特許 5683445 マットレス及びその切替弁故障検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5683445

(24)【登録日】2015年1月23日

(45)【発行日】2015年3月11日

(54)【発明の名称】マットレス及びその切替弁故障検知方法

(51)【国際特許分類】

   A61G 7/05 20060101AFI20150219BHJP

   A47C 27/10 20060101ALI20150219BHJP

【ＦＩ】

   A61G7/04

   A47C27/10 A

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-264606(P2011-264606)

(22)【出願日】2011年12月2日

(65)【公開番号】特開2013-116189(P2013-116189A)

(43)【公開日】2013年6月13日

【審査請求日】2014年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】390039985

【氏名又は名称】パラマウントベッド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112335

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 英介

(74)【代理人】

【識別番号】100101144

【弁理士】

【氏名又は名称】神田 正義

(74)【代理人】

【識別番号】100101694

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 明茂

(74)【代理人】

【識別番号】100124774

【弁理士】

【氏名又は名称】馬場 信幸

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 信介

【審査官】 岩田 洋一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２５２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２６９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２９１２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｇ ７／０５

Ａ４７Ｃ ２７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セルと、
前記セルの内圧を検出する圧力センサと、
前記セルの空気量を調整するために接続されたポンプと、
前記ポンプから前記セルに対して連通される連通路と、
前記セルと前記ポンプとの間の連通路上に介装され、少なくとも前記セルと前記ポンプとを連通される状態と、前記セルを大気圧に開放される状態とに切り替え可能な切替弁と、
前記圧力センサの値より、前記セルの内圧における単位時間当たりの圧力上昇値を求め、該圧力上昇値が故障閾値を比較して、前記切替弁の故障を検知する故障検知部と、
を備えることを特徴とするマットレス。

【請求項2】

前記故障検知部が前記切替弁に故障ありと判定した場合には、前記ポンプを停止するポンプ制御部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のマットレス。

【請求項3】

単位時間当たりの前記圧力上昇値は、前記切替弁を切り換えて前記セルからの排気あるいは圧力維持を開始した時からの時間により求められることを特徴とする請求項１又は２に記載のマットレス。

【請求項4】

セルと、前記セルの内圧を検出する圧力センサと、前記セルの空気量を調整するために接続されたポンプと、前記ポンプから前記セルに対して連通される連通路と、前記セルと前記ポンプとの間の連通路上に介装され、少なくとも前記セルと前記ポンプとを連通される状態と、前記セルを大気圧に開放される状態とに切り替え可能な切替弁と、を有するマットレスに用いられる切替弁故障検知方法において、
前記圧力センサの値より、前記セルの内圧における単位時間当たりの圧力上昇値を求め、該圧力上昇値が故障閾値を比較して、前記切替弁の故障を検知することを特徴とする切替弁故障検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプによる空気袋への給排気を切り換える切替弁の故障を検知してセルの異常膨張を防ぐことができるマットレス及びその切替弁故障検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、空気圧により膨らむセルにより構成されたエアマットレスが知られている。エアマットレスは、体圧分散寝具等として使用されており、このマットレス上に横たわる患者の体圧が集中することを防止し、患者の身体に床ずれが発生することを防止する寝具として有用である。

【0003】

たとえば、特許文献１には、複数のチューブ状セルより形成され交互に配置された第１系統セル群及び第２系統セル群と、それぞれのセル群に接続されたエア供給管と、エア供給管へ交互に給排気を行うためのエア切換え弁と、空気をエア切換え弁に送るポンプと、エア切換え弁直前のエアーチューブの途中に設置された圧力センサと、を備えたエアマットが記載されている。圧力センサの値に基づいて、エア切換え弁とポンプの強弱運転を制御することにより、エアマット内の圧力変動を抑えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−４６９３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ポンプはエアを供給し続けており、切替弁の開閉により、セル内のエアやポンプからのエアを大気に開放したり、ポンプからのエアをセルに供給したりして、給排気を制御する。
しかしながら、切替弁が故障して排気時に切り替え動作が行えなかった場合、セルに空気が供給され続けて異常膨張する可能性がある。異常膨張を圧力センサで検出することは可能だが、圧力値のみの故障検知の場合、セルの塑性変形により、圧力値自体が大幅に上昇しないが、セルの膨張は続くことがある。従って、異常膨張の圧力閾値を定めて検出しようとしても、異常膨張がある程度進まないと検出ができず、患者が異常体位となる可能性がある。
また、切替弁内部にポジションセンサを有して、弁の開閉確認が可能な切替弁を使用すれば、弁の故障検知が可能とはなるが、非常に高価である。

【0006】

本発明は、斯かる実情に鑑み、セルへの圧力検知に用いている圧力センサを利用して、早めに切替弁の故障を検出できるマットレス及びその切替弁故障検知方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、セルと、前記セルの内圧を検出する圧力センサと、前記セルの空気量を調整するために接続されたポンプと、前記ポンプから前記セルに対して連通される連通路と、前記セルと前記ポンプとの間の連通路上に介装され、少なくとも前記セルと前記ポンプとを連通される状態と、前記セルを大気圧に開放される状態とに切り替え可能な切替弁と、前記圧力センサの値より、前記セルの内圧における単位時間当たりの圧力上昇値を求め、該圧力上昇値が故障閾値を比較して、前記切替弁の故障を検知する故障検知部と、を備えることを特徴とするマットレスである。

【0008】

また、本発明は、前記故障検知部が前記切替弁に故障ありと判定した場合には、前記ポンプを停止するポンプ制御部を更に備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、前記圧力上昇値が前記切替弁を切り換えて前記セルからの排気あるいは圧力維持を開始した時からの時間と、その間の圧力上昇変化により求められることを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、セルと、前記セルの内圧を検出する圧力センサと、前記セルの空気量を調整するために接続されたポンプと、前記ポンプから前記セルに対して連通される連通路と、前記セルと前記ポンプとの間の連通路上に介装され、少なくとも前記セルと前記ポンプとを連通される状態と、前記セルを大気圧に開放される状態とに切り替え可能な切替弁と、を有するマットレスに用いられる切替弁故障検知方法において、
前記圧力センサの値より、前記セルの内圧における単位時間当たりの圧力上昇値を求め、該圧力上昇値が故障閾値を比較して、前記切替弁の故障を検知することを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、セルの内圧を測定する圧力センサを使用して、単位時間当たりのセルの内圧上昇を測定することにより、異常膨張前に切替弁の故障を検知することができる。また、セル内圧を測定する圧力センサを用いて、特別のセンサを新たに備える必要もないため、安価でコンパクトな構造で切替弁の故障が検知できるという優れた効果を奏し得る。
また、切替弁の故障を検出して、ポンプを停止するので、異常膨張を未然に防ぐことができる。
また、単位時間当たりの前記圧力上昇値が前記切替弁を切り換えてセルからの排気あるいは圧力維持を開始した時からの時間により求められるので、直ちに切替弁の故障を検知することができ、異常膨張を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態におけるベッド装置の概略を説明するための図である。

【図2】ベッド装置を足側正面から表した図である。

【図3】本実施形態におけるベッド装置の各セルを説明するための図である。

【図4】本実施形態における切替弁の動作を説明するための図である。

【図5】本実施形態における切替弁の動作を説明するための図である。

【図6】本実施形態における切替弁の動作を説明するための図である。

【図7】本実施形態におけるベッド装置の機能構成を説明するためのブロック図である。

【図8】本実施形態のベッド装置の動作処理について説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

【0014】

［１．全体構成図］
［１．１ 装置概略］
まず、本発明を適用したベッド装置全体の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態におけるベッド装置１の概略を説明するための図である。図２は、ベッド装置１を足側正面（図１の制御部４０側）から表した図である。

【0015】

ベッド装置１は、ベース３０の上に、マット本体１０が載置されている。ここで、マット本体１０は、複数のセル１４が長手方向に連続して配置され構成されている。そして、トップカバーとボトムカバーにより構成されているカバー１２により覆われることによりマット本体１０が構成されている。

【0016】

また、ベッド装置１は、ローリング部２０を有して構成されている。ローリング部２０は、サイドセル２２と、ローリングセル２４とを有しており、患者の体位を変換するために用いられる。

【0017】

ここで、ベッド装置１は、患者の足側が図１のＦ方向（制御部４０側）、頭側が図１のＨ方向となるように利用される。したがって、患者の右側が図１のＲ方向、左側が図１のＬ方向となる。

【0018】

また、サイドセル２２は、右側にあるサイドセル２２Ｒと、左側にあるサイドセル２２Ｌとから構成されている。また、ローリングセル２４は、右側にあるローリングセル２４Ｒと、左側にあるローリングセル２４Ｌとから構成されている。

【0019】

そして、各セル（セル１４、サイドセル２２、ローリングセル２４）には、制御部４０から送風チューブ４２が接続されている。また、制御部４０には、ポンプ５０から送風チューブ４４が接続されている。更に、制御部４０と、ポンプ５０とは、制御ケーブル５２で接続されており、各種制御信号がやり取りされる。また、ポンプ５０は、外部から制御ケーブル５４が接続されており、ポンプを駆動させるための電源ケーブル５６が接続されている。

【0020】

各セル１４は複数の組となった系統に別れて連通路として共通の送風チューブ４２に接続されている。送風チューブ４２は、送風チューブ接続コネクタを介して切替弁に接続されており、切替弁は送風チューブを介してポンプ５０と接続されている。そして、ポンプ５０及び切替弁の動作により各セルの給排気が行われる。この切替弁は、電磁弁を使用するものとするが、回転バルブ方式のものでもよい。

【0021】

この各セル１４の給排気動作と同様にサイドセル２２及びローリングセル２４も送風チューブ４２が接続され、送風チューブ４２を介して切替弁に接続されている。そして、切替弁は送風チューブ４４を介してポンプ５０に接続されており、給排気が行われる。

【0022】

なお、連通路である送風チューブ４２、ポンプ５０から一本出力されて各セルに分岐して入力される構成であっても良いし、ポンプ５０から複数本出力されることとしても良い。すなわち、各セルを連通させる動作を行う場合に、各セルの圧力値が同一となるような構成であれば良い。

【0023】

［１．２ 各セル構成の説明］
続いて、各セル（セル１４、サイドセル２２及びローリングセル２４）の構成について、図３を用いて説明する。図３に示すように、サイドセル２２は系統Ｓとして、ローリングセルは系統Ｒ（ローリングセルＬは系統Ｒ（Ｌ）、ローリングセルＲは系統Ｒ（Ｒ））としてそれぞれ切替弁を介してポンプ５０に接続されている。

【0024】

また、各セルは、系統Ａ〜系統Ｇに別れてポンプ５０に接続されている。例えば、セル１４Ａは、系統Ａとして送風チューブ４２Ａに接続されている。送風チューブ４２Ａにより、系統Ａに属するセル１４Ａは、一律に給排気がされることとなる。

【0025】

［１．３ 切替弁の動作］
続いて、切替弁の動作について、図４から図６を用いて説明する。なお、切替弁の動作としては、説明の都合３つのセル系統が接続されている場合を一例として説明する。

【0026】

図には、セル系統１（１４ａ）、セル系統２（１４ｂ）、セル系統３（１４ｃ）が示されている。各セル系統には、ポンプ５０から、連通路として送風チューブが接続されており、セル内に空気（エア）を給排気可能である。

【0027】

また、各セル系統には、切替弁が接続されている。切替弁は、例えばプランジャにより構成されている弁体を有しており、ポンプ側に接続される切替弁（弁体）と、セル系統のエアを大気に開放するための切替弁（弁体）とを有している。具体的には、セル系統１（１４ａ）には、ポンプに接続される切替弁６０ａと、大気圧に開放するための切替弁６２ａとが接続されている。また、セル系統２（１４ｂ）には、ポンプに接続される切替弁６０ｂと、大気圧に開放するための切替弁６２ｂとが、セル系統３（１４ｃ）には、ポンプに接続される切替弁６０ｃと、大気圧に開放するための切替弁６２ｃとがそれぞれ接続されている。

【0028】

この各セル系統に接続される切替弁は、それぞれ切替弁を有する構成としても良いし、一つの切替弁で構成されていても良い。すなわち、一つの切替弁において、弁体の開閉状態により、ポンプ側に接続されて給排気できる状態と、大気圧に排気出来る状態と、セルを密閉する状態とを切り替えるように動作しても良い。

【0029】

更に、切替弁とセル系統の間には、圧力センサが接続されている。セル系統１（１４ａ）には圧力センサ１５０ａが、セル系統２（１４ｂ）には圧力センサ１５０ｂが、セル系統３（１４ｃ）には圧力センサ１５０ｃがそれぞれ接続されている。この圧力センサは、接続されているセル（系統）の内圧を検出することが出来る。

【0030】

また、ポンプ５０には、切替弁６４が設けられている。従って、例えば切替弁６４を開けてポンプを駆動し、切替弁６０ａ〜切替弁６０ｃを開けることにより、セル系統１〜３に給気ができる。また、切替弁６０ａ〜切替弁６０ｃを閉じ、切替弁６２ａ〜６２ｃを開けば、セル系統１〜３から排気ができる。これら切替弁の開閉を個別に制御することにより、セル系統１〜３の給排気を個別に制御できる。

【0031】

ここで、本実施形態の動作について、図を用いて説明する。まず、図４は、総ての切替弁が閉じている状態である。このとき、各セル系統の圧力は、それぞれ独自の圧力となっている。この状態から、ポンプ５０を駆動して切替弁を開閉し制御してセル系統１〜３の給排気を個別に制御する例が図５，６である。

【0032】

図５では、切替弁６０ａ，６０ｂ，６２ｃ，６４が開放され、切替弁６２ａ，６２ｂ，６０ｃが閉じられて、セル系統１，２に給気が行われ、セル系統３は排気される。

【0033】

次に、図６では、切替弁６０ｂ，６０ｃ，６４が開放され、切替弁６０ａ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃが閉じられて、セル系統２、３に給気が行われ、セル系統１はそのままの状態である。
このときに切替弁６０ａが、故障して開放されたままの場合は、給気が行われるままとなり、セル系統１が異常膨張を起こすことになる。本発明は、セル系統１の異常膨張を圧力センサ１５０ａにより検出してポンプを停止させるものである。

【0034】

図４から図６は、説明の都合上セル系統を３つとして、切替弁６０ａの故障を例に取りセル系統１の異常膨張について説明したが、１つ以上のセルにおける切替弁の故障検知にも用いることができるものである。

【0035】

［２．機能構成］
続いて、ベッド装置１の機能構成について図７を用いて説明する。ベッド装置１は、図７に示すように、ＣＰＵ１００に、状態検出部１１０と、記憶部１２０と、圧力センサ１５０と、ポンプ制御部１６０とが接続されている。

【0036】

ＣＰＵ（Central Process Unit）１００は、ベッド装置１の全体を制御するための機能部である。ＣＰＵ１００は、記憶部１２０に記憶されている各種プログラムを読み出して実行することにより各種機能を実現している。

【0037】

状態検出部１１０は、ベッド装置１における各種状態を検出するための機能部である。例えば、圧力センサの状態を検出したり、アクチュエータの動作信号を検出したりすることによって状態を検出する。ここで、検出される状態としては、例えばベッドの背上げ角度や、足下げ角度であったり、患者の体重であったり、患者の在床状態であったりと、種々の状態を検出することが可能である。また、圧力センサ１５０の検出値からセルの内圧における単位時間当たりの圧力上昇値を求め、該圧力上昇値が故障閾値を比較して、前記切替弁の故障を検知する故障検知部の機能も果たす。

【0038】

記憶部１２０は、ベッド装置１の動作に必要な各種プログラムや、各種データが記憶されている機能部である。記憶部１２０は、例えば、半導体メモリや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等により構成されている。

【0039】

また、記憶部１２０には、設定テーブル１２２が記憶されている。設定テーブルは、ベッド装置１における各セル（セル１４、サイドセル２２及びローリングセル２４）の規定内圧値や切替弁の故障検知のための故障閾値などが記憶されているテーブルである。

【0040】

圧力センサ１５０は、各セルの圧力を検出するための機能部であり、圧力センサ等により構成されている。圧力センサ１５０は、送風チューブ接続コネクタを介して各切替弁（セルの系統毎）に接続されている。圧力センサ１５０により、各セルの圧力が検出される。

【0041】

ポンプ制御部１６０は、ポンプ５０を制御させるための機能部である。ポンプ５０を動作、停止させることにより、給気・排気制御が実現可能となる。

【0042】

切替弁制御部１７０は、セルの系統毎に接続されている切替弁及びポンプ５０に接続されている切替弁を制御する機能部である。切替弁を制御することにより、ポンプ５０の動作と併せて給気が行えたり、排気が行えたりする。また、各セルの空気を保持する制御を行う。

【0043】

操作表示部１８０は、利用者（例えば、患者や、被介護者、介護スタッフ等）がベッド装置１に対して操作を指示したりするための入力部や、ベッド装置１の状態を利用者に報知するための機能部である。例えば、タッチパネルを有する液晶画面で構成されていたり、ハードウェアキーで構成されていたりする。

【0044】

［３．処理の流れ］
続いて処理の流れについて図を用いて説明する。図８は、本実施形態において、圧力センサにより切替弁の故障を検知し、セルの異常膨張を防止する処理である。ここでの処理では、ポンプ制御部１６０の指示によりポンプ５０は稼働中であり、切替弁制御部１７０の指示による切替弁の開閉により、セルから排気あるいはセルの状態維持の場合を想定している。

【0045】

まず、切替弁制御部１７０の指示により、切替弁が開閉動作を行い、セルの強制排気あるいは状態維持を開始する（ステップＳ１１）。各セル系統に接続する圧力センサ１５０により内圧が測定されており、状態検出部１１０が切替弁の開閉制御開始から単位時間当たりの圧力上昇を算出して故障閾値以上となるかを判定している（ステップＳ１２）。圧力センサの測定時間は、切替弁の切替動作を行ってから１〜５秒程度であり、そのときのセルの内圧上昇分から単位時間当たりの圧力上昇値を算出する。故障閾値は望ましくは１ｋＰａ以上に設定する。これらの値は、個々のセルのサイズや材質、ポンプの能力により異なるので、予め設定しておき、記憶部１２０の設定テーブル１２２に記憶しておく。

【0046】

圧力センサ１５０の値が、単位時間当たりの圧力上昇値が故障閾値未満の場合は（ステップＳ１２；Ｎｏ）、切替弁に異常はないものとして、セルの内圧が設定テーブル１２２に記憶されている規定値に達するまで動作を継続する（ステップＳ１３）。
故障閾値以上になった場合は（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、切替弁が故障したものと判断し、ポンプ制御部１６０がポンプ５０を直ちに停止する（ステップＳ１４）。

【0047】

このように、セル内圧の単位時間当たりの圧力上昇値により切替弁の故障を検知することにより、セルが異常膨張を起こすまえに切替弁の故障を検知することができる。切替弁のどの故障箇所までの特定はできなくとも、直ちにポンプを停止するので、セルの異常膨張を防止できる。また、単位時間当たりの前記圧力上昇値が前記切替弁を切り換えてセルからの排気あるいは圧力維持を開始した時からの時間により求められるので、直ちに切替弁の故障を検知することができる。こうしてセルの異常膨張を未然に防ぐことができる。

【0048】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。
例えば、上述の実施形態においては、エアセルが複数に分割形成されている例（中心に近いセルが上側と下側とに分割形成されている例）について説明したが、単純に一つのセルで形成されていても良い。

【符号の説明】

【0049】

１ ベッド装置
１０ マット本体
１２ カバー
１４ セル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ セル系統
２０ ローリング部
２２、２２Ｌ、２２Ｒ サイドセル
２４、２４Ｌ、２４Ｒ ローリングセル
３０ ベース
４０ 制御部
４２、４４ 送風チューブ
５０ ポンプ
５２ 制御ケーブル
５４ 制御ケーブル
５６ 電源ケーブル
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６４ 切替弁
１００ ＣＰＵ
１１０ 状態検出部（故障検知部）
１２０ 記憶部
１２２ 設定テーブル
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ 圧力センサ
１６０ ポンプ制御部
１７０ 切替弁制御部
１８０ 操作表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】