WO2011096113A1

WO2011096113A1 - エアマットレス

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Publication number: WO2011096113A1
Application number: PCT/JP2010/068301
Authority: WO
Inventors: 佳宜石橋; 梨香松宮; 健太大野
Original assignee: Paramount Bed Co Ltd
Current assignee: Paramount Bed Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2012-08-05
Also published as: JP2011160897A; EP2532279A1; US10980352B2; KR20120123137A; EP2532279A4; US10463165B2; JP5616076B2; US20190320809A1; EP2532279B1; CN102821655A; CN102821655B; US20120304385A1; US9597244B2; KR101465852B1; US20170095090A1

Abstract

　ベッドの動作に連動させて内部圧力を制御可能なエアマットレスを提供する。　エアマットレスには、夫々複数個の袋状セルから構成されエアマットレスの長手方向に並ぶ複数個のエアセル群と、給排気ポンプと、前記エアセル群のうち２以上のエアセル群について各エアセル群毎に独立した系統でエアセル群と給排気ポンプとを連結するエアチューブと、が設けられている。各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気は、制御部により制御され、ベッドの制御に必要な情報を検出する外部センサから少なくとも一部の情報を受信し、この受信情報に基づいて各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気を制御する。

Description

エアマットレス

　本発明は、エアマットレスに関し、特に、ベッドのボトム上に載置され、外部センサからの情報に基づいて内部圧力を制御可能なエアマットレスに関する。

　従来、エアマットレスとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１には、人がエアマットレスのベースマット上に仰臥したときの大腿部、左右肩部、又は臀部に対応して空気袋を設け、制御装置によりこれらの空気袋への給排気を制御して、エアマットレス上に横たわる人の呼気動作を補助する技術が開示されている。

　また、ベッド上に載置されて使用されるマットレスとしては、例えば特許文献２に開示されたものがある。特許文献２には、ベッド利用者の体格、体重、位置又は動作により、マットレス内の空気の圧力を制御する技術が開示されている。

特開２００６－２９７０５６号公報特表２００９－５００１３１号公報

　しかしながら、上述の従来技術には以下のような問題点がある。図１１は、上記特許文献１及び２に開示されたエアマットレスを背ボトムが起き上がり可能なベッドのボトム上に載置して使用した場合を一例として示す模式図である。上記特許文献１及び２に開示されたエアマットレスは、背ボトムが起き上がり可能なベッド上に載置されて使用されるものではない。よって、エアマットレスの圧力は、背ボトムの背上げ角度によらず一定である。従って、図１１に示すように、特許文献１及び２のエアマットレス１を背ボトムが起き上がり可能なベッド２のボトム上に載置し、背ボトムを起き上がり動作させた場合には、人の臀部に対応するエアマットレス１上に、局所的に大きな圧力が負荷される。従って、エアマットレス１のうち、人の臀部に対応する部分が押圧されて大きく沈み込む底突きが発生し、ベッドの支持板の硬さにより、エアマットレス上の人が臀部に不快感を覚えてしまう。この場合、エアマットレス１上の人が例えば寝たきりの患者等である場合においては、患者等の臀部には、常時大きな圧力が負荷されることにより、褥瘡が発生する可能性があるという問題点がある。

　即ち、従来、上記特許文献１及び２の如く、平坦な場所に設置して使用するエアマットレスにおいては、エアマットレスを単独で機能させるために、センサによりエアマットレス上の人の体重等の情報を検出し、検出結果に基づいて内圧を制御することが行われてきたが、上述の例の如く、ベッドが特定の機能、例えば背ボトムの起き上がり機能等を有する場合においては、マットレスの圧力制御をベッドの機能に連動させることができず、これにより、底突き等が発生するという問題点がある。

　また、特許文献１及び２の如く、エアマットレスに多くのセンサを設置した場合においては、エアマットレスの製造コストが高くなるという問題点もある。

　本発明の目的は、ベッドの動作に連動させて内部圧力を制御可能なエアマットレスを提供することにある。

　本発明に係るエアマットレスは、ベッドのボトム上に載置されるエアマットレスにおいて、夫々複数個の袋状セルから構成されエアマットレスの長手方向に並ぶ複数個のエアセル群と、給排気ポンプと、前記エアセル群のうち２以上のエアセル群について、各エアセル群毎に独立した系統で前記エアセル群と前記給排気ポンプとを連結するエアチューブと、前記ベッドの制御に必要な情報を検出する外部センサから前記情報のうち少なくとも一部の情報を受信し、この受信情報に基づいて前記各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

　上述のエアマットレスにおいて、前記エアセル群の袋状セルは、例えばエアマットレスの幅方向に伸びる棒状のセルであり、この袋状セルをエアマットレスの長手方向に並置して構成されている。

　前記ベッドは、例えば、少なくとも起き上がり可能な背ボトムを含む複数個のボトムを有し、前記外部センサからの情報は、前記背ボトムの起き上がり角度の情報である。

　この場合に、例えば複数個の前記エアセル群は、エアマットレス上に横たわる人の背部及び大腿部に対応するエアセル群を含み、前記制御部は、前記背ボトムが起き上がったときに、前記背部及び大腿部に対応するエアセル群の圧力を増加させると共に、前記背部及び大腿部のエアセル群の圧力が前記臀部のエアセル群の圧力よりも高くなるように制御する。

　また、例えば前記制御部は、前記背ボトムが起き上がる角度が大きくなる程、前記臀部のエアセル群の圧力を大きくするように、前記エアセル群の圧力を制御する。

　上述のエアマットレスにおいて、例えば前記外部センサからの情報は、エアマットレス上に横たわる人の体重の情報であり、前記制御部は、前記エアセル群の圧力を体重が重い程大きくなるように制御する。

　本発明のエアマットレスは、制御部がベッドの制御に必要な情報を検出する外部センサから少なくとも一部の情報を受信し、この受信情報に基づいて各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気を制御する。これにより、エアマットレスの内部圧力をベッドの動作に連動させて制御することができる。

　従って、本発明のエアマットレスによれば、底突き等が発生することを防止し、効果的に体圧分散することができる。

本発明の第１実施形態に係るエアマットレス及びベッドを示す模式図である。本発明の実施形態に係るエアマットレスを示す斜視図である。本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、各袋状セルと給排気ポンプの配置を示す平面図である。本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、各袋状セルへの給排気系統を示す模式図である。本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、給排気ポンプ及びコネクタを示す斜視図である。本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、エアチューブ側のコネクタを示す平面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、エアチューブ側コネクタをその嵌合面側から見た図である。（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、コネクタの離脱工程を示す一部平面図である。本発明の第２、第３実施形態に係るエアマットレス及びベッドを示す模式図である。本発明の第４実施形態に係るエアマットレスを設置するベッドを示す模式図である。従来のエアマットレスを背上げ機能を有するベッドに載置して使用した状態を示す模式図である。

　以下、本発明の実施形態に係るエアマットレスについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るエアマットレス及びベッドを示す模式図、図２は本発明の実施形態に係るエアマットレスを示す斜視図、図３は本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、各袋状セルと給排気ポンプの配置を示す平面図、図４は本発明の実施形態に係るエアマットレスにおいて、各袋状セルへの給排気系統を示す模式図である。また、図５は、本実施形態の給排気ポンプ及びコネクタを示す斜視図、図６は本実施形態のエアチューブ側コネクタを示す平面図、図７（ａ）及び図７（ｂ）は本実施形態のエアチューブ側コネクタをその嵌合面側から見た図、図８は本実施形態のポンプ内蔵エアマットレスにおいて、コネクタの離脱工程を示す図であり、図５の断面Ａにおける断面図である。

　先ず、本実施形態のエアマットレスの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態のエアマットレス１は、例えば背ボトムが起き上がり可能なベッド２のボトム上に載置されて使用されるものである。なお、図１に示すように、本実施形態においては、ベッド２はベッド用手元スイッチ２ｃの操作によりアクチュエータ２ｂ先端のピストンロッドを進出又は待避させ、ピストンロッドの先端に連結されたベッドの各リンク機構を連動させて電動式に各ボトムを背上げ又は背下げ動作させる電動ベッドである。本実施形態においては、アクチュエータ２ｂのピストンロッドには、外部センサ３として歪ゲージが設けられており、電動ベッド２のボトムを介してピストンロッドに負荷される荷重を検出可能に構成されている。また、アクチュエータ２ｂの駆動に必要とする電流を制御回路２ａが検出することにより、ピストンロッドに負荷される荷重を検出可能に構成することもできる。そして、これらの方法により検出した荷重により、例えばベッド上に人がいるか否かを判定することができる。また、ベッド２には、外部センサ３として、起き上がり動作を行うボトムの起き上がり角度を検出するためのセンサが夫々設けられている。なお、電動ベッドとしては、背ボトムだけに限らず、膝ボトムも同時に起き上がり可能な構成のベッドもあり、この場合においても、膝ボトムのリンク機構に連結したアクチュエータ２ｂのピストンロッドに設けた歪みゲージにより、膝ボトムに負荷される荷重を計測することができ、また、膝ボトムの起き上がり角度を検出するセンサを設けることもできる。

　図２乃至図４に示すように、本発明のエアマットレス１には、複数個の袋状セルから構成されエアマットレスの長手方向に並ぶ複数個のエアセル群１０と、給排気ポンプ１１と、各エアセル群１０の袋状セルを給排気ポンプ１１に接続するエアチューブ１３と、各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気を制御するマットレス制御回路１５とが設けられており、複数個のエアセル群１０、エアチューブ１３及び給排気ポンプ１１が一体的に構成されている。本実施形態においては、図１に示すように、マットレス制御回路１５は、電動ベッドの制御回路２ａにも接続されている。

　図３に示すように、複数個のエアセル群１０の各袋状セルは、例えばエアマットレス１の幅方向に延びる棒状のセルであり、複数個の袋状セルがエアマットレスの長手方向に並置されることにより、エアマットレス本体を構成している。そして、図３及び図４に示すように、エアマットレス上に横たわる人の頭部、肩部、臀部、大腿部、膝部及び踵部に対応して夫々複数個の袋状セルが配置されている。本実施形態においては、図４に示すように、マットレス利用者の背部、臀部及び太腿部に対応するセルは、上段と下段に分離され、夫々別の系統により空気圧が制御される。各袋状セルは、夫々、例えばナイロン繊維等の樹脂材を縫製することにより袋状に形成したものであり、隣接して配置された袋状セル同士は、例えば縫製により固定されている。なお、袋状セル同士の固定は、例えば接着によって行ってもよい。このように、エアマットレスの幅方向に延びる複数個の棒状のセルをエアマットレスの長手方向に並置し、各袋状セルの内部に空気を充填することにより、エアマットレス１はマットレス上に横たわる人の身体を支える。そして、袋状セル内部の空気圧を体の部分に応じて調整することにより、例えば背部及び大腿部の袋状セル内の圧力を臀部の袋状セル内の圧力より大きくすることにより、体圧分散を図ることができる。複数個の袋状セルには、夫々、少なくとも１カ所にエアチューブ１３を接続するための給排気端子が設けられている。本実施形態においては、各袋状セルには、夫々１カ所に給排気用の端子が設けられており、この給排気端子にエアチューブ１３を接続することにより、各系統のエアチューブ１３を介して袋状セルに給排気を行い、各袋状セルが膨張又は収縮可能に構成されている。エアチューブ１３は、例えば塩化ビニール等の樹脂製のものが好適に使用される。

　図４に示すように、本実施形態においては、エアマットレス上に横たわる人の頭部に対応するエアセル群１０ａの複数個の袋状セルは、１系統の独立した給排気系統で給気又は排気されるように共通のエアチューブ１３に接続され、踵部のエアセル群１０ｇの複数個の袋状セルは、１系統の独立した給排気系統で給気又は排気されるように共通のエアチューブ１３に接続されている。更に、エアマットレス上に横たわる人の背部に対応するエアセル群１０ｃの袋状セルのうち、下段の袋状セルは、大腿部のエアセル群１０ｅの下段の袋状セルと共通のエアチューブ１３に接続されて、１系統の独立した給排気系統（系統Ａ）で給気又は排気されるように構成されている。同様に、臀部のエアセル群１０ｄの下段の袋状セルは、１系統の独立した給排気系統（系統Ｂ）で給気又は排気されるように共通のエアチューブ１３に接続されている。本実施形態においては、更に、エアマットレス上に横たわる人の肩部に対応するエアセル群１０ｂの複数個の袋状セルは、３系統の独立した給排気系統（系統１、系統２及び系統３）のいずれかにエアチューブ１３を介して接続されており、これにより、夫々独立して給気又は排気されるように構成されている。同様に、背部（上段）、臀部（上段）、大腿部（上段）及び膝部のエアセル群１０ｃ乃至１０ｆの複数個の袋状セルも、３系統の独立した給排気系統（系統１、系統２及び系統３）のいずれかにエアチューブ１３を介して接続されており、これにより、夫々独立して給気又は排気されるように構成されている。そして、図４に示すように、肩部から膝部にかけて、系統１、系統３、系統２、系統１、系統３・・・というように、３系統の各給排気系統の袋状セルが順次及び交互に配置されている。そして、同一の給排気系統（系統１、系統２、系統３）の袋状セルは、夫々共通のエアチューブ１３に接続されている。更にまた、本実施形態においては、更に、１系統の独立した系統で給気される噴気用のエアチューブ１３がマットレスの下面に敷設されており、噴気用エアチューブに給気することにより、噴気用エアチューブの外面に設けられた複数個の噴気孔から空気を噴出し、マットレスの除湿を行うことができるように構成されている。即ち、本実施形態においては、マットレス利用者の頭部、踵部、臀部（下段）、並びに背部（下段）及び大腿部（下段）のブロック制御用の４系統の給排気系統が設けられており、系統１、系統２及び系統３の交互膨縮用の３系統の給排気系統と、噴気用の１系統の給気系統との合計８系統の給排気系統が設けられている。これにより、袋状セル内部の空気圧を体の部分に応じて個別に調整して、体圧分散を図ることができる。例えば、背部及び大腿部のエアセル群１０ｃ、１０ｅの袋状セル内の圧力を臀部のエアセル群１０ｄの袋状セル内の圧力より大きくする。なお、各袋状セルには、内部圧力を計測するための圧力センサを設置し、圧力センサによる計測値を後述する手元スイッチ又はベッドの制御回路に出力することができる。この場合に、全ての袋状セルに圧力センサを設置してもよいし、同一系統の給排気系統に対しては、設置する圧力センサを共通化してもよい。

　図３に示すように、本実施形態においては、複数個のエアセル群１０の袋状セルのうち、エアマットレス上に横たわる人の踵部に対応して配置されたエアセル群１０ｇの袋状セルは、他のエアセル群（１０ａ乃至１０ｆ）の袋状セルよりも長さが短く、他のエアセル群１０の袋状セルは、エアマットレスの縁部まで延びている。従って、踵部に対応するエアセル群１０ｇの袋状セルは、エアマットレスの縁部との間に空間が残されている。マットレス利用者の踵部に対応して配置された袋状セル１０ｇは、例えば他の袋状セル１０ａ乃至１０ｆよりも長さが３０％以下短い。即ち、複数個の袋状セルが配列されて全体として平面視で矩形となるように形成された袋状セルの集合体において、その４隅のうち、エアマットレス上に横たわる人の踵部側の一方の隅部には、袋状セルが配置されていない空間が残されている。

　給排気ポンプ１１は、この袋状セルが配置されていない空間において、例えばその長手方向が各袋状セル１０の長手方向に対して垂直の方向となるように、即ち、エアマットレス上に横たわる人の頭部から脚部に向かう方向に長手方向を有するように配置されている。これにより、給排気ポンプ１１は、全体として平面視で矩形となるように構成されたエアマットレス１の４隅のうち、マットレス上に横たわる人の踵部に対応する隅部に配置されている。この踵部の側部に対応する部分は、エアマットレス利用者が寝返りをうってもその身体が接触しにくい部分であり、寝心地を損なうことはない。給排気ポンプ１１を複数個のエアセル群１０からなるエアマットレスの幅及び長さの範囲内の領域に設置することにより、ポンプ１１をエアマットレスの外部に設置する必要はなく、その取り扱いは容易である。給排気ポンプ１１の高さは、例えば各エアセル群１０の袋状セルの高さ以下であり、空気が充填された各袋状セルに比して硬度が高い給排気ポンプ１１がエアセル群１０よりも高さ方向に突出することが防止され、例えばサイドレールを有するベッド上に設置されたエアマットレスにおいて、エアマットレス上に横たわる人の位置がサイドレールの高さ以上となることが防止されるように構成されている。なお、給排気ポンプ１１は、その外面が例えばウレタン等の柔軟性のある部材により覆われており、エアマットレス上の人又は介護者等が給排気ポンプ１１に接触した場合の衝撃を和らげると同時に、給排気ポンプ１１を保護するように構成されている。

　図２に示すように、本実施形態においては、複数個のエアセル群１０と給排気ポンプ１１とは、例えばナイロン繊維をポリウレタンでコーティングした１枚のトップカバー１４により覆われて上面を保護されている。トップカバー１４でエアセル群１０及び給排気ポンプ１１の上面を覆うことにより、給排気ポンプ１１は、エアマットレス１の幅方向の一方の側面と、エアマットレス１の長手方向におけるマットレス利用者の踵部に対応する側の側面と、下面とが外部に露出している。なお、本実施形態の如く、トップカバー１４を設置する場合においては、例えば複数個のエアセル群１０からなるエアセル群の集合体及び／又は給排気ポンプ１１をトップカバー１４に固定するための構造が設けられ、給排気ポンプ１１は、例えばエアセル群１０に固定されている。

　図２に示すように、給排気ポンプ１１は、例えばエアマットレス１の長手方向の端部にて外部に露出した側面に、電源入力用のコードと、マットレス制御回路１５に接続されてマットレス制御回路１５との間で信号を送受信するコードとが夫々１本ずつ設けられており、手元スイッチ１６が設けられている場合には、手元スイッチ１６との間で信号を送受信するコードが設けられている。なお、本実施形態においては、手元スイッチ１６は設置されておらず、給排気ポンプ１１は、電源から入力された電力により駆動され、マットレス制御回路１５との間で信号を送受信することにより、例えばポンプ１１内に設けられたファンの回転数を変化させて給排気量が制御され、各袋状セル１０内の圧力を調整できるように構成されている。

　本実施形態においては、図５に示すように、エアチューブ１３は給排気ポンプ１１にコネクタを介して接続されている。給排気ポンプ側のコネクタ１１０は、例えば給排気ポンプ１１の長手方向において、電源コードとは逆側の側面に２カ所設けられている。本実施形態においては、各給排気ポンプ側のコネクタ１１０には、夫々４個の給排気口１１０ａが設けられており、給排気ポンプ１１に合計８個設けられた給排気口１１０ａのうち、７個は給排気口として構成されており、頭部、踵部、系統１乃至３、並びに系統Ａ及びＢにエアチューブ１３を介して接続された袋状セルに対して給排気を行う。また、８個の給排気口１１０ａのうちの残りの１個は給気口として構成されており、マットレスの下面に敷設した噴気用エアチューブに給気することにより、噴気用エアチューブ外面に設けられた複数個の噴気孔から空気を噴出し、マットレスの除湿を行うことができる。なお、本実施形態においては、図６に示すように、エアチューブ側のコネクタ１２は、４本のエアチューブを接続することができるものであり、従って、図４に示すように、２個のエアチューブ側コネクタ１２を給排気ポンプ１１に接続することにより、７系統の給排気系統により各系統のエアチューブ１３を介して、対応する袋状セル内の圧力を制御し、１系統の噴気系統によりマットレスの除湿を行う。なお、図７（ｂ）においては、８系統の給排気系統に対応する吸排気端子１２ａの配置を一例として示してある。

　図５に示すように、給排気ポンプ側の２個のコネクタ１１０には、夫々４個の給排気口１１０ａが設けられており、この給排気口１１０ａに、図６に示すエアチューブ側コネクタ１２の吸排気端子１２ａを挿入し、コネクタカバー１２ｂ側面の突起を給排気ポンプ側コネクタ１１０の内面の凹部に係合させることにより、給排気ポンプ側のコネクタ１１０にエアチューブ側のコネクタ１２を嵌合させる。なお、エアチューブ側コネクタ１２の吸排気端子１２ａには、その外面にゴムシール１２ｃが設けられており、給排気口１１０ａと吸排気端子１２ａとの間のシール性を高めている。

　本実施形態においては、図８に示すように、コネクタ１２を給排気ポンプ１１から離脱させると、全てのエアチューブ１３は、夫々８系統の給排気系統への連通が解除され、従って、袋状セルの内部圧力の制御も解除され、全袋状セル内の空気は各給排気系統のエアチューブ１３から速やかに排気されるように構成されている。

　図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、本実施形態のコネクタ１２は、コネクタカバー１２ｂの前端縁は相互に対向する方向に延出しており、コネクタカバー１２ｂの後端縁を相互に接近する方向に押圧すると、コネクタカバー１２ｂ側面の突起と給排気ポンプ側コネクタ１１０の内面の凹部との係合が外れると同時に、図８（ｂ）に示すように、コネクタカバー１２ｂの延出先端部は、給排気ポンプ側コネクタ１１０の給排気口が設けられた面（嵌合面）を押圧するように構成されている。

　本実施形態においては、マットレス制御回路１５は、電動ベッド２の制御回路２ａに接続されており、制御回路２ａを介して、又はセンサ３から直接、ボトムの背上げ角度が信号として入力される。そして、この背上げ角度の信号により、例えば予め設定された圧力値となるように、例えば各背上げ角度に対応して給排気ポンプ１１の各給排気系統のファンの回転数を制御することにより、前記７系統の給排気系統に連通した袋状セル内の圧力を夫々制御するように構成されている。

　次に、本実施形態のエアマットレスの動作について説明する。本実施形態においては、電動ベッド２のベッド用手元スイッチ２ｃを操作すると、ベッド用手元スイッチからの指令は、先ず電動ベッド２の制御回路２ａに入力される。そして、電動ベッド制御回路２ａは、ベッド用手元スイッチからの信号により、アクチュエータ２ｂに電力を供給することによりアクチュエータ２ｂ先端のピストンロッドの進出又は待避を開始する。同時に、ベッド２に設けられたセンサ（外部センサ３）は、ボトムの起き上がり角度の検出を開始し、検出結果を随時電動ベッド制御回路２ａに送信する。マットレス制御回路１５は、電動ベッド制御回路２ａを介して、又はセンサ３から直接背ボトムの背上げ角度についての信号を受信する。なお、膝ボトムに起き上がり角度を検出するセンサを設けた場合においては、膝ボトムの起き上がり角度も受信するように構成することができる。これにより、マットレス制御回路１５は、入力された各ボトムの起き上がり角度の信号に対応して、各給排気系統に連通した各袋状セルの最適圧力を決定する。このとき、マットレス制御回路１５は、例えば背部及び大腿部のエアセル群１０ｃ、１０ｅの圧力を臀部のエアセル群１０ｄの圧力よりも高くし、更に、背ボトムが起き上がる角度が大きくなる程、臀部のエアセル群１０ｄの圧力を大きくするように、各給排気系統に連通した各袋状セルの内部圧力を制御する。

　即ち、本実施形態においては、マットレス制御回路１５は、例えば給排気ポンプ１１の各給排気系統に対応したファンの回転数を制御することにより、各給排気系統に連通した袋状セル内の圧力が所定の圧力となるように、各給排気系統の給排気量を制御する。これにより、電動ベッド２の各ボトムが所定の背上げ角度となるように背上げ又は背下げされた状態において、各給排気系統に対応する袋状セルの内部圧力は最適な値に設定される。なお、この袋状セルの内部圧力の設定値とは、マットレス利用者の体重をマットレス上に均一に分散させ、例えばマットレス利用者に局所的に大きな圧力が負荷されたり、マットレス利用者が異物感等の不快感を覚えることがない圧力であり、実験等により経験値として設定されるものである。この内部圧力の設定値のうち、例えば背部及び大腿部のエアセル群１０ｃ、１０ｅの圧力は、臀部のエアセル群１０ｄの圧力よりも高く、更に、背ボトムが起き上がる角度が大きくなる程、各エアセル群内の圧力を大きくするように設定されている。

　本実施形態においては、エアマットレスの内部圧力をベッドの動作に連動させて制御することができる。即ち、マットレス制御回路１５は、背ボトムが起き上がった状態で、例えばエアマットレス１上に横たわる人の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるように制御する。これにより、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、人の背部及び大腿部を支持するエアセル群により、マットレス上の人の臀部をその両側から安定的に支持することができ、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、底突きは発生せず、マットレス利用者を安定的に支持することができる。

　また、本実施形態においては、底突きを防止するために、マットレス１上に横たわる人の臀部を支持するエアセル群１０ｄの圧力を増加させるのではなく、臀部の両側の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるため、人の臀部に負荷されるエアマットレスからの反発力が大きくなって寝心地を低下させることはなく、エアマットレスにより、効果的に体圧分散することができる。

　なお、本実施形態においては、ベッド２の背ボトムを背上げ動作させた状態において、各袋状セル内の圧力を連続的に変化させることにより、例えばマッサージ機能又は褥瘡防止機能を有するエアマットレスとすることができる。

　この際、マットレス制御回路１５は、ブロック制御用の４系統の給気系統に接続されたエアチューブ１３に対しては、踵部のエアセル群１０ｇを除いては、夫々対応する袋状セル内の圧力が常時一定となるように制御する。踵部のエアセル群１０ｇについては、一定周期毎に所定の圧力の範囲で膨張又は収縮するように圧力を制御する。即ち、マットレス上に横たわる人の体重が例えば３０乃至１３５ｋｇである場合においては、人の頭部に対応するエアセル群１０ａの袋状セルの内部圧力を例えば１．６乃至４．３ｋＰａ、踵部に対応するエアセル群１０ｇの袋状セルの内部圧力を例えば１．１乃至３．０ｋＰａ、背部及び大腿部に対応する下段のエアセル群１０ｃ、１０ｅ（系統Ａ）の袋状セルの内部圧力を１．５乃至６．４ｋＰａ、臀部に対応する下段のエアセル群１０ｄ（系統Ｂ）の袋状セルの内部圧力を１．１乃至３．３ｋＰａとなるように各エアセル群毎に個別に制御する。エアマットレス上に横たわる人の頭部に対応するエアセル群１０ａの袋状セルの内部圧力を一定となるように制御することにより、人が仰臥した状態で人体の背部側に突出した骨（後頭骨）に対応する部位を安定的に支持することができる。また、マットレス利用者の背部及び大腿部に対応する下段のエアセル群１０ｃ、１０ｅ（系統Ａ）の袋状セルの内部圧力を臀部に対応する下段のエアセル群１０ｄ（系統Ｂ）の袋状セルの内部圧力よりも大きく制御することにより、マットレス側に突出し、従って、仰臥した状態で体重が他の部位に比して大きく負荷される臀部をその両側、即ち、背部及び大腿部に対応するエアセル群１０ｃ、１０ｅの袋状セルにより安定的に支持することができ、これにより、臀部に対応するエアセル群１０ｄの袋状セルからの反発力が大きくなることを防止し、体圧分散を図ることができる。更に、踵部のエアセル群１０ｇを一定周期毎に膨張又は収縮させることにより、踵部を支持する部分を、一定周期毎に太腿と踵とで切り替え、人の踵にマットレスからの反発力が長時間負荷されることを防止することができる。

　一方、マットレス制御回路１５は、交互膨縮用の３系統の吸気系統に対しては、例えば、先ず、系統１の吸排気系統のエアチューブ１３への給気量を系統２及び系統３の吸排気系統のエアチューブ１３への給気量よりも小さくし、系統２と系統３のエアチューブ１３への給気量をほぼ同等とする。これにより、系統１のエアチューブに連通している袋状セルの内部圧力が最も小さくなり、系統２のエアチューブに連通している袋状セルの内部圧力は、系統３のエアチューブに連通している袋状セルの内部圧力とほぼ等しく、且つ系統１の袋状セルの内部圧力よりも大きくなる。この際、各系統の袋状セルに圧力センサを設置している場合には、制御回路は、圧力センサによる計測値の出力により、各系統への給気量を適宜増減して、各系統のエアチューブ１３に連通している袋状セルの内部圧力を所定の設定値に速やかに設定することができる。

　この状態で、各交互膨縮用の３系統のエアチューブ１３に連通した袋状セルの内圧を、例えば４６０秒以下の所定の期間保持した後、マットレス制御回路１５は、７系統の給排気系統による給排気量を制御することにより、系統１の袋状セル内の圧力を増やし、系統２の袋状セル内の圧力を減らし、系統３の袋状セル内の圧力を一定に保持する。これにより、例えば、１７０秒以下の圧力遷移期間を経て、系統２の袋状セルの内部圧力が最も小さくなり、系統１の袋状セルの内部圧力と系統３の袋状セルの内部圧力とがほぼ等しく、且つ系統２の袋状セルの内部圧力よりも大きくなる。頭部、背部（下段）、臀部（下段）、大腿部（下段）及び踵部に対応する袋状セルについては、例えば内部圧力を一定に保持する。

　この状態で、マットレス制御回路１５は、上述した方法と同様の方法により、各袋状セルの内圧制御を行う。即ち、マットレス制御回路１５は、例えば４６０秒以下の所定の期間の後、７系統の給排気系統による給排気量を制御することにより、１７０秒以下の圧力遷移期間を経て、系統３の袋状セルの内部圧力を最も小さくし、系統１の袋状セルの内部圧力と系統２の袋状セルの内部圧力とをほぼ等しく、且つ系統３の袋状セルの内部圧力よりも大きくなるように制御する。頭部、背部（下段）、臀部（下段）、大腿部（下段）及び踵部に対応する袋状セルについては、内部圧力を一定に保持する。

　このように、各給排気系統のエアチューブ１３に連通した袋状セルの内部圧力を制御することにより、人の肩部、背部、臀部、大腿部及び膝部に対応する袋状セル１０の内部圧力を連続的に変化させることができ、皮膚の特定の部分に長時間同一の圧力が負荷されて褥瘡が発生することを防止することができる。又は、マットレス上の人に対するマッサージ効果を得ることができる。

　本実施形態のエアマットレスを医療用又は介護用等に使用する場合において、マットレス上の人に対して医療又は介護作業等を行う場合には、褥瘡防止機能又はマッサージ機能を停止させる。即ち、エアマットレスの褥瘡防止機能が動作している途中の状態で各袋状セルの内部圧力を一定に保持した状態とするか、各系統のエアチューブ１３に連通した袋状セル内の圧力を医療又は介護作業等に適した圧力に設定した後、設定圧力を保持するか、又は全ての袋状セルの内部圧力を同一に設定した状態にして設定圧力を保持する。

　本実施形態のエアマットレス１においては、給排気ポンプ１１はマットレス内に内蔵され、これにより、給排気ポンプが邪魔になることはなく、例えば医療行為又は介護作業等の作業性を向上させ、給排気ポンプ１１の設置空間を低減している。

　本実施形態のエアマットレスを医療用又は介護用等に使用する場合においては、マットレス利用者に緊急の医療行為、例えば心肺蘇生等を行う必要がある際に、エアマットレスによる弾性力が医療行為を阻害してしまう場合がある。この際には、給排気ポンプからエアチューブを外す。本実施形態のエアマットレス１においては、エアチューブ１３は給排気ポンプ１１にコネクタ１２を介して接続されている。図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、本実施形態のコネクタ１２は、コネクタカバー１２ｂの後端縁を相互に接近する方向に押圧すると、コネクタカバー１２ｂ側面の突起と給排気ポンプ側コネクタ１１０の内面の凹部との係合が外れると同時に、図８（ｂ）に示すように、コネクタカバー１２ｂの延出先端部は、給排気ポンプ側コネクタ１１０の給排気口が設けられた面（嵌合面）を押圧するように構成されている。従って、介護者等がコネクタ１２の側面を押圧するだけで、給排気ポンプ１１からのコネクタ１２の離脱を速やかに行うことができ、従って、全ての袋状セルからの排気も円滑に行われる。

　エアマットレスをベッドごと移動させる必要がある場合においては、例えば、手元スイッチに設けられた搬送モードスイッチを押した後、給排気ポンプ１１の電源コード先端のプラグを電力供給源、例えばコンセントから抜く。手元スイッチの搬送モードボタンを押すことにより、給排気ポンプ１１は、例えば各給排気系統から排気が行われないように、給排気口を閉じるように構成されており、各袋状セル内の圧力は一定に保持された状態となる。これにより、マットレス利用者の搬送時に、袋状セル内が減圧されて大きく沈み込む底突きが発生することが防止され、ベッドのボトムによりマットレス利用者の臀部等が押圧されて褥瘡が発生することが防止される。

　本実施形態のエアマットレス１においては、給排気ポンプ１１はマットレスの隅部に配置されているため、エアマットレスを使用しない際に、給排気ポンプ１１及びエアチューブ１３のメンテナンスを行う場合には、給排気ポンプ１１に容易に接触することができる。この場合に、給排気ポンプ１１からエアチューブ１３を外したときに、給排気ポンプ１１をマットレスから離脱可能であるように構成している場合においては、給排気ポンプ１１及びエアチューブ１３のメンテナンスは更に容易となる。

　以上のように、本実施形態においては、エアマットレスの内部圧力をベッドの動作に連動させて制御することができる。即ち、ベッドを背上げした状態においても、各袋状セル内の圧力は、マットレス上の人に対して最適の値となる。このとき、マットレス制御回路１５は、ベッド２の背ボトムが起き上がったときに、エアマットレス上に横たわる人の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるように制御するため、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、人の背部及び大腿部を支持するエアセル群により、マットレス上の人の臀部をその両側から安定的に支持することができ、背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、底突きは発生せず、マットレス利用者を安定的に支持することができる。

　また、底突きを防止するために、マットレス１上に横たわる人の臀部を支持するエアセル群１０ｄの圧力を増加させるのではなく、臀部の両側の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるため、人の臀部に負荷されるエアマットレスからの反発力が大きくなって寝心地を低下させることはなく、エアマットレスにより、効果的に体圧分散することができる。

　更に、本実施形態においては、マットレス制御回路１５は、背ボトムが起き上がる角度が大きくなる程、臀部のエアセル群１０ｄの圧力を大きくするように各エアセル群の圧力を制御するため、背上げ角度によらず、本発明の効果を得ることができる。

　なお、本実施形態においては、ベッドを電動ベッドとして説明したが、角度を検出するセンサは、背ボトムの起き上がり動作に電力を使用しない構成のベッドにも設置することができ、本発明の効果を得ることができる。

　次に、本発明の第２実施形態に係るエアマットレスについて説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係るエアマットレス及びベッドを示す模式図である。図９に示すように、本実施形態においては、エアマットレス１には、第１実施形態の構成に加えて、更に手元スイッチ１６が設けられており、手元スイッチ１６にマットレス上に横たわる人の体重を入力するように構成されている。手元スイッチ１６は、マットレスの制御回路１５に接続されている。即ち、本実施形態においては、マットレス制御回路１５は、マットレス上に横たわる人の体重により各給排気系統に対応する袋状セル１０の内部圧力を制御するように構成されている。

　即ち、本実施形態においては、マットレス制御回路１５は、ベッド２の背ボトムが起き上がったときに、エアマットレス上に横たわる人の背部及び大腿部を支持するエアセル群１０ｃ、１０ｅの圧力を増加させるように制御すると共に、マットレス制御回路１５には、各給排気系統の袋状セルに対応して、ベッドのボトムを背上げ動作させた際の最適圧力値が、背ボトムの背上げ角度に加えて、マットレス上に横たわる人の体重により設定されており、マットレス制御回路１５は、背ボトムの背上げ角度が大きい程、マットレス上の人の体重が重い程、エアセル群の圧力を大きくなるように制御する。

　本実施形態のエアマットレスにおいても、エアマットレスの内部圧力をベッドの動作に連動させて制御することができる。即ち、マットレス制御回路１５は背ボトムが起き上がった状態で、例えばエアマットレス１上に横たわる人の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるように制御するため、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、人の背部及び大腿部を支持するエアセル群により、マットレス上の人の臀部をその両側から安定的に支持することができ、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、底突きは発生せず、マットレス利用者を安定的に支持することができる。また、底突きを防止するために、マットレス１上に横たわる人の臀部を支持するエアセル群１０ｄの圧力を増加させるのではなく、臀部の両側の背部及び大腿部を支持するエアセル群（夫々１０ｃ、１０ｅ）の圧力を増加させるため、人の臀部に負荷されるエアマットレスからの反発力が大きくなって寝心地を低下させることはなく、エアマットレスにより、効果的に体圧分散することができる。

　本実施形態においては、更に、背ボトム（及び膝ボトム）の起き上がり角度に加えて、マットレス上に横たわる人の体重により、各給排気系統に連通した袋状セルの内部圧力を最適な値に設定することができる。第１実施形態のマットレスにおいては、各袋状セル内の圧力を体重が重い人と体重が軽い人との場合で同一に設定する。しかしながら、この場合、設定圧力によっては、人の体重が重い場合においては、例えば臀部に対応するマットレスの沈み込みが大きくなってしまう場合があり、人の体重が軽い場合においては、マットレスからの反発力が例えば臀部において大きくなり、マットレス上の人が不快感等を覚える場合がある。しかしながら、本実施形態においては、マットレス上に横たわる人の体重に応じて、体重が重い程エアセル群の圧力を大きくなるように最適圧力値が設定されるため、マットレス利用者の体重によらず、本発明の効果を得ることができる。

　次に本発明の第３実施形態に係るエアマットレスについて説明する。本実施形態においては、第２実施形態のエアマットレスに加え、手元スイッチ１６は、マットレス上に横たわる人の体重に加え、性別を入力することができるように構成されている。そして、マットレス制御回路１５は、マットレス利用者の性別により、各給排気系統に対応する袋状セルの内部圧力を制御するように構成されている。即ち、本実施形態においては、マットレス制御回路には、各給排気系統に連通した袋状セルに対応させて、ベッドの背上げ角度とマットレス上に横たわる人の体重及び性別との組み合わせにより、最適圧力値が設定されている。

　本実施形態によれば、第２実施形態の効果に加え、平均的な体型が異なる男性と女性において、性別によっても各給排気系統に連通した袋状セルの内部圧力を最適な値に設定するため、マットレス上の人の性別によらず、本発明の効果を得ることができる。

　次に本発明の第４実施形態に係るエアマットレスについて説明する。図１０は本発明の第４実施形態に係るエアマットレスを設置するベッドを示す模式図である。

　上述の第２及び第３実施形態においては、エアマットレス１の手元スイッチ１６は、マットレス上に横たわる人の体重、又は体重及び性別を入力できるように構成され、マットレスの制御回路１５がベッド２の背ボトムの背上げ角度と、マットレス利用者の体重及び／又は性別とにより各給排気系統に対応する袋状セルの内部圧力を制御するように構成されていたが、本実施形態においては、図１０に示すように、エアマットレス１を載置するベッド２には、例えばその４隅に夫々、外部センサ３としての荷重センサ２３が設けられており、この荷重センサ２３－１乃至２３－４により、マットレス上の人の体重を検出するように構成されている。そして、荷重センサ２３により検出されたマットレス上の人の体重は、例えば図１に示す電動ベッドの制御回路２ａを介してマットレス制御回路１５に、又はマットレス制御回路１５に直接入力されるように構成されている。即ち、本実施形態においては、外部センサ３として、背ボトム（及び膝ボトム）の起き上がり角度を検出するセンサと、エアマットレス上の人の体重を検出する荷重センサとが設けられ、２種類の外部センサ３からの信号がマットレス制御回路１５に入力されるように構成されている。

　本実施形態においても、第２実施形態と同様に、マットレス制御回路１５には、各給排気系統に連通した袋状セルに対応して、ベッドの背上げ（及び膝上げ）角度とエアマットレス上の人の体重との組み合わせによる最適圧力値が設定されており、ベッドの背上げ（及び膝上げ）角度に加えて、マットレス利用者の体重により各給排気系統に連通した各袋状セルの内部圧力を最適な値に設定する。これにより、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、本実施形態においては、手元スイッチ１６をマットレス制御回路１５に接続されるように設け、手元スイッチ１６にマットレス上に横たわる人の性別を入力することができるように構成すれば、上述の第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、第１乃至第４実施形態においては、背上げ機能を有するベッドを例に挙げて説明したが、本発明は、背上げ機能を有しないベッドにおいても適用することができる。例えば、背上げ機能を有しないベッドに荷重センサ２３を設け、荷重センサ２３からの情報をエアマットレス制御回路１５が受信できるように構成すれば、例えばベッド上に人がいない場合において、エアマットレスへの給気を停止することができる。

　また、背上げ機能を有しないベッドに、例えば温湿度センサを設けることができる。これにより、マットレスの温度又は湿度が上昇したときに、給排気ポンプ１１を動作させて、噴気系統のエアチューブに給気し、これにより、マットレス内部に噴気し、温度又は湿度を低下させることができる。

　以下、本発明のエアマットレスによる効果を示す実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。本実施例においては、エアマットレスを電動ベッドのボトム上に載置し、マットレス上に被験者がいる状態で、ベッドの背ボトムを背上げ動作させ、被験者に負荷されるマットレスからの反発力を被験者の臀部に設置した圧力センサで計測した。

　エアマットレスとしては、上述の第２実施形態のように、ベッドの背上げ角度に加え、マットレス上の人の体重により各袋状セル内の圧力を制御し、背ボトムを背上げ動作させたときにマットレス上の背部及び大腿部に対応するエアセル群の圧力を臀部のエアセル群の圧力よりも高くする構成のエアマットレス（種別Ａ）と、平坦な場所に載置して使用する仕様の従来のエアマットレス、即ち、内部圧力の制御を行わない構成の２種類のエアマットレス（種別Ｂ、種別Ｃ）を使用した。そして、背ボトムの背上げ角度が０度の状態で、被験者が仰臥位及び側臥位であるときのマットレスからの反発力と、被験者が仰臥位の状態から背ボトムを３０°背上げしたとき及び７５°背上げしたときのマットレスからの反発力とを計測した。なお、被験者の座位を安定させるために、背ボトムを３０°背上げした状態においては、脚ボトムを１０°脚上げ動作させ、背ボトムを７５°背上げした状態においては脚ボトムを２０°脚上げ動作させた。

　種々の体重の被験者（男性６人、女性２人）に対して、夫々、仰臥位及び側臥位（背上げ角度０°）の場合と、背ボトムを３０°及び７５°背上げ（同時に、夫々、１０°及び２０°脚上げ）させた場合において、被験者の臀部に負荷されたマットレスからの反発力を測定した。なお、このとき、各給排気系統の袋状セルの内部圧力については、頭部、踵部、及び系統１乃至３を１．５乃至３．５ｋＰａとなるように調整し、系統Ａを１．５乃至５．５ｋＰａとなるように調整し、系統Ｂを１．０ｋＰａ以下となるように調整した。各被験者について、被験者の各姿勢及び背ボトムの背上げ角度における臀部への反発力を下記表１に示す。

　表１に示すように、マットレス上の人の背部及び大腿部に対応するエアセル群（系統Ａ）の圧力を臀部のエアセル群（系統Ｂ）の圧力よりも高くする構成のエアマットレス上に人が横たわった実施例Ｎｏ．１乃至８は、内部圧力の制御を行わない構成のエアマットレス上に人が横たわった比較例Ｎｏ．９乃至２４に比して、人の臀部に対するエアマットレスからの反発力は小さかった。特に、ベッドの背ボトムを背上げ動作した場合において、エアマットレスからの反発力は小さく、ベッドの背ボトムを起き上がり動作させた場合においても、マットレス利用者を安定的に支持することができ、エアマットレスによる効果的な体圧分散の効果を得ることができた。

　本発明は、ベッドの動作に連動させて内部圧力を制御可能なエアマットレスであり、底突き等が発生することを防止し、効果的に体圧分散することができる。

１：エアマットレス、１０：エアセル群、１１：給排気ポンプ、１１０：（給排気ポンプ側）コネクタ、１１０ａ：給排気口、１２：（エアチューブ側）コネクタ、１２ａ：給排気用端子、１２ｂ：コネクタカバー、１２ｃ：ゴムシール、１３：エアチューブ、１４：トップカバー、１５：マットレス制御回路、１６：手元スイッチ、２：電動ベッド、２ａ：電動ベッド制御回路、２ｂ：アクチュエータ、２ｃ：電動ベッド用手元スイッチ、２３：荷重センサ、３：外部センサ

Claims

ベッドのボトム上に載置されるエアマットレスにおいて、
夫々複数個の袋状セルから構成されエアマットレスの長手方向に並ぶ複数個のエアセル群と、
給排気ポンプと、
前記エアセル群のうち２以上のエアセル群について、各エアセル群毎に独立した系統で前記エアセル群と前記給排気ポンプとを連結するエアチューブと、
前記ベッドの制御に必要な情報を検出する外部センサから前記情報のうち少なくとも一部の情報を受信し、この受信情報に基づいて前記各エアセル群に対する給排気ポンプの給排気を制御する制御部と、
を有することを特徴とするエアマットレス。
前記エアセル群の袋状セルは、エアマットレスの幅方向に伸びる棒状のセルであり、この袋状セルをエアマットレスの長手方向に並置して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエアマットレス。
前記ベッドは、少なくとも起き上がり可能な背ボトムを含む複数個のボトムを有し、
前記外部センサからの情報は、前記背ボトムの起き上がり角度の情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアマットレス。
複数個の前記エアセル群は、エアマットレス上に横たわる人の背部及び大腿部に対応するエアセル群を含み、
前記制御部は、前記背ボトムが起き上がったときに、前記背部及び大腿部に対応するエアセル群の圧力を増加させると共に、前記背部及び大腿部のエアセル群の圧力が前記臀部のエアセル群の圧力よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項３に記載のエアマットレス。
前記制御部は、前記背ボトムが起き上がる角度が大きくなる程、前記臀部のエアセル群の圧力を大きくするように、前記エアセル群の圧力を制御することを特徴とする請求項４に記載のエアマットレス。
前記外部センサからの情報は、エアマットレス上に横たわる人の体重の情報であり、前記制御部は、前記エアセル群の圧力を体重が重い程大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエアマットレス。