(57)【要約】【課題】各セルに作用する圧力を圧力センサで高精度に且つ安定して検出することができる、新規な構造のマットレスを提供すること。【解決手段】使用者を支持する支持面６６が流体室３４を形成するセル２４を含んで構成されていると共に、セル２４に作用する圧力を検出するシート状の圧力センサ４２を配したマットレス１０において、セル２４と圧力センサ４２が直接的な当接状態で相互に重ね合わされている一方、セル２４に挿通部３８が設けられていると共に、圧力センサ４２に位置決め孔６４が貫通形成されており、挿通部３８の位置決め孔６４への挿通によりセル２４と圧力センサ４２を圧力センサ４２の面方向で相対的に位置決めする位置決め手段が構成されている。【選択図】図１
2017060540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者を支持する支持面が流体室を形成するセルを含んで構成されていると共に、該セルに作用する圧力を検出するシート状の圧力センサを配したマットレスにおいて、
前記セルと前記圧力センサが直接的な当接状態で相互に重ね合わされている一方、該セルに挿通部が設けられていると共に、該圧力センサに位置決め孔が貫通形成されており、該挿通部の該位置決め孔への挿通により該セルと該圧力センサを該圧力センサの面方向で相対的に位置決めする位置決め手段が構成されていることを特徴とするマットレス。
【請求項２】
前記セルが前記支持面の長さ方向および幅方向においてそれぞれ複数列をなして配されている請求項１に記載のマットレス。
【請求項３】
前記圧力センサが前記セルの底面に直接的な当接状態で重ね合わされている請求項１又は２に記載のマットレス。
【請求項４】
前記セルの底面には前記流体室に連通するポートが突設されており、該ポートが前記圧力センサの前記位置決め孔に挿通される前記挿通部とされている請求項３に記載のマットレス。
【請求項５】
前記圧力センサは、誘電体層の両面に電極が配されて両面の該電極の交差状対向部分によって検出部が構成されており、該検出部における両面の該電極の対向間距離の変化を静電容量の変化として検出する静電容量型センサとされている請求項１〜４の何れか一項に記載のマットレス。
【請求項６】
前記位置決め孔の少なくとも１つが前記電極にかかって形成されている請求項５に記載のマットレス。
【請求項７】
前記圧力センサにおける前記誘電体層の両面にそれぞれ複数本の前記電極が平行に配されて、かかる両面の各複数本の該電極の交差状対向部分によって前記検出部が構成されていると共に、
両面の各複数本の該電極で囲まれた囲繞領域に前記位置決め孔が設けられている一方、
該位置決め孔の周りに位置する複数の該検出部に亘って広がる状態で前記セルが配されており、かかる複数の該検出部によって該セルの圧力が検出されるようになっている請求項５又は６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、支持面の少なくとも一部が流体室を備えたセルによって構成されていると共に、セルに作用する圧力を検出可能な圧力センサを備えたマットレスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、寝心地の改善や褥瘡の防止などを目的として、支持面の少なくとも一部が空気などの流体を収容する流体室を形成するセルによって構成されたマットレスが提案されている。たとえば、特開２００８−５０５６６３号公報（特許文献１）では、ベッド長さ方向に並ぶ３つのセルが設けられた構造が開示されている。
【０００３】
ところで、特許文献１では、使用者の腰部を支える中央のセルの下方に圧力センサが配されており、圧力センサによって得られたセルに作用する圧力の検出値に基づいて、流体室内の流体の給排制御などが実行されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、圧力センサをセルの下方に配するだけでは、セルが圧力センサの面上で移動するおそれがあり、位置ずれによって圧力の検出値に誤差が生じて、安定した検出が難しかった。特に、特許文献１のような少数の大きなセルが配された構造に比して、多数の小さなセルが配された構造では、各セルの圧力センサに対する位置決めが困難となり易い。また、特許文献１に記載されているように、圧力センサをセルに対して一体的に固定して位置決めすると、たとえばセルの損傷に際してセルを圧力センサごと交換する必要が生じる他、圧力センサ付きのセルの製造コストが高くなるという不具合もある。
【０００５】
なお、セルと圧力センサの間に弾性シートなどの他部材を配して、その他部材に対してセルを分離可能に位置決めすると共に、他部材に圧力センサを固着することにより、セルと圧力センサを他部材を介して間接的に重ね合わせて位置決めすることも考えられる。ところが、セルと圧力センサの間に他部材が配されると、他部材の緩衝作用などによって圧力センサによる圧力の検出精度が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５０５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、各セルに作用する圧力を圧力センサで高精度に且つ安定して検出することができる、新規な構造のマットレスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の態様は、使用者を支持する支持面が流体室を形成するセルを含んで構成されていると共に、該セルに作用する圧力を検出するシート状の圧力センサを配したマットレスにおいて、前記セルと前記圧力センサが直接的な当接状態で相互に重ね合わされている一方、該セルに挿通部が設けられていると共に、該圧力センサに位置決め孔が貫通形成されており、該挿通部の該位置決め孔への挿通により該セルと該圧力センサを該圧力センサの面方向で相対的に位置決めする位置決め手段が構成されていることを、特徴とする。
【００１０】
このような第一の態様に従う構造とされたマットレスによれば、セルと圧力センサが直接的な当接状態で重ね合わされていることにより、セルに入力される使用者の体重などの荷重が圧力センサに直接的に及ぼされて、セルで構成された支持面上の使用者の体圧を圧力センサによって高精度に検出することができる。
【００１１】
また、セルに設けられた挿通部が圧力センサに貫通形成された位置決め孔に挿通されることにより構成される位置決め手段によって、セルと圧力センサが相対的に位置決めされていることから、セルの圧力センサに対する相対的な位置ずれに起因する圧力検出精度の低下が回避されて、圧力の安定した検出が可能とされる。しかも、位置決め手段が挿通部の位置決め孔への挿通によって構成されることから、セルと圧力センサを取外し可能に位置決めすることも容易であり、構造の簡略化が図られると共に、保守や交換の作業も簡単になり得る。
【００１２】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載されたマットレスにおいて、前記セルが前記支持面の長さ方向および幅方向においてそれぞれ複数列をなして配されているものである。
【００１３】
第二の態様によれば、長さ方向および幅方向で各複数列のセルを配することにより、寝心地の改善や褥瘡の防止がより効果的に図られる。また、多くのセルを配すると、各セルが小さくなることもあって、セルと圧力センサの位置ずれが生じ易くなり、圧力の検出精度が低下するおそれがあるが、セルと圧力センサが位置決め手段によって相互に位置決めされていることにより、位置ずれによる検出精度の低下を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載されたマットレスにおいて、前記圧力センサが前記セルの底面に直接的な当接状態で重ね合わされているものである。
【００１５】
第三の態様によれば、セルが圧力センサ上に配されることから、たとえば圧力センサをベッド上面やマットレスのベース上に重ね合わせて安定して支持させることができて、圧力センサによってセルへの圧力の入力をより安定して高精度に検出することができ得る。
【００１６】
本発明の第四の態様は、第三の態様に記載されたマットレスにおいて、前記セルの底面には前記流体室に連通するポートが突設されており、該ポートが前記圧力センサの前記位置決め孔に挿通される前記挿通部とされているものである。
【００１７】
第四の態様によれば、ポートを挿通部として利用することにより、セルに対して挿通部を特別に設けることなく、より簡単な構造で本発明を実現することができる。
【００１８】
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載されたマットレスにおいて、前記圧力センサは、誘電体層の両面に電極が配されて両面の該電極の交差状対向部分によって検出部が構成されており、該検出部における両面の該電極の対向間距離の変化を静電容量の変化として検出する静電容量型センサとされているものである。
【００１９】
第五の態様によれば、圧力センサが静電容量型センサとされることにより、電極の通電が維持される程度であれば、位置決め孔が電極にかかっていても、圧力の検出を有効に行うことができる。また、電極を導電性フィラーを混合したゴム材料などで形成すれば、可撓性を有する圧力センサとすることも可能である。
【００２０】
本発明の第六の態様は、第五の態様に記載されたマットレスにおいて、前記位置決め孔の少なくとも１つが前記電極にかかって形成されているものである。
【００２１】
第六の態様によれば、圧力センサが静電容量型センサとされていることにより、位置決め孔が電極にかかっていても圧力を有効に検出することができる。従って、位置決め孔の形成位置に誤差やばらつきがあっても許容されると共に、位置決め孔の形成位置の自由度が大きく、それに伴ってセルの配置の自由度も大きくなる。
【００２２】
本発明の第七の態様は、第五又は第六の態様に記載されたマットレスにおいて、前記圧力センサにおける前記誘電体層の両面にそれぞれ複数本の前記電極が平行に配されて、かかる両面の各複数本の該電極の交差状対向部分によって前記検出部が構成されていると共に、両面の各複数本の該電極で囲まれた囲繞領域に前記位置決め孔が設けられている一方、該位置決め孔の周りに位置する複数の該検出部に亘って広がる状態で前記セルが配されており、かかる複数の該検出部によって該セルの圧力が検出されるようになっているものである。
【００２３】
第七の態様によれば、１つのセルへの作用圧力を複数の検出部で検出することにより、圧力検出の信頼性の向上が図られる。また、複数の検出部による検出値を利用する態様も自由に設定することが可能になり、例えば複数の検出部の検出値のうち最大値と最小値を状況等で使い分けて制御に用いたり、平均値を利用したりすることができる。
【００２４】
さらに、１つのセルについての複数の検出部の圧力検出値を相対的に評価することで、当該セルの傾きや偏圧などの状態を推定したり、部分的に折れ曲がったりした異常状態を監視したりすることが可能になる。ここにおいて、特に本発明では、複数の検出部が位置決め孔の周りに配されることから、位置決め孔と複数の検出部とを優れたスペース効率をもってそれぞれ設けることができるだけでなく、位置決め孔によるセルの位置決め効果が周りの複数の検出部に対して何れも効率的に及ぼされ得ることとなって、位置決め作用による各検出部の検出精度や信頼性の向上がより有効に達成されることとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、セルと圧力センサが直接的な当接状態で重ね合わされていることにより、使用者の体圧を圧力センサによって高精度に検出することができると共に、セルと圧力センサが位置決め手段によって相対的に位置決めされていることから、体圧の安定した検出が可能とされる。しかも、位置決め手段が挿通部の位置決め孔への挿通によって構成されることから、セルと圧力センサを取外し可能に位置決めすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態としてのマットレスを示す要部分解斜視図。
【図２】図１に示すマットレスを別の角度で示す要部分解斜視図。
【図３】図１に示すマットレスを構成する調圧支持部の正面図。
【図４】図３に示す調圧支持部の右側面図。
【図５】図３に示す調圧支持部を構成するセルの拡大縦断面図。
【図６】図３に示す調圧支持部を構成する圧力センサの平面図。
【図７】本発明の第二の実施形態としてのマットレスを示す要部分解斜視図。
【図８】図７に示すマットレスを構成する調圧支持部の正面図。
【図９】図８に示す調圧支持部の右側面図。
【図１０】図８に示す調圧支持部を構成するセルを拡大して示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１には、本発明の第一の実施形態としてのマットレス１０が示されている。マットレス１０は、ベース１２に対して頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８が取り付けられた構造を有している。
【００２９】
より詳細には、ベース１２は、ポリウレタン発泡体などの弾性体で形成された矩形枠状の部材であって、内周に頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８とが収容されている。なお、ベース１２は、端座位の使用者を安定して支持できるように、上下方向の弾性変形量が大きくなり過ぎないことが望ましく、たとえば独立気泡のポリウレタン発泡体などで形成される。図中では省略されているが、ベース１２の下面には、矩形板状の底板が重ね合わされて固定されており、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８が底板の上面に重ね合わされている。
【００３０】
また、頭部側弾性体１４は、略矩形板形状の板状底部１９に対して、略円錐台形状を呈する緩衝突起２０の多数が一体形成されて上方へ突出した構造を有しており、それら緩衝突起２０の突出先端部が後述する支持面６６を構成するようになっている。頭部側弾性体１４の形成材料は、特に限定されるものではないが、上下方向の圧縮荷重に対してある程度の変形剛性を有することが望ましく、たとえばベース１２と同様に独立気泡のポリウレタン発泡体で形成され得て、緩衝突起２０が設けられた形状によってベース１２よりも上下方向に弾性変形し易くされる。
【００３１】
また、脚部側弾性体１６は、頭部側弾性体１４と略同じ構造および材質で形成されており、本実施形態では頭部側弾性体１４よりもベッド長さ方向の寸法を大きくされている。なお、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、たとえばより柔らかい材質で形成することにより、緩衝突起２０をもたない単純な矩形板状のものなども採用され得る。
【００３２】
そして、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６は、ベース１２にそれぞれ嵌め込まれており、ベッド長さ方向で相互に離れて配置されている。なお、本実施形態では、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６がベース１２とは別体で形成された構造を例示したが、それら頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６はベース１２と一体でも形成され得る。
【００３３】
また、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６の間には、調圧支持体１８が配設されている。調圧支持体１８は、図３，４に示すように、複数のセル２４，２４，・・・２４が直列的に連続して設けられた構造を有している。
【００３４】
セル２４は、図５に示すように、中空の角丸四角袋状とされており、伸縮し難い合成樹脂シートなどで形成されている。本実施形態では、下向きに開口する凹部２６の開口部にフランジ状の固着片２７を設けた上合成樹脂シート２８と、上向きに開口する凹部２６の開口部にフランジ状の固着片２７を設けた下合成樹脂シート３０とが、それぞれに形成された凹部２６，２６の開口部を相互に突き合わすように重ね合わされて、それらの固着片２７，２７が相互に溶着されることにより、セル２４が形成されている。
【００３５】
なお、上下の合成樹脂シート２８，３０において複数の凹部２６，２６，・・・２６が固着片２７で連続して一体的に形成されて、複数のセル２４，２４，・・・２４が一体的に形成されるようにしても良い。また、凹部２６を備えた上下の合成樹脂シート２８，３０は、たとえば合成樹脂の真空成形によって形成することができ、相互に同一構造の二枚のシートを上下逆向きに重ね合わせることで、それら二枚のシートを上下の合成樹脂シート２８，３０とすることもできる。
【００３６】
さらに、セル２４の形状や大きさは特に限定されず、たとえば平面視で略円形であっても良い。また、マットレス１０に用いられるセル２４の平面形状は、セル２４の上面の過大な変形を防止するために、最大拡張状態において最も長い部分が２０ｃｍ以下とされていることが望ましく、本実施形態ではベッド長さ方向およびベッド幅方向の寸法が何れも１０ｃｍ程度とされている。
【００３７】
また、セル２４の内部には、流体室３４が形成されている。流体室３４は、上合成樹脂シート２８の凹部２６の開口部と下合成樹脂シート３０の凹部２６の開口部とが相互に突き合わせられて固着されることにより、上下の合成樹脂シート２８，３０の間に形成されており、本実施形態では流体としての空気が入っている。さらに、流体室３４は、壁部が可撓性の合成樹脂シート２８，３０で形成されていることから、流体室３４に対する空気の流出および流入、空気の圧縮などによって容積が変化し得るようになっており、それによってセル２４の拡縮変形が許容されている。本実施形態では、流体室３４内の流体として空気が例示されているが、流体は特に限定されるものではなく、空気以外の気体の他、水などの液体であっても良い。
【００３８】
さらに、セル２４の流体室３４には、弾性体３６が収容されている。弾性体３６は、略矩形ブロック状であって、セル２４に対して平面形状が小さくされていると共に、上下方向の高さ寸法が小さくされている。弾性体３６は、非発泡の弾性材料で形成しても良いが、軽量で柔軟性に優れる発泡性のものが望ましく、特に空気の流動を妨げ難い連続気泡の発泡弾性体がより好適であることから、本実施形態では連続気泡のポリウレタン発泡体によって形成されている。そして、流体室３４に収容された弾性体３６は、下端の角部がセル２４の内面に接触して、下面の少なくとも一部が流体室３４の下壁内面から離れた状態で支持される。
【００３９】
更にまた、セル２４の底面には、挿通部としてのポート３８が突設されている。ポート３８は、合成樹脂や金属などで形成された屈曲筒状の部材とされており、下合成樹脂シート３０の底壁部に貫設されて内孔が流体室３４に連通されている。
【００４０】
かくの如き構造とされたセル２４は、ベッド長さ方向に８列且つベッド幅方向に７列に並んで配置されている。そして、頭部側に配されてベッド長さ方向に並ぶ４つのセル２４，２４，２４，２４は、それらの流体室３４，３４，３４，３４が各ポート３８に接続される管体４０を通じて相互に連通されており、それら連通された流体室３４，３４，３４，３４間での空気の流動によりセル２４，２４，２４，２４の拡縮変形が許容されている。同様に、脚部側に配されてベッド長さ方向に並ぶ４つのセル２４，２４，２４，２４の流体室３４，３４，３４，３４は、各ポート３８に接続された別の管体４０を通じて相互に連通されている。また、セル２４のポート３８には、管体４０を介してポンプ４１が接続されており、ポンプ４１によって流体室３４の空気が給排可能とされている。
【００４１】
なお、ポート３８および管体４０を通じた流体流動によって各セル２４の拡縮変形を十分に許容するためには、管体４０で相互に連通された４つのセル２４，２４，２４，２４が拡張変形を許容された状態となるように、各流体室３４内の初期状態での空気圧が適宜に調節される。
【００４２】
このようなセル２４，２４，・・・２４の下方には、図１に示すように、圧力センサ４２が配設されている。圧力センサ４２は、全体として薄肉シート状とされており、上シート４４と下シート４６を上下に重ね合わせた構造を有している。
【００４３】
より詳細には、上シート４４は、図１，２に示すように、誘電体層としての上絶縁体層４８を備えており、絶縁性の合成樹脂で形成された薄肉矩形シート状の上絶縁体層４８に対して、ベッド幅方向に延びる８本の上電極５０，５０，・・・５０がベッド長さ方向に所定の間隔で離れて相互に平行に配された構造を有している。上電極５０は、カーボンナノチューブなどの導電性フィラーを混合したゴム材料や金属などによって形成された導電性の薄膜であって、本実施形態では、導電性フィラーを混合したゴム材料によって上絶縁体層４８の上面に所定の形状でプリント成形されている。なお、上シート４４は、調圧支持体１８に対して、ベッド幅方向の寸法が略同じとされていると共に、ベッド長さ方向の寸法が略半分とされており、２枚の上シート４４，４４がベッド長さ方向で並んで配置される。
【００４４】
さらに、上シート４４には、図６に示すように、２８個の上位置決め孔５２，５２，・・・５２が貫通形成されている。上位置決め孔５２は、セル２４のポート３８に対応する直径で形成された略円形の孔であって、上位置決め孔５２に対してベッド長さ方向の両側に隣接した位置に上電極５０が配置されている。上位置決め孔５２は、後述するようにセル２４の配置に対応する位置に配されることから、本実施形態ではベッド幅方向に７列且つベッド長さ方向に４列が形成されており、ベッド長さ方向に並ぶ４列の上位置決め孔５２，５２，・・・５２に対してそれぞれベッド長さ方向の両側に上電極５０が配置されている。
【００４５】
一方、下シート４６は、図１，２に示すように、上絶縁体層４８と対応する下絶縁体層５４を備えており、絶縁性の合成樹脂で形成された下絶縁体層５４の上面に対して、ベッド長さ方向に延びる１４本の下電極５６，５６，・・・５６が配された構造とされている。下電極５６は、上電極５０と略同じ構造とされており、下絶縁体層５４のベッド長さ方向に延びる帯状とされていると共に、ベッド幅方向で相互に所定の間隔で離れて平行に配されている。なお、下シート４６は、上シート４４と同様に調圧支持体１８に対して、ベッド幅方向の寸法が略同じとされていると共に、ベッド長さ方向の寸法が略半分とされており、２枚の下シート４６，４６がベッド長さ方向で並んで配置されている。また、上下の電極５０，５６は、絶縁体層４８，５４の上面に設けられる保護層によって上面を覆われて保護されていても良い。
【００４６】
さらに、下シート４６には、図６に示すように、２８個の下位置決め孔５８，５８，・・・５８が貫通形成されている。下位置決め孔５８は、上位置決め孔５２と対応する孔断面形状を有しており、上位置決め孔５２と上下に対応する位置に設けられている。下位置決め孔５８は、ベッド幅方向に７列且つベッド長さ方向に４列が形成されており、ベッド幅方向に並ぶ７列の下位置決め孔５８のそれぞれに対してベッド幅方向の両側に隣接した位置に下電極５６が配置されている。
【００４７】
そして、上シート４４と下シート４６は、上下に重ね合わされて、圧力センサ４２を構成する。即ち、上シート４４と下シート４６が上下に重ね合わされると、上シート４４の上電極５０と下シート４６の下電極５６が誘電体層としての上絶縁体層４８の両面に重ね合わされて、それら上電極５０と下電極５６の交差状対向部分においてコンデンサ構造を有する検出部６０が構成される。かかる検出部６０の静電容量の変化を検出することにより、上電極５０と下電極５６の対向面間距離の変化を検出することができるようになっている。このように、本実施形態の圧力センサ４２は、検出部６０における上電極５０と下電極５６の対向面間距離の変化を、検出部６０における静電容量の変化として検出する、静電容量型センサとされている。
【００４８】
なお、図１に示すように、上シート４４の上電極５０と下シート４６の下電極５６がそれぞれ制御装置６２に接続されており、制御装置６２が上電極５０と下電極５６の間に所定の検出用電圧を印加すると共に、検出部６０の静電容量が制御装置６２によって検出されるようになっている。本実施形態では、下電極５６の下面が下絶縁体層５４によって覆われて絶縁されていることにより、検出精度の向上が図られている。なお、図１では、制御装置６２がベース１２を外れた外側に配された状態で図示されているが、制御装置６２やポンプ４１は、ベース１２に収容凹所を設けて収容配置しても良い。また、図中では、電極５０，５６の端部から絶縁体層４８，５４上を延びる配線の図示が省略されている。
【００４９】
さらに、圧力センサ４２において、上シート４４に形成された上位置決め孔５２と、下シート４６に形成された下位置決め孔５８が、相互に連通されており、圧力センサ４２を上下に貫通する位置決め孔６４が上位置決め孔５２と下位置決め孔５８によって形成されている。この位置決め孔６４は、複数の上電極５０，５０，・・・５０と複数の下電極５６，５６，・・・５６の両方を外れた位置に設けられており、上電極５０，５０，・・・５０と下電極５６，５６，・・・５６による囲繞領域に配されている。
【００５０】
このような構造とされた圧力センサ４２は、図１〜５に示すように、５６個のセル２４，２４，・・・２４の下方に配されている。本実施形態では、図１や図６に示すように、２つの圧力センサ４２，４２がベッド長さ方向に並んで配設されており、５６個のセル２４，２４，・・・２４の全てが圧力センサ４２，４２上に配されている。そして、５６個のセル２４，２４，・・・２４と圧力センサ４２，４２を含んで、本実施形態の調圧支持体１８が構成されている。なお、圧力センサ４２に設けられる検出部６０の数は、特に限定されないが、本実施形態の圧力センサ４２では１１２箇所に検出部６０，６０，・・・６０が設けられており、マットレス１０の全体では２つの圧力センサ４２，４２を備えることから２２４箇所に検出部６０，６０，・・・６０が設けられている。
【００５１】
ここにおいて、セル２４の底面に突出するポート３８が、圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通されて、圧力センサ４２よりも下方に突出している。そして、セル２４のポート３８が圧力センサ４２の位置決め孔６４の内周面に対して圧力センサ４２の面方向で係止されることにより、セル２４が圧力センサ４２に対して面方向で位置決めされている。このように、本実施形態では、セル２４に設けられた挿通部としてのポート３８が、圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通されることにより、ポート３８と位置決め孔６４の内周面との係止によってセル２４と圧力センサ４２を位置決めする位置決め手段が構成されている。
【００５２】
圧力センサ４２の位置決め孔６４は、各セル２４の底面に突出するポート３８に対応する位置にそれぞれ形成されており、ポート３８が圧力センサ４２の位置決め孔６４へ容易に挿通される。また、ポート３８は、圧力センサ４２の位置決め孔６４への挿通状態において、位置決め孔６４の内周面に常時係止されていても良いが、圧力センサ４２が伸縮変形可能とされたり、位置決め孔６４がポート３８の挿通部分よりも大径とされるなどして、ポート３８の面方向への移動が位置決め孔６４内である程度許容されつつ制限されていても良い。
【００５３】
また、図６に示すように、各セル２４の底面が、圧力センサ４２における上シート４４の上面に対して、直接的な当接状態で重ね合わされている。更に、セル２４の底面の略中央に設けられたポート３８が電極５０，５６を外れた囲繞領域に貫通形成された位置決め孔６４に挿通されることにより、各セル２４の底面は位置決め孔６４の周囲に位置する４つの検出部６０，６０，６０，６０に重ね合わされている。
【００５４】
かくの如き構造とされた調圧支持体１８は、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６の間でベース１２の内周に配設されて、マットレス１０を構成する。そして、頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と複数のセル２４，２４，・・・２４との各上面によって、使用者を載せて支持する支持面６６が構成されている。
【００５５】
このような構造とされたマットレス１０は、図示しないベッド上に敷かれて、使用者を支持するようになっている。なお、図中では示されていないが、たとえば、ベース１２に頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８とを取り付けた後で、ベース１２の上開口部に対して弾性材料で形成された薄い板状の蓋部材を取り付けて、支持面６６を覆うようにしても良い。この場合には、使用者に直接接触する面は蓋部材の上面になるが、かかる蓋部材はセル２４の拡縮変形を許容し得る柔軟なものとされることから、実質的な支持面６６は頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８によって構成される。また、マットレス１０の表面をシーツなどで覆って、マットレス１０への汚れの付着などを防ぐようにしても良く、この場合にも、実質的な支持面６６は頭部側弾性体１４と脚部側弾性体１６と調圧支持体１８によって構成される。
【００５６】
そして、セル２４に対して使用者の体圧が作用して、セル２４が重ね合わされた圧力センサ４２の検出部６０，６０，６０，６０の上面に下向きの力が入力されると、各検出部６０における電極５０，５６の対向面間距離が変化し、各検出部６０において電極５０，５６の対向面間距離に反比例する静電容量の変化が生じる。従って、各検出部６０の静電容量の変化を検出することにより、電極５０，５６の検出部６０における対向面間距離の変化を検出することが可能であり、それによってセル２４に作用する圧力を検出することができる。
【００５７】
本実施形態では、各２本の上電極５０，５０および下電極５６，５６で囲まれた囲繞領域に位置決め孔６４が形成されている。これにより、底面の略中央に突出するポート３８を位置決め孔６４に挿通されるセル２４は、図６に示すように、位置決め孔６４の周りに位置する４つの検出部６０，６０，６０，６０に亘って広がる状態で配されており、それら４つの検出部６０，６０，６０，６０によってセル２４に作用した圧力が検出されるようになっている。なお、図６中では、セル２４を２点鎖線で仮想的に図示すると共に、検出部６０に斜線のハッチングを付した。
【００５８】
このようにして静電容量の変化として検出される各セル２４への作用体圧、換言すれば支持面６６上での使用者の体圧分布に基づいて、ポンプ４１が制御装置６２によって制御されて、セル２４の流体室３４に空気が給排される。具体的には、たとえば、１つのセル２４に重ね合わされた４つの検出部６０，６０，６０，６０の各検出値の最大値が上限閾値を上回る場合に、ポンプ４１によって当該セル２４の流体室３４内の空気が所定の時間をかけて排出される。一方、１つのセル２４に重ね合わされた４つの検出部６０，６０，６０，６０の各検出値の最小値が下限閾値を下回る場合に、ポンプ４１によって当該セル２４の流体室３４へ所定の時間をかけて空気が供給される。
【００５９】
以上により、体圧の検出値が大きいセル２４において流体室３４の空気が排出されて、流体室３４の内圧が低減されると共に、体圧の検出値が小さいセル２４において流体室３４に空気が供給されて、流体室３４の内圧が増大せしめられる。これによって、支持面６６におけるセル２４による構成部分において使用者に作用する支持反力の平均化が図られることから、体圧分散による寝心地の改善や褥瘡の防止が実現される。
【００６０】
もっとも、上記の如きポンプ４１の制御方法は、あくまでも例示であって、たとえば、４つの検出部６０，６０，６０，６０の検出値の合計や平均などを算出し、それに基づいて各セル２４に作用した圧力を求めて、圧力値に応じてポンプ４１を作動させる等、他の制御方法を採用しても良い。また、上述した上限閾値および下限閾値は、使用者の好みや必要な体圧分散作用などに応じて適宜に設定されるものであり、任意に或いは選択的に変更可能とされていても良い。
【００６１】
このような本実施形態に従う構造とされたマットレス１０によれば、セル２４が圧力センサ４２に対して直接に当接した状態で重ね合わされていることから、弾性体などの他部材を介して間接的に重ね合わされる場合に比して、セル２４に作用した使用者の体圧が圧力センサ４２に対してより直接的に及ぼされる。それ故、各セル２４に入力された体圧をより高精度に検出することができて、検出結果に基づいたポンプ４１の制御により体圧の分散化を高度に実現することができる。
【００６２】
しかも、各セル２４の底面が互いに離れており、使用者の体圧がセル２４ごとに略独立して圧力センサ４２に入力されることから、使用者の体圧をセル２４ごとに精度よく検出することが可能とされて、各セル２４に対する空気の給排制御を高精度に行うことが可能となる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、圧力センサ４２がベース１２の図示しない底板によって安定して支持されていると共に、圧力センサ４２がセル２４の底面に対して直接的な当接状態で重ね合わされていることから、体圧の作用時に圧力センサ４２がベース１２の底板とセル２４の間で上下に安定して圧縮される。それ故、静電容量の変化が安定して有効に生じて、セル２４に作用する使用者の体圧を精度よく検出することができる。
【００６４】
また、各セル２４のポート３８が圧力センサ４２の位置決め孔６４の各一つに挿通されることによって、セル２４と圧力センサ４２がポート３８と位置決め孔６４の内周面との係止により位置決めされることから、圧力センサ４２の検出部６０に対するセル２４の位置ずれに起因する検出精度の低下が回避される。しかも、セル２４の流体室３４に対する空気の給排を目的として設けられるポート３８によって、位置決め手段の挿通部が構成されていることにより、セル２４に対して特別な挿通部を設ける必要がなく、簡単な構造によって位置決め手段を実現できる。
【００６５】
特に、比較的に小型のセル２４がベッド長さ方向とベッド幅方向の両方においてそれぞれ複数列で配された構造を有するマットレス１０であっても、各セル２４が圧力センサ４２に対して位置決め手段で位置決めされることにより、セル２４の圧力センサ４２に対する位置ずれが防止されて、体圧の分布を精度よく検出することができる。
【００６６】
さらに、セル２４と圧力センサ４２の位置決めが、セル２４のポート３８を圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通するという極めて簡易な構造によって実現されることから、マットレス１０の大型化や製造に手間を要するといった不具合も生じ難い。
【００６７】
また、本実施形態では、圧力センサ４２が静電容量型のセンサとされていることから、位置決め孔６４の少なくとも一つが電極５０，５６にかかって形成されたとしても、検出精度が実質的に問題となる程に低下することはなく、安定した性能を簡単な製造工程によって提供することができる。なお、位置決め孔６４を圧力センサ４２の検出部６０の中央部分を貫通するように形成すれば、ポート３８が位置決め孔６４に挿通された状態でセル２４の底面の略全体を各１つの検出部６０に重ね合わせることも可能である。これによれば、セル２４と検出部６０が１対１の対応になることから、検出精度の向上や検出結果の演算処理の簡略化などが図られ得る。このように、圧力センサ４２において、位置決め孔６４の少なくとも１つが、電極５０，５６にかかって形成されていても良い。尤も、本実施形態のように、位置決め孔６４が電極５０，５６を外れた位置に形成されていれば、セル２４の数に対して少ない検出部６０によって各セル２４の体圧を検出することができる。
【００６８】
また、１つのセル２４への作用圧力を４つの検出部６０，６０，・・・６０で検出することにより、圧力検出の信頼性の向上が図られると共に、１つのセル２４についての４つの検出部６０，６０，・・・６０の圧力検出値を相対的に評価することで、当該セル２４の傾きや偏圧などの状態を推定したり、部分的に折れ曲がったりした異常状態を監視したりすることが可能になる。
【００６９】
さらに、４つの検出部６０，６０，・・・６０が位置決め孔６４の周りに配されることから、位置決め孔６４と４つの検出部６０，６０，・・・６０を優れたスペース効率をもってそれぞれ設けることができる。しかも、位置決め孔６４によるセル２４の位置決め効果が周りの４つの検出部６０，６０，・・・６０に対して何れも効率的に及ぼされ得ることとなって、位置決め作用による各検出部６０の検出精度や信頼性の向上がより有効に達成される。
【００７０】
図７には、本発明の第二の実施形態としてのマットレス７０が示されている。マットレス７０は、図７〜９に示す調圧支持体７２を備えており、調圧支持体７２が複数のセル７６，７６，・・・７６と圧力センサ４２，４２を含んで構成されている。より詳細には、セル７６は、図１０に示すように、上部袋体７８と下部袋体８０を上下に重ねて配した上下２段構造を有している。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同じ符号を付すことにより、説明を省略する。
【００７１】
セル７６の上部袋体７８は、内部に空間を備える中空構造とされており、第一の実施形態の合成樹脂シート２８，３０と同様の合成樹脂材料で形成された第一の上合成樹脂シート８２と第一の下合成樹脂シート８４によって構成されている。第一の上合成樹脂シート８２は、第一の実施形態の上合成樹脂シート２８と略同じ構造とされており、凹部２６を備えると共に、凹部２６の開口端部にフランジ状の固着片２７を一体的に備えている。第一の下合成樹脂シート８４は、第一の上合成樹脂シート８２を上下反転させた構造を有していると共に、底壁部には連通孔８６が貫通形成されている。そして、第一の上合成樹脂シート８２の凹部２６と第一の下合成樹脂シート８４の凹部２６の各開口部が相互に突き合された状態で、第一の上合成樹脂シート８２の固着片２７と第一の下合成樹脂シート８４の固着片２７が相互に溶着されることにより、内部に空間を有する上部袋体７８が形成される。なお、上部袋体７８の内部空間、換言すれば第一の上合成樹脂シート８２の凹部２６と第一の下合成樹脂シート８４の凹部２６との間には、弾性体３６が配設されている。
【００７２】
一方、セル７６の下部袋体８０は、内部に空間を備える中空構造とされており、第一の合成樹脂シート８２，８４と同様の合成樹脂材料で形成された第二の上合成樹脂シート８８と第二の下合成樹脂シート９０によって構成されている。第二の上合成樹脂シート８８は、第一の下合成樹脂シート８４を上下反転させた構造を有しており、凹部２６の上底壁部に連通孔９２が貫通形成されている。第二の下合成樹脂シート９０は、第一の実施形態の下合成樹脂シート３０と略同じ構造とされており、底壁部にポート３８が設けられている。そして、第二の上合成樹脂シート８８の凹部２６と第二の下合成樹脂シート９０の凹部２６の各開口部が相互に突き合された状態で、第二の上合成樹脂シート８８の固着片２７と第二の下合成樹脂シート９０の固着片２７が相互に溶着されることにより、内部に空間を有する下部袋体８０が形成される。なお、下部袋体８０の内部空間、換言すれば第二の上合成樹脂シート８８の凹部２６と第二の下合成樹脂シート９０の凹部２６との間にも、弾性体３６が配設されている。
【００７３】
このような構造とされた上部袋体７８と下部袋体８０は、上部袋体７８の第一の下合成樹脂シート８４の下面と下部袋体８０の第二の上合成樹脂シート８８の上面とが、連通孔８６，９２の開口周縁部において相互に重ね合わされた状態で溶着等の手段により固着されている。これにより、上部袋体７８と下部袋体８０を備えた上下２段構造のセル７６が構成される。
【００７４】
また、上部袋体７８の内部空間と下部袋体８０の内部空間は、連通孔８６，９２を通じて相互に連通されており、それら内部空間と連通孔８６，９２とによって流体室９４が形成されている。この流体室９４には、流体としての空気が入っていると共に、上述のように二つの弾性体３６，３６が連通孔８６，９２を挟んで上下両側に収容配置されている。なお、上下投影において連通孔８６，９２が非荷重入力状態の弾性体３６よりも小さくされており、弾性体３６の連通孔８６，９２を通じた移動が生じ難くなっている。
【００７５】
また、図１０に示すような略角丸矩形断面の外形を有する上部袋体７８と下部袋体８０が接合されていることにより、上部袋体７８と下部袋体８０の接合部分付近では、セル７６の横断面形状が接合部分（上部袋体７８と下部袋体８０の境界）に向けて上下方向で次第に小さくなる括れ部９６が形成されている。
【００７６】
このような構造とされたセル７６は、ベッド幅方向に７列且つベッド長さ方向に８列で配置されており、それらセル７６の上下中間部分に対して圧力センサ４２が取り付けられている。即ち、圧力センサ４２に形成された位置決め孔６４がセル７６の括れ部９６に外挿されており、圧力センサ４２の各位置決め孔６４の開口周縁部が上部袋体７８と下部袋体８０の上下間で各セル７６に取り付けられている。これにより、セル７６に対する使用者の体圧の作用時に、圧力センサ４２における位置決め孔６４の周辺が上部袋体７８と下部袋体８０の上下間に挟まれることから、位置決め孔６４に隣接して配された上下の電極５０，５６が対向方向で接近せしめられて、上下の電極５０，５６の対向方向での相対的な変位が検出部６０の静電容量の変化として検出される。なお、本実施形態の圧力センサ４２は、第一の実施形態と実質的に同じ構造であるが、位置決め孔６４は、セル７６の括れ部９６を挿通可能な大きさとされている。位置決め孔６４を大きく形成するためには、電極５０，５６の間隔が大きくされていても良いが、位置決め孔６４が部分的に電極５０，５６にかかって形成されていても良い。
【００７７】
このように、５６個のセル７６，７６，・・・７６に対して圧力センサ４２が取り付けられることにより、本実施形態に係る調圧支持体７２が構成されている。そして、このような構造とされた調圧支持体７２を備えるマットレス７０によれば、セル７６が上下２段構造とされて、上下中間部分に横断面形状の小さい括れ部９６を備えていることから、括れ部９６の上下両側に位置する上部袋体７８と下部袋体８０の相対傾動によって、使用者の人体表面に対する支持面６６の追従性が向上する。
【００７８】
さらに、上部袋体７８と下部袋体８０が拡縮変形することにより、セル７６の上下ストロークを大きく確保することができる。しかも、セル２４の中間部分に括れ部９６を設けることで、セル２４において、上下高さを大きく確保しながら、ある程度の形状の安定化も図られ得る。
【００７９】
また、セル７６の括れ部９６が圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通されており、上部袋体７８と下部袋体８０の間で圧力センサ４２の検出部６０に上下方向の荷重が入力されることにより、セル７６に作用する使用者の体圧が静電容量の変化に基づいて検出される。このように、圧力センサ４２は、必ずしもセル７６の底面に重ね合わされるように配されていなくても良く、たとえばセル７６の上下中間部分に配され得る。
【００８０】
また、本実施形態では、セル７６の中間部分が圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通されていることにより、括れ部９６の外周面と位置決め孔６４の内周面の係止により、セル７６と圧力センサ４２が相対的に位置決めされて、検出精度の向上が図られる。なお、本実施形態では、位置決め手段を構成するセル７６の挿通部が、セル７６の上下中間部分に設けられた括れ部９６によって構成されている。このように、セル７６の挿通部は、必ずしもポート３８で構成されるものではなく、圧力センサ４２の位置決め孔６４に挿通されるものであれば良い。
【００８１】
しかも、複数のセル７６が圧力センサ４２に対して位置決めされることにより、それら複数のセル７６が圧力センサ４２によって相互に位置決めされて、過大な相対傾動などが回避されることから、調圧支持体７２における支持面６６の安定化も実現され得る。
【００８２】
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、セル２４に設けられる挿通部は、たとえば、ポート３８とは別に設けられた突部によって構成することも可能であるし、セル２４の表面に面ファスナの一方を固着すると共に、セル２４に対して圧力センサ４２を挟んだ反対側から面ファスナの他方を位置決め孔６４を通じて貼り合わせることにより、位置決め手段を構成することも可能であり、その場合には、面ファスナの表面の微小な突起によって挿通部が構成され得る。また、セル２４と圧力センサ４２を位置決め孔を通じてスナップやフックなどで連結することにより、位置決め手段を構成することもできる。
【００８３】
また、電極５０，５６の配置や位置決め孔６４の配置などの圧力センサ４２の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、たとえば、電極５０，５６がベッド長さ方向やベッド幅方向に対して傾斜して延びていても良いし、位置決め孔６４が電極５０，５６にかかって設けられていても良い。なお、圧力センサは、前記実施形態に示したように静電容量型のものが望ましいが、他の検出方式を採用した面圧センサも採用可能である。
【００８４】
また、セルの具体的な構造は、本発明の主旨を逸脱しない限り特に限定されない。セルは、たとえば、前記実施形態のような上下の合成樹脂シートの後固着によって形成される他、真空成形などによって予め中空袋状で一体的に成形することも可能である。
【００８５】
また、調圧支持体を構成するセルの数や配置などは特に限定されるものではなく、要求される寝心地や褥瘡の防止効果、コストなどを考慮して適宜に変更され得る。
【符号の説明】
【００８６】
１０，７０：マットレス、２４，７６：セル、３４，９４：流体室、３８：ポート（挿通部）、４１：ポンプ（調圧手段）、４２：圧力センサ、４８：上絶縁体層（誘電体層）、５０：上電極（電極）、５６：下電極（電極）、６０：検出部、６４：位置決め孔、６６：支持面、９６：括れ部（挿通部）
【図１】
2017060540.tif 000003
【図２】
2017060540.tif 000004
【図３】
2017060540.tif 000005
【図４】
2017060540.tif 000006
【図５】
2017060540.tif 000007
【図６】
2017060540.tif 000008
【図７】
2017060540.tif 000009
【図８】
2017060540.tif 000010
【図９】
2017060540.tif 000011
【図１０】
2017060540.tif 000012