WO2011141967A1

WO2011141967A1 - マット

Info

Publication number: WO2011141967A1
Application number: PCT/JP2010/003263
Authority: WO
Inventors: 神谷章平; 細木力
Original assignee: 株式会社ホーマーイオン研究所
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】本願発明は、振動体の個数を増やすことなく、振動伝搬力に優れたマットを提供することを目的とする。【解決手段】振動体２０を内部に有するマット１であって、振動体２０を収容した上層シート部１１と、上層シート部１１よりも空隙率が高く、上層シート部１１に積層される下層シート部１２とを有することを特徴とする。この構成において、上層シート部１１及び下層シート部１２は、ウレタンから形成することができる。また、下層シート部１２をネット形状に形成することもできる。

Description

マット

　本発明は、振動体を有するマットに関する。

　　近年、不眠状態を解消するために様々な提案がなされており、例えば、ストレスパターン、疲労パターン及び健康パターンのいずれかのパターンで振動する振動体をマットレスに内蔵した睡眠誘導装置が提案されている（特許文献１参照）。この睡眠誘導装置によれば、各個人の生体の状態に応じて、ストレスパターン、疲労パターン及び健康パターンのいずれかの刺激パターンを選択することができる。

　また、別の睡眠誘導装置として、ホワイトノイズ回路と、このホワイトノイズを入力としてパワースペクトルが１／ｆ特性を有する音声フィルタと、音声出力を時間経過と共に変化させる制御回路とを備えた入眠装置が組み込まれた枕が提案されている（特許文献３参照）。
特許第２５４２３３４号明細書特開昭６２－２６６０７６号公報特開２０００－１０６９９８号公報

　しかしながら、マットに充填された充填物に振動体の振動が吸収されるため、振動を十分に伝搬させることができなかった。また、振動を伝搬させるために、振動体の個数を増やすとコストが増大する。そこで、本願発明は、振動体の個数を増やすことなく、振動伝搬力に優れたマットを提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本願発明のマットは、（１）振動体を内部に有するマットであって、前記振動体を収容した第１層と、前記第１層よりも空隙率が高く、前記第１層に積層される第２層とを有することを特徴とする。

　（２）（１）の構成において、前記第１及び第２層は、ウレタンから形成することができる。
（２）の構成によれば、ウレタンから形成される第２層を介して振動を広範囲に伝搬させることができる。

　（３）（１）の構成において、前記第２層は、ネット形状に形成することができる。（３）の構成によれば、ネット形状である第２層を介して振動を広範囲に伝搬させることができる。

　（４）（１）～（３）の構成によれば、前記第１層は、前記第２層の上面に位置させることができる。

　（５）（１）～（４）の構成において、前記振動体は、コイルに流れる電流を制御することにより、鉄心を振動させるソレノイドであり、前記コイルに対する通電を制御するコントロールユニットを前記第１層に収容することができる。（５）の構成によれば、コントロールユニットを外力から保護することができる。

　（６）（５）の構成において、前記振動体は、一方向に移動可能な前記鉄芯と、前記鉄芯の移動スペースを形成し、前記移動スペースの外周に沿って前記コイルが巻かれたボビンと、前記ボビンの一端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動スペースを形成する貫通孔を有する永久磁石と、前記ボビンの他端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動を許容する開口部を有する金属フレームと、を備え、前記鉄芯は、前記コイルへの非通電時に前記永久磁石の磁力作用を受けて第１の位置に移動するとともに、前記コイルへの通電によって発生する磁力作用を受けて前記永久磁石から離れた第２の位置に移動させることができる。（６）の構成によれば、振動体の振動音を抑制することができる。

　（７）（６）の構成において、前記金属フレームは、前記開口部を有し、前記鉄芯の移動方向と直交する面を形成する端面と、前記ボビンを挟む位置に配置され、前記永久磁石が固定される一対の側面と、を有する構成にすることができる。

　本願発明によれば、振動体の個数を増やすことなく、振動伝搬力に優れたマットを提供することができる。

マットの断面図である。振動体の外観斜視図である。振動体の分解斜視図である。振動体を可動鉄芯の移動方向に沿って切断したときの断面図である。突起部を説明するための概略図である。可動鉄芯が第１の位置に位置するときの振動ユニットの断面図である。可動鉄芯が第２の位置に位置するときの振動ユニットの断面図である。可動鉄芯の動作説明図である。可動鉄芯の動作説明図である。比較例の振動装置の断面図である。コイルの通電制御に関わる要素のブロック図である。変形例のマットの断面図である。

（マットの概略説明）
　図１は本実施形態のマットをＸ－Ｚ面で切断した断面図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに異なる直交する三軸を示す。図１のマット内の矢印は、主たる振動の伝搬方向を模式的に示す。マット１は、上層シート部（第１層）１１及び下層シート部（第２層）１２を含む。上層シート部１１は、下層シート部１２の上に積層されている。マット１のＸ軸方向の両端部は、Ｚ軸方向に膨らみを有する。マット１の表面は、不図示のカバーにより覆われている。上層シート部１１のＸ－Ｙ面方向の略中央には、振動ケース１０が収容されている。振動ケース１０の内部には、図２に図示する振動体２０が収容されている。振動体２０の詳細は後述する。振動体２０は、コントロールユニット１４１に接続されている。接続方法には、導線を用いることができる。コントロールユニット１４１は、振動体２０に駆動信号を出力することにより、振動際２０の動作を制御する。コントロールユニット２０の詳細は、後述する。

　上層シート部１１及び下層シート部１２は、多孔質の材料から形成されており、上層シート部１１は、下層シート部１２よりも空隙率が低い。換言すると、上層シート部１１は、下層シート部１２よりも構造が密であり、体積当たりに占める空気層が少ない。

　上層シート部１１及び下層シート部１２はウレタンであってもよい。上層シート部１１に使用されるウレタンは、見掛け密度が２７±２（ｋｇ／ｍ^３）であり、４０％硬さが２７０±３５（Ｎ）であり、引張強さが１００.０以上（ｋＰａ）であり、伸びが１００以上（％）であり、引裂強さが６．０以上（Ｎ／ｃｍ）であり、７５％圧縮残留歪が１２以下（％）であり、繰り返し圧縮残留歪が５以下（％）である。下層シート部１２に使用されるウレタンは、見掛け密度が２２±２（ｋｇ／ｍ^３）であり、４０％硬さが１３５±２０（Ｎ）であり、引張強さが７０以上（ｋＰａ）であり、伸びが１２０以上（％）であり、引裂強さが４．０以上（Ｎ／ｃｍ）であり、７５％圧縮残留歪が１０以下（％）であり、繰り返し圧縮残留歪が５以下（％）である。見掛け密度はＪＩＳＫ７２２２に従い、４０％硬さはＪＩＳＫ６４００－２に従い、引張強さはＪＩＳＫ６４００－５に従い、伸びはＪＩＳＫ６４００－５に従い、引裂強さはＪＩＳＫ６４００－５に従い、７５％圧縮残留歪はＪＩＳＫ６４００－４に従い、繰り返し圧縮残留歪はＪＩＳＫ６４００－４に従うものとする。

　上述の構成において、振動体２０が振動すると、これに連動して振動ケース１０が振動を開始する。振動ケース１０の振動は、構造が相対的に疎である下層シート部１２に向かって逃げるように伝搬し、下層シート部１２内をＸ－Ｙ面方向に伝搬する。これにより、マット１全体を振動させることができる。したがって、マット１のいかなる位置に足部をおいても、振動を付与することができる。

　ここで、振動の伝搬力を向上させる方法として、下層シート部１２を設けずに、上層シート部１１の厚みを薄くする方法が考えられる。しかしながら、上層シート部１１の厚みを薄くすると、上層シート部１１に収納されるコントロールユニット１４１を外力から保護できなくなるおそれがある。すなわち、本実施形態は、マット１のいかなる位置に足部が置かれた場合でも、適切な振動を付与できるマットを提供することを目的とする。したがって、コントロールユニット１４１の直上に足が置かれた場合に、コントロールユニット１４１が故障しないように、上層シート部１１に一定の厚みを持たせる必要がある。本実施形態の構成によれば、コントロールユニット１４１を保護するために上層シート部１１の厚みを大きくしても、下層シート部１２を介して振動を伝搬させることができる。したがって、振動の伝搬及びコントロールユニット１４１の保護を両立させることができる。

　次に、振動体２０の構造について、図２および図３を用いて説明する。ここで、図２は、振動体の外観斜視図であり、図３は、振動体の分解斜視図である。

　振動体２０は、振動を発生させるための可動鉄芯２１を有している。可動鉄芯２１は、３つの大径部２１ａと、大径部２１ａよりも径が小さい２つの小径部２１ｂとを有している。可動鉄芯２１の長手方向における両端部には、大径部２１ａが位置しており、大径部２１ａおよび小径部２１ｂは、可動鉄芯２１の長手方向において、交互に設けられている。

　金属製のフレーム２２は、端面２２ａと、可動鉄芯２１の移動スペースを挟んで互いに向かい合う一対の側面２２ｃとを有しており、端面２２ａには、開口部２２ｂが形成されている。開口部２２ｂは、可動鉄芯２１の移動スペースを形成する。

　ボビン２３は、ボビン本体２３ａと、ボビン本体２３ａの両端に設けられたフランジ部２３ｂ，２３ｃと、フランジ部２３ｂ，２３ｃの端面に形成された筒状の突起部２３ｄ，２３ｅとを有している。ボビン本体２３ａの外周面には、図４に示すように、コイル２６が巻き付けられる。図４は、振動体２０を、可動鉄芯２１の移動方向に沿って切断したときの断面図である。

　ボビン２３の一端に設けられた突起部２３ｄは、図５等に示すように、フレーム２２の開口部２２ｂに挿入されることにより、ボビン２３をフレーム２２に対して位置決めすることができる。ここで、フランジ部２３ｂの端面（突起部２３ｄが設けられた端面）は、フレーム２２の端面２２ａに接触する。

　ボビン本体２３ａの内部には、図４に示すように、可動鉄芯２１を移動させるための貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ボビン２３の両端に設けられた突起部２３ｄ，２３ｅの内周面と連続して形成されている。

　永久磁石２４は、平板状に形成されており、フレーム２２における一対の側面２２ｃに挟まれた状態で、フレーム２２に固定される。永久磁石２４には、貫通孔２４ａが形成されており、貫通孔２４ａには、ボビン２３の他端に設けられた突起部２３ｅが挿入される。

　貫通孔２４ａは、可動鉄芯２１の移動スペースを形成する。また、貫通孔２４ａにボビン２３の突起部２３ｅを挿入することにより、ボビン２３の他端を、フレーム２２内において位置決めすることができる。ここで、ボビン２３のフランジ部２３ｃは、永久磁石２４における一方の端面に接触する。永久磁石２４は、貫通孔２４ａに沿った領域がＮ極に着磁され、永久磁石２４の外縁側の領域がＳ極に着磁されている。

　永久磁石２４における他方の端面には、金属製（例えば、黄銅製）の固定板２５が接触している。固定板２５は、平板状に形成されており、フレーム２２における一対の側面２２ｃに挟まれた状態で、フレーム２２に固定される。固定板２５をフレーム２２に固定することにより、フレーム２２の端面２２ａと固定板２５との間に形成されたスペース内において、ボビン２３や永久磁石２４を位置決めすることができる。すなわち、ボビン２３や永久磁石２４は、可動鉄芯２１の移動方向において位置決めされる。

　固定板２５には、貫通孔２５ａが形成されており、貫通孔２５ａは、可動鉄芯２１の移動スペースを形成する。

　次に、振動体２０の動作について、図６および図７を用いて説明する。図６は、可動鉄芯２１が第１の位置に停止しているときの振動体２０の断面図であり、図７は、可動鉄芯２１が第２の位置に停止しているときの振動体２０の断面図である。

　図６に示す状態では、コイル２６への通電が行われていない。可動鉄芯２１は、永久磁石２４の磁力を受けることにより、矢印Ｘ１の方向に移動して、可動鉄芯２１の一端に設けられた大径部２１ａが永久磁石２４の貫通孔２４ａと向かい合う位置で停止する。ここで、振動体２０には、永久磁石２４によって、点線の矢印で示す磁界が主に発生している。

　図７に示す状態では、可動鉄芯２１の一端がＮ極となるように、コイル２６への通電が行われている。図６に示す状態において、可動鉄芯２１の一端がＮ極になると、永久磁石２４のＮ極との反発作用によって、可動鉄芯２１は矢印Ｘ２の方向に移動する。ここで、コイル２６への通電によって、振動体２０には、図７の点線の矢印で示す磁界が主に発生する。また、ボビン２３のフランジ部２３ｃがＮ極となり、フランジ部２３ｂがＳ極となる。

　本実施例では、コイル２６への通電および非通電を切り替えることにより、可動鉄芯２１を第１および第２の位置の間で移動（往復）させることができ、可動鉄芯２１の往復動作によって振動を発生させることができる。ここで、コイル２６への通電および非通電を切り替えるタイミング（具体的には、コイル２６の通電制御を行う際のパルス信号のパルス幅）を適宜変更すれば、所望の周波数の振動を生成することができる。

　可動鉄芯２１の移動スペース内には、振動体２０を構成する他の部材が設けられていないため、可動鉄芯２１を他の部材と衝突させることなく、第１および第２の位置の間で移動させることができる。これにより、可動鉄芯２１の動作時に、振動音が発生するのを抑制できる。言い換えれば、振動体２０の使用者に対して、異音の不快感を与えることなく、所定の振動だけを与えることができる。

　可動鉄芯２１を他の部材に衝突させない構造では、可動鉄芯２１が第１および第２の位置の間で移動する際に、慣性力によって可動鉄芯２１がボビン２３から飛び出すおそれがある。そこで、本実施例では、可動鉄芯２１に小径部２１ｂを設けることにより、可動鉄芯２１がボビン２３から飛び出し難くしている。

　具体的には、図８に示すように、可動鉄芯２１が第１の位置を超えてボビン２３の突起部２３ｅから飛び出ようとしたときには、可動鉄芯２１の小径部２１ｂが永久磁石２４の貫通孔２４ａと向かい合うようになる。ここで、小径部２１ｂおよび貫通孔２４ａの間隔は、大径部２１ａおよび貫通孔２４ａの間隔よりも広くなっている。

　このため、小径部２１ｂが貫通孔２４ａと向かい合うようになるにつれて、磁気抵抗が増加することになり、可動鉄芯２１がボビン２３の突起部２３ｅから飛び出すのを抑制することができる。そして、可動鉄芯２１の一端に位置する大径部２１ａが、貫通孔２４ａと向かい合うようになり、可動鉄芯２１は、第１の位置に保持される。

　同様に、図９に示すように、可動鉄芯２１が第２の位置を超えてボビン２３の突起部２３ｄから飛び出ようとしたときにも、小径部２１ｂによる磁気抵抗の増加によって、可動鉄芯２１がボビン２３の突起部２３ｄから飛び出してしまうのを抑制することができる。そして、可動鉄芯２１の他端に位置する大径部２１ａが、ボビン２３のフランジ部２３ｂやフレーム２２の開口部２２ｂと向かい合うようになり、可動鉄芯２１は、第２の位置に保持される。

　ここで、本実施例では、可動鉄芯２１の長手方向において、２つの小径部２１ｂの間に大径部２１ａを設けているが、この大径部２１ａを省略することもできる。すなわち、可動鉄芯２１の長手方向における両端部にのみ大径部２１ａを設け、他の領域を小径部２１ｂとすることができる。

　図１０に図示する構成では、永久磁石の磁界と電磁石の磁界とが、装置内の互いに異なる領域に形成される。図１０は、図４に対応した図である。図１０において、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

　図１０に示す構成では、ボビン２３のフランジ部２３ｃには、金属板２７が固定されており、金属板２７および永久磁石２４の間には、非磁性部材２８が配置されている。そして、ボビン２３の突起部２３ｅには、金属板２７、非磁性部材２８、永久磁石２４および固定板２５が取り付けられている。

　図１０に示す構成では、領域Ｒ１において、永久磁石２４の磁界が発生しており、領域Ｒ２において、コイル２６への通電に伴う電磁石の磁界が発生している。図１０に示すように、永久磁石２４の磁界と電磁石の磁界とは、互いに異なる領域Ｒ１，Ｒ２に形成されている。このため、可動鉄芯２１には、永久磁石２４および電磁石の磁力のそれぞれが作用することにより、可動鉄芯２１が高速で動作し易い。これに伴い図１０に示す装置では、比較的強い振動が生成され易くなる。

　一方、本実施例の振動体２０では、永久磁石２４の磁界と電磁石の磁界とが一部で重なるように構成されている。このように構成することで、永久磁石の磁力を電磁石の磁力で相殺することができ、図１０に示す構成と比べて、可動鉄芯２１を第１の位置（図６参照）から第２の位置（図７参照）に移動させる際の移動速度を遅くすることができる。

　また、本実施例の振動体２０では、図１０に示す構成に比べて、金属板２７および非磁性部材２８を省略しているため、可動鉄芯２１の移動方向において、振動体２０を小型化することができる。

　なお、本実施例では、可動鉄芯２１の長手方向と直交する断面の形状を円形にしているが、これに限るものではない。例えば、可動鉄芯の断面形状を多角形（矩形等）に形成することができる。この場合において、振動体２０に形成される可動鉄芯２１の移動スペースを、可動鉄芯の断面形状に沿った形状に形成することができる。

　次に、図１１を参照して、コイル２６の通電制御に関わる要素について説明する。図１１は、コイル２６の通電制御に関わる要素のブロック図である。コントロールユニット１４１は、ＣＰＵ１４１ａ、出力調整回路１４１ｂ、出力回路１４１ｃ、リセット回路１４１ｄ、発振子１４１ｅ及び電源制御部１４１ｆを含む。ＣＰＵ１４１ａは、コイル２６の通電を制御する。発振子１４１ｅは、所定周波数のクロック信号をＣＰＵ１４１ａに出力する。

　出力回路１４１ｃは、ＣＰＵ１４１ａから出力された制御信号に基づき、コイル２６に電流を出力する。リセット回路１４１ｄは、電源１４３をオンする場合に、電源電圧が正常に立ち上がり更に周辺回路が安定するまでＣＰＵ１４１ａをリセット状態に保持する。また、電源１４３をオフする場合に、瞬時にＣＰＵ１４１ａ、或いは周辺ロジックを初期状態に戻す。電源制御部１４１ｆは、電源電圧をＣＰＵ１４１ａ、出力調整回路１４１ｂ及び出力回路１４１ｃに分配する制御を行う。出力調整回路１４１ｂは、出力調整用メインボリューム１４２ｂの操作に応じて、出力回路１４１ｃの出力を調整する。

　操作部１４２は、電源スイッチ１４２ａ、出力調整用メインボリューム１４２ｂ及び動作モード選択スイッチ１４２ｃを含む。電源スイッチ１４２ａがオンされると、電源部１４３から電源がコントロールユニット１４１に投入される。出力調整用メインボリューム１４２ｂは、無段階式のボリュームである。動作モード選択スイッチ１４２ｃは、複数の振動パターンの中から振動体１０の振動パターンを選択するために操作される。

（変形例）
　上述の実施形態では、上層シート部１１及び下層シート部１２を共に多孔質体としたが、下層シート部１２をネット形状に形成してもよい。ネット形状に形成することにより、下層シート部１２は、上層シート部１１よりも空隙率が高くなるため、振動伝搬力を高めることができる。

　上述の実施形態では、振動体２０の個数を１としたが、本発明はこれに限られるものではなく、複数にしてもよい。図１２は、変形例のマット１をＸ－Ｙ面で切断した断面図である。本変形例のマット１は、両端部が孤状に形成され、中心部がＸ軸方向にリニアに延びており、Ｘ軸方向のサイズが実施形態よりも大きく設定されている。振動体２０は、両端部の各弧状部分に設けられている。なお、変形例のマット１は、振動伝搬力に優れるため、振動体２０の個数を僅か２個に削減できている。

　上述の実施形態では、脚置き用のマット１として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、人体の他の部位に振動を付与する目的で使用することもできる。例えば、枕として使用することもできる。振動体２０は振動音が小さいため、睡眠誘導に適した刺激を人体に付与することができる。

　上述の実施形態では、下層シート部１２の上に上層シート部１１を配置したが、これらの配置を逆にしてもよい。また、上層シート部１１及び下層シート部１２の間を接着剤などの固着手段を用いて固定してもよい。

　１　マット　１０　振動ケース　１１　上層シート部　１２　下層シート部　２０　振動体
　１４１　コントロールユニット

Claims

　振動体を内部に有するマットであって、
　前記振動体を収容した第１層と、
　前記第１層よりも空隙率が高く、前記第１層に積層される第２層とを有することを特徴とするマット。
　前記第１及び第２層は、ウレタンから形成されることを特徴とする請求項１に記載のマット。
　前記第２層は、ネット形状であることを特徴とする請求項１に記載のマット。
　前記第１層は、前記第２層の上面に位置することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のマット。
　前記振動体は、コイルに流れる電流を制御することにより、鉄心を振動させるソレノイドであり、
　前記コイルに対する通電を制御するコントロールユニットを前記第１層に収容したことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載のマット。
　前記振動体は、
　一方向に移動可能な前記鉄芯と、
　前記鉄芯の移動スペースを形成し、前記移動スペースの外周に沿って前記コイルが巻かれたボビンと、
　前記ボビンの一端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動スペースを形成する貫通孔を有する永久磁石と、
　前記ボビンの他端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動を許容する開口部を有する金属フレームと、
を備え、
　前記鉄芯は、前記コイルへの非通電時に前記永久磁石の磁力作用を受けて第１の位置に移動するとともに、前記コイルへの通電によって発生する磁力作用を受けて前記永久磁石から離れた第２の位置に移動することを特徴とする請求項５に記載のマット。
　前記金属フレームは、
　前記開口部を有し、前記鉄芯の移動方向と直交する面を形成する端面と、
　前記ボビンを挟む位置に配置され、前記永久磁石が固定される一対の側面と、を有することを特徴とする請求項６に記載のマット。