(57)【要約】  【課題】  半身を背上げ傾動できる起床ベッド１００を使用するときに、背上げ面１０１から滑落しにくい機能を備えると同時に、簡単に枕位置移動できる枕を提供する。  【解決手段】  上半身を背上げ可能な起床式ベッド１００に使用される枕であって、内部に充填物が充填されている枕本体部２と、前記枕本体部２の一辺に設けられ、枕本体部よりも軽量で前記ベッドの最上端角部１０４を跨いでベッドの上側面に接して配置される滑落防止部３と、前記滑落防止部３から連続して該ベッドの上側面他端角部１０３を越えて自由端として垂らされる下垂部３ａを有する。【選択図】  図５
2019051003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕であって、
内部に充填物が充填されている枕本体部と、
前記枕本体部の一辺に設けられ、枕本体部よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される可撓性シート状の滑落防止部とを有し、
前記滑落防止部は、その最端部が、該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を構成することを特徴とする枕。
【請求項２】
前記枕本体部の重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、Ｇ1＞Ｇ2＋Ｇ3かつ、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の枕。
【請求項３】
前記滑落防止部および下垂部が吸湿性の布であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の枕。
【請求項４】
前記枕本体の最大辺および滑落防止部と下垂部が、ベッドの横幅に相当する長さを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の枕。
【請求項５】
上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕に用いられる枕カバーであって、
該枕を収納する枕収納部と、
該枕収納部の一辺に設けられ、該枕に該枕収納部を加えた重量よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される滑落防止部と、さらに該滑落防止部から連続して該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を備えることを特徴とする枕カバー。
【請求項６】
前記枕に前記枕収納部を加えた重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕収納部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、Ｇ1＞Ｇ2＋Ｇ3で、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の枕カバー。
【請求項７】
ベッド接触面積Ｓ1、重量Ｇ1の枕本体部において、
前記枕本体部の一辺に、ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される重量Ｇ2の可撓性シート状の滑落防止部を設け、さらに前記滑落防止部から連続した最端部が該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる重量Ｇ3の下垂部を設け、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力Ｖ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度θとすると、
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
の不等式にＳ1、μ1、Ｖ1、μ2、Ｖ2、θの各値を代入し、前記不等式の成り立つＧ1・Ｇ2・Ｇ3の重量配分およびＳ2の大きさを設定して、背上げ角度θまでの滑落を防止した枕を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、介護福祉分野、医療分野、健康分野、日常生活分野で、少なくとも上半身を背上げ傾動できる起床式ベッドに使用される枕、枕カバー及び枕の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
身体の不自由によって自ら上半身を起こしにくい入院患者または療養患者などにおいて、ベッド上での食事や面会時などに、自動または介助者の手動で上半身を背上げできる起床式ベッドが用いられている。このベッドの使用時において、背上げ角度を大きくしていくと頭部に配置されている枕が滑落して、患者の肩や背中に圧し掛かる不都合がしばしば経験される。このような背景から、ベッド背上げ時に滑落しにくい枕が切望される。ただし、休息や就寝時などにベッドを平坦に戻したときは、体格に応じての位置調整や寝返りのため、枕は簡便に位置移動できる必要がある。
【０００３】
渉猟しえた限りでは、背上げベッドでの枕の滑落に関わる力学的理論についての充分な研究報告は見当たらないが、滑落を防止しようとする経験に基づいての枕は以下の特許文献１〜９などに開示されている。例えば、特許文献１及び２には、座席の背面に係止する構造の枕が開示されている。特許文献３には、ピンを用いて、ベッドの背当て面に固定することによって滑落を防止する枕が開示されている。特許文献４，５には、紐などを用いてベッドに用いられるマットに固定可能な枕が開示されている。さらに、特許文献６，７には、ベッドの枠体に固定部を設け、当該固定部と枕とを接続することによって枕の滑落を防止するものが開示されている。また、特許文献８には、帯シートを布団裏とベッド台の間に敷き込んで、滑落防止する枕が開示されている。さらにまた，特許文献９には、軽量化された空気枕と同重量の滑落防止シートとの重量とを吊り合わせることによって滑落を防止する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５０−１３０４１２公報
【特許文献２】実開昭４９−２７５１５公報
【特許文献３】実開平６−１３６４２公報
【特許文献４】実用新案登録第３０９３８７６号公報
【特許文献５】実用新案登録第３０８４７６１号公報
【特許文献６】実開平７−１３２６５公報
【特許文献７】特開２００５−２８７５４５公報
【特許文献８】特開２００３−１１６６９６公報
【特許文献９】特開２０１３−１１９０３３公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】マイクロトライボロジー入門、安藤泰久著、産業図書株式会社、2009年
【非特許文献２】摩擦の話、曾田範宗著、岩波書店、1971年
【非特許文献３】新訂２版  繊維製品の基礎知識  第１部  繊維に関する一般知識、一般社団法人  日本衣料管理協会刊行委員会編著、日本衣料管理協会、2012年
【非特許文献４】摩擦のおはなし、田中久一郎著、日本規格協会、2015年
【非特許文献５】The Friction and Lubrication of Solids．F.P.Bowden and D.Tabor, Oxford University press，2008年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、実際の入院・療養患者などの臨床現場では、ベッドの背上げ角度は臨機応変に調節され、また、背上げ時のみならず就寝時などにベッドを平坦化された時は寝返りや体位変換に伴い枕位置を移動させることが頻繁にある。よって、滑落防止のための構造が過度に複雑であったり、枕位置がベッドに固定される等の構成では、枕の位置移動に支障を生じ、枕の機能性を妨げることになる。
【０００７】
例えば、特許文献１、２に記載の枕は、座席用空気枕であり、滑落防止の確実性はあるが、枕の多機能性は少なく、ベッド上での使用は困難である。
【０００８】
特許文献３においては、空気枕の滑落防止のために背当て面に設けられたピンが邪魔であり、さらに、ピンと枕とが連結されているので、枕の移動などが煩雑である。
【０００９】
特許文献４、５、６、７においては、背上げ用ベッドでの枕滑落防止は比較的確実であるが、紐、面ファスナー、係止部品などを別途必要とし、枕の脱着が煩雑であるという問題がある。また、面ファスナーなどに埃などが付着し、衛生的にも好ましくないという問題もある。
【００１０】
さらに、特許文献８には、付着する帯シートをマットの上側を通してマットの裏側に回し込み、マットとベッド台の間に敷き込んで、滑落防止した枕が開示されている。しかし、滑落防止のための帯シートが大型化すると枕の位置移動に支障をきたし、また、滑落防止のためにマット自体を持ち上げる必要があり、患者が寝たままで枕を配置しにくいという問題がある。
【００１１】
さらにまた、特許文献９には、軽量化された空気枕のみに限っての適用として、同重量の滑落防止シートとの、重量バランスによる滑落防止方法が示されている。しかし、空気枕のように軽量過ぎると、良眠を得るための枕安定感に欠ける場合もある。また、同重量の滑落防止シートでは、ベッド角度によっては、軽量の空気枕がベッド上端を越えてシート側へ移動する不具合が生じうる。またこの方法では、空気より大きい重量の充填内容物を含む枕では、十分な滑落防止を実現することは困難であった。
【００１２】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、入院・療養の場または日常生活で半身を背上げ傾動できる起床ベッドを使用するときに、空気より大きい重量の充填内容物を含む枕において、背上げ時のベッド面から滑落しにくい機能を備えると共に、ベッドが平坦に戻されて就寝および寝返りする時などの枕の位置移動性をも両立した枕および枕カバーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の枕を提供する。
【００１４】
なお、本発明のための後述する実験から裏付けられた枕の滑落防止の主たる作用力として、非特許文献１（２６〜８１頁）を参照とした「凝着力」の用語を以下の記述において用いる。
【００１５】
本発明の第１態様によれば、上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕であって、
内部に充填物が充填されている枕本体部と、
前記枕本体部の一辺に設けられ、枕本体部よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される可撓性シート状の滑落防止部とを有し、
前記滑落防止部から連続して該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を有することを特徴とする枕を提供する。
【００１６】
本発明の第２態様によれば、前記枕本体部の重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、Ｇ1＞Ｇ2＋Ｇ3かつ、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする、第１態様の枕を提供する。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記滑落防止部および下垂部が吸湿性の布であることを特徴とする第１又は第２態様の枕を提供する。
【００１８】
本発明の第４態様によれば、前記枕本体の最大辺および滑落防止部と下垂部が、ベッド
の横幅に相当する長さを有していることを特徴とする、第１から第３態様のいずれか１つの枕を提供する。
【００１９】
本発明の第５態様によれば、上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕本体に用いられる枕カバーであって、
該枕本体を収納する枕収納部と、
該枕収納部の一辺に設けられ、該枕本体に該枕収納部を加えた重量よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される可撓性シート状の滑落防止部と、さらに該滑落防止部から連続して該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を備えることを特徴とする枕カバーを提供する。
【００２０】
本発明の第６態様によれば、前記枕本体に前記枕収納部を加えた重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕収納部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、Ｇ1＞Ｇ2＋Ｇ3で、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする第５態様の枕カバーを提供する。
【００２１】
本発明の第７態様によれば、ベッド接触面積Ｓ1、重量Ｇ1の枕本体部において、前記枕本体部の一辺に、ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される重量Ｇ2の可撓性シート状の滑落防止部を設け、さらに前記滑落防止部から連続した最端部が該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる重量Ｇ3の下垂部を設け、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度θとすると、
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
の不等式にＳ1、μ1、Ｖ1、μ2、Ｖ2、θの各値を代入し、前記不等式の成り立つＧ1・Ｇ2・Ｇ3の重量配分およびＳ2の大きさを設定して、背上げ角度θまでの滑落を防止した枕を製造する方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、枕を構成する枕本体部よりも軽量である滑落防止部および下垂部を備えることによって、それぞれの重量に基づく摩擦力のみならず、接触面積に比例する凝着力（非特許文献１の２６〜８１頁）、その凝着力を増大させる吸湿性などの素材特性、またベッドの上端角部および上側面他端角部に生ずるオイラーのベルト理論（非特許文献２の７８〜８２頁）に基づく摩擦力増強効果によって、ベッドの背上げ面を傾動させた場合での滑落防止力を作用させる枕を提供することができる。そのため、良眠を得るための枕として適度の重量が好まれる場合にも、滑落防止効果および位置安定性も備えた枕として使用可能である。また本発明の枕本体と滑落防止部および下垂部ともに、ベッド面への係止装置や固定装置はないため、ベッドを平坦化したときなどの枕の用手的な位置移動は自由自在であり、就眠時の頭部保持枕だけでなく、同枕の位置置き換えによって体位変換時の背面支持枕や、下肢浮腫予防用の下腿挙上枕などへ使用可能であり、枕としての多機能性を損なわず、位置安定性と位置移動性を両立した枕として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる枕の斜視図である。
【図２】図１の枕の側面図である。
【図３】図１の枕を起床式ベッドに用いた場合の使用状態を模式的に示す図である。
【図４】図１の枕を起床式ベッドに用いた場合に加わるベクトルを模式的に示す図である。
【図５】傾斜角度が増大したときの図１の枕に加わるベクトルを模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる枕カバー１０の構成を模式的に示す斜視図である。
【図７】枕モデルの全重量Ｇと滑落直前角度θにおいてＧ・ｃｏｓθとＧ・ｓｉｎθの関係を示すグラフである。
【図８】滑落防止部および下垂部の有無による、枕モデルの総重量Ｇと滑落直前背上げ角度θの関係を示すグラフである。
【図９】枕内部の充填物増減により作成した異なる重量Ｐ1とＰ2の枕モデルでの、Ｐ・ｃｏｓθとＰ・ｓｉｎθの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、まず本発明の枕の滑落防止効果についての力学的論拠について、非特許文献１〜４を引用して述べる。
【００２５】
仮に古典的なアモントン−クーロンの第一法則（非特許文献２の１４〜１７頁参照）に基づく摩擦力のみを考慮すると、摩擦係数μの木綿性の枕とベッドシーツ面において、ベッド上の頭位置に置かれた枕の重量Ｇと、ベッド面を背上げ傾動させていったときの枕滑落開始直前の角度θとの関係は、
Ｇ・sinθ＝μ・Ｇ・cosθで、tanθ＝μ、よって、θ＝tan-1μと算出されるはずであるが、枕およびベッド面が吸湿性の布であることが多い条件のなかで、そこに働く摩擦はその通りにはならない。例えば非特許文献４（２４９頁参照）、非特許文献５（３２７頁参照）による木綿布の摩擦係数μ＝０．６を適用してみると、θ＝tan-1（０．６）＝３１度となるが、実際に実験してみると、その角度では滑落せず（後述する実験結果・表１に示すように）現実的にはθは約４５度以上となることが多い。その理由について、そこに作用する力を非特許文献１（２６〜８１頁）に詳述された「凝着力」の用語を用いて述べるとともに、本発明はこの角度θをさらに上げて滑落防止しようとするものであるが、それが可能となる論拠を説明する。
【００２６】
背上げベッド面と枕の布素材同士の接触面に働く摩擦力について、渉猟しえた限りでは充分な理論的研究報告は見当たらないが、古典的なアモントン−クーロンの第一法則だけでは説明できない。そこから更に発展した非特許文献１（３２頁の式および図参照）、非特許文献２（５９〜６０頁の式および図参照）に記載された理論式によれば、摩擦力の要素として荷重に依存しない凝着力が働くとされ、それを以って説明すると合理的となる。すなわち枕と背上げベッド面との間に働く摩擦力Ｆには、枕の重量Ｇに依存するベッド面への垂直荷重Ｇ・cosθが要素になるとともに、Ｇに依存しない凝着力ｗの要素が含まれ、
Ｆ＝μ・（Ｇ・cosθ＋ｗ）−−−−−−−（１）
の関係式で表すと、より真実性をもって説明されうる。ここで荷重に依存せず接触面で決まる凝着定数Ｗを
Ｗ＝μ・ｗ−−−−−−−（２）
として表わせば、
Ｆ＝μ・Ｇ・cosθ＋Ｗ−−−−−−−（３）
となる。
ベッド面に沿って滑落しようとする力はＧ・sinθであるから、滑落開始直前ではＧ・sinθとＦがつりあった状態でＧ・sinθ＝Ｆとなり、この関係と（１）式、（３）式より
Ｇ・sinθ＝μ・（Ｇ・cosθ＋ｗ）−−−−−−−（４）
または、
Ｇ・sinθ＝μ・Ｇ・cosθ＋Ｗ−−−−−−−−（５）
と示すことができる。これより
sinθ＝μ・cosθ＋Ｗ/Ｇ
tanθ＝μ＋Ｗ/（Ｇ・cosθ）
θ＝tan-1（μ＋Ｗ/（Ｇ・cosθ））
となり、Ｗ/（Ｇ・cosθ）は正の項であり、θはtan-1μよりも大きくなることがわかる。結果として、μ＝０．６でもθ＞tan-1（０．６）すなわち３１度よりも大きくなると考えられる。
【００２７】
この凝着力ｗは、非特許文献１（４２頁参照）によれば、荷重に関わらず接触面積に比例するとされ、単位面積あたりの凝着力をＶ、接触面積をＳとすると、
ｗ＝Ｖ・Ｓ−−−−−−−（６）
と表される。すなわち、本発明の滑落防止部は枕本体部とつながる構成部分としてベッド面との接触面積Ｓを広くすることにより凝着力ｗを含んだ摩擦力Ｆを増大することが可能で、滑落防止効果をもたらすことができる。なお、ここでのＳは外見上の接触面積であるが、均質な素材であれば非特許文献１（４１〜４２頁）に記載されているミクロの真実接触面積とＳは比例関係にあると考えられる。
【００２８】
この凝着力の主因は、非特許文献１（４９〜５４頁参照）によれば、対向接触面の素材それぞれに含まれる微小な水分との間に働く表面張力および微小な水分架橋に伴うラプラス圧力によるものと考えられている。非特許文献３（２３〜２４頁の図・表参照）によると、木綿布は常温２５℃で水分率（重量中の水分重量比）約８．５％の吸湿性をもつとされ、木綿布同士の対向接触面であれば効果的な凝着力がもたらされると考えられる。なおその他の力としてファンデルワールス分子間力や静電気力も作用は否定できないが、非特許文献１（４９〜５４頁参照）によると該分子間力や静電気力は凝着力の主因ではないと考えられている。
【００２９】
静電気力は、ベッドや枕では髪の毛が引き付けられたりする要因となり、寝具においては好まれないことが多く、本発明で利用する凝着力が静電気を主因とするものではないことは有利である。たとえば、本発明の一例として用いられる吸湿性を有する木綿のベッド面と滑落防止部の接触であれば帯電しても水分を通じて直ぐに漏洩して静電気力は発生し難く、好適である。
【００３０】
また、滑落防止部をベッドの最上端角部を跨いで更に連続した下垂部を上側面の他端角を越えて垂らすことは、滑落防止部がベッド上側面から浮き上がらず接触することになると同時に、非特許文献２（７８〜８１頁の式および図表参照）に記載されたオイラーのベルト理論に拠ると、最上端角部と他端角部への押し付け力が発生し、その巻角によって指数関数的に摩擦力の増強をもたらすとされ、滑落防止部および下垂部が比較的軽量であっても滑落防止効果の増強につながる。
【００３１】
以下、本発明の各実施形態に係る枕について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる枕の外観斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態にかかる枕の側面図である。本実施形態にかかる枕１は、内部に充填物が充填され略直方体に構成された枕本体部２と、枕本体部２の一辺に設けられた滑落防止部３を備え、滑落防止部から連続して最端部が自由端となる下垂部３aを有する。枕本体部２の形状は、略直方体に限定されるものではなく、カマボコ型や台形型などでもよく、その他の多角柱や曲線の辺を含む場合など、枕機能が実現されうる他の形状でもよい。
【００３３】
本実施形態にかかる枕１は、図３に示すように、上半身部分が手動又は電動により起き上がる起床式ベッド１００と供に用いられる。
【００３４】
本実施形態において、枕本体部２は、図１及び図３に示した例では、最大幅である横幅Ａがベッド１００の幅と略同じの略直方体形状に構成されている。また、枕本体部２の高さ、長さ、横幅については、特に限定はなく、利用者の体格や好みに応じて適宜調整することができるが、その材料特性とともに大きさは後述する滑落防止のための条件が確保されるものとする。
【００３５】
枕本体部２は、内部に空気より重い充填物４が充填され、当該充填物４を被覆し成形する被覆部５を有する。
【００３６】
充填物４は特にその種類や形状については、制限はなく、そば殻、プラスチックビーズ、羽毛、綿材、ウレタンスポンジ、その他の可撓性のフォーム部材など広く枕に使用可能なものを利用することができる。
【００３７】
被覆部５は、布、合成樹脂シートなどで構成された袋状の部材であり、充填物４を被覆して枕本体部２の形状を成形する。被覆部５は枕１の用途に応じて全体が同じ材料で構成されていなくてもよく、後述するように、例えば、起床式ベッド１００との接触面６のみを部分的に異なる材質で構成してもよい。被覆部５を構成する材料としては、木綿、絹などの各種天然繊維、その他の合成繊維などの布を好適に用いることができる。
【００３８】
滑落防止部３は、枕本体部２の一辺に付着して設けられるシート状の部材であり、可撓性でベッド上側面１０２に浮き上がらずに接するような素材が好ましく、滑落防止部３からは連続してその最終端は自由端として下垂部３ａとなっている。滑落防止部３および下垂部３ａは、被覆部５と同じ材料で構成されていてもよいし、別素材で構成されていてもよいが、その材料特性とともに大きさは後述する滑落防止のための条件が確保されるものとする。滑落防止部３および下垂部３ａは、一体として構成されており、滑落防止部３が起床式ベッド１００（上側面他端角部１０３）から垂れ下がる部分を下垂部３ａとしている。なお、下垂部３ａの長さについては、使用者の体格や座高に応じたベッドにおける枕の配置位置を勘案して上側面他端角部１０３から垂下するに足りる十分な長さを有するように構成することもできるが、必要以上に長くして枕の自在な位置移動性を阻害する必要はない。
【００３９】
なお、図１に示す滑落防止部３および下垂部３ａの間の破線については、別部材であることを意味するものではなく、図３および図４に示すように破線部分より先端側が起床式ベッド１００（上側面他端角部１０３）から垂れ下がる部位であることを示すものであるにすぎない。後述するように、滑落防止部３の滑落防止効果に加えて、下垂部３aの異なる力学的要因により滑落防止効果が増強されることを示すため、構成部位を区別したものである。また図１においては、下垂部３aの自由端は枕本体部２への付着辺と平行な直線としているが、平行でない直線や曲線を含む自由端であってもよい。
【００４０】
本実施形態にかかる枕１は、上記の通り、ベッド面と枕との凝着力も含めた摩擦力およびベルト理論に基づく摩擦増強効果を利用して起床式ベッド１００からの滑落を防止するためのものであるが、滑落防止のための滑落防止部３および下垂部３aに、ベッド１００に固定するためのピン、フックなどの係止部材や面ファスナーなどの固定部材を設ける必要はなく、枕１の用手的な移動は自由である。このため、ベッドが平坦に戻された場合には、滑落防止部３および下垂部３aを垂らさずに枕本体部の方向へ反転または巻くように被せれば、枕の位置や配置方向も自由自在であり、就眠時の頭部保持枕だけでなく、体位変換時の背面支持枕や、下肢浮腫予防用の下腿挙上枕などにも使用でき、枕の多機能性に支障をきたすことはない。また、ピン、フック、面ファスナーなどにホコリや毛髪が溜まる等の衛生上の問題は生じなく、洗濯、消毒、滅菌処理などにおいても支障をきたすものではない。
【００４１】
本実施形態にかかる枕１の全重量は、利用者の利便性などに応じて適宜充填物４の種類や量などにより調整することができるが、後述する枕の滑落防止条件が確保されたものとする。
【００４２】
次に本実施形態の枕が滑落防止できる条件について、上述した論拠に基づき、図４を参照しながら説明する。まずは、枕本体部に作用する力について説明する。
【００４３】
空気より高比重の充填物を有する枕１を背上げ可能なベッドで用いるとき、重量Ｇ1の枕本体部２が滑落しない背上げ最大角度θまでベッド背上げ面を傾動させたとき、枕本体部２がベッド面方向に沿って滑落しようとする力をＤ1とすると、
Ｄ1＝Ｇ1・sinθ−−−−−−−（７）
となる。
【００４４】
ベッド面１０１と枕本体部との接触面６の摩擦係数をμ1，凝着力ｗ1、ベッド上側面と滑落防止部３および下垂部３ａの接触面の摩擦係数をμ2、凝着力をｗ2として、枕本体部２の滑落を抑止しようと作用する力を列挙すると、
枕本体部２とベッド面１０１との凝着力を含む摩擦力Ｆ1、
滑落防止部３とベッド上側面１０２との凝着力を含む摩擦力Ｆ2、
滑落防止部３がその重量Ｇ2により最上端角部１０４を跨いでベッド上側面に沿って枕本体部とは反対側に下降しようとする力Ｈ1、
下垂部３ａがその重量Ｇ3によってベッドの上側面他端角部１０３を介して滑落防止部３に及ぼす引っ張り力Ｈ2、
が考えられ、
Ｆ1、Ｆ2は、非特許文献１（３２頁の式および図参照）に記載された凝着力を含む摩擦力の理論式である上述の（１）式から、
Ｆ1＝μ1・（Ｇ1・cosθ＋ｗ1）−−−−−−−（８）
Ｆ2＝μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）−−−−−−−（９）
とされる。
Ｈ1＝Ｇ2・cosθである、
Ｈ2は、オイラーのベルト理論に拠り（指数式のときはθの単位はラジアン）、
Ｈ2＝ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3となる。
なお、ここでのθは上側面他端角部１０３のベルト巻角θを指すが、これは図４に示したようにベッド上側面１０２への垂線と下垂部３ａの下垂面への垂線とのなす角であり、すなわち背上げ角θに等しい。
これらＦ2、Ｈ1、Ｈ2が合計されて、ベッドの最上端角部１０４を介して枕本体の滑落防止部の付着部にかかる滑落防止力Ｈ3は、最上端巻角＝π/２ラジアンであることより、オイラーのベルト理論に拠り、
Ｈ3＝ｅｘｐ（μ2・π／２）・（Ｆ2＋Ｈ1＋Ｈ2）
これらより、枕本体部の滑落を抑止しようと作用する力をＤ2とすると、
Ｄ2＝Ｆ1＋Ｈ3
＝Ｆ1＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（Ｆ2＋Ｈ1＋Ｈ2）
＝μ1・（Ｇ1・cosθ＋ｗ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
＝
μ1・Ｇ1・cosθ＋μ1・ｗ1＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
【００４５】
すなわち、古典的なアモントン−クーロンの法則に基づく滑落抑止力μ1・Ｇ1・cosθに加えて、非特許文献１、２に記載されている現代の凝着力を含む摩擦力の理論からは、
μ1・ｗ1＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
のすべて正の項の和に相当する力が作用することが、より真実性をもつことが解る。またそのうちには本発明の最上端角部１０４を跨ぐ滑落防止部２および下垂部３によって、ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の正の項の滑落防止力が含まれていることとなる。
【００４６】
そしてベッド面１０１と枕本体面の素材との接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1、ベッド上側面の素材と滑落防止部および下垂部の素材との接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2、とすると、
ｗ1＝Ｓ1・Ｖ1
ｗ2＝Ｓ2・Ｖ2となり、それらを代入して、
Ｄ2＝μ1・（Ｇ1・cosθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）−−−−−−−（１０）
となる。
これより、面積Ｓ2をもたらす部分すなわち滑落防止部３を設けてさらに接触面積を大きくすることが、滑落防止効果の増大につながる。
【００４７】
また下垂部３ａが、その重量Ｇ3が比較的軽量であったとしても、ベッドの上側面他端角部１０３を越えて垂らすことにより、滑落防止部３の浮き上がりを抑えてベッド上側面１０２への接触をより確実化する。さらに下垂部３ａの自重Ｇ3が滑落防止部３に及ぼす引っ張り力を示すＨ2＝ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3の式においてのθは上側面他端角部１０３のベルト巻角であるが、この角は図４、図５のように上側面への垂線と下垂部３ａの下垂面への垂線とのなす角であり背上げ角度θに等しく、背上げ角度θが大きくなるほど指数関数的に増大し、効果的な滑落防止力を付与していることが解る。
【００４８】
枕本体部２が滑落しない各部位の材料条件としては、
Ｄ1＜Ｄ2と不等式を設定し、（７）式、（１０）式を代入することにより
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）−−−（１１）
となり、この条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されている枕１であれば、θの角度までは滑落しないことになる。
【００４９】
また、本実施形態における図３の例のように、枕１の幅寸法Ａが、ベッド１００の横幅に相当する長さを有しておれば、使用患者の寝返りや体位変換にて頭頚部が枕から落ちることが少なくなると同時に、枕本体部２および滑落防止部３のベッドとの接触面積Ｓ1、Ｓ2をベッド幅内で最大限に近く大きくすることができ、滑落防止効果を得るにあたって有利となる。
【００５０】
図５は、図４よりもベッド背上げ傾斜角度θを大きくして示してあるが、本実施形態における枕１は、可撓性の滑落防止部３が、ベッドの最上端角部１０４を跨いでベッド上側面１０２に接して配置されると同時に、ベッド上側面他端角部１０３を越えて下垂部３ａとして垂らされるため、オイラーのベルト理論によれば、ベッド最上端角部１０４と上側面他端角部１０３との二つの巻角によって、すなわち、まず上側面他端角部１０３によりＨ2＝ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3となり、さらにベッド最上端角部１０４によりＨ3＝ｅｘｐ（μ2・π／２）・（Ｆ2＋Ｈ1＋Ｈ2）となり、２段階的に摩擦力増強効果もたらされる結果となり有利である。
【００５１】
また図４と図５を比較すると、本実施形態では、背上げ角度θが大きくなるにつれて、オイラーのベルト理論により上述したＨ2＝ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3の式において、（背上げ角度θに等しい）巻角θの増大によりＨ2は増強し、下垂部３ａによる滑落防止効果が高まることが説明される。
【００５２】
ここで凝着力ｗ1、ｗ2の主因は、非特許文献１（４９〜５４頁参照）によれば、対向接触面の素材それぞれに含まれる微小な水分との間に働く表面張力および微小な水分架橋に伴うラプラス圧力によるものと考えられている。非特許文献３（２３〜２４頁の図・表参照）によると、木綿布は常温２５℃で水分率（重量中の水分重量比）約８．５％の吸湿性をもつとされ、木綿布同士の対向接触面であれば効果的な凝着力がもたらされると考えられる。なお、ファンデルワールス分子間力や静電気力も作用は否定できないが、非特許文献１（４９〜５４頁参照）によると該分子間力や静電気力は凝着力の主因ではないと考えられている。
【００５３】
静電気力は、ベッドや枕では髪の毛が引き付けられたりする要因となり、寝具においては好まれないことが多く、本発明で利用する凝着力が静電気を主因とするものではないことは有利である。たとえば、本発明の一例として用いられる吸湿性を有する木綿などの布であればベッド面と滑落防止部の接触により帯電しても木綿布の水分を通じて直ぐに漏洩して静電気力は貯留し難く、好適である。
【００５４】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態にかかる枕カバー１０の構成を模式的に示す斜視図である。本実施形態にかかる枕カバーは、所定の大きさの枕７の周囲に取り付け、カバー付き枕１１として使用するものである。本実施形態にかかる枕カバー１０は、第１実施形態にかかる枕と同様に、上半身部分が手動又は電動により起き上がる起床式ベッド１００と供に用いられる。
【００５５】
枕カバー１０は、枕７を収容する枕収納部１２と、枕収納部１２の一辺に設けられた滑落防止部１３と、滑落防止部１３から連続して自由端に至る下垂部１３ａを備えている。
【００５６】
枕収容部１２は、枕７の大きさに応じた布、合成樹脂シートなどで構成され、図６に示すように、内部に枕７を収容可能な筒状や袋状などに構成される。
【００５７】
滑落防止部１３は、枕収容部１２の一辺に付着して設けられるシート状の部材であり、滑落防止部１３からは連続して下垂部１３ａが設けられている。下垂部１３ａは、その最終端は自由端となっている。滑落防止部１３および下垂部１３ａは、枕収容部１２と同じ材料で構成されていてもよいし、別素材で構成されていてもよい。また、その大きさは後述する滑落防止のための接触面積を確保することができるものであればよい。なお図６においては、下垂部１３aの自由端は枕収納部１２への付着辺と平行な直線としているが、平行でない直線や曲線を含む自由端であってもよい。
【００５８】
本実施形態にかかる枕７と枕カバー１０の合計重量は、利用者の利便性などに応じて適宜調整することができるが、後述する滑落防止のための条件が確保されたものとする。
【００５９】
本実施形態にかかる枕カバー１０の枕収納部１２内に枕７を収納したカバー付き枕１１は、第１実施形態にかかる枕１と同様に、枕７と枕収納部１２の合計重量をＧ1、滑落防止部１３の重量をＧ2、下垂部１３aの重量をＧ3、ベッド面と枕収納部１２との摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1、ベッド上側面の素材と滑落防止部１３および下垂部１３aの素材との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2、とすると、前述の（１１）式が適用され、
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されている枕７および枕カバー１０であれば、θの角度までは滑落しないことになる。
【００６０】
本実施形態にかかる枕カバー１０は、枕カバー１０の枕収納部１２に枕７を収納し、枕カバー１２の一辺上に付着した可撓性シート状の滑落防止部１３をベッドの最上端角部を跨いでベッド上側面に接して該ベッド上側面他端角部を越えて垂らして配置する方式とすることによって、枕本体の滑落防止とともに、枕本体の汚れ防止、耐久性向上が得られる。またカバー素材を選択することによって、使用者の体感の向上などが期待される。さらに、単一の枕７に対して滑落防止部の素材・面積などを調節した複数の枕カバーを準備することにより，滑落防止効果の調節が可能である。
【００６１】
（実施例）
第１実施形態にかかる「枕とベッド接触面間の凝着力がどの程度の作用なのか」を検証するため、次に示す実験を行なった。
【００６２】
ここでは、３２ｃｍ×６０ｃｍ×７ｃｍの大きさで重量２００ｇのウレタンスポンジを基底として５３ｇのタオルを０〜１２枚積層して重量調節をして枕充填物とした。この充填物を被覆部で収容して、被覆部と滑落防止部および下垂部を同質の綿布で合計１９３ｇで作成し、枕充填物を含めた総重量をＧとして枕モデルを作成した。まず、滑落防止部および下垂部は垂らさずに反転して枕本体部に被せた形で、ベッド背上げ角度を調節して、滑落開始直前角度θを計測し、それから算出されるｓｉｎθ、ｃｏｓθ、Ｇ・ｓｉｎθ、Ｇ・ｃｏｓθを以下の表１に示した。
【００６３】
【表１】
2019051003.tif 000003
【００６４】
そして、Ｇ・ｃｏｓθをＸ軸にＧ・ｓｉｎθをＹ軸として、図示すると図７のようになり、Ｙ＝０．６９・Ｘ＋２５８の式に線形近似（Ｒ2＝０．９９）される。すなわち、
Ｇ・ｓｉｎθ＝０．６９・Ｇ・ｃｏｓθ＋２５８
となり、これを前述の（５）式の係数および加算項と比較することより
μ＝０．６９−−−−−−−（１２）
Ｗ＝２５８−−−−−−−（１３）
とみなすことができる。
【００６５】
すなわち枕の重量に関わらず枕カバーの綿布とベッドシーツの綿布の接触面間に２５８ｇの凝着力を要因とした滑落抑止力が作用することが理解される。そして単位面積あたりの凝着力Ｖは（２）（６）（１２）（１３）式より、
Ｖ＝Ｗ／（μ・Ｓ）＝２５８ｇ／（０．６９×３２ｃｍ×６０ｃｍ）＝０．１９５ｇ／ｃｍ2−−−−−−−（１４）
となる。
従って、枕収納部に付着してベッド最上端角部を跨いでベッド上側面に接する綿布からなる滑落防止部を設けることによる接触面積の増大分をΔＳとすると、滑落防止部によりΔＳ・Ｖの凝着力が枕の滑落防止効果として追加付与されることとなる。
【００６６】
そうした考えに基づき、この枕モデルにおいて滑落防止部および下垂部を垂らすことにより、図８のグラフに示されるように上記の枕重量３９３ｇ〜１０２９ｇの範囲ではベッド構造上の背上げ最大角度７５度まで、枕は滑落しなかった。
【００６７】
それでは、「この枕モデルでは、何ｇまでの枕本体部であれば、最大背上げ角度（θ＝７５度）まで滑落防止効果が得られるのか」を検討した。ここでは枕充填物を含めた枕本体部のベッド接触面は横幅６０ｃｍ縦幅３２ｃｍ（Ｓ1＝１９２０ｃｍ2）で、滑落防止部は横幅６０ｃｍ縦幅１２ｃｍ（Ｓ2＝７２０ｃｍ2）、下垂部は横幅６０ｃｍ縦幅６ｃｍで枕被覆部と同素材であり、それぞれの縫製構造上から、各部分の重量は縦幅の比となり枕被覆部は１９３ｇ×３２／（３２＋１２＋６）＝１２４ｇ、滑落防止部はＧ2＝１９３ｇ×１２／（３２＋１２＋６）＝４６ｇ、下垂部はＧ3＝１９３ｇ・６／（３２＋１２＋６）＝２３ｇとなり、また（１２）式よりμ1＝μ2＝μ＝０．６９、（１４）式よりＶ1＝Ｖ2＝Ｖ＝０．１９５であり、ｓｉｎθ＝ｓｉｎ（７５°）＝０．９６６、ｃｏｓθ＝ｃｏｓ（７５°）＝０．２５９、指数関数内ではθ＝π・７５／１８０（ラジアン）であることより、前述の（１１）の不等式すなわち、
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
に各値を代入し、
Ｇ1・０．９６６＜０．６９・（Ｇ1・０．２５９＋１９２０×０．１９５＋２．９６・（０．６９・（４６×０．９６６＋７２０×０．１９５）＋４６×０．２５９＋２．４７×２３）となり、
Ｇ1・０．９６６＜（Ｇ1・０．１７９）＋２５８＋２．９６・（０．６９・（４４．４＋１４０．４）＋１１．９＋５６．８）となり、
Ｇ1・０．９６６＜（Ｇ1・０．１７９）＋２５８＋２．９６・（１２７．５＋６８．７）となり、
Ｇ1・０．９６６＜（Ｇ1・０．１７９）＋２５８＋２．９６・（１９６．２）となり、
Ｇ1・（０．９６６−０．１７９）＜２５８＋５８１となり、
Ｇ1・（０．７８７）＜８３９となり、
Ｇ1＜１０６６、すなわち、この滑落防止用の枕のサイズおよび重量では、枕本体が１０６６ｇまでは７５度の背上げ角度では落下しないこととなる。
【００６８】
更に「背上げ角度θまで滑落しない滑落防止用の枕の製造方法」について述べる。ここでは、まず枕被覆部素材とベッドとの接触面での摩擦係数をμ、荷重に関わらず接触面間に働く凝着力をｗ、単位面積あたりの凝着力をＶとして、μ、ｗ、Ｖの数値を求める方法
を示す。横幅Ａ、縦幅Ｂのベッド接触面積を有する枕において、枕重量Ｐ1のときの背上げベッド上で滑落開始直前の最大背上げ角度θ1を測定し、枕内部の充填物を増減して枕重量Ｐ2のときの滑落開始直前の最大背上げ角度θ2を測定すると、前述の（４）式から、
Ｐ1・ｓｉｎθ1＝μ・（Ｐ1・ｃｏｓθ1＋ｗ）−−−−−−−（１５）
Ｐ2・ｓｉｎθ2＝μ・（Ｐ2・ｃｏｓθ2＋ｗ）−−−−−−−（１６）
この２式からμの導くと
μ＝（Ｐ1・ｓｉｎθ1−Ｐ2・ｓｉｎθ2）／（Ｐ1・ｃｏｓθ1−Ｐ2・ｃｏｓθ2）−−−−−−−（１７）
この右項を（１５）式または（１６）式のμ値として代入してｗを導くと、
ｗ＝Ｐ1・Ｐ2・（ｓｉｎθ2・ｃｏｓθ1−ｓｉｎθ1・ｃｏｓθ2）／（Ｐ1・ｓｉｎθ1−Ｐ2・ｓｉｎθ2）−−−−−−−（１８）
となり、また
Ｖ＝ｗ／（Ａ・Ｂ）−−−−−−−（１９）
であり、以上の算出過程に拠り、μ、ｗ、Ｖの各値が求められる。
【００６９】
この方法を用いて、実際のμ、ｗ、Ｖの各値を求める実験例を示す。横幅Ａが８４ｃｍ
、縦幅Ｂが２４ｃｍのベッド接触面積を有する枕本体部において、枕重量Ｐ1＝４００ｇのときの背上げベッド上で滑落開始直前の最大背上げ角度θ1＝６０度、枕内部の充填物を増減して枕重量Ｐ2＝６６５ｇのときの滑落開始直前の最大背上げ角度θ2＝４６度であった。各値を前述の（１７）式、（１８）式、（１９）式に代入することより、μ＝０．５０、ｗ＝４８８、Ｖ＝４８８／（８４×２４）＝０．２４を算出することができる。このときＸ軸をＰ・ｃｏｓθ、Ｙ軸をＰ・ｓｉｎθとすると、図９のグラフとなる。このグラフと上述の（５）式、（２）式を参照することにより、グラフの傾きがμ＝０．５、Ｙ軸切片がＷ＝μ・ｗ＝０．５０×４８８＝２４４と一致することが確認される。
【００７０】
そして、上記サイズすなわち横幅８４ｃｍ、縦幅２４ｃｍの枕本体部で、被覆部、滑落防止部、下垂部ともに上記のμ、ｗ、Ｖ各値と同じ布素材を用いて、滑落防止枕を、各部
重量Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3を設定して、製造する方法を述べる。θ＝７５度の背上げ角度まで滑落しない枕を目的とするとｓｉｎθ＝０．９６６、ｃｏｓθ＝０．２５９、指数関数内ではθ＝π・７５／１８０（ラジアン）であり、枕本体部の被覆部素材と滑落防止部および下垂部を同素材とすることによりμ＝μ1＝μ2＝０．５０、Ｖ＝Ｖ1＝Ｖ2＝０．２４となり、またＳ1＝８４×２４＝２０１６、Ｓ2＝（使用しているベッド上側面の高さ）×８４＝１２×８４＝１００８であり、これらの各値を前述の（１１）の不等式すなわち
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
に代入すると、
Ｇ1・０．９６６＜０．５０・（Ｇ1・０．２５９＋２０１６×０．２４）＋ｅｘｐ（０．５０・π／２）・（０．５０・（Ｇ2・０．９６６＋１００８×０．２４）＋Ｇ2・０．２５９＋ｅｘｐ（０．５０・π・７５／１８０）・Ｇ3）
したがって、
Ｇ1＜６０６+１．９５・Ｇ2＋５．０２・Ｇ3
この不等式が導かれたうえでは、Ｇ1、Ｇ2、Ｇ3の重量バランス設定は容易である。すなわちＧ2、Ｇ3を設定すればＧ1の許容重量範囲が解ることとなる。一例としてＧ2＝６４ｇの滑落防止部、Ｇ3＝３２ｇ（Ｇ2の半量）の下垂部を設けることにより、
Ｇ1＜６０６+１．９５×６４＋５．０５×３２＝８９２
となり、枕本体部重量Ｇ1を８９２ｇ未満とすれば、ベッドの最大背上げ角度７５度まで滑落しない枕を製造することが可能となる。このＧ1、Ｇ2、Ｇ3の重量バランス設定による枕は、本発明の滑落防止効果を備えると共に、就寝用枕としての適度な重量での枕安定性、および多機能な枕としての用手的な位置移動性をも備えた、実用的な枕と成りうるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明は、医療産業、介護福祉産業、健康産業、日常生活産業などで、背上げベッドでも滑落しにくい枕、およびそれに使用される枕カバーとして、広く利用される。
【符号の説明】
【００７２】
１，７  枕
２  枕本体部
３，１３  滑落防止部
３ａ，１３ａ  下垂部
４  充填物
５  被覆部
６  接触面
１０  枕カバー
１１  カバーつき枕
１２  枕収納部
１００  ベッド
１０１  ベッド面
１０２  ベッド上側面
１０３  上側面他端角部
１０４  最上端角部
Ａ  横幅
Ｄ1  枕本体部がベッド面方向に沿って滑落しようとする力
Ｄ2  枕本体部の滑落を抑止しようと作用する力
Ｆ1 枕本体部とベッド面との凝着力を含む摩擦力
Ｆ2 滑落防止部とベッド上側面との凝着力を含む摩擦力
Ｇ1 枕本体部の重量
Ｇ2 滑落防止部の重量
Ｇ3 下垂部の重量
Ｈ1 滑落防止部が、その重量によりベッド上側面に沿って枕本体部とは反対側に下降しようとする力
Ｈ2 下垂部の重量によって滑落防止部に及ぼす引っ張り力
Ｈ3 枕本体部への滑落防止部の付着部にかかる滑落防止力
【図１】
2019051003.tif 000004
【図２】
2019051003.tif 000005
【図３】
2019051003.tif 000006
【図４】
2019051003.tif 000007
【図５】
2019051003.tif 000008
【図６】
2019051003.tif 000009
【図７】
2019051003.tif 000010
【図８】
2019051003.tif 000011
【図９】
2019051003.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月23日(2017.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
すなわち、古典的なアモントン−クーロンの法則に基づく滑落抑止力μ1・Ｇ1・cosθに加えて、非特許文献１、２に記載されている現代の凝着力を含む摩擦力の理論からは、
μ1・ｗ1＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
のすべて正の項の和に相当する力が作用することが、より真実性をもつことが解る。またそのうちには本発明の最上端角部１０４を跨ぐ滑落防止部３および下垂部３ａによって、ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・sinθ＋ｗ2）＋Ｇ2・cosθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の正の項の滑落防止力が含まれていることとなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
更に「背上げ角度θまで滑落しない滑落防止用の枕の製造方法」について述べる。ここでは、まず枕被覆部素材とベッドとの接触面での摩擦係数をμ、荷重に関わらず接触面間に働く凝着力をｗ、単位面積あたりの凝着力をＶとして、μ、ｗ、Ｖの数値を求める方法
を示す。横幅Ａ、縦幅Ｂのベッド接触面積を有する枕において、枕重量Ｐ1のときの背上げベッド上で滑落開始直前の最大背上げ角度θ1を測定し、枕内部の充填物を増減して枕重量Ｐ2のときの滑落開始直前の最大背上げ角度θ2を測定すると、前述の（４）式から、
Ｐ1・ｓｉｎθ1＝μ・（Ｐ1・ｃｏｓθ1＋ｗ）−−−−−−−（１５）
Ｐ2・ｓｉｎθ2＝μ・（Ｐ2・ｃｏｓθ2＋ｗ）−−−−−−−（１６）
この２式からμを導くと
μ＝（Ｐ1・ｓｉｎθ1−Ｐ2・ｓｉｎθ2）／（Ｐ1・ｃｏｓθ1−Ｐ2・ｃｏｓθ2）−−−−−−−（１７）
この右項を（１５）式または（１６）式のμ値として代入してｗを導くと、
ｗ＝Ｐ1・Ｐ2・（ｓｉｎθ2・ｃｏｓθ1−ｓｉｎθ1・ｃｏｓθ2）／（Ｐ1・ｓｉｎθ1−Ｐ2・ｓｉｎθ2）−−−−−−−（１８）
となり、また
Ｖ＝ｗ／（Ａ・Ｂ）−−−−−−−（１９）
であり、以上の算出過程に拠り、μ、ｗ、Ｖの各値が求められる。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月26日(2018.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕であって、
内部に空気より重い充填物が充填されている枕本体部と、
前記枕本体部の一辺に設けられ、枕本体部よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される可撓性シート状の滑落防止部と、該滑落防止部から連続して該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を備え、
前記枕本体部の重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、（Ｇ2＋Ｇ3）は、Ｇ1／（Ｇ2＋Ｇ3）が４．７〜１３．９となる重量比を有し、かつ、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする枕。
【請求項２】
前記滑落防止部および下垂部が吸湿性の布であることを特徴とする、請求項１に記載の枕。
【請求項３】
前記枕本体の最大辺および滑落防止部と下垂部が、ベッドの横幅に相当する長さを有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の枕。
【請求項４】
ベッド接触面積Ｓ1、重量Ｇ1であり、内部に空気より重い充填物が充填されている枕本体部において、
前記枕本体部の一辺に、ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される重量Ｇ2の可撓性シート状の滑落防止部を設け、さらに前記滑落防止部から連続した最端部が該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる重量Ｇ3の下垂部を設け、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、（Ｇ2＋Ｇ3）は、Ｇ1／（Ｇ2＋Ｇ3）が４．７〜１３．９となる重量比を有し、
Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
の不等式にＳ1、μ1、Ｖ1、μ2、Ｖ2、θの各値を代入し、前記不等式の成り立つＧ1、Ｇ2、Ｇ3の重量配分およびＳ2の大きさを設定して、背上げ角度θまでの滑落を防止した枕を製造する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第１態様によれば、上半身を背上げ可能な起床式ベッドに使用される枕であって、
内部に空気より重い充填物が充填されている枕本体部と、
前記枕本体部の一辺に設けられ、枕本体部よりも軽量で前記ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される可撓性シート状の滑落防止部と、該滑落防止部から連続して該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる下垂部を備え、
前記枕本体部の重量をＧ1、前記滑落防止部の重量をＧ2、前記下垂部の重量をＧ3とし、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、接触面積をＳ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、（Ｇ2＋Ｇ3）は、Ｇ1／（Ｇ2＋Ｇ3）が４．７〜１３．９となる重量比を有し、かつ、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）の条件を満たすＧ1、Ｇ2、Ｇ3、μ1、Ｓ1、Ｖ1、μ2、Ｓ2、Ｖ2の材料で構成されていることを特徴とする枕を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第２態様によれば、前記滑落防止部および下垂部が吸湿性の布であることを特徴とする第１態様の枕を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第３態様によれば、前記枕本体の最大辺および滑落防止部と下垂部が、ベッド
の横幅に相当する長さを有していることを特徴とする、第１又は第２態様の枕を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の第４態様によれば、ベッド接触面積Ｓ1、重量Ｇ1であり、内部に空気より重い充填物が充填されている枕本体部において、
前記枕本体部の一辺に、ベッドの最上端角部を跨いでベッドの上側面に接して配置される重量Ｇ2の可撓性シート状の滑落防止部を設け、さらに前記滑落防止部から連続した最端部が該ベッドの上側面他端角部を越えて自由端として垂らされる重量Ｇ3の下垂部を設け、該枕本体部とベッド面との接触面での摩擦係数をμ1、単位面積あたりの凝着力をＶ1とし、ベッド上側面と滑落防止部および下垂部との摩擦係数をμ2、接触面積をＳ2、単位面積あたりの凝着力をＶ2として、ベッド上で枕本体部が滑落しない背上げ最大角度をθとすると、
（Ｇ2＋Ｇ3）は、Ｇ1／（Ｇ2＋Ｇ3）が４．７〜１３．９となる重量比を有し、Ｇ1・ｓｉｎθ＜μ1・（Ｇ1・ｃｏｓθ＋Ｓ1・Ｖ1）＋ｅｘｐ（μ2・π／２）・（μ2・（Ｇ2・ｓｉｎθ＋Ｓ2・Ｖ2）＋Ｇ2・ｃｏｓθ＋ｅｘｐ（μ2・θ）・Ｇ3）
の不等式にＳ1、μ1、Ｖ1、μ2、Ｖ2、θの各値を代入し、前記不等式の成り立つＧ1・Ｇ2・Ｇ3の重量配分およびＳ2の大きさを設定して、背上げ角度θまでの滑落を防止した枕を製造する方法を提供する。