改良型マットレス

本出願は、2014年4月21日に出願された米国特許仮出願第61/982,235号の利益を主張するものである。

本開示は、マットレスの構造、運搬、および洗浄に関する改良された特徴を有するフォームマットレスに関する。

米国において販売される主なマットレスの種類は従来のスプリングマットレスであるが、ラテックスフォームマットレスおよび粘弾性(メモリ)フォームマットレスの両者が高級種マットレスとして米国内で販売されている。

ラテックスフォームおよびメモリフォームは、マットレスの構造および設計における利点および欠点を有する。ラテックスフォームは非常に早い復元性を有し(すなわち、「弾力があり」)、通気性が高く、天然素材または合成材料を用いて製造され得る。天然素材が用いられる場合、マットレスは、その特質を加味して市場に売り出すことができる。それにもかかわらず、ラテックスフォームマットレスは、多くの場合、ユーザがラテックスフォームマットレスの上で感じる共振「振動」および/または不十分なプレッシャーリリーフが原因となり、米国内で販売されるあらゆる種類のマットレスの中で最も高い返品率を有する。

メモリフォームマットレス市場は、たとえば宇宙時代技術との提携や手が離れた後にフォーム上層に「ついた」手形の画像など新しいマーケティング技術を用いて、テンピュール・ペディック社によりほぼ単独で開拓された。粘弾性メモリフォームは、その緩慢な復元性(すなわち記憶性)によって、プレッシャーリリーフを助けるものとして、また、フォームが振動を伝えないことによって寝ている者同士を互いに断絶させることができるものとして売り出された。しかしメモリフォームマットレスもまた、多くの場合、1)「身動きの取りづらさ」(すなわち、寝る姿勢を変える際に寝返りを打つことができないこと)、2)過熱(このフォームは通気性が高くなく、身体に沿うことによってフォームが身体の大部分を密接に抱え込み空気の流れを制限する)、および3)「身動きが取りづらい」という性質により性交中の心地良さが導かれにくいことなどの苦情が原因となり、ある程度高い返品率を有する。

また、ラテックスフォームおよびメモリフォームはいずれも高価な材料である。製造業者は多くの場合、しばしば快適層と称されるマットレスの上層のみにそれらを使用する。快適層は通常1〜5インチの厚さであり、一般的に、重ね合わされた異なる1〜3種類のフォームから成る。これらの層の下に、ある程度のサポートを提供し、かつマットレスの厚みを増すために、通常、標準的なポリウレタンフォームが用いられる。一部の新型「ハイブリッド」マットレスは、ポリウレタンフォームの代わりにポケットスプリングコイルを用いる。メモリフォームの「身動きが取りづらい」感覚に対処するために、一部の製造業者は、即応性メモリフォームを開発してきた。他の製造業者は、ユーザがフォームに沈み込み得る深さを抑えるために、より薄いメモリフォームの層(頂部ポリフォーム)を用いる。いくつかの製造業者は、ラテックスフォームがもたらす迅速な復元性(すなわち弾力)の利益を享受するために、メモリフォームの下にラテックスフォームを取り入れている。しかしこの解決策は、メモリフォームがマットレスの上層である場合の上記の問題点を解決できない。

よって、メモリフォームの身体に沿ったプレッシャーリリーフと、ユーザがメモリフォームにおいて「身動きが取りづらく」なることを防ぐラテックスフォームの迅速な復元性とを取り合わせ、マットレスの弾力性を向上させる新規のフォームマットレス構造へのニーズがある。そのような構成は、ラテックスフォームの共振振動および乏しいプレッシャーリリーフ特性を緩和するとともに、ラテックスフォームの通気性および弾力性の利益を享受する。

個別の図を通して同様の参照番号が同一または機能的に類似した要素を指す添付図面は、以下の詳細な説明とともに本明細書に組み込まれてその一部を成し、特許請求される創意を含む概念の実施形態を詳しく示すために役立ち、それらの実施形態の様々な原理および利点を説明するものである。

いくつかの実施形態に係る3層マットレスの断面図である。

いくつかの実施形態に係る4層マットレスの断面図である。

いくつかの実施形態に係る5層マットレスの断面図である。

いくつかの実施形態に係る巻き上げられたマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係る巻き上げられたマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係る着脱式カバーを有するマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係る着脱式カバーを有するマットレスの斜視図である。

A−B。いくつかの実施形態に係る着脱式カバーを有するマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係るボタン留めカバーを有するマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係るボタン留めカバーを有するマットレスの斜視図である。

いくつかの実施形態に係るボタン留めカバーを有するマットレスの斜視図である。

当業者は、図内の要素が簡略化および明確化のために示され、必ずしも正確な縮尺率ではないことを理解するであろう。たとえば図内の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態をより良く理解する助けとなるように他の要素に比べて大きく示され得る。

装置および方法の構成要素は、図内で従来の記号によって適宜表され、本明細書における記載がもたらす利益を得る当業者には容易に分かる詳細によって本開示を不明瞭にしないために、本発明の実施形態の理解に関連する特定の詳細のみを示す。

I.定義

本開示において、用語の一覧は以下のとおり定義される。

フォームの密度とは、単位体積当たりのフォーム質量である。密度は、1立方フィート当たりのポンド(pcf)単位で測定され得る。

IFDとは窪み力による撓みであり、フォームの硬さおよび耐荷力を決定するための方法である。IFDは、フォーム試験体に50平方インチの圧力プラテンを押し込むために必要な負荷を測定する。IFDは通常、試験体高さの25%の撓みについて報告され、ポンド単位で測定される。IFDは、ASTM D3574−11試験B₁によって測定され得る。

エアフローとは、フォームの通気性の程度であり、立方フィート毎分(cfm)単位で測定される。エアフローは、ASTM D3574−11試験Gによって測定され得る。

復元性とは、フォームが動かされた後どれほどの早さで元の形状に戻るかの程度であり、秒単位で測定される。復元性は通常、粘弾性フォームのメモリ効果を測定するために用いられる。復元性は、ASTM D3574−11試験Mによって測定され得る。

反発とは、フォームの弾性の程度であり、パーセンテージとして測定される。鋼球がフォーム試験体に落とされ、それが跳ね返る高さの(落下高さに対する)パーセンテージが測定される。反発は、ASTM D3574−11試験Hによって測定され得る。

サポート係数(SF)とは、25%IFDに対する65%IFDの比であり、単位の無い測定値である。SFは、フォームの「より深い」サポートの程度であり、フォームが底付きするか否かに関する指標である。SFは、ASTM D3574−11試験B₁によって測定され得る。

Tgとは、フォームのガラス転移温度である。これは全てのフォームの特性であるが、メモリフォームが通常環境温度(40°F〜80°F)の範囲内のTgを有するという理由から、メモリフォームに特に関連する。Tgは、フォームが硬い状態から柔らかい状態に変わる点である。Tgより下では、フォームは硬い。Tgより上では、フォームは柔らかい。温度が数度しか変わらない場合でも、機械的特性におけるこの変異は著しくなり得る。Tgは、動的機械分析(DMA)または熱応力解析(TSA)によって測定され得る。

ラテックスフォームとは、i)反発が40%を上回り、ii)エアフローが3.5cfmを上回り、かつiii)復元性が0.5秒未満であり得る、任意の高反発フォームである。ラテックスフォームは、天然ラテックス、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリウレタン、または上記フォームの任意の混合物であってよい。

ラテックス状フォームとは、(i)反発が40%を上回り、ii)エアフローが3.5cfmを上回り、かつiii)復元性が0.5秒未満であり得るというラテックスフォームの機械的特性を模擬することが意図された任意のフォームであり、ポリウレタン、ポリエチレン、または他の非天然樹脂や非SBR樹脂、あるいは上記フォームの任意の混合物を用いたものである。

メモリフォームとは、低反発、遅い復元性、および感温応答を有する任意のポリウレタンフォームである。具体的には、i)反発が1〜2%であり、ii)復元性が1秒を上回り、かつiii)感温応答は、体温に反応して軟化し40°F〜80°FのTgを有するフォームであってよい。

II.マットレスの長さおよび幅

本明細書に記載されるマットレスは、たとえばキング、クイーン、フル、ツイン、エクストラロング、カリフォルニアキング、ユース、およびベビーベッドなど米国または米国外の規格サイズを非限定的に含む任意の適切な長さおよび幅であってよい。

III.3層マットレス

図1を参照すると、カバー110を有する3層マットレス100の断面図が示される。マットレス100の深さ方向の断面図は、第1層120、第2層130、および第3層140を含む。

A.第1の実施形態

第1の実施形態において、マットレス100の全深さ180は9.5インチであってよい。マットレス100の第1層の深さ150は1.5インチであってよい。マットレスの第2層の深さ160は1.5インチであってよい。マットレスの第3層の深さ170は6.5インチであってよい。

この第1の実施形態において、第1層120は、ラテックスフォームの層である。第1層120は、Mountain Top Foam社製のC1ラテックスから成ってよく、表1に示す物理特性を有し得る。

表1において、右端の2列は、第1層120に関する物理特性の潜在範囲を示す。

第2層130は、メモリフォームの層である。第2層130は、Visco社製4lbメモリフォームから成ってよく、表2に示す物理特性を有し得る。

表2において、右端の2列は、第2層130に関連する物理特性の潜在範囲を示す。

マットレス産業において、フォームを説明するために用いられる2つの重要なパラメータはIFDおよびSFである。標準試験プロトコルは、試験体のサイズおよびこれらのパラメータに関する負荷状況を指定し、測定に一貫性をもたらす。そのような試験プロトコルは、ASTM D3574−11に見られ得る。

IFDは、フォームの硬さの指標であり、ユーザがフォームを押し込んだ時にフォームが押し返す力がどの程度かを示す。業界規範は、比較のための基準として25%IFDの数値を用いるので、IFD8のフォーム(8ポンドの押し返し)はIFD20のフォーム(20ポンドの押し返し)よりも柔らかく感じる。

SFは、フォームの「より深い」サポートを表し、フォームが底付きするか否かに関する指標である。SFは、65%IFDと25%IFDとの比であり、すなわち、試験体の元の高さの65%までそれを押し下げるために要する力と、試験体の元の高さの25%までそれを押し下げるために要する力(基準IFD測定値)との比である。SFは、シングルタイプのフォームが、ユーザがフォームを押し込む力に比べどの程度多く押し返すかを示す。よって、3のSFおよび8のIFDを有するフォームは、65%の圧縮に24ポンドの力で押し返すのに対し、2のSFを有するIFD8のフォームは、65%の圧縮に16ポンドの力でしか押し返さない。

線形「スプリング」フォームは概して2.6のSFを有する。ラテックスフォームおよびラテックス状フォームは通常、より高いSF(約3.0〜3.3)を有する。メモリフォームは通常、より低いSF(約2.0〜2.2)を有する。これらの差は、マットレス全体の感触において非常に重要である。

マットレス産業において、フォームの上層は圧点を減らすために最も低いSFを有するべきであり、SFは下方の層ほど大きくなるべきであるということが、広く認知された経験則であった。ラテックスフォームまたはラテックス状フォームから成る第1層120を、メモリフォームから成る第2層130の上に設けることにより、SFに関する通例の規則は反転される。それにもかかわらず、マットレスのユーザに成功体験が実現されるのは、ベッドのフォーム層が一連のスプリングとして機能するためである。この構成は、メモリフォームのプレッシャーリリーフおよび動きの断絶を保ちながら、メモリフォームの「身動きの取りづらさ」を軽減する。同時に、この構成は、ラテックスまたはラテックス状フォームの共振振動および乏しいプレッシャーリリーフの特性を緩和するとともに、ラテックスまたはラテックス状フォームの通気性および弾力性の利益を享受する。

第3層140は、マットレスの全体のサポートおよび深さを足すものであり、1.8pcfの従来のポリウレタンフォームから成ってよく、表3に示す物理特性を有し得る。

表3において、右端2列は、第3層140に関する物理特性の潜在範囲を示す。

B.第2の実施形態

第2の実施形態において、マットレス100の全深さ180は、1〜22インチの範囲であってよい。マットレス100の第1層の深さ150は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第2層の深さ160は、0.25インチ〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第3層の深さ170は、0.5〜12インチの範囲であってよい。

第2の実施形態は、第1層120がラテックスフォームまたはラテックス状フォームであり、第2層130がメモリフォームであるという点において第1の実施形態と同様である。第3層140は、i)ラテックスフォーム、ii)ラテックス状フォーム、iii)ポリウレタン粘弾性「メモリ」フォーム、iv)従来のポリウレタンフォーム、v)HR(高反発)ポリウレタンフォーム、またはvi)他の任意のポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、またはポリエステルフォームのいずれかであってよい。

IV.4層マットレス

図2を参照すると、カバー210を有する4層マットレス200の断面図が示される。マットレス200の深さ方向の断面図は、第1層220、第2層230、第3層240、および第4層250を含む。

マットレス200の全深さ295は、1〜22インチの範囲であってよい。マットレス200の第1層の深さ260は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第2層の深さ270は、0.25インチ〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第3層の深さ280は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第4層の深さ290は、0.25〜12インチの範囲であってよい。

第1層220は、ラテックスフォームまたはラテックス状フォームであってよい。第2層230、第3層240、および第4層250は、i)ラテックスフォーム、ii)ラテックス状フォーム、iii)ポリウレタン粘弾性「メモリ」フォーム、iv)従来のポリウレタンフォーム、v)HR(高反発)ポリウレタンフォーム、またはvi)他の任意のポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、またはポリエステルフォームのいずれかであってよい。一実施形態において、第2層230、第3層240、および第4層250の少なくとも1つはメモリフォームである。一実施形態において、少なくとも1つの上層は、その上層より下の層と比べて高いSFを有する。

V.5層マットレス

図3を参照すると、カバー305を有する5層マットレス300の断面図が示される。マットレス300の深さ方向の断面図は、第1層310、第2層315、第3層320、第4層325、および第5層330を含む。

マットレス300の全深さ360は、1.25〜22インチの範囲であってよい。マットレス300の第1層の深さ335は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第2層の深さ340は、0.25インチ〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第3層の深さ345は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第4層の深さ350は、0.25〜5インチの範囲であってよい。マットレスの第5層の深さ355は、0.25〜12インチの範囲であってよい。

第1層310は、ラテックスフォームまたはラテックス状フォームであってよい。第2層315、第3層320、第4層325、および第5層330は、i)ラテックスフォーム、ii)ラテックス状フォーム、iii)ポリウレタン粘弾性「メモリ」フォーム、iv)従来のポリウレタンフォーム、v)HR(高反発)ポリウレタンフォーム、またはvi)他の任意のポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、またはポリエステルフォームのいずれかであってよい。一実施形態において、第2層315、第3層320、第4層325、および第5層330の少なくとも1つはメモリフォームである。一実施形態において、少なくとも1つの上層は、その上層よりも下の層と比べて高いSFを有する。

VI.マットレスの運搬

マットレスの移動は厄介な仕事である。たとえばクイーンサイズのマットレスは最大100ポンドもの重さがあり、概して柔らかく搬送に不向きである。それらは、出入口を通過したり、階段で降ろしたり、車内に搬入したりすることが困難である。そのため、多くの人々が、マットレスを移動させる負担や費用が非常に大きいという理由から、転居の際にマットレスを廃棄することになる。

図4Aを参照すると、マットレスが廃棄されず、より長期間にわたり所有者にとって価値を持つように、移動を容易にする2つの特徴を有するマットレスシステム400が示される。マットレス本体405は、設計に組み込まれたストラップ410、412、414を含み、それらは、マットレスを一巻きした、あるいは折畳んだ運搬しやすい形状に固定する。ストラップは、ウェビング、紐、または高い引張り強度を有する他の任意の材料であってよい。ストラップは、結束するか、バックルを有するか、またはストラップがマットレスをまとめることができるような他の任意の留め具420、422、424を含んでよい。ユーザはマットレスを手動で巻き上げ、および/または折り畳み、ストラップは、一巻きされたマットレスが容易に縛り合わせられ得るために都合の良い場所に設けられる。ストラップを一体化させることによって、巻き上げ縛り合わせる工程は容易になり、運送のためにマットレスを巻くための適切な用具を全てのユーザが手近に所有していることが確実である。

図4Bを参照すると、マットレスシステム400の別の図が示される。ストラップ410、412、44に加え、マットレス本体405は、固定機構440によって取り付けられた一体型の背負い用、肩掛け用、および/または手持ち用ストラップ420、430を有し、それらによって、1人または複数の人間がマットレス本体405を肩および/または背に乗せて容易に搬送することができる。これによって持ち運びが非常に楽になり、所有者が彼らの新居へマットレスを持って行く可能性が高くなり、また最小限の面倒でそれができるようになる。

他の実施形態において、シンチストラップおよび搬送用ストラップは、マットレスと一体型ではなく、別個の「覆い」や袋の一部である。

VII.一体型マットレスウォッシャブルパッド

マットレスは高価な買い物であるが汗および/または他の体液によってしばしば汚れが付く。シーツおよびマットレスパッド(マットレスを保護するために用いられる別売りのカバー)とともに使用しても、マットレスは汚れる。ほぼ全ての場合、マットレス自体のカバーは、局所洗浄によってしか洗濯ができない。限られた数のマットレス(多くの場合、布団形式)は、ジッパー式で完全に取り外して洗濯することができるカバーを有し得るが、これは、重いマットレスのたいそうな取扱いを要するために概して面倒な工程である。マットレスの汚れはそれらの再販価値を下げ、人々が転居や異なるマットレスへの買い替えを決意した際に彼らの友人にマットレスを贈与することを躊躇わせ得る。

図5Aを参照すると、マットレス本体510と、本来のマットレスカバーを汚れから保護し、マットレスを「リフレッシュ」するために洗濯または新しいものと交換することができる着脱式マットレスカバー520という取外し可能部分とを含むマットレスシステム500が示される。この実施形態において、マットレスカバー520は、マットレス本体510の上面全体を被覆しており、固定機構530によってマットレス本体510に固定される。これは、清潔な表面を素早く提供するためにリバーシブルであってよく、汚れを目立たせないためにマットレス本体510とは異なる色であってよい。

固定機構530は、マットレス本体510の全周でほぼ同じ深さで固定されてよく、面ファスナー、ジッパー、ボタン、スナップ、紐、またはそれらの任意の組み合わせから成ってよい。

図5Bを参照すると、マットレス本体510と、本来のマットレスカバーを汚れから保護し、マットレスを「リフレッシュ」するために洗濯または新しいものと交換することができる着脱式マットレスカバー550という取外し可能部分とを含むマットレスシステム505が示される。この実施形態において、マットレスカバー550は、マットレス本体510の上面の一部を被覆しており、固定機構540によってマットレス本体510に固定される。マットレスカバー550は、最も体液を吸収しやすい場所(頭部から大腿上部にかけての領域)に設置され得る。これは、マットレス本体510の上面のみを被覆し得るので、容易に取り外して洗濯することができる。これは、清潔な表面を素早く提供するためにリバーシブルであってよく、汚れを目立たせないために本来のマットレスとは異なる色であってよい。

固定機構540は、マットレスカバー550を最適に固定するようにマットレス本体510の周囲でほぼ同じ深さで固定され得る。固定機構540は、面ファスナー、ジッパー、ボタン、スナップ、紐、またはそれらの任意の組み合わせから成ってよい。

図6Aおよび図6Bを参照すると、マットレス本体510の一部を取り巻く着脱式マットレスパッド610を有するマットレスシステム600が示される。マットレスパッド610は、最も体液を吸収しやすい場所(頭部から大腿上部にかけての領域)に設置され得る。これは、マットレス本体510の上面のみを被覆し得るので、容易に取り外して洗濯することができる。これは、清潔な表面を素早く提供するためにリバーシブルであってよく、汚れを目立たせないためにマットレス本体とは異なる色であってよい。

図7Aを参照すると、着脱式マットレスパッド730を有するマットレスシステム700が示される。これは、マットレス本体510に取り付けられたボタン710およびマットレスパッド730に設けられたボタンホール720によってマットレス本体510に固定される。図7Bを参照すると、マットレスに取り付けられたボタン710によってマットレスパッド730がマットレス本体(不図示)に取り付けられているマットレスシステム704が示される。図7Cを参照すると、マットレス本体760に取り付けられたボタン710によってマットレスパッド750がマットレス本体760の一部に取り付けられているマットレスシステム706が示される。マットレスパッド730、750は、清潔な表面を素早く提供するためにリバーシブルであってよく、汚れを目立たせないために本来のマットレスとは異なる色であってよい。

本明細書において、特定の実施形態が説明されている。しかし、当業者は、以下に示す特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲から逸脱することなく様々な改変および変更が為され得ることを理解する。よって、本明細書および図面は限定的な意味ではなく例示的な意味において受け止められるべきであり、そのような改変は全て本教示の範囲内に含まれることが意図されている。

利益、利点、問題に対する解決策、および任意の利益、利点、または解決策が生じ、または顕著になる要因となり得る任意の要素は、特許請求の範囲の一部または全部における重大、必須、または不可欠な特徴または要素として解釈されてはならない。本発明は、本出願の係属中に生じるあらゆる補正、および特許となった特許請求の範囲の全ての均等物を含む、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。

さらに、本文書において、たとえば第1および第2や上下などの関係語は、1つのエンティティや動作を他のエンティティや動作と区別するためだけに用いられてよく、必ずしもそのようなエンティティや動作間の任意の実際のそのような関係性または順序を必要とし、または暗示するものではない。「備える」、「備えている」、「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」、「包含する」、「包含している」、またはそれらの他の任意の変化形は、列挙された要素を備え、有し、含み、包含する工程、方法、物品、または装置がそれらの要素のみを含むのではなく、明確に記載されていないか、またはそのような工程、方法、物品、または装置に固有である他の要素を含み得るように、包括的な包含をカバーすることが意図されている。「・・・を備える」、「・・・を有する」、「・・・を含む」、「・・・を包含する」という語句に続く用語は、追加の制約がない限り、その要素を備え、有し、含み、包含する工程、方法、物品、または装置における追加の同一要素の存在を除外するものではない。本明細書において、「a」および「an」という語は、例外が明記されない限り、1または複数として定義される。「実質的に」、「本質的に」、「約」、「およそ」、またはそれらの他の任意の変化形は、当業者によって理解されるものと近いものとして定義される。「結合される」という用語は本明細書で用いられる場合、連結されると定義されるが、必ずしも直接的に連結され、また機械的に連結されるとは定義されない。特定の方法で「構成される」装置または構造は、少なくともその方法で構成されるが、記載されていない方法で構成されてもよい。

本開示の要約は、読者が本技術開示の本質を迅速に確認できるように提供される。要約は、特許請求の範囲の範囲または意味を説明または限定するために用いられるものではないという理解の上に提示される。また、上述した詳細な説明において、本開示を効率化する目的のために様々な特徴が様々な実施形態においてまとめられることが分かる。この開示方法は、特許請求される実施形態が各請求項に明記されるもの以外の特徴を必要とするという意図を示すものとして解釈されてはならない。そうではなく、以下の特許請求の範囲は、開示された単一の実施形態の全ての特徴に発明の主題事項があるのではないことを示す。よって、以下の特許請求の範囲がこれによって詳細な説明に包含され、各請求項は、個別に特許請求される主題事項として単独で存在するものである。