(57)【要約】支持クッションにて休息するユーザーに個人用の加熱及び冷却を提供する支持クッションが提供される。この支持クッションは、身体支持部、身体支持部の加熱あるいは冷却を選択的に提供するように配置され構成される複数の熱電素子、及び、熱吸収物質で構成され身体支持部に動作可能に接続される熱消散部を含む。支持クッションの表面温度を制御する方法もまた提供する。
2016500535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面、及び第１表面に対向する第２表面を有する身体支持部と、
身体支持部の第１表面で選択的に加熱あるいは冷却を提供するように位置決めされ構成された複数の熱電素子と、
熱吸収物質を有し熱電素子に動作可能に接続された熱消散部と、
を備えた支持クッション。
【請求項２】
熱消散部は、エラストマーのゼラチン状物質を備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項３】
熱消散部は、身体支持部の第２表面及び複数の熱電素子に隣接して位置決めされている、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項４】
熱消散部は、ゼラチン状のエラストマー物質の複数の三次元のブロックを備え、ゼラチン状のエラストマー物質の各ブロックは、隣接するゼラチン状のエラストマー物質の各ブロックから規定距離の間隔をあけ、かつ複数の熱電素子の一もしくは複数に隣接して位置決めされている、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項５】
熱消散部は、エラストマーのゼラチン状物質の実質的に均一な層を備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項６】
身体支持部は、熱消散部の熱吸収物質とは異なる物質を備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項７】
身体支持部は、軟質フォームを備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項８】
身体支持部は、粘弾性体を備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項９】
身体支持部は、仰向けあるいはうつむけ姿勢で横たわるユーザーを支持するように寸法的に大きさが決められている、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１０】
複数の熱電素子は、身体支持部に隣接して位置決めされる、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１１】
熱電素子は、不連続なペルチェ素子である、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１２】
複数の熱電素子は、直列に配列された多数のペルチェ素子である、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１３】
熱電素子は、アレイ状に配列されている、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１４】
アレイ状の熱電素子の少なくとも一部は個別的に扱われる、請求項１３に記載の支持クッション。
【請求項１５】
身体支持部は、複数の円柱状の空間を含み、各円柱状の空間は一つの熱電素子の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１６】
熱電素子に電流を供給する電源と、電源から熱電素子に供給される電流を制御するコントローラーとをさらに備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項１７】
コントローラーは、熱電素子に供給される電流を自動的に制御する、請求項１６に記載の支持クッション。
【請求項１８】
コントローラーは、規定時間の間、熱電素子に電流を供給することを可能にする、請求項１６に記載の支持クッション。
【請求項１９】
コントローラーへ熱的フィードバックを提供する温度センサーをさらに備え、この温度センサーは、身体支持部、熱消散部、あるいはこれらの両方に動作可能に接続される、請求項１６に記載の支持クッション。
【請求項２０】
コントローラーへ圧力フィードバックを提供する圧力センサーをさらに備え、この圧力センサーは、身体支持部、熱消散部、あるいはこれらの両方に動作可能に接続される、請求項１６に記載の支持クッション。
【請求項２１】
熱消散部から熱を離して消散する熱消散部に動作可能に接続された一もしくは複数のファンをさらに備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項２２】
身体支持部、熱消散部、あるいはこれらの両方に支持を提供するように位置決めされたベース部をさらに備える、請求項１に記載の支持クッション。
【請求項２３】
第１表面、及び第１表面に対向する第２表面を有する第１層と、
第１層の第１表面で選択的に加熱あるいは冷却を提供するように位置決めされ構成された複数のペルチェ素子と、
熱吸収物質を有する第２層であって、ペルチェ素子が第１層の冷却を提供している状態において熱吸収物質の第２層が複数のペルチェ素子によって生じた熱を吸収するように、ペルチェ素子の少なくとも一部に位置決めされ接触する第２層と、
を備える、支持クッション。
【請求項２４】
上部面、及び上部面に対向する下部面を有するマットレスと、
上部面で選択的に加熱あるいは冷却を提供するように位置決めされ構成された複数のペルチェ素子と、
熱吸収物質の層であって、ペルチェ素子の少なくとも一部に位置決めされて接触し、ペルチェ素子がマットレスの上部面の冷却を提供している状態において複数のペルチェ素子によって生じた熱のヒートシンクを提供する、熱吸収物質の層と、
を備えたマットレス組立体。
【請求項２５】
熱吸収物質の層は、マットレスの下部面の下に位置決めされ、ペルチェ素子の少なくとも一部に接触する、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項２６】
マットレスは、粘弾性体を備える、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項２７】
マットレスの上に位置決めされる快適層をさらに備え、この快適層は粘弾性体を備える、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項２８】
快適層は、マットレスの密度未満の密度を有する、請求項２７に記載のマットレス組立体。
【請求項２９】
熱吸収物質の層は、エラストマーのゼラチン状物質を備える、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項３０】
熱吸収物質の層は、エラストマーのゼラチン状物質の実質的に均一な層を備える、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項３１】
マットレス、熱吸収物質の層、あるいはこれらの両方に支持を提供するように位置決めされ構成されたベース層をさらに備える、請求項２４に記載のマットレス組立体。
【請求項３２】
ベース層は調整可能である、請求項３１に記載のマットレス組立体。
【請求項３３】
支持クッションの表面温度を制御する方法であって、
身体支持部と、エラストマーのゼラチン状物質を有する熱消散部と、支持クッションに位置決めされ身体支持部及び熱消散部に動作可能に接続される複数のペルチェ素子とを有する支持クッションを設けること、
複数のペルチェ素子へ電流を供給すること、電流は、身体支持部の表面温度を下げるように第１方向において供給され、及び、身体支持部の表面温度を上げるように第２方向において供給され、
複数のペルチェ素子で生じた熱を熱消散部へ消散すること、
を備えた方法。
【請求項３４】
身体支持部は、粘弾性体を備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
支持クッションの加熱量あるいは冷却量を制御するためペルチェ素子に供給される電流量を制御することをさらに備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
熱消散部から熱を放散させるために熱消散部に動作可能に接続された一もしくは複数のファンを作動させることをさらに備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
冷却期間の次に規定時間の間、第２方向において電流を供給することをさらに備えた、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
身体支持部に位置決めされた温度センサーからフィードバックを受け取ること、
温度センサーから受け取ったフィードバックに基づいて第１方向あるいは第２方向において複数のペルチェ素子へ電流を供給すること、
をさらに備えた、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、支持クッション、及び支持クッションの表面温度を制御するための方法に関する。特に、この発明は、支持クッションの表面を選択的に加熱あるいは冷却するように配置され構成された熱電素子を利用する、マットレス組立体のような支持クッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
効果的で安らかな睡眠の特徴は、各個人の睡眠の快適さである。医学的研究は、睡眠遮断（sleep deprivation）（「睡眠負債（sleep debt）」）が寿命、生産性、及び精神全般、感情、及び肉体的健康において著しくネガティブな影響力を有する可能性があることを示唆する。慢性的な睡眠負債は、体重増加とつながっており、より具体的には、生体プロセス（body processes）方法に影響を与え炭水化物を貯蔵するだけでなく、食欲に影響を与えるホルモンレベルを変更することが観察されている。さらに睡眠負債は、いらいら、短気、集中ができないこと、及び不機嫌さに帰着するかもしれず、これは、何人かの研究者が睡眠負債と、現場の事故、交通事故、及び一般的な午後の不注意との間の関連を示唆している。さらに、睡眠障害は、高血圧、ストレスホルモンレベルの増加及び不整脈と関連しており、また、追加の研究では、睡眠不足は免疫機能に影響可能であり、その結果、病気及び疾病、例えば癌、になりやすいことを最近示唆している。合計で、研究者は、それらの様々な結果により、睡眠負債が米国で毎年６３０億ドルの生産性の損失を出すことを示唆している。したがって、睡眠の快適さを改善し、個々の睡眠負債を低下させる支持クッションは、非常に好ましくかつ有益であろう。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、支持クッションの表面温度を制御するための支持クッション及び方法に関する。特に、本発明は、支持クッションの表面を選択的に加熱あるいは冷却するように位置決めされ構成された熱電素子を利用した、マットレス組立体のような支持クッションに関する。したがって、本発明の支持クッションは、支持クッションの表面温度を制御することにより、睡眠の快適さを含むユーザーの快適さレベルをユーザーが個々に扱うことを可能にする。
【０００４】
本発明の一つの模範的な実施形態では、支持クッションは、第１表面、及び第１表面に反対側の第２表面を有する身体支持部を含むマットレス組立体の形で提供される。このマットレス組立体は、身体支持部の第１表面に加熱もしくは冷却を選択的に提供するように配置され構成された複数の熱電素子をさらに含む。マットレス組立体は、また、熱吸収物質で構成され動作可能に熱電素子に接続される熱消散部を含む。
【０００５】
マットレス組立体の身体支持部は、一般的に、身体支持部に渡ってユーザーの体あるいは部分からの圧力を適切に分配する軟質フォーム（flexible foam）で構成される。いくつかの実施形態では、軟質フォームは、所望の密度及び硬度を有し、マットレス組立体の身体支持部に渡って圧力が均一に吸収され均等に分配されるのを可能にする粘弾性体（visco-elastic foam）である。この点に関して、ある実施形態では、身体支持部は、マットレス組立体上に休息しているユーザーの体あるいは部分に快適さの程度を提供するように、身体支持部に位置決めされる快適部分（comfort portion）あるいは層によってさらに覆うことができる。そのような快適支持部分はまた、ある実施形態では、粘弾性体あるいは他の泡状物質で構成されるが、さらに詳細に以下に説明するように、休息するために柔らかい表面を提供するように、及びユーザーの体とマットレス組立体の熱電素子との間に十分に柔らかいバリアを提供するように、典型的にはマットレス組立体の身体支持部の密度未満の密度を有する。
【０００６】
マットレス組立体の熱電素子に関して、熱電素子は、マットレス組立体に位置決めされ、マットレス組立体の身体支持部の第１（あるいは上部）表面の温度をユーザーが制御することを可能にするように構成される。例えば、ある実施形態では、熱電素子は複数のペルチェ素子で構成され、ペルチェ素子を通して第１方向に電流量を流すことで、身体支持部の第１表面から離れて第２表面の方へ熱を引き寄せることによって身体支持部の第１表面を冷却する。同様に、ある実施形態では、ペルチェ素子を通して第２（例えば、反対の）方向に電流量を流すことで、身体支持部の第２表面から離れて第１表面の方へ熱を引き寄せることによって身体支持部の第１表面を加熱する。
【０００７】
ペルチェ素子の加熱及び冷却能力をさらに利用するために、ある実施形態では、ペルチェ素子が次々に配列され身体支持部の全面あるいは所望の部分に渡り加熱あるいは冷却を提供できるように、ペルチェ素子は直列に（in a series）配列される。他の実施形態では、ペルチェ素子はアレイ状に配置され、一群のペルチェ素子が身体支持部の所望の領域に位置決め可能であり、過度な加熱になり易い（例えば、ユーザーの胴体あるいは頭部）ユーザーの体の特定部分に接触するであろう身体支持部のある領域を選択的に加熱もしくは冷却するために使用される。いくつかの実施形態において、身体支持部の第１表面の選択的な加熱及び冷却に関する、より多くの制御を提供するため、ペルチェ素子は別々のペルチェ素子で構成される、個々に扱われることが可能である、あるいはこれらの両方である。
【０００８】
身体支持部の第１表面の加熱及び冷却を容易にするために、各ペルチェ素子は、典型的にマットレス組立体の身体支持部の幅に広がり、その結果、各ペルチェ素子の第１側面は、身体支持部の第１表面の上方あるいは第１表面に隣接して位置決めされ、各ペルチェ素子の対向側面は、身体支持部の第２表面の下方あるいは第２表面に隣接して位置決めされる。これらの実施形態において、身体支持部は、身体支持部の一方面から他方面へ熱を伝導するペルチェ素子の一部を各々が含む複数の円柱状のボイドを含む。したがって、ある実施形態では、ペルチェ素子は、身体支持部に隣接して位置決めされ、身体支持部の内部を通り、身体支持部の一方面から身体支持部の他方面へ直接的に熱を伝達する。
【０００９】
身体支持部の第１表面を選択的に加熱あるいは冷却するように構成されることに加えて、熱電素子はまた、熱吸収物質で構成された、マットレス組立体の熱消散部に動作可能に接続される。いくつかの実施形態では、マットレス組立体の熱消散部は、身体支持部の第２表面に隣接したあるいはその近くのペルチェ素子の少なくとも一部を包むエラストマーのゼラチン状物質で構成される。熱消散部にペルチェ素子を動作可能に接続することによって、熱消散部は、ペルチェ素子用の構造的支持に加えて、身体支持部の第１表面が冷却されているときに熱を消散可能であるサーマルダンプ（thermal dump）あるいはヒートシンクを提供する。あるいはまた、身体支持部の第１表面が加熱されているときに、熱消散部はまた、熱消散部に集めた熱を身体支持部の第１表面へ伝達することによって熱源として使用することもできる。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態では、熱消散部は、エラストマーのゼラチン状物質の実質的に均一な層で構成される。ある実施形態において、そのようなエラストマーのゼラチン状物質の実質的に一様の層は、身体支持部の第２表面の全体を覆うように使用される。エラストマーのゼラチン状物質を利用する他の実施形態では、熱消散部は、エラストマーのゼラチン状物質の複数の三次元ブロックで構成される。これらの実施形態では、三次元ブロックは、エラストマーのゼラチン状物質の隣接したブロックから所定距離の隙間をあけることができ、マットレス組立体に含まれた各ペルチェ素子に接触するエラストマーのゼラチン状物質の連続層の形態におけるヒートシンクを提供することとは対照的に、典型的に複数のペルチェ素子の一もしくは複数に隣接して位置決めされ、それによって各ペルチェ素子用の個々のヒートシンクが提供される。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態では、熱消散部は、エラストマーのゼラチン状物質を含まない熱吸収物質で構成される。そのような一つの実施形態では、熱消散部は流体層で構成され、これは、エラストマーのゼラチン状物質の実質的に均一な層のように、身体支持部の第１表面が冷却されているときヒートシンクとして作用可能であり、身体支持部の第１表面が加熱されるべきときに熱を格納する熱源として作動可能である。他の実施形態では、熱消散部は軟質フォームで構成され、これは、網状の多孔質構造（reticulated cellular structure）を有する複数のセルを含み、身体支持部の第１表面から伝達した熱が網状の多孔質構造へ伝達するようにペルチェ素子に動作可能に接続される。網状の多孔質構造へ熱を伝達するとき、熱消散部の網状の多孔質構造を通り空気を運ぶことによって、その熱を熱消散部の外へ伝達することができる。
【００１２】
熱消散部において網状の多孔質構造を利用するマットレス組立体のある実施形態では、熱消散部において入口孔及び出口孔を含むことで、空気が熱消散部内へ、熱消散部を通り、及び熱消散部の外へ流れることができることにより、空気は、少なくとも一部分で熱消散部を通り運ばれる。さらに、いくつかの実施形態では、熱消散部の外面を覆うシール（すなわち外板）を含むことにより、熱消散層のある部分のみを通って及びその部分のみから外へ熱を流すことができる。このような実施形態では、例えば、シールに配置された入口孔及び出口孔を利用することによって、熱を放散させるため熱消散部にファンを動作可能に接続することによって、あるいはこれらの両方によって、熱消散部の網状の多孔質構造を通して空気を運ぶことにより熱が除去されるまで、シールは熱消散部内に熱を効果的に取り込むために使用される。
【００１３】
熱消散部用に使用された材料にかかわらず、本発明のマットレス組立体は、それぞれ、複数の熱電素子に電流を供給するための電源、及び複数の熱電素子に供給される電流を制御するためのコントローラーをさらに含む。マットレス組立体にコントローラーを含むことによって、熱電素子に供給される電流量は、身体支持部の第１表面へ所望の加熱量あるいは冷却量を提供するように制御することができる。例えば、ある実施形態では、コントローラーは、ペルチェ素子へ供給される電流を自動的に制御するように構成され、その結果、身体支持部の第１表面が特定温度に達したときに身体支持部の第１表面を加熱あるいは冷却するように、電流は特定方向にてペルチェ素子へ供給することができる。別の例として、いくつかの実施形態では、コントローラーは、８時間の睡眠期間のような所定時間、あるいはユーザーが通常、睡眠周期の特定ステージ（例えばレム睡眠）を過ごす時間に対応した時間長さの間、ペルチェ素子に電流を供給することを可能にするように構成される。別の例において、コントローラーは、ユーザーに着用されたセンサーからのバイオリズムフィードバックを受け取り、それに従いペルチェ素子の作動を調和させてもよい。
【００１４】
本発明のマットレス組立体に含まれた熱電素子に関して追加の制御レベルを提供するために、ある実施形態において、マットレス組立体は、さらに、マットレス組立体の身体支持部、熱消散部、あるいはこれらの両方に動作可能に接続され、コントローラーへ入力を提供する一もしくは複数の機構をさらに含む。このような機構は、いくつかの実施形態では圧力センサーを含み、これはコントローラーへの圧力フィードバックを提供し、ユーザーがマットレスに横たわるか、別な方法ではマットレス組立体に圧力をかけたときに、コントローラーがマットレス組立体の加熱あるいは冷却を自動的に始めることを可能にする。他の実施形態では、温度センサーが模範的なマットレス組立体に含まれ、コントローラーへの温度フィードバックを提供し、受信した温度フィードバックに応じてコントローラーが身体支持部の第１表面を選択的に加熱あるいは冷却して所望の温度を維持することを可能にする。このような所望温度あるいは圧力フィードバックの設定は、ある実施形態では、コントローラー自体にて直接的に入力あるいは調節され、他の実施形態では、コントローラーに動作可能に接続されユーザーが身体支持部の第１表面を所望の温度に遠隔に調節することを可能にするリモートコントロールからコントローラーへ送信することができる。
【００１５】
マットレス組立体に複数の熱電素子を組み込むことに関連した幾つかの利点をさらに得るために、いくつかの実施形態において、マットレス組立体へ組み込まれた熱電素子は、身体支持部と熱消散部との間の温度差を充電口で電圧に変換するように、位置決めされ構成される。このような実施形態は、上述した実施形態と本質的に同じ構造を有し、コントローラー、電源あるいはその両方の代わりに充電口の置き換えを有する。身体支持部と熱消散部との間に温度差があるとき、バッテリー（例えば携帯電話、携帯音楽プレーヤー、目覚まし時計、携帯計算デバイス等のような電子デバイスのバッテリー）を充電するために使用可能である充電口で電圧が発生するように、充電口は熱電素子に動作可能に接続される。
【００１６】
本発明のマットレス組立体への追加の改善として、いくつかの実施形態では、マットレス組立体のユーザーの快適さ及び便利さをさらに増すために追加の機構を含むマットレス組立体が提供される。例えば、上述したように、本発明のマットレス組立体の各々は、一般的に少なくとも２つの部分あるいは層、すなわち身体支持部あるいは層、及び、熱消散部あるいは層を含む。しかしながら、いくつかの実施形態では、向上した快適さレベルを提供するために、マットレス組立体用の追加の支持体を提供するために、あるいはこれらの両方を提供するために、追加の層がマットレス組立体に組み込まれる。例えば、ある実施形態では、身体支持部、熱消散部、あるいはこれら両方への支持体を提供するように、マットレス組立体にベース部あるいは層が含まれる。いくつかの実施形態では、そのベース部は、ユーザーが一もしくは複数の所望の人間工学的位置にマットレス組立体を置くことができるように調整可能である。
【００１７】
さらに本発明の支持クッションに関して、模範的な支持クッションはまた、支持クッションの表面温度を制御する方法の一部としても使用することができる。幾つかの実施において、支持クッションの表面温度を制御する方法は、身体支持部、エラストマーのゼラチン状物質で構成される熱消散部、及び、支持クッションに位置決めされ身体支持部及び熱消散部に動作可能に接続される複数のペルチェ素子、を有する支持クッションを最初に設けることを含む。次に、複数のペルチェ素子に電流が供給され、第１方向に電流が供給されたときには身体支持部の表面温度が下降し、あるいは、第２方向に電流が供給されたときには身体支持部の表面温度が上昇する。複数のペルチェ素子への電流の供給によって発生したいずれの熱は、エラストマーのゼラチン状物質のおかげで、サーマルダンプあるいはヒートシンクとして作用し、かつ支持クッションから熱を離して周囲の空気へ放散するために一般的に使用されるファンあるいは同じく騒々しい他のデバイスを使用することなく身体支持部の冷却を可能にする、熱消散部へ続いて放散される。
【００１８】
本発明のさらなる特徴及び利点は、この文献中の記載、図、及び限定しない例示に関する検討の後に当業者に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明により作製された、マットレス組立体の形態における、模範的な支持クッションの斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿って得られる図１の模範的なマットレス組立体の部分断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って得られる模範的なマットレス組立体の別の断面図である。
【図４】図１に類似する模範的なマットレス組立体の斜視図であり、マットレス組立体の様々な層に隣接して位置決めされた複数のペルチェ素子を示すためにマットレス組立体の一部を切り取った斜視図である。
【図５】本発明により作製された、マットレス組立体の形態における、別の模範的な支持クッションの斜視図であり、マットレス組立体の様々な層に隣接して位置決めされた複数のペルチェ素子を示すためにマットレス組立体の一部を切り取った斜視図である。
【図６】本発明により作製された、マットレス組立体の形態における、さらに別の模範的な支持クッションの断面図であり、調整可能なベース層、及びマットレス組立体に位置決めした一対のファンを有するマットレス組立体を示す。
【図７】本発明により作製された、枕の形態における、模範的な支持クッションの斜視図であり、枕の様々な層に隣接して位置決めされたペルチェ素子を示すために枕の一部を切り取った斜視図である。
【図８】図７の８−８線に沿って得られた図７に示される模範的な枕の断面図である。
【図９】本発明により作製された、椅子にて使用するための模範的な支持クッションの断面図であり、支持クッションの様々な層に隣接して位置決めされた複数のペルチェ素子を示した断面図である。
【図１０】本発明により作製された支持クッションの表面温度を制御するための模範的なリモートコントロールの斜視図である。
【図１１】本発明により作製された、マットレス組立体の形態における、さらに別の模範的な支持クッションの断面図であり、網状の多孔質構造を有する複数の泡状物質セルを含む熱消散部に隣接して位置決めされた複数のペルチェ素子を示した断面図である。
【図１２】図１１の模範的なマットレス組立体の斜視図であり、熱消散部に隣接して位置決めされた複数のペルチェ素子を示すためにマットレス組立体の一部を切り取った斜視図である。
【図１３】本発明により作製された、マットレス組立体の形態における、さらに模範的な支持クッションの断面図であり、充電口を含む断面図である。
【図１４】図１３の模範的なマットレス組立体の回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、支持クッションの表面温度を制御するための支持クッション及び方法に関する。特に本発明は、熱吸収物質を備えた熱消散部に動作可能に接続された複数の熱電素子を含む、マットレス組立体のような支持クッションに関する。本発明の支持クッションは、熱電素子によって発生した加熱されたあるいは冷却された空気を支持クッションから離して周囲の空気へ放散するために、ファンあるいは類似のデバイスの使用を必要とせずに、ユーザーが支持クッションの表面温度を制御することを可能にする。したがって、本発明の支持クッションは、支持クッションの表面温度を制御することにより、睡眠快適さを含めてユーザーが自身の快適さレベルを個別的に取り扱うことを可能にし、及び、ファンあるいは他の類似のデバイスを利用する従来システムの騒音を無くした方法においてユーザーが上記取り扱うことを可能にする。
【００２１】
まず図１から図４を参照した、本発明の一つの模範的な実施形態では、マットレス組立体１０の形態における支持クッションが設けられ、この支持クッションは、身体支持部２０の通常、上部面である第１表面２２、及び身体支持部２０の通常、下部面であり第１表面２２に対向する第２表面２４を有する身体支持部２０を含む。マットレス組立体１０は、身体支持部２０に位置決めされ身体支持部２０の第１表面２２で加熱あるいは冷却を選択的に提供するように構成されたペルチェ素子３０の形態における複数の熱電素子をさらに含む。また、マットレス組立体１０には、熱吸収物質を備えペルチェ素子３０に動作可能に接続される熱消散部４０が含まれる。
【００２２】
マットレス組立体１０の身体支持部２０は、一般的に、身体支持部２０に渡りユーザーの体あるいは部分からの圧力を適切に分配する軟質フォームの連続層を備える。このような軟質フォームは、次のものに限定されないが、ラテックスフォーム、網状のあるいは非網状の粘弾性体（時々、記憶性フォーム材あるいは低反発性フォームと呼ばれる）、網状のあるいは非網状の非粘弾性体、ポリウレタン高反発性フォーム、発泡ポリマーフォーム（例えば発泡したエチレン−酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレンあるいはポリエチレン）、及びこのようなものを含む。図１から図４に示される実施形態において、身体支持部２０は、十分な密度及び硬度と共に低反発性を有する粘弾性体で構成され、この粘弾性体は吸収すべき圧力を一様にしマットレス組立体１０の身体支持部２０に渡って均等に分配することを可能にする。一般的に、このような粘弾性体は、ほぼ室温（すなわち２１°Ｃから２３°Ｃ）で、この物質の試料に対する板からこの物質の元の厚さの少なくとも４０％の圧縮まで圧力をかけ、ここでその４０％圧縮は硬度測定標準の国際標準化機構（ＩＳＯ）２４３９によって確定されたような設定時間の間保持されることによって測定されたとき、少なくとも約１０Ｎで、高々約８０Ｎまでの硬度を有する。いくつかの実施形態では、粘弾性体は、快適さ及び身体快適さ品質の所望の度合いを提供するため、約１０Ｎ、約２０Ｎ、約３０Ｎ、約４０Ｎ、約５０Ｎ、約６０Ｎ、約７０Ｎ、あるいは約８０Ｎの硬度を有する。
【００２３】
マットレス組立体１０において使用するためにここで記述された粘弾性体はまた、増加された材料耐久性の度合いのみならず、快適さ及び身体快適さ品質の所望の度合いを提供することを援助する密度も有することができる。いくつかの実施形態では、身体支持部２０において使用される粘弾性体の密度は、約２０ｋｇ／ｍ３以上、高々約１５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する。いくつかの実施形態において、マットレス組立体１０の身体支持部２０において使用される粘弾性体の密度は、約２０ｋｇ／ｍ３、約３０ｋｇ／ｍ３、約４０ｋｇ／ｍ３、約５０ｋｇ／ｍ３、約６０ｋｇ／ｍ３、約７０ｋｇ／ｍ３、約８０ｋｇ／ｍ３、約９０ｋｇ／ｍ３、約１００ｋｇ／ｍ３、約１１０ｋｇ／ｍ３、約１２０ｋｇ／ｍ３、約１３０ｋｇ／ｍ３、約１４０ｋｇ／ｍ３、あるいは約１５０ｋｇ／ｍ３である。もちろん、特定の密度を有する粘弾性体の選択は、その硬度、その粘弾性体が圧力に応じる方法、及び粘弾性体の全体的な触感を含む他の特徴に影響を与えるだろう。しかしながら、所望の密度及び硬度を有する粘弾性体は、望まれるような特定用途またはマットレス組立体に関して容易に選択可能であることが認識される。さらに、マットレス組立体の身体支持部は、軟質フォームの連続層で構成される必要が全くないことが認識されるが、しかし、ここに記載する主題の精神及び範囲から逸脱することなく、バネに基づいたマットレスを含み、より伝統的なマットレスの形態を取ることも可能である。
【００２４】
さらに図１を参照して、マットレス組立体１０の身体支持部２０は、身体支持部２０の上に位置決めされ、マットレス組立体１０上に休息しているユーザーの体あるいは部分に快適さの程度を提供する、快適さ部分あるいは層７０によってさらに覆われる。その快適層７０はまた、粘弾性体も備えることができる。しかしながら、快適層７０は、典型的に、マットレス組立体１０の身体支持部２０のものよりも小さい密度、硬度、あるいはその両方を有する。その結果、快適層７０は、以下にさらに詳細に記述するように、ユーザーの体とマットレス組立体１０のペルチェ素子３０との間に十分に柔軟なバリアを提供しながら、ユーザーの体あるいは部分を休息するようにより柔らかい表面を提供する。例えば、ある実施形態において、マットレス組立体１０は、約７５ｋｇ／ｍ３の密度、及び約１３Ｎの硬度を有する粘弾性体で構成される身体支持部２０を含み、一方、快適層は、約３５ｋｇ／ｍ３の密度、及び約１０Ｎの硬度を有する粘弾性体で構成される。
【００２５】
身体支持部２０及び快適層７０の特定の密度にかかわらず、身体支持部２０及び快適層７０は、使用中に身体支持部２０及び快適層７０が互いに移動しないように、一般的に互いに固定される。この点に関して、テープ、ホック、面ファスナー、従来のファスナー、ステッチ、及びそのようなものを含みながら、材料の一方の層を別のものに固定する種々の手段が使用することができる。一つの特別な実施形態では、身体支持部２０及び快適層７０は、身体支持部２０及び快適層７０が互いに完全に粘着した実質的に連続するアッセンブリを作製するため、粘着性のあるいは密着性の接合物質によって互いに接合される。このような粘着性の接合物質は、例えば、環境にやさしく、SABA DINXPERLO BV、B-7090 AA、ディンクスペルロ、ベルギー、によって製造される２物質の水性粘着剤製品でSABA AQUABOND RSDのような水性粘着剤を含む。
【００２６】
さらに図１から図４に示される身体支持部２０に関して、以下にさらに詳しく記述するように、身体支持部２０は、一般的に、マットレス組立体１０の熱消散部４０の構成とは異なる構成を有するが、しかし、種々の密度及び硬度を有する一もしくは複数の異なるあるいは追加の層で、模範的な身体支持部がさらに構成可能であることは付加的に考えられる。例えば、身体支持部に使用される低反発性の粘弾性体の層の第２表面に、高反発性ウレタンフォームの層が固定可能であることが考えられる。このような多層の身体支持部は、米国特許出願公開番号２０１１／０２５２５６２号のみならず、例えば、米国特許番号７４６９４３７号、７５０７４６８号、８０２５９６４号、及び８０３４４４５号に記載されており、これらの各々は参考としてここに組み込まれる。
【００２７】
話を本発明の支持クッションに含まれる熱電素子に変えると、他の熱電素子と同様に、電気エネルギーを熱に変換する抵抗ヒータを含み、種々の熱電素子が模範的な支持クッションの表面を加熱あるいは冷却するために使用され支持クッション内に組み込むことができる。図１から図４に示され、上に表された模範的なマットレス組立体１０では、熱電素子はペルチェ素子３０であり、このペルチェ素子は、マットレス組立体１０に位置決めされ、マットレス組立体１０における身体支持部２０の第１表面２２の温度をユーザーが制御可能なように構成され、したがってこのことは、身体支持部２０の第１表面２２が快適層７０に近接するためにマットレス組立体１０の快適層７０の温度を変更することができる。またペルチェデバイス、ペルチェヒーターあるいは熱ポンプ、固体冷却器あるいは熱電熱ポンプと呼ばれるかもしれない、ペルチェ素子３０は、ペルチェ効果を、換言すると２つの異なる金属の帯電接合（electrified junction）での熱の存在を生じさせるためにペルチェ素子３０を通して電流量を流すことによって、マットレス組立体１０の身体支持部２０の一方面から身体支持部２０の他方面へ熱を伝達する固体能動熱ポンプ（solid-state active heat pumps）である。
【００２８】
図１から図４に示されるペルチェ素子３０において、２つの異なる金属の接合は、ｎ型半導体あるいは素子３２及びｐ型半導体あるいは素子３４の形態のものである。これらのペルチェ素子３０では、電流量が第１方向にｎ型素子３２を通って流れ、金属相互接続３３を横切り、ｐ型素子３４へ進むとき、ペルチェ効果が生成され、それによってｎ型素子３２における電子が電流と反対方向へ移動し、ｐ型素子３４における正孔が電流の方向に移動する。その結果、両者がマットレス組立体１０の身体支持部２０の第１表面２２から身体支持部２０の第２表面２４の方へ熱を除去する。同様に、ペルチェ素子３０によって、電流量が第２（例えば反対）方向においてペルチェ素子３０を通りｎ型素子３２及びｐ型素子３４を流れるとき、ペルチェ効果を逆にすることができ、ペルチェ素子３０は、身体支持部２０の第２表面２４から熱を離して身体支持部２０の第１表面２２の方へ引き寄せることによって、身体支持部２０の第１表面２２を加熱するために使用することができる。
【００２９】
身体支持部２０の第１表面２２の加熱及び冷却を容易にするために図２に示されるように、各ペルチェ素子３０の上部３１が身体支持部２０の第１表面２２の上方で第１表面２２に隣接して位置決めされ、及び、ペルチェ素子３０の金属相互接続３３が身体支持部２０の第２表面２４の下方で第２表面２４に隣接して位置決めされるように、ペルチェ素子３０は、実質的に、マットレス組立体１０の身体支持部２０の幅に広がる。ペルチェ素子３０が身体支持部２０を貫通することを可能にするために、身体支持部２０は、複数の円柱状の空間２６で、ｎ型素子３２及びｐ型素子３４を含むペルチェ素子３０の一部が位置決めされ身体支持部２０を通り抜けることを可能にし、かつ、熱が身体支持部２０の一方面から他方面へ伝達するのを可能にするため、身体支持部２０の一部が除去されている空間２６を含む。言い換えると、また図２に最もよく示されるように、ペルチェ素子３０は、身体支持部２０に隣接して位置決めされ、身体支持部２０の一方面から身体支持部２０を通り身体支持部２０の他方面へ熱を直接に移送する。
【００３０】
図２から図４を参照して、ペルチェ素子３０の加熱及び冷却能力を利用するため、ペルチェ素子３０は直列に配列され、ここでは身体支持部２０の第１表面２２全体あるいはその一部分に渡って実質的に一様でかつ連続した加熱あるいは冷却を提供するために、ペルチェ素子３０は、次々に配列される。この点に関して、また図３に最もよく示されるように、ペルチェ素子３０をグループ分けしたものが身体支持部２０のある一定の領域に位置決めされ、身体支持部２０の領域を選択的に加熱あるいは冷却するために使用されるように、ペルチェ素子３０は、さらにアレイ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄにおいて配列される。そのような各領域は、過度の加熱あるいは冷却になりやすいユーザーの身体の特定部分（例えばユーザーの胴体あるいは頭、に対する、ユーザーの脚）に接するだろう。例えば、また以下にさらに詳しく記述するように、いくつかの実施形態において、仰向けあるいはうつむけの姿勢で横になっているユーザーの胴体あるいは頭に接するだろうアレイ３５ａ、３５ｃを冷却し、一方、仰向けあるいはうつむけの姿勢で横になっているユーザーの脚の近くにあるだろうアレイ３５ｂ、３５ｄを加熱することが可能なように、ペルチェ素子３０のアレイ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、個別的に扱われることが可能である。もちろん、第１表面２２の選択的な加熱及び冷却に対するより多くの量の制御を提供するように、ユーザーの身体の特定部分を加熱あるいは冷却可能にするため、あるいはユーザーの身体に最も近接して接触するペルチェ素子３０のみを選択的に加熱あるいは冷却可能にするために（例えば、ユーザーが横向きで横たわっているとき）、身体支持部２０の第１表面２２のより特定の部分が選択的に加熱あるいは冷却可能なように、アレイ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄにおけるペルチェ素子３０の個々の行あるいは列もまた、個別的に扱うことができる。図２から図４には示されていないが、同様に、身体支持部の第１表面の加熱及び冷却にわたりさらに多くの制御を提供するように、本発明のマットレス組立体で使用されるペルチェ素子は、互いに直列に接続されていない不連続（discrete）なペルチェ素子の形態で提供可能である。
【００３１】
図１、図２及び図４を参照して、身体支持部２０の第１表面２２を選択的に加熱あるいは冷却するように構成されることに加えて、ペルチェ素子３０はまた、マットレス組立体１０の熱消散部４０に動作可能に接続される。このような熱消散部４０は、熱吸収物質を備える。より詳しくは、図１、図２及び図４に示される実施形態において、マットレス組立体１０の熱消散部４０は、身体支持部２０の第２表面２４の全体を覆いかつ第２表面２４の全体に固定されるエラストマーのゼラチン状物質の実質的に均一な層で構成される。熱消散部４０のエラストマーのゼラチン状物質はまた、身体支持部２０の第２表面２４の近くのペルチェ素子３０の金属相互接続３３も包む。この点に関して、ペルチェ素子３０を熱消散部４０に動作可能に接続することによって、熱消散部４０は、ペルチェ素子３０用の構造的支持に加えて、身体支持部２０の第１表面２２が冷却されているときに熱が消散可能であるサーマルダンプあるいはヒートシンクを提供する。あるいはまた、身体支持部２０の第１表面２２が加熱されているとき、熱消散部４０はまた、熱消散部４０に集められた熱を熱消散部４０から身体支持部２０の第１表面２２へ移送することによって、熱源としても使用することができる。これによって熱消散部４０は、ペルチェ効果の熱副産物を周囲の空気中へ放出するためにファンあるいは他の同様のデバイスを必要とせずに、また身体支持部２０の第１表面２２へ熱を供給するために分離した熱源を必要とせずに、少なくとも一部で、マットレス組立体１０の身体支持部２０の第１表面２２を選択的に加熱及び冷却可能にする。
【００３２】
改良点として、サーマルダンプあるいはヒートシンクとしてのエラストマーのゼラチン状物質を利用する本発明の別の実施形態では、図５を参照して、快適層１７０、第１表面１２２及び第２表面１２４を有する身体支持部１２０、複数のペルチェ素子１３０、及びエラストマーのゼラチン状物質を含む熱消散部１４０を含む模範的なマットレス組立体１１０が提供される。しかしながら図１から図４に示されるマットレス組立体１０と異なり、熱消散層１４０に含まれるエラストマーのゼラチン状物質は、実質的に連続した層の形態ではなく、その代わりにエラストマーのゼラチン状物質の三次元のブロック１４２の形態である。エラストマーのゼラチン状物質のブロック１４２の各々は、隣接したブロック１４２から所定の距離で間隔をあけることができるが、一般的には、各ブロック１４２がペルチェ素子１３０の金属相互接続１３３を包みペルチェ素子１３０用の個々のヒートシンクを提供するように位置決めされる。
【００３３】
模範的な身体支持部の第１表面が冷却されているときにヒートシンクとして仕えることができ、また身体支持部の第１表面が加熱されているときに熱源として作動可能である、流体層等のような、様々な他の構成を有するあるいは種々の他の物質を備える熱消散部が、マットレス組立体に、あるいは本発明に従い作製された他の支持クッションに含まれることも可能である。例えば、本発明のマットレス組立体の熱消散部への別の改良として、図１１及び図１２を参照して、快適層６７０、第１表面６２２及び第２表面６２４を有する身体支持部６２０、各々が身体支持部６２０の円柱状の空間６２６に位置決めされる複数のペルチェ素子６３０、及び熱消散部６４０を含む、模範的なマットレス組立体６１０が提供される。しかしながら、図１から図５に示される熱消散部４０，１４０と異なり、熱消散部６４０は、エラストマーのゼラチン状物質で構成されず、網状の多孔質構造を有する複数のセルを含み、ペルチェ素子６３０に動作可能に接続される軟質フォームで構成され、その結果、身体支持部６２０の第１表面６２２からの熱は、熱消散部６４０の網状の多孔質構造へ移送することができる。
【００３４】
網状の泡状物質（粘弾性あるいは他のもの）は、泡状物質のセルが本質的に骨格となる多孔質の泡状構造である。言い換えると、網状の泡状物質の各々のセルは、セル支柱によって囲まれた複数の孔のあいたウィンドウによって形成され、ここで、網状の泡状物質のセルウィンドウは、まったく存在しない（セル支柱のみを残す）あるいは実質的に欠いているものであることができる。いくつかの実施形態では、泡状物質は、セルのウィンドウの少なくとも５０％を欠いている（すなわち、それを通る孔を有するウィンドウ、あるいは完全に欠けてセル支柱だけを残しているウィンドウ）場合に、「網状（reticulated）」と考える。このような構造は、セルウィンドウ材の破壊あるいは他の除去によって、化学的あるいは機械的手段によって、あるいは泡状物質の製造工程中にセルウィンドウの完全な形成を防ぐことによって、作製可能である。
【００３５】
網状の泡状物質を製造するために使用される製造工程にかかわらず、その網状の多孔質構造のおかげで、網状の泡状物質を通る流体移動を許可する高められた能力、及びそれによるマットレス組立体６１０の身体支持部６２０及び快適層６７０の内側への、そこを通る、及びそこから離れる、高められた空気及び／又は熱の移動を提供する能力を含むことから、網状の泡状物質は、マットレス組立体６１０の熱消散部６４０における使用に非常に適しているという特徴を有する。これに関して、熱消散部６４０の網状の泡状物質において金属相互接続６３３を包むことによって、身体支持部６２０の第１表面６２２の冷却の一部分としてのペルチェ素子６３０によって熱消散層６４０に伝達される熱は、熱消散部６４０の網状の泡状物質の全体に渡って容易に分散可能になる。網状の多孔質構造へ熱を伝達するとき、熱消散部６４０の網状の多孔質構造を通り空気を運ぶことによって、熱は、熱消散部６４０から容易に移すことができる。
【００３６】
マットレス組立体６１０の熱消散部６４０を通り空気を運ぶのを支援するために、一つの模範的な実施形態では、図１１及び図１２を参照して、熱消散部６４０は、空気が熱消散部６４０を通って流れることができるルートを提供するため、熱消散部６４０に含まれる入口６９０及び出口６９２を含む。さらに、マットレス組立体６１０では、熱消散部６４０を覆い熱消散部６４０内に熱を効果的に捕らえ身体支持部６２０へ熱が逆流するのを防ぐシール６４５（すなわち外板）を含むことによって、身体支持部６２０の第１表面６２２の冷却の間、ペルチェ素子６３０から熱消散部６４０へ伝達する熱は、強制的に熱消散層におけるある部分からのみ流れ出ることができる。シール６４５を含むことによって、シール６４５に切り込まれた入口６９０及び出口６９２を利用することによって、出口６９２に動作可能に接続されたファン６８０を利用することによって、あるいはこれらの両方によって、熱消散部６４０の網状の多孔質構造を通り空気を運ぶことによってのみ熱が除去可能である。このようなシール６４５は、注がれた軟質フォームを利用して生成可能であり、ここで泡状物質は、その物質を型に注ぎそれらを固めることによって作製される。もちろん、ナイロンポリウレタン材料で構成され、マットレスカバーとして一般に使用されるシールのような、他の種々の外板あるいはシールが、ここに記述した主題の精神及び範囲から外れることなく、熱消散部６４０用のシールあるいは外部カバーとして使用されてもよい。
【００３７】
図１から図６、図１１及び図１２を参照して、熱消散部４０、１４０、６４０に使用される材料にかかわらず、本発明のマットレス組立体１０、１１０、６１０は、それぞれ、複数個のペルチェ素子３０、１３０、６３０に電流を供給する電源５２、１５２、６５２をさらに含み、また、複数個のペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給される電流を制御するためのコントローラー５０、１５０、６５０も含む。マットレス組立体１０、１１０、６１０にコントローラー５０、１５０、６５０を含むことによって、ペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給される電流量は、各マットレス組立体１０、１１０、６１０の第１表面２２、１２２、６２２へ所望の加熱量及び冷却量を提供するように制御することができる。例えば、コントローラー５０、１５０、６５０は、ペルチェ素子３０、１３０、６３０へ供給する電流を自動的に制御するように構成することができ、その結果、例えばユーザーが身体支持部２０、１２０、６２０に連続した期間横になっていた後のように、身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２が特定温度に達したとき、各身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２を加熱あるいは冷却するためにペルチェ素子３０、１３０、６３０に電流が供給可能である。別の例として、コントローラー５０、１５０、６５０はまた、８時間の睡眠期間のような所定時間の間、ペルチェ素子へ電流を供給可能に構成することもできる。
【００３８】
さらに別の例として、コントローラー５０、１５０、６５０は、ユーザーの睡眠リズムに対応した方法においてペルチェ素子へ電流を供給するように構成することもできる。例えば、レム（急速眼球運動）睡眠の間、一般的にユーザーは自身の体温を制御するため少なくとも幾つかの能力を失うことが認識されている。そのため、ある実施形態では、ユーザーが一般的にレム睡眠にあるであろうとき、夜間睡眠の進行中のある時に身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２を冷やし始めるようにコントローラー５０、１５０、６５０を構成することができる。あるいはまた、例えば、マサチューセッツ州、ニュートンのＺＥＯによって製造されたＺＥＯ  ＳＬＥＥＰ  ＭＡＮＡＧＥＲTMのような睡眠リズムをモニターする装置に、コントローラー５０、１５０、６５０を動作可能に接続することができ、その結果、コントローラー５０、１５０、６５０は、マットレス組立体１０、１１０、６１０に横になっているユーザーが睡眠周期（例えばレム睡眠）の特定ステージに入ったという入力を受け取ったときにペルチェ素子３０、１３０、６３０へ電流を供給するように構成することができる。
【００３９】
ペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給されている電流量に関する制御の提供に加えて、マットレス組立体１０、１１０、６１０のコントローラー５０、１５０、６５０は、さらにペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給されている電流の方向を制御可能にする。この点について、コントローラー５０、１５０、６５０は、マットレス組立体１０、１１０、６１０の身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２を選択的に加熱あるいは冷却するように、ペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給されている電流の方向を変更するために使用することができるが、さらに、身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２を冷却する連続期間後にマットレス組立体１０、１１０、６１０の熱消散部４０、１４０、６４０から熱を消散するように構成することができる。例えば、身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２を一晩中冷却した後、かなりの量の熱がマットレス組立体１０、１１０、６１０の熱消散部４０、１４０、６４０に移っているだろう。そのため、熱消散部４０、１４０、６４０からその熱を消散し放すために、ペルチェ素子３０、１３０、６３０に供給されている電流の向きを逆転することができ、熱消散部４０、１４０、６４０における熱を、熱消散部４０、１４０、６４０から身体支持部２０、１２０、６２０の第１表面２２、１２２、６２２へ移して周囲の空気へ放散することができる。
【００４０】
本発明のマットレス組立体１０、１１０、６１０に含まれるペルチェ素子３０、１３０、６３０に関する追加の制御レベルを提供するために、マットレス組立体１０、１１０、６１０は、マットレス組立体１０、１１０、６１０の身体支持部２０、１２０、６２０、熱消散部４０、１４０、６４０、あるいはこれらの両方に動作可能に接続される一もしくは複数の機構をさらに含むことができ、コントローラー５０、１５０、６５０へ入力を提供することができる。例えば、図３を参照して、マットレス組立体１０は、身体支持部２０の第１表面２２にユーザーが横になったのに応じてコントローラー５０へ圧力フィードバックを提供する圧力センサー５４ａ、５４ｂを含み、それによって、ユーザーがマットレス組立体１０に横になった、あるいはマットレス組立体１０に圧力をかけると直ぐに、コントローラー５０がマットレス組立体１０を加熱するあるいは冷却する電流を自動的に供給し始めることを可能にする。また図３に示されるように、温度センサー５６ａ、５６ｂがさらにマットレス組立体１０に含まれコントローラー５０へ温度フィードバックを提供し、それによって、受信した温度フィードバックに応じてコントローラーがマットレス組立体１０の第１表面を選択的に加熱あるいは冷却することを可能にし、身体支持部２０の第１表面２２での所望温度を維持することを可能にする。このような所望の温度あるいは圧力フィードバックの設定は、ある実施形態では、コントローラー５０それ自体にて直接に入力されあるいは調節され、あるいは他の実施形態では、図１０に示すように温度制御ボタン５１０を含み、コントローラー５０に動作可能に接続されるリモートコントロール５００からコントローラー５０に送られる。
【００４１】
本発明による熱電素子の使用へのさらなる改善として、いくつかの実施形態では、支持クッションの熱電素子が支持クッションを選択的に加熱し冷却するために使用されるだけでなく、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するためにさらに使用することができる。図１３及び図１４を参照した、別の模範的な実施形態において、支持クッション７１０は、身体支持部７２０に位置決めされ、身体支持部７２０と熱消散部７４０との間の温度差を充電口７１１で電圧に変換するように構成される複数のペルチェ素子７３０を含む。支持クッション７１０は、上述したような身体支持部７２０、熱消散部７４０、及びペルチェ素子７３０と本質的に同じ構造の構成を有し、上述した実施形態における基本的構造の構成の詳細な説明は、支持クッション７１０に等しく当てはまると理解されるべきである。ここで類似の構成要素は、対応する符番の慣例によって同一視される（例えば２０−７２０、２２−７２２、２４−７２４、等）。しかしながら、特に支持クッション７１０は、身体支持部７２０と熱消散部７４０との間に温度差があるとき、身体支持部７２０からの熱エネルギーがｎ型素子７３２における電子をより冷たい熱消散部７４０の方へ駆動し、このことが電流を生成し、ｐ型素子７３４における正孔が電流の方向へ流れ、よって電圧が充電口７１１に発生するように、ペルチェ素子７３０に動作可能に接続された充電口７１１をさらに含む。そして充電口７１１での電圧は、バッテリー（例えば、携帯電話、携帯音楽プレーヤー、目覚まし時計、携帯計算デバイス、等のような電子デバイスのバッテリー）を充電するために使用することができる。
【００４２】
より具体的に図１４を参照して、図１４は、模範的な支持クッション７１０の回路の概略図であり、ここで電圧は充電口７１１の端子７１２、７１４で発生され、ゼーベック効果が当該回路によって生成される。ゼーベック効果は、異なる熱的性質を有する導体あるいは半導体が接続されたとき、荷電キャリア拡散及びフォノンドラッグによって引き起こされる、電気への直接的な温度差の変換である。もちろん、「印加される熱」及び「熱から冷へ」の方向表示が電流の流れ及び電圧を示すことになる、図１４に図示されたゼーベック効果は、容易に逆にすることができるだろうと理解される。これに関して、生成され次の冷却する連続期間に身体支持部の第１表面で蓄えられた熱エネルギーのような、本発明の支持クッションの熱消散部に蓄えられた熱エネルギーは電圧に変換可能であり、よってバッテリーを充電するために使用することができるだろう。
【００４３】
本発明のマットレス組立体へのさらに別の改善として、図１から図５、図１１及び図１２に示すように、マットレス組立体１０、１１０は、身体支持部２０、１２０、及び熱消散部４０、１４０に支持を提供するベース部あるいは層６０、１６０をさらに含む。しかしながら、さらに模範的な実施形態では、図６を参照して、マットレス組立体２１０におけるユーザーの快適さ及び便宜さを増すために、ベース層２６０に追加の特徴を含むマットレス組立体２１０が提供される。図１から図５、図１１及び図１２に示されるマットレス組立体のように、マットレス組立体２１０は、快適層２７０、第１表面２２２及び第２表面２２４を有する身体支持部２２０、コントローラー２５０及び電源２５２に動作可能に接続された複数のペルチェ素子２３０、並びに、熱消散層２４０を含む。しかしながら、身体支持部２２０及び熱消散部２４０に支持を提供するベース部あるいは層２６０は、ユーザーが一もしくは複数の人間工学的な所望の位置へマットレス組立体２１０を置くことができるように調整可能である。追加的に、マットレス組立体２１０のベース部２６０には２つのファン２８０ａ、２８０ｂが含まれ、これらのファンは、熱消散部２４０に動作可能に接続され、ペルチェ効果の結果として生じた熱を消散するのを支援することができ、それによって熱消散部２４０の熱を取り込む特性を補足し、かつ身体支持部２２０の第１表面２２２の選択的な加熱及び冷却に対してより優れたコントロールを提供する。いくつかの実施形態では、ベース層２６０及びファン２８０ａ、２８０ｂは、ベース層２６０あるいはファン２８０ａ、２８０ｂの設定をコントローラー２５０で直接的に変更することによって調節されあるいいは利用されることができ、あるいはまた、図５に示されるリモートコントロール５００のベース層及びファン制御ボタン５２０の利用により調節されるあるいは利用されることができる。
【００４４】
本発明へのさらなる改善として、図１から図６、及び図１１から図１４に示される支持クッションは、マットレス組立体１０、１１０、２１０、６１０、７１０の形態であり、仰向けあるいはうつぶせの姿勢で横になっているユーザーを支持するように寸法的に大きさが決められているけれども、ここに記述した特徴は、頭の枕（head pillows）、シートクッション、シートバック、首枕（neck pillows）、脚スペーサー枕（leg spacer pillows）、マットレストッパー（mattress topers）、上掛け（overlays）、等に同様に適用することができる。そのため、用語「身体支持部（body support, body supporting）」は、ここではいかなるサイズあるいは形状を有するそのような対象物で、ユーザーの身体あるいはその一部を支持することができて支持するのに一般的に使用されるいかなる及び全てのものを参照するために用いられている。例えば、図７及び図８に示されるように、本発明の付加的な模範的実施形態では、首枕３１０の形態における支持クッションが提供され、この首枕３１０は、快適層３７０、頭及び首の支持層３２０、コントローラー３５０及び電源３５２に動作可能に接続される複数のペルチェ素子３３０、並びに熱消散部３４０を含み、支持層３２０及び快適層３７０の選択的な加熱及び冷却を援助する。同様に、別の例として図９に示されるように、本発明によって作製された支持クッションがデスク椅子４１０のシート４１２及び背４１４に組み込まれている。デスク椅子４１０の各支持クッションは、デスク椅子４１０のシート４１２及び背４１４の選択的な加熱及び冷却を援助するために、快適層４７０、身体支持層４２０、コントローラー４５０及び電源４５２に動作可能に接続された複数のペルチェ素子４３０、並びに熱消散部４４０を含む。
【００４５】
ここに記載する模範的な支持クッションの各々は、支持クッションの表面温度を制御する方法の一部としても使用されることができる。幾つかの実施において、支持クッションの表面温度の制御方法は、最初に本発明の支持クッションを提供することを含む。そして、複数個のペルチェ素子に電流が供給され、その結果、第１方向に電流が供給されるとき身体支持部の表面温度は下がり、しかし第２方向に電流が供給されるとき身体支持部の表面温度は上昇する。そして、複数個のペルチェ素子へ電流を供給することによって発生した熱は、ファンあるいは他の同様に騒々しい装置を用いることなく支持クッションから離れて周囲の空気へ消散され身体支持部を冷却することができるように、サーマルダンプあるいはヒートシンクとして働く熱消散部へ消散される。いくつかの実施形態では、熱消散部を通り空気を運ぶことによって、及び／又は熱消散部に動作可能に接続された一もしくは複数のファンを作動させて熱消散部から熱を離して消散することによって、熱は、熱消散部から離れてさらに消散される。いくつかの実施形態では、支持クッションの表面温度は、まず、支持クッションの身体支持部に位置決めした温度あるいは圧力センサーからのフィードバックを受け取り、次に、温度センサー、圧力センサーあるいはその両方から受け取ったフィードバックに基づいて、第１あるいは第２の方向のいずれかにおいて、支持クッションに組み込まれた複数のペルチェ素子へ電流を供給することによって制御される。
【００４６】
本明細書の全体にわたり、様々な参考文献が述べられている。このような全ての参考文献は、ここに組み込まれる。
【００４７】
当業者は、本発明の教示あるいは以下の請求範囲の権利範囲から逸脱することなく、追加の実施形態もまた可能であることを認識するだろう。この詳述な記述、及びここに開示する模範的な実施形態の特に具体的な詳細は、主に理解の明瞭さのために与えられ、そこから不必要な限定が理解されるべきではなく、変形例に関して、この開示を読むことで当業者において明らかになるであろうし、請求された発明の精神あるいは範囲から逸脱することなくなされるかもしれない。
【図１】
2016500535.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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