クッション用セルとそれを用いたクッション体
【課題】膨張状態において応力の分散化が図られて、優れた耐久性が実現されると共に、膨張状態において四角形状の配設スペースに対して優れたスペース効率で人体の支持面積を大きく確保することができる、新規な構造のクッション用セルと、それを用いた新規な構造のクッション体を提供する。
【解決手段】内部に流体室が形成されて、流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セル１０において、収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされている。
【解決手段】内部に流体室が形成されて、流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セル１０において、収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体室の圧力を調節することで伸縮して高さが変更設定されるクッション用セルと、該クッション用セルを用いたマットレス等のクッション体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、体圧の分散化による圧迫性壊疽（褥瘡）等の予防や優れた寝心地等を実現し得るクッション体として、複数のクッション用セルを備えたものが提案されており、マットレス等への適用が検討されている。即ち、クッション体は、ベッド等の人体支持面上に配設されるものであって、内部に流体室を備えたクッション用セルの複数が整列配置された構造を有している。そして、それらクッション用セルの流体室に圧力流体が供給されて膨らませられることにより複数のクッション体で協働して人体を支持する面が構成されるようになっている。例えば、特許第２６１５２０６号公報（特許文献１）に開示されているのが、それである。
【０００３】
ところで、クッション体は、一般的には略直方体であることから、クッション体を構成する各クッション用セルの配設領域は、通常、平面形状で四角形とされている。複数のクッション用セルが整列配置されるクッション体では、隣接するクッション用セル間に隙間が生じると、体圧の集中作用による褥瘡等の発生や触感の悪化が問題となる。それ故、配設領域が四角形の場合には、クッション用セルの上面も配設領域に対応する四角形状とされることが望ましい。
【０００４】
しかしながら、クッション用セルの収縮状態において、クッション用セルの上面が四角形状とされていると、流体室の圧力を高めてクッション用セルを膨張させる際に、経線方向の自由長が中心軸周りの周方向で異なっており、経線方向の自由長が短い辺部に応力が集中して、辺部において外周側に凹となる括れ変形が発生する。その結果、応力の集中的な作用によってクッション用セルの耐久性が低下したり、括れ変形によって隣接配置された別のクッション用セルとの間に不要な隙間が形成されるといった問題が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６１５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、膨張状態における応力の分散化が図られて、優れた耐久性が実現されると共に、膨張状態において四角形状の配設スペースに対して優れたスペース効率で人体の支持面積を大きく確保することができる、新規な構造のクッション用セルを提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、上記クッション用セルを用いた新規な構造のクッション体を提供することも、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、内部に流体室が形成されて、該流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セルにおいて、収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることを、特徴とする。
【０００９】
このような第１の態様に従う構造とされたクッション用セルによれば、収縮状態において辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることによって、平面形状が四角形とされたクッション用セルの膨張時に、経線方向の自由長の違いに起因した辺部の中央部分に対する応力の集中が低減される。それ故、膨張状態のクッション用セルに使用者が勢いよく乗った場合等にも、クッション用セルの破損が回避されて、耐久性の向上が実現される。
【００１０】
また、辺部を湾曲形状とすることによる応力の分散化によって、膨張時に辺部の中央部分が括れる（外周側に凹となるように凹む）のを防ぐことができることから、四角形の配設領域に対して膨張状態のクッション用セルが優れたスペース効率で配設される。それ故、クッション用セルによって、より広い面積で人体を支持することができて、体圧の分散化による圧迫性壊疽（褥瘡等）の防止効果が発揮される。
【００１１】
さらに、膨張状態のクッション用セルの大きさが、四角形状の配設領域の大きさに対して効率的に確保されることから、クッション用セルの最大高さ寸法を大きくすることが可能とされて、クッション用セルの高さの調節可能範囲を大きく得ることができる。
【００１２】
加えて、膨張時に辺部での括れ変形が低減されることから、例えば、クッション用セルが、別のクッション用セルやウレタンフォーム等の別部材と隣接して配置される場合には、クッション用セルの括れ変形によって形成される隙間を低減することができる。それ故、人体との当接面において隙間による凹凸が抑えられて、体圧の集中的な作用が防止される。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載されたクッション用セルにおいて、前記辺部の外周側への最大突出量が、該辺部の長さの０．０５倍〜０．１５倍とされているものである。
【００１４】
第２の態様によれば、膨張時に辺部が直線形状に近づくことから、クッション用セルの配設領域（クッション用セルが人体を支持する領域）が四角形状とされている場合に、より広い面積で人体を支持することができて、体圧の分散化による褥瘡等の防止効果をより有利に得ることができる。また、クッション用セルの高さの調節可能範囲（最大高さ）をより大きく得ることができて、クッション用セルの高さを調節することによる体圧の分散化も、効果的に図られ得る。
【００１５】
加えて、複数のクッション用セルを整列配置する場合や矩形ブロック状のウレタンフォーム等と隣接配置する場合等に、辺部が外周側に凸又は凹となることによる隙間の形成が抑えられる。それ故、クッション用セルの外縁において体圧の集中作用が生じるのを防いで、体圧の分散化による褥瘡等の防止効果が発揮される。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載されたクッション用セルにおいて、少なくとも１組のシートを相互に重ね合わせて周縁部において流体密に固着することにより形成されたセル体を含んで構成されているものである。
【００１７】
第３の態様によれば、各シートの形状を辺部が外周側に凸となるように湾曲した四角形状とすることで、所定形状のセル体、ひいてはクッション用セルを容易に得ることができる。しかも、各シートを所定形状で形成することによって、辺部の曲率（外周側への突出量）等を高精度に設定することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載されたクッション用セルにおいて、角部が外周側に凸となる湾曲形状とされていると共に、該角部の曲率半径が前記辺部の曲率半径よりも小さくされているものである。
【００１９】
第４の態様によれば、角部への応力集中も緩和されることから、応力の分散化による耐久性の向上がより効果的に図られる。しかも、角部が辺部よりも小さな曲率半径で湾曲していることから、平面形状としては略四角形が維持されて、人体の支持面積や流体室の容積が効率的に確保される。
【００２０】
なお、角部および辺部は、必ずしも全体が一様な曲率半径で形成されている必要はなく、曲率半径が徐々に或いは段階的に変化していても良い。そのような場合には、角部の曲率半径の平均値が辺部の曲率半径の平均値よりも小さくされていれば良い。
【００２１】
本発明の第５の態様は、人体支持面上に配設されるクッション体であって、前記人体支持面上に整列配置される複数の第１〜第４の何れか１つの態様に記載されたクッション用セルを備えていることを、特徴とする。
【００２２】
このような第５の態様に従う構造とされたクッション体によれば、人体支持面上に整列配置される複数のクッション用セルが、それぞれ膨張時の辺部の括れ変形を低減されていることから、整列方向で隣接するクッション用セル間の隙間が抑えられる。それ故、人体に直接的に又は間接的に当接するクッション用セルの上面において、クッション用セルの外縁に体圧が集中作用するのを防いで、褥瘡等の発生を防止することができる。
【００２３】
また、クッション用セルの高さの調節可能範囲が大きいことによって、各クッション用セルの流体室の圧力を調節することで、クッション用セルの上面で構成されるクッション体の表面を、人体の表面形状に高精度に対応させることができる。それ故、体圧の分散化が図られて、褥瘡等の防止が実現される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、四角形状とされたクッション用セルの辺部が、収縮状態で外周側に凸となる湾曲形状とされていることにより、膨張時に辺部に応力が集中的に作用するのを防ぐことができて、耐久性の向上が図られる。また、膨張状態では、辺部が内周側に凹となる括れ形状になるのが抑えられることから、四角形の配設領域に対してクッション用セルによる支持面積を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態としてのクッション用セルを、膨張状態で示す斜視図。
【図２】図１に示されたクッション用セルの縦断面図であって、図５のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図。
【図３】図１に示されたクッション用セルの収縮状態の縦断面図。
【図４】図１に示されたクッション用セルの収縮状態の平面図。
【図５】図１に示されたクッション用セルの膨張状態の平面図。
【図６】流体室の内圧と、クッション用セルの高さの相関関係を示すグラフ。
【図７】図１に示されたクッション用セルを用いたマットレスの平面図。
【図８】図７に示されたマットレスの右側面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ断面図。
【図１０】図７に示されたマットレスの一部をクッション用セルの収縮状態で示す平面図。
【図１１】図７に示されたマットレスの背上げ状態を示す右側面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態としてのクッション用セルを、膨張状態で示す斜視図。
【図１３】図１２に示されたクッション用セルの収縮状態の平面図。
【図１４】図１２に示されたクッション用セルの膨張状態の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１〜図５には、本発明の第１の実施形態としてのクッション用セル１０が示されている。クッション用セル１０は、全体として袋状を呈しており、内部に形成された後述する流体室３６の圧力を調節することによって、高さを変更設定することが可能とされている。また、クッション用セル１０は、セル体としての上側袋状部１２および下側袋状部１４を含んで構成されている。なお、以下の説明において、特に説明がない限り、上下方向とは、図２中の上下方向を言う。また、図１，図４，図５および後述する図１２〜図１４では、説明を容易にするために、クッション用セルの表面に経線４９（後述）と緯線が示されている。
【００２８】
より詳細には、上側袋状部１２は、シートとしての天部１６と、中央部分に開口部１８が形成されたシートとしての上側中間部２０とが、外周縁部２２で相互に溶着されることにより形成されている。一方、下側袋状部１４は、中央部分にポート２４が取り付けられたシートとしての底部２６と、中央部分に開口部２８が形成されたシートとしての下側中間部３０とが、外周縁部３２で相互に溶着されることにより形成されている。そして、上側中間部２０と下側中間部３０を各開口部１８，２８の周縁部で相互に溶着することによりクッション用セル１０が形成されて、クッション用セル１０の高さ方向中間部分に形成された括れ部３４を挟んだ両側で、上側袋状部１２と下側袋状部１４が相互に傾動可能とされている。
【００２９】
上記クッション用セル１０を構成するシートの材質としては、代表的なものとして、熱可塑性エラストマーが挙げられ、より詳細にはポリウレタン系のエラストマーやそれ以外にもオレフィン系やスチレン系やポリアミド系のエラストマー等がある。また、本実施形態では、上側袋状部１２と下側袋状部１４の大きさと形状は略等しくされているが、相互に異ならされていても良い。
【００３０】
このような構造とされたクッション用セル１０の内部には、流体室３６が形成されている。この流体室３６は、上側袋状部１２の内側空間と、下側袋状部１４の内側空間が、それら袋状部１２，１４の開口部１８，２８を利用した連通部３８を通じて相互に連通されることによって、形成されている。また、流体室３６は、外部から略密閉されており、クッション用セル１０の底部２６に貫設された筒状のポート２４を通じて外部に連通されている。そして、ポート２４を通じて流体室３６内に空気等の流体が給排されることにより、流体室３６の圧力が調節されて、クッション用セル１０が、図１，図２に示された膨張状態や、図３に示された収縮状態、或いはそれらの中間状態に、切り替えられるようになっている。
【００３１】
なお、図２，図３では、クッション用セル１０が底部クッション層４０上に配設されている。より具体的には、クッション用セル１０の底部２６には、矩形の取付シート４２が重ね合わされており、取付シート４２に貫通形成された貫通穴にポート２４が挿通されていると共に、貫通穴の周縁部が底部２６に溶着されている。そして、この取付シート４２が、ウレタンフォーム等で形成された底部クッション層４０上に配設された固定シート４４に対して、スナップ等の固定手段４５によって装着されることにより、クッション用セル１０が底部クッション層４０上に立設されている。尤も、クッション用セル１０の配設構造は、特に限定されるものではない。
【００３２】
また、クッション用セル１０は、図４に示されているように、収縮状態の平面形状が略四角形とされている。なお、クッション用セル１０の収縮状態とは、流体室３６内の圧力流体（空気）が排出された図３の如き状態を言う。
【００３３】
さらに、クッション用セル１０では、４つの辺部４６が、それぞれ外周側に凸となる円弧状に湾曲しており、角部４８を直線的に繋いだ基準線：ｂ（図４中の一点鎖線）に対して外周側に突出している。また、本実施形態では、辺部４６の基準線：ｂに対する外周側への突出量は、辺部４６の長さ方向中央に向かって次第に大きくなっており、長さ方向中央で最大となっている。
【００３４】
辺部４６の外周側への最大突出量（辺部４６の長さ方向中央での突出量）：Ｃは、辺部４６の長さ：ｌに対して、０．０５倍〜０．１５倍とされることが望ましい。より好適には、辺部４６の最大突出量：Ｃが、辺部４６の長さ：ｌに対して、０．１倍〜０．１５倍とされ、本実施形態では、０．１倍とされている。
【００３５】
また、４つの角部４８は、それぞれ外周側に凸となる円弧状に丸められた湾曲形状とされており、その曲率半径が辺部４６の曲率半径よりも小さくされている。これにより、クッション用セル１０は、平面視において、実質的に略四角形を保ちつつ、全周に亘って角のない滑らかな湾曲形状とされている。
【００３６】
本実施形態のクッション用セル１０は、４枚のシート（天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６）を相互に溶着して形成されていることから、このような収縮状態での形状が、シートの形状によって容易に実現される。要するに、天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６は、何れも、辺部４６が外周側に凸となるように湾曲した略四角シート状とされていると共に、角部４８が辺部４６よりも小さな曲率半径で湾曲している。このような複数枚のシートで形成されたクッション用セル１０では、各シートを所定の形状で形成することによって、目的とする曲率半径を有する辺部４６および角部４８を、容易に且つ優れた形状精度で得ることができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、上側袋状部１２の天部１６が上記の如き辺部４６および角部４８を有する略四角形状を呈していると共に、上側袋状部１２の上側中間部２０と、下側袋状部１４の底部２６および下側中間部３０とが、何れも天部１６と略同じ外周形状を有している。これにより、クッション用セル１０は、全体が上下方向視において略四角形状とされており、略同一形状の上側袋状部１２と下側袋状部１４によって構成された２段構造とされている。尤も、底部２６および下側中間部３０が天部１６とは異なる形状で形成されて、上側袋状部１２と下側袋状部１４が異なる形状とされていても良い。
【００３８】
そして、収縮状態のクッション用セル１０（図３，図４）の流体室３６に対して流体が送入されて流体室３６の圧力が高まるに連れて、クッション用セル１０の高さ寸法が大きくなると共に、上下方向の投影面積が小さくなる。特に、クッション用セル１０の平面形状が略四角形とされていることから、自由長が最も小さくなる辺部４６の中央部分において、内周側への変形量が角部４８よりも大きくなる。なお、自由長は、膨らんだクッション用セル１０の中心軸を含む縦断面における上端（天部１６の中央）から下端（底部２６の内周縁）までのセル１０表面の長さに相当する経線４９の長さである。
【００３９】
ここにおいて、クッション用セル１０では、収縮状態において辺部４６が外周側に凸の円弧状に湾曲しており、辺部４６の中央部分が基準線：ｂに対して外周側に予め突出していることにより、対角方向の自由長と対辺方向の自由長の差が抑えられている。
【００４０】
このように、クッション用セル１０では、辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされて、対辺方向の自由長（辺部４６の中央を通る経線４９ａの長さ）と対角方向の自由長（角部４８を通る経線４９ｂの長さ）との差が低減されていることにより、膨張時の辺部４６に対する応力集中が緩和されている。それ故、流体室３６が高圧とされた膨張状態で、更に使用者の体荷重が入力された場合等にも、応力の分散化によってクッション用セル１０の損傷を回避することができて、耐久性の向上が図られる。
【００４１】
加えて、角部４８も外周側に凸の湾曲形状とされており、それら辺部４６と角部４８が滑らかに接続されていることから、角部４８や辺部４６と角部４８との接続部においても応力集中が防止されて、より優れた耐久性が実現される。なお、円弧状とされた角部４８の曲率半径が、円弧状とされた辺部４６の曲率半径よりも小さくされていることにより、膨張時の上下方向での投影形状が略四角形とされている。
【００４２】
また、辺部４６の中央が収縮状態において基準線：ｂよりも外周側に突出していることから、クッション用セル１０は、膨張によって、辺部４６中央の基準線：ｂに対する内周側への括れが低減されると共に、辺部４６中央の外周側への突出が低減される。特に、収縮状態における辺部４６の基準線：ｂからの最大突出量：Ｃが、辺部４６の長さに対して、０．０５倍〜０．１５倍に設定されることによって、膨張時に辺部４６が直線形状に近づいて、クッション用セル１０が略四角形状を呈する。これにより、クッション用セル１０は、膨張状態において四角形の配設領域に対するスペース効率に優れることから、人体の支持面積が大きく確保されて、体圧の分散化によって圧迫性壊疽（褥瘡等）の発生が防止される。
【００４３】
しかも、配設領域が四角形である場合には、配設領域に対してクッション用セル１０の上下方向の投影面積が効率的に確保されることから、クッション用セル１０の最大高さ寸法が大きくなって、高さの調節可能範囲が大きく確保される。即ち、クッション用セル１０を構成する各シート（天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６）の形状は、膨張時のクッション用セル１０の上下方向での投影形状が、配設領域内に収まるように設定される。本実施形態のクッション用セル１０は、膨張時の上下方向投影形状が、配設領域に略対応する四角形状とされていることから、それら各シートの面積を最大限に確保することができて、シートの変形によって得られる最大高さ寸法を大きく設定可能となるのである。なお、クッション用セル１０は、上側袋状部１２と下側袋状部１４を備えた２段構造とされていることから、高さの調節可能範囲がより大きく確保され得る。
【００４４】
このようにクッション用セル１０の高さ寸法を効率的に得ることができることは、図６に示された実測結果のグラフからも明らかである。即ち、図６のグラフによれば、実施例としての本実施形態に係るクッション用セル１０は、比較例としての従来構造に係るクッション用セルに比して、流体室３６の圧力が同じである場合に、高さ寸法が大きくなっており、高さ寸法が効率的に大きく得られることが、示されている。なお、図６中の比較例は、辺部が直線とされていると共に角部が円弧状に丸められた、角丸矩形状のクッション用セルとされている。
【００４５】
かくの如き構造とされたクッション用セル１０は、例えば、図７〜図９に示されているようなクッション体としてのマットレス５０に用いられる。マットレス５０は、ベッド５２の人体支持面５４上に配設されており、人体支持面５４の長さ方向の両端部分に配設された頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間に、圧切換型のマットレスユニット６０の複数が、人体支持面５４の長さ方向に整列配置されていると共に、それらマットレスユニット６０の表面上の全体に亘って広がる表層マット６２および体圧センサ６４が載置された構造とされている（図９参照）。なお、以下の説明において、原則として、幅方向とは、図７中の左右方向を、長さ方向とは、図７中の上下方向を、高さ方向とは、図８中の上下方向を、それぞれ言う。また、図７では、後述する連結ブロック６８ａ，６８ｂやクッション用セル１０の配置を見易くするために、表層マット６２および体圧センサ６４，後述する天部クッション層７４の図示を省略している。
【００４６】
頭部側ブロック５６および脚部側ブロック５８は、互いに略同じ直方体形状で幅方向に延びており、ウレタンフォーム等の弾性体で形成されている。また、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８は、ベッド５２の人体支持面５４の長さ方向各一方の端部に配設されており、長さ方向で所定距離を隔てて配置されている。
【００４７】
また、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間には、複数のマットレスユニット６０が配設されている。マットレスユニット６０は、人体支持面５４の幅方向に延びるベース部材６６と、ベース部材６６の長手方向両端部上にそれぞれ設けられた連結部としての連結ブロック６８ａ，６８ｂと、ベース部材６６の長手方向の中間部分に取り付けられるクッション部７０を、含んで構成されている。
【００４８】
ベース部材６６は、合成樹脂や金属等で形成された硬質の部材であって、幅方向に略一定の断面形状で延びる長手板状とされている。また、本実施形態のベース部材６６は、上面がベッド５２の人体支持面５４に広がる平面とされていると共に、下面が長さ方向の中央側に行くに従って下向きの突出高さが大きくなる湾曲面とされて、逆向きの蒲鉾形を呈しており、重量の増加を抑えつつ、機械的な強度が高められている。
【００４９】
連結ブロック６８ａ，６８ｂは、合成樹脂や金属等の硬質材料で形成された矩形中空箱体状とされており、図７および図９に示されているように、ベース部材６６の長手方向の一方の端部上に連結ブロック６８ａが取り付けられていると共に、長手方向の他方の端部上に連結ブロック６８ｂが取り付けられている。そして、人体支持面５４上に整列配置された複数のマットレスユニット６０が、連結ブロック６８ａ，６８ｂにおいて相互に着脱可能に連結されるように、連結ブロック６８ａ，６８ｂには、後述する連結手段を構成する連結帯状体としての第１連結ベルト７６および第２連結ベルト７８が設けられている。
【００５０】
また、図中では省略されているが、連結ブロック６８には、クッション用セル１０の流体室３６の圧力を制御する制御装置や、流体室３６に空気を給排する給排管路の一部、更には、給排管路の連通と遮断等を切り替える電磁バルブ等を含んだ圧力調節手段が収容されている。かかる圧力調節手段のメンテナンス性を考慮して、連結ブロック６８には、少なくとも壁部の一部に開閉部（ドア部）が設けられていることが望ましい。更に、図示は省略されているが、後述する複数のマットレスユニット６０の配設状態において、隣接する連結ブロック６８間或いは連結ブロック６８とクッション用セル１０との間で給排流体（空気）や電力を送受するために、連結ブロック６８には、電気を伝達するためのソケットや、給排流体を伝達するための外部ポート等が設けられている。
【００５１】
連結ブロック６８ａ，６８ｂの間には、圧切換型のクッション部７０が設けられている。クッション部７０は、底部クッション層４０と天部クッション層７４の間に複数のクッション用セル１０が配設された構造を有しており、このクッション用セル１０の内部に設けられた流体室３６の圧力を、上述の圧力調節手段で制御することにより、高さの変更調節が可能とされている。
【００５２】
底部クッション層４０は、人体支持面５４の幅方向に長手の矩形板状を呈する弾性体（ウレタンフォーム等）であって、人体支持面５４の長さ方向における寸法がベース部材６６と略同じとされていると共に、人体支持面５４の幅方向における寸法が両端の連結ブロック６８ａ，６８ｂの対向面間距離と略同じとされている。
【００５３】
天部クッション層７４は、人体支持面５４の幅方向に延びる板状の弾性体（ウレタンフォーム等）であって、人体支持面５４の長さ方向における寸法および幅方向における寸法が、何れも底部クッション層４０と略同じとされている。そして、天部クッション層７４は、底部クッション層４０に対して上方に所定距離を隔てて対向配置されている。
【００５４】
また、上下方向で対向して配置された底部クッション層４０と天部クッション層７４の間には、複数のクッション用セル１０が配設されており、底部クッション層４０によって底面の中央部分が支持されると共に、上面に対して天部クッション層７４が重ね合わされている。これにより、圧切換型のクッション部７０が形成されている。また、クッション用セル１０は、ベッド５２の人体支持面５４の幅方向に並んで複数が配設されており、本実施形態では、７つのクッション用セル１０が１つの底部クッション層４０上で１列に並んで配設されている。なお、クッション用セル１０上に重ね合わされた天部クッション層７４は、クッション用セル１０の膨張と収縮によって、底部クッション層４０に対して相対的に接近／離隔するようになっている。
【００５５】
このような構造とされた圧切換型のマットレスユニット６０は、複数が長さ方向で整列して配置される。本実施形態では、人体支持面５４の長さ方向に２１本のマットレスユニット６０が整列して配置されている。
【００５６】
なお、図１０に示されているように、複数のマットレスユニット６０が長さ方向に整列して配置されることによって、各クッション用セル１０の配設領域（図１０中、一点鎖線に囲まれた領域）が平面視で碁盤目状の四角枡形状で形成されており、その各配設領域にクッション用セル１０が配設されて縦横に並んで配置されている。また、クッション用セル１０の収縮状態では、クッション用セル１０の外周部分が、少なくとも辺部４６（特に、膨らんだ中央部分）において隣接する別の配設領域に突出しており、隣接するクッション用セル１０，１０の外周部分が相互に重なり合っている。なお、本実施形態では、辺部４６と角部４８の何れも配設領域から外周側に突出しており、クッション用セル１０の外周部分が全周に亘って隣接する他のクッション用セル１０と重なり合っている。尤も、クッション用セル１０は、収縮状態で配設領域に収まる平面形状とされていても良い。
【００５７】
このように整列配置されたマットレスユニット６０は、整列方向で隣り合うもの同士が連結ブロック６８ａ，６８ｂに設けられた連結手段を構成する連結帯状体としての第１連結ベルト７６と第２連結ベルト７８によって相互に連結されている。なお、以下では、ベース部材６６の長手方向一方の端部上に取り付けられた連結ブロック６８ａの連結構造について説明をするが、ベース部材６６の長手方向他方の端部上に取り付けられた連結ブロック６８ｂの連結構造も、連結ブロック６８ａの連結構造と同様である。
【００５８】
第１，第２連結ベルト７６，７８は、何れも、薄肉且つ狭幅の長手帯状とされており、合成樹脂や化学繊維、合成皮革等によって形成されている。また、第１，第２連結ベルト７６，７８は、外力の作用によって厚さ方向で容易に変形するものであって、長手方向での歪みが小さい（伸縮変形し難い）ものが望ましい。なお、後述する連結ブロック６８ａ，６８ａの長さ方向での位置決めと傾動を実現するためには、第１，第２連結ベルト７６，７８の長手方向での歪みは小さいほど良いが、第１，第２連結ベルト７６，７８や圧力調節手段の配線および配管の着脱を容易にする等の目的で、連結ブロック６８ａの位置決め作用等が充分に得られる程度であれば歪みが許容されていても良い。
【００５９】
また、第１，第２連結ベルト７６，７８の両端部分には、それぞれ図示しない面ファスナが配設されている。より具体的には、第１連結ベルト７６には、一方の端部の上面に面ファスナが設けられていると共に、他方の端部の下面に面ファスナが設けられている一方、第２連結ベルト７８には、一方の端部の下面に面ファスナが設けられていると共に、他方の端部の上面に面ファスナが設けられている。
【００６０】
そして、第１連結ベルト７６が連結ブロック６８ａの幅方向外側（人体支持面５４の幅方向外方であって、ベース部材６６の長手方向外方）の端部に取り付けられていると共に、第２連結ベルト７８が連結ブロック６８ａの幅方向内側（人体支持面５４の幅方向内方であって、ベース部材６６の長手方向内方）の端部に取り付けられている。また、第１連結ベルト７６の長さ方向一方の端部が、頭側に位置する連結ブロック６８ａの上面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられると共に、第１連結ベルト７６の他方の端部が、脚側に位置する連結ブロック６８ａの下面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられる。更に、第２連結ベルト７８の一方の端部が、頭側に位置する連結ブロック６８ａの下面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられると共に、第２連結ベルト７８の他方の端部が、脚側に位置する連結ブロック６８ａの上面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられる。なお、上記からも明らかなように、連結ブロック６８ａの上面および下面には、幅方向両端部分に予め面ファスナが固着されている。尤も、第１，第２連結ベルト７６，７８は、接着や溶着等の手段によって、連結ブロック６８ａに対して取外し不能な状態で固着されていても良い。
【００６１】
また、第１，第２連結ベルト７６，７８の長さ方向の中間部分は、隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａの間で略上下方向に延びている。この第１，第２連結ベルト７６，７８の中間部分は、連結ブロック６８ａの長さ方向の側面に沿って配置されており、それら連結ブロック６８ａ，６８ａに対して拘束されることなく接近や離隔等の相対変位が許容されている。
【００６２】
このように第１，第２連結ベルト７６，７８が整列方向で隣接する連結ブロック６８ａ，６８ａに取り付けられることにより、それら連結ブロック６８ａ，６８ａが第１，第２連結ベルト７６，７８によって整列方向で相互に連結されている。なお、連結ブロック６８ａ，６８ａを整列方向で離隔させるように作用する外力は、第１，第２連結ベルト７６，７８の連結ブロック６８ａ，６８ａに対する取付け部分（面ファスナ）に対して面方向の力として作用することから、かかる外力の作用によって第１，第２連結ベルト７６，７８が連結ブロック６８ａ，６８ａから外れることはなく、連結ブロック６８ａ，６８ａが整列方向で連結された状態に保持される。
【００６３】
さらに、第１，第２連結ベルト７６，７８が何れも整列方向での伸縮変形を抑えられていることによって、整列方向で隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａの整列方向および高さ方向での相対変位が制限されて、相互に位置決めされている。即ち、連結ブロック６８ａ，６８ａが整列方向又は高さ方向で相対的に変位するためには、第１，第２連結ベルト７６，７８の少なくとも一方が整列方向に伸びる必要があるが、第１，第２連結ベルト７６，７８は、整列方向での伸縮変形が制限されていることから、連結ブロック６８ａ，６８ａの整列方向および高さ方向での相対変位が制限されている。
【００６４】
一方、整列方向に隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１，第２連結ベルト７６，７８による連結状態において、上端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動が許容されている。即ち、連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１連結ベルト７６の長さ方向一方の端部と中間部分との相対的な傾斜角度および第２連結ベルト７８の長さ方向他方の端部と中間部分との相対的な傾斜角度が、変化することによって、連結ブロック６８ａ，６８ａの上端部間を幅方向に延びる傾動の軸周りでの相対的な傾動が許容される。そこにおいて、第１，第２連結ベルト７６，７８は、何れも、薄肉帯状で厚さ方向に容易に変形することから、外力の作用による上記の如き連結ブロック６８ａ，６８ａの傾動が許容される。
【００６５】
同様に、整列方向に隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１，第２連結ベルト７６，７８による連結状態において、下端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動が許容されている。
【００６６】
なお、整列方向で隣り合う連結ブロック６８ｂ，６８ｂは、連結ブロック６８ａ，６８ａと同様に第１，第２連結ベルト７６，７８によって連結されており、整列方向および高さ方向で相対的に位置決めされている。更に、連結ブロック６８ｂ，６８ｂは、上端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動を許容されていると共に、下端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動を許容されている。
【００６７】
このように、ベース部材６６の長手方向両端部上に設けられた連結ブロック６８ａ，６８ｂが、何れも、整列方向で隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂに対して、相対傾動を許容された状態で連結されていることにより、マットレスユニット６０が隣り合う別のマットレスユニット６０に対して相対的に傾動可能とされている。従って、例えば、図１１に示されているように、ベッド５２が背上げ機構を有しており、人体支持面５４が長さ方向の中間部分で屈曲される場合でも、隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂが傾動して、マットレス５０が上向きに凹となる形状に変形して、人体支持面５４の変形に追従することができる。また、ベッド５２の人体支持面５４が、背上げ時に膝を支持する部分が上方に凸状変形するようになっている場合でも、隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂが傾動して、マットレス５０が上向きに凸となる形状に変形して、人体支持面５４の変形に追従することができる。
【００６８】
このように、第１，第２連結ベルト７６，７８を用いた単一の連結構造によって、全てのマットレスユニット６０が隣り合うもの同士で相互に連結されていると共に、全ての連結部位において凹状変形と凸状変形と変形なしの何れかが任意に選択的に許容されるようになっている。それ故、マットレス５０は、特別な調整や部品の交換等を要することなく、脚部を支持する部分での凸状変形の有無等といったベッド５２の変形（背上げ）態様の違いや、ベッド５２の屈曲位置の違い等に、自在に対応することが可能とされている。しかも、第１，第２連結ベルト７６，７８を用いた極めて簡単な構造によってフレキシブルな連結構造が実現されており、製造が容易であると共に、信頼性や軽量化等においてもメリットがある。
【００６９】
さらに、第１，第２連結ベルト７６，７８が、連結ブロック６８ａに対して面ファスナで着脱可能に取り付けられていることから、第１，第２連結ベルト７６，７８を連結ブロック６８ａから取り外すことによって、マットレスユニット６０を他のマットレスユニット６０から容易に取り外すことができる。それ故、第１，第２連結ベルト７６，７８の交換が容易に実現されることは勿論、マットレスユニット６０を構成するベース部材６６や連結ブロック６８、クッション部７０等の交換やメンテナンスも容易に行われ得る。
【００７０】
このように人体支持面５４上に複数の圧切換型のマットレスユニット６０を整列配置して、隣接する連結ブロック６８ａ，６８ｂ同士を第１，第２連結ベルト７６，７８で相互に連結した際には、複数のマットレスユニット６０のクッション部７０の表面が略面一になるようにされている。そして、相互に連結された複数のマットレスユニット６０の表面上には、表層マット６２が重ね合わされている。表層マット６２は、薄肉の矩形板状とされたウレタンフォーム等の弾性体であって、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間で、連結ブロック６８ａ，６８ｂおよびクッション部７０の上面を覆うように配設されている。
【００７１】
また、クッション部７０の上面には、体圧センサ６４が重ね合わされており、体圧センサ６４が表層マット６２とクッション部７０の間に挟み込まれて配設されている。かかる体圧センサ６４としては、歪ゲージや磁歪体を用いたロードクッション用セル等を採用することも可能であるが、本実施形態ではシート状の静電容量型センサが採用されている。このような静電容量型センサとしては、従来公知のもの（例えば、特許第４５６５３５９号公報に開示されたもの）が適宜に採用可能であることから、ここでは概略の説明に留める。即ち、体圧センサ６４は、ウレタンフォーム等のエラストマーで形成された誘電体層の一方の面に帯状で柔軟な第１電極膜が重ね合わされていると共に、他方の面に第１電極膜と略同一形状で異なる方向を長手とする第２電極膜が重ね合わされており、それら第１, 第２電極膜の対向部分に検出部が構成されるようになっている。そして、検出部に体圧等の外力（体荷重）が作用すると、誘電体層の厚さ（第１, 第２電極膜の対向面間距離）が変化して、検出部に構成されるコンデンサの静電容量が変化することから、静電容量の変化に基づいて検出部に作用した体圧が検出されるようになっている。特に、体圧センサ６４は、寝心地に悪影響を及ぼさないために、薄肉であると共に、柔軟性を有することが望ましい。
【００７２】
なお、本実施形態では、体圧センサ６４の検出部が縦２１個×横７個で設けられており、クッション部７０のクッション用セル１０と位置合わせされて配置設置されるようになっている。尤も、体圧センサ６４の検出部の数は、必ずしもクッション用セル１０の数と同数に限定されるものではなく、例えば、クッション用セル１０よりも多くの検出部を設けて、より高精度に体荷重を検出することもでき得る。
【００７３】
そして、体圧センサ６４による使用者の体圧の測定結果に基づいて、各クッション用セル１０の流体室３６の圧力が調節される。これにより、体圧が広範囲に分散して作用するようにクッション用セル１０の弾性や高さが制御されて、褥瘡の発生が抑えられる。より具体的には、例えば、体圧センサ６４によって測定された体圧が大きい部分では、流体室３６内の流体が排出されて、クッション用セル１０の高さが低くされると共に、体圧センサ６４によって測定された体圧が小さい部分では、流体室３６に流体が供給されて、クッション用セル１０の高さが高くされることにより、使用者の体に対して体圧の反力が広範囲に亘って分散作用するようになっている。
【００７４】
このような構成とされた本実施形態のマットレス５０においては、クッション部７０を構成する各クッション用セル１０の辺部４６が、収縮状態で外周側に凸となる湾曲形状とされており、クッション用セル１０が膨張することで辺部４６が徐々に略直線形状に近づくようになっている。それ故、クッション用セル１０の膨張状態において、クッション用セル１０の辺部４６での括れ変形が低減されることで、図７に示されているように、隣接して配置されたクッション用セル１０，１０間に形成される隙間が低減されて、人体の支持面積が大きく確保されることによる体圧の分散化が有効に実現される。
【００７５】
また、クッション用セル１０の膨張状態での形状が、四角形の配設領域に略対応する四角形状とされることにより、クッション用セル１０の平面形状が配設領域に対して効率的に大きく得られることから、それに伴ってクッション用セル１０の最大高さ寸法も大きくされる。それ故、各クッション用セル１０の高さの調節自由度が大きくなって、各クッション用セル１０の高さを調節することで、マットレス５０の表面に人体の凹凸に高精度に対応した湾曲面を形成することが可能となる。その結果、体圧の分散化がより効果的に実現されて、褥瘡等の発生が低減される。
【００７６】
特に本実施形態のマットレス５０では、クッション用セル１０の収縮状態で隣接するクッション用セル１０，１０の外周部分が重なり合っており、クッション用セル１０の辺部４６において外周側に凸となる湾曲が許容されている。このように、収縮状態においてクッション用セル１０が相互に重なり合うことで、収縮状態の形状を配設領域に合わせる必要はなく、外周部分が配設領域からはみ出す形状を採用することができる。それ故、膨張時に配設領域に略対応する形状となるクッション用セル１０を採用することができて、膨張時に隣接するセル１０，１０間の隙間を効果的に抑えることができる。加えて、クッション用セル１０は、複数枚のシート１６，２０，２６，３０の周縁部を溶着することで形成されていることから、収縮時には、隣接するセル１０，１０の外周部分同士が容易に重なり合うようになっている。
【００７７】
図１２には、本発明の第２の実施形態としてのクッション用セル８０が示されている。このクッション用セル８０は、１つのセル体のみで構成された１段構造とされており、それぞれシート状とされた天部１６と底部２６の外周縁部を相互に溶着することにより形成されている。換言すれば、本実施形態のクッション用セル８０は、第１の実施形態の下側袋状部１４において下側中間部３０の開口部２８をなくしたような構造とされており、図中では明示されていないが、底部２６の中央部分には、第１の実施形態と同様のポート２４が貫設されている。
【００７８】
かかる本実施形態のクッション用セル８０は、収縮状態において、図１３に示されているように、各辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされており、第１の実施形態と同様に中央が最も大きく突出する円弧状とされている。また、各角部４８は、辺部４６よりも曲率半径の小さい円弧状の湾曲形状とされており、辺部４６と滑らかに連続している。
【００７９】
そして、クッション用セル８０の流体室３６にポート２４を通じて空気等の流体が送入されて、収縮状態から膨張状態に徐々に移行することにより、高さ寸法が大きくなると共に、上下方向の投影面積が小さくなる。それに伴って、自由長の長い対角方向に比して、自由長の短い対辺方向での収縮量が大きくなって、辺部４６の湾曲形状が徐々に直線形状に近づくことから、図１４に示された膨張状態において、基準線：ｂに対する辺部４６の括れ変形量（内周側への凹み）が低減されている。なお、図１３，図１４からも明らかなように、本実施形態のクッション用セル８０は、最収縮時と最膨張時の中間形状において、辺部４６が略直線形状とされて、クッション用セル８０が略四角形状を呈するようになっている。
【００８０】
これにより、本実施形態のクッション用セル８０では、膨張状態においても、上下方向の投影面積が配設領域に対して効率的に確保されて、人体の支持面である上面の面積を大きく確保することができる。それ故、体圧の分散化が図られて、褥瘡等の発生が防止される。
【００８１】
また、辺部４６の中央部分が外周側に突出していることによって、対辺方向の自由長が大きく確保されることから、クッション用セル８０の膨張変形時に辺部４６の中央部分に対する応力の集中的な作用が回避されて、応力の分散化が図られる。それ故、応力の集中によるクッション用セル８０の損傷（辺部４６における溶着の破壊等）が防止されて、耐久性の向上が実現される。
【００８２】
要するに、本発明の適用範囲は、第１の実施形態に示された２段構造のクッション用セル１０に限定されるものではなく、１段構造のクッション用セル８０においても同様の効果を得ることができる。なお、２つ以上の括れ部３４を備えた３段以上のクッション用セルにおいても、四角形状とされて辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされていれば、同様の効果が発揮され得る。
【００８３】
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、辺部４６は、長さ方向の中央において外周側への突出量が最大となる円弧状の湾曲形状とされていることが望ましいが、例えば、長さ方向の中央を外れた位置で突出量が最大となっていても良いし、曲率半径が徐々に変化する湾曲形状等も採用され得る。
【００８４】
また、クッション用セルの膨張状態において、辺部４６は直線形状や外周側に凹となる湾曲形状に限定されるものではなく、膨張状態においても辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされていても良い。
【００８５】
また、角部４８は、応力集中の緩和を実現するために湾曲形状とされていることが望ましいが、湾曲することなく角をなしていても良い。
【００８６】
また、前記実施形態では、クッション体の一例として、ベッド５２上に配設されるマットレス５０が示されているが、本発明に係るクッション用セルを用いたクッション体は、例えば、車椅子の座面を構成するもの等にも適用され得る。
【符号の説明】
【００８７】
１０，８０：クッション用セル、１２：上側袋状部（セル体）、１４：下側袋状部（セル体）、１６：天部（シート）、２０：上側中間部（シート）、２６：底部（シート）、３０：下側中間部（シート）、３６：流体室、４６：辺部、４８：角部、５０：マットレス（クッション体）、５４：人体支持面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体室の圧力を調節することで伸縮して高さが変更設定されるクッション用セルと、該クッション用セルを用いたマットレス等のクッション体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、体圧の分散化による圧迫性壊疽（褥瘡）等の予防や優れた寝心地等を実現し得るクッション体として、複数のクッション用セルを備えたものが提案されており、マットレス等への適用が検討されている。即ち、クッション体は、ベッド等の人体支持面上に配設されるものであって、内部に流体室を備えたクッション用セルの複数が整列配置された構造を有している。そして、それらクッション用セルの流体室に圧力流体が供給されて膨らませられることにより複数のクッション体で協働して人体を支持する面が構成されるようになっている。例えば、特許第２６１５２０６号公報（特許文献１）に開示されているのが、それである。
【０００３】
ところで、クッション体は、一般的には略直方体であることから、クッション体を構成する各クッション用セルの配設領域は、通常、平面形状で四角形とされている。複数のクッション用セルが整列配置されるクッション体では、隣接するクッション用セル間に隙間が生じると、体圧の集中作用による褥瘡等の発生や触感の悪化が問題となる。それ故、配設領域が四角形の場合には、クッション用セルの上面も配設領域に対応する四角形状とされることが望ましい。
【０００４】
しかしながら、クッション用セルの収縮状態において、クッション用セルの上面が四角形状とされていると、流体室の圧力を高めてクッション用セルを膨張させる際に、経線方向の自由長が中心軸周りの周方向で異なっており、経線方向の自由長が短い辺部に応力が集中して、辺部において外周側に凹となる括れ変形が発生する。その結果、応力の集中的な作用によってクッション用セルの耐久性が低下したり、括れ変形によって隣接配置された別のクッション用セルとの間に不要な隙間が形成されるといった問題が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６１５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、膨張状態における応力の分散化が図られて、優れた耐久性が実現されると共に、膨張状態において四角形状の配設スペースに対して優れたスペース効率で人体の支持面積を大きく確保することができる、新規な構造のクッション用セルを提供することにある。
【０００７】
また、本発明は、上記クッション用セルを用いた新規な構造のクッション体を提供することも、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、内部に流体室が形成されて、該流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セルにおいて、収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることを、特徴とする。
【０００９】
このような第１の態様に従う構造とされたクッション用セルによれば、収縮状態において辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることによって、平面形状が四角形とされたクッション用セルの膨張時に、経線方向の自由長の違いに起因した辺部の中央部分に対する応力の集中が低減される。それ故、膨張状態のクッション用セルに使用者が勢いよく乗った場合等にも、クッション用セルの破損が回避されて、耐久性の向上が実現される。
【００１０】
また、辺部を湾曲形状とすることによる応力の分散化によって、膨張時に辺部の中央部分が括れる（外周側に凹となるように凹む）のを防ぐことができることから、四角形の配設領域に対して膨張状態のクッション用セルが優れたスペース効率で配設される。それ故、クッション用セルによって、より広い面積で人体を支持することができて、体圧の分散化による圧迫性壊疽（褥瘡等）の防止効果が発揮される。
【００１１】
さらに、膨張状態のクッション用セルの大きさが、四角形状の配設領域の大きさに対して効率的に確保されることから、クッション用セルの最大高さ寸法を大きくすることが可能とされて、クッション用セルの高さの調節可能範囲を大きく得ることができる。
【００１２】
加えて、膨張時に辺部での括れ変形が低減されることから、例えば、クッション用セルが、別のクッション用セルやウレタンフォーム等の別部材と隣接して配置される場合には、クッション用セルの括れ変形によって形成される隙間を低減することができる。それ故、人体との当接面において隙間による凹凸が抑えられて、体圧の集中的な作用が防止される。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載されたクッション用セルにおいて、前記辺部の外周側への最大突出量が、該辺部の長さの０．０５倍〜０．１５倍とされているものである。
【００１４】
第２の態様によれば、膨張時に辺部が直線形状に近づくことから、クッション用セルの配設領域（クッション用セルが人体を支持する領域）が四角形状とされている場合に、より広い面積で人体を支持することができて、体圧の分散化による褥瘡等の防止効果をより有利に得ることができる。また、クッション用セルの高さの調節可能範囲（最大高さ）をより大きく得ることができて、クッション用セルの高さを調節することによる体圧の分散化も、効果的に図られ得る。
【００１５】
加えて、複数のクッション用セルを整列配置する場合や矩形ブロック状のウレタンフォーム等と隣接配置する場合等に、辺部が外周側に凸又は凹となることによる隙間の形成が抑えられる。それ故、クッション用セルの外縁において体圧の集中作用が生じるのを防いで、体圧の分散化による褥瘡等の防止効果が発揮される。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載されたクッション用セルにおいて、少なくとも１組のシートを相互に重ね合わせて周縁部において流体密に固着することにより形成されたセル体を含んで構成されているものである。
【００１７】
第３の態様によれば、各シートの形状を辺部が外周側に凸となるように湾曲した四角形状とすることで、所定形状のセル体、ひいてはクッション用セルを容易に得ることができる。しかも、各シートを所定形状で形成することによって、辺部の曲率（外周側への突出量）等を高精度に設定することができる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか１つの態様に記載されたクッション用セルにおいて、角部が外周側に凸となる湾曲形状とされていると共に、該角部の曲率半径が前記辺部の曲率半径よりも小さくされているものである。
【００１９】
第４の態様によれば、角部への応力集中も緩和されることから、応力の分散化による耐久性の向上がより効果的に図られる。しかも、角部が辺部よりも小さな曲率半径で湾曲していることから、平面形状としては略四角形が維持されて、人体の支持面積や流体室の容積が効率的に確保される。
【００２０】
なお、角部および辺部は、必ずしも全体が一様な曲率半径で形成されている必要はなく、曲率半径が徐々に或いは段階的に変化していても良い。そのような場合には、角部の曲率半径の平均値が辺部の曲率半径の平均値よりも小さくされていれば良い。
【００２１】
本発明の第５の態様は、人体支持面上に配設されるクッション体であって、前記人体支持面上に整列配置される複数の第１〜第４の何れか１つの態様に記載されたクッション用セルを備えていることを、特徴とする。
【００２２】
このような第５の態様に従う構造とされたクッション体によれば、人体支持面上に整列配置される複数のクッション用セルが、それぞれ膨張時の辺部の括れ変形を低減されていることから、整列方向で隣接するクッション用セル間の隙間が抑えられる。それ故、人体に直接的に又は間接的に当接するクッション用セルの上面において、クッション用セルの外縁に体圧が集中作用するのを防いで、褥瘡等の発生を防止することができる。
【００２３】
また、クッション用セルの高さの調節可能範囲が大きいことによって、各クッション用セルの流体室の圧力を調節することで、クッション用セルの上面で構成されるクッション体の表面を、人体の表面形状に高精度に対応させることができる。それ故、体圧の分散化が図られて、褥瘡等の防止が実現される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、四角形状とされたクッション用セルの辺部が、収縮状態で外周側に凸となる湾曲形状とされていることにより、膨張時に辺部に応力が集中的に作用するのを防ぐことができて、耐久性の向上が図られる。また、膨張状態では、辺部が内周側に凹となる括れ形状になるのが抑えられることから、四角形の配設領域に対してクッション用セルによる支持面積を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態としてのクッション用セルを、膨張状態で示す斜視図。
【図２】図１に示されたクッション用セルの縦断面図であって、図５のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図。
【図３】図１に示されたクッション用セルの収縮状態の縦断面図。
【図４】図１に示されたクッション用セルの収縮状態の平面図。
【図５】図１に示されたクッション用セルの膨張状態の平面図。
【図６】流体室の内圧と、クッション用セルの高さの相関関係を示すグラフ。
【図７】図１に示されたクッション用セルを用いたマットレスの平面図。
【図８】図７に示されたマットレスの右側面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ断面図。
【図１０】図７に示されたマットレスの一部をクッション用セルの収縮状態で示す平面図。
【図１１】図７に示されたマットレスの背上げ状態を示す右側面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態としてのクッション用セルを、膨張状態で示す斜視図。
【図１３】図１２に示されたクッション用セルの収縮状態の平面図。
【図１４】図１２に示されたクッション用セルの膨張状態の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１〜図５には、本発明の第１の実施形態としてのクッション用セル１０が示されている。クッション用セル１０は、全体として袋状を呈しており、内部に形成された後述する流体室３６の圧力を調節することによって、高さを変更設定することが可能とされている。また、クッション用セル１０は、セル体としての上側袋状部１２および下側袋状部１４を含んで構成されている。なお、以下の説明において、特に説明がない限り、上下方向とは、図２中の上下方向を言う。また、図１，図４，図５および後述する図１２〜図１４では、説明を容易にするために、クッション用セルの表面に経線４９（後述）と緯線が示されている。
【００２８】
より詳細には、上側袋状部１２は、シートとしての天部１６と、中央部分に開口部１８が形成されたシートとしての上側中間部２０とが、外周縁部２２で相互に溶着されることにより形成されている。一方、下側袋状部１４は、中央部分にポート２４が取り付けられたシートとしての底部２６と、中央部分に開口部２８が形成されたシートとしての下側中間部３０とが、外周縁部３２で相互に溶着されることにより形成されている。そして、上側中間部２０と下側中間部３０を各開口部１８，２８の周縁部で相互に溶着することによりクッション用セル１０が形成されて、クッション用セル１０の高さ方向中間部分に形成された括れ部３４を挟んだ両側で、上側袋状部１２と下側袋状部１４が相互に傾動可能とされている。
【００２９】
上記クッション用セル１０を構成するシートの材質としては、代表的なものとして、熱可塑性エラストマーが挙げられ、より詳細にはポリウレタン系のエラストマーやそれ以外にもオレフィン系やスチレン系やポリアミド系のエラストマー等がある。また、本実施形態では、上側袋状部１２と下側袋状部１４の大きさと形状は略等しくされているが、相互に異ならされていても良い。
【００３０】
このような構造とされたクッション用セル１０の内部には、流体室３６が形成されている。この流体室３６は、上側袋状部１２の内側空間と、下側袋状部１４の内側空間が、それら袋状部１２，１４の開口部１８，２８を利用した連通部３８を通じて相互に連通されることによって、形成されている。また、流体室３６は、外部から略密閉されており、クッション用セル１０の底部２６に貫設された筒状のポート２４を通じて外部に連通されている。そして、ポート２４を通じて流体室３６内に空気等の流体が給排されることにより、流体室３６の圧力が調節されて、クッション用セル１０が、図１，図２に示された膨張状態や、図３に示された収縮状態、或いはそれらの中間状態に、切り替えられるようになっている。
【００３１】
なお、図２，図３では、クッション用セル１０が底部クッション層４０上に配設されている。より具体的には、クッション用セル１０の底部２６には、矩形の取付シート４２が重ね合わされており、取付シート４２に貫通形成された貫通穴にポート２４が挿通されていると共に、貫通穴の周縁部が底部２６に溶着されている。そして、この取付シート４２が、ウレタンフォーム等で形成された底部クッション層４０上に配設された固定シート４４に対して、スナップ等の固定手段４５によって装着されることにより、クッション用セル１０が底部クッション層４０上に立設されている。尤も、クッション用セル１０の配設構造は、特に限定されるものではない。
【００３２】
また、クッション用セル１０は、図４に示されているように、収縮状態の平面形状が略四角形とされている。なお、クッション用セル１０の収縮状態とは、流体室３６内の圧力流体（空気）が排出された図３の如き状態を言う。
【００３３】
さらに、クッション用セル１０では、４つの辺部４６が、それぞれ外周側に凸となる円弧状に湾曲しており、角部４８を直線的に繋いだ基準線：ｂ（図４中の一点鎖線）に対して外周側に突出している。また、本実施形態では、辺部４６の基準線：ｂに対する外周側への突出量は、辺部４６の長さ方向中央に向かって次第に大きくなっており、長さ方向中央で最大となっている。
【００３４】
辺部４６の外周側への最大突出量（辺部４６の長さ方向中央での突出量）：Ｃは、辺部４６の長さ：ｌに対して、０．０５倍〜０．１５倍とされることが望ましい。より好適には、辺部４６の最大突出量：Ｃが、辺部４６の長さ：ｌに対して、０．１倍〜０．１５倍とされ、本実施形態では、０．１倍とされている。
【００３５】
また、４つの角部４８は、それぞれ外周側に凸となる円弧状に丸められた湾曲形状とされており、その曲率半径が辺部４６の曲率半径よりも小さくされている。これにより、クッション用セル１０は、平面視において、実質的に略四角形を保ちつつ、全周に亘って角のない滑らかな湾曲形状とされている。
【００３６】
本実施形態のクッション用セル１０は、４枚のシート（天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６）を相互に溶着して形成されていることから、このような収縮状態での形状が、シートの形状によって容易に実現される。要するに、天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６は、何れも、辺部４６が外周側に凸となるように湾曲した略四角シート状とされていると共に、角部４８が辺部４６よりも小さな曲率半径で湾曲している。このような複数枚のシートで形成されたクッション用セル１０では、各シートを所定の形状で形成することによって、目的とする曲率半径を有する辺部４６および角部４８を、容易に且つ優れた形状精度で得ることができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、上側袋状部１２の天部１６が上記の如き辺部４６および角部４８を有する略四角形状を呈していると共に、上側袋状部１２の上側中間部２０と、下側袋状部１４の底部２６および下側中間部３０とが、何れも天部１６と略同じ外周形状を有している。これにより、クッション用セル１０は、全体が上下方向視において略四角形状とされており、略同一形状の上側袋状部１２と下側袋状部１４によって構成された２段構造とされている。尤も、底部２６および下側中間部３０が天部１６とは異なる形状で形成されて、上側袋状部１２と下側袋状部１４が異なる形状とされていても良い。
【００３８】
そして、収縮状態のクッション用セル１０（図３，図４）の流体室３６に対して流体が送入されて流体室３６の圧力が高まるに連れて、クッション用セル１０の高さ寸法が大きくなると共に、上下方向の投影面積が小さくなる。特に、クッション用セル１０の平面形状が略四角形とされていることから、自由長が最も小さくなる辺部４６の中央部分において、内周側への変形量が角部４８よりも大きくなる。なお、自由長は、膨らんだクッション用セル１０の中心軸を含む縦断面における上端（天部１６の中央）から下端（底部２６の内周縁）までのセル１０表面の長さに相当する経線４９の長さである。
【００３９】
ここにおいて、クッション用セル１０では、収縮状態において辺部４６が外周側に凸の円弧状に湾曲しており、辺部４６の中央部分が基準線：ｂに対して外周側に予め突出していることにより、対角方向の自由長と対辺方向の自由長の差が抑えられている。
【００４０】
このように、クッション用セル１０では、辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされて、対辺方向の自由長（辺部４６の中央を通る経線４９ａの長さ）と対角方向の自由長（角部４８を通る経線４９ｂの長さ）との差が低減されていることにより、膨張時の辺部４６に対する応力集中が緩和されている。それ故、流体室３６が高圧とされた膨張状態で、更に使用者の体荷重が入力された場合等にも、応力の分散化によってクッション用セル１０の損傷を回避することができて、耐久性の向上が図られる。
【００４１】
加えて、角部４８も外周側に凸の湾曲形状とされており、それら辺部４６と角部４８が滑らかに接続されていることから、角部４８や辺部４６と角部４８との接続部においても応力集中が防止されて、より優れた耐久性が実現される。なお、円弧状とされた角部４８の曲率半径が、円弧状とされた辺部４６の曲率半径よりも小さくされていることにより、膨張時の上下方向での投影形状が略四角形とされている。
【００４２】
また、辺部４６の中央が収縮状態において基準線：ｂよりも外周側に突出していることから、クッション用セル１０は、膨張によって、辺部４６中央の基準線：ｂに対する内周側への括れが低減されると共に、辺部４６中央の外周側への突出が低減される。特に、収縮状態における辺部４６の基準線：ｂからの最大突出量：Ｃが、辺部４６の長さに対して、０．０５倍〜０．１５倍に設定されることによって、膨張時に辺部４６が直線形状に近づいて、クッション用セル１０が略四角形状を呈する。これにより、クッション用セル１０は、膨張状態において四角形の配設領域に対するスペース効率に優れることから、人体の支持面積が大きく確保されて、体圧の分散化によって圧迫性壊疽（褥瘡等）の発生が防止される。
【００４３】
しかも、配設領域が四角形である場合には、配設領域に対してクッション用セル１０の上下方向の投影面積が効率的に確保されることから、クッション用セル１０の最大高さ寸法が大きくなって、高さの調節可能範囲が大きく確保される。即ち、クッション用セル１０を構成する各シート（天部１６、上側中間部２０、下側中間部３０、底部２６）の形状は、膨張時のクッション用セル１０の上下方向での投影形状が、配設領域内に収まるように設定される。本実施形態のクッション用セル１０は、膨張時の上下方向投影形状が、配設領域に略対応する四角形状とされていることから、それら各シートの面積を最大限に確保することができて、シートの変形によって得られる最大高さ寸法を大きく設定可能となるのである。なお、クッション用セル１０は、上側袋状部１２と下側袋状部１４を備えた２段構造とされていることから、高さの調節可能範囲がより大きく確保され得る。
【００４４】
このようにクッション用セル１０の高さ寸法を効率的に得ることができることは、図６に示された実測結果のグラフからも明らかである。即ち、図６のグラフによれば、実施例としての本実施形態に係るクッション用セル１０は、比較例としての従来構造に係るクッション用セルに比して、流体室３６の圧力が同じである場合に、高さ寸法が大きくなっており、高さ寸法が効率的に大きく得られることが、示されている。なお、図６中の比較例は、辺部が直線とされていると共に角部が円弧状に丸められた、角丸矩形状のクッション用セルとされている。
【００４５】
かくの如き構造とされたクッション用セル１０は、例えば、図７〜図９に示されているようなクッション体としてのマットレス５０に用いられる。マットレス５０は、ベッド５２の人体支持面５４上に配設されており、人体支持面５４の長さ方向の両端部分に配設された頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間に、圧切換型のマットレスユニット６０の複数が、人体支持面５４の長さ方向に整列配置されていると共に、それらマットレスユニット６０の表面上の全体に亘って広がる表層マット６２および体圧センサ６４が載置された構造とされている（図９参照）。なお、以下の説明において、原則として、幅方向とは、図７中の左右方向を、長さ方向とは、図７中の上下方向を、高さ方向とは、図８中の上下方向を、それぞれ言う。また、図７では、後述する連結ブロック６８ａ，６８ｂやクッション用セル１０の配置を見易くするために、表層マット６２および体圧センサ６４，後述する天部クッション層７４の図示を省略している。
【００４６】
頭部側ブロック５６および脚部側ブロック５８は、互いに略同じ直方体形状で幅方向に延びており、ウレタンフォーム等の弾性体で形成されている。また、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８は、ベッド５２の人体支持面５４の長さ方向各一方の端部に配設されており、長さ方向で所定距離を隔てて配置されている。
【００４７】
また、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間には、複数のマットレスユニット６０が配設されている。マットレスユニット６０は、人体支持面５４の幅方向に延びるベース部材６６と、ベース部材６６の長手方向両端部上にそれぞれ設けられた連結部としての連結ブロック６８ａ，６８ｂと、ベース部材６６の長手方向の中間部分に取り付けられるクッション部７０を、含んで構成されている。
【００４８】
ベース部材６６は、合成樹脂や金属等で形成された硬質の部材であって、幅方向に略一定の断面形状で延びる長手板状とされている。また、本実施形態のベース部材６６は、上面がベッド５２の人体支持面５４に広がる平面とされていると共に、下面が長さ方向の中央側に行くに従って下向きの突出高さが大きくなる湾曲面とされて、逆向きの蒲鉾形を呈しており、重量の増加を抑えつつ、機械的な強度が高められている。
【００４９】
連結ブロック６８ａ，６８ｂは、合成樹脂や金属等の硬質材料で形成された矩形中空箱体状とされており、図７および図９に示されているように、ベース部材６６の長手方向の一方の端部上に連結ブロック６８ａが取り付けられていると共に、長手方向の他方の端部上に連結ブロック６８ｂが取り付けられている。そして、人体支持面５４上に整列配置された複数のマットレスユニット６０が、連結ブロック６８ａ，６８ｂにおいて相互に着脱可能に連結されるように、連結ブロック６８ａ，６８ｂには、後述する連結手段を構成する連結帯状体としての第１連結ベルト７６および第２連結ベルト７８が設けられている。
【００５０】
また、図中では省略されているが、連結ブロック６８には、クッション用セル１０の流体室３６の圧力を制御する制御装置や、流体室３６に空気を給排する給排管路の一部、更には、給排管路の連通と遮断等を切り替える電磁バルブ等を含んだ圧力調節手段が収容されている。かかる圧力調節手段のメンテナンス性を考慮して、連結ブロック６８には、少なくとも壁部の一部に開閉部（ドア部）が設けられていることが望ましい。更に、図示は省略されているが、後述する複数のマットレスユニット６０の配設状態において、隣接する連結ブロック６８間或いは連結ブロック６８とクッション用セル１０との間で給排流体（空気）や電力を送受するために、連結ブロック６８には、電気を伝達するためのソケットや、給排流体を伝達するための外部ポート等が設けられている。
【００５１】
連結ブロック６８ａ，６８ｂの間には、圧切換型のクッション部７０が設けられている。クッション部７０は、底部クッション層４０と天部クッション層７４の間に複数のクッション用セル１０が配設された構造を有しており、このクッション用セル１０の内部に設けられた流体室３６の圧力を、上述の圧力調節手段で制御することにより、高さの変更調節が可能とされている。
【００５２】
底部クッション層４０は、人体支持面５４の幅方向に長手の矩形板状を呈する弾性体（ウレタンフォーム等）であって、人体支持面５４の長さ方向における寸法がベース部材６６と略同じとされていると共に、人体支持面５４の幅方向における寸法が両端の連結ブロック６８ａ，６８ｂの対向面間距離と略同じとされている。
【００５３】
天部クッション層７４は、人体支持面５４の幅方向に延びる板状の弾性体（ウレタンフォーム等）であって、人体支持面５４の長さ方向における寸法および幅方向における寸法が、何れも底部クッション層４０と略同じとされている。そして、天部クッション層７４は、底部クッション層４０に対して上方に所定距離を隔てて対向配置されている。
【００５４】
また、上下方向で対向して配置された底部クッション層４０と天部クッション層７４の間には、複数のクッション用セル１０が配設されており、底部クッション層４０によって底面の中央部分が支持されると共に、上面に対して天部クッション層７４が重ね合わされている。これにより、圧切換型のクッション部７０が形成されている。また、クッション用セル１０は、ベッド５２の人体支持面５４の幅方向に並んで複数が配設されており、本実施形態では、７つのクッション用セル１０が１つの底部クッション層４０上で１列に並んで配設されている。なお、クッション用セル１０上に重ね合わされた天部クッション層７４は、クッション用セル１０の膨張と収縮によって、底部クッション層４０に対して相対的に接近／離隔するようになっている。
【００５５】
このような構造とされた圧切換型のマットレスユニット６０は、複数が長さ方向で整列して配置される。本実施形態では、人体支持面５４の長さ方向に２１本のマットレスユニット６０が整列して配置されている。
【００５６】
なお、図１０に示されているように、複数のマットレスユニット６０が長さ方向に整列して配置されることによって、各クッション用セル１０の配設領域（図１０中、一点鎖線に囲まれた領域）が平面視で碁盤目状の四角枡形状で形成されており、その各配設領域にクッション用セル１０が配設されて縦横に並んで配置されている。また、クッション用セル１０の収縮状態では、クッション用セル１０の外周部分が、少なくとも辺部４６（特に、膨らんだ中央部分）において隣接する別の配設領域に突出しており、隣接するクッション用セル１０，１０の外周部分が相互に重なり合っている。なお、本実施形態では、辺部４６と角部４８の何れも配設領域から外周側に突出しており、クッション用セル１０の外周部分が全周に亘って隣接する他のクッション用セル１０と重なり合っている。尤も、クッション用セル１０は、収縮状態で配設領域に収まる平面形状とされていても良い。
【００５７】
このように整列配置されたマットレスユニット６０は、整列方向で隣り合うもの同士が連結ブロック６８ａ，６８ｂに設けられた連結手段を構成する連結帯状体としての第１連結ベルト７６と第２連結ベルト７８によって相互に連結されている。なお、以下では、ベース部材６６の長手方向一方の端部上に取り付けられた連結ブロック６８ａの連結構造について説明をするが、ベース部材６６の長手方向他方の端部上に取り付けられた連結ブロック６８ｂの連結構造も、連結ブロック６８ａの連結構造と同様である。
【００５８】
第１，第２連結ベルト７６，７８は、何れも、薄肉且つ狭幅の長手帯状とされており、合成樹脂や化学繊維、合成皮革等によって形成されている。また、第１，第２連結ベルト７６，７８は、外力の作用によって厚さ方向で容易に変形するものであって、長手方向での歪みが小さい（伸縮変形し難い）ものが望ましい。なお、後述する連結ブロック６８ａ，６８ａの長さ方向での位置決めと傾動を実現するためには、第１，第２連結ベルト７６，７８の長手方向での歪みは小さいほど良いが、第１，第２連結ベルト７６，７８や圧力調節手段の配線および配管の着脱を容易にする等の目的で、連結ブロック６８ａの位置決め作用等が充分に得られる程度であれば歪みが許容されていても良い。
【００５９】
また、第１，第２連結ベルト７６，７８の両端部分には、それぞれ図示しない面ファスナが配設されている。より具体的には、第１連結ベルト７６には、一方の端部の上面に面ファスナが設けられていると共に、他方の端部の下面に面ファスナが設けられている一方、第２連結ベルト７８には、一方の端部の下面に面ファスナが設けられていると共に、他方の端部の上面に面ファスナが設けられている。
【００６０】
そして、第１連結ベルト７６が連結ブロック６８ａの幅方向外側（人体支持面５４の幅方向外方であって、ベース部材６６の長手方向外方）の端部に取り付けられていると共に、第２連結ベルト７８が連結ブロック６８ａの幅方向内側（人体支持面５４の幅方向内方であって、ベース部材６６の長手方向内方）の端部に取り付けられている。また、第１連結ベルト７６の長さ方向一方の端部が、頭側に位置する連結ブロック６８ａの上面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられると共に、第１連結ベルト７６の他方の端部が、脚側に位置する連結ブロック６８ａの下面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられる。更に、第２連結ベルト７８の一方の端部が、頭側に位置する連結ブロック６８ａの下面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられると共に、第２連結ベルト７８の他方の端部が、脚側に位置する連結ブロック６８ａの上面に対して、面ファスナを用いた着脱可能な状態で取り付けられる。なお、上記からも明らかなように、連結ブロック６８ａの上面および下面には、幅方向両端部分に予め面ファスナが固着されている。尤も、第１，第２連結ベルト７６，７８は、接着や溶着等の手段によって、連結ブロック６８ａに対して取外し不能な状態で固着されていても良い。
【００６１】
また、第１，第２連結ベルト７６，７８の長さ方向の中間部分は、隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａの間で略上下方向に延びている。この第１，第２連結ベルト７６，７８の中間部分は、連結ブロック６８ａの長さ方向の側面に沿って配置されており、それら連結ブロック６８ａ，６８ａに対して拘束されることなく接近や離隔等の相対変位が許容されている。
【００６２】
このように第１，第２連結ベルト７６，７８が整列方向で隣接する連結ブロック６８ａ，６８ａに取り付けられることにより、それら連結ブロック６８ａ，６８ａが第１，第２連結ベルト７６，７８によって整列方向で相互に連結されている。なお、連結ブロック６８ａ，６８ａを整列方向で離隔させるように作用する外力は、第１，第２連結ベルト７６，７８の連結ブロック６８ａ，６８ａに対する取付け部分（面ファスナ）に対して面方向の力として作用することから、かかる外力の作用によって第１，第２連結ベルト７６，７８が連結ブロック６８ａ，６８ａから外れることはなく、連結ブロック６８ａ，６８ａが整列方向で連結された状態に保持される。
【００６３】
さらに、第１，第２連結ベルト７６，７８が何れも整列方向での伸縮変形を抑えられていることによって、整列方向で隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａの整列方向および高さ方向での相対変位が制限されて、相互に位置決めされている。即ち、連結ブロック６８ａ，６８ａが整列方向又は高さ方向で相対的に変位するためには、第１，第２連結ベルト７６，７８の少なくとも一方が整列方向に伸びる必要があるが、第１，第２連結ベルト７６，７８は、整列方向での伸縮変形が制限されていることから、連結ブロック６８ａ，６８ａの整列方向および高さ方向での相対変位が制限されている。
【００６４】
一方、整列方向に隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１，第２連結ベルト７６，７８による連結状態において、上端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動が許容されている。即ち、連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１連結ベルト７６の長さ方向一方の端部と中間部分との相対的な傾斜角度および第２連結ベルト７８の長さ方向他方の端部と中間部分との相対的な傾斜角度が、変化することによって、連結ブロック６８ａ，６８ａの上端部間を幅方向に延びる傾動の軸周りでの相対的な傾動が許容される。そこにおいて、第１，第２連結ベルト７６，７８は、何れも、薄肉帯状で厚さ方向に容易に変形することから、外力の作用による上記の如き連結ブロック６８ａ，６８ａの傾動が許容される。
【００６５】
同様に、整列方向に隣り合う連結ブロック６８ａ，６８ａは、第１，第２連結ベルト７６，７８による連結状態において、下端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動が許容されている。
【００６６】
なお、整列方向で隣り合う連結ブロック６８ｂ，６８ｂは、連結ブロック６８ａ，６８ａと同様に第１，第２連結ベルト７６，７８によって連結されており、整列方向および高さ方向で相対的に位置決めされている。更に、連結ブロック６８ｂ，６８ｂは、上端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動を許容されていると共に、下端部間を幅方向に延びる仮想的な傾動の軸周りで、相対的な傾動を許容されている。
【００６７】
このように、ベース部材６６の長手方向両端部上に設けられた連結ブロック６８ａ，６８ｂが、何れも、整列方向で隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂに対して、相対傾動を許容された状態で連結されていることにより、マットレスユニット６０が隣り合う別のマットレスユニット６０に対して相対的に傾動可能とされている。従って、例えば、図１１に示されているように、ベッド５２が背上げ機構を有しており、人体支持面５４が長さ方向の中間部分で屈曲される場合でも、隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂが傾動して、マットレス５０が上向きに凹となる形状に変形して、人体支持面５４の変形に追従することができる。また、ベッド５２の人体支持面５４が、背上げ時に膝を支持する部分が上方に凸状変形するようになっている場合でも、隣り合う別の連結ブロック６８ａ，６８ｂが傾動して、マットレス５０が上向きに凸となる形状に変形して、人体支持面５４の変形に追従することができる。
【００６８】
このように、第１，第２連結ベルト７６，７８を用いた単一の連結構造によって、全てのマットレスユニット６０が隣り合うもの同士で相互に連結されていると共に、全ての連結部位において凹状変形と凸状変形と変形なしの何れかが任意に選択的に許容されるようになっている。それ故、マットレス５０は、特別な調整や部品の交換等を要することなく、脚部を支持する部分での凸状変形の有無等といったベッド５２の変形（背上げ）態様の違いや、ベッド５２の屈曲位置の違い等に、自在に対応することが可能とされている。しかも、第１，第２連結ベルト７６，７８を用いた極めて簡単な構造によってフレキシブルな連結構造が実現されており、製造が容易であると共に、信頼性や軽量化等においてもメリットがある。
【００６９】
さらに、第１，第２連結ベルト７６，７８が、連結ブロック６８ａに対して面ファスナで着脱可能に取り付けられていることから、第１，第２連結ベルト７６，７８を連結ブロック６８ａから取り外すことによって、マットレスユニット６０を他のマットレスユニット６０から容易に取り外すことができる。それ故、第１，第２連結ベルト７６，７８の交換が容易に実現されることは勿論、マットレスユニット６０を構成するベース部材６６や連結ブロック６８、クッション部７０等の交換やメンテナンスも容易に行われ得る。
【００７０】
このように人体支持面５４上に複数の圧切換型のマットレスユニット６０を整列配置して、隣接する連結ブロック６８ａ，６８ｂ同士を第１，第２連結ベルト７６，７８で相互に連結した際には、複数のマットレスユニット６０のクッション部７０の表面が略面一になるようにされている。そして、相互に連結された複数のマットレスユニット６０の表面上には、表層マット６２が重ね合わされている。表層マット６２は、薄肉の矩形板状とされたウレタンフォーム等の弾性体であって、頭部側ブロック５６と脚部側ブロック５８の間で、連結ブロック６８ａ，６８ｂおよびクッション部７０の上面を覆うように配設されている。
【００７１】
また、クッション部７０の上面には、体圧センサ６４が重ね合わされており、体圧センサ６４が表層マット６２とクッション部７０の間に挟み込まれて配設されている。かかる体圧センサ６４としては、歪ゲージや磁歪体を用いたロードクッション用セル等を採用することも可能であるが、本実施形態ではシート状の静電容量型センサが採用されている。このような静電容量型センサとしては、従来公知のもの（例えば、特許第４５６５３５９号公報に開示されたもの）が適宜に採用可能であることから、ここでは概略の説明に留める。即ち、体圧センサ６４は、ウレタンフォーム等のエラストマーで形成された誘電体層の一方の面に帯状で柔軟な第１電極膜が重ね合わされていると共に、他方の面に第１電極膜と略同一形状で異なる方向を長手とする第２電極膜が重ね合わされており、それら第１, 第２電極膜の対向部分に検出部が構成されるようになっている。そして、検出部に体圧等の外力（体荷重）が作用すると、誘電体層の厚さ（第１, 第２電極膜の対向面間距離）が変化して、検出部に構成されるコンデンサの静電容量が変化することから、静電容量の変化に基づいて検出部に作用した体圧が検出されるようになっている。特に、体圧センサ６４は、寝心地に悪影響を及ぼさないために、薄肉であると共に、柔軟性を有することが望ましい。
【００７２】
なお、本実施形態では、体圧センサ６４の検出部が縦２１個×横７個で設けられており、クッション部７０のクッション用セル１０と位置合わせされて配置設置されるようになっている。尤も、体圧センサ６４の検出部の数は、必ずしもクッション用セル１０の数と同数に限定されるものではなく、例えば、クッション用セル１０よりも多くの検出部を設けて、より高精度に体荷重を検出することもでき得る。
【００７３】
そして、体圧センサ６４による使用者の体圧の測定結果に基づいて、各クッション用セル１０の流体室３６の圧力が調節される。これにより、体圧が広範囲に分散して作用するようにクッション用セル１０の弾性や高さが制御されて、褥瘡の発生が抑えられる。より具体的には、例えば、体圧センサ６４によって測定された体圧が大きい部分では、流体室３６内の流体が排出されて、クッション用セル１０の高さが低くされると共に、体圧センサ６４によって測定された体圧が小さい部分では、流体室３６に流体が供給されて、クッション用セル１０の高さが高くされることにより、使用者の体に対して体圧の反力が広範囲に亘って分散作用するようになっている。
【００７４】
このような構成とされた本実施形態のマットレス５０においては、クッション部７０を構成する各クッション用セル１０の辺部４６が、収縮状態で外周側に凸となる湾曲形状とされており、クッション用セル１０が膨張することで辺部４６が徐々に略直線形状に近づくようになっている。それ故、クッション用セル１０の膨張状態において、クッション用セル１０の辺部４６での括れ変形が低減されることで、図７に示されているように、隣接して配置されたクッション用セル１０，１０間に形成される隙間が低減されて、人体の支持面積が大きく確保されることによる体圧の分散化が有効に実現される。
【００７５】
また、クッション用セル１０の膨張状態での形状が、四角形の配設領域に略対応する四角形状とされることにより、クッション用セル１０の平面形状が配設領域に対して効率的に大きく得られることから、それに伴ってクッション用セル１０の最大高さ寸法も大きくされる。それ故、各クッション用セル１０の高さの調節自由度が大きくなって、各クッション用セル１０の高さを調節することで、マットレス５０の表面に人体の凹凸に高精度に対応した湾曲面を形成することが可能となる。その結果、体圧の分散化がより効果的に実現されて、褥瘡等の発生が低減される。
【００７６】
特に本実施形態のマットレス５０では、クッション用セル１０の収縮状態で隣接するクッション用セル１０，１０の外周部分が重なり合っており、クッション用セル１０の辺部４６において外周側に凸となる湾曲が許容されている。このように、収縮状態においてクッション用セル１０が相互に重なり合うことで、収縮状態の形状を配設領域に合わせる必要はなく、外周部分が配設領域からはみ出す形状を採用することができる。それ故、膨張時に配設領域に略対応する形状となるクッション用セル１０を採用することができて、膨張時に隣接するセル１０，１０間の隙間を効果的に抑えることができる。加えて、クッション用セル１０は、複数枚のシート１６，２０，２６，３０の周縁部を溶着することで形成されていることから、収縮時には、隣接するセル１０，１０の外周部分同士が容易に重なり合うようになっている。
【００７７】
図１２には、本発明の第２の実施形態としてのクッション用セル８０が示されている。このクッション用セル８０は、１つのセル体のみで構成された１段構造とされており、それぞれシート状とされた天部１６と底部２６の外周縁部を相互に溶着することにより形成されている。換言すれば、本実施形態のクッション用セル８０は、第１の実施形態の下側袋状部１４において下側中間部３０の開口部２８をなくしたような構造とされており、図中では明示されていないが、底部２６の中央部分には、第１の実施形態と同様のポート２４が貫設されている。
【００７８】
かかる本実施形態のクッション用セル８０は、収縮状態において、図１３に示されているように、各辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされており、第１の実施形態と同様に中央が最も大きく突出する円弧状とされている。また、各角部４８は、辺部４６よりも曲率半径の小さい円弧状の湾曲形状とされており、辺部４６と滑らかに連続している。
【００７９】
そして、クッション用セル８０の流体室３６にポート２４を通じて空気等の流体が送入されて、収縮状態から膨張状態に徐々に移行することにより、高さ寸法が大きくなると共に、上下方向の投影面積が小さくなる。それに伴って、自由長の長い対角方向に比して、自由長の短い対辺方向での収縮量が大きくなって、辺部４６の湾曲形状が徐々に直線形状に近づくことから、図１４に示された膨張状態において、基準線：ｂに対する辺部４６の括れ変形量（内周側への凹み）が低減されている。なお、図１３，図１４からも明らかなように、本実施形態のクッション用セル８０は、最収縮時と最膨張時の中間形状において、辺部４６が略直線形状とされて、クッション用セル８０が略四角形状を呈するようになっている。
【００８０】
これにより、本実施形態のクッション用セル８０では、膨張状態においても、上下方向の投影面積が配設領域に対して効率的に確保されて、人体の支持面である上面の面積を大きく確保することができる。それ故、体圧の分散化が図られて、褥瘡等の発生が防止される。
【００８１】
また、辺部４６の中央部分が外周側に突出していることによって、対辺方向の自由長が大きく確保されることから、クッション用セル８０の膨張変形時に辺部４６の中央部分に対する応力の集中的な作用が回避されて、応力の分散化が図られる。それ故、応力の集中によるクッション用セル８０の損傷（辺部４６における溶着の破壊等）が防止されて、耐久性の向上が実現される。
【００８２】
要するに、本発明の適用範囲は、第１の実施形態に示された２段構造のクッション用セル１０に限定されるものではなく、１段構造のクッション用セル８０においても同様の効果を得ることができる。なお、２つ以上の括れ部３４を備えた３段以上のクッション用セルにおいても、四角形状とされて辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされていれば、同様の効果が発揮され得る。
【００８３】
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、辺部４６は、長さ方向の中央において外周側への突出量が最大となる円弧状の湾曲形状とされていることが望ましいが、例えば、長さ方向の中央を外れた位置で突出量が最大となっていても良いし、曲率半径が徐々に変化する湾曲形状等も採用され得る。
【００８４】
また、クッション用セルの膨張状態において、辺部４６は直線形状や外周側に凹となる湾曲形状に限定されるものではなく、膨張状態においても辺部４６が外周側に凸となる湾曲形状とされていても良い。
【００８５】
また、角部４８は、応力集中の緩和を実現するために湾曲形状とされていることが望ましいが、湾曲することなく角をなしていても良い。
【００８６】
また、前記実施形態では、クッション体の一例として、ベッド５２上に配設されるマットレス５０が示されているが、本発明に係るクッション用セルを用いたクッション体は、例えば、車椅子の座面を構成するもの等にも適用され得る。
【符号の説明】
【００８７】
１０，８０：クッション用セル、１２：上側袋状部（セル体）、１４：下側袋状部（セル体）、１６：天部（シート）、２０：上側中間部（シート）、２６：底部（シート）、３０：下側中間部（シート）、３６：流体室、４６：辺部、４８：角部、５０：マットレス（クッション体）、５４：人体支持面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体室が形成されて、該流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セルにおいて、
収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることを特徴とするクッション用セル。
【請求項２】
前記辺部の外周側への最大突出量が、該辺部の長さの０．０５倍〜０．１５倍とされている請求項１に記載のクッション用セル。
【請求項３】
少なくとも１組のシートを相互に重ね合わせて周縁部において流体密に固着することにより形成されたセル体を含んで構成されている請求項１又は２に記載のクッション用セル。
【請求項４】
各角部が外周側に凸となる湾曲形状とされていると共に、該角部の曲率半径が前記辺部の曲率半径よりも小さくされている請求項１〜３の何れか１項に記載のクッション用セル。
【請求項５】
人体支持面上に配設されるクッション体であって、
前記人体支持面上に整列配置される複数の請求項１〜４の何れか１項に記載されたクッション用セルを備えていることを特徴とするクッション体。
【請求項１】
内部に流体室が形成されて、該流体室の圧力を調節することで高さを変更設定可能とされたクッション用セルにおいて、
収縮状態で平面形状が四角形状とされていると共に、各辺部が外周側に凸となる湾曲形状とされていることを特徴とするクッション用セル。
【請求項２】
前記辺部の外周側への最大突出量が、該辺部の長さの０．０５倍〜０．１５倍とされている請求項１に記載のクッション用セル。
【請求項３】
少なくとも１組のシートを相互に重ね合わせて周縁部において流体密に固着することにより形成されたセル体を含んで構成されている請求項１又は２に記載のクッション用セル。
【請求項４】
各角部が外周側に凸となる湾曲形状とされていると共に、該角部の曲率半径が前記辺部の曲率半径よりも小さくされている請求項１〜３の何れか１項に記載のクッション用セル。
【請求項５】
人体支持面上に配設されるクッション体であって、
前記人体支持面上に整列配置される複数の請求項１〜４の何れか１項に記載されたクッション用セルを備えていることを特徴とするクッション体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−４６７００（Ｐ２０１３−４６７００Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６４１０（Ｐ２０１１−１８６４１０）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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