JP2011056082A

JP2011056082A - ベッドの硬さ特性設定装置

Info

Publication number: JP2011056082A
Application number: JP2009209843A
Authority: JP
Inventors: Sumihisa Iwashita; 純久岩下
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】ベッドに設けられたスプリングのバネ定数を個人の体格や好みに合わせて変更したベッドをオーダーメードする際に用いるベッド特性設定装置を提供する。
【解決手段】横臥者の重さに応じて変位する変位量を検出する変位量検出部１７０と、横臥者に対して力を作用させる力発生部を備えたアクチュエータ１００を有し、アクチュエータは、予め設定したバネ定数と逐次検出する変位量とから得られる力を横臥者に与え、横臥者からの硬さ変更要求指令があったときに、アクチュエータのバネ定数を硬さ変更要求指令に応じたバネ定数に変更し、変更したバネ定数と変位センサが逐次検出する変位量を積算することで横臥者に作用させるアクチュエータの力を逐次求めるルーチンを繰り返し、横臥者にこの力を逐次作用させ、変位に応じて逐次変化する力を横臥者に与え続けている最中に横臥者から硬さ決定指令を受け取った時、その時点でバネ定数を記憶する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば店頭に置かれ、ベッドを購入する各自の好みに応じた硬さのベッドを注文するのに適した、ベッドのカスタムメードサービスに用いるベッドの硬さ特性設定装置に関する。

従来、個人の体格（性別、身長体重、体型など）や好みに合ったベッドは、睡眠や健康に密接に関係すると言われている。そして、身体の凹凸や体重などの個人の体格や個人の好みに合った硬さのベッドは、寝姿勢、寝心地感、健康維持のために重要とされている。各顧客に応じて硬さを調整した製品を購入するシステムは従来からあるが、顧客が購入前にその硬さを確認するためには、全ての硬さのベッドを店頭に設置しなくてはならず、広い設置面積が必要となる。

具体的には、例えばベッドの硬さとして頭部、腰部、脚部それぞれで３種類の硬さを選択できるようにした場合、全ての組み合わせを購入前に確認するためには２７種類のベッドを設置しなくてはならない。これよりも詳細な設定をするためには、設定台数を更に増やす必要がある。また、確認用ベッドの台数を１台とした場合、交換用のスプリングを保管するスペースと、店頭でコイルを交換する労力を必要とする。

このため、ベッド購入を希望する顧客に対して、店頭に展示された何台ものベッドに横臥して比べることなく、腰部及び臀部の沈み込み具合等が自分の体格に適合したベッドを選択できるようにした対策がとられている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、スプリングマットレスの上に横臥し、特定ゾーン（腰部、臀部など）のコイルスプリング群から受ける反力を他のゾーンのコイルスプリング群から受ける反力よりも大きく又は小さくなるように調整しながら寝心地を確認するようにしている。そして、このスプリングの反力に応じた硬さの変化を表示部に表示するようにし、購入を検討している顧客は、この数値に合わせて自分の体格に適合したベッドを選択するようにしている。

特開２００１−１０４１１２号公報

上述した特許文献１に記載の構成に関しては次の問題点がある。第１に特許文献１に記載の構成は、バネ端を機械的に圧縮又は開放することにより接触力を変更すると共に、硬さを数値化するようにしているだけで、ベッドの各部の硬さ変更に伴うスプリングのバネ定数を変更しているわけではない。そのため、ベッド使用時に身体各部位に対応するように心地良く硬さが変化するベッドとはならない。

即ち、通常のオーダーメードのベッドは、使用者の身体各部位に対応するスプリングのバネ定数を変えて寝心地を向上させている。一方、特許文献１のような構成では、バネ定数が一定でボールスプラインを用いて変位を変えることで横臥者の身体各部位に与える力を変えているので、このようなオーダーメードのベッドを再現することはできない。

また、機械的な構造によってバネ端を圧縮又は開放する方式をとっているので、ベッドの各部の硬さを瞬時に変更することはできない。また、バネを圧縮するための機械的な運動構造を有するため、装置の長寿命化を実現するのが難しい。

また、コイルスプリングを圧縮し上下運動を行っているため、時間経過とともにバネ自体の劣化により誤差が発生してしまう虞もある。

本発明の目的は、硬さ及び特性を動的に変更でき、ベッドに設けられたスプリングのバネ定数を個人の体格や個人の好みに合わせて変更したベッドをオーダーメードする際に好適に利用可能なベッド特性設定装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のベッドの硬さ特性設定装置は、
横臥者の重さに応じて変位する変位量を検出する変位量検出部と、横臥者に対して力を作用させる力発生部を備えたアクチュエータを有し、
前記アクチュエータは、予め設定したバネ定数と逐次検出する変位量とを積算して得られる力を横臥者に与え、横臥者からの硬さ変更要求指令があったときに、前記アクチュエータのバネ定数を前記硬さ変更要求指令に応じたバネ定数に変更し、当該変更したバネ定数と前記変位センサが逐次検出する変位量を積算することで横臥者に作用させるアクチュエータの力を逐次求めるルーチンを繰り返し、横臥者にこの力を逐次作用させ、変位に応じて逐次変化する力を横臥者に与え続けている最中に横臥者から硬さ決定指令を受け取った時、硬さ決定指令を受け取った時点での前記アクチュエータのバネ定数を記憶することを特徴としている。

ベッドフレームの上にベッドをオーダーメードする際に必要となる横臥者の硬さ、即ちオーダーメードのベッドに組み込まれるスプリングのバネ定数を動的に変更することができるアクチュエータを配置している。そして、横臥者が最も心地良いと感じた際のアクチュエータの硬さ、即ち顧客がベッドに横臥した後好みのバネ定数を最適な時点で決定し、これを本発明に係るベッドの硬さ特性設定装置が記憶するようになっている。これによって、顧客は、ベッドに横臥すると、その硬さを自身の寝心地や好みに応じて調整することができるようになる。

この硬さの特性値は、従来のようにベッドに備わった特定のスプリングに関してバネ定数一定で反力のみを変えるのではなく、個人の体格や好みに合わせてバネ定数自体を変更することで得られる硬さである。そのため、ベッドの使用者は、最も快適な寝心地を得るためのベッドの硬さ、即ちベッドをオーダーメードした際にベッドに組み込むスプリングのバネ定数の値を知ることができる。これによって、この最良のベッドの硬さに対応するようにベッドのスプリングのバネ定数を変えたオーダーメードのベッドを特注することができる。

また、このようなオーダーメードのベッドを特注する際に本発明に係るベッドの硬さ特性設定装置を用いる代わりに、この装置自体を日常のベッドとして使用することができる。この場合、ベッドを使用するごとに快適な寝心地を実感できると共に、必要に応じてベッドの硬さ分布を変更し、身体部位の一部が凝ったりするときや、他の者にそのベッドを使用させるときにおいても、その者の体格や好みに合わせてベッドの硬さ分布を瞬時に変えることができるので、使い勝手が良い。

また、本発明の請求項２に係るベッドの硬さ特性設定装置は請求項１に記載のベッドの硬さ特性設定装置において、
前記アクチュエータを少なくとも２つ有し、前記各アクチュエータの硬さ決定指令によって決定されたバネ定数が全てのアクチュエータにおいて決定した時に前記各アクチュエータのバネ定数を顧客情報として記憶することを特徴としている。

複数のアクチュエータをベッドの異なる位置に配置することができ、かつそれぞれのアクチュエータの硬さ決定を全て完了した際に各アクチュエータのバネ定数の顧客情報として記憶するようになっているので、顧客がより快適に感じるベッドをオーダーメードすることができる。

また、本発明の請求項３に係るベッドの硬さ特性設定装置は請求項１又は請求項２に記載のベッドの硬さ特性設定装置において、
前記各アクチュエータヘ出力する電流値を横臥者が希望する所定の沈み度合いに対応するように調整する出力電流調整手段と、出力した電流値に基づき前記各アクチュエータの変位量を求める変位量入力手段と、前記変位量をバネ定数に変換して、横臥者ごとに各アクチュエータのバネ定数を記憶しておくバネ定数情報記憶手段と、前記バネ定数情報記憶手段において記憶された硬さ情報を特定の顧客情報として外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴としている。

アクチュエータがこのような構成を有することで、アクチュエータ自体の構造を単純なものとすることができ、ベッドの硬さ特性設定装置自体のコストダウンに貢献する。

本発明によると、硬さ、即ちバネ定数を横臥者の好みに合わせて変更でき、ベッドに設けられたスプリングのバネ定数を個人の体格や好みに合わせて変更したベッドをオーダーメードする際に好適に利用可能なベッド特性設定装置を提供することができる。

ベッドの硬さ特性設定装置を概略的に示す構成図である。図１に示したベッドの硬さ特性設定装置をより分かり易く示す斜視図である。本実施形態に係るアクチュエータの構造を概略的に示す断面図である。本実施形態に係る硬さ特性設定装置のブロック図である。本実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置の処理フローである。ベッドの硬さ特性設定装置による顧客ごとの硬さ情報を表示した一例である。

以下、本発明の一実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置について説明する。図１は、ベッドの硬さ特性設定装置を概略的に示す構成図である。

本発明の一実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置１は、ベッドフレーム１０と、ベッドフレーム上に横臥者の各身体部位に応じて配置された複数のアクチュエータ１００と、ベッド上に横臥者がいる場合の各アクチュエータ１００（１０１,１０２,・・・,ｎ）の沈み込み量（変位量）を逐次計測し、この変位量にバネ定数を逐次掛けて、アクチュエータが横臥者に与える力を逐次算出すると共に、横臥者の希望に応じて所定のアクチュエータ１００のバネ定数を変更することで、そのアクチュエータ１００に対応する部分の硬さを変更する制御部５０を備えている。

図２は、図１に示したベッドの硬さ特性設定装置１の構成をより分かり易く示す斜視図である。同図においては、アクチュエータ１００がベッドフレーム１０の上面に３×６個即ち合計１８個、マトリックス状に配置されている。そして、ベッドフレーム１０の各アクチュエータ１００はパソコン２００と接続されて、横臥者の好みに応じて調整された各アクチュエータ１００の硬さ（バネ定数）が全て決定されたときに、このデータを横臥者のＩＤごとに顧客情報として記憶するようになっている。なお、図２においては横臥者がアクチュエータ上に直接寝ているが、このアクチュエータ上にある一定の厚みを有し、かつ横臥者が寝た際に隣接するアクチュエータ１００の部位とは独立して沈み込む程度の弾力性を有するマットレスを敷いても良い。

図３は、本実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置１のベッドフレーム１０上に設置されたアクチュエータ１００の断面図である。アクチュエータ１００は、ケーシング１１０と、ケーシング１１０の内周面に備わった継鉄１２１及び磁石１２２と、ケーシング１１０の上縁部に一端が固定された片持ち梁状の板バネ１３０と、板バネ１３０の自由端側に一方の端部（上端部）が固定されコアに電線が巻回されて磁気回路内に配置されたコイル１４０と、コイル１４０の上端部から延在した支持材１５０を介して支持されアクチュエータ１００の上面板をなす変位センサ感応板１６０と、ケーシング１１０の中央部に配置され変位センサ感応板１６０に向かって上端部が突出した変位センサ１７０とを有している。

そして、アクチュエータ１００は、コイル１４０に電流を流すことで、電磁力を発生し、コイル１４０及びこれに固定された変位センサ感応板１６０を介して横臥者に力を与えるようになっている。また、変位センサ感応板１６０の沈み込み量（変位）は、変位センサ１７０が変位センサ感応板１６０との間の間隔を測定することで検出されるようになっている。

なお、変位センサ感応板１６０の沈み込み量を変位センサ１７０で瞬間的に（μｓｅｃ（マイクロ秒）オーダーで）検出し、この変位量にアクチュエータ１００において設定されたバネ定数をかける（積算する）ことで、変位センサ感応板１６０を介して横臥者に逐次（例えば数百μｓｅｃ乃至数ｍｓｅｃオーダーで）変化する力を与えるようになっている。

図４は、本実施形態に係る硬さ特性設定装置１の制御部５０のブロック図である。本実施形態に係る硬さ特性設定装置１の制御部５０は、中央演算部と各アクチュエータに備わった制御部からなる。中央演算部には、初期硬さ入力部及び顧客情報記憶部が備わっている。また、中央演算部にそれぞれ電気的に接続された各アクチュエータには、硬さ指令受け取り部、変位取得部、発生力演算部、電流変換部、電流出力部が備わっている。そして、各アクチュエータの電流出力部により発生した電流を介して各アクチュエータの力発生部が横臥者に及ぼす力をそれぞれ発生するようになっている。また、各アクチュエータの力発生部には、それぞれ硬さ変更入力部が備わり、この硬さ変更入力部を介して必要に応じて各アクチュエータの硬さ指令受け取り部にバネ定数を変更する信号を伝達するようになっている。また、各硬さ変更入力部は全て各アクチュエータの硬さ（バネ定数）最終決定部に接続され、各アクチュエータの硬さ最終決定部は、中央演算部の顧客情報記憶部に接続されている。

以下、上述した各回路ブロックの役割について詳細に説明する。中央演算部の初期硬さ入力部は、横臥者がベッドに横臥する際に横臥者の好みに応じたバネ定数を初期値として入力するようになっている。また、中央演算部の顧客情報記憶部は、各アクチュエータの硬さ最終決定部によって決定された各アクチュエータのバネ定数を顧客ごとに記憶するようになっている。また、アクチュエータ内の硬さ指令受け取り部は、中央演算部の初期硬さ入力部で仮設定されたバネ定数の値を受け取ると共に、このアクチュエータに対応する硬さ変更入力部から横臥者の操作による硬さ変更指令があった場合にアクチュエータのバネ定数を硬さ変更指令の内容に対応する値に変更するようになっている。また、アクチュエータの変位取得部は、上述した変位センサによって変位感応板と変位センサとの距離を逐次（μｓｅｃオーダーで）取得するようになっている。また、アクチュエータの発生力演算部は、硬さ指令受け取り部によって設定されているバネ定数ｋと変位取得部によって取得された変位量ｘとを積算することによって横臥者に与える発生力を逐次（例えば数百μｓｅｃ乃至数ｍｓｅｃオーダーで）演算するようになっている。また、アクチュエータの電流変換部は、発生力演算部によって演算された力を発生するためにアクチュエータに流す電流を逐次求めるようになっている。また、アクチュエータの電流出力部は、電流変換部によって得られた大きさの逐次変化する電流を実際にアクチュエータの力発生部に流すようになっている。これによってアクチュエータの力発生部において、そのアクチュエータが対応する横臥者の身体部位に変位に応じた力を逐次（例えば数百μｓｅｃ乃至数ｍｓｅｃオーダーで）変化させながら与えるようになっている。

また、各アクチュエータに備わった硬さ変更入力部は、中央演算部の初期硬さ入力部によって最初に設定された硬さが適当でない場合、即ちアクチュエータの対応するベッドの部分をより硬くしたい場合やより軟らかくしたい場合にこの硬さ変更入力部を介して硬さ変更指令をアクチュエータの硬さ指令受け取り部に送り、この硬さ指令受け取り部のバネ定数を中央演算部の初期硬さ入力部で仮設定されたバネ定数が横臥者の好みに応じたバネ定数に変更するようになっている。

また、各アクチュエータの硬さ最終決定部は、横臥者が各アクチュエータの硬さを仮設定された硬さのままにするか、より硬くするかより軟らかくするかを硬さ変更入力部によって全てのアクチュエータにおいて適時決定した後に最終決定指令信号を顧客情報記憶部に送り、横臥者の好みに応じた各アクチュエータのバネ定数を顧客情報記憶部に記憶するようになっている。

続いて、係るベッドの硬さ測定装置を用いたベッドの硬さ特性設定方法について説明する。本実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置１は、ベッドの硬さに関する横臥者の好みから各アクチュエータのバネ定数を仮決定する。そして、ベッドに横臥者が横たわった瞬間の各アクチュエータ１００の変位センサ感応板１６０の沈み込み量を変位センサ１７０で瞬間的に（μｓｅｃオーダーで）検出し、これにアクチュエータ１００において仮設定したバネ定数をかけて（積算して）、横臥者にアクチュエータ１００が与える反力を瞬間的に求める。そして、この反力に対応する電流をコイル１４０に流すことで、継鉄と磁石でできた磁気回路からコイル自体に反力を発生させる。コイル１４０の上端は板バネの自由端側に連結していると共に、自由端と変位センサ感応板１６０と支持材１５０を介して連結されている。そのため、コイル１４０に流す電流値の方向によりコイル１４０が板バネ１３０の僅かな弾性力に抗して上方に移動する。また、沈み込み量は逐次変化するので、この沈み込み量に対応する電流値をコイル１４０に流すことで、コイル１４０に固定された変位センサ感応板１６０を上昇させ、横臥者にバネ定数と変位量を積算して求めた力を及ぼす。

なお、横臥者は各変位センサ感応板１６０に対応する横臥者の身体部位に対応する部分のアクチュエータのバネ定数を変え、その部位に対応するベッドの硬さをより硬くするかより軟らかくすることが可能となっている。

この硬さ変更に関して、本実施形態では詳細に示さないが、リモコンで身体各部位に対応するアクチュエータ１００の硬さ、即ちこの身体各部位に対応するアクチュエータのバネ定数を横臥者が自らの意志で決定した時間に調整可能となっている。なお、このようなリモコンを顧客が直接操作する代わりに、説明者が顧客の好みを聞いてパソコン入力することにより、コイル１４０に流す電流値を変更し、それぞれのアクチュエータの特性を変更するようにしても良い。

続いて、本実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置を用いた硬さ特性設定方法について説明する。図５は、本実施形態に係るベッドの硬さ特性設定方法の処理フローである。なお、この処理フローは、本発明に係るベッドの硬さ特性設定方法を実施するための一例であって、本発明がこの処理フローに限定されるものではないことは言うまでもない。以下、本発明に係るベッドの硬さ特性設定方法をこのフローチャートに基づいて説明する。

なお、以下の実施形態におけるルーチンの説明においては、実際には、アクチュエータの板バネのバネ定数ｋ’を考慮する必要がある。即ち、変位センサにおいて検出される変位量ｘに対応する各アクチュエータの横臥者に与える力Ｆは、Ｆ＝ｋ＊ｘ−ｋ’＊ｘ＝（ｋ−ｋ’）＊ｘとなるが、実際にはｋ'が比べて極めて小さい値であるため、以下の説明に用いるフローチャートにおいては説明の簡略化のためにｋ'を省略して示している。

フローチャートの開始に伴い、まず、横臥者の好みに合わせたアクチュエータの硬さを入力する（ステップＳ１）。この硬さは、仮設定された硬さであり、図４に示す中央演算部の初期硬さ入力部で入力される。この場合、例えば、硬め、普通、柔らか等の定性的な選択基準を横臥者に提供し、横臥者が自己の好みに応じてこれを選択する。

次いで、横臥者の選択したアクチュエータの硬さに対応するように各アクチュエータのバネ定数（ｋ_ｉ値）を変更する（ステップＳ２) 。変更前のバネ定数は、各アクチュエータにおいて仮設定された硬さに対応するバネ定数となっている。

この各アクチュエータの硬さ変更、即ち各アクチュエータのバネ定数の変更に関するルーチンの一例を示す。ここでは、代表的にアクチュエータ１における硬さ変更ルーチンについて説明する。

アクチュエータ１において変位量（ｘ_１）を取得する（ステップＳ１１）。そして、アクチュエータ１において、この瞬間に生じさせる反力Ｆ_１を求める。この反力を求めるに当たって、Ｆ_１=ｋ_１＊ｘ_１の演算（積算）をする（ステップＳ１２) 。そして、Ｉ_１=ｈ_１＊Ｆ_１（ｈ_１：力から電流への変換係数）の演算により力を電流変換する（ステップＳ１３）。

このルーチンの過程において、アクチュエータ１について図４に示した硬さ変更入力部を介して横臥者が硬さを必要に応じて適時変更する。この硬さ変更は、図５に示したアクチュエータ１のルーチンを高速で繰り返している最中に、横臥者が硬さに関する任意の意志決定時間に合わせて、横臥者の好みの硬さ（バネ定数）の情報をアクチュエータ１の硬さ指令受け取り部に伝えることで実現される。

アクチュエータ２についても同様に、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３の演算を行う。なお、横臥者は、ベッド上で各アクチュエータに関する硬さ調整を行い、自己の任意の意志決定時間に各アクチュエータの硬さを必要に応じて変更し決定する。また、硬さ調整を行う必要のないアクチュエータについては、初期のバネ定数のままとする。

このように、各アクチュエータ（アクチュエータ１，２、…、N）についてこの演算（ステップＳＮ_１、ステップＳＮ_２、ステップＳＮ_３）をアクチュエータ毎に独立して高速で繰り返し行い、各アクチュエータの力発生部に流すべき電流値を逐次求めてこの電流を各アクチュエータに流し、アクチュエータ毎に横臥者に与える反力を逐次独立して発生させる。

以上の通り、各アクチュエータのルーチンは上述したように随時例えば数百μｓｅｃ乃至数ｍｓｅｃの高速でアクチュエータ毎にこのルーチンによる計算を繰り返している。

そして、横臥者が各アクチュエータの全ての硬さの調整が完了したかどうかを判断する（ステップＳ３）。これは、図４におけるアクチュエータの硬さ（バネ定数）最終決定部において行い、ステップＳ３で判断したアクチュエータ毎のバネ定数を顧客情報として図４に示す中央演算部の顧客情報記憶部に記憶する（ステップＳ４）。そして、このルーチンを完了する。

上述の点について補足的説明すると、各アクチュエータ（０〜Ｎ）を制御しているプログラムルーチンに（或いは各アクチュエータは独立したマイコンで制御されている場合もあるので、そのそれぞれのマイコンに）バネ定数値を上位から設定していると考えると良い。上位からバネ定数を仮設定した各ルーチン（又はマイコン）は、そのバネ定数になるように常に制御を行う。なお、各アクチュエータは、それぞれを制御するマイコンを有していても良いし、全てを独立に制御する一つのＣＰＵにより制御されていても良い。

上述の上位側と下位側のブロックは物理的に分断されていて、通信などでのやり取りにより硬さ指令を下位に受け渡しても良いが、物理的には同一でも構わない。即ち、本発明においては、各アクチュエータが独立してｋを一定に決めるように制御されていることが重要である。

図６は、顧客ごとに決定した硬さ特性の表示例を示している。この表示例では、顧客ＩＤと、設置されているアクチュエータの番号ごとに硬さが表示される。分解能は予め決められているものとし、＋表示は、初期値、即ちその顧客の身長体重、性別、硬さの好みに対応させた変位量と比較して変位量が大きい、即ち沈み幅が大きいことを示し、−表示は、初期値より沈み幅が小さいことを示している。また、数値は変位量の大きさを示している。

図６において、仮にＡＴＣ１をベッドの横臥者の頭部に対応する部位に配置されたアクチュエータ、ＡＴＣ２をベッドの横臥者の背中に対応する部位に配置されたアクチュエータ、ＡＴＣｎをベッドの横臥者の脚部に対応する部位に配置されたアクチュエータとする。

この場合、ＩＤ番号１の顧客（顧客１）は、この顧客の体格や性別、好みに対応する基準硬さに対して、顧客自身によるベッドの硬さ調整の結果、ＡＴＣ１については＋２となって頭部に対応するベッドの沈み量がかなり深く、ＡＴＣ２については−１となって背中に対応するベッドの沈み量が若干浅く、・・・ＡＴＣｎに対応する部分の沈み量が＋１となってベッドの沈み量が若干深いことが分かる。そして、顧客１のベッドの硬さの所望値、即ち本装置の各アクチュエータをスプリングに置き換えたときのバネ定数の所望値を求めることができる。

一方、ＩＤ番号２の顧客（顧客２）は、ＡＴＣ１については＋１となって頭部に対応するベッドの沈み量が若干深く、・・・ＡＴＣ２については＋１となって背中に対応するベッドの沈み量が若干深く、ＡＴＣｎに対応する部分の沈み量が−２となってかなり浅いことが分かる。そして、顧客２のベッドの硬さの所望値、即ち本装置の各アクチュエータをスプリングに置き換えたときのバネ定数の所望値を求めることができる。なお、図６の内容はあくまでも表示例であり、本発明における表示例はこれに限るものではない。

上述した実施形態に係るベッドの硬さ特性設定装置１は、ベッド販売店の店頭においてベッドの購入者が自分の好みに応じたバネ定数をベッドの各部位ごとに異ならしめたオーダーメードのベッドを注文するのに利用することを前提としている。しかしながら、必ずしもこのような販売店の店頭に置くことには限定されず、この装置自体を使用者が家庭等で実際に毎日使用しても良い。この場合、ベッドを使用するごとに快適な寝心地を実感できると共に、必要に応じてベッドの硬さ分布を変更し、身体部位の一部が凝ったりするときにも好適に利用できる。また、他の者にそのベッドを使用させるときにおいても、その場合だけ他の者の体格や性別、ベッドの硬さの好みに応じてカスタマイズされたベッドを即席で作ることができ、使い勝手が良い。

また、病気や怪我等で長期間ベッドに寝たままの自宅療養を余儀なくされた者にとっても、日々の気分や体調、身体各部位の凝りの状態に応じてベッドの硬さ分布を臨機応変に変更することができるので、使い勝手が良い。また、このようなベッドを病院の個室病棟に設置することで、入院患者に喜んでもらえるようになり、その病院のプライオリティ向上にも役立つ。

以上説明したように、本発明によると、ベッドフレームの上にベッドをオーダーメードする際に必要となる横臥者の硬さ、即ちオーダーメードのベッドに組み込まれるスプリングのバネ定数を動的に変更することができるアクチュエータを配置している。そして、横臥者が最も心地良いと感じた際のアクチュエータの硬さ、即ち顧客がベッドに横臥した後好みのバネ定数を最適な時点で決定し、これを本発明に係るベッドの硬さ特性設定装置が記憶するようになっている。これによって、顧客は、ベッドに横臥すると、その硬さを自身の寝心地や好みに応じて調整することができるようになる。

好ましくは、アクチュエータを少なくとも２つ有し、各アクチュエータの硬さ決定指令によって決定されたバネ定数が全てのアクチュエータにおいて決定した時に各アクチュエータのバネ定数を顧客情報として記憶するのが良い。

また、好ましくは、各アクチュエータヘ出力する電流値を横臥者が希望する所定の沈み度合いに対応するように調整する出力電流調整手段と、出力した電流値に基づき各アクチュエータの変位量を求める変位量入力手段と、変位量をバネ定数に変換して、横臥者ごとに各アクチュエータのバネ定数を記憶しておくバネ定数情報記憶手段と、バネ定数情報記憶手段において記憶された硬さ情報を特定の顧客情報として外部に出力する出力手段とを備えているのが良い。

以下、上述した本発明に関する他の従来技術と異なる特徴点について再確認する。本発明に係るベッドの硬さ特性設定装置は、カスタム購入するベッドとまったく同じ「硬さ」のベッドを店頭で確認することができることを特徴としている。ここで、本発明は、従来のように横臥者に対する調整のパラメーターとして「力」ではなくて「硬さ」を用いたことに技術的意義がある。なお、硬さとはバネ定数のことである。

より具体的には、従来技術に関するベッドの特性設定装置は、コイルスプリングをボールねじなどで圧縮したり開放したりする方式を採用している。ここで、ボールねじによる圧縮や開放を行っていないときに横臥者が得る接触力Ｆは、ｋをコイルスプリングのバネ定数、ｘをコイルスプリングの変位量とすると、Ｆ=ｋ＊ｘ（バネ定数とコイルスプリングの変位量の積）である。

横臥者が異なる寝心地感を得るためには、この従来技術ではボールねじを動かしている。ボールねじを動かすことによって、横臥者は、Ｆ=ｋ＊(ｘ＋ｘ')という接触力を受けることになる。ここで、ｘ'はボールねじの移動量となる。このように、従来技術では、寝心地感をコントロールするために、ｘ'をコントロールする手法をとっている。即ち、従来技術では、硬さ（バネ定数）ｋは、設置されたコイルスプリングにより物理的に一義的に決まり一定値となっている。

これに対して、本発明は、ユーザは様々な寝心地感を得るために、バネ定数ｋを調整することができることを特徴としている。

そして、各アクチュエータは逐次制御を行っており、本発明において、横臥者が設定するのは、アクチュエータに流れる電流に基づく力ではないことに着目すべきである。従来技術では、アクチュエータは、力（電流）を一定にしようと制御することになる。その場合、静的な状態であれば、本発明と同様な効果が得られるかもしれないが、例えば、横臥者が身体を揺らしたり、寝返りしたりした場合には本発明と同等の作用を発揮することができなくなる。即ち、従来技術のような力一定制御では、バネの特性を具現化するような制御をすることができない。

また、各アクチュエータは逐次制御を行っている点に着目すべきである。具体的には、どのような制御かというと、バネ定数が一定であるような制御であり、変位センサで変位量を高速に随時取得して、その変位量にバネ定数を乗じた値（力）に相当する電流を高速に更新して出力するように制御をしている。

このような制御を各アクチュエータが行いながら、横臥者が硬さ（バネ定数）を調整することによって、アクチュエータはバネ定数が一定になるような制御（各アクチュエータがそれぞれの変位量を取得し、変位量にバネ定数を乗じた値(力)に相当する電流を発生するという制御）を行うようになっている点に特徴がある。

なお、上述した実施形態において、アクチュエータの具体的構成を説明したが、これはあくまで本発明を実施するための構成の一例であることに留意すべきである。

即ち、上述したアクチュエータのような構成を採用しなくても本発明を実施することが可能である。例えば、上述したアクチュエータの板ばねを用いる代わりに、ボールスプラインでできた直動ガイドを用いることが可能である。

この場合、変位感応板の質量をｍとすると、アクチュエータには常にｆ＝ｍｇのバイアス重量が作用しているので、各アクチュエータにおいて最終決定されたバネ定数ｋとすると、横臥者に作用する力をＦとした場合、Ｆ＝ｋ＊ｘ−ｍｇとなる。そのため、このバイアス重量の分を補正したバネ定数ｋａを求めて、顧客情報記憶部に記憶する必要がある。この場合のバネ定数ｋａは、Ｆ＝ｋ＊ｘ−ｍｇ＝ｋａ＊ｘで求めることができる。

また、上述した実施形態のようなコイルと継鉄と磁石等からなるいわゆるＶＣＭ（Voice Coil Motor）の構成でなくても構わない。また、変位センサも上述した実施形態の構成は一例を示したものであり、このような変位センサの代わりに、エンコーダやポテンショメータ、変位を測定しても構わない。

また、上述の実施形態においては、複数のアクチュエータをベッドにマトリックス状に配置したが、本発明においては必ずしもアクチュエータをベッドに複数個配置する必要はない。具体的には、予め定められたバネ定数を有するコイルスプリングを複数ベッドに配置し、例えば横臥者の腰又は胸に相当する部分の１箇所のみ上述したアクチュエータを配置して、その部分のベッドの硬さを調整できるようにしても良い。

また、上述の実施形態においては、アクチュエータ毎に演算手段を有して、各アクチュエータの変位量にバネ定数を積算して反力を求めるようにしていたが、これらの演算をアクチュエータ毎に行わず、ベッドの外部に接続し初期硬さ入力部や顧客情報記憶部を内蔵した制御装置において一括して演算しても良い。

なお、上述の実施形態において記載した変位センサによって変位量を検出する際の検出頻度や、アクチュエータの押圧力を計算する際の演算速度は、あくまで一例を示したものに過ぎず、本発明の作用を発揮し得る範囲で適宜変更可能なことは言うまでもない。

１硬さ特性設定装置
１０ベッドフレーム
５０制御部
１１０ケーシング
１００（１０１,１０２,・・・,ｎ）アクチュエータ
１２１継鉄
１２２磁石
１３０板バネ
１４０コイル
１５０支持材
１６０変位センサ感応板
１７０変位センサ
２００パソコン

Claims

横臥者の重さに応じて変位する変位量を検出する変位量検出部と、横臥者に対して力を作用させる力発生部を備えたアクチュエータを有し、
前記アクチュエータは、予め設定したバネ定数と逐次検出する変位量とを積算して得られる力を横臥者に与え、横臥者からの硬さ変更要求指令があったときに、前記アクチュエータのバネ定数を前記硬さ変更要求指令に応じたバネ定数に変更し、当該変更したバネ定数と前記変位センサが逐次検出する変位量を積算することで横臥者に作用させるアクチュエータの力を逐次求めるルーチンを繰り返し、横臥者にこの力を逐次作用させ、変位に応じて逐次変化する力を横臥者に与え続けている最中に横臥者から硬さ決定指令を受け取った時、硬さ決定指令を受け取った時点での前記アクチュエータのバネ定数を記憶することを特徴とするベッドの硬さ特性設定装置。
前記アクチュエータを少なくとも２つ有し、前記各アクチュエータの硬さ決定指令によって決定されたバネ定数が全てのアクチュエータにおいて決定した時に前記各アクチュエータのバネ定数を顧客情報として記憶することを特徴とする、請求項１に記載のベッドの硬さ特性設定装置。
前記各アクチュエータヘ出力する電流値を横臥者が希望する所定の沈み度合いに対応するように調整する出力電流調整手段と、出力した電流値に基づき前記各アクチュエータの変位量を求める変位量入力手段と、前記変位量をバネ定数に変換して、横臥者ごとに各アクチュエータのバネ定数を記憶しておくバネ定数情報記憶手段と、前記バネ定数情報記憶手段において記憶された硬さ情報を特定の顧客情報として外部に出力する出力手段とを備えたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のベッドの硬さ特性設定装置。