JP2014061053A - マットレスおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の意思に応じた適切なタイミングで寝返りを補助することのできる、新規な構造のマットレスおよびその制御方法を提供すること。
【解決手段】使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出工程（Ｓ１，Ｓ７）と、該中心軸検出工程（Ｓ１，Ｓ７）で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて該使用者の微動を検出する微動検出工程（Ｓ４，Ｓ５）と、前記使用者の微動が検出された場合にセル２４の流体室４２を加圧する検出準備工程（Ｓ６）と、前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて該使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出工程（Ｓ８）と、前記使用者の寝返りの初動が検出された場合には、前記セル２４の前記流体室４２の圧力を変化させて前記使用者の寝返りを補助する寝返り補助工程（Ｓ１１）とを設けた。
【選択図】図９

Description

本発明は、寝具等に用いられるマットレスおよびその制御方法に関するものである。

従来から、寝具等における人体の支持部分には、クッション作用を有するマットレスが採用されており、使用者の身体を弾性的に支持することで寝心地の改善が図られている。

ところで、人は、就寝時において、体圧（人体の荷重による圧力）の反力が身体の局所に連続して作用して血流が悪化することを防止するために、仰臥位から側臥位、側臥位から仰臥位への寝返りを行なっている。寝返りの際、人は、体を大きく動かすことから中途覚醒する。それ故、寝返りが円滑に行われないと、使用者が中途覚醒後の再入眠までに時間が掛かって、睡眠の質を低下するという問題があった。

また、重症患者等のように、自ら寝返りをすることが困難な使用者は、一般的なマットレスを長期に亘って連続的に使用すると、血流の悪化等に起因する褥瘡が生じるおそれがある。そこで、褥瘡の発生を防止するために、介護者が使用者の体位を変化させて、同じ個所の血流が長時間阻害されないような介護が広く一般的に行われている。

しかし、使用者の体位を変化させる体位変換作業は、例えば２時間に１回程度の所定時間毎に行わなければならず、介護者にとって大変な重労働であり、作業性の改善が求められている。また、使用者本人が自ら寝返りをすることが可能となれば、自分で体位変換と同じ効果が得られることから、本人の自立を促すと共に、介護者の負担を軽減することが出来る。

そこで、特開平１１−７６３１８号公報（特許文献１）には、人体を支持する基体の体圧作用面（人体の支持部分）を複数の空気袋で構成して、各空気袋に空気を送入／排出することにより空気袋の内圧を調節可能としたマットレスが開示されている。このようなマットレスにおいては、各空気袋の内圧を調節して、マットレスを傾斜させることにより、寝返りを容易にしたり、使用者の体位を変化させることが出来る。

しかし、特許文献１に記載のマットレスでは、使用者の意思に関わらず、所定時間毎に強制的に体位が変化させられることから、寝心地が悪く、使用者が揺さ振られて船酔いに類似する不快感を覚える場合があった。

特開平１１−７６３１８号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、使用者の意思に応じた適切なタイミングで寝返りを補助することのできる、新規な構造のマットレスおよびその制御方法を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

マットレスの制御方法に関する本発明は、使用者の身体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節する圧力調節手段と、該セルに加わる体圧を測定する体圧測定手段が設けられているマットレスの制御方法であって、前記体圧測定手段の測定結果に基づいて前記使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出工程と、該中心軸検出工程で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の微動を検出する微動検出工程と、該微動検出工程で前記使用者の微動が検出された場合には、全ての前記セルの前記流体室内を加圧する検出準備工程と、前記中心軸検出工程で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出工程と、前記寝返り初動検出工程で前記使用者の寝返りの初動が検出された場合には、前記圧力調節手段を用いて前記流体室の圧力を変化させることにより、前記使用者の寝返りを補助する寝返り補助工程とを、含むことを特徴とする。

本発明に従うマットレスの制御方法においては、中心軸検出工程において、マットレス上の使用者の身体の中心軸を検出すると共に、寝返り初動検出工程において、使用者の身体の中心軸の動きから寝返りの初動、即ち、使用者が寝返りしようとする意思を検出するようにした。そして、使用者の寝返りの意思が検出された場合には、寝返り補助工程において、使用者の身体を支持する複数のセルの内圧を変化させることにより、使用者が寝返りをし易い形にマットレス形状を変化させるようにした。これにより、使用者が寝返りをしようとする適切なタイミングでマットレス形状を変化させて、使用者の寝返りを容易にすることが出来る。その結果、寝返りが阻害されて使用者の睡眠の質が低下するおそれを回避して、良好な寝心地を提供することが出来る。また、従来のマットレスでは寝返りに介護者の補助を必要とする使用者でも、自力で寝返りすることを可能として、介護者の負担を大幅に軽減することが出来る。更に、使用者が自力で寝返りすることが困難な場合でも、マットレス形状を体位変換を容易とする形状に変化させることで介護者を支援して、介護者の負担を軽減することが出来る。

そして、本発明に従う制御方法によれば、使用者の寝返りの初動を検出した場合にマットレス形状を変化させるようにした。従って、使用者が意図しないタイミングでマットレス形状が変化して使用者に違和感を与えたり、使用者の体位を強制的に変化させることが無く、良好な寝心地を提供することが出来る。

さらに、本発明においては、微動検出工程と、検出準備工程とが設けられており、寝返り初動検出工程が実施される前に、使用者の微動を検出した時点でマットレスが硬くされる。ここにおいて、使用者の微動とは、寝返りのような粗体動に至らない小さな体動をいい、例えば所定の移動量以下の身体の中心軸の移動が、所定回数行われる場合等をいう。これにより、例えば自ら寝返りすることが可能な使用者等の場合には、小さな体動が生じた寝返りの極めて初期の段階でマットレスを硬くしてマットレスへの沈み込みを抑えることにより、寝返りを容易にして、寝返りの初動をより正確且つ速やかに検出することが出来る。

マットレスに関する本発明は、使用者の身体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節する圧力調節手段と、該セルに加わる体圧を測定する体圧測定手段が設けられているマットレスにおいて、前記体圧測定手段の測定結果に基づいて前記使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出手段と、該中心軸検出手段で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の微動を検出する微動検出手段と、該微動検出手段で前記使用者の微動が検出された場合には、全ての前記セルの前記流体室内を加圧する検出準備手段と、前記中心軸検出手段で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出手段と、前記寝返り初動検出手段が前記使用者の寝返りの初動を検出した場合には、前記圧力調節手段を用いて前記流体室の圧力を変化させることにより、前記使用者の寝返りを補助する寝返り補助手段とを、備えたことを特徴とする。

本発明に従う構造とされたマットレスにおいては、寝返り初動検出手段によって、使用者の寝返りの初動、即ち、寝返りの意思を検出して、寝返りの意思が検出された場合には、寝返り補助手段によって、使用者が寝返りをし易い形にマットレス形状を変化させることが出来る。これにより、寝返りを円滑に行わせることが出来て、良好な寝心地を提供することが出来る。また、従来のマットレスでは単独で寝返りをすることが困難な使用者でも、自身での寝返りを可能としたり、介護者が必要な場合でも、介護者の体位変換作業の負担を軽減することが出来る。そして、使用者が寝返りしようとした時にマットレス形状が変化されることから、使用者の欲しないタイミングで強制的に体位を変換させることもなく、良好な寝心地を提供することが出来る。

さらに、微動検出手段と検出準備手段を設けたことによって、使用者に小さな体動が生じた段階で、マットレスが硬くされる。これにより、マットレスへの沈み込みを抑えて寝返りを容易にさせることが出来て、寝返りの初動をより正確且つ速やかに検出することが出来る。

本発明に従うマットレスおよびその制御方法によれば、使用者が寝返りをしたいと欲した適切なタイミングで、マットレス形状を変化させて寝返りを補助することが出来る。これにより、寝返り時の負担を軽減して使用者の快適性を向上することが出来る。また、従来のマットレスでは単独で寝返りすることが困難な使用者でも、自身の欲するタイミングで自力で寝返り可能として使用者の快適性を向上すると共に自立を促すことが出来る。また、介護者の手を要する場合でも、介護者の体位変換作業の負担を軽減することが出来る。そして、使用者の欲しないタイミングで強制的に体位を変換させることも無いことから、良好な寝心地を提供することが出来る。更に、小さな体動が生じた寝返りの極めて初期の段階でマットレスを硬くして、使用者の寝返りをより容易にすることにより、寝返りの初動をより正確且つ速やかに検出することが出来る。

本発明のマットレスを備えたベッドの斜視組立図。 本発明のマットレスの上面図。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 セルの斜視図。 図４に示したセルの断面図。 本発明のマットレスのシステム構成の説明図。 体圧センサの上面図。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。 本発明の制御方法を示すフローチャート。 本発明の制御方法を説明するための説明図。 中心軸検出処理を示すフローチャート。 寝返り初動検出処理を示すフローチャート。 本発明の第一の実施形態における寝返り補助処理を示すフローチャート。 本発明の第一の実施形態の作動態様を説明するための説明図。 体圧分散処理を示すフローチャート。 体圧分散処理の作動態様を説明するための説明図。 本発明の第二の実施形態における寝返り補助処理を示すフローチャート。 本発明の第二の実施形態の作動態様を説明するための説明図。 本発明の第三の実施形態における寝返り補助処理を示すフローチャート。 本発明の第三の実施形態の作動態様を説明するための説明図。 本発明の異なる態様を説明するための説明図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１に、本発明に従う構造とされたマットレス１０を備えたベッド１２を示す。ベッド１２は、ベッド本体１４における床板１６の上面にマットレス１０が載置された構造とされている。マットレス１０は、マットレス本体１８と、天部マット２０を含んで構成されている。

図２および図３に、マットレス１０を示す。なお、図２においては、天部マット２０を透視して図示する。マットレス本体１８は、箱状の筐体部２２と、筐体部２２に収容された複数のセル２４とを備えている。なお、以下の説明において、特に断りの無い限り、縦方向とは、図２中の上下方向、横方向とは、図２中の左右方向を言い、上下方向とは、鉛直上下方向である図３中の上下方向をいうものとする。

筐体部２２は、全体が弾性を有するクッション材で形成されており、枠体２６の下側開口部に基体としての底部マット２８が嵌め込まれていると共に、枠体２６の上側開口部にクッション層としての天部マット２０が嵌め込まれて形成されている。

枠体２６は、全体が多孔質のウレタンフォームで形成された弾性を有する部材であって、互いに平行をなすように配置された頭部側ブロック３０と脚部側ブロック３２が一対の側方ブロック３４，３４で連結された構造とされて、上下方向で矩形枠状を呈している。なお、枠体２６の形成材料は特に限定されるものではなく、発泡性材料にも限定されないが、人体への接触や背上げを行う場合の変形追従性等を考慮すると、ウレタンフォームのような弾性を有する材料で形成されていることが望ましい。

底部マット２８は、枠体２６に比して上下方向で薄肉とされた矩形板状の部材であって、本実施形態では多孔質のウレタンフォームによって形成されている。また、底部マット２８は、上下方向視の形状が枠体２６の開口部と対応している。このような底部マット２８が枠体２６の下側開口部に嵌め込まれることによって、枠体２６の内部に収容空所３６が形成されている。

収容空所３６には、複数のセル２４が収容配置されている。セル２４は、図４および図５に示されているように、例えばウレタンフィルム等から形成されており、平面視（高さ方向視）で角部が円弧状に丸められた略矩形（角丸矩形状）を呈する単一の袋状乃至は風船状とされている。

セル２４の内部には、流体室４２が形成されている。流体室４２は外部から略密閉されており、セル２４の底部に貫設された筒状のポート４４を通じて外部に連通されている。そして、ポート４４を通じて流体室４２内に空気等の流体が給排されることにより、流体室４２の内圧が調節されて、セル２４が膨張および収縮されるようになっている。なお、セル２４に給排される流体は、空気等の気体に限定されるものではなく、例えば、水等の液体を用いることも出来る。

このようなセル２４は、図３に示したように、底部マット２８の上面に配設されており、底面が中央部分（ポート４４の周囲）において底部マット２８に固着されて、底部マット２８に対して傾動可能に支持されている。これにより、複数のセル２４が、筐体部２２の収容空所３６内に収容されている。

図６に概略的に示すように、セル２４は、マットレス１０の横方向に７つ隣接して配設されており、これら７つのセル２４と、１つの子制御機４８を含んで、１つのセルユニット５０が構成されている。このようなセルユニット５０が、マットレス１０の縦方向で２１組並設されることによって、筐体部２２には、合計１４７個（７個×２１組）のセル２４が配設されている。以下、特定位置のセル２４を示す場合には、図２中の縦方向をｘ軸、横方向をｙ軸として、セル２４（ｘ，ｙ）と表記して示す。即ち、図２中、左上隅に位置するセル２４をセル２４（０１，０１）と表記し、右下隅に位置するセル２４をセル２４（２１，０７）と表記する。

セルユニット５０には、サブ管路５２と、サブ管路５２から各セル２４毎に分岐してセル２４のポート４４と接続された分岐管路５４が設けられている。図示は省略するが、セル２４のポート４４が底部マット２８を貫通して配設されており、分岐管路５４がポート４４に接続されている。各分岐管路５４上には、セル駆動バルブ５６が設けられている。セル駆動バルブ５６は例えば電磁バルブであり、子制御機４８と電気的に接続されて、子制御機４８からの制御信号に基づいて、分岐管路５４の連通と遮断を選択的に切り替えられるようになっている。なお、詳細な図示は省略するが、子制御機４８は、マットレス１０の側方に配設されている。そして、セル駆動バルブ５６は、マットレス１０の下方の例えばベッド本体１４内に配設しても良いが、分岐管路５４を長くすることによって、子制御機４８と共に７つのセル駆動バルブ５６をマットレス１０の側方に集中して配設する等しても良い。

これらセルユニット５０のサブ管路５２は、ポンプ装置５８から延出されたメイン管路６０と接続されている。ポンプ装置５８には例えば電磁バルブからなる給気バルブ６２および排気バルブ６４が設けられており、メイン管路６０と接続されている。給気バルブ６２はポンプ装置５８に設けられたポンプ６６と接続されている。一方、排気バルブ６４は大気中に連通されている。更に、ポンプ装置５８には圧力計６８が設けられており、メイン管路６０と接続されている。

また、ポンプ装置５８には、親制御機７０が設けられている。親制御機７０は給気バルブ６２および排気バルブ６４、ポンプ６６と電気的に接続されており、後述する制御装置７４からの制御信号に基づいて、これらの作動を制御するようになっている。更にまた、親制御機７０は圧力計６８と電気的に接続されており、メイン管路６０の内圧を測定可能とされている。更に、親制御機７０は各セルユニット５０の子制御機４８と電気的に接続されており、各子制御機４８に制御信号を送信することにより、それぞれのセルユニット５０における各セル駆動バルブ５６の作動を制御するようになっている。更にまた、ポンプ装置５８には電源装置７２が設けられている。電源装置７２は各セルユニット５０の子制御機４８に接続されており、子制御機４８およびセル駆動バルブ５６の駆動電源を供給するようになっている。

このようなポンプ装置５８の親制御機７０は、制御装置７４と電気的に接続されている。制御装置７４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７６と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７８と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８０と、駆動回路８２と、後述する電源回路１０２を備えている。ＲＯＭ７８には後述する制御方法に基づく制御プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ８０には、制御プログラムの演算値や圧力計６８からの計測値等が一時的に格納される。そして、ＣＰＵ７６がＲＯＭ７８に記憶された制御プログラムに基づいて、駆動回路８２を通じてポンプ装置５８の親制御機７０に制御信号を送信することによって、メイン管路６０への空気の給排と各セル駆動バルブ５６の作動が制御されるようになっている。

これにより、例えば制御装置７４からの制御信号に基づいて、給気バルブ６２を開放してポンプ６６からメイン管路６０に空気を送入すると共に、複数のセル駆動バルブ５６の内の幾つかを選択的に開放して、セル２４の流体室４２をメイン管路６０と連通することにより、メイン管路６０と連通された特定のセル２４の流体室４２の圧力のみを高くして、セル２４の高さを高くすることが出来る。また、排気バルブ６４を開放してメイン管路６０を大気と連通すると共に、特定のセル駆動バルブ５６のみを選択的に開放してセル２４の流体室４２をメイン管路６０と連通することにより、メイン管路６０と接続された特定のセル２４の流体室４２の圧力のみを低くして、セル２４の高さを低くすることが出来る。このように、本実施形態においては、制御装置７４、ポンプ装置５８、および各セルユニット５０の子制御機４８およびセル駆動バルブ５６を含んで、セル２４の流体室４２の圧力を調節する圧力調節手段が構成されている。

そして、図３に示したように、収容空所３６に複数のセル２４を収容した枠体２６の上側開口部に、天部マット２０が嵌め込まれて、収容空所３６内のセル２４に重ね合わされている。天部マット２０は、上下方向視の形状が底部マット２８と略同一とされると共に、底部マット２８よりも厚肉の矩形板状を呈している。天部マット２０は、それぞれが多孔質のウレタンフォームで形成された第１クッション層としての表層部８４と、第２クッション層としての裏層部８６とを有する積層構造とされている。なお、表層部８４と裏層部８６は同一の材料で形成されていても良いが、弾性係数等が異なる材料で形成することで、より優れた寝心地が発揮され得る。

天部マット２０において、表層部８４と裏層部８６の間には、体圧測定手段としての体圧センサ８８が設けられている。体圧センサ８８としては、歪ゲージや磁歪体、抵抗型センサを用いたロードセル等を用いて、例えば歪ゲージを天部マット２０の４隅に配設して面圧分布センサを構成する等しても良いが、本実施形態においては、体圧センサ８８として、シート状の静電容量型センサが用いられている。このような静電容量型センサとしては、従来公知のものが適宜に採用可能であることから、以下、概略を説明するに留める。

図７および図８に、静電容量型センサ８８を概略的に示す。なお、図７においては、後述する誘電層９０および表側基材９２を透視して図示すると共に、後述する検出部１００を黒塗りで示す。

体圧センサ８８は、誘電層９０と、第一電極膜としての表側電極０１Ｘ〜４８Ｘと、第二電極膜としての裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、表側配線０１ｘ〜４８ｘと、裏側配線０１ｙ〜１６ｙと、表側基材９２と、裏側基材９４と、表側配線用コネクタ９６と、裏側配線用コネクタ９８と、制御装置７４と、を備えている。なお、表側配線０１ｘ〜４８ｘ、裏側配線０１ｙ〜１６ｙ、表側配線用コネクタ９６および裏側配線用コネクタ９８は、何れも体圧センサ８８内に配設されるものであるが、図７においては、視認を容易とするために、体圧センサ８８の外に概略的に示している。

誘電層９０は、エラストマーとしてのウレタン発泡体製であって、四角形板状のシート状を呈し、弾性変形可能とされている。誘電層９０は、枠体２６の上側開口部と略等しい大きさとされている。

表側基材９２は、ゴム製であって、四角形板状を呈している。表側基材９２は、誘電層９０の上方（表側）に積層されている。裏側基材９４は、ゴム製であって、四角板形状を呈している。裏側基材９４は、誘電層９０の下方（裏側）に積層されている。

図８に示すように、表側基材９２の外縁と裏側基材９４の外縁とは接合されており、表側基材９２と裏側基材９４が、袋状に貼り合わされている。誘電層９０は、当該袋内に収容されている。誘電層９０の上面四隅は、表側基材９２の下面四隅に、スポット的に接着されている。また、誘電層９０の下面四隅は、裏側基材９４の上面四隅に、スポット的に接着されている。このように、誘電層９０は、表側基材９２および裏側基材９４に、使用時にシワがよらないように、位置決めされている。ただし、誘電層９０は、四隅が接着された状態で、表側基材９２および裏側基材９４に対して、水平方向（前後左右方向）に弾性変形可能である。

表側電極０１Ｘ〜４８Ｘは、誘電層９０の上面に、合計４８本配置されている。表側電極０１Ｘ〜４８Ｘは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。表側電極０１Ｘ〜４８Ｘは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。表側電極０１Ｘ〜４８Ｘは、各々、横方向（図７中、左右方向）に延在している。表側電極０１Ｘ〜４８Ｘは、縦方向（図７中、上下方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。

表側配線０１ｘ〜４８ｘは、誘電層９０の上面に、合計４８本配置されている。表側配線０１ｘ〜４８ｘは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。表側配線０１ｘ〜４８ｘは、各々、線状を呈している。表側配線用コネクタ９６は、表側基材９２および裏側基材９４の隅部に配置されている。表側配線０１ｘ〜４８ｘは、各々、表側電極０１Ｘ〜４８Ｘの端部と表側配線用コネクタ９６と、を接続している。

裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、誘電層９０の下面に、合計１６本配置されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、各々、縦方向（図７中、上下方向）に延在している。裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙは、横方向（図７中、左右方向）に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。このように、表側電極０１Ｘ〜４８Ｘと裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙとは、上方または下方から見て、互いに直交する格子状に配置されている。

裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、誘電層９０の下面に、合計１６本配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、線状を呈している。裏側配線用コネクタ９８は、表側基材９２および裏側基材９４の隅部に配置されている。裏側配線０１ｙ〜１６ｙは、各々、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの端部と裏側配線用コネクタ９８と、を接続している。

検出部１００は、図７に黒塗りの四角で示すように、表側電極０１Ｘ〜４８Ｘと、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙと、が上下方向に交差する部分（重複する部分）に配置されて、誘電層９０の略全面に亘って、縦横に略均等に配置されている。検出部１００は、各々、表側電極０１Ｘ〜４８Ｘの一部と、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙの一部と、誘電層９０の一部と、を備えている。検出部１００は、合計７６８個（＝１６個×４８個）配置されている。このように、本実施形態においては、検出部１００は、セル２４（０１，０１）〜（２１，０７）（合計１４７個）よりも多数設けられている。以下、特定位置の検出部１００を示す場合には、表側電極０１Ｘ〜４８Ｘをｘ座標値、裏側電極０１Ｙ〜１６Ｙをｙ座標値として用いて、検出部１００（ｘ、ｙ）として表記する。例えば、表側電極０１Ｘと裏側電極０１Ｙの交差部分に配置されている、図７中左上隅に位置する検出部１００を検出部１００（０１，０１）と表記し、表側電極４８Ｘと裏側電極１６Ｙの交差部分に配置されている、図７中右下隅に位置する検出部１００を検出部１００（４８，１６）と表記する。

図７に示すように、制御装置７４は、表側配線用コネクタ９６、裏側配線用コネクタ９８と、電気的に接続されている。制御装置７４には、電源回路１０２が設けられている。電源回路１０２は、検出部１００に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加する。ＲＯＭ７８には、予め、検出部１００に構成されたコンデンサの静電容量と体圧（荷重）との対応を示すマップが格納されている。一方、ＲＡＭ８０には、表側配線用コネクタ９６、裏側配線用コネクタ９８から入力される検出部１００の静電容量が一時的に格納される。そして、ＣＰＵ７６が、ＲＡＭ８０に格納された検出部１００の静電容量から、ＲＯＭ７８に記憶されたマップに基づいて、検出部１００に作用している体圧を検出するようになっている。

図３に示したように、このような体圧センサ８８を備えた天部マット２０が、枠体２６の上側開口部に嵌め込まれて、枠体２６の収容空所３６内に収容された複数のセル２４に重ね合わされる。これにより、体圧センサ８８が複数のセル２４を介して底部マット２８に沿って広げられると共に、図２に示したように、体圧センサ８８の各検出部１００が、それぞれ、各セル２４に重ね合わされる。その結果、各セル２４に加わる体圧を体圧センサ８８で検出することが可能とされている。なお、検出部１００がセル２４よりも多数設けられていることから、各セル２４上には、複数の検出部１００が重ね合わされている。

このような構造とされたマットレス１０は、図１に示したように、ベッド本体１４の床板１６上に重ね合わされている。そして、マットレス１０上に使用者が横たわると、天部マット２０と複数のセル２４と底部マット２８に使用者の体圧が作用して、使用者の身体がベッド本体１４の床板１６で支持されるようになっている。そして、使用者に作用する重力に基づいた体荷重（体圧）が、下方に向かって作用することにより、天部マット２０、セル２４、底部マット２８、床板１６の各上面が、それぞれ体圧作用面とされる。

次に、マットレス１０におけるセル２４の内圧を調節する、マットレスの制御方法に関する本発明の第一の実施形態について説明する。図９に、制御装置７４のＣＰＵ７６の処理内容を示す。本制御処理は、例えば０．０５秒〜１秒程度の所定間隔毎に繰り返して実行される。本制御処理の概略を説明すると、ＣＰＵ７６は、Ｓ１において、使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出工程としての中心軸検出処理を実行した後に、Ｓ４およびＳ５において、中心軸の動きから使用者の微動を検出する微動検出工程を実施する。微動検出工程（Ｓ４，Ｓ５）において使用者の微動が検出された場合（Ｓ５＝Ｙｅｓ）には、Ｓ６において、全てのセル２４を加圧する検出準備工程を実施する。続いて、Ｓ７において中心軸検出工程としての中心軸検出処理を実行した後に、Ｓ８において、使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出工程としての寝返り検出処理を実行する。そして、寝返り初動検出工程（Ｓ８）で寝返りの初動が検出された場合（Ｓ９＝Ｙｅｓ）には、Ｓ１１において、マットレス１０の形状を変化させて使用者の寝返りを補助する寝返り補助工程としての寝返り補助処理を行うようになっている。なお、本実施形態においては、微動検出工程（Ｓ４，Ｓ５）の前にも、Ｓ２において、寝返り初動検出工程としての寝返り初動検出処理が実行されるようになっている。

中心軸検出処理（Ｓ１，Ｓ７）と寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）の処理内容を、図１０を用いて概略的に説明する。先ず、マットレス１０として、検出部１００（０１，０１）〜１００（４８，１６）に対応する、ｘ軸が１〜４８、ｙ軸が１〜１６（原点は（ｘ＝１，ｙ＝１））の座標平面を設定する。そして、図１０（ａ）に示すように、中心軸検出処理（Ｓ１）において、各ｘ列（０１ｘ〜４８ｘ）上におけるｙ方向（０１ｙ〜１６ｙ）の荷重分布から、下式に基づいて各ｘ列上での重心位置：Ｇ（ｘ）を算出し、各ｘ列上での重心位置：Ｇ（ｘ）を結ぶ線を身体の中心軸：Ｏとする。なお、下式中、Ｓｒ（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）に対応する検出部１００（例えば、（１，１）の場合、検出部１００（０１，０１））の検出値である。このような中心軸検出処理（Ｓ１，Ｓ７）を、所定間隔毎に実施する。

次に、寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）において、図１０（ｂ）に示すように、各ｘ列について、前回の中心軸検出処理（Ｓ１又はＳ７）で得られた重心位置：Ｇ（ｘ）’（ｙ座標値）に対する、今回の中心軸検出処理（Ｓ１又はＳ７）で得られた重心位置：Ｇ（ｘ）（ｙ座標値）の移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）を算出して、各ｘ列の重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）の平均：Ｇa を算出する。図から明らかなように、各ｘ列上で、重心位置：Ｇ（ｘ）が使用者の右側（図１０中、下側）に変位した場合、重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）は正の値となる。一方、重心位置：Ｇ（ｘ）が使用者の左側（図１０中、上側）に変位した場合、重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）は負の値となる。従って、各ｘ列の重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）の平均：Ｇa が正となる場合には、身体の中心軸：Ｏは全体として使用者の右側に変位しており、右方向への寝返りの初動であると判定し、重心移動量の平均：Ｇa が負となる場合には、身体の中心軸：Ｏは全体として使用者の左側に変位しており、左方向への寝返りの初動であると判定する。

このような制御を実現するために、制御装置７４のＲＯＭ７８には、表１に示す、検出部−セル対応テーブルが記憶されている。検出部−セル対応テーブルには、各検出部１００（０１，０１）〜１００（４８，１６）と、これが重ね合わされているセル２４（０１，０１）〜２４（２１，０７）との対応が記憶されている。

また、制御装置７４のＲＡＭ８０には、表２に示す、重心位置記憶領域が設けられている。重心位置記憶領域には、各ｘ列（０１ｘ〜４８ｘ）のそれぞれについて、前回の中心軸検出処理（Ｓ１又はＳ７）で設定および算出された検出フラグおよび重心位置：Ｇ（ｘ）’と、今回の中心軸検出処理（Ｓ１又はＳ７）で設定および算出された検出フラグおよび重心位置：Ｇ（ｘ）が記憶されるようになっている。検出フラグは、例えば使用者の身体がｘ列上に存しない場合があることから、重心位置：Ｇ（ｘ）が検出されたか否かを示すフラグであり、検出フラグがＯＮの場合には重心位置：Ｇ（ｘ）が検出されたことを示し、検出フラグがＯＦＦの場合には重心位置：Ｇ（ｘ）が検出されていないことを示す。

以下、図９に示した、ＣＰＵ７６が実行する制御処理の内容を、詳細に説明する。先ず、ＣＰＵ７６は、Ｓ１において、中心軸検出工程としての中心軸検出処理を実行する。図１１に、中心軸検出処理（Ｓ１）の処理内容を示す。先ず、前処理として、ＣＰＵ７６は、Ｓ２１において、全てのｘ列について、重心位置記憶領域（表２参照）の今回分に検出フラグと重心位置：Ｇ（ｘ）が記憶されている場合には、今回分に記憶されている検出フラグと重心位置：Ｇ（ｘ）の値を、前回分の検出フラグと重心位置：Ｇ（ｘ）’として記憶し直す。

次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ２２において、各ｘ列（０１ｘ〜４８ｘ）毎に、０１ｘから順にＳ２３以降の処理を繰り返す。ＣＰＵ７６は、Ｓ２３において、当該ｘ列に位置する全ての検出部１００（ｘ，０１）〜１００（ｘ，１６）（ｘは当該ｘ列の番号、０１〜４８。以下同じ。）から各検出部１００（ｘ，０１）〜１００（ｘ，１６）に及ぼされている荷重を取得する。次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ２４において、得られた検出値の中から、人体を支持している場合に及ぼされると想定される程度の閾値：ｍ_th以上の荷重が検出されているか否かを判定する。閾値：ｍ_th以上の荷重が検出された場合（Ｓ２４＝Ｙｅｓ）には、Ｓ２５において、当該ｘ列の検出フラグ（表２参照）をＯＮにして、重心位置記憶領域の今回分に記憶すると共に、Ｓ２６において、各検出部１００（ｘ，０１）〜１００（ｘ，１６）の検出結果と前記数１に基づいて、当該ｘ列上における重心位置：Ｇ（ｘ）を算出して、重心位置記憶領域の今回分に記憶した後に、Ｓ２８以降の処理を実施する。

一方、Ｓ２４において、得られた検出値の中に閾値：ｍ_th以上の荷重が検出されなかった場合（Ｓ２４＝Ｎｏ）には、当該ｘ列上には人体が存しないか、頸部等のようにマットレス１０から浮いており重心位置：Ｇ（ｘ）を算出不能であるものとして、Ｓ２７において、検出フラグをＯＦＦにしてＲＡＭ８０の重心位置記憶領域の今回分に記憶した後に、Ｓ２８以降の処理を実施する。

そして、ＣＰＵ７６は、Ｓ２８において、０１ｘ〜４８ｘの全てのｘ列について上記処理を完了していない場合（Ｓ２８＝Ｎｏ）には、次のｘ列についてＳ２３以降の処理を繰り返す。一方、全てのｘ列について上記処理が完了した場合には、中心軸検出処理（Ｓ１）を終了する。

これにより、０１ｘ〜４８ｘの全てのｘ列上における使用者の身体の重心位置：Ｇ（ｘ）が求められ、これら各ｘ列上における重心位置：Ｇ（ｘ）を結ぶ線が、使用者の身体の中心軸：Ｏ（図１０参照）とされる。このように、本実施形態においては、体圧センサ８８、制御装置７４、Ｓ１、および後述するＳ１と同様のＳ７を含んで中心軸検出手段が構成されている。

中心軸検出処理（Ｓ１）の完了後、ＣＰＵ７６は、寝返り初動検出処理（Ｓ２）を実施する。図１２に、寝返り初動検出処理（Ｓ２）の処理内容を示す。先ず、ＣＰＵ７６は、Ｓ３１において、ＲＡＭ８０に記憶された重心位置記憶領域（表２参照）から、前回と今回の検出フラグが何れもＯＮであるｘ列について、前回の重心位置：Ｇ（ｘ）’に対する今回の重心位置：Ｇ（ｘ）の移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）を算出し、各列の重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）の平均：Ｇa を算出する。従って、重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）は、前回に実施した中心軸検出処理（Ｓ１）と、今回実施した中心軸検出処理（Ｓ１）との両方で重心位置：Ｇ（ｘ）’、Ｇ（ｘ）が得られたもののみを対象として算出する。そして、前回に実施した中心軸検出処理（Ｓ１）と、今回実施した中心軸検出処理（Ｓ１）との両方で重心位置：Ｇ（ｘ）’、Ｇ（ｘ）が得られたｘ列の数は寝返り初動検出処理（Ｓ２）の実行時毎に異なる場合があることから、各列の重心移動量：Ｇ（ｘ）’−Ｇ（ｘ）の総和を、重心位置：Ｇ（ｘ）’、Ｇ（ｘ）が得られたｘ列の数で除算して重心移動量の平均：Ｇa を算出している。

次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ３２において、得られた重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）：Ｇａの絶対値：｜Ｇａ｜が、予め設定された粗体動閾値よりも大きいか否かを判定する。粗体動閾値は、寝返りの開始などの粗体動が生じた場合に検出されると想定される重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜の下限値であり、例えば実際にマットレス１０上で寝返りを行なって重心移動量の平均の絶対値：｜Ｇａ｜を測定して統計すること等により得ることが出来る。一例として、本実施形態においては、粗体動閾値＝０．５に設定されている。

重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜が粗体動閾値よりも大きくなかった場合（Ｓ３２＝Ｎｏ）には、寝返りの初動に相当する大きな体動はなかったものとして、Ｓ３３において寝返り無しと判定して、判定結果をＲＡＭ８０に記憶した後に、寝返り初動検出処理（Ｓ２）を終了する。一方、重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜が粗体動閾値よりも大きかった場合（Ｓ３２＝Ｙｅｓ）には、寝返りの初動に相当する大きな体動があったものとして、Ｓ３４において、重心移動量の平均：Ｇa が正の値（Ｇａ＞０）であるか否かを判定する。重心移動量の平均：Ｇa が正の値である場合（Ｓ３４＝Ｙｅｓ）には、Ｓ３５において、右方への寝返り初動と判定して、判定結果をＲＡＭ８０に記憶した後に、寝返り初動検出処理（Ｓ２）を終了する。一方、重心移動量の平均：Ｇa が正の値でない場合（Ｓ３４＝Ｎｏ）には、Ｓ３６において、左方への寝返り初動と判定して、判定結果をＲＡＭ８０に記憶した後に、寝返り初動検出処理（Ｓ２）を終了する。このように、本実施形態においては、体圧センサ８８、制御装置７４、Ｓ２および後述するＳ２と同様のＳ８を含んで、寝返り初動検出手段が構成されている。

そして、図９に示したように、寝返り初動検出処理（Ｓ２）で寝返りの初動が検出された場合（Ｓ３＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７６は、Ｓ１１以降の処理を実行する。一方、寝返り初動検出処理（Ｓ２）で寝返りの初動が検出されなかった場合（Ｓ３＝Ｎｏ）には、Ｓ４において、Ｓ３１（図１２参照）で得られた重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜が、予め設定された微動閾値よりも大きいか否かを判定する。微動閾値は、寝返りの初動のような大きな体動に至らない微動が生じた場合に検出されると想定される重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜の下限値であり、例えば実際にマットレス１０上で寝返りに至らない小さな体動を行なって重心移動量の平均の絶対値：｜Ｇａ｜を測定して統計すること等により得ることが出来る。一例として、本実施形態においては、微動閾値＝０．２に設定されている。

重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜が微動閾値よりも大きくなかった場合（Ｓ４＝Ｎｏ）には、微動もなかったものとして、Ｓ１以降の処理を繰り返して実行して、使用者の体動の監視を継続する。一方、重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜が微動閾値よりも大きかった場合（Ｓ４＝Ｙｅｓ）には、使用者が微動しているものとして、ＣＰＵ７６は、Ｓ５において、微動が予め設定された所定回数（例えば、５回）以上生じたか否かを判定する。微動の回数は、例えば、ＲＡＭ８０にカウンタを設けて、微動が検出される度（Ｓ４＝Ｙｅｓの度）に加算することで計測される。なお、カウンタは、最後の加算から所定時間（例えば、３０秒）の間次の加算が行われなかった場合に「０」に戻すなどされる。このように、本実施形態においては、Ｓ４およびＳ５において、使用者の微動を検出する微動検出工程が実施されおり、体圧センサ８８、制御装置７４、Ｓ４およびＳ５を含んで、微動検出手段が構成されている。

使用者の微動が所定回数以上生じた場合（Ｓ５＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７６は、Ｓ６において、全てのセル２４（０１，０１）〜セル２４（２１，０７）のセル駆動バルブ５６を開放すると共に、給気バルブ６２およびポンプ６６を駆動して、これら全てのセル２４（０１，０１）〜セル２４（２１，０７）の流体室４２内を、予め設定された内圧（例えば、５ｋＰａ）になるまで加圧する。これにより、マットレス１０が硬くされて、使用者の寝返りの初動を容易に行なわせることが出来る。このように、本実施形態においては、Ｓ６において、検出準備工程が実施されており、セル２４、セル駆動バルブ５６、給気バルブ６２、ポンプ６６、制御装置７４およびＳ６を含んで、検出準備手段が構成されている。なお、セル２４の加圧は、予め設定された一定量だけ加圧しても良いし、使用者を支持した状態で、マットレス１０の表面形状が平坦面となるように加圧する等しても良い。

そして、ＣＰＵ７６は、Ｓ６においてマットレス１０を硬くした後に、Ｓ７において、中心軸検出工程として、Ｓ１（図１１参照）と同様の中心軸検出処理を実行する。次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ８において、寝返り初動検出工程として、Ｓ２（図１２参照）と同様の寝返り初動検出処理を実行する。なお、Ｓ８の寝返り初動検出処理における粗体動閾値（図１２のＳ３２参照）は、Ｓ２におけると同一の値でも良いし、マットレス１０が硬くされていることを考慮して、異なる値を採用しても良い。本実施形態においては、Ｓ８における粗体動閾値は、Ｓ２と同一の値が設定されている。

そして、図９に示したように、寝返り初動検出処理（Ｓ８）で寝返りの初動が検出された場合（Ｓ９＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７６は、Ｓ１１以降の処理を実行する。一方、寝返り初動検出処理（Ｓ８）で寝返りの初動が検出されなかった場合（Ｓ９＝Ｎｏ）には、Ｓ１０において、Ｓ８で得られた重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）の絶対値：｜Ｇａ｜（図１２のＳ３１参照）が、予め設定された微動閾値よりも大きいか否かを判定する。なお、微動閾値は、Ｓ４におけると同一の値でも良いし、マットレス１０が硬くされていることを考慮して、異なる値を採用しても良い。本実施形態においては、Ｓ１０における微動閾値は、Ｓ４と同一の値が設定されている。

Ｓ８で得られた重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）：Ｇａの絶対値：｜Ｇａ｜が、微動閾値よりも大きかった場合（Ｓ１０＝Ｙｅｓ）には、使用者の微動がＳ４から継続しているものとして、Ｓ７以降の処理を繰り返し、寝返り初動の監視を継続する。一方、Ｓ８で得られた重心移動量の平均（身体の中心軸の変位量）：Ｇａの絶対値：｜Ｇａ｜が、微動閾値よりも大きくなかった場合（Ｓ１０＝Ｎｏ）には、使用者が微動もしなくなった、即ち、寝返りの意思はなかったものとして、Ｓ１２以降の処理を実行する。

そして、Ｓ２又はＳ８で寝返りの初動が検出された場合（Ｓ３＝Ｙｅｓ又はＳ９＝Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７６は、Ｓ１１において、寝返り補助工程としての寝返り補助処理を実行する。図１３に、寝返り補助処理（Ｓ１１）の処理内容の一例を示す。先ず、ＣＰＵ７６は、Ｓ４１において、ＲＡＭ８０に記憶された重心位置記憶領域（表２参照）の内容に基づいて、前回の検出フラグと今回の検出フラグが何れもＯＮであるｘ列毎に、Ｓ４２以降の処理を繰り返す。なお、本実施形態では、前回の検出フラグと今回の検出フラグが何れもＯＮであるｘ列のうち、列の番号が小さい、即ち、使用者の頭部側に位置するｘ列から順次処理を行うようになっている。

ＣＰＵ７６は、Ｓ４２において、セル２４（０１，０１）〜２４（２１，０７）のうち、当該ｘ列の重心位置：Ｇ（ｘ）が存するセルを検索する。具体的には、重心位置記憶領域（表２参照）から、当該ｘ列の今回のＧ（ｘ）（ｙ座標値）を取得して、該Ｇ（ｘ）に基づいて整数のｙ座標値：ｙ_i を取得する。整数のｙ座標値：ｙ_i は、Ｇ（ｘ）の小数点以下を四捨五入しても良いし、小数点以下を切り捨てても良い。これにより、当該ｘ列の番号と、整数のｙ座標値：ｙ_i から、重心位置：Ｇ（ｘ）に近接する検出部（ｘ，ｙ_i ）を取得する。そして、ＲＯＭ７８に記憶された検出部−セル対応テーブル（表１参照）に基づいて、得られた検出部（ｘ，ｙ_i ）が位置するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）を検索することにより、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）が決定される。

次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ４３において、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）と、該セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）と横方向で隣接する左右両側２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）の計５つのセル２４のセル駆動バルブ５６を開放して、これら計５つのセル２４の流体室４２をサブ管路５２を通じて相互に連通する。

Ｓ４３によって、図１４に概略的に示すように、重心位置：Ｇ（ｘ）が存するセル２４と、左右両側２つのセル２４の間で、これら５つのセル２４の流体室４２が一体に連通されて、空気が自由に流動可能とされる。これにより、例えば使用者が右側（図１４中、右側）に寝返りしようとした場合には、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の右側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）に掛かる荷重が大きくなって流体室４２内の圧力が高くなることにより、これら右側の２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）内の空気が、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の左側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）に移動する。その結果、使用者の動きに追従して右側のセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）は高さが低くなると共に、左側のセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）は高さが高くなって、使用者の寝返りを補助することが出来る。このように、本実施形態においては、セル２４、セル駆動バルブ５６、制御装置７４、Ｓ１１を含んで、寝返り補助手段が構成されている。

次に、ＣＰＵ７６は、図１３に示したＳ４４において、例えば１０秒等の所定時間が経過するまで（Ｓ４４＝Ｎｏ）セル２４の連通を維持して、所定時間が経過した場合（Ｓ４４＝Ｙｅｓ）には、Ｓ４５において、連通していたセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）のセル駆動バルブ５６を閉鎖して、これらセル２４の相互の連通を遮断する。なお、連通を遮断した後に、ポンプ６６、給気バルブ６２、排気バルブ６４等を用いてこれらセル２４の内圧を各別に調節して、マットレス１０の表面形状を平坦に戻す等しても良い。

次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ４６において、全てのｘ列について上記処理を完了していない場合（Ｓ４６＝Ｎｏ）には、前回と今回の検出フラグが何れもＯＮのｘ列のうち、次のｘ列についてＳ４２以降の処理を繰り返す。なお、次のｘ列の検出部１００が、先に連通したセル２４と同じセル２４上に存するものである場合には、縦方向で次列のセル２４に存するｘ列になるまで処理をスキップしても良い。そして、前回と今回の検出フラグが何れもＯＮの全てのｘ列について上記処理が完了した場合（Ｓ４６＝Ｙｅｓ）には、寝返り補助処理（Ｓ１１）を終了する。

続いて、ＣＰＵ７６は、図９に示したＳ１２において、体圧分散処理を実行する。図１５に、体圧分散処理（Ｓ１２）の処理内容の一例を示す。先ず、ＣＰＵ７６は、Ｓ５１において、全ての検出部１００の検出値：Ｓｒを取得する。次に、ＣＰＵ７６は、Ｓ５２において、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存しない場合（Ｓ５２＝Ｎｏ）には、既に体圧分散がなされているものとして、体圧分散処理を終了する。一方、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存する場合（Ｓ５２＝Ｙｅｓ）には、Ｓ５３において、ＲＯＭ７８に記憶された検出部−セル対応テーブル（表１参照）に基づいて、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存するセル２４を検索し、得られたセル２４のセル駆動バルブ５６を開放すると共に排気バルブ６４を開放して、セル２４を減圧する。そして、Ｓ５４において、セル２４の内圧が所定値（本実施形態においては、３ｋＰａ）より小さくなったか否かを判定し、セル２４の内圧が所定値以上である場合（Ｓ５４＝Ｎｏ）には、Ｓ５３に戻り、セル２４の減圧を継続する。

一方、セル２４の内圧が所定値よりも小さくなった場合（Ｓ５４＝Ｙｅｓ）には、Ｓ５５において、全ての検出部１００の検出値：Ｓｒを取得した後に、Ｓ５６において、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存するか否かを判定し、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部が存在する場合（Ｓ５６＝Ｙｅｓ）には、未だ十分な体圧分散がなされていないものとして、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存する他のセル２４について、Ｓ５３以降の処理を繰り返し実施する。一方、検出値：Ｓｒ＞１００の検出部１００が存しなくなった場合（Ｓ５６＝Ｎｏ）には、体圧分散が完了したものとして、体圧分散処理（Ｓ１２）を終了する。

このような体圧分散処理（Ｓ１２）が行われることにより、図１６に概略的に示すように、使用者の頭部や臀部等、比較的大きな体圧が及ぼされているセル２４が減圧されて、マットレス１０の表面形状が使用者の体表面に沿う形状に変形される。これにより、使用者の身体とマットレス１０との接触面積が増大されて、体圧を分散することが出来る。

本実施形態に従う構造とされたマットレス１０およびその制御方法によれば、図９に示したように、寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）において使用者の寝返りの初動を検出した場合に、寝返り補助処理（Ｓ１１）を実施して、セル２４の内圧を調節して使用者が寝返りし易いようにした。これにより、使用者が寝返りしようとする適切なタイミングでマットレス１０の形状を変化させて寝返りを補助することが出来、寝返りの負担を軽減して良好な寝心地を提供することが出来る。また、従来のマットレスでは単独で寝返りが困難な使用者でも、単独での寝返りを可能としたり、介護者の手を要する場合でも、介護者の体位変換作業の負担を軽減することが出来る。そして、使用者が寝返りしようとする時にマットレス形状を変化させることから、使用者が望まないタイミングで強制的に体位を変換させることも無く、良好な寝心地を提供することが出来る。

特に、寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）は、中心軸検出処理（Ｓ１，Ｓ７）で得られた使用者の身体の中心軸：Ｏ（図１０参照）の動きに基づいて、寝返りの初動を検出するようになっている。そして、中心軸検出処理（Ｓ１，Ｓ７）は、マットレス１０の略全面に分布して配設されている検出部１００の検出結果を用いて、使用者の頭部から脚部にかけて身体の中心軸：Ｏを検出することから、使用者の身体の移動をより正確に検出することが出来る。

さらに、本実施形態においては、Ｓ４およびＳ５で微動検出工程を実施して、使用者の微動が検出された場合には、Ｓ６において、検出準備工程として、全てのセル２４が加圧される。これにより、寝返りの前にマットレス１０が硬くされて、使用者の寝返りの動きをより容易に行なわせることが出来る。その結果、寝返り初動検出処理（Ｓ８）において寝返りの初動をより正確且つ速やかに検出することが出来て、寝返り補助処理（Ｓ１１）を、より使用者の意思に適したタイミングで実施することが出来る。また、寝返り補助処理（Ｓ１２）が実施される前の、寝返りの極めて初期の段階でマットレス１０を硬くすることによって、使用者の寝返りをより容易にすることが出来て、より良好な寝心地を提供することが出来る。更にまた、微動検出工程（Ｓ４，Ｓ５）を実施する前にも寝返り初動検出工程（Ｓ２）を実施することから、検出準備工程（Ｓ６）においてマットレス１０を硬くする前に寝返りの初動が検出された場合には、速やかに寝返り補助工程（Ｓ１１）を実施することが可能であり、使用者の寝返り補助をより速やかに行なうことが出来る。

加えて、検出準備工程（Ｓ６）においてマットレス１０を硬くした後に、寝返りの初動が検出されなかった場合（Ｓ９＝Ｎｏ）でも、微動が検出された場合（Ｓ１０＝Ｙｅｓ）には、中心軸検出処理（Ｓ７）と寝返り初動検出処理（Ｓ８）を繰り返して実施して、寝返りの初動の検出が継続される。このように、Ｓ１０において、マットレス１０を硬い状態に維持して寝返りの初動を待機する寝返り初動待機工程を実施することにより、マットレス１０の頻繁な形状変化を抑制して、良好な寝心地を提供することも出来る。

また、本実施形態における寝返り補助処理（Ｓ１１）は、横方向での使用者の身体の重心位置：Ｇ（ｘ）が存するセル２４と、これに左右方向で隣接するセル２４を相互に連通することで、使用者の寝返りを補助するようにされている。これにより、セル２４の内圧制御を速やかに行うことが出来て、マットレス形状を速やかに変化させることが出来る。その結果、自ら寝返りをすることが可能な使用者の場合には、より速やかに寝返りを完了させることが出来る。また、自ら寝返りをすることが困難な使用者でも、マットレス１０の表面形状が使用者の体型に自然に沿うことから、寝返り中に使用者の身体が局所的に圧迫される状態を回避することが出来る。

なお、本実施形態においては、セル２４は横方向に連通されて、かかる横方向の連通が使用者の頭部側から順に行われるようになっていたが、セル２４を連通する方向や、連通させる列の順序はこれに限定されることは無い。例えば、セル２４の横方向の連通を、使用者の脚部側から順に行なうようにしても良いし、或いは、縦方向の列（ｘ列）毎に荷重の最大値をＲＡＭ８０に記憶しておいて、荷重の大きい、即ち、局所的な圧迫が大きいと予想される列から連通を行なう等しても良い。また、セル２４を縦方向に連通させても良いし、セル２４を縦方向と横方向で連通させて、所定領域に亘って連通させる等しても良い。

次に、本発明の第二の実施形態としてのマットレスおよびその制御方法について説明する。なお、第二の実施形態および後述する第三の実施形態は、前記第一の実施形態における寝返り補助処理（Ｓ１１）（図９参照）の処理内容が異なるのみであり、マットレスの構造および中心軸検出処理（Ｓ１，Ｓ７）や寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）の処理内容は同一のものであることから、前記第一の実施形態と同一のものについては同一の符号を用いて説明する。

図１７に、本実施形態における寝返り補助工程としての寝返り補助処理（Ｓ１１）を示す。先ず、ＣＰＵ７６は、Ｓ６１において、ＲＡＭ８０に記憶された重心位置記憶領域（表２参照）の内容に基づいて、前回の検出フラグと今回の検出フラグが何れもＯＮであるｘ列毎に、Ｓ６２以降の処理を繰り返す。なお、本実施形態では、前回の検出フラグと今回の検出フラグが何れもＯＮであるｘ列のうち、列の番号が小さい、即ち、使用者の頭部側に位置するｘ列から順次処理を行うようになっている。

ＣＰＵ７６は、Ｓ６２において、当該ｘ列の重心位置：Ｇ（ｘ）が存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）を検索する。本処理は、前記第一の実施形態における寝返り補助処理のＳ４２（図１３参照）と同一であることから、その説明を省略する。

続いて、ＣＰＵ７６は、Ｓ６３において、ＲＡＭ８０の記憶内容を参照して、寝返り初動検出処理（Ｓ２又はＳ８）（図９、図１２参照）の判定結果が右方への寝返りであるか否かを判定し、右方への寝返りであった場合（Ｓ６３＝Ｙｅｓ）には、図１８に概略的に示すように、Ｓ６４において、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の右側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）のセル駆動バルブ５６を開放すると共に排気バルブ６４を開放して、これらの内圧を所定量だけ減圧する。次に、Ｓ６５において、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の左側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）のセル駆動バルブ５６を開放すると共に給気バルブ６２とポンプ６６を駆動して、これらの内圧を所定量だけ加圧する。これにより、マットレス１０が、左から右に行くに連れて下方に傾斜する形状に変形される。なお、これらセル２４の減圧量および加圧量は、予め設定した一定量でも良いし、使用者の体型や体重、セル２４の高さ等を考慮して動的に決定しても良い。好適には、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）から遠位となるセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）の高さが、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）の高さよりも低くなるように減圧されると共に、同様に、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）の高さが、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）よりも高くなるように加圧される。

一方、Ｓ６３において、右方への寝返りで無い場合（Ｓ６３＝Ｎｏ）には、左方への寝返りであるとして、Ｓ６６およびＳ６７において、前記Ｓ６４およびＳ６５の左右を逆転した略同様の操作によって、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の左側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）を減圧すると共に、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の右側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）を加圧する。これにより、マットレス１０が、右から左に行くに連れて下方に傾斜する形状に変形される。

そして、ＣＰＵ７６は、Ｓ６８において、全てのｘ列について上記処理を完了していない場合（Ｓ６８＝Ｎｏ）には、前回と今回の検出フラグが何れもＯＮのｘ列のうち、次のｘ列についてＳ６２以降の処理を実施する。なお、次のｘ列の検出部１００が、先に内圧を調節したセル２４と同じセル２４上に存するものである場合には、縦方向で次列のセル２４に存するｘ列になるまで処理をスキップしても良い。そして、前回と今回の検出フラグが何れもＯＮの全てのｘ列について上記処理が完了した場合（Ｓ６８＝Ｙｅｓ）には、寝返り補助処理（Ｓ１１）を終了する。なお、Ｓ６８の終了後に、各セル２４のセル駆動バルブ５６とポンプ６６、給気バルブ６２、排気バルブ６４等を用いてこれらセル２４の内圧を各別に調節して、マットレス１０の表面形状を平坦に戻す等しても良い。

本実施形態に従う制御方法によれば、図１８に示したように、使用者が右方に寝返りしようとした場合には、重心位置：Ｇ（ｘ）の存するセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ）の右側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g −１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g −２）が減圧されて低くされると共に、左側に隣接する２つのセル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋１）、セル２４（ｘ_g ，ｙ_g ＋２）が加圧されて高くされる。これにより、マットレス１０の表面が、左から右に行くに連れて下方に傾斜する形に変形される。その結果、使用者の右方への寝返りを補助することが出来る。また、図示は省略するが、使用者が左方に寝返りしようとした場合には、同様に、左側のセル２４が低く、右側のセル２４が高くされることにより、マットレス１０の表面が右から左に行くに連れて下方に傾斜する形に変形されて、使用者の左方への寝返りを補助することが出来る。このように、本実施形態においては、セル２４、セル駆動バルブ５６、制御装置７４、Ｓ１１を含んで、寝返り補助手段が構成されている。

そして、本実施形態によれば、各セル２４の内圧を個別に調節することによって、傾斜形状を安定的に形成することが出来る。また、使用者の体型等を考慮してセル２４の加圧量や減圧量を設定して、使用者に応じた傾斜を形成するようにすれば、寝返りをより効果的に補助することも出来る。

なお、本実施形態においては、セル２４の内圧調節が、使用者の頭部側から縦方向で列毎に行われるようになっていたが、例えば使用者の脚部側や、荷重の大きい列から行う等しても良い。また、セル２４の内圧調節は、必ずしも縦方向の列毎に行われる必要は無く、縦方向の複数列のセル２４の内圧調整を同時に行う等しても良い。

次に、図１９に、本発明の第三の実施形態としてのマットレスおよびその制御方法において、寝返り補助手段および寝返り補助工程を構成する寝返り補助処理（Ｓ１１）を示す。本実施形態の寝返り補助処理（Ｓ１１）は、Ｓ７１において、マットレス１０に設けられた全てのセル２４（０１，０１）〜セル２４（２１，０７）のセル駆動バルブ５６を開放すると共に、給気バルブ６２およびポンプ６６を駆動して、これら全てのセル２４（０１，０１）〜セル２４（２１，０７）を加圧するものである。なお、セル２４の加圧量は、予め設定された一定量でも良いし、圧力計６８を用いて各セル２４の内圧を考慮して、使用者の体型や姿勢、制御時におけるマットレス形状等を考慮して動的に決定しても良い。好適には、使用者を支持した状態で、マットレス１０の表面形状が平坦面となるように各セル２４の内圧が調節される。なお、全セル２４（０１，０１）〜セル２４（２１，０７）の加圧状態は、例えば所定時間が経過することで終了したり、制御装置７４にスイッチを設けて、外部からのスイッチ操作で終了する等しても良い。また、本実施形態における寝返り補助処理（Ｓ１１）は、検出準備工程（Ｓ６。図９参照）と略同様の作動内容であることから、例えば寝返り補助処理（Ｓ１１）を、検出準備工程（Ｓ６）におけるセル２４の加圧状態を例えば３秒程度の所定時間に亘って継続することで実現する等しても良い。

本実施形態においては、寝返り初動検出処理（Ｓ２，Ｓ８）（図９、図１２参照）において、使用者の身体の中心軸：Ｏの変位が検出された場合には、図２０に概略的に示すように、全てのセル２４が加圧されて硬くされると共に、高さ寸法（図２０中、上下方向寸法）が大きくされる。このように、マットレス１０を硬くして、使用者の沈み込みを低減することによって、寝返りを容易に行なわせることが出来る。また、寝返りに介護者を要する場合には、例えば介護者が使用者の体位を変換させるに際して、使用者の身体を僅かに動かした時点で、寝返りの初動として検出されて、セル２４の高さ寸法が大きくされて使用者が上方に持ち上げられる。これにより、介護者が前方に屈む量を小さくすることが出来る。更に、介護者が使用者の身体を少し動かした時点で自動的にマットレス形状が変化することから、介護者がマットレスを特別に操作する必要もなく、優れた作業性を得ることも出来る。そして、マットレス１０が硬くされることから、使用者のマットレス１０への沈み込みを防いで、使用者の身体の向きを容易に変換することが出来る。その結果、介護者の体位変換作業の負担を軽減することが出来る。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、セルの具体的形状はあくまでも例示であって、各種の形状が適宜に採用可能である。従って、セルとしては、前記実施形態の如き単一の袋状ではなく、例えば高さ方向の中間部分に少なくとも１つの括れ部が形成されて、該括れ部において細くされた２段や３段の多段形状のもの等も採用可能である。

また、前記実施形態においては、２１個全てのセルユニット５０が、ポンプ装置５８に設けられた１つの給気バルブ６２やポンプ６６、排気バルブ６４を共通して用いるようにされていたが、例えば、各セルユニット５０毎に給気バルブやポンプ、排気バルブを設けて、各セルユニット５０間で同時に作動させても良い。更に、各セル２４に設けられたセル駆動バルブ５６に代えて、各セル２４毎に給気バルブやポンプ、排気バルブを設ける等しても良い。

さらに、体圧センサ８８に設けられる検出部１００の数をセル２４と同数として、各セル２４に一つずつ検出部１００を設ける等しても良い。また、前述のように、体圧センサ８８は、例えば歪ゲージや磁歪体、抵抗型センサ等を用いて構成されたものでも良く、静電容量を用いるものに限定されない。

また、前述したように、本発明に従う制御方法は、好適には、マットレス形状を使用者の体表面に沿う形状に変化させて褥瘡の発生を防止する体圧分散制御等の、他の制御方法と組み合わせて用いられる。例えば、使用者の体位が変化していない間は体圧分散制御を行ない、使用者が寝返りをしようとした場合に、本発明に従う寝返り補助制御を行なうようにする等しても良い。また、前記実施形態における体圧分散制御としての体圧分散処理（Ｓ１２。図９、図１５参照）はあくまでも例示であって、各種の作動態様が採用可能である。例えば、大きな体圧が及ぼされているセル２４から順次に減圧したり、体圧の分布から使用者の頭部や臀部などを特定して、特定部位のセル２４を減圧したり、マットレス１０が予め設定された所定形状となるようにセル２４を給排制御する等しても良い。

さらに、中心軸検出処理（Ｓ１、Ｓ７）（図９、図１１参照）で検出される使用者の身体の中心軸：Ｏから使用者の姿勢を推測して、使用者の姿勢に応じた体圧分散制御や寝返り補助制御を行なうことも出来る。即ち、図２１に概略的に示すように、一般に、使用者の身体の中心軸：Ｏは、図２１（ａ）に示す仰臥位の場合に比して、図２１（ｂ）に示す側臥位の場合の方が曲がり度合：ｄθが大きくなる。そこで、使用者の身体の中心軸：Ｏの曲がり度合から使用者が仰臥位であるか側臥位であるかを判定して、使用者の姿勢に応じた制御を行うことも出来る。

例えば、体圧分散制御において、体圧が大きく作用しているセルの高さを下げる制御を行なう場合に、図２１（ｂ）に示す側臥位の場合には、体圧が大きく作用する腰部Ａのセルのみを低くしたとしても、身体がマットレスに落ち込むのみとなる可能性があることから、側臥位の場合には身体全体の合成重心位置（身体内にあるとは限らない）を考慮して、仰臥位の場合とは異なる制御方法を採用する等することが出来る。また、本発明に従う寝返り補助制御において、体位変換は仰臥位と側臥位を交互に繰り返して行われることに着目して、大きな労力を要する仰臥位から側臥位への体位変換の場合にはマットレス形状を変化させて使用者の寝返りを補助する一方、比較的労力の小さい側臥位から仰臥位への体位変換の場合にはマットレスを変形させなかったり、変形量を小さくする等しても良い。

１０：マットレス、２４：セル、２８：底部マット（体圧作用面）、４２：流体室、５６：セル駆動バルブ（圧力調節手段）、５８：ポンプ装置（圧力調節手段）、７４：制御装置、８８：体圧センサ（体圧測定手段）、１００：検出部

Claims (2)

1. 使用者の身体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節する圧力調節手段と、該セルに加わる体圧を測定する体圧測定手段が設けられているマットレスの制御方法であって、
   前記体圧測定手段の測定結果に基づいて前記使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出工程と、
   該中心軸検出工程で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の微動を検出する微動検出工程と、
   該微動検出工程で前記使用者の微動が検出された場合には、全ての前記セルの前記流体室内を加圧する検出準備工程と、
   前記中心軸検出工程で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出工程と、
   前記寝返り初動検出工程で前記使用者の寝返りの初動が検出された場合には、前記圧力調節手段を用いて前記流体室の圧力を変化させることにより、前記使用者の寝返りを補助する寝返り補助工程と
   を、含むことを特徴とするマットレスの制御方法。
2. 使用者の身体を支持する基体の体圧作用面に複数のセルが配設されていると共に、該セルの内部に形成された流体室の圧力を調節する圧力調節手段と、該セルに加わる体圧を測定する体圧測定手段が設けられているマットレスにおいて、
   前記体圧測定手段の測定結果に基づいて前記使用者の身体の中心軸を検出する中心軸検出手段と、
   該中心軸検出手段で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の微動を検出する微動検出手段と、
   該微動検出手段で前記使用者の微動が検出された場合には、全ての前記セルの前記流体室内を加圧する検出準備手段と、
   前記中心軸検出手段で得られた前記使用者の身体の中心軸の変位に基づいて前記使用者の寝返りの初動を検出する寝返り初動検出手段と、
   前記寝返り初動検出手段が前記使用者の寝返りの初動を検出した場合には、前記圧力調節手段を用いて前記流体室の圧力を変化させることにより、前記使用者の寝返りを補助する寝返り補助手段と
   を、備えたことを特徴とするマットレス。

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