JP6908926B2 - 寝具用形状測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、被検者と寝具との間に介在し、寝具に被検者の身体が載せられたときに、身体が載せられた寝具の形状を測定する寝具用形状測定装置に関する。
被検者の身体が載せられたときの寝具の形状を測定することは従来から行われている。被検者が載せられたときにおける寝具の形状データを取得することにより、より被検者に適した寝具の提供が可能となる。特開2003−130634号公報には、寝具の沈み込み形状の計測方法及び計測装置が記載されている。この計測装置は、沈み込み量を計測するセンサと、インタフェースユニット及びAD変換ボードを介してセンサに接続されたコンピュータとを備える。
センサは、基準関節片と、基準関節片から所定の方向に延びるように配列される複数の関節片とを備える。一の関節片は基準関節片に屈折可能に連結されており、他の複数の関節片のそれぞれは隣接する関節片に屈折可能に連結されている。各関節片の上面には圧力検出センサが固定されている。また、各関節片には、隣接する関節片に対する屈折角を検出する角度センサが組み込まれている。
検出された屈折角及び圧力のデータはコンピュータに送信される。コンピュータは、受信した屈折角と圧力のデータから、被検者の身体が載せられた寝具の形状及び体圧曲線をグラフ表示する。また、前述した基準関節片は被検者の頭部側に配置され、各関節片は基準関節片から被検者の足側に向かって複数配列される。コンピュータは、基準関節片側の関節片に対する関節片の屈折角から寝具の形状をグラフ表示する。
特開2003−130634号公報
前述した計測装置では、一の関節片に対する他の関節片の屈折角から寝具の形状を測定する。しかしながら、複数の関節片のそれぞれは基準関節片から連続して設けられるため、一つの関節片で屈折角の検出誤差が生じると、当該検出誤差が、他の関節片から得られた形状データにも影響する。従って、一つの関節片の検出誤差によって誤った形状が表示されることがあるため、形状を精度よく測定できないという問題がある。また、角度センサは計測装置を長期間使用し続けたときに経年劣化が生じやすいので、センサの耐久性の点においても改善の余地がある。
本発明は、前述した問題に鑑みてなされたものであり、形状を高精度に測定することができると共に、耐久性を高めることができる寝具用形状測定装置を提供することを目的とする。
本発明に係る寝具用形状測定装置は、被検者の身体と寝具との間に介在する寝具用形状測定装置であって、可撓性を有する板状の第1ベースと、第1ベースの一方側に貼り付けられた硬質の複数の第2ベースと、第1ベースから見て第2ベースの反対側に位置しており、第1ベースの厚さ方向から見て複数の第2ベースを跨ぐ位置に貼り付けられた複数の歪ゲージと、複数の第2ベースに身体が載せられたときに、複数の歪ゲージから寝具の形状データを取得するデータ取得部と、を備える。
この寝具用形状測定装置では、可撓性を有する板状の第1ベースの上に複数の硬質の第2ベースが設けられ、第1ベースの第2ベースとの反対側に複数の歪ゲージが貼り付けられる。複数の歪ゲージは、第1ベースの厚さ方向から見て複数の第2ベースを跨ぐ位置に貼り付けられる。よって、第1ベースを寝具に沿って配置し、複数の第2ベースの上に被検者を横たわらせた状態において、複数の歪ゲージのそれぞれが複数の第2ベースの間における第1ベースの歪みを測定することにより、寝具の形状を高精度に測定することができる。歪ゲージによって、ポテンショメータ又は角度センサよりも高精度な測定結果が得られる。また、歪ゲージは身体が載せられる第2ベースの反対側に貼り付けられており、且つ歪ゲージ自体が複数回の曲げに耐えうるものであるため、寝具用形状測定装置を長期間使用し続けても経年劣化を生じにくくすることができる。従って、寝具用形状測定装置の耐久性を高めることができる。
また、寝具用形状測定装置は、第2ベースの第1ベースとの反対側に貼り付けられた圧力センサと、圧力センサを覆う第1弾性部材と、を備えてもよい。この場合、各第2ベースに圧力センサが貼り付けられることにより、圧力を測定する専用の機器がなくても、この寝具用形状測定装置によって、寝具にかかる体圧分布を測定することができる。また、圧力センサを覆う第1弾性部材を備えることにより、圧力センサを第1弾性部材によって保護することができる。更に、被検者の身体は、第1弾性部材を介して圧力センサに載せられるため、被検者への違和感を低減させることができる。すなわち、被検者の身体に硬い部分が当たらないようにすることができるので、寝具用形状測定装置の使い心地を良好にすることができる。
また、寝具用形状測定装置は、第2ベースに載せられた第2弾性部材を備えてもよい。この場合、身体が載せられる第2ベースの上に第2弾性部材が設けられることにより、第2ベースを保護することができると共に、寝具用形状測定装置のクッション性を高めることができる。従って、被検者の身体と第2ベースとの間に第2弾性部材が介在することにより、寝具用形状測定装置の使い心地を更に良好にすることができる。
本発明によれば、形状を高精度に測定することができると共に、耐久性を高めることができる。
実施形態に係る寝具用形状測定装置を示す斜視図である。 図1の寝具用形状測定装置を示すブロック図である。 図1の寝具用形状測定装置の端部を拡大した平面図である。 図1の寝具用形状測定装置を長手方向及び厚さ方向に延びる平面で切断したときの断面図である。 図3のV−V線断面図である。 図1の寝具用形状測定装置から得られた寝具の形状データ及び圧力データの表示の一例を示す図である。
以下では、図面を参照しながら本発明に係る寝具用形状測定装置の実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするために一部を誇張して描いており、寸法等は図面に記載のものに限定されない。
本明細書において、「寝具」とは、寝具の使用者が身体を休めたり睡眠をとったりするときに使用者の身体が当てられるものであり、典型的には、布団、マットレス、枕、座布団又はクッションである。「被検者」とは、寝具に身体が当てられたときの寝具の形状、及び寝具にかかる圧力が測定される測定対象者であり、例えば、寝具の購入又は研究開発等において寝具を試すときに形状及び圧力の測定対象となる被測定者を含む。
本実施形態の寝具用形状測定装置1は、例えば、寝具の購入予定者等に適正な寝具を選択できる計測器であり、寝具の販売員又は寝具を選択するアドバイザー等が最適な寝具を選択可能とする装置である。寝具用形状測定装置1は、例えば、被検者の身体形状(寝具の形状)を示す形状データ、及び寝具にかかる圧力を示す圧力データを取得する。寝具用形状測定装置1は、寝具を販売する店舗で用いられてもよいし、寝具を研究開発する研究室で用いられてもよい。また、寝具用形状測定装置1は、被検者の寝姿勢を測定する装置であり、スパインフィッターとも称される。
図1は、寝具用形状測定装置1を示す斜視図である。図2は、寝具用形状測定装置1を示すブロック図である。図1及び図2に示されるように、寝具用形状測定装置1は、例えば、枕2及び敷き布団3の上に載せられると共に被検者の身体が載せられるセンサ部10と、センサ部10からのアナログ信号を受信及び伝送するインタフェースユニット21と、インタフェースユニット21からのアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換ボード22と、AD変換ボード22からのデジタル信号を処理してデータを表示するコンピュータ23とを備える。
センサ部10は、枕2から敷き布団3まで長く延びる長尺状を成している。センサ部10は、敷き布団3の長手方向である方向D1に長く延びるように配置される。また、センサ部10は、敷き布団3の幅方向である方向D2に一定の幅を有する。センサ部10は、方向D1に沿って延びるデータ検出部11と、データ検出部11の方向D2の両側それぞれに配置される第1弾性部12と、データ検出部11の方向D1の両側それぞれに配置される第2弾性部13とを備える。センサ部10は方向D1に長く延びる長方形状を成しており、第1弾性部12は当該長方形の長辺、第2弾性部13は当該長方形の短辺を成している。矩形枠状とされた第1弾性部12及び第2弾性部13の内側にデータ検出部11が配置されている。
データ検出部11は、方向D1に沿って配列される複数の第1弾性部材14と、第1弾性部材14を囲むと共に方向D1に沿って配列される複数の第2弾性部材15とを備える。第1弾性部材14は円形状を成しており、第2弾性部材15は長方形状を成している。センサ部10の表面(上面)は、第1弾性部材14、第2弾性部材15、第1弾性部12及び第2弾性部13によって形成されている。よって、被検者がセンサ部10の上に横たわったときに被検者の身体に硬い部分が当たらないので、被検者に与える違和感を抑制することができる。
第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14及び第2弾性部材15の材料は、例えば、ゴムであり、枕2及び敷き布団3の表面形状に応じて柔軟に変形する材料である。第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14及び第2弾性部材15の厚さは、例えば、0.5mm以上且つ1.5mm以下である。また、センサ部10の上にファブリック(布)が載せられてもよい。この場合、センサ部10からゴムの匂いが漏れる可能性を低減させることができる。
図3は、センサ部10の方向D1の両端それぞれを示す平面図である。図4は、方向D1及びセンサ部10の厚さ方向である方向D3に延びる平面でセンサ部10を切断したときの断面図である。図5は、図3のV−V線断面図である。図3〜図5に示されるように、センサ部10は、方向D1に沿って延びる板状の第1ベース16と、第1ベース16の一方側(上側)に貼り付けられた硬質の複数の第2ベース17と、第1ベース16から見て第2ベース17の反対側に貼り付けられた複数の歪ゲージ(ストレインゲージ)18と、各第2ベース17の一方側に貼り付けられた複数の圧力センサ19と、センサ部10の最下層に設けられる第3弾性部20とを備える。
第1ベース16は、可撓性を有する材料によって構成されており、例えば、薄い鉄板である。第1ベース16は、高いバネ性を有しており、外力の付与によって簡単に撓むバネ板である。センサ部10の方向D1の両端部それぞれにおいて、第1ベース16の上側には第2弾性部13が貼り付けられている。第1ベース16の下側には歪ゲージ18を介して第3弾性部20が貼り付けられている。第3弾性部20は、外力によって簡単に撓む弾性部材であり、例えば、薄板状のゴムである。
第1ベース16の上側には複数の第2ベース17が貼り付けられている。第2ベース17は、硬質の材料によって構成されており、例えば、アルミニウム製である。各第2ベース17の上側には、複数の第2弾性部材15のそれぞれが貼り付けられている。第2ベース17及び第2弾性部材15の数は、例えば、32個である。方向D3から見たときの第2ベース17の形状は、方向D2に長く延びる長方形状とされている。例えば、第2ベース17の方向D1の長さは2cm以上且つ5cm以下であり、第2ベース17の方向D2の長さは5cm以上且つ10cm以下である。
複数の歪ゲージ18のそれぞれは、第1ベース16から見て第2ベース17の反対側に貼り付けられている。各歪ゲージ18は、方向D3から見て複数の第2ベース17を跨ぐ位置に貼り付けられている。歪ゲージ18の数は、例えば、31個である。歪ゲージ18は、複数の第2ベース17の間における第1ベース16の歪みを検出し、検出した歪みをアナログ信号としてインタフェースユニット21に出力する。各歪ゲージ18は、方向D1に長く延びる長方形状とされている。例えば、各歪ゲージ18の方向D1の長さは1.0cm以上且つ2.0cm以下であり、各歪ゲージ18の方向D2の長さは0.3cm以上且つ1.5cm以下である。
複数の圧力センサ19のそれぞれは、第2ベース17の上側に貼り付けられている。圧力センサ19は薄いフィルム状とされている。各圧力センサ19は、各第2ベース17に付与される被検者の身体の圧力(荷重)を検出する。各圧力センサ19は、例えば、第2ベース17の上面の中央に貼り付けられており、方向D3から見たときに円形状を成している。圧力センサ19の上には第1弾性部材14が貼り付けられており、圧力センサ19は第1弾性部材14によって保護されている。また、第2弾性部材15には第1弾性部材14を露出させる貫通孔15aが形成されており、圧力センサ19の上に位置する第1弾性部材14は貫通孔15aから突出するように配置されている。
各歪ゲージ18からは第1信号線L1が延び出しており、各圧力センサ19からは第2信号線L2が延び出している。第1信号線L1は、歪ゲージ18から方向D2の一方側(図3の左側)に延びると共に、一方の第1弾性部12及び第3弾性部20の間を通ってインタフェースユニット21にまで延びている。第2信号線L2は、圧力センサ19から方向D2の他方側(図3の右側)に延びると共に、他方の第1弾性部12及び第3弾性部20の間を通ってインタフェースユニット21にまで延びている。第1信号線L1及び第2信号線L2の少なくとも一部は第1弾性部12と第3弾性部20の間に挟み込まれている。よって、第1信号線L1及び第2信号線L2を保護することができる。また、第3弾性部20は、第1弾性部12及び第1ベース16の下部に貼り付けられている。
第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14、第2弾性部材15、第1ベース16、第2ベース17、歪ゲージ18及び圧力センサ19のそれぞれの貼り付けには、例えば、接着剤が用いられる。センサ部10の各部品が接着剤によって固定されることにより、センサ部10を容易に製作することができる。接着剤としては、例えば、セメダイン(登録商標)又はスーパーX(登録商標)が用いられる。
各歪ゲージ18によって検出された歪みの検出信号は第1信号線L1を通ってインタフェースユニット21に出力され、各圧力センサ19によって検出された圧力の検出信号は第2信号線L2を通ってインタフェースユニット21に出力される。第1信号線L1の本数は歪ゲージ18の個数と一致しており、第2信号線L2の本数は圧力センサ19の個数と一致している。本実施形態では、第1信号線L1の本数は31本であり、第2信号線L2の本数は32本である。
インタフェースユニット21は、第1信号線L1及び第2信号線L2を束ねるユニットであり、図2に示されるように、インタフェースユニット21のセンサ部10との反対側の端部はAD変換ボード22に接続されている。AD変換ボード22は、インタフェースユニット21とコンピュータ23の間に設けられており、インタフェースユニット21からのアナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータ23に出力する。
コンピュータ23は、無線通信によってAD変換ボード22に接続されている。コンピュータ23とAD変換ボード22との間の無線通信の規格は、例えば、Bluetooth(登録商標)であるが、Bluetooth(登録商標)以外の通信規格であってもよい。なお、コンピュータ23は有線通信によってAD変換ボード22に接続されていてもよい。
コンピュータ23は、例えば、パーソナルコンピュータであってもよいし、タブレット又は携帯端末等の端末機器であってもよい。コンピュータ23は、AD変換ボード22から、歪ゲージ18による枕2及び敷き布団3の形状データ、及び圧力センサ19による枕2及び敷き布団3への圧力データをデジタル信号として受信する。すなわち、コンピュータ23は、AD変換ボード22からデジタルデータを受信することによって、各歪ゲージ18が検出した歪みの値、及び各圧力センサ19が検出した圧力の値を取得する。
コンピュータ23は、歪ゲージ18からの形状データ、及び圧力センサ19からの圧力データを取得するデータ取得部である。コンピュータ23は、形状データ及び圧力データを表示するディスプレイ23aを備えており、ディスプレイ23aに取得したデータを表示する。例えば、コンピュータ23は、各歪ゲージ18が検出した歪みの値、及び各圧力センサ19が検出した圧力の値、を数値としてディスプレイ23aに表示してもよい。
図6は、コンピュータ23が取得したデータのディスプレイ23aへの表示の例を示す図である。図6の例では、縦軸が枕2及び敷き布団3の上面の高さ及び圧力の大きさを示し、横軸が枕2及び敷き布団3の変位を示すグラフがディスプレイ23aに表示される。このグラフでは、横軸の変位の値が小さい側(左側)が頭部側(枕2側)を示し、横軸の変位の値が大きい側(右側)が足側を示している。
図6に示されるように、コンピュータ23は、形状データを曲線Bとして表示すると共に、圧力データを曲線Bから上方に突出する領域Aとして表示している。領域Aが存在する変位の箇所には圧力がかかっており、領域Aが存在しない変位の箇所には圧力がかかっていない(身体が寝具から浮いている)ことを示している。この表示方法により、枕2及び敷き布団3の形状と圧力分布とを一目で容易に把握することができ、枕2及び敷き布団3の沈み込み具合を一目で容易に把握することができる。
次に、寝具用形状測定装置1から得られる作用効果についてより詳細に説明する。図4に示されるように、寝具用形状測定装置1では、可撓性を有する板状の第1ベース16の上に複数の硬質の第2ベース17が設けられ、第1ベース16の第2ベース17との反対側に複数の歪ゲージ18が貼り付けられる。複数の歪ゲージ18は、第1ベース16の厚さ方向である方向D3から見て複数の第2ベース17を跨ぐ位置に貼り付けられる。
よって、第1ベース16を枕2及び敷き布団3に沿って配置し、複数の第2ベース17の上に被検者を横たわらせた状態において、複数の歪ゲージ18のそれぞれが複数の第2ベース17の間における第1ベース16の歪みを測定することにより、被検者の身体が載せられた枕2及び敷き布団3の形状を高精度に測定することができる。歪ゲージ18によって、ポテンショメータ又は角度センサよりも高精度な測定結果が得られる。また、歪ゲージ18は身体が載せられる第2ベース17の反対側に貼り付けられており、且つ歪ゲージ18自体が複数回の曲げに耐えうるものであるため、寝具用形状測定装置1を長期間使用し続けても経年劣化を生じにくくすることができる。従って、寝具用形状測定装置1の耐久性を高めることができる。
また、寝具用形状測定装置1は、第2ベース17の第1ベース16との反対側に貼り付けられた圧力センサ19と、圧力センサ19を覆う第1弾性部材14と、を備える。よって、各第2ベース17に圧力センサ19が貼り付けられることにより、圧力を測定する専用の機器(例えばエルゴチェック)がなくても、寝具用形状測定装置1によって、枕2及び敷き布団3にかかる体圧分布を測定することができる。
また、圧力センサ19を覆う第1弾性部材14を備えることにより、圧力センサ19を第1弾性部材14によって保護することができる。更に、被検者の身体は、第1弾性部材14を介して圧力センサ19に載せられる。よって、被検者の身体に硬い部分が当たらないようにすることができるので、被検者への違和感を低減させることができる。従って、寝具用形状測定装置1の使い心地を良好にすることができる。
また、寝具用形状測定装置1は、第2ベース17に載せられた第2弾性部材15を備える。よって、身体が載せられる第2ベース17の上に第2弾性部材15が設けられることにより、第2ベース17を保護することができると共に、寝具用形状測定装置1のクッション性を高めることができる。従って、被検者の身体と第2ベース17との間に第2弾性部材15が介在することにより、被検者の身体に硬い部分が当たることを一層確実に抑制できる。よって、寝具用形状測定装置1の使い心地を更に良好にすることができる。
以上、本発明に係る寝具用形状測定装置の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形してもよい。すなわち、本発明に係る寝具用形状測定装置の各部の構成は、前述した実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、前述した実施形態では、方向D1に長く延びる長方形状の歪ゲージ18について説明した。しかしながら、歪ゲージの形状、大きさ及び種類は、適宜変更可能である。圧力センサ、インタフェースユニット、AD変換ボード及びコンピュータの種類についても適宜変更可能である。
また、前述した実施形態では、圧力センサ19を備えたセンサ部10について説明した。しかしながら、寝具用形状測定装置は、圧力センサを有しないセンサ部を備えていてもよい。この場合、寝具用形状測定装置によって高精度な形状データを取得すると共に、エルゴチェックによって高精度な体圧分散データを取得してもよい。このように、寝具用形状測定装置及びエルゴチェックを用いた場合であっても、高精度な形状データ及び体圧分散データによってより良い寝具の提案が可能となり、購入予定者等により良い寝具の提供サービスを行うことが可能となる。
また、前述した実施形態では、第1ベース16が鉄製であり、第2ベース17がアルミニウム製である例について説明した。しかしながら、第1ベース及び第2ベースの材料、形状、数、大きさ及び配置態様については適宜変更可能である。例えば、第1ベースは銅板、アルミニウム板、又は樹脂板であってもよいし、第2ベースはアルミニウム以外の硬質材料によって構成されていてもよい。但し、第2ベースがアルミニウム製である場合には、第2ベースが鉄製である場合等と比較して、寝具用形状測定装置を軽量にすることができる。
また、前述した実施形態では、寝具用形状測定装置1のセンサ部10がデータ検出部11、第1弾性部12及び第2弾性部13を備え、データ検出部11が第1弾性部12と第2弾性部13に囲まれるように配置される例について説明した。しかしながら、寝具用形状測定装置のセンサ部のデータ検出部、第1弾性部及び第2弾性部の配置、数、材料、形状及び大きさは適宜変更可能である。
また、前述した実施形態では、第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14、第2弾性部材15及び第3弾性部20がゴム製である例について説明した。しかしながら、第1弾性部、第2弾性部、第1弾性部材、第2弾性部材及び第3弾性部の材料は、ゴム以外の弾性材料であってもよく適宜変更可能である。更に、前述した実施形態では、円形状の第1弾性部材14、及び長方形状の第2弾性部材15について説明したが、第1弾性部材及び第2弾性部材の形状、大きさ、材料、数及び配置態様は適宜変更可能である。また、第1弾性部材又は第2弾性部材を省略することも可能である。
また、前述した実施形態では、第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14及び第2弾性部材15が表面に露出する寝具用形状測定装置1について説明した。この第1弾性部12、第2弾性部13、第1弾性部材14及び第2弾性部材15のデザイン性を高めて寝具用形状測定装置1を展示用として兼用してもよい。
また、前述した実施形態では、第2ベース17が第1ベース16の上側、歪ゲージ18が第1ベース16の下側に向けられた状態で寝具用形状測定装置1が枕2及び敷き布団3の上に載せられる例について説明した。しかしながら、例えば、第2ベース17が第1ベース16の下側、歪ゲージ18が第1ベース16の上側に向けられた状態で使用されてもよく、寝具の上に載せられる寝具用形状測定装置1の向き及び配置は適宜変更可能である。
また、前述した実施形態では、寝具用形状測定装置1のセンサ部10が枕2及び敷き布団3の上に載せられる例について説明した。しかしながら、寝具用形状測定装置のセンサ部は、例えば、マットレス、ベッドパッド又はシート等、枕及び敷き布団以外の寝具に載せることも可能である。
1…寝具用形状測定装置、2…枕、3…敷き布団、10…センサ部、11…データ検出部、12…第1弾性部、13…第2弾性部、14…第1弾性部材、15…第2弾性部材、15a…貫通孔、16…第1ベース、17…第2ベース、18…歪ゲージ、19…圧力センサ、20…第3弾性部、21…インタフェースユニット、22…AD変換ボード、23…コンピュータ(データ取得部)、23a…ディスプレイ、A…領域、D1,D2,D3…方向、L1…第1信号線、L2…第2信号線。

Claims (3)

  1. 被検者の身体と寝具との間に介在する寝具用形状測定装置であって、
    可撓性を有する板状の第1ベースと、
    前記第1ベースの一方側に貼り付けられた硬質の複数の第2ベースと、
    前記第1ベースから見て前記第2ベースの反対側に位置しており、前記第1ベースの厚さ方向から見て複数の前記第2ベースを跨ぐ位置に貼り付けられた複数の歪ゲージと、
    複数の前記第2ベースに身体が載せられたときに、複数の前記歪ゲージから前記寝具の形状データを取得するデータ取得部と、
    を備える寝具用形状測定装置。
  2. 前記第2ベースの前記第1ベースとの反対側に貼り付けられた圧力センサと、
    前記圧力センサを覆う第1弾性部材と、
    を備える請求項1に記載の寝具用形状測定装置。
  3. 前記第2ベースに載せられた第2弾性部材を備える、
    請求項1又は2に記載の寝具用形状測定装置。
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