JP2016013315A - エアマットレス - Google Patents

Abstract

【課題】静粛性が特に強く要求される状況下において、エアポンプを運転することなくエアマット内の圧力を安定させることができるエアマットレスを提供すること。【解決手段】エアを吐出するエアポンプ３１と、エアポンプ３１から吐出された前記エアを蓄える圧力タンク３２と、加圧バルブ３３と、加圧バルブ３３を介して圧力タンク３２に接続され、加圧バルブ３３が開いているときに、圧力タンク３２に蓄えられている前記エアが充てんされるエアマット１０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、エアマットレスに関し、特にはエアマットレスの快適性を向上する技術に関する。

従来、エアマットレスと呼ばれる、エアで膨らむマットレスが実用化されている。エアマットレスは、エアセルと呼ばれる気密性を有する袋を複数配置してなるエアマットを用いて構成され、エアポンプから吐出されたエアを前記エアセルのそれぞれに充てんすることによって前記エアマットにて利用者の身体を支持可能なマットレスを形成する。

エアマットレスの快適性は、エアポンプの運転に係る静粛性、及びエアセル内の圧力（つまり、利用者が感じるエアマットレスの固さ）の安定性に依存する。エアマットレスの快適性を向上するための様々な技術が周知となっている（例えば、特許文献１、２）。

特許文献１には、エアセル内の圧力が設定値より高くなったとき、エアポンプを停止するのではなく、漏れるエアの量よりも少ない量のエアをエアセルに供給する弱運転を行うエア供給装置が開示されている。当該エア供給装置によれば、騒音の知覚を促す原因となるエアポンプの運転、停止の切り替え動作の頻度を下げ、かつエアセル内の圧力変動を抑制できる。

また、特許文献２には、エアポンプとエアセルとの間に配置され、伸縮性素材からなる空気貯留体を有する消音器が開示されている。当該消音器によれば、前記エアポンプから吐出されたエアを前記空気貯留体に一旦貯留することで、前記エアポンプの振動及び作動音を消失させることができる。

特開平１１−４６９３４号公報 特開２０００−３７２６３号公報

しかしながら、エアマットレスの静粛性を最大限に発揮させるためには、騒音源であるエアポンプをできる限り運転しないことに勝る対策はない。この点で、特許文献１、２には、エアマット内の圧力を安定させるためにエアポンプを運転する前提での騒音対策が示されているのみである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、静粛性が特に強く要求される状況下においてエアポンプを運転することなくエアマット内の圧力を安定させることができるエアマットレスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るエアマットレスは、エアを吐出するエアポンプと、前記エアポンプから吐出された前記エアを蓄える圧力タンクと、加圧バルブと、前記加圧バルブを介して前記圧力タンクに接続され、前記加圧バルブが開いているときに、前記圧力タンクに蓄えられている前記エアが充てんされるエアマットと、を備える。

このような構成によれば、静粛性に対する要求がそれほど強くないときに前記圧力タンクにエアを蓄えておき、前記圧力タンクから前記エアマットに前記エアを充てんすることができるので、静粛性が特に強く要求される状況下においてエアポンプを運転することなくエアマット内の圧力を安定させることができる。

また、前記エアポンプ、前記圧力タンク、前記加圧バルブ、及び前記エアマットが、この順に直列に接続されて空気圧回路を構成してもよい。

このような構成によれば、前記エアポンプ、前記圧力タンク、前記加圧バルブ、及び前記エアマットを直列に接続してなる空気圧回路を用いて前述の効果を得ることができる。

また、前記エアマットレスは、前記エアポンプの運転及び前記加圧バルブの開閉を制御するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記エアポンプが停止している状態で前記加圧バルブを開いてもよい。

このような構成によれば、前記エアポンプが停止している状態で前記圧力タンクに蓄えられたエアを用いて、前記エアポンプの動作に係る騒音を発生させることなく、前記エアマットを加圧することができる。

また、前記エアマットレスは、さらに、現在時刻を示すリアルタイムクロックを備え、前記コントローラは、前記エアポンプの運転開始時刻をあらかじめ記憶しており、前記リアルタイムクロックが示す現在時刻が前記運転開始時刻になったときに、前記加圧バルブを閉じた状態で前記エアポンプを運転してもよい。

このような構成によれば、静粛性に対する要求がそれほど強くない時間帯を前記運転開始時刻によってあらかじめ指定しておき、当該時間帯において前記エアポンプを運転して、エアを前記圧力タンクに蓄えておくことができる。

また、前記エアマットレスは、さらに、前記エアマットの上に人が居ることを検出する在床センサを備え、前記コントローラは、前記在床センサにて前記エアマットの上に人が居ることが検出されていないときに、前記加圧バルブを閉じた状態で前記エアポンプを運転してもよい。

このような構成によれば、前記エアマットの上に人が居ない状況において、前記エアポンプを運転して、エアを前記圧力タンクに蓄えておくことができる。

また、前記エアマットレスは、さらに、前記エアマット内の圧力を示す逐次の圧力値を出力する圧力センサを備え、前記コントローラは、前記エアマット内の圧力の目標値をあらかじめ設定され、前記圧力センサから出力される前記圧力値の変化速度を計算し、前記圧力値が所定のしきい値未満の変化速度で前記目標値に対応する管理下限値を下回った場合に、前記加圧バルブを開いてもよい。

このような構成によれば、圧力値が前記管理下限値を下回ったときの前記圧力値の変化速度を計算することにより、圧力値が緩やかに低下した場合に加圧を行っている。急激な圧力低下は、例えば利用者の離床などよる一時的な圧力低下であって利用者がベッドに戻れば回復する可能性があるのに対し、緩やかな圧力低下は、例えばエア漏れなどの自然減圧などによる非一時的な圧力低下であって回復しない可能性が高い。したがって、圧力値が管理下限値を下回ったときに前記圧力値の変化速度を考慮して加圧を行うことは、回復する可能性がある圧力低下に対する加圧を回避できるので、前記圧力タンクのエアの消費を抑制するために役立つ。

また、前記コントローラは、前記圧力値が前記しきい値以上の変化速度で前記管理下限値を下回った場合、所定の時間が経過するまで待ち、その後に前記圧力センサから出力される圧力値が前記管理下限値を下回っている場合に、前記加圧バルブを開いてもよい。

このような構成によれば、圧力値が前記管理下限値を下回ったまま加圧が行われない不都合を防止できる。

また、前記エアマットレスは、前記エアマットに接続され、前記コントローラによって開閉を制御され、前記エアマット内のエアを排出するための減圧バルブをさらに備え、前記コントローラは、前記圧力値が前記目標値に対応する管理上限値を上回った場合、所定の時間が経過するまで待ち、その後に前記圧力センサから出力される圧力値が前記管理上限値を上回っている場合に、前記減圧バルブを開いてもよい。

このような構成によれば、圧力値が前記管理上限値を上回ったまま減圧が行われない不都合を防止できる。

本発明の一態様に係るエアマットレスによれば、静粛性に対する要求がそれほど強くないときに前記圧力タンクにエアを蓄えておき、前記圧力タンクから前記エアマットに前記エアを充てんすることができるので、静粛性が特に強く要求される状況下においてエアポンプを運転することなくエアマット内の圧力を安定させることができる。

実施の形態１に係るエアマットレスを用いたベッドの一例を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るエアマットレスの蓄圧動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るエアマットレスの圧力設定動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例に係るエアマットレスの機能的な構成の他の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係るエアマットレスの条件付き蓄圧動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態３に係るエアマットレスの圧力調整動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るエアマットレスの圧力の時間変化の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るエアマットレスの圧力の時間変化の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
実施の形態１に係るエアマットレスについて、図１〜４を参照して説明する。

図１は、実施の形態１に係るエアマットレスを用いたベッドの一例を示す分解斜視図である。

図１に示されるように、ベッド１００は、エアマットレス１１０、エアマットレス１１０を載置するベース１２０、及びベース１２０と嵌まり合うことによりエアマットレス１１０の周縁部を支持するフレーム１３０を備えている。図示は省略するが、エアマットレス１１０の上に、さらに、エアで膨らまない通常のマットレス、ベッドシーツ、及びベッドカバーなどが配置されてもよい。

エアマットレス１１０は、エアマット１０、圧力調整器２０、及びエアホース３０を備えている。

エアマット１０は、複数のエアセル１１を連結して構成される。個々のエアセル１１は、気密性を有する袋であり、例えば樹脂製のシートで形成されてもよい。複数のエアセル１１は気密を保って互いに連通しており、エアセル１１の内部の圧力はエアマット１０の全体で統一される。複数のエアセル１１のうちの１つが、エアホース３０を介して圧力調整器２０に接続される。

圧力調整器２０は、エアマット１０にエアホース３０を介してエアを充てんする加圧動作と、エアマット１０からエアホース３０を介してエアを排出する減圧動作と、を選択的に行うことにより、エアマット１０の内部の圧力を所望の圧力（例えば、大気圧の１．１倍程度の圧力）に調整する。圧力調整器２０は、例えば、リモコン５０を介して利用者が行う指示に従って、エアマット１０の加圧及び減圧を行ってもよい。

図２は、エアマットレス１１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

図２に示されるように、エアマットレス１１０は、エアマット１０と圧力調整器２０とをエアホース３０で接続して構成される。圧力調整器２０は、エアポンプ３１、圧力タンク３２、加圧バルブ３３、減圧バルブ３４、リモコンインターフェース３８、及びコントローラ４０を有している。

エアポンプ３１は、コントローラ４０から運転の開始と停止とを制御され、エアを吐出するポンプである。エアポンプ３１は、エアマット１０の内部の圧力よりも高い圧力（例えば、大気圧の数倍程度の圧力）のエアを吐出する。

圧力タンク３２は、エアポンプ３１から吐出されたエアを蓄えるタンクであり、エアポンプ３１に接続される第１の開口と、加圧バルブ３３に接続される第２の開口とを有している。圧力タンク３２とエアポンプ３１との間には、逆止弁が設けられていてもよい。

加圧バルブ３３は、コントローラ４０から開閉を制御されるバルブであり、一端が圧力タンク３２に接続され、他端がエアホース３０に接続されている。加圧バルブ３３が開いているときに、圧力タンク３２に蓄えられているエアがエアホース３０を介してエアマット１０に充てんされる。加圧バルブ３３は、エアホース３０内の圧力を、エアホース３０及びエアマット１０が破損しない上限以下に規制する減圧機能を有していてもよい。

このように、エアポンプ３１、圧力タンク３２、加圧バルブ３３、及びエアマット１０は、この順に直列に接続されて空気圧回路を構成している。

減圧バルブ３４は、コントローラ４０から開閉を制御されるバルブであり、一端がエアマット１０へ通じるエアの供給経路に接続され、他端が大気に開放されている。減圧バルブ３４が開いているときに、エアマット１０に充てんされていたエアがエアホース３０を介して排出される。

リモコンインターフェース３８は、リモコン５０から、利用者の指示を表す信号を受信する受信器である。当該信号は、例えば、赤外線、超音波、及び電波の何れを用いて送信されてもよく、また有線で送信されてもよい。リモコンインターフェース３８は、受信された信号に対応するリモコン信号を出力する。

コントローラ４０は、エアポンプ３１の運転、加圧バルブ３３の開閉、及び減圧バルブ３４の開閉を制御するコントローラである。コントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４３、及びＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート４４を有するマイコンで構成されてもよい。

マイコンで構成されるコントローラ４０では、ＣＰＵ４１が、ＲＯＭ４３に記憶されている所定のプログラムを、ＲＡＭ４２を作業用のメモリとして用いて実行する。それにより、コントローラ４０は、リモコンインターフェース３８からＩ／Ｏポート４４を介してリモコン信号を取得し、また、エアポンプ３１、加圧バルブ３３、及び減圧バルブ３４の各々へＩ／Ｏポート４４を介して制御信号を供給する。

次に、上述のように構成されるエアマットレス１１０の動作について、フローチャートを参照しながら、詳細に説明する。

図３は、エアマットレス１１０で実行される蓄圧動作の一例を示すフローチャートである。この蓄圧動作では、エアポンプ３１から吐出されるエアが圧力タンク３２に蓄えられる。この蓄圧動作は、例えば、利用者自身が、エアポンプ３１の運転に係る騒音が許容できると思うときにリモコン５０を操作することによって、開始されてもよい。

まず、加圧バルブ３３が閉じられる（Ｓ１１）。加圧バルブ３３が既に閉じているときは、閉じた状態が維持される。次に、エアポンプ３１の運転が開始される（Ｓ１２）。その後、蓄圧を終了するための条件が成立することにより（Ｓ１３でＹＥＳ）、エアポンプ３１の運転が停止される（Ｓ１４）。

ここで、蓄圧を終了するための条件は、特には限定されない。一例として、エアポンプ３１の運転を開始したときから所定の時間が経過することや、圧力タンク３２の内部が所定の圧力（例えば、大気圧の数倍程度の圧力）に到達することを、前記条件として用いてもよい。圧力タンク３２の内部の圧力は、図示していない圧力計を用いて測定してもよく、また、エアポンプ３１の負荷を電気的に測定した結果から推定してもよい。

このように、エアポンプ３１は、加圧バルブ３３が閉じた状態で、圧力タンク３２にエアを蓄えるために専用に運転される。その結果、圧力タンク３２には、エアポンプ３１から吐出されたエアが迅速に蓄えられる。その後、圧力タンク３２に蓄えられたエアを用いて、エアポンプ３１を運転することなく、エアマット１０を加圧することが可能になる。

図４は、エアマットレス１１０で実行される圧力設定動作の一例を示すフローチャートである。この圧力設定動作では、利用者によるリモコン５０の操作に従ってエアマット１０の加圧及び減圧が行われる。

加圧指示を表すリモコン信号が受信されると（Ｓ２１でＹＥＳ）、加圧バルブ３３が開かれ（Ｓ２２）、圧力タンク３２に蓄えられているエアがエアマット１０に充てんされる。当該リモコン信号が受信されている間、加圧バルブ３３が開状態に維持され（Ｓ２３でＹＥＳ）、当該リモコン信号の受信が終了すると（Ｓ２３でＮＯ）、加圧バルブ３３が閉じられる（Ｓ２４）。

また、減圧指示を表すリモコン信号が受信されると（Ｓ２５でＹＥＳ）、減圧バルブ３４が開かれ（Ｓ２６）、エアマット１０からエアが排出される。当該リモコン信号が受信されている間、減圧バルブ３４が開状態に維持され（Ｓ２７でＹＥＳ）、当該リモコン信号の受信が終了すると（Ｓ２７でＮＯ）、減圧バルブ３４が閉じられる（Ｓ２８）。

このように、利用者によるリモコン５０の操作に従って、エアマット１０が加圧及び減圧されることで、エアマットレス１１０は前記利用者の好みの固さに設定される。このとき、圧力タンク３２に蓄えられたエアを用いてエアマット１０を加圧するので、エアポンプ３１は運転されない。その結果、利用者は、就寝前のくつろぎをエアポンプ３１の騒音で乱されることなく、エアマットレス１１０を好みの固さに設定して、快適に眠りにつくことができる。

ここまでの説明では、エアマットレス１１０は１つのエアマット１０を備えているが、エアマットレスは複数のエアマットを備えていても構わない。

図５は、実施の形態１の変形例に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。

図５に示されるように、エアマットレス１１１は、図２のエアマットレス１１０におけるエアマット１０、圧力調整器２０、及びエアホース３０を、それぞれ、２つのエアマット１０ａ、１０ｂ、圧力調整器２１、及び２つのエアホース３０ａ、３０ｂで置き換えて構成される。エアマットレス１１１の他の構成要素は、エアマットレス１１０の対応する構成要素と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

エアマット１０ａ、１０ｂは、エアマット１０と同様に複数のエアセルを連結して構成され、それぞれエアホース３０ａ、３０ｂで圧力調整器２１に接続される。

圧力調整器２１には、選択バルブ３５ａ、３５ｂが追加される。

選択バルブ３５ａ、３５ｂは、コントローラ４０から開閉を制御されるバルブであり、それぞれエアマット１０ａ、１０ｂへ通じるエアの経路に挿入されている。

コントローラ４０は、選択バルブ３５ａ、３５ｂの各々へＩ／Ｏポート４４を介して制御信号を供給することにより、エアマット１０ａの圧力調整を行う場合に選択バルブ３５ａを開き、エアマット１０ｂの圧力調整を行う場合に選択バルブ３５ｂを開き、その他の場合に選択バルブ３５ａ、３５ｂを閉じる。

このように構成されたエアマットレス１１１によれば、選択バルブ３５ａ、３５ｂの何れか一方を選択的に開いた状態で、前述した圧力設定動作を行うことにより、エアマット１０ａ、１０ｂのそれぞれの内部の圧力を独立に設定すること、つまり、エアマットレス１１１の部分ごとの固さを独立に設定すること、ができる。このとき、圧力タンク３２に蓄えられたエアを用いてエアマット１０ａ、１０ｂを加圧するので、エアポンプ３１は運転されない。

エアマット１０ａ、１０ｂは、例えば、利用者の身体の上半身及び下半身に対応する位置に配置されてもよい。このような配置によれば、利用者は、就寝前のくつろぎをエアポンプ３１の騒音で乱されることなく、エアマットレス１１１の各部を好みの固さに設定して、快適に眠りにつくことができる。

また、エアマット１０ａ、１０ｂは、例えば、ダブルベッドでの第１の利用者及び第２の利用者に対応する位置に配置されてもよい。このような配置によれば、第２の利用者は、第１の利用者が眠りについた後でも、第１の利用者の安眠をエアポンプ３１の騒音で妨げることなく、かつ、第２の利用者自身の就寝前のくつろぎをエアポンプ３１の騒音で乱されることなく、エアマットレス１１１を好みの固さに設定して、快適に眠りにつくことができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るエアマットレスについて、図６、７を参照して説明する。実施の形態２に係るエアマットレスは、実施の形態１に係るエアマットレスと比べて、静粛性に対する要求の強さに応じてエアポンプを運転して圧力タンクにエアを蓄える点が異なる。

図６は、実施の形態２に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。

図６に示されるように、エアマットレス１１２は、図２のエアマットレス１１０における圧力調整器２０を、圧力調整器２２で置き換え、かつ在床センサ３６を追加して構成される。エアマットレス１１２の他の構成要素は、エアマットレス１１０の対応する構成要素と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

在床センサ３６は、エアマット１０の上に人が居ることを検出し、検出の結果を示す在床信号を出力するセンサである。ここで、在床センサ３６の構成は、特には限定されない。在床センサ３６は、一例として、エアマット１０の内部の圧力を検出する圧力センサ、ベッド１００にかかる荷重を検出する荷重センサ、エアマット１０の上の静電容量を検出する静電容量センサ、又はエアマット１０の上の熱分布を検出する焦電センサであってもよい。在床センサ３６は、前記圧力、前記荷重、前記静電容量、又は前記熱分布が変化することにより、前記在床信号を出力してもよい。

圧力調整器２２は、静粛性に対する要求の強さに応じてエアポンプ３１を運転する圧力調整器である。圧力調整器２２において、コントローラ４０は、在床センサ３６からＩ／Ｏポート４４を介して前記在床信号を取得する。

次に、上述のように構成されるエアマットレス１１２の動作について、フローチャートを参照しながら、詳細に説明する。

図７は、エアマットレス１１２で実行される条件付き蓄圧動作の一例を示すフローチャートである。この条件付き蓄圧動作では、静粛性に対する要求がそれほど強くないと考えられるときに、エアポンプ３１が運転され、エアが圧力タンク３２に蓄えられる。

まず、静粛性に対する要求の強さが特定される（Ｓ３１）。静粛性に対する要求の強さは、２つの相対的な強弱のうちの何れか一方として特定される。例えば、前記在床信号が取得される場合に、静粛性に対する要求は強いと特定され、前記在床信号が取得されない場合に、静粛性に対する要求はそれほど強くないと特定されてもよい。

静粛性に対する要求が強いと特定された場合（Ｓ３２でＹＥＳ）、エアポンプ３１は運転されず、その結果、良好な静粛性が維持される。

他方、前記要求がそれほど強くないと特定された場合（Ｓ３２でＮＯ）、図３に示される蓄圧動作と同様にしてエアポンプ３１が運転され、エアポンプ３１から吐出されるエアが圧力タンク３２に蓄えられる（Ｓ３３〜Ｓ３６）。

なお、静粛性に対する要求の強さを特定する要件は、利用者が在床か否かには限定されない。例えば、時間帯を要件として、夜間は静粛性に対する要求が強く、昼間は静粛性に対する要求がそれほど強くないと特定してもよい。また、利用者に応じた就寝時間帯をコントローラ４０にあらかじめ設定しておき、前記就寝時間帯は静粛性に対する要求が強く、前記就寝時間帯以外は静粛性に対する要求がそれほど強くないと特定してもよい。

このように、時間帯を静粛性に対する要求の強さの要件とする場合は、例えば、圧力調整器２２に、現在時刻を示すリアルタイムクロック（図示せず）を設け、前記リアルタイムクロックによって示される現在時刻が属する時間帯を特定ことにより、静粛性に対する要求の強さを特定してもよい。

このような条件付き蓄圧動作によれば、静粛性に対する要求が強いと特定された場合を除外してエアポンプ３１を運転するので、静粛性に対する要求がそれほど強くないと考えられる好適な状況において、エアを圧力タンク３２に蓄えておくことができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係るエアマットレスについて、図８〜１１を参照して説明する。実施の形態３に係るエアマットレスは、実施の形態１に係るエアマットレスと比べて、エアマットレスの固さを一定に維持する機能を有する点が異なる。

エアマットレスの固さは、例えば、エアマット１０の内部の圧力があらかじめ設定された管理範囲を逸脱したときに加圧及び減圧を行うことによって、一定に維持される。

しかしながら、前述したエアマットレスでは、圧力タンクのエアを用いることにより、エアポンプを運転することなくエアマットを加圧している。圧力タンクのエアを使い切ってしまうと、加圧のためにエアポンプを運転せざるを得なくなるので、圧力タンクのエアの消費はできる限り抑制したい。

そこで、実施の形態３に係るエアマットレスでは、加圧を行うための条件を最適化することにより、圧力タンクのエアの消費を抑制する。

図８は、実施の形態３に係るエアマットレスの機能的な構成の一例を示すブロック図である。

図８に示されるように、エアマットレス１１３は、図２のエアマットレス１１０における圧力調整器２０を、圧力調整器２３で置き換えて構成される。エアマットレス１１３の他の構成要素は、エアマットレス１１０の対応する構成要素と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

圧力調整器２３は、エアマット１０の内部の圧力を一定に維持するように加圧バルブ３３及び減圧バルブ３４を制御する圧力調整器であり、圧力センサ３７を有している。

圧力センサ３７は、エアマット１０の内部の圧力を測定するセンサであり、エアマット１０へ通じるエアの供給経路に接続されている。圧力センサ３７は、エアマット１０の内部の逐次の（例えば、１０秒おきの）圧力値を示す圧力信号を出力する。

圧力調整器２３において、コントローラ４０は、圧力センサ３７からＩ／Ｏポート４４を介して前記圧力信号を取得する。

また、コントローラ４０は、エアマット１０内の圧力を管理するための目標値をあらかじめ設定されている。前記目標値は、例えば、実施の形態１で説明した圧力設定動作において、利用者の操作に応じて調整された圧力を表す圧力値であってもよく、前記圧力設定動作の結果としてコントローラ４０のＲＯＭ４３に保持されていてもよい。また、前記目標値に対応する管理下限値及び管理上限値が定義される。管理下限値及び管理上限値は、例えば、前記目標値に所定の定数をそれぞれ減算及び加算、若しくは除算及び乗算した値であってもよい。以下では、管理下限値及び管理上限値のことを、それぞれ簡単に、下限値及び上限値と呼ぶ。

次に、上述のように構成されるエアマットレス１１３の動作について、フローチャートを参照しながら、詳細に説明する。

図９は、エアマットレス１１３で実行される圧力調整動作の一例を示すフローチャートである。この圧力調整動作では、圧力値が前記下限値と前記上限値とで定められる管理範囲から逸脱したときの圧力値の変化速度を考慮することにより、圧力調整を行うための条件を最適化している。

まず、エアマット１０の内部の圧力を監視するために、圧力センサ３７から現在の圧力値が取得され（Ｓ４１）、圧力値の単位時間あたりの変化量である変化速度が計算される（Ｓ４２）。ここで、前記変化速度の計算方法は、特には限定されないが、一例として、圧力値が一定の間隔で（例えば、１０秒おきに）取得される場合は、前回取得された圧力値と今回取得された圧力値との差分を前記変化速度として計算してもよい。

現在の圧力値が下限値を下回っている場合（Ｓ５１でＹＥＳ）、前記変化速度が所定のしきい値と比較される（Ｓ５２）。前記変化速度が前記しきい値未満であれば（Ｓ５２でＹＥＳ）、直ちに加圧バルブ３３が開かれる（Ｓ５６）。前記変化速度が前記しきい値以上であれば（Ｓ５２でＮＯ）、所定の待ち時間（例えば、１５分間）待機した後に（Ｓ５３）、新たな圧力値が取得される（Ｓ５４）。

取得された新たな圧力値が依然として前記下限値を下回っていれば（Ｓ５５でＹＥＳ）、加圧バルブ３３が開かれ（Ｓ５６）、そうでなければ（Ｓ５５でＮＯ）、加圧バルブ３３は開かれることなく、ステップＳ４１へ戻って圧力の監視が続けられる。

加圧バルブ３３が開かれた場合は、圧力値の取得、及び、取得された圧力値と前記目標値との比較が、前記圧力値が前記目標値に達するまで行われ、前記圧力値が前記目標値に達することにより、加圧バルブ３３が閉じられる（Ｓ５７〜Ｓ５９）。

他方、現在の圧力値が上限値を上回っている場合（Ｓ６１でＹＥＳ）、前記変化速度が所定のしきい値と比較される（Ｓ６２）。前記変化速度が前記しきい値未満であれば（Ｓ６２でＹＥＳ）、直ちに減圧バルブ３４が開かれ（Ｓ６６）、前記変化速度が前記しきい値以上であれば（Ｓ６２でＮＯ）、前記所定の待ち時間待機した後に（Ｓ６３）、新たな圧力値が取得される（Ｓ６４）。

取得された新たな圧力値が依然として前記上限値を上回っていれば（Ｓ６５でＹＥＳ）、減圧バルブ３４が開かれ（Ｓ６６）、そうでなければ（Ｓ６５でＮＯ）、減圧バルブ３４は開かれることなく、ステップＳ４１へ戻って圧力の監視が続けられる。

減圧バルブ３４が開かれた場合は、圧力値の取得、及び、取得された圧力値と前記目標値との比較が、前記圧力値が前記目標値に達するまで行われ、前記圧力値が前記目標値に達することにより、減圧バルブ３４が閉じられる（Ｓ６７〜Ｓ６９）。

以上の動作が、利用者によって圧力調整の終了が指示されるまで行われる（Ｓ７１）。

上述の圧力調整動作によれば、圧力値が緩やかに変化して管理範囲から逸脱した場合には直ちに圧力調整が行われ、また、圧力値が急激に変化して管理範囲から逸脱した場合には、所定の待ち時間待機した後に、依然として圧力値が管理範囲から逸脱していれば、圧力調整が行われる。その結果、一時的な圧力変化に対して圧力調整を行わないことでエアの消費を抑制し、かつ、非一時的な圧力変化に対して適切に圧力調整を行うことができる。

次に、上述のようにして圧力調整動作を行った場合のエアマット１０の内部の圧力の変化について、圧力値が管理範囲から逸脱したときの圧力値の変化速度を考慮しない場合との比較により、説明する。

図１０は、エアマット１０の内部の圧力の時間変動の一例を示すグラフである。図中の実施例及び比較例は、それぞれ、圧力値が管理範囲から逸脱したときの圧力値の変化速度を考慮する場合としない場合との圧力の変化を表す。また、縦軸に付した目標、上限、及び下限は、前述の目標値、上限値、及び下限値を表す。

時刻Ｔ１０において、利用者による圧力設定動作が終了し、圧力値の目標値、上限値、及び下限値が決定される。

時刻Ｔ１１において、利用者が、例えばトイレなどの所用のため、ベッドを出ることにより、圧力値は急激に低下して下限値を下回る。このとき、実施例によれば、圧力の変化速度が大きいため、加圧は待機される。これに対し、比較例によれば、圧力値が目標値になるように、直ちに加圧が行われる。

時刻Ｔ１２において、利用者がベッドに戻ることにより、圧力値は急激に上昇する。このとき、実施例によれば、時刻Ｔ１１から加圧を待機しているため、圧力値は下限値以上に戻り圧力値の管理範囲からの逸脱は解消される。その後に、圧力値が管理範囲から逸脱していない状態で加圧の待機が終了するので、実施例によれば、結局、加圧は行われない。これに対し、比較例によれば、時刻Ｔ１１で加圧を行っているため、圧力値は上限値を上回り、その結果、圧力値が目標値になるように、直ちに減圧が行われる。

時刻Ｔ１３〜Ｔ１４においても、同様の動作が行われる。

なお、圧力値は、例えば、エア漏れなどに起因する自然減圧のために、緩やかに減少していく。エア漏れは、例えば、エアマット１０や、エアホース３０を含むエアマット１０へのエアの供給経路から生じる可能性があり、完全になくすことは困難である。

時刻Ｔ１５において、そのような自然減圧のために、圧力値が下限値を下回ると、実施例によれば、圧力の変化速度が小さいため、待機することなく直ちに加圧が行われる。

以上の説明から明らかに、実施例では、比較例と異なり、圧力値が管理範囲から逸脱したときの圧力値の変化速度を考慮するので、一時的な圧力変化に対して圧力調整は行われずエアの消費が抑制される。しかも、所定の時間待機した後に圧力値の管理範囲からの逸脱を改めて確認するので、非一時的な圧力変化に対しては適切な圧力調整が行われる。

図１１は、エアマット１０の内部の圧力の時間変動の他の一例を示すグラフである。図１１は、図１０と同様の表記法で表される。図１１の例は、大型のエアマット１０を第１の利用者及び第２の利用者で共用するダブルベッドを想定している。

時刻Ｔ２０において、第１の利用者による圧力設定動作が終了し、圧力値の目標値、上限値、及び下限値が決定される。

時刻Ｔ２１において、第２の利用者がベッドに入ることにより、圧力値は急激に上昇して上限値を上回る。このとき、実施例によれば、圧力の変化速度が大きいため、減圧は待機される。これに対し、比較例によれば、圧力値が目標値になるように、直ちに減圧が行われる。

時刻Ｔ２２において、第２の利用者が、例えばトイレなどの所用のため、ベッドを出ることにより、圧力値は急激に低下する。このとき、実施例によれば、時刻Ｔ２１から加圧を待機しているため、圧力値は上限値以下に戻り圧力値の管理範囲からの逸脱は解消される。その後に、圧力値が管理範囲から逸脱していない状態で加圧の待機が終了するので、実施例によれば、結局、減圧は行われない。これに対し、比較例によれば、時刻Ｔ２１で減圧を行っているため、圧力値は下限値を下回り、その結果、圧力値が目標値になるように、直ちに加圧が行われる。

時刻Ｔ２３において、第２の利用者がベッドに戻ることにより、圧力値は急激に上昇して上限値を上回る。このとき、実施例によれば、圧力の変化速度が大きいため、減圧は待機される。これに対し、比較例によれば、圧力値が目標値になるように、直ちに減圧が行われる。

その後、第２の利用者が眠りについた場合、時刻Ｔ２４において、圧力値が上限値を上回っている状態で減圧の待機が終了するので、実施例によれば、この時点で、圧力値が目標値になるように、減圧が行われる。

さて、時刻Ｔ２５において、第１の利用者が起床してベッドを出ることにより、圧力値は急激に低下して下限値を下回る。このとき、実施例によれば、圧力の変化速度が大きいため、加圧は待機される。

その後、第１の利用者がベッドに戻らなかった場合、時刻Ｔ２６において、圧力値が下限値を下回っている状態で加圧の待機が終了するので、実施例によれば、この時点で、圧力値が目標値になるように、加圧が行われる。

以上の説明から明らかに、実施例では、比較例と異なり、圧力値が管理範囲から逸脱したときの圧力値の変化速度を考慮するので、一時的な圧力変化に対して圧力調整は行われずエアの消費が抑制される。しかも、所定の時間待機した後に圧力値の管理範囲からの逸脱を改めて確認するので、非一時的な圧力変化に対しては適切な圧力調整が行われる。

（変形例）
以上、本発明の実施の形態に係るエアマットレスについて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施した形態は、本発明の範囲内に含まれ得る。

例えば、エアポンプ３１、圧力タンク３２、加圧バルブ３３、及びエアマット１０で構成される空気圧回路は、上述の例には限定されない。例えば、圧力タンク３２に１つの開口を有する圧力タンクを用いて、当該１つの開口をエアポンプ３１と加圧バルブとの間のエアの経路に接続してもよい。

また、実施の形態では、エアマット１０へのエアの供給は、エアポンプ３１を停止した状態で、圧力タンク３２から行うと説明したが、特定の場合には、加圧バルブ３３を開いた状態でエアポンプ３１を運転して、エアポンプ３１からエアマット１０に直接エアを供給しても構わない。そのような特定の場合には、例えば、圧力タンク３２の内部の圧力がエアマット１０の内部の圧力と同程度しかない場合など、圧力タンク３２からエアマット１０へエアを供給できないことが明らかな場合が含まれる。

また、実施の形態３で説明した圧力調整方法は、圧力タンクを持たず、エアをエアポンプからエアマットに直接充てんする（つまり、エアマットを加圧するときには必ずエアポンプが運転される）構成のエアマットレスに適用することもできる。

そのようなエアマットレスは、エアを吐出するエアポンプと、前記エアポンプから吐出される前記エアが充てんされるエアマットと、前記エアマット内の圧力を示す逐次の圧力値を出力する圧力センサと、前記エアポンプの運転を制御するコントローラと、を備えるエアマットレスであって、前記コントローラは、前記エアマット内の圧力の目標値をあらかじめ指定され、前記圧力センサから出力される前記圧力値の変化速度を計算し、前記圧力値が所定のしきい値未満の変化速度で前記目標値に対応する管理下限値を下回った場合に、前記エアポンプを運転する。

また、前記コントローラは、前記圧力値が前記しきい値以上の変化速度で前記管理下限値を下回った場合、所定の時間が経過するまで待ち、その後に前記圧力センサから出力される圧力値が前記管理下限値を下回っている場合に、前記エアポンプを運転してもよい。

このような構成によれば、圧力値が管理下限値を下回ったときの圧力値の変化速度を考慮して前記エアポンプを運転するので、一時的な圧力変化に対してエアポンプは運転されず騒音の発生が抑制される。しかも、所定の時間待機した後に圧力値を改めて確認することで、非一時的な圧力低下に対しては適切にエアポンプを動作させて、圧力を上昇させることができる。

本発明は、エアマットレスとして、一般家庭、医療施設、介護施設、及び宿泊施設などにおいて、広く利用できる。

１０、１０ａ、１０ｂ エアマット
１１ エアセル
２０、２１、２２、２３ 圧力調整器
３０、３０ａ、３０ｂ エアホース
３１ エアポンプ
３２ 圧力タンク
３３ 加圧バルブ
３４ 減圧バルブ
３５ａ、３５ｂ 選択バルブ
３６ 在床センサ
３７ 圧力センサ
３８ リモコンインターフェース
４０ コントローラ
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ Ｉ／Ｏポート
５０ リモコン
１００ ベッド
１１０、１１１、１１２、１１３ エアマットレス
１２０ ベース
１３０ フレーム

Claims (8)

1. エアを吐出するエアポンプと、
   前記エアポンプから吐出された前記エアを蓄える圧力タンクと、
   加圧バルブと、
   前記加圧バルブを介して前記圧力タンクに接続され、前記加圧バルブが開いているときに、前記圧力タンクに蓄えられている前記エアが充てんされるエアマットと、
   を備えるエアマットレス。
2. 前記エアポンプ、前記圧力タンク、前記加圧バルブ、及び前記エアマットが、この順に直列に接続されて空気圧回路を構成している、
   請求項１に記載のエアマットレス。
3. 前記エアマットレスは、前記エアポンプの運転及び前記加圧バルブの開閉を制御するコントローラをさらに備え、
   前記コントローラは、前記エアポンプが停止している状態で前記加圧バルブを開く、
   請求項１に記載のエアマットレス。
4. 前記エアマットレスは、さらに、現在時刻を示すリアルタイムクロックを備え、
   前記コントローラは、前記エアポンプの運転開始時刻をあらかじめ記憶しており、前記リアルタイムクロックが示す現在時刻が前記運転開始時刻になったときに、前記加圧バルブを閉じた状態で前記エアポンプを運転する、
   請求項３に記載のエアマットレス。
5. 前記エアマットレスは、さらに、前記エアマットの上に人が居ることを検出する在床センサを備え、
   前記コントローラは、前記在床センサにて前記エアマットの上に人が居ることが検出されていないときに、前記加圧バルブを閉じた状態で前記エアポンプを運転する、
   請求項３又は４に記載のエアマットレス。
6. 前記エアマットレスは、さらに、前記エアマット内の圧力を示す逐次の圧力値を出力する圧力センサを備え、
   前記コントローラは、前記エアマット内の圧力の目標値をあらかじめ指定され、前記圧力センサから出力される前記圧力値の変化速度を計算し、前記圧力値が所定のしきい値未満の変化速度で前記目標値に対応する管理下限値を下回った場合に、前記加圧バルブを開く、
   請求項３〜５の何れか１項に記載のエアマットレス。
7. 前記コントローラは、前記圧力値が前記しきい値以上の変化速度で前記管理下限値を下回った場合、所定の時間が経過するまで待ち、その後に前記圧力センサから出力される圧力値が前記管理下限値を下回っている場合に、前記加圧バルブを開く、
   請求項６に記載のエアマットレス。
8. 前記エアマットレスは、前記エアマットに接続され、前記コントローラによって開閉を制御され、前記エアマット内のエアを排出するための減圧バルブをさらに備え、
   前記コントローラは、前記圧力値が前記目標値に対応する管理上限値を上回った場合、所定の時間が経過するまで待ち、その後に前記圧力センサから出力される圧力値が前記管理上限値を上回っている場合に、前記減圧バルブを開く、
   請求項６又は７に記載のエアマットレス。

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