JP2020096715A - 枕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寝姿勢が変化した場合でも快適な寝姿勢の頭部にリアルタイムで適応できる枕装置を提供する。【解決手段】枕１０は、袋状空気式アクチュエータ１、２、３よりなる下層アクチュエータ１１、袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’よりなる上層アクチュエータ１２、接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６よりなる。各袋状空気式アクチュエータのチューブ１ａ、２ａ、３ａ、６ａ、５ａ、４ａ、５’ａ、６’ａには、各袋状空気式アクチュエータの内圧を検出する内圧センサ１ｂ、２ｂ、３ｂ、６ｂ、５ｂ、４ｂ、５’ｂ、６’ｂが設けられ、制御ユニット８は各袋状空気式アクチュエータの内圧を制御して接触圧センサの接触圧分布の重み付け中心が目標接触圧分布の重み付け中心に近づくようにする。【選択図】 図１

Description

本発明はユーザの寝姿勢の頭部にリアルタイムで適応できる枕装置に関する。

枕は快適な睡眠を行う上で不可欠な寝具であり、ユーザ毎の頭部環境に合致した枕形状をリアルタイムで取得することが好ましい。ユーザの寝姿勢の頭部にリアルタイムで適応できる従来の枕装置は、枕下に配置される１列の袋状空気式アクチュエータと、１列の袋状空気式アクチュエータの上面に設けられた複数の接触圧センサと、各袋状空気式アクチュエータへの空気の供給及び排出するための複数の３ポート弁と、各３ポート弁に接続されたエアポンプと、各３ポート弁をエアポンプ又は大気側に開くことにより各袋状空気式アクチュエータの内圧を制御し、接触圧センサの接触圧分布が目標接触圧分布に近づくようにするための制御ユニットとを有する（参照：特許文献１）。

特開２０１７−２１３３０５号公報

しかしながら、上述の従来の枕装置においては、袋状空気式アクチュエータは枕自身を構成せず、また、袋状空気式アクチュエータは１列しか存在していないので、枕がユーザの寝姿勢の頭部の形状を反映できない。結果として、枕はユーザの寝姿勢の頭部にリアルタイムで適応できないという課題がある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る枕装置は、複数の平行な第１の袋状空気式アクチュエータを有する第１のアクチュエータと、第１の袋状空気式アクチュエータ上に設けられ、第１の袋状空気式アクチュエータに交差するように配置された複数の平行な第２の袋状空気式アクチュエータを有する第２のアクチュエータと、第２のアクチュエータ上に設けられた複数の接触圧センサとによって枕を構成し、さらに、各袋状空気式アクチュエータへの空気の供給および排出するための複数の３ポート弁と、各３ポート弁に接続されたエアポンプと、各３ポート弁をエアポンプ又は大気側に開くことにより各袋状空気式アクチュエータの内圧を制御して接触圧センサの接触圧分布の重み付け中心が目標接触圧分布の重み付け中心に近づくようにフィードバック制御するための制御ユニットとを具備するものである。

本発明によれば、枕を交差する第１、第２の袋状空気式アクチュエータ及び接触圧センサによって構成したので、就寝中にあっても常に頭部に適切な検出接触圧分布の重み付け中心が目標接触圧分布の重み付け中心となるように制御でき、従って、寝姿勢が変化した場合でも枕は快適な寝姿勢の頭部にリアルタイムで適応できる。

本発明に係る枕装置の実施の形態を示す図である。 図１のアクチュエータの詳細を示す図であり、（Ａ）は下層アクチュエータの袋状空気式アクチュエータを示し、（Ｂ）は上層アクチュエータの袋状空気式アクチュエータを示す。 空気のみ及び１層詰め物を挿入した図１の袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性図である。 １層詰め物及び２層詰め物を挿入した図１の袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性図である。 図１の枕装置においてユーザが就寝前の目標接触圧分布の重み付け中心（重心）を得るための制御ユニットの動作フローチャートである。 図１のタッチパネル付きディスプレイユニットの操作状態を示す図である。 図５のステップ５０１における図１のタッチパネル付きディスプレイユニットの基準画面表示の第１の例を示す図である。 図１の枕の硬さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の全体の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部先端部の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部横中央部の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の首部の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部縦中央部の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部縦端部の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部縦外側の高さを調整するための図７のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図５のステップ５０１におけるタッチパネル付きディスプレイユニットの基準画面表示の第２の例を示す図である。 図１の枕の全体の高さを調整するための図１６のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部横中央部の高さを調整するための図１６のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の首部の高さを調整するための図１６のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の頭部縦引き込み部を調整するための図１６のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕の硬さを調整するための図１６のタッチパネル付きディスプレイユニットの画面の例を示す図である。 図１の枕装置の操作状態を示す表であり、（Ａ）は図７の基準画面表示を用いた場合を示し、（Ｂ）は図１６の（Ｂ）の詳細型基準画面表示を用いた場合を示す。 図１の枕装置を用いた場合の枕形状決定時間を示し、（Ａ）は図７の基準画面表示を用いた場合を示し、（Ｂ）は図１６の（Ｂ）の詳細型基準画面表示を用いた場合を示す。 図５のステップ５０２にて得られた目標接触圧分布の例を示す図である。 図１の袋状空気式アクチュエータの内圧を制御することによる枕上のユーザの寝姿勢の頭部の変更を説明するための図である。 図１の枕の接触圧分布を目標接触圧分布に近づくように誘導するための制御ユニットの動作フローチャートである。 図２６のフローチャートを補足説明するための図である。 図２６のフローチャートによって得られた誘導後接触圧分布の例を示す図である。 複数の被験者に対して図２６のフローチャートによって得られた誘導後接触圧分布中心と目標接触圧分布中心との差を示す表である。

図１は本発明に係る枕装置の実施の形態を示す図である。

図１において、ユーザＵの頭部の下に枕１０を設ける。枕１０は、下層アクチュエータ１１、下層アクチュエータ１１上に設けられた上層アクチュエータ１２、及び上層アクチュエータ１２上にスポンジ等の弾性材を介して２次元的（＝６×６）に配置されたシート状の接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６（図示せず）よりなる。

下層アクチュエータ１１は、ユーザＵの左右方向に平行に配置された袋状空気式アクチュエータ１、２、３よりなる。この場合、図２の（Ａ）に示すごとく、負荷が大きい頭部中央の袋状空気式アクチュエータ２の幅は大きくたとえば１２０ｍｍとされ、負荷が小さい頭部先端部の袋状空気式アクチュエータ１の幅はたとえば４０ｍｍとされ、負荷が中程度の首部の袋状空気式アクチュエータの幅はたとえば８０ｍｍとされる。他方、上層アクチュエータ１２はユーザＵの体幹方向に平行に配置された袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’よりなる。この場合、図２の（Ｂ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の幅は同一たとえば８０ｍｍとされる。接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６（図示せず）はたとえば静電容量型センサによって構成され、数は３６に限定されない。

各袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’のチューブ１ａ、２ａ、３ａ、６ａ、５ａ、４ａ、５’ａ、６’ａには、各袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’の内圧を検出する内圧センサ１ｂ、２ｂ、３ｂ、６ｂ、５ｂ、４ｂ、５’ｂ、６’ｂが設けられ、さらに、チューブ１ａ、２ａ、３ａ、６ａ、５ａ、４ａ、５’ａ、６’ａは、３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを介してエアポンプ７又は大気側に接続され、袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’に対して空気の供給排出がされる。尚、各３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃは、吸気、排気及び吸排気停止の３機能を有する。

接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６、内圧センサ１ｂ、２ｂ、３ｂ、６ｂ、５ｂ、４ｂ、５’ｂ、６’ｂ、３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃ及びエアポンプ７はマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ等よりなる制御ユニット８に接続され、また、制御ユニット８にはタッチパネル付きディスプレイユニット９が接続されている。尚、タッチパネル付きディスプレイユニット９はたとえばタブレットであり、制御ユニット８にＵＳＢ（登録商標）ケーブル、ＷｉＦｉ（登録商標）を介して接続される。

各袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’に、弾性詰め物を挿入する。これにより、袋状空気式アクチュエータの内圧対高さ特性を高めることができる。これについて図３、図４を参照して説明する。尚、図３、図４においては、上層アクチュエータ１２を構成するサイズ幅８０ｍｍ×長さ２２０ｍｍの小型袋状空気式アクチュエータ４等及び下層アクチュエータ１１を構成するサイズ幅１２０ｍｍ×長さ３８０ｍｍの大型袋状空気式アクチュエータ２の中央部に対して内径１４．４ｍｍ、外径８６．０ｍｍ、重量３ｋｇの錘を乗せて内圧を３ｋＰａから０．５ｋＰａまで減圧し、そのときの錘の変位を計測した。高さは０．５ｋＰａ時の錘が乗っている袋状空気式アクチュエータの部分の高さを計測し、これによる変位を足すことにより袋状空気式アクチュエータの高さとした。

図３は空気のみ及び１層詰め物を挿入した場合の図１の袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性を示すグラフである。

内圧が０．５〜１．５ｋＰａ程度の低圧状態では、図３の（Ａ）に示すごとく、小型袋状空気式アクチュエータにおいては、詰め物がない空気のみの場合、高さ０であり、硬い底の影響を直接受けることになり、触感は悪化する。他方、硬ウレタン製スポンジ又は発泡スチロール製粒子を詰め物として導入すると、図３の（Ａ）に示すごとく、小型袋状空気式アクチュエータにおいて、１０〜１５ｍｍ、図３の（Ｂ）に示すごとく、大型袋状空気式アクチュエータにおいて、１０〜２５ｍｍ程度の高さを保持している。このように、１層詰め物を挿入した袋状空気式アクチュエータは０．５〜１．５ｋＰａ程度の低内圧でも通常の枕に近い触感が得られる。

内圧が１．５〜３．０ｋＰａ程度の高圧状態では、図３の（Ａ）に示すごとく、小型袋状空気式アクチュエータにおいては、発泡スチロール製粒子の方が硬ウレタン製スポンジよりも加圧による高さ増加率が小さくなっている。この原因は発泡スチロール製粒子がチューブ内部で動きやすいために錘の両側に片寄ってしまい、錘中央部の高さが増加しない形状に陥ってしまったためである。他方、図３の（Ｂ）に示すごとく、大型袋状空気式アクチュエータにおいては、発泡スチロール製粒子の方が硬ウレタン製スポンジよりも加圧による高さ増加率が大きくなっているが、単独の空気層が現れてくるので、錘の安定性は硬ウレタン製スポンジより悪くなる。つまり、発泡スチロール製粒子は空気のみの袋状空気式アクチュエータと同一の感触となると予想される。以上から、硬ウレタン製スポンジの方が発泡スチロール製粒子よりも加圧時の高さ変化は少ないものの、単独の空気層が生じないので、１．５ｋＰａ〜３．０ｋＰａ程度の高圧状態でも通常の枕に近い感触が得られると期待できる。尚、発泡スチロール製粒子では、大型袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性が小型袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性と異なっているが、これは発泡スチロール製粒子が流動し易いことが計測結果に大きく影響を与えているからである。

図４は１層詰め物及び２層詰め物を挿入した場合の図１の袋状空気式アクチュエータの内圧／高さ特性を示すグラフである。この場合、１層詰め物として硬ウレタン製スポンジを用い、また、２層詰め物として下層を軟ウレタン製スポンジとし、かつ上層を硬ウレタン製スポンジとし、下層：上層の厚さを３：１とした。

図４の（Ａ）に示すごとく、小型袋状空気式アクチュエータにおいても、また、図４の（Ｂ）に示すごとく、大型袋状空気式アクチュエータにおいても、２層詰め物の方が１層詰め物よりも内圧／高さ特性が優れている。つまり、２層詰め物においては、内圧が低圧０．５ｋＰａから高圧３ｋＰａまで高さが線形的に増加するので、袋状空気式アクチュエータの高さを内圧によって制御し易いことが分る。尚、硬ウレタン製スポンジを下層とし、軟ウレタン製スポンジを上層としても、同様である。また、同一の硬さのウレタン製スポンジを複数層挿入しても同様である。さらに、高さを変更しても触感が変化しないことが期待される。

図３、図４から、袋状空気式アクチュエータにおいては、１層又は多層の同一又は異なる硬さのウレタン製スポンジを挿入することにより内圧／高さ特性を向上できる。

図５は図１の枕装置においてユーザＵが就寝前の目標接触圧分布を得るための制御ユニット８の動作フローチャートである。

始めに、枕形状決定ステップ５０１について、図１のタッチパネル付きディスプレイユニット９の操作状態を図６を参照して説明する。図６に示すように、ユーザＵはマット２０上に下層アクチュエータ１１、上層アクチュエータ１２及びシート状の接触圧センサ１３−１〜１３−３６よりなる枕１０をセットし、ユーザＵは枕１０上に寝姿状態でタッチパネル付きディスプレイユニット９を操作して枕１０の形状を決定する。タッチパネル付きディスプレイユニット９には図７の基準画面表示及び図１６の基準画面表示の一方のみが設けられる。

図７は図１のタッチパネル付きディスプレイユニット９の基準画面表示の第１の例を示す図である。ユーザＵは、基準画面（タブ）９−Ａ、９−Ｂ、９−Ｃを切換えながらボタンをタップし、この結果、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを制御する。このための制御プログラムは制御ユニット８に予め内蔵されている。

始めに、枕１０の硬さの調整について説明する。この場合、図７の画面表示９−Ａをタップして拡大する。枕１０を柔らかくする場合、図８の（Ａ）に示すごとく、上段の左向き矢印をタップする。このとき、「柔らかく」が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の内圧がすべて下降して枕１０が柔らかくなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の所望の硬さが得られる。他方、枕１０を硬くする場合、図８の（Ｂ）に示すごとく、上段の右向き矢印をタップする。このとき、「硬く」が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の内圧がすべて上昇して枕１０が硬くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の所望の硬さが得られる。

次に、枕１０の全体の高さの調整について説明する。この場合も、図７の画面表示９−Ａをタップして拡大する。枕１０の全体を低くする場合、図９の（Ａ）に示すごとく、下段の左向き矢印をタップする。このとき、「低く」が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１、２、３の内圧がすべて下降して枕１０が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃが停止して枕１０の所望の全体の高さが得られる。他方、枕１０の全体を高くする場合、図９の（Ｂ）に示すごとく、下段の右向き矢印をタップする。このとき、「高く」が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１、２、３の内圧がすべて上昇して枕１０が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃが停止して枕１０の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部先端部の高さの調整について説明する。この場合、図７の画面表示９−Ｂをタップして拡大する。枕１０の頭部先端部を低くする場合、図１０の（Ａ）に示すごとく、上段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ１がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１の内圧が下降して枕１０の頭部先端部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃが停止して枕１０の頭部先端部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部先端部を高くする場合、図１０の（Ｂ）に示すごとく、上段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ１がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１の内圧が上昇して枕１０の頭部先端部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃが停止して枕１０の頭部先端部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部横中央部の高さの調整について説明する。この場合も、図７の画面表示９−Ｂをタップして拡大する。枕１０の頭部横中央部を低くする場合、図１１の（Ａ）に示すごとく、中段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ２がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁２ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ２の内圧が下降して枕１０の頭部横中央部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁２ｃが停止して枕１０の頭部横中央部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部横中央部を高くする場合、図１１の（Ｂ）に示すごとく、中段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ２がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁２ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ２の内圧が上昇して枕１０の頭部横中央部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁２ｃが停止して枕１０の頭部横中央部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の首部の高さの調整について説明する。この場合も、図７の画面表示９−Ｂをタップして拡大する。枕１０の首部を低くする場合、図１２の（Ａ）に示すごとく、下段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ３がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁３ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ３の内圧が下降して枕１０の首部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁３ｃが停止して枕１０の首部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の首部を高くする場合、図１２の（Ｂ）に示すごとく、下段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ３がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁３ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ３の内圧が上昇して枕１０の首部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁３ｃが停止して枕１０の首部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部縦中央部の高さの調整について説明する。この場合、図７の画面表示９−Ｃをタップして拡大する。枕１０の頭部縦中央部を低くする場合、図１３の（Ａ）に示すごとく、上段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ４がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁４ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ４の内圧が下降して枕１０の頭部縦中央部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁４ｃが停止して枕１０の頭部縦中央部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部縦中央部を高くする場合、図１３の（Ｂ）に示すごとく、上段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ４がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁４ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ４の内圧が上昇して枕１０の頭部縦中央部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁４ｃが停止して枕１０の頭部縦中央部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部縦端部の高さの調整について説明する。この場合も、図７の画面表示９−Ｃをタップして拡大する。枕１０の頭部縦端部を低くする場合、図１４の（Ａ）に示すごとく、中段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ５、５’がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁５ｃ、５’ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ５、５’の内圧が下降して枕１０の頭部縦端部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁５ｃ、５’ｃが停止して枕１０の頭部縦端部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部縦端部を高くする場合、図１４の（Ｂ）に示すごとく、中段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ５、５’がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁５ｃ、５’ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ５、５’の内圧が上昇して枕１０の頭部縦端部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁５ｃ、５’ｃが停止して枕１０の頭部縦端部の所望の高さが得られる。

最後に、枕１０の頭部縦外側の高さの調整について説明する。この場合も、図７の画面表示９−Ｃをタップして拡大する。枕１０の頭部縦外側を低くする場合、図１５の（Ａ）に示すごとく、下段の左向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、６’がたとえば青く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、６’ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、６’の内圧が下降して枕１０の頭部縦外側が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、６’ｃが停止して枕１０の頭部縦外側の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部縦外側を高くする場合、図１５の（Ｂ）に示すごとく、下段の右向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、６’がたとえば赤く表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、６’ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、６’の内圧が上昇して枕１０の頭部縦外側が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、６’ｃが停止して枕１０の頭部縦外側の所望の高さが得られる。

図１６は図１のタッチパネル付きディスプレイユニット９の基準画面表示の第２の例である。図１６においては、基準画面９−Ｄ−１、９−Ｄ−２は基本的に同一であり、簡単／詳細ボタンをタップすることによりボタン表示のみが変化する。つまり、通常、ユーザＵは、簡単／詳細ボタンをタップすることにより基準画面９−Ｄ−１、９−Ｄ−２のいずれかを選択する。また、任意に基準画面９−Ｄ−１から基準画面９−Ｄ−２へ又は基準画面９−Ｄ−２から基準画面９−Ｄ−１へ切替えることができる。従って、その後は、ユーザＵは、基準画面（タブ）９−Ｄ−１、９−Ｄ−２を切換えることなくボタンをタップし、この結果、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを制御する。このための制御プログラムは制御ユニット８に予め内蔵されている。簡単型の基準画面９−Ｄ−１を選択した場合の動作は詳細型の基準画面９−Ｄ−２を選択した場合の動作に含まれるので、以下の説明では、基準画面９−Ｄ−２を選択した場合についてのみ説明する。

始めに、枕１０の全体の高さの調整について説明する。全体の高さを調整する場合、頭部に直接接触している上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の形状をなるべく維持するために、下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１、２、３を同時に加減圧する。すなわち、枕１０の全体を低くする場合、図１７の（Ａ）に示すごとく、「全体高さ」ボタンの下向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ１、２、３に下向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１、２、３の内圧がすべて下降して枕１０が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃが停止して枕１０の所望の全体の高さが得られる。他方、枕１０の全体を高くする場合、図１７の（Ｂ）に示すごとく、「全体高さ」ボタンの上向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ１、２、３に上向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ１、２、３の内圧がすべて上昇して枕１０が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃが停止して枕１０の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部横中央部の高さの調整について説明する。枕１０の頭部横中央部を低くする場合、図１８の（Ａ）に示すごとく、「頭高さ」ボタンの下向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ２にたとえば下向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁２ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ２の内圧が下降して枕１０の頭部横中央部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁２ｃが停止して枕１０の頭部横中央部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の頭部横中央部を高くする場合、図１８の（Ｂ）に示すごとく、「頭高さ」ボタンの上向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ２にたとえば上向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁２ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ２の内圧が上昇して枕１０の頭部横中央部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁２ｃが停止して枕１０の頭部横中央部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の首部の高さの調整について説明する。枕１０の首部を低くする場合、図１９の（Ａ）に示すごとく、「頭高さ」ボタンの下向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ３に下向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁３ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ３の内圧が下降して枕１０の首部が低くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁３ｃが停止して枕１０の首部の所望の高さが得られる。他方、枕１０の首部を高くする場合、図１９の（Ｂ）に示すごとく、「頭高さ」ボタンの上向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ３に上向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁３ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の下層アクチュエータ１１の袋状空気式アクチュエータ３の内圧が上昇して枕１０の首部が高くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁３ｃが停止して枕１０の首部の所望の高さが得られる。

次に、枕１０の頭部縦包み込み部の高さの調整について説明する。枕１０の頭部縦包み込み部を緩くする場合、図２０の（Ａ）に示すごとく、「包み込み」ボタンの下向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’に下向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、５’ｃ、６’ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’の内圧が下降して枕１０の頭部縦包み込み部が緩くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の頭部縦包み込み部の所望の大きさが得られる。他方、枕１０の頭部縦包み込み部をきつくする場合、図２０の（Ｂ）に示すごとく、「包み込み」ボタンの上向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’に上向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、５’ｃ、６’ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’の内圧が上昇して枕１０の頭部縦包み込み部がきつくなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の頭部縦包み込み部の所望の大きさが得られる。

最後に、枕１０の硬さの調整について説明する。枕１０を柔らかくする場合、図２１の（Ａ）に示すごとく、「硬さ」ボタンの下向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’に下向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを大気側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の内圧がすべて下降して枕１０が柔らかくなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の所望の硬さが得られる。他方、枕１０を硬くする場合、図２１の（Ｂ）に示すごとく、「硬さ」ボタンの上向き矢印をタップする。このとき、袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’に上向き矢印が表示される。これを受けて、制御ユニット８は３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃをエアポンプ７側に開く。この結果、枕１０の上層アクチュエータ１２の袋状空気式アクチュエータ６、５、４、５’、６’の内圧がすべて上昇して枕１０が硬くなる。尚、適切な状態で加圧／減圧コマンドを停止させると３ポート弁６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃが停止して枕１０の所望の硬さが得られる。

図２２は図１の枕装置の操作状態を示す表であり、（Ａ）は図７の基準画面表示を用いた場合を示し、（Ｂ）は図１６の（Ｂ）の詳細型基準画面表示を用いた場合を示す。

図２２の（Ａ）に示すごとく、図７の基準画面表示を用いた場合には、基準画面（タブ）の切替えに伴い、合計８個の操作状態（ボタン）が存在する。これに対し、図２２の（Ｂ）に示すように、図１６の基準画面表示を用いた場合には、図２２の（Ａ）の袋状空気式アクチュエータ１のみの操作状態、袋状空気式アクチュエータ４のみの操作状態は存在せず、図２２の（Ａ）の袋状空気式アクチュエータ５、５’の操作状態及び袋状空気式アクチュエータ６、６’の操作状態は１つの包み込み操作状態としたので、合計５個の操作状態（ボタン）が存在する。

図２３は図１の枕装置を用いた場合の枕形状決定時間を示し、（Ａ）は図７の基準画面表示を用いた場合を示し、（Ｂ）は図１６の（Ｂ）の詳細型基準画面表示を用いた場合を示す。尚、図２３の枕形状決定時間はすべて同一被験者によるものである。

図２３の（Ａ）に示すごとく、図７の基準画面表示を用いた場合には、基準画面（タブ）の切替があること及び操作状態数が多いことから、枕形状決定時間は１７０ｓ〜１８０ｓと長くなった。これに対し、図１６の（Ｂ）の基準画面表示を用いた場合には、基準画面（タブ）の切替がないこと及び操作状態数が少ないことから、枕形状決定時間は１４０ｓ〜１５０ｓと短くなった。

枕形状決定後、図５のステップ５０２にて、接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６の接触圧分布ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_３６を目標接触圧分布として取得する。目標接触圧分布の例を図２４に示す。

次に、ステップ５０３にて、目標接触圧分布の重み付け中心（Ｘ_０、Ｙ_０）を演算する。つまり、
Ｘ_０←（Σｐ_ｉｘ_ｉ）／Σｐ_ｉ
Ｙ_０←（Σｐ_ｉｙ_ｉ）／Σｐ_ｉ
但し、ｘ_ｉは接触圧センサ１３−ｉのｘ座標
ｙ_ｉは接触圧センサ１３−ｉのｙ座標
重み付け中心（Ｘ_０、Ｙ_０）は制御ユニット８の記憶装置に格納する。

そして、図５のルーチンはステップ５０４にて終了する。

次に、図１の各袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’の内圧を制御することによる枕上のユーザＵの寝姿勢の変更を図２５を参照して説明する。

図２５の（Ａ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ１を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ３を低圧化にすると、ユーザＵの頭部は屈曲し、他方、図２５の（Ｂ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ３を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ１を低圧化にすると、ユーザＵの頭部は伸展する。また、図２５の（Ｃ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ６、５を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ５’、６’を低圧化にすると、ユーザＵの頭部は右回転する。他方、図２５の（Ｄ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ５’、６’を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ６、５を低圧化にすると、ユーザＵの頭部は左回転する。さらに、図２５の（Ｅ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ４を低圧化にすると、ユーザＵの頭部は包み込まれる。他方、図２５の（Ｆ）に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ４を高圧化すると共に、袋状空気式アクチュエータ６、５、５’、６’を低圧化にすると、ユーザＵの頭部の包み込みが解除される。このように、袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’の各内圧を制御することによりユーザＵの寝姿勢を誘導できることが分る。

図２６は図１の枕の接触圧分布の重み付け中心（重心位置）を図２４に示す目標接触圧分布の重み付け中心（重心位置）に近づくように誘導（フィードバック制御）するフローチャートであって、所定時間たとえば１分毎に実行される割り込みルーチンである。

始めに、ステップ２６１にて、接触圧センサ１３−１、１３−２、…、１３−３６の接触圧分布を取込む。

次に、ステップ２６２にて、接触圧分布の重み付け中心（Ｘ、Ｙ）を演算する。つまり、
Ｘ←（Σｐ_ｉｘ_ｉ）／Σｐ_ｉ
Ｙ←（Σｐ_ｉｙ_ｉ）／Σｐ_ｉ
但し、ｘ_ｉは接触圧センサ１３−ｉのｘ座標
ｙ_ｉは接触圧センサ１３−ｉのｙ座標

次に、ステップ２６３にて、接触圧分布の重み付け中心（Ｘ、Ｙ）と目標接触圧分布の重み付け中心（Ｘ_０、Ｙ_０）との差（ΔＸ、ΔＹ）を演算する。つまり、
ΔＸ←Ｘ−Ｘ_０
ΔＹ←Ｙ−Ｙ_０

次に、ステップ２６４にて、｜ΔＸ｜＜αかつ｜ΔＹ｜＜β、たとえばα＝β＝１０ｍｍか否かを判別する。この結果、｜ΔＸ｜≧α又は｜ΔＹ｜≧βのときに、ステップ２６５に進み、｜ΔＸ｜＜αかつ｜ΔＹ｜＜βのときにステップ２６６に進む。

ステップ２６５では、ステップ２６３にて演算された差（ΔＸ、ΔＹ）に基づいて３ポート弁１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃを制御して袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’の内圧を制御する。たとえば、図２５に示すごとく、袋状空気式アクチュエータ１、２、３、６、５、４、５’、６’の各内圧の加圧化、減圧化を行う。その後、ステップ２６１に戻る。

上述のステップ２６１〜２６５はステップ２６４によって｜ΔＸ｜、｜ΔＹ｜が小さい所定値α、βより小さくなるまで繰返される。つまり、接触圧分布の重み付け中心（Ｘ、Ｙ）が目標接触圧分布の重み付け中心（Ｘ_０、Ｙ_０）に近づくようにフィードバック制御される。

そして、ステップ２６６にてこのルーチンは終了する。

たとえば、図２７の（Ａ）に示すごとく、ユーザＵの頭部が右回転すると、図２７の（Ｂ）に示すごとく、ステップ２６２によって袋状空気式アクチュエータ６、５、４が低圧化されると共に、袋状空気式アクチュエータ５’、６’が高圧化される。この結果、ユーザＵの頭部は左回転し、図２７の（Ｃ）に示すごとく、快適な寝姿勢の頭部に誘導される。尚、図２７の（Ｃ）における接触圧分布はたとえば図２８に示すごとくであり、図２８の接触圧分布の重み付け中心は図２４の目標接触圧分布の重み付け中心とほぼ一致した。

図２９は３人の被験者Ａ、Ｂ、Ｃの図１の枕装置を用いた誘導後接触圧分布の重み付け中心と目標接触圧分布の重み付け中心との差を示す表である。

図２９に示すように、被験者Ａ、Ｂ、Ｃの誘導後接触圧分布の重み付け中心と目標接触圧分布の重み付け中心との人体の左右方向Ｘの差Ｄ_Ｘ、人体の体幹方向Ｄ_Ｙはいずれも１０ｍｍ以内であった。つまり、被験者Ａ、Ｂ、Ｃ全員の頭部が快適な寝姿勢に戻ることができた。

尚、上述の実施の形態においては、各アクチュエータ１１、１２の袋状空気式アクチュエータの数は３又は５以外の複数の数になし得る。

また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用できる。

１０：枕
１１：下層アクチュエータ
１２：上層アクチュエータ
１３−１〜１３−３６：接触圧センサ
１、２、３、６、５、４、５’、６’：袋状アクチュエータ
１ａ、２ａ、３ａ、６ａ、５ａ、４ａ、５’ａ、６’ａ：チューブ
１ｂ、２ｂ、３ｂ、６ｂ、５ｂ、４ｂ、５’ｂ、６’ｂ：内圧センサ
１ｃ、２ｃ、３ｃ、６ｃ、５ｃ、４ｃ、５’ｃ、６’ｃ：３ポート弁
７：エアポンプ
８：制御ユニット
９：タッチパネル付きディスプレイユニット
Ｕ：ユーザ

Claims (9)

1. 複数の平行な第１の袋状空気式アクチュエータを有する第１のアクチュエータと、
   前記第１のアクチュエータ上に設けられ、前記第１の袋状空気式アクチュエータに交差するように配置された複数の平行な第２の袋状空気式アクチュエータを有する第２のアクチュエータと、
   前記第２のアクチュエータ上に設けられた複数の接触圧センサとによって枕を構成し、さらに、
   前記各袋状空気式アクチュエータへの空気の供給および排出するための複数の３ポート弁と、
   前記各３ポート弁に接続されたエアポンプと、
   前記各３ポート弁を前記エアポンプ又は大気側に開くことにより前記各袋状空気式アクチュエータの内圧を制御して前記接触圧センサの接触圧分布の重み付け中心が目標接触圧分布の重み付け中心に近づくようにフィードバック制御するための制御ユニットと
   を具備する枕装置。
2. 前記各第１、第２の袋状空気式アクチュエータに弾性詰め物を挿入した請求項１に記載の枕装置。
3. 前記弾性詰め物は１層又は多層ウレタン製スポンジである請求項２に記載の枕装置。
4. 前記弾性詰め物は軟ウレタン製スポンジ及び該軟ウレタン製スポンジより硬い硬ウレタン製スポンジを含む多層ウレタン製スポンジである請求項２に記載の枕装置。
5. さらに、前記３ポート弁を操作するための操作ユニットを具備し、
   前記制御ユニットは前記操作ユニットの操作状態に応じて前記各３ポート弁を前記エアポンプ又は大気側に開くことにより前記各袋状空気式アクチュエータの内圧を制御して得られる前記接触圧センサの接触圧分布の重み付け中心を前記目標接触圧分布の重み付け中心とする請求項１に記載の枕装置。
6. 前記操作ユニットはタッチパネル付きディスプレイユニットである請求項５に記載の枕装置。
7. 前記タッチパネル付きディスプレイユニットは、複数のボタンを表示する少なくとも１つの基準画面を表示するためのものであり、
   前記制御ユニットは前記タッチパネル付きディスプレイユニットの前記各ボタンのタップ状態に応じて前記３ポート弁の１つ又は複数を前記エアポンプ又は大気側に開くためのものである請求項６に記載の枕装置。
8. 前記基準画面は第１、第２、第３の基準画面よりなり、
   前記第１の基準画面は前記第１のアクチュエータの前記第１の袋状空気式アクチュエータの全部及び前記第２のアクチュエータの前記第２の袋状空気式アクチュエータの全部用のボタンを表示するためのものであり、
   前記第２の基準画面は前記第１のアクチュエータの前記各第１の袋状空気式アクチュエータ用のボタンを表示するためのものであり、
   前記第３の基準画面は前記第２のアクチュエータの前記各第２の袋状空気式アクチュエータ用のボタンを表示するためのものである請求項７に記載の枕装置。
9. 前記基準画面は１つであり、
   前記基準画面は前記第１のアクチュエータの前記第１の袋状空気式アクチュエータの全部または一部用のボタン及び前記第２のアクチュエータの前記第２の袋状空気式アクチュエータの全部または一部用のボタンを表示するためのものである請求項７に記載の枕装置。

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