JP2006087713A - 加振装置、それを使用したマットおよび加振装置の振動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マット上に寝る臥床者の体重やマット、敷布団などの重さにかかわらず振動強度を常に一定値に保持し、臥床者に不快感を与えることなく、褥瘡部位の血流を促進し、活性酸素の発生を抑制した加振装置を提供する。
【解決手段】硬質板１と弾性板２とを積層した積層体に振動発生器３を備え、振動発生器３は硬質板１をその面内における一方向に変位させるとともに、積層体にかかる重量の変化に伴う振動の強弱変化を検出する振動検出器１１を具備する。振動検出器１１で検出した振動の強弱をフィードバック制御演算器１４で操作パネル振動強度設定器１７で設定した振動強度と比較し、その差分を０にするように加振信号を制御して振動発生器３の振動強度の最大値を一定値に保持する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、病院や家庭でベッドや敷布団（以下ベッドと総称する。）に寝たきりの臥床者の褥瘡（床擦れ）の予防、回復のために、振動を利用して血流の促進と活性酸素の発生を抑制する加振装置、それを使用したマットおよび加振装置の振動制御方法に関する。

褥瘡は現代医学の重要課題の一つとなっている。ベッドに寝たきりの臥床者に発症し易いため、入院時の病気とは別な疾患となり、入院中に発症することも多く、入院期間が長くなる問題とともにその介護は看護師や家族に大きな負担を与えている。
褥瘡を治療するために、瘡部の洗浄や塗薬が一般に行なわれているが、瘡部の除圧が最も有効である。褥瘡とは、臥床者の一部、例えば、腰、かかと、又は肩などの血管が、ベッドとの摩擦、ズレ、圧迫などによって血流障害を起こし、その瘡部に鬱血が生じて起こる症状である。そのため瘡部に圧力がかからないようにする除圧が有効な予防および治療である。
現在、エアマットや突起がついて独立型のウレタンマット、その他ゼリー状のマットなど数多くの圧力分散マットが病院などで使用されている。
しかし、圧力分散によって鬱血を生じにくくする効果はあるが、積極的に血流を促進することはできない。従って、できてしまった褥瘡に対しては、何らかの処置を講じる必要がある。
この褥瘡予防の改善策として、臥床者の背中等に振動を印加し、そこにかかる体圧を分散させて褥瘡を予防する音響振動印加機能付マットが提案されている（特許文献１）。
特開平１１−７６３１９号公報

特許文献１による音響振動印加機能付マットによれば、臥床者の体圧を分散させて褥瘡を予防するとともに、振動によって血流促進が行なわれる。しかし、臥床者に対して上下方向に振動が加えられるので、臥床者に不快感を与えてしまうことがある。また、運転時に発生する活性酸素が人体組織に悪影響を与えるので、臥床者の瘡部の回復が遅れる原因となる。
また、マットレス上に寝ている臥床者の体重およびマットレスの重さは千差万別であって、体重が重い人あるいはマットレスの重さが重い場合は人体に加わる振動が弱くなり、体重が軽い人あるいはマットレスの重さが軽い場合は人体に与える振動は強くなる。

そこで、本発明は、臥床者に不快感を与えることなく、褥瘡ができそうな部位、あるいはできてしまった瘡部を振動によって除圧するとともに血流を促進し、活性酸素の発生を抑制することにより、より積極的に回復あるいは予防を行うことができる加振装置、それを使用したマットおよび加振装置の振動制御方法を提供することを目的とする。
また、臥床者の体重やマットレス、敷布団などの重さにかかわらず振動強度を常に一定値に保持する加振装置、それを使用したマットおよび加振装置の振動制御方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の加振装置は、硬質板と弾性板とを積層した積層体と前記積層体に振動を伝えるに振動発生器とを備えた加振装置であって、前記振動発生器は前記硬質板をその面内における一方向に変位させ、前記振動発生器は前記積層体にかかる重量の変化に伴う振動の強弱変化を検出する振動検出器を具備し、前記振動検出器で検出した振動の強弱に対応して前記振動発生器の振動強度の最大値を一定値に保持することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の加振装置において、前記振動発生器を、マグネットによる磁界内に移動体およびコイルを配置して構成し、前記コイルが固定された状態で前記コイルへ通電して前記移動体を軸心方向へ振動させることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の加振装置において、前記振動発生器が、異なる振幅を含む複数種の振動を発生させるとともに、各振幅を所定の間隔で繰り返し発生させることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２に記載の加振装置において、前記振動検出器を、前記移動体の中心よりも前記積層体側に設けたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１または請求項４に記載の加振装置において、前記振動検出器が、加速度センサーまたは振動センサーのいずれかであることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の加振装置において、前記振動発生器のハウジングの軸心方向に対向している一対の側壁の各々の上端部から側端部にかけて溝を形成し、前記溝の側端部の下端が前記ハウジングの外部に開放していることを特徴とする。
請求項７記載の本発明の加振装置を使用したマットは、請求項１から請求項６のいずれかに記載の加振装置の前記硬質板の振動方向が、臥床者に対して横方向になるようにベッドとマットレスとの間に挿入したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明の加振装置の振動制御方法は、硬質板と弾性板とを積層した積層体に振動発生器を備えた加振装置の振動制御方法であって、前記振動発生器の振動強度に比例した電圧を検出してピークホールドし、ピークホールドされた信号を予め設定された振動強度の基準電圧値と比較し、その差分が０となるように加振信号を発生することを特徴とする。

本発明によれば、加振装置により臥床者に対して横方向の振動を与え、かつ、臥床者の体重やマットレスの重さに対応して加振装置の出力振動強度の最大値を一定に保持し、臥床者に安定した振動を供給することができる。したがって、臥床者に不快感を与えることなく、褥瘡ができそうな部位、あるいはできてしまった瘡部を患者の患部に最適な振動による血流の促進と、活性酸素の抑制効果で、より積極的に褥瘡の回復あるいは予防を行なうことができる。

本発明による第１の実施の形態による加振装置は、硬質板と弾性板とを積層した積層体と積層体に振動を伝える振動発生器とを備えた加振装置において、振動発生器は硬質板を面内における一方向に変位させ、かつ積層体にかかる重量の変化に伴う振動の強弱変化に対応して振動発生器の振動強度の最大値を一定値に保持するものである。本実施の形態によれば、加振装置により臥床者に対して横方向の振動を与え、かつ、臥床者の体重やマットレスの重さに対応して加振装置の出力振動強度の最大値を一定に保持し、臥床者に安定した振動を供給することができる。したがって、臥床者に不快感を与えることなく、褥瘡ができそうな部位、あるいはできてしまった瘡部を患者の患部に最適な振動による血流の促進と、活性酸素の抑制効果で、より積極的に褥瘡の回復あるいは予防を行なうことができる。
本発明による第２の実施の形態は、第１の実施の形態による加振装置において、振動発生器を、マグネットによる磁界内に移動体およびコイルを配置して構成し、コイルが固定された状態でコイルへ通電して移動体を軸心方向へ振動させるものである。本実施の形態によれば、振動発生器をコーンスピーカの原理を利用した簡単な構成で実現することができる。
本発明による第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による加振装置において、振動発生器が、異なる振幅を含む複数種の振動を所定の間隔で繰り返し発生させるものである。本実施の形態によれば、使用者に与えられる振動にゆらぎを有するので、不快感がない使用感の優れた振動を与えることができる。
本発明による第４の実施の形態は、第２の実施の形態による加振装置において、振動検出器を、移動体の中心よりも積層体側に設けたものである。本実施の形態によれば、移動体の撓み振動の影響を除去し、移動体の振動数を正確に検出することができる。
本発明による第５の実施の形態は、第１または第４の実施の形態による加振装置において、振動検出器が、加速度センサーまたは振動センサーのいずれかとしたものである。本実施の形態によれば、振動検出器を小型に構成し、検出精度の高い振動検出を行うことができる。
本発明による第６の実施の形態は、第１から第５の実施の形態による加振装置において、振動発生器のハウジングの軸心方向に対向している一対の側壁にハウジングの外部に通じる溝を形成したものである。本実施の形態によれば、振動発生器に点滴などの水分が滴下しても、この水分を溝を通して外部に放出するので、水分が振動発生器の内部に侵入することを防止することができる。
本発明による第７の実施の形態による加振装置を使用したマットは、第１から第６の実施の形態による加振装置の硬質板の振動方向が、臥床者に対して横方向になるようにベッドとマットレスとの間に挿入したものである。本実施の形態によれば、ベッドに寝ている臥床者に横方向の振動を与えるので、不快感がない使用感の優れた振動を与えることができる。
本発明による第８の実施の形態による加振装置の振動制御方法は、加振装置における振動発生器の振動強度に比例した電圧を検出してピークホールドし、ピークホールドされた信号を予め設定された振動強度の基準電圧値と比較し、その差分が０となるように加振信号を発生するものである。本実施の形態によれば、臥床者の体重やマットレスの重さに対応して加振装置の出力振動強度の最大値を常に一定に保持し、臥床者に安定した振動を供給することができる。したがって、臥床者に不快感を与えることなく、褥瘡ができそうな部位、あるいはできてしまった瘡部を患者の患部に最適な振動による血流の促進と、活性酸素の抑制効果で、より積極的に褥瘡の回復あるいは予防を行なうことができる。

以下、本発明の実施例による加振装置について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施例１による加振装置の斜視図である。加振装置１０は、硬質板１と弾性板２とを積層した積層体の一方の端部に振動発生器３を備えている。
硬質板１は、振動を伝達するために十分な剛性を有し、平板、又は変位方向に複数の溝又は峰部を有する凹凸板から構成される。弾性板２は、硬質板１の一方の面に積層され、弾力性のある振動吸収体で構成される。例えば硬質板１としては、幅４００ｍｍ、長さ９００ｍｍ、厚さ３ｍｍのプラスチック系材料又は炭素繊維系材料が用いられる。弾性板２としては、幅４００ｍｍ、長さ９００ｍｍ、厚さ１５０ｍｍのウレタンが用いられる。
振動発生器３は、硬質板１の一端の略中央に配置するとともに、振動発生器３の軸心を硬質板１の板厚内に配置するように取り付けられている。振動発生器３はコントローラ部１２により動作を制御される。

図２は振動発生器３の内部構成を示す断面側面図である。振動発生器３はコーン型スピーカと同様な構成で、マグネット３１による磁界内に移動体３２およびコイル３３が配置されている。移動体３２は、その振動方向を硬質板１の長手方向として配されており、移動体３２の周囲にはダンパ３４が配置されている。コイル３３は固定されており、この状態でコイル３３へ通電すると移動体３２が軸心方向３０へ変位する動作によって振動を発生させる。発生した振動は硬質板１に伝えられ、硬質板１は振動発生器３の軸心方向３０に平行に、すなわち、矢印Ａ方向に振動する。
振動発生器３の内部の硬質板１に近接した位置に基板３５が配置され、基板３５の上の移動体３２に近接した位置に、移動体３２の振動数を検出するための振動検出器１１が配置されている。振動検出器１１は移動体３２の振動数を検出することにより硬質板１の軸心方向３０の振動状態を検出する。
ところで、移動体３２は、その振動方向を硬質板１の長手方向として配されているので、その支点が硬質板１上にある。したがって、移動体３２の振動は硬質板１上の支点を中心に振動するので、硬質板１から離れた位置では移動体３２が撓むように振動する。このため、振動検出器１１を設置する位置が硬質板１から離れた位置であると、移動体３２の撓み振動の影響により移動体３２の振動数を正確に検出することができない。
そこで、振動検出器１１は移動体３２の撓み振動の影響が小さい位置である移動体３２の高さの中央付近から下でかつ移動体３２に近接した位置に設置することが好ましく、特に硬質板１に近接した位置で移動体３２に近接した位置が望ましい。
振動検出器１１としては、半導体式の加速度センサーまたは振動センサーを使用することにより、小型で検出精度の高い振動検出を行うことができる。

図３は加振装置１０における振動発生器３の駆動制御回路のブロック図である。加振装置１０の振動発生器３内に設けられている振動検出器１１は、フィードバックアンプ１３と、フィードバック制御演算器１４と、操作パネル振動強度設定器１５と、デジタル・アナログ変換コンバータ１６と、振動発生器駆動アンプ１７とから構成されたコントローラ部１２に接続されている。

振動発生器駆動アンプ１７は振動発生器３のコイル３３に加振信号を印加して振動発生器３の移動体３２を軸心方向３０に振動させる。このとき、振動発生器駆動アンプ１７は後述する操作パネル振動強度設定器１５で予め設定された複数の振幅の加振信号を振動発生器３に印加する。たとえば、第１の振幅と、第１の振幅より大きな第２の振幅の異なる振幅を含む複数種の振動を発生させるように、少なくとも２種類の加振信号を印加する。特に、第１の振幅の間に第２の振幅を発生させ、第１の振幅と第２の振幅とを所定の間隔で繰り返し発生させるように制御し、ゆらぎを持たせて振動させることが好ましい。なお、第１の振幅と第２の振幅とは必ずしも一定の周期である必要はなく、また第１の振幅と第２の振幅との間に他の大きさの振幅を含んでいてもよい。

振動検出器１１は振動発生器３の硬質板１の振動強度に比例した電圧を出力する。この出力はフィードバックアンプ１３で増幅される。増幅はフィードバック制御演算器１４でフィードバック演算処理を行なうために必要な電圧レベルまで増幅される。また、フィードバックアンプ１３は、振動発生器３に加えられる加振信号がゆらぎを持っているので、ピークホールド機能を有しており、たとえば２０Ｈｚのピークホールド電圧を出力する。
フィードバックアンプ１３の出力はフィードバック制御演算器１４でデジタルデータに変換される。フィードバック制御演算器１４はマイクロコンピュータで構成され、フィードバック制御演算器１４がフィードバックアンプ１３のピークホールド出力を読み終わると、フィードバックアンプ１３のピークホールドはリセットされて次のピークホールドに備える。

フィードバック制御演算器１４でデジタルデータに変換されたフィードバックアンプ１３の出力は、操作パネル振動強度設定器１５で予め設定された振動強度の基準電圧値と比較され、その差分が０となるように振動発生器３の振動を増加または減少させる加振信号を発生してデジタル・アナログ変換コンバータ１６に出力する。操作パネル振動強度設定器１５は、たとえば複数の段階の振動強度を設定し、各段階の基準値を書き込んだメモリを有している。フィードバック制御演算器１４はこのメモリに書き込まれている基準値とフィードバックアンプ１３からの出力のピークホールド値の差を演算してその差分が０となるように加振信号を発生する。

デジタル・アナログ変換コンバータ１６は、フィードバック制御演算器１４からの加振信号をアナログ変換して振動発生器３を駆動させる振動発生器駆動アンプ１７に入力する。この結果、振動発生器駆動アンプ１７は、振動発生器３の駆動電力を操作パネル振動強度設定器１５で予め設定した振動強度に保持するように制御された駆動信号を発生して振動発生器３を駆動する。こうして振動発生器３が硬質板１に付与する振動強度を一定に制御する。

図４は、本実施例による加振装置１０をベッドへ装着した状態の斜視図である。加振装置１０はベッド６０とマットレス５０との間に挿入される。挿入位置は臥床者５１の褥瘡ができそうな部位あるいはできてしまった瘡部、たとえば腰部近傍に配置する。加振装置１０は、ベッド６０の幅方向寸法より若干大きい長さを有することが好ましい。何故なら、ベッド６０の両側面に位置するフレームによって加振装置１０を保持することで、加振装置１０で発生させる振動を効率よくマットレス５０に伝えることができるためである。加振装置１０のコントローラ部１２は、ベッド６０の枕元付近に設置される。

つぎに、図２から図４とともに動作を説明する。
マットレス５０の上に臥床者５１が寝ている状態でコントローラ部１２のスイッチを投入すると、操作パネル振動強度設定器１５であらかじめ設定された振動強度の加振信号が、振動発生器駆動アンプ１７により振動発生器３のコイル３３に印加され、移動体３２が軸心方向３０へ振動する。この振動は加振装置１０の硬質板１に伝えられ、硬質板１は振動発生器３の軸心方向３０に平行な方向、すなわち、図４の矢印Ｂ方向に往復振動する。したがって、マットレス５０は、加振装置１０が配設された部位だけがマットレス５０の床面に対して水平方向で、マットレス５０の長手方向に対して垂直な方向に振動する。この振動はマットレス５０に伝達され、加振装置１０を図４のように臥床者５１の腰部近傍に配置した場合には、臥床者５１の腰部付近だけに横揺れを付与することになる。この結果、臥床者５１に不快感を与えることなく、臥床者５１の腰部における血流を促進し、褥瘡の回復あるいは予防を行なうことができる。

ところで、加振装置を使用したマット上に寝ている臥床者５１の体重やマットレス５０の重さは千差万別であって、加振装置１０をベッド６０とマットレス５０との間に挿入した場合に、臥床者５１の体重やマットレス５０の重さにより振動発生器３が発生する振動の強さは異なり、臥床者５１に伝わる振動の強さも異なってしまう。そこで、本実施例においては、振動検出器１１により振動発生器３における移動体３２の振動数を検出し、臥床者５１の体重やマットレス５０の重さによる振動発生器３の振動強さの変化を検出し、振動強度に比例した電圧を出力する。この出力はフィードバックアンプ１３で増幅され、ピークホールドされた信号がフィードバック制御演算器１４に供給される。フィードバック制御演算器１４ではピークホールドされた信号がデジタルデータに変換され、操作パネル振動強度設定器１５で予め設定されている振動強度の基準電圧値と比較し、その差分が０となるように振動発生器３の振動を増加または減少させる加振信号を発生してデジタル・アナログ変換コンバータ１６に出力する。

デジタル・アナログ変換コンバータ１６は、フィードバック制御演算器１４から供給される加振信号をアナログ変換し、振動発生器駆動アンプ１７を介して振動発生器３に入力する。この結果、振動発生器３は臥床者５１の体重やマットレス５０の重さの変化にかかわらず、振動発生器３の振動強度の最大値を常に一定値に保持することができる。
なお、図４においては、加振装置１０をマットレス５０の略中央部分、すなわち臥床者５１の腰部付近に位置させて配置した場合を示しているが、マットレス５０の端部側にずらせて臥床者５１の背中付近や脚部付近に位置させて配置してもよい。

本実施例に示すように加振装置１０を用いることで、患者の体重またはベッド６０上に敷かれたマットレス５０の重さに対応して加振装置が出力振動強度の最大値を常に一定に保持し、患者に安定した振動を供給することができる。
また、本実施例の加振装置を用いることで、振動が伝わり患部が微振動することにより、血流が促進される。また、血流の促進と活性酸素の発生が抑制されることにより、患部の治癒効果が高まる。

本発明による加振装置１０は、病院の入院患者用のベッドで使用されることが多い。入院患者用のベッドにおいては、点滴をしたり食事をするので、ベッドに装着した加振装置１０に水分が滴下する可能性がある。この水分が加振装置１０の振動発生器３の内部に侵入すると振動発生器３が誤動作したり故障することがある。実施例２はこれを防止するために、振動発生器３部分を防滴構造にした実施例である。

図５は本発明の実施例２における加振装置１０の振動発生器３のハウジング７０部分の構成を示す。図５において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ'線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ'線断面図である。
振動発生器３の軸心方向３０に対向している一方の側壁７１の上端部から側端部にかけて溝７２が、他方の側壁７５の上端部から側端部にかけて溝７６が形成されており、これらの溝７２、７６を覆って振動発生器３の蓋カバー７４がかぶせられる。溝７２、７６の側端部の下端はハウジング７０の外部に開放している。また、コントローラ部１２とのコネクタはハウジング７０の底面に設けられている。

加振装置１０の使用時はハウジング７０に蓋カバー７４がされている。この状態で振動発生器３の上部から点滴液などの水分が滴下した場合、水分が振動発生器３の内部に侵入する可能性があるが、浸入しようとした水分は溝７２、７６に捕らえられ、側壁７１、７５の上端部から側端部における溝７２、７６を伝って溝７２、７６の側端部の下端からハウジング７０の外部に落下する。また、コントローラ部１２とのコネクタはハウジング７０の底面に設けられているので、振動発生器３の上部から滴下した水分が浸入することはない。したがって、振動発生器３の内部に侵入することはなく、振動発生器３の誤動作や故障を防止することができる。

以上の各実施例の説明においては、加振装置１０を病院や家庭におけるベッドとマットレスとの間に挿入して褥瘡の予防や回復を促進する医療補助装置として説明したが、椅子やソファに座っている人のクッションマットや背当ての裏に配置して疲労や痺れを防止する健康器具として適用することも可能である。

本発明による加振装置は、病院や家庭におけるベッドに寝たきりでいる臥床者のベッドとマットレスの間に挿入して褥瘡の予防や回復を促進する医療補助装置、椅子やソファに長時間座っている人のクッションマットや背当ての裏に配置して疲労や痺れを防止する健康器具などに適用して有用である。

本発明の実施例１による加振装置の斜視図 本発明の実施例１による加振装置における振動発生器の内部構成を示す断面側面図 本発明の実施例１による加振装置における振動発生器の駆動制御回路のブロック図 本発明の実施例１による加振装置をベッドへ装着した状態の斜視図 本発明の実施例２による加振装置における振動発生器のハウジング部分の構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ'線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ'線断面図

符号の説明

１ 硬質板
２ 弾性板
３ 振動発生器
１０ 加振装置
１１ 振動検出器
１２ コントローラ部
１３ フィードバックアンプ
１４ フィードバック制御演算器
１５ 操作パネル振動強度設定器
１６ デジタル・アナログ変換コンバータ
１７ 振動発生器駆動アンプ
３０ 軸心方向
３１ マグネット
３２ 移動体
３３ コイル
３４ ダンパ
３５ 基板
５０ マットレス
５１ 臥床者
６０ ベッド
７０ ハウジング
７１、７５ 側壁
７２、７６ 溝
７４ 蓋カバー

Claims (8)

1. 硬質板と弾性板とを積層した積層体と前記積層体に振動を伝える振動発生器とを備えた加振装置であって、前記振動発生器は前記硬質板をその面内における一方向に変位させ、前記振動発生器は前記積層体にかかる重量の変化に伴う振動の強弱変化を検出する振動検出器を具備し、前記振動検出器で検出した振動の強弱に対応して前記振動発生器の振動強度の最大値を一定値に保持することを特徴とする加振装置。
2. 前記振動発生器を、マグネットによる磁界内に移動体およびコイルを配置して構成し、前記コイルが固定された状態で前記コイルへ通電して前記移動体を軸心方向へ振動させることを特徴とする請求項１に記載の加振装置。
3. 前記振動発生器が、異なる振幅を含む複数種の振動を発生させるとともに、各振幅を所定の間隔で繰り返し発生させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加振装置。
4. 前記振動検出器を、前記移動体の中心よりも前記積層体側に設けたことを特徴とする請求項２に記載の加振装置。
5. 前記振動検出器が、加速度センサーまたは振動センサーのいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の加振装置。
6. 前記振動発生器のハウジングの軸心方向に対向している一対の側壁の各々の上端部から側端部にかけて溝を形成し、前記溝の側端部の下端が前記ハウジングの外部に開放していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の加振装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の加振装置の前記硬質板の振動方向が、臥床者に対して横方向になるようにベッドとマットレスとの間に挿入したことを特徴とする加振装置を使用したマット。
8. 硬質板と弾性板とを積層した積層体に振動発生器を備えた加振装置の振動制御方法であって、前記振動発生器の振動強度に比例した電圧を検出してピークホールドし、ピークホールドされた信号を予め設定された振動強度の基準電圧値と比較し、その差分が０となるように加振信号を発生することを特徴とする加振装置の振動制御方法。
   

Images