JP6696316B2 - 寝具用寝返り評価装置 - Google Patents

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Description

本発明は、寝具の寝返り性を評価する寝具用寝返り評価装置に関する。
従来、この種の寝具用寝返り評価装置としては、寝具に模擬人体を仰臥させた状態から当該模擬人体をその一側部を基点として横臥する状態まで引き揚げてそのときの引き揚げ力を測定し、測定した引き揚げ力に基づいて寝具の寝返り性を評価するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−259577号公報
一般に、寝具における人の寝返り動作としては、大きくは、肩部を支点として回転(回動)することで寝返りを行なう場合と、身体を捻ってその場で回転(回動)して寝返りを行なう場合とに分けられる。特許文献1記載の寝具用寝返り評価装置では、模擬人体の一側部、すなわち肩部を基点として模擬人体を仰臥状態から横臥状態へ引き揚げたときの引き揚げ力を測定するため、前者の寝返り動作を評価することはできるものの、後者の寝返り動作を評価することはできない。
本発明は、人が身体を捻ってその場で寝返りを行なう場合の寝返り性の評価を適切に行なうことが可能な寝具用寝返り評価装置を提供することを主目的とする。
本発明の寝具用寝返り評価装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の寝具用寝返り評価装置は、
寝具の寝返り性を評価する寝具用寝返り評価装置であって、
人体を模した人体模型を支持する支持装置と、
前記支持装置を昇降可能な昇降装置と、
前記人体模型を回転可能な回転装置と、
前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて回転するよう前記昇降装置と前記回転装置とを制御して前記寝具の寝返り性を評価する制御装置と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の寝具用寝返り評価装置では、人体模型を支持する支持装置と、支持装置を昇降可能な昇降装置と、人体模型を回転可能な回転装置と、を備え、寝具に対して人体模型を押し付けて回転するよう昇降装置と回転装置とを制御して寝具の寝返り性を評価する。これにより、人が身体を捻ってその場で寝返りを行なう場合の寝返り動作を人体模型を用いて表現することができる。この結果、人が身体を捻ってその場で寝返りを行なう場合の寝返り性の評価を適切に行なうことができる。
こうした本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて回転させているときの前記回転装置の回転トルクに基づいて前記寝具の寝返り性を評価するものとしてもよい。例えば、寝具に対して人体模型を押し付けて回転させているときの回転トルクのピークに基づいて寝返り性を評価したり、人体模型が回転しているときの回転トルクの時間積分値に基づいて寝返り性を評価したりすることができる。
また、本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記制御装置は、前記寝具を使用する人の想定される体重を入力し、前記体重に応じた荷重が前記人体模型に加わるよう前記昇降装置を制御するものとしてもよい。このように、昇降装置によって寝具に対して人体模型の押し付け力(荷重)を変更することができるため、体重別の寝返り性の評価を容易に行なうことができる。
さらに、本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記人体模型を前記寝具に対して横方向に移動可能な横移動装置を備えるものとしてもよい。この態様の本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記制御装置は、前記寝具を使用する人の想定される寝位置を入力し、前記寝位置に前記人体模型が移動するよう前記横移動装置を制御するものとしてもよい。こうすれば、寝具における任意の場所で寝返り性を評価することができる。これらの態様の本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて横移動するよう前記昇降装置と前記横移動装置とを制御して前記寝具の寝返り性を評価するものとしてもよい。こうすれば、肩部を支点として回転することで寝返りを行なう場合の寝返り性の評価も行なうことができる。この場合、前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて横移動させているときに該人体模型に加わる荷重に基づいて前記寝具の寝返り性を評価するものとしてもよい。例えば、寝具に対して人体模型を押し付けて横移動させているときに人体模型に加わる荷重のピークに基づいて寝返り性を評価したり、人体模型を横移動させているときの荷重の時間積分値に基づいて寝返り性を評価したりすることができる。
また、本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記支持装置は、前記人体模型を着脱可能に構成されているものとすることもできる。こうすれば、人体模型を別の形状の人体模型に適宜交換することで、体型別の寝返り性の評価を容易に行なうことができる。
この態様の本発明の寝具用寝返り評価装置において、前記人体模型は、交換可能な複数の部材が連結されることにより構成されるものとすることもできる。こうすれば、複数の部材のうちの一部を交換することにより人体模型の形状変更を容易に行なうことができる。
本発明の一実施例としての寝具用寝返り評価装置10の正面図である。 実施例の寝具用寝返り評価装置10の側面図である。 制御装置70の電気的な接続関係を示す説明図である。 人型ローラ60A,60Bの外観を示す外観図である。 人型ローラ60Aの形状変更の様子を示す説明図である。 制御装置70のCPU71により実行される寝返り評価処理の一例を示すフローチャートである。 体重別の負荷設定の様子を示す説明図である。
本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は本発明の一実施例としての寝具用寝返り評価装置10の正面図であり、図2は実施例の寝具用寝返り評価装置10の側面図であり、図3は制御装置40の電気的な接続関係を示す説明図であり、図4は人型ローラ60A,60Bの外観を示す外観図である。なお、図中、左右方向(横方向)がX軸方向であり、前後方向がY軸方向であり、上下方向がZ軸方向である。
実施例の寝具用寝返り評価装置10は、図1,2に示すように、上面にマットレスや敷き布団などの敷き寝具を配置可能な基台12と、基台12の左右両側面に設置される左右一対の支柱14と、左右一対の支柱14に架け渡された天井フレーム16とを備える。基台12は、本実施例では、寝具M(例えばシングルサイズ)を左右方向(横方向)に2つ並べて設置できる程度の横幅を有している。
また、寝具用寝返り評価装置10は、図1〜3に示すように、人体の形状を模した人型ローラ60を保持するヘッド20と、ヘッド20を上下方向(Z軸方向)に移動(昇降)させる昇降装置30と、ヘッド20を横方向(X軸方向)に移動させる横移動装置40(図1参照)と、人型ローラ60を回転させる回転装置50(図2参照)と、オペレータによる各種操作が可能な操作パネル80(図3参照)と、装置全体をコントロールする制御装置70(図3参照)と、を備える。
ヘッド20は、平板状のプレート22と、プレート22の前後方向(Y軸方向)両端部から延在され人型ローラ60を両側から回転自在に支持する一対の支持アーム24と、を備える。支持アーム24は、人型ローラ60を着脱可能に構成されている。本実施例では、図4に示すように、人型ローラ60として形状が異なる複数の人型ローラ60A,60B(例えば、男性体型や女性体型、小児体型、痩せ体型、標準体型、肥満体型など)が用意されており、支持アーム24に装着する人型ローラを他の形状のものと交換できるようになっている。
昇降装置30は、図1,2に示すように、左右一対の支柱14にそれぞれ支柱14の延在方向(上下方向)に沿って配置された左右一対のガイドレール32と、ガイドレール32に平行に配置された左右一対のZ軸スクリュー34と、左右一対のガイドレール32に架け渡されて当該ガイドレール32上を移動可能で左右一対のZ軸スクリュー34にそれぞれ螺合される図示しないスクリューナットを有するZ軸スライダ36と、Z軸スクリュー34を回転駆動するZ軸モータ38と、Z軸スライダ36の上下方向(Z軸方向)における位置を検出するZ軸位置センサ(エンコーダ)39(図3参照)と、を備える。昇降装置30は、Z軸モータ38を回転駆動することにより、Z軸スライダ36を上下方向(Z軸方向)における任意の位置に移動させることができる。Z軸モータ38は、本実施例では、単一のモータにより構成され、Z軸モータ38から出力された動力は、分配機構37により左右一対のZ軸スクリュー34に分配されて左右一対のZ軸スクリュー34を同期回転させる。なお、左右一対のZ軸スクリュー34は、それぞれ別々のZ軸モータにより同期をとりながら回転駆動されるものとしてもよい。
横移動装置40は、図1に示すように、Z軸スライダ36の下面に左右方向(X軸方向)に沿って配置されたガイドレール42と、ガイドレール42に平行に配置されたX軸スクリュー44と、ガイドレール42上を移動可能でX軸スクリュー44に螺合される図示しないスクリューナットを有するX軸スライダ46と、X軸スクリュー44を回転駆動するX軸モータ48と、X軸スライダ46の横方向(X軸方向)における位置を検出するX軸位置センサ(エンコーダ)49(図3参照)と、を備える。横移動装置40は、X軸モータ48を回転駆動することにより、X軸スライダ46を横方向(X軸方向)における任意の位置に移動させることができる。X軸スライダ46には人型ローラ60に加わる荷重を検出するロードセル26を介してヘッド20が取り付けられている。
回転装置50は、図2に示すように、ヘッド20(プレート22)に固定されたθ軸モータ52と、θ軸モータ52の回転軸51と人型ローラ60の回転軸61とに架け渡される伝達ベルト54と、θ軸モータ52の回転位置を検出する回転位置センサ53(図3参照)と、θ軸モータ52の回転軸51に設けられθ軸モータ52から出力される回転トルクTを検出するためのトルクセンサ55と、を備える。回転装置50は、θ軸モータ52を回転駆動することにより、人型ローラ60を任意の回転角度に回転させることができる。
人型ローラ60A,60Bは、それぞれ樹脂製(例えばABS樹脂)の複数の部材62A〜67A,62B〜68Bからなり、ほぞ継ぎ等によって互いに連結されたものとして構成されている。各部材は、形状が異なる複数種類の部材が用意されており、他の形状の部材と交換することで、人型ローラの形状変更が可能となっている。図5は、人型ローラ60Aの形状変更の様子を示す説明図である。図示するように、部材62A〜67Aからなる人型ローラ60Aは、部材63Aと部材64Aとをそれぞれ部材163Aと部材164Aとに交換して連結することで、部材62A,163A,164A,65A〜67Aからなる人型ローラ160Aに形状変更される。
制御装置70は、CPU71を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPU71の他に処理プログラムを記憶するROM72と、データを一時的に記憶するRAM73と、入出力インタフェース74と、を備え、これらはバス75を介して互いに電気的に接続されている。この制御装置70には、X軸位置センサ49やZ軸位置センサ39、ロードセル26、回転位置センサ53、トルクセンサ55等からの各種検出信号や、操作パネル80からの操作信号等が入出力インタフェース74を介して入力されている。一方、制御装置70からは、X軸モータ48やZ軸モータ38、θ軸モータ52等への駆動信号等が入出力インタフェース74を介して出力されている。
次に、こうして構成された実施例の寝具用寝返り評価装置10の動作について説明する。図6は、制御装置70のCPU71により実行される寝返り評価処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、操作パネル80を介してオペレータから寝返り性の評価開始の指示がなされたときに実行される。
寝返り評価処理が実行されると、制御装置70のCPU71は、まず、体重Wや寝位置SP、寝返り方法SM等の評価に必要な情報を操作パネル80を介して入力する処理を行なう(ステップS100)。ここで、体重Wは、寝具Mを使用する人の想定される体重であり、寝位置SPは、寝具Mを使用する人の想定される寝位置(寝具Mにおける左右方向の位置)であり、これらは操作パネル80を介してオペレータにより設定されたものが入力される。また、寝返り方法SMは、本実施例では、身体を捻ることによってその場で回転(回動)することにより寝返りを行なう方法Aと、肩を支点として身体を回転(回動)させることにより寝返りを行なう方法Bと、を有し、方法A,Bのうち操作パネル80を介してオペレータによって選択されたものが入力される。なお、本実施例では、オペレータが方法Bを選択した場合には、その準備として、伝達ベルト54を取り外して、θ軸モータ52の回転軸51を人型ローラ60の回転軸61と切り離す。
続いて、人型ローラ60が入力した寝位置SPの真上に来るように横移動装置40(X軸モータ48)を駆動制御する(ステップS110)。
次に、入力した体重Wに基づいて人型ローラ60を寝具Mに押し付ける際の押し付け荷重の目標値である目標荷重Ltgを設定する(ステップS120)。そして、人型ローラ60が下降するよう昇降装置30(Z軸モータ38)を駆動制御すると共に(ステップS130)、ロードセル26により検出された荷重Lを入力し(ステップS140)、入力した荷重Lが目標荷重Ltgに略一致するか否かを判定する(ステップS150)。荷重Lが目標荷重Ltgに略一致しないと判定すると、ステップS130に戻ってステップS130,S140の処理を繰り返す。図7は、体重別の負荷設定の様子を示す説明図である。図示するように、入力された体重Wが大きいほど、人型ローラ60が寝具Mに対して強く押し付けられる(沈み込む)ように目標荷重Ltgが設定される。
ステップS150で荷重Lが目標荷重Ltgに略一致すると判定すると、ステップS100で入力した寝返り方法SMが方法Aであるか否かを判定する(ステップS160)。寝返り方法SMが方法Aであると判定すると、人型ローラ60が回転するようθ軸モータ52を駆動制御すると共に(ステップS170)、トルクセンサ55からのθ軸モータ52の回転トルクTを入力し(ステップS180)、回転位置センサ53からの回転位置に基づいてθ軸モータ52の回動量が、人が仰臥位から横臥位へ姿勢変化するのに必要な所定回動量に達したか否かを判定する(ステップS190)。θ軸モータ52の回動量が所定回動量に達していないと判定すると、ステップS170に戻ってステップS170,S180の処理を繰り返し、θ軸モータ52の回動量が所定回動量に達したと判定すると、ステップS180で入力した回転トルクTに基づいて入力した体重W、寝位置SPおよび方法Aに対応付けて寝返り評価値Rを導出して(ステップS200)、寝返り評価処理を終了する。ステップS200の処理は、例えば、回転トルクTのピーク値を抽出し、抽出したピーク値が小さいほど寝返り性が良好となる評価値を設定したり、回転トルクTを時間積分し、その時間積分値が小さいほど寝返り性が良好となる評価値を設定したりすることにより行なうことができる。
一方、寝返り方法SMが方法Aではなく方法Bであると判定すると、人型ローラ60が横移動するよう横移動装置40(X軸モータ48)を駆動制御すると共に(ステップS210)、ロードセル26からの荷重Lを入力し(ステップS220)、X軸位置センサ49からのX軸位置に基づいて人型ローラ60の横移動量が、人が仰臥位から横臥位へ姿勢変化するのに必要な所定移動量に達したか否かを判定する(ステップS230)。横移動量が所定移動量に達していないと判定すると、ステップS210に戻ってステップS210,S220の処理を繰り返し、横移動量が所定移動量に達したと判定すると、ステップS220で入力した荷重Lのピーク値に基づいて入力した体重W、寝位置SPおよび方法Bに対応付けて寝返り評価値Rを導出して(ステップS240)、寝返り評価処理を終了する。ステップS240の処理は、例えば、荷重Lのピーク値を抽出し、抽出したピーク値が小さいほど寝返り性が良好となる評価値を設定したり、荷重Lを時間積分し、その時間積分値が小さいほど寝返り性が良好となる評価値を設定したりすることにより行なうことができる。
本実施例では、基台12に対して1つの寝具Mを設置してその寝返り性を評価するものの他、基台12にそれぞれ反発力が異なる複数種類(2種類)の寝具M(シングルサイズ)を設置してそれぞれの寝具Mに対して寝返り評価処理を実行することで、複数種類の寝具Mに対する寝返り性の評価を一度に行なうこともできる。また、基台12に比較的大きなサイズの寝具M(ダブルサイズ)を設置して、寝具Mの異なる複数の寝位置SPにおいてそれぞれ寝返り評価処理を実行することで、寝具Mを複数人で使用する際の寝返り性を評価することもできる。
以上説明した実施例の寝具用寝返り評価装置10は、評価を行なう寝返り方法SMとして、人が身体を捻ることによってその場で回転することにより寝返りを行なう方法Aが選択されると、寝具Mに対して人型ローラ60が押し付けられるよう昇降装置30を制御し、人型ローラ60が仰臥位から横臥位まで回転するよう回転装置50を制御する。これにより、人が身体を捻ることによってその場で回転する寝返り動作を表現して、その寝返り性を適切に評価することができる。
また、実施例の寝具用寝返り評価装置10は、評価を行なう寝返り方法SMとして、人が肩を支点として身体を回転させることにより寝返りを行なう方法Bが選択されると、寝具Mに対して人型ローラ60が押し付けられるよう昇降装置30を制御し、人型ローラ60が横移動するよう横移動装置40を制御する。これにより、人が肩を支点として身体を回転させる寝返り動作を表現して、その寝返り性を適切に評価することができる。
さらに、実施例の寝具用寝返り評価装置10は、寝具Mを使用する人の想定される体重Wを操作パネル80を介して入力し、入力した体重Wに基づいて目標荷重Ltgを設定し、設定した目標荷重Ltgが人型ローラ60に加わるよう昇降装置30を駆動制御する。これにより、体重別の寝返り性の評価を容易に行なうことができる。
また、実施例の寝具用寝返り評価装置10は、寝具Mを使用する人の想定される寝位置SPを操作パネル80を介して入力し、入力した寝位置SPに人型ローラ60が横移動するよう横移動装置40を駆動制御する。これにより、寝具Mにおける任意の場所で寝返り性を評価することができる。
また、実施例の寝具用寝返り評価装置10は、人型ローラ60を回転可能に支持する支持アーム24を、人型ローラ60が着脱可能に構成するから、形状が異なる複数の人型ローラを適宜交換することで、体型別の寝返り性の評価を容易に行なうことができる。
また、実施例の寝具用寝返り評価装置10は、人型ローラ60を、交換可能な複数の部材を連結することにより構成するから、複数の部材のうちの一部を他の形状の部材に交換することで、人型ローラ60の形状変更を容易に行なうことができる。
実施例の寝具用寝返り評価装置10では、人型ローラ60を横移動させる横移動装置40を備えるものとしたが、横移動装置40を備えないものとしてもよい。この場合でも、身体を捻ることによってその場で回転して寝返りを行なう方法Aにおける寝返り評価を行なうことは可能である。
実施例では、人型ローラ60を複数の部材を互いに連結することで構成するものとしたが、一体成形品として構成するものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、人型ローラ60が「人体模型」に相当し、ヘッド20(支持アーム24)が「支持装置」に相当し、昇降装置30が「昇降装置」に相当し、回転装置50が「回転装置」に相当し、制御装置70が「制御装置」に相当する。また、横移動装置40が「横移動装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、寝具用寝返り評価装置の製造産業などに利用可能である。
10 寝具用寝返り評価装置、12 基台、14 支柱、16 天井フレーム、20 ヘッド、22 プレート、24 支持アーム、26 ロードセル、30 昇降装置、32 ガイドレール、34 Z軸スクリュー、36 Z軸スライダ、37 分配機構、38 Z軸モータ、39 Z軸位置センサ、40 横移動装置、42 ガイドレール、44 X軸スクリュー、46 X軸スライダ、48 X軸モータ、49 X軸位置センサ、50 回転装置、51,61 回転軸、52 θ軸モータ、53 回転位置センサ、54 伝達ベルト、55 トルクセンサ、60,60A,60B,160A 人型ローラ、62A〜67A,62B〜68B,163A,164A 部材、70 制御装置、71 CPU、72 ROM、73 RAM、74 入出力インタフェース、75 バス、80 操作パネル、M 寝具。

Claims (9)

  1. 寝具の寝返り性を評価する寝具用寝返り評価装置であって、
    人体を模した人体模型を支持する支持装置と、
    前記支持装置を昇降可能な昇降装置と、
    前記人体模型を回転可能な回転装置と、
    前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて回転するよう前記昇降装置と前記回転装置とを制御して前記寝具の寝返り性を評価する制御装置と、
    を備えることを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  2. 請求項1記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて回転させているときの前記回転装置の回転トルクに基づいて前記寝具の寝返り性を評価する
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  3. 請求項1または2記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記制御装置は、前記寝具を使用する人の想定される体重を入力し、前記体重に応じた荷重が前記人体模型に加わるよう前記昇降装置を制御する
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  4. 請求項1ないし3いずれか1項に記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記人体模型を前記寝具に対して横方向に移動可能な横移動装置を備える
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  5. 請求項4記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記制御装置は、前記寝具を使用する人の想定される寝位置を入力し、前記寝位置に前記人体模型が移動するよう前記横移動装置を制御する
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  6. 請求項4または5記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて横移動するよう前記昇降装置と前記横移動装置とを制御して前記寝具の寝返り性を評価する
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  7. 請求項6記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記制御装置は、前記寝具に対して前記人体模型を押し付けて横移動させているときに該人体模型に加わる荷重に基づいて前記寝具の寝返り性を評価する
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  8. 請求項1ないし7いずれか1項に記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記支持装置は、前記人体模型を着脱可能に構成されている
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
  9. 請求項8記載の寝具用寝返り評価装置であって、
    前記人体模型は、交換可能な複数の部材が連結されることにより構成される
    ことを特徴とする寝具用寝返り評価装置。
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