JP2015180299A - マットレス及びベッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マットレスの打抜き穴にせん断応力が効率良く負荷されて収縮し易いと共に、波形に形成することなく従来と穴の数や面積が変わらない打抜き穴として、従来に比較して、加工工数が増加することがなく、かつ、強度も低下しないマットレス及びマットレスを用いるベッド装置を提供する。【解決手段】マットレスは足部１８（の芯材）が、マットレスの幅方向に対して斜めの角度に十字状の穴２８が複数、所定間隔ごとに足部の厚さ方向に向けて貫通形成されており、複数の穴２８が、平面視でマットレスに千鳥状に配置されている。【選択図】図９

Description

本発明はマットレス及びベッド装置に関する。

従来、ベッド装置において、足部の長さを調整可能にした技術が提案されている。

例えば特開２００６-１３６６６９号公報（以下「特許文献１」という）には、マットレスの足側の箇所をベッド装置の長手方向に伸縮調整可能にしてボトム長を調整可能にしたマットレスが開示されている。この特許文献１では、ベッドのボトム上に載せたマットレスは、単層のウレタンフォーム芯材の足側部分に反発度を調整するため、十字状もしくは一字状の厚さ方向の貫通穴を所定間隔ごとに千鳥状に打抜き加工して形成している。

又、特開２００９−２７３８９４号公報（以下「特許文献２」という）には、その図面に示されるように、マットレスの足部がフォームコアを波打たせて形成されているものが開示されている。この場合、デッキ足部の長さを収縮した際に、フォームコアの波形態が該足部の長手方向の縮小を可能にしている。

特開２００６−１３６６６９号公報 特開２００９−２７３８９４号公報

しかしながら、マットレス芯材の足部の収縮性調整のため、前述の特許文献１のように十字状もしくは一字状に打抜き加工を所定間隔ごとにかつ、千鳥状に施す場合、例えば図１０（ａ）のマットレスＰ１のようになり、同図（ｂ）に示すように、打抜き穴Ｈのコーナー部分Ｈ１、Ｈ１が圧縮されず、マットレスの収縮が阻害される場合がある。

又、前述の特許文献２に対応して、例えば図１０（ｃ）に示すように、マットレス芯材Ｐ２を波形に成形すると、波の溝部分Ｖに踵や身体の一部が嵌り込んで底付きする場合がある。

又、波形に成形するにはマットレス芯材自体の厚みが薄くなり、マットレスの強度自体が弱くなる場合がある。

又、足が波状の溝部分に入った場合、マットレスを圧縮するための力を足が受けてしまいマットレスの収縮を阻害する虞がある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、マットレスの打抜き穴にせん断応力が効率良く負荷されて収縮し易いと共に、波形に形成することなく従来と穴の数や面積が変わらない打抜き穴として、従来に比較して、加工工数が増加することがなく、かつ、強度も低下しないマットレス及びマットレスを用いるベッド装置を提供するものである。

本発明は、長手方向端部から圧縮を受けるように用いられるマットレスにおいて、前記圧縮によって変形する部分には、マットレスの幅方向に対して斜めの一字を含む十字状の穴を複数、所定間隔ごとに貫通形成し、
当該複数の穴における一字の傾きは、マットレスの長手方向に交互に斜めになるように配列していることを特徴とするマットレスである。

本発明において、前記複数の穴は、平面視でマットレスに千鳥状に配置されていることが好適である。

本発明において、前記複数の穴は、前記十字状の穴の一字がマットレスの幅方向に対して２０°〜７０°の傾斜を付けて形成されていることが好適である。

本発明において、前記複数の穴は、前記十字状の穴の一字の端部が中央部よりも幅広になった概略ダンベル形状であることが好適である。

本発明において、前記マットレスは、素材の板材を単層又は複数層で設けたものであることが好適である。

本発明は、上記いずれかのマットレスを設置して用いるボトム起伏又は伸縮機能を持ったベッド装置である。

本発明のマットレスによれば、圧縮によって変形する部分に、マットレスの幅方向に対して斜めの一字を含む十字状の穴を複数、所定間隔ごとに貫通形成しているので、当該マットレスの打抜き穴にせん断応力が効率良く負荷されて収縮し易い。

それと共に、打抜き穴を波形に形成することがないので足の嵌り込みを防止でき、使い易く、かつ、従来と穴の数や面積が変わらない打抜き穴として形成できるので、従来に比較して、加工工数が増加することがなく、かつ、強度も低下しないマットレスを提供できるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態に係るマットレスが設置されたボトム起伏及び伸縮機能を持ったベッドの装置の説明図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。 図１のマットレスの変形する部分（足部）の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は従来、実施形態に係るマットレスの穴の変形を比較して示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は従来構造のマットレスの穴の各説明図、（ｃ）は実施形態に係るマットレスの穴の変形状態の説明図である。 実施形態に係るマットレスのせん断応力と穴の角度の説明図である。 図１記載のマットレスの足部の変形前の説明図である。 図１記載マットレスの足部の変形後の説明図である。 従来のマットレスと実施形態に係るマットレスの伸縮量と反発力の関係を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態、第３の実施形態の各マットレスの説明図である。 従来のマットレス芯材の説明図であって、（ａ）、（ｂ）が打抜き穴を形成したマットレス芯材の説明図、（ｃ）がマットレス芯材自体が波形のものの説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図９は、本発明の実施形態に係るマットレスの説明図である。

図１〜図２に示すように、マットレス１０は、ベッド装置１２のボトム１４上に載置されて使用されるものである。前記ベッド装置１２は、病院や家庭等の使用箇所において、患者等の使用者がマットレス１０上に横臥するための水平に設置されるものであって、図１において、マットレス１０の長手方向を左右に向けて示しており、マットレス１０上の横臥する使用者の頭が向く頭部方向側を「ｈｅａｄ」を略記した符号「ｈ」で示し、足が向く足部１８方向側を「ｆｏｏｔ」を略記した符号「ｆ」で示している。これらの符号「ｈ」及び「ｆ」で指し示す方向がマットレス１０の長手方向である。

前記ベッド装置１２は、一般的な水平なフロア上にキャスター車輪１６ａによって移動可能に設置される概略矩形の台車部１６と、該台車部１６上に昇降脚部１６ｂによって昇降可能に支持されるメインフレーム２０と、該メインフレーム２０上に保持される前記ボトム１４とを備えた構造のものである。

前記メインフレーム２０の長手方向側端部、つまり、足側端部には、延長フレーム２２が長手方向に進退動可能に設置され、その延長フレーム２２の末端部に使用者の足に向くフットボード２４が垂直方向に立設している。又、メインフレーム２０の頭側端部には、ヘッドボード２６が立設されている。延長フレーム２２は、手作動又はアクチュエータ等の動力によってメインフレーム２０から進退動し、同時にフットボード２４も進退動する。

前記ボトム１４には、前記延長フレーム２２が伸長した場合に当該延長フレーム２２上を覆うようにボトム１４の足側から延びる延長ボトム１４ａが設けられており、延長フレーム２２の進退動に追従して延長ボトム１４ａが進退動して、マットレス１０が延長フレーム２２側に落ち込まないようになっている。なお、この延長ボトム１４ａの進退動に追従するようにフットボード２４も移動する。

このようにフットボード２４が立設しており、メインフレーム２０から延長フレーム２２が進退動することによってボトム１４の長さが伸縮し、同時に、フットボード２４が長手方向に移動する。ボトム１４の長さが一番長いときに合わせて設置されたマットレス１０であるので、マットレス１０は、ボトム１４が短くなる方向に移動することによって、フットボード２４が長手方向端部１０ａを押圧し、足部１８が圧縮を受けるように用いられる。

実施形態において、マットレス１０は、ｆ方向側の足部１８（使用者の足が載る部分であって例えばマットレス１０全体長さの１／２〜１／５程度）が前記長手方向端部（足側端部）１０ａの押圧等による圧縮によって変形する部分になる。マットレス１０は、少なくとも足部１８は発泡ウレタン素材からなる板材を単層又は複数層で設けており、該足部１８を含めてマットレス１０全体外側がカバーで覆われている。

ここで、前記足部１８（の芯材）は、図２に示すように、マットレス１０の幅方向に対して斜めの角度に一字状の穴２８が複数、所定間隔ごとに前記足部１８の厚さ方向に向けて貫通形成されている。

又、前記複数の穴２８が、平面視でマットレス１０に千鳥状に配置されている。

又、前記複数の穴２８が、一字状がマットレス１０の幅方向に対して２０°〜７０°の傾斜を付けて形成したものにできる。実施形態では、複数の穴２８を、一字状がマットレス１０の幅方向に対して４５°としている。

〔穴２８をマットレス１０の幅方向に対して斜めに形成する理由〕
図３の（ａ）と（ｂ）に、従来品マットレスと実施形態に係るマットレス１０を比較して示している。図３（ａ）に示すように、従来品マットレスでは、足部Ｐに一字状の穴Ｈがマットレスの長手方向に対して直角方向に沿って幅方向に配列され、長手方向に互い違いになった千鳥状に形成されている。そして穴Ｈは、前述の図１０（ａ）に示したように両端に円弧形状のコーナー部を設けたほぼ長円形形状に形成している。

仮に、この穴Ｈの両端の変形を助けるため、図４（ａ）に示すように、穴Ｈの両端を角形状（Ｈ１’、Ｈ１’）に形成した場合、穴Ｈは圧縮され易く（変形し易く）なる。しかしながら、伸長するときに穴Ｈの両端部分Ｈ１’、Ｈ１’が亀裂を生じ易くなる。そのため、そのような亀裂を防止するべく、図４（ｂ）のように、穴Ｈの両端に円弧形状のコーナー部分Ｈ１、Ｈ１を設けているが、コーナー部分Ｈ１、Ｈ１があまり圧縮されない状態になり長辺のみ近接するように変形する。したがって、図３（ａ）に示すように従来のマットレスでは、一字状の打抜き穴をマットレス芯材の長さ方向に垂直に配してマットレス収縮時にせん断応力が働かず圧縮しづらくなっている。

これに対して、実施形態のマットレス１０では、図２、図３（ｂ）に示すように、複数の穴２８が一字状でマットレス１０の幅方向に対して斜めに形成されている。複数の穴２８は幅方向に並ぶものでは同じ傾きで、長手方向に並ぶものでは一列置きに逆方向に傾いた千鳥状に形成されている。このように複数の穴２８をマットレス１０幅方向に対して斜めに形成したので、図４（ｃ）に示すように、コーナー部分を設けた穴２８であっても、対向する辺がずれる方向に力Ｆｚ、Ｆｚが加わり、穴２８周辺の全体にせん断応力が作用し、前記コーナー部分がこのせん断応力に対して自由度を持つため、前記穴２８が変形され易くなり、足部１８がスムーズに圧縮する。

次に、実施形態に係るマットレス１０の穴２８の角度と穴２８へのせん断応力の関係について説明する。

マットレス１０芯材の幅方向に対して角度θで配された打抜き穴２８に、図５に示すように、圧縮力Ｆが作用したときに、打抜き穴２８の幅方向に作用する力Ｆｎと、打抜き穴２８の長さ方向に働く力Ｆｔは、それぞれ下式（１）、（２）で表される。

Ｆｎ＝Ｆｃｏｓθ ・・・（１）
Ｆｔ＝Ｆｓｉｎθ ・・・（２）

力の作用する端面における打抜き穴２８の断面積をＳとすれば、打抜き穴２８の長さ方向に沿った断面積Ｓθは下式（３）で表される。

Ｓθ＝Ｓ／ｃｏｓθ ・・・（３）

打抜き穴２８をつぶす方向に作用する圧縮応力σθと、打抜き穴２８に沿った方向に作用するせん断応力τθは下式（４）と（５）でそれぞれ表される。

σθ=Ｆｎ／Ｓθ＝（Ｆ／Ｓ）・ｃｏｓ^２θ ・・・（４）
τθ=Ｆｔ／Ｓθ＝（Ｆ／Ｓ）・ｓｉｎθｃｏｓθ ・・・（５）

よって、打抜き穴２８が長さ方向に対して直角に配されているときには
θ＝０
σ０＝Ｆ／Ｓ
τ０＝０
となる。圧縮応力σθはθ（０≦θ≦π／２）が大きいほど小さくなる。

又、せん断応力τθは
ｄ（ｓｉｎθ・ｃｏｓθ）／ｄθ＝ｃｏｓ^２θ−ｓｉｎ^２θ＝０より
θ＝π／４で最大値τｍａｘ＝Ｆ／２Ｓをとる。

このとき圧縮応力σθは同様にＦ／２Ｓとなる。

せん断応力τθはθ＝π／８又は３π／８で
τθ＝０．３５４Ｆ／Ｓ＝０．７１τｍａｘとなり、（π／８≦θ≦３π／８）の範囲で最大値の約７割以上のせん断応力を発揮する。

以上から、実施形態のマットレス１０は図３（ｂ）に示すように、一字状の打抜き穴２８を芯材の幅方向に対して、角度π／４で配しているため、マット収縮時に打抜き穴２８にせん断応力が最も効率良く作用し、圧縮され易くなる。

又、千鳥状に打抜き穴２８を配することで、マットレス１０全体の均等にせん断応力を伝えることができる。

又、打抜き穴２８を一字の傾きがマットレス１０の長手方向に交互に配列している。打ち抜き穴２８の圧縮変形は、一字の傾きに沿うように生じ易いので、交互にすることによって幅方向に片側に偏ってマットレス１０が圧縮変形することを防止できる。

実施形態のベッド装置において、当初フットボード２４が移動しないときが図６に示す状態であり、フットボード２４が移動してマットレス１０の長手方向端部１０ａから圧縮すると図７に示すように、足部１８が効率良く圧縮されていく。そして、図７中に拡大して示すとおり、穴２８はコーナー部分も含めて確実に変形し、足部１８の圧縮変形が均等になることが確認された。

又、図３（ａ）に示すような、従来の一字状の打抜き穴を長さ方向に対して直交する配置にした従来品のマットレスの足部と、図３（ｂ）に示すような、実施形態に係る、一字状の打抜き穴２８を幅方向に対して４５°に配置したマットレス１０の足部１８の伸縮量と反発力の関係を測定した（ｎ＝３）。測定結果は、図８に示すようになった。図８に示すように、２００ｍｍ近く伸縮（短縮）すると反発力が６０Ｎ（ニュートン）強であったのが、実施形態では、５０Ｎ強となり、従来に比較して本実施形態では１７％程度反発力が軽減されており、本発明の有用性が理解される。

以上から、実施形態のマットレス１０によれば、マットレス１０の圧縮によって変形する足部１８に、マットレス１０の幅方向に対して斜めの一字状を含む穴２８を複数、所定間隔ごとに貫通形成しているので、当該マットレス１０の打抜き穴２８にせん断応力が効率良く負荷されて収縮し易い。それと共に、打抜き穴２８を波形に形成することなく従来と穴２８の数や面積が変わらない打抜き穴２８として形成できるので、従来に比較して、加工工数が増加することがなく、かつ、強度も低下しないマットレス１０を提供できる。

なお、本発明は、その技術思想の範囲内で自由に変形実施可能である。例えば、前記複数の穴２８が、一字状であったが、図９（ａ）に示す第２の実施形態に係るマットレスの足部１８のように、十字状の穴２８であって、十字状がマットレス１０の幅方向に対して２０°〜７０°の傾斜を付けて形成されている構成にできる。このように十字状の穴２８にすれば、実施形態のように打抜き穴２８が一字状のように一字の傾き方向に沿ってマットレス１０芯材が偏って圧縮変形することを防止し、幅方向にも均等に圧縮変形可能になる。

又、例えば、前記複数の穴２８は一字状の両端部が円弧を描いたコーナー形状であったが、図９（ｂ）に示す第３の実施形態のマットレスの足部１８のように、穴２８を中央部よりも幅広になった概略ダンベル形状に形成することもできる。この構成にすれば、穴２８のコーナー部が大きくなり、穴２８からのマットレス１０芯材の亀裂をより防止することができる。

本発明のマットレスの穴は打ち抜き加工で形成したものに限定されず、型に発泡ウレタンを流し込む等して形成する各種の加工方法でマットレスを形成することもできる。
又、マットレス１０を載置するベッド装置は、実施形態の構成の他、各種の構成例えばリンクで足部１８を伸縮させるものでもよい。ベッド装置は、その他、上下に起伏する機能を持ち全体としてマットレスを伸縮させるように作用するベッド装置も用いることができる。

本発明のマットレスは、病院用、就寝用各種のベッド装置のマットレスとして利用することができる。

１０ マットレス
１０ａ 長手方向端部
１２ ベッド装置
１４ ボトム
１４ａ 延長ボトム
１６ 台車部
１６ａ キャスター車輪
１６ｂ 昇降脚部
１８ 足部
２０ メインフレーム
２２ 延長フレーム
２４ フットボード
２６ ヘッドボード
２８ 打抜き穴

Claims (6)

1. 長手方向端部から圧縮を受けるように用いられるマットレスにおいて、
   前記圧縮によって変形する部分には、マットレスの幅方向に対して斜めの一字を含む十字状の穴を複数、所定間隔ごとに貫通形成し、
   当該複数の穴における一字の傾きは、マットレスの長手方向に交互に斜めになるように配列していることを特徴とするマットレス。
2. 前記複数の穴は、平面視でマットレスに千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマットレス。
3. 前記複数の穴は、前記十字状の穴の一字がマットレスの幅方向に対して２０°〜７０°の傾斜を付けて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマットレス。
4. 前記複数の穴は、前記十字状の穴の一字の端部が中央部よりも幅広になった概略ダンベル形状であることを特徴とする請求項１から３のうちの１項に記載のマットレス。
5. 前記マットレスは、素材の板材を単層又は複数層で設けたものであることを特徴とする請求項１から４のうちの１項に記載のマットレス。
6. 請求項１から５のうちの１項に記載のマットレスを設置して用いるボトム起伏又は伸縮機能を持ったベッド装置。

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