Liquid pulsation device with foam support

【０００１】
本出願は１９９７年４月２１日提出の出願第８／８４３，７４４号の分割出願である１９９９年１０月７日提出の流体で満たされた発泡体容器（フォームコンテナ）に関する出願第９／４１４，４１５号の一部継続出願であり、全てが参照してここに組み込まれる、冷却流体容器に関する１９９７年５月２７日発行の米国特許第５，６３２，０５１号の一部継続出願である流体で満たされた発泡体容器に関する１９９９年１１月３０日発行の現米国特許第５，９９１，９４８号である。 先々代出願は枕ユーザに一定の冷たいスポットを提供するため又は動物及びファミリペットを更に快適にするためにペット冷却ベッドを提供するために枕ケースと枕最上面との間で摺動する液体で満たされた発泡体充填容器を有する枕挿入品について開示している。 親発明はその上に居る動物または人に支持機能及び熱調整ユニットによってその機能を強化可能な熱調整機能を動物または人の身体に同時に提供する装置としての液体で満たされた発泡体充填容器に関し、更に詳細には、例えば、医療の分野において、ならびに娯楽用として使用される液体で満たされた発泡体充填緩衝式支持装置に関する。 本出願の種々様々な態様は、その上に居る人に支持機能及び体温調節機能を同時に提供する装置としての熱的に調整可能な脈動液体充満容器へ導かれ、更に詳細には、本発明の種々様々な実施形態は、例えば、医療分野においては、寝たきりの人の適切な血液循環を刺激するために脈動または振動を与え、それによって床擦れ等を防止するような脈動性液体充満発泡体充填緩衝式支持装置へ導かれる。
【０００２】
支持し、及び／又は、熱調節器として作用し、かつ柔軟または融通性のある容器内に例えば水などの液体を含む例えばウォータベッドなどの液体包含装置に或る種の利点があることは長期に亙って認められてきた。 この種の装置に固有な欠点は容器内の液体が拘束されることなく自由に動くこと、及び、一般に液体はその上に置かれる人または物体の全重量に耐える必要があることである。 従って、この種の装置は、今までは、支持しようとする対象がその上に置かれるとそれによって容器内の液体の圧力が増大することを当然な結果として受け入れてきた。 これは一般に装置を大きくかつ重くする。 更に、この種の装置が対象の周りで曲げられるか、又は、対象の周りに「巻き付けられる」場合には、曲がった部分に液体が部分的または完全に無くなるので、曲がった部分に捩れまたは結び目を生じることが少なくない。
【０００３】
多くのウォータベッド装置の場合には、容器内または装置内における液体の波動その他の望ましくない動きを防止するために装置内に充填物が配置されている。 ただし、例えば従来の技術によるこの種の装置が人の腕、脚、等に巻きつけられることによって負荷がかけられた場合には、捩れまたは曲がりを生じる傾向がある。 チャンバ間に設けられる複雑なバルブ付き装置は一般に当該装置全体に亙って液体の動きを支持することが必要なので、複数のチャンバを備えた装置であっても満足な結果は得られない。 他の装置では、波動及びこの種液体充満装置に固有の液体の変位を軽減するためにバルブ、バフル、フィッタ等が用いられる。 更に、他の装置では、ゲル又は変形可能な可塑型充填物が用いられる。 この種の装置では、波動及び装置全体に亙る液体の変位を軽減しようと意図されるが、装置全体を通じて拘束されない水の移動性と結合した均等化されたサポートを備えようとは一切しない。
【０００４】
液体充満装置に固有の問題を幾らか軽減するために、例えば密封可能なビニール製バッグ等のような容器または連続したカバーも多種多様な泡で満たされている。 これらの泡含有装置では一般に支持物として空気充満泡構造体が使用されるが、これらの泡構造体は液体の熱伝達性も、はたまた、装置全体を振動させることなく含まれている液体を直接貫いて循環可能な波動または脈動を引き起こす能力も提供しない。
【０００５】
詳細には、「振動ウォータベッド」に関してＢｅｔｔｓに発行された米国特許第３，８７２，５２６号はマットレスの側部と機械的な導通によって結合された複数の振動ユニットを備えた水充満マットレスについて開示している。 振動原動機は機械的摂動または振動をマットレスまで移動させ、結果的にマットレス上の人にまで移動させる。 ここに開示される本発明は泡が充満していない「全運動」ウォータベッドを振動させることに関する。 ここに開示される本発明のマットレス内の水は完全に無拘束であり、１つのユニットとしてマットレスに機械的に結合された振動原動機によって機械的に振動させられる。
【０００６】
「単一体ウォターベッド」に関してＳａｎｔｏに発行された米国特許４，１１４，２１５は当該ウォータベッドがその中に設置される部屋の環境を制御するための様々な機構を備えた単一体付属制御ユニットについて開示している。 開示されている機構には「全運動」柔軟ウォータベッドブラダを振動させ、当該ブラダの中の流体を運動させる振動原動機が含まれる。 振動原動機による機械的な摂動はウォータベッドブラダ全体またはマットレスを振動させ、中に含まれている流体その物に波動または脈動を直接発生させない。 更に、前述した特許に開示されている発明においては、マットレス全体を通じて流体が完全かつ無拘束に移動できる発泡体非充満式ウォータベッドマットレスを振動させる。
【０００７】
よくあるように、個体が長期に亙ってベッド内の実質的に同じ位置に横になっていなければならない場合には、患者が寝返りをうつか、或いは、身体の位置を頻繁に変えるように介護されなければ、標準フォームマットレス、ウォータベッド、又は、他のタイプのベッドクッションは加圧点接触、及び／又は、血液循環障害に関連する床擦れその他の問題を患者に経験させ兼ねない。 従って、発泡体の構造的支持、液体の熱移動可能性、及び、液体の無拘束運動に起因する固有の問題を起こすことなしに装置を脈動、振動、或いは、波動運動させる能力を提供する軽量装置であれば有利なはずである。
【０００８】
ここで、発泡体充満、柔軟、液体不浸透性容器を液体で満たすことにより、装置の構造的安定性ならびに負荷に耐える能力を強化することが可能であり、同時に外部手段により選定された移動性を持つ液体によって有益な振動または脈動運動の提供を可能にし、同時に従来の技術による装置では入手不可能な強化された熱調整性、柔軟性、及び、移動性を保持することが可能なことが分かった。
【０００９】
本発明の種々様々な実施形態によれば、同一寸法の発泡充填体をカプセルに入れた柔軟かつ液体不浸透外側膜を有する液体充満、発泡体充満、柔軟な容器が用いられている。 この場合、発泡充填体全体に亙って液体が少なくとも部分的移動性を持つように発泡充填体は液体で満たされ、柔軟性及び構造安定性の両方を備えた装置を提供するために発泡体と液体が外側膜の境界内で協調作動する。 本発明において、液体不浸透かつ柔軟な容器は液体で満たされた多孔性の発泡体材料によって実質的に充填されても差し支えない。 外側液体脈動源と容器内部との間で脈動する液体が交換されることを可能にすることによって、この充満した液体は直接的に波動または振動を発生させられ、それによって、その上に横たわっているか又は柔軟な液体容器と密接に接触している人の循環系の刺激に影響を及ぼし、同時に、「床擦れ」の原因となる加圧接触点の除去を支援する。
【００１０】
本発明は、例えば、虚弱、老齢、入院患者、又は、長期に亙って寝たきりの患者、及び、血液沈降、擦り傷、筋肉萎縮、等の疾患を持つ患者用として理想的である。 本発明は、一般に標準的なマットレス又はウォータベッドと関連した問題の解決にも役立つ。 即ち、本発明の液体充満発泡体コアは、個人の体重が一層均等に配分されることを可能にし、それによって、床擦れ及び血液循環不良に起因する他の問題の原因となる身体の「加圧接触点」、又は、ベッドまたはライナとの接触点に連続的な圧力が加えられることを防止し、同時に、従来型ウォータベッドにおける液体の自由な流れを緩衝または拘束する。
【００１１】
その上、本発明は、鎮静化して効果的な仕方において患者を連続的に動かすか又は振動させる波動または脈動を発生させ、かつ調整して、血液循環を改善し、床擦れ及び例えばマットレスパッドの表面に対する皮膚の一定加圧接触に関連する他の接触問題を防止する。
【００１２】
多種多様な実施形態によれば、波動または振動を起こさせるために、装備と発泡体によって充填された柔軟な容器のコアとの間の液体を脈動または移動させる外部装置が装備されている。 本装置は振幅と振動数が変動する脈動様式において液体を動かすことが可能であり、これによって、種々異なる治療を施すために、振動または低速波動が導入されることになる。 一実施形態において、本装置は、徐々に変化する運動を提供するために、振動数及び振幅に関するプログラムを介して循環作動する。 一態様によれば、波動は開始されてから、その後で緩和される。 別の態様によれば、波動は開始されてから、その後で逆転される。
【００１３】
発泡体によって充填された柔軟な容器としての本装置は、人と容器内に封じ込められた液体との間の対流性熱交換によって人を本来的に冷却、及び／又は、加熱する。 熱は周囲環境に受動的に消散される。 他の一実施形態において、液体は熱調整器、又は、外部の加熱または冷却装置によって加熱、及び／又は、冷却される。 前述の装置は容器外部の液体を直接的に加熱または冷却する。 従って、加熱及び冷却装置、及び、脈動及び波動装置は容器内で交換される液体に同時に作用する。 典型的一実施形態においては、外部の熱調整及び液体の波動化は同一装置によって実施される。
【００１４】
本発明の上記以外の他の目的、特徴、及び、利点は以下に示す好ましい実施形態についての詳細な記述、添付特許請求の範囲、及び、本明細書の一部を形成する添付図面の参照によって一層明白になるはずである。 ここに、同じ参照番号は幾つかの図面において対応する部分を示すものとする。
【００１５】
本発明の開示された実施形態について詳細に説明する前に、本発明の実施形態としてはここに示す以外の実施形態も可能であるので、本発明はここに示された特定の配置構成の詳細への適用に限定されないことを理解されたい。 また、ここで使用される用語は記述を目的とするものであって、限定を意図するものではない。 実際問題として、本発明を実施するためには、「必須」又は「必要」と特記されていていない要素は一切必要としない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、図１は本発明の液体波動装置１０の上面斜視図であり、ここに示す液体を含んだベッド２０は動揺または振動運動を与える。 この装置１０は、脈動器、即ち、液体脈動ユニット３０と適宜導通し、本ユニットは、制御装置を介して作動されると、液体２２の動きを介して圧力を交互に増減することによってベッド２０内の水を振動または脈動させる機構を提供する。 ベッド２０に対して制御された様式で液体２２を追加または排除することによりベッド２０は振動または波動するように作成されている。 バイブレイタの迅速性（振動数）、大きさ（振幅）、及び、位相は、ベッド２０における振動運動のレベルを制御するために変化させることが可能である。 マニフォルド３３及び液体移送チューブ３２は、液体２２の流れを容易にするためにユニット３０へ適宜結合されている。 ベッド２０の水平軸に沿って配置された液体移送チューブ３４、３５、３６とも導通しているチューブ３２及びマニフォルド３３は、ベッド２０のコアと導通している。
【００１７】
前記ユニット３０は、例えばユニット３０が正の波動を加えてから緩和するような任意の適当な技法によってベッド２０を波動運動させる。 ベッド２０を振動させる本方法において、液体２２は、ユニット３０から発生し、その後で緩和される液体の脈動波によってベッド２０のコアに対して出入りする振動運動として波動を生じる。 初期波動において、ユニット３０は、矢印３８により示されるように、チューブ３２を通って液体２２をベッド２０に向かって前方に押し、マニフォルド３３を通り、液体移送チューブ３４、３５、３６を通ってベッド２０内に押し込む。 次に、波動は適宜緩和され、液体２２は、矢印３８により示されるように、適当な波動運動によりベッド２０からチューブ３２、３４、３５、３６に戻る。
【００１８】
代わって、ユニット３０は、正波動と、これに後続する負波動とを交互に供給することが可能である。 ベッド２０を振動させる第２の方法において、液体２２は、ユニット３０からの液体脈動波と、これに後続するユニット３０からの負の波動とによって、ベッド２０のコアに対して振動運動の形で波動を生じる。 この第２の方法においては、第１の正の波動はユニット３０によって供給される。 この場合、ユニットは、矢印３８により示されるように、液体２２をチューブ３２を通ってベッド２０まで前方に押し、更に、マニフォルド３３、液体移送チューブ３４、３５、３６を通ってベッド２０内へ押し込む。 ユニット３０は、正の波動を供給した後で、ベッド２２から液体２２をチューブ３２、３４、３５、３６へ引き戻すために、矢印３８に示すように、負の波動を供給する。 勿論、ポンピング作用、波動作用、又は、サージング作用による方式が本発明の多種多様な実施形態に従って公式化することも可能である。 正と負の波動は、例えば緩和周期を用いて組み合わせることが可能である。 更に、チューブ３２及びマニフォルド３３に関して他の構造体を公式化することも可能である。 例えば、チューブ３２は、ベッド２０への多重チューブ干渉効果を持つマニフォルド構造体として実現可能であり、或いは、チューブ３２、３４、３５、３６の個数は２本から数打または数百本までの広範囲に亙ることがあり得る。
【００１９】
前記ユニット３０は、脈動ポンプ機構（図示せず）を含んでも差し支えない。 この脈動ユニット３０によるこの動作は、ベッド２０全体に亙って脈動、波動、又は、振動運動を発生させるように調整され得る。 この運動は、ベッドに横たわる患者によって感知されるとは限らないが、患者の身体へ伝達され、当人の血液循環を効果的に刺激し、同時に、ベッド２０の表面と身体との加圧接触点を移動させる。
【００２０】
次に、液体封じ込めベッド２０の横断面図を図２に示す。 液体２２によって満たされることになる発泡体コア２１は、ビニル被覆、即ち、外側膜２３によってきちんと封入されている。 ビニル被覆、即ち、外側膜２３は、強力な液密密封を形成するように、例えば熱または無線周波数（ＲＦ）放射により２６において一緒に熔融された上側ビニルシート、即ち、上側膜２４及び下側ビニルシート、即ち、下側膜２５によって構成される。 厚さが２ｍｍから２００ｍｍの範囲の柔軟ビニルシート２４及び２５が利用可能であり、下側ビニルシート２５は、例えばゴムスタッド付き布またはビニルスタッド付き布のような非滑動表面を持つものとする。 ベッド２０は、ベッド２０に対する液体の出し入れ用として簡単な液体入口及び出口を備えるものとする。 液体入口及び出口２７は水密様式においてビニル被覆に取り付けられ、発泡体コア２１は液体２２で満たされている。 図２に示す典型的なベッド２０は、１つの単一入口２７を備えているが、他の実施形態においては、複数の入口を備えても差し支えないことを理解されたい。
【００２１】
種々の実施形態によれば、発泡体コア２１は、例えば、多孔性セル２８を有する網状ポリウレタン製発泡体で構成構成される。 この発泡体コア２１は、発泡体コア２１内での液体の実質的に自由な移動を可能にするための開孔構造に適する。 発泡体コア２１は水その他の液体２２によって満たされている。 発泡体コア２１は比較的大きいサイズの孔が得られるように酸処置または音波処置されることが可能であり、例えば、１インチ当たり（ＰＰＩ）１０個から６０ＰＰＩまでの範囲の孔密度の材料が入手可能である。 少なくとも２０ＰＰＩの孔密度であれば、ベッドのビニル被覆２３が破裂するか又は裂かれた場合に、ノイズ及び漏洩の危険性両方を軽減できる。 ノイズが軽減される理由は、液体２２は発泡体コア２１内に保持され、被覆２３内で聞こえる「はね」又は「しぶき」を発生するほど自由でないことに因る。 また、液体２２は発泡体コア２１内に保持され、裂け目から漏れるほど自由でないので、漏洩の危険性も軽減される。 従って、裂け目またはその近傍に圧力がかからない限り、発泡体コア２１は液体２２を解放したり、或いは、漏れを生じる傾向は無い。 その上、全ての液体２２が、例えば導通によって、コア２１全体に均等に配分されるので、液体２２がスポットに溜まる傾向はない。 これは発泡体コア２１が重量シンクとして作用することを可能にし、装置１０を安定させ、かつ装置１０が所定位置から滑って移動することを防止する。
【００２２】
発泡体コア２１の細胞状構造の閉鎖を強化するにつれて、装置１０による機械的支持も強化されることを理解されたい。 ただし、細胞孔２８の閉鎖を更に強化すると、発泡体コアコア２１内液体２２の移動性は低下する。 従って、発泡体コア２１内に含まれている液体２２の混合が小さければ小さい程、その結果として、液体に波動運動を起こさせるために必要な圧力は一層大きくなる。 最も効果的であるためには、液体２２は広範囲に亙ってできる限り多くの細胞孔２８に浸透しなければならないことを理解されたい。 或る特定の熱容量特性が装置全体に付与されるように、液体２２を選択することが可能であることを理解されたい。
【００２３】
当出願者による本発明の多種多様な実施形態においては、発泡体コア２１全体に亙り脈動する熱的調整可能な液体材料２２を循環させるための媒体を提供するために、密封されたビニル被覆２３と満たされている発泡体コア２１との間の関係を利用する。 密封されたコンパートメント間で液体を前後に動かすためにバルブを備えた複雑でない装置が膜内に配置されているので、装置１０の発泡体コア２１は、ベッド２０境界の中の液体２２が循環することを可能にする。 発泡体コア２１全体を通じて液体材料２２の循環可能性は本発明の装置１０が、ベッド２０自体でなく効果的ではあるが穏やかに、その上に横たわっているか又はベッド２０の表面に密接に接触している人の血液循環を強化するために液体２２を直接脈動及び波動運動させることを可能にする。
【００２４】
図３において、液体を波動運動させる装置１００の他の典型的な一実施形態を示す。 液体封じ込めベッド１２０は、液体封じ込めベッド１２０と導通する外部液体脈動ユニット１３０によって動揺または振動運動を提供する。 ベッド１２０は被制御様式において、ベッド１２０に対して液体１２２を追加または排除することによって振動または波動するように作成されている。 迅速性（振動数）及び大きさ（振幅）は両方共、ベッド１２０にける振動運動のレベルを制御するために変更することが可能である。 更に、チューブ１３８及びマニフォルド１３３に供給されるパルスの整相は変更可能である。 装置１００は液体１２２の動きを介して圧力を交互に増減することによりベッド１２０内の水を振動または脈動の形で移動させる脈動器または液体脈動ユニット１３０を有する。 マニフォルド１３３及び液体移送チューブ１３２はユニット１３０において生成されたパルスに感応する。 ベッド２０の水平軸に沿って配置された液体移送チューブ１３４、１３５、１３６とも導通するチューブ１３２及びマニフォルド１３３はベッド１２０のコアと導通している。 脈動はユニット１３０と導通しているユーザ入力制御装置（図示せず）によって制御可能である。
【００２５】
ユニット１３０は、例えば正の波動を供給した後でこれを緩和することにより、又は、混合された正と負の波動を供給することによりベッド１２０を振動させる。 ベッド１２０を振動させる第１の方法において、液体１２２は、ユニット１３０からの液体を脈動させ、その後でこれを緩和することによりベッド１２０のコアに対して振動運動の形で波動を発生させられる。 初期波動において、ユニット１３０はチューブ１３２を通って液体１２２を前方にベッド１２０に向かって押し、更に、マニフォルド１３３及び液体移送チューブ１３４、１３５、１３６を通って、矢印１３８によって示すように、ベッド１２０内へ押し込む。 次に、液体１２２がベッド１２０からチューブ１３２、１３４、１３５、１３６へ、矢印１３８によって示すように、押し戻されるにつれて、波動は緩和される。
【００２６】
ベッド１２０を振動させる第２の方法において、液体１２２は、ユニット１３０からの負の波動によって後続されるユニット１３０からの液体の脈動波動によって振動運動に形において、ベッド１２０のコアに対して波動運動を起こさせられる。 この第２の方法において、第１の正の波動は、チューブ１３２を通ってベッド１２０に向かい液体１２２を前方に押し、更に、マニフォルド１３３、液体移送チューブ１３４、１３５、１３６を通って、矢印１３８で示すように、ベッド１２０内へ押し込むことによりユニット１３０によって供給される。 即座に、ユニット１３０は負の波動を供給し、液体１２２は、矢印１３８によって示すように、ベッド１２２からチューブ１３２、１３４、１３５、１３８へ引き戻される。
【００２７】
図２に関連して上述した一実施形態の場合と同様に、液体封じ込めベッド１２０は液体で満たされ、かつビニル被覆または外側膜１２３によってきちんと囲まれた発泡体コア１２１によって構成される。 ビニル被覆または外側膜１２３は、強化水密密封を形成するために例えば熱、ＲＦ、または、他の放射によって一緒に熔融された上側ビニルシートまたは上側膜１２４、及び、下側ビニルシートまたは下側膜１２５によって構成される。 下側ビニルシート１２５は、例えばゴム製スタッド付き布またはビニル製スタッド付き布などのように、非滑動表面を有する。 ベッド１２０は、ベッド１２０に対して液体を出し入れするために簡単な液体入口及び出口１２７を備える。 液体用入口及び出口１２７は水密様式においてビニル被覆１２３取り付けられ、発泡体コア１２１は水または他の液体によって満たされている。
【００２８】
本発明のベッド１２０は、ベッド１２０内の液体を冷却または加熱する方法の場合と同様に制御装置を介して作動されると既に述べたように波動を供給する熱調整器１４０と適宜導通する。 液体の冷却または加熱を達成するために、液体移送チューブ１３２は調整器１４０にベッド１２０を接続する。 ポンプ機構（図示せず）はベッド１２０内の液体を液体移送チューブ１３２に入れさせ、矢印１３６に示すように、調整器１４０に導く。 調整器１４０は液体１２２を適宜冷却または加熱し、液体を波動運動させ、液体移送チューブ１３４、１３５、１３６を通ってベッド１２０へ導き戻すために、液体移送チューブ１４２を通って、矢印１４４によって示すように、液体１２２を脈動器１３０に導く。
【００２９】
本発明は好ましい実施形態に関して記述したが、結果が依然として本発明の範囲に含まれるように多数の変形及び改変が可能である。 ここに開示された特定の実施形態に関しては一切の制限を意図するものでなく、或いは、意図するものでないことが推論されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従い本体に接続された外部脈動手段を備えた脈動、液体充満発泡体容器の典型的実施形態の上面斜視図である。
【図２】本発明の液体封じ込めベッドの横断面図である。
【図３】本発明に従い外部液体熱調整器及び本体に接続された脈動手段を備えた脈動、液体充満発泡体容器の典型的実施形態の上面斜視図である。