本领域中已知多种装置提供使用者身体支持。这种装置通常包括 一层或更多层衬垫或缓冲垫，以提供使用者身体功能性支持并提供这 种支持的同时还提供舒适度。类似地，这种装置也可包括机械载体， 例如螺旋弹簧。
本领域的进展通常涉及下述装置：所述装置在该装置内提供必须 的功能性支持，而且还提供最佳的舒适度，或者提供这种支持所需的 材料体积的下降。例如，Romano等人的美国专利No.6701556公开了 改进压力分布而设计的床垫或者缓冲垫结构，同时降低该床垫或缓冲 垫的总厚度。此外，Rose的美国专利No.6804848公开了一种空气支 持的睡眠体系，它具有上部床垫空气姿势(posturizing)模件和可调节 的空气姿势睡眠表面。
尽管支持身体常用的装置可提供功能支持，但它们还无法提供有 助于休息或睡眠有用的舒适度，或者提供与支持表面接触的身体部分 压力的最大减轻。通常已知凝胶材料提供良好的物理舒适度和压力减 轻。此外，还已知凝胶显示出相对高的导热率。因此，诸如聚氨酯之 类的凝胶通常被视为对身体具有“冰凉”感，因为当与凝胶接触时， 身体的热量明显地从身体中散发出来。
因此，本领域仍需要支持身体有用的装置，该装置提供使用者身 体支持，以及提供舒适度，和可能的情况下提供治疗益处。本发明满 足了这种性能，以及进一步所需和有益的性能。
发明概述
本发明提供支持在其上的至少一部分身体的装置。有益的是，该 装置包括凝胶层，所述凝胶层包括具有在规定范围内的可测量硬度的 凝胶。在进一步的实施方案中，该装置包括多层，和优选各层包括至 少两类不同的材料，其中该装置的一层包括凝胶。本发明的装置有益 于改进压力形貌(mapping)并提供压力减轻，且根据各种参数，它还提 供吸收并传输热量的能力，这种热容取决于装置的组成，尤其装置中 凝胶层的组成是可以调节的。
在本发明的一个实施方案中，该装置包括覆盖在一层或更多层额 外的支持层上的凝胶层。根据本发明的这一实施方案，凝胶层包括具 有特定物理性能的凝胶，经鉴定，所述凝胶提供使用者增加的支持压 力和放松，且还提供使用者增加的舒适感(即，良好的“感觉”)。凝 胶层可以是装置的最外层，因此与使用者直接接触。根据进一步的实 施方案，该装置还可包括覆盖凝胶层的覆盖层。优选地，覆盖层不具 有显著降低或掩盖由凝胶层提供的舒适度和支持的结构或厚度。本发 明所囊括的覆盖层的非限定性实例包括纺织品层、膜层、涂布层和泡 沫层。
在该装置的凝胶层中所使用的凝胶经过专门配制，以显示出不仅 提供使用者良好“感觉”，或者增加的舒适度，而且提供使用者增加 的支持和压力减轻优势的物理性能，例如硬度和弹性。在一个特别的 实施方案中，在凝胶层中所使用的凝胶具有范围为约0.5kPa-约 50kPa的可测量的硬度。在另一实施方案中，凝胶的弹性在滞后方面 是可测量的，凝胶的滞后百分数范围为约15％-约80％。
在该装置中所使用的一层或更多层额外的支持层可包括在身体支 持装置领域，尤其在床垫和座椅装置领域中通常已知的任何类型的支 持材料。例如，一层或更多层额外的支持层可包括下述中的一种或更 多种：泡沫层；弹簧层；纺织品层；气体层、木材层、金属层和塑料 层。因此，本发明的装置可广泛地用于各种支持件中。例如，本发明 的装置可用于支持整个身体或者仅仅身体的一部分。正因为如此，本 发明的装置可用于家庭装置，例如床或座椅，用于办公装置，例如椅 子座椅、椅子的背面支座、椅臂支座、键盘手腕支座(wrist rest)和 类似物，用于运输，例如汽车座椅或其它内部组件、医疗装置，例如 床、轮椅和衣服，例如鞋袜，以及其中要最大化舒适度或者减轻压力 的其它装置。在一个特别的实施方案中，该装置是床垫。本发明囊括 的进一步的支持装置的非限定性实例包括座椅装置、枕头、床垫面层、 鞋类缓冲垫(或鞋垫)、臂垫和腕垫。
根据另一实施方案，凝胶层除了包括凝胶以外，可进一步包括适 量的一种或更多种填料。这种填料尤其可用于改性凝胶层内所使用的 凝胶的导热率。如前所述，凝胶典型地具有“冰凉”感，这种感觉来 自于凝胶的导热率，因为它将输送热量离开与凝胶接触的比较温热的 物体，例如使用者的身体。在凝胶层内所使用的填料优选能降低凝胶 的导热率，从而允许凝胶显示出对于使用者来说，不那么“冰凉”的 感觉。
根据本发明可使用各类填料。填料材料应当通常对凝胶，或者对 凝胶的可能衍生物或其前体(例如，在聚氨酯凝胶的情况下，异氰酸酯 和多元醇)不具有反应性。优选地，填料是能有益地影响凝胶的一种或 更多种物理特征的材料，其中包括，但不限于，凝胶的导热率。在本 发明的一个特别的实施方案中，填料材料选自软木片、软木粉、木材 片、木材碎片、泡沫薄片、纺织品纤维、纺织品片、烷属烃、中空球、 合成微球、无机颗粒、玻璃珠、气体、活性剂、纳米颗粒及其混合物。
在一个特别的实施方案中，提供支持在其上的至少一部分身体的 装置，该装置包括覆盖一层或更多层额外的支持层的填充的凝胶层。 优选地，填充的凝胶层的导热率小于约0.20Wm-10K-1。
在本发明的另一方面中，具体地提供一种床垫。在一个实施方案 中，床垫包括覆盖泡沫层的凝胶层。优选地，凝胶层包括硬度范围为 约0.5kPa-约50kPa的凝胶。在优选的实施方案中，凝胶是聚氨酯凝 胶。根据进一步的实施方案，床垫可包括进一步的支持层，例如弹簧 层，且也可进一步包括覆盖层，例如纺织品层。
在另一实施方案中，床垫包括覆盖弹簧层的凝胶层。优选地，凝 胶层包括硬度范围为约0.5kPa-约50kPa的凝胶。在具体的实施方案 中，凝胶是聚氨酯凝胶。根据进一步的实施方案，床垫可包括进一步 的支持层，例如泡沫层，且也可进一步包括覆盖层，例如纺织品层。
根据本发明这一方面的床垫的特征进一步在于在凝胶层内所使用 的凝胶的额外的物理性能。例如，在一个实施方案中，凝胶层包括具 有弹性的凝胶，以便凝胶的滞后范围为约15％-约80％。
在本发明的再一方面中，具体地提供一种床垫面层(topper)。在 一个实施方案中，床垫面层包括覆盖泡沫层的凝胶层，其中泡沫层优 选厚度显著小于标准床垫的平均厚度。在一个特别的实施方案中，床 垫的泡沫层的厚度小于约5cm。在进一步的实施方案中，床垫面层可 包括覆盖凝胶层的覆盖层。优选地，凝胶层包括硬度范围为约0.5kPa -约50kPa的凝胶。在优选的实施方案中，凝胶是聚氨酯凝胶。
在本发明的再一方面中，具体地提供一种枕头。在一个实施方案 中，枕头包括覆盖泡沫层的凝胶层。在一个优选的实施方案中，凝胶 层覆盖仅仅一部分泡沫层。优选地，凝胶层包括硬度范围为约0.5kPa -约50kPa的凝胶。在优选的实施方案中，凝胶是聚氨酯凝胶。在再 进一步的实施方案中，枕头可包括覆盖凝胶层的覆盖层。
发明详述
以下结合本发明的优选实施方案，更加充分地描述本发明，其中 给出所述优选的实施方案，以便对于本领域的技术人员来说，本发明 的公开内容彻底且全面，并完全覆盖本发明的范围。然而，要理解， 可在许多不同的形式中体现本发明，且不应当被视为限制到此处所述 的具体实施方案上。尽管在下述说明中使用了特定的术语，但这些术 语仅仅为的是阐述目的，不打算定义或限定本发明的范围。在整个说 明书中，相同的数值是指相同的元件。正如在说明书和权利要求中所 使用的，单数形式“一、一个、该”包括复数形式，除非另有清楚的 说明。
本发明提供用于支持身体的装置，尤其除了功能性以外，还提供 使用者增加的舒适度和压力点减轻的支持件。该装置的特征在于它使 用显示出优选的物理特征用以提供使用者令人愉悦的“感觉”以及治 疗优势的凝胶材料。
在本发明的装置中所使用的凝胶可包括稳定、无毒且通常已知提 供缓冲效果同时维持结构稳定程度和支持的任何凝胶。特别地，该凝 胶可包括具有在优选范围内的硬度和弹性的任何凝胶材料，正如以下 充分地描述的。
根据本发明，聚氨酯凝胶尤其有用。此外，抗随时间硬化、具有 有限的膨胀性且抗物质劣化(例如，挥发性试剂，如增塑剂迁移)的其 它凝胶也可在本发明中用作凝胶。优选地，在本发明的装置中所使用 的凝胶还是振动吸收剂且抗震。
聚氨酯通常被理解为多异氰酸酯化合物和多官能醇(即，多元醇) 之间化学反应的产物。以下示出了制备聚氨酯化合物的一般反应流程 的一个实例：

其中R1和R2可以是各种有机基团，其中包括，但不限于，直链或 支链或环状的烷基、链烯基或炔基，以及各种芳基。当然，上述流程 图仅仅作为制备本发明有用的聚氨酯化合物的一个实例形式提供且不 打算限制本发明。在美国专利No.6191216、美国公布的专利申请 No.2004/0058163(申请序列号10/618558)和美国公布的专利申请 2004/0102573(申请序列号10/656778)中公开了根据本发明能使用的 聚氨酯凝胶的额外的实例，在此通过参考将其引入。在美国专利 No.4404296、美国专利No.4456642和美国公布的专利申请 2005/0186436(申请序列号11/058339)中公开了根据本发明有用的其 它类型的凝胶的实例，在此通过参考将其引入。
在本发明的一个实施方案中，装置的凝胶层中所使用的凝胶包括 聚氨酯凝胶。特别地，可使用具有异氰酸酯官能度和多元醇组分官能 度的原材料，制备聚氨酯凝胶，其中多元醇和异氰酸酯官能度的乘积 (product)为至少5.2，但优选至少6.5或7.5。在本发明的优选实施 方案中，生产凝胶的多元醇组分包括羟值低于112的一种或更多种第 一多元醇和羟值范围为112-600的一种或更多种第二多元醇的混合 物，其中第一多元醇与第二多元醇的重量比位于90∶10至10∶90之间， 反应混合物中的异氰酸酯特征位于15到59.81范围内，和异氰酸酯官 能度与多元醇组分官能度的乘积为至少6.15。
在进一步具体的例举实施方案中，生产根据本发明有用的凝胶的 原材料包括一种或更多种多异氰酸酯，和由羟值低于112的一种或更 多种多元醇的第一组分，和羟值范围为112-600的一种或更多种多元 醇的第二组分组成的多元醇组分，以及任选地使异氰酸酯和羟基之间 反应的催化剂，和根据聚氨酯化学已知的任选的填料和/或添加剂，其 中第一组分与第二组分的重量比位于90∶10至10∶90之间，反应混合 物中的异氰酸酯特征位于15到59.81范围内，和异氰酸酯官能度与多 元醇组分官能度的乘积为至少6.15。
生产凝胶的多元醇组分优选由分子量介于1000至12,000且OH 值介于20至112的一种或更多种多元醇组成，其中形成聚氨酯的组分 的官能度的乘积为至少5.2，和异氰酸酯特征位于15至60之间。
可优选使用生产凝胶的异氰酸酯，化学式Q(NCO)n的那些，其中n 表示2-4，和Q表示具有6-18个碳原子的脂族烃基，具有4-15个 碳原子的脂环族烃基，或者具有8-15个碳原子的芳烃基。可使用纯 形式或者常规的异氰酸酯改性，例如氨基甲酸乙酯化、脲基甲酸酯化 (allophantisation)或缩二脲化形式的异氰酸酯。
诸如聚氨酯凝胶之类的凝胶尤其可用于本发明的装置内，这部分 是由于凝胶所提供的平衡压力分配所致。与标准的衬垫材料不同，所 述衬垫材料对外加的压力，例如使用者就座或者平躺在衬垫上，通过 仅仅沿着外加压力轴(即与衬垫平面垂直的轴)变形，从而产生反应， 凝胶倾向于显示出三维变形性能。换句话说，通过沿着三个轴：在凝 胶表面所在平面内的X和Y轴以及与该凝胶表面所在平面垂直的Z轴 变形，凝胶对外加的压力具有反应。这将导致施加压力的均匀分布， 这种均匀分布将减少在压力点处使用者感觉到的压力。这优于标准的 衬垫材料，所述标准的衬垫材料在压力点处提供不舒适，且可能破坏 性的压力累积。因此，除了提供外加的舒适度以外，凝胶提供健康优 点，例如增加的血液循环、鼓励正确的姿势，并减小压力的集中，而 压力集中可导致严重的疾病，例如褥疮，或者其它类型的溃疡。
在本发明的装置中有用的凝胶材料因其最大化压力分布的能力， 因此是尤其有益的，这可通过压力形貌图(mapping)看出。压力形貌图 是测量在使用者和支持表面，如座位或床表面之间出现的界面压力的 临床工具。在采用标准的支持缓冲垫和衬垫的情况下，压力形貌图倾 向于揭示出局部高的压力区域，这表明不能均匀地分布压力。凝胶， 特别是聚氨酯凝胶，和根据本发明有用的其它凝胶，优于标准的支持 件，这是因为它们能远离压力点分配压力，这通过压力形貌图(它显示 出在压力点处较低的压力读数)来证明。
本发明所使用的凝胶的特征在于它们所显示出的特定的物理性 能。尤其表征本发明凝胶的两种物理性能是硬度和弹性。通过凝胶显 示出的这两种性能的优化使得可制备同时提供主观和客观舒适度和支 持的装置。换句话说，具有一定硬度和一定弹性的本发明的凝胶提供 如前所述的治疗优势(即客观的舒适度)，而且提供使用者良好的感觉 (即，主观舒适度)。同时提供主观和客观舒适度的能力尤其有用，这 是因为提供使用者治疗优势而设计的支持装置并不总是让使用者感觉 良好。相反，使用者感觉良好的东西不可能总是提供使用者治疗优势。 然而，具有在本发明规定范围内的硬度和弹性的本发明的凝胶同时提 供主观和客观舒适度。
在本发明的装置的凝胶层内所使用的凝胶的特征在于具有低的硬 度，作为在特定的压缩下凝胶的力偏移，这种硬度可测量。可根据任 何已知的方法测量凝胶硬度，且根据本发明有用的凝胶可证明具有规 定范围内的硬度。根据本发明尤其有用的测量凝胶硬度的一种方法是 根据国际标准化组织(ISO)指定的试验方法ISO 3386-1。
根据ISO 3386-1，提供计算各种材料的压缩应力值的方法。压缩 应力/应变特征是材料承载负载性能的量度，和该试验方法提供计算压 缩力偏移(单位千帕(kPa))的两个方程式，这两个方程式将提供材料所 测量的硬度。
具体地说，在ISO 3386-1标准下，就硬度测定来说，可通过压缩 负载偏移试验，测量根据本发明的凝胶。特别地，在最大70％的压缩 下，将5cm×5cm×2.5cm的凝胶样品置于压缩力下，并在40％的压缩 下，作为施加到凝胶上的应力(kPa)测量凝胶硬度。
根据本发明有用的凝胶具有低的可测量硬度。优选地，凝胶具有 小于90kPa，更优选小于80kPa，仍更优选小于70kPa，和最优选小于 60kPa的可测量的硬度。在一个实施方案中，本发明所使用的凝胶具 有范围为约0.5kPa-约50kPa的可测量硬度。根据进一步的实施方案， 凝胶具有范围为约1kPa-约40kPa，约1.5kPa-约30kPa，或约2kPa -约25kPa的硬度。
根据本发明的另一实施方案，在装置的凝胶层内所使用的凝胶的 特征在于，具有在规定范围内的可测量的弹性。在固体力学中，材料 要理解为具有弹性行为：若由于施加负载，将导致其形状变化，和当 除去负载时，材料恢复其起始形状。材料的弹性与其刚度成反比。
评价根据本发明使用的凝胶的弹性的一种方法是通过测定凝胶所 显示出的滞后。滞后是没有立即追随施加到它们上的力变化，而是缓 慢作出反应，或者没有完全恢复到其起始状态的体系的性能(通常物理 体系)。因此，滞后可评价为诸如凝胶之类的材料在除去凝胶上的力滞 后返回到其起始形状的能力。
在测定滞后的一种方法中，施加力到凝胶上，这将导致凝胶压缩。 测量在70％压缩下凝胶的力偏移，和除去外力，从而允许凝胶泄压。 然后测量在没有压缩下(即，除去力之后)凝胶的偏移。凝胶的滞后(以 百分数形式表示)是在确定的偏移下两个力值之差。因此，认为显示出 低的滞后百分数的凝胶具有高的弹性，换句话说，快速并显著完全地 恢复到其起始形状。认为显示出高的滞后百分数的凝胶弹性较小，换 句话说，更加延迟且不那么完全地返回到其起始形状。
根据本发明，在凝胶层内使用的凝胶有益地具有弹性，但没有显 示出高度依赖于温度的物理性能。例如，粘弹性(常常称为“记忆泡沫 体”)典型地显示出在约室温下的玻璃化转变温度(Tg)。在寒冷的环境 内，记忆泡沫产品倾向于较硬且回弹性较小。相反，在比较温暖的环 境内，记忆泡沫产品倾向于较软且回弹性较大。因此，产品根据周围 温度而变化，其中包括归因于身体热流的温度变化。
根据本发明有用的凝胶具有高的弹性，不具有这一缺点。相反， 该凝胶显示出不随温度而变化的弹性(或滞后百分数)。在一个实施方 案中，本发明所使用的凝胶具有范围为约15％-约80％的可测量的滞 后。根据进一步的实施方案，凝胶具有范围为约20％-约70％，约 25％-约60％，或者约30％-约50％的滞后。
凝胶一般地倾向于对标准的缓冲垫材料，例如泡沫体显示出优异 的压力分配性能的同时，凝胶还倾向于显示出比泡沫体大的导热率。 例如在其中希望冷却效果的温暖环境内，高的导热率可以是所需的凝 胶性能。然而，在其它情况下，可能更加希望具有较低的导热率，以 便在使用者身体附近保持热量。因此，本发明的益处在于，在本发明 的支持装置的凝胶层内所使用的凝胶可具有可测量的导热率。
导热率(λ)通常以瓦特/米/开氏度(Wm-10K-1)为单位报道，它涉 及在固定的条件下，材料传输热的能力。λ值越低，材料将是越好的 绝缘体。相反，λ值越高，材料将是越好的导体。
已知泡沫体(一种用于支持装置的典型缓冲垫材料)是显示出良好 的绝缘性能的材料。例如，模塑泡沫体，如用于坐垫的模塑泡沫体的 λ值典型地为约0.04Wm-10K-1，和在结构与建筑材料内所使用的泡沫 体的λ值典型地为约0.022Wm-10K-1。当在人类应用的支持装置中使 用高度绝缘的材料时，首先与泡沫体接触的人体生成的热量立即转移 到泡沫体的接触表面上。随着时间流逝，转移的热量高度地抗通过泡 沫体移动以供耗散。人体连续产生的能量(热量)导致温度增加，这是 因为泡沫体无法吸收能量并将其足够快速地输送离开接触区域。换句 话说，尽管通过与泡沫体接触维持的起始温热可能具有一定的舒适度， 但最终热量的累积导致使用者不舒服。
聚氨酯凝胶，和此处所述的类似凝胶显示出不同的热性能，且与 泡沫体相比，通常可视为热的良导体。例如，聚氨酯凝胶的λ值可以 是约0.20Wm-10K-1，或者更大。聚氨酯凝胶典型地还具有比泡沫体大 的密度。例如，聚氨酯凝胶的密度范围典型地可以是约600-约 1100Kg/m3，而用于座位缓冲垫的发泡的泡沫体的密度范围通常可以是 约30-约85Kg/m3。此外，聚氨酯凝胶通常具有高的热容。增加的输 送热量通过材料的能力，较高的单位面积的材料质量，和增加材料温 度所需的能量高的这种结合使得随着时间流逝，热量从使用者交换到 凝胶上的类型显著不同。
在本发明的凝胶层内所使用的凝胶的换热能力因此进一步有助于 希望且欣赏在支持装置，例如床垫、枕头、座位装置或类似物内良好 “感觉”的使用者。因此，凝胶层的存在便于增加舒适度，这不仅是 因为凝胶的压力分配质量，而且因为凝胶的导热率和相应地从身体中 除去热量的能力所致，因此克服了与许多支持装置有关的可导致不舒 适的最终热量累积。
有益的是，根据本发明有用的凝胶可通过添加一种或更多种填料 而改变其λ值。填充的凝胶根据本发明是有用的，因为它们可在支持 装置内使用，以提供前面所述的增加的舒适度和压力分配，同时还具 有较低的导热率，以减少从使用者身体中移走热量。这种降低凝胶的 λ值将降低凝胶的“冰凉感”。对于其中希望温暖感觉的使用者来说， 这也可增加支持装置的主观舒适度。
因此，在本发明的一个实施方案中，在支持装置的凝胶层内所使 用的凝胶进一步包括一种或更多种填料。填料材料可以是能与凝胶混 合，且有效地改变凝胶λ值的任何材料。在具体的实施方案中，填料 材料有效地降低凝胶的λ值，结果感觉到来自凝胶的温暖。因此，范 围从固体到液体的各类材料可用作本发明的凝胶层内所使用的凝胶用 的填料。
在本发明的一个实施方案中，填料包括固体材料。优选固体材料 包括粒状材料。粒状物的平均尺寸可根据填充的凝胶将在其内使用的 装置而变化，且也可根据在填充的凝胶内所需的λ值而变化。在一个 实施方案中，填料包括粗糙的颗粒。在另一实施方案中，填料可包括 微粒(即，粉末)。在再一实施方案中，填料可包括纳米颗粒。在本发 明的特别的实施方案中，填料材料包括平均直径为约0.05mm-约15mm 的粒状物。在另一实施方案中，粒状物的平均直径为约0.10mm-约 10mm，约0.10mm-约5mm，或约0.10-约1mm。
在本发明的另一实施方案中，填料材料包括中空材料，例如微球。 这种中空材料可以是天然或合成来源，但通常认为是合成生产的材料。 例如，材料可包括合成微球。优选由聚合物材料，例如聚烯烃，尤其 丙烯腈共聚物或聚氯乙烯形成这种微球。除了合成微球以外，也可在 填充的凝胶内使用具有各种几何形状的其它类型的中空材料。例如， 除了性质上通常为球形的中空材料(同样如气球形所述的一样)以外， 中空材料也可为管状、矩形或其它几何形状的形式。
在本发明的另一实施方案中，填料包括液体，尤其有机液体。液 体优选对凝胶层内所使用的凝胶以及制备凝胶中的起始材料、中间体 和副产物(例如，在聚氨酯凝胶的情况下，异氰酸酯和多元醇)化学惰 性。因此，液体填料通常优选选自诸如增塑剂(其中包括油、树脂和烃 衍生物)、烃类和染料，烷基苯和液体酯之类的材料。更特别地，液体 材料可包括无定形或半晶烷属烃，环烷油或树脂，重油和轻油，烷基 苯，酯(优选多元醇与一元羧酸的反应产物)，烷基多芳族化合物和植 物油，以及上述液体的结合物。
根据本发明进一步的实施方案，烃类可包括一种或更多种气体。 例如，烃类可包括大气空气。在其它实施方案中，用作填料材料的气 体可包括基本上纯的气体，例如氮气或者另一惰性气体，例如氩气。 气体也可包括气态化合物，例如二氧化碳气体。
在本发明的再一实施方案中，烃类可包括一种或更多种活性剂。 此处所使用的活性剂拟指能提供使用者治疗效果的任何添加剂。例如， 活性剂可包括维生素、矿物、精油、香料和类似物。
烃类通常可包括天然或合成材料。例如，烃类可包括天然材料， 例如软木、木材、海绵、天然纤维(例如，棉、羊毛等)，矿物(例如， 云母或其它硅酸盐，或其它金属氧化物，例如铝酸盐)，浮石和玻璃(其 中包括纤维、球等)。在本发明中用作填料的合成材料的实例包括合成 纤维、合成微球和各种其它的合成材料。在本发明的一个特别的实施 方案中，填料选自软木片、软木粉、木材片、木材碎片、泡沫薄片、 纺织品纤维、纺织品片、烷属烃、中空球、合成微球、无机颗粒、玻 璃珠、气体、活性剂、纳米颗粒及其混合物。
在凝胶内存在的填料含量可根据填充的凝胶在其内使用的装置而 变化，且也可根据在填充的凝胶内所需的λ值而变化。在本发明的一 个实施方案中，以体积为基础，填料包括约5％-约95％的填充的凝 胶。在另一实施方案中，以体积为基础，填料包括约10％-约90％的 填充的凝胶。在再一实施方案中，以体积为基础，填料包括约20％- 约80％的填充的凝胶。在又一实施方案中，以体积为基础，填料包括 约25％-约75％的填充的凝胶。
取决于在填充的凝胶内填料的类型和在填充的凝胶内填料的含 量，填充的凝胶的λ值可从不具有填料的凝胶的λ值起变化。优选地， 在填充的凝胶内存在填料将引起填充的凝胶显示出降低的λ值。换句 话说，优选填充的凝胶的导热率小于不具有填料的凝胶的导热率。
在本发明的一个实施方案中，填充的凝胶的导热率小于约0.20W m-10K-1。在另一实施方案中，填充的凝胶的导热率小于约0.15Wm-10K-1。 在再一实施方案中，填充的凝胶的导热率小于约0.10Wm-10K-1。在本 发明的一个特别的实施方案中，填充的凝胶的导热率小于或等于约 0.08Wm-10K-1。
除了凝胶层(它可以包括或者可以不包括一种或更多种填料)以 外，本发明的支持装置还可进一步包括覆盖凝胶层的一层或更多层支 持层。额外的支持层可包括本领域通常已知的可用于提供使用者身体 至少一部分支持的任何类型的材料。例如，额外的支持层可包括泡沫 层，在任何各种实施方案中，所述泡沫层通常可用于提供缓冲效果或 者支持效果。额外的支持层也可包括弹簧，其中弹簧被视为可用于提 供身体支持。在本领域已知的任何实施方案中，弹簧层可提供有效的 支持，同时还提供使用者舒适度。例如，弹簧层可包括至少部分互连 的一系列的弹簧。此外，弹簧层可包括作为单独的线圈存在的一系列 弹簧。本发明还囊括了弹簧层的进一步额外的实施方案，它不打算受 到以上提供的实施例限制。例如，本发明还包括装置，其中额外的支 持层包括已知提供支持的其它材料，其中包括气体(例如空气)、缓冲 材料或衬垫、纺织品层，且还包括提供结构的材料，例如木材、金属 或硬质塑料。
在本发明的一个实施方案中，支持装置包括凝胶层和泡沫材料的 至少一层额外的支持层。在本发明的另一实施方案中，支持装置包括 凝胶层和弹簧的至少一层额外的支持层。在本发明的再一实施方案中， 支持装置包括凝胶层，弹簧的至少一层额外的支持层，和泡沫材料的 至少一层额外的支持层。在本发明的一个特别的实施方案中，一层或 更多层额外的支持层覆盖凝胶层布置，以便在凝胶层上方不存在额外 的支持层。
额外的支持层和凝胶层可一体地连接或者可以是单独的物体。一 体地连接是指彼此连接各层，以便在没有至少部分损坏一层或多层的 情况下两层不可分离。例如，可例如通过胶合、冲压、缝合、焊接等 一体地连接各层。此外，可通过化学键合一体地连接各层。例如，当 凝胶层包括聚氨酯凝胶和额外的支持层包括聚氨酯泡沫体时，在凝胶 或泡沫体固化(或者熟化)之前，这两层具有游离的异氰酸酯基。因此， 当允许一层固化时，可在凝胶和泡沫体之间出现相邻的其它层的化学 键合。
平面支持层尤其可用于与凝胶层结合，这不仅是因为如上所述容 易粘结，而且因为提供各种结合方式。例如，在一个实施方案中，可 使用盘旋的泡沫体。在另一实施方案中，泡沫体可具有一个或更多个 空腔以供接受所有或部分凝胶层。当存在这种空腔时，空腔可位于泡 沫体的“面层”表面上、泡沫体的“底部”表面上，或者同时在泡沫 体的面层和底部表面上。
在其中额外的支持层包括泡沫层的本发明的具体的实施方案中， 尤其有用的是泡沫层具有特定的厚度。例如，在其中装置相对大且泡 沫层提供显著大量的装置结构情况下，例如在床垫内，有益的是泡沫 层可具有显著的厚度，例如在一个实施方案中，额外的支持层包括厚 度为至少约5cm的泡沫层。在进一步的实施方案中，泡沫层的厚度为 至少约6cm，至少约7cm，至少约8cm，至少约9cm，和至少约10cm。
在本发明的其它实施方案中，优选的是额外的支持层可具有小于 如上所述的厚度。例如，当支持装置是鞋类嵌入物(shoe insert)时， 希望该装置具有最小的厚度。同样，在其中装置是床垫面层的实施方 案中，有益的是额外的支持层具有最小的厚度，以避免添加床垫面层 总的型材曲线(profile)。例如，在一个实施方案中，有益的是，额外 的支持层是厚度小于约5cm的泡沫体或纺织品层。在进一步的实施方 案中，额外的支持层优选厚度小于约4cm，小于约3cm和小于约2cm。
除了以上所述的凝胶层和一层或多层额外的支持层以外，本发明 的支持装置还包括添加覆盖凝胶层的覆盖层。对于本发明囊括的各类 支持装置来说，覆盖层通常可包括在覆盖层中常用的任何类型的材料。 这种覆盖层包括天然和合成材料。此外，这种覆盖层也可包括衬垫。 例如，当支持装置是床垫时，覆盖层可以是铺垫的床垫面层。此外， 任何类型的装饰材料可在本发明中用作覆盖层。因此，存在凝胶层决 不限制在覆盖本发明的支持装置中使用可获得的覆盖层的类型。此外， 本发明还囊括其它类型的覆盖层。例如，覆盖层可包括膜，例如聚氨 酯膜、涂层，例如在干燥或者固化状态下不具有反应性或者不发粘的 结合物，或者泡沫体。
关于额外的支持层，在本发明的一些实施方案中，有益的是覆盖 层可具有特定的厚度。一般地，覆盖层应当具有最小的厚度，以避免 掩盖凝胶层的治疗优势和令人愉悦的感觉。例如，在一个实施方案中， 覆盖层包括泡沫层。根据这一实施方案，优选泡沫层的厚度小于约 5cm。在进一步的实施方案中，覆盖层的厚度优选小于约4cm，小于约 3cm和小于约2cm。
存在凝胶层决不限制本发明囊括的支持装置的范围。因此，本发 明的支持装置可包括诸如床垫、座椅、沙发、活动躺椅、轮椅、枕头、 夹具缓冲垫、办公设备、机动车部件、床垫面层和类似物。在本发明 的一个特别的实施方案中，支持装置包括床的床垫。在本发明的另一 实施方案中，支持装置包括座位装置。在再一实施方案中，支持装置 包括枕头。在又一实施方案中，支持装置包括床垫面层。
含覆盖至少一层额外的支持层，例如泡沫层和弹簧层的凝胶层的 本发明的支持装置从本发明的多个方面受益。如前所述，对于可使用 支持装置的各单独层来说，凝胶层提供改进的压力形貌(即，凝胶在压 力点外和远离压力点提供改进的压力分配)。此外，与通常充当绝缘体 并捕获使用者热量的其它已知的支持材料，例如泡沫体相比，凝胶在 不同的参数下具有吸收和输送热量的能力。然而，本发明的装置中的 凝胶层可进一步包括一种或更多种填料，因此可根据预定的技术规格 制成具有？值，以便为了舒适优化来自使用者身体的热流的感觉。换句 话说，通常的凝胶层可提供使用者常常希望的温暖感觉，而不是充当 热流的捕获物，例如泡沫体。此外，当结合进一步的层，例如泡沫体 或弹簧使用时，可在采用仅仅相对薄的凝胶层的情况下，提供凝胶层 的各种优势，同时支持装置本体可包括更加常规的材料。
实验
通过下述实施例更加充分地阐述本发明，其中列出所述实施例阐 述本发明，且不应当视为限制。
实施例1
测定凝胶的机械性能
使用此处所述的试验方法，测定根据本发明有用的多种聚氨酯凝 胶的机械性能。评价各种凝胶样品的硬度和滞后，并在表1中提供评 价结果。
  表1   凝胶的机械性能   样品ID  硬度(kPa)   滞后(％)   填料   形状   用途   1   7.6   37.4   无   规则   床垫   2   6.0   35.0   无   圆柱形   床垫   3   4.4   45.7   无   圆柱形   床垫   4   12.0   46.0   软木   圆柱形   床垫   5   9.7   36.0   微球   圆柱形   座椅   6   7.9   71.0   无   规则   座椅   7   11.0   63.0   无   规则   座椅   8   41.0   47.0   无   规则   臂垫   9   16.0   68.0   无   规则   臂垫   10   3.1   54.5   无   塔形   床垫   11   32.6   51.1   无   塔形   臂垫   12   92.0   63.0   无   规则   -
对于每一凝胶样品来说，提供样品形状、任选的填料材料、例举 的用途、硬度(以在40％压缩下的力偏移形式测量)和滞后百分数。关 于样品形状，“规则”是指5cm宽×5cm长×2.5cm厚的样品，“圆柱 形”是指直径为5cm和厚度为3cm的圆柱形样品，和“塔形”是指5cm 宽×5cm长×1.7mm厚的样品，它具有从其顶部升出的四个正方形突出 物，其中每一突出物为2cm宽×2cm长×0.8cm厚。作为实例，仅仅提 供每一样品所提供的用途，且不应当解释为限制本发明。样品ID12 作为凝胶的对比例提供，它不可用于本发明，凝胶的硬度在优选的范 围以外。
本发明所属领域的技术人员将会牢记此处列出的本发明的许多改 性和其它实施方案具有前述说明书中列出的教导的优点。因此，要理 解，本发明没有限制到所公开的具体实施方案上，和其它实施方案拟 包括在所附权利要求的范围内。尽管此处使用特定的术语，但它们仅 仅在通用和描述性的意义上使用，而不是为了限制的目的。