エアマット装置またはエアクッション装置

本発明は、被介護者等が長期に渡って床に伏せる場合などに生じる床ずれを予防する介護用ベッドに載せるエアマット装置または車椅子に乗せるエアクッション装置に関するもので、特に、エアマット装置の構成であるマットレスや、エアクッション装置の構成であるクッションの沈み込みを検知し、その検知結果に対応して、マットレスまたはクッションの硬さや高さを最適なものにするとともに、底づきを防止することも可能なエアマット装置またはエアクッション装置に関するものである。

寝返りを打てない被介護者等が長期に渡って床に伏していると、床ずれが体に生じる場合がある。 床ずれの原因としては、寝返りを打てないことにより寝具からの圧が身体の一定箇所に集中して血行不良が生じることや、体力の衰えや栄養状態の悪化、あるいは汗等による過湿によって細菌の繁殖等が原因といわれている。

そこで、マットレスに使用されるクッション材として、体圧分散性に優れた、空気圧式のエアセルや、発泡ポリウレタンフォーム等の発泡素材、流動性を有する熱可塑性樹脂や、ゲル状物を被覆材で被覆したシート状素材等の柔軟性素材が単体又は複合されて使用されていた。

空気圧式のエアセルを使用したマットレスは、体重・体型に適した硬さの設定により体圧分散性に優れ、その多くは、エアセルの膨張収縮を利用した波動動作が自動で行われることにより、体圧が同一部位に長時間集中しないため、特に、寝たきりの状態の使用者に好適とされ、広く利用されている。 また、食事等のためにベッドの背上げを行う際に、対応するモードを選択することで、エアセル内の空気圧を高め、臀部の底づきを防止する機能をもつマットレス装置も開発されている。

しかし、空気圧利用のマットレスは、利用者の体重・体型に適したエアセルの硬さ設定を行わなかった場合に、過度な沈み込みやマットレスが硬すぎることによる違和感が生じ、快適性が損なわれてしまうだけでなく、最適な体圧分散が得られないことがあるという欠点が指摘されている。 また、そもそも身体が不自由な、特に寝たきりの利用者の体重を測定することにはかなりの困難が伴うため、測定されない場合も多く、結果、正確性を欠いた目分量での設定を余儀なくされるという現実もある。

そこで、例えば、特許文献１には、独立した複数の筒状可撓性セルが患者の寝姿勢時の身長方向に並設されてなるエアマットと、上記各セルと患者の間に作用する圧力分布を検出する圧力センサと、上記各セルに接続され、該各セルに空気をそれぞれ給排する空気給排装置と、上記圧力センサ及び空気給排装置に接続され、圧力センサの検出信号に基づき上記各セルに供給する空気量を調整するように上記空気給排装置を制御する制御装置とを備えたエアマット装置であって、上記圧力センサは、帯状又はシート状の形態をしていて、可撓性シート材で包み込まれて該可撓性シート材と上記各セルとの間に配置されていることを特徴とするエアマット装置が開示されている。

そして、この技術によると、圧力センサが各セル毎に一体化するので、患者がエアマット上に載り、それに伴って患者に対応する位置のセルが沈み込んでも、当該セルと該セルに対応する圧力センサとの相対位置がずれ難く、制御装置は目的のセルの位置を正確に把握して当該セルの空気供給量を調整するように空気給排装置を制御することができ、患者の床ずれや痛みを効果的に抑制することができるとされ、また、隣り合うセルに対応するそれぞれの圧力センサが互いに離れているので、各圧力センサは、対応するセル以外のセルの沈み込みによって引っ張られなくなり、患者がエアマット上に載ると該エアマットが適度に沈み込んで、エアマット上の患者の快適性が損なわれないとされている。

しかしながら、特許文献１に開示されているエアマット装置では、センサ部が利用者の身体とエアセルとの間に設置されているが、多少の軟質部材に覆われているとしても、これでは剛体であるセンサが間接的に身体に接触することになり、当該部位のマットレスの柔軟性が損なわれるため、本来の目的であり、最も重要な体圧分散性の大幅な悪化が避けられない。

本発明は、上述の問題を解決するためのもので、特に、介護用ベッドに使用されるマットレスまたは車椅子に使用されるクッションにおいて、利用者の体重に応じて、空気圧の自動制御によりマットレスまたはクッションの硬さや高さを最適かつ、自動的に保持させることにより、快適性と最適な体圧分散性が得られる空気圧を利用したエアマット装置またはエアクッション装置を提供することを目的としている。

上述の課題に対応するため、本発明は、以下の技術的手段を講じている。
即ち、請求項１記載の発明は、細長い袋状のエアセルをベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群を含むマットレスまたは袋状のエアセルを車椅子に寝かせた状態で複数設置させてなるエアセル群を含むクッションと、前記エアセルにエアを供給・排気するエア供給部と、前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記エア供給部を制御し、前記エアセルの内圧を自動的に調整する内圧調整部とを備え、前記センサは、内部にエアが封入され受圧面が押圧されると連結されたチューブを介して外部に内圧を伝達するセンサ素子と、当該センサ素子からのエア圧力を検知する圧力センサとで構成され、前記センサ素子が前記エアセルと、当該エアセルの並設面との間に介在し、前記マットレスまたはクッションの沈み込みに伴う前記エアセルからの押圧の大きさにより前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知することを特徴とする空気圧利用のエアマット装置またはエアクッション装置である。

また、請求項２記載の発明は、細長い袋状のエアセルをベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群を含むマットレスまたは袋状のエアセルを車椅子に寝かせた状態で複数設置させてなるエアセル群を含むクッションと、 前記エアセルにエアを供給・排気するエア供給部と、前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記エア供給部を制御し、前記エアセルの内圧を自動的に調整する内圧調整部とを備え、前記センサは、内部にエアが封入され受圧面が押圧されると連結されたチューブを介して外部に内圧を伝達するセンサ素子と、当該センサ素子からのエア圧力を検知する圧力センサとで構成され、前記センサ素子が隣接する前記エアセル間に介在し、前記マットレスまたはクッションの沈み込みに伴う前記エアセルからの押圧の大きさにより前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知する ことを特徴とする空気圧利用のエアマット装置またはエアクッション装置である。

さらに、請求項３記載の発明は、細長い袋状のエアセルをベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群を含むマットレスまたは袋状のエアセルを車椅子に寝かせた状態で複数設置させてなるエアセル群を含むクッションと、前記エアセルにエアを供給・排気するエア供給部と、前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記エア供給部を制御し、前記エアセルの内圧を自動的に調整する内圧調整部とを備え、前記センサは、前記エアセル群と、当該エアセル群の並設面との間に介在される受圧範囲を検出するシート状センサであり、当該シート状センサと、前記マットレスまたはクッションの沈み込みに伴う前記エアセルとの接触範囲の大きさから前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知することを特徴とする空気圧利用のエアマット装置またはエアクッション装置である。

続いて、請求項４記載の発明は、請求項１記載のエアマット装置またはエアクッション装置であって、前記センサは、前記エアセル１つに対して複数備えられ、前記センサ素子と、前記マットレスまたはクッションの沈み込みに伴う前記エアセルとの接触範囲の大きさから前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知することを特徴としている。 さらに、請求項５記載の発明は、細長い袋状のエアセルをベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群を含むマットレスまたは袋状のエアセルを車椅子に寝かせた状態で複数設置させてなるエアセル群を含むクッションと、前記エアセルにエアを供給・排気するエア供給部と、前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づいて、前記エア供給部を制御し、前記エアセルの内圧を自動的に調整する内圧調整部とを備え、前記センサは、内部にエアが封入され受圧面が押圧されると連結されたチューブを介して外部に内圧を伝達するセンサ素子と、当該センサ素子からのエア圧力を検知する圧力センサとで構成され、前記センサ素子が前記エアセルの外側上面近傍に設置され、前記マットレスまたはクッションの沈み込みに伴う上方側からの押圧の大きさにより前記マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知することを特徴とする空気圧利用のエアマット装置またはエアクッション装置である。

本発明によると、マットレスまたはクッションの沈み込み量を検出するセンサが、制御部へフィードバックし、そのフィードバックされた信号に基づいてエアセル内に適切なエアを供給・排気することで、エアセル内の空気圧を最適に、かつ、自動的に調整・保持することができるようになっているため、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対して、非常に優れた快適性や体圧分散性を提供することができる。

そして、マットレスまたはクッションの沈み込み量を検出するセンサをエアセルの上に載せる必要がないため、体圧分散性が損なわれることがない。 また、センサ素子が、軟質であるため、仮に、マットレスまたはクッションの沈み込み量を検出するセンサをエアセルの上に載せたとしても、体圧分散性が損なわれることはない。 さらに、従来のように、使用者または介護者がマットレスまたはクッションの硬さを設定する必要がないため、設定の手間と、設定ミスが発生せず、快適性と、利便性に非常に優れたものとなる。

本発明に係るエアマット装置の第１及び第４の実施形態の概要を示した図である。

本発明に係るエアマット装置の第１の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。

本発明に係るエアマット装置の第２及び第３の実施形態の概要を示した図である。

本発明に係るエアマット装置の第２の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。

本発明に係るエアマット装置の第３の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。

本発明に係るエアマット装置の第４の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。

本発明に係るエアマット装置の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るエアマット装置の第１及び第４の実施形態の概要を表したもので、図２は、本発明に係るエアマット装置の第１の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。 符号については、１０はエアマット装置、１２はマットレス、１４はエアセル、１６はエアセル群、１８はエア供給部、２０はセンサ、２１はセンサ素子、２２は圧力センサ、２４は内圧調整部、２６は軟質ベース、２８はカバーを示している。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、まず、図１に示すように、細長い袋状のエアセル１４をベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群１６を含むマットレス１２と、エアセル１４にエアを供給・排気するエア供給部１８とを備え、さらに、図２に示すマットレス１２の沈み込み量を検知するセンサ２０と、センサ２０の検知結果に基づいて、エア供給部１８を制御し、エアセル１４の内圧を自動的に調整する内圧調整部２４とを備えるものである。

本実施形態では、センサ２０は、図２に示すように、カバー２８で覆われ、軟質ベース２６上に並設された各エアセル１４と各エアセル１４の並設面との間に介在するセンサ素子２１と、センサ素子２１とチューブを介して連結された圧力センサ２２から構成されている。 なお、本実施形態では、軟質ベース２６を用いているが、検出精度上、センサ素子２１の直下が過度に沈まなければ良いので、硬質ベースなど、他の材質のものを用いても構わない。

センサ素子２１の内部には、エアが封入されており、センサ素子の受圧面が押圧されると、チューブを介して外部へと内圧を伝達するようになっており、そして、伝達された内圧を圧力センサ２２が検知するといった仕組みである。 つまり、本実施形態においては、センサ素子２１が、マットレス１２の沈み込みに伴うエアセル１４からの押圧を受け、それを圧力センサ２２に伝達し、その伝達を受けた圧力センサ２２が、内圧（圧力）値から、マットレス１２の沈み込み量を計算するものとなる。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、マットレス１２の外側にエア供給部１８が備えられているが、マットレス１２に内蔵するような構成としても良い。 また、エアセル１４の配置は、平面視で全面でも一部でも良く、エアセル１４の上方ないし下方、或いは、内部または、エアセル１４以外の部分に発泡ポリウレタンフォームや繊維状樹脂弾性部材を配置しても良い。 その他、マットレス１２内にベッド（背中部）の背上げ角度を検出するセンサを配置し、検出された角度により、よりきめ細やかな制御を行うようにしても良い。

続いて、本実施形態におけるエアマット装置１０の動作について説明する。 まず、マットレス１２に被介護者等が横になった際に、マットレス１２の沈み込み量をセンサ２０が検出していく。

次に、センサ２０が検出したマットレス１２の沈み込み量に基づいて、内圧調整部２４が、エア供給部１８を制御し、エアセル１４が、適切な硬さや高さになるよう、エアセル１４の内圧を自動的に調整していく。 このような構成とすることにより、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対し、非常に優れた快適性と体圧分散性を得られるわけである。 また、本実施形態は、本発明に係るエアクッション装置を車椅子に乗せた状態にも適用できるものである。

続いて、本発明に係るエアマット装置の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明に係るエアマット装置の第２及び第３の実施形態の概要を表したもので、図４は、本発明に係るエアマット装置の第２の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。 符号については、図１及び２と同様である。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、まず、図３に示すように、細長い袋状のエアセル１４をベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群１６を含むマットレス１２と、エアセル１４にエアを供給・排気するエア供給部１８とを備え、さらに、図３に示すマットレス１２の沈み込み量を検知するセンサ２０と、センサ２０の検知結果に基づいて、エア供給部１８を制御し、エアセル１４の内圧を自動的に調整する内圧調整部２４とを備えるものである。

本実施形態では、センサ２０は、図４に示すように、カバー２８で覆われ、並設された各エアセル１４と隣接するエアセル１４との間に介在するセンサ素子２１と、センサ素子２１とチューブを介して連結された圧力センサ２２から構成されている。

センサ素子２１の内部には、エアが封入されており、センサ素子の受圧面が押圧されると、チューブを介して外部へと内圧を伝達するようになっており、そして、伝達された内圧を圧力センサ２２が検知するといった仕組みである。 つまり、本実施形態においては、センサ素子２１が、マットレス１２の沈み込みに伴うエアセル１４からの押圧を受け、それを圧力センサ２２に伝達し、その伝達を受けた圧力センサ２２が、内圧（圧力）値から、マットレス１２の沈み込み量を計算するものとなる。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、マットレス１２の外側にエア供給部１８が備えられているが、マットレス１２に内蔵するような構成としても良い。 また、エアセル１４の配置は、平面視で全面でも一部でも良く、エアセル１４の上方ないし下方、或いは、内部または、エアセル１４以外の部分に発泡ポリウレタンフォームや繊維状樹脂弾性部材を配置しても良い。 その他、マットレス１２内にベッド（背中部）の背上げ角度を検出するセンサを配置し、検出された角度により、よりきめ細やかな制御を行うようにしても良い。

続いて、本実施形態におけるエアマット装置１０の動作について説明する。 まず、マットレス１２に被介護者等が横になった際に、マットレス１２の沈み込み量をセンサ２０が検出していく。

次に、センサ２０が検出したマットレス１２の沈み込み量に基づいて、内圧調整部２４が、エア供給部１８を制御し、エアセル１４が、適切な硬さや高さになるよう、エアセル１４の内圧を自動的に調整していく。 このような構成とすることにより、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対し、非常に優れた快適性と体圧分散性を得られるわけである。 また、本実施形態は、本発明に係るエアクッション装置を車椅子に乗せた状態にも適用できるものである。

次に、本発明に係るエアマット装置の第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図５は、本発明に係るエアマット装置の第３の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。 符号については、３０がシート状センサである以外は、図１及び２と同様である。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、まず、図３に示すように、細長い袋状のエアセル１４をベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群１６を含むマットレス１２と、エアセル１４にエアを供給・排気するエア供給部１８とを備え、さらに、図４に示すマットレス１２の沈み込み量を検知するセンサ２０と、センサ２０の検知結果に基づいて、エア供給部１８を制御し、エアセル１４の内圧を自動的に調整する内圧調整部２４とを備えるものである。

本実施形態では、センサ２０は、図５に示すように、カバー２８で覆われ、並設されたエアセル群１６と、エアセル１６の並設面との間に介在される受圧範囲を検出するシート状センサ３０から構成されている。 なお、本実施形態では、シート状センサ３０は、各エアセル１４と、各エアセル１４の並設面との間であって、エアセル１４の長手方向に沿って介在されているが、これは、本発明を限定するものではなく、例えば、沈み込みの大きい臀部などの体幹部を中心に、最大でマットレス全面に渡るようなものを用いても良いし、細切れのような形状のものを所定の位置に散在させるようにしても良い。

エアセル１４が押圧され、潰れると、シート状センサ３０の受圧面と、エアセル１４とが、徐々にその接触面の範囲を広げてくる。 シート状センサ３０は、その接触範囲の大きさを計測し、その数値から、マットレス１２の沈み込み量を計算するといった仕組みである。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、マットレス１２の外側にエア供給部１８が備えられているが、マットレス１２に内蔵するような構成としても良い。 また、エアセル１４の配置は、平面視で全面でも一部でも良く、エアセル１４の上方ないし下方、或いは、内部または、エアセル１４以外の部分に発泡ポリウレタンフォームや繊維状樹脂弾性部材を配置しても良い。 その他、マットレス１２内にベッド（背中部）の背上げ角度を検出するセンサを配置し、検出された角度により、よりきめ細やかな制御を行うようにしても良い。

続いて、本実施形態におけるエアマット装置１０の動作について説明する。 まず、マットレス１２に被介護者等が横になった際に、マットレス１２の沈み込み量をセンサ２０が検出していく。

次に、センサ２０が検出したマットレス１２の沈み込み量に基づいて、内圧調整部２４が、エア供給部１８を制御し、エアセル１４が、適切な硬さや高さになるよう、エアセル１４の内圧を自動的に調整していく。 このような構成とすることにより、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対し、非常に優れた快適性と体圧分散性を得られるわけである。 また、本実施形態は、本発明に係るエアクッション装置を車椅子に乗せた状態にも適用できるものである。

次に、本発明に係るエアマット装置の第４の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図６は、本発明に係るエアマット装置の第４の実施形態におけるマットレスの縦断面図である。 符号については、図１及び２と同様である。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、まず、図１に示すように、細長い袋状のエアセル１４をベッドの長手方向と直交する向きに寝かせた状態でベッドの長手方向に沿って複数本並設させてなるエアセル群１６を含むマットレス１２と、エアセル１４にエアを供給・排気するエア供給部１８とを備え、さらに、図５に示すマットレス１２の沈み込み量を検知するセンサ２０と、センサ２０の検知結果に基づいて、エア供給部１８を制御し、エアセル１４の内圧を自動的に調整する内圧調整部２４とを備えている。

本実施形態では、センサ２０は、図６に示すように、カバー２８で覆われ、軟質ベース２６上に並設された各エアセル１４と各エアセル１４の並設面との間に介在するセンサ素子２１と、センサ素子２１とチューブを介して連結された圧力センサ２２から構成されている。 本実施形態においては、１つのエアセル１４に対して、複数のセンサ素子２１がエアセル１４と軟質ベース２６の間に介在するかたちで並設されている。 また、軟質ベース２６を用いているが、検出精度上、センサ素子２１の直下が過度に沈まなければ良いので、硬質ベースなど、他の材質のものを用いても構わない。

センサ素子２１の内部には、エアが封入されており、センサ素子の受圧面が押圧されると、チューブを介して外部へと内圧を伝達するようになっており、そして、伝達された内圧を圧力センサ２２が検知するといった仕組みである。 つまり、本実施形態においては、マットレス１２の沈み込み量が増大すると、エアセル１４からの押圧を受けるセンサ素子２１が増加し、その増加が、エアセル１４と、センサ素子２１との接触範囲の増大になる。 そして、その接触範囲の大きさから、マットレス１２の沈み込み量を計算するものとなる。

本実施形態におけるエアマット装置１０は、マットレス１２の外側にエア供給部１８が備えられているが、マットレス１２に内蔵するような構成としても良い。 また、エアセル１４の配置は、平面視で全面でも一部でも良く、エアセル１４の上方ないし下方、或いは、内部または、エアセル１４以外の部分に発泡ポリウレタンフォームや繊維状樹脂弾性部材を配置しても良い。 その他、マットレス１２内にベッド（背中部）の背上げ角度を検出するセンサを配置し、検出された角度により、よりきめ細やかな制御を行うようにしても良い。

続いて、本実施形態におけるエアマット装置１０の動作について説明する。 まず、マットレス１２に被介護者等が横になった際に、マットレス１２の沈み込み量をセンサ２０が検出していく。

次に、センサ２０が検出したマットレス１２の沈み込み量に基づいて、内圧調整部２４が、エア供給部１８を制御し、エアセル１４が、適切な硬さや高さになるよう、エアセル１４の内圧を自動的に調整していく。 このような構成とすることにより、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対し、非常に優れた快適性と体圧分散性を得られるわけである。

続いて、本発明に係るエアマット装置の他の実施形態について説明する。 なお、図示はしないが、符号は、図１及び図２と同様とする。 他の実施形態としては、センサ２０のセンサ素子２１をエアセル１４とカバー２８の間、即ち、エアセル１４の外側上面近傍に設置させている。 そのため、マットレス１２の沈み込み量が増大すると、上方側からの押圧を受けるセンサ素子２１が、それを圧力センサ２２に伝達し、その伝達を受けた圧力センサ２２が、内圧（圧力）値から、マットレス１２の沈み込み量を計算することになる。

まず、マットレス１２に被介護者等が横になった際に、マットレス１２の沈み込み量をセンサ２０が検出していく。 次に、センサ２０が検出したマットレス１２の沈み込み量に基づいて、内圧調整部２４が、エア供給部１８を制御し、エアセル１４が、適切な硬さや高さになるよう、エアセル１４の内圧を自動的に調整していく。 このような構成とすることにより、あらゆる体重・体型・寝姿勢の使用者に対し、非常に優れた快適性と体圧分散性を得られるわけである。 なお、また、本実施形態は、本発明に係るエアクッション装置を車椅子に乗せた状態にも適用できるものである。

本発明は、特に介護用ベッドに使用される空気圧利用のマットレスまたは車椅子に使用される空気圧利用のクッションにおいて、マットレスまたはクッションの沈み込み量を検知し、エアセルの内圧を自動制御することによりマットレスまたはクッションの底づきを自動的に防止することで高い快適性を確保することができ、また、マットレスまたはクッションの硬さが自動で設定されることにより、操作ミスを排除し、高い利便性を提供することができる。

１０ エアマット装置１２ マットレス１４ エアセル１６ エアセル群１８ エア供給部２０ センサ２１ センサ素子２２ 内圧センサ２４ 内圧調整部２６ 軟質ベース２８ カバー３０ シート状センサ