(57)【要約】本発明は、１または複数のゲル部を有するマットレスまたはマットレスパッドに概ね関する。ゲル部は、マットレスまたはマットレスパッドの局所領域において改善された支持および快適性を提供することができる。
2009532178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周および頂面を有し、前記頂面に形成された陥凹領域を有し、凹部底壁を規定する
詰物層と、
頂面および、前記詰物層の内周を境界付ける外周を有し、前記詰物層の内周および前記凹部底壁のうちの少なくとも一つに付着されたゲル層とを備え、前記詰物層の頂面および前記ゲル層の頂面が実質的に同一平面であるマットレストッパーパッド。
【請求項２】
前記詰物層が、フォーム、ラテックス、プラスチック、ポリマー、粘弾性フォーム、天然繊維、合成繊維の少なくとも一つを備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項３】
前記ゲル層が、シリコーンゲル、ＰＶＣゲル、ポリオルガノシロキサンゲル、ＮＣＯ−プレポリマーゲル、ポリオールゲル、ポリウレタンゲル、ポリイソシアネートゲル、および発熱により生じた酸化物を含むゲルの少なくとも一つを備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項４】
前記ゲル層が、固体ゲル材料を備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項５】
前記ゲル層が、粘性ゲル材料を備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項６】
前記ゲル層が、粘弾性ゲル材料を備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項７】
前記ゲル層が、フォームゲルを備える、請求項１に記載のマットレストッパー。
【請求項８】
前記ゲル層が、寸法安定性のあるゲルを備える、請求項１に記載のマットレストッパー。
【請求項９】
前記ゲル層が、袋体をさらに備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項１０】
前記詰物層が、入り組んだ表面を有する第１のゾーンおよび滑らかな表面を有する第２のゾーンを含む、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項１１】
前記陥凹領域が、腰部領域、中央領域ならびに頭および首領域のうちの少なくとも一つに隣接する場所に位置決めされている、請求項１に記載のマットレストッパー。
【請求項１２】
前記ゲル層が、ゲル硬化プロセス中に形成された結合によって、前記詰物層に合わされている、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項１３】
前記ゲル層を覆って配置された薄膜シートをさらに備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項１４】
前記詰物層および前記ゲル層をカバーする布層を備える、請求項１に記載のマットレストッパーパッド。
【請求項１５】
詰物材料を提供する工程と、
側壁および底壁を有する前記詰物材料中に陥凹領域を形成する工程と、
ゲル材料を前記陥凹領域に提供し、前記ゲル材料を前記側壁および前記底壁の少なくとも一つに結合する工程と、を含むマットレストッパーパッドを製造する方法であって、前記詰物材料の頂面および前記ゲル材料の頂面が、実質的に同一平面である製造方法。
【請求項１６】
ゲル材料を前記陥凹領域に提供する工程が、液体ゲル材料を前記陥凹領域に注入し、かつ前記液体ゲルを硬化する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記詰物層および前記ゲル層を布層でカバーする工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
ゲル層の外周を形状化する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記詰物材料に陥凹領域を形成する工程が、腰、中央、または頭および首の少なくとも一つに隣接する場所に陥凹領域を形成する工程を含んだ、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
サイドレールを前記陥凹領域のいずれかの端に接続する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
布層を前記サイドレールに取り付ける工程を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
マットレスコアと、
前記マットレスコアの頂部に位置決めされ、内周および頂面を有し、前記頂面に形成された陥凹領域を有し、凹部底壁を規定する詰物層と、
頂面および前記詰物層の内周を境界付ける外周を有し、前記詰物層の内周および前記凹部底壁の少なくとも一つに付着されたゲル層とを備え、前記詰物層の頂面および前記ゲル層の頂面が実質的に同一平面であるマットレス。
【請求項２３】
前記ゲル層が、シリコーンゲル、ＰＶＣゲル、ポリオルガノシロキサンゲル、ＮＣＯ−プレポリマーゲル、ポリオールゲル、ポリウレタンゲル、ポリイソシアネートゲル、および発熱により生じた酸化物を含むゲルのうちの少なくとも一つを備える、請求項１９に記載のマットレス。
【請求項２４】
前記ゲル層が、固体ゲル材料、粘性ゲル材料、粘弾性ゲル材料、および、フォームゲル材料のうちの少なくとも一つを備える、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項２５】
前記ゲル層が、寸法安定性のあるゲルを備える、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項２６】
前記ゲル層が、さらに袋体を備える、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項２７】
前記詰物層が、入り組んだ表面を有する第１のゾーンおよび滑らかな表面を有する第２のゾーンを含む、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項２８】
前記陥凹領域が、腰部領域、中央領域ならびに頭および首領域のうちの少なくとも一つに隣接している場所に位置決めされている、請求項２２に記載のマットレストッパー。
【請求項２９】
前記ゲル層が、ゲル硬化プロセス中に形成された結合によって前記詰物層に合わされている、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項３０】
前記ゲル層を覆って配置された薄膜シートをさらに備える、請求項２２に記載のマットレス。
【請求項３１】
前記詰物層および前記ゲル層をカバーする布層を備える、請求項２２に記載のマットレス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
マットレス業界における難題の一つは、身体の全ての部分に快適な支持を提供するマットレスを作ることである。身体に沿った不均一な重量の分布、その輪郭、および側面または背面等の個別の好適な就寝位置のため、内部スプリングのコアから形成されたマットレス表面が、しばしば局所的圧力点を肩および腰などの一部の領域に作りつつ、その一方で背中などの別の領域で支持が不足することがある。
【０００２】
一つの解決は、ゲル、およびフォーム、層等の詰物の組合せを取り入れるマットレスパッドの開発であった。通常、ゲル／詰物マットレスパッドは、二つのフォームの層の間に挟まれたゲルの層から、またはフォーム層の上または下に配置されたゲルの層から作製された、除去および交換が可能なパッドである。ゲル層は、粘性ゲル材料で充填された１または複数のポリマー袋体から作製されることができる。通常はゲル層は、マットレスパッドの全体の幅および長さを覆って延び、身体の輪郭に従って支持を提供する。
【０００３】
しかしこのようなマットレスパッドは、いくつかの欠点を有し、とりわけマットレスパッドを製造するのに必要なゲル材料の量およびそのようなパッドの重量である。例えばキングサイズマットレスとともに使用するゲルマットレスパッドは、１３０パウンドまでの重量であり得る。また、ゲル／フォームパッドの重量と弾力性によって、マットレス上にパッドを適切に位置決めおよび／または再位置決めすることが難しくなることがある。
【０００４】
従って当技術分野において、減少した重量と高めた操作性を有する改善されたマットレスおよび／またはマットレスパッドの必要性が存在する。
【０００５】
発明の概要
本明細書に記載のシステムと方法は、改善されたゲルベースのマットレス、マットレストッパー、およびその製造方法を含む。さらに詳細には、本明細書に記載のマットレスおよび製造方法は、コアを有するか、またはゲル型エラストマーのような熱硬化性材料と一体化した、典型的にはフォームで作製された１もしくは複数の層を有するマットレスを含む。一つの局面において、システムおよび方法は、フォーム、ラテックス、粘弾性フォーム、または他の好適な材料で作製された上部支持層を有するマットレスを含む。上部支持層は、ゲル材料で充填され薄膜層で覆われたチャンネルを含む。一つの特定の実施形態において、上部支持層は、入り組んだ（convoluted）ポリウレタンフォームの詰物層を含むマットレストッパーを備える。この詰物層は、フォームの幅に渡って延び、かつ横たわったユーザーの肩の近くになるであろう場所に、詰物層の長さに沿って位置決めされたチャンネルを有する。ゲル充填されたチャンネルの実際の場所、サイズおよび形状は、トッパーに一体化されたそのようなゲル充填されたチャンネルの数によって変わることがあり、実際のサイズ、場所、形状、および採用された数は、マットレスの用途および使用に応じて変わる。
【０００６】
本発明の別の局面は、液状のゲルをチャンネルに流し込むプロセスを介して上部支持層を形成する製造プロセスを提供する。液体ゲルは、柔軟で弾力のある固体材料に硬化するようになる。ゲルは、チャンネルの底に付着して上部支持層にしっかりと合わせることができる。付加的工程において、薄いプラスチックフィルムが硬化したゲルを覆って置かれてもよい。
【０００７】
また本明細書に記載の方法は、ゲルマットレス、トッパー、またはパッドを作製するのに必要なゲル材料の量の減少を、およびその結果として製品の重量の減少を提供する。さらに、ゲル材料の減少した使用により費用削減が実現される。ゲル／詰物の組合せクッションの別の利点は、ほぼ完全にゲル材料で作製された同じサイズのクッションと比較して、その高められた操作性および減少した重量である。
【０００８】
本発明の一局面に従って、ゲル部は、クッション、マットレス、またはマットレスパッド上で頻繁に使用に供する場所に位置決めされる。例えばキングまたはクイーンサイズのベッドのような大型ベッドは、並んだ二つの頻繁に使用される場所を有することがある。
【０００９】
発明の一局面において、マットレスパッドは一枚の布で覆われたクッション層を含む。マットレスパッドの外部は、キルティングしたパターンを有することがある。クッション層は、詰物部およびゲル部から形成され得る。詰物部は、クッション層の周縁を形成し、開孔を含む。ゲル材料は開孔に注入されて硬化するようになる。硬化したゲル部は、詰物部に結合されることができる。ゲル部の頂面は詰物部の頂面と同一平面上にあるため、クッション層は実質的に平坦な頂面を有する。同様に、ゲル部の底面は、詰物部の底面と実質的に同一平面上にあることができる。
【００１０】
別の実施形態によれば、ゲル部の頂面および底面の一方または両方は、詰物部の各頂面および底面と不揃いであってもよく、例えば詰物層の頂面よりも低くてもよい。追加の詰物材料が、ゲル部の頂面に置かれて実質的に水平なクッション層を形成してもよい。
【００１１】
別の実施形態によれば、詰物部は、各開孔内で硬化されたゲルを有する２以上のチャンネルを含んでもよい。
【００１２】
別の実施形態によれば、ゲル部は、安定な非流動性ゲル（nonflowing gel）から形成されてもよい。別の実施形態において、ゲル部は、液体ゲル、フォームゲル、粘弾性ゲル、またはそれらの組合せから形成されてもよい。さらに別の実施形態において、ゲル部は、ゲル充填された袋体から形成されてもよい。別の実施形態において、ゲル部は、耐穿刺性および／または漏れ耐性であってもよい。好適なゲルには、シリコーンゲル、ＰＶＣゲル、ポリオルガノシロキサンゲル、ＮＣＯ−プレポリマーゲル、ポリオールゲル、ポリウレタンゲル、ポリイソシアネートゲル、および発熱により生じた酸化物を含むゲルが含まれ得る。
【００１３】
別の局面において、本明細書に記載のシステムと方法には、マットレスコアおよび／または支持層のような１または複数のマットレス部材を有するマットレスアセンブリが含まれる。マットレスアセンブリには多孔性ポリウレタン本体が含まれる。この多孔性ポリウレタン本体は、本体内に不均一に分布され、少なくとも部分的に熱硬化エラストマーで充填された複数の空気ポケットを有する。特定の実施形態において、多孔性ポリウレタン本体には、フォーム（foam）、ラテックス、粘弾性フォーム、プラスチック、ポリマー、および天然繊維の少なくとも一つが含まれる。別の局面において、マットレスアセンブリには、エラストマーが注入された多孔性ポリウレタンセル構造を有することで、エラストマーが本体中の複数の空気ポケットを充填し、多孔性ポリウレタンセル構造と結合するようにしている本体が含まれる。さらに別の局面においてマットレスアセンブリには、複数の空気ポケットを有する多孔性ポリウレタンセル構造、および複数の空気ポケット内に配置されて多孔性ポリウレタンセル構造と結合された液体エラストマーが含まれる。
【００１４】
特定の局面において、本明細書に記載のシステムと方法には、マットレスに使用するための、複数の空気ポケットを有する多孔性ポリウレタンスラブを提供する工程を含む、マットレス、マットレスアセンブリ、およびマットレス部材の製造方法が含まれる。方法にはさらに、多孔性ポリウレタンスラブを液体エラストマーと組合せることで、液体エラストマーが少なくとも部分的に複数の空気ポケットを充填する工程、および液体エラストマーを硬化して、硬化された液体エラストマーの一部と混合された、多孔性ポリウレタンスラブを一部に有するマットレス部材を形成する工程が含まれる。特定の実施形態において、多孔性ポリウレタンスラブを液体エラストマーと組合せる工程には、多孔性ポリウレタンスラブに液体エラストマーを注入する工程が含まれる。特定の実施形態において、多孔性ポリウレタンスラブと液体エラストマーを組合せる工程には、多孔性ポリウレタンスラブを液体エラストマーの所定の体積中に浸漬する工程が含まれる。
【００１５】
特定の実施形態において、多孔性ポリウレタンスラブには、網状ポリウレタンスラブが含まれ、網状ポリウレタンスラブを提供する工程には、複数の空気ポケットを多孔性スラブ内に生成する工程が含まれる。複数の空気ポケットは、多孔性ポリエチレンスラブの一部に腐食性溶液を塗布することで生成されることができる。特定の実施形態において、空気ポケットは、多孔性ポリウレタンスラブを、水素または酸素のような爆発性の気体と組合せることによって生成されることができ、爆発性の気体に着火して多孔性ポリウレタン内に複数の空気ポケットを生成する。そのような実施形態において、多孔性ポリウレタンスラブは、爆発性気体を有するチャンバに通される。特定の実施形態において、網状ポリウレタンスラブと液体エラストマーを組合せる工程には、液体エラストマーを網状ポリウレタンスラブに注入する工程が含まれる。
【００１６】
先述および他の本発明の目的、特徴、および利点は、次の説明から、および特許請求の範囲からさらに明らかになるであろう。
【００１７】
例示の実施形態の説明
ここで図面を参照し、全体を通して類似の参照符号は類似の要素を示し、図面が提供する各図は本発明のさまざまな実施形態を示す。しかし本明細書に例示および記載の実施形態は、本明細書に記載の発明を作製し、使用することを可能とすることを目的とするために提供され、網羅的ではなく、いかなる場合も限定して理解されるべきではない。
【００１８】
上記の概要に記載したように、さまざまな例示の実施形態において、本明細書に記載のシステムと方法は、典型的にはゲルタイプエラストマーのような熱硬化材料と一体化したフォームで作製された、コアまたは一もしくは複数の層を有するマットレスおよびマットレスを製造する方法に関する。特定の局面において図１Ａ〜４に示すように、システムと方法は、典型的または頻繁に使用されると予測される場所にゲルの部分を有するトッパーを有するマットレスを含む。本発明は、液体ゲル材料が支持層内のチャンネルまたは空洞に注入されて適所で硬化され、支持層内に一体形成された柔軟な固体ゲル材料を提供する製造プロセスをさらに含む。別の局面において図５〜８に示すように、多孔性フォーム本体およびゲルが本体内で混合されることで、多孔性フォーム内で部分空気ポケットをゲルが占めるようにする。システムと方法はまた、液体ゲルがフォーム本体内で空気ポケットを充填し、かつ硬化されて、フォームおよびゲルの有利な特性を有するマットレスコアまたは支持層を提供する製造プロセスを含む。
【００１９】
図１Ａおよび１Ｂは、休憩および／または就寝のためにマットレスに横たわるとき、人の腰部であろう場所に概ね隣接する領域に位置決めされたゲル部を有するマットレス支持層の第１の実施形態を示す。特に図１Ａは、詰物部１２および第１のゲル部１８を有するマットレス支持層１０の実施形態を示す。図示のようにマットレス支持層１０は、一つのゲル部で作製されているが、マットレス支持層は複数ゲル部を有し、この部分が、支持される身体の領域およびマットレスのサイズに応じて異なるサイズと形状であってもよいことが理解されよう。例えばクイーンサイズマットレスは、所定のサイズのゲル部を有することができ、かつキングサイズマットレスはさらに大きいゲル部または別のゲル部を有してもよい。明瞭の目的のため図１Ａおよび１Ｂに示す支持層１０は、羽布張りなしで提供されている。しかしマットレス支持層１０は、１または複数の布の層およびオプションの取り外しカバーで覆われてもよいことが理解されよう。また支持層１０は、マットレスアセンブリから分離して示されているが、使用に際して、マットレス支持層１０は、マットレストッパー、およびマットレスコアのすぐ上に配置された上部就寝層として、または取り外しマットレスパッドとして、マットレスアセンブリに取り付けられてもよいことが理解されよう。また本明細書に記載のシステムと方法は、マットレスおよびマットレストッパー、を示しているが、当業者であれば、本明細書の範囲から逸脱することなく他のクッションおよび家具が本発明を採用することができることが理解されよう。例えば本発明のシステムと方法は、自動車用シートクッション、ソファークッション、枕、および他のそのようなクッションおよび支持を含む、ソファー（futon）マットレス、シートクッションを提供するために使用されてもよい。
【００２０】
さらに詳細には、図１Ａは、腰部領域に配置されたゲル材料の部分を含む一つの実施形態のマットレストッパーの平面図を示す。図示のマットレストッパーは、マットレスの上面に敷かれ、かけ布の覆いでカバーされて適切な美的外観を提供することができるタイプのものである。トッパーは、縫い合わせ、ファスナー、または他の機構によって、マットレスの上部の布張り面に合わされて追加の支持の層を提供してもよい。
【００２１】
特に図１Ａは、入り組んだフォームの層内に形成された５つのゾーンを含む上部支持層１０を示す。図示した実施形態において、上部支持層１０は、首と肩を支持するであろう入り組んだフォームのゾーン１２、腰部を支持するように位置決めされたゾーン１４、太股の領域に位置決めされたゾーン１６、および下肢の領域に位置決めされたゾーン２０を含む。図示の実施形態において、腰部領域１８は、柔軟な弾性ゲル材料の層を含む。腰部ゾーン１８は、支持層１０の幅に実質的に渡っており、概ね９インチ幅であり、標準的クイーンサイズのマットレスで使用するためのサイズである。
【００２２】
図１Ｂを参照すると、一つの実施形態において、上部支持層１０は、領域１２、１４、および２０に渡って矩形格子（egg crate）構造を有する入り組んだフォームの層を備えるということが分かる。滑らかなフォーム部分が領域１６において提供されており、ゲル材料が腰部領域１８に位置決めされている。一つの実施形態において、上部支持層１０の入り組んだフォームは、回旋形成（convolution）プロセス中に形成され、上部支持層１０の表面に半インチの深さで切り込まれたチャンネルを有する。領域１８の半インチの深さのチャンネルは、ゲル材料が配置されることができる凹みを提供する。以下にさらに詳細に説明するように、一つのプロセスにおいてゲル材料が液体状のままで半インチの凹みにゲル材料が注入される。液体ゲルはその後、触るといくぶん粘着質である柔軟な弾性ゼラチン質材料になるまで硬化させる。硬化プロセス中、液体ゲルは、ポリウレタンフォームであり得る入り組んだフォームに付着することができ、それにより凹み内に固定される。一つの実施形態において、チャンネルは、約４分の１インチから約４インチ以上までの範囲の深さを有することができる。例えばチャンネルは約４分の１インチの深さ、３分の１インチの深さ、１インチの深さ、２インチの深さ、３インチの深さ、４インチの深さ、またはその間の任意の深さであってもよい。
【００２３】
上部支持層１０は、ポリウレタンフォーム、ラテックス、粘弾性フォーム、または他の何らかの好適な材料であることができる。一つの実施形態において、支持層１０は、フォームブロックの一部を切り取ることによって格子状表面および陥凹チャンネルを形成する、プログラム可能回旋形成マシンによって形成されたポリウレタンフォームである。このようなフォーム回旋形成マシンの使用は当業者に公知である。一つの実施において回旋形成マシンは、腰部領域１８においてフォームブロックにチャンネルを切り込むことで、チャンネルが充分にマットレスの一方側から他方へ至るようにする。領域１８の周囲は矩形形状を有するとして図示されているが、楕円、正方形、ヒト形もしくは任意の他の形状等、規則的または不規則的な任意の好適な形状であってもよい。
【００２４】
この注入プロセスおよび硬化プロセスを容易にするため、図１Ｂは、入り組んだ（convoluted）フォームパッド１０が、上部支持層１０の全長に沿って図示の実施形態においてそれぞれ延びる二つのサイドレール１１および１３と合わされてもよいことを示す。図１Ｂに示した実施形態において、入り組んだフォーム内で形成されたチャンネルは、フォーム層の一方側から他方側へ充分に延びる。図示のフォームレール１１および１３は、支持層１０の側部に突き合わされ、かつ付着されることで、支持層１０内に形成された半インチの深さのチャンネルのために側壁を提供する。このようなサイドレール１１および１３は、チャンネル内で液体ゲルを維持するように作用する。またサイドレール１１および１３は、支持層１０の縁に沿って作用面（work surface）として作用することができる。例えば詰物または他の材料が、サイドレール１１および１３に縫い合わされ、または他に取り付けられ、それによってゲル部を貫通したり、または別に損傷することを避けることができる。
【００２５】
サイドレール１１および１３は、ポリウレタンフォームであってよく、これらは、支持層１０の側部に接着されることができる。図示の実施形態において、サイドレール１１および１３は、支持パッド１０の全長に渡って延びる。しかし所望による代替の実施形態において、サイドレール１１および１３は、さらに小さい側壁に置き換えられてもよい。この側壁は、フォーム内のチャンネル切り込みに嵌め込まれ、チャンネルのいずれかの端部に位置決めされて、液体ゲルが適所に注入されるとき、これがチャンネルから溢れることを防ぐダムとして作用することができる。また別の所望による実施形態において、支持層１０内に形成されたチャンネルが、支持層１０の両端間に位置決めされることで、液体ゲル材料がチャンネルから溢れることを防ぐ側壁を提供する残りのフォーム材料によって、チャンネルの各端部が閉じられてもよい。支持層１０内の陥凹チャンネルは、回旋形成器（convoluter）またはフォームのブロックを切り込むフォーム形成器（foam router）、または材料の成形もしくは押出しのような任意の他の好適な技術によって形成されることができる。採用された技術は、切断の形状および切断される材料に依存することがある。
【００２６】
図１Ａおよび１Ｂに示した実施形態において、領域１８に形成されたチャンネルは、支持層１０の他のゾーンの水平高さをゲル材料にもたらす高さまで、ゲル材料で充填されている。これは、さらに平らな上部支持面およびより高いユーザーの快適性を提供する。
【００２７】
所望による代替の実施形態において、ゲルは袋（pouchまたはbag）に含まれ、上部支持層１０に形成されたチャンネル凹部に嵌められてもよい。パッケージに入ったゲルは、部分１８におけるチャンネル凹部の内周に嵌り込み、これに凭れて当接することができ、例えばヒートシール、縫い付け、接着、結束、ステープル留め、または当業者に公知の他の方法によって、チャンネル凹部の内壁および底壁に摩擦嵌合もしくは結合されることができる。
【００２８】
ゲル部は、液体または固体ゲルから形成されることができる。ゲル部は、液体ゲルをチャンネル凹部に注入することによって、または寸法安定性、弾性のあるゲルのブロックからゲル部を切り出すことによって形成されてもよい。あるいはゲルは、所望の形状に成形または押し出されてもよい。代替の実施形態において、ゲル部は、粘性ゲルで充填された袋体（bladder）から形成されてもよい。この袋体は、所望の形状に形成するため、例えば可撓性プラスチックの２枚のシートの縁を共にシールすることで形成されることができる。あるいはゲル部は、フォームゲル、または液体、固体、および／もしくはフォームゲルの組合せから形成されてもよい。好適なゲルには、シリコーンゲル、ＰＶＣゲル、ポリオルガノシロキサンゲル、ＮＣＯ−プレポリマーゲル、ポリオールゲル、ポリウレタンゲル、ポリイソシアネートゲル、および発熱により生じた１または複数の酸化物を含むゲルが含まれる。好ましくはゲルは寸法安定的である。
【００２９】
さらに別の実施形態において、ゲルは、二つの工程中においてマットレスへ配置されてもよい。第１の工程において、寸法安定性のあるゲルのブロックがチャンネル凹部に置かれることで、ゲルブロックの側部と陥凹チャンネルの内側壁との間にギャップが存在するようにする。第２の工程において、液体ゲルが、陥凹チャンネルに、所望によりブロックを覆って注入されて、ゲルブロックをフォーム支持層に付着させることができる。
【００３０】
図２は、ライン２−２’に沿った図１のマットレスパッドの断面図を示す。図２に示すようにゲル部１８および詰物部１２の頂面は、実質的に互いに同一平面であり、フォーム詰物はゲル部の下に延び、ゲル材料が定着および付着することができる底壁を提供する。しかし別の実施形態において、ゲル部１８の表面は、詰物部１２の表面よりも高いか低くあってもよい。
【００３１】
図３は、マットレス２８および基礎３０の上に位置決めされた、本発明に従ったマットレスパッド２２の別の実施形態の断面図を示す。マットレスパッド２２は、カバー２３に入れられた詰物部２４およびゲル部２６を備える。カバー２３は、取り外すことができるか、または詰物およびゲル部に永久に合わさることができる。
【００３２】
この実施形態において、詰物部２４は凹部２５を含む。マットレスパッド１０に類似して、ゲル部２６は凹部２５に嵌り込む。詰物層２４および凹部２５は、上記のように、または一つが開孔を含み一つが完全な層である詰物材料の二つの層を結合することによって形成されることができる。詰物部の高さは、約１．５インチから約６インチであり、凹部２５が約１インチから約４インチの高さであることができる。詰物層の長さおよび幅ならびにゲル部の寸法は、上記の通りである。
【００３３】
図４は、本発明に従った二つのクッション層を有するマットレスの一実施形態の断面図である。マットレス３２は、マットレスコア４０の上部にいくつかの層を含んで第１の就寝面３３を形成し、かつマットレスコア４０の下に数層を含んで第２の就寝面５９を形成する。第１の就寝面３３は、マットレスコア４０の上部に、布層３４、クッション層３６、および、パッド層３８を有する。ひっくり返すと、第２の就寝面５９は、マットレスコア４０の上部に、布層４６、クッション層４４、およびパッド層４２を有する。
【００３４】
布層３４および４６は、綿、ポリエステル、または任意のブレンドの材料のようなマットレス用外部カバーとして使用される任意の布であってよい。布層３４および４６は、各クッション層３６および４４に、縫われるかまたは別の方法で結合されて、就寝面３３および５９にキルティングしたパターンを形成することができる。クッション層３６およびクッション層４４は、実質的に同一であり、図１から３に上記のマットレスパッドに類似していてもよい。クッション層３６は、詰物部５２および第１のゲル部５４を有する。クッション層４４は、第２の詰物部５６および第２のゲル部５８を有する。詰物部５２および５６は、クッション層３６および４４の周囲を形成し、静養中の人によってはあまり使用されない。上記のように詰物部５２および５６は、フォーム、プラスチック、ラテックス、粘弾性フォーム、ポリマー、天然繊維、合成繊維、またはクッション効果を提供することができる任意の他の材料、あるいはこれらの組合せから形成されてもよい。開孔は、詰物部５２および５６に、詰物層を切り取ることによって、または材料を成形または押出し等することにより、所望の形状の開孔を有する型の周囲に詰物層５２および５６を形成することによって、形成されてもよい。
【００３５】
ゲル部５４および５８は、詰物部５２および５６に形成された開孔を充填し、それらの縁５４ａおよび５８ｂは、それぞれ詰物部５２および５６の内周５２ａおよび５６ａで終端する。詰物部５２およびゲル部５４の頂面は、実質的に互いに同一平面上であり、詰物部５６および第２のゲル部５８の頂面も同様である。詰物部５２の内周５２ａは、ゲル部５４の縁５４ａへ、硬化中に、または、例えば熱シール、縫い付け、接着、結束、ステープル留め、もしくは他の方法等、他の手段によって結合されることができる。第２の詰物部の内周５６ａは、同様に第２のゲル部５８の縁５８ａに結合されることができる。開孔ならびにゲル部５４および５８は、人がマットレス上で静養してる間に、例えば読書、就寝等している間に、通常に利用する領域の下でクッション層３６および４４中に位置決めされる。一つの実施形態においてゲル部５４および５８は、各就寝面３３および３９の、約５０％から約９０％を形成し、さらに好ましくは約６０％から約８０％を形成する。
【００３６】
マットレス３２は、各就寝面３３および３９に対して一つの層３６および４４である二つのクッション層を有するとして示しているが、マットレスは、一つのクッション層を含んでもよいことが理解されよう。また別のパッド層が本発明のマットレスに含まれてもよいこと、図示したものの代わりに、パッド層が布層３４とクッション層３６との間に位置決めされてもよいこと、またはパッド層が含まれなくてもよいことが理解されよう。
【００３７】
パッド層３８および４２は、布、フェルト、もしくはポリマーのシート、綿、ナイロン、またはポリエステル詰物、あるいはフォーム、プラスチック、ポリマー、天然繊維、合成繊維、または任意の他の材料の層、あるいはこれらの組合せから形成されることができる。パッド層３８および４２は、クッション効果を提供することができ、またはクッション層３６および／または４４をカバーすることができる。一つの所望による実施形態において、マットレスは、所望により滑らかな就寝面を有するキルティングされていないマットレスカバーを備えるカバーパネルを有することができる。この実施形態において、典型的には３層である複数層を載せたマットレスパネルが、マットレスの上面を覆って提供されてもよい。例えば載せられたカバーパネルは、頂部布層、中間充填材層、および裏打ち層から形成されてもよい。所望により難燃材料の層が存在してもよい。いずれの実施形態においても、頂部層は、綿、リンネル、合成繊維、または何らかの他の材料の組合せの材料の布層であることができる。適切な美的外観を提供するため、頂部層は、布の平坦なシートであってもよく、または王冠を頂いた外観を生じる、パネルの周囲縁に形成された角度付けしたリップを有した実質的に平坦なシートであってもよい。このリップは、パネルの各コーナーから材料の楔を切り出して、頂部層の切断された部分を共に合わせることによって形成されることができる。リップのサイズは、長さにおいて約０．５インチから約７インチであり、この長さは、所望の外観または用途の必要に応じて選択された長さである。
【００３８】
充填材層は、フォーム、綿詰物、ゲル、ラテックス、粘弾性フォーム、または他の公知の詰物材料、およびまたは詰物材料の組合せ等の任意の詰物材料から形成されることができる。所望により充填材層は、マットレスのゲル詰物層を覆って敷かれることができる通常の充填および詰物材料の層を提供する。しかし別の実施形態において、充填層自体は、そこに形成された１または複数の、上記のようにゲル材料で充填された凹部を有するフォーム層を含んでもよい。これにより、マットレス本体のゲル詰物を覆って静置することができる、ゲル材料を搭載したパネルを提供することができる。しかし別の実施形態において、ゲル材料のこのパネルは、通常のマットレス本体を覆って配置されることができ、それによりマットレスにおいて使用されるゲル材料の唯一の層となる。
【００３９】
いずれの実施形態においても、充填層は、実質的に平坦な滑らかな上面を有することができ、または織り目加工もしくはパターン付けされた上面を有することができる。実施形態によっては、充填層の中央部分が均一の高さを有することができ、かつ高さがパネルの縁に向けて均一な角度で減少し得るものもある。これは選択により、マットレスに王冠を頂く外観を与えるゲル材料の層を含む上部パネルを提供する。
【００４０】
所望による耐火層は、充填層と布層との間に配置されることができる。耐火層は、所望によりマットレスパネルの全上面を覆って、かつパネルの縁周囲に延びる。難燃材は、例えばＫＥＶＬＡＲ（商標）、ＰＥＴ（ポリエステル）バインダー繊維、有機リン酸系材料、（塩素またはより一般的には臭素で典型的にはハロゲン化した）ハロゲン化有機材料、または窒素ベースの化合物のような任意の好適な材料であってよい。市販の材料は、商標名NOMEX、KEVLAR、INDURAで売られており、採用される実際の材料は、マットレスタイプ（例えばオープンコイル、ポケット型コイル、フォーム、水）、マットレスサイズ、材料コスト、および他のそのような設計検討事項を含む用途の詳細に依存し得る。
【００４１】
耐火層の下には、裏打ち層が取り付けられてもよい。裏打ち層は、綿またはリンネルのような天然繊維、アルミニウム、グラスファイバー、合成繊維、またはこれらの混合物等の材料のシートから形成されることができる。このような三つの層は、共に合わせられて王冠を頂いたパネルを形成することができ、そのパネルは、上面を覆って配置され、マットレスに合わされて滑らかな就寝面を提供することができる。
【００４２】
特定の実施形態において、図５〜８に示すように、マットレスコアまたは１もしくは複数の支持層は、多孔性フォーム本体の内部で、ゲルが空気ポケットの一部を占有するようにゲルが混合されている多孔性フォーム本体およびゲルから形成される。図５は、フォームおよびゲルを含むマットレスコアを有する代表的なマットレスアセンブリ６０を示す
。さらに詳細には、マットレスアセンブリ６０は、上部支持層１２、下部支持層１４、およびマットレスコア６６を含む。マットレスアセンブリ６０は、上部および下部層６２および６４の周囲部に取り付けられ、かつマットレスコア６６の側部辺縁領域に沿った側壁７２をさらに含む。
【００４３】
マットレスコア６６は、フォームのような一次材料６８と一体化したゲルのような二次材料７０を含む。特定の実施形態においてマットレスアセンブリ６０の他の構成要素は、一次および二次材料６８および７０の組合せを含む。そのような実施形態において、他の構成要素は、マットレスコアおよびマットレスカバーの上または下にマットレスパッド、マットレストッパーパッド、１または複数の支持層を含む。
【００４４】
特定の実施形態において、一次材料６８は、フォームおよび粘弾性フォームのようなポリウレタンを含む。ポリウレタンは、ポリオールおよびジイソシアン酸エステルの化学結合を含んでもよい。特定の実施形態において一次材料６８は、概ねポリオール２に対してジイソシアン酸エステル１の割合を含む。ポリウレタン一次材料６８は、材料６８に多孔性構造を与える複数の空気ポケットを含む。特定の実施形態において、ポリウレタン一次材料６８は、開放セルおよび閉鎖セル構造のうち少なくとも一つを有する。閉鎖セル構造の一つの例において、ポリウレタン材料は、化学的に架橋しており、かつ空気ポケットまたは気体充填間隙がポリウレタンフォーム本体の内部に配置されており、本体の外面と最小の接触を有する。開放セル構造の一つの実施例において、空気ポケットが、ポリウレタンフォーム本体内に配置され、１または複数の表面を介して延びる。特定の実施形態において、一次材料６８の有孔率および／または密度は、複数の空気ポケットに占有された空間の体積を決定する。特定の実施形態において、低い有孔率の材料は、高い有孔率の材料よりも少ない空気ポケットを有する。有孔率の程度および／または空気ポケットの数は、所望のように選択されることができる。特定の実施形態において、空気ポケットの数は、図７および８にさらに詳細に記載するように、１または複数の網状化プロセスを介して増加する。
【００４５】
特定の実施形態において、マットレスコア６６は、一次材料６８から作製され二次材料７０が注入された本体を有することで、二次材料７０が、図６を参照して記載したように、一次材料６８の内部全体に分布するようにしている。特定の実施形態において、二次材料７０は、本発明の範囲から逸脱することなく任意の好適なエラストマーを含む。特定の実施形態において二次材料７０はラテックスを含む。二次材料７０は、ポリウレタンベースのゲルを含んでもよい。ゲルは、ポリオールおよびジイソシアン酸エステルの化学結合を含んでもよい。特定の実施形態において、ゲルは、概ねポリオール１０に対してジイソシアン酸エステル１の割合を含む。代表的なゲル材料には、Technogel Italia SrI, Pozzoleone (VI) Italyによって作製されたLEVAGEL（商標）またはTECHNOGEL（商標）、ならびにDow
Chemical Company, Midland, MI, USAによって製造されたポリウレタンおよびエラストマー材料が含まれ得る。二次材料７０は、熱硬化性エラストマーおよび米国特許第5,362,834号、第6,326,412号、および6,809,143号に記載の他のポリマー材料等のポリマー材料を含んでもよい。これらの全体の内容は、本明細書中に参照によって組み込まれる。特定の実施形態において、ゲルは、シリコーンゲル、ＰＶＣゲル、ポリオルガノシロキサンゲル、ＮＣＯ−プレポリマーゲル、ポリオールゲル、ポリウレタンゲル、ポリイソシアネートゲル、および発熱により生じた酸化物を含むゲルのうちの少なくとも一つを含む。ゲルは、固体状態または液体状態であってもよい。特定の実施形態において、ゲルは、熱または圧力を加えると、液体から固体状態に遷移してもよい。
【００４６】
特定の実施形態において、二次材料７０は、一次材料６８内の複数の空気ポケットのうちの１または複数を充填する。特定の実施形態において、空気ポケットは一次材料６８の内部全体に実質的に均一に配置され、二次材料７０は、このようなポケットを充填し、実質的に均一にマットレスコア６６の内部全体に分布している。特定の実施形態において、二次材料７０は、一次材料６８と化学結合を介して一体化する。このような実施形態において二次材料７０は、最初は液体状態であり一次材料６８と結合する。硬化（curingまたはhardening）している間、二次材料７０は、一次材料との化学結合を確立することができる。
【００４７】
図６は、マットレス部材を製造するための代表的なプロセス８０を示すフロー図である。プロセス８０は、フォーム本体または任意の一次材料６８から作製された本体を提供する工程から始まる（工程８２）。フォーム本体はその後、空気ポケットの体積および／または数を増加するため網状化される（工程８４）。網状化されたフォーム本体は、その後、液体ゲルまたは任意の二次材料７０と組合される（工程８６）。特定の実施形態において、工程８２からのフォーム本体は、二次材料７０または液体ゲルと組合される。特定の実施形態において、フォーム本体または網状化されたフォーム本体は、液状の二次材料７０またはゲルを含有する容器（tubまたはvessel）に浸される。ゲルは、本体に浸み込むようになり、それによって複数の空気ポケットのうちの１または複数を充填する。他の実施形態において、ゲルがフォームまたは網状フォーム本体に注がれて空気ポケットにゲルが注入される。本体に注入された液体ゲルは、硬化プロセスを介して硬化するようになる（工程８８）。特定の実施形態において硬化プロセスは、熱および／または圧力の適用を介して刺激されてもよい。
【００４８】
フォーム本体は、熱的プロセスおよび化学的プロセスのうちの少なくとも一つを介して網状化されてもよい。図７は、フォーム本体を網状化するための代表的熱的プロセス８４ａを示すフロー図である。プロセス８４ａは、フォーム本体をチャンバまたは容器に配置または封入することから始まる（工程９２）。チャンバは、水素および酸素のような爆発性気体で充填されている（工程９４）。特定の実施形態において、チャンバは、爆発性気体を充填する前に真空引きされる。爆発性気体は、電気スパークまたは制御された火炎によって着火され（工程９６）、それによりフォーム本体内に１または複数の空気ポケットを形成する。特定の実施形態において、制御された火炎は、フォーム本体に通されて本体の特定の部分を除去し、それにより１または複数の空気ポケットをそのような所望の領域に作製する（工程９８）。
【００４９】
図８は、フォーム本体を網状化するための代表的化学プロセス８４ｂを示すフロー図である。プロセス８４ａは、腐食槽にフォーム本体を配置する工程から始まる。特定の実施形態において、腐食槽にはＮａＯＨ溶液を含有する容器が含まれる。フォーム本体は、所望の任意の継続時間で腐食槽内に静置されてもよい。特定の実施形態において、腐食溶液は、フォームと反応し、かつ本体からフォーム材料を除去し、それにより複数の空隙を生成する。フォーム本体は、腐食槽から取り除かれて洗浄され（工程１０４）、濯がれ（工程１０６）、乾燥される（工程１０８）。
【００５０】
本発明は、開示した実施形態を参照して特定の詳細を記載してきたが、さまざまな改変および修正が添付の特許請求の範囲に記載したように本発明の精神と範囲内でなされ得ることが理解されよう。例えば、マットレスは、フォームコア、またはフォームとスプリングの組合せを含んでもよい。マットレスは、一面型または二面型であることができる。結果的に、当業者は、ほんの日常的に過ぎない実験を利用して、本明細書に記載の実施形態および手法に多くの均等物を知るかまたは確認できるであろう。従って本発明は、本明細書に開示の実施形態に限定されないことが理解されようが、法のもとで許される限り広く解釈されるべき特許請求の範囲から理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
本発明のさまざまな代表的なシステム、方法、機器、特徴および利点を添付の図面を参照して記載する。添付図面は寸法通りではなく、類似の部品は類似の参照符号で示す。
【図１】図１Ａは、本発明に従ったゲル層を有するマットレスパッドの一実施形態を示す。図１Ｂは、本発明に従ったゲル層を有するマットレスパッドの一実施形態を示す。
【図２】図２は、図１のマットレスパッドの断面図を示す。
【図３】図３は、マットレスおよび基礎の頂部に配置された本発明に従ったマットレスパッドの別の実施形態の断面図を示す。
【図４】図４は、本発明に従ったゲル層を有するマットレスの一実施形態の断面図を示す。
【図５】図５は、フォームおよびゲルを含むマットレスコアを有する代表的マットレスアセンブリを示す。
【図６】図６は、マットレス部材を製造するための代表的プロセスを示すフロー図である。
【図７】図７は、フォームを網状化するための代表的プロセスを示すフロー図である。
【図８】図８は、フォームを網状化するための代表的プロセスを示すフロー図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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