多層支持構造体

本発明は、荷重支持構造体に関する。 具体的には、本発明は、多層シート構造体（ｌａｙｒｅｄ ｓｅａｔｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に関する。
本出願は、引用により本明細書に組み入れられる、２００８年７月２５日に出願されたＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲＥＤ ＳＵＰＰＯＲＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥという名称の米国仮特許出願番号第６１／１３５，９９７号、及び、２００９年５月５日に出願されたＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲＥＤ ＳＵＰＰＯＲＴ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥという名称の米国仮特許出願番号第６１／１７５，６７０号の両方に基づく優先権を主張するものである。

大部分の人は、毎日かなりの時間を座ることに費やしている。 支持が不十分であると、生産性の低下、身体疲労、又は慢性的な背中の痛み等の健康状態の悪化さえもたらすことがある。 椅子、ベンチ、マットレス、ソファー及び他の荷重支持構造体の研究及び開発に多大な資源が投じられている。

これまで、例えば、椅子は、クッションから個々の荷重支持要素のより複雑な組み合わせに至る設計を含んでいる。 これらの過去の設計は、ユーザの一般的な体形にぴったりフィットする快適性をもたらすことを含む、シート構造体により与えられる一般的な快適性のレベルを改善してきた。 しかしながら、改善されたシート構造体でさえも、依然として幾らかの不快感が生じることがある。 例えば、シート構造体は、多種多様な一般的な体形に適合するように調整されるが、突き出た財布、尻骨、又は体形の他の局部的な凹凸部に適合することに抵抗することがある。 このため、財布又は他の体形凹凸部が、シート構造体により、座っている人の臀部内に押し込まれると、不快感が生じることがある。

従って、快適なシート構造体を提供することに幾らかの進歩がなされたものの、広範囲の体形及びサイズにフィットし、かつ、適合するように調整される改善されたシート構造体に対する必要性が残っている。

多層支持構造体が、グローバル層と、ローカル層と、上部マット層とを含むことができる。 グローバル層は、荷重が加えられたときにシート構造体の制御された撓みをもたらす。 グローバル層は、ローカル層も支持する複数の支持レールを含む。 グローバル層は、荷重が加えられたときにグローバル層を撓みやすくするために、位置合わせされた材料を含むことができる複数の位置合わせ領域を含むこともできる。

ローカル層は、荷重が多層支持構造体に加えられたときに、さらに、かつ、独立して撓むのを容易にする。 ローカル層は、複数の支持レールにより支持された複数のバネ要素を含む。 複数のバネ要素の各々は、上部及び撓み可能部材を含む。 複数のバネ要素の各々は、バネ形式、多層支持構造体内のバネ要素の相対的位置、バネ材料、バネ寸法、多層支持構造体の他の要素への接続形式、及び他の要因を含む様々な要因に基いて、荷重を受けて独立して撓むことができる。

上部マット層は、荷重が加えられる層とすることができる。 上部マット層は、複数のバネ要素の上に配置された複数のピクセル及びブルノーズ延長フィンガを含む。 複数のピクセル及びブルノーズ延長フィンガは、複数のバネ要素の上部と接触する。 複数のバネ要素と同様に、複数のピクセル及び複数のブルノーズ延長フィンガはまた、隣接したピクセルの応答とは実質的に独立して、加えられた荷重に応答することができる。

従って、多層支持構造体は、協働的であるが独立した複数の層を含み、各々の層が協働的であるが独立した要素を含み、加えられた荷重に対して最大の全体的な支持及び快適性を与える一方、局部的な荷重のばらつきに適合し、これを支持する。 さらに、多層支持構造体により与えられる荷重支持の独立性は、特定の領域が、隣接した領域により与えられる荷重の支持に実質的に影響を与えることなく、いずれの荷重のばらつきにも適合することを可能にする。

他のシステム、方法、特徴及び利点は、以下の図面及び詳細な説明を吟味することにより、当業者には明らかであろう。 そうした付加的なシステム、方法、特徴及び利点の全ては、本説明に含まれ、本発明の範囲内に含まれ、以下の特許請求の範囲により保護されることが意図される。

本システムは、以下の図面及び説明を参照することにより、より良く理解することができる。 図面内の構成要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていず、代わりに、本発明の原理を示す際に強調されている。 さらに、図面において、同じ参照番号が、異なる図面全体を通して対応する部分を示す。

層状支持構造体の一部を示す。

図１に示す支持構造体のより広範な図を示す。

グローバル層の平面図を示す。

２つのストラップ間に接続されたノードを含む支持レールの一部を示す。

ローカル層の平面図を示す。

バネ取付部材の一部を示す。

例示的なローカル層の平面図を示す。

上部マット層の平面図を示す。

上部マット層内のピクセルの裏側を示す。

層状支持構造体を製造するプロセスである。

組立体装置により延伸されたグローバル層を示す。

位置合わせ前のグローバル層を示す。

位置合わせ前のグローバル層の一部の拡大図を示す。

位置合わせ前のグローバル層を形成するグローバル層のキャビティ金型及びホットドロップ・チャネルの平面図を示す。

層状支持構造体は、一般に、椅子、ベッド、ベンチ、又は他の荷重支持構造体等の荷重支持構造体内に又は荷重支持構造体として実装される、複数の協働層の組立体を指す。 協働層は、与えられる支持及び快適性を最大にするために、複数の独立要素を含む複数の要素を含む。 複数の要素により示される独立性の程度は、各要素の個々の特性、複数の要素を相互連結するのに用いられる連結形式、又は層状支持構造体の他の構造上又は設計上の特徴によって決まる、或いはこれらに合わせることができる。 以下に説明する複数の要素は、特定の個人又は用途に対する荷重支持ニーズに適合するよう、個々に設計され、位置決めされ、又は他の方法で構成することができる。 種々の複数の要素に関して以下に説明する寸法は、単なる例示にすぎず、特定の所望の実施及び以下に述べる要因に応じて、広く変わり得る。

図１は、層状支持構造体１００の一部を示す。 層状支持構造体１００は、グローバル層１０２と、ローカル層１０４と、上部マット層１０６とを含む。

グローバル層１０２は、複数の支持レール１０８と、フレーム取付具１１０とを含む。 各々の支持レール１０８は、１つ又はそれ以上のストラップ１１２と、ストラップ１１２間に接続された複数のノード１１４とを含むことができる。 各々のストラップは、ストラップ１１２の長さに沿って定められた位置合わせ領域１１６及び非位置合わせ領域１１８を含むことができる。 ノード１１４は、隣接するストラップ１１２の非位置合わせ領域１１８間で隣接するストラップに接続することができる。

ローカル層１０４は、複数の支持レール１０８の上（例えば、該複数の支持レール１０８により支持された又はその上に載っている）複数のバネ要素１２０を含む。 複数のバネ要素１２０の各々は、上部と、撓み可能部材１２２と、１つ又はそれ以上のノード取付部材１２４とを含む。 図１において、撓み可能部材１２２は、２つの螺旋状アーム１２６を含む。 バネ要素１２０は、代替的に、引用により本明細書に組み入れられる、２００６年５月１２日に出願された米国特許出願第１１／４３３，８９１号に開示されるもののような様々なバネ形式を含むことができる。

上部マット層１０６は、複数のピクセル及びブルノーズ延長フィンガ１２８を含む。 複数のピクセルの各々は、上面と下面とを含む。 各ピクセルの下面は、バネ要素１２０の少なくとも１つの上部と接触するステムを含むことができる。 ブルノーズ延長フィンガ１２８の各々もまた、上面１３０と下面とを含むことができる。 各ブルノーズ延長フィンガ１２８の下面は、各々がバネ要素１２０の少なくとも１つの上部と接触する１つ又はそれ以上のステムを含むことができる。

グローバル層１０２は、Ａｒｎｉｔｅｌ ＥＭ４００又は４６０、ポリプロピレン（ＰＰ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）又は他の軟らかい可撓性材料を含む熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）のような可撓性材料から射出成形することができる。

グローバル層１０２は、フレーム取付具１１０を介してフレーム１３２に接続される。 フレーム取付具１１０は、支持レール１０８のストラップ１１２の端部に接続し、ストラップ１１２に対して実質的に垂直に配向することができる。 図１は、個別のセグメント１３４を含むフレーム取付具１１０を示す。 フレーム取付具１１０は、各セグメント１３４間の間隙１３６により定めることができる。 個別のセグメント１３４の各々は、２つ又はそれ以上の隣接したストラップ１１２の端部に接続することができる。 フレーム取付具１１０は、図３に示すフレーム取付具のように、グローバル層１０２の側部全体に沿って延びる単一のセグメントを含むことができる。

図１において、各支持レール１０８は、実質的に平行に延びる２つの円筒形ストラップ１１２を含む。 しかしながら、支持レール１０８は、代替的な構成を含むことができる。 例えば、支持レール１０８は、単一のストラップ又は複数のストラップを含むことができる。 グローバル層１０２の支持レール１０８は、種々の要因（グローバル層１０２内の支持レール１０８の位置等）に合わせるように調整された異なる数のストラップ１１２を含むことができる。 支持レール１０８は、代替的な幾何学形状を含むこともできる。 例えば、支持レール１０８のストラップ１１２は、複数の端部を有する４つの側部を含むことができる。 こうしたストラップの例が、米国特許出願第１１／４３３，８９１号に開示されている。

ストラップ１１２は、該ストラップ１１２に沿って定められた、複数の位置合わせ領域１１６と、複数の非位置合わせ領域１１８とを含むことができる。 ストラップ１１２は、位置合わせ領域１１６と非位置合わせ領域１１８とを交互に含むことができる。 位置合わせ領域と非位置合わせ領域の各々は、断面積により定めることができる。 ストラップに沿って定められた各位置合わせ領域の断面積は、変化することができ、ストラップに沿った位置合わせ領域の位置に合わせて調整することができる。 断面積は、金型のゲート位置に対する位置合わせ領域の位置に比例してもよい。 例えば、ゲート位置は、ストラップの中間に対応し、位置合わせ領域は中間から離れるほど大きい断面積を有する。 図１に示すように、非位置合わせ領域の断面積が、隣接した位置合わせ領域のものより大きいことがある。 支持レールのストラップに沿って定められた位置合わせ領域は、圧縮及び／又は張力位置合わせ方法を含む様々な方法を用いて位置合わせすることができる。

隣接したストラップ１１２の非位置合わせ領域１１８及び位置合わせ領域１１６は、互いに実質的に整列することができる。 図１に示すように、ノード１１４は、隣接したストラップ１１２の隣接した非位置合わせ領域１１８の間を接続することができる。 各ノード１１４は、ローカル層のバネ要素１２０に接続するためのバネ接続部を含むことができる。 バネ接続部は、図４に示すような、対応するバネ要素１２０を受けるための、ノード１１４内に規定された開口部とすることができる。

グローバル層１０２は、予荷重を加えても又は加えなくてもよい。 例えば、グローバル層１０２は、グローバル層１０２をフレームに固定する前に、グローバル層１０２をフレームに固定するのに必要とする長さより短い長さを有するように、射出成形プロセスなどにより形成することができる。 グローバル層１０２をフレームに固定する前に、グローバル層１０２を延伸又は圧縮し、元の長さより長くすることができる。 グローバル層１０２は、延伸された後で元の状態に戻るので、グローバル層１０２がフレームの幅に適合する長さに落ち着くと、これを支持構造体フレームに固定することができる。

別の代替案として、グローバル層１０２が元の状態に戻ってから、グローバル層１０２の落ち着いた長さがフレームの幅に一致するまで、繰り返し再延伸することができる。 グローバル層１０２は、その長さ又はその幅等に沿って複数の方向に予荷重を加えることができる。 さらに、グローバル層１０２の異なる領域に異なる予荷重を加えることもできる。 領域によって異なる予荷重を加えることは、異なる領域における延伸量又は圧縮量を変えることにより、及び／又は、異なる領域の断面積を変えることなどにより、様々な方法で行なうことができる。

ローカル層１０４の複数のバネ要素１２０は、支持構造体１００におけるバネ要素の相対的位置、特定用途の必要性を含む様々な要因に従って、又は複数の他の考慮事項に従って、様々な寸法を含むことができる。 例えば、皿状の外観を支持構造体１００に与えることなど、三次元のカウンターを支持構造体１００に与えるように、バネ要素１２０の高さを変えることができる。 本例では、ローカル層１０４の中央部に配置されるバネ要素１２０の高さは、ローカル層１０４の外側部分に配置されるバネ要素１２０の高さより低く、ローカル層１０４の中央部と外側部分との間の高さが漸増するように又は他のタイプの増加となるようにすることができる。

ローカル層１０４は、種々の他のバネ形式を含むことができる。 他のバネ形式の例、並びに、これらのバネ要素を支持構造体に実装する方法は、引用により本明細書に組み入れられる、２００６年５月１２日に出願された米国特許出願第１１／４３３，８９１号に記載される。 ローカル層１０４に用いられるバネ形式は、代替的な配向を含むことができる。 例えば、バネ形式は、本出願に説明される配向に対して上下反対に配向することができる。 本例において、本出願において上部として説明されるバネ部分は、グローバル層１０２に向かって配向され、かつ、これに接続される。 さらに、本例において、撓み可能部材１２２は、上部マット層１０６に接続することができる。 撓み可能部材１２２は、複数のバネ取付部材１２４を介して、上部マット層１０６に接続することができる。 しかしながら、本出願において説明される例は、ローカル層１０４を形成するのに用いることができる、バネ形式の網羅的リスト又はバネ形式の可能な配向を構成するものではない。 バネ要素１２０は、線形のバネ定数、非線形に減少するバネ定数、非線形に増大するバネ定数、又は一定のバネ定数を含む、様々なバネ定数を示すことができる。

ローカル層１０４は、グローバル層１０２に接続される。 特に、バネ取付部材１２４は、隣接したストラップ１１２の非位置合わせ領域１１８間に配置されるノード１１４上に接続する。 この接続は、一体成形、スナップ嵌め接続、又は他の接続方法とすることができる。 複数のバネ要素１２０は、Ｕｌｔｒａｆｏｒｍ Ｎ２６４０ Ｚ６ ＵＮＣ Ａｃｅｔａｌ又はＵｎｉｆｏｒｍ Ｎ２６４０ Ｚ４ ＵＮＣ Ａｃｅｔａｌ等のＰＯＭから、Ａｒｎｉｔｅｌ ＥＭ４６０、ＥＭ５５０又はＥＬ６３０、ＴＰＵ、ＰＰ等のＴＰＥから、或いは他の可撓性材料から射出成形することができる。 複数のバネ要素１２０は、個々に又は複数のバネ要素の１つのシートとして射出成形することができる。

ローカル層１０４は複数の実質的に独立した撓み可能要素、すなわち、複数のバネ要素を含むため、ローカル層１０４の隣接部分は、荷重に対して実質的に独立した応答を示すことができる。 このように、支持構造体１００は、加えられた荷重の「マクロ」特性の下で撓み、かつ、これに順応するだけでなく、加えられた荷重の「ミクロ」特性に対して個々の適合可能な撓みも与える。

ローカル層１０４は、支持構造体の任意の特定ゾーン、領域又は部分において異なる局所的応答を示すように調整して加えられた荷重の特定部分に対して特定の支持を行なわせることもできる。 局所的応答ゾーンは、例えば、剛性又は他のあらゆる荷重支持特性が異なり得る。 支持構造体の特定部分は、異なる撓み特性を有するように調整することができる。 例えば、局所的応答ゾーンを形成する１つ又はそれ以上のピクセルは、身体の任意の特定部分に対して選択された剛性に特別に設計することができる。 支持構造体のこれらの異なる領域は、様々な方法で調整することができる。 各ピクセルの下面とローカル層１０４との間の間隔（荷重が加えられていないときに測定した間隔を指す）の変化により、ある荷重を受けたときに呈する撓み量を変えることができる。 支持構造体１００の局所的撓み特性は、支持構造体内の総体的位置に応じて、異なる材料、バネ形式、厚さ、断面積、幾何学形状、又は複数のバネ要素１２０についての他のバネ特性を用いることを含む、他の方法を用いても調整することもできる。

上部マット層１０６は、ローカル層１０４に接続される。 各ピクセルの下面は、対応するバネ要素１２０の上部に固定される。 各ブルノーズ延長フィンガ１２８の下面も、１つ又はそれ以上の対応するバネ要素１２０の上部に固定することができる。 これらの接続は、一体成形、スナップ嵌め接続、又は他の接続方法とすることができる。 ピクセル及び／又はブルノーズ延長フィンガ１２８の下面は、バネ要素１２０の上部に接続することができるか、又は、バネ要素１２０に載っている又はこれに接続する１つ又はそれ以上のステム又は他の延長部を含むことができる。 各バネ要素１２０の上部は、対応するピクセル又はブルノーズ延長フィンガ１２８のステムを受けるための開口部を定めることができる。 代替的に、各バネ要素１２０の上部は、対応するピクセル又はブルノーズ延長フィンガ１２８内に定められた開口部に接続するためのステム又は支柱を含むことができる。

荷重により上部マット層１０６を押し下げると、複数のピクセルが複数のバネ要素１２０の上部に押し下げられる。 これに応答して、複数のバネ要素１２０が下方に撓み、荷重に対応する。 荷重により個々のバネ要素１２０が呈する撓み量は、そのバネ要素１２０と関連したバネの撓みレベルに影響されることがある。 複数のバネ要素１２０が下方に撓むと、複数のピクセル及び／又は複数のブルノーズ延長フィンガ１２８の下面は、グローバル層１０４に向かって移動する。 しかしながら、グローバル層１０２が荷重を受けて撓むと、ローカル層１０４が荷重を受けて下方に撓むため、バネ要素１２０は、地面に対してさらに撓むことができる。 従って、バネ要素１２０は、荷重を受けると、バネの撓みレベルに応じて個々に撓み、グローバル層１０２が荷重を受けて下方に屈曲すると、全体としてローカル層１０４の一部として、さらに撓むことができる。

バネの撓みレベルは、支持構造体１００製造及び設計前に決定することができる。 例えば、約２５ｍｍのバネ撓みレベルを呈するように、支持構造体１００を調整することができる。 換言すれば、支持構造体１００は、複数のバネ要素１２０が約２５ｍｍまで撓むことができるように設計することができる。 従って、ローカル層１０４が１６ｍｍの高さ（すなわち、グローバル層１０２の上部とバネ要素の上部との間の距離）のバネ要素を含む場合、複数のピクセルの下面は、９ｍｍのステムを含むことができる。 別の例として、ローカル層１０４が２５ｍｍの高さのバネ要素を含む場合、複数のピクセルの下面はステムを省略して、複数のバネ要素の上部に接続することができる。 上述のように、各バネ要素１２０の高さは、支持構造体１００内のその相対的位置を含む複数の要因に従って変わり得る。

図８に示し、以下に説明されるように、上部マット層１０６の複数のピクセルは、複数のピクセル・コネクタと相互接続することができる。 以下に述べられるように、上部マット層１０６は、平面の又は非平面コネクタ、凹状コネクタ、ブリッジ型コネクタ、又は複数のピクセルを相互接続する他の要素等の様々なピクセル・コネクタを含むことができる。 複数のピクセル・コネクタは、複数のピクセルに対して種々の位置に配置することができる。 例えば、複数のピクセル・コネクタは、複数のピクセルに対して、コーナー部、側部、又は他の位置に配置することができる。 複数のピクセル・コネクタは、隣接したピクセル間に増大した程度の独立性、並びに、上部マット層１０６に対する向上した可撓性を与える。 例えば、複数のピクセル・コネクタは、柔軟な下方への撓みを可能にし、並びに、個々のピクセルがかなりの量の独立性をもって横方向に移動又は回転することを可能にする。

上部マット層１０６は、ＴＰＥ、ＰＰ、ＴＰＵ、又は他の可撓性材料のような可撓性材料から射出成形することができる。 特に、上部マット層１０６は、個々に製造されたピクセル又はブルノーズ延長フィンガ１２８から形成することができ、又は、複数のピクセルの１つのシートとして射出成形することができる。

荷重を受けると、荷重は、上部マット層１０６と接触して、該上部マット層１０６を押し下げることができる。 或いは、支持構造体１００は、上部マット層１０６の上に固定されるカバー層を含むこともできる。 このカバー層は、クッション、布、革、又は他のカバー材料を含むことができる。 カバー層は、向上した快適性、及び／又は、美観を支持構造体１００に与えることができる。

図２は、図１に示す支持構造体１００のより広範な図を示す。 上部マット層１０６は、ローカル層１０４上に支持され、該ローカル層１０４は、グローバル層１０２上に支持される。 グローバル層１０２は、フレーム１３２に固定される。 図２は、矩形の多層支持構造体１００を示すが、支持構造体１００は、円形状を含む代替的な形状を含むこともできる。

上部マット層１０６は、ブルノーズ延長フィンガ領域２０２に接続されたピクセル領域２００を含む。 ピクセル領域２００は、複数の相互接続されたピクセル２０４を含む。 ブルノーズ延長フィンガ領域２０２は、複数の相互接続されたブルノーズ延長フィンガ１２８を含む。

上部マット層１０６はまた、隣接したピクセル２０４とブルノーズ延長フィンガ１２８との間の接続を容易にする複数のピクセル・コネクタも含む。 ピクセル・コネクタは、以下により詳細に説明され、１つのピクセル・コネクタの拡大図が、図８に示される。

ピクセル２０４は、上部マット層１０６の可撓性を向上させる。 ピクセル２０４は、ローカル層１０４に接続するためのステムを含むことができる。 ブルノーズ延長フィンガ１２８は、上部マット層１０６をシート構造体に接続するのを容易にすることができる。 例えば、ブルノーズ延長フィンガ１２８は、シート構造体の中に滑らせて挿入することができる。 例えば、シート構造体は、各々のブルノーズ延長フィンガが滑って入るトラックを含むことができる。

図２は、複数のバネ要素１２０のバネ取付部材１２４を示す。 バネ取付部材１２４は、グローバル層１０２に向かって下方に延びるステム２０６を含む。 各々のステム２０６は、グローバル層１０２の対応するノード１１４内に定められた開口部内に挿入し、固定することができる。 バネ要素１２０のステム２０６が、以下により詳細に説明され、図６に拡大図で示される。 ローカル層１０４内でステム２０６のそれぞれの高さを変えて、支持構造体１００にカウンターを与えることができる。

図３は、グローバル層３００の上面図を示す。 図１に関連して上述したように、グローバル層３００は、複数の支持レール３０２と、１つ又はそれ以上のフレーム取付具３０４とを含む。 支持レール３０２の両端部は、２つの実質的に平行なフレーム取付具３０４の間に接続される。 図３において、フレーム取付具３０４の各々は、該フレーム取付具３０４の長さに沿って延びる単体のセグメントを含む。 図１に示すように、フレーム取付具は、個別のセグメントを含んでもよい。

グローバル層３００は、射出成形技術を用いて形成することができる。 特に、グローバル層３００は、キャビティ金型が支持レールの中央に対応するキャビティ金型の位置において又はその近くでゲート制御される、センターゲート射出成形技術を用いて形成することができる。 射出成形プロセスは、成形装置内に成形圧力損失をもたらすことがあり、この場合、この圧力損失は、ゲートに近い領域より、ゲートから遠い領域において、より大きくなる場合がある。 センターゲート技術は、支持レール３０２に沿った対称的な圧力損失を容易にすることができる。 圧力損失は位置合わせに影響を与えることがあるため、支持レール内の対称的な圧力損失により、支持レール３０２内の対称的な位置合わせが容易になり得る。

各支持レール３０２は、２つのストラップ３０６と、隣接したストラップ間に接続された複数のノード３０８とを含むことができる。 各ストラップ３０６は、該ストラップ３０６の長さに沿って定められた、位置合わせ領域３１０と非位置合わせ領域３１２とを含む。 位置合わせ領域３１０は、非位置合わせ領域３１２の断面積より小さい断面積で定めることができる。 ストラップ３０６に沿って定められた各位置合わせ領域３１０の断面積は、ストラップ３０６上の位置合わせ領域３１０の相対的位置に合わせて調整することができる。 位置合わせ領域３１０がストラップ３０６の中央から離れるにつれて、ストラップ３０６に沿った位置合わせ領域３１０の断面積は徐々に増加し得る。 位置合わせ領域３１０の断面積は、ゲートの位置からの各位置合わせ領域３１０の相対的位置に合わせて調整することができる。 位置合わせ領域がゲートの位置から離れるにつれて、各位置合わせ領域３１０の断面積は、約０．１％から約１％毎に、例えば約０．５％ずつ増加し得る。 例えば、位置合わせ領域の断面積は、ゲートの位置に近い方の直前のストラップの位置合わせ領域の断面積より、約０．１％乃至約１％大きくすることができる。

ノード３０８は、隣接した非位置合わせ領域３１２の間に接続される。 ノード３０８は、グローバル層３００をローカル層に接続するためのバネ接続部を含むことができる。 バネ接続部は、ステム又は他の突出部をバネ要素から受けるために、ノード３０８内に定められた開口部とすることができる。 ノード３０８は、スナップ嵌め接続、圧入によりバネ要素に接続してもよいし、又は、互いに一体成形してもよい。

フレーム取付具３０４は、グローバル層３００をフレームに接続するのを容易にする。 フレーム取付具３０４は、内縁部３１４と外縁部３１６とを含むことができる。 支持レール３０２の一部である各ストラップ３０６は、フレーム取付具３０４の内縁部３１４に接続する２つの端部を含むことができる。 隣接したストラップ３０６の端部と、フレーム取付具３０４の内縁部３１４との間の接続は、フレーム取付具３０４の内縁部３１４に沿って隣接したストラップ３０６の間に開口部３１８を定めることができる。

図４は、２つのストラップ３０６の間に接続されたノード３０８を含む支持レール３０２の一部を示す。 特定的には、ノード３０８は、２つのストラップ３０６の隣接した非位置合わせ領域３１２の間に接続される。 各ストラップ３０６は、対応する非位置合わせ領域３１２の両側上に接続された位置合わせ領域３１０を含む。 非位置合わせ領域３１２の断面積は、位置合わせ領域３１０の断面積より大きくすることができる。

ノード３０８は、グローバル層３００をローカル層に接続するためのバネ接続部４００を含むことができる。 図４において、バネ接続部４００は、ローカル層のステム又は他の突出部を受けるための、ノード３０８内に定められた開口部である。 バネ接続部は、代替的に、ローカル層内に定められた開口部と嵌合するための、ノード３０８の上に直角に延びているステム又は突出部とすることができる。

図５は、ローカル層５００の平面図を示す。 ローカル層５００は、複数の相互接続されたバネ要素５０２を含む。 ローカル層５００は、単一片の材料から形成することができる。 バネ要素５０２の各々は、上部５０４と、少なくとも１つの撓み可能部材５０６と、バネ取付部材５０８とを含む。 上部５０４は、上部マット層の対応するピクセルの下面から延びるステム又は他の突出部を受けるための開口部を定めることができる。

撓み可能部材５０６は、上部５０４に接続され、該上部から遠ざかるように螺旋状になった２つの螺旋状アームを含む。 螺旋状アームの断面積は、各アームの長さに沿って、テーパ状になることもあり、又は別の方法で変化することもある。 例えば、螺旋状アームの断面積は、螺旋状アームの長さに沿って、アームが上部５０４に接続する位置から始まって徐々に増減し、螺旋状アームがバネ取付部材５０８に接続する位置で最小となることができる。 各螺旋状アームの断面積は、ローカル層５００内のバネ要素５０２の相対的位置、バネ要素５００の所望のバネ定数、又は他の要因に合わせて調整することができる。

螺旋状アームは、バネ取付部材５０８を含むこと又はこれに接続することができる。 図５において、２つの隣接したバネ要素５０２の螺旋状アームは、同じバネ取付部材５０８に接続する。

バネ要素５０２は、対角線の列状に配置され、ローカル層５００の片側から他方の側に延びる。 バネ要素５０２は、同じ対角線の列における隣接したバネ要素と相互接続することもあるが、隣接した対角線の列におけるバネ要素と直接接続しないこともある。 この構成において、対角線の列におけるバネ要素５０２は、隣接した対角線の列におけるバネ要素５０２の応答とは実質的に独立して、荷重に対して撓む又は応答することができる。

図６は、バネ取付部材５０８の一部を示す。 特定的には、図６は、グローバル層内に定められる開口部に嵌合することができるステムの一部を示す。 ステムは、第２の円筒形部分６０２に向けて下方にテーパ状になる第１の円筒形部分６００を含み、該第１の円筒形部分６００は、第２の円筒形部分６０２より大きい断面積を有する。 第２の円筒形部分６０２は、テーパ状端部６０４を含むことができる。 第２の円筒形部分６０２の一部は、該第２の円筒形部分６０２の面内に隆起部６０６を定めるように陥凹させることができる。 隆起部６０６は、ステムとグローバル層内に定められた開口部との間のスナップ嵌め接続を容易にすることができる。

図７は、例示的なローカル層７００の平面図を示す。 ローカル層７００は、各々が上部７０４と、撓み可能部材７０６と、バネ取付部材７０８とを含む複数のバネ要素７０２を含む。 撓み可能部材７０６は、少なくとも１つの螺旋状アーム７１０を含むことができる。 例えば、図７は、ローカル層７００の縁部付近のバネ要素７１２の幾つかが、単一の螺旋状アーム７１０を有する撓み可能部材を含むことを示す。

図８は、ピクセル領域８０２とブルノーズ領域８０４とを含む上部マット層８００の平面図を示す。 ピクセル領域８０２は、コーナー部でピクセル・コネクタ８０８と相互接続された複数の六角形ピクセル８０６を含む。 複数のピクセルの各々は、上面と下面とを含む。 複数のピクセル８０６は、六角形として示されるが、矩形、八角形、三角形、又は他の形状のような他の形状を取ることもできる。 下面は、ローカル層に接続するための、該下面から延びるステムを含む。

複数のピクセル・コネクタ８０８の各々は、３つの隣接したピクセル８０６と相互接続する。 複数のピクセル・コネクタ８０８は、代替的に、それぞれの側部において複数のピクセル８０６と相互接続することができる。 複数のピクセル８０６は、平坦なもの、非線形のもの、及び／又は、一定の形状のものとすることができる。

複数のピクセル８０６は、各ピクセル内に開口部を定めることができる。 開口部は、荷重に適合する際に可撓性を上部マット層８００に付加することができる。 上部マット層８００は、各ピクセル８０６内に、ゼロ又はそれ以上の開口部を含む任意の数の開口部を定めることができる。 さらに、上部マット層８００内の各ピクセル８０６は、例えば、ピクセル領域８０２内のピクセルのそれぞれの位置に応じて、異なる数の開口部又は異なるサイズの開口部を定めることができる。

図９は、ピクセル９００の下面９０２が上向きに示される、上部マット層８００内のピクセル９００の裏側を示す。 特定的には、図９は、ピクセルの下面９０２と、該下面９０２から延びるステム９０４とを示す。 ステム９０４は、ピクセル９００をローカル層のバネ要素に接続することができる。 ステム９０４とバネ要素との間の接続は、一体成形、スナップ嵌め接続、又は別の接続技術とすることができる。

ステムは、２つの端部９０６及び９０８、すなわちピクセル９０２の下面に接続された第１の端部９０６と、バネ要素に接続するための第２の端部９０８とを含むことができる。 ステム９０４は、該ステム９０４から横方向に延びる１つ又はそれ以上の肩部９１０を含むことができ、肩部９１０の高さは、ステム９０４の高さより低い。 ステム９０４の第２の端部９０８は、テーパ状とすることができる。 第２の、すなわちテーパ状端部９０８は、ステム９０４を越えて延びるリップ部９１２を含むことができる。 上部マット層とローカル層との間の接続を容易にするために、バネ要素の上部内に定められた開口部にステムを挿入することができる。 ステム９０４が、バネ要素の上部の開口部の中に一定の距離だけ入ると、リップ部９１２は、ステム９０４を開口部内に保持するための留め金となり、ステム９０４が外れないように抵抗する。 リップ部９１２は、上部の下面、上部開口部の内縁部内に定められた隆起部又は別の表面上に引っ掛けることができる。

ステム９０４が、リップ部が上部に引っ掛かり、ピクセル９００を対応するバネ要素の上部に固定するのに十分なだけ上部開口部を通過すると、肩部９１０は、上部の上面と嵌合するか又は他の方法で接触することができる。 代替案として、ステム９０４は肩部９１０を省くことができ、ステム９０４が上部開口部と嵌合すると、下面９０２が上部の上面と接触することができる。

図９は、隣接したピクセルを接続するピクセル・コネクタ９１４を示す。 図８及び図９において、ピクセル・コネクタ９１４は、３つの隣接した六角形のピクセルのコーナー部の間を接続する。 ピクセル・コネクタ９１４は、荷重が加えられた際に各ピクセルが独立して動くための遊びをもたらすために、ピクセルの１つのコーナー部に接続されたアーチ状アーム９１６を含む。 アーチ状アーム９１６は、コーナー部から延び、ピクセル間の接合部９１８で交わることができる。 接合部９１８は、相互接続されたピクセルにより定められた平面より下方となるようにしてもよい。 Ｓ字形状、又は他の波状形状といった他の形状も、ピクセル・コネクタ９１４の一部として実装することができる。 ピクセル・コネクタ９１４は、撓んだ際に、隣接したピクセル間の接触を減少させる又は防止するのを助けることができる。 代替的に、上部マット層６００は、複数のピクセルの独立性を向上させるために、ピクセル・コネクタを省くことができる。 図８及び図９は、複数のピクセルのコーナー部において接続されたピクセル・コネクタ９１４を示すが、代替的に、複数のピクセルを、それぞれの側部において接続することもできる。 ピクセル・コネクタ９１４は、例えば、隣接したピクセルの側部の間に接続されたＵ字形状の屈曲部を含むことができる。

図１０は、層状支持構造体を製造するためのプロセス１０００である。 プロセス１０００は、自動化することができ、又は手動で実行することもできる。 組み立て装置を用いて、プロセス１０００を実行することができる。 プロセス１０００により、グローバル層と、ローカル層と、上部マット層とが得られる（１００２）。 得られたグローバル層、ローカル層、及び上部マット層の各々は、それぞれ上述された層に対応することができる。

射出成形技術を用いて、グローバル層、ローカル層、及び上部マット層の１つ又はそれ以上を形成することができる。 グローバル層は、センターゲート射出成形技術を用いて形成することができる。 射出成形プロセスにおいてキャビティ金型に用いられるゲートは、各支持レールのほぼ中間に対応するキャビティ型の部分上に配置することができる。 キャビティ金型は、各支持レール、又は支持レールの各ストラップに対応するゲート、又は他の構成に従ったゲートを含むことができる。

上述のように、層状支持構造体内のグローバル層は、ストラップに沿って定められた、位置合わせ領域及び非位置合わせ領域を有するストラップを含む。 位置合わせする前に、グローバル層は、ストラップに沿って定められた位置合わせ前領域を含むことができる。 位置合わせ前領域は、これらの領域を位置合わせした後又は配向した後に、位置合わせ領域となることができる。 本プロセスにおいて得られたグローバル層を、予め位置合わせすることができる。

代替案として、プロセス１０００は、グローバル層を位置合わせすること又は配向することができる（１００４）。 プロセス１０００により、グローバル層を延伸して、位置合わせ前領域を配向することができる。 圧縮を含む他の位置合わせ技術を用いることもできる。 組み立て装置により、グローバル層の両側を把持するか又は別の方法で保持し、支持レールの方向に沿って該グローバル層を延伸させることができる。 グローバル層は、約１０インチから１２インチまでの間延伸させることができる。 この延伸により、各々の位置合わせ前領域は、元の長さの約４倍乃至約８倍延伸することもできる。

図１１は、組み立て装置１１０２により延伸されたグローバル層１１００を示す。 延伸されたグローバル層１１００の位置合わせ領域１１０４は、各ストラップ１１０６のより細い部分に対応する。 グローバル層の非延伸領域又は非位置合わせ領域１１０８は、ノード１１１０が隣接したストラップ１１０６の間に接続される位置に対応する。 グローバル層１１００は、グローバル層１１００の隣接したノードと隣接したストラップとの間に定められた開口部１１１２を含む。 各開口部１１１２の断面積は、グローバル層１１００が延伸されるに伴って増加する。

プロセス１０００のブロック１００４に従ってグローバル層が延伸される間、ノード・ロケータを開口部１１１２に挿入することができる（１００６）。 ノード・ロケータは、組み立て装置の一部であっても、又はこれとは別個のものであってもよい。 ノード・ロケータは、開口部１１１２に嵌合するブロックとすることができる。

プロセス１０００により、ローカル層をグローバル層に接続することができる（１００８）。 上述のように、ローカル層は、図５及び図６に示されるバネ取付部材５０８のような、グローバル層に対するローカル層の接続を容易にするバネ取付部材を有するバネ要素を含むことができる。 プロセス１０００により、スナップ嵌め又は他の形式の接続が達成されるまで、グローバル層のノード内に定められた対応する開口部の中にバネ取付部材を案内することができる。

プロセス１０００により、上部マット層がローカル層に接続される（１０１０）。 上述のように、上部マット層は、ピクセルから下向きに延びる１つ又はそれ以上のステムを有するピクセルを含むことができる。 ステムは、上部マット層をローカル層に接続するのを容易にすることができる。 プロセス１０００により、スナップ嵌め又は他の形式の接続が達成されるまで、各バネ要素の上部の対応する開口部の中にステムを案内することができる。

プロセス１０００により、組み立て装置に対して、又は、層状支持構造体の目的とする用途（例えば、椅子）の配向に対して上下反対の配向で、層状支持構造体を組み立てることができる。 例えば、図１１は、その裏側が上を向いた状態で、すなわち、図１１に見ることができるグローバル層の側が、椅子の用途において、一般的に下に向いた側である、組み立て装置の平面図である。

この例において、ノード・ロケータ（１００６による）は、上下反対に配向されたグローバル層の上から、開口部１１１２の中に下方に挿入することができる。 さらにこの例によると、プロセス１０００により、組み立て装置に対して上下反対に配向されたローカル層を動かし、スナップ嵌め又は他の形式の接続が達成されるまで、グローバル層のノードにより定められた対応する開口部の中にバネ取付部材を上向きに案内することによって、ローカル層をグローバル層に接続し（１００８により）、各バネ要素の上部が組み立て装置に対して下向きに配向されるようにすることができる。 同様に、プロセス１０００により、組み立て装置に対して上下反対に配向された上部マット層を動かし、スナップ嵌め又は他の形式の接続が達成されるまで、各バネ要素の上部の対応する開口部の中にピクセルのステムを上向きに案内することによって、上部マット層をローカル層に接続し（１０１０による）、上部マット層の上部を組み立て装置に対して下向きに配向するようにすることができる。

プロセス１０００により、ノード・ロケータを、組み立てられた層状支持構造体から後退させる（１０１２）。 プロセス１０００により、組み立てられた層状支持構造体を、椅子のフレームのようなフレームに固定することができ、又は、組み立てられた層状支持構造体をフレーム取り付けのための別プロセスに提供することができる。

図１２は、位置合わせ前のグローバル層１２００を示す。 位置合わせ前のグローバル層１２００は、射出成形法を用いて提供することができる。 成形プロセスのためのゲート位置１２０２は、各々の位置合わせ前の支持レール１２０４の中央又は中央付近に配置することができる。 ゲート位置１２０２は、ノード１２０６又は各々の位置合わせ前の支持レール１２０４の他の部分に配置することができる。 図１２において、ゲート位置は、各々の位置合わせ前の支持レール１２０４の中央付近に配置されたノード１２０６にある。

図１３は、図１２に示される位置合わせ前のグローバル層１２００の一部の拡大図を示す。 特定的には、図１３は、ノード１２０６上のゲート位置１２０２を示す。 ノード１２０６に接続された非位置合わせ領域１３０２におけるホットドロップ凹部１３００は、成形プロセスによる産物であり得る。 例えば、ホットドロップ陥凹部１３００は、ホットドロップ先端部に隙間を与えるための、キャビティ金型内の陥凹部に対応することができる。

図１４は、射出成形プロセスを介して、図１２に示される位置合わせ前のグローバル層１２００のような予め位置合わせしたグローバル層を形成するための、グローバル層のキャビティ金型１４００及びホットドロップ・チャネル１４０２の平面図を示す。 キャビティ金型に対するホットドロップ１４０２の位置は、金型のゲート位置におおよそ対応する。

本発明の種々の実施形態が説明されたが、さらに多くの実施形態及び実装形態が、本発明の範囲内で可能であることが、当業者には明らかであろう。 従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物以外に制限されるものではない。

１００：層状支持構造体１０２、３００、１１００、１２００：グローバル層１０４、５００、７００：ローカル層１０６、８００：上部マット層１０８、３０２、１２０４：支持レール１１０、３０４：フレーム取付具１１２、３０６、１１０６：ストラップ１１４、３０８、１２０６：ノード１１６、３１０：位置合わせ領域１１８、３１２、１１０８、１３０２：非位置合わせ領域１２０、５０２、７０２：バネ要素１２２、５０６、７０６：撓み可能部材１２４、５０８、７０６：バネ取付部材１２６、７１０：螺旋状アーム１２８：ブルノーズ延長フィンガ１３２：フレーム１３４：セグメント１３６：間隙２００、８０２：ピクセル領域２０２：ブルノーズ延長フィンガ領域２０４、９００：ピクセル２０６、９０４：ステム３１４：内縁部３１６：外縁部３１８、１１１２：開口部４００：バネ接続部５０４、７０４：上部６００：第１の円筒形部分６０２：第２の円筒形部分６０６：隆起部８０４：ブルノーズ領域８０６：六角形ピクセル８０８、９１４：ピクセル・コネクタ９０６、９０８：端部９１０：肩部９１２：リップ部９１６：アーチ状アーム９１８：接合部１１０２：組み立て装置１２０２：ゲート位置１３００：ホットドロップ凹部１４００：グローバル層のキャビティ金型１４０２：ホットドロップ・チャネル