特開 2023-28971 高度体圧分散曲面マットレス

(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】P2023028971

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】高度体圧分散曲面マットレス

(51)【国際特許分類】

   A47C 27/14 20060101AFI20230224BHJP

【ＦＩ】

A47C27/14 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021134986

(22)【出願日】2021-08-20

(71)【出願人】

【識別番号】302047983

【氏名又は名称】石元 憲男

(72)【発明者】

【氏名】石元 憲男

【テーマコード（参考）】

3B096

【Ｆターム（参考）】

3B096AB05

(57)【要約】

【課題】仰向け寝の時にマットレスと強く接する人体背面は、かかと（凸部），足首（凹部），ふくらはぎ（凸部），膝裏（凹部），臀部（凸部），腰椎付近（凹部），肩甲骨付近（凸部）と凹凸が激しい。にもかかわらず、現状のマットレスは、すべて平面である。凹凸の激しい人体背面を、平面のマットレスで対応しているため、いくら研究しても、高度な体圧分散を実現することは、物理的に不可能である。
【解決手段】マットレスを曲面にして、その支持力を、人体の全部位に渡って、過不足なく均等化する（高度な体圧分散を実現する）。具体的には、使用者固有の背面曲線を測定し、そのデータを基に、その曲線とほぼ同一の曲線を断面にもつマットレスを、一品一様で製作する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の自然な立ち姿勢の背面を、側面方向から視て、上下方向に形成される使用者固有の背面輪郭曲線と、ほぼ同一の曲線を、長手方向垂直断面上側に、有することを特徴とする高度体圧分散曲面マットレス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、横臥時、人体の下面に位置して接するマットレスの体圧分散，反発力，人体支持力に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のマットレスには、コイルスプリングタイプ，高反発ウレタン発泡タイプ，低反発ウレタン発泡タイプ，ファイバータイプ等があるが、いずれのタイプも物理法則により、反発力（人体支持力）を高度に平均化することはできない。言い換えれば、マットレスの反発力による支持力が偏っていて、必要以上に強すぎる部位や全く支持力がない部位も存在する。

【0003】

図５のように、沈み込みが浅めの従来のマットレスに、仰向け横臥の場合は、背中の凹部１２は全く支持出来ていない。反発力は臀部１１と肩甲骨付近１３に集中している。

【0004】

図６のように、沈み込みが深めの従来のマットレスに、仰向け横臥の場合、一見反発力が平均化しているように見えるが、図１の場合と同様に、反発力はポジション１１が最も強く、ポジション１２は最も弱い。

【0005】

その理由を以下に説明する。マットレスの沈み込み量をＳ（ｍｍ）、反発力をＦ（Ｎ）反発力係数をＫ（Ｎ／ｍｍ）とすると、圧縮ばねの荷重とたわみの式で代用できる。
（数１）Ｆ＝Ｋ・Ｓ
（代用式、実際は、接する面積が各ポジション異なるので、Ｋは一様ではないが、ここでは便宜的に使用する）

【0006】

図６において、ポジション１１，１２の反発力をそれぞれＦ１１，Ｆ１２、沈み込み量をそれぞれＳ１１，Ｓ１２で表す、このマットレスの反発力係数をＫａとする、
仮にＫａ＝３Ｎ／ｍｍ，Ｓ１１＝５０ｍｍ，Ｓ１２＝１０ｍｍとすると、
Ｆ１１＝Ｋａ・Ｓ１１＝３Ｎ／ｍｍ×５０ｍｍ＝１５０Ｎ、
Ｆ１２＝Ｋａ・Ｓ１２＝３Ｎ／ｍｍ×１０ｍｍ＝３０Ｎ、
ポジション１１では反発力が１５０Ｎあるが、ポジション１２では３０Ｎしかなく、反発力の均等化は全く成しえていない。上記計算結果から、反発力係数（硬さ）をいくら調整してみても、沈み込み量を均等にしない限り、反発力を均等化することはできない。

【0007】

図７に示すように、足首部１５と膝下面１６も背中の凹部１２と同様に反発力はほとんどゼロである、この３箇所の凹部の存在が、問題を複雑にしており、沈み込み量均等化の障壁となっている。以上の理由により、高度に体圧分散（反発力（人体支持力）を全位置でもれなく均等化）させることは従来のマットレスでは不可能である。

【0008】

但し、数１において、ポジション１１とポジション１２の反発力係数Ｋを、異ならせることで、高度な体圧分散は可能となる。つまり、ポジション１２の反発力係数をポジション１１の数倍にすれば、理論上、高度な体圧分散は可能である。しかし、ポジション１１とポジション１２の反発力係数を、数倍異ならせるのは、製造上難しい、仮に製作できたとしても、ポジション１２の反発力係数が、かなり大きく（硬く）なるので、寝心地はかなり悪くなる、又、真っ平なので、どこに位置を合わして、寝ていいのか分からない、たとえ、就寝時に背中の凹部１２を、その最適な反発力係数の位置に、合致させていたとしても、睡眠中には必ずずれてしまう、このような致命的な欠陥があり、その実用は困難であろう。

【0009】

コイルスプリングタイプで、反発力係数（硬さ）を、場所によって異ならせる方法も考案されているが、反発力係数を異ならせる最少寸法がコイルスプリングの直径（数ｃｍ）になるため、その最少寸法が大き過ぎて、人体の背面曲面には対応することはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従来のマットレスは、硬さ等を研究して、体圧分散を目指してはいるが、上記背景技術に記載の根拠により、高度な体圧分散（反発力（人体支持力）のもれなく全位置での均等化）は、いずれも実現していない。

【0011】

図８に示すように、仰向け横臥の場合、人体の腰椎には、内臓等が、睡眠中長時間に渡って、大きな荷重をかけ続ける。従来のマットレスでは、背中凹部１２への反発力が、全く無いか有っても弱いため、その荷重の全てを、腰椎で受けることになる、腰椎を構成している各椎骨にかけられた荷重は、アーチ構造のため、各椎間板の方向にも作用して、椎間板をも損傷する。

【0012】

図５，図６に示すように、仰向け横臥の場合、従来のマットレスでは、人体臀部１１でマットレスの反発力は最大となる、その結果として、臀部において、圧迫感やしびれ感を生じさせる、又、圧迫により（通気もよくないので）非常に暑くなる、人によってはあせもを発症する、痔痛の人は仰向けには寝られない。

【0013】

図７に示すように、従来のマットレスでは、仰向け横臥の場合、人体のかかと１４は、マットレスと点接触で接する。重量は胴体部より軽いが、点接触のため圧力が強くなり、しびれ感等を生じさせる。掛布団等を使用する時は、さらに、かかと１４への圧力は大きくなる（つま先が独立峰になっているのと、掛布団の荷重の端部という悪条件が、重なって、かかとにかかる圧力を、さらに大きくしている）。

【0014】

図９に示すように、仰向け横臥の場合、従来のマットレス（硬め）では、臀部と背中はしっかりとマットレスに接しているが、臀部ががシーソーの支点のようになって足部は軽く浮いてしまう。そのため、足部の重さにより、股関節をさらに開く方向に回転モーメントが作用する。あたかも、蝶番を最大に開いた時に、その軸に負荷がかかるように、股関節にも同様の負荷がかかってくる、しかもこの負荷も、睡眠中ずっと長時間に渡って、かかり続けているため、股関節痛を発症することもある。

【0015】

股関節に負荷がかかると、股関節周辺は神経や血管が多いので、神経痛や血行不良を、引き起こしてしまうこともある。

【0016】

図７に示すように、仰向け横臥の場合、従来のマットレスでは、膝下面１６はほとんど支持されていない。そのため、睡眠中、長時間に渡って、膝関節は、回転可動域の最大に開いた状態が続いている、その上、重力によって、さらに、開こうとする力が加えらている。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明は、マットレス使用者固有の背面曲面に、ほぼ合致した曲面を、上面に有するマットレスを、一品一様で製作することによって、沈み込み量の均等化が、成し遂げられ、今日まで成しえなかった、高度な体圧分散（反発力（人体支持力）のもれなく全位置での均等化）を実現することができる。

【発明の効果】

【0018】

作用反作用の法則により、胴体部と足部では、重さが異なるので、その反発力（人体支持力）の大きさは異なるが、本発明のマットレスを使用すれば、胴体部と足部それぞれの全位置で、もれなく、沈み込み量が均等になるので、その反発力（人体支持力）は均等化される（高度な体圧分散が実現する）、それにより、高圧力を感じる部位がなくなり、寝心地が格段に良くなる。（図２参照）

【0019】

背面凹部１２へ、反発力（人体支持力）が十分に行き渡るようになり、腰椎関連の疾病の予防となる（腰痛の予防）。又、人体臀部１１とマットレスの凹部１が、ぴったり嵌合するので、睡眠中に、人体の背面曲面とマットレスの曲面がずれることはない、従って、背面凹部１２と嵌合するマットレス凸部２も、ずれないので、その役割を、睡眠中ずっと果たすことができる。（図１，図２，図８参照）

【0020】

人体臀部１１への圧力集中がなくなり、臀部の圧迫感やしびれ及び圧迫による暑さも、軽減できる、さらに、あせも発症や痔痛も軽減できる。（図２，図６参照）

【0021】

足首部１５も、しっかりと、支持されるので、かかと１４への圧迫力が軽減されて、かかとのしびれ感を軽減できる。（図２，図７参照）

【0022】

臀部１１が、比較的、深い位置になり、膝下面１６が、十分支持されるので、股関節への回転モーメント負荷が、軽減され、股関節痛や、股関節周辺の神経痛や血行不良も、軽減できる。（図２，図９参照）

【0023】

膝関節下部１６を、しっかりと、支持することにより、膝関節への負荷も軽減できる。（図２，図７参照）

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本発明のマットレスである。

【図2】図２は、本発明のマットレスに、その製作に使用した、背面輪郭曲線データ の本人が、横臥している状態を示したものである。

【図3】図３は、使用者の立ち姿勢の背面輪郭曲線を、測定する方法例を示したもの である。

【図4】図４は、使用者の背面輪郭曲線データ例を示したものである。

【図5】図５は、従来のマットレスの使用例である（沈み込みが浅めのマットレス）

【図6】図６は、従来のマットレスの使用例である（沈み込みが深めのマットレス）

【図7】図７は、従来のマットレスの使用例である（かかと部，膝部拡大図）。

【図8】図８は、従来のマットレス使用による、椎間板損傷のメカニズムである。

【図9】図９は、従来のマットレス（硬め）使用による、股関節への負荷を示したも のである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

マットレス使用者固有の背面曲面に、ほぼ合致した曲面を、上面に有する、一品一様のマットレスを、オーダー都度製作する。頭部付近に関しても、本発明は適用可能だが、頭部付近に関しては、使用者の嗜好が様々なので、本例では頭部付近は平面にしている。

【実施例0026】

本発明マットレスの製作手順としては、店頭で、３Ｄスキャナー等を利用して、各使用者の、立ち姿勢の背面輪郭曲線を測定する（図３参照）。次に、そのデータ（図４参照）を、マットレス製造現場に送り、大型フライス盤や大型３Ｄプリンターで、店頭で測定した背面輪郭曲線を、長手方向垂直断面上側に形成したマットレスを、発泡ウレタン等で製作する（図１参照）。完成したマットレスは、輸送しやすい大きさに切断したり、真空圧縮したりして店舗に届ける。

【産業上の利用可能性】

【0027】

人体の背面曲線は寸法的に千差万別であり、既成品では全く対応できない、オーダースーツと同じ感覚でビジネスと成りうるだろう。

【0028】

本発明によれば、背面曲線だけでなく、オーダーデータに体重を加えれば、各使用者に最適の硬さのマットレスをも提供出来る。

【0029】

人体の側面の曲線（立ち姿勢の人体を正面から視た時に左右に形成される曲線）も臀部から背中にかけては背面曲線と似ているため、合致はしないが、仰向け横臥だけでなく、横向き横臥にもある程度は対応できる。

【符号の説明】

【0030】

１ 本発明マットレスの、人体臀部１１と嵌合する凹部
２ 本発明マットレスの、人体背面凹部１２と嵌合する凸部
３ 本発明マットレスの、人体背面上部１３と接する位置
４ 本発明マットレスの、人体かかと１４と嵌合する凹部
５ 本発明マットレスの、人体足首部１５と嵌合する凸部
６ 本発明マットレスの、人体膝の内側１６と嵌合する凸部
１１ 人体臀部中央（凸部の頂上）（人体長手方向）
１２ 人体背面凹部（腰椎付近）中央（人体長手方向）
１３ 人体背面上部（肩甲骨付近）（人体長手方向）
１４ 人体かかと（凸部の頂上）（人体長手方向）
１５ 人体足首部（最小部）（人体長手方向）
１６ 人体膝の内側中央（横臥時下面）（人体長手方向）
Ｆ マットレス上に横臥した時のマットレスの反発力
Ｆ１１ ポジション１１への反発力
Ｆ１２ ポジション１２への反発力
Ｋ 反発力係数（マットレスの硬さを表す）
Ｎ ニュートン（１Ｎ≒０．１Ｋｇ）
Ｓ マットレス上に横臥した時のマットレスの沈み込み量
Ｓ１１ ポジション１１の沈み込み量
Ｓ１２ ポジション１２の沈み込み量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】