、フィラメントがフィラメントの高さに沿った距離の一部に延在する管腔を含むように、１つ以上のフィラメントが中空であることができる。フィラメントの配置、大きさ、及び形状は、対応する界面層の所望の機械的特性、例えば、変形特性、剛性などを達成するために変えることができる。

いくつかの実施形態において、フィラメントは、フィラメントの長手方向軸線が、外面又は内面のいずれにも直交しないように、外面と内面との間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、外面及び／又は内面の少なくとも一方に対する、フィラメントの第一のサブセットの長手方向軸線の角度が、外面及び／又は内面に対する、フィラメントの第二のサブセットの長手方向軸線の角度を補足することができる。例えば、第一のフィラメントは、内面に対して３０度の角度で配置された長手方向軸線を有することができ、そして第二のフィラメントは、内面に対して１５０度の角度で配置された長手方向軸線を有することができる。いくつかの実施形態では、第一及び第二のフィラメントが交点で互いに接続され得る。

図６は、本技術の実施形態による、界面層の応力 − 歪み挙動のグラフである。
図示のように、歪み（Ｄ）が増加するにつれて、応力（σ）は、領域Ｉで最初は急速に増加する。次に、領域ＩＩで、応力は比較的平坦であり、領域ＩＩＩ内での応力のさらなる増加が続く。この非線形の関係は、最初の硬い領域（領域Ｉ）、平坦、減少、又は増加勾配への急速な移行によりこれに続く（領域ＩＩ）、これに続く異なる勾配の第３の領域（領域ＩＩＩ）が存在する、座屈において観察されるのと同様の挙動を示している。図６に示すように、破線は、界面層のための可能な代替的な応力 − 歪み曲線を示している。界面層内のフィラメントの材料、配置及び構成は多様であり、応力 − 歪みの関係は、所望のプロファイルを達成するように調整することができる。いくつかの実施形態では、界面層は直交異方性（すなわち、応力の異なる構成要素に対し異なる非線形の応力 − 歪み挙動を示す）であることができる。

図７は、本技術の実施形態による、保護ヘルメットのためのフィラメント密度の多様性を示している。上述したように、保護用ヘルメットは、その中に複数のフィラメントを含む界面層を含むことができる。界面層の変形特性は、フィラメントの組成及び配置に基づいて調節／調整され得る。図７に示すように、フィラメントの配置及び密度は、ヘルメットの異なる位置で変化することができる。例えば、フィラメントの密度は、左と右側により低い密度のフィラメントを、左と右の耳の上にさらにより低い密度のフィラメントを備えて、前及び後ろの部分で最大であってもよい。ヘルプの着用者は、前又は後ろから高い衝撃力を受けるより大きいリスクがあるため、ヘルメットのこれらの部分は、着用者の耳の上のヘルメットの部分よりもより大きな密度のフィラメントを持つことができる。フィラメントの密度及び形態は、それに応えて予想される衝撃のタイプ及び頻度を考慮してヘルメットに亘って変化され得る。

図８は、外側層８０３から延在する複数のフィラメント８１１を有する保護ヘルメット８０１の断面図である。図示のように、フィラメント８１１は、内側層に取り付けられていない。詰め物８１７は、フィラメント８１１の内側に配置されている。この構成は、調整可能なせん断特性を可能にするだけでなく、フィラメント８１１の調整可能な非線形変形を可能にすることができる。

図９Ａは、本技術の実施形態に従って構成された、二つの異なるタイプのフィラメント９１１と９１２を備える界面層９０９を有する保護ヘルメット９０１の断面図である。図９Ｂは、ヘルメット９０１の一部の拡大詳細図である。図９Ａ及び図９Ｂを一緒に参照すると、ヘルメット９０１は、外側層９０３、内側層９０５、外側層９０３と内側層９０５との間に配置された界面層９０９を備えている。界面層９０９は、内側層９０５と外側層９０３との間の空間に渡る（ｓｐａｎ）又は実質的に渡る複数の第一のフィラメント９１１を備えている。界面層９０９はまた、当該空間に実質的に渡らない複数の第二のフィラメント９１２を備えている。詰め物９１７は、内側層９０５に隣接して配置されている。各々が異なる形状、長さ、及び／又は剛性を有している、二つの異なる種類のフィラメントを包含することが、界面層９０９の全体的な材料特性の増大された制御性を提供するものと期待される。例えば、いくつかの実施形態では、第二のフィラメント９１２は、第一のフィラメント９１１より短くかつより剛性であってもよい。外側層１０３の初期変形の際に、第一のフィラメント９１１は、いくらかの抵抗をもたらすことができる。外側層９０３が十分に圧縮されると、複数の第二のフィラメント９１２がより剛性の内側層９０５と接触することになり、当該複数の第二のフィラメント９１２が、衝撃力に対しての界面層９０９のより大きな抵抗に寄与することができる。図９Ｃ及び９Ｄは、例えば、局所的な変形の下での保護ヘルメット９０１を示している。第一及び第二のフィラメント９１１と９１２の両方が、ヘルメット９０１の外側層９０３への衝撃力入射に応答して非線形的に変形している。当該変形は、衝撃後、界面層９０９及び外側層９０３がそれらの元の形態に復帰するように、弾性的であってもよい。いくつかの実施形態において、ヘルメット９０１は、約１００〜５００ポンドの静的力の印加時に、外側層９０３と界面層９０９が、約０．７５〜２．２５インチの間で変形するように構成されてもよい。変形性は、フィラメント９１１の組成、数、及び形態を変えることによって、及び外側層９０３及び内側層９０５の組成及び形態を変えることによって調整することができる。

（保護ヘルメットの界面層の製造方法の選択された実施形態）
図１０は、本技術の実施形態による界面層の製造方法のフロー図である。プロセス１０００は、ブロック１００１で第一の面を準備することによって始まる。第一の面は、フィラメントを形成するのに適した、例えば、ポリマー、プラスチック、発泡体、エラストマー、又は他の材料のシートであってもよい。プロセス１０００は、ブロック１００３で第二の面を準備することで継続する。いくつかの実施形態では、第二の面は、第一の面と同様の特性を有することができる。ブロック１００５では、間質部材が第一の面と第二の面との間に設けられる。間質部材は、例えば、その中に複数の開口部を有するプレートであってもよい。開口部は、第一及び第二の面の間に形成される最終的なフィラメントの断面形状及び分布を画定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の開口部が、正方形、長方形、三角形、楕円形、正多角形、又は他の形状の形をとることができる。ブロック１００７において、第一及び第二の面が、第一及び／又は第二の面の一部が間質部材の開口部内に突出するように、間質部材に対して圧縮される。ブロック１００９において、第一及び第二の面がガラス転移温度以上に加熱され、その結果、第一及び第二の面と、間質部材の開口部を通って他の面に延在する、第一及び／又は第二の面の部分との融合が生ずる。これらの開口部を通って延在する部分は、界面層のフィラメントになる。プロセスは、間質部材の除去を備える、ブロック１０１１で終了する。いくつかの実施形態では、間質部材の除去は、間質部材を燃焼すること、間質部材を溶解すること、又はそうでなければそれを除去することを含むことができる。いくつかの実施形態では、間質部材を除去した後、第一面と第二の面との間の空間は、気体、液体、又はゲルで充填されてもよい。

図１１は、本技術の実施形態による界面層の他の製造方法のフロー図である。
プロセス１１００は、ブロック１１０１で複数の第一の突出部材を有する第一の面を準備することにより始まる。例えば、第一の面は、このような列又はバンプなど複数の突部を有するシートであってもよい。プロセス１１００は、第一の面の第一の突出部材に面する複数の第二の突出部材を有する第二の面を準備することによって、ブロック１１０３で継続する。ブロック１１０５において、第一の突出部材の少なくとも１つが、第二の突出部材の少なくとも１つに位置合わせされる。ブロック１１０７において、第一及び第二の面は、それらのガラス転移温度以上に加熱される。プロセス１１００は、ブロック１１０９において少なくとも１つの第一の突出部材を少なくとも１つの第二の突出部材に接触させることによって継続する。材料がそのガラス転移温度以上に加熱されているとき、当該第一の突出部材及び第二の突出部材が、この接触により接合される。ブロック１１１１において、第一の面は第二の面から引かれる。このことは、接合された第一及び第二の突出部材の長さを延伸し、第一の面といくつかの実施形態では、第一及び第二の突出部材は、発泡体、ポリマー、エラストマー、又は他の適切な材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、突出部材の断面形状は、正方形、長方形、三角形、楕円形、正多角形、又は他の形状であってもよい。いくつかの実施形態において、第一の面と第二の面との間の空間は、気体、液体、又はゲルで充填されてもよい。

（力センサを組み込でいる保護ヘルメットの選択された実施形態）
いくつかの実施形態では、ヘルメットの界面層中のフィラメントはまた、力センサ又は力センサを装着するための基質として働くことができる。図１２は、力センサを組み込んだフィラメントを有する保護ヘルメットの透視断面図である。ヘルメット１２０１は、外側層１２０３、内側層１２０５、及び外側層１２０３と内側層１２０５との間に配置された界面層１２０９を備えている。界面層１２０９は、内側層１２０５及び外側層１２０３との間の空間に渡る又は実質的に渡る複数のフィラメント１２１１を備えている。力センサ（概略的に示されている）１２１２は、フィラメント１２１１に結合されている。いくつかの実施形態では、ワイヤ又はフィルムが各フィラメント１２１１内に又は上に埋め込まれ得るであろう。いくつかの実施形態では、センサ１２１２は、フィラメントの長手方向の軸線に沿っての歪みや変形を示す信号を生成するような大きさで構成されてもよい。 これらのセンサ１２１２は、個々のフィラメント１２１１の歪み及び／又は変形を検出するように構成されてもよい。フィラメント１２１１及びセンサの歪み又は変形は、フィラメント１２１１及びヘルメット１２０１の構造の公知の機械的性質を使用して、その後に、力に関連付けられてもよい。いくつかの実施形態においては、フィラメントが、電気的特性を備えるフィラメントを提供することによって、センサとして直接に使用されてもよい。例えば、フィラメント１２１１は、導電性又はピエゾ抵抗特性を提供するために埋め込まれたドープされた粒子を有していてもよい。変形は、その後、電気的特性（例えば、抵抗）の変化となり、力の電気的測定を可能にするであろう。いくつかの実施形態において、フィラメント１２１１は圧電体とすることができ、変形されたときに、フィラメントが電位又は電流を生成することを許容する。いくつかの実施形態では、センサは、第一の端部及び第二端部を備える光導波路、当該光導波路の一端に入射する光源、及び当該光導波路を透過した光を受け取るように構成され、当該光導波路の反対側の端部に隣接した光検出器を備えることができる。いくつかの実施形態では、導波路は、ブラッグ回折格子（Ｂｒａｇｇ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ）であってもよい。いくつかの実施形態では、複数のセンサの各々におけるブラッグ回折格子は、固有の周期性を有することができる。

複数のセンサは、コンピュータ装置及び／又は複数のセンサから受信した歪み及び変形信号を記憶可能なデータ記憶装置に論理的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、無線通信装置が、データ記憶装置に結合され、そしてデータ記憶装置に格納されたデータを第二のコンピュータ装置へ無線で送信するように構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、データ記憶装置と無線通信装置が、ヘルメット内に埋め込まれ、そして格納されたデータを外部のコンピュータ装置に送信することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置によって実行される際に、コンピュータ装置が複数のセンサから発生される歪みや変形の信号に基づいて、ヘルメットへの入射力の強さ及び方向を測定するのを生じさせる、格納されたコンピュータ可読プログラム命令を、データ記憶装置がその中に含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置は、入射力によって起こされる着用者の頭部の加速度を測定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ装置は、ヘルメットが規定されている閾値を超える入射力を受けたときを示す信号を提供することができる。

個々のフィラメントにセンサを埋め込むことにより、複数のセンサがヘルメット構造内に統合され、力の伝達の単一フィラメント分解能を提供することができる。センサからのデータは、ヒット数、強さ、及び位置を定量化し、ヒット強さを位置と加速度とに相関させ、外傷性脳損傷の可能性を測定するために使用することができる。データはまた、ヘルメットの現在の状態を評価し、改修又は交換のための可能な必要性のために使用されてもよい。個々の選手からのデータは、個々のプレーのスタイルとか位置についてヘルメットの材料特性を調整するために使用することができる。フットボールの例では、センターは頂部中央にヒットを受け、一方、ワイドレシーバーは後方隅に接線方向にヒットを受ける傾向がある。この衝撃適合プロセスは、ヘルメットの機能性及び快適性適合から独特である。

［実施例］

内側層、
空間を画定すべく内側層から離隔された外側層、
内側層と外側層との間の空間に配置された界面層であって、複数のフィラメントを備え、フィラメントの各々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える界面層、を備え、
フィラメントは、ヘルメットへの外部入射力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。

外側層は、ヘルメットへの外部斜め力に応えて内側層に対して横方向に移動することを特徴とする実施例１のヘルメット。

フィラメントは、軸方向の圧縮に応えて曲がるように構成されていることを特徴とする実施例１又は実施例２のヘルメット。

個々のフィラメントは、３：１と１，０００：１の間のアスペクト比を有することを特徴とする実施例１乃至実施例３のいずれかのヘルメット。

フィラメントは、発泡体、エラストマー、ポリマー、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料からなることを特徴とする実施例１乃至実施例４のいずれかのヘルメット。

フィラメントは、形状記憶材料からなることを特徴とする実施例１乃至実施例４のいずれかのヘルメット。

フィラメントは、自己修復材料からなることを特徴とする実施例１乃至実施例６のいずれかのヘルメット。

フィラメントは、異なる方向において異なる剪断特性を示すことを特徴とする実施例１乃至実施例７のいずれかのヘルメット。

フィラメントの少なくとも一部は、非円形の断面形状を有していることを特徴とする実施例１乃至実施例８のいずれかのヘルメット。

フィラメントは、以下の円形、六角形、三角形、正方形、及び長方形の一つから選択される断面形状を有していることを特徴とする実施例１乃至実施例８のいずれかのヘルメット。

フィラメントの密度は、界面層のいくつかの部分において界面層の他の部分に比べてより高いことを特徴とする実施例１乃至実施例１０のいずれかのヘルメット。

各々のフィラメントの厚さは、フィラメントの長さに沿って変わることを特徴とする実施例１乃至実施例１１のいずれかのヘルメット。

内側層及び／又は外側層は、複数のソケットをさらに備え、
フィラメントは、第一の端部及び第二の端部の少なくとも一方に取り付けられた回転部材をさらに備え、
当該回転部材が複数のソケットの１つに回転可能に適合するように構成されていることを特徴とする実施例１乃至実施例１２のいずれかのヘルメット。

フィラメントの少なくとも一部が、内側層に付着されていることを特徴とする実施例１乃至実施例１３のいずれかのヘルメット。

フィラメントの少なくとも一部が、外側層に付着されていることを特徴とする実施例１乃至実施例１４のいずれかのヘルメット。

各フィラメントは長手方向軸線に沿って延在し、当該フィラメントの長手方向軸線は、内側層及び外側層の少なくとも一方の面に実質的に直交していることを特徴とする実施例１乃至実施例１５のいずれかのヘルメット。

外側層は複数のセグメントを備え、当該セグメントの少なくとも１つは、外部入射力を受けたとき他のセグメントに対して移動するように構成されていることを特徴とする実施例１乃至実施例１６のいずれかのヘルメット。

フィラメントの第二の端部は、複数のセグメントの１つに取り付けられていることを特徴とする実施例１７のヘルメット。

複数のセグメントを互いに柔軟に結合する弾性の間隔部材をさらに備えることを特徴とする実施例１７のヘルメット。

外側層は、弾性変形可能な材料を備えることを特徴とする実施例１に記載のヘルメット。

外側層は、変形可能な複数のビームであって、各々が２つの端部と長手方向軸線を有するビームを備え、
変形可能な複数のビームの各々の端部は、他の変形可能なビームの少なくとも１つに柔軟に接続され、及び
前記長手方向の軸線は、外側層の面に平行であることを特徴とする実施例１乃至実施例１２０のいずれかのヘルメット。

各々の変形可能なビームの端部は、他の変形可能なビームの少なくとも１つと、フィラメントの少なくとも１つとに柔軟に接続されていることを特徴とする実施例２１に記載のヘルメット。

内側層は、着用者の頭部を実質的に囲むように構成された殻体を備えることを特徴とする実施例２１のヘルメット。

内側層は、外側層よりも少なくとも５倍、より剛い剛性を有する材料を備えていることを特徴とする実施例１乃至実施例２３のいずれかのヘルメット。

内側層は、頭部の輪郭に実質的に適合するように構成された詰め物を備えていることを特徴とする実施例１乃至実施例２４のいずれかのヘルメット。

フィラメントの少なくとも１つは、中空であることを特徴とする実施例１乃至実施例２５のいずれかのヘルメット。

フィラメントの少なくとも１つは円錐形であることを特徴とする実施例１乃至実施例２６のいずれかのヘルメット。

複数のフィラメントの第一のフィラメントの長手方向軸線は、内側層又は外側層のいずれかに対して直交していない、実施例１乃至実施例２７のいずれかのヘルメット。

複数のフィラメントの第二フィラメントの長手方向軸線は、第一のフィラメントの長手方向軸線に平行でないことを特徴とする実施例２８のヘルメット。

第一のフィラメントの長手方向軸線が内側層及び外側層の少なくとも１つに対する角度は、第二のフィラメントの長手方向軸線が内側層及び外側層の少なくとも１つに対する角度の補角であることを特徴とする実施例２９のヘルメット。

第一のフィラメントは、交点で第二のフィラメントに接続されていることを特徴とする実施例３０に記載のヘルメット。

内側層、
空間を画定すべく内側層から離隔された外側層、及び
内側層と外側層との間の空間に配置された界面層を備え、
当該界面層は、
複数の第一のフィラメントであって、当該第一のフィラメントの個々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える複数の第一のフィラメント、及び
複数の第二のフィラメントであって、当該第二のフィラメントの個々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える複数の第にのフィラメント、を備え、
第一及び第二のフィラメントは、入射力に応えて非線形的に変形するように構成されており、
第一のフィラメントの高さは、内側層と外側層との間の空間に実質的に渡り、及び
第二のフィラメントの高さは、内側層と外側層との間の空間に実質的に渡らないことを特徴とするヘルメット。

第二のフィラメントの第一の端部は、内側層に取り付けられていることを特徴とする実施例３２のヘルメット。

第二のフィラメントの第二の端部は、外側層に取り付けられていることを特徴とする実施例３２又は実施例３３のヘルメット。

第二のフィラメントは、第一のフィラメントより低いアスペクト比を有することを特徴とする実施例３２乃至実施例３４のいずれかのヘルメット。

第二のフィラメントは、第一のフィラメントよりも剛性であることを特徴とする実施例３２乃至実施例３５のいずれかのヘルメット。

内側層、
空間を画定すべく内側層から離隔された外側層であって、空間は、気体、液体、ゲル、発泡体、高分子材料、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を備えている、外側層、及び
内側層と外側層との間の当該空間に配置された界面層であって、複数のフィラメントであって、各個々のフィラメントが内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える界面層、を備え、
当該フィラメントは、入射外力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。

液体は、剪断減粘性液体を備えることを特徴とする実施例３７のヘルメット。

液体は、剪断増粘液を備えることを特徴とする実施例３７のヘルメット。

液体は、剪断減粘ゲルを備えることを特徴とする実施例３７のヘルメット。

液体は、剪断増粘ゲルを備えることを特徴とする実施例３７のヘルメット。

第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントを備える界面層を作製する方法であって、
第一の面から突出する複数の第一の突出要素を含む第一の面をもたらすこと、
第二の面から突出する複数の第二の突出要素を含む第二の面であって、第一の突出要素の少なくとも１つが第二の突出要素の少なくとも１つに整列されるように、第一の面の反対側に配置される第二の面をもたらすこと、
第一の面と第二の面をそれらのガラス転移温度を超えて加熱すること、
第一の突出要素の少なくとも１つを第二の突出要素の少なくとも１つに接触させること、及び
第一の面を第二の面から引き出し、それにより、第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントをもたらすこと、
を備えることを特徴とする方法。

第一の突出要素及び第二の突出要素は、発泡体からなることを特徴とする実施例４２の方法。

複数の第一の突出要素及び複数の第二の突出要素は、ポリマーからなることを特徴とする実施例４２の方法。

第一の突出要素及び第二の突出要素は、正方形、長方形、三角形、楕円形からなる群から選択される断面形状を備えていることを特徴とする請求項４２乃至実施例４４のいずれかの方法。

第一の突出要素及び第二の突出要素は、正多角形の断面形状を備えていることを特徴とする実施例４２乃至実施例４５のいずれかの方法。

第一面と第二の面との間の空間を、気体、液体、又はゲルで充填することをさらに備えることを特徴とする実施例４２乃至実施例４６のいずれかの方法。

第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントを備える界面層を作製する方法であって、
第一の面をもたらすこと、
第一の面の反対側に第二の面をもたらすこと、
第一の面と第二の面との間に配置され、複数の開口部を備える間質部材をもたらすこと、
第一面の一部及び／又は第二の面の一部が複数の開口部内に突出するように、第一の面及び第二の面を間質部材に対して圧縮すること、
第一の面及び第二の面をそれらのガラス転移温度を超えて加熱すること、及び
間質部材を除去し、それにより、第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントをもたらすこと、
を備えることを特徴とする方法。

第一の面を第二の面から引き出すことをさらに備えることを特徴とする実施例４８の方法。

間質部材を除去することは、界面層を燃焼することからなることを特徴とする実施例４８又は実施例４９の方法。

間質部材を除去することは、界面層を溶解することからなることを特徴とする実施例４８又は実施例４９の方法。

フィラメントは発泡体からなることを特徴とする実施例４８乃至実施例５１のいずれかの方法。

フィラメントは、ポリマーからなることを特徴とする実施例４８乃至実施例５２のいずれかの方法。

間質部材の開口部は、正方形、長方形、三角形、及び楕円形からなる群から選択される形状に構成されていることを特徴とする実施例４８乃至実施例５３のいずれかの方法。

間質部材の開口部は、正多角形の形状に構成されていることを特徴とする実施例４８乃至実施例５４のいずれかの方法。

第一面と第二の面との間の空間を気体、液体、又はゲルで充填することをさらに備えることを特徴とする実施例４８乃至実施例５５のいずれかの方法。

内側層、
外側層であって、内側層と外側層との間に空間を提供するように構成された外側層、
内側層と外側層との間の空間内に配置された界面層であって、複数のフィラメントであって、各個々のフィラメントが内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部とを備えているフィラメントを備える界面層、及び
フィラメントの少なくともサブセットに結合された複数のセンサ、を備え、
当該フィラメントは、外部入射力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。

センサはフィラメントの歪みや変形を示す信号を生成するような大きさに構成されていることを特徴とする実施例５７のヘルメット。

センサは、ワイヤ又はフィルムを含むことを特徴とする実施例５７乃至実施例５８のヘルメット。

センサは、導電性ポリマーフィラメントを含むことを特徴とする実施例５７乃至実施例５８のヘルメット。

センサは、複数のドープされた粒子を含むことを特徴とする実施例５７乃至実施例５８のいずれかのヘルメット。

センサは、圧電センサからなることを特徴とする実施例５７乃至実施例５８のいずれかのヘルメット。

センサは、第一の端部及び第二端部を備える光導波路、光導波路の一端部に入射する光源、及び当該光導波路を透過した光を受け取るように構成され、当該光導波路の反対側の端部に隣接した光検出器を備えることを特徴とする実施例５７乃至実施例５８のいずれかのヘルメット。

光導波路は、ブラッグ回折格子からなることを特徴とする実施例６３のヘルメット。

センサの各々におけるブラッグ回折格子は、固有の周期性を有していることを特徴とする実施例６４のヘルメット。

センサに論理的に接続されたコンピュータ装置、及び
複数のセンサからの歪み、変形信号を記憶可能なデータ記憶装置を、
さらに備えることを特徴とする実施例５７乃至実施例６５のいずれかのヘルメット。

データ記憶装置に格納されたデータを第二のコンピュータ装置へ無線で送信するように構成された無線通信装置を、さらに備えることを特徴とする実施例６６のヘルメット。

中にコンピュータ可読プログラム命令を格納したデータ記憶装置は、コンピュータ装置によって実行される際、コンピュータ装置がセンサから発生される歪み又は変形信号に基づいて、ヘルメットへ入射される力の強さ及び方向を測定するのを含む機能の遂行を生じさせることを特徴とする実施例６６のヘルメット。

当該機能は、入射力によって起こされる着用者の頭部の加速度を測定することをさらに含むことを特徴とする実施例６８のヘルメット。

ヘルメットが規定されている閾値を超える入射力を受けたときを示す信号を提供する指示器をさらに備えることを特徴とする実施例６６のヘルメット。

［結論］
本技術の実施形態の上術の詳細な説明は、網羅的であること、又は上に開示された正確な形態に本技術を限定することは意図されていない。本技術の特定の実施形態及びそのための実施例が、例示の目的のために上に記載されたが、当業者が認識するであろうように、種々の等価な改変が本技術の範囲内で可能である。例えば、ステップが、所定の順序で提示されているが、代替実施形態は、異なる順序でステップを実行することができる。本明細書で説明される様々な実施形態はまた、さらなる実施形態を提供するために組み合わされてもよい。種々の改変が、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく為され得る。例えば、界面層は、上述された特徴の任意の組み合わせを有するフィラメントを含むことができる。加えて、上述のいずれかの特定の実施形態の特徴は、本明細書に開示された他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。

以上から、本発明の特定の実施形態が例示の目的のために本明細書に記載されていることが理解されるであろう。しかし、周知の構造及び機能は、本技術の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるため、詳細には図示又は説明されていない。ここで、文脈が許す場合、単数又は複数の用語は、それぞれ、複数又は単数の用語を含むことができる。

また、語句「又は」は、２つ以上の項目のリストを参照して、他の項目から排他的な単一の項目のみを意味するように明示的に限定されない限り、その後、そのようなリストにおける用語「又は」の使用は、（ａ）リスト内の任意の単一の項目、（ｂ）リスト内の全ての項目、又は（ｃ）リスト内の項目の任意の組み合わせ、を含むものとして解釈されるべきである。さらに、「備える」という用語は、任意のより多くの同じ特徴及び／又は付加的なタイプの他の特徴が排除されないように、少なくとも記載された特徴（複数可）を含むことを意味するべく、全体を通して使用されている。また、特定の実施形態が例示の目的のために本明細書に記載されていることが理解されるであろうが、その様々な変形が本技術から逸脱することなくなされてもよい。さらに、本技術の特定の実施形態に関連する利点は、これらの実施形態の文脈で説明してきたが、他の実施形態もまたそのような利点を示すことができ、全ての実施形態が、本技術の範囲内に入るべくそのような利点を示す必要は必ずしもない。したがって、本開示及び関連する技術は、本明細書に明らかに示され又は説明されていない他の実施形態を包含することができる。

Claims (70)

1. 内側層、
   空間を画定すべく内側層から離隔された外側層、
   内側層と外側層との間の空間に配置された界面層であって、複数のフィラメントを備え、フィラメントの各々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える界面層、
   を備え、
   フィラメントは、ヘルメットへの外部入射力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。
2. 外側層は、ヘルメットへの外部斜め力に応えて内側層に対して横方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
3. フィラメントは、軸方向の圧縮に応えて曲がるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
4. 個々のフィラメントは、３：１と１,０００：１の間のアスペクト比を有することを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
5. フィラメントは、発泡体、エラストマー、ポリマー、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
6. フィラメントは、形状記憶材料からなることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
7. フィラメントは、自己修復材料からなることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
8. フィラメントは、異なる方向において異なる剪断特性を示すことを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
9. フィラメントの少なくとも一部は、非円形の断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
10. フィラメントは、以下の円形、六角形、三角形、正方形、及び長方形の一つから選択される断面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
11. フィラメントの密度は、界面層のいくつかの部分において界面層の他の部分に比べてより高いことを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
12. 各々のフィラメントの厚さは、フィラメントの長さに沿って変わることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
13. 内側層及び／又は外側層は、複数のソケットをさらに備え、
    フィラメントは、第一の端部及び第二の端部の少なくとも一方に取り付けられた回転部材をさらに備え、
    当該回転部材が複数のソケットの１つに回転可能に適合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
14. フィラメントの少なくとも一部が、内側層に付着されていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
15. フィラメントの少なくとも一部が、外側層に付着されていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
16. 各フィラメントは長手方向軸線に沿って延在し、当該フィラメントの長手方向軸線は、内側層及び外側層の少なくとも一方の面に実質的に直交していることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
17. 外側層は複数のセグメントを備え、当該セグメントの少なくとも１つは、外部入射力を受けたとき他のセグメントに対して移動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
18. フィラメントの第二の端部は、複数のセグメントの１つに取り付けられていることを特徴とする請求項１７に記載のヘルメット。
19. 複数のセグメントを互いに柔軟に結合する弾性の間隔部材をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のヘルメット。
20. 外側層は、弾性変形可能な材料を備えることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
21. 外側層は、変形可能な複数のビームであって、各々が２つの端部と長手方向軸線を有するビームを備え、
    変形可能な複数のビームの各々の端部は、他の変形可能なビームの少なくとも１つに柔軟に接続され、及び
    前記長手方向の軸線は、外側層の面に平行であることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
22. 各々の変形可能なビームの端部は、他の変形可能なビームの少なくとも１つと、フィラメントの少なくとも１つとに柔軟に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載のヘルメット。
23. 内側層は、着用者の頭部を実質的に囲むように構成された殻体を備えることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
24. 内側層は、外側層よりも少なくとも５倍、より剛い剛性を有する材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
25. 内側層は、頭部の輪郭に実質的に適合するように構成された詰め物を備えていることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
26. フィラメントの少なくとも１つは、中空であることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
27. フィラメントの少なくとも１つは円錐形であることを特徴とする請求項１に記載のヘルメット。
28. 複数のフィラメントの第一のフィラメントの長手方向軸線は、内側層又は外側層のいずれかに対して直交していない、請求項１に記載のヘルメット。
29. 複数のフィラメントの第二フィラメントの長手方向軸線は、第一のフィラメントの長手方向軸線に平行でないことを特徴とする請求項２８に記載のヘルメット。
30. 第一のフィラメントの長手方向軸線が内側層及び外側層の少なくとも１つに対する角度は、第二のフィラメントの長手方向軸線が内側層及び外側層の少なくとも１つに対する角度の補角であることを特徴とする請求項２９に記載のヘルメット。
31. 第一のフィラメントは、交点で第二のフィラメントに接続されていることを特徴とする請求項３０に記載のヘルメット。
32. 内側層、
    空間を画定すべく内側層から離隔された外側層、及び
    内側層と外側層との間の空間に配置された界面層を備え、
    当該界面層は、
    複数の第一のフィラメントであって、当該第一のフィラメントの個々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える複数の第一のフィラメント、及び
    複数の第二のフィラメントであって、当該第二のフィラメントの個々が内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える複数の第にのフィラメント、を備え、
    第一及び第二のフィラメントは、入射力に応えて非線形的に変形するように構成されており、
    第一のフィラメントの高さは、内側層と外側層との間の空間に実質的に渡り、及び
    第二のフィラメントの高さは、内側層と外側層との間の空間に実質的に渡らないことを特徴とするヘルメット。
33. 第二のフィラメントの第一の端部は、内側層に取り付けられていることを特徴とする請求項３２に記載のヘルメット。
34. 第二のフィラメントの第二の端部は、外側層に取り付けられていることを特徴とする請求項３２に記載のヘルメット。
35. 第二のフィラメントは、第一のフィラメントより低いアスペクト比を有することを特徴とする請求項３２に記載のヘルメット。
36. 第二のフィラメントは、第一のフィラメントよりも剛性であることを特徴とする請求項３２に記載のヘルメット。
37. 内側層、
    空間を画定すべく内側層から離隔された外側層であって、空間は、気体、液体、ゲル、発泡体、高分子材料、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を備えている、外側層、及び
    内側層と外側層との間の当該空間に配置された界面層であって、複数のフィラメントであって、各個々のフィラメントが内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部を備える界面層、を備え、
    当該フィラメントは、入射外力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。
38. 液体は、剪断減粘性液体を備えることを特徴とする請求項３７に記載のヘルメット。
39. 液体は、剪断増粘液を備えることを特徴とする請求項３７に記載のヘルメット。
40. 液体は、剪断減粘ゲルを備えることを特徴とする請求項３７に記載のヘルメット。
41. 液体は、剪断増粘ゲルを備えることを特徴とする請求項３７に記載のヘルメット。
42. 第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントを備える界面層を作製する方法であって、
    第一の面から突出する複数の第一の突出要素を含む第一の面をもたらすこと、
    第二の面から突出する複数の第二の突出要素を含む第二の面であって、第一の突出要素の少なくとも１つが第二の突出要素の少なくとも１つに整列されるように、第一の面の反対側に配置される第二の面をもたらすこと、
    第一の面と第二の面をそれらのガラス転移温度を超えて加熱すること、
    第一の突出要素の少なくとも１つを第二の突出要素の少なくとも１つに接触させること、及び
    第一の面を第二の面から引き出し、それにより、第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントをもたらすこと、
    を備えることを特徴とする方法。
43. 第一の突出要素及び第二の突出要素は、発泡体からなることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
44. 複数の第一の突出要素及び複数の第二の突出要素は、ポリマーからなることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
45. 第一の突出要素及び第二の突出要素は、正方形、長方形、三角形、楕円形からなる群から選択される断面形状を備えていることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
46. 第一の突出要素及び第二の突出要素は、正多角形の断面形状を備えていることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
47. 第一面と第二の面との間の空間を、気体、液体、又はゲルで充填することをさらに備えることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
48. 第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントを備える界面層を作製する方法であって、
    第一の面をもたらすこと、
    第一の面の反対側に第二の面をもたらすこと、
    第一の面と第二の面との間に配置され、複数の開口部を備える間質部材をもたらすこと、
    第一面の一部及び/又は第二の面の一部が複数の開口部内に突出するように、第一の面及び第二の面を間質部材に対して圧縮すること、
    第一の面及び第二の面をそれらのガラス転移温度を超えて加熱すること、及び
    間質部材を除去し、それにより、第一の面と第二の面との間に配置された少なくとも１つのフィラメントをもたらすこと、
    を備えることを特徴とする方法。
49. 第一の面を第二の面から引き出すことをさらに備えることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
    
50. 間質部材を除去することは、界面層を燃焼することからなることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
51. 間質部材を除去することは、界面層を溶解することからなることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
52. フィラメントは発泡体からなることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
53. フィラメントは、ポリマーからなることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
54. 間質部材の開口部は、正方形、長方形、三角形、及び楕円形からなる群から選択される形状に構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
55. 間質部材の開口部は、正多角形の形状に構成されていることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
56. 第一面と第二の面との間の空間を気体、液体、又はゲルで充填することをさらに備えることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
57. 内側層、
    外側層であって、内側層と外側層との間に空間を提供するように構成された外側層、
    内側層と外側層との間の空間内に配置された界面層であって、複数のフィラメントであって、各個々のフィラメントが内側層に近い第一の端部と外側層に近い第二の端部とを備えているフィラメントを備える界面層、及び
    フィラメントの少なくともサブセットに結合された複数のセンサ、を備え、
    当該フィラメントは、外部入射力に応えて非線形的に変形するように構成されていることを特徴とするヘルメット。
58. センサはフィラメントの歪みや変形を示す信号を生成するような大きさに構成されていることを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
59. センサは、ワイヤ又はフィルムを含むことを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
60. センサは、導電性ポリマーフィラメントを含むことを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
61. センサは、複数のドープされた粒子を含むことを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
62. センサは、圧電センサからなることを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
63. センサは、第一の端部及び第二端部を備える光導波路、光導波路の一端部に入射する光源、及び当該光導波路を透過した光を受け取るように構成され、当該光導波路の反対側の端部に隣接した光検出器を備えることを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
64. 光導波路は、ブラッグ回折格子からなることを特徴とする請求項６３に記載のヘルメット。
65. センサの各々におけるブラッグ回折格子は、固有の周期性を有していることを特徴とする請求項６４に記載のヘルメット。
66. センサに論理的に接続されたコンピュータ装置、及び
    複数のセンサからの歪み、変形信号を記憶可能なデータ記憶装置をさらに備えることを特徴とする請求項５７に記載のヘルメット。
67. データ記憶装置に格納されたデータを第二のコンピュータ装置へ無線で送信するように構成された無線通信装置をさらに備えることを特徴とする請求項６６に記載のヘルメット。
68. 中にコンピュータ可読プログラム命令を格納したデータ記憶装置は、コンピュータ装置によって実行される際、コンピュータ装置がセンサから発生される歪み又は変形信号に基づいて、ヘルメットへ入射される力の強さ及び方向を測定するのを含む機能の遂行を生じさせることを特徴とする請求項６６に記載のヘルメット。
69. 当該機能は、入射力によって起こされる着用者の頭部の加速度を測定することをさらに含むことを特徴とする請求項６８に記載のヘルメット。
70. ヘルメットが規定されている閾値を超える入射力を受けたときを示す信号を提供する指示器をさらに備えることを特徴とする請求項６６に記載のヘルメット。

Images