JP6196785B2 - 寝床内温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、寝床内の温度を制御する寝床内温度制御装置に関し、特に、良い寝付き、快適な睡眠および良い目覚めをもたらす寝床内温度制御装置に関する。

従来より、快適な睡眠を実現するためには寝床の温度を制御するのが有効であることが知られており、寝床の温度を制御するものとして、電気毛布などの温熱器具が一般的に用いられている。このような温熱器具の中でも、心地よい入眠および心地よい起床を提供するための温熱器具として、人体の上半身を加熱する部分と下半身を加熱する部分とが別々に制御されるような温熱器具が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている温熱器具は、毛布本体の上半分に人体の上半身を加熱する上部ヒータが埋設され、毛布本体の下半分に人体の下半身を加熱する下部ヒータが埋設されている。上部ヒータおよび下部ヒータは個別に調整可能であり、入眠時は頭寒足熱の状態に調整することにより、スムーズな入眠を促すよう構成されている。これは、人体の末梢部の血流が増大することにより、人体の深部との熱交換が促進されて深部体温が低下するため、入眠が促進されると説明される。

なお、睡眠に影響を与える因子としては、深部体温の他に、交感神経や温度感受性ニューロンの状態なども挙げられる。例えば温度感受性ニューロンに関しては、人体の部分ごとに感度が異なっており、下肢部に比べ上肢部の感度が高い。したがって、体幹部、上肢部および下肢部において個別に寝床内の温度を制御すれば、睡眠に影響を与える各因子を効果的に制御することが可能となり、効率的に睡眠を制御することが可能となる。しかし、特許文献１に開示されている温熱器具では、寝床内を上半身と下半身の二つに分けて温度を制御するのみであるため、上肢部の温度を体幹部の温度と独立に制御することはできない。

特開２００３−１２５９０８号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、寝床内の各部分の温度を個別に制御することによって、効率的に睡眠を制御することが可能な寝床内温度制御装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、寝床内の温度を制御する寝床内温度制御装置において、寝床内において人体の体幹が位置する体幹部を加熱する体幹部加熱手段と、寝床内において人体の上肢が位置する上肢部を加熱する上肢部加熱手段と、寝床内において人体の下肢が位置する下肢部を加熱する下肢部加熱手段と、前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段をそれぞれ独立して操作することにより、寝床内における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの温度を調節する加熱操作手段と、就寝時からの経過時間を計測する計時手段と、前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれについて、就寝時からの経過時間に対する関数として設定された設定温度が記憶される記憶手段とを備え、前記計時手段により計測された時間に応じて、寝床内の前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの温度がそれぞれの前記設定温度となるよう、前記加熱操作手段が前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段を操作し、就寝してから所定の時間経過するまでの期間において、前記上肢部の前記設定温度が前記体幹部の前記設定温度より低く、前記下肢部の前記設定温度が前記体幹部の前記設定温度より高いことを特徴とする寝床内温度制御装置である。

請求項１に記載の発明によれば、寝床内における体幹部、上肢部および下肢部の温度をそれぞれ独立に制御することにより、効率的に睡眠を制御することが可能な寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項１に記載の発明によれば、就寝時からの経過時間に応じて、適切な寝床内の温度分布が得られるような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項１に記載の発明によれば、就寝してから所定の時間経過するまでの入眠期において、すみやかに睡眠に誘導されるような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、起床前の所定の時間の期間において、前記上肢部および前記体幹部の前記設定温度が前記下肢部の前記設定温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の寝床内温度制御装置である。

請求項２に記載の発明によれば、起床前の所定の時間の覚醒期において、心地よい起床を促進するような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、就寝して所定の時間経過後から起床より所定の時間前までの期間である睡眠期において、前記体幹部、前記上肢部および前下肢部それぞれの前記設定温度が等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の寝床内温度制御装置である。

請求項３に記載の発明によれば、就寝して所定の時間経過後から起床より所定の時間前までの期間である睡眠期において、睡眠を妨げることなく快適な寝心地を提供するような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、前記睡眠期の後半における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの前記設定温度が、前記睡眠期の前半における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの前記設定温度より低いことを特徴とする請求項３に記載の寝床内温度制御装置である。

請求項４に記載の発明によれば、睡眠期の前半および後半それぞれにおいて優位となるいずれの睡眠段階においても、睡眠を妨げることなく、快適な寝心地を提供するような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段が、それぞれ面状ヒータからなるとともに、一つの寝具に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の寝床内温度制御装置である。

請求項５に記載の発明によれば、一つの寝具を使用するだけで、寝床内における体幹部、上肢部および下肢部の温度をそれぞれ独立に制御することにより、効率的に睡眠を制御することが可能となるような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項６に記載の発明は、人体の頭部を加熱する頭部加熱手段をさらに備え、前記加熱操作手段が、前記頭部加熱手段を独立して操作することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の寝床内温度制御装置である。

請求項６に記載の発明によれば、人体の頭部の温度を独立して制御することにより、さらに効率的に睡眠を制御することが可能な寝床内温度制御装置を提供することができる。

請求項７に記載の発明は、就寝してから所定の時間経過するまでの期間、および就寝して所定の時間経過後から起床より所定の時間前までの期間のあいだ、前記頭部加熱手段が作動し、起床前の所定の時間の期間のあいだ、前記頭部加熱手段が停止することを特徴とする請求項６に記載の寝床内温度制御装置である。

請求項７に記載の発明によれば、起床前の所定の時間の覚醒期において、心地よい起床を促進するような、寝床内温度制御装置を提供することができる。

本発明によれば、寝床内における体幹部、上肢部および下肢部の温度をそれぞれ独立に制御することにより、効率的に睡眠を制御することが可能な寝床内温度制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置を示す図であり、（ａ）は左側断面図であり、（ｂ）は掛布団を除いて見た正面図である。 本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置の設定温度を示すタイムチャートであり、（ａ）は寝床内の体幹部、上肢部および下肢部の設定温度を示し、（ｂ）は頭部の設定温度を示す。

次に、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（実施形態）
本発明に係る寝床内温度制御装置の実施形態について、図１〜３に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置を示す図であり、（ａ）は左側断面図であり、（ｂ）は掛布団を除いて見た正面図である。図２は、本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置の構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る寝床内温度制御装置の設定温度を示すタイムチャートであり、（ａ）は寝床内の体幹部、上肢部および下肢部の設定温度を示し、（ｂ）は頭部の設定温度を示す。

まず、本発明に係る寝床内温度制御装置が制御の対象とする寝床について説明する。図１には、寝床７０内で横臥する人体Ｂが図示されている。図１の寝床７０は、敷布団６１と掛布団６２とから構成されている。また、人体Ｂの頭部Ｈを支える枕６３も配置されている。

本実施形態に係る寝床内温度制御装置１００は、主要な構成要素として、体幹部加熱手段１１、上肢部加熱手段１２およち下肢部加熱手段１３を備え、さらに、加熱手段１１，１２，１３を操作する加熱操作手段２０を備えている。なお、加熱操作手段２０はコントローラＣに内蔵されており、加熱手段１１，１２，１３はコントローラＣに接続されている。また、本実施形態に係る寝床内温度制御装置１００は、上述の加熱手段に加え、頭部加熱手段１４も備えており、同様にコントローラＣに接続されている。

加熱手段１１，１２，１３は寝床７０内を加熱可能に配置されており、体幹部加熱手段１１は、寝床７０内において人体の体幹が位置する体幹部７１を加熱し、上肢部加熱手段１２は、人体の上肢が位置する上肢部７２を加熱し、下肢部加熱手段１３は、人体の下肢が位置する下肢部７３を加熱するよう構成されている。なお、上肢部は左右二つに分かれており、右側の上肢部７２ａを上肢部加熱手段１２ａが加熱し、左側の上肢部７２ｂを上肢部加熱手段１２ｂが加熱するよう構成されている。頭部加熱手段１４は、人体Ｂの頭部Ｈを加熱可能に配置されている。

加熱手段１１，１２，１３，１４は面状ヒータから構成されており、二次元の領域を加熱可能に構成されている。ここで面状ヒータとは、発熱体を面状に広げて構成したものであり、発熱体としては、金属やカーボン等任意の材料を用いることが可能である。本実施形態では、加熱手段１１，１２，１３，１４は、敷布団６１に設けられている。なお、加熱手段１１，１２，１３，１４として、面状ヒータに代えて、電気毛布と同様に電熱線を張り巡らせることにより、二次元の領域を加熱可能に構成することも可能である。

加熱手段１１，１２，１３，１４は加熱操作手段２０に接続されている。加熱操作手段２０は、後述の比較部３０からの信号に応じて、加熱手段１１，１２，１３，１４で加熱する熱量を制御する。

寝床７０内には、その内部の温度を検出する温度センサが設けられており、体幹部７１には体幹部温度センサ４１が、右側の上肢部７２ａには上肢部温度センサ４２ａが、左側の上肢部７２ｂには上肢部温度センサ４２ｂが、下肢部７３には下肢部温度センサ４３がそれぞれ設けられている。また、頭部Ｈの温度を検出する頭部温度センサ４４も設けられている。温度センサ４１，４２，４３，４４は、比較部３０に接続され、検出された温度に関する信号が比較部３０に送られる。本実施形態では、温度センサ４１，４２，４３，４４は、敷布団６１内に設けられている。

比較部３０には、温度センサ４１，４２，４３，４４、記憶手段５１および計時手段５２が接続されている。比較部３０は、温度センサ４１，４２，４３，４４で検出された温度と後述の目標値とを比較し、比較した結果に応じて加熱操作手段２０に信号を送る。加熱操作手段２０はその信号に応じて、加熱手段１１，１２，１３，１４を操作する。

記憶手段５１には、就寝時からの経過時間に対する関数として設定された設定温度が、記憶されている。そしてこの設定温度は、寝床７０内の各部分（体幹部７１、上肢部７２、下肢部７３）ごとに独立に設定されている。また、頭部Ｈについても設定温度が設定されている。したがって、計時手段５２に計時した経過した時間と設定温度とを参照すれば、寝床７０内の各部分および頭部Ｈにおける目標値が算出される。そして、寝床７０内の各部分における目標値と、温度センサ４１，４２，４３，４４で検出された実際の温度と比較して、その比較した結果に応じて加熱操作手段２０が加熱手段１１，１２，１３，１４を個別に操作し、寝床７０内の温度を制御する。ここで、上肢部７２は、右側の上肢部７２ａと左側の上肢部７２ｂとに分かれているが、設定温度は左右で同じに設定されており、上肢部加熱手段１２ａ，１２ｂが個別に操作されて、上肢部７２ａ，７２ｂがそれぞれ同じ温度となるよう制御される。

なお、本実施形態に係る寝床内温度制御装置１００は、閉ループの制御系として構成しているが、開ループの制御系を適用することも可能である。開ループの制御系とする場合、温度センサ４１，４２，４３，４４が不要となる。また、寝床７０内の温度を制御するために、適宜な公知の制御系を採用することが可能である。

本実施形態における加熱手段１１，１２，１３，１４および温度センサ４１，４２，４３，４４は、いずれも敷布団６１に設けられているが、加熱手段１１，１２，１３，１４および温度センサ４１，４２，４３，４４が設けられる寝具は特に限定されず、掛布団６２に設けることももちろん可能である。その他、毛布やマットレス等の寝具に設けることももちろん可能である。また、頭部加熱手段１４および頭部温度センサ４４は枕６３に設けることももちろん可能である。

次に、本実施形態に係る寝床内温度制御装置１００の設定温度について、図３に基づき説明する。

図３（ａ）は、寝床７０内の各部分の設定温度のタイムチャートである。設定温度はこの図におけるハッチング部で表される。寝床７０内の各部分は、この設定温度に追従するよう制御される。図３（ａ）の左端は就寝時刻であり、右端は起床時刻である。すなわち、寝床内温度制御装置１００は、就寝してから起床するまでの寝床７０内温度を選定温度に沿うよう制御することにより、睡眠を制御する。就寝時刻および起床時刻の設定は、使用者がコントローラＣに設けられた操作盤（図示省略）を操作することによりなされる。

（入眠期）
就寝してから所定の時間経過するまでの期間（以下「入眠期」と呼ぶ）における、寝床７０内の温度について説明する。この入眠期においては、良い寝付きを実現するため、足部（下肢部）を温めることにより、動静脈吻合を開大させるとともに、皮膚表面の温度上昇に伴い末端血流を増大させて、深部体温から末端毛細血管への熱交換を促進する。その一方で手部（上肢部）を低温に保つことで、足部（下肢部）からの熱放散を促す。また、温熱刺激に伴う温度感受性ニューロンの鼓舞により、睡眠導入を図る。したがって、入眠期における寝床７０内の設定温度は以下のように設定される。
体幹部：３２±２℃、
上肢部：２５〜２９℃、
下肢部：３３〜３５℃。
なお、本実施形態では、入眠期を就寝してから２０分経過するまでの期間としているが、この時間は任意に変更可能である。

（睡眠期）
就寝して所定の時間経過後（入眠期経過後）から起床より所定の時間前までの期間（以下「睡眠期」と呼ぶ）における、寝床７０内の温度について説明する。睡眠中は体温調節機能が低下するため、寝床７０内の温度に睡眠の質が大きく左右される。そのため、寝床７０内温度が３２±２℃（中間温度）で保たれるよう制御する。なお、概日リズムに伴う深部体温の変化は、就寝時に最高値をとり、就寝後に低下し、朝方に最低値をとる。また、睡眠中は、その前半においては徐波睡眠（Ｓｌｏｗ Ｗａｖｅ Ｓｌｅｅｐ、ＳＷＳ）が優位となり、後半においてはＲＥＭ睡眠が優位となる。したがって、睡眠期における寝床７０内の設定温度は、前半と後半とに分けて、以下のように設定される。
睡眠期前半；
体幹部・上肢部・下肢部：３０〜３２℃。
睡眠期後半；
体幹部・上肢部・下肢部：３１〜３３℃。

（覚醒期）
次に、起床前の所定の時間の期間（以下「覚醒期」と呼ぶ）における、寝床７０内の温度について説明する。この覚醒期においては、入眠期とは逆の操作を行うことで、覚醒を促す。すなわち、足部（下肢部）を冷たく手部（上肢部）を温めることで、温度感受性ニューロンおよび交感神経の賦活化を図る。したがって、覚醒期における寝床７０内の設定温度は以下のように設定される。
体幹部：３３〜３５℃、
上肢部：３３〜３５℃、
下肢部：２５〜２９℃。
なお、本実施形態では、覚醒期を起床前の２０分としているが、この時間は任意に変更可能である。

なお、寝床７０内温度のみならず、頭部の温度も睡眠に影響を及ぼすため、本実施形態に係る寝床内温度制御装置１００は、頭部の温度も制御するよう構成されている。図３（ｂ）は、頭部の設定温度のタイムチャートである。具体的には、入眠期および睡眠期においては適度な温感を与えつつ、覚醒期においては冷感を与えることにより、交感神経の賦活化を通じて覚醒を促す。したがって、頭部の設定温度は以下のとおりである。
入眠期・睡眠期：２２〜２５°、
覚醒期：ＯＦＦ。
なお、頭部の設定温度は曝露温である。

１００ 寝床内温度制御装置
１１ 体幹部加熱手段
１２ａ，１２ｂ 上肢部加熱手段
１３ 下肢部加熱手段
１４ 頭部加熱手段
２０ 加熱操作手段
５１ 記憶手段
５２ 計時手段
７０ 寝床
７１ 体幹部
７２ 上肢部
７３ 下肢部

Claims (7)

1. 寝床内の温度を制御する寝床内温度制御装置において、
   寝床内において人体の体幹が位置する体幹部を加熱する体幹部加熱手段と、
   寝床内において人体の上肢が位置する上肢部を加熱する上肢部加熱手段と、
   寝床内において人体の下肢が位置する下肢部を加熱する下肢部加熱手段と、
   前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段をそれぞれ独立して操作することにより、寝床内における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの温度を調節する加熱操作手段と、
   就寝時から経過時間を計測する計時手段と、
   前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれについて、就寝時からの経過時間に対する関数として設定された設定温度が記憶される記憶手段とを備え、
   前記計時手段により計測された時間に応じて、寝床内の前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの温度がそれぞれの前記設定温度となるよう、前記加熱操作手段が前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段を操作し、
   就寝してから所定の時間経過するまでの期間において、
   前記上肢部の前記設定温度が前記体幹部の前記設定温度より低く、
   前記下肢部の前記設定温度が前記体幹部の前記設定温度より高い
   ことを特徴とする寝床内温度制御装置。
2. 起床前の所定の時間の期間において、
   前記上肢部および前記体幹部の前記設定温度が前記下肢部の前記設定温度より低い
   ことを特徴とする請求項１に記載の寝床内温度制御装置。
3. 就寝して所定の時間経過後から起床より所定の時間前までの期間である睡眠期において、
   前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの前記設定温度が等しい
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の寝床内温度制御装置。
4. 前記睡眠期の後半における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの前記設定温度が、前記睡眠期の前半における前記体幹部、前記上肢部および前記下肢部それぞれの前記設定温度より低い
   ことを特徴とする請求項３に記載の寝床内温度制御装置。
5. 前記体幹部加熱手段、前記上肢部加熱手段および前記下肢部加熱手段が、それぞれ面状ヒータからなるとともに、一つの寝具に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の寝床内温度制御装置。
6. 人体の頭部を加熱する頭部加熱手段をさらに備え、
   前記加熱操作手段が、前記頭部加熱手段を独立して操作する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の寝床内温度制御装置。
7. 就寝してから所定の時間経過するまでの期間、および就寝して所定の時間経過後から起床より所定の時間前までの期間のあいだ、前記頭部加熱手段が作動し、
   起床前の所定の時間の期間のあいだ、前記頭部加熱手段が停止する
   ことを特徴とする請求項６に記載の寝床内温度制御装置。

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