JPH03186216A - 枕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は横臥姿勢に拘わりなく背骨を自然状態に保持す
る枕装置に関する。

従来の技術 睡眠、休息、テレビ観賞等の使用目的に応じて枕の高さ
を初期設定することにより、使用開始時に最適の姿勢を
得られるようにした「枕の調高装置」が実開昭５７−１
０２３６４号公報として既に提案されているが、このも
のは、空気袋に充填する空気の量を増減して枕の高さを
調整するに際し、送室ポンプや空気抜きバルブ等を手動
操作する必要があり、枕の調整作業が面倒であった。

また、調整作業を行うためには使用者が覚醒している必
要があるので、睡眠時の姿勢変化に応じて枕の高さを調
整することはできない。従って、非覚醒時に使用者の姿
勢が変化すると、不適化した高さの枕に干渉され、背骨
や頚椎が長時間に亘り不自然な状態に拘束されるという
欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、面倒な
調整作業を必要とせず、しかも、寝返り等によって姿勢
変化が生じた場合であっても枕の高さを常に最適の状態
に維持することのできる枕装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明の枕装置は、 横臥した人の最大高さを検出する最大高さ検出器と、高
さ変化自在の枕本体と、前記最大高さ検出器の測定値に
より横臥姿勢に関わりなく背骨を自然状態に保持すべく
前記枕本体の高さを変化する制御回路とからなることを
特徴とする構成を有する。

作用 横臥した人の最大高さを検出して枕の高さを自動的に変
化し、横臥姿勢に関わりなく背骨を自然状態に保持する
。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は実施例の枕装置１を示す模式図、第２図は枕装
置１における制御回路の要部を示すブロック図であり、
枕装置１は概略において、最大高さ検出器２および枕本
体３並びに手動データ入力装置４（以下、ＭＤＩという
）により構成され、各要素間は電気的に連絡されている
。

第３図は最大高さ検出器２の詳細を示す側断面図であり
、最大高さ検出器２の移動箱５内には距離測定のための
超音波測定器６および逆転スイッチＳＷ２が設けられ、
室内天井等に配設される駆動ユニット７と軸受は部８と
の間に横設されて人体２４の胸部上方に身長方向と直交
して位置するスクリュー９およびガイドロッド１０に吊
設される。

駆動ユニット７内にはモータＭ２が設けられ、モータＭ
２の出力軸に固着された歯車１１はスクリュー９の端部
に固着された歯車１２と噛合い、駆動ユニット７と軸受
は部８上で対向して配設されたスラスト軸受け１３．１
４によって回動自在かつ摺動不能に保持されたスクリュ
ー９を回転駆動するようになっている。

移動箱５の両側にはスクリュー９およびガイドロッド１
０に係合する保合部材１５．１６が固着され、係合部材
１５にはスクリュー９に螺合するナツト状の内周を有す
る貫通捩子孔１７とガイドロッド１０の外周に摺嵌する
貫通孔１８が設けられる一方、係合部材１６にはスクリ
ュー９の最大外径に摺嵌する貫通孔１９とガイドロッド
１０の外周に摺嵌する貫通孔２０が設けられている。

モータ駆動回路２２の逆転スイッチＳＷ２を構成するロ
ッド部材２１は絶縁材料によって形成され、移動箱５の
両側からガイドロッド１０に沿って両端を突出すると共
に、移動箱５に対し摺動自在かつ回動不能に保持されて
いる。ロッド部材２１略中央部の上面および下面には、
相互に絶縁された電極Ｔｌ、Ｔ３およびＴ２．Ｔ４が固
着され、電極ＴＩ、Ｔ２もしくはＴ３．Ｔ４には、移動
箱５側に固着された電極Ｔ５．Ｔ６が押圧接触されてい
る。電極Ｔ５．Ｔ６にはモータＭ２の駆動電源Ｖ。、■
−が電源スィッチＳＷ１を介して接続されると共に、電
極ＴＩ、Ｔ４はモータＭ２の入力端子Ｍ。に対して並列
に接続され、また、電極Ｔ２．Ｔ３はモータＭ２の入力
Ｍ端子Ｍ−に対して並列に接続されている。モータＭ２
は通常のインダクションモータであって、入力端子Ｍ、
に正電圧が印加された場合には正回転して移動箱５を第
１図第３図中右方向に移動する一方、入力Ｍ端子Ｍやに
逆電圧が印加された場合には逆方向に回転して移動箱５
を図中左方向に移動させる。従って、電源スィッチＳＷ
１を閉じれば移動箱５が右乃至左方向に移動され、ロッ
ド部材２１の一端が駆動ユニット７もしくは軸受は部８
の側部に当接して逆転スイッチＳＷ２が切替えられる毎
に移動箱５の移動方向が自動的に反転され、電源スィッ
チＳＷ１が閉じられている間、駆動ユニット７と軸受は
部８の間で移動箱５が往復運動を繰返すこととなる。な
お、逆転スイッチＳＷ２の切替え時に電極Ｔ５．ＴＯが
電極Ｔｌ、７３問およびＴ２゜１４間の絶縁部に位置す
る状態ではモータＭ２への電力供給が一時的に停止され
るが、移動箱５はモータＭ２の慣性運動により電力供給
停止以前の方向にそのまま送られ、再度電力が供給され
た段階で逆方向に向けて移動を開始する。

移動箱５に設けられた長音波瀾定器６は、第１図に示さ
れるように、寝台等の基準面２３との距離Ａおよび人体
２４の胸部上面との距離Ｃを測定することにより、基準
面２３からの人体の高さＢを求めるものであるが、実公
昭６０−３３９２２号公報等により公知技術であるから
詳細は省略する。なお、本実施例においては基準面２３
との距離Ａは既に測定されて記憶されているものとし、
基準面２３と人体２４の胸部上面との距離Ｃをサンプリ
ング周期（後述）毎に測定することにより人体の高さＢ
を自動的に算出するようにする。

第５図は枕本体３を示す側断面図、第６図は枕本体３を
示す平断面図であり、枕本体下部３ａの内側四隅に固設
されたコ字型ブラケット２５の上下面２５ａ、２５ｂに
よりナツト状の内周を有する歯付きプーリ２６が回動自
在に挟持されると共に、コ字型ブラケット２５の上下面
２５ａ、２５ｂには枕本体上部３ｂの四隅に直立して固
設されたスクリュー２７と摺嵌する貫通孔２８が設けら
れている。２９は小径部と大径部とを有する平ワツシヤ
であり、スクリュー２７と貫通孔２８との間およびコ字
型ブラケット２５の上下面２５ａ。

２５ｂと歯付きプーリ２６両側との間の摩擦を軽減する
ようになっている。

固定部材３０を介して枕本体下部３ａの内側中央部−側
に固設されたパルスモータＭ１の出力軸には小径の歯付
きプーリ３１が固着され、歯付きプーリ２６と歯付きプ
ーリ３１とで張設されたタイミングベルト３２は、固定
部材３０上で歯付きプーリ３１の両側に回動自在に軸支
されたプーリ３３によって歯付きプーリ３１に圧着され
ている。

従って、パルスモータＭ１で駆動される歯付プーリ３１
の回転はタイミングベルト３２を介して歯付きプーリ２
６に伝達され、歯付きプーリ２６の内周に螺合したスク
リュー２７の全てが同時かつ同方向に伸縮して枕本体上
部３ｂを上下に移動し、枕本体３の高さが変化される。

枕本体上部３ｂの頭部載置部となる上面外側には緩衝バ
ッド３４が装着され、枕本体下部３ａの内側中央部−例
に形成された空間には制御回路の一部が収められている
。

なお、データ入力手段となるＭＤＩ４には、ブツシュボ
タン式の設定キー、運転開始キー、テンキーおよびデー
タエントリーキー等が配設されているが特に図示しない
。

パルスモータＭ１にはモータの所定回転毎にパルスを出
力するパルスモータＰＣが装着され、パルスモータＭ１
の現在位置がモータ駆動回路２３内の現在値レジスタに
記憶されるようになっており、モータ駆動回路２３．モ
ータ駆動回路２２゜超音波測定器６．ＭＤＩ４が、第２
図に示されるように、入出力回路３５を介して制御回路
のマイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵという）３６に接
続され、ＣＰＵ３６には制御プログラムを格納したＲＯ
Ｍ３７および演算結果の一時記憶やＭＤＩ４からの入力
データ等を記憶する不揮発性のＲＡＭ３８が接続されて
いる。なお、枕本体３の組立て完了時における初期高さ
をＨ６、この時のパルスモータＭ１の現在位置をＰ。（
パルス数）とし、Ｐ　Ｏの値は予めＲＡＭ３８に記憶さ
れているものとする。

以下、ＣＰＵ３６の処理動作の概略を示す第７図を参照
して実施例の動作を説明する。

電源投入に応じて第７図に示される処理を開始したＣＰ
Ｕ３６は、まず、ＭＤＩ４の設定キーが操作されたか否
かを判別しくステップＳ１）、設定キーが操作されてい
なければ、更に、運転開始キーが操作されたか否かを判
別する（ステップＳ２）。そして、いずれのキーも操作
されていなければ再度ステップＳ１に復帰し、前記と同
様にしてステップＳｌ、ステップＳ２の判別処理を繰返
し実行し、設定キーもしくは運転開始キーの操作を待機
する。

今回が初回の使用であれば枕本体３の高さ調整に必要と
される初期データを設定する必要があるので、使用者は
、まず、ＭＤＩ４の設定キーを操作してＣＰＵ３６を設
定モードの処理に移行させる。

設定モードの処理を開始したＣＰＵ３６は、ＭＤ１４の
テンキーが操作されたか否かを判別しくステップＳ３）
、テンキーが操作されていなければ、更に、データエン
トリーキーが操作されたか否かを判別しくステップＳ４
）、いずれのキーも操作されていなければステップＳ３
．　ステップＳ４の判別処理を繰返し実行し、利用者に
よるデータ入力を待機する。使用者が予め測定した頭部
３９の半径Ｒ（第１図参照）をテンキー操作によって入
力すると、ＣＰＵ３６は入力された数値を数値列として
順次−時記憶しくステップＳ５）、データエントリーキ
ーが操作された段階で設定されていた数値列、即ち、頭
部３９の半径Ｒを初期データとしてＲＡＭ３８に書込み
（ステップ８６）、電源のＯＮ、ＯＦＦに関わりなく、
初期データの修正もしくは再設定が実行されるまでの間
この初期データを保持する。なお、初期データの修正も
しくは再設定を行う場合は、前記と同様の処理によって
再度ＲＡＭ３８に初期データの書込みを行う。

初期データの設定が完了したのちＭＤＩ４の運転開始キ
ーを操作すれば、運転モードの処理によって枕本体３の
高さの自動調整が開始される。

運転開始キーの操作を検出したＣＰＵ３６はモータ駆動
回路２２の電源スィッチＳＷＩを閉じてモータＭ２を駆
動し、最大高さ検出器２の移動箱５の往復移動を開始し
くステップＳ７）、横臥状態にある人体の最大高さを記
憶するレジスタＲ（Ｂ、）に初期値Ｏをセットしくステ
ップ８８）、タイマＴに１サイクルのサンプリング規制
時間をセットしてスタートさせる（ステップ３９）。な
お、サンプリング規制時間としては、移動箱５がガイド
ロッド１０に沿って１往復するに足る時間を予め設定し
ておく。

次いで、タイマＴの設定時間が経過しているか否かを判
別するが（ステップ５１０）、現在、タイマＴスタート
直後であるから、ステップＳｌｌに移行して１サンプリ
ング周期を規制するタイマΔＴをセットしてスタートさ
せ、タイマΔＴの設定時間が経過するまで待機した後（
ステップ５１２）、最大高さ検出器２の長音波瀾定器６
に測定信号を出力して（ステップ５１３）、移動箱５の
現在位置に対応する胸部高さの測定結果Ｂが入力される
まで待機する（ステップ５１４）。

測定結果Ｂが入力されたならば、この値をレジスタＲ（
Ｂ、、）の値と比較しくステップ５１５）、測定結果Ｂ
の値がレジスタＲ（Ｂ、）の値よりも大きければ測定結
果Ｂの値をレジスタＲ（Ｂ、、、　）に更新記憶しくス
テップ８１６）、また、測定結果Ｂの値がレジスタＲ（
Ｂ、、、）の値と同等以下であればレジスタＲ（Ｂｍ）
の値をそのまま保持し、ステップＳ１０に復帰して、再
度、タイマＴの設定時間が経過しているか否かを判別す
る。

以下、１サイクルのサンプリング時間を規制するタイマ
Ｔの設定時間が経過するまでの間、前記と同様にしてス
テップ３１１〜ステツプ８１６の処理を繰返し実行し、
横臥状態にある人体胸部の最大高さＢ□を検出する。例
えば、横臥した人の姿勢が第１図に示されるような状態
にあり、移動箱５がガイドロッドｌＯの左端から右端に
向けて移動を開始した場合であれば、第８図に示される
ように、移動箱５の移動開始時の胸部高さＢが最大値Ｂ
□としてレジスタＲ（Ｂ、、）に記憶され、サンプリン
グ規制時間Ｔが経過するまでの間この値が保持されるこ
ととなる。即ち、移動箱５の移動速度にサンプリング周
期ΔＴを乗じた距離を横方向の刻み幅として人体２４の
胸部の高さを測定し、その最大値Ｂ、を人体２４の最大
高さとしてレジスタＲ（Ｂ、）に記憶する。

１サイクルのサンプリング時間を規制するタイマＴの設
定時間が経過して人体２４の胸部の最大高さＢｆｆｉが
検出されたならば、この姿勢に対して最適となる枕本体
３の高さＨを算出する。実施例の場合、胸部最大高さＢ
、の１／２の高さに頚椎が位置するものと仮定し、頚椎
の高さから頭部半径Ｒを減じた値Ｈを枕本体３の最適高
さとして算出する（ステップ５１７）。次いで、枕本体
３の最適高さＨと初期高さＨ６との間の位置偏差を１パ
ルス当りの最終減速移動量ΔＸで除して初期高さＨ６か
ら最適高さＨまでの移動に必要とされるパルス数をアブ
ソリュート量で求め、この値からモータ駆動回路２３の
現在値レジスタの増分Ｐ。

−Ｐ。を減じ、現在位置から最適高さＨまでの移動に必
要とされるパルス数のインクリメンタル量Ｐを算出しく
ステップ５１８）、モータ駆動回路２３に位置指令とし
て出力し、パルスモータＭ１を駆動して歯付きプーリ２
６を回転し、スクリュー２７を伸縮して枕本体上部３ｂ
の上面高さを最適高さＨに調整する（ステップ５１９）
。

ＣＰｔＪ３６は枕本体３の高さを最適高さに調整した後
ステップＳ８に復帰してレジスタＲ（Ｂ、）を初期化し
、タイマＴに１サイクルのサンプリング規制時間をセッ
トしてスタートさせ、前記と同様の処理により今回のサ
ンプリング規制時間における最大高さＢ、を検出して枕
本体３の最適高さを再調整する。即ち、１サイクルのサ
ンプリング規制時間Ｔが経過する毎に胸部の最大高さＢ
、の最新の値が検出され、枕本体３の高さが胸部の最大
高さＢ、に対して最適な値となるように常に修正される
こととなる。

この際、超音波測定器６は人体２４の胸部上方に身長方
向と直交して位置するスクリュー９およびガイドロッド
１．０に沿って基準面２３の端から端まで移動するので
、睡眠中の寝返り等によって使用者の体が横方向にずれ
た場合であっても胸部の最大高さＢ□を確実に検出し、
その姿勢に応じて最適の位置に枕本体３の高さを調整す
ることができる。

実施例では胸部の最大高さＢ、を検出するため、移動箱
５ががイドロッド１０に沿って１往復するに足る時間を
サンプリング規制時間Ｔとして定めているが、これは移
動箱５の停止位置のずれ等を吸収してモータＭ２の駆動
制御を簡素化するための手段に過ぎず、逆転スイッチＳ
Ｗ２の切替わりを検出したリモータＭ２にパルスコーダ
等を装着して閉ループ制御を行う場合であれば、移動箱
５の片道移動によって、最大高さＢ、の検出に必要とさ
れるサンプリングデータを確保することができる（第８
図参照）。

以上、胸部の最大高さＢ１と頭部半径Ｒに基づいて枕本
体３の最適高さＨを算出する実施例について説明したが
、枕本体３の最適高さは個人の体型等によっても異なる
ものであるから、初期設定の段階で様々な姿勢をとって
みて最適となる枕本体３の高さを求め、各姿勢に対応す
る胸部の最大高さとこれに対応する枕本体３の最適高さ
とをＲＡＭ３８のファイル状の記憶手段に対応させて記
憶させておき、ステップ８９〜ステツプ８１６の処理に
よって胸部の最大高さＢ、を検出した後、前記ファイル
状の記憶手段を検索してこれに対応する枕本体３の最適
高さを読出し、該最適高さに応じてステップＳ１８．ス
テップＳ１９の処理を実行するようにしてもよい（ステ
ップＳ１７は非実行とする）。

また、枕本体３の高さ調整手段としてはスクリューやナ
ツトに限らず各種のクランクやリンク機構を用いること
もできる。このような場合、モータの回転移動量が高さ
調整手段に線形的に伝達されない場合もあるので、枕本
体３の最適高さに対応するモータの回転量（パルス数）
をファイル状の記憶手段に予め記憶させておくか、もし
くは、モータの回転量を算出する際に係数を乗じる等と
いった処理が必要となる場合もある。　また、エアシリ
ンダ等を用いて枕本体３の最適高さを二値的に調整した
り、多数の空気袋を積層状に重ね、幾つの空気袋に空気
を充填するかによって最適高さを段階的に調整するよう
にしてもよい。

発明の効果 本発明の枕装置は横臥した人の最大高さを検出すること
により自動的に枕の高さを変化するので使用者が面倒な
調整作業を行う必要はなく、しかも、寝返り等によって
姿勢変化が生じた場合であっても枕の高さを常に最適の
状態に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の枕装置を示す模式図、第２
図は枕装置の制御系要部を示すブロック図、第３図は枕
装置の一部を構成する最大高さ検出器の詳細を示す側断
面図、第４図は最大高さ検出器の逆転スイッチを示す概
念図、第５図は同実施例の枕装置の一部を構成する枕本
体を示す側断面図、第６図は枕本体を示す平断面図、第
７図は枕装置のマイクロプロセッサの処理動作の概略を
示すフローチャート、第８図は第１図の横臥状態に対応
するサンプリングデータを示す概念図である。 １・・・枕装置、２・・・最大高さ検出器、３・・・枕
本体、３ａ・・・下部、３ｂ・・・上部、４・・・手動
データ入力装置（ＭＤＩ）、５・・・移動箱、６・・・
超音波測定器、７・・・駆動ユニット、８・・・軸受は
部、９・・・スクリュ、１０・・・ガイドロッド、１１
．１２・・・歯車、１３．４４・・・スラスト軸受け、
１５．１６・・・係合部材、１７・・・貫通捩子孔、１
８，１９．２０・・・貫通孔、２１・・・ロッド部材、
２２・・・モータ駆動回路、２３・・・基準面、２４・
・・人体、２５・・・コ字型ブラケット、２６・・・歯
付きプーリ、２７・・・スクリュー２８・・・貫通孔、
２９・・・平ワツシヤ、３０・・・固定部材、３１・・
・歯付きプーリ、３２・・・タイミングベルト、３３・
・・プーリ、３４・・・緩衝パッド、３５・・・入出力
回路、３６・・・マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、３７
・・・ＲＯＭ、３８・・・ＲＡＭ、３９・・・頭部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 横臥した人の最大高さを検出する最大高さ検出器と、高
   さ変化自在の枕本体と、前記最大高さ検出器の測定値に
   より横臥姿勢に関わりなく背骨を自然状態に保持すべく
   前記枕本体の高さを変化する制御回路とからなることを
   特徴とした枕装置。