매트리스 및 침대 장치

매트리스 및 침대 장치 {MATTRESS AND BED DEVICE}

본 발명은 매트리스 및 침대 장치에 관한 것이다.

종래, 침대 장치에 있어서 족부의 길이를 조정 가능하게 한 기술이 제안되어 있다.

예를 들어 일본 특허 공개 제2006-136669호 공보(이하 「특허문헌 1」이라고 함)에는, 매트리스의 족부측의 부분을 침대 장치의 길이 방향으로 신축 조정 가능하게 하여 보텀 길이를 조정 가능하게 한 매트리스가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에서는 침대의 보텀 상에 얹은 매트리스는, 단층의 우레탄폼 코어재의 족부측 부분에 반발도를 조정하기 위하여, 십자 형상 혹은 일자 형상의 두께 방향의 관통 구멍을 소정 간격마다 지그재그 형상으로 펀칭 가공하여 형성하고 있다.

또한, 일본 특허 공개 제2009-273894호 공보(이하 「특허문헌 2」라고 함)에는, 그 도면에 도시되어 있는 바와 같이 매트리스의 족부가 폼 코어를 물결치게 하여 형성되어 있는 것이 개시되어 있다. 이 경우, 데크 족부의 길이를 수축하였을 때, 폼 코어의 물결 형태가 상기 족부의 길이 방향의 축소를 가능하게 하고 있다.

그러나, 매트리스 코어재 족부의 수축성 조정을 위하여, 전술한 특허문헌 1과 같이 십자 형상 혹은 일자 형상으로 펀칭 가공을 소정 간격마다, 또한 지그재그 형상으로 실시하는 경우, 예를 들어 도 10의 (a)의 매트리스(P1)와 같이 되고, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이 펀칭 구멍(H)의 코너 부분(H1, H1)이 압축되지 않아 매트리스의 수축이 저해되는 경우가 있다.

또한, 전술한 특허문헌 2에 대응하여, 예를 들어 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 매트리스 코어재(P2)를 파형으로 성형하면, 물결의 홈 부분(V)에 발뒤꿈치나 신체의 일부가 끼어들어가 바닥에 닿는 경우가 있다.

또한, 파형으로 성형하기 위해서는 매트리스 코어재 자체의 두께가 얇아져 매트리스의 강도 자체가 약해지는 경우가 있다.

또한, 발이 물결 형상의 홈 부분에 들어간 경우, 매트리스를 압축하기 위한 힘을 발이 받아 버려 매트리스의 수축을 저해할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 매트리스의 펀칭 구멍에 전단 응력이 효율적으로 부하되어 수축하기 쉬움과 함께, 파형으로 형성하지 않고 종래와 구멍의 수나 면적이 변하지 않는 펀칭 구멍으로서, 종래에 비하여 가공 공정수가 증가하는 일이 없고, 또한 강도도 저하하지 않는 매트리스 및 매트리스를 사용하는 침대 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 길이 방향 단부가 압축을 받도록 사용되는 매트리스에 있어서, 상기 압축에 의해 변형되는 부분에는, 매트리스의 폭 방향에 대하여 비스듬한 일자 형상을 포함하는 구멍을 복수개 소정 간격마다 관통 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 매트리스이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 복수의 구멍이 평면에서 보아 매트리스에 지그재그 형상으로 배치되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 복수의 구멍이, 일자 형상이 매트리스의 폭 방향에 대하여 20°내지 70°의 경사를 갖고 형성되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 복수의 구멍이, 일자 형상을 포함하는 구멍이 십자 형상으로 형성되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 복수의 구멍이, 십자 형상이 매트리스의 폭 방향에 대하여 20°내지 70°의 경사를 갖고 형성되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기 복수의 구멍이, 일자 형상의 단부가 중앙부보다 폭이 넓어진 개략적인 덤벨 형상인 것이 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 복수의 구멍은 매트리스의 폭 방향에 대하여 20°내지 70°의 경사를 갖고 형성되어 있는 것이 적합하다.

본 발명은 상기 어느 하나의 매트리스를 설치하여 사용하는 보텀 기복 또는 신축 기능을 가진 침대 장치이다.

본 발명의 매트리스에 따르면, 압축에 의해 변형되는 부분에, 매트리스의 폭 방향에 대하여 비스듬한 일자 형상을 포함하는 구멍을 복수개 소정 간격마다 관통 형성하고 있으므로, 당해 매트리스의 펀칭 구멍에 전단 응력이 효율적으로 부하되어 수축되기 쉽다.

그와 함께, 펀칭 구멍을 파형으로 형성하는 일이 없으므로 발의 끼임을 방지할 수 있고, 사용하기 쉬우며, 또한 종래와 구멍의 수나 면적이 변하지 않는 펀칭 구멍으로서 형성할 수 있으므로, 종래에 비하여 가공 공정수가 증가하는 일이 없고, 또한 강도도 저하하지 않는 매트리스를 제공할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 매트리스가 설치된 보텀 기복 및 신축 기능을 가진 침대 장치의 설명도이며, (a)가 측면도, (b)가 평면도이다.
도 2는 도 1의 매트리스가 변형되는 부분(족부)의 평면도이다.
도 3의 (a), (b)는 종래의 실시 형태에 관한 매트리스 구멍의 변형을 비교하여 도시하는 설명도이다.
도 4의 (a), (b)는 종래 구조의 매트리스 구멍의 각 설명도, (c)는 실시 형태에 관한 매트리스 구멍의 변형 상태의 설명도이다.
도 5는 실시 형태에 관한 매트리스의 전단 응력과 구멍의 각도의 설명도이다.
도 6은 도 1에 기재된 매트리스 족부의 변형 전의 설명도이다.
도 7은 도 1에 기재된 매트리스 족부의 변형 후의 설명도이다.
도 8은 종래의 매트리스와 실시 형태에 관한 매트리스의 신축량과 반발력의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9의 (a), (b)는 본 발명의 제2 실시 형태, 제3 실시 형태의 각 매트리스의 설명도이다.
도 10은 종래의 매트리스 코어재의 설명도이며, (a), (b)가 펀칭 구멍을 형성한 매트리스 코어재의 설명도, (c)가 매트리스 코어재 자체가 파형인 것의 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 매트리스의 설명도이다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 매트리스(10)는 침대 장치(12)의 보텀(14) 상에 적재되어 사용되는 것이다. 상기 침대 장치(12)는, 병원이나 가정 등의 사용 장소에 있어서, 환자 등의 사용자가 매트리스(10) 상에 모로 눕기 위해 수평하게 설치되는 것이며, 도 1에 있어서, 매트리스(10)의 길이 방향을 좌우를 향하여 도시하고 있고, 매트리스(10) 위에 모로 눕는 사용자의 헤드가 향하는 헤드부 방향측을 「head」를 약기한 부호 「h」로 나타내고, 발이 향하는 족부(18) 방향측을 「foot」를 약기한 부호 「f」로 나타내고 있다. 이들 부호 「h」 및 「f」로 지시하는 방향이 매트리스(10)의 길이 방향이다.

상기 침대 장치(12)는, 일반적인 수평한 플로어 상에 캐스터 차륜(16a)에 의해 이동 가능하게 설치되는 개략적인 직사각형의 대차부(16)와, 상기 대차부(16) 상에 승강 다리부(16b)에 의해 승강 가능하게 지지되는 메인 프레임(20)과, 상기 메인 프레임(20) 상에 보유 지지되는 상기 보텀(14)을 구비한 구조의 것이다.

상기 메인 프레임(20)의 길이 방향측 단부, 즉 족부측 단부에는 연장 프레임(22)이 길이 방향으로 진퇴 이동 가능하게 설치되고, 그 연장 프레임(22)의 말단부에 사용자의 발로 향하는 풋보드(24)가 수직 방향으로 세워 설치되어 있다. 또한, 메인 프레임(20)의 헤드측 단부에는 헤드보드(26)가 세워 설치되어 있다. 연장 프레임(22)은, 손 작동 또는 액추에이터 등의 동력에 의해 메인 프레임(20)으로부터 진퇴 이동하고, 동시에 풋보드(24)도 진퇴 이동한다.

상기 보텀(14)에는, 상기 연장 프레임(22)이 신장된 경우에 당해 연장 프레임(22) 위를 덮도록 보텀(14)의 족부측으로부터 연장되는 연장 보텀(14a)이 설치되어 있고, 연장 프레임(22)의 진퇴 이동에 추종하여 연장 보텀(14a)이 진퇴 이동하여 매트리스(10)가 연장 프레임(22)측에 떨어지지 않도록 되어 있다. 또한, 이 연장 보텀(14a)의 진퇴 이동에 추종하도록 풋보드(24)도 이동한다.

이렇게 풋보드(24)가 세워 설치되어 있고, 메인 프레임(20)으로부터 연장 프레임(22)이 진퇴 이동함으로써 보텀(14)의 길이가 신축하고, 동시에 풋보드(24)가 길이 방향으로 이동한다. 보텀(14)의 길이가 가장 길 때에 맞추어 설치된 매트리스(10)이므로, 매트리스(10)는, 보텀(14)이 짧아지는 방향으로 이동함으로써, 풋보드(24)가 길이 방향 단부(10a)를 가압하여 족부(18)가 압축을 받도록 사용된다.

실시 형태에 있어서, 매트리스(10)는 f 방향측의 족부(18)(사용자의 발이 얹어지는 부분이며, 예를 들어 매트리스(10) 전체 길이의 1/2 내지 1/5 정도)가 상기 길이 방향 단부(족부측 단부)(10a)의 가압 등에 의한 압축에 의해 변형되는 부분이 된다. 매트리스(10)는, 적어도 족부(18)는 발포 우레탄 소재를 포함하는 판재를 단층 또는 복수층으로 설치하고 있고, 상기 족부(18)를 포함하여 매트리스(10) 전체 외측이 커버로 덮여 있다.

여기서, 상기 족부(18)(의 코어재)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 기울어진 각도로 일자 형상의 구멍(28)이 복수개 소정 간격마다 상기 족부(18)의 두께 방향을 향하여 관통 형성되어 있다.

또한, 상기 복수의 구멍(28)이 평면에서 보아 매트리스(10)에 지그재그 형상으로 배치되어 있다.

또한, 상기 복수의 구멍(28)이, 일자 형상이 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 20°내지 70°의 경사를 갖고 형성된 것으로 할 수 있다. 실시 형태에서는 복수의 구멍(28)을 일자 형상이 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 45°로 되어 있다.

[구멍(28)을 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 비스듬하게 형성하는 이유]

도 3의 (a)와 (b)에 종래품 매트리스와 실시 형태에 관한 매트리스(10)를 비교하여 도시하고 있다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래품 매트리스에서는 족부(P)에 일자 형상의 구멍(H)이 매트리스의 길이 방향에 대하여 직각 방향을 따라 폭 방향으로 배열되고, 길이 방향으로 엇갈려진 지그재그 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 구멍(H)은, 전술한 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이 양단에 원호 형상의 코너부를 설치한 거의 타원형 형상으로 형성되어 있다.

가령, 이 구멍(H)의 양단의 변형을 돕기 위하여, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 구멍(H)의 양단을 각형상(H1', H1')으로 형성한 경우, 구멍(H)은 압축되기 쉬워진다(변형되기 쉬워진다). 그러나, 신장할 때 구멍(H)의 양단 부분(H1', H1')에 균열이 발생하기 쉬워진다. 그로 인해, 그러한 균열을 방지하기 위해, 도 4의 (b)와 같이 구멍(H)의 양단에 원호 형상의 코너 부분(H1, H1)을 설치하고 있지만, 코너 부분(H1, H1)이 그다지 압축되지 않는 상태가 되어 긴 변만 근접하도록 변형된다. 따라서, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래의 매트리스에서는 일자 형상의 펀칭 구멍을 매트리스 코어재의 길이 방향에 수직으로 배치하여 매트리스 수축시에 전단 응력이 작용하지 않아 압축하기 어렵게 되어 있다.

이에 반하여, 실시 형태의 매트리스(10)에서는, 도 2, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 구멍(28)이 일자 형상이며 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 비스듬하게 형성되어 있다. 복수의 구멍(28)은 폭 방향으로 배열하는 것에서는 동일한 기울기로, 길이 방향으로 배열하는 것에서는 일렬 간격으로 역방향으로 기운 지그재그 형상으로 형성되어 있다. 이렇게 복수의 구멍(28)을 매트리스(10) 폭 방향에 대하여 비스듬하게 형성하였으므로, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 코너 부분을 설치한 구멍(28)이라도 대향하는 변이 어긋나는 방향으로 힘(Fz, Fz)이 가해져, 구멍(28) 주변 전체에 전단 응력이 작용하고, 상기 코너 부분이 이 전단 응력에 대하여 자유도를 갖기 때문에, 상기 구멍(28)이 변형되기 쉬워져 족부(18)가 원활하게 압축된다.

이어서, 실시 형태에 관한 매트리스(10)의 구멍(28)의 각도와 구멍(28)에의 전단 응력의 관계에 대하여 설명한다.

매트리스(10) 코어재의 폭 방향에 대하여 각도 θ로 배치된 펀칭 구멍(28)에, 도 5에 도시한 바와 같이 압축력(F)이 작용하였을 때, 펀칭 구멍(28)의 폭 방향으로 작용하는 힘(Fn)과, 펀칭 구멍(28)의 길이 방향으로 작용하는 힘(Ft)은 각각 하기 식 (1), (2)로 표시된다.

힘이 작용하는 단부면에서의 펀칭 구멍(28)의 단면적을 S라고 하면, 펀칭 구멍(28)의 길이 방향을 따른 단면적 Sθ는 하기 식 (3)으로 표시된다.

펀칭 구멍(28)을 찌부러뜨리는 방향으로 작용하는 압축 응력 σθ와, 펀칭 구멍(28)을 따르는 방향으로 작용하는 전단 응력 τθ는 하기 식 (4)와 (5)로 각각 표시된다.

따라서, 펀칭 구멍(28)이 길이 방향에 대하여 직각으로 배치되어 있을 때에는

또한, 전단 응력 τθ는

이때 압축 응력 σθ는 마찬가지로 F/2S가 된다.

전단 응력 τθ는 θ=π/8 또는 3π/8에서

τθ=0.354F/S=0.71τmax가 되고, (π/8≤θ≤3π/8)의 범위에서 최대값의 약 7할 이상의 전단 응력을 발휘한다.

이상으로부터, 실시 형태의 매트리스(10)는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 일자 형상의 펀칭 구멍(28)을 코어재의 폭 방향에 대하여 각도 π/4로 배치하고 있으므로, 매트 수축시에 펀칭 구멍(28)에 전단 응력이 가장 효율적으로 작용하여 압축되기 쉬워진다.

또한, 지그재그 형상으로 펀칭 구멍(28)을 배치함으로써, 매트리스(10) 전체에 균등하게 전단 응력을 전달할 수 있다.

또한, 펀칭 구멍(28)을 일자의 기울기가 매트리스(10)의 길이 방향으로 교대로 배열하고 있다. 펀칭 구멍(28)의 압축 변형은, 일자의 기울기를 따르도록 발생하기 쉬우므로, 교대로 함으로써 폭 방향으로 편측에 치우쳐 매트리스(10)가 압축 변형되는 것을 방지할 수 있다.

실시 형태의 침대 장치에 있어서, 당초 풋보드(24)가 이동하지 않을 때가 도 6에 도시하는 상태이고, 풋보드(24)가 이동하여 매트리스(10)의 길이 방향 단부(10a)로부터 압축되면 도 7에 도시한 바와 같이 족부(18)가 효율적으로 압축되어 간다. 그리고, 도 7 중에 확대하여 도시한 바와 같이, 구멍(28)은 코너 부분도 포함하여 확실하게 변형되어, 족부(18)의 압축 변형이 균등해지는 것이 확인되었다.

또한, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은, 종래 일자 형상의 펀칭 구멍을 길이 방향에 대하여 직교하는 배치로 한 종래품의 매트리스의 족부와, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은, 실시 형태에 관한 일자 형상의 펀칭 구멍(28)을 폭 방향에 대하여 45°로 배치한 매트리스(10)의 족부(18)의 신축량과 반발력의 관계를 측정하였다(n=3). 측정 결과는 도 8에 나타낸 바와 같이 되었다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 200mm 가까이 신축(단축)하면 반발력이 60N(뉴턴)을 조금 넘었지만, 실시 형태에서는 50N을 조금 넘어, 종래에 비하여 본 실시 형태에서는 17％ 정도 반발력이 경감되어 있어, 본 발명의 유용성이 이해된다.

이상으로부터, 실시 형태의 매트리스(10)에 따르면, 매트리스(10)의 압축에 의해 변형되는 족부(18)에, 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 기울어진 일자 형상을 포함하는 구멍(28)을 복수개 소정 간격마다 관통 형성하고 있으므로, 당해 매트리스(10)의 펀칭 구멍(28)에 전단 응력이 효율적으로 부하되어 수축하기 쉽다. 그와 함께, 펀칭 구멍(28)을 파형으로 형성하지 않고 종래와 구멍(28)의 수나 면적이 변하지 않는 펀칭 구멍(28)으로서 형성할 수 있으므로, 종래에 비하여 가공 공정수가 증가하는 일이 없고, 또한 강도도 저하하지 않는 매트리스(10)를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 그 기술 사상의 범위 내에서 자유롭게 변형 실시가 가능하다. 예를 들어, 상기 복수의 구멍(28)이 일자 형상이었지만, 도 9의 (a)에 도시하는 제2 실시 형태에 관한 매트리스의 족부(18)와 같이 십자 형상의 구멍(28)이며, 십자 형상이 매트리스(10)의 폭 방향에 대하여 20°내지 70°의 경사를 갖고 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이렇게 십자 형상의 구멍(28)으로 하면, 실시 형태와 같이 펀칭 구멍(28)이 일자 형상과 같이 일자의 기울기 방향을 따라 매트리스(10) 코어재가 치우쳐 압축 변형되는 것을 방지하고, 폭 방향으로도 균등하게 압축 변형이 가능하게 된다.

또한, 예를 들어 상기 복수의 구멍(28)은 일자 형상의 양단부가 원호를 그린 코너 형상이었지만, 도 9의 (b)에 도시하는 제3 실시 형태의 매트리스의 족부(18)와 같이 구멍(28)을 중앙부보다 폭이 넓어진 개략적인 덤벨 형상으로 형성할 수도 있다. 이 구성으로 하면, 구멍(28)의 코너부가 커져 구멍(28)으로부터의 매트리스(10) 코어재의 균열을 보다 방지할 수 있다.

본 발명의 매트리스 구멍은 펀칭 가공으로 형성한 것에 한정되지 않고, 틀에 발포 우레탄을 유입하는 등으로 하여 형성하는 각종 가공 방법으로 매트리스를 형성할 수도 있다.

또한, 매트리스(10)를 적재하는 침대 장치는, 실시 형태의 구성 외에 각종 구성, 예를 들어 링크로 족부(18)를 신축시키는 것이어도 된다. 침대 장치는 그 밖에 상하로 기복하는 기능을 가져 전체로서 매트리스를 신축시키도록 작용하는 침대 장치도 사용할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명의 매트리스는 병원용, 취침용의 각종 침대 장치의 매트리스로서 이용할 수 있다.

10: 매트리스
10a: 길이 방향 단부
12: 침대 장치
14: 보텀
14a: 연장 보텀
16: 대차부
16a: 캐스터 차륜
16b: 승강 다리부
18: 족부
20: 메인 프레임
22: 연장 프레임
24: 풋보드
26: 헤드보드
28: 구멍