KR20180018593A - 쿠션 빈 셀들의 압력 분배 정렬된 어레이 - Google Patents

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Abstract

본원에 기술되고 청구된 실시 예들은, 빈 셀들의 제 1 매트릭스 및 빈 셀들의 제 1 매트릭스에 대향하는 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 포함하고, 제 2 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들은 제 1 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들에 부착되고, 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 제 2 매트릭스의 빈 셀들 보다 높은 셀 분해도를 갖는 셀룰러 쿠션 시스템을 포함한다. 다른 실시 예는, 쿠션 시스템을 제조하는 방법에 있어서, 빈 셀들의 제 1 매트릭스를 성형하는 단계, 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 성형하는 단계 -제 1 매트릭스의 빈 셀들은 제 2 매트릭스의 빈 셀들보다 높은 셀 분해도를 가짐- 및 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계를 포함한다.

Description

쿠션 빈 셀들의 압력 분배 정렬된 어레이
본 발명은 일반적으로 바디 패딩(body padding) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2015 년 7월 9일자로 출원 된 미국 특허 가출원 제62/190,627호, 발명의 명칭이 "쿠션 셀들의 압력 분배 정렬된 어레이(Pressure Distributing Aligned Arrays of Cushioning Void Cells)"에 우선권을 주장하고, 이들 모두는 본원에 개시되고 교시된 모든 것에 대한 참조로 구체적으로 포함된다.
쿠션 시스템(Cushioning systems)은 인체의 편안한과 충격 보호를 포함한 다양한 용도로 사용된다. 쿠션 시스템은 신체의 일부분에 인접하게 위치하며 신체와 신체 사이의 충돌할 수 있는 하나 이상의 대상물 사이에 장벽(barrier)을 제공한다. 예를 들어, 포켓 스프링 매트리스(pocketed spring mattress)에는 침대 프레임에서 신체를 보호하는 밀집 결합된 금속 스프링의 어레이(array of close-coupled metal springs)를 포함한다.
유사하게, 의자, 장갑, 무릎 패드, 헬멧 등은 신체의 일부와 하나 이상의 물건 사이에 장벽을 제공하는 쿠션 시스템을 각각 포함할 수 있다.
쿠션 시스템에는 다양한 구조가 사용된다. 예를 들어, 밀집 결합된(close-coupled) 폐쇄형-셀(closed-cell) 공기 및/또는 물 챔버들의 어레이는 종종 공기 및 물 매트리스를 구성한다. 밀집 결합된 스프링의 어레이는 종종 종래의 매트리스를 구성한다. 추가적인 예는, 개방형 또는 폐쇄형 셀(open-or closed-cell) 폼(foam) 및 탄성중합체의 벌집 구조를 포함한다.
폐쇄형 또는 개방형 셀들 또는 스프링의 어레이를 이용하는 쿠션 시스템의 경우, 셀들 또는 스프링들이 직접 결합되거나, 하나 이상의 통합 층들(unifying layers)이 각각의 셀들 또는 스프링들을 그것들의 말단에서 각각 결합시키는데 사용될 수 있다. 셀들 또는 스프링들을 직접 연결하거나 또는 셀들 또는 스프링들을 그것들의 말단을 간접적으로 연결하는 것이 쿠션 시스템을 함께 묶는데 효과적이다.
일 실시 예의 목적은 쿠션 빈 셀들의 압력 분배 정렬된 어레이를 제공하는 것이다.
본원에 기술되고 청구된 실시 예들은, 빈 셀들의 제 1 매트릭스 및 빈 셀들의 제 1 매트릭스에 대향하는 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 포함하고, 제 2 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들은 제 1 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들에 부착되고, 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 제 2 매트릭스의 빈 셀들 보다 높은 셀 분해도를 갖는 셀룰러 쿠션 시스템을 포함한다. 다른 실시 예는, 쿠션 시스템을 제조하는 방법에 있어서, 빈 셀들의 제 1 매트릭스를 성형하는 단계, 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 성형하는 단계 -제 1 매트릭스의 빈 셀들은 제 2 매트릭스의 빈 셀들보다 높은 셀 분해도를 가짐- 및 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면 및 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계를 포함한다. 결과적으로, 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트리스와 접촉하여 배치될 때, 보다 많은 압력의 분배가 있게 된다.
이 요약은 단순한 형태의 개념을 소개하기 위해 제공되며 자세한 내용은 아래에서 구체적으로 설명된다. 이 요약은 청구된 주제의 주요 특징이나 필수적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 제한하는데 사용되지 않는다. 이들 및 다양한 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.
도 1은 부하가 없는 상태의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 2는 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 3은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 정면도이다.
도 4는 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 5는 도 4의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 확대된 저면도이다.
도 6은 부하가 없는 상태의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 7은 도 6의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 8은 도 6의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 제 2 측면 사시도이다.
도 9는 예시적인 셀룰러 쿠션의 정면도이다.
도 10은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다.
도 11은 부하가 없는 상태의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 평면도이다.
도 12는 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 저면 사시도이다.
도 13은 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 측면 사시도이다.
도 14는 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 상부 투시도이다.
도 15는 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 정면도이다.
도 16은 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 제 2 정면도이다.
도 17은 두 개의 쿠션 시스템의 응력/변형률 곡선의 그래프이다.
도 18은 예시적인 쿠션 시스템을 제조하기 위한 예시적인 단계들의 순서도이다.
도 1은, 부하가 없는 상태(unloaded state)의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템(100, cellular cushioning system)의 사시도이다. 셀룰러 쿠션 시스템(100)은 2 개의 매트릭스들(matrices)로 배열된 빈 셀들(void cells, 예를 들어, 빈 셀(104) 또는 빈 셀(107))을 포함한다. 이 개시의 목적 상, 2 개의 매트릭스는 상부 매트릭스(106, top matrix) 및 하부 매트릭스(108, bottom matrix)이다. 그러나, 다른 구현에서, 상부 매트릭스 및 하부 매트릭스는 원하는 용어 또는 구성에 따라 우측 및 좌측 매트릭스들, 제 1 및 제 2 매트릭스들, 바닥 및 상부 매트릭스들 등으로 지칭될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상부 매트릭스(106)는 하부 매트릭스(108)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(107))과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상인 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))을 구비한다. 일 실시 예에서, 하부 매트릭스(108)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(107))은 상부 매트릭스(106)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))보다 크고 깊다. 일 실시 예에서, 더 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))는 큰 셀들보다 54% 더 작다. 다른 실시 예에서, 더 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))는 큰 셀들보다 5-90% 더 작다. 상부 매트릭스(106)의 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))은 하부 매트릭스(108)의 큰 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(107))보다 높은 셀 분해도(cell resolution) 및 더 낮은 깊이를 가짐으로써, 예를 들어, 매트릭스들의 상부에 앉거나 걸을 수 있는 사용자에 대해, 보다 부드러운 하부 매트릭스(108) 및 보다 지지적이고(supportive) 부하가 분배되고(load-distributed) 단단한(firm) 상부 매트릭스(106)가 생긴다.
빈 셀들의 벽 두께는 빈 셀의 높이에 따라 변할 수 있다. 각 빈 셀에는 봉우리(peak) 또는 바닥 표면들(bottom surface)이 있고, 벽 두께는 대향하는 빈 셀들의 봉우리 또는 바닥 표면들 보다 두껍거나 더 얇을 수 있다. 봉우리 또는 바닥 표면의 용어는 구현에 따라 다를 수 있다. 바닥 표면이 편평한 빈 셀에서, 봉우리는 전제 바닥 표면일 수 있다. 빈 셀의 바닥이 편평하지 않고, 바닥 표면 중심 근처에 "봉우리" 모양을 이루는 구현에서 봉우리는 바닥 표면의 가장 높은 지형(feature)이다. 빈 셀(107)의 바닥 표면이 실질적으로 편평한 실시 예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 벽 두께는 빈 셀(107)의 봉우리 또는 바닥 표면보다 클 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다. 빈 셀들의 벽 두께를 그 높이 이상으로 변화시키는 것은 빈 셀들의 압축량에 따라 변화하는 저항력(resistive force)을 발생시키는 데 사용될 수 있다(즉, 양의(positive) 및/또는 증가하는 스프링 상수를 통해). 결과적으로 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스(106)와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스(108)를 가로 질러 더 많은 압력 분배(pressure distribution)가 있게 된다.
매트릭스들 내의 빈 셀들의 배열은 다양할 수 있다. 도 1의 실시 예에서, 상부 매트릭스(106) 내의 더 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(104))의 중심은 대향하는 큰 빈 셀(예를 들어, 빈 셀(107))의 모서리와 정렬되고, 상부 매트릭스의 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스의 큰 빈 셀들의 비율은 4:1이다. 다른 실시 예에서, 하부 매트릭스 내의 빈 셀과 대향하는 상부 매트릭스 내의 2 개의 빈 셀들이 있을 수 있다(예를 들어, 2:1 비율로). 또한, 상부 매트릭스의 더 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스의 더 큰 빈 셀들의 다른 비율이 존재할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하부 매트릭스(108) 및 상부 매트릭스(106)의 빈 셀들은 부분적으로만 대향하거나 또는 대향하지 않도록 오프셋(offset) 될 수 있다.
빈 셀들이 부분적으로 다른 빈 셀들에 부분적으로 대향하는 구현 예에서, 서로 직접 대향하는 것과는 대조적으로, 각각의 대향하는 빈 셀들의 중심에 더 적은 재료가 존재한다.
특히, 상부 매트릭스 내에 작은 빈 셀들이 존재하고, 하부 매트릭스 내에 큰 빈 셀들이 존재하는 실시 예들에서, 더 작은 빈 셀들의 가장자리들은 큰 빈 셀들의 가장자리들에 적층 된다. 이러한 구현은 더 많은 유연성, 향상된 압력 분배, 사용자에 대한 보다 큰 편안함 및/또는 완충을 제공한다.
상단 및 하단 매트릭스들 사이의 빈 셀들의 밀도가 다르기 때문에, 밀도가 낮은 매트릭스 셀(예를 들어, 빈 셀(107))이 여러 개의 밀도가 높은 매트릭스 셀(예를 들어, 빈 셀(104))에 결합되어 기하학적 구조가 일치하지 않아 하나의 빈 셀이 다른 빈 셀을 뒤집을 수 있는 가능성을 방지한다. 상이한 밀도의 층들을 갖는 것은, 상이한 높이의 상부 및 하부 매트릭스들을 허용한다; 상부 및 하부 매트릭스들이 상이한 상대 강성을 갖도록 허용한지만, 원한다면 상부 및 하부 매트릭스들 재료들이 이를 방지하도록 변형될 수 있다.
셀룰러 쿠션 시스템(100)은 다양한 제조 공정(예를 들어, 열 성형(thermoforming), 압출(extrusion), 라미네이팅(laminating), 블로우 성형(blow molding) 및 사출 성형(injection molding) 등)을 사용하여 제조될 수 있다. 일 실시 예에서, 2개의 개별 매트릭스들, 즉 상부 매트릭스(106) 및 하부 매트릭스(108)를 형성함으로써 제조된다. 그 다음, 두 매트릭스들은 상부 매트릭스(106) 및 하부 매트릭스(108)의 빈 셀들의 봉우리들 또는 바닥 표면들에서 함께, 용접, 적층, 접착제 또는 다른 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(106)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(118)) 하부 매트릭스(108)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(116))에 부착된다.
2 개의 매트릭스들에서 상이한 개수의 빈 셀들을 갖는 다양한 구성으로 인해, 빈 셀들의 서로에 대한 부착은 각각 빈 셀 상에 상이한 접촉 지점들에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 빈 셀(107) 보다 작은 빈 셀(104)는, 빈 셀(104) 및 빈 셀(110)의 봉우리 표면의 대부분은 빈 셀(107)의 봉우리 표면 모서리들에만 부착되는 방식으로 빈 셀(107)에 부착될 수 있다.
빈 셀들은 압축 스프링들과 유사하게 압축력으로 인한 휘어짐(deflection)에 저항하는 중공 챔버들(hollow chamber)이다. 그러나 압축 스프링과는 달리, 빈 셀들의 휘어짐은 저항력의 선형적인 증가를 유발하지 않는다. 대신, 빈 셀들의 휘어짐에 대한 저항력은 빈 셀들의 압축 변위의 대부분에 대해서 상대적으로 일정하다. 이것은 셀룰러 쿠션 시스템(100)이 사용자의 신체에 균등한 힘을 가하여 사용자의 신체에 부합하도록 한다. 다른 구현들에서, 빈 셀들의 각각은 양 또는 음의 스프링 상수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들 각각의 스프링 상수는 셀룰러 쿠션 시스템(100) 내의 빈 셀들의 상대 위치에 따라 변할 수 있다.
적어도 빈 셀들의 재료, 벽 두께, 크기 및 형상은 빈 셀들 각각이 적용할 수 있는 저항력을 형성한다. 빈 셀들에 사용되는 재료는 일반적으로 예상되는 하중 조건 하에서, 탄성적으로 변형될 수 있으며, 셀룰러 쿠션 시스템(100)의 기능을 손상시키는 다른 파괴를 겪거나 파괴되지 않고, 많은 변형을 견딜 수 있다. 예를 들어, 재료는 열가소성 우레탄(thermoplastic urethane), 열가소성 탄성중합체(thermoplastic elastomers), 스티렌 계 공-중 합체(styrenic co-polymers), 고무, Dow Pellethane®, Lubrizol Estane®, Dupont ™ Hytrel®, ATOFINA Pebax® 및 Krayton 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 벽 두께는 5mil 내지 80mil 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 각 빈 셀들의 크기는 정육면체(cubical)의 구현에서 5mm 내지 70mm 의 측 범위일 수 있다. 또한, 빈 셀은 정육면체, 피라미드 형, 반구형 또는 중공 형상의 내부 체적(hollow interior volume)을 가질 수 있는 임의의 다른 형상 일 수 있다. 다른 형상은 전술한 입체 구현과 유사한 치수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들은 서로로부터 다양한 거리로 이격되어 있을 수 있다. 이격된 범위는 예를 들어 2.5mm 내지 150mm이다.
일 실시 예에서, 빈 셀들은 사다리꼴 부피 및 둥근 상부를 갖는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는다. 빈 셀의 기하학적 구조는 시스템(100)의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭(Bunching)을 제공 할 수 있다. 번칭은 빈 셀들의 수직 측벽들 및 모서리들에 특히 발생하고, 압력 지점들 및 셀룰러 쿠션 시스템 전체에 덜 균일한 감각을 야기하는 재료의 다수의 주름들(folds)을 생성하는 방식으로 재료를 휘게 할(buckles) 수 있다. 또한, 빈 셀들의 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 간격은 뒤얽힌 폼(convoluted foam)과 유사한 사용자 감각을 생성할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 빈 셀들은 원통형 체적 및 둥근 상단부를 갖는 둥근 모양을 갖는다. 그 빈 셀의 기하학적 구조는 또한 셀룰러 쿠션 시스템의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭을 제공 할 수 있다. 또한, 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 근접한 간격은 사용자에게 보다 균일한 느낌을 생성 할 수 있다. 다른 빈 셀들의 형태가 본 명세서에서 고려된다.
셀룰러 쿠션 시스템(100) 내의 셀들의 재료, 벽 두께, 셀 크기 및/또는 셀 간격은 빈 셀들의 압축(예를 들어, 측벽의 좌굴)에 의한 기계적 노이즈의 발생을 최소화하도록 최적화 될 수 있다. 예를 들어, 셀들의 특성은 적용된 힘과 변위 사이의 부드러운 관계를 제공하도록 최적화 될 수 있다. 또한, 얇은 윤활 코팅(light lubricating coating, 예를 들어, 활석 분말(talcum powder) 또는 오일)이 빈 셀들의 외부에 사용되어 서로 접촉 및 이동하는 빈 셀들에 의해 생성되는 노이즈를 감소 시키거나 제거 할 수 있다. 기계적 소음의 감소 또는 제거는 사용자에게 보다 만족스러운 셀룰러 쿠션 시스템(100)의 이용을 만들 수 있다. 또한, 빈 셀들의 상단부의 기하학적 구조는 사용자 편의성을 향상 시키도록 매끄러울 수 있다.
각 빈 셀은 매트릭스 내의 인접한 빈 셀들로 둘러싸여 있다. 예를 들어, 빈 셀(104)은 상부 매트릭스(106) 내의 3 개의 이웃한 빈 셀들(110)에 의해 둘러 쌓인다. 셀룰러 쿠션 시스템(100)에서, 각각의 모서리 빈 셀에 대해 3 개의 인접한 빈 셀들, 각 가장자리 셀에 대해 5 개의 인접한 빈 셀들 및 빈 셀들의 나머지에 대해 8 개의 인접한 빈 셀들이 존재한다. 다른 구현 예는 각각의 빈 셀에 대해 보다 큰 또는 보다 적은 인접한 빈 셀들을 가질 수 있다. 또한, 각각의 빈 셀은 대향하는 매트릭스 내에서 상응하고 대향하는 하나 이상의 빈 셀을 갖는다. 예를 들어, 상부 매트릭스(106)의 빈 셀(104)은 하부 매트릭스의 빈 셀(107)에 의해 대향된다.
인접한 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 이웃하는 빈 셀들은 본 명세서에서 집합적으로 인접한 빈 셀들로서 지칭된다. 다양한 구현 예에서, 하나 이상의 이웃하는 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 대향하고 이웃한 빈 셀들은 개별적인 빈 셀의 독립적인 압축 범위 내에서 실질적으로 압축되지 않는다.
일 실시 예에서, 빈 셀들은 주변 공기로 채워지고 대기(atmosphere)로 개방된다. 다른 실시 예에서, 빈 셀들은 공기 이외의 폼 또는 유체로 채워진다. 폼 또는 특정 유체는 사용자의 신체를 단열시키고, 사용자의 신체로부터 셀룰러 쿠션 시스템(100)으로/로부터의 열 전달을 용이하게 하고 및/또는 셀룰러 쿠션 시스템(100)의 에 대한 휘어짐의 저항성에 영향을 줄 수 있다. 진공 또는 거의 진공인 환경(예를 들어, 우주 공간)에서, 중공 챔버들은 채워지지 않을 수 있다.
또한, 빈 셀들은 빈 셀들이 압축 및 압축 해제 될 때 공기 또는 다른 유체가 자유롭게 통과 할 수 있는 하나 이상의 개구들(apertures) 또는 구멍들(holes, 미도시)을 구비할 수 있다. 휘어짐에 대한 저항을 위해 공기 압력에 의존하지 않음으로써 빈 셀들은 변형에 대한 비교적 일정한 저항력을 얻을 수 있다. 또한, 빈 셀들은 매트릭스를 통해 통로들(passages, 미도시)을 통해 서로 개방(즉, 유체 연결) 될 수 있다. 구멍들 및/또는 통로들은 또한 가열 또는 냉각 목적으로 유체를 순환 시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 구멍들 및/또는 통로들은 가열 또는 냉각 유체가 셀룰러 쿠션 시스템(100)에 진입하고, 셀룰러 쿠션 시스템(100)을 통과하는 경로를 따르고, 셀룰러 쿠션 시스템(100)을 빠져 나오는 경로를 형성한다.
구멍들 및/또는 통로들은 또한 공기가 셀룰러 쿠션 시스템(100) 내로 들어오고, 그 내부에서 이동하고, 및/또는 빠져 나갈 수 있는 속도를 제어 할 수 있다. 예를 들어, 빠르게 적용되는 무거운 하중의 경우, 구멍들 및/또는 통로들은 공기가 셀룰러 쿠션 시스템(100) 내에서 얼마나 빠르게 이동하거나 빠져나갈 수 있는 정도를 제한 할 수 있으며, 따라서 사용자에게 추가적인 쿠션을 제공 할 수 있다.
구멍들은 세척을 용이하게 하기 위해 셀룰러 쿠션 시스템(100)상의 대향하는 빈 셀들의 접합 표면들(mating surfaces) 상에 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로, 물 및/또는 공기는 오염 물질을 배출(flush out)하기 위해 대향하는 빈 셀들의 구멍들을 통해 힘이 인가될 수 있다. 빈 셀들 각각이 통로들을 통해 연결되는 실시 예에서, 물 및/또는 공기는 셀룰러 쿠션 시스템(100)의 일 단부에 도입되고 셀룰러 쿠션 시스템(100)통해 측 방향을 따라서 타단부로 배출되어 오염물을 배출할 수 있다. 또한, 셀룰러 쿠션 시스템(100)은 항균 물질로 처리 될 수 있거나 셀룰러 쿠션 시스템(100) 재료 자체가 향균 물질일 수 있다.
도 2는 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 배면 사시도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(200)은 상부 매트릭스(206) 및 하부 매트릭스(208)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(204) 또는 빈 셀(207))을 포함한다. 상부 매트릭스(206)는 하부 매트릭스(208)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(204))을 갖는다. 상부 매트릭스(206)의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(208)의 큰 빈 셀들보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지며, 이는 보다 부드러운 하부 매트릭스(208) 및 보다 지지적이고 하중-분산되고 딱딱한 상부 매트릭스(206)를 생성한다. 결과적으로, 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스(206)와 접촉하여 배치 될 때, 보다 균일한 압력 분배가 있게 된다.
상부 매트릭스(206) 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(204))은 하부 매트릭스(208)의 큰 대향하는 빈 셀(예를 들어, 빈 셀(207))의 모서리들과 정렬된다. 이 실시 예에서, 하부 매트릭스(208)의 큰 빈 셀들에 대한 상부 매트릭스(206)의 작은 빈 셀들의 비율은 4:1이다. 또 다른 구현 예에서, 상부 매트릭스(206)의 빈 셀에 대향하는 하부 매트릭스(208) 내에 4 개의 빈 셀이 존재할 수 있다(예를 들어, 2:1 비율). 또한, 하부 매트릭스(208)의 큰 빈 셀들(207)에 대한 상부 매트릭스(206)의 작은 빈 셀들(204)의 다른 비율들이 존재할 수 있다.
빈 셀(207)보다 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(204))은, 큰 빈 셀(207)의 표면 모서리들에만 그들의 봉우리들의 표면들을 갖는 빈 셀(207)에 부착한다. 상부 매트릭스(206)의 빈 셀들은 하부 매트릭스(208)의 빈 셀들과 4:1의 비율로 정렬되고, 하부 매트릭스(208)의 하나의 빈 셀에 성형된 상부 매트릭스(206)의 4 개의 빈 셀들과 정렬된다. 상부 매트릭스(206)가 하부 매트릭스(208)에 성형되는 인터페이스는 상부 매트릭스(206) 내의 빈 셀들의 봉우리들의 모서리들에 대한 하부 매트릭스(208) 상의 빈 셀들의 봉우리들(미도시)의 표면 일 수 있다. 부착 위치는 다양할 수 있다.
도 2에서, 셀룰러 쿠션 시스템(200)의 둘레에 위치 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(207)) 사이에 인접한 채널들(예를 들어, 채널(214))이 존재한다. 채널들(214)은 국부적인 영역의 부분적으로 독립적인 압축을 어느 정도 까지 제공하는 인터페이스의 표면을 해체시키는 기능을 주로 한다. 채널(214)들은 또한 셀들 사이의 공기의 응집(trapping)을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널들(214)은 또한 보다 일관성있는 성형을 촉진하기 위한 제조 목적을 위해 구비 될 수 있다. 채널들은 다양한 크기로 형성될 수 있고, 일부 구현 예들에서, 채널들(214)은 빈 셀들을 분리하고 반전된 빈 셀들(inverted void cells)을 형성하는 깊이를 가질 수 있다(도 6 참조).
도 3은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템(300)의 정면도이다. 셀룰러 쿠션 시스템(300)은 상부 매트릭스(306) 및 하부 매트릭스(308)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(304))을 포함한다.
상부 매트릭스(306)는 하부 매트릭스(308)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상인 빈 셀들(예를 들어, 텔(304))을 갖는다. 구체적으로, 하부 (308)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(307))은 상부 매트릭스(306)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(304))보다 크고 깊다. 상부 매트릭스(306)의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(308)의 큰 빈 셀들보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로 보다 부드러운 하부 매트릭스(308) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(306)를 생성한다.
상부 매트릭스(306)가 하부 매트릭스(308)에 부착되는 인터페이스는 상부 매트릭스(306)상의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(316))의 모서리들에 대한 하부 매트릭스(308) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(318))일 수 있다. 부착 위치는 다를 수 있다. 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(306) 및 하부 매트릭스(308)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 기타의 방식으로 부착된다.
도 4는 예시적인 오프셋 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도이다. 셀룰러 쿠션 시스템(400)은 상부 매트릭스(미도시) 및 하부 매트릭스(408)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407))을 포함한다. 상부 매트릭스는 하부 매트릭스(508)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들을 갖는다. 일 실시 예에서, 하부 매트릭스(508)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407))은 상부 매트릭스의 빈 셀들보다 크고 깊다. 상부 매트릭스의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(508)의 큰 빈 셀들보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 더 부드러운 하부 매트릭스(508) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(506)을 생산한다.
하부 매트릭스(508)의 빈 셀들은 상부 매트릭스의 빈 셀들로부터 오프셋 되어 매트릭스의 내의 각 빈 셀 2 개 이상의 대향하는 빈 셀들과 겹쳐진다. 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스 및 하부 매트릭스(508)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 다른 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스 내의 빈 셀들의 봉우리들은 하부 매트릭스(508)의 빈 셀들의 봉우리들에 부착된다.
도 5에서, 셀룰러 쿠션 시스템(500)의 둘레에 위치 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(507)) 사이에 인접한 채널들(예를 들어, 채널(514))이 존재한다. 채널들(514)은 국부적인 영역의 부분적으로 독립적 인 압축을 제공하는 인터페이스의 표면을 해체시키는 기능을 주로 한다. 채널들(514)은 또한 셀들 사이의 공기의 응집을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널들(514)은 또한 보다 일관성 있는 성형을 촉진하기 위한 제조 목적을 위해 구비될 수 있다. 채널(514)들은 다양한 크기를 가질 수 있고, 일부 구현 예에서, 채널들(514)은 빈 셀들을 분리하고, 반전된 빈 셀들을 형성하는 깊이를 가질 수 있다(도 6 참조).
도 5는, 도 4의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 확대된 저면도이다. 셀룰러 쿠션 시스템(500)은 상부 매트릭스 및 하부 매트릭스에 배열된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(504) 또는 빈 셀(407))을 포함하며, 보이기는 하지만 투명성으로 인해 서로 구별되지 않는다. 상부 매트릭스는 하부 매트릭스의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407))과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상인 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(404))을 갖는다.
특히, 하부 매트릭스의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407))은 상부 매트릭스의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(404))보다 크고 더 깊다. 빈 셀들의 상부 매트릭스는 하부 매트릭스 보다 높은 셀 분해도 및 낮은 깊이를 가지므로, 더 부드러운 하단 매트릭스와 지지적인 상부 매트릭스(406)를 생성한다. 결과적으로, 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스를 가로 질러 더 균일한 압력 분배가 있을 수 있다.
상부 매트릭스 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(404))은 대향하는 큰 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407))의 모서리들과 정렬된다. 이 예에서는 상부 매트릭스의 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스의 큰 빈 셀들의 비율이 다르다. 예를 들어, 도 4에서, 중앙 빈 셀은 2:1의 비율을 갖는다. 또 다른 구현에서, 4:1 비율이 있을 수 있거나 또 다른 구현 예에서는 하부 매트릭스의 빈 셀들에 대항하는 상부 매트릭스에 4 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 존재할 수 있다(예를 들어, 3:1 비율). 그러나, 상부 매트릭스의 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스의 큰 빈 셀들의 다른 비율이 있을 수 있으며, 동일한 셀룰러 쿠션 시스템 내에서 빈 셀들의 상이한 비율이 존재할 수 있다(예를 들어, 일부의 대향하는 셀들의 비율은 4:1이고, 대향하는 다른 셀들은 2:1 비율이다.).
빈 셀(407)보다 작은 빈 셀(404)은 큰 빈 셀(407)의 표면 모서리들에만 그것의 봉우리의 표면을 갖는 빈 셀(407)에 부착한다. 이 구현에서 상부 매트릭스의 빈 셀들은 하부 매트릭스의 빈 셀들과 2:1 비율로 정렬되며, 하부 매트릭스 내의 하나의 빈 셀로 성형 된 상부 매트릭스의 2개의 빈 셀들을 가지고 정렬된다. 상부 매트릭스가 하부 매트릭스에 부착되는 인터페이스는 하부 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리들의 모서리들에 대한 상부 매트릭스 상의 빈 셀들의 봉우리들의 표면들 일 수 있다. 부착 위치는 다를 수 있습니다.
도 4에서, 셀룰러 쿠션 시스템(400)의 둘레에 위치 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(407)) 사이에 인접한 채널들(예를 들어, 채널(414))이 존재한다. 채널들(414)은 국부적인 영역의 부분적으로 어느 정도로 독립적인 압축을 제공하는 인터페이스의 표면을 해체시키는 기능을 주로 한다. 채널들(414)은 또한 셀들 사이의 공기의 응집을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널들(414)은 또한 보다 일관성 있는 성형을 촉진하기 위한 제조 목적을 위해 구비될 수 있다. 채널(414)들은 다양한 크기를 가질 수 있고, 일부 구현 예에서, 채널들(414)은 빈 셀들을 분리하고, 반전된 빈 셀들을 형성하는 깊이를 가질 수 있다(도 6 참조).
도 6은 부하가 없는 상태의 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템(600)의 사시도이다. 셀룰러 완충 시스템(600)은 2 개의 매트릭스들 내에 배열된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(604) 또는 빈 셀(607))를 포함한다. 이 개시의 목적 상, 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(606) 및 하부 매트릭스(608)이다. 그러나, 다른 구현에서, 상부 매트릭스 및 하부 매트릭스는 원하는 용어 또는 구성에 따라 우측 및 좌측 매트릭스들, 제 1 및 제 2 매트릭스들, 바닥 및 상부 매트릭스들 등으로 지칭될 수 있다.
도 6에서, 상부 매트릭스(606)는 하부 매트릭스(608)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(607))과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(604))을 포함한다. 일 실시 예에서, 하부 매트릭스(608)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(607))은 상부 매트릭스(606)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(604))보다 크고 깊다. 상부 매트릭스(606)의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(608)의 큰 빈 셀들보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 더 부드러운 하부 매트릭스(608) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(606)을 생성한다.
빈 셀들의 벽 두께는 빈 셀의 높이에 따라 변할 수 있다. 각 빈 셀에는 봉우리 또는 바닥 표면들(bottom surface)이 있고, 벽 두께는 대향하는 빈 셀들의 봉우리 또는 바닥 표면들 보다 두껍거나 더 얇을 수 있다. 봉우리 또는 바닥 표면의 용어는 구현에 따라 다를 수 있다. 바닥 표면이 편평한 빈 셀에서, 봉우리는 전제 바닥 표면일 수 있다. 빈 셀의 바닥이 편평하지 않고, 바닥 표면 중심 근처에 "봉우리" 모양을 이루는 구현에서 봉우리는 바닥 표면의 가장 높은 지형(feature)이다. 빈 셀(604)의 바닥 표면이 실질적으로 편평한 실시 예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 벽 두께는 빈 셀(604)의 바닥 표면(616) 또는 봉우리보다 클 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다. 빈 셀들의 벽 두께를 그 높이 이상으로 변화시키는 것은 빈 셀들의 압축량에 따라 변화하는 저항력(resistive force)을 발생시키는 데 사용될 수 있다(즉, 양의(positive) 및/또는 증가하는 스프링 상수를 통해). 결과적으로 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스(606)와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스(608)를 가로 질러 더 많은 압력 분배가 있게 된다.
매트릭스들 내의 빈 셀들의 배열은 다양할 수 있다. 도 6의 실시 예에서, 상부 매트릭스(606) 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(604) 및 빈 셀(609))은 대향하는 큰 빈 셀(예를 들어, 빈 셀(607))의 모서리들과 정렬되고, 상부 매트릭스(606)의 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스(608)의 큰 빈 셀들의 비율은 4:1이다. 다른 실시 예에서, 하부 매트릭스(608) 내의 빈 셀과 대향하는 상부 매트릭스(606) 내에 4 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 있을 수 있다(예를 들어, 2:1 비율로). 그러나, 상부 매트릭스(606)의 더 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스(608)의 큰 빈 셀들의 다른 비율이 존재할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하부 매트릭스(608) 및 상부 매트릭스(606)의 빈 셀들은 부분적으로만 대향하거나 또는 대향하지 않도록 오프셋 될 수 있다(도 9 참조).
셀룰러 쿠션 시스템(600)은 다양한 제조 공정(예를 들어, 열 성형, 압출, 라미네이팅, 블로우 성형및 사출 성형 등)을 사용하여 제조될 수 있다. 일 실시 예에서, 2개의 개별 매트릭스들, 즉 상부 매트릭스(606) 및 하부 매트릭스(608)를 형성함으로써 제조된다. 그 다음, 두 매트릭스들은 상부 매트릭스(606) 및 하부 매트릭스(608)의 빈 셀들의 봉우리들 또는 바닥 표면들에서 함께, 용접, 적층, 접착제 또는 다른 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(606)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(616)) 하부 매트릭스(608)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(618))에 부착된다.
2 개의 매트릭스들에서 상이한 개수의 빈 셀들을 갖는 다양한 구성으로 인해, 빈 셀들의 서로에 대한 부착은 각각 빈 셀 상에 상이한 접촉 지점들에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 빈 셀(607) 보다 작은 빈 셀들(604 및 609)의 봉우리 표면의 대부분은 빈 셀(607)의 봉우리 표면 모서리들에만 부착되는 식으로 빈 셀(607)에 부착될 수 있다.
일부 구현 예에서, 매트릭스 내의 적어도 일부 빈 셀들 사이에 채널들이 있을 수 있다. 도 6에서, 하부 매트릭스(608)는 상부 매트릭스(606) 및 하부 매트릭스(608)에서 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀들(607, 610))을 분리하는 상당한 채널들(significant channels, 예를 들어, 채널들(614))을 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 쿠션 시스템의 상부 매트릭스 내의 모든 빈 셀들 사이에 채널들이 존재하는 구현 예에서, 채널들은 하부 매트릭스(608) 내에 고르게 분배된 반전된 빈 셀들(예를 들어, 반전된 빈 셀(612))을 형성한다. 도 6에서, 9 개의 빈 셀들 사이의 12 개의 채널들에 의해 형성되는 4 개의 반전된 빈 셀들이 존재한다. 그러나, 빈 셀들의 개수 및 채널들 개수는 구현에 따라 변경될 수 있다.
빈 셀들은 압축 스프링들과 유사하게 압축력으로 인한 휘어짐에 저항하는 중공 챔버들)이다. 그러나 압축 스프링과는 달리, 빈 셀들의 휘어짐은 저항력의 선형적인 증가를 유발하지 않는다. 대신, 빈 셀들의 휘어짐에 대한 저항력은 빈 셀들의 압축 변위의 대부분에 대해서 상대적으로 일정하다. 이것은 셀룰러 쿠션 시스템(600)이 사용자의 신체에 균등한 힘을 가하여 사용자의 신체에 부합하도록 한다. 다른 구현들에서, 빈 셀들의 각각은 양 또는 음의 스프링 상수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들 각각의 스프링 상수는 셀룰러 쿠션 시스템(600) 내의 빈 셀들의 상대 위치에 따라 변할 수 있다.
적어도 빈 셀들의 재료, 벽 두께, 크기 및 형상은 빈 셀들 각각이 적용할 수 있는 저항력을 형성한다. 빈 셀들에 사용되는 재료는 일반적으로 예상되는 하중 조건 하에서, 탄성적으로 변형될 수 있으며, 셀룰러 쿠션 시스템(600)의 기능을 손상시키는 다른 파괴를 겪거나 파괴되지 않고, 많은 변형을 견딜 수 있다. 예를 들어, 재료는 열가소성 우레탄(thermoplastic urethane), 열가소성 탄성중합체(thermoplastic elastomers), 스티렌계 공-중 합체(styrenic co-polymers), 고무, Dow Pellethane®, Lubrizol Estane®, Dupont ™ Hytrel®, ATOFINA Pebax® 및 Krayton 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 벽 두께는 5mil 내지 80mil 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 각 빈 셀들의 크기는 정육면체(cubical)의 구현에서 5mm 내지 70mm 의 측 범위일 수 있다. 또한, 빈 셀은 정육면체, 피라미드 형, 반구형 또는 중공 형상의 내부 체적(hollow interior volume)을 가질 수 있는 임의의 다른 형상 일 수 있다. 다른 형상은 전술한 입체 구현과 유사한 치수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들은 서로로부터 다양한 거리로 이격되어 있을 수 있다. 이격된 범위는 예를 들어 2.5mm 내지 150mm이다.
일 실시 예에서, 빈 셀들은 사다리꼴 부피 및 둥근 상부를 갖는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는다. 빈 셀의 기하학적 구조는 시스템(600)의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭을 제공 할 수 있다. 번칭은 빈 셀들의 수직 측벽들 및 모서리들에 특히 발생하고, 압력 지점들 및 셀룰러 쿠션 시스템 전체에 덜 균일한 감각을 야기하는 재료의 다수의 주름들을 생성하는 방식으로 재료를 휘게 할 수 있다. 또한, 빈 셀들의 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 간격은 뒤얽힌 폼과 유사한 사용자 감각을 생성할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 빈 셀들은 원통형 체적 및 둥근 상단부를 갖는 둥근 모양을 갖는다. 그 빈 셀의 기하학적 구조는 또한 셀룰러 쿠션 시스템의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭을 제공 할 수 있다. 또한, 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 근접한 간격은 사용자에게 보다 균일한 느낌을 생성 할 수 있다. 다른 빈 셀들의 형태가 본 명세서에서 고려된다.
셀룰러 쿠션 시스템(600) 내의 셀들의 재료, 벽 두께, 셀 크기 및/또는 셀 간격은 빈 셀들의 압축(예를 들어, 측벽의 좌굴)에 의한 기계적 노이즈의 발생을 최소화하도록 최적화 될 수 있다. 예를 들어, 셀들의 특성은 적용된 힘과 변위 사이의 부드러운 관계를 제공하도록 최적화 될 수 있다. 또한, 얇은 윤활 코팅(예를 들어, 활석 분말 또는 오일)이 빈 셀들의 외부에 사용되어 서로 접촉 및 이동하는 빈 셀들에 의해 생성되는 노이즈를 감소 시키거나 제거 할 수 있다. 기계적 소음의 감소 또는 제거는 사용자에게 보다 만족스러운 셀룰러 쿠션 시스템(600)의 이용을 만들 수 있다. 또한, 빈 셀들의 상단부의 기하학적 구조는 사용자 편의성을 향상 시키도록 매끄러울 수 있다.
각 빈 셀은 매트릭스 내의 인접한 빈 셀들로 둘러싸여 있다. 예를 들어, 빈 셀(604)은 상부 매트릭스(606) 내의 3 개의 이웃한 빈 셀들(610)에 의해 둘러 쌓인다. 셀룰러 쿠션 시스템(600)에서, 각각의 모서리 빈 셀에 대해 3 개의 인접한 빈 셀들, 각 가장자리 셀에 대해 5 개의 인접한 빈 셀들 및 빈 셀들의 나머지에 대해 8 개의 인접한 빈 셀들이 존재한다. 다른 구현 예는 각각의 빈 셀에 대해 보다 큰 또는 보다 적은 인접한 빈 셀들을 가질 수 있다. 또한, 각각의 빈 셀은 대향하는 매트릭스 내에서 상응하고 대향하는 하나 이상의 빈 셀을 갖는다. 예를 들어, 상부 매트릭스(606)의 빈 셀(604)은 하부 매트릭스의 빈 셀(607)에 의해 대향된다. 다른 실시 예는 빈 셀들의 일부 또는 전부에 대향하는 빈 셀들을 포함하지 않는다.
인접한 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 이웃하는 빈 셀들은 본 명세서에서 집합적으로 인접한 빈 셀들로서 지칭된다. 다양한 구현 예에서, 하나 이상의 이웃하는 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 대향하고 이웃한 빈 셀들은 개별적인 빈 셀의 독립적인 압축 범위 내에서 실질적으로 압축되지 않는다.
일 실시 예에서, 빈 셀들은 주변 공기로 채워지고 대기로 개방된다. 다른 실시 예에서, 빈 셀들은 공기 이외의 폼 또는 유체로 채워진다. 폼 또는 특정 유체는 사용자의 신체를 단열시키고, 사용자의 신체로부터 셀룰러 쿠션 시스템(600)으로/로부터의 열 전달을 용이하게 하고 및/또는 셀룰러 쿠션 시스템(600)의 에 대한 휘어짐의 저항성에 영향을 줄 수 있다. 진공 또는 거의 진공인 환경(예를 들어, 우주 공간)에서, 중공 챔버들은 채워지지 않을 수 있다.
또한, 빈 셀들은 빈 셀들이 압축 및 압축 해제 될 때 공기 또는 다른 유체가 자유롭게 통과 할 수 있는 하나 이상의 개구들(apertures) 또는 구멍들(holes, 미도시)을 구비할 수 있다. 휘어짐에 대한 저항을 위해 공기 압력에 의존하지 않음으로써 빈 셀들은 변형에 대한 비교적 일정한 저항력을 얻을 수 있다. 또한, 빈 셀들은 매트릭스를 통해 통로들(passages, 미도시)을 통해 서로 개방(즉, 유체 연결) 될 수 있다. 구멍들 및/또는 통로들은 또한 가열 또는 냉각 목적으로 유체를 순환 시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 구멍들 및/또는 통로들은 가열 또는 냉각 유체가 셀룰러 쿠션 시스템(600)에 진입하고, 셀룰러 쿠션 시스템(600)을 통과하는 경로를 따르고, 셀룰러 쿠션 시스템(600)을 빠져 나오는 경로를 형성한다. 구멍들 및/또는 통로들은 또한 공기가 셀룰러 쿠션 시스템(600) 내로 들어오고, 그 내부에서 이동하고, 및/또는 빠져 나갈 수 있는 속도를 제어 할 수 있다. 예를 들어, 빠르게 적용되는 무거운 하중의 경우, 구멍들 및/또는 통로들은 공기가 셀룰러 쿠션 시스템(600) 내에서 얼마나 빠르게 이동하거나 빠져나갈 수 있는 정도를 제한 할 수 있으며, 따라서 사용자에게 추가적인 쿠션을 제공 할 수 있다.
구멍들은 세척을 용이하게 하기 위해 셀룰러 쿠션 시스템(600)상의 대향하는 빈 셀들의 접합 표면들 상에 배치 될 수 있다. 보다 구체적으로, 물 및/또는 공기는 오염 물질을 배출(하기 위해 대향하는 빈 셀들의 구멍들을 통해 힘이 인가될 수 있다. 빈 셀들 각각이 통로들을 통해 연결되는 실시 예에서, 물 및/또는 공기는 셀룰러 쿠션 시스템(600)의 일 단부에 도입되고 셀룰러 쿠션 시스템(600)통해 측 방향을 따라서 타단부로 배출되어 오염물을 배출할 수 있다. 또한, 셀룰러 쿠션 시스템(600)은 항균 물질로 처리 될 수 있거나 셀룰러 쿠션 시스템(600) 재료 자체가 향균 물질일 수 있다.
도 7은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 측면 사시도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(700)은 상부 매트릭스(706) 및 하부 매트릭스(708)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(704) 또는 빈 셀(707))을 포함한다. 상부 매트릭스(706)는 하부 매트릭스(708)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(704))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(708)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(707))은 상부 매트릭스(706)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(704))보다 크고 더 깊다. 빈 셀들의 상부 매트릭스(706)는 하부 매트릭스(708)보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(708) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(706)를 생성한다. 결과적으로, 윤곽이 있는(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스(706)와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스(706)를 가로 질러보다 균일 한 압력 분배가 있게 된다.
하부 매트릭스(708) 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 704, 709 및 711)은 큰 대향하는 빈 셀들(예를 들어, 707)의 코너들과 정렬된다. 이 예에서, 하부 매트릭스(708)의 큰 빈 셀들에 대한 상부 매트릭스(706)의 작은 빈 셀들은 4:1 비율이다. 또 다른 구현 예에서, 하부 매트릭스(708)의 빈 셀들에 대향하는 상부 매트릭스(706) 내에 4 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 존재할 수 있다(예를 들어, 2:1 비율). 그러나, 하부 매트릭스(708)의 큰 빈 셀들에 대한 상부 매트릭스(706)의 작은 빈 셀들의 다른 비율이 존재할 수 있다.
빈 셀(707)보다 작은 빈 셀들(704, 709)은 보다 큰 빈 셀(707)의 표면 모서리들에만 그것의 봉우리의 표면을 갖는 빈 셀(707)에 부착한다. 이 구현에서 상부 매트릭스(706)의 빈 셀들은 하부 매트릭스(708)의 빈 셀들과 4:1 비율로 정렬되며, 하부 매트릭스(708) 내의 하나의 빈 셀로 성형 된 상부 매트릭스(706)의 4개의 빈 셀들을 가지고 정렬된다. 상부 매트릭스(706)가 하부 매트릭스(708)에 성형되는 인터페이스는 상부 매트릭스(706)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(718))의 모서리들에 대한 하부 매트릭스(708) 상의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(716))의 표면들 일 수 있다. 부착 위치는 다를 수 있습니다.
하부 매트릭스(708)는 하부 매트릭스(708) 내의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀들(707, 710))을 분리하는 상당한 채널들(예를 들어, 채널들(714))을 포함한다. 채널들은 하부 매트릭스(608) 내에 고르게 분배된 반전된 빈 셀들(예를 들어, 반전된 빈 셀(712))을 형성한다. 도 7에서, 9 개의 빈 셀들 사이의 채널들(714)에 의해 형성되는 4 개의 반전된 빈 셀들(712)이 존재한다. 그러나, 빈 셀들의 개수 및 채널들 개수는 구현에 따라 변경될 수 있다.
도 8은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템의 측면 사시도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(800)은 상부 매트릭스(806) 및 하부 매트릭스(808)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(804) 또는 빈 셀(807))을 포함한다. 상부 매트릭스(806)는 하부 매트릭스(808)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(804))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(808)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(807))은 상부 매트릭스(806)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(804))보다 크고 더 깊다. 빈 셀들의 상부 매트릭스(806)는 하부 매트릭스(808)보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(808) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(806)를 생성한다. 결과적으로, 윤곽이 있는(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스(806)와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스(806)를 가로 질러보다 균일 한 압력 분배가 있게 된다.
하부 매트릭스(808) 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 807, 809, 811 및 818)은 큰 대향하는 빈 셀들(예를 들어, 804)의 코너들과 정렬된다. 이 예에서, 하부 매트릭스(808)의 큰 빈 셀들에 대한 상부 매트릭스(806)의 작은 빈 셀들은 4:1 비율이다. 또 다른 구현 예에서, 상부 매트릭스(806)의 빈 셀들에 대향하는 하부 매트릭스 내에 4 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 존재할 수 있다(예를 들어, 2:1 비율). 그러나, 하부 매트릭스(808)의 큰 빈 셀들에 대한 상부 매트릭스(806)의 작은 빈 셀들의 다른 비율이 존재할 수 있다.
빈 셀(804)보다 작은 빈 셀들(807, 809)은 보다 큰 빈 셀(804)의 표면 모서리들에만 그것의 봉우리의 표면을 갖는 빈 셀(804)에 부착한다. 이 구현에서 상부 매트릭스(806)의 빈 셀들은 하부 매트릭스(808)의 빈 셀들과 4:1 비율로 정렬되며, 상부 매트릭스(806) 내의 하나의 빈 셀로 성형 된 하부 매트릭스(808)의 4개의 빈 셀들을 가지고 정렬된다. 상부 매트릭스(806)가 하부 매트릭스(808)에 부착되는 인터페이스는 상부 매트릭스(806)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(818))의 모서리들에 대한 하부 매트릭스(808) 상의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(816))의 표면들 일 수 있다. 부착 위치는 다를 수 있다.
상부 매트릭스(806)는 상부 매트릭스(806) 내의 빈 셀들을 분리하는 상당한 채널들(예를 들어, 채널들(814))을 포함한다. 채널들은 상부 매트릭스(806) 내에 고르게 분배된 반전된 빈 셀들(미도시)을 형성한다. 도 8에서, 9 개의 빈 셀들 사이의 채널들(814)에 의해 형성되는 4 개의 반전된 빈 셀들(미도시)이 존재한다. 그러나, 빈 셀들의 개수 및 채널들 개수는 구현에 따라 변경될 수 있다.
도 9는 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템(900)의 정면도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(900)은 상부 매트릭스(906) 및 하부 매트릭스(908)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(904))을 포함한다.
상부 매트릭스(906)는 하부 매트릭스(908)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(904))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(908)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(907))은 상부 매트릭스(906)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(904))보다 크고 더 깊다. 빈 셀들의 상부 매트릭스(906)는 하부 매트릭스(908)보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(908) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(906)를 생성한다.
상부 매트릭스(906)가 하부 매트릭스(908)에 부착되는 인터페이스는 상부 매트릭스(906)상의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(916))의 모서리들에 대한 하부 매트릭스(908) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(918))일 수 있다. 부착 위치는 다를 수 있다. 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(906) 및 하부 매트릭스(908)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 기타의 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(906) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(916))은 하부 매트릭스(908)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(918))에 부착된다.
도 10는 예시적인 오프셋 셀룰러 쿠션 시스템의 사시도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(1000)은 상부 매트릭스(1006) 및 하부 매트릭스(1008)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1004))을 포함한다. 상부 매트릭스(1006)는 하부 매트릭스(1008)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1004))을 갖는다. 일 실시 예에서, 하부 매트릭스(1008)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1007))은 상부 매트릭스(1006)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1004))보다 크고 더 깊다. 상부 매트릭스(1006) 내의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(1008) 내의 큰 빈 셀들보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(1008) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(1006)를 생성한다.
상부 매트릭스(1006)의 빈 셀들은 하부 매트릭스(1008)의 빈 셀들로부터 오프셋 되어 매트릭스의 내의 각 빈 셀이 2 개 이상의 대향하는 빈 셀들과 겹쳐진다. 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(1006) 및 하부 매트릭스(1008)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 다른 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(1006) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1016))은 하부 매트릭스(1008)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1018))에 부착된다.
도 11은 예시적인 셀룰러 쿠션 시스템(1100)의 평면도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(1100)은 상부 매트릭스(1106)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1104))을 포함한다 2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(1106) 및 하부 매트릭스(1108)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 기타의 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(1106) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1116))은 하부 매트릭스(1108)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1118))에 부착된다.
도 11에서, 셀룰러 쿠션 시스템(1100)의 둘레에 위치 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1106)) 사이에 인접한 채널들(예를 들어, 채널(1114))이 존재한다. 채널들(1114)은 국부적인 영역의 부분적으로 어느 정도로 독립적인 압축을 제공하는 인터페이스의 표면을 해체시키는 기능을 주로 한다. 채널들(1114)은 또한 셀들 사이의 공기의 응집을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널들(1114)은 또한 보다 일관성 있는 성형을 촉진하기 위한 제조 목적을 위해 구비될 수 있다. 채널(1114)들은 다양한 크기를 가질 수 있고, 일부 구현 예에서, 채널들(1114)은 빈 셀들을 분리하고, 반전된 빈 셀들을 형성하는 깊이를 가질 수 있다(도 12 참조).
도 12는 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1200, wedge cellular cushioning system)이 부하가 없는 상태에서의 배면도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(1200)은 상부 매트릭스(1206) 및 하부 매트릭스(1208)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1204))을 포함한다. 상부 매트릭스(1206)는 하부 매트릭스(1208)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1204))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(1208)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1207))은 상부 매트릭스(1206)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1204))보다 크고 더 깊다. 빈 셀들의 상부 매트릭스(1206)는 하부 매트릭스(1208)보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(1208) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(1206)를 생성한다. 예를 들어, 상부 매트릭스(1206) 내의 빈 셀들의 봉우리 표면은 하부 매트릭스(1208)의 빈 셀들의 봉우리 표면에 부착된다.
하부 매트릭스(1208)는 하부 매트릭스(1208) 내의 빈 셀들을 분리하는 상당한 채널들(예를 들어, 채널들(1214))을 포함한다. 채널들은 상부 매트릭스 내에 고르게 분배된 반전된 빈 셀들(예를 들어, 반전된 빈 셀(1212))을 형성한다.
쿠션 시스템의 쐐기 형상은 특정 크기의 공간들을 수용하기 위한 것이다. 예를 들어, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템이 차량의 버킷 시트(bucket seat)에 사용되도록 의도 된 경우, 쿠션 시스템을 공간적으로 또는 방향성을 가지고 소정 크기의 버킷에 끼우기 위해서는 쐐기 형상이 필요할 수 있다.
도 12에 도시 된 바와 같이, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1200)은 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1200)내의 빈 셀들의 높이/깊이의 차이가 일 단부에서 다른 단부로 감소함에 따라서, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 단부(1236)가 쐐기의 단부(1230)보다 큰 높이를 갖는 쐐기 형상이다, 단부(1230)에서, 매트릭스들(1206, 1208)은 서로에 대해 실질적으로 평평하게 압축된다.
도 13은 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1300)의 측면 사시도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(1300)은 상부 매트릭스(1306) 및 하부 매트릭스(1308)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1304))을 포함한다. 상부 매트릭스(1306)는 하부 매트릭스(1308)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1307))과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1304))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(1308)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1307))은 상부 매트릭스(1306)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1304))보다 크고 더 깊다. 상부 매트릭스(1306) 내의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(1308) 내의 큰 빈 셀들 보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(1308) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(1306)를 생성한다.
2 개의 매트릭스들은 상부 매트릭스(1306) 및 하부 매트릭스(1308)의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착제 또는 기타의 방식으로 부착된다. 예를 들어, 상부 매트릭스(1306) 내의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1316))은 하부 매트릭스(1308)의 빈 셀들의 봉우리들(예를 들어, 봉우리(1318))에 부착된다.
매트릭스들 내의 빈 셀들의 배열은 다양할 수 있다. 도 13의 실시 예에서, 상부 매트릭스(1306) 내의 더 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1304, 1311, 도 13))은 하부 매트릭스(1308)의 더 큰 빈 셀들에 대해 2:1의 비율로 하나의 큰 대향하는 빈 셀에 부착 됨으로써 정렬된다. 또 다른 구현 예에서, 하부 매트릭스(1308)의 빈 셀들에 대항하는 상부 매트릭스(1306) 내에 2 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 존재할 수 있다(예를 들어, 1:1 비율).
그러나, 하부 매트릭스(1308)의 큰 빈 셀들과 상부 매트릭스(1306)의 작은 빈 셀들의 다른 비율이 존재할 수 있다. 일부 실시 예에서, 하부 매트릭스(1308) 및 상부 매트릭스(1306)의 빈 셀들은 부분적으로만 대향하거나 또는 대향하지 않도록 오프셋(offset) 될 수 있다(도 14 참조).
도 13에서, 셀룰러 쿠션 시스템(1300)의 둘레에 위치 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1306)) 사이에 인접한 채널들(예를 들어, 채널(1314))이 존재한다. 채널들(1314)은 국부적인 영역의 부분적으로 어느 정도로 독립적인 압축을 제공하는 인터페이스의 표면을 해체시키는 기능을 주로 한다. 채널들(1314)은 또한 셀들 사이의 공기의 응집을 방지하는데 사용될 수 있다. 채널들(1314)은 또한 보다 일관성 있는 성형을 촉진하기 위한 제조 목적을 위해 구비될 수 있다. 채널(1314)들은 다양한 크기를 가질 수 있고, 일부 구현 예에서, 채널들(1314)은 빈 셀들을 분리하고, 반전된 빈 셀들을 형성하는 깊이를 가질 수 있다(도 12 참조).
도 14는 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 상부 사시도이다. 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1400)은 상부 매트릭스(1406)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀들(1404, 1411))을 포함한다. 상부 매트릭스(1406) 내의 빈 셀들의 봉우리 표면들은 하부 매트릭스(미도시)의 빈 셀들의 봉우리 표면들에 부착된다. 상부 매트릭스(1406)의 빈 셀들은 변화하는 폭을 갖는다.
쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1400)은 쐐기 형상이며, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1400)내의 빈 셀들의 높이/깊이의 차이가 일 단부에서 다른 단부로 감소함에 따라서, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1400)의 단부(1430)에서, 상부 매트릭스(1406) 및 하부 매트릭스가 서로에 대해 실질적으로 평평하게 압축된다.
도 15은 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템의 정면도를 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템(1500)은 상부 매트릭스(1506) 및 하부 매트릭스(1508)에 배열 된 빈 셀들을 포함한다. 상부 매트릭스(1506)는 하부 매트릭스(1508)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1507))과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1504))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(1508)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1507))은 상부 매트릭스(1506)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1504))보다 크고 더 깊다. 상부 매트릭스(1506) 내의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(1508) 내의 큰 빈 셀들 보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(1508) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(1506)를 생성한다.
상부 매트릭스(1506) 내의 빈 셀들의 봉우리 표면들은 하부 매트릭스(1508)의 빈 셀들의 봉우리 표면들에 부착된다. 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1500)은 쐐기 형상이며, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1500) 내의 빈 셀들의 높이/깊이의 차이가 일 단부에서 다른 단부로 감소함에 따라서, 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1500)의 단부(1530)에서, 매트릭스들(1506, 1508)이 서로에 대해 실질적으로 평평하게 압축된다.
도 16은 예시적인 쐐기 셀룰러 쿠션 시스템(1600)의 제 2 정면도이다. 셀룰러 쿠션 시스템(1600)은 상부 매트릭스(1606) 및 하부 매트릭스(1608)에 배열 된 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1604))을 포함한다. 상부 매트릭스(1606)는 하부 매트릭스(1608)의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형상을 가지는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1604))을 갖는다. 특히, 하부 매트릭스(1608)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1607))은 상부 매트릭스(1606)의 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀(1604))보다 크고 더 깊다. 상부 매트릭스(1606) 내의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스(1608) 내의 큰 빈 셀들 보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스(1608) 및 보다 지지적인 상부 매트릭스(1606)를 생성한다.
상부 매트릭스는 하부 매트릭스(1608) 내의 빈 셀들을 분리하는 상당한 채널들(예를 들어, 채널들(1614))을 포함한다. 채널들은 하부 매트릭스 내에 고르게 분배된 반전된 빈 셀들을 형성한다.
상부 매트릭스(1606) 내의 빈 셀들의 봉우리 표면들은 하부 매트릭스(1608)의 빈 셀들의 봉우리 표면들에 부착된다. 상부 매트릭스(1606) 내의 작은 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀들(1604, 1611))은 하부 매트릭스(1608)의 큰 대향하는 빈 셀들(예를 들어, 빈 셀들(1607))의 모서리들과 정렬된다.
도 17은 예시적인 트윈 스퀘어 쿠션 시스템(twin square cushioning system, 대향하는 셀 빈 셀들(opposing cell void cells)로서 실선으로 표시 됨) 및 동일한 재료의 개시된 쿠션 시스템의 상이한 밀도 빈 셀 스퀘어(4:1)(구별되는 셀 분해도 빈 셀들(differential cell resolution void cells)로서 점선으로 표시 됨)에 대한 응력/변형률 곡선의 비교를 나타내는 그래프(1700)를 도시한다. 그래프는 응력 (lbf/in2) 대 변형(in/in)의 측정 값으로 응력 곡선을 보여준다. 응력/변형률 곡선은 여러 변수를 수정하여 변경될 수 있다. 그래프는 4:1 트윈 스퀘어 쿠션 시스템이 트윈 스퀘어 쿠션 시스템과 비교할 때, 불연속적인 압축 이벤트(discrete compression events, 즉, .45 변형 주위에 보이는 트윈 스퀘어의 스프링 속도의 급격한 증가) 또는 갑작스러운 좌굴(및 음의 스프링 상수)없이 부드러운 응력 곡선을 가지는 것을 보여준다.
빈 셀들의 서로 다른 밀도들 및 압력 분배와의 관계의 측정은 빈 셀들의 둘레의 차이로 표시된다. 각 빈 셀의 둘레 또는 측벽은 하중을 지지한다. 따라서, 주어진 영역에 걸친 빈 셀들의 총 둘레 길이가 클수록 주어진 영역에 걸친 더 큰 압력 분배가 있게 된다. 기하학적 구조가 조정 가능하기 때문에 절대적인 비율은 없지만, 트윈 스퀘어 쿠션 시스템 예시와 4:1 쿠션 시스템 간의 비교는 4:1 스퀘어의 고밀도 층이 주어진 영역에서 빈 셀들의 둘레 길이가 약 40 % 더 길다는 것을 보여준다.
도 18은 셀룰러 쿠션 시스템을 제조하고 사용하기 위한 예시적인 단계들(1800)을 도시한다. 셀룰러 쿠션 시스템은 성형되거나, 다양한 제조 공정(예를 들어, 블로우 성형, 열 성형, 압출, 사출 성형, 라미네이팅 등)을 사용하여 제조 된 다른 구현 예에서 제조 될 수 있다.
제 1 몰딩 공정(1802)은 빈 셀들의 상부 매트릭스를 성형한다. 제 2 몰딩 공정(1804)은 빈 셀들의 하부 매트릭스를 성형한다. 상부 매트릭스는 하부 매트릭스의 빈 셀들과 실질적으로 상이한 크기 및/또는 형태인 빈 셀들을 갖는다(단계(1804)에서 더 상세하게 설명 됨). 일 실시 예에서, 하부 매트릭스의 빈 셀들은 상부 매트릭스의 빈 셀들보다 크고 더 깊다. 상부 매트릭스내의 작은 빈 셀들은 하부 매트릭스내의 큰 빈 셀들 보다 더 높은 셀 분해도 및 더 낮은 깊이를 가지므로, 보다 부드러운 하부 매트릭스 및 보다 지지적인 상부 매트릭스를 생성한다.
각각의 빈 셀들의 벽 두께는 빈 셀들의 벽 두께를 빈 셀의 높이에 따라 변할 수 있다. 빈 셀들의 벽 두께를 그 높이 이상으로 변화시키는 것은 빈 셀들의 압축량에 따라 변화하는 저항력을 발생시키는 데 사용될 수 있다(즉, 양의(positive) 및/또는 증가하는 스프링 상수를 통해). 결과적으로 윤곽이 있는 물체(예를 들어, 인체)가 상부 매트릭스와 접촉하여 배치 될 때, 상부 매트릭스를 가로 질러 더 많은 압력 분배가 있게 된다.
매트릭스들 내의 빈 셀들의 배열은 다양할 수 있다. 하부 매트릭스의 빈 셀들에 대항하는 상부 매트릭스에 4 개보다 많거나 적은 빈 셀들이 존재할 수 있다(예를 들어, 4:1 비율 또는 2:1 비율). 상부 매트릭스의 작은 빈 셀들과 하부 매트릭스의 큰 빈 셀들의 다른 비율이 있을 수 있다. 일부 실시 예들에서, 하부 매트릭스 및 상부 매트릭스의 빈 셀들은 부분적으로만 대향하거나 또는 대향하지 않도록 오프셋 될 수 있다.
단계(1802)에서 성형 된 상부 매트릭스 및 단계(1804)에서 성형된 하부 매트릭스는 각 매트릭스에서 빈 셀들을 분리하는 상당한 채널들을 포함 할 수 있다. 쿠션 시스템의 매트릭스에 있는 모든 빈 셀들 사이에 채널들이 있는 구현에서 채널들은 매트릭스 내에 균등하게 분배 된 반전된 빈 셀을 형성한다. 빈 셀들의 개수와 채널들 개수는 구현에 따라 달라질 수 있다.
빈 셀들은 압축 스프링들과 유사하게 압축력으로 인한 휘어짐에 저항하는 중공 챔버들(hollow chamber)이다. 그러나 압축 스프링과는 달리, 빈 셀들의 휘어짐은 저항력의 선형적인 증가를 유발하지 않는다. 대신, 빈 셀들의 휘어짐에 대한 저항력은 빈 셀들의 압축 변위의 대부분에 대해서 상대적으로 일정하다. 이것은 셀룰러 쿠션 시스템이 사용자의 신체에 균등한 힘을 가하여 사용자의 신체에 부합하도록 한다. 다른 구현들에서, 빈 셀들의 각각은 양 또는 음의 스프링 상수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들 각각의 스프링 상수는 셀룰러 쿠션 시스템 내의 빈 셀들의 상대 위치에 따라 변할 수 있다.
적어도 빈 셀들의 재료, 벽 두께, 크기 및 형상은 빈 셀들 각각이 적용할 수 있는 저항력을 형성한다. 빈 셀들에 사용되는 재료는 일반적으로 예상되는 하중 조건 하에서, 탄성적으로 변형될 수 있으며, 셀룰러 쿠션 시스템의 기능을 손상시키는 다른 파괴를 겪거나 파괴되지 않고, 많은 변형을 견딜 수 있다. 예를 들어, 재료는 열가소성 우레탄, 열가소성 탄성중합체, 스티렌 계 공-중 합체, 고무, Dow Pellethane®, Lubrizol Estane®, Dupont ™ Hytrel®, ATOFINA Pebax® 및 Krayton 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 벽 두께는 5mil 내지 80mil 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 각 빈 셀들의 크기는 정육면체의 구현에서 5mm 내지 70mm 의 측 범위일 수 있다. 또한, 빈 셀은 정육면체, 피라미드 형, 반구형 또는 중공 형상의 내부 체적을 가질 수 있는 임의의 다른 형상 일 수 있다. 다른 형상은 전술한 입체 구현과 유사한 치수를 가질 수 있다. 또한, 빈 셀들은 서로로부터 다양한 거리로 이격되어 있을 수 있다. 이격된 범위는 예를 들어 2.5mm 내지 150mm이다.
일 실시 예에서, 빈 셀들은 사다리꼴 부피 및 둥근 상부를 갖는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는다. 빈 셀의 기하학적 구조는 시스템의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭을 제공 할 수 있다. 번칭은 빈 셀들의 수직 측벽들 및 모서리들에 특히 발생하고, 압력 지점들 및 셀룰러 쿠션 시스템 전체에 덜 균일한 감각을 야기하는 재료의 다수의 주름들(folds)을 생성하는 방식으로 재료를 휘게 할 수 있다. 또한, 빈 셀들의 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 간격은 뒤얽힌 폼(convoluted foam)과 유사한 사용자 감각을 생성할 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 빈 셀들은 원통형 체적 및 둥근 상단부를 갖는 둥근 모양을 갖는다. 그 빈 셀의 기하학적 구조는 또한 셀룰러 쿠션 시스템의 부드러운 압축 프로파일 및 개별적인 빈 셀들의 최소화된 번칭을 제공 할 수 있다. 또한, 둥근 상단부는 사용자의 편안함을 향상시킬 수 있고, 개별적인 빈 셀들의 근접한 간격은 사용자에게 보다 균일한 느낌을 생성 할 수 있다. 다른 빈 셀들의 형태가 본 명세서에서 고려된다.
부착 단계(1806)는 빈 셀들의 상부 매트릭스 및 빈 셀들의 하부 매트릭스를 함께 부착한다. 2 개의 매트릭스는 상부 매트릭스 및 하부 매트릭스 내의 빈 셀들의 봉우리들에서 함께 용접, 적층, 접착 또는 다른 방식으로 함께 부착 될 수 있다.
2 개의 매트릭스에서 상이한 개수의 빈 셀들을 갖는 다양한 구성으로 인해, 빈 셀들의 서로에 대한 부착은 각 빈 셀의 상이한 접촉 지점들에서 발생할 수 있다.
각 빈 셀은 매트릭스 내의 인접한 빈 셀들로 둘러싸여 있다. 예를 들어, 빈 셀은 상부 매트릭스내의 3 개의 이웃한 빈 셀들에 의해 둘러 쌓인다. 셀룰러 쿠션 시스템에서, 각각의 모서리 빈 셀에 대해 3 개의 인접한 빈 셀들, 각 가장자리 셀에 대해 5 개의 인접한 빈 셀들 및 빈 셀들의 나머지에 대해 8 개의 인접한 빈 셀들이 존재한다. 다른 구현 예는 각각의 빈 셀에 대해 보다 큰 또는 보다 적은 인접한 빈 셀들을 가질 수 있다. 또한, 각각의 빈 셀은 대향하는 매트릭스 내에서 상응하고 대향하는 하나 이상의 빈 셀을 갖는다. 예를 들어, 상부 매트릭스의 빈 셀은 하부 매트릭스의 빈 셀에 의해 대향된다. 다른 실시 예는 빈 셀들의 일부 또는 전부에 대향하는 빈 셀들을 포함하지 않는다.
인접한 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 이웃하는 빈 셀들은 본 명세서에서 집합적으로 인접한 빈 셀들로서 지칭된다. 다양한 구현 예에서, 하나 이상의 이웃하는 빈 셀들, 대향하는 빈 셀들 및 대향하고 이웃한 빈 셀들은 개별적인 빈 셀의 독립적인 압축 범위 내에서 실질적으로 압축되지 않는다.
상기한 설명, 예시 및 데이터는 본 발명의 예시적인 실시 예의 구조 및 사용에 대한 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 실시 예가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있으므로, 본 발명은 첨부 된 청구 범위에 있다. 또한, 다른 실시 예들의 구조적 특징들은 청구항에서 벗어나지 않고 또 다른 실시 예들에서 조합 될 수 있다.

Claims (20)

  1. 셀룰러 쿠션 시스템에 있어서,
    빈 셀들의 제 1 매트릭스; 및
    상기 빈 셀들의 상기 제 1 매트릭스에 대향하는 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 포함하고, 상기 제 2 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들은 상기 제 1 매트릭스 내의 각 빈 셀들의 하나 이상의 봉우리들에 부착되고, 상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들 보다 높은 셀 분해도를 갖는 셀룰러 쿠션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들보다 낮은 깊이를 갖는 셀룰러 쿠션 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스 내의 적어도 2 개의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스 내의 하나의 빈 셀에 부분적으로 대향하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스 및 제 2 매트릭스 중 적어도 하나에 상기 빈 셀들을 분리하도록 구성된 하나 이상의 채널들을 더 포함하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 빈 셀들은 폼 및 유체 중 적어도 하나로 채워지는 셀룰러 쿠션 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들은 열 성형, 압출, 라미네이팅, 블로우 성형 및 사출 성형 중 하나에 의해서 성형되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상부 매트릭스 및 바닥 매트릭스의 빈 셀들은 열 가소성 우레탄, 열 가소성 탄성중합체, 스티렌계 공-중합체 및 고무 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 쿠션 시스템은 쐐기 형상인 것을 특징으로 하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  9. 셀룰러 쿠션 시스템에 있어서,
    빈 세포들의 제 1 매트릭스; 및
    빈 세포들의 제 1 매트릭스에 대향하는 빈 셀들의 제 2 매트릭스를 포함하고,
    상기 빈 셀들의 상기 제 1 매트릭스 내의 각각의 빈 셀들은 상기 빈 셀들의 상기 제 2 매트릭스 내의 개별적인 빈 셀들보다 작고, 상기 제 1 매트릭스는 상기 제 2 매트릭스보다 높은 셀 분해도를 가지고, 상기 제 1 매트릭스 내의 4개의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스 내의 하나의 큰 셀에 대향하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들보다 낮은 깊이를 갖는 셀룰러 쿠션 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상부 매트릭스 및 하부 매트릭스 중 적어도 하나에 상기 빈 셀들을 분리하도록 구성된 하나 이상의 채널을 포함하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상부 매트릭스의 빈 셀들 및 하부 매트릭스의 빈 셀들은 열 성형, 압출, 라미네이팅, 블로우 성형 및 사출 성형 중 하나에 의해서 성형되는 것을 특징으로 하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상부 매트릭스 및 바닥 매트릭스의 빈 셀들은 열 가소성 우레탄, 열 가소성 탄성중합체, 스티렌계 공-중합체 및 고무 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 쿠션 시스템.
  14. 셀룰러 쿠션 시스템을 제조하는 방법에 있어서,
    빈 셀들의 제 1 매트릭스를 성형하는 단계;
    빈 셀들의 제 2 매트릭스를 성형하는 단계 -상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들은 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들보다 높은 셀 분해도를 가짐-; 및
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 매트릭스 내의 상기 빈 셀들 보다 낮은 깊이를 갖는 빈 셀들의 제 1 매트릭스를 성형하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계는, 상기 제 1 매트릭스의 적어도 2개의 빈 셀들을 상기 제 2 매트릭스의 하나의 빈 셀의 봉우리 표면에 부착하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계는, 상기 제 2 매트릭스의 하나의 빈 셀에 대향하는 상기 제 1 매트릭스의 적어도 2개의 빈 셀들을 포함하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계는, 상기 제 2 매트릭스의 하나의 빈 셀에 부분적으로 대향하는 상기 제 1 매트릭스의 적어도 2개의 빈 셀들을 포함하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스 및 상기 제 2 매트릭스 중 적어도 하나에 채널들을 성형하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들 및 상기 제 2 매트릭스의 빈 셀들의 봉우리 표면들을 함께 부착하는 단계는, 쐐기 형상의 구성인 방법.
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