JP2005137568A - 振動装置及び寝具 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストな振動装置及び心地よい振動を身体に加えることができる寝具の提供。
【解決手段】１以上の振動子と、該振動子を格納する格納空間２１を設けた本体部２と、格納空間２１の壁部に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持する保持部と、をもつ振動体と、を有することを特徴とする振動装置。つまり、本発明の振動装置は、振動子と、効果的に振動を伝播できる振動体とを組み合わせた結果、振動子が拘束されずに振動できるようになり、振動子から発生するエネルギーを効果的に振動に変換することができる。そして本発明の寝具はマットレス本体を有し、マットレス本体は少なくとも厚さ方向の上面側にクッション体が設けられている。その上で上述の振動装置を１以上、マットレス本体の内部又は外部に配設したものである。前記振動装置は、使用時に使用者の手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ１つ以上配設されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ベッド、マットレスなどの寝具などの表面積が大きい器具に設置して効果的に振動を与えることができる振動装置及び振動によるリラクゼーション効果を高めた寝具に関する。

現代人は、急激な社会環境の変化により、通常の社会生活においても知らず知らずのうちに多大なストレスが加わっている。近年、クオリティー・オブ・ライフ（生活の質）の向上についての関心が高まり、これらストレスを解消する手法についても種々提案されている。その中でも、ストレス解消効果の観点からは質の高い睡眠を確保することが重要であることが知られているが、質の高い睡眠を確保することは困難になっている。ここで、質の高い睡眠を実現するために音楽や振動を利用することが効果的であることが知られており、従来、頭部の左右に配置したスピーカと、足部の左右に配置した振動装置とを有する寝具が提案されている（特許文献１）。心地よい音楽や振動を入眠時乃至は睡眠中に身体に加えることで高いリラクゼーション効果が発揮でき質の高い睡眠が得られるものと考えられる。

心地よい振動を発生できる振動装置としては、大型で高価なものが多いが、近年、効率の高い小型の振動子としての振動装置が提案されている（特許文献２）。
特開２０００−８３７６６号公報 特開２０００−７０８５５号公報

従来の振動装置には以下の問題点があった。大型の振動装置を採用すると、振動装置の近傍では大きな振動が発生して使用者に不快感を与える場合があるとともに、大型の振動装置は高価である。小型の振動装置では発生できる振動の大きさが相対的に小さくなるので、広い範囲で目的の部位を振動させるためには多数の振動装置が必要となる。この場合に、振動を加える部位が使用者の体格などによって変化することも多数の振動装置が必要な理由である。また、マットレスなどの人体の重みが直接、加えられるような用途に用いる場合、振動装置には高い耐久性が必要になるので、高価格化が余儀なくされていた。従って、安価で、マットレスなどの表面積が大きい器具に設置して効果的に振動を与えることができる振動装置が要望されている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、低コストな振動装置を提供することを解決すべき課題とする。また、心地よい振動を身体に加えることができる寝具を提供することも本発明の解決すべき課題とする。

〔振動装置〕
上記課題を解決する本発明の振動装置は、１以上の振動子と、
該振動子を格納する格納空間を設けた本体部と、該格納空間の壁部に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持する保持部と、をもつ振動体と、
を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決する他の振動装置は、振動方向が概ね揃えられ且つ等間隔に配設された複数の振動子と、
該複数の振動子を格納する１以上の格納空間を設けた本体部と、該格納空間の壁部に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持する保持部と、をもつ振動体と、
を有することを特徴とする。ここで、前記複数の振動子から発生するそれぞれの振動の位相は、前記振動体上で概ね揃っていることが好ましい。

つまり、本発明の振動装置は、振動子と、効果的に振動を伝播できる振動体とを組み合わせた結果、振動子が拘束されずに振動できるようになり、振動子から発生するエネルギーを効果的に振動に変換することができる。従って、振動子として従来技術でいうところの小型の振動装置を採用しても充分な振動を発生することが可能になり振動装置の低コスト化に寄与できる。

また、付随的な効果として、振動装置の耐久性を向上できる。本発明において、外部からの圧力などに対抗して特に耐久性を考慮しなくてはならない部材は振動子である。振動子は精密装置であり、耐久性を向上させると高コストになる。そこで、振動子自身の耐久性を向上させるのではなくて、その振動子を耐久性の高い振動体の内部に格納することで振動装置の全体として耐久性が向上している。振動体は振動子からの振動を授受することが主な作用であって精密機器ではないので、振動子よりも耐久性の向上が容易であると考えられる。

また、少なくとも、前記保持部が軟質な材料から構成されることで小さな振動子であっても高い出力を発揮できるので好ましい。

そして、前記振動体は所定範囲の振動数で共鳴することが好ましい。共鳴振動数の範囲を発生させる振動の振動数範囲により調節することで、振動子から振動を発生する効率がより高くなる。

具体的に、振動体を構成する好ましい材料としては、ウレタン発泡体（密度が１４〜１８ｋｇ／ｍ³）、ポリエチレン製発泡体（好ましくは前記のウレタン発泡体と同等の固さをもつもの）及び繊維集合体（綿などから形成され、前記のウレタン発泡体と同等の固さをもつもの）のうちから選択される材料である。

〔寝具〕
更に、上記課題を解決する本発明の寝具はマットレス本体を有し、マットレス本体は少なくとも厚さ方向の上面側にクッション体が設けられている。

第１の発明の寝具は、上述の本発明の振動装置を１以上、マットレス本体の内部又は外部に配設したものである。また、第２の発明の寝具は、振動装置として、１以上の振動子と、該振動子を格納する格納空間を設けた本体部と該格納空間の壁部から内側に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持し前記クッション体よりも軟質な材料から構成される保持部とをもつ振動体と、を備えるものを１以上採用する。

ここで、振動装置を構成する振動体は、主に、高い振動特性を発揮できることを目指して材料などの選択が可能になるので、使用者にとって快適な振動特性を発揮することができると共に、マットレス本体についてもマットレスに求められる性能を独立して制御できる。

すなわち、マットレス本体に従来の振動子を直接的に配設する場合に、振動特性だけを考慮して材料や形状を選択することもできる。しかしながら、マットレス本体の本来の機能を損なわずに振動特性を向上することは困難である。本発明（第１及び第２の発明）の寝具では両者の特性を独立して最適化できる。従って、マットレスの機能を損なわすに高い振動特性を発揮できる。

そして、第３の発明の寝具は、使用時に使用者の手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ１つ以上配設された振動装置を有するものである。身体のうち特に手足の部分を振動させることで効果的なリラクゼーション効果を得ることができる。また、身体の手足の部分は敏感なので、小さな振動しか発生できない振動装置を用いた場合や、振動装置の配設場所が手足の部分から少しずれた場合など、振動が充分に伝達できない場合でも高いリラクゼーション効果を発揮できる。更に第３の発明の寝具の振動装置として、上述した第１及び第２の発明の寝具に採用した振動装置を採用するとより効果的である。

ここで、前記振動装置は、使用時に使用者の手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ１つ以上配設されていることが好ましい。振動装置を手足の先端部分の近傍に配設することで身体の他の部分には振動が伝達されにくくなり、予定外の身体部分が振動されることにより不快感が発生するおそれが少なくなる。

また、上述した寝具はすべて前記振動装置の振動方向は前記マットレス本体の上面と平行な方向にすることで、寝具に対して振動が伝達しやすくなり好ましい。

以下に本発明の振動装置及び寝具について詳細に説明する。

〔振動装置〕
本発明の振動装置は振動子と振動体とを有する。振動子は主に電気信号を入力することで振動を発生する手段である。好ましくは入力電気信号の周波数、振幅などを変化させることで、出力される振動の振動数、振幅などを制御できることが好ましい。

振動子の構成は特に限定されない。例えば特許文献２にて開示されている加振器である振動子を採用できる。具体的には、可動磁石型の電気機械振動変換器からなる振動子であって、円筒形の外ケースの内部に中空のコイルが同軸に収納され、当該コイルの内側に、２個の磁石が、スペーサを挟んで磁極の方向を相互に対向させて固着一体化された状態で、両端部をコンプライアンスを介して前記外ケースに、振動可能に取り付けられているものである。

この振動子に必要な周波数をもつ電気信号を入力すると、磁石は、中空のコイルに流れる振動電流に対しフレミングの左手の法則により発生する駆動力によって軸方向に振動する。この振動による反作用力は外ケースを振動させるので、当該外ケースの振動方向に面する端面部分を介して良く振動が伝播する。

その他に使用できる振動子を例示すると、リニアモータ型や偏心モータ型の振動子が挙げられる。両者ともに振動させたい周波数にてモータを駆動することで振動を発生する。なお、前者の特許文献２に開示された構造をもつ振動子はリニアモータ型や偏心モータ型の振動子と比較して部品数が少なく構造が簡単で安価である。また、変換能率が高く、軸受、整流子、ブラシ等摺動部分がないので頑丈で長寿命である。更に、入力電気信号の周波数、振幅に対する出力機械振動の周波数、振幅の応答性が高い。

振動体は内部に振動子を格納する格納空間をもつ本体部と振動子を保持する保持部とをもつ。本体部は立方体、直方体、円柱形、角柱形などの規則的な形状のほか、任意の曲面、平面を組み合わせたどのような形状であっても良い。保持部は格納空間の壁部に設けられており、振動子から発生した振動を本体部に伝播する部材である。保持部は振動子の一部表面を保持する。なお、保持部と本体部との境界を明確に決定することが困難な場合もあるが、この境界が特に明確でなくとも本実施形態の振動装置の特定には影響を与えない。例えば、実施例で後述するように振動子が円筒形状であり、その円筒形状の軸方向の両端部を保持部に設けた凹部に嵌め込んで保持する場合などは、単に本体部の格納空間の壁部に凹部が設けられているだけで、凹部が保持部の一部を構成することは分かってもその境界が明らかでないように見える場合がある。この場合でも本体部の格納空間の壁部に振動子が保持されていることは明らかなので本実施形態の特徴部分の特定には影響を与えない。その他、保持部が格納空間の壁部から延設されている場合のようにその境界が明確な場合もある。

保持部が振動子に接触する一部表面としては保持部が振動子を適正に保持でき且つ振動子から発生する振動を効率よく本体部に伝播できる範囲内で小さくすることが好ましい。更に、保持部が保持する振動子の一部表面としては特に振動方向に垂直な面にて保持することが好ましい。その結果、振動子は振動体によって邪魔されることなく自由に振動できる。つまり、振動子により直接振動体の本体部を振動させる場合に比べて振動子の慣性質量が小さくなるので、振動子に対する入力エネルギーが効率よく振動に変換できる。

振動子により発生した振動は保持部を介して本体部に伝播する。つまり、保持部はコンプライアンス様の作用を発揮する部材である。従って、保持部は軟質な材料から構成されることが好ましい。なお、ここで軟質な材料とは、少なくとも使用状態において振動子から出力される振動の振動数において、大きな損失なく振動することができる材料である。

本体部は伝播された振動により振動する。本体部は入力される振動の周波数で共鳴することで振動の振幅が大きくなる。振動体は本振動装置にて発生させる振動数の範囲である所定範囲の振動数で共鳴できる振動数（共鳴振動数）をもつことが好ましい。

保持部は本体部と同じ材料にて形成することが好ましいが、その他の弾性体（ばね、ゴムなど）にて別体として形成することもできる。その場合に本体部を構成する材料は特に限定されないが目的とする振動数の範囲（所定範囲の振動数）で良く振動できる材料にて形成されることが好ましい。同材料にて形成する場合には本体部を含めて全体的に軟質な材料で形成されることが好ましい。

軟質な材料としては発泡高分子材料、繊維体を圧縮などにより固めたものなどが例示できる。発泡高分子材料に適用できる高分子材料としてはポリウレタン、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴなど）、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６など）、ポリスチレン、アクリル樹脂など、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わず採用できるが発泡の容易さ、耐久性などの観点から、ポリウレタン、ポリエチレンが好ましい。ポリスチレンも発泡が容易さの観点からは好ましい。特にポリウレタンはクッション材料など耐久性が要求される用途に汎用されており好ましい。これらの高分子材料を発泡させる方法としては特に限定されず、適正な発泡剤を使用したり、高分子材料自身に分解などによりガスを発生する分子構造を導入する方法など一般的な方法が採用できる。

繊維体としては前述した発泡高分子材料に適しているとして例示した高分子材料を紡糸して形成した繊維や、綿、絹などの天然繊維を採用できる。繊維体を固める方法としては繊維の軟化点以上に加熱・圧縮して融着したり、紡糸と同時に融着させたり、適正なバインダーにより固めたり、繊維体間で絡ませたり、他の繊維にて物理的に結合したりする方法が採用できる。

振動体は１以上の振動子と組み合わされて振動装置を形成する。振動子は振動体の本体部に設けられた格納空間に格納されるが、格納空間を設ける数はいくつであっても良い。すなわち、１つの格納空間に対して必ず１つの振動子を格納することは必須ではなく、１つの格納空間に複数の振動子を格納しても良いし、格納空間に類似した形態をもつが、振動子が格納されない空間を設けることもできる。つまり、本体部全体として１以上の振動子を内部に格納できればよい。なお、振動体は全体が一体的な構造になっている必要は特になく２以上に分割されて形成することができる。振動体が分割されて形成されている場合には、その分割された振動体間を組み合わせて任意の大きさの振動体を形成することができる。

振動体を複数採用する場合にはそれぞれの振動子の振動の方向を揃えることが好ましい。更にはそれぞれの振動子から発生するそれぞれの振動の位相は、振動体上で概ね揃っているように調整されることが好ましい。

〔寝具〕
本実施形態の寝具はマットレス本体を有するものであり、マットレス本体が単体で使用されるものや他の構成要素を組み合わせてベッドとして使用したりできる。本実施形態の寝具は少なくとも厚さ方向の上面側にクッション体が設けられたマットレス本体と振動装置とを有し、以下に説明するように、特に振動装置に特徴を有する。なお、振動装置はマットレス本体の内部又は外部に配設可能である。外部に配設する場合には、詳しくは説明していないが本実施形態の寝具がいわゆるベッドである場合のマットレス本体以外の構成要素であるヘッドボード、サイドフレーム及びフットボードなどに配設することも可能である。

（第１及び第２実施形態）
第１実施形態の寝具に採用した振動装置は上述した本実施形態の振動装置がそのまま採用できる。また、第２実施形態の寝具に採用する振動装置は本質的には上述の本実施形態の振動装置であるが、振動体を構成する材料に特長をもつ。すなわち、振動体を構成する材料としてはマットレス本体がもつクッション体よりも軟質な材料である。振動特性が好ましい材料はクッション体よりも軟質な材料である。しかし、全体を振動特性に優れた軟質な材料にするとクッション体としての性能が充分発揮できないので、本実施形態では必要最低限の部分を振動体に置換することで寝具本来の性能を損なうことなく振動特性を向上している。

（第３実施形態）
本実施形態の寝具は振動装置を使用者の使用時に手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ配設されていることを特徴とする。従って、振動装置は使用者の手足近傍を中心に振動を発生する。手の近傍としてはマットレス本体の両脇部分に、足の近傍としては寝具の長さ方向の端部が挙げられる。手の位置は使用者の体格などにより変化するので、手の近傍に配設される振動装置はマットレス本体の両脇に対して、面ファスナーや係止具などで取り外し自在な形態にて取り付け、使用者の体格などに応じて位置を可変することが可能な形態を採用することが好ましい。

足近傍に配設する振動装置はマットレス本体の長さ方向の端部付近（足の位置はマットレス本体の端部より少し内側に位置することが多いので振動装置も端部より少し内側に配設することが好ましい）に内蔵するように配設したり、端部にて取り外し可能に配設したりできる。なお、本実施形態における特徴部分は前述の第１及び第２実施形態の寝具に組み合わせることができる。

〔振動装置〕
本実施例の振動装置は５つの振動子とその振動子を内部に格納・配設する振動体とをもつ。図１に示すように、振動子１は特許文献２に開示された加振器とほぼ同様の構成をもつ。すなわち、可動磁石型の電気機械振動変換器からなる振動子であって、円筒形の外ケース１６の内部に中空のコイル１２が同軸に収納され、コイル１２の内側に、２個の磁石１３、１３が、スペーサ１５を挟んで磁極の方向を相互に対向させて固着一体化された状態で、両端部をコンプライアンス１４、１４を介して外ケース１６に、振動可能に取り付けられているものである。振動子１はコイル１２に発生させる振動と同じ周波数の振動電流を通電することで振動する。振動方向は外ケース１６の軸方向（図面左右方向）である。５つの振動子１は振動方向が同位相になるように向きが調節され且つ並列に接続されている。

そして、図２に示すように、振動体２は発泡ウレタン（密度が１４〜１８ｋｇ／ｍ³）製であり、幅８０ｃｍ×奥行き１２ｃｍ×高さ１２ｃｍの直方体である。振動体の内部に幅４．５ｃｍ×奥行き３．５ｃｍ×高さ４．５ｃｍの概ね直方体の格納空間２１が５つ等間隔に形成されており、図面奥行き方向の前後に振動子１（図略）の端部１１を固定する凹部（図略：保持部）が形成されている。つまり、振動子１は図面奥行き方向に平行な方向に並んで配設されている。凹部の大きさは振動子１の端部１１を隙間なく嵌め込むことができる大きさである。振動体２は振動子１の端部１１とその近傍以外には接触しないようになっている。更に、振動体２として発泡ウレタンに代えて発泡ポリエチレン（発泡ウレタンと同程度の固さをもつ）、綿を圧縮固化した繊維体（発泡ウレタンと同程度の固さをもつ）にても形成した振動装置も製造した。

〔ベッド：マットレス本体〕
本実施例の寝具としてのベッドはマットレスとそのマットレスを載置するベッド本体と振動装置駆動手段とをもつ。マットレスは、図３に示すように、厚さ方向の両面に発泡ウレタンから構成されるクッション体が設けられ、厚さ方向の中央部にばねが並べられているマットレス本体４と、そのマットレス本体４内部であって足側の端部４１から僅かに内側及びマットレス本体の両側側面４２及び４３にそれぞれ配設された３組の振動装置５１、５２及び５３とをもつ（実施例）。

マットレス本体４の足側４１近傍に配設した振動装置５１は上述した実施例の振動装置であり、直方体の外観をもつ。振動子の振動方向はマットレス本体４の長さ方向である。振動方向をこの方向にすることで、使用者に効果的に振動を伝播させることができる。

マットレス本体４の側面４２及び４３に配設された２つの振動装置５２及び５３は円柱を軸方向にて切断した形状をもち、マットレス本体４に接する面と上下面が平面であり、マットレス本体４の側面４２及び４３と反対側の面が曲面である。つまり、マットレス本体４の側面４２及び４３にてマットレス本体４の長さ方向に沿ったふくらみをもつ意匠性に優れた形状であるとともに、使用者がマットレス本体４上に乗る場合に足などを振動装置５２及び５３の角などに当たり難い形状となっている。これら振動装置５２及び５３の内部構造は内部に設けられた格納空間にて振動子を保持する構造になっている点で振動装置５１と大差ない構造である。この振動装置５２及び５３の振動方向はマットレス本体４の側に向かう方向である。振動方向をこの方向にすることで、使用者に効果的に振動を伝播させることができる。

振動装置駆動手段（図略）は所定の振動数（２０〜１００Ｈｚ程度）をもつ電気信号（低音オーディオ信号）が効果的に増幅できる装置であり、オーディオ装置におけるいわゆるパワーアンプである。振動装置駆動手段には外部から低音オーディオ信号が入力されその低音オーディオ信号を増幅して振動装置に出力する。低音オーディオ信号はＣＤ再生装置などの出力信号から分配器などを介することで低周波数成分として取り出しているが、これらの出力信号をそのまま入力しても良い。

ここで、振動装置５１、５２及び５３に代えて、それぞれの振動装置を配設した部位に同数の振動子を埋め込んだマットレスを用意した（比較例）。

〔試験〕
実施例及び比較例のマットレス本体を用いてブラインドテストを行った。被験者は実施例及び比較例のいずれであるかを知らされずにマットレス本体上に横たわった。その状態にて振動装置を駆動して両者を比較した。その結果、実施例のマットレス本体の方が、より大きく確実に振動を感じることができた。これは振動体を形成する材料を発泡ウレタンから変化させた２つの装置でも同様であった。なお、実施例のように、振動子の一部を保持する構造ではなく、振動子の周囲を全部振動体にて保持・接触する構造を採用すると、比較例と同程度の効果しか得られないことも判明している。

実施例にて用いた振動子を示した概略断面図である。 実施例にて用いた振動体の概略図である。 実施例のマットレス本体の概略上面図である。

符号の説明

１…振動子
２…振動体
２１…格納空間
４…マットレス本体
５…振動装置

Claims (11)

1. １以上の振動子と、
   該振動子を格納する格納空間を設けた本体部と、該格納空間の壁部に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持する保持部と、をもつ振動体と、
   を有することを特徴とする振動装置。
2. 振動方向が概ね揃えられ且つ等間隔に配設された複数の振動子と、
   該複数の振動子を格納する１以上の格納空間を設けた本体部と、該格納空間の壁部に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持する保持部と、をもつ振動体と、
   を有することを特徴とする振動装置。
3. 前記複数の振動子から発生するそれぞれの振動の位相は、前記振動体上で概ね揃っている請求項２に記載の振動装置。
4. 少なくとも、前記保持部が軟質な材料から構成される請求項１〜３のいずれかに記載の振動装置。
5. 前記振動体は所定範囲の振動数で共鳴する請求項１〜４のいずれかに記載の振動装置。
6. 前記振動体は、ウレタン発泡体（密度が１４〜１８ｋｇ／ｍ³）、ポリエチレン製発泡体及び繊維集合体のうちから選択される材料から構成される請求項１〜５のいずれかに記載の振動装置。
7. 少なくとも厚さ方向の上面側にクッション体が設けられたマットレス本体と、
   該マットレス本体の内部又は外部に配設された請求項１〜６のいずれかに記載された１以上の振動装置と、
   を有することを特徴とする寝具。
8. 少なくとも厚さ方向の上面側にクッション体が設けられたマットレス本体と、
   １以上の振動子と、該振動子を格納する格納空間を設けた本体部と該格納空間の壁部から内側に設けられ該振動子の一部表面に接触して該振動子を保持し前記クッション体よりも軟質な材料から構成される保持部とをもつ振動体と、を備え、該マットレス本体の内部又は外部に配設される１以上の振動装置と、
   を有することを特徴とする寝具。
9. 前記振動装置は、使用時に使用者の手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ１つ以上配設されている請求項７又は８に記載の寝具。
10. 使用時に使用者の手足の先端部が位置する部位の近傍にそれぞれ１つ以上配設された振動装置を有することを特徴とする寝具。
11. 前記振動装置の振動方向は前記マットレス本体の上面と平行な方向である請求項７〜１０のいずれかに記載の寝具。

Images