本发明涉及能够实现通过使体压分散来改善躺卧舒适度等的流体单元式床垫(日文:流体セル式マットレス)和其控制方法。
背景技术:
以往,以通过使体压分散来改善躺卧舒适度等为目的,公知有一种利用多个单元来构成支承面的至少一部分的流体单元式的床垫。在该流体单元式床垫中,能够通过相对于形成在单元内的流体室供给、排出流体来使单元伸缩,因此,通过对例如流体的供给、排出进行控制,能够谋求利用体压的分散化、按摩效果等来改善躺卧舒适度等。
另外,能够利用阀对与单元的流体室相连通的流体流路(配管)的连通和切断进行切换来控制多个单元的伸缩。例如,在日本特开2007-144007号公报(专利文献1)中,在将单元和泵连接起来的配管上设有第一电磁阀~第三电磁阀。并且,在专利文献1的床垫中,利用所述电磁阀的开闭来对控制流体相对于单元的流体室的供给、排出,特别是,由于第三电磁阀设于每个单元,因此,通过第三电磁阀的开闭,能够针对每个单元来控制是否相对于流体室供给、排出流体,并且,还能够使各单元的流体室相互独立。
然而,在专利文献1所公开的床垫中,需要许多电磁阀,因此,构造和控制的复杂化、制造成本的增大等容易成为问题。另外,在多个第三电磁阀打开的状态下,当载荷输入到与打开了的电磁阀相连接的单元时,自输入有载荷的单元的流体室挤出的流体会流入与其他打开了的第三电磁阀相连接的单元的流体室,该单元的未期望的伸长变形会导致支承面难以与使用者的身体表面对应,还有可能对躺卧舒适度等带来不良影响。
另外,配置于相互较近的位置的单元能够对使用者的身体表面中的同一凸部或同一凹部进行支承,因此,期望利用流体的移动使配设于相互较近的位置的单元相互连动地伸缩,但在专利文献1的构造中,即使与打开了的电磁阀相连接的多个单元配设于互相远离的位置,也容许流体在这些单元之间移动,因此还存在如下不良情况:配设于较近的位置的单元之间的流体移动量减少,妨碍沿着身体表面的凹凸的支承面的迅速变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-144007号公报
技术实现要素:
发明要解决的问题
本发明是以上述情况为背景做出的,其解决课题在于提供一种能够利用简单的构造来实现能够尽可能迅速且精度良好地对应使用者的身体表面的凹凸的支承面的、构造新颖的流体单元式床垫。
另外,本发明的目的还在于提供一种能够在流体单元式床垫中与使用者的体压分布相应地简单且精度良好地控制单元的伸缩的、新颖的流体单元式床垫的控制方法。
用于解决问题的方案
以下,记载为了解决这样的课题而做成的本发明的技术方案。另外,以下记载的各技术方案中所采用的构成要件能够在可能的范围内以任意的组合被采用。
即,本发明的第一技术方案提供一种流体单元式床垫,该流体单元式床垫的用于支承使用者的支承面的至少一部分由单元构成,并且,该单元能够随着相对于被设成中空构造的该单元内的流体室供给、排出流体而伸缩,该流体单元式床垫的特征在于,在该流体单元式床垫中,设有包括多个所述单元地构成的单元组,构成该单元组的多个该单元的所述流体室经由组内连通通路相互连通,且在该组内连通通路上配设有用于对构成该单元组的多个该单元的该流体室之间的连通和切断进行统一切换的第一阀,另一方面,设有多个该单元组,将该多个单元组相互连接起来的组间连通通路连接于该多个单元组的各该第一阀,该组内连通通路的流通阻力小于包括该组间连通通路在内地构成的排出侧流路的流通阻力。
根据按照本发明的第一技术方案构造成的流体单元式床垫,由于利用第一阀对构成单元组的多个单元的流体室之间的连通和切断进行切换,因此,在连通状态下在单元相互间产生压力的分配,从而能够谋求体压的分散化等。另一方面,在切断状态下各单元的流体室独立,从而能够防止当较大的压力作用于特定的单元而使该单元收缩时,与接受到输入的单元同一单元组的其他单元在自接受到输入的单元流入的流体的作用下伸长,能够在支承面的压力作用部分处实现稳定的支承,并能够避免在其他部分出现支承面所不需要的变形,从而能够谋求改善躺卧舒适度等。
并且,由于利用第一阀对构成单元组的多个单元的流体室之间的连通和切断进行统一切换,因此,与针对每个单元配设阀的构造相比,能够减少阀的数量。并且,阀的切换控制也变得简单,还能够谋求控制装置的小型化等。
另外,例如,若将构成同一单元组的多个单元配置于相互较近的位置,使所述同一单元组的单元能够支承使用者的身体表面上的同一凸部或同一凹部,则在打开第一阀时,流体会优先在单元组内的移动,使构成单元组的多个单元相互连动地伸缩,从而使支承面在更短的时间内高精度地变形为与使用者的身体表面的凹凸相对应的形状,能够有利地谋求体压的分散化。另外,通过选择性地关闭第一阀,能够针对支承面的每一个由1个单元组构成的局部区域选择性地限制支承面的变形,从而能够在与身体表面的凹凸相对应的区域维持稳定的支承面。
本发明的第二技术方案以第一技术方案所述的流体单元式床垫为基础,在该流体单元式床垫中,设有用于对所述排出侧流路相对于外部的打开和切断进行切换的排出阀。
采用第二技术方案,不仅能够使流体在构成单元组的单元之间流动,还能够利用排出阀将流体自流体室向外部排出,因此,能够调节支承面的变形特性并能够更有效地实现体压分散。
本发明的第三技术方案以第一技术方案或第二技术方案所述的流体单元式床垫为基础,用于向所述单元的所述流体室供给流体的泵连接于所述排出侧流路。
采用第三技术方案,由于能够利用泵自外部向流体室供给流体,因此能够调节支承面的变形特性。另外,通过以与第二技术方案组合起来的方式采用第三技术方案,在压力作用时,能够利用排出阀将流体室内的流体向外部排出,并且,在解除压力作用时,能够利用泵向流体室补充流体。
本发明的第四技术方案以第一技术方案~第三技术方案中任意一个技术方案所述的流体单元式床垫为基础,在该流体单元式床垫中,设有用于对所述流体室的经由所述组间连通通路在多个所述单元组之间的连通和切断进行统一切换的第二阀,且与该组间连通通路协同构成所述排出侧流路的外部流路连接于该第二阀,该组间连通通路的流通阻力大于所述组内连通通路的流通阻力且小于该外部流路的流通阻力。
采用第四技术方案,由于能够利用第二阀对容许和阻止流体经由组间连通通路在单元组之间的移动进行切换,因此,通过容许流体在单元组之间的移动,能够更有效地实现压力的分散化。另一方面,通过阻断流体在单元组之间的移动,例如容许流体仅在配设得较近的、构成单元组的单元的流体室之间移动,能够更迅速地实现沿身体表面的凹凸的支承面。
本发明的第五技术方案以第一技术方案~第四技术方案中任意一个技术方案所述的流体单元式床垫为基础,所述排出侧流路长于所述组内连通通路。
采用第五技术方案,易于使组内连通通路的流通阻力小于排出侧流路的流通阻力。
本发明的第六技术方案以第一技术方案~第五技术方案中任意一个技术方案所述的流体单元式床垫为,在该流体单元式床垫中,设有片状的压力传感器,该压力传感器具有在弹性体层的一个面叠合电极且在弹性体层的另一个面叠合电极而成的构造,其中,叠合于弹性体层的一个面的电极和叠合于弹性体层的另一个面的电极向相互不同的方向延伸,并且,该压力传感器通过对沿叠合于弹性体层的一个面的电极和叠合于弹性体层的另一个面的电极的相对方向作用于在叠合于弹性体层的一个面的电极和叠合于弹性体层的另一个面的电极的交叉相对部分处构成的压力检测部的压力进行检测,来检测所述支承面的压力分布,所述第一阀根据该压力传感器的检测结果来切换成连通状态或切断状态,且该压力传感器具有厚度方向上的伸缩性和面方向上的伸缩性。
采用第六技术方案,根据压力传感器对作用于支承面的压力进行检测的检测结果来控制第一阀的开闭,由此,能够对支承面沿着使用者的身体表面的凹凸的变形精度良好地进行控制,从而能够有利地实现利用体压的分散化来改善躺卧舒适度等。并且,通过使压力传感器具有伸缩性,在例如压力传感器配设在支承面上等情况下,能够使压力传感器追随支承面的变形而变形,从而能够避免因压力传感器顶住等而使躺卧舒适度变差。
本发明的第七技术方案是流体单元式床垫的控制方法,其特征在于,该流体单元式床垫的控制方法是第二技术方案~第六技术方案中任意一个技术方案所述的流体单元式床垫的控制方法,该流体单元式床垫的控制方法包括如下步骤:排出阀打开步骤,在该排出阀打开步骤中,在压缩力作用于所述单元时打开所述排出阀;以及第一阀打开步骤,在该第一阀打开步骤中,在打开该排出阀的同时或者在打开该排出阀之后打开所述第一阀。
采用第七技术方案,通过打开第一阀,从而同时开始流体在构成单元组的单元的流体室之间的移动和流体在排出阀的作用下向外部的排出,能够利用流体的移动和排出来迅速地谋求体压的分散化。
本发明的第八技术方案是流体单元式床垫的控制方法,其特征在于,该流体单元式床垫的控制方法是第二技术方案~第六技术方案中任意一个技术方案所述的流体单元式床垫的控制方法,该流体单元式床垫的控制方法包括如下步骤:第一阀打开步骤,在该第一阀打开步骤中,打开所述第一阀;以及排出阀打开步骤,在该排出阀打开步骤中,自打开该第一阀起经过规定时间之后打开所述排出阀。
采用第八技术方案,将关闭排出阀并打开第一阀的状态维持规定时间,使支承面变形为与体压分布相对应的形状,之后,通过打开排出阀来在整个支承面谋求降低压力。由此,能够充分地实现体压分散并避免流体的过量排出,从而能够有利地防止产生触底(日文:底付き)等问题。
本发明的第九技术方案以第七技术方案或第八技术方案所述的流体单元式床垫的控制方法为基础,在所述第一阀打开步骤中同时打开多个所述第一阀。
采用第九技术方案,通过同时打开多个第一阀,从而使构成多个单元组的单元的流体室相互连通,能够谋求体压的分散化。此外,通过以与第七技术方案组合起来的方式采用第九技术方案,能够自多个单元组的单元的流体室分别排出流体,从而能够更迅速地实现体压分散。另一方面,通过以与第八技术方案组合起来的方式采用第九技术方案,关闭排出阀并打开多个第一阀,由此,容许流体在单元组之间的移动,支承面能够更高效地变形为沿身体表面的形状。
发明的效果
采用本发明,通过利用第一阀对构成单元组的多个单元的流体室相互的连通和切断进行切换,能够谋求在连通状态下利用流体的移动来使体压分散化等,并且,在切断状态下各单元的流体室独立,从而防止了流体在流体室之间移动,因此,能够在支承面的压力作用部分处实现稳定的支承,并能够避免在支承面的其他部分出现不需要的变形,从而能够谋求改善躺卧舒适度等。并且,由于利用第一阀对构成单元组的多个单元的流体室之间的连通和切断进行统一切换,因此,与针对每个单元配设阀的构造相比,能够减少阀的数量,阀的切换控制也变得简单。
附图说明
图1是表示作为本发明的第一实施方式的流体单元式床垫的分解立体图。
图2是图1的流体单元式床垫的纵剖视图。
图3是表示图1的流体单元式床垫中的单元和配管的结构的配管示意图。
图4是表示构成图1的流体单元式床垫的第一阀的剖视图,其中,图4的(a)表示第一阀的打开状态,图4的(b)表示第一阀的关闭状态。
图5是表示构成图1的流体单元式床垫的第二阀的剖视图,其中,图5的(a)表示第二阀的打开状态,图5的(b)表示第二阀的关闭状态。
图6是构成图1的流体单元式床垫的压力传感器的分解立体图。
图7是表示图1的流体单元式床垫的控制方法的一个例子的流程图。
图8是表示图1的流体单元式床垫的控制方法的另一个例子的流程图。
附图标记说明
10、流体单元式床垫;12、床垫主体;14、压力传感器;30、单元;32、流体室;42、支承面;44、组内配管;46、组内连通通路;48、单元组;50、第一阀;72、组间配管;74、第二阀;84、组间连通通路;86、外部配管;88、泵;90、排出阀;92、外部流路;94、排出侧流路。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
图1中以分解状态示出了作为本发明的第一实施方式的流体单元式床垫10(以下称为床垫10)。床垫10包括床垫主体12、压力传感器14以及上缓冲件16。在以下的说明中,上下方向指的是成为铅垂方向的图1中的上下方向。另外,宽度方向指的是成为仰卧在床垫10上的使用者的左右方向的、床垫10的短边方向,长度方向指的是成为躺卧在床垫10上的使用者的体轴方向的、床垫10的长边方向。
如图1、2所示,床垫主体12包括:底板部18,其为大致矩形平板形状;端座部20、20,该端座部20、20配设在底板部18上的宽度方向(在图2中为左右方向)上的两端部;以及缓冲部22,其配设在底板部18上的位于所述端座部20、20之间的部分。
底板部18由例如独立气泡且发泡率较低且较硬的聚氨酯泡沫等形成,底板部18能够在使用者、护理者(看护者)等所带来的载荷的作用下产生一定程度的弹性变形,并且,与后述的上缓冲件16相比,底板部18不易变形。此外,底板部18在长度方向(与图2的纸面正交的方向)上的中间部分分割为头部侧和腿部侧。
如图1所示,端座部20由与底板部18相同的材质形成,并具有如下构造:多个配设在底板部18的宽度方向端部上的柱状下部24沿长度方向以规定的间隔设置,并且,沿长度方向连续延伸的梁状上部26载置于柱状下部24。此外,端座部20在与底板部18的分割位置相对应的位置处分割为头部侧和腿部侧。
缓冲部22包括3个弹性支承体28、28、28和多个单元30、30、...、30。弹性支承体28由与底板部18和端座部20相同的材质形成,并具有沿宽度方向延伸的矩形块形状。在本实施方式中,两个弹性支承体28、28在长度方向上邻接地配设于用于对未图示的使用者的后背进行支承的部分,1个弹性支承体28以自其他两个弹性支承体28远离的方式配设于用于对未图示的使用者的脚进行支承的部分。
如图2所示,单元30为由合成树脂膜等形成的中空的袋状,在单元30的内部具有流体室32。在该流体室32内填充有流体,且能够经由设于单元30的下端的单元侧端口34相对于流体室32供给、排出流体。并且,单元30能够随着相对于流体室32供给、排出流体而沿上下方向伸缩。流体室32内的流体并没有特别限定,能够采用各种气体、液体,在本实施方式中,作为流体,采用了空气。
此外,本实施方式的单元30设为如下构造,将上部袋体36和下部袋体38上下重叠配置,并在叠合起来的中央部分形成通孔,从而形成了流体室32,单元30具有在上下中间部分设有缩径部的两层形状。由此,能够实现提高支承面42(后述)相对于使用者的身体表面形状的变形追随性、扩大单元30的上下方向上的伸缩行程等。
如图1所示,这样的单元30配设于端座部20、20的宽度方向之间的在长度方向上与3个弹性支承体28、28、28错开的位置,多个单元30二维地排列配置。在本实施方式中,单元30沿宽度方向排列有6列,在用于对使用者的头部进行支承的部分配设有18个单元30,且在用于对使用者的腰部和腿部进行支承的部分配设有54个单元30。此外,多个单元30也可以分别独立地配设,但在本实施方式中,通过将向下方突出的单元侧端口34固定于由聚氨酯泡沫等形成的连结片40,将所述单元30相互定位且能够将这些单元30一体地进行处理。
这样,通过将3个弹性支承体28、28、28和多个单元30配设在底板部18上的端座部20、20的宽度方向之间,从而构成了床垫主体12。该床垫主体12的上表面为支承面42,支承面42构成为包括单元30的上表面。此外,本实施方式的端座部20、20是例如供使用者在自床垫10上向轮椅移动时落座或护理者(看护者)放置手、膝部等的区域,其比较硬且形状稳定,因此,当使用者躺卧在由缓冲部22构成的支承面42的宽度方向中央部分时,能够获得优异的缓冲性(体压分散性)。
另外,如图3所示,在各单元30的单元侧端口34连接有组内配管44。组内配管44为中空管状,在本实施方式中,配管44与在宽度方向上排列配设的3个单元30、30、30的各单元侧端口34相连接。并且,3个单元30、30、30的流体室32通过由组内配管44的内孔和后述的第一阀50的第一内部流路62构成的组内连通通路46相互连通,由所述3个单元30、30、30构成单元组48。此外,在本实施方式中,沿床垫主体12的宽度方向排列设置有两个单元组48、48,在整个床垫主体12中设有24个单元组48。
并且,在组内配管44上连接有第一阀50。第一阀50为多端口阀,在本实施方式中为图4所示那样的滑阀。该第一阀50具有如下构造:滑阀芯54能够在轴向上相对于筒状的套筒52滑动地插入到套筒52中。此外,在此,说明了采用滑阀的例子,但作为第一阀50和后述的第二阀74,能够采用例如提升阀等各种公知构造的多端口阀。
套筒52是具有滑阀芯容纳空间56的筒状构件,在套筒52的周壁形成有3个第一端口58、58、58。第一端口58为筒状并自套筒52朝向外周突出,且第一端口58的内孔贯穿套筒52的周壁而与滑阀芯容纳空间56相连。并且,在套筒52的周壁上形成有第二端口60。该第二端口60为与第一端口58相同的构造,该第二端口60的内孔在与第一端口58不同的部位贯穿套筒52的周壁而与滑阀芯容纳空间56相连。于是,由套筒52的内孔、第一端口58的内孔以及第二端口60的内孔形成了第一内部流路62,组内连通通路46构成为包括第一内部流路62,由此,第一阀50配设在组内连通通路46上。本实施方式的第一内部流路62的由第一端口58的内孔构成的那一侧的端部分支成3个。另外,在套筒52上形成有贯穿周壁的排气孔64。
滑阀芯54整体上为大致圆柱形状并容纳于套筒52的滑阀芯容纳空间56,与套筒52滑动接触的4个大径部66、66、66、66以在轴向上隔开规定的距离的方式设置。
此外,虽然省略了图示,在套筒52的基端侧(图3中的左侧)安装有电磁式致动器的定子,且在滑阀芯54的基端部分安装有电磁式致动器的可动元件,能够利用电磁式致动器的输出来使滑阀芯54相对于套筒52沿轴向(图3中的左右方向)位移。作为该电磁式致动器,只要是能够获得线性的输出的电磁式致动器,就能够采用各种公知的构造,例如,能够采用日本特开2007-211857号公报所记载的构造等。不过,第一阀50和后述的第二阀74也可以为例如利用液压、气压进行工作的阀。
并且,在第一阀50中,在滑阀芯54的大径部66位于与各第一端口58的向套筒52内开口的开口部错开的位置的图4的(a)的状态下,在滑阀芯54的大径部66之外的部分的外周侧,第一端口58和第二端口60相连通,第一内部流路62成为连通状态。
另一方面,在滑阀芯54的大径部66位于各第一端口58的开口部的图4的(b)的状态下,各第一端口58的开口部被滑阀芯54的大径部66封堵,第一内部流路62成为切断状态。这样,在第一阀50中,通过滑阀芯54的轴向(在图4中为左右方向)上的移动,能够对3个第一端口58、58、58的连通与切断进行统一切换。此外,在本实施方式中,在滑阀芯54的顶端与套筒52的顶端在轴向上相对的空间配设有螺旋弹簧70,利用未图示的电磁式致动器的输出将螺旋弹簧70压缩而使第一内部流路62连通,并且,通过解除电磁式致动器的输出,从而基于螺旋弹簧70的弹性使滑阀芯54向初始位置移动,由此切断第一内部流路62。另外,排气孔64形成于比滑阀芯54靠顶端侧的位置,降低在电磁式致动器输出时作用于滑阀芯54的顶端的空气弹簧的作用。
对于做成所述构造的第一阀50的3个第一端口58、58、58分别安装有组内配管44,所述3个第一端口58、58、58分别通过组内配管44连接于3个单元30、30、30的单元侧端口34、34、34。由此,由组内配管44的内孔和第一阀50的第一内部流路62构成将3个单元30、30、30的流体室32相互连通的组内连通通路46。并且,利用第一阀50对构成同一单元组48的3个单元30、30、30的各流体室32之间的连通和切断进行统一切换。
另一方面,在第一阀50的第二端口60安装有组间配管72。如图3所示,组间配管72以将多个第一阀50的第二端口60相互连接起来的方式设置,在本实施方式中,组间配管72的一侧端部连接于第一阀50的第二端口60,且组间配管72的另一侧端部连接于第二阀74。
第二阀74为与第一阀50相同的滑阀等,在本实施方式中,如图5所示,在套筒76上设有两个第三端口78、78且设有1个第四端口80,在滑阀芯54形成有3个大径部66、66、66。于是,由套筒76的内孔、第三端口78、78的内孔以及第四端口80的内孔形成了第二内部流路82。此外,对于第二阀74中的被认为与第一阀50实质上相同的构件和部位,在图中标注相同的附图标记并省略说明。
并且,在两个第三端口78、78分别安装有组间配管72,第二阀74的第三端口78、78与两个第一阀50、50的各第二端口60利用组间配管72、72连接起来,两个单元组48、48经由组间配管72和第二阀74相互连接起来。由此,构成两个单元组48、48的多个单元30的流体室32通过由组内配管44的内孔和第一阀50的第一内部流路62构成的组内连通通路46以及由组间配管72的内孔和第二阀74的第二内部流路82构成的组间连通通路84相互连通。
并且,在第二阀74的第四端口80安装有外部配管86。外部配管86是与组内配管44、组间配管72相同的管,外部配管86的一侧端部安装于第二阀74的第四端口80,且外部配管86的另一侧端部安装于泵88和排出阀90,由此,如图3所示,将第二阀74的第四端口80与泵88和排出阀90连接起来。由此,构成两个单元组48、48的多个单元30的流体室32通过组内连通通路46、组间连通通路84以及由外部配管86的内孔构成的外部流路92而与泵88和排出阀90相连通。此外,在本实施方式中,如图1、2所示,外部配管86贯穿端座部20的柱状下部24地沿长度方向延伸,并自端座部20的腿部侧端部向外部伸出而与泵88和排出阀90相连接。
并且,在第一阀50和第二阀74打开的状态下,能够选择性地执行利用泵88向流体室32供给空气的操作和经由排出阀90将流体室32的空气排出的操作。此外,在本实施方式中,用于向单元30的流体室32压送空气的泵88和用于经由外部流路92对单元30的流体室32相对于大气的打开和切断进行切换的排出阀90分开设置,但也能够是,利用能够相对于流体室32进行空气的供给、排出的装置来兼具有泵88和排出阀90的功能。
另外,在打开了第一阀50且关闭了第二阀74的状态下,构成同一单元组48的3个单元30、30、30的各流体室32相互连通,且属于不同单元组48的单元30的流体室32之间被切断。由此,在配设于相互较近的位置而构成同一单元组48的3个单元30、30、30中,容许因空气在流体室32之间移动而产生的支承面42的变形。其结果,对使用者的身体表面的凸部进行支承的单元30进行收缩且同一单元组48内的其他单元30伸长,由此,支承面42沿着身体表面的凹凸尽可能迅速地变形,从而能够谋求迅速且高程度地完成体压的分散化。另一方面,在构成配设于相互远离的位置的另一单元组48的单元30之间,由于阻止了空气在流体室32之间移动,因此,能够防止空气自接受到输入的单元30的流体室32向远处的单元30的流体室32移动,从而能够谋求防止触底等。此外,在关闭了第二阀74的状态下,利用泵88向流体室32供给空气的操作和利用排出阀90将流体室32的空气排出的操作均被阻止。
另外,通过关闭第一阀50,从而将构成同一单元组48的3个单元30、30、30的各流体室32之间切断。由此,使3个单元30、30、30的流体室32、32、32独立,能够限制所述单元30、30、30的伸缩而谋求支承面42的稳定化。
在此,组内连通通路46的流通阻力小于由组间连通通路84和外部流路92构成的排出侧流路94的流通阻力。在本实施方式中,单元组48内的相互较近地配置的单元30、30、30相互连接起来的组内连通通路46与将单元组48、48相互连接起来的组间连通通路84和将组间连通通路84连接于泵88、排出阀90的外部流路92两者截面积大致相同,且组内连通通路46短于组间连通通路84和外部流路92,由此使组内连通通路46的流通阻力小于排出侧流路94的流通阻力。
像这样,通过使组内连通通路46的流通阻力小于排出侧流路94的流通阻力,在第一阀50和第二阀74均打开的状态下,与空气在不同单元组48、48之间移动相比,空气会优先在构成同一单元组48的单元30、30、30的各流体室32之间移动。
并且,组间连通通路84的流通阻力大于组内连通通路46的流通阻力且小于外部流路92的流通阻力。由此,与空气在不同单元组48、48之间移动相比,空气会优先在构成同一单元组48的单元30、30、30的各流体室32之间移动,并且,与流体室32内的空气向外部排出相比,空气会优先在不同单元组48、48之间移动。在本实施方式中,通过使组间连通通路84的长度长于组内连通通路46且短于外部流路92,从而使组间连通通路84的流通阻力大于组内连通通路46的流通阻力且小于外部流路92的流通阻力。
此外,对于组内连通通路46、组间连通通路84以及外部流路92这三者的流通阻力的差异,除了能够如上述那样利用通路长度的差异进行设定之外,还能够利用例如通过增大通路截面积、使通路壁内面平滑、在通路壁内表面上设置低摩擦层来减小流通阻力等各种方法来进行设定。
如图1所示,压力传感器14叠合于这样的床垫主体12的支承面42。压力传感器14整体上为挠性的片状,在本实施方式中还具有面方向上的伸缩性和厚度方向上的伸缩性。如图6所示,该压力传感器14具有在作为弹性体层的电介质层96的一个面上叠合有弹性片98a且在电介质层96的另一个面上叠合有弹性片98b的构造。
电介质层96由电绝缘性弹性体、树脂发泡体形成且为板状或片状,其能够在面方向和厚度方向上弹性地进行伸缩变形。此外,作为电介质层96的形成材料,优选采用例如硅橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚型橡胶、丙烯酸类橡胶、表氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯-聚偏二氯乙烯共聚物、乙烯-乙酸共聚物等。并且,电介质层96也可以为发泡体,只要能够确保需要的介电常数和柔软性即可,该发泡体不限于必须利用独立气泡来呈现均质的相的发泡体,也可以是,例如,通过形成连续气泡等而呈现不均匀的相。另外,能够根据后述的压力检测部106所要求的相对介电常数、柔软性来对电介质层96的厚度、形成材料等适当地进行设定。
弹性片98a和弹性片98b在本实施方式中为俯视大致矩形,彼此由大致相同的材料且以大致相同的形状形成,该弹性片98a和弹性片98b是由纤维、具有橡胶弹性的弹性体形成的电绝缘性的片,均容许厚度方向上的弯曲变形和面方向上的伸缩变形。并且,在弹性片98a、98b的周上的一边排列设有向外周突出的一组连接片100、102。此外,弹性片98a、98b的形成材料并不受特别限定,优选采用例如硅橡胶、乙烯-丙稀共聚型橡胶、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚型橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚型橡胶、丙烯酸类橡胶、表氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、聚酯纤维、丙烯腈纤维等。另外,为了易于理解,将图中的弹性片98a、98b设成了透明,但也可以为不透明。
并且,在弹性片98a的下表面形成有电极104a,且在弹性片98b的上表面形成有电极104b。电极104a、104b均由将导电性的金属、导电性填料混合而成的弹性体形成,且为直线地延伸的薄壁带状。另外,电极104a、104b分别并列地排列形成有多个,且所述电极104a和电极104b以互相倾斜的方式延伸,在本实施方式中所述电极104a和电极104b沿互相大致正交的方向延伸。
另外,弹性片98a、98b扩展到比电极104a、104b的配设区域靠外侧的位置,在弹性片98a、98b的比电极104a、104b靠外侧的位置分别利用导电性材料印刷有未图示的印刷布线。并且,弹性片98a的印刷布线自电极104a的一端延伸到一个连接片100,且弹性片98b的印刷布线自电极104b的一端延伸到另一个连接片102。此外,印刷布线例如能够作为如下那样的布线图案来获得,该布线图案是通过在弹性片98a、98b的表面上印刷导电墨水而成的。并且,电极104a、104b也能够与印刷布线同样地在弹性片98a、98b上印刷由导电性弹性体形成的导电墨水而形成。另外,弹性片98a、98b在电极104a、104b的配设区域和印刷布线的形成区域之外的外周端部通过粘接剂、粘接带等相互固定起来。
将做成所述构造的弹性片98a和弹性片98b分别自电介质层96的上侧和下侧叠合起来。由此,使弹性片98a的电极104a和弹性片98b的电极104b以夹着电介质层96互相相对的方式交叉地配置。于是,在电极104a和电极104b的隔着电介质层96交叉相对的部分处构成了电容器,利用该电容器构成了压力检测部106。此外,在图6的(a)中,利用细线图示了电介质层96和电极104a、104b。
当向电介质层96和弹性片98a、98b的层叠方向(上下方向)施加压力时,在这些电极104a、104b的交叉相对部分(压力检测部106)处,电介质层96变形而使电极104a、104b之间的距离变短,接受到输入后的压力检测部106的静电容量发生变化。因此,通过对各压力检测部106的静电容量的变化进行检测,能够检测出施加于各压力检测部106的压力,从而构成了压敏部108,能够利用多个压力检测部106检测出作用于压敏部108的压力的分布。总之,压力传感器14被设为如下那样的静电容量型传感器,电极104a、104b的各交叉部分(压力检测部106)作为静电容量型压力检测元件发挥功能,根据各压力检测元件的检测结果来检测压力分布。此外,压力传感器14具有厚度方向上的伸缩性指的是,压力传感器14能够相对于厚度方向上的压缩输入进行收缩变形且在解除输入时压力传感器14能在弹性的作用下恢复到原来的形状,压力传感器14也可以是未必能够在厚度方向上比初始形状伸长的传感器。
另外,在端座部20的柱状下部24的长度方向之间配设有控制装置110(参照图1),且电极104a、104b经由印刷布线与控制装置110电连接,自控制装置110向电极104a、104b供给检测用电流,并利用控制装置110对压力检测部106的静电容量值进行检测。并且,控制装置110配设于端座部20,利用连同外部配管86一起配设且沿长度方向延伸的未图示的电气布线将控制装置110连接于未图示的外部电源、运算装置等。另外,控制装置110与第一阀50、第二阀74相连接,控制装置110向第一阀50、第二阀74发送开闭信号,从而根据压力传感器14的检测结果使所述第一阀50、第二阀74开闭。
另外,如图1所示,上缓冲件16叠合于床垫主体12的支承面42。上缓冲件16由大致板状的柔软的聚氨酯泡沫形成。
并且,3个压力传感器14、14、14以沿长度方向排列的方式配设在床垫主体12的支承面42上,且上缓冲件16叠合在床垫主体12和压力传感器14、14、14之上,压力传感器14、14、14在床垫主体12与上缓冲件16之间相对于支承面42定位。压力传感器14、14、14的各压力检测部106被定位于各单元30的上表面,各压力检测部106能够对作用于支承面42的压力精度良好地进行检测。此外,压力传感器14可以配设在床垫主体12与上缓冲件16之间并进行定位,也可以是,在上缓冲件16上设置用于容纳压力传感器14的袋状的定位体,将容纳于定位体的压力传感器14定位在支承面42上。
利用如此配设在支承面42上的压力传感器14、14、14对支承面42的压力分布进行检测,并根据由压力传感器14、14、14检测出的支承面42的压力分布对第一阀50、第二阀74以及排出阀90的打开和关闭的切换进行控制,并且对泵88的工作和停止进行控制。
在根据按照这样的本实施方式构造成的床垫10中,组内连通通路46的流通阻力小于由组间连通通路84和外部流路92构成的排出侧流路94的流通阻力。由此,在第一阀50、第二阀74打开的状态下,同一单元组48的单元30、30、30相互连动地进行伸缩,因此,支承面42的由所述单元30、30、30构成的部分易于沿着身体表面的凹凸迅速地变形。具体而言,例如,当压缩力作用于特定的单元30时,自接受到输入的单元30流出的空气流入同一单元组48的其他单元30、30,接受到输入的单元30收缩,而其他单元30、30伸长。因此,支承身体表面的凸部的顶点的单元30收缩,且支承顶点之外的部位的单元30、30伸长,从而使单元组48在较大的范围内迅速地抵接于身体表面的凸部,因此能够有利地谋求体压的分散化。
另外,组间连通通路84的流通阻力大于组内连通通路46的流通阻力且小于外部流路92的流通阻力。由此,与空气在不同单元组48、48之间移动相比,空气会优先在同一单元组48内移动,并且,与空气自流体室32向大气中排出相比,空气会优先在不同单元组48、48之间移动。因此,能有效地产生支承面42沿着使用者的身体表面进行的变形,且限制空气自流体室32向大气中排出,从而能够避免因空气的过量排出而产生触底等问题。
并且,在本实施方式中,组内连通通路46、组间连通通路84、外部流路92这三者的流通阻力的差异是利用所述通路的长度的差异来设定的,能够简单地实现作为目标的流通阻力的差异。
另外,在床垫10中,利用第一阀50对配设于相互较近的位置且构成同一单元组48的三个单元30、30、30的各流体室32的相互的连通和切断进行统一切换。由此,能够利用较少的阀对容许空气在单元组48内移动的状态和各单元30的流体室32相互独立的状态进行切换。
并且,在床垫10中,将在宽度方向上排列配置的两个单元组48、48连接起来的组间配管72连接于第二阀74,利用第二阀74对构成一个单元组48的单元30、30、30的各流体室32和构成另一个单元组48的单元30、30、30的各流体室32之间的连通和切断进行统一切换。由此,能够利用较少的阀对容许空气在单元组48之间移动的状态和单元组48、48相互独立的状态进行切换。
此外,由于利用较少的阀对容许和阻止空气在单元组48内和单元组48之间的移动进行切换,因此,阀的切换控制也能够变得简单。
另外,在本实施方式中,通过将泵88和排出阀90安装于外部配管86,能够改变单元30的流体室32内的空气的总量,与仅容许空气在流体室32之间移动且将流体室32内的空气的总量保持为大致恒定的情况相比,能够更有利地实现体压的分散化。
另外,由于能够根据压力传感器14所检测出的支承面42的压力分布的检测结果来对控制支承面42的变形的第一阀50、第二阀74、泵88、排出阀90等进行控制,因此能够有效地实现基于支承面42的变形的体压的分散化。并且,由于容许压力传感器14在厚度方向上弯曲变形和在面方向上伸缩变形,因此,即使是将压力传感器14配设在支承面42上的构造,也能够通过使压力传感器14追随支承面42的变形而避免对躺卧舒适度造成的不良影响。
另外,在床垫10中,在使用者躺在支承面42上之前(使用前),第一阀50被关闭,各单元30的流体室32分别被独立地密闭起来。由此,能够防止在使用者躺卧在支承面42上时单元30被过度地压扁而产生触底的情况。并且,在使用床垫10时,例如,按照图7的流程图所示的流体单元式床垫10的控制方法对第一阀50、第二阀74的开闭进行控制。
即,当使用者躺卧在支承面42上而对单元30作用压缩力时,压力传感器14对施加于支承面42的压力的作用进行检测。然后,控制装置110根据压力传感器14的检测结果向排出阀90发送打开信号而打开排出阀90。由此,完成排出阀打开步骤s1。
另外,在打开排出阀90的同时或者在打开排出阀90之后,控制装置110向第一阀50和第二阀74发送打开信号而打开第一阀50、第二阀74。由此,完成第一阀打开步骤s2和第二阀打开步骤s3。通过完成第一阀打开步骤s2,从而将组内连通通路46切换为连通状态而使同一单元组48内的单元30的流体室32相互连通,并且,通过完成第二阀打开步骤s3,从而将由组间连通通路84和外部流路92构成的排出侧流路94切换成连通状态而容许空气在单元组48之间移动,并使单元30的流体室32向大气开放。
在本实施方式中,在第一阀打开步骤s2中,对全部的第一阀50、50、...、50的开闭统一地同时进行切换。不过,既可以是,分别对各第一阀50的开闭独立地进行切换,也可以是,对第一阀50中的几个第一阀50的开闭统一地同时进行切换。另外,在第二阀打开步骤s3中,对全部的第二阀74、74、...、74的开闭统一地同时进行切换,但既可以是,分别对各第二阀74的开闭独立地进行切换,也可以是,对第二阀74中的几个第二阀74的开闭统一地同时进行切换。
然后,通过使空气经由组内连通通路46在同一单元组48内的单元30的流体室32之间移动,从而使单元组48内的3个单元30、30、30中的被作用有比较大的压力的单元30收缩且使3个单元30、30、30中的被作用有比较小的压力的单元30伸长。其结果,支承面42的由各单元组48构成的部分分别变形为沿使用者的身体表面的凹凸的形状,能够谋求体压的分散化。
然后,在宽度方向上相邻的两个单元组48、48之间,单元30的流体室32相互连通,从而容许空气在所述流体室32之间移动且使流体室32经由排出阀90向大气中开放。其结果,能够谋求降低单元组48、48之间的压力的差,且能够通过自流体室32向大气中排出空气来降低体压。
另外,通过在打开排出阀90的同时或者在打开排出阀90之后打开第一阀50、第二阀74,从而同时进行空气在单元组48内的移动、空气在单元组48之间的移动以及空气向大气中的排出。由此,能够在更短的时间内实现基于单元30的伸缩的压力的分散化。并且,由于组内连通通路46的流通阻力小于排出侧流路94的流通阻力,因此,与空气在单元组48之间移动、空气自单元组48向外部排出相比,空气会优先在单元组48内移动,从而支承面42易于沿着使用者的身体表面的凹凸变形。并且,由于组间连通通路84的流通阻力小于外部流路92的流通阻力,因此,与空气向大气中排出相比,空气会优先在单元组48之间移动,从而支承面42易于沿着使用者的身体表面的凹凸变形,且能够防止空气的过度排出。
当由于空气在流体室32之间移动和空气向大气中排出所实现的体压的分散化而使压力传感器14所检测到的压力变得足够小时,控制装置110向第一阀50发送关闭信号而关闭第一阀50,由此完成第一阀关闭步骤s4。不过,当在完成阀关闭步骤s4后,压力传感器14检测到较大的压力时,控制装置110再次发送第一阀50的打开信号而再次打开第一阀50,由此,能适当地利用排出阀90将空气自流体室32向大气中排出等。此外,也能够是,在关闭第一阀50之前关闭第二阀74,使组内连通通路46相连通且将组间连通通路84和外部流路92切断,由此,能够防止空气的过度排出且使支承面42的由单元组48构成的部分精度良好地沿着使用者的身体表面的凹凸。
另外,当解除作用于支承面42的压力时,控制装置110根据压力传感器14的检测结果来打开第一阀50、第二阀74且使泵88工作。由此,完成向单元30的流体室32送入空气而使单元30伸长的空气供给步骤s5,从而能够避免在接下来使用时产生触底等不良情况。此外,在泵88工作时,排出阀90被关闭,防止了空气向大气中排出。
另一方面,也可以按照图8的流程图所示的流体单元式床垫10的另一控制方法来对第一阀50、第二阀74的开闭进行控制。即,在压力传感器14检测到阈值以上的压力的情况下,控制装置110在关闭第二阀74的状态下打开第一阀50。由此,完成第一阀打开步骤s1。通过完成第一阀打开步骤s1,从而将组内连通通路46切换成连通状态,使同一单元组48内的单元30、30、30的各流体室32相互连通。然后,通过使空气经由组内连通通路46在同一单元组48内的单元30、30、30的各流体室32之间移动,从而使单元组48内的3个单元30、30、30中的被作用有比较大的压力的单元30收缩且使3个单元30、30、30中的被作用有比较小的压力的单元30伸长。其结果,支承面42的由1个单元组48构成的部分变形为沿使用者的身体表面的凹凸的形状,能够谋求体压的分散化。
接下来,在打开第一阀50的状态下打开第二阀74从而完成第二阀打开步骤s2,并打开排出阀90从而完成排出阀打开步骤s3。由此,将组间连通通路84和外部流路92切换成连通状态,使得在宽度方向上相邻的两个单元组48、48之间,单元30的流体室32相互连通,从而容许空气在所述不同的单元组48、48之间移动,且使流体室32经由排出阀90向大气中开放。其结果,能够谋求降低单元组48、48之间的流体室32的内压的差,且能够通过自流体室32向大气中排出空气来降低体压。
此外,通过在第二阀打开步骤s2之前,在关闭第二阀74的情况下将打开了第一阀50的状态维持规定时间,从而使空气在构成单元组48的3个单元30、30、30之间充分地进行移动,能够使支承面42的由单元组48构成的部分沿使用者的身体表面的凹凸。另一方面,通过使打开了第一阀50、第二阀74、排出阀90的状态为短时间,例如迅速关闭第二阀74,能够限制空气在单元组48、48之间的移动量和向大气中排出空气的排出量。其结果,能够防止由于空气在单元组48、48之间的移动而使支承面42的相互远离的部分相互影响导致支承面42不稳定,且能够防止因过量的空气的漏出而碰触底部。
由于完成使体压分散后的第一阀关闭步骤s4和解除体压后的空气供给步骤s5与图7所示的控制方式相同,因此,在此省略说明。
在这样的图8的控制方式中,通过在开始将流体室32内的空气向大气排出之前完成空气在单元组48内的移动,能够抑制空气的排出量并使支承面42沿着使用者的身体表面变形,从而能够谋求体压的分散化并有利地保持单元30的缓冲性。
以上,详细叙述了本发明的实施方式,但本发明并不限定于其具体的记载。例如,能够适当地改变构成支承面42的单元30的数量、单元30的具体构造等,在所述实施方式中,例示了包括上部袋体36和下部袋体38的两层构造的单元30,但也能够采用被做成一层的中空袋状的单元。
另外,构成单元组48的单元30的数量为多个即可,并不限定于3个。并且,期望构成同一单元组48的单元30配置于相互较近的位置,但其配置能够适当地改变。具体而言,例如,既可以是,由在长度方向上排列的3个单元30、30、30构成1个单元组48,也可以是,由在长度方向上呈两列配置且在宽度方向上呈两列配置的4个单元30、30、30、30构成1个单元组48。
并且,通过组间连通通路84连接起来的单元组48的数量为多个即可,并不限定于两个,通过组间连通通路84连接起来的单元组48的配置也并不受特别限定。具体而言,也可以是,例如,在长度方向上排列的3个单元组48通过组间连通通路84连接起来。
另外,在所述实施方式中,例示了包括第一阀50和第二阀74的构造,但也能够省略第二阀74。
另外,排出阀90、泵88并不是必须设置的,例如,还能够采用如下构造:流体室32相对于大气中大致密闭,阻止空气在流体室32与大气中之间移动,并在打开第一阀50时容许空气在多个单元30的流体室32之间移动。
另外,压力传感器14并不限定于所述实施方式所例示的静电容量型传感器,例如,还能够采用如下那样的电阻型压力传感器:利用通过在橡胶材料中混合导电性填料而成的导电性橡胶来形成弹性体层,根据输入载荷时弹性部的弹性变形所导致的弹性体层的电阻变化来检测压力。