晁垚，申黎明,2*，刘明鹏，张宏玉

(1. 南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037；2. 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心，南京 210037)

人的一生大约有三分之一的时间是在睡眠系统(床架和床垫)上度过的，因此人与床垫交互过程产生的界面特性对于人的卧姿舒适度、睡眠质量以及睡眠健康均有不可忽视的影响。界面特性包括热舒适度与支撑特性，与床垫结构有关。传统床垫一般是由铺垫层和支撑层(弹簧层)组成的层状复合结构。铺垫层主要影响床垫的缓冲特性与界面温度分布，弹簧层主要影响床垫的刚度特性，即支撑特性；床垫刚度的物理意义为床垫在受压后抵御弹性变形的特征。因此，铺垫层结构和材料主要影响界面温度分布、被褥微环境热舒适度[1-2]以及“人-床垫”界面的压力分布[3-4]；弹簧层主要影响与生物力学相关的支撑特性，体现在卧姿脊柱形态以及关节屈曲角度和生物力学[5-6]。因此,弹簧层的支撑作用对于保障人体骨骼肌肉处于最佳受力状态具有重要作用。此外，不同用户由于人体测量学特征的差异，如身体轮廓、体型、重量分布等，在使用床垫时会产生不同的界面压陷形状和不同的人体生物力学作用，因此对床垫的支撑具有不同的需求[7-8]。研究表明,长期卧床的群体需要避免产生压疮[9]，而对于成长中的青少年而言，床垫良好的支撑特性对于骨骼肌肉的正常生长极为重要。因此，理想床垫弹簧层应该能够根据用户使用床垫时的支撑情况而实时调节刚度以满足个性化以及不同卧姿的支撑需求，尤其是使用户获得自然的卧姿脊柱形态[10-11]。……