JP2016028663A - エアマットレス - Google Patents

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具章 京藤
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Abstract

【課題】利用者の目覚めを促すために適したエアマットレスを提供すること。
【解決手段】各々が独立してエアを保持する複数のエアセルと、前記複数のエアセルの各々の圧力を調整する圧力調整器と、を備え、前記圧力調整器は、前記複数のエアセルの各々を、利用者が前記エアセル上に居る状態で前記エアセル内のエア量を変化させたときに前記エアセル内のエアの変化量に対するエアセル内の圧力の変化率が変化する変化点の状態に設定する予備加圧(S11〜S15)と、前記予備加圧の後、前記複数のエアセルに順次エアを充てんし、かつ前記複数のエアセルから順次前記エアを排出する動的加圧(S23)と、を行う。
【選択図】図3

Description

本発明は、エアマットレスに関し、特には、エアマットレスの上で眠っている利用者の目覚めを促す技術に関する。
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体を支持可能なマットレスを形成する。
従来、前記複数のエアセルを不同に膨らませることによってエアマットの上面に凹凸及び上下運動を意図的に発生させ、それにより、利用者をマッサージするエアマットレスが周知となっている(例えば、特許文献1)。本明細書では、そのような凹凸及び上下運動を総称して、ウェーブ又はウェーブ動作と言う。単にウェーブ又はウェーブ動作と言う場合、エアセルを膨らませる順序は特には限定されない。
特許文献1は、ロータリーバルブを用いることにより、隣接するエアセルを順次滑らかに膨らませることができるエアマットを開示している。特許文献1のエアマットには、前記エアセルを足から首に向かって順次膨らませるモードや、前記エアセルを首から足に向かって順次膨らませるモードなど、異なるウェーブ動作のパターンに対応する複数のモードが設けられている。前記エアマットは、そのような複数のモードの中から、利用者によって選択されたモードに対応するウェーブ動作を行う。
実開平6−439号公報
本発明者は、エアマットレスのウェーブ動作によって、前記エアマットレスの上で眠っている利用者の目覚めを促す技術を検討している。エアマットレスにウェーブ動作を発生させることは、例えば、特許文献1に記載の技術をもって可能である。
しかしながら、本発明者は、ウェーブ動作を目覚まし応用に用いる場合に、従来のマッサージ応用では考慮されない特有の課題があることを指摘する。例えば、起床事象が発生したときに遅滞なくウェーブ動作を開始することや、眠っている利用者を安全に保持することは、そのような課題の一例である。
本発明は、そのような課題を解決すべくなされたものであり、利用者の目覚めを促すために適した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、各々が独立してエアを保持する複数のエアセルと、前記複数のエアセルの各々の圧力を調整する圧力調整器と、を備え、前記圧力調整器は、前記複数のエアセルの各々を、利用者が前記エアセル上に居る状態で前記エアセル内のエア量を変化させたときに前記エアセル内のエアの変化量に対するエアセル内の圧力の変化率が変化する変化点の状態に設定する予備加圧と、前記予備加圧の後、前記複数のエアセルに順次エアを充てんし、かつ前記複数のエアセルから順次前記エアを排出する動的加圧と、を行う。
このような構成によれば、前記予備加圧において前記エアセルを前記変化点の状態に設定しておくので、前記動的加圧の際に、利用者の目覚めを促すための前記エアセルの運動が直ちに開始される。これにより、起床事象が発生したときに、利用者は遅滞なく刺激を受けることができる。前記変化点の状態にある前記エアセルは、利用者の体重がかかっている部分ではエアが入っていないシート状になる。そのため、前記予備加圧を、例えば利用者の就寝前に行っておいても、利用者の寝心地への影響はほとんどない。
また、前記動的加圧の際に前記エアセルの運動が直ちに開始されるので、前記動的加圧の際に前記エアセルに充てんするエア量が少なくて済む。これにより、エアポンプの小型化や、騒音低減の効果も期待できる。
また、前記圧力調整器は、前記動的加圧の開始時刻を示す時刻情報を保持しており、前記開始時刻が到来するまでに前記予備加圧を行い、前記開始時刻が到来したときに前記動的加圧を行ってもよい。
このような構成によれば、設定時刻の到来を起床事象として、前記設定時刻が到来したときに遅滞なく、利用者に起床ための刺激を与えることができる。
また、前記複数のエアセルは、利用者が横臥するための略矩形の横臥領域内に、当該横臥領域の長手方向に並んで配置されており、前記圧力調整器は、前記動的加圧において、前記エアセルへのエアの充てんと前記エアセルからのエアの排出とを、前記複数のエアセルの並び順に行ってもよい。
このような構成によれば、前記利用者の目覚めを促す動作として、前記複数のエアセルを伝搬していく上下運動を発生させることができる。以下では、エアセルを並び順に膨らませることによって発生する上下運動のことを、狭義のウェーブ動作と言うことがある。
また、前記エアマットレスは、さらに、前記横臥領域の外側に前記横臥領域の2つの長辺に沿って配置されている複数の副エアセルを備え、前記圧力調整器は、前記予備加圧において、前記複数の副エアセルにエアを略満充てんしてもよい。
このような構成によれば、前記副エアセルによって前記利用者の体を前記横臥領域内に保持することができる。
また、前記圧力調整器は、前記動的加圧を、前記エアセルに充てんしかつ前記エアセルから排出するエアの量を徐々に増加させながら繰り返してもよい。
このような構成によれば、例えば前記利用者がなかなか起床しない場合に、前記利用者に徐々に増加する刺激を与えることにより前記利用者の目覚めを促すことができる。
また、前記エアマットレスは、さらに、前記横臥領域において前記複数のエアセルの下部に配置され、前記エアポンプから吐出されるエアを保持する下部エアセルを備えてもよい。
このような構成によれば、一般的なエアベッドで用いられる前記下部エアセルの上に、前記複数のエアセルを配置してなるエアマットレスにおいて、前述した特徴的な予備加圧及び動的加圧を行うことができる。
本発明の一態様に係るエアマットレスによれば、利用者の目覚めを促すために適したエアマットレスを提供することができる。
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に係るエアマットの圧力の変化点を説明する図である。 実施の形態2に係るエアマットの構成の一例を示す上面図である。 実施の形態2に係るエアマットの使用例を示す正面図である。 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。
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。実施の形態1では、一般的なエアマットの上に、利用者の目覚めを促すための上下運動(前述のウェーブ動作)を行うエアマットを配置した構造が例示される。
図1に示されるように、ベッド100は、エアマットレス110、ベース120、及びフレーム130を備えている。また、図示はしていないが、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。
以下の説明では、XY平面においてフレーム130の内方に位置する略矩形の領域を横臥領域140と呼ぶ。横臥領域140は、利用者が横臥するための領域である。図1の例では、利用者は、横臥領域140内でY方向に横たわることを想定している。
ベース120は、ベース120の上部に配置される部材及び利用者を支えるため部材であり、例えば、木材又は金属などで構成されてもよい。
フレーム130は、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部材であり、例えば、ウレタンなどの発泡材で構成されてもよい。
エアマットレス110は、エアマット10、12、圧力調整器20、及びエアホース31、32から構成される。エアホース31は、エアホース30に束ねられていてもよい。
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。複数のエアセル11は、横臥領域140に、例えばY方向に、並んで配置されている。個々のエアセル11は、気密性を有する袋であり、例えばウレタンなどのシート材で構成されてもよい。
エアマット12は、少なくとも1つのエアセル13から構成される。エアセル13は、横臥領域140において、複数のエアセル11の下方に配置されている。エアセル13は、気密性を有する袋であり、例えばウレタンなどのシート材で構成されてもよい。
圧力調整器20は、エアホース31、32を介して、エアセル11、13にエアを充てんし、かつエアセル11、13からエアを排出することにより、エアセル11、13の各々の圧力を調整する装置である。圧力調整器20は、例えば、利用者からリモコン60を介して行われる指示に従って、エアセル11、13の圧力調整を行ってもよい。
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、圧力調整器20の内部に、エアポンプ40、選択バルブ41、42、排気バルブ43、44、圧力センサ45、リモコンインターフェース46、及びコントローラ50を有している。図2の例では、エアホース31、選択バルブ41、及び排気バルブ43は、エアセル11と一対一に設けられている。
エアポンプ40は、コントローラ50から運転の開始と停止とを制御され、エアを吐出するコンプレッサである。
選択バルブ41の各々は、コントローラ50から開閉を制御されるバルブであり、一端がエアポンプ40に接続され、他端が対応するエアホース31に接続されている。選択バルブ41が開いている状態でエアポンプ40を運転することにより、エアポンプ40から吐出されたエアが対応するエアホース31を介して対応するエアセル11に充てんされる。
選択バルブ42は、コントローラ50から開閉を制御されるバルブであり、一端がエアポンプ40に接続され、他端がエアホース32に接続されている。選択バルブ42が開いている状態でエアポンプ40を運転することにより、エアポンプ40から吐出されたエアがエアホース32を介してエアセル13に充てんされる。
排気バルブ43は、コントローラ50から開閉を制御されるバルブであり、一端が対応する選択バルブ41からエアセル11までのエアの流通経路に接続され、他端が大気に開放されている。排気バルブ43が開いているときに、対応するエアセル11に充てんされていたエアが対応するエアホース31を介して排出される。
排気バルブ44は、コントローラ50から開閉を制御されるバルブであり、一端が選択バルブ42からエアセル13までのエアの流通経路に接続され、他端が大気に開放されている。排気バルブ44が開いているときに、エアセル13に充てんされていたエアがエアホース32を介して排出される。
圧力センサ45は、エアセル11、13の中から選択バルブ41、42を介して連通されるエアセルの内部の圧力を測定するセンサであり、エアポンプ40から選択バルブ41、42までのエアの流通経路に接続されている。圧力センサ45は、前記エアセルの内部の逐次の圧力値を示す圧力信号を出力する。
リモコンインターフェース46は、リモコン60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、又は電波で送信されてもよく、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46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50は、エアポンプ40の運転、選択バルブ41、42の開閉、及び排気バルブ43、44の開閉を制御するコントローラである。コントローラ50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)51、RAM(Random Access Memory)52、ROM(Read Only Memory)53、及びI/O(Input/Output)ポート54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50では、CPU51が、ROM53に記憶されている所定のプログラムを、RAM52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50は、圧力センサ45及びリモコンインターフェース46から、I/Oポート54を介して、それぞれ前記圧力信号、前記リモコン信号を取得する。また、エアポンプ40、選択バルブ41、42、及び排気バルブ43、44の各々へ、I/Oポート54を介して制御信号を供給する。
圧力調整器20には、さらに、前記制御信号を増幅するためのドライバ回路(図示せず)が設けられていてもよい。
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の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、利用者によるリモコン60の操作によって、エアマットレス110が目覚ましモードにセットされることにより開始される。目覚ましモードでは、あらかじめ定められた時刻の到来が、起床事象の一例である。当該時刻は、例えば、利用者によるリモコン60の操作によって、コントローラ50に設定されるものとする。
図3には、起床事象が発生する前に行われる予備加圧と、起床事象が発生したときに行われる動的加圧とが示されている。前記予備加圧は、例えば、エアマットレス110が目覚ましモードにセットされるとすぐに行われ、前記動的加圧は、設定された時刻が到来したときに行われる。前記動的加圧では、前述のウェーブ動作が行われる。
予備加圧では、まず、利用者が在床か(つまり、利用者がエアセル11の上に居るか)否かが判断される(S11)。利用者の在床を判断するための方法は特には限定されないが、一例として、圧力センサ45でエアセル13の圧力を測定し、当該圧力が、人の動きに対応する程度の速さで変化することにより、利用者が在床していると判断してもよい。その他にも、ベッド100にかかる荷重を検出する荷重センサ、エアマットレス110の上の静電容量を検出する静電容量センサ、又はエアマットレス110の上の熱分布を検出する焦電センサを用いて、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、利用者の在床を判断してもよい。
利用者がエアセル11の上に居ると判断されると(S11でYES)、各エアセル11が、変化点の状態に設定される(S12〜S14)。当該変化点について、図4を参照して、詳しく説明する。
図4は、利用者がエアセル11の上に居る状態での、エアの充てん量に対するエアセル11の内部の圧力を示すグラフである。
エアセル11が完全にしぼんでいる状態P1からエアを充てんしていくと、利用者の体重がかかっていないエアセル11の部分が、まず膨らみ始める。状態P1から、利用者の体重がかかっていない部分がエアで満たされた状態P2に至るまで、エアセル11の内部の圧力はエアを充てんしてもほとんど上昇しない。
状態P2を超えてさらにエアを充てんすると、充てんされたエアの圧力によって利用者の体が持ち上がる。そうなると、状態P2から、エアセル11に上限の圧力でエアが充てんされた満充てんの状態P3に至るまで、エアセル11の内部の圧力は充てんされるエアの量に応じて明確に上昇する。
このように、利用者がエアセル11の上に居る状態でエアセル11にエアを充てんするとき、充てんされるエアの量に対する圧力の変化率が所定のしきい値を超えて変化する点が特定される。この点が、前記変化点に対応する。エアセル11からエアを排出するときにも、同じ変化点が特定される。
すなわち、前記変化点は、利用者がエアセル11の上に居る状態でエアセル11内のエア量を変化させたときに前記エアセル11内のエアの変化量に対するエアセル11の圧力の変化率が変化する点として定義される。
前記変化点の状態にあるエアセル11にさらにエアを充てんすると、利用者の体は直ちに持ち上がる。また、前記変化点の状態にあるエアセル11は、利用者の体重がかかっている部分ではエアが入っていないシート状になるので、利用者の寝心地への影響もほとんどない。
そこで、エアマットレス110では、利用者の寝心地を損なわず、かつ設定時刻が到来したときに直ちにウェーブ動作を開始できるように、設定時刻が到来する前に、エアセル11を前記変化点の状態に設定しておく。
エアセル11を前記変化点の状態に設定するための方法は特には限定されないが、一例として、利用者がエアセル11上に居る状態で、エアセル11へのエアの充てん及びエアセル11からのエアの排出のうちの何れか一方を行いながら、圧力センサ45からエアセル11の圧力値を逐次に取得し、前記圧力値の変化率が所定のしきい値よりも大きく変化したときに、前記エアの充てん及び排出のうちの前記一方を停止してもよい。
また、エアマットレス110が同じ利用者によって繰り返し利用される場合は、エアの充てん又は排出のうちの前記一方を行った時間をコントローラ50にて記憶しておいてもよい。そのような時間は、変化点の状態に設定するためにエアセル11に充てんし又は排出するエアの量に対応する。予備加圧を再度行う際には、エアの充てん及び排出のうちの前記一方を、コントローラ50に記憶されている前記時間行うことで、エアセル11を前記変化点の状態に設定することもできる。
再び図3を参照して、エアマットレス110は、予備加圧を行った後、設定時刻が到来するまで待機している(S21でNO)。
設定時刻が到来すると(S21でYES)、まず、ウェーブ動作のためにエアセル11に充てんされかつエアセル11から排出されるべきエアの量が初期値に設定される(S22)。当該エアの量は、例えば、エアセル11にエアを充てんする時間及びエアセル11からエアを排出する時間によって設定されてもよい。
そして、エアセル11に順次、設定された量のエアを充てんしかつ排出していくことにより、エアマット10の上面にウェーブを発生させる(S23)。利用者が起床しない場合(S24でNO)、エア量の設定値が増やされ(S25)、より多くの量のエアによって動的加圧が繰り返される。これにより、利用者は、徐々に大きくなっていく刺激によって目覚めを促される。
利用者が起床したと判断されると(S24でYES)、全てのエアセル11からエアが排出される(S26)。利用者の起床を判断する方法は特には限定されないが、一例として、リモコン操作による目覚ましモードの解除か、又は、利用者の離床動作に対応する程度の速さ及び大きさでエアセル11に生じる圧力の低下を検出することによって、利用者が起床したと判断してもよい。
以上説明したように、エアマットレス110によれば、予備加圧においてエアセル11を変化点の状態に設定しておくので、動的加圧の際にエアセル11でのウェーブ動作が直ちに開始される。これにより、設定時刻の到来により遅滞なくウェーブ動作を開始することが可能になる。前記変化点の状態にあるエアセル11は、利用者の体重がかかっている部分ではエアが入っていないシート状になるので、利用者の寝心地への影響はほとんどない。
また、予備加圧によって、前記動的加圧の際にエアセル11でのウェーブ動作が直ちに開始されるので、前記動的加圧の際にエアセル11に充てんするエア量が少なくて済む。これにより、エアポンプの小型化や、騒音低減の効果も期待できる。
(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5、6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、ウェーブ動作を行うためのエアマットに、眠っている利用者を安全に保持するための構成が追加される点が異なっている。
図5は、実施の形態2に係るエアマット14の構成の一例を示す上面図である。
図5に示されるように、エアマット14は、図1のエアマット10に、横臥領域140の外側でかつ横臥領域140の2つの長辺に沿って、副エアセル15を追加して構成される。エアセル11がエアホース31で圧力調整器20に接続されているのと同様に、副エアセル15もまた図示していないエアホースで圧力調整器20に接続されている。副エアセル15には、前述した予備加圧において、略満充てんの状態にエアが充てんされる。
図6は、予備加圧の後のエアマット14の使用例を示す正面図である。前述したように、予備加圧において、エアセル11は、変化点の状態に設定され、利用者の体重がかかっていない部分はエアで満たされ、利用者の体重がかかっている部分はエアが入っていないシート状になる(図4の状態P2)。この状態では、エアセル11のエアが入っている部分は、利用者の寝返りなどの動きに伴って容易に移動する。
そこで、図6に示されるように、利用者の横臥領域140からの逸脱(例えば、ベッドからの転落)を防止するために、副エアセル15を設ける。これにより、利用者の体は、利用者が眠っている間も、副エアセル15によって安全に保持される。
(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、圧力調整器の構成は、図2に示される圧力調整器20の構成には限定されない。図7に示される圧力調整器21のように、排気バルブ43、45の代わりに、排気バルブ47を設けてもよい。排気バルブ47は、エアポンプ40から選択バルブ41、42までのエアの流通経路に接続され、エアポンプ40が停止している状態で、選択バルブ41、42を介して、対応するエアマット11、13内のエアを排出する。
また、図示はしていないが、選択バルブ41、42を、エアセル11、13のうちの1つのエアセルとエアポンプ40とを選択的に接続するロータリーバルブで置き換えても構わない。
このように、圧力調整器には、エアセル11、13の各々の圧力を調整するための、周知のあらゆる構成を採用することができる。
また、動的加圧では、エアセル11の並び順にエアを充てんしかつ排出していく、狭義のウェーブ動作を行ってもよい。また、狭義のウェーブ動作に代えて、若しくは、狭義のウェーブ動作に加えて、エアセル11にランダムな順序でエアを充てんし排出する動作を行ってもよい。また、コントローラに複数の順序パターンを記憶しておき、利用者によって選択される順序パターンで動的加圧を行ってもよい。どのような順序で動的加圧を行うにしても、予備加圧が行われているために、動的加圧が開始されると、利用者はエアセルによって直ちに持ち上げられ、目覚めを促すための刺激が遅滞なく与えられる。
さらにまた、動的加圧を開始するための起床事象は、設定時刻の到来には限定されない。例えば、火災などの非常事態の発生は起床事象の他の一例である。非常事態の発生時に、利用者に目覚めを促すための刺激を遅滞なく与えられることは、実用上極めて大きな意義を有する。
本発明は、利用者の目覚めを促すために適した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、12、14 エアマット
11、13、15 エアセル
15 副エアセル
20 圧力調整器
30、31、32 エアホース
40 エアポンプ
41、42 選択バルブ
43、44、47 排気バルブ
45 圧力センサ
46 リモコンインターフェース
50 コントローラ
51 CPU
52 RAM
53 ROM
54 I/Oポート
60 リモコン
100 ベッド
110 エアマットレス
120 ベース
130 フレーム
140 横臥領域

Claims (6)

  1. 各々が独立してエアを保持する複数のエアセルと、
    前記複数のエアセルの各々の圧力を調整する圧力調整器と、を備え、
    前記圧力調整器は、
    前記複数のエアセルの各々を、利用者が前記エアセル上に居る状態で前記エアセル内のエア量を変化させたときに前記エアセル内のエアの変化量に対するエアセル内の圧力の変化率が変化する変化点の状態に設定する予備加圧と、
    前記予備加圧の後、前記複数のエアセルに順次エアを充てんし、かつ前記複数のエアセルから順次前記エアを排出する動的加圧と、を行う、
    エアマットレス。
  2. 前記圧力調整器は、前記動的加圧の開始時刻を示す時刻情報を保持しており、前記開始時刻が到来するまでに前記予備加圧を行い、前記開始時刻が到来したときに前記動的加圧を行う、
    請求項1に記載のエアマットレス。
  3. 前記複数のエアセルは、利用者が横臥するための略矩形の横臥領域内に、当該横臥領域の長手方向に並んで配置されており、
    前記圧力調整器は、前記動的加圧において、前記エアセルへのエアの充てんと前記エアセルからのエアの排出とを、前記複数のエアセルの並び順に行う、
    請求項1又は2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、
    前記横臥領域の外側に前記横臥領域の2つの長辺に沿って配置されている複数の副エアセルを備え、
    前記圧力調整器は、前記予備加圧において、前記複数の副エアセルにエアを略満充てんする、
    請求項3に記載のエアマットレス。
  5. 前記圧力調整器は、前記動的加圧を、前記エアセルに充てんしかつ前記エアセルから排出するエアの量を徐々に増加させながら繰り返す、
    請求項1〜4の何れか1項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、前記横臥領域において前記複数のエアセルの下部に配置され、前記エアポンプから吐出されるエアを保持する下部エアセルを備える、
    請求項1〜5の何れか1項に記載のエアマットレス。
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