(57)【要約】褥瘡防止マットは、複数の個々のセル（１６）を備え、これらのセルは、空気供給源（１０）によって、空気供給ライン（１２）および計量オリフィス（１４）を通して圧縮される。ポリマーセンサ／排気構造体（２０）が、このマット上に載る身体（２２）によって接触される各セルの頂部表面上に設置される。この身体がこのポリマーを加熱するに連れて、このポリマーは、相変化を起こし、そして拡張して、付勢力（３０）を引き起こし、この付勢力は、排気弁を開く方に付勢する。この排気弁が開く場合、このセル中の空気が放出され、空気の流れを提供して、身体の下方にプールされた水分を除去する。排気されたセルは潰れ、このセルがもはや身体と接触しなくなるまで、支持を隣接するセルへと移動させる。一旦、身体から離れると、このセル内の空気の流れがポリマーを冷却し、排気口を閉じ、セルが再度加圧することを可能にする。
2006503649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットであって、以下：
個々のブラダー（１６）のアレイ；
該ブラダー内の接触圧力を個々に調節するための、身体の熱に応答する手段（２０）、
を備える、マット。
【請求項２】
前記個々のブラダー（１６）が、空気で満たされており、そして前記身体の熱に応答する手段（２０）が、該個々のブラダー内の空気圧を調節する、請求項１に記載のマット。
【請求項３】
前記熱に応答する手段が、各ブラダーの露出した表面に設置された熱センサおよび排気構造体（２０）を備える、請求項２に記載のマット。
【請求項４】
前記センサ排気構造体（２０）が、閉じ込められたポリマー（２８）を備え、該ポリマーは、身体の熱の下で膨張し、該ポリマーの膨張および収縮が、排気弁（２６）を制御する、請求項３に記載のマット。
【請求項５】
前記排気弁が、排気オリフィスを備え、該排気オリフィスは、閉状態において、より少ない空気流を通し、そして開状態において、より多い空気流を通す、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記センサ排気構造体（２０）が、複数の可撓性の密封されたチャネル（２８）を備え、各チャネルが、前記ポリマーを含んでおり、該チャネルは、該ポリマーが加熱および膨張される際に変形して、前記排気弁（２６）を開くように推進する、請求項４に記載のマット。
【請求項７】
前記ポリマーが膨張する際に、前記チャネルが張力を発生させ、該張力が、１つの寸法で膨張させ、そして互いに接触させる、請求項６に記載のマット。
【請求項８】
前記チャネルが、湾曲した管状アレイであり、該湾曲した管状アレイが、前記排気弁（２６）が開くように推進する方向で張力応力（３０）を発生させる、請求項６に記載のマット。
【請求項９】
前記ポリマーが、２０℃と３５℃との間で相変化を起こす、請求項４に記載のマット。
【請求項１０】
前記相変化が、固相／液相変化であり、前記ポリマーが、該固相状態および該液相状態の温度において、温度とともに変化する最小体積を有し、そして該固相状態と液相状態との間での相変化とともに、有意な体積変化を起こす、請求項９に記載のマット。
【請求項１１】
前記ポリマーが、該ポリマーが前記液相から前記固相に戻って変化する場合より高い温度にて、該固相から該液相へと変化するために充分な熱容量を有する、請求項９に記載のマット。
【請求項１２】
空気供給源（１０、１２）をさらに備え、該空気供給源は、前記個々のブラダー（１６）に空気を供給する、請求項３に記載のマット。
【請求項１３】
前記個々のブラダー（１６）、空気供給ライン（１２）、および該空気供給ラインと各ブラダーとの間の計量オリフィス（１４）が、薄い可撓性エラストマー材料から形成されている、請求項１２に記載のマット。
【請求項１４】
さらに、以下：
空気透過性の圧縮可能な材料の層であって、該層は、前記排気口からの空気が接触している身体部分の周りに分布することを補助するように、前記センサ／排気口構成要素の上に重なる、空気透過性の圧縮可能な材料の層、
を備える、請求項１２に記載のマット。
【請求項１５】
圧縮可能な材料の上に重なる層をさらに備え、該層の熱移動特徴が、圧縮下で増加し、そして膨張下で減少する、請求項１２に記載のマット。
【請求項１６】
前記マットが、マットレス、車椅子の座席、航空機の座席、および座席備品のうちの１つに組み込まれる、請求項３に記載のマット。
【請求項１７】
圧迫潰瘍の可能性を減少させながら被験体を支持する方法であって、該方法は、以下：
該被験体を、複数の空気ブラダー（１６）上で支持する工程；
該空気ブラダーの各々を加圧する工程；
各ブラダーに対する潜在的な接触点における温度を感知する工程；および
該感知された温度に応答して、各ブラダー内の圧力を調節する工程、
を包含する、方法。
【請求項１８】
前記各ブラダー内の圧力を調節する工程が、該ブラダーを排気する工程を包含し、該排気が、該ブラダーから、前記被験体の下側に沿った空気の流れを提供して、プールされた水分を減少させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記感知する工程が、以下：
ポリマーが、被験体の温度に向かって加熱される場合に膨張し、そして前記ブラダー内の空気温度に向かって冷却される場合に収縮する、工程
を包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーが、空気供給温度と体温との間で相変化を起こす、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ポリマーが、２０℃と３５℃との間で相変化を起こす、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記排気する工程が、以下：
前記ポリマーが膨張する際に、通常は閉じた排気弁（２６）を該ポリマーで開くように付勢する工程、
を包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記排気する工程が、以下：
前記ポリマーが膨張する際に、排気弁（２６）を、該排気弁がより少ない空気流を通す状態から、該排気弁がより多い空気流を通す状態まで付勢する工程、
を包含する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記ポリマーが膨張し、そして前記ブラダーを排気する際に、該ブラダーが潰れ、そして前記被験体から引き離され；
該ブラダーが該被験体から引き離される際に、該ブラダーが冷却空気によって冷却され、そして該ポリマーが収縮して、前記排気弁（２６）を閉じ；そして
該弁が閉じる際に、該ブラダーが再度膨らみ、そして膨張する、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記ポリマーが、前記排気弁（２６）が閉じる前にセルが過剰に収縮し、そして該排気弁が開く前に過剰に膨張して、マッサージ作用を生じるために充分な熱容量を有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、以下：
前記ポリマー層の上に材料を重ねる工程であって、該材料の熱移動特徴が、圧縮とともに改善され、そして膨張とともに減少される、工程、
を包含する、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、クッション、マットレス、座席、および関連する物品に関する。本発明は、褥瘡防止マットレスに関して特定の用途を見出し、そして特に、この褥瘡防止マットレスを参照して記載される。しかし、本発明はまた、ベッドおよび手術台のための褥瘡防止マット、車椅子のためのクッション、航空機の座席、他の型の椅子および座席などと組み合わせた用途を見出すことが、理解されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
マットレスおよび座席クッションは、この上に載る人の快適さを改善する。しかし、人は、代表的に、規則的に動き、そして位置を移動して、接触圧が高い身体領域への完全な毛細管血流を維持しようと試みる。制限された毛細管での流れは、健常な人において不快さを引き起こし得る。損なわれた健康を有する人は、しばしば、褥瘡性潰瘍（栄養分の多い血流の欠乏から生じる組織壊死の形態）の形成を効率的に防止するために動き得ない。
【０００３】
褥瘡性潰瘍または他の床ずれは、病院およびナーシングホームに関する重要な問題である。ナーシングホームは、そこの患者における１７〜２０％の床ずれの発生を推定し、そして病院は、１１％を超える発生を推定する。
【０００４】
褥瘡性潰瘍は、支持表面と接触する身体の塊の接触圧から生じる。環境との接触点における力は、組織において応力を発生させ、この応力は、この力がこの組織接触表面に対して垂直である場合には、「圧力」と称され得、またはこの力がこの組織接触表面に接する場合には、「せん断」と称され得る。組織の粘弾特性および微小血管特性は、越えらの力に対する応答を決定する。毛細管領域およびリンパ管領域の上の組織コラーゲンネットワークにおける長期間の応力は、閉塞した血液および断続的な流体流、虚血、疼痛、壊死、および死んだ組織の脱落を生じ得る。
【０００５】
褥瘡性潰瘍は、最も頻繁に、病院のベッド内、手術台の上、および車椅子の座席の患者において起こる。手術台は、しばしば、最も重大である。なぜなら、深い麻酔科にある患者は、圧力点から自分を保護するために動かないからである。圧迫性潰瘍は、手術台上でほんの５分で起こり得る。褥瘡性潰瘍および床ずれは、最も頻繁に、臀部、後頭部、踵、および肩において起こり、これらは、支持表面と接触する、身体における骨っぽい突出部である。負荷を保有する皮膚表面に対する血管の配向が、この表面負荷に対するこの血管の応答を決定する。一般に、主要な脈管およびそれらの分枝は、皮膚表面に対して水平または垂直のいずれかに配向する。このパターンは、動脈循環および静脈循環の連続的な分枝について繰り返される。表面に対して平行な脈管は、圧力負荷から容易につぶれ；一方で、表面に対して垂直な脈管は、重量を保有する組織に付与されるせん断負荷によって屈曲し、そして潰れる。せん断応力による閉鎖を最も受けやすい脈管は、組織面の間の界面に貫入する脈管である。外部から付与される力もまた、組織の輪郭を変化させる。遠位毛細管への血流は、毛細管がスリップする組織層および組織層の間で屈曲する脈管の結果として潰れるかまたは閉鎖される場合に、遠位毛細管への血流は、損なわれる。従って、圧力負荷とせん断負荷との両方が、組織の層および皮下組織において、この虚血および壊死を引き起こし得る。
【０００６】
圧力およびせん断は、褥瘡性潰瘍を導く主要な要因であるが、他の多くの要因（例えば、上昇した組織温度、含水した皮膚、付与される負荷の持続時間、身体の体位、および組織の萎縮）もまた同定されている。これらの問題は、繰り返される応力、栄養分の不十分さ、生化学的活性および酵素活性の変化、コラーゲン分解、ならびに他の要因によって、誇張され得る。
【０００７】
多数の褥瘡防止マットレス製品が、提唱されている。多くのものは、褥瘡性潰瘍の制限された減少または過小に制限された状況のみを提供する。他のものは、高価すぎて手ごろではなく、そして容易に入手可能ではない。以前のマットレスとしては、ラムウール、ローテク発泡体、ハイテク発泡体、ゲルを充填されたマットレス、空気マットレス、振動空気マットレス、および自動的に患者を傾けるマットレスが挙げられる。診断補助部は、圧力点および圧力分布の視覚的読み取りを生じるための、感圧性ポリマーマットの使用を包含した。振動圧力マットレスの１つの設計は、このマットレスを横方向に横切って並べられた、大きい管を使用する。これらの管内の圧力が、非常に大きい身体セクションを振動させるために、調節される。ハイテクのコンピュータ化された負荷感知デバイス、多数のセンサ、マイクロチップ、コンピュータで制御される弁、空気ライン、ならびに高圧の領域を同定し、そしてマットの輪郭を能動的に再形成する他のハイテク感知および制御構成要素を使用する、能動的または高度な機能を備えた褥瘡防止マットレスが、提唱されている。対応する多数の電子構成要素を備える多数の空気ブラダーは、発泡体およびゲルのような受動的マットレスよりも大きい範囲の患者の輪郭の調節を可能にする。しかし、これらの設計は、ハードウェアが効果であり、そして非常に費用がかかる。この高い費用は、能動マットレスが容易に入手可能であるようにこれらのマットレスを大量生産することを、抑止している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多くの研究および努力にもかかわらず、改善された低費用の褥瘡防止マットに対する必要性が、なお存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は、上記問題および他の問題を克服する、安価な能動的な褥瘡防止マットを提供する。
【００１０】
（発明の要旨）
本発明の１つの局面に従って、個々のブラダーのアレイを備えるマットが提供される。身体の熱に応答する手段が、これらのブラダーにおける接触圧力を個々に調節する。
【００１１】
本発明の別の局面に従って、圧迫潰瘍の可能性を減少させながら、被験体を指示する方法が提供される。この被験体は、複数の空気ブラダー上にジ視され、これらの空気ブラダーの各々は、加圧される。各ブラダーにおける潜在的な接触点における温度が感知され、そしてこの感知された温度に応答して、各ブラダー内の圧力が調節される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの利点は、褥瘡性潰瘍についての最も高い危険性の領域である、高圧の領域を能動的に感知し、そして同定することである。
【００１３】
本発明の別の利点は、同定された高圧の領域におけるマットの輪郭または圧力を、自動的に調節することである。
【００１４】
本発明の別の利点は、その低い費用にある。
【００１５】
本発明の別の利点は、その製造の単純さにある。
【００１６】
本発明のなおさらなる利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読み、そして理解する際に、当業者に理解される。
【００１７】
本発明は、種々の構成要素および構成要素の配置、ならびに種々の工程および工程の配置の形態をとり得る。図面は、好ましい実施形態を説明する目的のみであり、そして本発明を限定するとは解釈されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１および２を参照すると、遠隔空気供給源１０が、０．０４〜０．１０４バール（０．５〜１．５ｐｓｉ）の圧力の空気を、空気圧供給マニホルドに供給し、このマニホルドは、個々の空気供給ライン１２に分岐している。計量オリフィス４が、空気供給ライン１２を、褥瘡防止マット１８の個々のセルまたはポケット１６に接続する。セルまたはブラダー１６は、好ましくは、膨張される場合に、直径が２．５〜１０ｃｍのオーダーであり、そして可撓性のエラストマー材料から構成される。
【００１９】
これらのセルを備えるマットは、好ましくは、膜材料または射出成型された材料（例えば、ビニル）から作製される。このマットは、ゴムセプタムまたはポリマー弁を、膜ブラダーに連結することによって製造され得る。膜材料は、複雑な膜および非膜アセンブリを作製するように成型され得、そしてゴムセプタムは、射出成型に一緒に成型され得るか、またはシートストック膜材料が、熱シールされて、チャンバを形成し得る。
【００２０】
ポリマーセンサおよび弁２０が、各セルの頂部に設置される。好ましくは、これらのセルの頂部は、センサ／排気口が、身体部分２２によるセルとの最初の接触の点にあるように、ドーム状である。図３、４、５、および６を参照すると、ポリマーセンサ弁構築物の各々は、好ましくは、スカート部分２４を備え、このスカート部分は、セル１６の対応する１つに、交換可能にかまたは永続的に取り付けられる。このスカートは、比較的閉じた位置に自己付勢する、排気開口部分２６を規定する。この排気開口部分に隣接して、ポリマーを充填されたチャネル２８が、ポリマーが温められる際に排気口２６が開かれるパターンで規定される。より具体的には、冷たい構成（図４）において、このポリマーは収縮し、そしてこれらのチャネルはほぼ平坦であり、そして断面が楕円形である。好ましい実施形態において、このポリマーは、２１℃（７０°Ｆ）において、その収縮状態にある。このポリマーが体温の方へと温められるにつれて、このポリマーが膨張し、これらのチャネルをより円形の断面（図５）まで押し、これは、これらのチャネルの高さを増加させ、そしてこれらのチャネルの幅を減少させる。これにより、スカートに対する圧力ベクトル３０が生じ、これが、排気口２６を開くように推進する。好ましくは、ポリマーが約３２℃（９０°Ｆ）の温度に達成する場合に、図５の実質的に丸い構成が達成されるように、このポリマーは調合され、そしてこのチャネルは大きさが決められる。
【００２１】
このポリマーとしては、イオノマー、モノマー、グリセリン、コポリマー、蝋、脂肪酸、トリグリセリド、および商品名においてポリマーとは代表的に称されない場合でさえも、記載されるように挙動する他の材料が挙げられる。ポリマーは、水ベースのゲルと他のゲルとの両方の使用を包含する。好ましくは、このポリマーは、固相／液相変化を起こす。
【００２２】
再度図２を参照すると、最初に、排気口２６は閉じているか、または少なくとも比較的制限されている。空気ライン１２からセル内に流れる空気は、これらのセルを、空気ラインの圧力および圧力供給源１０によって供給される圧力に匹敵する、比較的高い圧力まで加圧する。人が、このマット上に横たわるかまたは座る場合、褥瘡性潰瘍を形成する傾向がある圧力点が、下にあるセルを最も激しく押す。より具体的には、身体の主として接触する部分が、ポリマーセンサ／排気口２０に接触し、そしてチャネル２８内のポリマーを、体温の方へと温める。このポリマーが温められるにつれて、このポリマーが膨張し、排気口を開始し始めさせる。この排気口が開くにつれて、セル内からの空気がこの排気口を通って逃れ、このセルの圧力を低下させ、このセルを潰し、そして隣接するセルに、進退の周囲の領域を支持させる。このセルが、身体から引き離されるために十分に潰れた後に、ポリマーが冷め始め、そして収縮し始める。周囲のセルに接触する、最初の突出部分に隣接する身体の部分は、収縮の間に身体部分から離れて収縮された第一の排気口が冷め始めるにつれて、これらのセルのポリマーセンサ排気口を温め始める。このポリマーが、弁オリフィス２６を閉じ始めるために十分に冷却されると、このセルは、サイド加圧され始め、上にある身体部分との接触に戻る。この様式で、このマットのセルは、マットを身体形状に合わせて形作る能動的な応答を、全体的に提供する。
【００２３】
好ましい実施形態において、熱膨張するポリマーを含む管またはチャネルは、図４の構成と図５の構成との間で、管の長軸すなわち水平軸に沿って、約２５％の長さ変化を起こす。この管断面の収縮は、管アレイの幾何学的形状と組み合わせて、排気開口部を囲む膜の引っ張り応力を生じる。この管の収縮は、湾曲した外側管において、弁を開くように推進するという二次的な効果を生じる。湾曲した管またはチャネルを加圧することによって、管の曲率を減少させる傾向がある力を生じる。これは、圧力ゲージにおけるＢｏｕｒｄｏｎ管機構の作用に類似である。この作用は、管の長軸における引張り負荷を発生させ、そしてこの長軸に対して直角な軸に沿って、この膜における張力を減少させる。この様式で、このポリマーは、非電気的な自動制御システムとして働き、高圧の点でより高い温度でセルを選択的に屈曲および減圧させ、そしてより低圧の点でより低い温度で、負荷されていないセルを加圧する。
【００２４】
一定の身体皮膚温度、および空気ラインからセル内へと流れる一定の空気温度（例えば、２１℃（７０°Ｆ））を仮定すると、このポリマーは、最終的に、これらの温度の間のいずれかのほぼ定常状態温度に達し得る。この定常状態温度は、図７に示されるような、ポリマーの上下の熱抵抗の関数である。このポリマーの定常状態平衡温度Ｔｅｑは、以下の式によって計算される：
Ｔｅｑ＝Ｔｌｏｗ＋（Ｔｈｉｇｈ−Ｔｌｏｗ）（Ｒｌｏｗ÷（Ｒｌｏｗ＋Ｔｈｉｇｈ））。
【００２５】
この式は、センサ温度が、身体の高い温度および空気の低い温度との間の熱抵抗の比に比例することを、単純に表す。図７は、身体すなわち高温供給源からセル中の空気すなわち温度シンクへの、熱移動経路の複数の抵抗を図示する。センサより上の代表的な抵抗は、圧力感受性であり、そしてこれらの熱抵抗は、接触圧とともに減少する。代表的な抵抗としては、接触抵抗および布地の抵抗が挙げられる。接触抵抗は、材料が絞られる場合に、有効接触面積を増加させることによって、増加する。布地は、空気ギャップによって分離された繊維から構成され、この空気ギャップは、これらの繊維に対する圧力が互いに対する接触を増加させ始める場合に、減少する。これらの抵抗因子が圧力とともに減少することによって、そのポリマーにおける平衡温度が上昇する。すなわち、接触圧力の増加とともに、この温度が上昇する。
【００２６】
このシステムによって提供される第二の作用は、患者の身体の下の排気弁を通る空気流の放出である。この空気流は、汗および体液の蓄積物（これは、褥瘡性潰瘍の発生に寄与する要因の１つであると確認されている）を蒸発させる。
【００２７】
本発明のマットが達成する第三の作用は、ゆっくりとした振動作用またはマッサージ作用を達成することであり、これは、毛細管内の血流を刺激することによって、圧迫潰瘍を処置および防止するために有利である。
【００２８】
図８を参照すると、身体がポリマーセンサ／排気構造体２０の１つと接触する際に、曲線４０によって示されるように、セル内のポリマーが膨張する。好ましくは、このポリマーは、約２１℃（７０°Ｆ）で、固相または１液相から相変化を起こし、そして第二の相（例えば、液相）において約３２℃（９０°Ｆ）で平衡に達する。一旦、このポリマーが第二の相に達すると、このポリマーは、温度が体温の方へと上昇する際に、実質的に一定の体積のままである。このポリマーが身体から引き離されるにつれて、このポリマーは、曲線４２に沿って冷却される。膨張曲線４０と収縮曲線４２との間の温度差は、オーバーシュートの状況をもたらしえ、これは、有利なマッサージ作用を生じる。このマッサージ作用は、上記圧力平衡の第一の作用と重なって、組み合わせられた作用を与える。この効果は、熱回路を、熱源に応答して準安定系を生じるように設計することによって、生成される。この式は、熱移動、流体機械、および電気回路の差示的式において見出される、馴染み深い特性である。連続的に一過性の（時間変動性の）応答が存在し、これは頻繁に、正弦出力として現れる。この方の一過性応答の電気的アナログが、電気振動子において見出され、そして振動を発生および制御するために使用される時間遅延を設定するために、ＲＣタンク回路に基づく。この新道徳性は、ポリマーセンサに設計され、ゆっくりとしたサイクルに渡るセルの一定の膨張および収縮を引き起こす。具体的には、この材料の熱特性およびポリマーにおいて使用される寸法は、このサイクル周期、ならびに振動の周波数および振幅を制御する。
【００２９】
液相と固相との間を移動するポリマーの加熱温度および冷却温度の差に注目のこと。このポリマーは、冷却および収縮する温度より高い温度で加熱および膨張するので、これらのセルは、わずかに高すぎる圧力を放出し、そして低い方の平衡圧力およびコア高さを低下させる傾向がある。次いで、冷却を遅延させた後に、弁が閉じ、そしてこのセルが十分に加熱される前に、わずかに高い平衡圧力に再膨張して、このサイクルを繰り返す。このことは、ゆっくりとした過剰膨張および過小膨張のサイクルが、身体と隣接するセルとの間の接触の程度と相互作用して、周囲のセルの周期的な振動を追加する。センサポリマーの熱容量および熱抵抗は、振動の速度および振幅を制御するための主要な要因である。振動周期は、２つのセグメント（加熱サイクルおよび冷却サイクル）からなる。熱抵抗因子（図７に示され、加熱サイクルに影響を与える）は、身体からセンサへの経路での勢の熱移動を制御する抵抗から、センサからセル内の空気への府の熱移動経路での有効抵抗を原産したものの組み合わせである。冷却サイクルにおける熱抵抗因子は、センサからセルの内部の空気、およびセルの外側の空気への、二重の経路を通る熱抵抗である。
【００３０】
このセンサ弁の時間遅延された作用は、２つの異なる熱移動工程によって生じ、そしてセルの振動作用を導く。第一の時間遅延は、十分な熱がセンサポリマーに流入して、融解および体積膨張を生じるために必要とされる時間である。第二の時間遅延は、図８における温度差曲線４０および４２を横切ってポリマーを冷却するために必要とされる時間によって生じる。
【００３１】
ここで、振動の順序を見ると、セルが冷たく、そして身体と接触していない初期段階に置いて、ポリマーは収縮し、これによって、排気口を閉じる。空気供給ラインが空気を供給して、圧力を蓄積させ、このセルを膨張させる。いずれかの時点で、セルが身体に接触し、そして身体からの熱が、ポリマーセンサに流入し始める。十分な量の熱がセンサに入って、ポリマーを膨張させるために十分にこのセンサの温度を上昇させるための時間の遅れが存在する。この膨張は、増加した排気オリフィスサイズを生じ、セルの膨張速度を遅くする。このサイクルを、セル圧力を減少させるように動かすために十分に、排気口が開かれた場合、このセルは収縮し、そして最終的に、身体と接触しなくなる。この時点で、このセンサの膜表面の全ては、２１℃（７０°Ｆ）の空気と接触する。ある時間の遅れの後に、このセンサは、収縮する点まで冷却され、再度、セルが膨張し始めるために十分にこの排気口を閉じる。ここで、このセルは、第二の膨張を開始し、そして振動サイクルを開始する。この振動サイクルは、上記熱回路のＲＣ因子の調節によって制御され得る。
【００３２】
このマットのセルの幾何学的形状の設計は、患者の皮膚に作用するせん断力を制御する。せん断力はまた、直接の接触圧力と組み合わせて褥瘡性潰瘍を導く、有意な要因として示唆されている。図２に図示されるように、セルは、比較的高いブラダーであり、これは、横方向の移動に対して少ない側壁強度を有する。これらの弱い壁は、身体のスライド運動の間に、身体組織に大きい横方向の力を付与することができず、これによって、皮膚に対する最終的なせん断力の大きさを最小にする。
【００３３】
この設計の代替の実施形態において、固有に湿った均整の取れたシステムが作製される。上で議論された振動作用は、皮膚の接触と空気の接触との間の鋭い対比によって増強され、そして連続的な振動の準安定状態で、強い振動を生じる傾向がある。高温源と低温源との間でのこの鋭い変化は、制御される傾向があり、これは一般に、オン／オフ機能または段階機能といわれる。安定な、固有に湿った状態は、両極端の間でのより均整の取れた熱抵抗変動によって達成され得、セルが、この両極端の間での平衡圧力状態を探すことを可能にする。このアプローチは、平衡に達するにつれて熱フラックスを次第に低下させることによって、オーバーシュートを回避する。より具体的には、これは、圧縮可能な連続気泡発泡体、または熱抵抗が段階機能変化とは対照的に滑らかに低下する材料の層によって、この層がマットと患者との間の圧力によって圧縮される場合に、達成される。連続気泡発泡体は、圧力下でそれらの内部の感激を圧縮または閉鎖し、これによって、熱移動を増強する。発泡体または熱移動特徴が圧力とともに変化するほかの材料の使用は、振動を減少させるか、またはセルの圧縮を平衡の一定点に保持するために使用され得る。この様式で、センサ／排気構造体は、準安定状態と、固有に湿った制御作用との間の広範な性能特徴にあつらえられ得る。
【００３４】
好ましくは、排気構造体２０は、図３に図示されるように、別の構造体である。このことは、交換用のセンサ／排気構成要素が、セル壁のポケットに挿入されて、損傷したかまたは欠陥のあるセンサ／排気構成要素を置き換えることを可能にする。セル内の内圧は、この船さ／排気口をセル壁に対して密着させて、漏出に対して密封する。シーリングリッジが、必要に応じて、スカート２４上、およびセル壁の内側表面上に配置されて、密封を増強し得る。
【００３５】
別の実施形態において、センサにおける排気オリフィスは、膜材料のいくつかの層から構成され、これは、１つの層を他の層に対してスライドさせることを可能にする。これらの２つの例におけるずれた性能は、これらの２つの層の穿孔の整列に依存して、変動可能な排気オリフィスを構成する。この実施形態は、弁位置のより連続的なアレイを提供する。
【００３６】
１つの実施形態において、センサ排気弁は、かなりの量の空気が閉位置で排気されることを可能にして、患者の下での一定の空気流を提供し、これによって、冷却された液体を除去する。例えば、排気オリフィスは、閉状態において８００ｍｌ／分の空気を排気し得、そして熱状態において膨張して、排気空気流を１４００ｍｌ／分まで増加させ得る。
【００３７】
別の実施形態において、空気供給源１０からの空気は、低体温症と戦うために、室温より高温まで加熱される。このような低体温症と戦うマットレスは、図８に図示されるものとは異なる温度応答範囲を有するセンサ／排気口ポリマーを使用する。このマットレス中の空気が通常の体温より高温に加熱される場合、排気開口部分２６は、開位置に付勢され、そしてポリマーの膨張が、この排気開口部分を閉じるために使用される。
【００３８】
この褥瘡防止マットは、既存または従来の病院のマットレスの上に配置されるマットとして、構成され得る。あるいは、この褥瘡防止マットは、病院、ナーシングホーム、または家庭での使用のためのマットレスに組み込まれ得る。このマットはまた、車椅子の座席のための大きさにされ得る。別の用途において、このマットは、手術の間に褥瘡性潰瘍が発生することを防止するために、手術台の上に重ねられるような構成および大きさにされる。このマットはまた、健常な人（特に、ほとんどの時間を座って、または伏臥位で過ごす人）の快適さを増加させるための、従来の家具に構成および適用され得る。例えば、このマットは、航空機の座席、乗用車またはトラックの座席、事務所の椅子などに組み込まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に従う空気マットの模式図である。
【図２】図２は、図１のマットのいくつかのセルを通る断面図である。
【図３】図３は、図１および２のマットの排気口の１つおよび関連する制御器の上面図である。
【図４】図４は、弁が閉位置にある、図３のポリマー弁制御要素を通る断面図である。
【図５】図５は、図４と類似であるが弁が開位置にある、断面図である。
【図６】図６は、ポリマーセンサ／排気制御構成の応力ベクトルの模式図である。
【図７】図７は、熱抵抗の概略図である。
【図８】図８は、適切な弁制御ポリマーについての体積対温度曲線のグラフ表現である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットであって、以下：
個々の空気で満たされたブラダー（１６）のアレイ；
該ブラダー内の接触圧力を個々に調節するための、身体の熱に応答する手段（２０）、を備え、該熱に応答する手段は、各ブラダーの露出した表面に設置された熱センサおよび排気構造体（２０）を備える、マット。
【請求項２】
前記センサ排気構造体（２０）が、閉じ込められたポリマー（２８）を備え、該ポリマーは、身体の熱の下で膨張し、該ポリマーの膨張および収縮が、排気弁（２６）を制御する、請求項１に記載のマット。
【請求項３】
前記排気弁が、排気オリフィスを備え、該排気オリフィスは、閉状態において、より少ない空気流を通し、そして開状態において、より多い空気流を通す、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記センサ排気構造体（２０）が、複数の可撓性の密封されたチャネル（２８）を備え、各チャネルが、前記ポリマーを含んでおり、該チャネルは、該ポリマーが加熱および膨張される際に変形して、前記排気弁（２６）を開くように推進する、請求項２に記載のマット。
【請求項５】
前記ポリマーが膨張する際に、前記チャネルが張力を発生させ、該張力が、一方の寸法に膨張させ、そして他方の寸法に収縮させる、請求項４に記載のマット。
【請求項６】
前記チャネルが、湾曲した管状アレイであり、該湾曲した管状アレイが、前記排気弁（２６）が開くように推進する方向で張力応力（３０）を発生させる、請求項４に記載のマット。
【請求項７】
前記ポリマーが、２０℃と３５℃との間で相変化を起こす、請求項２に記載のマット。
【請求項８】
前記相変化が、固相／液相変化であり、前記ポリマーが、該固相状態および該液相状態の温度において、温度とともに変化する最小体積を有し、そして該固相状態と液相状態との間での相変化とともに、有意な体積変化を起こす、請求項７に記載のマット。
【請求項９】
前記ポリマーが、該ポリマーが前記液相から前記固相に戻って変化する場合より高い温度にて、該固相から該液相へと変化するために充分な熱容量を有する、請求項７に記載のマット。
【請求項１０】
空気供給源（１０、１２）をさらに備え、該空気供給源は、前記個々のブラダー（１６）に空気を供給する、請求項１に記載のマット。
【請求項１１】
前記個々のブラダー（１６）、空気供給ライン（１２）、および該空気供給ラインと各ブラダーとの間の計量オリフィス（１４）が、薄い可撓性エラストマー材料から形成されている、請求項１０に記載のマット。
【請求項１２】
さらに、以下：
空気透過性の圧縮可能な材料の層であって、該層は、前記排気口からの空気が接触している身体部分の周りに分布することを補助するように、前記センサ／排気口構成要素の上に重なる、空気透過性の圧縮可能な材料の層、
を備える、請求項１０に記載のマット。
【請求項１３】
圧縮可能な材料の上に重なる層をさらに備え、該層の熱移動特徴が、圧縮下で増加し、そして膨張下で減少する、請求項１０に記載のマット。
【請求項１４】
前記マットが、マットレス、車椅子の座席、航空機の座席、および座席備品のうちの１つに組み込まれる、請求項１に記載のマット。
【請求項１５】
圧迫潰瘍の可能性を減少させながら被験体を支持するためのシステムであって、該システムは、以下：
該被験体を、複数の空気ブラダー（１６）上で支持するための手段；
該空気ブラダーの各々を加圧するための手段；
各ブラダーに対する潜在的な接触点における温度を感知するための手段；および
該感知された温度に応答して、各ブラダー内の圧力を調節するための手段、
を備え、
該ブラダー内の圧力を調節するための手段が、該ブラダーを排気するための手段を備え、ここで該排気が、該ブラダーから、前記被験体の下側に沿った空気の流れを提供して、プールされた水分を減少させる、システム。
【請求項１６】
前記感知するための手段が、以下：
被験体の温度に向かって加熱される場合に膨張し、そして前記ブラダー内の空気温度に向かって冷却される場合に収縮するポリマー
を備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ポリマーが、空気供給温度と体温との間で相変化を起こす、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ポリマーが、２０℃と３５℃との間で相変化を起こす、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記排気するための手段が、以下：
前記ポリマーが膨張する際に、通常は閉じた排気弁（２６）を該ポリマーで開くように付勢するための手段、
を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記排気するための手段が、以下：
前記ポリマーが膨張する際に、排気弁（２６）を、該排気弁がより少ない空気流を通す状態から、該排気弁がより多い空気流を通す状態まで付勢するための手段、
を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ポリマーが膨張し、そして前記ブラダーを排気する際に、該ブラダーが潰れ、そして前記被験体から引き離され；
該ブラダーが該被験体から引き離される際に、該ブラダーが冷却空気によって冷却され、そして該ポリマーが収縮して、前記排気弁（２６）を閉じ；そして
該弁が閉じる際に、該ブラダーが再度膨らみ、そして膨張する、
請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ポリマーが、前記排気弁（２６）が閉じる前にセルが過剰に収縮し、そして該排気弁が開く前に過剰に膨張して、マッサージ作用を生じるために充分な熱容量を有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ポリマー層の上に、圧縮とともに改善され、そして膨張とともに減少される熱移動特徴を有する材料が重ねられている、請求項２１に記載のシステム。
【国際調査報告】
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