KR100645658B1 - 신체지지 시스템 및 이에 따른 에너지 소실 시스템 - Google Patents

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마르쿠스 씨. 쾨케
매튜 제이. 필립
크레이그 에이취. 슐츠
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에이치엔아이 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

신체 지지시스템이 개선된 정적 및 동적 응답특성과 개선된 열조절능력을 가지며 에너지 소실 능력을 제공할 수 있다. 신체 지지시스템은 특정 사용자 또는 사용자 그룹 또는 특정 사용환경에 적절한 기계적 응답특성을 제공하는 모듈구성으로 이루어 질 수 있다.

Description

신체지지 시스템 및 이에 따른 에너지 소실 시스템{BODY SUPPORT SYSTEM AND ENERGY DISSIPATION SYSTEM THEREOF}
이것은 2001년 6월 15일에 제출된 미국 특허 출원 09/882,503의 CIP출원이다. 본 발명은 시트 쿠션에 사용될 수 있는 신체 지지 시스템에 관한 것으로, 특히, 시트 쿠션에 사용될 수 있고 기계적 응답 특징을 개선하고 사용자와 열적 상호 작용을 개선할 수 있는 신체 지지 시스템에 관한 것이다.
시트 쿠션 같은 신체 지지 시스템으로 사용자에게 제공되는 쾌적함은 여러 가지 요인에 따라 달라진다. 상기 요인 중 하나는 예를 들면 쿠션에 앉은 사용자와 같이 신체 지지 시스템과 연결하고 있는 사용자에 의해 적용되는 압축 및 전단 응력에 대한 신체 지지 시스템의 기계적 응답이다. 기계적 응답은 정적이고 동적인 응답을 포함한다. 다른 요인은 신체 지지 시스템에서 고유의 열교환 과정/메카니즘에서 사용자를 위해 열조절을 제공하는 신체 지지 시스템의 능력이다.
상기 신체 지지 시스템이 움직이는 차량/선박/휠체어, 트랙터 같은 농기구 또는 승용 제초기를 포함하는 장치에 관련되거나 공공 수송을 위한 시트의 요소로서 사용되는 경우, 적용된 동적 자극에 적절한 동적 응답특성을 제공하고 사용자에게 유해한 주파수 구성 요소의 전달을 줄임으로써 전체 신체 진동(WBV)을 감소시키는 신체 지지 시스템의 능력은 또 다른 요인이다.
종래의 사무실 시트는 프레임 조립체에서 겉천을 간 패딩 또는 합성 망사중의 하나로 보통 만들어진다. 이러한 형태의 각 시트는 스스로의 열적 특성을 가지고 있다. 패딩된 겉천(폴리우레탄 거품) 시팅은 전도 및 땀 증발과정이 주로 발생하는 사용자와의 열교환이 제한된다.
결과적으로, 겉천 패딩은 사용자 신체 지지시스템 인터페이스에 전개되는 열이 발생하고 증발되지 않은 땀이 발생하기 시작하는 16-25℃(61-77℉.)정도의 낮은 작업온도와 짧은 착석시간에 더 적절하다. 한편, 망사 시팅(seating)은 복사 및 대류 열 교환 과정을 통해 대기와 주로 사용자사이의 과도한 열교환을 제공한다.
망사 시팅의 경우, 상기 열교환 과정이 신체 지지 시스템의 고유의 특성에 의존하지 않고, 온도와 공기 속도를 포함하는 주위의 환경 매개 변수와 같은 외적 요인 및 마루와 벽 같은 인근 표면의 열 반사율, 작업장 형태, 표면 경사 및 온도와 같은 요인들에 의존한다.
결과적으로, 망사 의자는 25-35℃(77-95℉)의 더 높은 작업공간 온도 및 더 긴 착석시간에 더 적절할 수 있다. 상기 선행 기술의 어느 쪽도 다양한 사무실 온도 환경과 작업공간 형상에서 열조절을 위한 시팅 설계를 제공하지 못하고 있다.
망사 시트 겉천의 또 다른 단점은 사용자의 중량이 클 때 따라서 넓은 범위의 사용자에 게 비균일적인 기계적인 응답을 초래함에 따라 도달될 수 있는(많은 망사물질) 지역적 응력-장력 범위에서 불균형의 응력-장력 비율특성으로 "크립(creep)" 즉 ,점착성 또는 회복할 수 없는 변형을 초래한다는 점이다.
시트 망사가 연장된 시간이상으로 무겁게 지속된 사용자의 중량을 받을 때 크립(creep)은 중요한 문제가 된다. 매우 제한된 "크립" 특징을 가지는 섬유와 함께 "크립"의 제어는 통상 교차된 방향의 망사 보강을 필요로 한다. 그러나 적절히 제어되지 않은 "크립"은 사용자-시트 인터페이스의 접촉손실 및 신체 지지 시스템의 전체 하중 수용력의 감소로 전개되어 시트 망사의 과대한 변형을 초래할 수 있다.
이것은 전면 대퇴부를 향해 그리고 발과 팔걸이에 과도하게 의식되는(의식 및 무의식적으로) 중량 교체이며 불편하고 바람직하지 않은 인체공학적 상태에 직접 관련될 수 있는 요소이다. 열적 특성은 사무실 의자의 설계에서 고려되어야만 하는 주요한 인체공학적 특징이다.
인체는 발한, 심관혈관 조절 및 혈액 흐름 및 시트 쿠션과 같은 열교환 인터페이스에 근접하는 피부영역에서의 혈관 크기에 영향을 주는 펄스 및 호흡율과 같은 페활동과 같은 조절작용에 의해 항상 37℃.(98.6℉)부근의 중심 온도를 유지하려고 한다. 비교적 짧은 기간의 착석 후 발한을 촉진하고 인체에 열조절고정을 요구하는 의자는 불쾌할 것이고, 일 능률/생산성에 영향을 미칠 수 있다.
예를 들면, 종래의 겉천 패팅에 있어서 열은 사용자에게 열 발생을 줄이는 근육 활동과 같은 신진대사의 비율을 제한하도록 하여 따라서 작업 능률에 심각한 영향을 주는 사용자/시트 인터페이스에 빨리 가해질 수 있다.
사용자는 또한 사용자 피부에 전달되는 열을 처음에 촉진하고, 땀 증발 냉각과정을 촉진하기 위해 땀을 흘리기 시작하게 된다. 사용자/시트 인터페이스가 심지어 작은 압력하에서 낮은 쿠션 증기 투과성으로 인해 땀 증발을 차단할 때, 열은 사용자에게 심지어 더 엄청난 불쾌함을 느끼게 하는 인터페이스에서 발산되지 않는다. 반면에, 망사 의자는 높은 증기 투과성과 열 소실을 가지고, 시트 사용자 인터페이스에 어떠한 열이 가해지는 것도 허용하지 않는다.
더 차가운 작업공간 환경과 더 가깝고 대향되고, 고반사 및 차가운 사무실 공간 표면(마루/벽, 등) 및 높은(이행 또는 안정)공기속도와 더불어, 사용자는 전체의 환경 즉, 불쾌를 촉진하는 상태에 따라 열적 균형을 구하도록 열을 발생시키게 된다 .
이것은 과대한 사용자 열 손실 또는 이득을 고려할 수 있다. 그러므로 인터페이스에 가해지는 제한된 열 구조가 인터페이스를 따른 열적 증감을 역전하는데 유리하다. 이와 같이, 열린 망사 시트와 더불어 사용자의 쾌적 온도는 작업 환경과 형상의 주위 온도에 상당히 의존하게 된다.
또한, 종래의 시트의 설계는 다른 사용자의 크기 및 쾌적함 수준의 변화의 고려한 것이 아니며, 다른 개인은 그러므로 다른 쾌적함 수준(정신 측정을 포함하는 것)에 따라 다른 하중 특성과 다른 열 발생 비율을 가져야 한다.
본 발명의 목적은 신체에 열조절 특성을 개선하는 시트 쿠션 같은 지지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 더 넓고 낮은 밀도의 압력 분포와 더 좋은 동적인 응답 특징을 포함하는 기계적 응답 특성을 개선하는 시트 쿠션과 같은 신체 지지 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 사용자에게 더 큰 쾌적함을 제공하는 지지 시스템의 몸체 구성 요소로서 에너지 소실 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열조절 특성 또는 기계적 특성이 시스템내의 많은 설계 파라미터사이의 변화에 의해 특정 사용자 또는 사용자 그룹의 필요 또는 기호로 변화될 수 있는 시트 쿠션과 같은 신체 지지시스템을 제공하기 위한 것이다.
신체 지지 시스템은 개선된 기계의 (정적 및 동적인)지지 특징과 개선된 사용자와의 열적 상호 작용을 제공한다. 개선된 정적인 지지는 사용자-지지 시스템 인터페이스에서 적용되는 압축 및 전단 응력에 응답하여 사용자의 무게를 분배하기 위한 수단으로 제공된다.
사용자의 무게를 분배하기 위한 수단은 상기 신체 지지 시스템에서 실질적으로 중앙에 배치되는 복수의 수직 칼럼을 포함한다. 엘라스토머 층에 의해 칼럼을 연결하지 않고, 칼럼은 사용자에 의해 적용되는 압축력에 대응하여 서로 실질적으로 독립하여 편향될 수 있다.
개선된 열적 상호 작용은 상기 신체지지 시스템에 대해 및 이를 통하여 강화된 공기흐름을 제공하는 구조에 의해 제공되고 이에따라 대류 열조절 및 건조 증발 열교환을 제공한다.
상기 칼럼 위에 배치되는 엘라스토머 수단은 또한 사용자와 열교환을 용이하게 하고, 개선된 정적 및 동적인 지지에 대해 사용자의 무게 분배에 있어서 칼럼과 협력한다.
엘라스토머 층은 칼럼 편향을 고르게 하도록 작용한다 그러므로 개개의 칼럼 에 의해 사용자 에게 돌아가는 반작용을 제한하고, 집중적인 응답을 일으키며, 이에따라 계면의 압력 피크와 경사를 감소한다.
개선된 동적인 응답은 응답의 피크 증폭을 완화하고, 동적인 적재의 유해한 주파수 구성 요소를 필터링함으로써 달성된다. 질량과 단단함이 실질적으로 균형을 이룸으로써 신체 지지 시스템의 바람직한 동적인 응답 특성을 결정한다.
신체 지지 시스템은 거품 몸체를 포함한다. 한 실시예에서, 수직 칼럼은 상기 거품몸체와 일체로 형성된 위로 연장된 라이저(risers)로 형성될 수 있다. 선택적인 실시예에서, 칼럼은 엘라스토머 수단으로부터 하부로 연장될 수 있다. 칼럼은 동일하거나 상기 거품 몸체의 밀도 및 기계적 응답특성과는 다른 밀도 및 기계적 응답 특성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 이 특징은 본 발명의 신체 지지 시스템이 다른 사용자의 필요성에 적응하도록 한다.
수직 칼럼사이의 공간은 신체 지지 시스템의 내부의 공기와 같은 유체를 위한 저장소가 된다. 신체 지지 시스템은 사용자와의 열교환 공정을 위해 신체 지지시스템의 주위로 그리고 사용자와 열교환을 위해 상부표면을 향해 유체(공기)저장소로부터 유체, 통상 공기의 흐름을 유도하거나 변위시켜 긴 기간동안 신체지지시스템을 사용할 때 사용자의 편안함을 증가시키는 수단을 더 포함한다.
유체 저장소로부터 주위로 유체의 흐름을 유도하는 수단은 거품 몸체 내에 형성되고 공기 저장소부터 거품 몸체 주변으로 연장된 복수의 채널을 포함할 수 있다.
사용자에 의해 압축력이 적용될 때, 저장소 내의 유체(공기)는 교체될 수 있 고 주위 및 상부를 향해 채널을 통하여 유도될 수 있다. 유리하게, 신체 지지 시스템을 통한 공기 흐름은 팬, 블로어, 밸브 또는 펌프 장치와 같은 활동적인 공기 흐름 순환 장치에 대한 요구 없이 이뤄진다.
거품의 주위에 관해 배치되는 공기 편향 수단은 사용자와 열교환을 위해 저장소로부터 거품 몸체 위의 지역으로 주위에 수용되는 공기를 편향되게 하기 위한 것이다. 상기 열조절 기능은 최대한의 열을 발생하는 사용자로부터 열을 제거하기 위해 큰 히트싱크로 기능하는 상술한 엘라스토머 수단에 의해 더 한층 강화된다
본 발명의 신체 지지 시스템은 엘라스토머 수단과 거품 몸체 위에 배치되는 공기 투과성 점탄성 층을 더 포함할 수 있다. 점탄성 층은 엘라스토머 수단에 전달되는 압축 및 전단 응력을 둘 다 줄일 수 있다. 공기 투과성 점탄성 층은 또한 열조절을 강화하기 위해 쿠션의 주위에서 공기의 흐름변위를을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 신체 지지 시스템으로 달성되는 공기 흐름은 전단응력 및 압축력의 회복 가능한 소실을 제공함으로써 신체 지지 시스템의 기계적 기능 적용에 기여한다. 본 발명의 지지 시스템은 또한 사용자가 경험하는 실제의 수직 반작용을 효과적으로 감소시켜 편안함을 강화하는 수평, 소실 요소와 같은 사용자의 무게와 같은 적용된 적재 에너지의 수직요소를 비 수직요소를 변화시키기 위한 에너지 변화 수단을 포함할 수 있다.
한 실시예에서, 상기 에너지 변화 수단은 각각 가요성 유체-끼움막으로 이루어진 상부층 및 하부층을 가지는 수단을 포함할 수 있고, 상부 및 하부 층은 내부 볼륨을 가지는 블래더 또는 가요성 유체 구획부와 상기 내부 볼륨 내의 하나 또는 그 이상의 벽을 형성하는 각각의 주변에서 결합되고, 상기 벽은 내부볼륨내의 복수의 상호연결된 가요성 유체 챔버를 한정하도록 상기 상부와 바닥 층의 내부표면사이로 연장되고, 상기 챔버들은 배플, 공간 또는 사이의 작은 공간을 통해 그리고 측벽내부에서 상호연결된다.
상기 내부의 볼륨은 다양한 상호연결된 챔버내와 이들 사이에서 흐를 수 있는 점성 유체를 포함한다. 사용자의 무게와 같은 힘이 에너지 변조 수단의 상부에 적용될 때, 상기 힘 밑에서 직접 상기 챔버 내의 몇몇 점성 유체는 더 가압되고, 보다 적은 상기 힘을 경험하는 다른 챔버에 수직 힘이 적용되기 때문에 더 높은 압력을 경험하는 챔버로부터 압박된다.
상호연결된 챔버들 사이의 점성 유체의 수평 움직임은 사용자가 저항을 덜 느끼고 편안암을 느끼도록 사용자에 의해 적용되는 에너지를 분산한다. 에너지 소실 수단은 특정 사용형태 또는 특정 사용자의 필요에 맞도록 변화될 수 있는 많은 매개 변수를 나타낸다.
예를 들어 상기 매개 변수는 상부 및 하부 층과 내부의 벽에서 사용된 물질, 층과 벽의 크기, 상기 방을 상호 연결하는 공간 또는 오리피스의 크기 및 볼륨과 점성 유체의 점성을 포함한다.
선택적인 실시예에서, 가요성 유체 구획부는 선택적으로 가압될 수 잇는 점성유체로 채워진 가득찬 하나의 유체 구획부를 형성하도록 완전히 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 가득한 구획부는 감압될 수 있고, 유체가 배출될 수 있어, 일방향 밸브가 설치된 인입 가요성 튜브에의해 외부자원으로부터 공기 또 는 유체를 채울 수 있다 따라서, 일방향밸브가 설치된 배출 가요성 튜브에 의해 다른 정압 또는 상기 가압되거나 가업되지 않은 유체 보유 시스템에 부착된 마이크로 펌프를 사용함으로써 상기 외부로 흐르는 유체를 저장하는 수단 및 이를 후에 배치하는 수단을 제공한다.
상기 실시예 중의 적어도 하나에서, 가요성 유체의 구획부는 상기 엘라스토머 층의 하부에 후방 반작용을 제공하기 위해 외부 자원으로부터 공기유체로 팽창될 수 있다. 상기 반작용은 선택적인 중첩을 통하여 사용자에게 다시 전송될 수 있고 이에따라 필요할 때 신체 지지 시스템을 경직시키는 수단을 제공한다.
본 발명의 신체 지지 시스템은 여러 가지 시트에 적용되어 사용될 수 있고, 시트 쿠션이 수행된 시트 팬을 포함하는 의자 프레임에 장찰될 수 있는 경우 사무실에서 사용되는 시트 쿠션으로서 형성될 수 있다.
상기 시트 냄비는 쿠션을 위해 높은 경직성을 가지거나 단단하게 지지된다. 신체 지지 시스템은 또한 휠체어, 병원 침대, 경기장 및 이와 유사한 장소의 스포츠 쿠션에서 시트 및 다른 신체 지지를 위해 사용될 수 있고, 압축 및 전단 응력에 개선된 반응이 욕창을 초래할 수 있는 압력 집중을 방지하는데 도움을 준다.
또한 길어진 기간 동안 사용자가 시트 또는 침대에 한정되는 경우와 같은 개인 지원 목적으로 착석 및 취짐에 사용될 수 있고 신체지지시스템 내에서 충분히 내장되고 쉽게 이용 가능한 유체 보유 및 관리 시스템을 필요로 한다.
본 발명의 신체 지지 시스템은 또한 차량이 동작유도 진동을 겪게되고 차량운전자는 본 발명의 신체 지지시스템에 의해 제공될 수 있는 것과 같이 동작유도 진동의 완화로 도움받을 수 있는 트럭과 같이 장시간 운행하는 차량 특히 제설기와 농기구 같이 비평탄표면에 장시간동안 운행하는 특정 차량의 동적 상황에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 만들어진 시트 쿠션의 실시예와 그것이 사용될 수 있는 시트 팬의 사시도이다.
도 2는 도 1의 시트 쿠션의 실시예에서 사용되는 거품 몸체의 평면도.
도 3은 도 2에서 설명되는 거품 몸체의 선 3-3을 통한 횡단면도.
도 4는 본 발명에 따라 만들어지는 시트 쿠션의 두 번째 실시예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따라 만들어지는 시트 쿠션의 세 번째 실시예의 사시도.
도 6은 본 발명의 신체 지지 시스템에서의 이용되는 에너지 소실 수단의 평면도.
도 7은 에너지 소실수단을 포함하는 본 발명의 신체 지지 시스템의 부분단면도.
도 8은 도 7의 몇몇 구성 요소의 사시도.
도 9는 본 발명으로 사용되는 에너지 소실 수단의 선택적인 실시예의 평면도.
도 10은 본 발명으로 사용되는 에너지 소실 수단의 선택적인 또 다른 실시예의 평면도.
상기 도면들은 사무실 의자와 함께 사용되는 쿠션의 형태인 신체 지지 시스템의 본 발명에 따른 다양한 실시예를 도시한다. 상기 실시예들은 예시적인 목적으로 도시되며 본 발명의 신체 지지 수단이 다른 실시예에서 그리고 다른 목적을 위해 하기와 같이 사용될 수 있다라고 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 시트 쿠션으로 실시된 신체 지지 수단(10)의 제 1 실시예의 사시도이며, 시트 쿠션으로 실시된 신체지지수단(10)은 도 1-3에 도시된 거품 몸체(12)를 포함한다.
거품 몸체(12)는 열린 셀 또는 열린 셀 폴리우레탄 거품과 같은 시트 쿠션에서 일반적으로 사용되는 물질로 이루어 질 수 있다.
거품 몸체(12)는 상부 표면(13)과 상기 거품 몸체(12)내의 실질적으로 중앙에 배치되는 복수의 수직 칼럼(15)을 가진다. 도시된 실시예에서, 칼럼(15)은 그 상부표면(13)이 실질적으로 평행한 평면 만곡표면을 한정하도록 상부로 연장된다.
도 1-3에서 설명되는 실시예에서, 칼럼(15)은 거품 몸체(12)와 일체로 형성된다. 거품 몸체 (12)와 칼럼(15)을 이루는 거품 물질은 어느 정도까지 탄성변형 가능하다. 칼럼(15)은 시트쿠션으로 실시된 신체지지수단(10)의 다른 구성요소가 없을 때 각 칼럼(15)이 사용자에 의해 적용되는 압축력에 응답하는 다른 칼럼(15)과 독립적으로 편향될 수 있도록 구성된다.
수직 칼럼(15)은 그 사이에서 공기와 같은 유체를 위해 충만 또는 저장소(18)를 함께 한정하는 복수의 공기층(16)을 한정하도록 구성된다.
거품 몸체(12) 내에 배치되는 복수의 채널(20)은 거품 몸체(12)의 주위를 향해 공기 저장소(18)로부터 연장된다. 시트 쿠션의 바람직한 실시예서, 채널(20)은 거품 몸체(12)의 전면 및 측면으로 향한다.
수직 칼럼(15)의 설계 매개 변수는 그들의 수, 평탄한 간격, 깊이, 외관 비율 및 물질 밀도 및 경직도를 포함한다. 이들의 크기와 형태에 따라, 수직 칼럼의 수가 약 5-180칼럼, 바람직하게는 약 30-90 칼럼 범위에, 더욱 바람직하게는 약 40-80 칼럼 범위에 있을 수 있다.
상기 칼럼은 하부단부에서 약 0.5-4.0 인치 범위, 바람직하게는 0.75-3.0 인치의 범위, 더욱 바람직하게는 0.75-3.0 인치의 범위, 가장 바람직하게는 1.0-2.0인치 범위인 직경을 가질 수 있고, 상부단부에서 약 0.5-4.0인치, 바람직하게는 0.75-3.0인치범위 가장바람직하게는 0.9-2.0인치 범위의 직경을 가질 수 있다. 칼럼의 높이는 약 4인치까지 변동할 수 있다 더 바람직하게는 약 0.5-3.0인치 범위, 가장바람직하게는 약 0.5-1.5인치 범위일 수 있다. 시트 쿠션의 칼럼(15)은 다른 크기와 형태일 수 있다.
공기 채널(20)의 수는 그들의 크기에 좌우된다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 의자의 전면의 변부를 향하는 채널(20)은 중심에서 한 큰 채널과 큰 채널의 측면에서 세 작은 채널과 다른 크기를 가진다.
유사하게, 의자의 측면을 향한 채널(20)은 미리 설정된 크기 및 n일 수 있다. 채널(20)의 총 볼륨 수용력은 공기 저장소(18)의 볼륨 수용력의 기능이다.
시트 쿠션은 상부로 연장되는 라이저와 같은 수직칼럼(15)를 중첩하는 엘라스토머 층(30)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 엘라스토머 층(30)의 주위(31)는 거품 몸체(12)의 상부 표면(13)에서 맞춤변부(14) 내에 수용된다. 엘라스토머 층(30)은 상부표면(32)과 하부표면(34)을 포함한다. 엘라스토머 층(30)의 하부표면(34)은 공기 저장소(18)의 상부표면을 한정한다.
엘라스토머 층(30)은 명확한 반발력과 흐름 특성을 가지는 물질을 포함한다. 예를 들면 엘라스토머 층(30)을 위해 적절한 재료는 변화하기 쉬운 점탄성 특성을 가지는 젤라틴 시트 및 폴리머 막 또는 다른 젤라틴질 물질을 포함한다.
한 적절한 물질은 이탈리아의 로얄 메디카의 상표 LEVAGEL@RTM으로 판매되는 겔(gel)을 포함한다. 이 물질에 관한 정보는 www.royalmedica.it에서 이용할 수 있다. 엘라스토머 층(30)과 상부로 연장되는 라이저 또는 칼럼은 탄성이 있는 경직값 및 소실되는 경직값을 각각 특징으로 한다. 엘라스토머 층(30)은 그런 엘라스토머 층의 두께 내에 놓이는 텍스타일의 직물 시트로 보강될 수 있거나, 양측중 하나 또는 양측에 부착된다.
상기와 같은 보강은 사전 긴장된 직물 섬유 또는 젤라틴질 물질을 가진 직물섬유를 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 수직 칼럼(15)의 소실 경직성에 대해나 탄성 경직성의 비는 엘라스토머 층(30)의 소실 경직성에 대한 탄성 경직성의 비율보다 더 크다.
선택되는 물질, 신체 지지 시스템의 적용과 신체 지지 시스템의 의도하는 특성에 따라, 엘라스토머 층(30)은 약 0.1-1.5인치, 바람직하게는 약 0.1-0.5히 인치의 범위에서, 가장 바람직하게는 0.2-0.4인치 범위의 두께를 가질 수 있다. 도 1에서 도시된 바에 따라, 엘라스토머 층(30) 영역은 상부표면(13)영역보다 작을 수 있다.
상부 표면(13)에 대한 엘라스토머 층(30)의 상대적인 영역은 약 20-95%의 범위, 바람직하게는 약 25-60%범위 가장 바람직하게는 약 30-55% 범위내에 있을 수 있다. 한 실시예에서, 엘라스토머 층(30)은 약 0.25인치 두께이고, 392 평방 인치의 상부표면의 총영역에 대해 210평방인치의 면적을 가진다.
사용시, 시트 쿠션의 거품 몸체 (12)는 시팅 시스템(도시되지 않음)에 설치되는 경직된 시트 팬(25)으로 지지된다. 도시된 실시예에서, 시트 팬(25)은 팬 지지수단(27)에 볼트체결된 내부 팬(26)을 포함한다.
팬지지수단(27)은 예를 들면 유리 채움 나일론으로 만들어질 수 있고, 복수의 지지 리브(28)를 포함하는 것이 바람직하다.
사용자가 본 발명의 시트 쿠션 위에서 착석할 때, 사용자의 무게는 수직 압축력과 가로 전단응력으로 사용자/시트 쿠션인터페이스에 전달된다. 상기 힘들은 엘라스토머 층(30)을 통하여 수직 칼럼(15)에 전달된다. 엘라스토머층(30)과 수직 칼럼(15)은 의도하는 자기 제어식의 기계적 응답을 이루기 위해 서로 함께 협력하고 작용한다.
칼럼(15)과 엘라스토머 층(30)의 소실 경적성에 대한 탄성 경직성의 비율 결과로, 각 칼럼(15)은 다양한 공학적 스프링 및 대시포트와 유사한 약한 소실을 가진 탄성 스프링 방식으로 실질적으로 응답한다.
의도하지 않은 압력피크는 결과적으로 시트/사용자 인터페이스에서 특정 위치에서 칼럼(15)의 더 큰 변형을 초래한다 즉, 각 칼럼이 거기에 적용된 힘에 직접 비례하여 변형될 것이 기대된다.
엘라스토머 층(30)은 적용되는 힘에 대응하여 변형함으로써 부분적으로 적용되는 힘을 분산하고, 부근 또는 먼 칼럼(15)에 과도하게 적용되는 힘을 탄성으로 이전시켜 인체공학적으로 바람직하지 않은 효과를 완화한다. 적용된 힘은 부근 또는 먼 칼럼(15)에 가해지는 압력을 더욱 평평하게 하도록 분배된다.
이와 같이, 엘라스토머 층(30)은 탄성 및 소실 수단에 의해 다른 칼럼 편향으로 인한 전송응력에 의해 칼럼 편향의 상호의존을 이루고 이에따라 개별 칼럼 편향과 미리 설정된 방법으로 국지적 압력 피크에 있는 사용자의 신체에 해당하는 칼럼 반작용을 제한한다. 사용자에게 부과되는 하중으로 인해 수직 힘은 수직 칼럼 반작용 및 엘라스토머 층의 탄성 및 소실 긴장의 수직 투사에 의해 반응할 수 있다. 이에따라 사용자가 경험하는 실제 수직 반작용의 백 반작용(압력) 강도가 감소한다.
본 발명에 따라, 엘라스토머 층(30)과 칼럼(15)의 물질과 기하학적 형상은 특정 사용자를 위해 적용되는 힘 재분배의 수준 또는 특별한 형태의 시트의 적용을 생산하는 데 선택될 수 있다.
적용되는 힘의 재분배는 엘라스토머 층(30)위에 배치되는 공기 투과성 층(35)에 의해 더 강화될 수 있다. 공기 투과성 층(35)은 힘이 엘라스토머 층(30)에 도착하기 전에 공기 투과성 층(35)이 적용되는 힘을 더 소실시키도록 작용할 수 있는 특정 두께와 점탄성 특성을 가지는 오플셀 또는 비편직 점탄성 물질을 포함할 수 있다.
선택적으로, 중간의 거품 층(37)은 공기 투과성 층(35)과 엘라스토머 층(30) 사이에 놓일 수 있다. 도시되지 않은 커버 직물은 전체 시트 구조에 적용될 수 있다. 층(12, 30, 37, 35)과 커버 직물은 접착제와 같은 수단으로 미리 서로 접착될 수 있다. 선택적으로, 층은 단지 서로 상부에 적층될 수 있으며, 사용시 적용되는 전단 응력에 대응하여 서로에 관해서 층의 전락을 막도록 층 사이에 충분한 마찰이 있어야 한다.
본 발명의 구성은 엘라스토머 층(30)까지 각 층 사이의 인터페이스를 가로질러 사용자/시트 인터페이스에 가해지는 전단 응력을 전달하는 것이다. 엘라스토머 층(30)은 적용되는 전단응역에 대응하여 점성으로 변형될 수 있고 이에따라 소실 수단에 의해 적용되는 하중 또는 사용자의 무게의 전단 응력에 대응하여 사용자의 피부가 실제 탄성 응력 요소를 경험하지 않도록 한다. 그 결과, 사용자의 조직은 직각 방향에서 실질적으로 압축 응력만을 경험한다.
전단 응력의 상기 감소는 조직긴장과 비틀림을 줄일 수 있고, 그러므로 욕창으로 발전할 잠재성을 줄일 수 있고, 상기 조직 근처에서 혈관 활동에 대한 바람직하지 않은 간섭을 줄인다.
사용자가 본 발명의 시트 쿠션을 떠날 때, 거품 몸체(12), 수직 칼럼(15) 및 엘라스토머 층(30)의 탄성은 쿠션의 전단 및 압축 변형 메카니즘이 완전히 회복된다. 수동식(passive) 공기 펌프는, 열린셀 거품이 사용되는 경우 외부공기가 공기 저장소와 채널과 거품몸체(12)내의 열린 셀이 들어가는 선택적인 중간 거품층과 공기 투과층, 외부커버를 통과하도록 감압한다. 엘라스토머 층(30)은 사용자에 의해 압축 및 전단 응력이 적용되기 전의 원래 형태로 복귀한다.
본 발명의 신체 지지 시스템은 동적 및 정적인 지지를 제공한다. 동적 시팅 상황에서 사용자의 불쾌감은 차량 또는 공공 이송 시팅 시스템과 같이 사용자에게 시팅 시스템을 통하여 진동이 전달될 때 발생한다. 본 발명에 따른 신체 지지 시스템의 다층 구조는 압축 및 전단 진동 모드로 유해한 더 높은 주파수 구성 요소를 필터링함으로서 강화된 동적인 지지를 제공한다. 각 신체 즉 거품 몸체, 수직 칼럼, 엘라스토머 층 및 공기 투과성 층은 전동 필터링 공정을 거칠 수 있다.
상기 요소 및 상기 요소의 크기와 형상을 위한 물질은 신체 지지 시스템이 사용되는 특정 환경을 위한 동적 지지 특징을 제공하도록 선택될 수 있다. 정적 지지는 구성 요소의 경직기능 특히 수직 칼럼의 경직성일 수 있다.
본 발명에 따른 신체 지지 시스템은 역시 개선된 사용자와의 열적 상호 작용을 제공한다. 이것은 몇 개의 수단을 통하여 달성된다. 본 발명에 따른 신체 지지 시스템은 열원으로써의 사용자와 열 도관과 히트 싱크로써의 신체 지지시스템사이의 열교환을 촉진한다. 상기 열교환은 대류를 통하여 부분적으로 달성되고 공기 교환에 의해 용이하게 된다.
신체 지지 시스템이 시트 쿠션인 실시예에서, 시트 쿠션이 사용중이 아닐 때, 공기 저장소(18)와 공기 채널(20)은 거품 몸체(12)의 셀과 같이 공기로 가득 차 있다. 사용자가 시트를 점유하고, 압축 및 전단 응력을 시트 쿠션에 가할 때, 공기는 엘라스토머 층(30)과 공기 투과성 층(35) 사이의 영역으로 반사되는 공기 채널(20)을 통하여 공기 저장소(18)로 보내진다. 일부 공기는 또한 직접 공기 채널(20)로부터 공기 투과성 층(35)을 통하여 또는 커버 직물로 투과될 수 있다. 공기 투과성 층(35)은 사용자 쪽으로 공기를 열교환을 용이하게 하고, 사용자 쾌적함을 촉진하는데 도움이 된다.
공기 투과성 층(35)은 역시 공기/증기가 사용자부터 시트 쿠션으로 투과하도록하고, 거기서 공기/증기 및 열이 공기 투과성 층(35)을 통하여 히트싱크로 기능하는 엘라스토머 층(30)으로 전달될 수 있다. 사용자/시트 인터페이스에서 상기 공기 흐름은 증발되어 역시 냉각 효과를 강화하고, 사용자 쾌적함을 더욱 촉진한다.
열교환을 용이하게 하기 위해, 시트 쿠션의 특별한 적용에 따른 최적의 공기 투과성 층(35)은 미리 선택된 섬유 방향성 및 이방성 공기-투과성을 가진다. 또한, 공기 투과성 층(35)은 사용자/시트 인터페이스에서 열교환 과정을 더 한층 제어하도록 하는 위상변경 물질로 처리될 수 있다. 일반적으로 얇은 캡슐형태인 상기 위상변경물질은 공기 투과성 층(35)의 미세모공에 영향을 주지 않는 크기로 형성되고 포장된다. 적절한 위상 변경물질은 콜로라도 보울더의 아웃래스트 테크놀로지, 인크에서 상업적으로 이용가능한 것과 아웃래스트 테크놀로지 인크로 양도된 미국특허 제 6,207,738호에서 서술된 것을 포함한다. 공기 투과성 층(35)은 역시 다층 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서에 서술된 각각의 실시예에서, 열조절은,
1) 거품 몸체의 세포 구성; 2) 신체 지지스스템의 구성 요소의 구조에 의해 생성되는 공기 흐름 순환; 3) 엘라스토머 층의 큰 열 저장 용량; 4) 선택된 물질의 열적 전도성; 5) 위상-변화 물질; 6) 미세모공과 커버 직물의 공기투과성 품질, 및 엘라스토머 층 위의 모든 층에 의해 강화될 수 있다.
본 발명의 신체 지지 시스템은 종래 기술에서 발생하는 것과 같은 전도, 증발 또는 방사 열 이송 공정대신에 또는 이에 따라 대류 열 전달을 허용한다. 유리한 열적 특성은 또한, 수직 칼럼(15)의 변형의 결과로, 가압된 공기 순환 메카니즘으로 더 달성된다. 유리하게, 상기 공기 순환은 공기 흐름 밸브 또는 팬 없이 그리고 외부 동력 공급된 공기 펌프 없이 달성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 시트 쿠션의 선택적인 실시예를 설명한다. 시트 쿠션(110)은 거품 몸체(112)를 포함한다. 거품 몸체(112)는 열린셀 또는 닫힌 셀 폴리우레탄 거품과 같은 시트 쿠션에서 일반적으로 사용되는 물질로 이루어질 수 있다. 거품 몸체(112)는 상부 표면(113)과 상기 거품 몸체(112)에서 실질적으로 중앙에 배치된 복수의 수직 칼럼(115)을 가지고 상기 칼럼(115)의 상부 표면은 상부 표면(113)에 실질적으로 평행한 만곡된 표면을 한정한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 칼럼(115)은 거품몸체(112)와 일체로 형성된다. 거품 몸체(112)를 구성하는 거품 물질은 어느 정도 탄성 변형 가능하게 만들어진다. 칼럼들(115)은 사용자에 의해 적용되는 압축력에 대응하여 각 칼럼(115)이 다른 칼럼(115)과 실질적으로 독립하여 편향될 수 있도록 구성된다.
수직 칼럼(115)은 그 사이에서 복수의 공기층(116)을 한정하도록 구성되어 충만 또는 공기 저장소(118)를 함께 한정한다. 복수의 채널(120)은 거품 몸체(112) 내에 배치되고, 거품 몸체(112)의 주위 쪽으로 공기 저장소(118)로부터 연장된다.
시트 쿠션(110)은 수직 칼럼(115)에 덮이는 엘라스토머 층 (130)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 엘라스토머 층(130)의 주위(131)는 거품 몸체(112)의 상 부 표면(113)에서 맞춤변부(114)내에 안착된다. 엘라스토머 층(130)은 상부 표면(132)과 하부 표면(134)를 포함한다. 엘라스토머 층(130)의 하부 표면(134)은 공기 저장소(118)의 상부 표면을 한정한다. 엘라스토머 층(130)은 명확한 탄성 및 흐름 특성을 가지는 물질을 포함한다. 예를 들면 엘라스토머 층(130)을 위한 적절한 재료는 젤라틴질 시트와 폴리머 막 또는 변화하기 쉬운 점탄성 특성을 가진 다른 젤라틴질 물질을 포함한다. 엘라스토머 층(130)과 수직 칼럼(115)은 탄성 경직값과 소실경직값 둘다의 기계적 특성을 가진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 칼럼(115)의 소실 경직에 대한 탄성 경직의 비율은 엘라스토머 층(130)의 소실 경직에 대한 탄성 경직 비율보다 더 크다. 엘라스토머 층(130)은 도 1-3의 실시예의 엘라스토머 층(30)에 유사한 방법으로 기능한다. .
도 4의 실시예는 도 1-3에 도시된 실시예에서의 시트팬(25) 및 공기 투과성 층(35)과 유사한 구조 및 기능의 시트 팬(125)과 공기 투과성 층(135)을 더 포함한다.
도 4의 실시예는 수직 칼럼(145)을 가지는 모듈 삽입물(142)을 특징으로 한다. 모듈 삽입물(142)은 거품 몸체(112) 내에 맞는 크기 및, 형상으로 이루어지는 주변부(141)를 가진다. 모듈 삽입물(142)은 거품 몸체(112)와 같은 물질로 만들어질 수 있다 또는 모듈 삽입물(142)은 거품 몸체(112)가 만들어지는 물질보다 크거나 작은 소실경직성에 대한 탄성경직성 비율을 가지는 물질로 만들어질 수 있다. 또한, 칼럼(145)의 크기와 형태는 같거나 다를 수 있다. 모듈 삽입물(142)의 제조에 사용되는 물질의 선택과 칼럼(145)의 크기와 형태의 설계는 시트 설계자가 본 발명의 시트 쿠션(110)을 위해 모듈의 구성을 변화시킴으로써 달성되는 여러 가지 기계 및 열적 특성에서 선택하도록 한다 .
도 5는 본 발명에 따라 만들어진 시트쿠션의 다른 실시예를 도시한다. 시트 쿠션(210)은 거품 몸체(212)를 포함한다. 거품 몸체(212)는 열린 셀 또는 닫힌 셀 폴리우레탄 거품과 같은 시트 쿠션에 일반적으로 사용되는 물질로 이루어질 수 있다. 거품 몸체(212)는 상부표면(213)과 상기 거품 몸체(212)내에 실질적으로 중앙에 배치되는 복수의 수직 칼럼(215)을 가지고, 상기 칼럼(215)의 상부 표면이 상부표면(213)과 실질적으로 평행한 만곡된 표면을 한정한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 칼럼(215)은 거품몸체(212)와 일체로 형성된다. 거품 몸체(212)가 만들어지는 거품 물질은 어느 정도까지 탄성 변형가능하다. 칼럼(215)은 그 라이저 또는 칼럼의 소재지위에 존재하는 사용자-시트 인터페이스의 분배 영역상의 사용자에 의해 적용되는 압축력에 대응하여 다른 칼럼(215)과 실질적으로 독립하여 편향도리 수 있도록 구성된다.
수직 칼럼(215)은 그 사이에서 복수의 공기층(216)을 한정하도록 구성되어 충만 또는 공기 저장소(218)을 함께 한정한다. 거품 몸체(212) 내에 배치되는 복수의 채널(220)은 거품 몸체 (212)의 주위 쪽으로 공기 저장소(218)로부터 연장된다.
시트 쿠션(210)은 수직 칼럼(215)에 덮이는 엘라스토머 층(230)을 더 포함한다. 엘라스토머 층(230)은 상부 표면(232)과 하부 표면(234)을 포함한다. 엘라스토머 층(230)의 하부 표면(234)는 공기 저장소(218)의 상부 표면을 한정한다. 엘라스토머 층(230)은 명확한 탄성 및 흐름 특성을 가지는 물질을 포함한다. 엘라스토머 층(230)을 위한 적절한 재료는 예를 들면 젤라틴질 시트 및 폴리머 막 또는 변화하기 쉬운 점탄성 특성을 가진 다른 젤라틴질 물질을 포함한다. 엘라스토머 층(230)과 상부로 연장되는 라이저 또는 칼럼은 각각 탄성 경직값과 소실경직값을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 칼럼(215)의 소실 경직에 대한 탄성 경직의 비율은 엘라스토머 층(230)의 소실 경직에 대한 탄성 경직의 비율보다 더 크다.
도 5의 실시예 는 거품 몸체(212)의 맞춤변부(214)에 끼워지도록 설계된 주위 변부 구성 요소(250)를 더 포함하여 변부가 거품몸체(212)의 영역을 둘러싸고 거기서 수직 칼럼(215)이 형성되도록 한다. 상기 실시예에서, 엘라스토머 층(230)은 주위 변부 구성 요소(250) 내에 끼워지는 크기 및 형태로 이루어진다. 주위 변부 구성 요소(250)은 이와 같이 수직 칼럼(215) 바로위에 엘라스토머 층(230)을 안전하게 위치시키도록 기능하고 이에따라 엘라스토머 층을 통하여 사용자에 의해 가해지는 압축 및 전단 응력이 상부로 연장된 라이저 또는 칼럼(215)으로 전달되도록 보증한다. 또한, 주위 변부 구성 요소(250)는 공기 저장소(218)을 한정하도록 돕고, 공기 흐름 확산기로 기능할 수 있다. 주위 변부 구성 요소(250)는 열린 셀 폴리우레탄 또는 비편직 합성 물질과 같은 물질로 만들어질 수 있다. 주위 변부 구성 요소(250)는 또한 도 4에 도시된 모듈 삽입물(142)을 본 발명의 실시예에 사용할 수 있다.
도 6, 7 및 8은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한다. 본 발명의 신체 지지스스템은 사용자가 경험하는 실제 수직 반작용을 효과적으로 감소시켜 편안함을 강화하는 수평 소실 구성요소와 같이 사용자의 체중의 적용된 에너지의 수직 구성요소를 비수직적 구성요소로 변환하는 에너지 소실 수단(320)을 더 포함한다.
한 실시예에서, 상기 에너지 소실 수단(320)은 각각 가요성 유체 밀집 막으로 만들어진 상부층(322)과 하부층(324)을 포함할 수 있다. 상기 상부 및 하부층은 내부 볼륨(330)를 가지는 브래더 또는 가요성 유체 챔버(328)를 형성하도록 각각의 주위에 결합되고, 상기 내부볼륨(330)내의 하나 또는 그 이상의 벽들(332)은 상기 상부 및 하부 층들(322,324)의 내부표면들 사이에서 연장되어 상기 내부 볼륨(330)내의 상호연결된 복수의 챔버들(334)을 한정한다. 상기 챔버들은 배플, 공간 또는 상기 벽들 사이 또는 내의 미세 오리피스와 같은 연결수단(335)을 통해 상호연결된다.
상기 내부 볼륨(330)은 상기 연결 수단(335)을 통해 여러 가지 상호연결된 챔버(334)사이와 내부로 흐를 수 있는 점성 유체(336)를 포함한다. 사용자의 무게와 같은 힘이 에너지 소실 수단(320)의 상부에 적용될 때, 힘 바로밑의 챔버(334)내의 몇몇 점성 유체(336)는 더 가압되고 상기 힘을 덜 경험하는 다른 챔버로 수직 하중이 적용되기 때문에 더 높은 압력을 경험하는 방들로부터 압착된다. 사용자가 더 적은 실제 반작용과 더 큰 쾌적함을 경험하도록 상호연결된 챔버(334) 사이의 점성 유체(336)의 수평 움직임은 사용자에 의해 적용되는 에너지를 분산한다.
도 9에 도시된 선택적인 실시예에서, 브래더(360)는 어떤 내부 벽(332)도 가지지 않고, 대신 선택적으로 가압될 수 있는 점성 유체로 채워진 한 가요성 유체 구획부로 형성된다. 브래더(360)는 이로부터 유체를 채우거나 비우기 위해 밸브(362)가 형성될 수 있다
도 10에 도시된 또 다른 실시예에서, 구획부(370)는 유체로부터 감압 및 배 출될수 있게되어 일방 밸브(374)가 설치된 인입 가요성 튜브(372)에 의해 외부자원으로부터 내부로 가해지는 공기 또는 다른 유체로 채워질 수 있다. 따라서, 외부로부터 더해지는 유체를 저장하는 수단과 다른 정적 압력 또는 상기 가압 또는 감압된 유체 함유 시스템에 부착된 마이크로 펌프를 사용함으로써 일방밸브(378)이 설치된 배출 가요성 튜브(376)에 의해 이를 후에 배치하는 수단이 제공된다.
도 1에 도시된 시트쿠션과 같은 신체 지지시스템과 관련하여 사용될 때 에너지 소실 수단(320)은 수직 칼럼(15)사이 및 엘라스토머 층(30) 밑 또는 위 그리고 선택적 중간 거품층(37) 밑 또는 공기투과성 층(35) 바로 밑에 위치하는 것이 가장 바람직할 수 있다.
선택적으로, 에너지 소실 수단(320)은 이를 통하여 연장되는 복수의 오리피스(340)를 가지도록 형성될 수 있고, 상기 오리피스(340)는, 에너지 소실 수단(320)이 공기 저장소(18)의 부분을 잡고 칼럼(15)의 수직길이부분을 둘러싸도록 수직 칼럼(15)을 수용하는 크기 및 위치에 있다.
점성 유체(336)는 에너지 소실 수단 내에 완전하게 포함될 수 있다. 선택적으로, 점성 유체는 하나 또는 그 이상의 튜브(342)를 경유하여 내부 볼륨(330)과 외부의 유체의 저장소 사이에서 흐를 수 있다.
에너지 소실 수단(320)은 사용된 점성 유체에 불활성 및 비투과성이고 가요성인 플라스틱 시트 또는 공기 비투과성 가요성 막과 같은 어떤 적절한 물질로 만들어질 수 있다. 물질은 또한 신체 지지 시스템이 사용되는 온도와 압력 상태에서 그 힘과 유연성을 간직해야 한다. 젤라틴, 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 크롤라이드는 적용되기 가장 적절한 물질이다.
상기 점성 유체는 신체지지 수단이 사용되는 온도와 압력 상태내에서 허용가능한 범위로 점성을 유지하는 어떤 불활성 유체일 수 있고, 약 1-15, 바람직하게는 약 3-10, 가장 바람직하게는 약 4-8의 스케일 Shore A 경도를 가진다.
에너지 소실 수단은 특정 사용자 또는 특정 형태의 사용 필요성에 따라 변화될 수 있는 많은 매개 변수를 나타낸다. 상기 매개 변수는 예를들어 상부 및 하부 층과 내부의 벽에 사용되는 물질, 층과 벽의 크기, 상기 챔버들을 상호 연결하는 공간 또는 오리피스의 크기 및 점성 유체의 볼륨과 점성을 포함한다. 에너지 소실 수단(320)은 여러 가지 방(334)들 사이 또는 내부 볼륨(330) 및 튜브(342)사이 또는 튜브(342) 및 유체 저장소 사이에 배치된 오리피스, 배플 또는 밸브가 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 오리피스 또는 밸브의 개구 크기는 의도하는 에너지 소실 수준을 제공하기 위해 사용자가 외부적으로 조절할 수 있다.
에너지 소실 수단(320)의 많은 매개 변수는 여러 가지 정적 및 동적인 사용을 허용한다. 에너지 소실 수단(320)은 농기구와 제설기 트럭과 같은 동적인 시트의 상황에서 사용자에게 유해할 수 있는 진동 주파수를 약하게 하거나, 제거하기 위해 사용될 수 있다. 사용자에게 효과적인 보호를 제공하는 범위에서 에너지 소실 수단(32)은 또한 아주 얇게 만들어질 수 있다. 이것은 특히 에너지 소실수단을 휠체어와 거니(gurneys) 같은데 잘 적용되도록 한다. 또한, 다른 적용은 매트리스, 충격-흡수 패드, 손목 패드, 충격-흡수 매트, 장시간 서있는 사람을 위한 마루 항 피로 매트, 운동 패드 및 운동장소 및 이와 유사한 곳에서와 같이 충격에너지 흡수 를 위한 마루 및 벽 쿠션을 포함한다. 상기 각 구성 요소의 에너지 흡수 비율은 다른 기하적 스케일을 포함할 수 있는 신체 지지 시스템 구성에 관련되는 많은 설계 매개 변수의 사이에서 변화함으로써 의도하는 필요성에 맞도록 변화될 수 있다.
상술한 본 발명의 각 실시예에서, 각 구성 요소를 위한 물질의 구조 설계와 선택으로 인한 유체의 흐름은 두 중요한 효과를 이룬다.
첫번째로, 유체의 흐름은 강화된 대류를 통하여 사용자/시트 쿠션 인터페이스에 대한 열조절 기능에 기여한다.
두 번째로, 유체흐름 펌핑이 사용자의 무게의 적재 및 해제로 인한 변형 및 회복의 쿠션응답을 지체하는 중요한 기계적 효과를 제공한다. 시트 쿠션의 모듈의 구성은 시트 설계자가 특정 적용을 위해 의도하는 기계적 특정과 열특성을 둘 다 제공하는 각 구성요소 부분을 위한 물질을 선택하도록 허용한다. 이와 같이 본 발명의 시트 쿠션은 여러가지 사용에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 시트 쿠션은 트럭, 공공이송 시팅, 농기구, 건설트럭, 포크리프트 및 제설기와 같은 것의 진동 완화와 같은 중요한 특성을 가진 동적사용 또는 휠체어와 같은 장애인의 사회복귀용 또는 사무실 의자용과 같은 정적사용을 위해 설계될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 저장소(18)와 채널(20)의 유체는 공기일 필요가 없고, 전기 유도 폴리머 겔 또는 고체와 액체 위상사이의 변화 또는 유체내의 응력발생 전기 분야에 응답하거나 열효과로 인한 색상 변화가 있는 전자 유동 유체와 같은 몇몇 다른 유체일 수 있다.
기계적 응답 특징을 개선하고, 열조절을 개선하는 신체 지지 시스템의 몇 개의 실시예는 서술되었다. 당업자는 다른 실시예들이 공개된 실시예의 자명한 변형으로 이루어질 수 있고 상기 변형이 첨부된 청구범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (36)

  1. 신체 지지시스템에 있어서,
    a) 유체 저장소 수단 및 신체 지지시스템이 사용자에 의해 가압될 때, 신체지지시스템의 주위를 향해 유체 저장소로부터 유체의 흐름을 유도하는 수단을 포함하는 압축가능한 탄성 거품몸체와;
    b) 사용자에 의해 상기 신체 지지시스템에 적용되는 하중을 분배하는 엘라스토머 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 거품몸체가 상부 표면을 포함하고,
    상기 신체지지 시스템의 주위를 향해 유체의 흐름을 유도하는 수단이 상기 상부 표면내의 복수의 채널을 포함하며, 상기 거품몸체의 주위를 향해 상기 유체 저장소로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 복수의 수직 칼럼을 더 포함하고,
    사용자에 의해 상기 신체지지 수단에 적용되는 하중을 분배하기 위해, 엘라스토머 수단이 상기 칼럼위에 배치되어, 이와 협력하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 엘라스토머 수단이 점탄성 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 엘라스토머 수단 위에 배치된 신체지지 시스템의 중간 영역을 향해 신체 지지시스템의 주위로부터 유체의 흐름을 유도하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유체의 흐름을 유도하는 수단이 상기 엘라스토머 수단위에 배치된 공기 투과성 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 공기 투과성 층과 엘라스토머 수단사이에 배치된 중간 거품층을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 커버 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 시트쿠션형태인 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 시트 쿠션이 움직이는 차량에서 사용되도록 채용되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  11. 제 3항에 있어서, 상기 거품 몸체와 엘라스토머 수단사이에 배치된 모듈 삽 입물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 모듈 삽입물이 복수의 수직 칼럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 모듈삽입물이 상기 거품몸체와는 다른 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  14. 제 3항에 있어서, 상기 엘라스토머 층의 주위에 끼워지도록 채용된 주위 변부 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  15. 제 8항에 있어서, 상기 직물이 위상 변화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  16. 신체 지지시스템에 있어서,
    a) 거품 몸체
    b) 이들 사이에 공기층을 가지고 각각 독립적으로 변형가능한 복수의 탄성 수직 칼럼
    c) 상기 탄성 수직 칼럼위에 배치되고 이들사이에 접촉하는 엘라스토머 수단
    d) 상기 엘라스토머 수단위에 배치된 공기 투과성 층
    e) 상기 몸체 지지수단과 사용자사이의 인터페이스를 제공하는 커버를 포함하고, 사용자가 상기 몸체 지지수단에 힘을 가할 때 상기 힘이 사용자와 상기 인터페이스에 공기 투과성층을 통하여 그리고 상기 탄성수직 칼럼들 사이의 공기층으로부터 상기 엘라스토머 층위의 영역으로 공기가 흐르게 하도록, 상기 거품 몸체, 복수의 수직 칼럼, 엘라스토머 수단, 공기 투과성 및 커버가 협동 조립체인 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 수직 칼럼이 상기 거품몸체로부터 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 수직 칼럼이 상기 엘라스토머 수단으로부터 하부로 연장되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 거품몸체가 그 내부에 형성된 복수의 채널들을 가지고 상기 채널이 상기 공기층으로부터 상기 인터페이스로의 공기흐름을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 거품몸체와 상기 엘라스토머 층사이에 배치된 모듈 삽입물을 더 포함하고, 상기 모듈삽입물이 몇몇 상기 수직 칼럼들을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  21. 제 20항에 있어서, 수직 칼럼이 거품몸체와는 다른 경직도를 가지는 물질인 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 엘라스토머 층이 젤라틴질 물질과 폴리머 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  23. 제 16항에 있어서, 커버 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 직물이 위상 변화 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  25. 제 1항에 있어서, 에너지 소실 수단을 더 포함하고, 상기 에너지 소실수단이 가요성 유체 구획부를 포함하고, 상기 가요성 유체 구획부가 점성유체 볼륨을 포함하여 상기 유체의 한 부분이 상기 가요성 유체구획부상의 수직 힘에 응답하여 가요성 유체 구획부내에서 움직이는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 가요성 유체 구획부가 복수의 상호연결된 챔버들을 포함하여, 점성 유체가 상기 가요성 유체 구획부사으이 수직힘에 응답하여 한 챔버 로부터 다른 챔버로 움직이는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 가요성 유체 구획부가 상기 탄성 거품몸체 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  28. 제 25항에 있어서, 상기 에너지 소실 수단이 상기 엘라스토머 수단 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  29. 제 25항에 있어서, 상기 거품몸체가 복수의 수직 칼럼을 포함하고 상기 가요성 유체 구획부가 이들을 통해 연장되는 복수의 오리피스를 가지도록 형성되고 상기 오리피스가 수직 길이 부분을 둘러싸고 수직 칼럼을 수용하는 크기로 형성 및 위치되는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  30. 제 25항에 있어서, 가요성 유체 구획부와 유체 교통하는 저장소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  31. 제 25항에 있어서, 가요성 유체 구획부내에 점성 유체의 흐름을 제어하도록 채용되는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 지지시스템.
  32. 에너지 소실 시스템에 있어서, 가요성 유체 구획부를 포함하여 구성되고, 상 기 가요성 유체 구획부가 점성 유체의 볼륨을 포함하여 상기 점성유체의 부분이 가요성 유체 구획부상의 수직힘에 응답하여 상기 가요성 유체 구획부내로부터 움직이도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 소실 시스템.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 가요성 유체 구획부가 복수의 상호연결된 챔버들을 포함하여 상기 점성 유체가 가요성 유체 구획부상의 수직힘에 응답하여 한 챔버로부터 다른 챔버로 움직이도록 하는 는 것을 특징으로 하는 에너지 소실 시스템.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 가요성 유체 구획부와 유체 교통하는 저장소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소실 시스템.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 점성유체가 1-15 범위의 스케일 Shore A 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 에너지 소실 시스템.
  36. 제 32항에 있어서, 상기 점성 유체가 미네랄 오일인 것을 특징으로 하는 에너지 소실 시스템.
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