ПОДУШКА ДЛЯ КОМФОРТНОГО СНА

Полезная модель относится к легкой промышленности, а именно, к постельным принадлежностям, в частности к конструкции подушки бытового назначения, выполненной с повышенным комфортными свойствами, подобранными с учетом индивидуальных особенностей человека.
Традиционно подушки изготавливаются состоящими из чехла и наполнителя, свойства которого в основном и определяют комфортность человека, укрытого этим одеялом. Комфортность в этом случае применяется не только к понятию «тепло» по отношению к состоянию пользователя, но и к понятиям «вентиляция» и «деформация» подушки.
Подушка во время сна должна поддерживать в правильном положении голову и шею и прилегающую к шее область тела, регулируя в достаточной степени вентиляцию и изменения температуры и влажности. Размеры подушек (дина, ширина), а также масса (масса наполнителя) в настоящее время регламентируются различными документами («Одеяла и покрывала стеганные с синтетическим наполнителем. Подушки», Технические условия ТУ8547-033-00302190-95, срок введения 01.06.1995, АСОТ «ЦНИИШП», Коллекция ЗАО «Торговый дом Даргез» компании по производству изделий домашнего текстиля, http:dargez.com, Коллекция постельных принадлежностей 2002 фирмы «Биллербек» (Германия), рекламный альбом 2002, www.billerbeck.info). Согласно Справочным материалам по перопуховым постельным принадлежностям «История производства пуховых спальных принадлежностей», издание Ассоциации производителей пуховых спальных принадлежностей Японии, Токио. 1999 г., размеры подушки должны быть такими, чтобы ее длина равнялась ширине плеч пользователя, а ширина - расстоянию от шеи до макушки. Считается, что при других размерах положение во время сна будет менее удобным. В настоящее время толщина (высота) подушки не регламентируется никакими документами, является величиной произвольной, зависящей от ее длины, ширины и массы наполнителя в подушке.
Так известна подушка, содержащая чехол прямоугольной формы в плане, заполненный упруго-деформируемым наполнителем (воздухом) (KR20050022865, A47G 9/10, опубл. 2005.03.08). Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
В известном решении подушка выполняется из герметизированного материала и содержит насос для подачи воздуха в полость оболочки, что позволяет регулировать высоту подушки с учетом размеров пользователя и обеспечения комфортного положения головы на полушке. Недостаток данного известного решения заключается в том, что подушка не обеспечивает вентилирование и «не дышит», что приводит к появлению зон повышенной температуры (под головой) и влажности в зоне контакта головы с оболочкой подушки, нарушающие комфортность сна.
В связи с этим настоящая полезная модель рассматривает подушку, конструкция которой с различными наполнителями полностью направлена на обеспечение здорового сна, правильного положения головы и шеи относительно тела, то есть обеспечивает комфорт для индивидуального пользователя.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по формированию условий выбора габаритов и массы подушки индивидуально для каждого пользователя с учетом особенностей строения его тела.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качественных показателей подушки с наполнителем для обеспечения правильного положения головы и шеи пользователя относительно его тела во время сна.
Указанный технический результат достигается тем, что в подушке, содержащей чехол прямоугольной формы в плане, заполненный упруго-деформируемым наполнителем, при длине чехла, равной ширине плеч пользователя, и ширине чехла, равной расстоянию от шеи до макушки пользователя, толщина Нпод чехла, заполненного упруго-деформируемым наполнителем, в его центральной части выполнена равной
,
где: Gm - масса тела пользователя, кг;
L - рост пользователя, см;
εобщ - общая деформация наполнителя;
εпл - пластическая деформация наполнителя.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена стандартная по форме подушка.
Согласно настоящей полезной модели предлагается решение, касающееся обеспечения комфортного сна пользователя за счет условий, при которых формируется правильное положение головы и шеи пользователя относительно его тела, что позволяет обеспечить комфортность сна путем оптимизации равенство тепловых обменов пользователя и подушки.
При выборе параметров подушки, при которой голова пользователя занимает правильное положение относительно тела (позвоночника), во внимание принимается, что подушка выполнена традиционной формы и состоит из чехла прямоугольной формы в плане, заполненного упруго-деформируемым наполнителем. При этом согласно рекомендациям из Справочного материала по перопуховым постельным принадлежностям «История производства пуховых спальных принадлежностей», издание Ассоциации производителей пуховых спальных принадлежностей Японии, Токио, 1999 г. выбирается длина чехла, равная ширине плеч пользователя, и ширина чехла, равная расстоянию от шеи до макушки пользователя.
В отношении выбора длины и ширины подушки следует руководствоваться нормой из работы Т.Н.Дунаевская, Е.Б.Коблякова, Т.С.Ивлева «Размерная типология населения с основами анатомии и морфологии», издательство «Легкая индустрия», М, 1980, раздел «Пропорции тела», согласно которой ширина плеч человека составляет по отношению к длине тела 21,5-24,5%, то есть Lп=(0,215÷0,245)L. Данный размер принимается как минимальный размер подушки по ширине. Так, для человека ростом 170 см ширина плеч, равная длине подушки составляет минимум Lmin=170 см × 0,245=41,7 см. Для получения размеров ширины плеч человека, то есть определения длины подушки используются данные фирмы Cad Modelling ERGONOMICS (Италия) (по материалам выставки JTMA-07), полученные на базе трехмерного сканирования тела человека и построения манекенов. Взаимосвязь полноты и ширины плеч человека приведена в таблице 1 (в скобках рекомендуемые фирмой данные по ширине пошиваемых изделий).
Таблица 1
Полнота человека
М
L
XL
XXL
Ширина плеч (условно, длина подушки Lп, см)
47 (52)
49 (54)
51 (56)
53 (58)
Размеры полушки по ее длине так же могут быть приняты («Одеяла и покрывала стеганные с синтетическим наполнителем. Подушки», Технические условия ТУ8547-033-00302190-95, срок введения 01.06.1995, АСОТ «ЦНИИШП», Коллекция ЗАО «Торговый дом Даргез» компании по производству изделий домашнего текстиля, http:dargez.com, Коллекция постельных принадлежностей 2002 фирмы «Биллербек» (Германия), рекламный альбом 2002, www.billerbeck.info) из следующего ряда:
Lп=38; 40; 60; 68; 70, см.
Ширину Nп подушки рекомендуется принимать равной расстоянию от шеи до макушки (Справочные материалы по перопуховым постельным принадлежностям «История производства пуховых спальных принадлежностей», издание Ассоциации производителей пуховых спальных принадлежностей Японии, Токио. 1999 г.). Это расстояние складывается их высоты головы человека и длины шеи. Высота головы взрослого человека согласно работы Т.Н.Дунаевская, Е.Б.Коблякова, Т.С.Ивлева «Размерная типология населения с основами анатомии и морфологии» примерно равна (0,13÷0,14)L, где L - рост, длина человека, см., а в среднем для взрослого человека длина шеи принимается равной 9 см (данные фирмы Cad Modelling ERGONOMICS (Италия). Таким образом, ширина подушки Nп=(0,13÷0,14)L+9, см. Для человека ростом 170 см величина Nп=32 см. Данные по ширине подушки могут быть приняты из следующего рекомендованного ряда ((«Одеяла и покрывала стеганные с синтетическим наполнителем. Подушки», Технические условия ТУ8547-033-00302190-95, срок введения 01.06.1995, АСОТ «ЦНИИШП»):
Nп=38; 40; 50; 60; 65; 68; 80, см.
Исходя из проведенных экспериментов наиболее удобной считается подушка с размерами 40×60, см
В такой подушке основную (рабочую) нагрузку несет толщина (высота) подушки, которая во время сна или отдыха пользователя (человека), оказывается под нагрузкой головы и части шеи. Деформация подушки при сжатии ее нагрузкой и последующая релаксация зависят от величины нагрузки (массы) головы и части шеи на подушке, от вида и массы наполнителя чехла, длины и ширины подушки, а так же релаксационных свойств наполнителя. Для подушки принятых размеров и прямоугольной формы главным является использование наполнителя (из видов, выпускаемых промышленностью для подушек) с такими упруго-деформационными показателями, при которых голова человека, лежащая на подушке, будет располагаться на продолжении линии позвоночника, то есть без искривления шейного отдела позвоночника. Такое положение головы, возможно на заданном расстоянии от основания кровати (матраца), которое формируется упруго сжатым наполнителем.
Для определения толщины подушки в исходном ее состоянии (без нагрузки от веса головы) сначала определяют массу головы пользователя, для чего условно принимается, что голова имеет форму шара и что во время сна пользователь на 1/3 находится на подушке. Учитывая, что масса головы Gгол равна Gm·ρ, где ρ=7,36%=0,0736 (ρ - доля поверхности головы (шара) от поверхности пользователя-человека, П.А.Колесников «Основы проектирования теплозащитной одежды», издательство «Легкая индустрия», М, 1971), опытным путем с использованием математических преобразований эмпирически выведена формула, по которой толщина Нпод чехла, заполненного упруго-деформируемым наполнителем, в его центральной части выполнена равной
,
где: Gm - масса тела пользователя, кг;
L - рост пользователя, см;
εобщ - общая деформация наполнителя;
εпл - пластическая деформация наполнителя.
Понятия εобщ (общая деформация наполнителя) и εпл (пластическая деформация наполнителя) получены из следующих работ: И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев «Справочник по математике», издательство «Наука», М и «Тойбнер», Лейпциг. 1981; П.Д.Балясников «Сжатие текстильных волокон в массе и технология текстильного производства», М, «Легкая индустрия, 1975. В этих работах указано, что деформация материалов при сжатии определяется следующими видами деформаций: полной (общей) абсолютной деформацией при сжатии - εобщ, упругой долей деформации при сжатии - εу, эластичной долей деформации при сжатии - εэл, пластической долей деформации при сжатии - εпл. Упругая и эластичная доли деформаций не принимаются во внимание в силу того, что они позволяют восстанавливать форму наполнителя.
Общая деформация εобщ и доля пластической деформации εпласт определяются как деформация материалов при сжатии (П.Д.Балясников «Сжатие текстильных волокон в массе и технология текстильного производства», М, «Легкая индустрия, 1975, Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев «Текстильное материаловедение», часть II, Издательство «Легкая индустрия», М, 1964) по следующим формулам:
εобщ=(Но-Н1)100/Но [%]
εпласт=(Но-Н3)100/Но [%],
где Но - толщина (высота) подушки при нулевой нагрузке (без нагрузки от веса головы спящего);
Н1 - конечная толщина (высота) подушки под нагрузкой от веса головы спящего;
Н3 - толщина (высота) подушки при нулевой нагрузке после того как с нее снята нагрузка от головы спящего.
Далее следуют примеры исполнения полезной модели применительно к трем категориям людей, отличающихся по весу и росту.
Пример 1.
Создается индивидуальная подушка для человека, имеющего массу тела Gм=70 кг при росте 170 см. Упруго-деформируемый наполнитель для подушки комбинированный: 50% полупуховой 2 категории и 50% полиэстер. Для оценки деформаций проводились испытания наполнителя на аппарате, изготовленном фирмой «Даргез» для определения релаксационных свойств наполнителя и определения общей деформации εобщ и доли пластической деформации εпласт. По результатам испытаний получены следующие данные деформаций комбинированного наполнителя: εобщ=51,8% и εпласт=11,3%. По размерному ряду (ширине плеч и расстоянию от макушки до шеи) выбирается подушка размером 30×50 см, а ее высота (толщина) определяется по следующему выражению:
Пример 2.
Предполагаем, что создается индивидуальная подушка для человека, имеющего массу тела Gм=90 кг при росте 185 см. Упруго-деормируемый наполнитель для подушки комбинированный: 50% полупуховой 2 категории и 50% полиэстер, имеющий следующие данные деформаций комбинированного наполнителя: εобщ=51,8% и εпласт=11,3%. По размерному ряду (ширине плеч и расстоянию от макушки до шеи) выбирается подушка размером 30×60 см, а ее высота (толщина) определяется по следующему выражению:
Пример 3.
Предполагаем, что создается индивидуальная подушка для человека, имеющего массу тела Gм=50 кг при росте 156 см. Упруго-деормируемый наполнитель для подушки комбинированный: 50% полупуховой 2 категории и 50% полиэстер, имеющий следующие данные деформаций комбинированного наполнителя: εобщ=51,8% и εпласт=11,3%. По размерному ряду (ширине плеч и расстоянию от макушки до шеи) выбирается подушка размером 30×50 см, а ее высота (толщина) определяется по следующему выражению:
Приведенные примеры показывают имеющуюся зависимость между весом и ростом человека при использовании одного и того же наполнителя. При этом высота (толщина подушки для каждого человека оптимизируется с учетом его антропологических данных по расположению головы на уровне от матраца, при котором сохраняется неискривленной линия позвоночника.
При этом выбор длины и ширины подушки определяется из требования не превышения, например, длины подушки ширине плеч. Указанное выражение подбора толщины подушки справедливо только для условия соответствия длины и ширины подушки размерам пользователя в плечах и от макушки до основания шеи. Именно при таком выборе наполнитель не смещается в боковые части подушки, как это имеет место при использовании подушек с длиной, превышающей ширину плеч пользователя. В известных подушках, например, размером 70×70 см, при положении головы на подушке от веса головы наполнитель выдавливается/смещается (в силу упругой деформации и относительной подвижности волокон) в зону меньшего давления, то есть в боковые зоны. При этом голова пользователя утапливается в подушке.
При выполнении длины подушки равной ширине плеч пользователя смещение наполнителя отсутствует, и наполнитель работает на сжатие в условиях упругой деформации без смещения волокон в боковые зоны. В такой подушке голова находится на наполнителе, который находится в упруго-деформированном состоянии. А в известных подушках при давлении головы наполнитель смещается из центральной зоны и голова находится на наполнителе, который находится в состоянии плотного сжатия - пластическая деформация (наполнитель превращен в плотный комок). Отсюда в рекомендациях по таким подушкам написано о необходимости их периодического встряхивания для равномерного распределения скомковавшегося наполнителя и периодического пополнения центральной части подушки.
Естественно, что в зависимости от типа или вида наполнителя чехла высота подушки будет иметь свой индивидуальный размер, который зависит от роста человека и его веса. Но в этом случае положение головы на подушке будет правильным относительно линии позвоночника, что обеспечит комфортный сон пользователя.
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена с использованием традиционно используемых швейных технологий, применяемых в производстве постельных принадлежностей.