特開 2017-144009 伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-144009(P2017-144009A)

(43)【公開日】2017年8月24日

(54)【発明の名称】伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイス

(51)【国際特許分類】

   A61G 7/057 20060101AFI20170728BHJP

【ＦＩ】

   A61G7/057

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-27547(P2016-27547)

(22)【出願日】2016年2月17日

(71)【出願人】

【識別番号】590002389

【氏名又は名称】静岡県

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100120396

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】細野 美奈子

(72)【発明者】

【氏名】井野 秀一

【テーマコード（参考）】

4C040

【Ｆターム（参考）】

4C040AA01

4C040CC02

4C040DD10

4C040EE02

4C040EE08

(57)【要約】

【課題】 ポンプや配管が不要となると共に高精度な制御が可能になる伸縮セルモジュールおよびこれを用いた緩衝デバイスを提供すること。
【解決手段】 内部に供給されるガスの圧力に応じて少なくとも上下方向に伸縮可能なセル本体２と、セル本体の下部に設けられセル本体内にガスを供給可能なガス供給機構３とを備え、ガス供給機構が、ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料４を内部に収納しガスが流通可能にセル本体内と連通された材料容器部５と、ガス貯蔵材料の温度を調整する温度調整部６とを有している。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に供給されるガスの圧力に応じて少なくとも上下方向に伸縮可能なセル本体と、
前記セル本体の下部に設けられ前記セル本体内に前記ガスを供給可能なガス供給機構とを備え、
前記ガス供給機構が、前記ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料を内部に収納し前記ガスが流通可能に前記セル本体内と連通された材料容器部と、
前記ガス貯蔵材料の温度を調整する温度調整部とを有していることを特徴とする伸縮セルモジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の伸縮セルモジュールにおいて、
前記セル本体が、前記上下方向以外の方向にも変形可能であり、
前記セル本体の上下方向と前記上下方向に直交すると共に互いに直交する２方向との３方向に加わる力を検出可能な３軸力覚センサが、前記セル本体の上部に設置されていることを特徴とする伸縮セルモジュール。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の伸縮セルモジュールにおいて、
前記材料容器部が、板状とされて前記セル本体の下部に固定され、
前記温度調整部が、板状とされて前記材料容器部の下部に重ねて固定されていることを特徴とする伸縮セルモジュール。

【請求項4】

複数の請求項１から３のいずれか一項に記載の伸縮セルモジュールと、
前記伸縮セルモジュールの前記温度調整部に接続され前記伸縮セルモジュール毎に前記セル本体の伸縮を制御する制御部とを備えていることを特徴とする緩衝デバイス。

【請求項5】

請求項４に記載の緩衝デバイスにおいて、
前記伸縮セルモジュールが、前記請求項２に記載の伸縮セルモジュールであり、
前記制御部が、前記３軸力覚センサに接続され前記３軸力覚センサからの信号に基づいて前記セル本体の伸縮を制御することを特徴とする緩衝デバイス。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の緩衝デバイスにおいて、
複数の前記伸縮セルモジュールが互いに近接状態に並べられて全体としてマット又はマットレスを構成していることを特徴とする緩衝デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、床ずれや圧迫創傷等の予防が可能な圧力分散マット等に利用可能な伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、乗物や車いすの座面や背もたれのように人体が長時間接触する面に対して、人体が受けるずれや圧力を緩衝させるために、外力分散用のデバイスやマットが併用されることがある。特に、病院や介護施設をはじめとする在宅看護や介護の現場では、自力での体位変換や姿勢維持が困難な患者や、治療のため臥位や安静を必要とする患者に対し、車いすからの落下を防ぐための姿勢保持をはじめ、褥瘡（床ずれ）や医療関連機器等による圧迫創傷を予防（身体表面にかかる圧力を分散させる）するための様々な分散マット又は分散マットレス（以下マット）が用いられている。

【0003】

これらマットは患者の体位支持の補助にも用いられており、手術時には手術台上の患者の腕や腰といった局所的な部位にも適用されている。既存のマットのうち、最も多くの場面で用いられているのは、ポリウレタンのような柔軟材料を利用して製作された受動分散方式のマットである。この他、特にベッドや車いす座面での使用に特化した、流体（水や空気）が充填された複数の伸縮性セルをシート状に敷き詰め、各セルを膨張・収縮させることで、身体との接触面を経時的に変化させ圧力を分散させる能動分散方式のマットがある。

【0004】

これら２方式のマットに関して、受動分散方式のマットについては既に多くの製品が医療・介護現場で使われており、マットに用いる柔軟材料の種類や形状および構成方法等が、例えば特許文献１，２に開示されている。一方、能動分散方式のマットについては、セル内の圧力をマイコン等で制御することで、身体の局所部位に集中する圧力を経時的に変化させることができるマットについて、例えば特許文献３，４に開示されている。また、体圧分散の用途ではないが、流体や水素吸蔵合金を用いてマット形状の能動制御を行う技術も、例えば特許文献５に提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−２６１５４０号公報

【特許文献2】特開２０１２−２５４２７８号公報

【特許文献3】特開２００８−２３７８９２号公報

【特許文献4】特開２０１３−７０９１２号公報

【特許文献5】特開２００３−２８９９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
一般に医療・介護現場では、受動分散方式のマットが多く使われている。しかし、受動分散方式のマットでは、患者の状態に合わせて身体局所にかかるずれや圧力を完全に除荷することができないため、特に自力での体位変換や姿勢維持が困難な患者に対しては十分な褥瘡予防効果が得られていない。これに対し、近年注目されている能動分散方式のマットは、車いすの座面やベッド用マットにおいて一定の効果を発揮している。しかしながら、従来の能動分散方式のマットは、伸縮性セルの膨張・収縮に水や空気が使われているため、それらを送り込むためのポンプ（ガスや流体の供給源）や配管類（バルブや継ぎ手など）が必要であった。また、車いす座面やベッドサイズでの使用に限定しており、マットを構成する伸縮性セルの配置や個数に拡張性がなかった。そのため、患者や支持部位に加えて、車いす座面やベッドの他に背もたれや壁面など、使用状況に合わせてマットの形状やサイズを自由にカスタマイズすることができなかった。したがって、例えば車いすの姿勢保持のために、患者と車いすとの隙間にマットが必要な場合には、能動分散方式のマットは適用できず、ポリウレタンなど受動分散方式のマットを適当な大きさに切り取り差し込むなどの現場での対応が必要不可欠であった。さらに、能動分散方式でも、人体に働く外力のうちセンシングによって対応されるものは圧力のみであり、ずれのセンシングとそれに対応した外力の分散とを実現することができなかった。
なお、水素吸蔵合金を用いた特許文献５に記載の従来技術においても、一つの水素吸蔵合金およびペルチェ素子を用いて、複数のセルを同時に膨張させている。このため、複数のセルと一つの水素吸蔵合金とを接続する配管がセル数分以上必要となる上、原理上各セルの微妙で高精度な制御は不可能であり、技術の応用範囲も限定されてしまうという不都合があった。

【0007】

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ポンプや配管が不要となると共に高精度な制御が可能になる伸縮セルモジュールおよびこれを用いた緩衝デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の伸縮セルモジュールは、内部に供給されるガスの圧力に応じて少なくとも上下方向に伸縮可能なセル本体と、前記セル本体の下部に設けられ前記セル本体内に前記ガスを供給可能なガス供給機構とを備え、前記ガス供給機構が、前記ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料を内部に収納し前記ガスが流通可能に前記セル本体内と連通された材料容器部と、前記ガス貯蔵材料の温度を調整する温度調整部とを有していることを特徴とする。

【0009】

本発明の伸縮セルモジュールでは、セル本体に設けられたガス供給機構が、ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料を内部に収納しガスが流通可能にセル本体内と連通された材料容器部と、ガス貯蔵材料の温度を調整する温度調整部とを有しているので、セルモジュール単体に材料容器部と温度調整部とが直接設けられていることで、ガスをセル本体内に導くための配管やポンプの設置が不要となる。また、配管やポンプ等が不要になることで、省スペース化および低騒音化を図ることができると共に、配置自由度が向上し、拡張性も向上して多様な用途に適用可能である。

【0010】

第２の発明に係る伸縮セルモジュールは、第１の発明において、前記セル本体が、前記上下方向以外の方向にも変形可能であり、前記セル本体の上下方向と前記上下方向に直交すると共に互いに直交する２方向との３方向に加わる力を検出可能な３軸力覚センサが、前記セル本体の上部に設置されていることを特徴とする。
すなわち、この伸縮セルモジュールでは、３軸力覚センサが、セル本体の上部に設置されているので、上下方向の力だけでなく、上下方向に直交する面に平行する方向に加わったせん断力も３軸力覚センサで検出することができ、せん断方向へのずれ（変形）も検出してセル本体の伸縮をコントロールすることが可能になる。

【0011】

第３の発明に係る伸縮セルモジュールは、第１又は第２の発明において、前記材料容器部が、板状とされて前記セル本体の下部に固定され、前記温度調整部が、板状とされて前記材料容器部の下部に重ねて固定されていることを特徴とする。
すなわち、この伸縮セルモジュールでは、材料容器部が、板状とされてセル本体の下部に固定され、温度調整部が、板状とされて材料容器部の下部に重ねて固定されているので、重ねられた板状の材料容器部および温度調整部により、セル全体を小型化することが可能になる。

【0012】

第４の発明に係る緩衝デバイスは、複数の第１から第３の発明のいずれかの伸縮セルモジュールと、前記伸縮セルモジュールの前記温度調整部に接続され前記伸縮セルモジュール毎に前記セル本体の伸縮を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この緩衝デバイスでは、複数の上記伸縮セルモジュールと、伸縮セルモジュールの温度調整部に接続され伸縮セルモジュール毎にセル本体の伸縮を制御する制御部とを備えているので、煩雑な複数配管の配設やポンプの別途設置が不要となると共に、伸縮セルモジュール毎に高精度な制御が可能になる。

【0013】

第５の発明に係る緩衝デバイスは、第４の発明において、前記伸縮セルモジュールが、第２の発明に係る伸縮セルモジュールであり、前記制御部が、前記３軸力覚センサに接続され前記３軸力覚センサからの信号に基づいて前記セル本体の伸縮を制御することを特徴とする。
すなわち、この緩衝デバイスでは、制御部が、３軸力覚センサに接続され３軸力覚センサからの信号に基づいてセル本体の伸縮を制御するので、セル本体毎のせん断方向へのずれ（変形）にも対応した制御を行うことが可能になる。

【0014】

第６の発明に係る緩衝デバイスは、第４又は第５の発明において、複数の前記伸縮セルモジュールが互いに近接状態に並べられて全体としてマット又はマットレスを構成していることを特徴とする。
すなわち、この緩衝デバイスでは、複数の伸縮セルモジュールが互いに近接状態に並べられて全体としてマット又はマットレスを構成しているので、医療・介護分野等のベッドや車いすのマットに好適な能動分散方式の高精度なマット又はマットレスを得ることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイスによれば、セル本体に設けられたガス供給機構が、ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料を内部に収納しガスが流通可能にセル本体内と連通された材料容器部と、ガス貯蔵材料の温度を調整する温度調整部とを有しているので、配管やポンプの設置が不要となる。
また、本発明の複数の伸縮セルモジュールを用いた緩衝デバイスによれば、伸縮セルモジュールの温度調整部に接続され伸縮セルモジュール毎にセル本体の伸縮を制御する制御部とを備えているので、煩雑な複数配管の配設やポンプの別途設置が不要となると共に、伸縮セルモジュール毎に高精度な制御が可能になる。
したがって、本発明の緩衝デバイスによれば、医療・介護分野等のベッドや車いすのマットに好適な能動分散方式の高精度なマット又はマットレスを得ることができ、特に、効果的な体位変換や姿勢保持、褥瘡および圧迫創傷の予防等に有効である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイスの一実施形態において、伸縮セルモジュールを示した伸長状態（ａ）と収縮状態（ｂ）との断面図である。

【図2】本実施形態において、緩衝デバイスを示す斜視図である。

【図3】本実施形態において、伸縮セルモジュールを示す分解斜視図である。

【図4】本実施形態において、緩衝デバイスの構成を示すブロック図である。

【図5】本実施形態において、３軸力覚センサの検出可能な力の３方向を示す説明図である。

【図6】本実施形態において、力が、上下方向だけに加わる場合（ａ）と、上下方向とせん断方向との両方に加わる場合（ｂ）と、せん断方向だけに加わる場合（ｃ）とを示すセル本体を示す正面図である。

【図7】本実施形態において、緩衝デバイスをベッドのマットレスとして適用した場合を示す説明図である。

【図8】図７に示す領域Ｙ１において各伸縮セルモジュールの状態を示す断面図である。

【図9】本実施形態において、緩衝デバイスを手術時の側臥位支持として背中と腕との支持台に適用した場合を示す説明図である。

【図10】図９に示す領域Ｙ２，Ｙ３において、従来の支持台の場合（ａ，ｂ）と、本実施形態の支持台の場合（ｃ，ｄ）を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る伸縮セルモジュールおよび緩衝デバイスの一実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。

【0018】

本実施形態の伸縮セルモジュール１は、図１および図３に示すように、内部に供給されるガスの圧力に応じて少なくとも上下方向に伸縮可能なセル本体２と、セル本体２の下部に設けられセル本体２内に前記ガスを供給可能なガス供給機構３とを備えている。
上記ガス供給機構３は、前記ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料４を内部に収納し前記ガスが流通可能にセル本体２内と連通された材料容器部５と、ガス貯蔵材料４の温度を調整する温度調整部６とを有している。

【0019】

また、本実施形態の伸縮セルモジュール１では、セル本体２が上下方向以外の方向にも変形可能であり、セル本体２の上下方向と上下方向に直交すると共に互いに直交する２方向との３方向に加わる力を検出可能な３軸力覚センサ７が、セル本体２の上部に設置されている。
上記材料容器部５は、板状とされてセル本体２の下部に固定されている。
また、温度調整部６は、板状とされて材料容器部５の下部に重ねて固定されている。

【0020】

本実施形態の緩衝デバイス１０は、図２に示すように、複数の上記伸縮セルモジュール１と、伸縮セルモジュール１の温度調整部６に接続され伸縮セルモジュール１毎にセル本体２の伸縮を制御する制御部Ｃとを備えている。なお、図２では、伸縮セルモジュール１を１６個設置しているが、個数や配置は適宜設定される。また、本実施形態では、各伸縮セルモジュール１にそれぞれ３軸力覚センサ７が搭載されているが、一部の伸縮セルモジュールを３軸力覚センサ７を搭載しないものとしても構わない。例えば、隣接する２つの伸縮セルモジュールのうち一方を、３軸力覚センサ７を搭載せず、省略したものとしたり、一部の領域の伸縮セルモジュールだけを、３軸力覚センサ７を搭載せず、省略したものとすることもできる。
上記制御部Ｃは、図４に示すように、３軸力覚センサ７に接続され３軸力覚センサ７からの信号に基づいてセル本体２の伸縮を制御する機能を有している。なお、図４では、代表的に１つの伸縮セルモジュール１と制御部Ｃとの接続を図示している。

【0021】

上記温度調整部６は、材料容器部５内に設置されガス貯蔵材料４の温度を測定する温度センサ６ａと、ペルチェ素子等の熱電素子６ｂとを備えている。この温度センサ６ａとしては、例えばサーミスタ等が採用可能である。
また、制御部Ｃは、温度センサ６ａに接続され温度センサ６ａで測定したガス貯蔵材料４の温度に基づいてセル本体２の伸縮を制御する機能を有している。

【0022】

この制御部Ｃは、ＩＣ等で構成されており、プロパティ情報（各伸縮セルモジュール１のＩＤ，各伸縮セルモジュール１の配置等）が記憶領域に保存されている。制御部Ｃは、これらプロパティ情報と温度センサ６ａからの温度信号と３軸力覚センサ７からの力信号とに基づいて、各伸縮セルモジュール１の伸縮量、伸縮タイミングを決定し、各伸縮セルモジュール１の温度調整部６に制御信号を送信することで、ガス貯蔵材料４の温度を調整して各伸縮セルモジュール１の伸縮のフィードバック制御を行う。

【0023】

例えば、制御部Ｃは、隣接した伸縮セルモジュール１が互いに伸長・収縮周期が逆になるように上記フィードバック制御を行ったり、伸縮セルモジュール１の列毎に伸長・収縮を行うフィードバック制御を行ったり、一定のしきい値以上のずれや圧力が３軸力覚センサ７でセンシングされた場合に、センシングされた当該伸縮セルモジュール１を伸長・収縮周期に関わらず、しきい値以下になるまで収縮させる等の制御を行ったりする。

【0024】

制御部Ｃと各伸縮セルモジュール１とは、有線又は無線で接続されてネットワークを構成している。なお、この接続方式としては、バス型やスター型等の接続形態が採用可能であり、接続規格が同じであれば伸縮長や大きさの異なる伸縮セルモジュール１同士の接続も可能である。
このように、本実施形態の緩衝デバイス１０は、単純な接続により複数の伸縮セルモジュール１を組み合わせて構成されており、従来の流体用配管によって設置スペースが複雑になったり、配管自体が必要になったりすることがなく、非常に優れた拡張性を有している。

【0025】

上記ガス貯蔵材料４としては、例えばガスとして水素を吸蔵可能な既知の水素吸蔵合金等の出力重量比の高い材料が採用可能である。このような材料を用いることで、１０℃から５０℃までの温度範囲において１ｇの合金で１０ｋＰａ以上の圧力差をセル本体２内で生み出すことが可能である。

【0026】

上記セル本体２は、アルミラミネートフィルム等のガスバリア性の高い材料で上下に伸縮可能な蛇腹構造を有してガスを内部に封入可能な円筒状の伸縮袋体２ａと、この伸縮袋体２ａを覆うと共に伸縮袋体２ａの伸縮に追従可能な柔軟で薄い樹脂フィルム等で構成された円筒形状のカバー部２ｂとを備えている。このように、高ガスバリア性のフィルム材料で伸縮袋体２ａを構成することで、ガス漏れを防止しつつスムーズな伸縮動作が可能になると共に、サイズ等も自在に変更可能になる。
上記材料容器部５の上部には、伸縮袋体２ａ内にガスケットを介して連通したガス供給孔３ａが形成されている。

【0027】

上記３軸力覚センサ７は、接触面に発生するせん断力と垂直力との３方向の力検出が可能なひずみゲージ式センサ等が採用可能であって、伸縮袋体２ａの上部中央に設置されている。この３軸力覚センサ７は、図５および図６に示すように、セル本体２の上下方向に加わる力だけでなく、上下方向に直交すると共に互いに直交する２方向それぞれに加わる力も個別に検出可能である。

【0028】

なお、図６の（ａ）は、力が上下方向だけに加わる場合のセル本体２の状態を示し、図６の（ｂ）は、上下方向とせん断方向との両方に加わる場合のセル本体２の状態を示し、さらに図６の（ｃ）は、せん断方向だけに加わる場合のセル本体２の状態を示している。すなわち、上下方向とせん断方向との両方に加わる場合のセル本体２は、その軸線が湾曲する方向に変形し、せん断方向だけに加わる場合のセル本体２は、その軸線が垂直方向に対して斜めに傾く方向に変形する。

【0029】

次に、複数の伸縮セルモジュール１が互いに近接状態に並べられて全体としてマット又はマットレスを構成している本実施形態の緩衝デバイス１０の例について説明する。すなわち、本実施形態の緩衝デバイス１０は、図７および図８に示すように、複数の伸縮セルモジュール１を並べてシート状とされ、全体をマットカバー１１で覆われており、ベッド１００のマットレスとされている。

【0030】

なお、本実施形態において、支持する体部位に合わせて伸縮セルモジュール１の数や大きさ、配列を自由に設定することができる。
この緩衝デバイス１０は、ベッド１００上に寝ている患者等の人体１０１を背上げする際に、折り曲げ可能な配置で各伸縮セルモジュール１がマットカバー１１内に設置されている。各伸縮セルモジュール１は、その上部がマットカバー１１を介して人体１０１と接触するように設置されている。

【0031】

通常、上記背上げ時では、平面であったマットレスの背を人体の上半身と共に上げたとき、重力により背中側にずれが生じる。
従来のマットレスでは、圧力ではなく、ずれに大きく由来する外力の変化をセンシングすることができないため、背中のずれや腰や臀部周辺に生じる集中外力を患者等の人体１０１に対応して除去若しくは分散させることが困難であった。

【0032】

本実施形態では、図７に示すように、背中側に配した伸縮セルモジュール１の３軸力覚センサ７がずれをセンシングするので、腰や臀部周辺の離れた伸縮セルモジュール１の伸縮状態に応じて適切な制御を行うことが可能である。このように本実施形態では、患者等の人体１０１の体型や姿勢、状況に応じて大きく変わる接触面の状況に対して、ずれも考慮した外力の大きさや方向をモニタリングし、外力の除去や分散の適切な対応が可能になる。

【0033】

すなわち、制御部Ｃは、マットカバー１１を介してセル本体２と人体１０１との接触面に働く３軸方向の力の変化を３軸力覚センサ７で検出し、人体１０１の体位の支持と共に、ずれと圧力との分散を行うように、温度調整部６により温度制御されたガス貯蔵材料４で放出・吸蔵されるガスによって伸縮袋体２ａ内の圧力を変え、各セル本体２を伸縮させる。

【0034】

例えば、制御部Ｃは、人体１０１を支持する箇所の伸縮セルモジュール１においては、温度調整部６によりガス貯蔵材料４の温度を上昇させてガス貯蔵材料４からガスを放出させ、図１の（ａ）に示すように、伸縮袋体２ａ内の圧力を上昇させてセル本体２を伸長させる。また、制御部Ｃは、人体１０１を支持しない箇所の伸縮セルモジュール１においては、温度調整部６によりガス貯蔵材料４の温度を低下させてガス貯蔵材料４にガスを吸収させ、図１の（ｂ）に示すように、伸縮袋体２ａ内の圧力を低下させてセル本体２を収縮させる。

【0035】

このように各伸縮セルモジュール１の伸縮量と伸縮タイミングとを適切に制御することで、体位の支持と外力の分散とを行うことができ、人体１０１の同一箇所に長時間外力を作用させず、人体１０１を支持することが可能になる。この際、セル本体２へのガスの供給は各伸縮セルモジュール１で独立して行われるため、伸縮セルモジュール１の伸縮を高精度に制御することができ、伸縮セルモジュール１毎に微妙な伸縮動作を行うことも可能になる。

【0036】

次に、本実施形態の緩衝デバイス２１，３１を、図９に示すように、手術時の側臥位支持に使用した場合について説明する。
従来、体位固定のために背中や腕を支持台に固定する際、圧迫創傷予防のために支持台にウレタンクッションを挟む対策が採られてきたが、この予防方法は能動的に外力を分散させるものではなく、一定箇所に長時間力がかかることを防げないため、効果が得られなかった。

【0037】

これに対し、各支持部位に緩衝デバイス２１，３１を適用すれば、体位維持のため一定の箇所に長時間力がかかることを防ぐことができることはもちろん、使用者の人体１０１のサイズに合わせて緩衝デバイス２１，３１を構成できる上、例えば使用者特有の骨突出部で外力の集中し易い箇所に長時間力がかかることを防ぐことができる。

【0038】

例えば、図９に示すように、人体１０１の背中側を支持する領域Ｙ２と腕を支持する領域Ｙ３とに設置した支持台としてそれぞれ緩衝デバイス２１，３１を採用した場合、従来の単なる支持台１０２であると、図１０の（ａ）（ｂ）に示すように、人体１０１の背中や腕との間に部分的な隙間が生じてしまうのに対し、本実施形態の緩衝デバイス２１，３１であると、図１０の（ｃ）（ｄ）に示すように、適切に伸縮された各伸縮セルモジュール１によって隙間が生じず、背中や腕の全体を安定して支持することができる。

【0039】

このように本実施形態の伸縮セルモジュール１では、セル本体２に設けられたガス供給機構３が、ガスの吸収と放出とを温度に応じて可逆的に行うガス貯蔵材料４を内部に収納しガスが流通可能にセル本体２内と連通された材料容器部５と、ガス貯蔵材料４の温度を調整する温度調整部６とを有しているので、セルモジュール単体に材料容器部５と温度調整部６とが直接設けられていることで、ガスをセル本体２内に導くための配管やポンプの設置が不要となる。また、配管やポンプ等が不要になることで、省スペース化および低騒音化を図ることができると共に、配置自由度が向上し、拡張性も向上して多様な用途に適用可能である。

【0040】

また、３軸力覚センサ７が、セル本体２の上部に設置されているので、上下方向の力だけでなく、上下方向に直交する面に平行する方向に加わったせん断力も３軸力覚センサ７で検出することができ、せん断方向へのずれ（変形）も検出してセル本体２の伸縮をコントロールすることが可能になる。
また、材料容器部５が、板状とされてセル本体２の下部に固定され、温度調整部６が、板状とされて材料容器部５の下部に重ねて固定されているので、重ねられた板状の材料容器部５および温度調整部６により、セル全体を小型化することが可能になる。

【0041】

したがって、本実施形態の緩衝デバイス１０，２１，３１では、複数の上記伸縮セルモジュール１と、伸縮セルモジュール１の温度調整部６に接続され伸縮セルモジュール１毎にセル本体２の伸縮を制御する制御部Ｃとを備えているので、煩雑な複数配管の配設やポンプの別途設置が不要となると共に、伸縮セルモジュール毎に高精度な制御が可能になる。
また、制御部Ｃが、３軸力覚センサ７に接続され３軸力覚センサ７からの信号に基づいてセル本体２の伸縮を制御するので、セル本体２毎のせん断方向へのずれ（変形）にも対応した制御を行うことが可能になる。

【0042】

特に、緩衝デバイス１０，２１，３１では、複数の伸縮セルモジュール１が互いに近接状態に並べられて全体としてマット又はマットレスを構成しているので、ポンプや複数の配管類が不要で、医療・介護分野等のベッドや車いすのマットに好適な能動分散方式の高精度なマット又はマットレスを得ることができる。

【0043】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0044】

１…伸縮セルモジュール、２…セル本体、３…ガス供給機構、４…ガス貯蔵材料、５…材料容器部、６…温度調整部、７…３軸力覚センサ、１０，２１，３１…緩衝デバイス、Ｃ…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】