JP2008509793A - 動的セル式人支持面 - Google Patents
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Abstract
【課題】人支持面(72、130、272、274、600)を提供する。
【解決手段】この人支持面は複数の膨張可能なセル(10、110、210、310、410、510、610)を備える。これらのセルを、該人支持面と該人支持面により支持された人との間のインターフェース圧を調整するために、膨張・収縮させる。
【解決手段】この人支持面は複数の膨張可能なセル(10、110、210、310、410、510、610)を備える。これらのセルを、該人支持面と該人支持面により支持された人との間のインターフェース圧を調整するために、膨張・収縮させる。
Description
本発明は支持面、特に椅子、ベッド、車椅子、カウチ、担架、及び他の人支持体のための支持面に関する。本発明の幾つかの態様は、該支持面と該支持面に支持された人間との間のインターフェース圧を調整する装置を有する支持面を備える支持装置に関する。
病気等で動けない人々は、椅子、ベッド、カウチ、車椅子等の様々なタイプの装置に座って、又は横たわって多くの時間を過ごす。例えば、病院又は他の医療施設の患者は、通常、病院ベッド、担架、車椅子、又は他の支持・搬送手段によって支持される。長期間、動かないことによる床ずれ等の合併症を防ぐために、これらの支持装置とその上の患者との間のインターフェース圧を制御することが望ましい。幾つかの従来の支持システムは、患者支持面の様々な空気袋を交互に膨張・収縮し、患者を周期的に左右方向に回転させるか又は横方向に延びる複数のエアバッグの2つ以上の交互のグループのうちでどのエアバッグが主に患者を支持するかを変える。
《関連する出願への相互参照》
本出願は、2004年08月16日付で出願した米国仮特許出願第60/601,924号の利益を主張する同一の譲渡人に譲渡する通常の特許出願である。この出願を本明細書に援用する。
本出願は、2004年08月16日付で出願した米国仮特許出願第60/601,924号の利益を主張する同一の譲渡人に譲渡する通常の特許出願である。この出願を本明細書に援用する。
本発明は、請求項に記載された複数の特徴あるいは単独でまたは組合せで特許性のある事項を構成する下記の複数の特徴のうち1つ以上を有する装置を含む。
人支持面は複数の膨張可能なセルと、複数の圧力センサとを備える。各圧力センサは該複数の膨張可能なセルの1つと対応し、該対応する膨張可能なセルの膨張時の圧力を検知する。該人支持面は複数のドライバを更に備える。各ドライバは該複数の膨張可能なセルの1つと対応し、該対応する膨張可能なセルを個別に膨張させるよう動作可能である。
前記各膨張可能なセルは、前記対応する圧力センサが配置された内部領域を有する。更に、又は或いは、前記各ドライバは、前記対応する膨張可能なセルの前記内部領域に配置されてもよい。前記各ドライバは、前記対応するセル内の圧搾空気を該セルから排出可能なように構成されてもよい。前記複数の膨張可能なセルはそれぞれ、直立した円筒形セルにより構成されてもよい。第2の複数の膨張可能なセルを更に備え、該第2の複数の膨張可能なセルを一緒にグループとして膨張・収縮させてもよい。
該人支持面は、前記各圧力センサに結合され圧力データを受信するコントローラを更に備え、該コントローラは前記複数のドライバのうち対応する1つに結合され、該対応するドライバに前記複数の膨張可能なセルのうち対応する1つを更に膨張させるために信号を送るよう動作可能であってもよい。該人支持面は、複数の温度センサを更に備え、該各温度センサは前記複数の膨張可能なセルのうち1つに対応し、該対応するセルの一部の温度を検知してもよい。複数の発泡体パッドを更に備え、該各発泡体パッドは前記複数の膨張可能なセルのうち対応する1つの上部に近接して配置されてもよい。該各温度センサは前記複数の発泡体パッドのうち対応する1つに埋め込まれてもよい。該コントローラは該複数のドライバの動作を制御し、前記複数の膨張可能なセルを膨張・収縮させて前記発泡体パッド群をそれぞれ上げ下げすることで、該発泡体パッド群とそれらの上に支持された人との間のインターフェース圧を変えるよう動作可能であってもよい。
前記複数の膨張可能なセルはそれぞれ、膨張可能な上部室と膨張可能な下部室とを備え、前記各ドライバは、該複数の膨張可能なセルのうち対応する1つの該上部室と下部室とを別々に膨張させるよう動作可能であってもよい。前記各ドライバは前記対応する膨張可能なセルの前記下部室内に配置されてもよい。前記各膨張可能なセルの前記下部室は、対応する前記上部室を上げ下げするために拡張・引込み可能な蛇腹により構成されてもよい。前記複数の圧力センサと前記複数のドライバとに結合されたコントローラを更に備え、該コントローラは該複数のドライバの動作を制御し、膨張可能な前記下部室を膨張・収縮させて前記上部室をそれぞれ上げ下げすることで、該上部室群とそれらの上に支持された人との間のインターフェース圧を変えるよう動作可能であってもよい。
前記複数の膨張可能なセルの少なくとも幾つかは、圧搾空気が上方へ排出される1つ以上の孔を有する上面を備えてもよい。前記複数の膨張可能なセルの少なくとも幾つかは、圧搾空気が下方へ排出される1つ以上の孔を有する下面を備えてもよい。前記複数の膨張可能なセルを覆う上層部を更に備えてもよい。前記上層部は発泡体を備えてもよい。更に、又は或いは、前記上層部は起伏のあるメッシュ材を備えてもよい。アップホルスタリー等のカバーは、前記複数の膨張可能なセルと前記上層部とを覆ってもよい。カバーは、前記複数の膨張可能なセルと前記上層部とを完全に包んでもよい。これらの構成要素の上面、底面、側面、及び端面のいずれでも部分的に覆うだけでもよい。
前記複数の膨張可能なセルは、行と列の配列を成すように配置されてもよい。前記コントローラは予め記憶されたプログラムに従って前記複数のドライバを制御して前記複数の膨張可能なセルをそれぞれ膨張・収縮させてもよい。該コントローラは予め記憶されたプログラムに従って前記複数のドライバを制御して前記複数の膨張可能なセルをそれぞれ膨張・収縮させて、該上面を上げ下げしてもよい。該コントローラは、該圧力センサ群から受信したデータに基づいて前記複数の膨張可能なセルのどれが人を支えているかを決定し、前記複数のドライバの動作を制御して、該人を支えていると決定された膨張可能なセル群の内圧をほぼ等しくするよう動作可能であってもよい。
本開示によれば、人支持面は、複数の行と複数の列の配列を成すように配置された複数の膨張可能なセルを備える。該複数の行のうち第1グループは、第1サブグループの該膨張可能なセルと第2サブグループの該膨張可能なセルとから成り、該複数の行のうち第2グループは、第3サブグループの該膨張可能なセルと第4サブグループの該膨張可能なセルとから成り、該第1グループの行は、該第2グループの行と交互に配置されている。
膨張制御システムは該複数の膨張可能なセルを選択的に膨張・収縮させるよう動作可能であり、該第1、第2、第3、及び第4サブグループをサブグループ単位で順々に収縮させ、次に十分に再膨張させることで、該第1、第2、第3、及び第4サブグループのうちの1つのサブグループが収縮する間、他の3つのサブグループは膨張する交互圧力モードを有する。該膨張したセルは外気圧を超える第1の設定点圧力を有してもよい。該収縮したセルは該第1の設定点圧力より低いが外気圧を超える第2の設定点圧力を有してもよい。該収縮したセルはほぼ外気圧に等しい設定点圧力を有してもよい。
前記上層部と前記複数の膨張可能なセルのうち少なくとも幾つかのセルとの間に配置された膨張可能な腰部袋を更に備えてもよい。前記腰部袋の一部は、前記第1グループの行の1つによって支えられ、該腰部袋の別の部分は、前記第2グループの行の1つによって支えられてもよい。該人支持面は発泡体上層部又は起伏のあるメッシュ材から作られた上層部等の上層部を備えてもよい。該膨張可能な腰部袋は、前記上層部と前記複数の膨張可能なセルのうち幾つかのセルとの間に配置されてもよい。
前記複数の膨張可能なセルは、複数の縦方向の継目と複数の横方向の継目とに沿って結合された第1と第2のシート材により形成されてもよい。前記複数の縦方向の継目と横方向の継目とは直線状の継目により構成されてもよい。前記複数の縦方向の継目と横方向の継目とは溶接継目により構成されてもよい。
前記第1グループと第2グループの行のうち幾つかは、該人支持面の背部と関連し、該第1グループと第2グループの行のうち他の幾つかは、該人支持面の座部と関連し、前記膨張制御システムは該背部の膨張可能なセルを膨張させる第1圧力源と、該座部の膨張可能なセルを膨張させる第2圧力源とを備えてもよい。前記背部は、前記第2圧力源が膨張させる膨張可能な腰部袋を更に備えてもよい。該人支持面は、前記背部と座部の前記膨張可能な袋の設定点圧力を増加・減少させるよう、また膨張可能なセルの前記第1、第2、第3、及び第4サブグループを収縮させる期間を制御するようユーザによって操作可能なユーザ入力装置を更に備えてもよい。該ユーザ入力装置は携帯型ペンダントであってもよい。該ユーザ入力装置は、該腰部袋の設定点圧力を増加・減少させるようユーザによって操作可能であってもよい。
該各膨張可能なセルを独立に膨張・収縮させてよい。従って、該人支持面は動的セル式人支持面であると考えられる。圧力と温度は該人支持面の多数の場所で検知される。圧力と温度情報は、該コントローラが、該人支持面に支持された人の体の等高線への該支持面の一致させるために該複数の膨張可能なセルを膨張・収縮させる方法を決定するのに使用される。該人支持面は、熱スポット又は冷スポットをなくすために空気循環を提供するよう構成されてもよい。各膨張可能なセルのドライバの該コントローラは、その上の人をマッサージするために該膨張可能なセルの上面を上げ下げするようプログラムされていてもよい。
幾つかの実施形態では、各膨張可能なセルは上部と下部とを備えてよい。該上部は下部に対して上方及び下方に可動であってよい。ドライバは該上部を上げ下げ又は上方に押上げ下方に弛緩させるのに設けられ、コントローラは該ドライバの動作を制御する。該膨張可能なセル群の上に人体部分が在ることを検知する1つ以上のセンサと、該センサからの信号に応答して該ドライバを操作する回路基板とを備える。各膨張可能なセルとその関連するドライバとコントローラとは、該セルとその上の人体部分との間のインターフェース圧を提供する垂直自己調整セルであると考えてもよい。複数の膨張可能なセルの上にカバーと他の材料の層があってもよい。
複数の膨張可能なセルを一体にすることで上体部、座部、脚部を有するマットレスが提供される。該座部の一部又は全部は該上体部と脚部から分離可能であってもよい。これにより、該ベッドから車椅子、担架、自動車の座席等へ人を載せたまま移動可能な座支持部が提供される。空気は複数の膨張可能なセルの幾つかから下方に排出され、1つの支持体から別の支持体へのマットレス又はマットレス部の移動を容易にするための空気ベアリングを提供する。該空気ベアリングは該座部を支持する支持体に設けられてもよい。
幾つかの実施形態では、頭部、座部、脚部を有するマットレスが、ベッドから椅子へまたは椅子からベッドへ変換可能な枠上に支持されてもよい。1つの実施形態では、マットレスは、相対的に可動で、リクライニングまたはベッドとして働くことが可能な椅子によって支持される。該ベッドは動力供給されるキャスターを有してもよい。
各膨張可能なセルは、その上の表面温度を検出する温度センサを備えてもよい。空気温度調節システムは加熱又は冷却された空気を各膨張可能なセルに供給するよう動作可能であってよい。これらの温度センサに結合されたコントローラは、該複数の膨張可能なセルに関連し該空気流システム内にある加熱・冷却装置を制御する。
上記以外の特徴が、単独でまたは上記に記載された特徴と組合せで特許性のある事項を構成する可能性があり、発明を実施するための現時点での最良の形態である以下の実施形態の詳細な説明から、当業者に明らかとなるであろう。
図1は、複数の同様なセル10とともに人支持面を構成する膨張可能なセル10を示す。請求項を含む本開示では、用語「面」は人を支持する装置を意味するよう意図され、平面または曲がった2次元の点の軌跡に限定する意図はない。例えば、マットレスは、本開示に係る面であると考えられる。従って、面は、ベッド枠上に配置される単一の面であるかも知れないし、ベッド枠と一体化されているかも知れない。膨張可能な人支持面の場合、該面の膨張可能部の膨張・収縮を制御する装置は、該人支持面の一部と考えられる。幾つかの実施形態では、膨張可能なセル10を加熱又は冷却する手段を備え、これは該人支持面の一部と考えられる。人支持面の幾つかの実施形態は、温度センサを含む。幾つかの実施形態は、複数のセル10を連結して1つのシステムにすることを容易にするシステム連結エリアを含む。幾つかの実施形態は、該人支持面の膨張可能な各セルと関連する垂直高さ調整機構を含む。
例としてのセル10は垂直に延びており、上面部12と、下基部14と、上面部12と下基部14の間を延びる円筒形側壁13とを有する。上面部12と側壁13は丸い円環状コーナ領域において滑らかに連結され、セル10は円筒形であると考えられる。通常の負荷条件において、セル10を適切に膨張・収縮させることにより、上面部12は下基部14に対して上方及び下方に可動である。各セル10は、該セル10内の所望の内圧を提供するようプログラムされた装置と関連する。該所望の内圧は該セル10の上面部12と該セル10上の人体部分の間の所望のインターフェース圧と相関関係にある。従って、各セル10は、後述するようにそれ自身の所望の圧力に制御される。図1の例としてのセル10はほぼ円形の水平断面を有する円筒形セルであるが、セルはほぼ正方形、楕円形、矩形、三角形、六角形、水平断面が多角形、又はこれらの組合せであってもよい。幾つかの実施形態は、上面部12と側壁13は空気がほぼ不透過の織物等の柔軟な材料から作られ、下基部14は、上面部12と側壁13の柔軟な材料より硬いプラスチック等の材料から作られている。
1つの実施形態では、セル10は直径3インチ(7.62cm)であるが、いかなる直径でもよい。幾つかの実施形態では、各セル10は2インチ(5.08cm)から6インチ(15.24cm)又は8インチ(20.32cm)の範囲の直径を有する。各セル10は、例えば5インチ(12.70cm)から10インチ(25.40cm)の範囲の高さ28を有してもよい。任意の適切な高さのセル10も本発明の範囲内に入る。通常、高さは9インチ(22.86cm)であってもよいが、幾つかの実施形態には6インチ(15.24cm)から12インチ(30.48cm)の範囲の高さ又はそれ以上の高さも含まれる。各セル10の上面部12は該セル上の人体部分を支持する。十分な数のセル10が一体化された時、人を支持する上向き面を有するマットレスが提供される。複数のセル10が一体化されて、例えば座席を提供してもよい。本実施形態では、セル10は十分小さく、通常の幅を持つマットレス又は椅子の横方向の行において少なくとも4つ又は5つのセル10が必要となる。勿論、4つ未満又は5つを超える数のセル10から成る行を有する人支持面も本発明の範囲内である。
セル10群は、例えば図1〜図3に示した基板26上に支持される。幾つかの実施形態では、基板26は、病院ベッド又は医療施設内で使用される椅子、担架、車椅子等の同様の装置の患者支持台の一部であってもよい。他の例では、基板26は、患者の家庭にあるリクライニング、ベッド、カウチ、椅子等の家具の一部であってもよい。各セル10は、圧搾空気を供給可能な空気圧縮機、ポンプ、送風機、ファン等の関連するドライバ16を備える。例として、ドライバ16はセル10内に位置し、外気と管30を介して連通している。他の実施形態では、ドライバ16はセル16外に位置し、例えば下基部14の下面に結合され、セル10の内部と適当な管を介して連通している。
各ドライバ16はコントローラ18に結合される。ドライバ16の動作は、コントローラ18からの信号によって制御される。ドライバ16は、管30を介してセル10外から空気を吸引することでセル10を膨張させ、また管30を介してセル10から空気を抜くことでセル10を収縮させる。他の実施形態では、単一の管30の代りに別々の膨張用管と収縮用管とがドライバ30とセル10の周りの外気との間に設けられる。各セル10は、セル10内の圧力を検知し関連するコントローラ18に圧力信号を提供する圧力センサ20を備える。該信号は増幅器22で増幅される。増幅器22は、別の部品として示されているが、コントローラ20の回路の一部であると考えられる。
コントローラ22は、通常、他の回路部品を含む。例えばセンサ20からの信号は、増幅後、アナログ・デジタル変換器(不図示)によって処理され、デジタル信号をコントローラ22のメモリに記憶された制御アルゴリズムに従って信号を処理するマイクロプロセッサ又は論理回路に供給する。コントローラ18はセンサ20からの信号を処理し、セル10内の矢印で示した圧力を決定する。該圧力は上面部12に働く力に部分的に依存する。この力は、セル10とその上の人の間のインターフェース圧と相関関係にある。本実施形態では、セル10群は、使用時にセル10同士が接触しないようにセル10間にギャップが存在するように配置される。このようなギャップは0.5インチ(1.27cm)又は1インチ(2.54cm)以上のオーダである。しかし、望むならセル10間のギャップは0.5インチ(1.27cm)未満でもよい。本実施形態では、該ギャップには、いかなる材料も入っていないが、それが望ましい場合に、セル10間のギャップに材料を入れられないということではない。セル10内の圧力が、該制御アルゴリズムで指定された特定の空気圧力設定点未満になった時、コントローラ18はドライバ16を作動しセル10内の圧力32を制御アルゴリズムで指定された第2の空気圧力設定点に増加させ、コントローラ18はドライバ16を停止させる。幾つかの実施形態では、コントローラ18、ドライバ16、及び圧力センサ20は対応するセル10内に収納され、管30と1つ以上の配線24のみがセル10から外へ延びる。配線群24は、コントローラ18の回路とドライバ16の回路への電力・データ線として働く。別の実施形態では、バッテリー等の電力源がセル10に設けられ、外部配線群24は省かれる。基板26は、各セル10の下に配線群24が通る1つ以上の開口を有している。幾つかの実施形態では、この開口内に他の部品(ドライバ16、コントローラ18、及び/又はセンサ20)が配置される。
幾つかの実施形態では、ドライバ16は、セル10内の圧力を下げるために管30を通る外気への通気路を作るよう開く1つ以上のバルブを備える。ドライバ16のこのようなバルブは閉じられることで管30を通る排出路を塞ぎ、圧搾空気がセル10内に保持される。幾つかの実施形態では、セル10は関連するドライバ16と別になったバルブを有する。このバルブは関連する管30を通る通気路を同様に開閉する。圧力32が所定の空気圧力設定点を超えた時、外気と通気するか否かの決定はコントローラ18が行い、通気はセル10内の圧力が所定の空気圧力設定点より低くなるまで続く。このような実施形態では、コントローラ18とドライバ16は協働しセル10内の圧力を相対的に一定に保つ。この相対的に一定の圧力は、圧力許容範囲の上限と下限の間に規定される。各セル10が自身のドライバ16、コントローラ18、及び圧力センサ20を有することにより、各セル10は他の全てのセル10とは独立に動作し、自身の圧力を制御する。幾つかの実施形態では、セル10は、関連するドライバ16、コントローラ18、及び圧力センサ20のうち1つ以上がセル10内に在るか、又は下基部14等のセル10の外側部に結合されており、完全に自己収納されている。
図3は、多数のセル10が配置され同一のマスターコントローラ34に結合されている実施形態を示す。図3の各セル10は、個別のコントローラ18の代りに共通のコントローラ34を備えていること以外は図1、図2のセル10とほぼ同じである。図3の実施形態の変形例では、セル10は個別のコントローラ18を有し、マスターコントローラ34は各セル10のコントローラ18と通信する。システム全体圧力プロフィル目標を達成するために、マスターコントローラ34は個別のコントローラ18の空気圧力設定点を所望の値に変更するよう動作可能である。或いは、マスターコントローラ34はコントローラ18を介することなく各セル10のドライバ16の動作を制御する。
マスターコントローラ34は各セル10の個別の圧力を示すデータを受信し、セル10間の数学的関係を決定し、システム全体圧力プロフィルを達成するために使用する。幾つかの実施形態では、システムの目標は、人を支える各セル10内の圧力を変更して人とセル10との間のインターフェース圧の平方自乗平均(rms)を下げることである。コントローラ34はセンサ20からのデータに基づいて、どのセル10がその上の人体部分を支え、どのセルが支えていないかを検出することができる。幾つかの実施形態では、コントローラ34及び/又はコントローラ18は、その上の人体部分を支えていると検出されたこれらセル10内の圧力をほぼ等しくするよう動作可能である。
幾つかの実施形態では、システムの目標は、制御プログラムに従ってセル10群の内圧を交番することでマッサージ治療を人に提供することである。他の実施形態では、システムの目標は、人体部分を支えていないセル10の高さを支えているセル10より高くすることで人を該支持面上の特定の位置に維持するようにセル10群を構成することである。さらに別の実施形態では、システムの目標は、該人支持面の一方の側のセル10群を他方の側のセル10群と異なる高さにすることで、人支持面72上においてうつ伏せ姿勢にある人の横方向回転または寝返りをさせることである。幾つかの実施形態では、システムの目標は、ユーザからどの目標を選択するかの入力を受信することで上述した目標から選択可能である。マスターコントローラ34はセル10圧力プロフィルを確立するようにユーザによるプログラムが可能であってもよい。これにより、該システムが自動的にドライバ16を必要に応じて操作し所望の圧力プロフィルを達成する。
別の実施形態では、図4に示すように、セル110は膨張可能な下部42と下部42上に支持された膨張可能な上部48とを備える。上部48は上部壁112と底壁46とを有している。上部壁112は長い円筒状の壁52によって底壁46と連結されている。本実施形態では、セル110の上部48はほぼ気密になっている。セル110の下部42は、基部114と、基部114と上部48の底壁46との間の蛇腹50とを有している。温度センサ40は上部48上または内に位置する。下部42、上部48はそれぞれ圧力センサ132を有している。センサ40、132は関連するコントローラ118と通信する。本実施形態では、上部48のセンサ40、132は、上部48の底壁46及び下部42の基部114を通る電気線を介してコントローラ118に結合され、下部42のセンサ132は基部114を通る電気線を介してコントローラ118に結合される。
セル110は下部42に位置し、下部42及び上部48を個別に膨張させるよう動作可能なドライバ116を更に備える。ドライバ116は管54を介して上部48と連通し、管30を介してセル110の周囲の大気と連通する。また、ドライバ116は下部42と連通する。ドライバ16は空気圧縮機、ポンプ等の圧力源であり、下部42及び上部48のうち1つ以上を更に膨張させるか又は収縮させるかに依って開くか又は閉じる1つ以上のバルブを有する。本実施形態では、下部42及び上部48は同一の管30を通して外気と通気される。他の実施形態では、下部42用と上部48用とで別々の通気管が提供される。コントローラ118は制御アルゴリズムに従って下部42及び上部48内の圧力を調整するためにドライバ16を制御する。蛇腹50を上方に拡張するために下部42内の圧力を増加させ、蛇腹50を下方に引込めるために下部42内の圧力を減少させる。蛇腹50の拡張により上部48は上方に移動する。蛇腹50の引込みにより上部48は下方に移動する。従って、下部42が与圧されることで上部48は上方及び下方へ移動し、一方、上部48が与圧されることでその上の人体部分のインターフェース圧を微調整する。
蛇腹を拡張するか又は引込めるかの決定は、コントローラ118が下部42に在るセンサ132からの信号に基づいて行う。これにより、上部48内の圧力を大きく変更することなく下部42の垂直高さ44を調整できる。勿論、上部48の上方への移動が人等の負荷によって抵抗を受ける場合は、上部48内の圧力は、該負荷と下部42の拡張との間に生成し上部48に働く圧搾効果によって変わる可能性がある。セル110の高さ28とセル110内の圧力を独立に制御することで、複数のセル110を有する人支持面の上面の等高線を該人支持面の圧力プロフィルからほぼ独立に制御可能である。例えば、うつ伏せ姿勢にある人の太腿の下のセル110の高さは、脚部の下のセル110の高さより低くなるよう制御されてもよい。幾つかの実施形態では、人支持面のセル110群は、セル110の下部42及び上部48のうち1つ以上の内圧をほぼ同じに維持するよう制御され、これにより、その人の体重がその人を支えるセル110間で均等に分配される。
幾つかの実施形態では、図4の追加のセンサ21が、各セル110の下基部114と基板26とのインターフェースに配置される。1つ又は両方の圧力センサ132をモニターする代わりに、センサ21は、センサ21に関連する特定のセル110上の人体部分の存在を検出する。センサ21は、アナログ・デジタル変換器(不図示)とコントローラ118の増幅器22とによって処理される信号を提供する。幾つかの実施形態では、センサ21は力センサであり、関連するセル110上の人体部分の重さを検出するためにコントローラ18はセンサ21からの該信号を使用する。幾つかの実施形態では、セル110に支えられた該重さに基づいてコントローラ18は下部42及び上部48の圧力設定点を選択または計算する。図4のセンサ21は拡大され、点線が下基部114と基板26との間の該センサの位置を示す。他の実施形態では、センサ21は上部48と下部42の間に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、センサ21は上面112上に配置されてもよい。セル110上の負荷を検出するためにセンサ21を効果的に配置するための多くの位置がセル110構造体内、及び基板26へのセル110の装着部内に存在することを当業者は認識できるであろう。例えば、センサ21は応力ゲージ型センサ、容量性センサ、誘導性センサ、又はTactex Controls社(Victoria、British Columbia)製のTaxel(商標)センサ等の光ファイバ型センサであってもよい。
膨張可能なセルの別の実施例210を図5に示す。セル210は上部発泡体部36と下部発泡体部38とを備えた上部148を有する。上部発泡体部36は上面212を有する。下部発泡体部38は上部発泡体部36に結合され、上部発泡体部36の下に位置する。本実施形態では発泡体部36、38はそれぞれ円筒形であり、ほぼ同じ直径を持っている。セル210はセル110の下部42とほぼ同じ下部42(同じ符号を使用する)を有する。従って、セル210の下部42は蛇腹50と基部114を有する。しかし、セル210の蛇腹50は下部発泡体部38の底面に結合されている。セル210の下部42は、蛇腹50を膨張・収縮させ上部148を上下させるドライバ16、116に類似のドライバ(不図示)を収容する。圧力センサ20、132に類似した圧力センサ(不図示)とコントローラ18、34、118に類似したコントローラ(不図示)がセル210のドライバに結合されている。
セル210は、上部148の上部発泡体部36に埋込まれ関連するコントローラ(不図示)と電気結合された温度センサ40を更に備える。セル210の該コントローラは上部発泡体部36の上面212の温度に相関した温度センサ40からの信号を処理する。該信号は、該コントローラで処理される前に増幅器(不図示)、アナログ・デジタル変換器(不図示)等の適切な回路を通る。幾つかの実施形態では、該コントローラは加熱器又は冷却器等の温度制御装置(不図示)に、熱い空気又は冷たい空気を該人支持面のセル210群間のギャップ又はスペースから成る適切な流路を通して該人に提供するように信号を送信する。
幾つかの実施形態では、他のセル210より高い温度を持つと検知されたセル210の上部148の下の蛇腹50を、該セル210とその上に支えられた人体部分との間のインターフェース圧を下げるためにある量だけ収縮させる。これは、人の体重のうちより多くを支えているセル210は、人の体重のうちより少しを支えている(又は全く支えていない)セル210より熱くなる傾向があるからである。他の実施形態では、温度制御装置は、セル210の下部42内の空気を加熱又は冷却し、上部発泡体部36の上面212における温度を変えるために下部42に収納されてもよい。更に、又は或いは、コントローラ34に類似したマスターコントローラ(不図示)が多数のセル210から温度フィードバックを受信し、セル210の温度制御装置及び/又はドライバに、該人支持面の特定の領域の局部加熱又は冷却を温度プロフィルアルゴリズムに従って制御するように信号を送信する。該アルゴリズムは個々のセル210又はセルゾーンの温度設定点を含む。マッサージ治療に伴ってこの局部加熱又は冷却を実行する人支持面は、本発明の範囲内に入る。従って、本発明の人支持面は1つ以上のセル210の上部発泡体部36の温度を制御するための閉ループ・フィードバックシステムを有してもよい。
膨張可能なセル310の別の実施例は図6に示すように、膨張可能な蛇腹150を有する下部142と、膨張可能な中間部248と、中間部248の上に位置する上部発泡体部62とを有する。本実施例では、下部142は、病院ベッド等の家具の支持台上に支持された基板64に結合された基部214を有する。破線で示したドライバ216が、セル110のドライバ116が下部42、上部48を膨張させるのとほぼ同様の方法で蛇腹150と中間部248とを膨張させる。分割壁152が、蛇腹150を2つの圧搾室に分割するために蛇腹150の底の近くに設けられる。ドライバ216は、ホース154又は他の適当な管を通して蛇腹150の下部室を膨張させるよう動作可能である。
セル310の底面を成す基部214は、幾つかの小さな孔68を有している。これらの孔を通して、ドライバ216によってホース154を通して蛇腹150の下部室に供給された圧搾空気が破線矢印70で示したように下方に排出される。孔68を通って下方に排出された空気は、人支持部310と基板64の下に空気ベアリングを提供する。これにより、基板64と台66の間に持上げ力が働く。基板64は各セル310の下に1つ以上の孔を有し、この孔を該排出され空気は通過し台66に突き当る。該空気ベアリングは図6の矢印156で示したように台66に対する人支持面の移動を容易にする。多数のセル310と基板64とは該人支持面の一部である。セル310を含む人支持面のこのような移動は、例えば該人支持面を別の支持体に移す時に、望ましい。この移動において、人がセル310群の上に支持されたままでありうることは理解されるであろう。
発泡体62はセル310の上面312を提供する。幾つかの実施形態では、発泡体62は人の皮膚に働く圧力を削減するのを助ける低ILD発泡体である。インデンテーション・ロード・デフレクション(ILD)は、ウレタン発泡体、発泡ゴム材等の材料の硬さ又は軟らかさを示す業界で受入れられた周知の指標である。ILDは発泡材の試験ブロックを25%圧縮するのに必要な負荷を示す数字である。従って、低ILD数の発泡材は高ILD数の発泡材より軟らかい。即ち、低ILD数の発泡材は高ILD数の発泡材より容易に圧縮可能である。セル310の発泡体62とセル210の発泡体36、38は設計者が選択する任意のILD数を有してよい。セル210の幾つかの実施例では、発泡体36は発泡体38より低いILD数を有してもよいし、そうでなくてもよい。幾つかの実施形態では、セル210の発泡体36、38とセル310の発泡体62は粘弾性発泡体であってもよい。
別の実施形態では、図7に示すように、例として支持部10は基板24に結合され人支持面の座部72を形成する。座部72は、支持台74の座部上に装着されるよう構成されている。本実施形態では、支持台74は、該支持台74の空気プレナム78に結合された空気源76を備える。支持台74は図7の矢印80で示すように曲げることが可能である。空気源76は、空気プレナム78を与圧するように動作可能であり、空気プレナム78上部に設けられた孔62から上方に空気が吹き出る。吹き出した空気は支持台74と座部72の間に空気ベアリングを提供し、持上げる力が基板26にかかる。該空気ベアリングは、図7の矢印156に示す支持台74から又は支持台74への座部72の移送を容易にする。
支持台74が別の支持台に近接して配置された場合、人を1つの支持台から別の支持台に比較的容易に移送することができる。図7の例としての支持台74のプレナム78は人支持面の座部72の下に位置しているが、幾つかの実施形態では、頭部(不図示)と脚部(不図示)が座部72の移送と同時に移送可能となるように、支持台74全体が多数の空気プレナムを有してもよい。座部72と頭部及び脚部とで1つのマットレス全体のサイズと同じであり、プレナム78が台74の唯一のプレナム78であるか、台74の例えば頭部又は脚部に追加のプレナム部を持っているかにかかわらず、そのマットレス全体が1つの支持台から別の支持台に移送されてよい。
別の実施形態では、膨張可能なセル410は、図8に示すように空気透過性材料88から作られた上面412を有している。セル410の他の部分はセル10と類似しており、セル10と同様の符号を使用している。通常、セル410は多数のセル410を有する人支持面の一部である。材料88は空気透過性があるので、図8の矢印86で示すように圧搾空気は上面412に設けられた1つ以上の孔を通して上方に排出される。本実施形態では、材料88は繊維であり、複数の孔が該繊維のストランド間に設けられている。幾つかの実施形態では、繊維88はSpaceNet(商標)材等の起伏のあるメッシュ材である。他の実施形態では、材料88は圧搾空気を上方に排出する個別の孔が形成された空気非透過性材料である。幾つかの実施形態では、セル410はセル210で説明したものと類似の温度センサ及び温度制御装置を有する。
図9に示した更に別の実施形態では、膨張可能なセル510は、下に位置するドライバ162によって機械的に上昇・下降可能で膨張可能な上部160を有する。ドライバ162の例は、電気モータ及び連結部、小型液圧シリンダ、小型空気圧シリンダ等である。ドライバ162はセル410の基部314と上部160の底164とに結合される。ドライバ162は底164と基部314の間の距離を変え、上部160を上下させるよう動作可能である。幾つかの実施形態では、上部160の底164はドライバ162からの力に耐えるのに十分な硬さの材料から作られている。他の実施形態では、上部160の底164と係合するドライバ162の上部は、底164の下で十分な広さに広がるプレート又は他のかなり硬い構造体を有する。上部160の側壁168と上部壁170は可撓性材料から作られている。
セル510の本実施例では、蛇腹50はドライバ162と他の部品との保護シールドとして働く。セル510は、図9において実線で示したように蛇腹50内に位置するか又は点線で示したように上部160内に位置し上部160を膨張・収縮させる別のドライバ166を有する。セル510内のドライバ166の位置にかかわらず、適切な通気路(不図示)が設けられ、上部160からセル510の周りの大気に空気を排出する。ドライバ166が蛇腹50内に位置する場合は、蛇腹50は1つ以上の孔を備え、ドライバ166は上部160から蛇腹50によって画定された空間に圧搾空気を送ってもよい。結果として圧搾空気は蛇腹50の該孔を通って外気へリークする。ドライバ166が上部160に位置し蛇腹50が1つ以上の通気孔を有する場合は、通気管(不図示)がドライバ166から蛇腹50によって画定された該空間に通気してもよい。他の実施形態では、セル10のホース30に類似のホースが圧搾空気をドライバ166からセル510の周りの外気へ排出するために設けられる。
ドライバ162、166の動作は、上部160内に位置する圧力センサ174からの圧力データを受信するコントローラ172によって制御される。従って、コントローラ172は、ドライバ162に制御アルゴリズムに従って上部160を基部314に対して上げるよう又は上部160を下げるよう信号を送る。また、コントローラ172は、ドライバ166に上部160の設定点圧力を該制御アルゴリズムによって指定された許容範囲内に維持するよう信号を送る。幾つかの実施形態では、セル510は上部160を上げた時の基部314からの距離または上部160の相対的な持上りに相関する他の距離を測定するセンサ(不図示)を有している。コントローラ172は他のセル510のコントローラ172とともにマスターコントローラ(不図示)に結合されてもよい。本実施形態のマスターコントローラは、ドライバ162の適切な動作により該人支持面の等高線全体を制御してもよいし、またドライバ166の適切な動作により該人支持面の圧力プロフィル全体を制御してもよい。
膨張可能なセル10、110、210、310、410、510の幾つかの実施例を説明したが、当業者には開示した構造体の多くの組合せが可能であることは明らかであろう。また、セル10、110、210、310、410、510のうちの幾つかの温度、圧力、移動等を制御する方法に関する上述の説明は、他の全てのセル10、110、210、310、410、510に適用可能である。図7及び図10〜図21において、人支持面はセル10を備える。しかし、これらの人支持面がセル10、110、210、310、410、510のいずれかのセルを備えることは本発明の範囲内である。また、人支持面が複数のタイプのセル10、110、210、310、410、510を備えることも(例えば、セル10の第1ゾーン、セル110の第2ゾーン、セル210の第3ゾーン等、又は複数のタイプのセル10、110、210、310、410、510が規則的パターンで又はランダムに分散されている)本発明の範囲内に入る。また、様々なドライバの例を説明したが、他のドライバの例は、電気作動ばねと、電気機械式ドライバと、空気蛇腹と、空気袋と、空気圧シリンダと、液圧シリンダと、ピストン、クランクアーム、及び該クランクアーム回転手段の組合せとを含む。
図7に関して説明したように、複数のセル10が基板26に結合され人支持面の座部72を構成する。図10は人支持面272が載せられた支持台74の実施例を示す。人支持面272のこの構成は、家庭における標準的なベッド枠上で用いる構成の典型である。図10の例として該支持台は、蛇腹94、ドライバ96、及びヘッドボード98を備える。ドライバ96は空気圧縮機、バルブ、コントローラ、電力源、センサ、及びユーザインターフェースのうち1つ以上を備える。蛇腹94は基板26の、人支持面272の頭部に関連する部分の底に結合される。また、蛇腹94は支持台74の上面上の基板100に結合される。空気がドライバ96によって該蛇腹に注入されると、該圧搾空気は蛇腹94を拡張する。これにより該頭部は上方に回動または曲がり、該人の肩及び頭を持上げる。
図10の本実施例では、基板26は蛇腹94が最大に膨張する最大曲げ姿勢を達成するのに十分な可撓性を持つ材料から成る単一体である。他の実施形態では、ヒンジまたは他のタイプの回動ジョイントが基板26の硬い部分間に設けられてもよい。曲げ機能の操作はユーザがドライバ96のユーザ入力部に入力することによって達成される。コントローラは該入力を処理し、バルブ及び空気圧縮機を制御してユーザが指定した機能を実行する。図10の本実施例では該頭部だけが曲げられているが、同様の方法で人支持面72の他の部分(例えば座部、腿部、足部)を曲げることができることは明らかであろう。
図11と図12を参照すると、セル10は基板26と第2の基板112に結合されている。基板26に結合された複数のセル10は人支持プラットホーム111上に配置されている。支持プラットホーム111は枠114、複数のキャスター116、及び切欠き付き支持台118を備える。図12は切欠き120を示す。切欠き120はカート122を受容するよう構成されている。図11のようにカート122が切欠き120内に入れられた時、カート122と支持枠111の組合せは、ベッドに類似した一体の人支持構造体を形成する。カート122は人の移動装置としての第2の目的を果たす。セル10と基板112により形成された人支持面130は、座姿勢の人を支持するよう構成されている。
切欠き120に挿入された時、カート122は、1つ以上のラッチ、ロック、ドッカー等の適切な機構により支持プラットホーム111に結合され、カート122の不要な動きを防ぐ。人がカート122上に背を伸ばして座った後、カート122は支持プラットホーム111から解放可能となり、該人及びカート122を、カート122上の支持面130と一緒に支持プラットホーム111から離すことができる。図11と図12は簡単化されたカートを示すが、カートは回動可能なアームレスト及び移動時は上げる回動可能な背もたれを更に備えてもよいことは当業者によって理解されよう。
図13は人支持システムの別の実施形態を示す。図13において、支持プラットホーム254は足部256、座部258、及び頭部260を備える。支持台262は足部枠264、座部枠266、及び頭部枠268を備える。足部枠264は一対のヒンジ372によって座部枠266に回動可能に結合されている。頭部枠268は別の一対のヒンジ372によって座部枠266に回動可能に結合されている。足部枠264、座部枠266、頭部枠268はそれぞれ硬い外周枠部材と、該枠の辺及び端に対して対角に延び編み合わせパターンを成す複数の柔軟な帯270とを備える。人支持面274は、支持台262の枠264、266、268及び支持プラットホーム254の足部256、座部258、頭部260に対応する部分276、278、280を有する。足部276は足部枠264上に配置される。同様に、座部278は座部枠266上に、頭部280は頭部枠268上に配置される。図13はこの構造体の展開図を示す。
部分276、278、280はそれぞれ、複数のセル10が搭載された基板26からなる。本実施形態では、基板26はある程度の可撓性があり、柔軟な帯270はセル10と基板26の負荷緩和性に追加される負荷緩和性を提供する。部分276、278、280にかかる負荷が増加すると、基板26と帯270は図14の真直ぐな構成から図15の曲がった構成に撓む。図14は座部枠266の外周枠部材の支持体として帯270を有する座部枠266上の支持面274の座部278を示す。座部枠266は支持プラットホーム254の座部258の部材282上に搭載される。図14において、座部278のセル10は負荷がかかっていないので、基板26又は柔軟な帯270に曲がりはない。幾つかの実施形態では、帯270は弾性的に伸縮可能であり高負荷条件で長くなり、負荷が取除かれると真直ぐな構成に戻る。
図15は人体284の一部を支持することにより負荷がかかった座部278を示す。図15は、部材282上の座部278と帯270が底打ちする前に追加の負荷緩和を提供する柔軟な帯270と基板26との曲がりを示す。幾つかの実施形態では、帯270は柔軟で弾力があり空気透過性の編み合わせ繊維材から作られている。帯270と基板26の組合せの撓みは、支持面274上の過剰な負荷を支える。
図16を参照すると、椅子ベッド132は枠134と、複数のキャスター136と、複数のサイド部材248と、足部242と、座部144と、頭部146と、右アームレスト138と、左アームレスト140とを備える。座部144、頭部146、及び足部242は曲げ伸ばし可能な人支持面を形成する。この種の装置の構造は既知であり、米国特許第6,163,903号又は米国特許第5,479,666号に開示されている。これらの特許を本明細書に援用する。
座部144、頭部146、及び足部242はそれぞれ、上層部とカバーによって覆われた複数のセル10を備える。幾つかの実施形態では、該上層部は対応する部分144、146、又は242の全セル10上に広がる1つ以上の発泡体を備える。更に、又は或いは、部分144、146、242の上層部はSpaceNet(商標)材等の起伏のあるメッシュ繊維材を備える。空気袋、ゲル層、ビーズ等の他の種類の部材を備える上層部も本発明の範囲内である。部分144、146、242の該カバーは上面に広がるとともに側面と端面を覆う。幾つかの実施形態では、該カバーは部分144、146、242のそれぞれの底面も覆う。部分144、146、242の上面、底面、側面、又は端面のいずれかを部分的に覆うカバーも本発明の範囲内に入る。幾つかの実施形態では、該カバーは繊維アップホルスタリーから成る。
アームレスト138、140は独立に、図13の持上げ使用位置と座部144の面より低い下げ位置との間を回動可能である。更に、該持上げ使用位置と下げ位置との間の、図18、図19に示すアームレスト138又は140が第2の支持プラットホームと係合する中間位置とすることが可能である。幾つかの実施形態では、幾つか又は全部のキャスター136の車輪は、椅子ベッド132の移動を助けるために動力供給される。床の上で椅子ベッド132が動くよう該車輪に動力供給するために、例えば、モータを後部キャスター136の車輪に設けても、又は伝動器を介して結合してもよい。
図16の椅子ベッド132は、図17のように別の人支持体186に近接して配置されてもよい。図17は、下のセル10及び基板26が見えるように外カバー及び上層部150の大部分が取除かれた椅子ベッド132を示す。本実施形態では、人支持体186は足部188、座部190、及び頭部192を備える曲げ伸ばし可能なベッドである。人支持体186も、そのセル10及び基板26が見えるようにカバー及び上層部が取除かれて示されている。人支持体186は曲げ伸ばし可能で、椅子ベッド132の曲げ伸ばしに対応して曲げ伸ばしできる。このため、椅子ベッド132は、椅子ベッド132の上から支持体186の上へ人を移動させるために図17のように人支持体186に近接して配置することができる。
アームレスト138、140は、図17、図18、図20の矢印198で示すように椅子ベッド132の部分144、146、242に対して垂直に上方及び下方に移動可能である。従って、アームレスト138、140の高さは、椅子ベッド132上の人の判断で座部144に対して調整可能である。曲げ伸ばし中は、アームレスト138、140は回動軸200の周りを回動する。アームレスト138、140のどちらかの該中間位置への回動により、図19のように回動されたアームレスト138又は140が支持台359の面と係合する。図19においては、右アームレスト138が回動され支持台359の座台部358と係合している。また、支持台359は頭台部360及び脚台部356を有している。アームレスト138が座台部358と係合した後、部分144、146、242により構成された該人支持面は、椅子ベッド132から支持体186に移動することができる。
図18の実施形態では、支持体186は支持台359の半分だけを覆う部分188、190、192を有する。台部356、358、360の露出部は椅子ベッド132の部分144、146、242を受容し収容できるサイズになっている。椅子ベッド132の右アームレスト138は、椅子ベッド132の座部144と支持台359の座台部358との間の架け橋として働く。図17の実施形態では、人は椅子ベッド132の人支持面から支持体186の人支持面へ移送され、一方、図18の実施形態では、椅子ベッド132の人支持面がその上の人と一緒に支持体186の支持台359上へ移送される。従って、特定の個人に対して部分144、146、242の圧力プロフィル及び/又は動作モードを選択又は決定した後、部分144、146、242を支持体186等のベッドと椅子ベッド132等の椅子との間を移動してもよい。部分144、146、242は人と一緒に移動されるので、2つの別々の人支持面に別々の人支持面圧力プロフィル及び動作モードを設定する必要がない。
図21のように人が人支持面上に載せられた後、セル10群は、個々のセル10の負荷及び条件に合わせて調整される。図21のように、セル10の位置、支持部群の曲げ伸ばし位置、及び該人の特性(例えば、サイズと体重)に依って、通常、負荷条件はセル毎に異なる。例えば、人が座っている時、太腿に関連するセル10にかかる負荷は、支持部群が伸ばされてほぼ平らで水平な姿勢になりうつ伏せの人を支えている時の負荷よりずっと大きい。本発明によれば、セル内の圧力は、ドライバ16とコントローラ18(及び/又はコントローラ34)によって個々のセル10の負荷条件に応じて自動的に調整される。
幾つかの実施形態では、セル10群の密度(例えば、セル10のサイズ及び/又はセル10間のスペース)は、支持部内のゾーン毎または部分毎に異なってよい。図20はセル10群の比較的低い密度の場合を示す。図20では、セル10は比較的大きく、比較的大きな距離、離間されている。幾つかの実施形態では、セル10は高さがより低く及び/又は直径がより小さく、セル10群はより近接して又は互いに接触して配列される。また、幾つかの実施形態では、セル10は多角形の水平横断面を持ち、近接するセル10群の側面は、平面部分で面と面が接触するよう配置されてもよい。
幾つかの実施形態では、セル10、110、210、310、410、510の外部にポンプが配置され、セル10、110、210、310、410、510内に配置されバルブに接続され、該バルブの開閉によって膨張可能なセル10、110、210、310、410、510の膨張を制御する。本実施形態では、加圧された空気の中央源は多数のセルに結合され、各セルの圧力は該バルブを制御することで制御される。各セルのバルブは圧搾空気をセルから外気に直接排出する通気位置と通気管を通して排出する通気位置を有してもよい。
開示した動的人支持面は、上述のようにコントローラ、ドライバ、センサ等を個別に有するセル10、110、210、310、410、510を備えるが、複数のセルからなるグループが共通のコントローラと共通のドライバとによって制御されてもよい。例えば、複数のセルからなる各横方向の行が1つのグループとされ、一緒に制御されてもよい。各グループのセルは共通のセンサ、共通のドライバ、共通のコントローラを共有する。セルのグループ分けのいかなる仕方も本発明の範囲内に入る。可能なセルのグループ分けの1つの方法が図22に示されている。これについて下記に詳細に説明する。セル10、110、210、310、410、510のいずれかを備え、各セルは個別に制御される人支持面は、グループとして膨張・収縮する複数の膨張可能なセルを備える他の部分を有してもよい。例えば、椅子またはベッドの背部、座部、及び脚部のうち1つは個別に制御されるセル10、110、210、310、410、又は510を有し、その他の2つは、グループとして制御される複数のセルを有する。
図22において、人支持面600は背部602と座部604とを有する。背部602と座部604はそれぞれ、行と列の配列を成すように配置された複数の膨張可能なセル610を備える。背部602と座部604の行群のうち第1グループ606は、膨張可能なセル610の第1サブグループ(セル610上の数字1で示す)と膨張可能なセル610の第2サブグループ(セル610上の数字2で示す)とから成る。背部602と座部604の行群のうち第2グループ608は、膨張可能なセル610の第3サブグループ(セル610上の数字3で示す)と膨張可能なセル610の第4サブグループ(セル610上の数字4で示す)とから成る。第1サブグループと第2サブグループのセル610群を有する行606は、第2サブグループと第3サブグループのセル610群を有する行608と交互に配列されている。背部602と座部604は、列612と列614が交互に配列されている。この列612は第1サブグループと第3サブグループのセル610群を有し、列614は第2サブグループと第4サブグループのセル610群を有する。
また、人支持面600は、選択的にセル610群を膨張・収縮させる膨張制御システム616を有する。システム616は、セル610群の第1、第2、第3、及び第4サブグループをサブグループ単位で順々に収縮させ、次に膨張させる交互圧力モードを有する。従って、交互圧力モード中は、セル610群の第1、第2、第3、及び第4サブグループのうち1つのサブグループが収縮し、その他の3つのサブグループは膨張する。特定のサブグループのセル610群の収縮は完全な収縮(例えば大気圧と同じになる)か又は部分的な収縮(例えば膨張したセル610の圧力より低く大気圧より高い圧力)であってよい。また、「セル610群の第1、第2、第3、及び第4サブグループのうちその他の3つのサブグループは膨張する」は、膨張したセル610群が更に膨張する(例えば追加の圧搾空気をセル610群に注入し圧力を増加させる)ことと、膨張したセル610群が膨張したままである(例えば追加の圧搾空気をセル610群に注入しない)ことを含む。
本実施形態では、全てのセル610を膨張させ、次に交互圧力モードが開始されると、「1」を付したセル610群をある期間収縮させ、一方、「2」〜「4」を付したセル610群は膨張したままである。所定の期間後、「1」を付したセル610群は膨張を始め、一方、「2」を付したセル610群は収縮を始め、「3」と「4」を付したセル610群は膨張したままである。その結果、「1」を付したセル610群は、所望の膨張設定点に到達して膨張を停止し、「2」を付したセル610群は、所望の量の収縮を達成する。所定の期間後、「2」を付したセル610群は膨張を始め、一方、「3」を付したセル610群は収縮を始め、「1」と「4」を付したセル610群は膨張したままである。その結果、「2」を付したセル610群は、所望の膨張設定点に到達して膨張を停止し、「3」を付したセル610群は、所望の量の収縮を達成する。所定の期間後、「3」を付したセル610群は膨張を始め、一方、「4」を付したセル610群は収縮を始め、「1」と「2」を付したセル610群は膨張したままである。その結果、「3」を付したセル610群は、所望の膨張設定点に到達して膨張を停止し、「4」を付したセル610群は、所望の量の収縮を達成する。所定の期間後、「4」を付したセル610群は膨張を始め、一方、「1」を付したセル610群は収縮を始め、「2」と「3」を付したセル610群は膨張したままである。その結果、「4」を付したセル610群は、所望の膨張設定点に到達して膨張を停止し、「1」を付したセル610群は、所望の量の収縮を達成する。交互圧力モードから出るまでこのサイクルが同様に繰返される。セル610の代わりにセル10、110、210、310、410、510のいずれかを有する背部、座部、及び脚部等に対して同様な交互圧力モード制御を使用できる。
本実施例では、背部602と座部604はそれぞれ、縦方向の継目618と横方向の継目620に沿って結合された一対の柔軟なシート状材を含み、各セル610は継目618、620によって画定されたスペース又はポケットの上と下に存在する部材により形成される。本実施形態では、継目618、620は直線である。他の実施形態では、1つ以上の継目618、620は、対角等の他の向きであっても、また曲線、正弦曲線、ぎざぎざ等の他の形状であってもよい。継目618、620は溶接継目(例えば熱溶接、無線周波溶接、又は超音波溶接)であってもよい。また、継目618、620はステッチにより及び/又は接着剤を使用して形成されてもよい。本実施形態では、背部602と座部604の外周以外にある継目618、620は、隣接するセル610群を分離する。他の実施形態では、2つ以上の継目がセル610間に設けられ、継目間のセル610以外のスペースは、配管、電気配線、温度調節液体配管等の他の目的のために使用されてよい。
面600は膨張可能なセル610群を覆うカバー及び/又は上層部を備えてもよい。そのようなカバー及び上層部は、上述した実施形態のカバー及び上層部の部材のいずれを備えてもよい。例としての面600は、図22の点線で示したように背部602の一番下の行606とこれに隣接の行608によって部分的に支持される膨張可能な腰部袋622を備えてもよい。面600が上層部を備えている場合、袋622は該上層部と下のセル610群の間、又は該上層部の上に位置する。面600がカバーを備えている場合、袋622は該カバー内に位置する。腰部袋622は膨張され、追加の腰部支持を面600上にいる人に提供する。
膨張制御システム616は、図22に概略を示したように第1のポンプ624と第2のポンプ626とを有する。システム616は、ポンプ624、626の代わりに圧縮機、送風機、圧搾空気タンク等の他の種類の装置を備えてもよい。ポンプ624は第1の圧力調節器628を介してソレノイド弁の第1バンク632に連通する。同様に、ポンプ626は第2の圧力調節器630を介してソレノイド弁の第2バンク634に連通する。ソレノイド弁(以下、単にソレノイドと呼ぶ)の第1バンク632は、ポンプ分離ソレノイド636、通気ソレノイド638、第1セルグループソレノイド640、第2セルグループソレノイド642、第3セルグループソレノイド644、及び第4セルグループソレノイド646を含む。ソレノイド弁の第2バンク634は、ポンプ分離ソレノイド648、通気ソレノイド650、第1セルグループソレノイド652、第2セルグループソレノイド654、第3セルグループソレノイド656、第4セルグループソレノイド658、及び腰部ソレノイド660を含む。
各ソレノイド640、642、644、646、652、654、656、658、660は面600の関連する部分につながる管662を有する。各管662が多数のセグメントを有し、適当なセグメントにより枝分かれし関連するセル610又は袋660に接続されてよいことは理解されよう。ソレノイドのバンク632、634は1つ以上の多岐管(不図示)に装着されてもよい。これらの多岐管は、セル610及び袋622を膨張・収縮させるために各ポンプ624、626から、また通気ソレノイド638、650から他のソレノイド640、642、644、646、652、654、656、658、660への適切な流路を提供する。或いは、又は更に、セル610及び袋622を膨張・収縮させるために、ソレノイド636、638、640、642、644、646は互いに結合されそれらを通る流路を有し、ソレノイド648、650、652、654、656、658、660は互いに結合されそれらを通る流路を有してもよい。
システム626は、適当な回路を持つ1つ以上の回路基板664を有し、ポンプ624、626及びソレノイド636〜660の動作を制御してセル610及び袋622を膨張・収縮させる。回路基板664は制御アルゴリズムを記憶する1つ以上のメモリチップ、適切な電圧レベルを印加してソレノイド636〜660を開閉するソレノイドドライバ、変圧器を含む電源回路等の他の部品を有する。また、システム626は、回路基板664上か又はソレノイド636〜660に結合されているか、又はシステム616の別の場所(例えば、セル610、袋622内か又は管662に結合されている)に位置しセル610及び袋622の圧力を検知する1つ以上のセンサ(不図示) を有する。
本実施形態では、腰部袋622が背部602上に支持されているが、座部604のセル610を膨張させる第2のポンプ626は、腰部袋622を膨張させるのにも使用される。他の実施形態では、ポンプ624が腰部袋622を膨張させるのに使用され、ソレノイド660はソレノイド第2バンク634ではなくソレノイド第1バンク632に含まれる。回路基板664の該回路はソレノイド636〜660に、制御アルゴリズムに従って適切に開閉し、ポンプ624、626を操作するよう信号を送り、セル610及び袋622を膨張・収縮させる。
一例として、背部602の「1」を付したセル610群を収縮させる場合、ソレノイド636、642、644、646に閉じるよう、ソレノイド640、638に開くよう信号を送る。これにより「1」を付したセル610群から圧搾空気が管662、ソレノイド640、636、及びソレノイド640、636間の流路を通って外気に排出される。別の例として、「2」を付したセル610群を膨張させる場合、ソレノイド636、642に開くよう、ソレノイド638、640、644、646に閉じるよう信号を送る。また、ポンプ624に圧搾空気をソレノイド636、640及び管662を含む流路を通って「2」を付したセル610群に注入するよう動作するよう信号を送る。上記2つの例に基づいて、システム616がセル610及び袋600を膨張・収縮させる動作の方法を当業者は理解するであろう。システム616の該圧力センサ群は、膨張又は収縮中のセル610又は袋622の圧力に関するフィードバックをコントローラに提供する。
システム616は図22のように回路基板664に結合されたユーザ入力装置668を更に備える。有線接続が示されているが、装置668と回路基板664は無線接続として構成されてもよい。装置668は携帯型ペンダントであってもよいし、面600の背部602、座部604を支持する家具(不図示)に装着されてもよい。装置668は面600をオン・オフするオン・オフスイッチと、ユーザによって背部602のセル610の設定点圧力を増加・減少させるよう操作可能な背部スイッチ672と、ユーザによって座部604のセル610の設定点圧力を増加・減少させるよう操作可能な座部スイッチ674と、ユーザによって腰部袋622の設定点圧力を増加・減少させるよう操作可能な腰部スイッチ676と、ユーザによって交互圧力モード時にセル610群の第1、第2、第3、及び第4サブグループを収縮させる期間を制御するよう操作可能なレートノブ678とを含む。
本実施例では、スイッチ672、674、676は中央のニュートラルな位置に通常はバイアスされている三位置スイッチである。面600の背部602、座部604上にいるユーザはスイッチ672、674、676のいずれかを第1の方向(例えば図22内で左へ)に動かして、関連する背部602、座部604又は袋622の圧力設定点を増加させることができる。同様に、該ユーザはスイッチ672、674、676のいずれかを第2の方向(例えば図22内で右へ)に動かして、関連する背部602、座部604又は袋622の圧力設定点を減少させることができる。ユーザが動かしたいずれかのスイッチ672、674、676を解放すると、該スイッチはニュートラルな位置に戻り、新しい圧力設定点が、回路基板664の回路のメモリに記憶される。本実施形態では、該ユーザは背部602、座部604及び袋622の硬さ又は軟らかさを感覚に基づいて選択する。他の実施形態では、1つ以上の表示器が装置668(又は他の場所)に設けられ、背部602、座部604及び袋622の圧力設定点又は他の硬さの数字及び/又はグラフィック表記を表示するよう動作可能であってもよい。その人の体重を入力するためのユーザ入力を装置668に設けてもよい。
装置668はトグルスイッチ670、672、674、676と、回転ノブ678とを有しているが、他のタイプのユーザ入力手段を代りに設けてもよい。例えば、ボタン、タッチ画面、薄膜スイッチ、レバー、キー等が適切なユーザ入力手段である。
本発明の幾つかの実施形態について詳細に説明したが、添付のクレームにより定義される発明の思想及び範囲内で変更、変形が可能である。
10、110、210、310、410、510、610 膨張可能なセル
20、132 圧力センサ
16、116 ドライバ
18、118 コントローラ
72、130、272、274、600 人支持面
20、132 圧力センサ
16、116 ドライバ
18、118 コントローラ
72、130、272、274、600 人支持面
Claims (37)
- 複数の膨張可能なセルと、
複数の圧力センサであって、各圧力センサは該複数の膨張可能なセルの1つと対応し、該対応する膨張可能なセルの膨張時の圧力を検知する複数の圧力センサと、
複数のドライバであって、各ドライバは該複数の膨張可能なセルの1つと対応し、該対応する膨張可能なセルを個別に膨張させるよう動作可能な複数のドライバと
を備える人支持面。 - 前記各膨張可能なセルは、前記対応する圧力センサが配置された内部領域を有する請求項1に記載の人支持面。
- 前記各ドライバは、前記対応する膨張可能なセルの前記内部領域に配置されている請求項2に記載の人支持面。
- 前記各膨張可能なセルは、前記対応するドライバが配置された内部領域を有する請求項1に記載の人支持面。
- 前記各ドライバは、前記対応するセル内の圧搾空気を該セルから排出可能なように構成されている請求項1に記載の人支持面。
- 前記複数の膨張可能なセルはそれぞれ、直立した円筒形セルにより構成される請求項1に記載の人支持面。
- 前記各圧力センサに結合され圧力データを受信するコントローラを更に備え、該コントローラは前記複数のドライバのうち対応する1つに結合され、該対応するドライバに前記複数の膨張可能なセルのうち対応する1つを更に膨張させるために信号を送るよう動作可能な請求項1に記載の人支持面。
- 複数の温度センサを更に備え、
該各温度センサは前記複数の膨張可能なセルのうち1つに対応し、該対応するセルの一部の温度を検知する請求項1に記載の人支持面。 - 複数の発泡体パッドを更に備え、
該各発泡体パッドは前記複数の膨張可能なセルのうち対応する1つの上部に近接して配置されている請求項1に記載の人支持面。 - 複数の温度センサを更に備え、
該各温度センサは前記複数の発泡体パッドのうち対応する1つに埋め込まれている請求項9に記載の人支持面。 - 前記複数の圧力センサと前記複数のドライバとに結合されたコントローラを更に備え、
該コントローラは該複数のドライバの動作を制御し、前記複数の膨張可能なセルを膨張・収縮させて前記発泡体パッド群をそれぞれ上げ下げすることで、該発泡体パッド群とそれらの上に支持された人との間のインターフェース圧を変えるよう動作可能である請求項9に記載の人支持面。 - 前記複数の膨張可能なセルはそれぞれ、膨張可能な上部室と膨張可能な下部室とを備え、前記各ドライバは、該複数の膨張可能なセルのうち対応する1つの該上部室と下部室とを別々に膨張させるよう動作可能である請求項1に記載の人支持面。
- 前記各ドライバは前記対応する膨張可能なセルの前記下部室内に配置されている請求項12に記載の人支持面。
- 前記各膨張可能なセルの前記下部室は、対応する前記上部室を上げ下げするために拡張・引込み可能な蛇腹により構成されている請求項12に記載の人支持面。
- 前記複数の圧力センサと前記複数のドライバとに結合されたコントローラを更に備え、
該コントローラは該複数のドライバの動作を制御し、膨張可能な前記下部室を膨張・収縮させて前記上部室をそれぞれ上げ下げすることで、該上部室群とそれらの上に支持された人との間のインターフェース圧を変えるよう動作可能である請求項12に記載の人支持面。 - 前記複数の膨張可能なセルの少なくとも幾つかは、圧搾空気が上方へ排出される1つ以上の孔を有する上面を備える請求項1に記載の人支持面。
- 前記複数の膨張可能なセルの少なくとも幾つかは、圧搾空気が下方へ排出される1つ以上の孔を有する下面を備える請求項1に記載の人支持面。
- 前記複数の膨張可能なセルを覆う上層部を更に備える請求項1に記載の人支持面。
- 前記上層部は発泡体を備える請求項18に記載の人支持面。
- 前記上層部は起伏のあるメッシュ材を備える請求項18に記載の人支持面。
- 前記複数の膨張可能なセルは、行と列の配列を成すように配置される請求項1に記載の人支持面。
- 予め記憶されたプログラムに従って前記複数のドライバを制御して前記複数の膨張可能なセルをそれぞれ膨張・収縮させる1つ以上のコントローラを更に備える請求項21に記載の人支持面。
- 前記各膨張可能なセルは上面を有し、
予め記憶されたプログラムに従って前記複数のドライバを制御して前記複数の膨張可能なセルをそれぞれ膨張・収縮させて、該上面を上げ下げする1つ以上のコントローラを更に備える請求項21に記載の人支持面。 - 前記複数の圧力センサと前記複数のドライバとに結合されたコントローラを更に備え、
該コントローラは、該圧力センサ群から受信したデータに基づいて前記複数の膨張可能なセルのどれが人を支えているかを決定し、前記複数のドライバの動作を制御して、該人を支えていると決定された膨張可能なセル群の内圧をほぼ等しくするよう動作可能な請求項1に記載の人支持面。 - 第2の複数の膨張可能なセルを更に備え、
該第2の複数の膨張可能なセルを一緒にグループとして膨張・収縮させる請求項1に記載の人支持面。 - 複数の行と複数の列の配列を成すように配置された複数の膨張可能なセルであって、該複数の行のうち第1グループは、第1サブグループの該膨張可能なセルと第2サブグループの該膨張可能なセルとから成り、該複数の行のうち第2グループは、第3サブグループの該膨張可能なセルと第4サブグループの該膨張可能なセルとから成り、該第1グループの行は、該第2グループの行と交互に配置されている複数の膨張可能なセルと、
該複数の膨張可能なセルを選択的に膨張・収縮させるよう動作可能な膨張制御システムであって、該第1、第2、第3、及び第4サブグループをサブグループ単位で順々に収縮させ、次に十分に再膨張させることで、該第1、第2、第3、及び第4サブグループのうちの1つのサブグループが収縮する間、他の3つのサブグループは膨張する交互圧力モードを有する膨張制御システムと
を備える人支持面。 - 前記複数の膨張可能なセルを覆う上層部を更に備える請求項26に記載の人支持面。
- 前記上層部は発泡体を備える請求項27に記載の人支持面。
- 前記上層部は起伏のあるメッシュ材を備える請求項27に記載の人支持面。
- 前記上層部と前記複数の膨張可能なセルのうち少なくとも幾つかのセルとの間に配置された膨張可能な腰部袋を更に備える請求項27に記載の人支持面。
- 前記腰部袋の一部は、前記第1グループの行の1つによって支えられ、該腰部袋の別の部分は、前記第2グループの行の1つによって支えられている請求項31に記載の人支持面。
- 前記複数の膨張可能なセルは、複数の縦方向の継目と複数の横方向の継目とに沿って結合された第1と第2のシート材により形成されている請求項26に記載の人支持面。
- 前記複数の縦方向の継目と横方向の継目とは直線状の継目により構成されている請求項32に記載の人支持面。
- 前記複数の縦方向の継目と横方向の継目とは溶接継目により構成されている請求項32に記載の人支持面。
- 前記第1グループと第2グループの行のうち幾つかは、該人支持面の背部と関連し、該第1グループと第2グループの行のうち他の幾つかは、該人支持面の座部と関連し、前記膨張制御システムは該背部の膨張可能なセルを膨張させる第1圧力源と、該座部の膨張可能なセルを膨張させる第2圧力源とを備える請求項26に記載の人支持面。
- 前記背部は、前記第2圧力源が膨張させる膨張可能な腰部袋を更に備える請求項35に記載の人支持面。
- 前記背部と座部の前記膨張可能な袋の設定点圧力を増加・減少させるよう、また膨張可能なセルの前記第1、第2、第3、及び第4サブグループを収縮させる期間を制御するようユーザによって操作可能なユーザ入力装置を更に備える請求項35に記載の人支持面。
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