Способ изготовления устройства, содержащего слой геля

Способ изготовления устройства, содержащего слой геля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область использования изобретения

Настоящее изобретение, в общем, направлено на создание способов изготовления устройств, предназначенных для использования в качестве опоры для тела человека. В частности, изобретение направлено на создание способов изготовления устройств, содержащих слой геля и дополнительный слой, например, слой вспененного материала.

Предпосылки к созданию изобретения

Известно множество устройств в данной области техники для обеспечения опоры для тела пользователя. Такие устройства, в общем, содержат один или большее число слоев подложки или амортизирующих слоев для обеспечения функции опоры для тела пользователя и для обеспечения такой опоры при одновременном обеспечении определенного уровня комфорта. Аналогичным образом, такие устройства могут также содержать механические опоры, например, цилиндрические пружины.

Усовершенствования в данной области техники, в общем, направлены на создание устройств, с помощью которых обеспечивают функцию опоры, являющуюся необходимым свойством таких устройств, а также обеспечивают повышенный комфорт или обеспечивают уменьшение объема материалов, необходимых для обеспечения функции опоры. Например, в патенте США № 6701556, зарегистрированном на имя Romano и др., раскрыт матрас, или амортизирующие структуры, созданные для улучшения распределения давления при уменьшенной общей толщине матраса, или амортизирующей структуры. Кроме того, в патенте США № 6804848, зарегистрированном на имя Rose, раскрыта система с воздушной опорой, представляющая собой спальное место, содержащая верхний модуль матраса, заполняемый воздухом, и регулируемую, заполняемую воздухом поверхность, представляющую спальное место.

Хотя устройства, обычно используемые в качестве опоры для тела человека, могут обеспечивать функцию опоры, они все-таки обладают недостатком, заключающимся в недостаточном уровне комфорта для способствования спокойствию или сну, или для обеспечения наибольшего освобождения от давления частей тела, контактирующих с опорной поверхностью. В общем, известно, что с помощью гелиевых материалов обеспечивают хороший физический комфорт и уменьшение давления. Кроме того, известно также, что гели обладают относительно высоким уровнем теплопроводности. Соответственно, гели, например, полиуретановые гели, в общем, считаются материалами, вызывающими ощущение прохлады в теле, так как тепло тела ощутимо отводится от тела при контакте с гелем.

В свете обеспечения желательных свойств, достигаемых путем применения гелиевых материалов, не вызывает удивления продолжающийся рост спроса на опорные устройства, содержащие гели. Однако до настоящего времени не был создан способ изготовления опорных устройств, содержащих слой геля, при применении которого достигалась бы экономическая эффективность производства и обеспечивались бы полезные свойства таких устройств.

В европейском патенте EP-A2-1060359 раскрыт на Фиг. 1-5 способ-прототип, обладающий всеми отличительными особенностями, указанными в преамбуле п.1 формулы изобретения.

Соответственно все еще сохраняется потребность в способах изготовления устройств, пригодных для использования в качестве опоры для тела человека, содержащих слой геля. Такие способы созданы настоящим изобретением.

Краткое описание изобретения

Настоящим изобретением созданы различные способы изготовления опорных устройств, например, матраса. Устройство, изготовленное согласно изобретению, в общем, содержит слой геля. В представленных ниже вариантах выполнения изобретения устройство содержит слой геля в сочетании со слоем вспененного материала. Способами согласно изобретению обеспечивают изготовление ряда разнообразных опорных устройств, и эти способы находят определенное применение в изготовлении матрасов.

В одном варианте выполнения изобретение направлено на создание способа изготовления опорного устройства, например матраса, содержащего слой геля и слой покрытия. Способ, в общем, включает следующие этапы: обеспечение формы; введение гелиевого материала в форму для формования слоя геля; и прикрепление слоя покрытия к слою геля. В конкретном варианте выполнения форма содержит форму с вакуумным усилителем. В дополнительных вариантах выполнения способ может дополнительно содержать этап размещения в форме разделительного слоя до выполнения этапа введения в форму гелиевого материала.

Согласно другому варианту выполнения способ изготовления опорного устройства согласно изобретению содержит следующие этапы: обеспечение первого слоя вспененного материала, содержащего отрезок вспененного материала, обладающего поверхностью с одной или большим числом полостей, сформированных в ней; введение гелиевого материала в одну или большее число полостей в поверхности отрезка вспененного материала; и, по меньшей мере, частичное отверждение гелиевого материала для формования одного или большего числа слоев геля. Этот способ согласно изобретению особенно отличается тем, что слой вспененного материала опорного устройства может функционировать не только как слой устройства, но также как форма для гелиевого материала. Кроме того, полости во вспененном материале могут быть подготовлены таким образом, чтобы они имели размеры и форму и были распределены так, чтобы можно было изготавливать широкий ряд разнообразных устройств, содержащих сочетание гель/вспененный материал согласно желательным техническим характеристикам и предполагаемым применениям.

Согласно еще одному варианту выполнения способ изготовления опорного устройства согласно изобретению включает следующие этапы: обеспечение формы, пригодной для формования одного или обоих элементов: гелиевого материала и вспененного материала; размещение разделительного слоя в форме; введение гелиевого материала в часть формы, приспособленную для размещения гелиевого материала; по меньшей мере, частичное отверждение гелиевого материала для формирования слоя геля; введение вспененного материала в часть формы, приспособленную для размещения вспененного материала; и отверждение вспененного материала для формования слоя вспененного материала. По выбору этап отверждения гелиевого материала можно выполнять одновременно с выполнением этапа отверждения вспененного материала, таким образом, одновременно формуя оба элемента: слой геля и слой вспененного материала, и дополнительно по выбору можно выполнять химическое скрепление слоя геля и слоя вспененного материала при одновременном выполнении этапа отверждения. В дополнительных вариантах выполнения способ может дополнительно включать этап размещения разделительного слоя в форме до выполнения этапа введения в форму гелиевого материала.

Согласно еще одному варианту выполнения изобретения создан другой способ изготовления опорного устройства, содержащего слой вспененного материала и слой геля. Согласно этому варианту выполнения способ включает следующие этапы: обеспечение первого слоя вспененного материала, содержащего отрезок вспененного материала с поверхностью, по меньшей мере, частично волнообразной; и нанесение гелиевого материала на волнообразную поверхность слоя вспененного материала для формования слоя геля, прикрепленного к слою вспененного материала. В дополнительном варианте выполнения способ может включать этап прикрепления слоя покрытия к устройству. В специальном варианте выполнения слой покрытия может содержать второй слой вспененного материала.

Согласно различным способам по изобретению гелиевый материал, используемый в слое геля, может быть любым гелиевым материалом, который, в отвержденном состоянии, является не токсичным для потенциального пользователя и который обладает благоприятными и обеспечивающими физический комфорт свойствами. В частности, гелиевый материал может содержать гель, обладающий специальными физическими свойствами, идентифицированными как обеспечивающие повышенное ослабление опорного давления и расслабление пользователя, а также обеспечение пользователя повышенным ощущением комфорта (т.е. хорошим «ощущением»). Кроме того, в опорных устройствах, изготовленных согласно предложенным в изобретении способам, слой геля может быть наружным слоем устройства, таким образом, предназначенным для непосредственного контакта с телом пользователя. Согласно дополнительным вариантам выполнения устройство может также содержать покрытие, располагаемое поверх слоя геля. Предпочтительно слой покрытия не обладает структурой или толщиной, которые бы существенно уменьшали бы или маскировали комфорт и опорные свойства, обеспечиваемые посредством слоя геля. Примеры покрытий (не ограничивающие объем изобретения), охватываемых изобретением, включают: слой текстильного материала, слой пленки, слой покровного материала и слой вспененного материала.

В дополнение к слоям геля и вспененного материала, описанным в примерных вариантах выполнения, представленных выше, способы согласно изобретению дополнительно охватывают изготовление опорных устройств, содержащих один или большее число дополнительных опорных слоев. Эти дополнительные опорные слои могут включать любой тип опорного материала, в общем, известного в области изготовления опорных устройств для тела человека, особенно в области изготовления матрасов и устройств для сидения. Например, один или большее число дополнительных опорных слоев могут включать один или большее число следующих слоев: слой вспененного материала; пружинный слой; слой текстильного материала; газовый слой, слой дерева, слой металла и слой пластика. Соответственно устройства, изготовленные согласно способам, предложенным в изобретении, находят применение в широком ряду разнообразных опор. Например, устройство, изготовленное согласно изобретению, можно использовать в качестве опоры для всего тела или только для части тела. Как таковое, устройство находит применение в домашней обстановке, например, в конструкции постели или мест для сидения, в офисной обстановке, например, в сидениях кресел, спинках кресел, подлокотниках кресел, подушках для запястий у клавиатуры и т.п., в транспортных средствах, например, сидениях автомобилей, или в других компонентах интерьера, в обстановке медицинских учреждений, например, постелях, креслах-каталках, и в одежде, особенно - в обуви, а также в других видах обстановки, где комфорт или уменьшение давления должны быть доведены до максимума. В одном особенном варианте выполнения способы согласно изобретению используют в изготовлении матрасов. Примеры, не ограничивающие объем изобретения, других опорных устройств, изготавливаемых в соответствии со способами согласно изобретению, включают устройства для сидения, подушки, наматрасники, амортизирующие вкладки для обуви (или стельки), подушечки для рук и подушечки для запястий.

Согласно другому варианту выполнения слой геля, в дополнение к гелю, может еще содержать один или большее число наполнителей. Такие наполнители особенно пригодны для изменения теплопроводности геля, используемого в слое геля. Как указано ранее, гели обычно отличаются тем, что вызывают ощущение прохлады, частично возникающее благодаря теплопроводности геля, отводящего тепло от более теплого объекта, находящегося в контакте с гелем, например, тела пользователя. Наполнители, используемые в слое геля, предпочтительно пригодны для уменьшения теплопроводности геля, и их введением обеспечивают возможность создания у пользователя ощущения меньшей «холодности» при контакте с гелем.

В способах согласно изобретению можно использовать различные типы наполнителей. Материал наполнителя, в общем, не должен вступать в химическое взаимодействие с гелем или с возможными производными или предшественниками геля (например, изоцианатами и полиолами, в случае использования полиуретановых гелей). Наполнителем предпочтительно является материал, пригодный к благоприятному воздействию на одну или большее число физических характеристик геля, включающих (но не ограниченных этим перечнем) теплопроводность геля. В одном особенном варианте выполнения изобретения наполнитель выбирают из группы, состоящей из: кусочков пробки, порошка из пробки, древесной щепы, древесной стружки, хлопьев вспененного материала, текстильных волокон, текстильного лоскута, парафинов, полых сфер, синтетических микросфер, минеральных частиц, стеклянных шариков, газов, активных агентов, наночастиц и их смесей.

Краткое описание чертежей

После такого описания изобретения в общих словах даны ссылки на прилагаемые чертежи, не обязательно выполненные в масштабе, на которых изображено:

на Фиг.1 - вид в перспективе формы с вакуумным усилителем, в которой сформован матрас, содержащий слой геля и слой вспененного материала, где упомянутые слои показаны с частичными вырывами, чтобы были видны находящиеся ниже элементы;

на Фиг.2 - вид опорного устройства в перспективе, изготовленного согласно одному варианту выполнения изобретения, содержащего слой вспененного материала с полостями, заполненными слоем геля;

на Фиг.3 - вид другого опорного устройства в перспективе, изготовленного согласно одному варианту выполнения изобретения, содержащего слой вспененного материала с полостями, заполненными слоем геля; и

на Фиг.4 - поперечное сечение опорного устройства, изготовленного согласно одному варианту выполнения изобретения, содержащего слой вспененного материала с волнообразной поверхностью, покрытой слоем геля.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение ниже описано более полно со ссылками на предпочтительные варианты выполнения изобретения, раскрытые всесторонне и исчерпывающе, где их описание полностью передает объем изобретения для специалистов в данной области техники. Однако должно быть понятно, что данное изобретение может быть осуществлено во множестве различных форм и его не следует толковать как ограниченное конкретными вариантами выполнения, описанными в данном документе. Хотя в последующем описании использованы специальные термины, эти термины употребляются просто с целью иллюстрации и не предназначены для определения или ограничения объема изобретения. Одинаковыми номерами позиций повсеместно обозначены одинаковые элементы. Используемые в данном описании и в формуле изобретения термины в единственном числе охватывают также те же элементы во множественном числе, если в тексте не сказано четко иное.

Настоящим изобретением созданы способы изготовления устройств, пригодных в качестве опор для тела человека, особенно опор, с помощью которых, в дополнение к их функциональности, обеспечивают также повышенный комфорт и разгрузку в местах давления, испытываемого пользователем. Способы согласно изобретению, в общем, включают: обеспечение формы, содержащей одну или большее число частей, приспособленных для размещения в них гелиевого материала; введение гелиевого материала в форму; и отверждение гелиевого материала для формования слоя геля. К слою геля может быть по выбору добавлен слой вспененного материала. В некоторых вариантах выполнения форма содержит слой вспененного материала с поверхностью, содержащей одну или большее число полостей, приспособленных для размещения гелиевого материала.

Гелиевый материал, используемый в способах согласно изобретению, может содержать любой гелиевый материал, являющийся стабильным, нетоксичным и, в общем, известным как обладающий амортизирующими свойствами, и при этом сохраняющий в определенной степени структурную стабильность и поддерживающую способность. В частности, гель может содержать любой гелиевый материал, обладающий твердостью и эластичностью в предпочтительном диапазоне, о чем более подробно сказано ниже.

Согласно изобретению особенно пригодны полиуретановые гели. Кроме того, согласно настоящему изобретению могут быть также пригодны в качестве гелиевого материала и другие гели, устойчивые к затвердеванию с течением времени, обладающие ограниченной способностью к расширению и устойчивостью к разложению вещества (например, из-за миграции летучих агентов, например, пластификаторов). Гели, используемые согласно изобретению, предпочтительно обладают также амортизирующей способностью и устойчивостью к вибрации.

Полиуретаны, согласно общим представлениям, являются продуктами химического взаимодействия между полиизоцианатным соединением и полифункциональным спиртом (т.е. полиолом). Один пример общей схемы реакции получения полиуретанового соединения показан ниже:

,

где R₁ и R₂ могут быть различными органическими группами, включающими (но не ограниченными данным перечнем) группы с прямыми или разветвленными цепями или циклическими алкильными, алкенильными или алкинильными группами, а также различными арильными группами. Конечно, показанная выше схема приведена только в качестве примера получения полиуретановых соединений, пригодных к использованию согласно изобретению, но она не предназначена для ограничения объема изобретения. Дополнительные примеры полиуретановых гелей, пригодных для осуществления способов согласно изобретению, раскрыты в патенте США № 6191216, опубликованной заявке на патент США № 2004/0058163 (заявка на патент № 10/618558) и опубликованной заявке на патент США № 2004/0102573 (заявка на патент № 10/656778), включенных в данный документ путем ссылки. Примеры других типов гелей, пригодных к использованию согласно изобретению, раскрыты в патенте США № 4404296, патенте США № 4456642 и в опубликованной заявке на патент США № 2005/0186436 (заявка на патент № 11/058339), включенных в данный документ путем ссылки.

Гели, например, полиуретановые гели, в общем, признаны как обеспечивающие сбалансированное распределение давления. В отличие от стандартных подложек, реагирующих на прикладываемое давление, создаваемое, например, пользователем, сидящим или лежащим на подложке, деформированием только вдоль оси прикладываемого давления (т.е. оси, перпендикулярной плоскости подложки), гели проявляют тенденцию к трехмерной деформации. Другими словами, гель реагирует на прикладываемое давление деформацией вдоль трех осей: X и Y в плоскости поверхности геля, а также вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости поверхности геля. Это ведет к равномерному распределению приложенного давления, благодаря чему уменьшается давление, воспринимаемое пользователем в точках приложения давления. Соответственно, в дополнение к обеспечению дополнительного комфорта, посредством геля обеспечивают улучшение состояния здоровья, например, улучшение циркуляции крови, содействие улучшению осанки и ослабление концентрации давления, которая может привести к серьезным последствиям, например, к образованию пролежней или других типов язв.

Гелиевые материалы, используемые в способах согласно изобретению, могут быть особенно определенно охарактеризованы наличием особых физических свойств, которые они должны проявлять. Например, два физических свойства, которыми должен обладать гелиевый материал, являются твердость и эластичность. Оптимизация этих двух свойств, проявляемых гелями, позволяет изготавливать слой геля (и, в конечном счете, все устройство целиком), посредством которого можно удовлетворить как объективные, так и субъективные требования, предъявляемые к комфорту и к опорным свойствам. Другими словами, применением гелей согласно изобретению, обладающих определенной степенью твердости и определенной степенью эластичности, обеспечивают терапевтическую пользу (т.е. обеспечивают объективный комфорт), как сказано ранее, а также сообщают пользователю хорошее самочувствие (т.е. обеспечивают субъективный комфорт). Возможность обеспечения как объектного, так и субъективного комфорта особенно важна, так как опорное устройство, созданное для обеспечения терапевтической пользы пациента, не всегда может сообщать пользователю хорошее самочувствие. И наоборот, то, что может сообщать пользователю хорошее самочувствие, не всегда является терапевтически полезным. Однако с помощью гелиевых материалов, используемых в способах согласно настоящему изобретению, обладающих твердостью и эластичностью в указанных здесь пределах, обеспечивают как объективный, так и субъективный комфорт.

Казалось, что специалист в соответствующих областях техники должен был бы найти материал, посредством которого обеспечивался бы хорошо воспринимаемый комфорт, для использования его в изготовлении опорного устройства. Например, такой специалист мог бы выбрать материал, обладающий твердостью, при которой обеспечивался бы субъективный комфорт пользователя. Однако только благодаря настоящему изобретению было установлено, что просто оптимизация одного свойства материала, например твердости, для обеспечения хорошего самочувствия пользователя не достаточна для создания опорного устройства, посредством которого можно было бы обеспечить субъективный и объективный комфорт пользователя.

Специалист, основываясь на известной технологии, может создать устройство, обладающее физическим свойством в некотором диапазоне значений. Настоящим изобретением, однако, установлено, что этот диапазон может меняться, если свойства расположенного снизу материала дополнительно оптимизированы относительно других значений, необходимых для обеспечения как субъективного, так и объективного комфорта пользователя. Соответственно, значения физических свойств, описанных в данном документе, определяли путем проведения испытаний и оценки для уравновешивания гистерезисной природы различных физических свойств геля и определения желательного состава геля, посредством которого можно было бы обеспечивать хорошее самочувствие пользователя, но при этом обеспечивать также и терапевтическую пользу. Это является отдельным достижением в данной области техники, заключающимся в том, что изменение одного физического свойства может привести к получению опорного устройства, удобного для одного пользователя, но неудобного для другого пользователя, и не обладающего терапевтической полезностью ни для одного из пользователей. Гель, используемый в настоящем изобретении, однако, является кульминационным пунктом всесторонних испытаний, в результате которых был получен гелиевый материал, обладающий значениями твердости и гистерезиса, благодаря которым при использовании геля сообщаются хорошие ощущения ряду разных пользователей и при этом обеспечивается также терапевтическая польза. Благодаря определенному здесь диапазону значений можно получать гелиевый материал, обладающий свойствами и позволяющий создавать воздействия, являющиеся неожиданными в свете знаний в данной области техники и обеспечивающие определенную полезность, не достигавшуюся при использовании гелиевых материалов, обладающих значениями твердости и гистерезиса, находящимися за пределами раскрытых настоящим изобретением диапазонов.

Предпочтительно гелиевый материал отличается тем, что он обладает низкой степенью твердости, и такую твердость можно измерять как изменение величины силы при удельном сжатии геля. Твердость геля можно измерять согласно любой известной методике, и гель, пригодный для использования в изобретении, может быть идентифицирован как обладающий твердостью в указанном диапазоне. Одна методика, особенно пригодная согласно изобретению для измерения твердости геля, соответствует методике испытаний по стандарту ISO 3386-1 (версия 1986 г.) (ISO - Международная организация стандартизации).

Согласно стандарту ISO 3386-1 методика разработана для вычисления значений напряжения при сжатии различных материалов. Характеристика «нагрузка-деформация» при сжатии является мерой несущей способности материала, и методика испытаний включает две формулы для вычисления изменения силы сжатия (кПа), представляющей измеренную твердость материала.

Более конкретно, согласно стандарту ISO 3386-1 можно измерять твердость геля согласно изобретению, используя испытания по определению сжатия в зависимости от нагрузки. В частности, образец геля с размерами (5,0 см×5,0 см×2,5 см) подвергают сжатию, составляющему 70% максимального значения сжатия, и твердость геля определяют как давление, прикладываемое к гелю (кПа) при 40% сжатия. Такие испытания обычно выполняют после предоставления гелиевому материалу возможности отверждения (т.е. после формования слоя геля).

Гелиевый материал, пригодный для использования в способах согласно изобретению, обладает низкой измеряемой твердостью. Предпочтительно гель обладает измеряемой твердостью, составляющей менее 90,0 кПа, более предпочтительно - менее 80 кПа, еще более предпочтительно - менее 70,0 кПа, а наиболее предпочтительно - менее 60,0 кПа. Согласно одному варианту выполнения гель, используемый согласно изобретению, обладает измеряемой твердостью в диапазоне от около 0,5 кПа до около 50,0 кПа. Согласно дополнительным вариантам выполнения гель обладает твердостью в диапазоне от около 1,0 кПа до около 40,0 кПа, от около 1,5 кПа до около 30,0 кПа или от около 2,0 кПа до около 25,0 кПа.

Гелиевый материал, пригодный к использованию в способах согласно изобретению, дополнительно отличается тем, что он обладает измеряемой эластичностью, находящейся в указанном диапазоне. В теории твердого тела под материалом, обладающим эластичностью, понимают материал, форма которого изменяется в результате действия прикладываемой нагрузки, а при снятии нагрузки восстанавливается первоначальная форма материала. Эластичность материала обратно пропорциональна его жесткости.

Одна методика определения эластичности геля, пригодного для использования согласно изобретению, заключается в определении гистерезиса, проявляемого гелем. Гистерезис - это свойство систем (обычно физических систем), которые не мгновенно реагируют на действие сил, прикладываемых к ним, а реагируют медленно, или не возвращаются полностью в их первоначальное состояние. Гистерезис может быть определен как способность материала, например, геля, возвращаться к его первоначальной форме после снятия силы, действовавшей на гель.

В одной методике определения гистерезиса к гелю прикладывают силу, что ведет к сжатию геля. Определяют изменение силы при действии силы на гель при его сжатии на 70%, а затем снимают внешнюю силу, предоставляя гелю возможность расширения. Затем измеряют расширение геля при отсутствии сжатия (т.е. после снятия силы). Гистерезис геля (определяемый в процентах) представляет собой разницу между двумя значениями силы, определенными при сжатии и расширении. В соответствии с этим гель, обладающий низким значением гистерезиса, другими словами, быстро и по существу полностью возвращающийся к его первоначальной форме, считают высокоэластичным. Гель, обладающий высоким значением гистерезиса, другими словами, медленнее и не полностью возвращающийся к его первоначальной форме, считают менее эластичным. Опять-таки, согласно изобретению, такие испытания обычно выполняют, используя слой геля после предоставления гелиевому материалу возможности отверждения, или созревания, в течение достаточного периода времени.

Предпочтительно гелиевые материалы, используемые в способах согласно изобретению, обладают эластичностью (или гистерезисом), не зависимой от температуры. В частности, предпочтительно, чтобы гелиевый материал обладал эластичностью, которая бы не зависела от температуры в диапазоне температур, хорошо переносимых потенциальными пользователями (например, в диапазоне температур климатических условий, в которых можно использовать опорное устройство, содержащее гель). Еще более конкретно, отсутствие зависимости от температуры должно быть в диапазоне температур, обычно наблюдаемых в помещениях (например, от около 50°F до около 110°F [от 10,00°С до 43,33°С]). В одном варианте выполнения гель, используемый согласно изобретению, обладает измеряемым гистерезисом в диапазоне от около 15% до около 80%. Согласно дополнительным вариантам выполнения гель обладает гистерезисом в диапазоне от около 20% до около 70%, от около 25% до около 60% или от около 30% до около 50%.

Обычно считается, что гелиевые материалы, обладают относительно высокой теплопроводностью. Высокая теплопроводность может быть желательным свойством геля, например, в теплой окружающей среде, где охлаждающий эффект является желательным. В других ситуациях, однако, может быть более желательным, чтобы была меньшая теплопроводность для сохранения тепла вблизи тела пользователя. Предпочтительно, чтобы гелиевые материалы, используемые в способах согласно настоящему изобретению, могли обладать задаваемой теплопроводностью.

Теплопроводность (λ), обычно выражаемая в единицах (Вт×м^-1×К^-1), относится к способности материала передавать тепло при постоянных условиях. Чем меньше значение λ, тем лучшим теплоизолятором является материал. И наоборот, чем больше значении λ, тем лучшим проводником тепла является материал.

Известно, что вспененный материал, являющийся типичным амортизирующим материалом, используемым в опорных устройствах, обладает хорошими теплоизолирующими свойствами. Например, формованный вспененный материал, например, используемый для изготовления сидений, обычно обладает значением λ, составляющим около 0,04 Вт·м^-1·K^-1, а вспененные материалы, используемые в качестве конструкционных и строительных материалов, обычно обладают значением λ, составляющим около 0,022 Вт·м^-1·K^-1. При использовании материала, обладающего очень высокими теплоизоляционными свойствами, например, вспененного материала, в опорных устройствах для человека, тепло, создаваемое телом человека, при первом контакте с вспененным материалом сразу же передается контактирующей поверхности вспененного материала. Со временем переданное тепло встречает большое сопротивление продвижению через вспененный материал для рассеяния тепла. Энергия (тепло), постоянно вырабатываемая телом человека, приводит к повышению температуры, так как вспененный материал не способен поглотить энергию и отвести ее достаточно быстро от области контакта. Другими словами, тогда как первоначальное тепло, поддерживаемое посредством контакта со вспененным материалом, может быть на комфортном уровне, возможное накопление тепла ведет к дискомфорту пользователя.

Полиуретановые и подобные гели, описанные в данном документе, обладают различными термическими свойствами, и их можно, в общем, рассматривать как хорошие теплопроводники в сравнении с вспененным материалом. Например, полиуретановый гель может обладать значением λ, составляющим около 0,20 Вт·м^-1·K^-1 или более. Полиуретановые гели также обычно обладают большей плотностью, чем вспененный материал. Например, полиуретановый гель может обычно обладать плотностью в диапазоне от около 600 кг/м³ до около 1100 кг/м³, тогда как пенопласт для сидений может, в общем, обладать плотностью в диапазоне от около 30 кг/м³ до около 85 кг/м³. Кроме того, полиуретановые гели обычно обладают большой теплоемкостью. Это сочетание повышенной способности отвода тепла через материал, большей массы материала, приходящейся на единицу площади, и большего количества энергии, требующейся для повышения температуры материала, приводит к существенному различию типов теплообмена от пользователя к гелю с течением времени.

Таким образом, такая способность к теплообмену гелиевых материалов, используемых в способах согласно изобретению, дополнительно вносит вклад в желание пользователей получения хорошего самочувствия и в оценку опорных устройств, например, матраса, подушки, места для сидения и т.п., которые могут быть изготовлены согласно изобретению. В соответствии с этим введением слоя геля обеспечивают возможность повышения комфорта не только благодаря способности геля к распределению давления, но также благодаря теплопроводности геля и соответствующей способности к отводу тепла от тела и, таким образом, к снижению возможности накопления тепла, наблюдаемого при использовании многих опорных устройств, которое может приводить к дискомфорту.

К счастью, гели, пригодные к использованию согласно изобретению, могут обладать значениями λ, измененными посредством введения одного или большего числа наполнителей. Гели с наполнителями пригодны к использованию согласно изобретению потому, что их можно применять в опорных устройствах для обеспечения повышенного комфорта и распределения давления, как указано ранее, и в то же время они обладают меньшей теплопроводностью, что способствует уменьшению отвода тепла от тела пользователя. Такое уменьшение значения λ геля ведет к уменьшению «холодности» геля. Этим можно также увеличить субъективный комфорт опорного устройства для пользователей, желающих ощущения тепла.

Соответственно, в одном варианте выполнения согласно изобретению гелиевый материал, используемый в способах согласно изобретению, дополнительно содержит один или большее число наполнителей. Материал наполнителя может быть любым материалом, пригодным для смешивания с гелем и таким, посредством которого можно эффективно изменять значение λ геля. В конкретном варианте выполнения посредством наполнителя эффективно уменьшают значение λ геля, по меньшей мере, до значения, определяющего теплопроводность, при которой восприятие «холодности» геля уменьшается. В еще одном варианте выполнения посредством наполнителя эффективно уменьшают значение λ геля таким образом, что гель воспринимается как теплый. В соответствии с этим различные типы материалов (от твердых до жидких) можно применять в качестве наполнителей для геля, используемого в слое геля, согласно изобретению.

В одном варианте выполнения согласно изобретению наполнитель содержит твердый материал. Предпочтительно твердый материал содержит зернистый материал. Средний размер зерен можно варьировать в зависимости от устройства, в котором надлежит использовать гель с наполнителем, а также можно варьировать в зависимости от желаемого значения λ геля с наполнителем. В одном варианте выполнения наполнитель может содержать крупные частицы. В другом варианте выполнения наполнитель может содержать мелкие частицы (т.е. порошок). В еще одном варианте выполнения наполнитель может содержать наночастицы. В особенном варианте выполнения изобретения материал наполнителя содержит частицы, имеющие средний диаметр от около 0,05 мм до около 15,00 мм. В другом варианте выполнения частицы имеют средний диаметр от около 0,10 мм до около 10,00 мм, от около 0,10 мм до около 5,00 мм или от около 0,10 мм до около 1,00 мм.

В другом варианте выполнения согласно изобретению материал наполнителя содержит полый материал, например микросферы. Такой полый материал может быть природным или синтетическим по происхождению, но обычно предполагается, что он является синтетически вырабатываемым материалом. Например, материал может содержать синтетические микросферы. Такие микросферы предпочтительно формируют из полимерного материала, например, из полиолефина, особенно из акрилонитрильного сополимера или поливинилхлорида. В дополнение к синтетическим микросферам другие типы полых материалов, имеющих различные геометрические формы, можно также использовать в качестве наполнителя геля. Например, в дополнение к полым материалам, являющимся, в общем, сферическими по природе (также описываемым как шарообразные), полые материалы могут также быть в форме трубок, прямоугольников или могут иметь другие геометрические формы.

В другом варианте выполнения согласно изобретению наполнитель содержит жидкость, особенно органическую жидкость. Жидкость предпочтительно является химически инертной относительно геля, используемого в слое геля, а также относительно исходных материалов, промежуточных и побочных продуктов, присутствующих в ходе изготовления геля (например, относительно изоцианатов и полиолов, в случае изготовления полиуретановых гелей). Соответственно жидкий наполнитель обычно предпочтительно выбирают из материалов, например, таких как пласт