[发明专利]包含人体工学和硬度调节的内骨架的床垫

说明书

描述了一种内骨架弹性体，其从头到脚可变地影响床垫的硬度。弹性体利用轮廓切割或球帽形状切口来填充切入泡沫中的空隙。将弹性体作为热液体倒入空隙中，并冷却成固体弹性体。具体的形式涉及在床垫中心处产生一组平行的内含物或一组球帽形状切口，通过加固床垫的中心来帮助支撑臀部区域以保持适当的脊柱对准。深度、宽度、形状、间距、弹性体硬度和位置(从头到脚以及床垫中的深度)可以变化，从而以任何期望的方式影响硬度。床垫还可以包括一系列水平定向的切口，这些切口被切入到床垫层的各个部分。这些切口可以沿着床垫的宽度延伸，并且可以放置在床垫的顶端部分和底端部分处。

相关申请的引用

本申请要求以下两个申请的权益，每个申请通过引用将其整体并入本文：

1)2017年8月14日提交的美国临时申请序列第62/545,445号；以及

2)2018年7月13日提交的美国临时申请序列第62/637,871号。

技术领域

本公开总体上涉及具有弹性体内骨架的改进的泡沫床垫。

背景技术

床垫的主要目标之一是提供必要的支撑，以实现最佳的符合人体工学的睡眠条件。睡觉时，人体的脊柱必须保持在中性位置，以防止关节和肌肉受到应力。在侧卧位置，从侧面观察时，脊柱应该是直的，不会出现侧向弯曲。在仰卧位置和俯卧位置，脊柱应该从其中性站立位置略微放松(放松是由于脊柱的重力卸载)：不应该有腰椎或胸椎的后凸/前凸，也不应该有颈椎的弯曲/伸展。类似地，在仰卧位置，身体不应出现前肩塌陷。图1示出了最佳脊柱位置110；图2示出了非最佳脊柱位置120。

遗憾的是，床垫很难满足针对所有体型和所有睡姿(如侧卧、俯卧、仰卧)的所有这些符合人体工学的要求，因为身体从头到脚以及从一睡姿到另一睡姿需要不同水平的支撑和减压。尽管如此，绝大多数床垫从头到脚都有一致的感觉，而没有考虑到身体不同部位处的独特的压力和支撑要求。由于身体的表面面积和重量的可变性，在整个床垫中具有严格一致硬度的床垫无法实现最佳的脊柱对准。

解决这个问题(及其缺点)的先前解决方案包括以下内容：

A.分区的回旋：回旋切割(例如，鸡蛋箱切割)从单个起始部件产生两个回旋切割部件。成对的成形辊使初始泡沫变形，并迫使变形后的泡沫经过固定的扁平切割刀片。传统的回旋切割产生“鸡蛋箱”外观，这通过去除材料来软化泡沫。其它形状(如波浪形、圆形、之字形)可以通过改变辊形状来产生。单个辊可以加工不同的区域，以产生从头到脚的回旋切割差异。但是由于制造方法的限制(50％的被去除材料到达每个相对的部件；切割深度不能改变，等等)，硬度的变化程度非常有限，从而观察到的从头到脚的变化非常小(回旋切割泡沫层中的硬度变化通常小于10％，整个床垫中的硬度变化更小)。

这种方法的缺点还包括有限的变化和材料去除降低了床垫耐用性的事实(由于较少的材料吸收使用中的磨损的事实)。此外，这种方法的缺点是，由于回旋的限制，变化的程度非常有限。由于在回旋中可以产生的形状，因此从一层到另一层的机械过渡也受到限制。该工艺还降低了床垫的耐用性，因为它依赖于材料去除来软化原始泡沫。

B.分区的轮廓：轮廓切割涉及利用计算机数控(CNC)锯来切割和去除泡沫。这种制造工艺允许切口的形状(包括深度、宽度和形状)明显地变化。可以通过去除大量材料来实现20％的硬度变化。但是这种材料去除会对床垫的耐用性具有显著的不利影响。此外，该工艺降低了床垫的耐用性，因为它依赖于材料去除来软化原始泡沫。

C.分区的泡沫：分区泡沫涉及在床垫中从头到脚的不同点处放置不同密度、硬度和/或支撑因子的泡沫。这增加了组装时间和人工成本，因此通常限于3个区。此外，该工艺劳动强度大且成本高。它为对准误差产生了空间。并且从一个区到下一区的平滑过渡是受到限制，因为这种变化是由在邻接块突然终止的泡沫块产生的。