JP2017042454A - マットレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】褥瘡（床ずれ）の防止のため、ユーザの体動を的確に把握し、体位の変換を容易ならしめるマットレス装置を提供する。【解決手段】マットレス装置１は、短手方向に延在し、互いに独立して給排気可能な複数の主エアセル２１を長手方向に並設して有するマットレス本体２と、マットレス本体２の上面にわたって敷設され、ユーザの体圧分布を検出するシート状の体圧センサ５と、体圧分布を表示する表示部６３、及び体圧分布から求められたユーザの短手方向と長手方向の重心位置を記録する記憶部６４１を有する操作部６と、を備え、表示部６３が前記記憶部に記憶された前記重心位置を各々の方向毎に時系列に表示可能であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、マットレス装置に関する。

病院では看護師が、介護施設では介護福祉士が、交代で患者又は被介護者の対応を行うが、その対応の中でも、患者又は被介護者の寝返りを介助して褥瘡（床ずれ）が生じないようにすることが重要とされているものの、その前提として患者又は被介護者がどの程度の時間でどのような体位にあったかを的確に把握することが困難であった。

この点、従来、例えば特許文献１は、支点の変換および体圧の分散を容易に行うことに汎用対応可能な床ずれ防止装置およびこれを組み込んだベッドを提供することを目的として、セル本体と、該セル本体内に、モータと、該モータの出力を減速する減速装置と、減速したモータの回転運動を直動運動に変換する回転・直動変換器と、該回転・直動変換器の出力軸に連結された荷重保持体と、および荷重保持体の高さ方向の位置を検出する荷重検出部を一体的にして設けてセル駆動体を構成し、複数のセル駆動体を格子状に配設し、かつ各荷重検出部からの荷重を入力し、組み込まれた予め定められた床ずれ防止モードに従って各モータの駆動制御を行う制御装置を設けてベッドに使用する床ずれ防止装置を構成する点を、開示している。

しかし、特許文献１の床ずれ防止装置では、患者又は被介護者の寝返りなどの体位変化を重心位置の変化の軌跡として捉えており、どの程度の時間でどのような体位にあったかを把握して、看護師や介護福祉士などの介助者、又は体位変換装置によって、患者又は被介護者を適切なタイミングで適切な体位に変換させることが困難であるという問題があった。

特開２００５−１７６８９５号公報

本発明は上述のような課題に鑑み、褥瘡（床ずれ）の防止のため、ユーザの体動を的確に把握し、体位の変換を容易ならしめるマットレス装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、マットレス装置であって、短手方向に延在し、互いに独立して給排気可能な複数の主エアセルを長手方向に並設して有するマットレス本体と、前記マットレス本体の上面にわたって敷設され、ユーザの体圧分布を検出するシート状の体圧センサと、前記体圧分布を表示する表示部、及び前記体圧分布から求められた前記ユーザの前記短手方向と前記長手方向の重心位置を記録する記憶部を有する操作部と、を備え、前記表示部が前記記憶部に記憶された前記重心位置を各々の方向毎に時系列に表示可能であることを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記マットレス本体の下に配置され、互いに独立して給排気可能な左下肢用エアセル、右下肢用エアセル、左上体用エアセル及び右上体用エアセルを含む体位変換エアセルをさらに備え、前記重心位置の空間的及び時間的な変動に応じて、前記ユーザを体位変換するときは、前記体位変換エアセルに含まれる各エアセルのうち少なくとも１つを作動させるようにしてもよい。

本発明によれば、褥瘡（床ずれ）の防止のため、ユーザの体動を的確に把握し、体位の変換を容易ならしめるマットレス装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るマットレス装置を模式的に分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るマットレス装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係るマットレス装置の層構造を示す図であって、（ａ）は主エアセルとウレタンフォームとの組合せ、（ｂ）は主エアセルと副エアセルとの組合せをそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係るマットレス装置にユーザが横臥している状態を示す図であって、（ａ）は仰臥位でマットレス装置が安定重視の場合、（ｂ）は仰臥位でマットレス装置が徐圧重視の場合、（ｃ）は座位でマットレス装置が背上げされている場合をそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係る体位変換エアセルの動作を示す図であって、（ａ）は仰臥位の状態を、（ｂ）の左図は右下肢用エアセルを膨張させてユーザの右膝を持ち上げた状態を、同じく右図は右上体用エアセルを膨張させてユーザの右上体を持ち上げて左側臥位にさせた状態をそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係る体圧センサを示す図であって、（ａ）はその断面視を、（ｂ）は平面視をそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係る給排気機構の制御基板のブロック図である。 本発明の実施形態に係る操作部の画面表示を示す図であって、（ａ）はメインメニューを表示する場合、（ｂ）は便利機能として左右の重心位置の変化（体動ログ）を表示する場合、（ｃ）便利機能として上下の重心位置の変化（体動ログ）を表示する場合をそれぞれ示す。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

＜マットレス装置１の全体構成＞
図１は、本実施形態に係るマットレス装置１を模式的に示す図であって、マットレス装置１は、図１に示すように、マットレス本体２と、体位変換エアセル３と、給排気機構４と、体圧センサ５と、操作部６と、を備えている。マットレス本体２の下側には体位変換エアセル３が、マットレス本体２の上側にはシート状の体圧センサ５が、それぞれ敷設される。マットレス本体２及び体位変換エアセル３に対しては給排気機構４が接続されており、操作部６の操作によって、圧縮空気の給排気による与圧／徐圧を施す。マットレス装置１は、ベッド７上に配置され、ユーザ（患者、被介護者などの利用者）の利用に供される。

マットレス装置１の構成を、ブロック図で表した図２を参照してさらに説明する。なお、図２では、実線の矢印でエアのルートを、破線の矢印で制御のルートを示している。マットレス本体２は給排気可能な複数のマイクロエアセル（後述する主エアセル）２１を有するエアマットレスであり、ここでは、複数のマイクロエアセル２１を４つの系統Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に分けている例を示している。個々のマイクロエアセル２１は各別に独立して給排気が可能であるが、４つの系統Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４は、「Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，・・・」のように順番に配列され、４つ毎に同じ系統となっている。

給排気機構４を構成するポンプケース４１にはエアポンプ４２が設けられており、マイクロエアセル用分配弁４４を介してマイクロエアセル２１の４つの系統Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に給排気し、個々のマイクロエアセル２１に与圧／徐圧を施す。エアポンプ４２は、ポジショニングセル（前述の体位変換エアセル）３に対しても、ポジショニング用分配弁４３を介して給排気する。ポジショニングセル３は、後述するように、ユーザの身体の上体左右と下肢左右に対応する４つのセルから構成されており、給排気も４つの系統Ｒ１，Ｌ１，Ｒ２，Ｌ２ごとに行なわれ、個々のポジショニングセル３に与圧／徐圧を施す。マイクロエアセル用分配弁４４及びポジショニング用分配弁４３は、それぞれ、ロータリーハブ４３１，４４１、ディストリビューターバルブ４３２，４４２、モータ４３３，４４３を備えている。

ポンプケース４１には、以上に加えて、マットレス装置１の各部を制御する制御基板４５、制御基板４５に設けられてエアポンプ４２からの給排気を測定する圧力センサ４５１、マイクロエアセル用分配弁４４及びポジショニング用分配弁４３のディストリビューターバルブ４３２，４４２の位置を検出する手段としてのフォトインタラプタ４６，４７、マットレス本体２の足元のエアダクトから送風するブロワー４８、スイッチング電源４９が設けられている。なお、図２には、ポンプケース４１外にマットレス本体２を暖めるヒーター８を設けた例を示しているが、制御基板４５はヒーター８の動作も制御する。

体圧センサ５は、詳しくは後述するが、シート状のものであって、マットレス本体２を覆うように敷設されており、体圧センサ５の上に臥位又は座位をとるユーザの体圧分布をきめ細かく測定する。測定された体圧分布データは、操作部６に送られる。

操作部６を構成するリモコンケース６１には、タッチパネル６２、表示部としての液晶ディスプレイ６３、記憶部６４１を有する操作基板６４、ＬＥＤ６５、タクトスイッチ（登録商標）６６が設けられている。なお、図２では記憶部６４１を操作基板６４に設けているが、記憶部６４１は、操作基板６４とは別途に独立して設けてもよい。操作部６は、ポンプケース４１の制御基板４５を操作するほか、スイッチング電源４９のＯＮ／ＯＦＦ、体圧センサ５から送られたユーザの体圧分布データの取得及び表示、体圧分布データに基づく重心位置の算出、記憶及び表示などを行なう。以下、個々の構成要素について、各別に説明する。

＜マットレス本体２＞
図１に戻り、マットレス本体２は、中空で膨張可能であってマットレス本体２の短手方向に延在し、長手方向に並設された複数の主エアセル２１と、主エアセル２１を収納する収納部２２から構成されている。なお、図１では、主エアセル２１がマットレス装置１の長手方向に１６本並設された例を示しているが、その数はこれに限られるものではない。後述するように、例えば３０本並設しもよい。

個々の主エアセル２１は、略四角形状、円形状又は楕円形状の断面を有しているが、ユーザの身体と接触する面がフラットになる略四角形状のものが、体圧分散性能の観点から好ましく採用される。なお、ここでいう主エアセル２１の断面とは、主エアセル２１をマットレス本体２の長手方向に沿って切断した場合の断面である。

主エアセル２１は、その両端が収納部２２の側面２２ａに収納されているが、収納部２２は、その側面２２ａ及びフィッティング層としての底面２２ｂの全体をウレタンフォームをもって形成してもよいし、その底面２２ｂを副エアセル２２’をもって形成してもよい。図３（ａ）は底面２２ｂをウレタンフォームをもって形成した場合を、図３（ｂ）は底面２２ｂを副エアセル２２’をもって形成した場合を、それぞれ示している。以下では、底面２２ｂをウレタンフォームをもって形成した場合について説明するが、その要旨は副エアセル２２’をもって形成した場合にも妥当するものである。なお、図３において、主エアセル２１のうち濃いセルは給排気機構４によって与圧されているものを、淡いセルは徐圧されているものをそれぞれ表している。次の図４においても同様である。

図４は、ユーザ（患者、被介護者などを含むマットレス装置１の利用者）が主エアセル２１の上面に仰臥位で横臥した状態を示している。ここでは、主エアセル２１がマットレス装置１の長手方向に３０本並設された例を示しているが、その数はこれに限られるものではない。図４（ａ）は、ユーザの身体の安定性を保つことを重視した場合を示しており、約７５％（ここでは２２本）の主エアセル２１が与圧され、残る約２５％（ここでは８本）の主エアセル２１が徐圧されている。与圧されている主エアセル２１と、徐圧されている主エアセル２１とは、３本対１本を１単位として繰り返すようになっている。一方、図４（ｂ）は徐圧面積を増やすことを重視した場合を示しており、５０％（ここでは１５本）の主エアセル２１が与圧され、残る５０％（ここでは１５本）の主エアセル２１が徐圧されている。与圧されている主エアセル２１と、徐圧されている主エアセル２１とは、１本ずつ繰り返すようになっている。

収納部２２の底面２２ｂは、その上面側において、個々の主エアセル２１に対応するように、複数の凸部２２ｃを有している。個々の凸部２２ｃは、対応する主エアセル２１にかかったユーザからの荷重に応じて一定の範囲で上下に伸縮し、ユーザの身体が深く沈み込まないように支持する。加えて、収納部２２の底面２２ｂは、その下面側において、ユーザの腰部に対応する位置に複数の切込み２２ｄを、膝部に対応する位置に複数の切欠き２２ｅをそれぞれ有している。図４（ｃ）に示すように、マットレス本体２が背上げされたとき、切込み２２ｄは外側に向かって開き、切欠き２２ｅは外側に向かって閉じることとなる。

＜体位変換エアセル３＞
体位変換エアセル３は、マットレス本体２の下に配置されており、中空で膨張可能であってユーザの膝部から大腿部にかけて傾ける下肢用エアセル３１と、同じく腰部から肩部にかけて傾ける上体用エアセル３２とを備えている。

下肢用エアセル３１は、仰臥位のユーザの左下肢を持ち上げたり下ろしたりする左下肢用エアセル３１ａと、右下肢を持ち上げたり下ろしたりする右下肢用エアセル３１ｂとを含み、上体用エアセル３２は、仰臥位のユーザの左上体を持ち上げたり下ろしたりする左上体用エアセル３２ａと、右上体を持ち上げたり下ろしたりする右上体用エアセル３２ｂとを含む。左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂは、互いに独立して給排気可能な膨張又は収縮するエアセルである。なお、体位変換エアセル３は、詳しくは後述するが、体圧センサ５によって得られる体圧分布のデータに基づいてユーザの重心位置の空間的及び時間的な変動に応じて、介助者による操作部６のボタン（スイッチ）操作によって作動（膨張又は収縮）させることもできるし、給排気機構４の制御基板４５によって自動的に作動（膨張又は収縮）させることもできる。

下肢用エアセル３１と上体用エアセル３２の構成は種々のものが採用され得るが、図１では、次のような態様のものを示している。下肢用エアセル３１は、略方形の左下肢用エアセル３１ａと右下肢用エアセル３１ｂとが独立して膨張又は収縮するように仕切られた２つのエアセルを一体的に連接して構成されている。このようにすると、下肢用エアセル３１の取り扱いが容易となる。

上体用エアセル３２は、逆Ｌ字形の左上体用エアセル３２ａとＬ字形の右上体用エアセル３２ｂとがそれぞれのＬ字の底辺に相当する左突出部３２ａ１と右突出部３２ｂ１が上下に重なり合うように連結されている。連結は、左右の突出部３２ａ１，３２ｂ１に設けられた連結部３２ａ２，３２ｂ２同士を連結することによって施される。このようにすると、左上体用エアセル３２ａと右上体用エアセル３２ｂとによる段差が解消され、ユーザの背中に安定して接触するため体位変換時の違和感を抑えることができる。また、ここでは図示していないが、左右の突出部３２ａ１，３２ｂ１及びその周辺にはエアセルの表裏を接合する部分が複数設けられており、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂは、給気により膨張した場合に、左右の突出部３２ａ１，３２ｂ１の膨張が抑制されることにより、エアセルの外側に向かって傾斜が大きくなるように構成されている。このようにすると、体位変換時にユーザの上体をその中心線上で持ち上げることを防ぐことができ、仰臥位から右側臥位又は左側臥位への変換を優しく行なうことができる。

図５に示すように、下肢用エアセル３１と上体用エアセル３２は、それらの間に、ユーザの殿部及び腰部を取り込み得るように構成されており、マットレス装置１は、体位変換時に、ユーザの腰部を浮かさずに、左右一方の下肢と上体を持ち上げることにより、床ずれの発生しやすい仙骨部を保護することができるようになっている。また、腰部が上がらないことで、ユーザが不安定な状態とならないうえ、マットレス装置１から落下することなく体位を変換させることができる。

なお、体位変換エアセル３のマットレス装置１への配置にあたっては、配置の容易さや使用中のずれを防止するため、表裏全体を被覆する袋状のカバー（不図示）に挿入し、ベッド７又はベッド７とマットレス本体２の間に他のマットレスが敷設されるのであればそのマットレスに固定すれば便宜である。その際、後述する給排気機構４のポンプケース４１やエアチューブ４４ａ，４３ａ１，４３ｂ１，４３ｃ１，４３ｄ１などをカバーの中に収納してもよい。

＜給排気機構４＞
図１（図２も参照）に戻り、給排気機構４について、説明する。給排気機構４はもちろんマットレス本体２の主エアセル２１にも給排気の調整を行なうが（例えば、特開２０１２−０２９８６９号公報参照）、以下では、体位変換エアセル３との関係を中心に説明する。給排気機構４は、エアポンプ４２と、マイクロエアセル用分配弁４４及びエアチューブ４４ａと、ポジショニングセル用分配弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ及びエアチューブ４３ａ１，４３ｂ１，４３ｃ１，４３ｄ１と、を備えている。エアチューブ４４ａは、エアポンプ４２の圧縮空気を排出する出口とマットレス本体２における主エアセル（図２のマイクロエアセル）２１の入口とをマイクロエアセル用分配弁４４を介して接続する。なお、図１では、説明の便宜を考慮し、図２で説明した４つの系統Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を省略して１つの系統として図示している。

エアチューブ４３ａ１は、エアポンプ４２の圧縮空気を排出する出口と左下肢用エアセル（図２のポジショニングセルのＬ１系統）３１ａの入口とをポジショニングセル用分配弁４３ａを介して接続する。同様に、エアチューブ４３ｂ１は、エアポンプ４２と右下肢用エアセル（図２のポジショニングセルのＲ１系統）３１ｂとをポジショニングセル用分配弁４３ｂを介して接続する。エアチューブ４３ｃ１は、エアポンプ４２と左上体用エアセル（図２のポジショニングセルのＬ２系統）３２ａとをポジショニングセル用分配弁４３ｃを介して接続する。エアチューブ４３ｄ１は、エアポンプ４２と右上体用エアセル（図２のポジショニングセルのＲ２系統）３２ｂとをポジショニングセル用分配弁４３ｄを介して接続する。なお、図１において、操作部６と、マイクロエアセル用分配弁４４、ポジショニングセル用分配弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ及びエアポンプ４２とを結ぶ二点鎖線は、信号線を表している。

図５を用いて、ユーザの体位を変換する機能を説明する。図５（ａ）は、圧縮空気で膨張されたマットレス本体２の上にユーザが仰臥位で寝ている状態を示しており、ユーザの下肢左右及び上体左右の下方には、左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ、右上体用エアセル３２ｂがそれぞれ敷設されている。この状態から、左側臥位に体位変換する場合、図５（ｂ）の左図に示すように、まず、ポジショニングセル用分配弁４３ｂによりエアチューブ４３ｂ１を開放して右下肢用エアセル３１ｂを膨張させてユーザの右側の膝部を中心とする下肢を上方に持ち上げる。そして、次に、図５（ｂ）の右図に示すように、エアチューブ４３ｄ１を開放して右上体用エアセル３２ｂを膨張させてユーザの右側の肩部から腰部にかけて、身体の中心部よりも外側が相対的に高くなるように持ち上げる。右側臥位に体位変換する場合は、逆に、左下肢用エアセル３１ａを膨張させた後、左上体用エアセル３２ａを膨張させる。

このようにすると、マットレス本体２が圧縮空気で膨張されているためユーザがベッド７へ底づきをすることのない状態で、下肢から上体外側にかけて順に持ち上げられることにより、腰部を浮かさずに、ユーザに恐怖感を与えることなく、優しくその身体を傾けることが可能となる。そして、床ずれの発生しやすい仙骨部を保護することができる。

このほか、体位変換エアセル３は、下肢用エアセル３１と上体用エアセル３２の膨張のさせ方により、寝返りの体位変換に加えて、次のような体位をユーザに与えることができる。例えば、
左下肢用エアセル３１ａと右上体用エアセル３２ｂの膨張を、又は右下肢用エアセル３１ｂと左上体用エアセル３２ａの膨張を組み合わせることにより、腰痛対策や内蔵機能の維持などのために、ユーザに対して腰ひねり体位を与えることができる。

また、左下肢用エアセル３１ａと右下肢用エアセル３１ｂのみを膨張させれば、ユーザに膝上げ体位を与えることができ、おむつ交換などが楽に行なうことができる。さらにまた、左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂのすべてを膨張させて、ユーザの下肢と上体を所定の角度に持ち上げることによって、口腔ケア、食事、安楽などのためにファウラー位（半座位）又はセミファウラー位を与えることもできる。

なお、以上の体位変換については、操作部６の操作によって、例えば介護者がユーザの状況により、あるいは対話しつつ、それぞれの体位に対応するスイッチを１回ごと操作してもよいし、可能な状況下であれば、周期的に繰り返すように設定してもよい。

＜体圧センサ５＞
体圧センサ５は、マットレス本体２のほぼ全面にわたって積層される。マットレス本体２に横臥するユーザの体圧を測定するには種々の手段が知られているが、本実施形態では、ユーザの体圧分布をより一層きめ細かく測定すると同時に、ユーザが横臥した際に不快感を生じて安眠できないような状況を回避するため、ユーザの身体の形状によく追従するシート状の体圧センサ５を用いることとしている。

体圧センサ５は、図６（ａ）に示すように、断面視で三層構造を有しており、導電性と非導電性の列が交互に並設された第１層５１と、外力が加えられると抵抗値が変化する第２層５２と、導電性及び非導電性の行が交互に並設された第３層５３とから構成されている。第１層５１及び第３層５３はニット生地となっており、第２層５２は伸縮性布である。第２層５２は、外力が加わると、その内部の導電粒子が疎の状態から密の上体に変化し、流れる電流が大きくなる、すなわち抵抗値が小さくなる。この電流又は抵抗値の変化を圧力の高低に置き換えることにより、体圧分布を把握することができる。

図６（ｂ）はシート状の体圧センサ５を平面視したものであり、導電性と非導電性が交互に並設された列と、導電性及び非導電性が交互に並設された行とによって１つのセンサを区画している。周縁部５４の内部にはＵＳＢなどの外部端子５５との間を接続する回路が配線されている。個々のセンサのサイズは、適宜に設定することができるが、通常のベッドのサイズを前提とすると、例えば、体圧センサ５の全体サイズは２０３２×８６３ｍｍ、うち計測可能な範囲のサイズは１９３０×７６２ｍｍ、１つのセンサのサイズは２５．４×２５．４ｍｍ、センサの数は６７列×２７行（＝１８０７個）などとすることができる。これらの数値は、使用目的、ユーザの身長、ベッドのサイズなどによって、適宜設定されるものである。

＜体圧センサ５と給排気機構４との関係＞
体圧センサ５によって測定された体圧分布データは、前述したように、操作部６の操作基板６４に取得され、給排気機構４の制御基板４５に対し必要な命令が出されることとなる。体圧センサ５によって取得された体圧分布データはマットレス本体２の主エアセル２１の給排気の調整にももちろん活用されるが（例えば、特開２０１２−０２９８６９号公報参照）、以下では、体圧センサ５と、給排気機構４と、体位変換エアセル３との関係を中心に説明する。

前述したように、給排気機構４のポンプケース４１には制御基板４５が設けられており、制御基板４５は、体圧センサ５との関係において図７のような各部を有している。

まず、制御基板４５には、体圧センサ５の体圧分布に基づいてユーザの姿勢を判定する体位判定部４５ａが設けられている。体位判定部４５ａは、予め設定された所定の基準値（基準体重、基準荷重範囲及び基準荷重比率）と、体圧センサ５で検出された検出値とに基づいて、ユーザが離床、端座位、背上げ及び仰臥位のうちのどの体位となっているかを判定する。例えば、体圧センサ５で検出した検出値に所定の係数を掛けて算出した値を推定体重とし、体重が、基準体重未満であればユーザは離床していると判定し、体圧センサ５で検出した検出値から算出した荷重範囲が基準荷重範囲内、すなわち、マットレス本体２の左右端から所定距離Ｌ_１以内か、又は頭部側端及び脚部側端から所定距離Ｌ_２以内であればユーザは端座位であると判定する。また、マットレス本体２を頭部側、中間、脚部側に略三等分し、体圧センサ５で検出した圧力分布から算出した荷重の全体に対する中間部分の比率が基準荷重比率Ｘ_１％を超えればユーザは背上げ状態であると判定し、Ｘ_１％を超えなければユーザは仰臥位であると判定する。

なお、荷重比率は、頭部側、中間及び脚部側と３つに分けて算出する場合に限らず、例えば４つの区分に分けてもよいし、区分数にはこだわらない。また、各区分を等しい範囲で区分する必要はない。さらには、上述の如きマットレス本体２の長手方向に複数区切って荷重比率を算出する方法に限らず、マットレス本体２全体に対する所定の位置（例えば、殿部付近の最大体圧位置やユーザの重心位置）の荷重比率を算出するようにしてもよい。

制御基板４５には、さらに、体圧センサ５の検出信号に基づいて、ユーザが寝返りできるかできないかを判定する体動可否判定部４５ｂと、ユーザが寝返りをしたか否かを判定する体動有無判定部４５ｃと、寝返りしたか否かを判定する位置をマットレス本体２上で設定する判定位置設定部４５ｄと、寝返りしたと判定する際に基準となるユーザに作用する圧力の基準体圧低下量が予め設定された変化圧設定部４５ｅと、体動有無判定部４５ｃでユーザが寝返りしたと判定した時間を記憶する体動時間記憶部４５ｆと、ユーザが寝返りできないと判定する際に基準となる所定の経過時間を設定する判定時間設定部４５ｇとが設けられている。ここで、体動とは、寝返りのことを示していて、体動できる及び体動できないとは、寝返りできる及び寝返りできないということを示している。

判定位置設定部４５ｄは、寝返りするか否かの判定を行うユーザの所定位置を、判定位置として予め設定しておくものであって、体圧センサ５で検出する圧力分布に基づいて、判定位置がマットレス本体２上でどの位置となるかを特定するようになっている。本実施形態では、判定位置は、ユーザの重心位置か、若しくは最大体圧位置を選択して、予め設定できるようになっている。なお、判定位置は、ユーザの重心位置や最大体圧位置でなく、別の位置を設定するようにしてもよい。また、判定位置として設定する最大体圧位置は、特定の領域に限定した最大体圧位置であってもよく、例えば、殿部付近の最大体圧位置として、他の頭や背中付近の最大体圧位置と区別するようにしてもよい。

体動有無判定部４５ｃは、現在の判定位置と時間ｔ_１前の判定位置とを比較し、時間ｔ_１前の判定位置から現在の判定位置までの距離が所定の基準距離Ｌ_３を超えて変化していればユーザが寝返りをしたものと判定する。また、制御基板４５は、時間ｔ_１前の判定位置から現在の判定位置までの距離が所定の基準距離Ｌ_３を超えて変化していなくても、判定位置の体圧センサ５で検出した体圧低下量が変化圧設定部４５ｅで設定された基準体圧低下量Ｘ_２％を超えれば、ユーザが寝返りしたと判定する。一方、体動有無判定部４５ｃは、時間ｔ_１前の判定位置から現在の判定位置までの距離が所定の基準距離Ｌ_３を満たさず、かつ、判定位置の体圧センサ５で検出した体圧低下量が変化圧設定部４５ｅでの基準体圧低下量Ｘ_２％を満たさなければ、ユーザが寝返りしていないと判定する。

体動可否判定部４５ｂは、体動時間記憶部４５ｆで記憶されたユーザが寝返りしたと判定した時間から、判定時間設定部４５ｇで設定された所定の経過時間ｔ_２を超え、かつ、経過時間ｔ_３を満たないときに体動有無判定部４５ｃで寝返りをしたと判定すると、ユーザは自力で寝返りできると判定する一方、体動有無判定部４５ｃによってユーザが寝返りしたと判定してから所定の経過時間ｔ_４を超えた後に体動有無判定部４５ｃで寝返りしたと判定すると、ユーザは自力で寝返りできないと判定する。経過時間は経験則から設定される。すなわち、寝返りできるユーザは、経過時間ｔ_２〜ｔ_３の間に寝返りをすることが経験上知られている一方、寝返りできないユーザは、看護師や介護者によって定期的に寝返りがなされるが、寝返りしてから次の寝返りをするまで経過時間ｔ_４を超えることが経験上知られていて、これらの経験則に基づく判定ロジックによって自力で寝返りできるか否かを判定する。

また、制御基板４５には、体圧センサ５で検出した圧力分布に基づいてユーザの体型を判定する体型判定部４５ｈが設けられている。体型判定部４５ｈは、体圧センサ５で検出した圧力分布から身長を算出し、かつ、体圧センサ５で検出した検出値に所定の係数を掛けて算出した算出値から体重を推定し、これら算出した身長・体重に基づいてユーザの体型を判定するようになっている。本実施形態では、かなり細い、細い、普通、太い、かなり太い、の５段階の範囲が予め設定されていて、ユーザがどの範囲に当てはまるかを判定する。なお、ユーザの体型はこのような５段階でなくてもよく、任意の段階を設定すればよい。また、制御基板４５には、体圧センサ５において所定の高圧力値が検出されたか否かを判定する基準とするために、予め設定された圧力設定値Ｎ_maxが記憶された圧力記憶部４５ｊが設けられている。

また、制御基板４５には、体動可否判定部４５ｂ、体位判定部４５ａ及び体型判定部４５ｈの各判定結果の組み合わせにそれぞれ対応する左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂの内圧値Ｐ_ｎを格納する基準圧格納部５ｉが設けられている。内圧値Ｐ_ｎは、基準圧Ｎを境に、基準圧Ｎより低い圧力を設定圧Ｓ１〜Ｓ４の４段階に、基準圧Ｎより高い圧力を設定圧Ｈ１〜Ｈ５の５段階に分けて設定されていて、設定圧Ｓ１から設定圧Ｓ４になるにつれて圧力が低くなり、設定圧Ｈ１から設定圧Ｈ５になるにつれて圧力が高くなるように設定されている。

そして、制御基板４５は、左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂ内の圧力が体位判定部４５ａ、体動可否判定部４５ｂ及び体型判定部４５ｈの各判定結果の組み合わせに対応する内圧値Ｐ_ｎとなるように給排気機構４から左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂへの空気供給量を調整して内圧を制御する。このようにして給排気機構４が制御され、前述したように、ユーザの体位すなわち仰臥位／右側臥位／左側臥位を変換するようになっている。また、制御基板４５は、体圧センサ５の検出値が圧力記憶部４５ｊに記憶された圧力設定値Ｎ_maxを超えると、圧力設定値Ｎ_maxを超えた左下肢用エアセル３１ａ、右下肢用エアセル３１ｂ、左上体用エアセル３２ａ及び右上体用エアセル３２ｂの内圧の減少・増加を時間の経過に伴って繰り返すように給排気機構４を制御することもできる。

＜操作部６＞
操作部６は、介護者や看護師等の操作者が各種設定値等を所定のスイッチで入力したり、マットレス装置１上のユーザの状態を表示又は報知したりするためのものである。操作部６は、その構造形式としては特に限られないが、利便性などから、例えばタブレットのようなタッチパネル形式とすることが好適である。図８は、タッチパネル６２の形式のものとして画面が液晶ディスプレイ（表示部）６３で構成されている例を示している。図８（ａ）はメインメニューを示しており、画面右側には、メインメニュー、マットレス設定、ポジション設定、体動ログ、システム設定、終了メニューのボタンが設けられており、画面中央部には、メニューごとの内容が表示される。

メインメニューでは、体圧センサ５で測定されたユーザの体圧分布が表示されている。体圧分布は、前述したように、シート状の体圧センサ５によって得られた個々のセンサごとの電流の変化を圧力の変化として表示したものであり、ここでは、１０段階に色分けして圧力の高低を表示している。画面下側には、マットレス装置１の動作を操作するためのボタンとして、ひえ対策、むれ対策、リラックス、背上げ、リハビリの各モードが選択できるようになっている。

さらに、本実施形態では、液晶ディスプレイ（表示部）６３の画面左側上部に、体動ごとの保持時間が表示されるようになっている。体動ごとの保持時間の表示は、体動（寝返り）すなわちユーザの体位の変化／無変化状況を介護者等が瞬時に把握できる点で好ましい。

ここで、ひえ対策モードとは、ユーザの下肢に対応する主エアセル２１の下に配置されたヒーターを作動することにより行なわれる。むれ対策モードとは、ユーザの脚部側のマットレス装置１の端部に配置したエアダクトから下肢に乾いたエアを送り込むことにより行なわれる。リラックスモードとは、睡眠中などの際に身体が安定するように主エアセル２１の圧を静止ことにより行なわれる。背上げモードとは、食事や各種ケアなどの際にマットレス装置１のユーザの上体に対応する部分を持ち上げることにより行なわれる。この際、背中にかかる圧迫を緩和するために背抜き動作及び圧抜き動作が作動する。リハビリモードとは、マットレス装置１の上でのリハビリや離床などの際に座位を安定するものであり、圧抜き動作が作動する。

次に、マットレス設定のメニューでは、体圧分布を表示した状態で、主エアセル２１の全体的なかたさ調整や、個々の主エアセル２１についての徐圧動作（全て与圧の静止型、与圧７５％・徐圧２５％の安定重視型、与圧５０％・徐圧５０％の徐圧重視型）などを行なう。

ここで、主エアセル２１のかたさ調整の一例について説明する。本実施形態では、主エアセル２１のかたさを例えば７段階に設定することができ、ユーザの体表面接触圧が最低圧となるように、体圧センサ５によって測定された体圧分布をフィードバックして、かたさの段階を自動的に調整するものである。具体的には、以下の手順をもって調整する。
（１）体圧センサ５によって得られた重心位置の移動が設定値（２〜５ｃｍ程度）以上となったとき、または最大体圧値が設定値（２〜５ｍｍＨｇ程度）増加したとき、調整がスタートする。いずれのときも、基準値は前回調整完了時点の値となる。
（２）体圧の最大値Ｐ_０を測定する。
（３）主エアセル２１のかたさを１段階だけソフト側に内圧を調整する。
（４）体圧の最大値Ｐ_１を測定する。
・Ｐ_１＜Ｐ_０の場合は、（５）へ移行。
・Ｐ_１≧Ｐ_０の場合は、（６）へ移行。
（５）Ｐ_１≧Ｐ_０となるまで、（２）、（３）、（４）をくり返す。そして、主エアセル２１のかたさを１段階だけハードに内圧を調整して完了。（１）へ戻る。
（６）体圧の最大値Ｐ_０を測定する。
（７）主エアセル２１のかたさを１段階だけハードに内圧を調整する。
（８）体圧の最大値Ｐ_１を測定する。
・Ｐ_１≦Ｐ_０の場合は、（９）へ移行。
・Ｐ_１＞Ｐ_０の場合は、（１０）へ移行。
（９）Ｐ_１＞Ｐ_０となるまで、（６）、（７）、（８）をくり返す。そして、主エアセル２１のかたさを１段階だけソフトに内圧を調整して完了。（１）へ戻る。
（１０）調整完了。

次に、ポジション設定のメニューでは、同じく体圧分布を表示した状態で、体位変換エアセル３の角度や体位変換の保持時間の設定などを行なう。また、仰臥位、左側臥位及び右側臥位の組合せ、左側臥位及び右側臥位の組合せ、仰臥位及び左側臥位の組合せ、仰臥位及び右側臥位の組合せを選択して設定することもできる。

ここで、ポジション設定の一例について説明する。本実施形態では、体位変換の保持時間は、例えば１０分〜１２０分の範囲で５分間隔の２３段階で調整することができ、ユーザの体表面接触圧の最大値によって、体位変換の保持時間を自動的に調整するものである。具体的には、以下の手順をもって調整する。
（１）体位変換（体位変換エアセル３の給排気）動作が止まってから、保持時間Ｔ_０［分］のカウントをスタートする。
（２）体圧の最大値Ｐ［ｍｍＨｇ］を測定する。
（３）保持時間Ｔ_１［分］＝−１．５×最大値Ｐ［ｍｍＨｇ］＋１２０
（４）保持時間Ｔ_１＞保持時間Ｔ_０のとき、（２）、（３）、（４）をくり返す。
（５）保持時間Ｔ_１≦保持時間Ｔ_０のとき、次の体位変換（ポジショニングセルの給排気）動作を行う。（１）へ戻る。

次に、メインメニューの体動ログボタンを選択すると、便利機能に切り替わり、図８（ｂ）に示すように、体動ログとして、ユーザの体圧分布から算出され、記憶部６４１に記憶された重心位置の変化を示すグラフが表示される。同図は、グラフの下側にある「右・左」表示ボタンを選択した場合を示しており、上段には本日現在時点までの重心位置の変化が、下段には前日の重心位置の変化がグラフ表示されている。それぞれのグラフとも、横軸は、３０分単位で２４時間１日分の変化を表示している。縦軸は、体圧センサ５の長手方向の中心線を挟んで、ユーザからみて右側が上部に、左側が下部となるように、位置関係をマス目で表示している。位置関係を示すマス目の数は体圧センサ５の個々のセンサの数に合わせることもできるが、求められる精度に応じて適宜選択すればよい。図８（ｂ）では、中心線のマス目を挟んで左右両側に５個のマス目が設けられており、計１１個のマス目で表示している。

縦軸は、その表示が切替え可能となっており、図８（ｃ）に示すように、便利機能ボタン又は各グラフの下側に設けられている「上下」表示ボタンを操作することによって、ユーザの頭部側／脚部側への重心位置の変化を示すグラフに切替えることができる。ここでは、介護者がユーザの臥位状態を瞬時に把握できる便宜を考慮して、短手方向の中心線を挟んで、頭部側を「上側」、脚部側を「下側」と表示している。例えば、マットレス装置１を背上げすると、ユーザの上体が持ち上げられて重心は下側へ移動し、下肢用エアセル３１を膨張させると、ユーザの膝が持ち上げられて曲げられ、重心は上側へ移動する。

このように表示すると、ユーザの重心位置が右側と左側へ移動する様、及び頭部側と脚部側へ移動する様が一目瞭然となり、従来の技術において重心位置の軌跡を表示するものに対し、本実施形態の表示は、ユーザの体位変換すなわち寝返りを介助するにあたって極めて有用となる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…マットレス装置
２…マットレス本体
２１…マイクロエアセル（主エアセル）
２２…収納部
２２ａ…側面
２２ｂ…底面
２２ｃ…凸部
２２ｄ…切込み
２２ｅ…切欠き
３…ポジショニングセル（体位変換エアセル）
３１…下肢用エアセル
３１ａ…左下肢用エアセル
３１ｂ…右下肢用エアセル
３２…上体用エアセル
３２ａ…左上体用エアセル
３２ｂ…右上体用エアセル
４…給排気機構
４１…ポンプケース
４２…エアポンプ
４３（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ）…ポジショニングセル用分配弁
４３ａ１，４３ｂ１，４３ｃ１，４３ｄ１…エアチューブ
４３１…ロータリーハブ
４３２…ディストリビューターバルブ
４３３…モータ
４４…マイクロエアセル用分配弁
４４ａ…エアチューブ
４４１…ロータリーハブ
４４２…ディストリビューターバルブ
４４３…モータ
４５…制御基板
４５１…圧力センサ
４６，４７…フォトインタラプタ
４８…ブロワー
４９…スイッチング電源
５…体圧センサ
５１…第１層
５２…第２層
５３…第３層
５４…周縁部
５５…外部端子
６…操作部
６１…リモコンケース
６２…タッチパネル
６３…液晶ディスプレイ（表示部）
６４…操作基板
６４１…記憶部
６５…ＬＥＤ
６６…タクトスイッチ
７…ベッド
８…ヒーター

Claims (2)

1. マットレス装置であって、
   短手方向に延在し、互いに独立して給排気可能な複数の主エアセルを長手方向に並設して有するマットレス本体と、
   前記マットレス本体の上面にわたって敷設され、ユーザの体圧分布を検出するシート状の体圧センサと、
   前記体圧分布を表示する表示部、及び前記体圧分布から求められた前記ユーザの前記短手方向と前記長手方向の重心位置を記録する記憶部を有する操作部と、を備え、
   前記表示部が前記記憶部に記憶された前記重心位置を各々の方向毎に時系列に表示可能であることを特徴とするマットレス装置。
2. 前記マットレス本体の下に配置され、互いに独立して給排気可能な左下肢用エアセル、右下肢用エアセル、左上体用エアセル及び右上体用エアセルを含む体位変換エアセルをさらに備え、
   前記重心位置の空間的及び時間的な変動に応じて、前記ユーザを体位変換するときは、前記体位変換エアセルに含まれる各エアセルのうち少なくとも１つを作動させることを特徴とする請求項１に記載のマットレス装置。