气垫装置及其使用方法

专利名称：气垫装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及气垫装置及其使用方法。
背景技术：
为了防止住院患者或被护理者等发生褥疮，在看护或护理过程中， 々须对人体躺在床上时所受到的压力加以调整，使压力不会集中于特定 部位。为了调整压力，需要对人体所受到的压力进行测定，为此， 一直 以来都是由看护或护理人员使用测定用具等对人体表面的接触压力进 行局部测定。
但是，在使用这种局部式测定用具时，在压力测定过程中患者的姿 势等的差异容易导致产生测量误差，而且，手工测定时误差也比较多， 无法实现能够有效地防止褥疮的压力调整。
专利文献l中记载了一种气垫装置，其可以对人体受到的压力的整 体分布进行测定而不是使用上述的局部测定方法，并可以根据压力分布 的测定结果自动地进行压力调整。专利文献1的气垫装置(带有防褥疮
装置的床垫)具有负重感测板(Sensor Sheet),用于判断使用者受到的 压力。根据这种负重感测板检测到的整体的压力分布对气垫装置进行控 制，使气垫装置的气垫中填充的气体量得到自动调整。由此，与根据手 工测定的局部压力进行的压力调整不同，其测定误差小，能够基于较大 范围的压力分布信息进行有效的压力调整。
专利文献1:特开2000-189472号公报(图3及段落号0004和段落 号0005 )

发明内容
专利文献1所采用的负重感测板使用了电气阻抗值随着负重而变化 的感压元件。在这种结构的感测板中，压力的集中等会导致感测板中产 生皱褶等变形，从而在传感器的压力检测过程中产生误差。这样，如果 不能实现准确的压力检测，就无法充分发挥通过气垫控制防止褥疮的效 果。另外，在根据传感器检测到的压力监测使用者的卧床姿势等、需要 更精密的压力测定的情况下，必须将传感器设置在气垫上部，以便将使 用者产生的压力直接施加到传感器上。但是，对于专利文献l使用的这 种结构的感测板来说，如果以使用者和感测板直接接触的方式使用气垫 装置，就更容易产生上述皱褶等，无法实现准确的压力测定。另外，传 感器的触感会导致躺卧舒适度变差。

发明内容
本发明的目的是提供一种具有能够准确而精密地进行压力检测的 传感器、躺卧舒适度没有损失的气垫装置及其使用方法。
本发明的气垫装置具备气垫，其具有填充了气体的多个气嚢(air cell);弹性板，其设置在上述气垫的表面上，在其内部，散射光的可到 达范围相应于其所受到的压力的大小而变化；多个光射出部，其在上述 弹性板内以均匀分布的方式配置，并朝向上迷弹性板射出光线；多个光 接收部，其在上述弹性板内靠近上述多个光射出部而配置，并接收上述 弹性板中的散射光；压力分布检测单元，其根据上述多个光接收部所接 收到的光的强度，检测出上述弹性板受到的压力的分布；气体量调整单 元，其根据上述压力分布检测单元所检测到的、上述弹性板受到的压力 的分布，调整上述多个气嚢中所填充的气体的量。
本发明的气垫装置具有弹性板，因此，其对气垫上的物体所产生的 压力的随动性好。即，即使是在压力集中于特定位置这样的、气垫装置 的受压状况在物体和气垫装置的接触面内不均匀的情况下，弹性板也能 够柔软地承受物体产生的压力。因此，与其他种类的传感器等相比，因 接触部分的变形导致的压力检测误差小，气垫控制过程中可以使用通过 更准确的检测得到的压力分布的相关信息。另外，根据本发明，可以获 得一种以作为压力感知部分的光接收部位于气垫和使用者之间的方式 构成的气垫装置。即，即使物体载放在压力感知部分附近，如上所述， 由于弹性板具有柔软性，在压力分布检测单元的检测过程中不容易出现 误差。因此，例如将物体或人体直接接触着弹性板而载放在气垫上，就 可以精密地检测到压力分布。进而，由于采用了具有柔软性的弹性板， 人体直接接触到传感器等，也不会影响气垫的躺卧舒适度。
另外，在本发明中，优选是由上述气体量调整单元以使上迷弹性板上受到的压力不超过第l规定值的方式对上述多个气嚢中填充的气体的 量进行调整。
由此，能够防止气垫上的物体受到的压力集中到一处。在将人体载 放在气垫上的情况下，能够防止人体的特定部位等受到大的压力而产生 褥疮，躺卧舒适度提高。
另外，在本发明中，当上述弹性板中与上述气嚢相对置的范围内受
到的压力的最大值超过第2规定值的状态持续规定时间以上的情况下， 优选是利用上述气体量调整单元减少上述气嚢中填充的气体的量。
由此，在将人体载放在气垫上的情况下，能够防止人体的特定部位 等长时间受到较大的压力。由此能够更有效地防止褥疮，躺卧舒适度也 进一步提高。
另外，在本发明中，优选是，上述气体量调整单元对上述气嚢中的 填充气体量进行调整，使上述气嚢的内表面不至于相互接触。
由此，能够避免所谓的触底(bottoming),防止褥疮等，躺卧舒适 度提高。
另外，在本发明中，优选是，上述气体量调整单元以使上述弹性板 上受到的压力的分布随着时间而变化的方式对上述多个气嚢中填充的 气体的量进行调整。
由此，在将人体载放在气垫上的情况下，能够避免压力长时间集中 在人体的特定部位等上面。由此能够更有效地防止褥疮，躺卧舒适度也 进一步提高。
另外，在本发明中，优选是，上述气体量调整单元使上述气嚢中填 充的气体的量发生周期性变化。
由此，在将人体载放在气垫上的情况下，人体上受到周期性变化的 压力，因此能够提高躺卧舒适度，防止褥疮等。由此能够更有效地防止 褥疮，躺卧舒适度也进一步提高。
另外，在本发明中，优选是，进一步具备显示单元，用于显示出上 述压力分布检测单元检测到的上述弹性板所承受的压力的分布。
由此，在将人体载放在气垫上的情况下，可以监视人体所承受的压 力的整体分布，将更重要的信息反馈给看护人员，以防止褥疮等。
另外，在本发明中，优选是进一步具备第l分布变化评估单元， 其根据上述压力分布检测单元检测到的上述弹性板所承受的压力的分布，评估在上述气垫上未载放物体的状态和上述气垫上载放着物体的状
态这两种状态之间上述压力分布的变化；控制切换单元，其根据上述第 1状态变化评估单元的评价结果，使上述气垫装置在实施气垫控制的状 态和不实施气垫控制的状态之间进行切换。
由此，可以自动地在实施气垫控制的状态和不实施气垫控制的状态 之间进行切换，因此，不需要手动地根据气垫上是否载放着物体而进行 切换。因此，气垫装置的管理变得简单，有助于节省能源。
另外，在本发明中，优选是进一步具备弹性止挡件，其在折叠后 的第1状态和在与上述气垫装置相邻的位置展开的第2状态之间切换； 第2分布变化评估单元，其根据上述压力分布检测单元检测到的上述弹 性板所承受的压力的分布，对上述气垫的状态从上述气垫上载放着物体
变化进行评估；滚落判断单元，其根据上述第2分布变化评估单元的评 价结果，判断上述气垫上载放的物体从上述气垫上滚落下来的时序；承
滚落下来的时序，、使上述弹:1挡件从上述第1状态切换为上述第2状 太
由此，万一人体从气垫上滚落下来，弹性止挡件会自动展开，将人 体接住。因此，不需要预先在床边等放置翻滚保护板等，不会妨碍护理。
另外，在本发明中，优选是进一步具备物体测定单元，用于根据 上述压力分布检测单元检测到的上述弹性板所承受的压力的分布，对上 述气垫上载放的物体的重量和大小中的至少一个方面进行测定。
由此，在气垫上载放着人体的情况下，在载放着人体的状态下直接 就可以测定健康状态诊断时所需要的身高、体重。因此，不需要勉强例 如卧病在床的病人从气垫上起身，使其可以专心养病。
另外，在本发明中，优选是，上述气体量调整单元根据上述物体测 定单元测定得到的上述物体的重量和大小中的至少一个方面，对上述多 个气嚢中填充的气体的量进行调整。
由此，在气垫上载放着人体的情况下，就可以根据例如身高或体重， 作出与所载放的人体的体型特征相适应的气垫压力调节。
本发明的气垫装置的使用方法是一种气垫装置的使用方法，该气垫 装置具备气垫，具有填充了气体的多个气嚢；弹性板，其设置在上述气垫的表面上，在其内部，散射光的可到达范围相应于其所受到的压力
的大小而变化；多个光射出部，其在上述弹性板内以均匀分布的方式配 置，并朝向上述弹性板射出光线；多个光接收部，其在上述弹性板内靠 近上述多个光射出部而配置，并接收上述弹性板中的散射光；压力分布 检测单元，其根据上述多个光接收部所接收到的光的强度，检测出上述 弹性板受到的压力的分布，其中该使用方法将物体以上述弹性板位于上 述气垫和上述物体之间的方式载放在上述气垫上，对上述气垫装置加以 使用。
利用本发明的气垫装置的使用方法，可以更精密地检测出弹性板上 受到的压力。即，当在气垫下面铺设着弹性板的状态下在气垫上载放物 体的情况下，物体所产生的压力隔着气垫施加到弹性板上。因此，物体 施加到气垫上的压力分散地传递到弹性板上，另外，气垫上受到的压力 的变化也在变得緩和后传递到弹性板上。另一方面，在本发明中，与上 述情形相比，气垫上所载放的物体与弹性板配置得更为接近。因此，物 体产生的压力传递到弹性板时不会被气垫分散，另外，压力变化也被更 准确地传递到弹性板。由此，能够根据检测到的压力对气垫装置进行更 精密的控制。


图1是表示本发明一个实施方式的气垫装置的概要结构图。 图2 (a)是图1所示的传感器装置的俯视图；图2 (b)是沿图2 (a)的b-b线的纵剖面图。
图3是图2 (b)所示的光纤的顶端部周围的放大图。 图4是表示图1所示的气垫装置的结构的框图。 图5是表示图1所示的传感器装置所检测到的压力分布的一个实例 的图。
图6是用于说明图1所示的气垫装置的滚落处理控制的图。 图7是表示图1所示的气垫装置的整体控制流程的流程图。
符号说明 1气垫装置 2气垫3传感器装置 8传感器控制部9气泵 10气嚢20气垫控制装置 31表面板具体实施方式
以下是关于本发明的适宜的实施方式之一的气垫装置的说明。 <整体的概要结构〉图l是表示本实施方式的整体的概要结构的图。气垫装置1具有气 垫2、传感器装置3、显示装置5、气泵9、气垫控制装置20和气袋(air bag) 51。气垫2具有多个内部填充有气体的气嚢10。气嚢IO具有圆筒形的 袋状形状。此外，这些气嚢10以侧面相互接触的方式沿着一个方向排 列，并相互固定，整体形成一个垫子形状。传感器装置3按照后述方式检测表面上受到的压力的分布。传感器 装置3具有感测板6和传感器控制部8。传感器控制部与气垫控制装置 20电气式连接。此外，传感器控制部8检测感测板6的表面上受到的压 力的分布，并将与所检测到的压力分布相关的信号发送到气垫控制装置 20。传感器装置3放置在气垫2上，位于气垫2的上方。在使用气垫装 置i时，人体一皮载放在感测板6的上方。显示装置5根据从气垫控制装置20发送过来的与图像信息相关的 信号，显示出感测板6受到的压力的分布(参照图5)。由此，通过目视 就能够确认人体受到的压力的分布，可以更适当地进行姿势变更，以防 止发生纟辱疱。气泵9用于改变气嚢10内的气体量。气泵9通过气管7与各气嚢 IO相连，经由气管7有选择地向气嚢IO供给气体或有选择地从气嚢10 抽取气体。气泵9与气垫控制装置20电气式连接。此外，气泵9受到 气垫控制装置20的控制，有选择地对各气囊10中填充的气体量进行调整。气垫控制装置20对显示装置5、气泵9和气袋51进行控制。如上所述，气垫控制装置20与传感器控制部8电气式连接，接收从传感器 控制部8发送过来的与压力分布相关的信号。此外，气垫控制装置20 按照后述方式根据所接收到的与压力分布相关的信号等对显示装置5 、 气泵9和在后文叙述的气袋51进行控制。 <传感器>图2 (a)是从上面观察传感器装置3所得到的图，图2 (b)是沿 图2 (a)的b-b线的放大剖视图。感测板6具有表面板31和32、弹性 板33以及多条光纤束30。弹性板33具有长方形平面形状，其被具有同样形状和大小的2片 表面板31和32夹住。弹性板33的内部嵌入了多条光纤束30。如图2 (a)的点P所示，光纤束30配置为，从传感器装置3的上面观察时各 条光纤束30的顶端部39均匀地排列成格子状。光纤束30中的与顶端 部39相反的未图示的端部连接到传感器控制部8。图3表示感测板6中的光纤束30的顶端部39周围的放大剖视图。 光纤束30具有射出光纤30a和接收光纤30b。传感器控制部8使光有选 择地射入到射出光纤30a。所射入的光从射出光纤30a的射出部39a射 出，在弹性板33内部发生散射。图3的区域L表示散射后的光能够到 达的范围。这种光能够到达的范围随着弹性板33的材质、密度、所射 出的光的强度等而变化。接收光纤30b以其前端紧靠着射出光纤30a的射出部39a的方式配 置。此外，接收光纤30b从前端的接收部39b接收区域L内的散射光。 所接收到的光被传输到与接收光纤30b中与接收部39b相反的端部相连 接的传感器控制部8。传感器控制部8检测传输过来的光的强度。区域 L内的散射光的强度依赖于区域L的大小、弹性板33的材质、密度等。利用这种传感器装置3的结构，传感器控制部8按照以下方式检测 出所受到的压力。即，当压力施加到传感器装置3时，弹性板中受到压 力压迫的位置的周边部分发生变形。由此，与弹性板中受到压力压迫的 位置相对应的图3所示的光纤束30的顶端部39附近也发生变形。由此， 区域L的大小、形状发生变化。另外，区域L内的散射光的强度也随着 所受到的压力而变化。亦即，区域L内的散射光的强度相应于所受到的 压力的部位、大小而变化。传感器控制部8对接收光纤30b所接收到的 散射光的强度进行检测，从而检测出施加到感测板6上的压力的大小、部位。此外，如图2所示，光纤束30的顶端部39在感测板6内排列成格 子状。传感器控制部8针对排列为格子状的光纤束30的每个顶端部分， 检测该顶端部分周围的散射光的强度，从而检测出在感测板6表面的几 乎整个区域内施加到感测板6上的压力的分布。<气垫控制装置〉图4是表示气垫控制装置20的结构的图。气垫控制装置20具有压 力分布调整部21、开关切换部22、压力变化生成部23、滚落处置部24 和压力分布显示部25。气垫控制装置20具有通用式计算机。该计算机中含有CPU、 ROM、 RAM、硬盘、FD或CD驱动装置等硬件，硬盘中存储着各种软件，其 中包括使该计算机作为气垫控制装置20工作所需的计算机程序(该计 算机程序通过预先记录到CD-ROM、 FD、 MO等可拆除式记录介质中， 可以安装到任意的计算机中)在内。此外，通过将这些硬件和软件加以 组合，构建出压力分布调整部21等。此外，气垫控制装置20并不限于 使用通用型计算机，也可以是专用于气垫控制的装置。压力分布调整部21具有压力集中调整部41、触底(bottoming-out) 调整部42和基准值决定部43。压力集中调整部41用于调整气垫2的气 嚢10中的气体量，使压力不会长时间地集中在气垫2上所载放的人体 的特定部位上。具体地，压力分布调整部21根据从传感器控制部8发送过来的与 压力分布相关的信号，对感测板6受到的压力大小进行评估。继而，例 如当感测板受到的压力大于等于某个压力值P1时，控制气泵9，以减少 与压力超过P1的部位相对应的气嚢IO的气体量，并增加该气嚢10周 围的气嚢10的气体量。按照这种方式，压力分布调整部21控制气泵9， 通过调整气嚢10的气体量来控制感测板6受到的压力，使其不会超过 规定的压力。然而，当人体处于气垫2上时，体重会被人体的特定的突出部位支 承。但是，如果长时间持续承受超过一定大小的压力，因各特定部位的 壁厚程度等有所不同，在褥疮或疼痛的发生方面会产生程度差异。例如， 如果压力集中在壁厚较厚的大腿等部位，不容易产生疼痛等。反之，在 肩胛骨的突出部位等壁厚薄骨突的部位，压力的集中就容易导致疼痛。即，必须避免压力集中于这种骨头突出的部位等。因此，压力分布调整部21也可以根据感测板6上与受到压力的部位相对应的人体部位的不 同，调整气嚢10的气体量。例如，根据从传感器控制部8发送过来的 与压力分布相关的信号，可以实施以下控制当尤其需要避免压力集中 的部位上受到大于等于P1的压力的情况下，就减少相应的气嚢10的气 体量；对于即使压力集中也不要紧的部位，如果受到大于等于Pl的压 力也不改变气嚢10的气体量。另一方面，即使对于压力集中不容易产生褥疮或疼痛的部位，如果 持续受到规定大小的压力 一定时间以上，有时候同样会发生褥疮或疼 痛。为了防止出现这一情况，压力分布调整部21同时根据压力大小和 承受压力的时间来调整气嚢IO的气体量。具体地，压力分布调整部21持续监视感测板6受到的压力。继而， 当与某个气嚢10相对置的感测板6的范围内受到的压力的最大值超过 某个压力值P2 (P2<P1)这样的状态持续了规定时间以上的情况下，压 力分布调整部21就控制气泵9，减少与这个所受压力超过P2的部位相 对应的气嚢10的气体量。此外，如上所述，压力分布调整部21也可以 调整多个气嚢IO的气体量，以减少与所受到的压力大于等于P2的部位 相对应的气嚢IO的气体量，并增加其周围的气嚢IO的气体量。触底调整部42对气嚢10内的气体量进行调整，使气垫2上载放的 人体的特定部位不会因为气嚢10内的气体不足而直接接触到载放着气 垫2上的床铺等。具体地，触底调整部42根据从传感器控制部8发送过来的与压力 分布相关的信号判断是否出现了气嚢10的内表面相互接触、人体直接 接触到床铺等的状况，即，判断气嚢IO是否发生了触底。是否发生了 触底的判断是通过判断感测板6受到的压力的大小是否大于等于规定值 P3 (P3〉P1 )而进行的。或者，也可以根据感测板6中与该气嚢IO相对 置的范围的压力分布来判断是否出现了触底。例如，在因触底而导致气 嚢10的内表面相接触的情况下，感测板6中与该气嚢IO相对应的范围 内，在规定范围内会检测到同样的压力分布。因此，当感测板6中与该 气嚢10相对应的范围内检测到规定范围内的同样的压力分布的情况下， 就判断为发生了触底。当判断认为气嚢10中发生了触底的情况下，触底调整部42控制气泵9,增加该气嚢10中的气体量。基准值决定部43基于根据从传感器控制部8发送过来的与压力分 布相关的信号而推导出的人体体重和/或身高，决定用于气嚢10内气体 量调整的基准值。具体地，首先，基准值决定部43根据压力分布推导出人体的身高 和/或体重(物体测定单元)。图5表示从传感器控制部8发送过来的压 力分布的一个实例。基准值决定部43根据这种压力分布和排列在感测 板6内部的光纤束30的顶端部39的排列间隔而推导出人体的身高。继 而，根据这种压力分布和排列在传感器装置3内部的光纤束30的顶端 部39所占区域的面积而推导出人体的体重。接着，基准值决定部43根 据所推导出来的体重和/或身高，决定用于气嚢10内气体量调整的上述 Pl、 P2和P3等的基准值。压力分布调整部21根据按照这种方式决定的 基准值调整气嚢10的气体量。此外，也可以基于根据推断得出的身高 和体重求得的BMI (BodyMass Index:身体质量指数)值，对基准值进 行调节。开关切换部22根据从传感器控制部8发送过来的与压力分布相关 的信号，评估在气垫2上未载放人体的状态和载放着人体的状态这两种 状态之间感测板6受到的压力分布的变化，根据该评价结果，交替切换 气垫装置1的打开状态和关闭状态。此外，所谓的气垫装置l的打开状 态指的是气垫装置1对气垫2的气体量进行调整的控制等的、正在对气 垫2实施控制的状态。而气垫装置1的关闭状态指的是未对气垫2实施 控制的状态。此外，在对气垫2的控制进行切换时，也可以同时切换气 垫装置1的主电源的开关。具体地，开关切换部22首先判断是否在气垫2上未载放人体的状 态和载放着人体的状态这两种状态之间发生了状态变化。气垫2上是否 载放着人体是基于根据压力分布推导得出的体重大小进行判断的。或 者，也可以基于根据压力分布推导得出的身高进行判断。接着，当判断发现在气垫2上未载放人体的状态和载放着人体的状 态这两种状态之间发生了状态变化的情况下，开关切换部22评估状态 变化过程中感测板6受到的压力是如何变化的。例如，当压力变化平稳 緩慢、气垫2上的人体的体重值在一定时间内逐渐减小的情况下，就评 估认为气垫2上的人体是自主地从气垫2上起身的。或者，当压力变化快速剧烈、感测板6检测到的气垫2上的人体的体重值在短时间内减小 的情况下，如后文所述，就评估认为人体是从气垫2上滚落下来的。如上所述，例如，在评估认为气垫2上的人体是自主地从气垫2上 起身的情况下，开关切换部22就切换气垫装置1的打开状态和关闭状 态。此外，当开关切换部22判断发现未载放人体的状态或载放着人体 的状态持续了规定时间以上的情况下，开关切换部22也可以关闭或打 开气垫装置1。压力变化生成部23经由气泵9使气嚢10内的气体量随着时间变化 而变化。例如，压力变化生成部23从气垫2所具有的多个气嚢IO之中 随机地选择气嚢IO，对其气体量进行增减。或者，周期性地改变特定的 气嚢10的气体量。另外，通过周期性地改变多个气嚢IO的气体量，可 以使气垫2整体产生起伏波动。按照这种方式，利用压力变化生成部23 使气嚢10的气体量随着时间变化而变化，就能够避免人体的特定部位 上长时间地持续受到同样大小的压力。由此，防止褥疮，提高躺卧舒适 度。此外，压力变化生成部23也可以根据从传感器控制部8发送过来 的与压力分布相关的信号，判断是否需要随着时间变化而改变气嚢10 内的气体量。即，例如如果在压力集中于气垫2上载放的人体的特定部 位上的状态下强制改变气体量，则压力集中恐怕会进一步恶化，是不可 取的。在这种情况下，压力变化生成部23不随着时间变化而改变气体 量。或者，也可以是，在压力集中调整部41执行气体量调整从而消除 了压力集中之后，压力变化生成部23改变气体量。另外，压力分布调整部21和压力变化生成部23对气嚢10的气体 量所作的调整也可以同时进行。或者，例如也可以在由压力分布调整部 21进行调整的模式和由压力变化生成部23进行调整的模式之间进行切 换，分开进行各自对气体量的调整。滚落处置部24根据从传感器控制部8发送过来的与压力分布相关 的信号，评估在气垫2上未载放人体的状态和载放着人体的状态这两种 状态之间感测板6受到的压力分布的变化，根据该评价结果，控制气垫 装置51动作。具体地，滚落处置部24首先判断是否从气垫2上载放着人体的状载放着人体是基于根据压力分布推导得出的体重大小进行判断的。或接;,、、i判断发现发生了状态变化、从气垫2上载放着人体的状态变化为未载放人体的状态的情况下，滚落处置部24评估状态变化过程 中感测板6受到的压力的变化。继而，根据该评价结果，判断气垫2上 的人体是否从气垫2上滚落下来。例如，如上所述，当压力变化快速剧 烈、感测板6检测到的气垫2上的人体的体重值在短时间内减小的情况 下，如后文所述，就判断为人体是从气垫2上滚落下来的。在判断为人体从气垫2上滚落下来的情况下，滚落处置部24控制 气袋51,使气袋51将人体接住。如图6 (a)所示，气袋51通常情况 下折叠放置在设置有气垫2的床铺下部的左右侧。但是，利用滚落处置 部24的控制，如图6(b)所示，使气袋51从折叠放置在床铺下部的状 态51a变形为在床铺旁边展开的状态51b。由此，人体被具有柔软性的 气袋51接住，防止因意外滚落而受伤等。此外，除了气袋51之外，也 可以使用例如具有 一定的柔软性的弹性板。压力分布显示部25根据从传感器装置3发送过来的与压力分布相 关的信息，向显示装置5发送与表示压力分布的图像信息相关的信号。 如上所述，显示装置5按照所发送过来的与图像信息相关的信息，显示 出压力的分布。<控制流程>下面说明具有上述结构的气垫装置1中的各种控制的整体流程。图 7是表示气塾装置1中的整体控制流程的流程图。首先，开关切换部22根据气垫2上是否载放着人体，判断气垫装 置1中是否需要设定为对气垫2进行控制的状态(Sl)。如果开关切换 部22判断认为不需要设定为进行控制的状态，则重复执行Sl( Sl、NO)。如果开关切换部22判断出认为需要设定为进行控制的状态，则切 换气垫装置1的控制状态(S2 )。接着，基准值决定部43根据气垫2上 的人体的身高或体重值设定压力调整的各个基准值(S3)。接着，滚落处置部24判断人体是否从气垫2上滚落下来(S4)。在判断发现人体已滚落下来的情况下(S4、 YES),滚落处置部24 使气袋51产生动作，执行人体滚落时的预定处理后，结束气垫装置1 的控制(S9)。其中，人体滚落时的处理中包括滚落处置部24鸣响预定的警报等。在滚落处置部24判断发现人体没有滚落下来的情况下(S4、 NO), 压力集中调整部41判断感测板6受到的压力是否超过了规定值Pl( S5 )。 在判断发现超过了固定值的情况下(S5、 YES)，压力集中调整部41进 一步判断是否发生了触底(S10 )。在判断发现已经发生了触底的情况下 (SIO、 YES),压力集中调整部41增加规定的气嚢10的气体量(S14)。 由此避免发生触底。继而，执4亍S7的处理。在压力集中调整部41判断认为没有发生触底的情况下(S10、 NO), 减少规定的气嚢lO的气体量(Sll)。由此，防止压力集中于人体的特 定部位。继而，执行S7的处理。在S5中，当压力集中调整部41判断发现感测板6受到的压力没有 超过规定值P1的情况下，压力集中调整部41就判断感测板6受到的压 力超过P2的状态是否经过了规定时间以上(S6)。在判断认为已经超过了规定时间的情况下(S6、 YES),压力集中 调整部41就减少规定的气嚢10的气体量(SIO)，然后执行S7的处理。 另一方面，在判断认为尚未经过规定时间以上的情况下(S6、 NO)，就 才丸行S7的处理。接着，压力变化生成部23判断是否处在周期性改变气体量的气体 量变化模式。气体量变化模式的切换既可以手动执行，也可以按照规定 时间间隔自动切换。在判断发现处于气体量变化模式的情况下(S7、 YES)，压力变化生成部23周期性地改变气嚢10的气体量(S12),执 行S8的处理。在判断发现不是气体量变化模式的情况下(S7、 NO), 执行S8的处理。接着，开关切换部22根据人体是否离开了气垫2来判断是否切换 气垫装置1的控制状态(S8)。在开关切换部22判断为认为需要切换控 制状态的情况下(S8、 YES)，就切换气垫装置1的控制状态(S13), 执行从S1开始的处理。在判断认为不需要切换控制状态的情况下(S8、 NO),执行从S4开始的处理。<效果〉利用上述结构的气垫装置，得到如下所述的效果。首先，本实施方 式中使用的传感器在与物体等的接触面和光纤之间具有弹性板，因而其 对物体所施加的压力的随动性较好。即，即使在压力集中于特定部位这样的、压力的施加状况在接触面内不一致的情况下，利用弹性板的变形， 传感器也能够柔软地承受物体所施加的压力。另一方面，如果是其他种 类的传感器，压力集中于一处所导致的应变会在传感器本身产生皱褶 等，传感器局部大幅度变形，有时候会在压力检测中产生误差。利用本 实施方式的传感器，这种误差很少，将与更准确地检测出来的压力分布 相关的信息应用于气垫控制。另外，利用本实施方式中所使用的传感器，可以在气垫上设置传感 器，使用气垫装置。即，由于传感器本身具有柔软性，即使在气垫上设 置传感器，如上所述，将人体直接载放在传感器上，在压力检测中产生 的误差小。因此，通过人体与传感器的直接接触，可以实现更精密的压 力检测。另外，由于传感器具有柔软性，因此人体直接接触传感器也不 会影响躺卧舒适度。进而，本实施方式的传感器具有利用散射光的变化而捕捉到压力引 起的弹性板变形的结构。因此，本传感器具有优异的响应性，灵敏度高， 可以敏感地捕捉到气垫上载放的人体所产生的压力的变化。进而，由于 其具有利用柔软的弹性板使光纤顶端部受到保护的结构，因此，耐久性 优异，长时间使用也不容易导致性能变差。进而，在利用散射光的变化检测压力的结构方面，压力检测不会受 到电磁波的噪声影响。因此，例如即使在患者周围设置有很多诊疗仪器 的医疗现场这样的使用了很多电子设备的环境中，本实施方式的气垫装 置也能够执行正常的动作，而不会受到这些电子设备所产生的电磁波的 影响。<变形例>以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方 式，在权力要求书所记载的范围内可以作出各种变更。例如，在上述实施方式中，气垫2上设置了传感器装置3,但传感 器装置3也可以设置在气垫2下面。另外，在上述实施方式中，光纤束30的顶端部39埋入在传感器装 置3的弹性板33内。但传感器装置3也可以采用在弹性板33内部的顶 端部39周围形成中空的空间，该中空空间的内表面具有规定范围的光 散射率的结构。利用这种结构，施加在感测板6上的压力使顶端部39 周围的中空空间变形后，通过检测内部的散射光的强度变化，也可以检测出压力分布。 工业适用性利用具有弹性板和设置在弹性板内的光射出部及光接收部的传感 器检测压力，因而不容易产生压力检测误差，因此，本发明适用于需要 根据检测到的压力进行适当的控制的用途。另外，由于其使用了弹性板， 因而也适用于要求传感器具有柔软性的用途。
权利要求
1. 一种气垫装置，其特征在于，具备气垫，具有填充了气体的多个气囊；弹性板，设置在上述气垫的表面上，在其内部，散射光的可到达范围相应于所受到的压力的大小而变化；多个光射出部，在上述弹性板内以均匀分布的方式配置，并朝向上述弹性板射出光线；多个光接收部，在上述弹性板内靠近上述多个光射出部配置，并接收上述弹性板中的散射光；压力分布检测单元，根据上述多个光接收部所接收到的光的强度，检测出上述弹性板受到的压力的分布；气体量调整单元，根据上述压力分布检测单元所检测到的、上述弹性板受到的压力的分布，调整上述多个气囊中所填充的气体的量。
2. 如权利要求1所述的气垫装置，其特征在于，上述气体量调整 单元以使上述弹性板上受到的压力不超过第l规定值的方式对上述多个 气嚢中填充的气体的量进行调整。
3. 如权利要求1所述的气垫装置，其特征在于，当上述弹性板中 与上述气嚢相对置的范围内受到的压力的最大值超过第2规定值的状态 持续规定时间以上的情况下，上述气体量调整单元减少上述气嚢中填充 的气体的量。
4. 如权利要求1至3中任意一项所述的气垫装置，其特征在于， 上述气体量调整单元对上述气嚢中的填充气体量进行调整，使上述气嚢 的内表面不相互接触。
5. 如权利要求1至4中任意一项所述的气垫装置，其特征在于， 上述气体量调整单元以使上述弹性板上受到的压力随时间而变化的方 式对上述多个气嚢中填充的气体的量进行调整。
6. 如权利要求5所述的气垫装置，其特征在于，上述气体量调整 单元周期性地改变上述气嚢中填充的气体量。
7. 如权利要求1至6中任意一项所述的气垫装置，其特征在于， 进一步具备显示单元，用于显示出上述压力分布检测单元所检测到的上 述弹性板所承受的压力的分布。
8. 如权利要求1至7中任意一项所述的气垫装置，其特征在于，进一步具备第l分布变化评估单元，根据上述压力分布检测单元检测到的上述 弹性板所受到的压力的分布，评估在上述气垫上未载放物体的状态和上述气垫上载放着物体的状态之间上述压力分布的变化；控制切换单元，根据上述第1状态变化评估单元的评价结果，使上 述气垫装置在实施气垫控制的状态和不实施气垫控制的状态之间进行 切换。
9. 如权利要求1至8中任意一项所述的气垫装置，其特征在于， 进一步具备弹性止挡件，在折叠后的第1状态和在与上述气垫装置相邻的位置 展开的第2状态之间切换；第2分布变化评估单元，根据上述压力分布检测单元检测到的上述 弹性板所受到的压力的分布，对上述气垫的状态从上述气垫上载放着物 体的状态向上述气垫上不载放物体的状态变化的过程中上述压力分布 的变化进行评估；滚落判断单元，根据上述第2分布变化评估单元的评价结果，判断 上述气垫上载放的物体从上述气垫滚落的时序；承受件切换单元，根据上述滚落判断单元判断的上述物体从上述气 垫上滚落的时序，使上述弹性止挡件的状态从上述第l状态切换为上述 第2状态。
10. 如权利要求1至9中任意一项所述的气垫装置，其特征在于， 进一步具备物体测定单元，用于根据上述压力分布检测单元检测到的 上述弹性板所受到的压力的分布，对上述气垫上载放的物体的重量和大 小中的至少一个方面进行测定。
11. 如权利要求10所述的气垫装置，其特征在于，上述气体量调 整单元根据上述物体测定单元测定得到的上述物体的重量和大小中的至少一个方面，对上述多个气嚢中填充的气体的量进行调整。
12. —种气垫装置的使用方法，该气垫装置具有气垫，具有填充 了气体的多个气嚢；弹性板，设置在上述气垫的表面上，在其内部，散 射光的可到达范围相应于所受到的压力的大小而变化；多个光射出部， 在上述弹性板内以均匀分布的方式配置，并朝向上述弹性板射出光线； 多个光接收部，在上述弹性板内靠近上述多个光射出部而配置，并接收上述弹性板中的散射光；压力分布检测单元，根据上述多个光接收部所 接收到的光的强度，检测出上述弹性板受到的压力的分布，其中该使用方法将物体以上述弹性板位于上述气垫和上述物体之间的 方式载放在上述气垫上，并对上述气垫装置加以使用。
全文摘要
本发明实现了一种即使在压力集中的情况下也能够根据准确而精密的压力分布检测进行压力调整的躺卧舒适的结构。气垫装置具有利用在弹性板内均匀分布的光纤的光射出部和光接收部检测施加到弹性板上的压力的分布的传感器。气垫装置根据传感器检测到的压力分布调整气垫中填充的气体量。可以在气垫装置的气垫上方设置传感器。
文档编号G01L5/00GK101304678SQ20068004150
公开日2008年11月12日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年11月7日
发明者真田弘美, 越智信也 申请人:新田株式会社;国立大学法人东京大学