DE102008010380A1

DE102008010380A1 - Formkörper und seine Verwendungen

Info

Publication number: DE102008010380A1
Application number: DE102008010380A
Authority: DE
Inventors: Tobias Kirchhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Variowell Development GmbH
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-09-03
Also published as: US8499389B2; DK2254445T3; JP5530937B2; WO2009103740A1; ATE533386T1; EP2254445B1; EP2254445A1; US20110000018A1; JP2011512214A; CA2714590A1

Abstract

Um die Festigkeit eines Formkörpers gezielt einzustellen, wird vorgeschlagen, mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischem Material (13), eine Temperiereinrichtung (14), die in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischem Material angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung (11) für die Temperiereinrichtung (14) vorzusehen, die eingerichtet ist, um über Änderung der Temperatur die Festigkeit des mindestens einen Abschnitts aus thermoelastischem Material kontrolliert einzustellen. Ein solcher Formkörper lässt sich als Sitz- oder Liegeunterlage verwenden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper zur Verwendung als Liege- oder Sitzunterlage, eine Steuereinrichtung für einen solchen Formkörper, ein Verfahren zum Einstellen der Festigkeit eines solchen Formkörpers, ein Computerprogrammprodukt sowie verschiedene Verwendungen eines solchen Formkörpers.
Hintergrund und Stand der Technik
Formkörper zur Verwendung als Liege- oder Sitzunterlage finden sich in den verschiedensten Ausprägungen, wie etwa in Form von Matratzen und Kissen oder auch Sitzgelegenheiten im Haus oder in Transportmitteln. Solche Gegenstände werden nicht nur von Menschen, sondern auch von Tieren genutzt.
All diesen Formkörpern ist gemeinsam, dass der Benutzer eine gewisse Festigkeit verspürt. Die Kraft, die ein Benutzer auf den Formkörper ausübt, hängt von seinem Gewicht und seinen Bewegungen ab. Der Formkörper übt dabei eine Gegenkraft aus, wobei das System aus Benutzer und Formkörper in einen Zustand strebt, in dem die Kraft und die Gegenkraft in einem Gleichgewicht zueinander stehen. Dieser Zustand wird Ruhezustand genannt.
Bei den allermeisten Benutzungsarten ist der Benutzer nicht völlig bewegungslos, sondern führt immer wieder wechselnde Bewegungen aus, was jedes Mal das Einstellen eines neuen Kräftegleichgewichts erfordert. Bei Materialien mit einer gewissen Nachgiebigkeit, findet in Reaktion auf vom Benutzer ausgeübte Kräfte oder Kraftänderungen eine Änderung der Form statt. Die Kraft, die ein Benutzer ausüben muss, um einen Formkörper einzudrücken, empfindet der Benutzer als Festigkeit. Handelt es sich bei dem Material um einen Schaumstoff, spricht man auch von Stauchhärte.
Die Einschätzung der Festigkeit als fest oder weich kann einerseits subjektiven Schwankungen unterliegen. Die Festigkeit eines Formkörpers kann sich aber auch im Laufe seiner Benutzungszeit verändern. So kann zwar die Anfangsfestigkeit eines Formkörpers vor dem Kauf durch Probesitzen oder Probeliegen getestet werden. Wenn sich die Festigkeit des Formkörpers im Laufe der Zeit ändern, hat der Benutzer nur wenige Möglichkeiten, die Festigkeit auf den gewünschten Wert zu korrigieren. Bei Matratzen, die auf Lattenrosten ist beispielsweise möglich, Schieber auf dem Lattenrost zu verschieben, um die Festigkeit des Lattenrostes anzupassen. Eine weitere bekannte Möglichkeit besteht darin, über Änderungen des Volumens oder der Dichte die Festigkeit des Formkörpers zu verändern. Dazu wird üblicherweise mit Luft- oder Wasserblasen gearbeitet, die in oder an den Formkörper gebracht werden.
All diesen Vorgehensweisen ist gemeinsam, dass sie größerer Umbauten bedürfen und somit sehr aufwendig sind und dass sie daher nur für Festigkeitsänderungen eingesetzt werden, die über längere Zeiträume andauern sollen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, bei der auf möglich unaufwendige Festigkeitsänderungen an Formkörpern auch kurzfristig vorgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Formkörper zur Verwendung als Liege- oder Sitzunterlage gelöst, der aufweist

– mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischem Material,
– eine Temperiereinrichtung, die in thermischen Kontakt mit dem mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material angeordnet ist, und
– eine Steuereinrichtung für die Temperiereinrichtung, die derart eingerichtet ist, über Änderung der Temperatur die Festigkeit des mindestens einen Abschnitts aus thermoelastischen Material kontrolliert einzustellen.

Unter einem thermoelastischem Material sei hier ein Material verstanden, dessen Festigkeit bzw. Elastizität sich mit seiner Temperatur wesentlich verändert. D. h., dass temperaturabhängige Festigkeitsänderungen so groß sind, dass sie vom Benutzer ohne spezielle Messgeräte durch eigene Wahrnehmung festgestellt werden können.
Der oder die Abschnitte aus thermoelastischen Material können gezielt an Stellen im Formkörper angeordnet sein, bei denen es auf eine leicht veränderbare Festigkeit besonders ankommt, wie etwa im Schulter- oder Fersenbereich bei der Verwendung als Liegeunterlage oder im Rückenbereich als Lordosenstütze bei der Verwendung als Sitzunterlage. Dabei können der oder die Abschnitte aus thermoelastischem Material mit Abschnitten aus beliebigen anderen Materialien kombiniert werden, wie sie herkömmlicher Weise für derartige Formkörper verwendet werden, etwa beliebige Schaumstoffe, Latex, Stahlfedern oder Daunen- oder Federfüllungen. Der Abschnitt aus thermoelastischen Material kann aber auch so groß sein, dass er im Wesentlichen den Formkörper bildet.
Die Temperiereinheit dient dazu, die Temperatur des mindestens einen Abschnittes aus thermoelastischen Material zu verändern und damit Einfluss auf seine Festigkeit zu nehmen. Je nach thermoelastischem Material und je nach normaler Umgebungstemperatur bei Benutzung des Formkörpers wird zum Erreichen der gewünschten Festigkeit eine Temperaturerhöhung oder eine Temperaturerniedrigung notwendig sein. Die Temperiereinheit kann dabei so ausgebildet sein, dass sie über den gesamten mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material zu einer im Wesentlichen homogenen Temperaturverteilung führt. Sie kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie es erlaubt, inhomogene Temperaturverteilungen gezielt einzustellen, was zu Festigkeitsverteilungen über den mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material führt. Dabei wird die Temperiereinheit über eine Steuereinrichtung gesteuert, in der die Korrelation zwischen Festigkeit des konkreten Formkörpers und seiner Temperatur hinterlegt ist.
Durch gezielte Temperaturzufuhr oder Kühlung des mindestens einen Abschnitts aus thermoelastischen Material wird kontrolliert Einfluss auf dessen Festigkeit genommen, ohne dass ein aufwendiger Umbau des Formkörpers notwendig wäre. Durch manuelles Bedienen oder durch automatischen Betrieb der Steuereinrichtung lässt sich durch den Benutzer jederzeit die gerade gewünschte Festigkeit bzw. Festigkeitsverteilung einstellen.
Die Aufgabe wird auch durch eine Steuereinrichtung für einen oben beschriebenen Formkörper gelöst, die derart eingerichtet ist, über Änderung der Temperatur die Festigkeit von einem oder mehreren Abschnitten aus thermoelastischen Material kontrolliert einzustellen.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einstellen der Festigkeit eines oben beschriebenen Formkörpers gelöst mit den Schritten

– Eingabe einer gewünschten Festigkeitsverteilung,
– Bestimmen der dafür notwendigen Temperaturverteilung,
– Einstellen der ermittelten Temperaturverteilung im Formkörper mittels der Temperiereinrichtung

Ferner wird die Aufgabe durch die Verwendung eines oben beschriebenen Formkörpers als Matratze, Futon, Kissen, Polsterbestandteil eines Polsterbetts, Polsterbestandteil eines Rollstuhls oder Auflage für einen der vorgenannten Gegenstände, insbesondere zur Dekubitus-Prophylaxe, oder auch als Bestandteil eines Stuhls, Sessels, Sofas, Rollstuhls, Kraftfahrzeug-, Bahn-, Flugzeugsitzes oder als Auflage für einen der vorgenannten Gegenstände gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen
1a schematisch perspektivisch eine Ausführungsform des Formkörpers als Kissen;
1b schematisch im Schnitt das Kissen aus 1a;
2a schematisch perspektivisch eine Ausführungsform des Formkörpers als Futon;
2b schematisch im Schnitt den Futon aus 2a;
3a schematisch perspektivisch eine Ausführungsform des Formkörpers als Polsterbett;
3b schematisch im Schnitt das Polsterbett aus 3a;
4a schematisch perspektivisch eine Ausführungsform des Formkörpers als Matratze;
4b schematisch im Schnitt die Matratze aus 4a;
5 schematisch perspektivisch eine weitere Ausführungsform des Formkörpers als Matratze;
6 schematisch im Schnitt eine Ausführungsform des Formkörpers als Matratzenauflage;
7 schematisch im Schnitt eine Ausführungsform des Formkörpers als Auflage für einen Rollstuhl;
8 schematisch im Schnitt eine Ausführungsform des Formkörpers als Sitzmöbel;
9 schematisch von vorne eine Ausführungsform des Formkörpers als Sitz;
10 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform der Steuereinrichtung;
11 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Einstellen der Festigkeit eines Formkörpers; und
12 schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Formkörpers.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In den 1a, b ist schematisch eine Ausführungsform des Formkörpers mit variabel einstellbarer Festigkeit als Kissen 10 dargestellt. Das Kissen 10 ist über eine Kabelverbindung 12 mit einer Steuereinheit 11 verbunden. In seinem Inneren besteht das Kissen 10 aus mehreren Schichten. Sein Grundbestandteil ist ein Abschnitt 13 aus thermoelastischem Material. Im vorliegenden Beispiel wurde dafür ein Material verwendet, das nicht nur thermoelastisch, sondern auch viskoelastisch ist. Viskoelastische Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie nach dem Ausüben von Druck auf sie nur langsam in ihre Ausgangsform zurückkehren. Dieser Effekt wird auch Slow-Recovery-Effekt genannt und führt zu einem druckreduzierenden Verhalten und einer sehr guten Druckverteilung. Besonders bevorzugt besteht der Abschnitt 13 des Kissens 10 aus einem so genannten Viscoschaum, d. h. aus einem Polyurethanschaum, der nicht nur thermoelastisch, sondern auch viskoelastisch ist. Als besonders bevorzugt haben sich dabei Polyurethanschäume erwiesen, die eine Dichte von ca. 25 kg/m3 bis ca. 85 kg/m3 aufweisen.
Als Temperiereinrichtung wird im vorliegenden Beispiel eine elektrische Heizung eingesetzt, die die Besonderheit aufweist, dass Wärme über elektrisch leitfähige textile Fäden 14 erzeugt wird, die hier mittig im Abschnitt 13 angeordnet sind. Sie sind umhüllt von einer Abschirmung 15, die elektromagnetische Strahlung möglichst abschirmt. Dies ist insbesondere wichtig, wenn das Kissen 10 als Kopfkissen verwendet werden sollte. Bei der Auswahl des Materials ist bei der in 1b gezeigten Anordnung darauf zu achten, dass es eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit trotz der Abschirmung 15 ein thermischer Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Textilfäden 14 und dem Abschnitt 13 besteht, um über Temperaturänderungen die Festigkeit des Abschnitts 13 gezielt beeinflussen zu können. Die Abschirmung kann auch weiter außen angeordnet werden. Dann sollte bei der Materialauswahl vor allem darauf geachtet werden, dass es Luft und Feuchtigkeit möglichst ungehindert durchlässt, um die Klimaeigenschaften des jeweiligen Formkörpers nicht negativ zu beeinflussen.
Die Temperiereinrichtung wird im in 1 gezeigten Beispiel über die Steuereinheit 11 gesteuert, die in Abhängigkeit von der gewünschten Festigkeit des Kissens 11 die Stromzufuhr in die elektrisch leitenden textilen Fäden 14 erhöht oder drosselt, damit mehr oder weniger Energie bei Durchfluss durch die textilen Fäden als Wärme dissipiert wird. Die Dissipationswärme strahlt ab in den Abschnitt 13, dessen Festigkeit sich entsprechend verändert.
Für einen erhöhten Liegekomfort sind auf der Ober- und der Unterseite des Kissens 10 ein Abschnitt 17 aus Daunen vorgesehen. Außerdem sind am Übergang zwischen den Abschnitten 13 und 17 Wärmereflektoren 16 vorgesehen. Sie dienen dazu zu verhindern, dass ein Wärmetransfer von der Temperiereinrichtung, also im in 1 gezeigten Beispiel den textilen Fäden 14 stattfindet. Die generierte Wärme wird hier lediglich zur Beeinflussung der Festigkeit genutzt, ohne dass der Benutzer sie spüren würde. Besonders bevorzugt weisen die Wärmereflektoren 16 eine Seite auf, die stärker Wärme reflektiert als die andere, wobei diese Seite im vorliegenden Beispiel den textilen Fäden 14 zugewandt angeordnet ist.
In den 2a, b ist schematisch eine Ausführungsform des Formkörpers mit variabel einstellbarer Festigkeit als Futon 20 dargestellt. Der Futon 20 ist über eine Kabelverbindung 22 mit einer Steuereinheit 21 verbunden, die als Temperiereinrichtung eine elektrische Heizung auf der Basis von Heizdrähten 24 steuert. Der Futon 20 besteht im Wesentlichen aus dem Abschnitt 23 aus thermoelastischem Material, bei dem es sich zum Beispiel um einen Polyurethanschaum handeln kann. Umhüllt ist der Futon 20 von einer allergensperrenden Schicht 25. Diese allergensperrende Schicht 25 dient vor allem dazu, ein Einnisten von Milben im Futon 20 bzw. ein Austreten von Milben aus dem Futon 20 zu verhindern. Vorzugsweise ist das Material der Schicht 25 nicht nur allergendicht, sondern auch luftdurchlässig, um das Klima im Futon 20 nicht zu beeinträchtigen und einen angenehmen Liegekomfort zu bieten. Eine gewisse Luftdurchlässigkeit verhindert in Übrigen ein übermäßiges Aufheizen des Futons 20 in Falle einer eventuellen Fehlfunktion der Steuerung 21.
Die 3a, b zeigen eine Ausführungsform des festigkeitsvariablen Formkörpers als Polsterbett 30. Die Liegeunterlage ist dabei auf vier Stützfüßen 32 aufgebockt. Im gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit 31 in dem Polsterbett 30 integriert. Das Polsterbett 30 hat zuunterst einen Abschnitt 33 mit Stahlfedern. Darüber ist ein Abschnitt 35 aus thermoelastischem Material angeordnet. Mittig durch den Abschnitt 35 verläuft eine Schicht 36 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff. Diese Schicht wird über die Steuereinheit 31 mit Strom versorgt, um proportional zum Stromdurchfluss Dissipationswärme zu erzeugen, die die Festigkeit des Polsterbettes beeinflusst.
Die Schicht 36 kann z. B. eine Trägerschicht aus Gewebe oder Vlies aufweisen, auf der sich eine durch einen flexiblen Film gebildete Trägerschicht befindet. Dabei kann es sich etwa um ein Polyurethan handeln, dem zur Erhöhung der Leitfähigkeit z. B. Graphit zugesetzt ist. Vorzugsweise kann als Träger auch das thermoelastische Material des Abschnitts 35 selbst dienen.
Zur Erhöhung des Schlafkomforts sind nach orthopädischen Gesichtspunkten Lüftungskanäle 37 im Abschnitt 35 verteilt. Sie dienen zusätzlich der Belüftung, um einen Wärmestau im Polsterbett 30 zu verhindern. Zusätzlich ist ein Wärmereflektor 34 zwischen den Abschnitten 33 und 35 vorgesehen. Er reflektiert Dissipationswärme aus der elektrisch leitenden Kunststoffschicht 36 in den Abschnitt 35 aus thermoelastischen Material und auf einen Benutzer, wenn er auf dem Polsterbett 30 liegt. Gerade bei Benutzern, bei denen ein übermäßiger Verlust an Körperwärme beim Liegen zu befürchten ist, weil sie etwa eine schwache Durchblutung haben oder älter sind, kann es auch willkommen sein, die erzeugte Wärme nicht nur zur Einstellung der Wunschfestigkeit, sondern auch zum Wärmen des Benutzers zu nutzen.
In den 4a, b ist eine Ausführungsform des Formkörpers mit variabel einstellbarer Festigkeit als Matratze 40 dargestellt. Die Regulierung der Temperatur wird hier über die Zirkulation von Fluiden durch den Abschnitt 43 aus thermoelastischen Material erreicht. Dazu ist die Steuereinrichtung mit einer Pumpe 41 kombiniert, die z. B. Luft oder Wasser der benötigten Temperatur durch die Fluidkanäle 42 pumpt. Je nach Material des verwendeten thermoelastischen Materials und je nach verwendetem Fluid können die Kanäle unmittelbar im thermoelastischen Material eingebohrt sein. Sie können aber auch eine Umwandung aus fluiddichtem, aber wärmeleitendem Material aufweisen. Sie können auch angrenzend an den Abschnitt 43 aus thermoelastischen Material angeordnet sein, solange ein Wärmeübergang dazu besteht.
In der Fläche sind die Fluidkanäle 42 im dargestellten Beispiel derart angeordnet, dass insbesondere im Bereich der Fersen und im Bereich der Kopfauflage durch den Fluidfluss Wärme zu- oder abgeführt wird, um die Festigkeit zu ändern. Ein Abkühlen kann gewünscht sein, wenn die vom aufliegenden Benutzer zugeführte Körperwärme zu einer ungewünscht geringen Festigkeit führen würde.
Die in den 4a, b beispielhaft dargestellte Matratze 40 weist über dem Abschnitt 43 aus thermoelastischem Material ein Distanzgewirke 44 auf, um einen Luftstrom innerhalb der Matratze 40 zu erlauben. Dies reduziert einen unerwünschten, weil schlecht kontrollierbaren Wärmetransfer vom oder zum liegenden Benutzer. Um den Liegekomfort zu verbessern ist auf dem Distanzgewirke 44 eine Gelschicht 45 vorgesehen, die zu einer besseren Druckverteilung führt, sowie eine Schaumstoffschicht 46, um den Liegekomfort zu erhöhen. In weiteren Ausführungsformen kann bei Wahl eines gut wärmeleitenden Gels die Gelschicht auch genutzt werden, um einen thermischen Kontakt zwischen Temperiereinheit und einem oder mehreren Abschnitte aus thermoelastischen Material herzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass Temperiereinrichtungen auch so ausgestaltet sein können, dass sie unterschiedliche Möglichkeiten zum Wärmetransfer kumulieren, z. B. Fluidfluss, etwa zum Kühlen, und elektrische Heizung.
Eine weitere Ausführungsform des festigkeitsvariablen Formkörpers als Matratze 50 ist in 5 dargestellt. Bei der Matratze 50 sind mehrere Abschnitte 54, 55, 56 aus thermoelastischem Material vorgesehen, die in einen Matratzenkörper 57 aus Latex im Nacken-, Lenden- und Fersenbereich eingelassen sind. Jeder dieser Abschnitte 54, 55, 56 ist mit einer eigenen Steuereinheit 51, 52, 53 verbunden. Dadurch wird ermöglicht, die Festigkeit im Nacken-, Lenden- oder Fersenbereich unabhängig von der Festigkeit in den jeweils anderen Bereichen je nach Bedarf zu regulieren.
In 6 ist eine Ausführungsform als Matratzenauflage 61 dargestellt, die auf einer herkömmlichen Matratze 60 aufgelegt ist. Die Auflage 61 wird im Wesentlichen durch den Abschnitt 64 aus thermoelastischem Material gebildet, die durch einen Heizdraht 63 durchzogen ist und von einer Steuereinheit 62 in ihrer Festigkeit durch entsprechende Temperaturregulierung eingestellt wird. Um eine Luftzirkulation zwischen Auflage 61 und liegendem Benutzer zu erlauben, die einem eventuellen Hitzestau vorbeugen soll, sind auf der dem Benutzer zugewandten Seite der Auflage 61 Ausnehmungen 65 vorgesehen. Die Verteilung der Ausnehmungen 65 über die Auflage 61 wird vorteilhafter Weise nach orthopädischen Gesichtspunkten vorgenommen.
Eine Ausführung als Auflage, allerdings als Sitzunterlage 71 für einen Rollstuhl 70 ist in 7 beispielhaft dargestellt. Die Sitzunterlage 71 besteht im Wesentlichen aus einem Schaumstoffteil 74, in das zwei Abschnitte 72, 73 aus thermoelastischen Material im Nacken- und im Lendenbereich eingelassen sind. Diese Abschnitte 72, 73 werden über eine hier nicht dargestellte Temperiereinrichtung in ihrer Temperatur und damit ihrer Festigkeit nach Belieben reguliert. Die Temperiereinrichtung ist als elektrische Heizeinrichtung ausgebildet, die bei manuell betriebenen Rollstühlen über eine zusätzliche Batterie und bei elektrischen Rollstühlen über die bereits vorhandene Stromversorgung mit Strom versorgt wird. Die Steuereinheit 75 ist an der Armlehne angeordnet, um für den Benutzer mühelos erreichbar und bedienbar zu sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungen als Auflage auch kleiner dimensioniert sein können, so dass sie z. B. nur einen Teil einer Matratze oder einer Sitzgelegenheit bedecken, etwa den Rücken-, den Nacken-, den Lendenbereich oder andere.
In 8 ist beispielhaft eine Ausführungsform als Sitzmöbel 80 dargestellt. Dabei kann es sich um ein Sofa, einen Sessel oder einen gepolsterten Stuhl mit Armlehnen handeln. Eine Steuereinheit 81 ist im Sitzmöbel 80 integriert und stellt die gewünschte Festigkeit der Polster 82, 83 aus thermoelastischem Material ein, indem sie durch jeweils getrennte Heizdrähte 84, 85 auf eine Temperatur gebracht werden, die der gewünschten Festigkeit entspricht. Dabei kann jeder Heizdraht 84, 85 getrennt angesteuert werden, um die Festigkeit in den Polstern 82, 83 unabhängig vom jeweils anderen Polster einstellen zu können. Gerade wenn ein Benutzer lange Zeit auf einem Möbel sitzt, wie etwa auf einem Ruhe- oder Fernsehsessel, ist oft eine zwischenzeitliche Änderung der Festigkeit vom Benutzer gewünschte und auch aus gesundheitlichen Gründen geboten.
Eine weitere Variante ist in 9 dargestellt. Dabei handelt es sich um einen Sitz 90, wie er in einem Flugzeug, im Zug oder in einem Fahrzeug wie etwa Auto, Bus oder Lastkraftwagen eingesetzt werden könnte. Möglich ist auch die Ausgestaltung als Bürostuhl. Im vorliegenden Beispiel ist das Polster 94 der Rückenlehne aus thermoelastischem Material, an das angrenzend in zwei Bereichen Heizdrahtanordnungen 92, 93 vorgesehen sind. Beide Heizdrahtanordnungen 92, 93 können von der an der Armlehne 95 angebrachten Steuereinheit 91 unabhängig voneinander angesteuert werden, um eine gewünschte Festigkeit des Polsters 94 in den beiden Rückenregionen einzustellen. Gerade ein unter Umständen automatischer Wechsel von Festigkeiten während der Sitzdauer kann z. B. als Lordosenstütze orthopädische Vorteile haben, aber auch einer Übermüdung und sogar Sekundenschlaf vorbeugen. Insbesondere auf Langstreckenflügen führt ein Sitz mit variabler Festigkeit zu einer verbesserten Durchblutung der aufliegenden Hautpartien, was sowohl für Passagiere als auch für die Besatzung von Vorteil ist. Dies ist auch bei Bürostühlen vorteilhaft.
Der schematische Aufbau einer möglichen Ausführungsform der Steuereinrichtung 100 ist in 10 dargestellt. Hauptkomponenten sind eine Einheit 105 zum Festellen einer Soll-Festigkeitsverteilung, ein Mikroprozessor 106, der dazu dient, aus der Soll-Festigkeitsverteilung die entsprechende Soll-Temperaturverteilung zu bestimmen, und eine Einheit 107, um diese Soll-Temperaturverteilung über eine geeignete Schnittstelle 108 an eine Temperiereinheit auszugeben. Die Einheit 105 zum Feststellen einer Soll-Festigkeitsverteilung ist im dargestellten Beispiel mit einer Benutzerschnittstelle 101 verbunden. Dabei kann es sich es sich um eine Bedienanzeige handeln, über die manuell ein gewünschter aktueller Festigkeitswert, eine ggf. voreingestellte Festigkeitsverteilung über die gesamte festigkeitsvariable Sitz- bzw. Liegeunterlage oder auch ein zeitlicher Festigkeitsverlauf eingegeben oder aus voreingestellten Möglichkeiten ausgewählt wird. Die Benutzerschnittstelle 101 kann dabei auch als Fernbedienung ausgestaltet sein. Im einfachsten Fall kann auch ein Bedienschalter vorgesehen sein, den man zwischen zwei Festigkeitswerten hin und her schalten kann.
Zusätzlich sind ein oder optional mehrere Sensoren 102, 103, 104 mit der Einheit 105 zum Feststellen einer Soll-Festigkeitsverteilung verbunden. Bei dem oder den Sensoren 102, 103, 104 kann es sich z. B. um Sensoren handeln, die auf Druck oder Bewegungen reagieren und so Körperbewegungen registrieren. Es kann sich auch um Sensoren handeln, die Schlaf- oder Wachphasen anhand von Körperfunktionen detektieren. Dazu gehören unter anderem Sensoren zur Bestimmung der Atemfrequenz, des Sauerstoffgehalts im Blut, der Herzschlagfrequenz oder des Blutdrucks. Eine Änderung dieser Parameter kann z. B. einen zeitlichen Verlauf einer Festigkeitsverteilung in Gang setzen, wie etwa Festigkeitsänderungen an verschiedenen Stellen einer Matratze während eines Schlafzyklus mit beispielsweise einer weicheren Festigkeitsverteilung in der Einschlafphase, festeren Festigkeiten in der anschließenden Tiefschlafphase und wieder weichere Festigkeiten während der REM-Phasen. Der Übergang von einer Schlafphase in die nächste kann dabei von den Sensoren 102, 103, 104 detektiert werden.
Ferner kann es sich bei den Sensoren auch um Temperatur- bzw. Festigkeitssensoren handeln, mittels derer die aktuelle Temperatur bzw. Festigkeit kontrolliert werden kann, um festzustellen, ob der Soll-Zustand bereits erreicht ist.
Eine weitere Anwendung zeitlich variabler Festigkeitsverteilungen liegt in regelmäßigen Festigkeitswechseln in der Dekubitus-Prophylaxe sein. Dabei kann die Steuereinrichtung 100 für periodische Festigkeitsveränderungen in der gesamten Matratze oder nur in bestimmten Bereichen eingestellt sein, ohne dass eine manuelle Betätigung durch den bettlägerigen Benutzer notwendig wäre. Die regelmäßigen Festigkeitswechsel unterstützen eine gute und regelmäßige Durchblutung aller Hautpartien, um ein Wundliegen zu vermeiden.
Aus den Eingaben des Benutzers und/oder den über Sensoren gemessenen Parametern (siehe auch Schritt 201 in 11) stellt die Einheit 105 eine zeitliche Soll-Festigkeitsverteilung fest (Schritt 203). Daraus bestimmt der Mikroprozessor 106 den zeitlichen Verlauf der dafür notwendigen Temperaturverteilung (Schritt 205). Dabei können die Temperaturwerte z. B. aus hinterlegten Datentabellen ausgelesen und/oder berechnet werden. Dabei sollten die konkreten thermoelastischen Eigenschaften des betreffenden Abschnitts, seine Geometrie sowie die Geometrie und konkreten Eigenschaften der verwendeten Temperiereinrichtung berücksichtigt werden. Die so bestimmte Soll-Temperaturverteilung wird über Ausgabe aus der Einheit 107 über die Schnittstelle 108 an die Temperiereinrichtung eingestellt (Schritt 207). Um dem Komfort des Benutzers zu erhöhen, werden vorzugsweise auch Temperaturgradienten zur Einstellung der Soll-Temperaturverteilung angegeben, damit die Festigkeitsänderung weder zu schnell noch zu langsam durchgeführt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier beispielhaft erläuterten Merkmale und Eigenschaften der verschiedenen Ausführungsformen je nach konkreter Anwendung beliebig kombinieren lassen.
In 12 ist beispielhaft ein möglicher Aufbau eines Formkörpers dargestellt. Der Formkörper weist ein Oberteil 121 und ein Unterteil 122 auf, die im getrennten Zustand dargestellt sind. Während das Oberteil 121 zwei parallel verlaufende Rillen in der Art von Nuten 125 aufweist, weist das Unterteil 122 zwei dazu komplementäre Leisten in der Art von Federn 124 auf. Dadurch lassen sich Ober- und Unterteil 121, 122 auf einfache Weise verbinden und bei Bedarf wieder trennen. Es können aber auch andere Mittel als Nut 125 und Feder 124 vorgesehen werden, um eine formschlüssige Verbindung der Teile zu erlauben.
Im Unterteil 122 ist eine Vertiefung 123 vorgesehen, in die die Temperiereinrichtung und/oder die Steuereinrichtung teilweise oder ganz eingelassen werden können. Je nach Ausführung sind dabei nur eines oder beide der Ober- und Unterteile 121, 122 aus thermoelastischem Material. Durch Integration der Temperiereinrichtung und/oder Steuereinrichtung in das Innere des Formkörpers ist einerseits der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert, andererseits die jeweils integrierte Einrichtung vor äußeren Einwirkungen gut geschützt. Außerdem wird bei einer Integration der Temperiereinrichtung ein guter thermischer Kontakt zum jeweiligen Abschnitt aus thermoelastischen Material hergestellt, um dessen Festigkeit zu verändern. Zu Wartungszwecken können Unter- und Oberteil 122, 121 einfach getrennt werden, um Zugang zu den integrierten Einrichtungen zu erlauben.
Es sind ferner Ausführungen des Formkörpers möglich, die mehr als zwei formschlüssig verbindbare Teile aufweisen. Ebenso können mehr als eine Vertiefung vorgesehen sein, falls mehrere Temperiereinrichtungen oder Steuereinrichtungen eingebaut werden sollen, oder unterschiedliche Komponenten dieser Einrichtungen an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden sollen. Je nach Verwendungszweck können außerdem in einem oder mehreren Teilen Abschnitte aus thermoelastischem Material eingelassen sein.

10: Kissen
11: Steuereinheit
12: Kabelverbindung
13: Abschnitt aus thermoelastischem Material
14: elektrisch leitende Textilfäden
15: Abschirmung
16: Wärmereflektor
17: Daunenabschnitt
20: Futon
21: Steuereinheit
22: Kabelverbindung
23: Abschnitt aus thermoelastischem Material
24: Heizdraht
25: allergensperrendes Material
30: Polsterbett
31: Steuereinheit
32: Stützfuß
33: Abschnitt mit Stahlfedern
34: Wärmereflektor
35: Abschnitt aus thermoelastischem Material
36: leitfähige Kunststoffschicht
37: Lüftungskanal
40: Matratze
41: Pumpe mit Steuerung
42: Fluidkanal
43: Abschnitt aus thermoelastischem Material
44: Distanzgewirke
45: Gelschicht
46: Schaumstoffabschnitt
50: Matratze
51: Steuereinheit
52: Steuereinheit
53: Steuereinheit
54: Abschnitt aus thermoelastischem Material
55: Abschnitt aus thermoelastischem Material
56: Abschnitt aus thermoelastischem Material
57: Latexabschnitt
60: Matratze
61: Matratzenauflage
62: Steuereinrichtung
63: Heizdraht
64: Abschnitt aus thermoelastischem Material
65: Einkerbung
70: Rollstuhl
71: Sitzunterlage
72: Abschnitt aus thermoelastischem Material
73: Abschnitt aus thermoelastischem Material
74: Schaumstoffabschnitt
75: Steuereinrichtung
76: Armlehne
80: Sitzmöbel
81: Steuereinrichtung
82: Polster aus thermoelastischem Material
83: Polster aus thermoelastischem Material
84: Heizdraht
85: Heizdraht
90: Sitz
91: Steuereinrichtung
92: Heizdrahtanordnung
93: Heizdrahtanordnung
94: Polster aus thermoelastischem Material
95: Armlehne
100: Steuereinrichtung
101: Schnittstelle zum Benutzer
102: Sensor
103: Sensor
104: Sensor
105: Einheit zum Feststellen der Soll-Festigkeitsverteilung
106: Mikroprozessor
107: Einheit zur Ausgabe der Soll-Temperaturverteilung
108: Schnittstelle zur Temperiereinheit
121: Oberteil
122: Unterteil
123: Vertiefung
124: Feder
125: Nut
201–207: Verfahrensschritte

Claims

Formkörper zur Verwendung als Liege- oder Sitzunterlage, der aufweist – mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischem Material (13, 23, 35, 43, 54, 55, 56, 64, 72, 73, 82, 83, 94), – eine Temperiereinrichtung (14, 24, 36, 42, 63, 84, 85, 92, 93), die in thermischen Kontakt mit dem mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material angeordnet ist, und – eine Steuereinrichtung (11, 21, 31, 41, 51, 52, 53, 62, 75, 81, 91, 100) für die Temperiereinrichtung, die derart eingerichtet ist, über Änderung der Temperatur die Festigkeit des mindestens einen Abschnitts aus thermoelastischen Material kontrolliert einzustellen.
Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abschnitt aus thermoelastischem Material (13, 23, 35, 43, 54, 55, 56, 64, 72, 73, 82, 83, 94) auch viskoelastisch ist.
Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abschnitt aus thermoelastischem Material (13, 23, 35, 43, 54, 55, 56, 64, 72, 73, 82, 83, 94) zumindest teilweise aus einem Polyurethanschaum ist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung als elektrische Heizung (14, 24, 36, 63, 84, 85, 92, 93) ausgebildet ist.
Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an den mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material elektrisch leitfähige textile Fäden (14) angeordnet sind.
Formkörper nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an den mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material eine elektrisch leitfähige Kunststoffschicht (36) angeordnet ist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung über Fluidleitungen (42) in thermischem Kontakt mit dem mindestens einen Abschnitt aus thermoelastischen Material steht.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er Distanzgewirke (44) aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er Ausnehmungen (37, 65) aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Schicht (15) aufweist, die elektromagnetische Strahlung abschirmt.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine wärmereflektierende Schicht (16, 34) aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er allergensperrendes Material (25) aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gelschicht (45) aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens einen Sensor (102, 103, 104) aufweist, der mit der Steuereinrichtung verbunden ist, so dass dessen Signal beim Einstellen einer Festigkeit berücksichtigt wird.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrteilig aufgebaut ist, wobei die einzelnen Teile (121, 122) formschlüssig miteinander verbindbar (124, 125) sind und mindestens eines der Teile (121, 122) eine Vertiefung (123) zur Aufnahme der Temperiereinrichtung (14, 24, 36, 42, 63, 84, 85, 92, 93) und/oder der Steuereinrichtung (11, 21, 31, 41, 51, 52, 53, 62, 75, 81, 91, 100) aufweist.
Steuereinrichtung für einen Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die derart eingerichtet ist, über Änderung der Temperatur die Festigkeit von einem oder mehreren Abschnitten aus thermoelastischen Material kontrolliert einzustellen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einstellbar ist, um automatisch zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Festigkeiten durch entsprechende Temperaturänderungen einzustellen.
Steuereinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie einstellbar ist, um gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Festigkeiten einzustellen.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Sensor (102, 103, 104) aufweist, dessen Signal für die Kontrolle oder das Einstellen einer gewünschten Festigkeit ausgewertet wird.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einheit (105) zum Erfassen eine Soll-Festigkeitsverteilung, einen Mikroprozessor (106) zum Bestimmen einer Soll-Temperaturverteilung und eine Einheit (107) zur Ausgabe einer Soll-Temperaturverteilung aufweist.
Verfahren zum Einstellen der Festigkeit eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit den Schritten – Eingabe einer gewünschten Festigkeitsverteilung, – Bestimmen der dafür notwendigen Temperaturverteilung, – Einstellen der ermittelten Temperaturverteilung im Formkörper mittels der Temperiereinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Abfolge von gewünschten Festigkeitsverteilungen eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Festigkeitsverteilung in Abhängigkeit von mindestens einem messbaren Parameter eingegeben wird.
Computerprogrammprodukt, das computerlesbare Anweisungen enthält, das wenn es auf einem geeigneten System ausgeführt wird, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23 zum Einstellen der Festigkeit eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausführt.
Verwendung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Matratze, Futon, Kissen, Polsterbestandteil eines Polsterbetts, Polsterbestandteil eines Rollstuhls oder Auflage für einen der vorgenannten Gegenstände, insbesondere zur Dekubitus-Prophylaxe.
Verwendung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Bestandteil eines Stuhls, Sessels, Sofas, Rollstuhls, Kraftfahrzeug-, Bahn-, Flugzeugsitzes oder als Auflage für einen der vorgenannten Gegenstände.