(57)【要約】【課題】使用感が向上されると共に、体圧分散による褥瘡の防止が有効に実現される、新規な構造のマットレスおよびその制御方法を提供すること。【解決手段】人体を支持する基体２８の体圧作用面上に複数のセル２４を配設して、該セル２４の内部に形成された流体室４２の圧力を調節して前記セル２４の高さを変更設定する圧力調節手段５０を設けると共に、前記セル２４の内圧（Ｐｃ）と、該セル２４に加わる体圧（Ｐｂ）と、該セル２４の高さ（Ｈ）との関係から、該セル２４の目標高さ（Ｈｔ）となる該セル２４の目標内圧（Ｐｃｔ）を設定する目標内圧設定工程（Ｓ３）を設けた。【選択図】図１０
2013027532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節して該セルの高さを変更設定する圧力調節手段が設けられているマットレスの制御方法であって、
前記セルの目標高さ（Ｈｔ）を設定する目標高さ設定工程と、
前記セルの内圧（Ｐｃｎ）を測定する内圧測定工程と、
前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ）を測定する体圧測定工程と、
予め記憶された、前記セルの内圧（Ｐｃ）と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、前記セルの高さ（Ｈ）との関係から、前記体圧測定工程で測定された前記体圧（Ｐｂｎ）が作用した状態で、前記目標高さ設定工程で設定された前記セルの目標高さ（Ｈｔ）となる前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）を求めて設定する目標内圧設定工程と、
前記内圧測定工程で測定される前記セルの内圧（Ｐｃｎ）が、前記目標内圧設定工程で設定された前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）となるように、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する内圧制御工程と
を、含むことを特徴とするマットレスの制御方法。
【請求項２】
前記内圧制御工程の実行後に前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ＋１）を再度測定すると共に、該内圧制御工程実行前の体圧（Ｐｂｎ）と実行後の体圧（Ｐｂｎ＋１）との差（ΔＰｂｔ）が所定値以上の場合に、前記目標高さ（Ｈｔ）を実現するために必要な目標内圧（Ｐｃｔ＋１）を再設定して、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する追加内圧制御工程をさらに含む請求項１に記載のマットレスの制御方法。
【請求項３】
人体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節して該セルの高さを変更設定する圧力調節手段が設けられているマットレスにおいて、
前記セルの目標高さ（Ｈｔ）を設定する目標高さ設定手段と、
前記セルの内圧（Ｐｃｎ）を測定する内圧測定手段と、
前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ）を測定する体圧測定手段と、
予め記憶された、前記セルの内圧（Ｐｃ）と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、前記セルの高さ（Ｈ）との関係から、前記体圧測定手段で測定された前記体圧（Ｐｂｎ）が作用した状態で、前記目標高さ設定手段で設定された前記セルの目標高さ（Ｈｔ）となる前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）を求めて設定する目標内圧設定手段と、
前記内圧測定手段で測定される前記セルの内圧（Ｐｃｎ）が、前記目標内圧設定手段で設定された前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）となるように、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する内圧制御手段と、
を有していることを特徴とするマットレス。
【請求項４】
前記セルの高さ方向中間部分に括れ部が形成されており、該セルが該括れ部において首振り変形するようになっている請求項３に記載のマットレス。
【請求項５】
前記体圧測定手段が、前記基体に沿って広がるシート状の静電容量型センサによって構成されており、該静電容量型センサが、エラストマーで形成された誘電層と、該誘電層の一方の面に配置され並列配置された複数の帯状且つ柔軟な第１電極膜と、該誘電層の他方の面に配置され該第１電極膜に交差する方向で並列配置された複数の帯状且つ柔軟な第２電極膜を備えており、該第１電極膜および第２電極膜が交差された対向部分で複数の検出部が構成されて、該複数の検出部が前記複数のセルと重なる位置にそれぞれ配設されている
請求項３又は４に記載のマットレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、介護用ベッド等に用いられるマットレスおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、介護用ベッド等における人体の支持部分には、クッション作用を有するマットレスが採用されており、人体を弾性的に支持することで寝心地の改善が図られている。
【０００３】
ところで、寝返りをすることが困難な使用者等が、一般的なマットレスを長期に亘って連続的に使用すると、体圧（人体の荷重による圧力）の反力が使用者の局所に連続して作用することから、血流の悪化等に起因する褥瘡が生じるおそれがある。そこで、褥瘡の発生を防止するために、流体の圧力を利用して使用者の体圧の作用位置を変化させて、実質的に使用者に作用する体圧の反力を分散させることが可能なマットレスが提案されている。例えば、特開２０００−１８９４７２号公報（特許文献１）には、マットレスの内部に荷重センサシートを配設する一方、人体を支持する基体の体圧作用面（人体の支持部分）を複数のセルで構成して、各セルの流体室に外部から空気等の流体を送入／排出することによりセルの内圧を調節可能とした構造が開示されている。このような従来構造のマットレスにおいては、高い荷重圧力が測定されたセルの流体を排出する一方、低い荷重圧力が測定されたセルに流体を送入することで、定期的にセルの内圧を変化させて、使用者の体の一部が体圧の作用で長期に亘って圧迫されるのを防ぐようになっている。
【０００４】
ところが、特許文献１のマットレスのようにセルの内圧を調整するのみでは、使用者の体圧作用部を分散させる体圧分散効果は得られるものの、より高精度なセルの制御は困難であり、使用者に良好な寝心地を提供することはできなかった。具体的には、高い荷重圧力が測定されたセルに関して、セル内部の流体を排出してセルの内圧を下げた場合には、セルの変形に伴いセルに加わる体圧も同時に変化することとなる。セルの内圧が同じでも、セルに加わる体圧によりセルの高さは異なってくることから、必要以上にセルが凹んだり或いは突出したりすることを回避できず、使用者に不快感を与える原因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８９４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、使用感が向上されると共に、体圧分散による褥瘡の防止が有効に実現される、新規な構造のマットレスおよびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、マットレスの制御方法に関する本発明の第１の態様は、人体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節して該セルの高さを変更設定する圧力調節手段が設けられているマットレスの制御方法であって、前記セルの目標高さ（Ｈｔ）を設定する目標高さ設定工程と、前記セルの内圧（Ｐｃｎ）を測定する内圧測定工程と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ）を測定する体圧測定工程と、予め記憶された、前記セルの内圧（Ｐｃ）と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、前記セルの高さ（Ｈ）との関係から、前記体圧測定工程で測定された前記体圧（Ｐｂｎ）が作用した状態で、前記目標高さ設定工程で設定された前記セルの目標高さ（Ｈｔ）となる前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）を求めて設定する目標内圧設定工程と、前記内圧測定工程で測定される前記セルの内圧（Ｐｃｎ）が、前記目標内圧設定工程で設定された前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）となるように、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する内圧制御工程とを、含むことを特徴とする。
【０００８】
本態様に従うマットレスの制御方法によれば、目標内圧設定工程において、セルの内圧のみならず、セルに及ぼされる体圧（外圧）をも考慮して、所定の体圧が及ぼされた状態下で、目的とする目標高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ）を求めるようにした。即ち、セルの内圧が同じでも、体圧が大きい場合にはセルの高さは小さく、体圧が小さい場合にはセルの高さは大きくなる。それ故、セルの内圧に着目するのみでは、目的とする目標高さ（Ｈｔ）を精度良く実現することは困難であった。本発明はかかる所見に基づいて為されたものであり、所定の体圧が及ぼされた状態下でのセルの内圧と高さの関係を予め記憶しておき、かかる関係に基づいて、所定の体圧が及ぼされた状態下で目的高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ）を求めてセル内圧を調節するようにした。これにより、セルの高さを目的とする目標高さ（Ｈｔ）に精度良く設定することが出来て、より優れた使用感や体圧分散効果を得ることが出来る。
【０００９】
なお、セルの内圧（Ｐｃ）と、セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、セルの高さ（Ｈ）との関係は、例えば、所定の体圧（Ｐｂ）が及ぼされた状態下でのセルの内圧（Ｐｃ）と高さ（Ｈ）の変化の関係を、予め実験などによって得られた数値からデータベース化して記憶しておいて、内圧測定工程で測定された体圧（Ｐｂｎ）と目標高さ設定工程で設定された目標高さ（Ｈｔ）に基づいて、対応する目標内圧（Ｐｃｔ）を該データベースから検索して取得するようにしても良いし、或いはこれらの関係を所定の計算式として予め記憶しておいて、測定された体圧（Ｐｂｎ）と設定された目標高さ（Ｈｔ）から目標内圧（Ｐｃｔ）を算出する等しても良い。
【００１０】
マットレスの制御方法に関する本発明の第２の態様は、第１の態様に記載されたマットレスの制御方法において、前記内圧制御工程の実行後に前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ＋１）を再度測定すると共に、該内圧制御工程実行前の体圧（Ｐｂｎ）と実行後の体圧（Ｐｂｎ＋１）との差（ΔＰｂｔ）が所定値以上の場合に、前記目標高さ（Ｈｔ）を実現するために必要な目標内圧（Ｐｃｔ＋１）を再設定して、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する追加内圧制御工程をさらに含むものである。
【００１１】
内圧制御工程でセルの高さが変化するに連れて、人体のマットレスへの浮き沈み量が変化したり、セルの高さの調節中に使用者の体位が変化する場合がある。これにより、内圧制御工程実行後の体圧（Ｐｂｎ＋１）が、内圧制御工程実行前の体圧（Ｐｂｎ）から大きく異なって、内圧制御工程実行前の体圧（Ｐｂｎ）に基づいた目標内圧（Ｐｃｔ）では、現状の体圧（Ｐｂｎ＋１）が及ぼされた状態下では目標高さ（Ｈｔ）が実現出来ない場合が生じ得る。そこで、本態様によれば、内圧制御工程実行後の体圧（Ｐｂｎ＋１）が、内圧制御工程実行前の体圧（Ｐｂｎ）から大きく（ΔＰｂｔ以上に）離隔した場合には、目標内圧（Ｐｃｔ＋１）を再設定することにより、体圧の変化に追従して、より精度の良い高さ設定を行うことが出来る。
【００１２】
マットレスに関する本発明の第１の態様は、人体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節して該セルの高さを変更設定する圧力調節手段が設けられているマットレスにおいて、前記セルの目標高さ（Ｈｔ）を設定する目標高さ設定手段と、前記セルの内圧（Ｐｃｎ）を測定する内圧測定手段と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂｎ）を測定する体圧測定手段と、予め記憶された、前記セルの内圧（Ｐｃ）と、前記セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、前記セルの高さ（Ｈ）との関係から、前記体圧測定手段で測定された前記体圧（Ｐｂｎ）が作用した状態で、前記目標高さ設定手段で設定された前記セルの目標高さ（Ｈｔ）となる前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）を求めて設定する目標内圧設定手段と、前記内圧測定手段で測定される前記セルの内圧（Ｐｃｎ）が、前記目標内圧設定手段で設定された前記セルの目標内圧（Ｐｃｔ）となるように、前記圧力調節手段により前記セルの内圧を制御する内圧制御手段と、を有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従う構造とされたマットレスによれば、所定の体圧が及ぼされた状態下で、目的とする目標高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ）を求める目標内圧設定手段を設けた。これにより、セルの内圧のみならず、セルに及ぼされる体圧（外圧）をも考慮して目標内圧（Ｐｃｔ）を設定することにより、セルを目的とする目標高さ（Ｈｔ）に精度良く設定することが出来る。その結果、より優れた使用感や体圧分散効果を得ることが出来る。
【００１４】
マットレスに関する本発明の第２の態様は、第１の態様に記載されたマットレスにおいて、前記セルの高さ方向中間部分に括れ部が形成されており、該セルが該括れ部において首振り変形するようになっているものである。
【００１５】
本態様によれば、使用者の体圧等によりセルの上面に面方向の力が作用した場合には、セルの括れ部よりも上側部分が下側部分に対して相対的に傾動する首振り変形が生じるようになっている。これにより、セルの上面を傾斜させて人体の表面形状に沿わせることが出来て、使用者の体がセルによってより広い面積で支持されることから、より優れた体圧分散効果を得ることが出来る。
【００１６】
マットレスに関する本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載されたマットレスにおいて、前記体圧測定手段が、前記基体に沿って広がるシート状の静電容量型センサによって構成されており、該静電容量型センサが、エラストマーで形成された誘電層と、該誘電層の一方の面に配置され並列配置された複数の帯状且つ柔軟な第１電極膜と、該誘電層の他方の面に配置され該第１電極膜に交差する方向で並列配置された複数の帯状且つ柔軟な第２電極膜を備えており、該第１電極膜および第２電極膜が交差された対向部分で複数の検出部が構成されて、該複数の検出部が前記複数のセルと重なる位置にそれぞれ配設されているものである。
【００１７】
本態様によれば、各セルと重なる位置に検出部を配設することにより、検出部の静電容量の変化に基づいて、各セルに加わる体圧を個別に検出することが出来る。そして、静電容量型センサは、誘電層がエラストマーから形成されていると共に、該誘電層に配置される第１電極膜および第２電極膜が、何れも柔軟に形成されている。これにより、静電容量型センサが柔軟且つ伸縮可能とされている。その結果、使用者の体に沿って静電容量型センサを変形させることが出来て、使用者に硬さやごわつき等の違和感を与え難くすることが出来る。また、静電容量型センサが使用者の体の動きに追従して変形することから、優れた体圧検出精度を得ることが出来る。
【００１８】
さらに、静電容量型センサの複数の検出部が、それぞれ帯形状を有する第一の電極膜と第二の電極膜を交差させた対向部分で形成されている。これにより、電極の配置数を少なくすることが出来ると共に、検出部から静電容量を検出するための配線数も少なくすることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
マットレスの制御方法に関する本発明においては、セルの内圧（Ｐｃ）と、セルに加わる体圧（Ｐｂ）と、セルの高さ（Ｈ）との関係から、所定の体圧（Ｐｂｎ）が作用した状態下で、目標高さ（Ｈｔ）を実現するセルの目標内圧（Ｐｃｔ）を求めて設定する目標内圧設定工程を設けた。その結果、セルに加わる体圧をも考慮してセルの内圧を調整することにより、セルの高さを目標高さ（Ｈｔ）に精度良く設定することが出来る。従って、本発明に従う制御方法によれば、より優れた使用感や体圧分散効果を得ることが出来る。
【００２０】
また、マットレスに関する本発明においては、セルに及ぼされる体圧（Ｐｂｎ）を考慮して、目標高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ）を設定する目標内圧設定手段を設けた。これにより、本発明に従うマットレスによれば、セルを目的とする目標高さ（Ｈｔ）に精度良く設定することが出来て、より優れた使用感や体圧分散効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のマットレスを備えたベッドの斜視組立図。
【図２】本発明のマットレスの上面図。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】セルの斜視図。
【図５】図４に示したセルの断面図。
【図６】体圧センサの上面図。
【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。
【図８】セルに及ぼされる体圧と、セルの内圧と、セルの高さの関係を示すグラフ。
【図９】セルの高さ調節の作動態様を説明するための説明図。
【図１０】本発明の制御方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
先ず、図１に、本発明に従う構造とされたマットレス１０を備えたベッド１２を示す。ベッド１２は、ベッド本体１４における床板１６の上面にマットレス１０が載置された構造とされている。マットレス１０は、マットレス本体１８と、天部マット２０を含んで構成されている。
【００２４】
図２および図３に、マットレス１０を示す。なお、図２においては、天部マット２０を透視して図示する。マットレス本体１８は、箱状の筐体部２２と、筐体部２２に収容された複数のセル２４とを備えている。なお、以下の説明において、上下方向とは、原則として、鉛直上下方向である図３中の上下方向をいう。
【００２５】
筐体部２２は、全体が弾性を有するクッション材で形成されており、枠体２６の下側開口部に基体としての底部マット２８が嵌め込まれていると共に、枠体２６の上側開口部にクッション層としての天部マット２０が嵌め込まれて形成されている。
【００２６】
枠体２６は、全体が多孔質のウレタンフォームで形成された弾性を有する部材であって、互いに平行をなすように配置された頭部側ブロック３０と脚部側ブロック３２が一対の側方ブロック３４，３４で連結された構造とされて、上下方向で矩形枠状を呈している。なお、枠体２６の形成材料は特に限定されるものではなく、発泡性材料にも限定されないが、人体への接触や背上げを行う場合の変形追従性等を考慮すると、ウレタンフォームのような弾性を有する材料で形成されていることが望ましい。
【００２７】
底部マット２８は、枠体２６に比して上下方向で薄肉とされた矩形板状の部材であって、本実施形態では多孔質のウレタンフォームによって形成されている。また、底部マット２８は、上下方向視の形状が枠体２６の開口部と対応している。このような底部マット２８が枠体２６の下側開口部に嵌め込まれることによって、枠体２６の内部に収容空所３６が形成されている。
【００２８】
収容空所３６には、複数のセル２４が収容配置されている。図４および図５に示されているように、セル２４は例えばウレタンフィルム等から形成されており、平面視（高さ方向視）で角部が円弧状に丸められた略矩形（角丸矩形状）を呈する袋状乃至は風船状とされている。より詳細には、セル２４は、開口部を有する略巾着形状とされた上側袋状部３８と下側袋状部４０が、互いの開口部を相互に固着することで形成されている。
【００２９】
セル２４の内部には、流体室４２が形成されている。流体室４２は、上側袋状部３８の内部空間と下側袋状部４０の内部空間が、それらの開口部を利用した連通部４３を通じて相互に連通されることで形成されている。流体室４２は外部から略密閉されており、セル２４の底部に貫設された筒状のポート４４を通じて外部に連通されている。そして、ポート４４を通じて流体室４２内に空気等の流体が給排されることにより、流体室４２の内圧が調節されて、セル２４が膨張および収縮されるようになっている。なお、セル２４に給排される流体は、空気に限定されるものではなく、例えば、水等の液体を用いることも出来る。
【００３０】
セル２４の高さ方向中間部分には、括れ部４６が形成されている。即ち、上側袋状部３８と下側袋状部４０が何れも開口部に向かって次第に窄む形状とされていることにより、上側袋状部３８と下側袋状部４０との固着部分（開口部）に括れ部４６が形成されている。これにより、セル２４は、括れ部４６の設けられた高さ方向中間部分において細くなっており、膨張時の縦断面において略８の字形乃至は瓢箪形を呈する２段構造とされている。
【００３１】
このようなセル２４の複数が、図１〜図３に示したように、筐体部２２の収容空所３６内に収容されている。即ち、図３に示したように、底部マット２８の上面に複数のセル２４が隣接して配設されており、各セル２４の底面が中央部分（ポート４４の周囲）において底部マット２８に固着されて、セル２４が底部マット２８に対して傾動可能に支持されている。なお、図２に示したように、本実施形態では、縦に２１行、横に７列となるように、１４７個のセル２４が配設されている。
【００３２】
図３に概略的に示すように、横に配列された７つのセル２４について、１組の給排ユニット５０が設けられており、本実施形態のマットレス１０においては、縦の２１行に対応して、２１組の給排ユニット５０が設けられている。給排ユニット５０は、メインポート５２と、メインポート５２から分岐して各セル２４のポート４４と連通する複数のサブポート５４と、各サブポート５４上に設けられたエアバルブ５６および圧力計５８と、ポンプ６０を備えている。
【００３３】
メインポート５２は、ポンプ６０と接続されている。なお、ポンプ６０は、２１組の給排ユニット５０で共通して１つ設けても良いし、各給排ユニット５０毎に設けても良い。そして、メインポート５２から、各セル２４に対応して複数（本実施形態においては、７つ）のサブポート５４が分岐されている。図示は省略するが、セル２４のポート４４が底部マット２８を貫通して配設されており、サブポート５４がポート４４に接続されている。また、サブポート５４の途中に、エアバルブ５６と圧力計５８が配設されている。エアバルブ５６は例えば電磁バルブ等であり、制御装置６２と接続されて、制御装置６２からの制御信号に基づいて、サブポート５４のポンプ６０との連通と大気への開放を選択的に切り換えられるようになっている。また、圧力計５８がサブポート５４に接続されると共に、制御装置６２と接続されることにより、セル２４の内圧を測定することが可能とされており、圧力計５８によって、内圧測定手段が構成されている。
【００３４】
これらポンプ６０、エアバルブ５６、圧力計５８は、制御装置６２に接続されている。制御装置６２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６４と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６６と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６８と、駆動回路７０と、後述する電源回路８８を備えている。ＲＯＭ６６には後述する制御方法に基づく制御プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ６８には、制御プログラムの演算値や圧力計５８からの計測値等が一時的に格納される。そして、ＣＰＵ６４がＲＯＭ６６に記憶された制御プログラムに基づいて、駆動回路７０を通じてポンプ６０やエアバルブ５６に制御信号を送信することによって、ポンプ６０の作動が制御されると共に、複数のエアバルブ５６の作動が各別に制御されるようになっている。
【００３５】
これにより、例えば制御装置６２からの制御信号に基づいて、ポンプ６０から空気を供給した状態で、複数のエアバルブ５６の内の幾つかを選択的に制御して特定のセル２４のみをポンプ６０と連通することにより、ポンプ６０と連通されたセル２４の流体室４２のみを加圧してセル２４を膨張変形させて、セル２４の高さを高くすることが出来る。また、複数のエアバルブ５６の内の幾つかを選択的に制御して特定のセル２４のみを大気と連通することにより、特定のセル２４の流体室４２のみを減圧してセル２４を収縮変形させて、セル２４の高さを低くすることが出来る。このように、本実施形態においては、複数のセル２４の膨張収縮を個別に制御することが可能とされており、給排ユニット５０および制御装置６２を含んでセル２４の高さを変更設定する圧力調節手段が構成されている。
【００３６】
そして、収容空所３６に複数のセル２４を収容した枠体２６の上側開口部に、天部マット２０が嵌め込まれて、収容空所３６内のセル２４に重ね合わされている。天部マット２０は、上下方向視の形状が底部マット２８と略同一とされると共に、底部マット２８よりも厚肉の矩形板状を呈している。天部マット２０は、それぞれが多孔質のウレタンフォームで形成された第１クッション層としての表層部７２と、第２クッション層としての裏層部７４とを有する積層構造とされている。なお、表層部７２と裏層部７４は同一の材料で形成されていても良いが、弾性係数等が異なる材料で形成することで、より優れた寝心地が発揮され得る。
【００３７】
天部マット２０において、表層部７２と裏層部７４の間には、体圧測定手段としての体圧センサ７６が設けられている。体圧センサ７６としては、歪ゲージや磁歪体を用いたロードセル等を用いることも可能であるが、本実施形態においては、体圧センサ７６として、シート状の静電容量型センサが用いられている。このような静電容量型センサとしては、従来公知のものが適宜に採用可能であることから、以下、概略を説明するに留める。
【００３８】
図６および図７に、体圧センサ７６を概略的に示す。なお、図６においては、後述する誘電層７８および表側基材８０を透視して図示している。また、図６においては、後述する検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７にハッチングを施して示す。
【００３９】
図６および図７に示すように、体圧センサ７６は、誘電層７８と、第一電極膜としての表側電極０１Ｘ〜２１Ｘと、第二電極膜としての裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙと、表側配線０１ｘ〜２１ｘと、裏側配線０１ｙ〜０７ｙと、表側基材８０と、裏側基材８２と、表側配線用コネクタ８４と、裏側配線用コネクタ８６と、制御装置６２と、を備えている。なお、後述する検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７の符号「Ａ○○△△」中、上二桁の「○○」は、表側電極０１Ｘ〜２１Ｘに対応している。下二桁の「△△」は、裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙに対応している。
【００４０】
誘電層７８は、エラストマーとしてのウレタン発泡体製であって、四角形板状のシート状を呈し、弾性変形可能とされている。誘電層７８は、枠体２６の上側開口部と略等しい大きさとされている。
【００４１】
表側基材８０は、ゴム製であって、四角形板状を呈している。表側基材８０は、誘電層７８の上方（表側）に積層されている。裏側基材８２は、ゴム製であって、四角形板状を呈している。裏側基材８２は、誘電層７８の下方（裏側）に積層されている。
【００４２】
図７に示すように、表側基材８０の外縁と裏側基材８２の外縁とは接合されており、表側基材８０と裏側基材８２が、袋状に貼り合わされている。誘電層７８は、当該袋内に収容されている。誘電層７８の上面四隅は、表側基材８０の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層７８の下面四隅は、裏側基材８２の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層７８は、表側基材８０および裏側基材８２に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層７８は、四隅が接着された状態で、表側基材８０および裏側基材８２に対して、水平方向（前後左右方向）に弾性変形可能である。
【００４３】
表側電極０１Ｘ〜２１Ｘは、誘電層７８の上面に、合計２１本配置されている。表側電極０１Ｘ〜２１Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜２１Ｘは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。表側電極０１Ｘ〜２１Ｘは、各々、横方向（図６中、左右方向）に延在している。表側電極０１Ｘ〜２１Ｘは、縦方向（図６中、上下方向）に、セル２４の縦方向（図２中、上下方向）の配列ピッチと略等しい間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。
【００４４】
表側配線０１ｘ〜２１ｘは、誘電層７８の上面に、合計２１本配置されている。表側配線０１ｘ〜２１ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜２１ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ８４は、表側基材８０および裏側基材８２の隅部に配置されている。表側配線０１ｘ〜２１ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜２１Ｘの端部と表側配線用コネクタ８４と、を接続している。
【００４５】
裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙは、誘電層７８の下面に、合計７本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙは、各々、縦方向（図６中、上下方向）に延在している。裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙは、横方向（図６中、左右方向）に、セル２４の横方向（図２中、左右方向）の配列ピッチと略等しい間隔ごとに離間して、互いに略平行になるように、配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜２１Ｘと裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交する格子状に配置されている。
【００４６】
裏側配線０１ｙ〜０７ｙは、誘電層７８の下面に、合計７本配置されている。裏側配線０１ｙ〜０７ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜０７ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ８６は、表側基材８０および裏側基材８２の隅部に配置されている。裏側配線０１ｙ〜０７ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙの端部と裏側配線用コネクタ８６と、を接続している。
【００４７】
検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７は、図６にハッチングで示すように、表側電極０１Ｘ〜２１Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７は、各々、表側電極０１Ｘ〜２１Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜０７Ｙの一部と、誘電層７８の一部と、を備えている。検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７は、筐体部２２の収容空所３６内に収容されたセル２４と同数の、合計１４７個（＝２１個×７個）配置されている。検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７は、誘電層７８の略全面に亘って、均等に配置されている。
【００４８】
図６に示すように、制御装置６２は、表側配線用コネクタ８４、裏側配線用コネクタ８６と、電気的に接続されている。制御装置６２には、電源回路８８が設けられている。電源回路８８は、検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加する。ＲＯＭ６６には、予め、検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７に構成されたコンデンサの静電容量と体圧（荷重）との対応を示すマップが格納されている。一方、ＲＡＭ６８には、表側配線用コネクタ８４、裏側配線用コネクタ８６から入力される検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７の静電容量が一時的に格納される。そして、ＣＰＵ６４が、ＲＡＭ６８に格納された検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７の静電容量から、ＲＯＭ６６に記憶されたマップに基づいて、検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７に作用している体圧を検出するようになっている。
【００４９】
このような体圧センサ７６を備えた天部マット２０が、枠体２６の上側開口部に嵌め込まれて、枠体２６の収容空所３６内に収容された複数のセル２４に重ね合わされる。これにより、体圧センサ７６が複数のセル２４を介して底部マット２８に沿って広げられると共に、体圧センサ７６の各検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７が、それぞれ、各セル２４に重ね合わされる。その結果、各セル２４に作用する体圧を体圧センサ７６で検出することが可能とされている。
【００５０】
このような構造とされたマットレス１０は、図１に示したように、ベッド本体１４の床板１６上に重ね合わされている。そして、マットレス１０上に使用者が横たわると、天部マット２０と複数のセル２４と底部マット２８に使用者の体圧が作用して、ベッド本体１４の床板１６で支持されるようになっている。なお、給排ユニット５０やポンプ６０、制御装置６２は、ベッド本体１４内等に配設される。そして、使用者に作用する重力に基づいた体荷重（体圧）が、下方に向かって作用することにより、天部マット２０、セル２４、底部マット２８、床板１６の各上面が、それぞれ体圧作用面とされる。
【００５１】
次に、マットレス１０における、セル２４の高さを調節する制御方法について説明する。先ず、制御装置６２のＲＯＭ６６には、図８に示す、セル２４の内圧（Ｐｃ）と、セル２４に加わる体圧（Ｐｂ）と、セル２４の高さ（Ｈ）との関係が、表１に示すセル内圧／高さ関係テーブルとして記憶されている。図８における体圧Ｐｂ１〜Ｐｂ３は、Ｐｂ３＞Ｐｂ２＞Ｐｂ１である。図８から明らかなように、セル２４は、内圧（Ｐｃ）が同じでも、及ぼされる体圧（Ｐｂ）が異なれば高さ（Ｈ）が異なる。即ち、同じ内圧（Ｐｃ）でも、体圧（Ｐｂ）が大きい場合には高さ（Ｈ）は小さく、体圧（Ｐｂ）が小さい場合には高さ（Ｈ）は大きくなる。このようなセル内圧／高さ関係テーブルは、予め実測等によって得られたデータから作成される。
【００５２】
【表１】
2013027532.tif 000003
【００５３】
以下、例えば、図９に使用者の頭部位置を概略的に示すように、図９（ａ）に示す初期状態から、図９（ｂ）に示すように、セル２４の高さを高さ：Ｈｔに調節することにより、天部マット２０の形状を使用者の頭部形状に近づける制御方法について、図１０に基づいて説明する。なお、図９（ａ）に示したように、初期状態において、セル２４には体圧（Ｐｂｎ）が及ぼされているものとする。
【００５４】
先ず、図１０におけるＳ１において、制御装置６２のＣＰＵ６４は、体圧測定工程を実施する。体圧測定工程において、ＣＰＵ６４は、体圧センサ７６から、セル２４に加わる体圧（Ｐｂｎ）を測定する。
【００５５】
次に、Ｓ２において、ＣＰＵ６４は、目標高さ設定工程を実施する。目標高さ設定工程において、ＣＰＵ６４は、セル２４の目標高さ（Ｈｔ）を設定する。目標高さ（Ｈｔ）は、例えば、セル２４に及ぼされる体圧（Ｐｂｎ）と、該体圧（Ｐｂｎ）に対応する目標高さ（Ｈｔ）を予めデータマップとしてＲＯＭ６６に記憶しておき、該データマップを用いて、Ｓ１で得られた体圧（Ｐｂｎ）に対応する目標高さ（Ｈｔ）を取得する等して設定される。このように、本実施形態においては、ＲＯＭ６６とＳ２を含んで、目標高さ設定手段が構成されている。
【００５６】
次に、Ｓ３において、ＣＰＵ６４は、目標内圧設定工程を実施する。目標内圧設定工程において、ＣＰＵ６４は、表１に示したセル内圧／高さ関係テーブルに基づいて、Ｓ２において設定した目標高さ（Ｈｔ）と、Ｓ１において測定した体圧（Ｐｂｎ）に対応する目標内圧（Ｐｃｔ）を取得して設定する。なお、セル内圧／高さ関係テーブル内に測定値が存しない場合には、測定値に近い値を使用する。例えば、Ｓ２において目標高さ（Ｈｔ）が７ｈ（ｍｍ）に設定されて、Ｓ１において測定された体圧（Ｐｂｎ）が２ｐｂ（ｍｍＨｇ）であった場合には、表１に示したセル内圧／高さ関係テーブルに基づいて、目標内圧（Ｐｃｔ）＝１５ｐｃ（ｋＰａ）を取得して設定する。このように、本実施形態においては、ＲＯＭ６６とＳ３を含んで、目標内圧設定手段が構成されている。
【００５７】
次に、Ｓ４において、ＣＰＵ６４は、内圧制御工程を実施する。内圧制御工程において、ＣＰＵ６４は、駆動回路７０を通じて給排ユニット５０を操作して、セル２４の内圧を、Ｓ３で設定した目標内圧（Ｐｃｔ）となるように調節する。即ち、圧力計５８によってセル２４の内圧を測定する内圧測定工程を実施し、内圧測定工程で得られたセル２４の内圧（Ｐｃｎ）が目標内圧（Ｐｃｔ）よりも低い場合には、セル２４の流体室４２にポンプ６０から給気を供給して加圧する。一方、セル２４の内圧（Ｐｃｎ）が目標内圧（Ｐｃｔ）よりも高い場合には、セル２４の流体室４２を大気中に連通して減圧する。このように、本実施形態においては、Ｓ４を含んで、内圧制御手段が構成されている。
【００５８】
さらに、Ｓ５およびＳ６において、ＣＰＵ６４は、追加内圧制御工程を実施する。ＣＰＵ６４は、Ｓ５において、セル２４の現状の体圧（Ｐｂｎ＋１）を測定し、Ｓ１で測定した時点での体圧（Ｐｂｎ）との差がΔＰｂｔ以上か否かを判定する。即ち、例えばセル２４の高さが変化することにより、使用者の体圧分布が変化することから、セル２４に及ぼされる現状の体圧（Ｐｂｎ＋１）が、初期のＳ１の時点で測定した体圧（Ｐｂｎ）から大きく離れる可能性があり、初期の体圧（Ｐｂｎ）に基づいて設定された目標内圧（Ｐｃｔ）では、現状の体圧（Ｐｂｎ＋１）が作用している状態下で目的高さ（Ｈｔ）を実現できなくなるおそれがある。
【００５９】
そこで、Ｓ５において、セル２４の内圧を調節した結果の現状体圧（Ｐｂｎ＋１）と初期の体圧（Ｐｂｎ）の差が、予め設定した所定のΔＰｂｔ以上か否かを判定する。そして、現状体圧（Ｐｂｎ＋１）と初期の体圧（Ｐｂｎ）の差がΔＰｂｔ以上（Ｓ５＝Ｙｅｓ）の場合には、Ｓ６において、Ｓ３と同様に、セル内圧／高さ関係テーブル（表１参照）から、現状体圧（Ｐｂｎ＋１）で目標高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ＋１）を再度取得して再設定して、Ｓ７に進む。一方、現状体圧（Ｐｂｎ＋１）と初期の体圧（Ｐｂｎ）の差がΔＰｂｔ以上でない（Ｓ５＝Ｎｏ）場合には、Ｓ７に進む。
【００６０】
次に、Ｓ７において、ＣＰＵ６４は、圧力計５８によってセル２４の内圧を測定する内圧測定工程を実施して、その測定結果に基づいて、セル２４の内圧（Ｐｃｎ）が目標内圧（Ｐｃｔ）になったか否かを判定する。セル２４の内圧（Ｐｃｎ）が目標内圧（Ｐｃｔ）になっていない場合には、Ｓ４以降の処理を繰り返す。一方、セル２４の内圧（Ｐｃｎ）が目標内圧（Ｐｃｔ）になった場合は、処理を終了する。
【００６１】
以上のようにして、図９（ｂ）に示したように、セル２４の高さが目標高さ（Ｈｔ）に設定される。その結果、天部マット２０が使用者の体表面に沿う形状とされて、より広い面積で使用者の体を支持することにより、良好な寝心地を得ることが出来る。
【００６２】
そして、本実施形態に従う制御方法によれば、目標内圧設定工程（Ｓ３）において、表１に示したセル内圧／高さ関係テーブルから、セル２４に及ぼされる体圧（Ｐｂｎ）をも考慮して、目的とする高さ（Ｈｔ）を実現する目標内圧（Ｐｃｔ）を設定するようにした。これにより、セル２４の高さを目的とする目標高さ（Ｈｔ）により精度良く確実に設定することが出来て、より優れた使用感や体圧分散効果を得ることが出来る。
【００６３】
特に本実施形態においては、追加内圧制御工程（Ｓ５、Ｓ６）によって、セル２４の内圧を調節する過程で、内圧調節前に及ぼされていた体圧（Ｐｃｎ）と現状の体圧（Ｐｃｎ＋１）との差をチェックし、差が大きい場合には目標内圧（Ｐｃｎ＋１）を再設定するようにした。これにより、セル２４に及ぼされる体圧の変化に追従して目標内圧を変更設定することによって、セル２４を目標高さ（Ｈｔ）により正確に設定することが出来る。
【００６４】
そして、本実施形態におけるセル２４は、上側袋状部３８と下側袋状部４０が連結されて、括れ部４６を有する２段構造とされている。これにより、セル２４は、括れ部４６において、括れ部４６の上部（上側袋状部３８）を下部（下側袋状部４０）に対して傾動させた首振り変形が可能とされている。従って、例えば図９（ｂ）に示した、目標高さ（Ｈｔ）に設定されたセル２４に隣接する両側のセル２４，２４のそれぞれのように、上面（体圧作用面）を天部マット２０の変形（変位）に追従して傾斜させることが出来る。その結果、天部マット２０の凹凸に対応する形状の支持面が、複数のセル２４の上面によって構成されて、マットレス１０の表面が人体表面の凹凸に沿った形状に変形可能とされている。このように、セル２４の表面がより広い面積で使用者の体表面に接触されることにより、より優れた体圧分散効果を得ることが出来る。
【００６５】
また、本実施形態における体圧センサ７６は、エラストマーから形成されたシート状の誘電層７８と、柔軟な第一電極０１Ｘ〜２１Ｘおよび第二電極０１Ｙ〜０７Ｙから形成されている。これにより、体圧センサ７６を使用者の体に沿って変形させることが出来て、使用者に対して硬さ等の違和感を与え難くすることが出来る。更に、複数の検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７が、第一電極０１Ｘ〜２１Ｘと第二電極０１Ｙ〜０７Ｙの交差部分で形成されている。これにより、多数の検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７を少ない電極で形成することが出来る。そして、各検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７が各セル２４に重ねて配設されることにより、それぞれのセル２４に及ぼされている体圧を個別に且つ正確に検出することが出来る。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記実施形態においては、各セル２４の内圧を個別に制御していたが、複数のセル２４をグループ化して、グループ毎に内圧を制御する等しても良い。具体的には、先ず、体圧センサ７６から得られた体圧（Ｐｂｎ）に基づいて、各セル２４を表２に示すグループに分類する。次に、各グループ毎に目標高さ（Ｈｔ）を設定した後に、前記表１に示したセル内圧／高さ関係テーブルに基づいて、目標高さ（Ｈｔ）となる目標内圧（Ｐｃｔ）を取得して、各セル２４の内圧を目標内圧（Ｐｃｔ）に調節する。これをグループ毎に繰り返す。なお、内圧の調節は、体圧の高いグループ（表２においてはグループ７）から制御していくことが好ましい。このようにすれば、複数のセル２４をグループ化して制御することにより、各セル２４を個別に制御するよりも短時間で高さ調節を行なうことが出来る。
【００６７】
【表２】
2013027532.tif 000004
【００６８】
また、セル２４のグループ分けも、上記分類に限定されない。例えば、表３に示すように、体圧センサ７６で得られた体圧分布から、各セル２４上に位置する人体の部位を推測し、各セル２４を人体の部位毎にグループ化する等しても良い。このような場合には、セル２４の内圧の調節は、体圧の高いグループ１から順に制御されることが好ましい。
【００６９】
【表３】
2013027532.tif 000005
【００７０】
また、前記実施形態においては、セル２４の内圧（Ｐｃ）と、セル２４に加わる体圧（Ｐｂ）と、セル２４の高さ（Ｈ）との関係をセル内圧／高さ関係テーブルとして予めデータマップとして記憶していたが、例えば、これらの関係を所定の計算式でＲＯＭ６６内に記憶しておいて、目標内圧設定工程（Ｓ３）において、該計算式と得られた体圧（Ｐｂｎ）および目標高さ（Ｈｔ）から目標内圧（Ｐｃｔ）を算出するようにしても良い。
【００７１】
さらに、前記実施形態においてマットレス１０に用いられていたセル２４の具体的形状はあくまでも例示であって、従来公知の各種の形状が適宜に採用可能である。従って、セル２４としては、前記実施形態の如き２段形状ではなく、単一の袋状体のもの等も採用可能である。
【００７２】
また、前記実施形態において、体圧センサ７６の検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加したが、例えば、交流電圧を走査的に順番に印加してもよい。
【００７３】
また、正弦波状の交流電圧を走査的に順番に印加する場合、ＲＡＭ６８には、表側配線用コネクタ８４、裏側配線用コネクタ８６から入力されるインピーダンス、位相を一時的に格納してもよい。そして、ＣＰＵ６４が、ＲＡＭ６８に格納されたインピーダンス、位相を元に検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７の静電容量を抽出し、得られた静電容量から、ＲＯＭ６６に記憶されたマップに基づいて、検出部Ａ０１０１〜Ａ２１０７に作用している体圧を検出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０：マットレス、１８：マットレス本体、２０：天部マット、２４：セル、２８：底部マット（基体）、３８：上側袋状部、４０：下側袋状部、４２：流体室、４６：括れ部、５０：給排ユニット（圧力調節手段）、５６：エアバルブ、５８：圧力計、６０：ポンプ、７６：体圧センサ（体圧測定手段）、７８：誘電層、０１Ｘ〜２１Ｘ：表側電極（第一電極膜）、０１Ｙ〜０７Ｙ：裏側電極（第二電極膜）、Ａ０１０１〜Ａ２１０７：検出部
【図１】
2013027532.tif 000006
【図２】
2013027532.tif 000007
【図３】
2013027532.tif 000008
【図４】
2013027532.tif 000009
【図５】
2013027532.tif 000010
【図６】
2013027532.tif 000011
【図７】
2013027532.tif 000012
【図８】
2013027532.tif 000013
【図９】
2013027532.tif 000014
【図１０】
2013027532.tif 000015