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KR20200040825A - 인체 공학적인 견고성-조절식 내골격을 포함하는 매트리스 - Google Patents

인체 공학적인 견고성-조절식 내골격을 포함하는 매트리스 Download PDF

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KR20200040825A
KR20200040825A KR1020207007303A KR20207007303A KR20200040825A KR 20200040825 A KR20200040825 A KR 20200040825A KR 1020207007303 A KR1020207007303 A KR 1020207007303A KR 20207007303 A KR20207007303 A KR 20207007303A KR 20200040825 A KR20200040825 A KR 20200040825A
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KR
South Korea
Prior art keywords
foam layer
mattress
foam
cutouts
spherical cap
Prior art date
Application number
KR1020207007303A
Other languages
English (en)
Inventor
러셀 젤리넥
제쎄 메나얀
데이비드 홀름
제프 채핀
Original Assignee
캐스퍼 슬립 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐스퍼 슬립 인크. filed Critical 캐스퍼 슬립 인크.
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Abstract

매트리스 견고성에 머리부터 발끝까지 가변적으로 영향을 미치는 내골격 엘라스토머가 설명된다. 엘라스토머는 윤곽 절단을 사용하여 폼으로 절단된 공극 또는 구형 캡 형상의 절결부를 채운다. 엘라스토머는 공극에 뜨거운 액체로서 부어지고, 고체 엘라스토머로 냉각된다. 특정의 구현예는 매트리스의 중심에 평행한 개재물의 세트 또는 매트리스의 중심을 견고하게 함으로써 엉덩이 영역을 떠받쳐서 적절한 척추 정렬을 유지하는 데 도움이 되는 구형 캡 형상의 절결부의 세트의 생성을 포괄한다. 깊이, 폭, 형상, 간격, 엘라스토머 경도계, 및 위치(매트리스의 머리부터 발끝까지 및 깊이 둘 다)는 임의의 원하는 방식으로 견고성에 영향을 미치도록 변경될 수 있다. 매트리스는 매트리스 층의 다양한 부분 내로 절단되는 일련의 수평 배향 절결부를 또한 포함할 수도 있다. 이러한 절결부는 매트리스의 폭을 따라 연장될 수도 있고 매트리스의 상부의 부분 및 저부의 부분에 배치될 수도 있다.

Description

인체 공학적인 견고성-조절식 내골격을 포함하는 매트리스
종래 출원에 대한 참조
본 출원은 이하 2개의 출원의 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다:
1) 2017년 8월 14일에 출원된 미국 가출원 제62/545,445호; 및
2) 2018년 7월 13일에 출원된 미국 가출원 제62/637,871호.
개시내용의 분야
본 개시내용은 일반적으로 엘라스토머 내골격을 갖는 개선된 폼 매트리스에 관한 것이다.
매트리스의 주요 목적 중 하나는 수면을 위한 최적의 인체 공학적 조건을 가능하게 하는 데에 필요한 지지를 제공하는 것이다. 인체의 척추는 수면시 관절과 근육에 스트레스를 주지 않도록 중립 위치에 있어야 한다. 옆으로 누운 수면 위치에서, 척추는 측면에서 볼 때 일직선으로 있어야 하며 측면 만곡이 없어야 한다. 바로 누운 수면 위치 및 엎드려 누운 수면 위치에서, 척추는 중립의 스탠딩 위치에서 약간 이완되어야 하며(이완은 척추의 중력 언로드로 인한 것이며), 요추 또는 흉추의 전만증/후만증 또는 경추의 만곡/신장이 없어야 한다. 마찬가지로, 신체는 바로 누운 수면 위치에서 앞쪽 어깨의 붕괴를 나타내지 않아야 한다. 도 1은 최적의 척추 위치(110)를 도시하고; 도 2는 비최적의 척추 위치(120)를 도시한다.
불행히도, 매트리스는 모든 신체 유형과 모든 수면 위치(예를 들어, 옆으로 누운 수면 위치, 엎드려 누운 수면 위치, 바로 누운 수면 위치)에 대하여 이러한 인체 공학적 요구 사항을 모두 처리하기가 매우 어려우며, 이는 신체가 머리부터 발끝까지 수면 위치에 따라 상이한 수준의 지지와 압력 완화를 필요로 하기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 대다수의 매트리스는 머리부터 발끝까지 균일한 느낌을 제공하며, 신체의 상이한 부분에서의 고유한 압력 및 지지의 요구 사항에 대처하지 못한다. 매트리스 전체에 걸쳐 엄격하고 균일한 견고성을 갖는 매트리스는 신체의 가변적인 표면적과 무게로 인해 최적의 척추 정렬을 달성할 수 없다.
이러한 문제(및 그 단점)를 해결하기 위한 이전의 해결수단은 이하의 사항을 포함한다.
A. 구역화된 컨볼루션(convolution): 컨볼루션 절단(예를 들어, 에그 크레이트(egg crate) 절단)에 의해 단일의 시작 피스로부터 컨볼루트(convolute) 절단된 2개의 피스를 생성한다. 한 쌍의 성형 롤러는 초기의 폼을 변형시키고, 변형된 폼이 고정식의 편평한 절단 날을 통하게 한다. 전통적인 컨볼루트 절단은 재료 제거를 통해 폼을 부드럽게 하는 '에그 크레이트' 외형을 생성한다. 다른 형상(예를 들어, 파형, 원형, 지그재그)은 롤러 모양을 변경함으로써 생성될 수 있다. 단일의 롤러가 상이한 구역으로 기계 가공되어 머리부터 발끝까지 컨볼루트 절단에 있어서의 상이함을 생성할 수 있다. 그러나, 제조 방법의 한계로 인해 견고성에 있어서의 변동성의 정도가 상당히 제한되어(제거된 재료의 50%가 대향하는 피스의 각각으로 이동하고, 절단 깊이가 변경될 수 없는 등), 머리부터 발끝까지 관찰된 변동이 매우 작다(전체 매트리스에서가 아니라 컨볼루트 절단된 폼 층에서 견고성에 있어서의 변동은 통상 10% 미만이다).
이 방법의 단점은 제한된 변동 및 재료 제거가 매트리스 내구성을 감소시킨다는 것(소량의 재료가 사용으로 인한 마모를 흡수한다는 것으로 인해)을 또한 포함한다. 또한, 이러한 접근법의 단점은 컨볼루션의 제약으로 인해 변동의 정도가 매우 제한적이라는 것이다. 층 사이의 기계적인 전이는 컨볼루션에서 생성될 수 있는 모양으로 인해 또한 제한된다. 이 공정은 재료 제거에 의존하여 원래의 폼을 부드럽게 하기 때문에 매트리스 내구성을 또한 감소시킨다.
B. 구역화된 윤곽: 윤곽 절단은 컴퓨터 수치 제어(Computer Numerical Control(CNC)) 톱을 사용한 폼의 절단 및 제거를 포함한다. 이러한 제조 공정에 의해 절단의 형상(깊이, 폭 및 형상을 포함함)을 크게 변경할 수 있다. 20% 초과의 견고성 변동은 다량의 재료를 제거함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 물질의 제거는 매트리스의 내구성에 상당한 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 이 공정은 재료 제거에 의존하여 원래의 폼을 부드럽게 하기 때문에 매트리스 내구성을 감소시킨다.
C. 구역화된 폼: 폼을 구역화하는 것은 매트리스에서 머리부터 발끝까지 상이한 지점에 상이한 밀도, 견고성 및/또는 지지 인자를 갖는 폼을 배치하는 것을 포함한다. 이는 조립 시간과 인건비를 증가시키므로 통상 3개의 구역으로 제한된다. 또한, 이 공정은 노동 집약적이고 비용이 많이 든다. 이것은 정렬 오류에 대한 여지를 생성한다. 한 구역에서 다음 구역으로의 전이의 원활함은 인접 블록에서 갑자기 끝나는 폼 블록에 의해 변동이 생성되기 때문에 제한된다.
D. 가변적인 스프링 견고성: 상이한 스프링 상수를 갖는 스프링들은 매트리스의 상이한 지점에 설치될 수 있다. 스프링 상수 변동은 무엇보다도 합금, 와이어 직경, 코일 수 및/또는 코일 직경을 조정함으로써 변동될 수 있다. 이것은 앉을 때 가장자리 지지력을 높이기 위해 테두리를 생성하는 데에 가장 많이 사용된다. 그러나, 수면시에 지지하는 가변적인 구역을 만드는 데에도 사용할 수 있다. 단점은 스프링 기반 매트리스에 제한된다는 것이다.
E. 폼 스프링: 금속 스프링과 유사하지만 디자인 자유도가 더 제한되는 가변적인 견고성을 생성하는 폼 스프링으로 절단되어 형성된다. 스프링의 형상은 폼 자체 고유의 것 이외에 주목할 만한 스프링 효과를 생성하지 않는다. 그러나, 폼 스프링을 형성하려면 매트리스에 빈 공간을 많이 생성해야 한다. 이는 현재의 폼을 통해 더 많은 마모를 유발하여, 고체 폼에 비해 조기 연화를 유발한다. 폼 스프링에 의해 생성된 견고성 변동은 스프링 자체의 직경에 또한 제한된다. 따라서, 견고성에 있어서의 머리부터 발끝까지 임의의 미세한 조정은 스프링 직경(통상 4-6")에 의해 제한된다.
F. 성형 폼 원통체: 견고성이 상이한 성형 폼 원통체들을 사용하여 매트리스 코어를 형성한다. 그러나, 폼 스프링과 마찬가지로, 성형 원통체의 조립은 많은 공기 공간을 생성하여, 고체 폼에 비해 적은 재료로 더 많은 마모를 흡수하게 한다. 이것은 또한 통상 직경이 4-6" 이며, 견고성을 변경하는 능력이 제한된다.
G. 폼 인터로킹: 매트리스에서 가변적인 견고성을 생성하기 위해 윤곽 절단된 폼 형상(퍼즐 피스형)들을 인터로킹한다. 그러나, 이 공정은 폐기물을 증가시킨다.
H. 3D 프린팅: 이러한 방법에서, 주입 헤드는 폴리머를 폼 베이스에 선택적으로 주입한다. 그러나, 이것은 매우 느리고 비용이 많이 드는 제조 공정이며 규모가 입증되지 않은 것이다. 인쇄된 특징은 매우 양호하다. 또한, 용융된 플라스틱은 다공성/투과성 폼 내로 유동해야 하며, 이는 제어되지 않는 공정이다. 따라서, 최종 폴리머 형상은 제어하기 어렵다.
매트리스 견고성에 머리부터 발끝까지 가변적으로 영향을 미치는 성형된 엘라스토머("내골격")의 개재물이 본원에 제안된다. 엘라스토머는 윤곽 절단을 사용하여 폼으로 절단된 공극 또는 구형 캡 형상의 절결부를 채운다. 엘라스토머는 공극에 뜨거운 액체로서 부어지고, 고체 엘라스토머로 냉각된다. 특정의 구현예는 매트리스의 중심에 평행한 개재물의 세트 또는 매트리스의 중심을 견고하게 함으로써 엉덩이 영역을 떠받쳐서 적절한 척추 정렬을 유지하는 데 도움이 되는 구형 캡 형상의 절결부의 세트의 생성을 포괄한다. 깊이, 폭, 형상, 간격, 엘라스토머 경도계, 및 위치(매트리스의 머리부터 발끝까지 및 깊이 둘 다)는 임의의 원하는 방식으로 견고성에 영향을 미치도록 변경될 수 있다. 개재물은 매트리스의 임의의 지점에서 견고성과 지지력을 거의 무한대로 제어할 수 있다. 매트리스는 매트리스 층의 다양한 부분 내로 절단되는 일련의 수평 배향 절결부를 또한 포함할 수도 있다. 이러한 절결부는 매트리스의 폭을 따라 연장될 수도 있고 매트리스의 상부의 부분 및 저부의 부분에 배치될 수도 있다. 매트리스는 상부 2개의 층을 포함하여 하나 이상의 매트리스 층을 통과하는 일련의 수직 배향 구멍을 또한 포함할 수도 있다.
첨부된 도면에 있어서, 동일한 참조 부호는 별개의 도면 전체에 걸쳐서 동일하거나 기능적으로 유사한 구성 요소를 지칭하며, 이 도면은 이하의 상세한 설명과 함께, 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하며, 청구된 발명을 포함하는 개념의 실시형태를 추가로 예시하고 이 실시형태의 다양한 원리 및 이점을 설명하는 기능을 한다.
도 1은 일부 실시예에 따른 최적의 척추 위치를 도시한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 비최적의 척추 위치를 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스의 분해도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스 층의 확대도이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스 위에 사람이 누워있는 것을 시뮬레이션한 도면이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스의 측면도이다.
도 7은 일부 실시예에 따른 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스의 분해도이다.
도 8a는 일부 실시예에 따른 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 매트리스 층의 저부 측의 평면도이다.
도 8b는 일부 실시예에 따른 도 8a에 도시된 매트리스 층의 복수의 단면을 도시한다.
도 8c는 일부 실시예에 따른 도 8a에 도시된 매트리스 층의 저부 측의 확대도이다.
통상의 기술자는 도면의 구성 요소가 간략성 및 명확성을 위해서 예시되고, 반드시 축적에 따라 그려질 필요가 없었다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면의 몇몇 구성 요소의 치수는 본 발명의 실시예의 이해를 향상시키는 것을 돕기 위해서 다른 구성요소에 비해서 과장될 수도 있다.
장치 및 방법의 구성 요소는, 도면에서 종래의 기호에 의해서 적절한 경우 본 발명의 실시예를 이해하는 것과 관련된 이러한 특정 상세부만을 도시하여 본 명세서에서 설명의 이익을 갖는 통상의 기술자에게 명료한 상세부로 개시내용을 흐리게 하지 않도록 나타냈다.
머리부터 발끝까지 가변적인 지지대를 갖춘 매트리스는 적절한 인체 공학을 가능하게 하기 위해서 필요하다. 인체 공학적 요구 사항은 매트리스의 다른 성능 요구 사항과 또한 균형을 이루어야 하고, 이들 중 대부분은 양호한 인체 공학을 제공하는 것에 관련이 있으며, 이하의 사항을 포함한다.
A. 압력 완화: 압력(제곱 인치당 파운드로 측정됨)을 최소 수준으로 유지하는 데에 필요한 부드러움을 제공하여, 불편함을 야기하거나 그리고/또는 혈류를 방해할 수 있는 압력점을 제거/최소화한다. 이것은 최대 표면적에 체중을 분산시켜 압력을 감소함으로써 보통 달성된다.
B. 열적 편안함: 체열과 수분(땀 또는 습기)이 신체로부터 떨어지도록 한다(열은 전도, 대류 또는 복사를 통해 이동할 수 있고, 수분은 모세관 작용 또는 대류에 결부되는 증발을 통해 이동할 수 있다).
C. 위치 재정렬: 밤새 신체가 쉽게 위치를 변경할 수 있도록 한다. 순수한 메모리 폼 매트리스는 수면자가 몸 아래에 있는 구멍에 "고착"되고, 이 구멍에서 나와 새로운 위치로 이동하는 데에 많은 에너지가 필요하기 때문에 여기서 어려움을 겪는다.
D. 파트너 분리: 한 파트너의 위치 변경이 다른 파트너의 수면에 영향을 미치지 않도록 한 파트너로부터 다른 파트너로의 운동/동작의 전달을 최소화한다.
E. 내구성: 매트리스의 전체 수명 동안에 새 매트리스의 모든 성능 특성을 유지한다. 이것은 견고성의 변화(수면자가 대부분의 시간을 보내는 영역에서 매트리스가 보다 부드러워지는가?)와 높이의 변화(매트리스 표면에 골 또는 옴폭한 부분이 형성되는가?)로 통상 측정된다. 가장 공통적으로 저하되는 성능 특성은 견고성의 변화로 인한 인체 공학이다. 모든 매트리스는, 정도의 문제이지만, 그 수명 동안 견고성과 높이에 있어서 변화를 나타낼 것이고, 관찰된 변화가 성능에 영향을 미친다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
해결수단은 신체의 다른 부분에 구역적인 견고성을 제공함으로써 작용한다. 해결수단은 최적의 인체 공학적 위치를 달성하기 위해 신체의 정확한 부분(예를 들어, 엉덩이)을 떠받치는 역압을 제공한다. 엘라스토머의 높은 탄성과 높은 푸아송 비는 수직 하중으로부터의 압력점을 감소하는 데에 도움이 되고, 엘라스토머는 압축시 바깥쪽으로 흐른다. (푸아송 비는 압축 방향에 직각인 방향으로 재료가 팽창하려고 하는 현상인 푸아송 효과의 척도이다.)
재료의 높은 열 전도성과 측방향 연결성은 열을 신체로부터 떨어지도록 하여 열 수면의 편안함을 향상시킨다.
도 3은 엘라스토머 겔 스트립(500)을 갖춘 내골격을 갖는 매트리스의 5층 실시예를 도시한다. 상부 층(510)은 플로 소프트 폼(Flo Soft Foam)으로 구성될 수도 있고, 표 1에 제시된 물리적 특성을 가질 수도 있다.
Figure pct00001
제1 층(510)은 제1 층의 상부에서 시작하여 제2 층의 저부(도시되지 않음)까지 수직 하방으로 연장되는 일련의 수직 배향 원형 구멍을 가질 수도 있다. 이 구멍은 매트리스를 통한 공기 흐름을 향상시킨다.
제2 층(520)은 라텍스로 구성될 수도 있고, 표 2에 제시된 물리적 특성을 가질 수도 있다.
Figure pct00002
제2 층(520)은 제2 층의 상부에서 시작하여 제2 층의 저부(도시되지 않음)까지 수직 하방으로 연장되는 일련의 수직 배향 원형 구멍을 가질 수도 있다. 이 구멍은 매트리스를 통한 공기 흐름을 향상시킨다. 구멍은 기류가 양 층을 통해 흐르게 하기 위하여 제2 층(520)의 구멍이 제1 층(510)의 구멍과 대략 동일한 위치에 있도록 위치될 수도 있다.
제3 층(530)은 점탄성 폼으로 구성될 수도 있고, 표 3에 제시된 물리적 특성을 가질 수도 있다.
Figure pct00003
제4 층(540)은 고탄성(high resiliency(HR)) 폼으로 구성될 수도 있고, 표 4에 제시된 물리적 특성을 가질 수도 있다.
Figure pct00004
이러한 층은 일련의 엘라스토머 겔 스트립(580)으로 채워지는, 제4 층(540)의 저부로부터의 일련의 수직 형상의 절결부(570)를 포함한다. 일련의 엘라스토머 겔 스트립(580)은 경도가 20 쇼어 00인 겔을 포함할 수도 있다.
제5 층(550)은 종래의 폴리우레탄 폼으로 구성될 수도 있고, 표 5에 제시된 물리적 특성을 가질 수도 있다.
Figure pct00005
이러한 제5 층(550)은 매트리스의 폭을 가로질러 연장되는, 층의 상부로부터의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부(560a, 560b)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부는 매트리스의 상부 부위 및 저부 부위에 한 세트씩, 2개의 세트로 구성되며, 각각의 세트는 층에 대해 서로에 대하여 대칭적으로 배열될 수도 있다. 각각의 세트는 상이한 깊이의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부를 포함하는데, 세트의 바깥 쪽 가장자리에서 절결부의 깊이가 가장 얕고, 세트의 중심에 가까워질 수록 절결부의 깊이가 점점 깊어지고, 세트의 중심에서 절결부의 깊이가 가장 깊다. 각각의 평행한 릿지 형상의 절결부(중심의 절결부 이외)의 저부는 중심에서 멀리 떨어진 쪽이 중심에 가까운 쪽보다 깊이가 더 높도록 약간 기울어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 매트리스의 상세 측면도(400)가 도시되어있다. 제4 층(430)은 제3 층(440)의 아래에 그리고 제5 층(410)의 위에 있다. 엘라스토머 겔 스트립(420a, 420b, 420c)은 제4 층(430)의 수직 절결부 내에 끼워진다. 일련의 엘라스토머 겔 스트립(420a, 420b, 420c)은 궁극적으로 매트리스를 사용하는 사람에 의해 가해지는 압력의 성질에 따라 상이한 양의 지지 및 견고성을 허용할 것이다.
도 5를 참조하면, 3개의 부위(610a, 610b, 610c)를 갖는 시뮬레이션된 사람이 5개의 층(620, 630, 640, 650, 660)을 갖는 매트리스(675) 상에 누워있는 모델(600)이 도시되어 있다. 제4 층(650)은 수직 절결부 내에 끼워지는 엘라스토머 겔 스트립을 포함한다. 제5 층(660)은 2세트의 비어 있는 수직 절결부(670a, 670b)를 포함한다. 모델(600)에서 알 수 있는 바와 같이, 사람의 다양한 부분(610a, 610b, 610c)은 매트리스(675)의 5개의 층(620, 630, 640, 650, 660)에 상이한 레벨의 하향 압력을 제공한다.
머리 및 가슴 영역(610a)은 매트리스(675)에 중간 수준의 하향 압력을 제공할 수도 있다. 따라서, 제5 층(660)의 제1 세트의 비어 있는 수직 절결부(670a)는 상부 4개의 층과 머리 및 가슴 영역(610a)에 대하여 중간 수준의 지지 및 견고성을 제공한다.
엉덩이 영역(610b)은 매트리스(675)에 높은 수준의 하향 압력을 제공할 수도 있다. 따라서, 제4 층(650)에서 수직 절결부 내에 끼워지는 엘라스토머 겔 스트립은 상부 3개의 층 및 엉덩이 영역(610b)에 대하여 높은 수준의 지지 및 견고성을 제공한다.
다리 영역(610c)은 매트리스(675)에 낮은 수준의 하향 압력을 제공할 수도 있다. 따라서, 제5 층(660)의 제2 세트의 비어 있는 수직 절결부(670b)는 상부 4개의 층과 다리 영역(610c)에 대하여 낮은 수준의 지지 및 견고성을 제공한다.
이러한 지지 시스템은 인체의 자연적인 형태를 적극적으로 반영하여 보다 깊고 회복력이 있는 수면을 허용한다.
도 6을 참조하면, 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 갖춘 내골격을 갖는 대안적인 매트리스(700)의 측면도가 도시되어 있다. 매트리스(700)는 도 3에 도시된 다른 매트리스 실시예의 층과 동일한 특성을 가질 수도 있는 5개의 층(710, 720, 730, 740, 750)을 포함한다. 층의 수는 4개 이하 또는 6개 이상일 수도 있다. 증가된 공기 흐름을 제공하기 위해 제1 층(710)의 상부로부터 제2 층(720)의 저부로 일련의 수직 구멍이 연장된다. 수직 구멍은 임의의 수의 층을 통과할 수 있다. 구멍의 크기는 매트리스 전체에 걸쳐 변경될 수 있다. 구멍의 라인이 매트리스의 길이를 가로질러 이동함에 따라 구멍은 크기가 큰 구멍(736)일 수도 있고 작은 구멍(735)일 수도 있다.
제4 층(740)은 층의 저부에 일련의 구형 캡 형상의 절결부를 포함한다. 가장 작은 구형 캡 형상의 절결부(770a, 770b)는 매트리스의 폭을 가로질러 연장되며 일련의 절결부 중 가장자리에 있다. 다음으로 큰 구형 캡 형상의 절결부(780a, 780b)는 매트리스의 폭을 가로질러 연장되며 일련의 절결부 중 중심에 조금 더 가깝다. 다음으로 큰 구형 캡 형상의 절결부(790a, 790b)는 매트리스의 폭을 가로질러 연장되며 일련의 절결부 중 중심에 조금 더 가깝다. 다음으로 큰 구형 캡 형상의 절결부(795a, 795b)는 매트리스의 폭을 가로질러 연장되며 일련의 절결부 중 중심에 조금 더 가깝다. 가장 큰 구형 캡 형상의 절결부(796)는 매트리스의 폭을 가로질러 연장되며 일련의 절결부 중 중심에 있다. 구형 캡 형상의 절결부의 각각은 구형 캡 형상의 절결부에 끼워지는 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 포함할 수도 있다. 겔은 경도가 20 쇼어 00인 엘라스토머를 가질 수도 있다. 라인의 구형 캡 형상의 절결부는 제4 층(740)의 중심 폭에 대해 대칭적으로 위치될 수도 있다.
제5 층(750)은 매트리스의 폭을 가로질러 연장되는, 층의 상부로부터의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부(760a, 760b)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 일련의 릿지 형상의 절결부는 매트리스의 상부 부위 및 저부 부위에 한 세트씩, 2개의 세트로 구성되며, 각각의 세트는 층 상에 다른 세트에 대하여 대칭적으로 배열될 수도 있다. 각각의 세트는 상이한 깊이의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부를 포함하는데, 세트의 바깥 쪽 가장자리에서 절결부의 깊이가 가장 얕고, 세트의 중심에 가까워질 수록 절결부의 깊이가 점점 깊어지고, 세트의 중심에서 절결부의 깊이가 가장 깊다. 각각의 평행한 릿지 형상의 절결부(중심의 절결부 이외)의 저부는 중심에서 멀리 떨어진 쪽이 중심에 가까운 쪽보다 깊이가 더 높도록 약간 기울어질 수 있다.
도 7을 참조하면, 구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 갖춘 내골격을 갖는 5층 매트리스(900)의 분해도가 도시되어 있다. 매트리스(900)는 도 3에 도시되고 표 1, 2, 3, 4 및 5에 기재된 다른 매트리스 실시예의 층과 동일한 특성을 가질 수도 있는 5개의 층(910, 915, 920, 930, 940)을 포함한다. 층의 수는 4개 이하 또는 6개 이상일 수도 있다.
증가된 공기 흐름을 제공하기 위해 제1 층(910)의 상부로부터 제2 층(915)의 저부로 일련의 수직 구멍이 연장된다. 구멍의 크기는 매트리스 전체에 걸쳐 변경될 수 있다. 구멍의 라인이 매트리스의 길이를 가로질러 이동함에 따라 구멍은 크기가 큰 구멍(970a, 970b, 970c)일 수도 있고 작은 구멍(960a, 960b, 960c, 960d)일 수도 있다. 또한, 매트리스의 길이를 가로지르는 1열의 구멍 패턴은 매트리스의 길이를 가로지르는 인접한 열의 구멍 패턴으로부터 약간 오프셋될 수도 있다.
제4 층(930)은 일련의 구형 캡 형상의 절결부(955)를 포함한다. 구형 캡 형상의 절결부의 각각은 겔을 포함할 수도 있고, 겔은 경도가 20 쇼어 00 인 엘라스토머를 가질 수도 있다.
제5 층(940)은 매트리스의 폭을 가로질러 연장되는, 층의 상부로부터의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부(950a, 960b)를 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부는 매트리스의 상부 부위 및 저부 부위에 한 세트씩, 2개의 세트로 구성되며, 각각의 세트는 층 상에 다른 세트에 대하여 대칭적으로 배열될 수도 있다. 각각의 세트는 상이한 깊이의 일련의 평행한 릿지 형상의 절결부를 포함하는데, 세트의 바깥 쪽 가장자리에서 절결부의 깊이가 가장 얕고, 세트의 중심에 가까워질 수록 절결부의 깊이가 점점 깊어지고, 세트의 중심에서 절결부의 깊이가 가장 깊다. 각각의 평행한 릿지 형상의 절결부(중심의 절결부 이외)의 저부는 중심에서 멀리 떨어진 쪽이 중심에 가까운 쪽보다 깊이가 더 높도록 약간 기울어질 수 있다.
도 5의 매트리스(엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 가짐)에 누워있는 사람에 대하여 설명된 이점은 도 6 및 도 7의 매트리스(구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 갖춘 내골격을 가짐)에도 적용된다. 도 6 및 도 7의 매트리스(구형 캡 형상의 엘라스토머 겔을 갖춘 내골격을 가짐)의 수직 구멍에 대하여 설명된 이점은 도 5의 매트리스(엘라스토머 겔 스트립을 갖춘 내골격을 가짐)에 동일하게 적용된다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c를 참조하면, 겔로 채워진 구형 캡 형상의 절결부의 하나의 배열(800)의 상세가 도시되어 있다. 이 배열은 도 6에 도시된 제4 층(740)의 저부에 위치될 수도 있고 고탄성 폼 층 상에 위치될 수도 있다.
이 배열(800)은 고탄성 폼 층의 폭을 가로질러 연장되는 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부를 포함한다. 이러한 배열에는 이러한 라인이 9개 있다(그러나 임의의 다른 개수가 사용될 수도 있다). 구형 캡 형상의 절결부는 겔로 채워질 수도 있고, 겔은 경도가 20 쇼어 00인 엘라스토머를 가질 수도 있다.
중심 라인(A)은 가장 큰 구형 캡 형상의 절결부(825a)를 갖는다. 도 8b의 단면 A-A의 825c는 가장 깊은 형상의 절결부를 도시한다. 도 8c의 평면 상세부 F는 가장 큰 구형 캡 형상의 절결부(825d)를 도시한다.
중심 라인에 바로 인접한 좌측 및 우측(B)의 라인은 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(824a, 824b)를 갖는다. 도 8b의 단면 B-B의 824c는 다음으로 얕은 구형 캡 형상의 절결부를 도시한다. 도 8c의 평면 상세부 F는 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(824d, 824e)를 도시한다.
앞에서 언급한 라인에 바로 인접한 좌측 및 우측(C)의 라인은 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(823a, 823b)를 갖는다. 도 8b의 단면 C-C의 823c는 다음으로 얕은 구형 캡 형상의 절결부를 도시한다. 도 8c의 평면 상세부 F는 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(823d)를 도시한다.
앞에서 언급한 라인에 바로 인접한 좌측 및 우측(D)의 라인은 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(822a, 822b)를 갖는다. 도 8b의 단면 D-D의 822c는 다음으로 얕은 구형 캡 형상의 절결부를 도시한다. 도 8c의 평면 상세부 F는 다음으로 작은 구형 캡 형상의 절결부(823d)를 도시한다.
앞에서 언급한 라인에 바로 인접한 좌측 및 우측(E)의 라인은 가장 작은 구형 캡 형상의 절결부(821a, 821b)를 갖는다. 도 8b의 단면 D-D의 821c는 가장 얕은 구형 캡 형상의 절결부를 도시한다. 도 8c의 평면 상세부 F는 가장 작은 구형 캡 형상의 절결부(821d)를 도시한다.
라인을 따른 구형 캡 형상의 절결부의 패턴은 매트리스의 폭에 걸쳐 상이한 오프셋을 가질 수도 있다. 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 모든 다른 라인(A, C 및 E 등)이 제1 오프셋 패턴을 갖도록 배열될 수도 있다. 다른 라인(B 및 D 등)은 제2 오프셋 패턴을 갖는다.
매트리스의 다른 구현예는 이하의 사항 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
A. 내골격 개재물은 신체에 대하여 거의 모든 형상(평행한, 가로지르는, 비스듬히, 또는 그 임의의 조합)을 취할 수 있다. 개재물은 직선 또는 곡선 형상을 가질 수 있다.
B. 개재물은 매트리스의 임의의 높이 또는 깊이에 설치될 수 있고, 매트리스 접지면의 발자국의 1% 내지 100%를 덮을 수 있다(위에서 볼 때).
C. 개재물은 매트리스의 다른 임의의 지점에서 폼 삭감부/절결부와 조합하여 견고성의 더 넓은 확산을 생성할 수 있다. 또는 다른 임의의 폼 삭감부/절결부 없이 독립형일 수 있다.
D. 개재물은 위치에 따라 매트리스를 부드럽게 하거나 견고하게 하거나 또는 둘 다 가능하게 할 수 있다.
E. 개재물은 매트리스 전체에 걸쳐 좌우로 가변적인 견고성을 생성할 수 있다.
F. 개재물은 임의의 조합으로 매트리스의 상이한 층을 향하고 있을 수 있다.
G. 개재물은 실리콘, 폴리우레탄 또는 다른 엘라스토머일 수 있다. 개재물은 발포되거나 고체일 수 있다.
H. 개재물은 액체 상태에서 폼으로 부어질 수 있거나, 사출 성형, RIM 성형, 압축 성형, 압출 또는 성형된 엘라스토머를 생산하는 다른 제조 방법을 통해 형상화될 수 있다.
I. 개재물은 더 이상 원래 형상으로 회복되지 않기 전에 20% 미만의 신장률을 갖도록 강성(플라스틱, 고무 또는 다른 재료)일 수도 있다.
J. 개재물은 폼 층에 접합된 직물일 수 있다.
K. 개재물은 공기 또는 액체 주머니일 수 있다.
L. 개재물은 폼 내의 성형된 공극을 채우거나(절단, 컨볼루팅(convoluting), 성형 또는 다른 수단을 통해 형성됨) 또는 원상태에서 폼의 기공을 채울 수 있다. 또는 둘 다 가능하다.
M. 개재물은 매트리스에 외부에서 부착되어 매트리스의 외부 표면을 형성하는 데에 도움이 될 수 있다. 이 경우에, 개재물은 "외골격"이 된다.
N. 개재물은 개재물의 견고성 또는 열 전도성이 기압, 전기, 자성, 온도 또는 기타 외력 또는 자기장을 통해 변경될 수 있는 방식으로 설계될 수 있다.
O. 개재물은 열 전도성을 향상시키기 위해 첨가제를 포함할 수 있다.
P. 개재물은 매트리스, 시트, 쿠션, 패드, 또는 기타 편의 제품에 포함될 수 있다.
Q. 매트리스 내의 층의 수는 개수 및 조성에 있어서 변경될 수 있고, 표 1, 2, 3, 4, 5에서 특정된 물리적 특성을 갖는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 절결부는 하나 이상의 층으로부터 얻어질 수도 있다. 개재물은 하나 이상의 층에 내장될 수도 있다.
R. 매트리스는 상부 2개의 층을 포함하여 하나 이상의 매트리스 층을 통과하는 일련의 수직 배향 구멍을 또한 포함할 수도 있다.
S. 개재물은 다양한 순서로 배열된 다양한 크기의 구형 캡 형상의 절결부로 만들어질 수 있다.
따라서, 가변적인 견고성을 생성하기 위해 폼 매트리스에서 엘라스토머 내골격을 사용하는 것은 이하의 이점을 갖는다.
A. 견고성에 있어서 훨씬 큰 차이를 생성할 수 있다.
B. 내구성을 향상시킨다(삭감이 아니라 순 첨가 공정이므로).
C. 훨씬 넓은 범위의 형상을 얻을 수 있다.
D. 수면 품질을 증가시키기 위해 임의의 선호에 따라 변형될 수 있는 충전재(예를 들어, 온도 변형체)를 포함할 수 있다.
E. 폼에 비해 압력점을 감소시키는 높은 탄성과 푸아송 비를 갖는다.
F. 열 전도성을 높여 몸에서 열을 떨어지게 한다.
이상의 명세서에서, 특정 실시형태가 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자는 아래의 청구항에서 제시되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 다양한 변형 및 변화가 만들어질 수 있다는 점을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 하고, 모든 이러한 변형은 본 사상의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
이익, 이점, 문제에 대한 해결수단, 및 임의의 이익, 이점 또는 해결수단이 발생되거나 또는 더욱 두드러지게 할 수도 있는 임의의 구성 요소(들)이 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 요구되는 또는 필수적인 특징부 또는 구성 요소로 해석되지 않아야 한다. 본 발명은 이 출원의 계류 동안에 행해진 임의의 보정 및 허여된 청구항의 모든 균등물을 포함하는 첨부된 청구항에 의해서만 정의된다.
또한, 이 문헌에서, 제1 및 제2, 상부 및 저부 등과 같은 관계적인 용어는 하나의 엔티티 또는 행위를 다른 엔티티 또는 행위와 구별하기 위해서만 사용될 수 있으며, 이러한 엔티티 또는 행위 사이에 임의의 이러한 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않는다. 용어 "포함하다", "포함하는", "갖다", "갖는", "구비하다", "구비하는", "내포하다", "내포하는" 또는 이 용어들의 임의의 변경은 비-배타적인 포함을 커버하도록 의도되어, 구성 요소의 리스트를 포함하고, 갖고, 구비하고, 내포하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 단지 이 구성 요소만을 구비하는 것이 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 내재하는 또는 명확히 열거되지 않은 다른 구성 요소를 포함할 수도 있다. "포함하다", "갖는다", "구비하다", "내포하다"보다 선행되는 구성 요소는, 더 많은 제약 없이, 이 구성 요소를 포함하고, 갖고, 구비하고, 내포하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제하지 않는다. 용어 "하나"는 여기서 달리 명시적으로 언급되지 않으면 하나 이상으로 정의된다. 용어 "실질적으로", "필수적으로", "대략", "약" 또는 이들의 임의의 다른 버전은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해서 이해되는 바와 같이 근사하는 것으로 정의된다. 여기서 사용되는 바와 같이 용어 "결합된"은, 비록 반드시 직접적으로 그리고 필수적으로 기계적으로는 아니지만, 연결된 것으로 정의된다. 특정한 방식으로 "구성된" 장치 또는 구조체는 적어도 그 방식으로 구성되나, 열거되지 않은 방식으로 또한 구성될 수도 있다.
개시내용의 요약은 독자가 기술적 개시내용의 본질을 빠르게 파악하도록 하기 위해서 제공된다. 요약은 이것이 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 한정하기 위해서 사용되지 않는다는 이해와 함께 제출된다. 또한, 이상의 상세한 설명에서, 다양한 특징부가 개시내용을 더욱 효과적으로 하기 위해 다양한 실시예로 함께 그룹화될 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 개시내용의 이러한 방법은 청구된 실시예가 각각의 청구항에서 명확하게 언급되는 것보다 더 많은 특징부를 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 말아야 한다. 이보다는, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 발명적 주제가 단일의 개시된 실시예의 모든 특징부보다 더 적게 있다. 따라서, 이하의 청구항은 이로써 상세한 설명에 포함되고, 각각의 청구항은 그 자체가 별개의 청구된 주제로서 기능한다.

Claims (20)

  1. 매트리스이며,
    복수의 폼 층을 포함하고,
    복수의 폼 층은 제1 폼 층 및 제2 폼 층을 포함하고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부를 갖고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부로부터의 복수의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하고,
    제2 폼 층은 제2 폼 층 상부, 제2 폼 층 폭, 제2 폼 층 제1 반부, 및 제2 폼 층 제2 반부를 갖고,
    제2 폼 층 제1 반부 및 제2 폼 층 제2 반부는 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되고,
    제2 폼 층은 제2 폼 층 상부로부터의 복수의 수평 배향 절결부를 포함하는, 매트리스.
  2. 제1항에 있어서, 제1 폼 층은 제2 폼 층 위에 있는, 매트리스.
  3. 제2항에 있어서, 복수의 수평 배향 절결부는 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되는, 매트리스.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 수평 배향 절결부는 제1 절결부 세트 및 제2 절결부 세트를 포함하고,
    제1 절결부 세트는 제2 폼 층 제1 반부 내에서 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되고,
    제2 절결부 세트는 제2 폼 층 제2 반부 내에서 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되는, 매트리스.
  5. 제4항에 있어서, 제1 절결부 세트와 제2 절결부 세트는 제2 폼 층에 대해 서로에 대하여 대칭적으로 배열되는, 매트리스.
  6. 제5항에 있어서, 제1 절결부 세트는 제1 일련의 평행 릿지 형상의 절결부를 포함하고, 제2 절결부 세트는 제2 일련의 평행 릿지 형상의 절결부를 포함하는, 매트리스.
  7. 제4항에 있어서, 제1 절결부 세트와 제2 절결부 세트는 제1 층 위에 있는 복수의 폼 층 내에서 폼 층에 대하여 지지 및 견고성을 제공하는, 매트리스.
  8. 제4항에 있어서, 제2 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 매트리스.
  9. 매트리스이며,
    복수의 폼 층을 포함하고,
    복수의 폼 층은 제1 폼 층 및 제2 폼 층을 포함하고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부, 제1 폼 층 폭, 및 제1 폼 층 중심 폭을 갖고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부로부터의 복수의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하고,
    복수의 구형 캡 형상의 절결부는 각각 엘라스토머 겔로 채워지고,
    제2 폼 층은 제2 폼 층 상부로부터의 복수의 수평 배향 절결부를 포함하고,
    제1 폼 층은 제2 폼 층 위에 있는, 매트리스.
  10. 제9항에 있어서, 복수의 구형 캡 형상의 절결부는 제1 폼 층 폭을 가로질러 연장되는 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하는, 매트리스
  11. 제10항에 있어서, 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부는 제1 폼 층 중심 폭에 대해 대칭적으로 위치되는, 매트리스.
  12. 제11항에 있어서, 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부의 중심 라인은 복수의 구형 캡 형상의 절결부 내에 가장 큰 크기의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하는, 매트리스.
  13. 제11항에 있어서, 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부 중 중심 라인으로부터 가장 멀리 떨어진 라인은 복수의 구형 캡 형상의 절결부 내에 가장 작은 크기의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하는, 매트리스.
  14. 제11항에 있어서, 제1 폼 층은 고탄성 폼을 포함하는, 매트리스.
  15. 제11항에 있어서, 복수의 구형 캡 형상의 절결부는 제1 층 위에 있는 복수의 폼 층 내에서 폼 층에 대하여 지지 및 견고성을 제공하는, 매트리스.
  16. 매트리스이며,
    복수의 폼 층을 포함하고,
    복수의 폼 층은 제1 폼 층 및 제2 폼 층을 포함하고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부, 제1 폼 층 폭, 및 제1 폼 층 중심 폭을 갖고,
    제2 폼 층은 제2 폼 층 상부, 제2 폼 층 폭, 제2 폼 층 제1 반부, 및 제2 폼 층 제2 반부를 갖고,
    제1 폼 층은 제2 폼 층 위에 있고,
    제1 폼 층은 제1 폼 층 저부로부터의 복수의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하고,
    복수의 구형 캡 형상의 절결부는 각각 엘라스토머 겔로 채워지고,
    제2 폼 층은 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되는 제2 폼 층 상부로부터의 복수의 수평 배향 절결부를 포함하고,
    복수의 수평 배향 절결부는 제1 절결부 세트 및 제2 절결부 세트를 포함하고,
    제1 절결부 세트는 제2 폼 층 제1 반부 내에서 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되고,
    제2 절결부 세트는 제2 폼 층 제2 반부 내에서 제2 폼 층 폭을 가로질러 연장되는, 매트리스.
  17. 제16항에 있어서, 복수의 구형 캡 형상의 절결부는 제1 폼 층 폭을 가로질러 연장되는 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부를 포함하는, 매트리스.
  18. 제17항에 있어서, 복수의 라인의 구형 캡 형상의 절결부는 제1 폼 층 중심 폭에 대해 대칭적으로 위치되는, 매트리스.
  19. 제18항에 있어서, 제1 층 위에 있는 복수의 폼 층 내의 적어도 하나의 폼 층은 일련의 수직 배향 구멍을 포함하는, 매트리스.
  20. 제18항에 있어서, 제1 폼 층은 고탄성 폼을 포함하고, 제2 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 매트리스.
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