特開 2023-104697 生体情報検出用エアパッドの製造方法

(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】P2023104697

(43)【公開日】2023-07-28

(54)【発明の名称】生体情報検出用エアパッドの製造方法

(51)【国際特許分類】

   A47C 27/08 20060101AFI20230721BHJP

【ＦＩ】

A47C27/08 F

A47C27/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022005845

(22)【出願日】2022-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】513302477

【氏名又は名称】エコナビスタ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】513026399

【氏名又は名称】三菱ケミカルインフラテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】清 文乃

(72)【発明者】

【氏名】安田 輝訓

(72)【発明者】

【氏名】川又 大祐

(72)【発明者】

【氏名】梅田 一徳

(72)【発明者】

【氏名】久家 毅

【テーマコード（参考）】

3B096

【Ｆターム（参考）】

3B096AC11

3B096AD03

(57)【要約】

【課題】チューブと１対のシートとの三重会合部が気密に封じられた、気密性の高いエアパッドを製造する方法を提供する。
【解決手段】シート２，３間にクッション材４を配置した状態で該シート２，３の周縁部同士をウェルダー溶着により融着を形成し、この際、シート同士が融着されていない未融着部１６を形成する工程と、該未融着部１６にチューブ５の一端側を差し込む工程と、該未融着部１６及びチューブ５をウェルダー溶着装置の治具３１，３２で挟んで該未融着部１６のシートとチューブ５とを融着させる工程とを有する生体情報検出用エアパッドの製造方法であって、前記未融着部１６の長さＬと、チューブ５の外周長さπ×Ｄ（Ｄはチューブの外径）との関係式２Ｌ／（π×Ｄ）を１．０２～１．３０とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周縁部がウェルダー溶着又はヒートシールされた１対の熱可塑性合成樹脂製のシートと、該シート間のヒートシール融着部で囲まれたスペース内に配置されたクッション材と、一端側が該スペース内に差し込まれ、他端側がエアパッド外に延出している熱可塑性合成樹脂製のチューブとを有する生体情報検出用エアパッドの製造方法において、１対の該シート間に該クッション材を配置した状態で該シートの周縁部同士をウェルダー溶着もしくは、ヒートシールにより融着を形成し、この際、シートの一辺部に沿って、シート同士が融着されていない未融着部を形成する工程と、該未融着部に前記チューブの一端側を差し込む工程と、該未融着部及び該未融着部に差し込まれたチューブをウェルダー溶着装置もしくは、ヒートシール装置の治具で挟んで該未融着部のシートとチューブとを融着させる工程とを有する生体情報検出用エアパッドの製造方法であって、前記未融着部の前記一辺と平行方向の長さＬと、前記チューブの外周長π×Ｄ（Ｄはチューブの外径）との関係式２Ｌ／（π×Ｄ）を１．０２～１．３０とすることを特徴とする生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項2】

前記治具は、前記シートに対面する面に、前記チューブが差し込まれた未融着部を挟圧するための半円筒形の凹所を有しており、半円筒形の該凹所の半径ｒと、チューブ外径Ｄと、未融着部のシートの厚さｔとは、２ｒ／（Ｄ＋２ｔ）の値が０．７０～０．９８となる関係を満たす請求項１記載の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項3】

前記スペースは長方形状であり、前記融着部は、該スペースの長側辺に沿う１対の長手融着部と、該スペースの短側辺に沿う１対の短手融着部とを有しており、一方の短手融着部の辺方向、もしくは一方の長手融着部の辺方向のいずれかの箇所の1箇所に前記未融着部が設けられている請求項１もしくは２記載の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項4】

前記シートの融着前の厚さが５０～１０００μｍであり、前記チューブの外径が２．０～７．０ｍｍであり、チューブの肉厚が０．５～１．５ｍｍであり、前記治具により融着する部分の前記チューブ長さ方向の長さａが３．０～２０．０ｍｍであり、チューブと直交方向の長さｂが１０．０～６０．０ｍｍである請求項１～３の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項5】

前記熱可塑性合成樹脂は、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、及びフッ素樹脂のいずれかであり、且つチューブとシートの融着面の素材が同一である請求項１～４のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項6】

チューブ内径ｄの内面側に外径がＥの金属棒もしくは、熱硬化性樹脂棒を挿入してウェルダー溶着もしくは、ヒートシールを行い、この時、Ｅ／ｄの値が０．８～１．０である請求項１～５のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【請求項7】

前記治具と前記シートに対面する面に、厚さＴで、前記熱可塑性樹脂よりも軟化点が２０℃以上高い熱可塑性樹脂もしくは、熱硬化性樹脂の厚さ調整シートをはさみこみ、ウェルダー溶着もしくは、ヒートシールを行い、この時、Ｔ／（（Ｄ－ｄ）／２）の値が０．０３～０．３０である請求項１～６のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人体の横臥姿勢の変化（寝返り等）、人の心拍、呼吸などの生体情報を検出するためのエアパッドを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生体情報を検出するための生体情報検出システムとして、空気が封入されたエアパッド（空気袋）と、この空気袋に一端側が差し込まれた空気管と、空気袋内に配置されたクッション材（スポンジ）とを有するものがある。空気袋内に空気が封入され、空気管の他端が圧力検出用センサ装置に接続される。複数個の空気袋が、ベッド（寝具）と人体との間に配置され、空気袋内の空気圧の変化から人体の横臥姿勢の変化を検出することができる。また、空気圧の検出信号に基づいて心拍や呼吸を検出することができる（特許文献１，２）。

【0003】

図６はエアパッドの一例を示す斜視図、図７，８は図６のVII－VII線及びVIII－VIII線断面図、図９は図８のIX－IX線断面図、図１０は図９のＸ部分の拡大図である。図１１は、従来のエアパッドの製造方法を示す斜視図である。

【0004】

図６～９の通り、このエアパッド１は、周縁部がウェルダー溶着もしくは、ヒートシールされたシート２，３と、シート２，３間に介在されたスポンジ等のクッション材４と、一端側がエアパッド１内に差し込まれたチューブ５とを有する。シート２，３及びチューブは塩化ビニル樹脂等の熱可塑性合成樹脂製である。このエアパッド１は、図１１の通り、２枚の熱可塑性合成樹脂シート２，３間にスポンジ等のクッション材４及び熱可塑性合成樹脂製チューブ５の一端側を配置し、シート２，３の周縁部をウェルダー溶着もしくは、ヒートシールすることにより製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許５８８７６７６号公報

【特許文献2】特許４４２３４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の通り、シート２，３をウェルダー溶着もしくは、ヒートシールをしてエアパッド１を製造するに際しては、シート２，３間にクッション材４とチューブ５の一端側とを介在させた状態で、ウェルダー溶着装置もしくは、ヒートシール装置でシート２，３の周縁部を挟み、加圧、加熱する。シート２，３及びチューブ５は熱可塑性合成樹脂製であるので、この加圧、加熱によりシート２，３同士が融着される。また、チューブ５の外周面もシート２，３に融着する。

【0007】

ところが、図１０の通り、チューブ５の外周面とシート２，３とが会合する三重会合部（チューブ側面部）にあっては、三者の間に微小な隙間が生じ、空気リーク（漏出）が生じ、心拍や呼吸の検出精度が悪くなることがあった。

【0008】

本発明は、チューブと１対のシートとの三重会合部が気密に封じられた、気密性の高いエアパッドを製造する方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の要旨は次の通りである。

【0010】

［１］周縁部がウェルダー溶着もしくは、ヒートシールされた１対の熱可塑性合成樹脂製のシートと、該シート間のシール融着部で囲まれたスペース内に配置されたクッション材と、一端側が該スペース内に差し込まれ、他端側がエアパッド外に延出している熱可塑性合成樹脂製のチューブとを有する生体情報検出用エアパッドの製造方法において、
１対の該シート間に該クッション材を配置した状態で該シートの周縁部同士をウェルダー溶着もしくは、ヒートシールにより融着を形成し、この際、シートの一辺部に沿って、シート同士が融着されていない未融着部を形成する工程と、該未融着部に前記チューブの一端側を差し込む工程と、該未融着部及び該未融着部に差し込まれたチューブをウェルダー溶着装置もしくは、ヒートシール装置の治具で挟んで該未融着部のシートとチューブとを融着させる工程とを有する生体情報検出用エアパッドの製造方法であって、前記未融着部の前記一辺と平行方向の長さＬと、前記チューブの外周長π×Ｄ（Ｄはチューブの外径）との関係式２Ｌ／（π×Ｄ）を１．０２～１．３０とすることを特徴とする生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0011】

［２］前記治具は、前記シートに対面する面に、前記チューブが差し込まれた未融着部を挟圧するための半円筒形の凹所を有しており、半円筒形の該凹所の半径ｒと、チューブ外径Ｄと、未融着部のシートの厚さｔとは、２ｒ／（Ｄ＋２ｔ）の値が０．７０～０．９８となる関係を満たす［１］の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0012】

［３］前記スペースは長方形状であり、前記融着部は、該スペースの長側辺に沿う１対の長手融着部と、該スペースの短側辺に沿う１対の短手融着部とを有しており、一方の短手融着部の辺方向、もしくは一方の長手融着部の辺方向のいずれかの箇所の1箇所に前記未融着部が設けられている［１］又は［２］の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0013】

［４］前記シートの融着前の厚さが５０～１０００μｍであり、前記チューブの外径が２．０～７．０ｍｍであり、チューブの肉厚が０．５～１．５ｍｍであり、前記治具により融着する部分の前記チューブ長さ方向の長さａが３．０～２０．０ｍｍであり、チューブと直交方向の長さｂが１０．０～６０．０ｍｍである［１～３］の生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0014】

［５］前記熱可塑性合成樹脂は、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、及びフッ素樹脂のいずれかであり、且つチューブとシートの融着面の素材が同一である［１］～［４］のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0015】

［６］チューブ内径ｄの内面側に外径がＥの金属棒もしくは、熱硬化性樹脂棒を挿入してウェルダー溶着もしくは、ヒートシールを行い、この時、Ｅ／ｄの値が０．８～１．０である［１］～［５］のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【0016】

［７］前記治具と前記シートに対面する面に、厚さＴで、前記熱可塑性樹脂よりも軟化点が２０℃以上高い熱可塑性樹脂もしくは、熱硬化性樹脂の厚さ調整シートをはさみこみ、ウェルダー溶着もしくは、ヒートシールを行い、この時、Ｔ／（（Ｄ－ｄ）／２）の値が０．０３～０．３０である［１］～［６］のいずれかの生体情報検出用エアパッドの製造方法。

【発明の効果】

【0017】

本発明の生体情報検出用エアパッドの製造方法によると、チューブの外周面と１対のシートとの三重会合部において三者が気密に融着するので、この三重会合部からの空気リークが防止された、気密性の高いエアパッドが製造される。気密性試験の結果は、図１３において示す。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係る生体情報検出用エアパッドの製造方法を示す斜視図である。

【図2】図１のII－II線に沿う拡大断面図である。

【図3】図２のIII部分の模式的な拡大図である。

【図4】シート間のチューブ挿入部にチューブを挿入した状態における図１のIV矢視図である。

【図5】ウェルダー溶着もしくはヒートシール方法を示す説明図である。

【図6】エアパッドの一例を示す斜視図である。

【図7】図６のVII－VII線断面図である。

【図8】図６のVIII－VIII線断面図である。

【図9】図８のIX－IX線断面図である。

【図10】図９のＸ部分の拡大図である。

【図11】従来のエアパッドの製造方法を示す斜視図である。

【図12】ウェルダー溶着もしくはヒートシール方法を示す説明図である。

【図13】ウェルダー溶着もしくはヒートシール試験の結果である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図１～５を参照して実施の形態に係る生体情報検出用エアパッドの製造方法ついて説明する。

【0020】

この実施の形態に係る生体情報検出用エアパッドの製造方法により製造されたエアパッド１の構成は図６～９と同じである。即ち、エアパッド１は、周縁部がウェルダー溶着もしくはヒートシールされたシート２，３と、シート２，３間に介在されたクッション材４と、一端側がエアパッド１内に差し込まれたチューブ５とを有する。シート２，３及びチューブ５は熱可塑性合成樹脂製である。シート２，３の厚さは同一である。

【0021】

クッション材４は、ウェルダー融着もしくはヒートシールによる融着部１１～１５で囲まれた部分（スペース）内に配置されている。

【0022】

この実施の形態に係る生体情報検出用エアパッドの製造方法によってエアパッドを製造するには、図１の通り、２枚のシート２，３間にクッション材４（図１では図示略）を介在させた状態でシート２，３の周縁部をウェルダー溶着もしくはヒートシールする。ウェルダー溶着もしくはヒートシールによりシート２，３同士を融着する融着部１１～１５が形成される。

【0023】

シート２，３は長方形状であり、融着部１１，１２は長方形のシート２，３の双方の長側辺部２１，２２に沿って延在する。融着部１１，１２は、シート２，３の一方の短辺部２３から他方の短辺部２４にまで連続して直線状に延在している。

【0024】

融着部１３は、シート２，３の一方の短辺部２３に沿って長側辺部２１から長側辺部２２まで直線状に延在している。

【0025】

融着部１４，１５は短辺部２４に沿って直線状に延在している。融着部１４は、長側辺部２１から短辺部２４の辺方向中央近傍にまで延在している。融着部１５は長側辺部２２から短辺部２４の辺方向中央近傍にまで延在している。融着部１４，１５の延在方向長さは、短辺部２４の辺長の１／２よりも短い。そのため、短辺部２４の辺方向中央付近においては、融着部１４，１５間に長さＬ（図３）の未融着部１６が形成される。

【0026】

本発明では、この長さＬをチューブ５の外周長の１．０２～１．３０倍とする。即ち、チューブ５の直径（外径）をＤとした場合、２Ｌ／（π×Ｄ）を１．０２～１．３０とする。２Ｌ／（π×Ｄ）は好ましくは１．０２～１．２０、特に好ましくは１．０２～１．１０とする。πは円周率である。

【0027】

図１のようにシート２，３の周縁部を融着部１１～１５によって融着した後、未融着部１６に矢印IVの通りチューブ５の一端側を差し込み、融着部１４，１５よりも奥側にまで挿入する（図４の状態。なお、図４はチューブを未融着部１６に挿入した後における図１のIV矢視図であり、チューブ５は断面として示されている。）。

【0028】

その後、図５の通り、ウェルダー溶着装置もしくはヒートシール装置の治具３１，３２で未融着部１６及びその近傍領域を上下両側から挟み、加圧、加熱する。治具３１，３２の対向面（図５では、治具３１の下面及び治具３２の上面）には、それぞれ、チューブ５及びチューブ５に重なるシート２，３を受容するための、半円筒形の凹所３１ａ，３２ａが設けられている。

【0029】

この実施の形態では、半円筒形の凹所３１ａ，３２ａの半円筒の半径ｒと、シート２，３の厚さ（融着前の厚さ）ｔと、チューブ５の直径Ｄとの関係が次の通りとなるように半径ｒを設定する。即ち、２ｒ／（Ｄ＋２ｔ）が好ましくは０．７０～０．９８、特に好ましくは０．８０～０．９８となるように半径ｒを設定する。

【0030】

上述のように、未融着部１６の長さＬとチューブ５の外周長π・Ｄとの関係式２Ｌ／π・Ｄを１．０３～１．３０と小さくする、即ち、未融着部１６を円筒形とした場合の該円筒の内径をチューブ５の外径よりもごく僅かだけ大きくした形態にてチューブ５とシート２，３とを治具３１，３２で融着させることにより、チューブ５とシート２，３との三重会合部における隙間の発生が防止される。これにより、エアパッド１の気密性が高いものとなる。

【0031】

また、ウェルダー溶着装置もしくはヒートシール装置の治具３１，３２の半円筒形凹所３１ａ，３２ａの半円筒の半径ｒと、シート２，３の厚さｔと、チューブ５の直径（外径）Ｄとの関係を２ｒ／（Ｄ＋２ｔ）＝０．７０～０．９８を満たすものとすることにより、ウェルダー溶着時もしくはヒートシール時に凹所３１ａ，３２ａの内周面がシート２，３をチューブ５の外周面に強く押し付ける。この結果、チューブ５とシート２，３との三重会合部における隙間の発生が防止される。これにより、エアパッド１の気密性が極めて高いものとなる。なお、治具３１，３２の半円筒形凹所３１ａ，３２ａの半円筒の内周面と治具３１，３２の対向面とが交わる角縁部は、治具の制作加工精度の許容範囲内において、なるべくシャープであること（丸みを帯びていないこと）が好ましい。

【0032】

治具３１，３２の対向面は、シート２，３に直に接してもよいが、図１２のように、該対向面に厚さ調整シート３７，３８を設けてもよい。また、図１２のように、チューブ５内に、チューブ５が治具３１，３２に押圧されたときに潰れることを防止するための円柱状の棒（又は円筒状のパイプ）３６を挿入してもよい。棒又はパイプ外径Ｅとチューブ内径ｄとの比Ｅ／ｄは０．８～１．０であることが好ましい。

【0033】

このようにして製造されたエアパッドは、気密性が良好であるため、このエアパッドを用いて人体の横臥姿勢の変化、人の心拍、呼吸などの生体情報を長期にわたって精度よく検出することができる。

【0034】

上記実施の形態ではシート２，３間に融着部１１～１５で囲まれたスペースが１個だけ形成されるが、辺２３，２４方向の長さが図１の２倍又は３倍以上のシートを用い、２個又は３個以上の該スペースを設け、各スペースにそれぞれチューブ５を挿入する場合にも本発明を適用することができる。

【0035】

上記実施の形態では、未融着部１６は短辺部に配置されているが、長側辺部に配置されてもよい。また、中央部ではなく中央からずれた位置に配置されてもよい。

【0036】

なお、本発明を特に限定するものではないが、シート２，３、チューブ５、クッション材４、及びヒートシールの好ましい条件を挙げると、次の通りである。

【0037】

＜シート２，３＞
材料：融着面が塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ樹脂など）等の単層のもの、もしくは、融着面ではない側に別の単層もしくは複層の樹脂層を積層したもの
厚さ：５０～１０００μｍ、特に１００～５００μｍ

【0038】

＜融着部間の距離＞
融着部１１，１２間の距離：３０～１５０ｍｍ、特に４０～１００ｍｍ
融着部１３と融着部１４，１５間の距離：１６０～１０００ｍｍ、特に２００～８００ｍｍ

【0039】

＜チューブ５＞
材料：塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ樹脂など）等で、特にシート２，３と同一樹脂であることが好ましい
外径：２．０～７．０ｍｍ、特に３．０～６．０ｍｍ
肉厚：０．５～１．５ｍｍ、特に０．７～１．２ｍｍ

【0040】

＜クッション材４＞
材料：ポリウレタン樹脂スポンジ、ポリエチレン樹脂スポンジ、スチレンブタジエンゴムスポンジ、天然ゴムスポンジ、クロロプレンゴムスポンジ、エチレンプロピレンゴムスポンジ、アクリルニトリルブタジエンゴムスポンジ、及びその混合材料のスポンジ等
厚さ：３～３０ｍｍ、特に５～１５ｍｍ

【0041】

＜ウェルダー溶着＞
融着方法：高周波誘電加熱により直接被加熱部を加熱し溶接する高周波ウェルダー溶着、超音波振動を被加熱部に伝えて加熱し溶接する超音波ウェルダー溶着等
融着温度：８０～１５０℃、特に１００～１２０℃
融着時間：２～６０ｓ、特に３～３０ｓ

【0042】

＜ヒートシール＞
融着方法：外部熱源で加熱した熱線もしくは熱板を用いて熱伝導による加熱方式
融着温度：８０～１８０℃、特に１００～１４０℃
融着時間：５～１２０ｓ、特に１０～６０ｓ

【0043】

＜チューブ内部に挿入する棒又はパイプ＞
材料：ＳＵＳ、アルミ、真鍮等の金属、熱硬化性樹脂
外径：１．０～４．０ｍｍ、特に１．６～３．６ｍｍ

【0044】

＜厚さ調整シート＞
材料：フッ素樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等
厚さ：３５μｍ～３５０μｍ、特に４５μｍ～２５０μｍ

【0045】

＜チューブ５付近における治具３１，３２による融着部ａ，ｂの大きさ＞
チューブ５の長さ方向における融着部の長さａ（図８）：３．０～２０．０ｍｍ、特に４．０～１５．０ｍｍ
チューブ５と直交方向における融着部の長さｂ（図９）：１０．０～６０．０ｍｍ、特に２０．０～５０．０ｍｍ

【符号の説明】

【0046】

１ エアパッド
２，３ シート
４ クッション材
５ チューブ
１１～１５ 融着部
１６ 未融着部
２１，２２ 長側辺部
２３，２４ 短辺部
３１，３２ ウェルダー融着もしくはヒートシール装置の治具
３１ａ，３２ａ 凹所
３６ チューブに挿入する棒
３７，３８ 厚さ調整シート

【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】