[发明专利]剪切力调节系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种用于调节作用到皮肤表面上的剪切力的装置。更具体地，本发明涉及一种多层材料系统，当直接作用到皮肤表面上时，该多层材料系统调节将作用到其上的剪切力，从而根据需要增大或减小这种力。

现有技术

日常承担的许多工作需要人体与不同表面进行身体上地接触。当这种接触反复发生时，皮肤引起其天生资源变厚，并经过一段时间后最终可以形成老茧。但是，某些活动如此有擦伤作用或者在如此短的时间上进行以致天然保护层没有足够的时间形成。在这些情况下，可以穿戴诸如鞋或手套的防护罩。但是，这些措施可能不足以防止水疱、溃疡等的形成。此外，当经常地被用于保护这些区域的保护物接触时，这些保护物诸如褥垫、褥垫罩和床单等，皮肤下的骨骼突起或其它状况会导致外部皮肤层穿孔或溃疡。在每种情况下，是作用到皮肤表面上的剪切力导致表面退化。这种问题以褥疮、溃疡、姆囊炎、水疱和表明过大剪切力症状的其它身体现象的形式已经是公知的，这些症状是由作用到皮肤表面上的过大摩擦力或减小的综合表面柔量(compliance)导致的。

另一方面，有时需要通过在皮肤表面与它接触的物体之间提供增大的摩擦力来增大这种剪切力。这种情况的一个好的示例存在于田径比赛领域，其中，赛跑选手需要在他们的前脚和跑鞋的鞋垫之间有最大的摩擦力以便在最短的可能时间内获得最大的加速度。需要增大摩擦力的其它示例包括使用松焦油以便涂到击球手的手套上、或者诸如使用在高尔夫球和网球运动中、或者在运动员需要获得对具有一个把手的工具更大的控制的任何时间的其它物质上。

已经作出了几种尝试以解决剪切力减小问题，大多数尝试是在减小剪切力或实际消除剪切力的领域内。一个示例是授予Carlson的美国专利No.5,586,398，该专利公开了一种具有一个插入在鞋垫内的摩擦力控制界面的鞋子。该设计用于在脚后跟进入过程中减小摩擦力，而在离开时增大摩擦力。使用者的脚和鞋子之间的摩擦力通过包围脚的短袜和插入物之间的相互作用而被控制。但是，该文献没有公开在使用带有方向性控制的摩擦力管理过程中使用摩擦力调节，或者没有公开使用产生随剪切力变化的时间/位移响应的材料。

授予给Kellerman的美国专利No.5,154,682描述了一种由聚乙烯制成的低摩擦力的鞋子插入物，该插入物被粘结到鞋垫上。但是，在该文献公开的每个实施例中，需要脚底直接作用到光滑的聚乙烯上。

一种减小摩擦力的不同方法公开在授予Boyle的美国专利No.2,254,883，该专利提到一种具有粘合带的保护垫，三层薄的光滑材料施加到粘合带上。外层光滑材料作用到皮肤上，而粘合带用于将多层结构固定在位。但是，该装置并没有显示受控制的使用摩擦力或柔量以在方向、时间或大小方面调节剪切力。

授予给Eilander等的美国专利No.4,572,174和5,019,064显示了一个类似的尝试，这两个专利描述了一种床垫结构，它具有一个粘结到一个光滑上层上的固定下层，在两个层之间带有流体润滑剂。光滑层是多孔的并且与皮肤接触。但是，该装置没有公开使用两个高摩擦力表面之间的光滑界面，使得受控制的调节剪切力。

显示具有需要剪切力调节系统的长毡(long-felt)的区域之一是鞋垫区域。市场销售(over-the-counter)的鞋垫是由粘弹性材料的许多单一层、双层或三层组合制成的。一般地，市场上的竞争者通过不同寻常的颜色和材料组合以及其它的营销策略使他们自己与对手区分开，这些营销策略与有效的材料组合不同，这些材料组合是由于它们直接的相互作用而产生效果。有效的鞋垫有助于减小在脚与鞋垫之间测量的峰值焦点压力，但是没有开发出一种可以调节剪切力的鞋垫。

因此，需要一种剪切力调节系统，该系统可以对作用到皮肤上的剪切力进行精确的控制，包括响应时间、剪切力的数值或大小以及剪切力的方向控制。此外，这种装置通过起作用减小峰值压力(即，沿垂直或法线方向作用到皮肤表面上的力，诸如在一个正在行走或跑动的脚上的冲击力)可以进一步得以提高。

本发明概述