(57)【要約】  ヒトの睡眠を改善するシステム及び方法が開示され、上記システムは、複数の個々に制御可能な熱的に調節可能な区画と、複数の温度センサであり、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが上記寝具レイヤにわたって分散される、温度センサと、各熱的に調節可能な区画の加熱力を制御する手段であり、上記システムは身体の存在が検出された熱的に調節可能な区画の加熱力を制御するように構成される、手段と、を含む寝具レイヤを含む。上記方法は、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出するステップと、身体の存在が検出された各個々の熱的に調節可能な区画の加熱及び冷却を制御するステップと、を含む。上記方法を実行するコンピュータプログラム製品もまた開示される。
2015501678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒトの睡眠を改善する方法であって、
‐  寝具レイヤの上又は下にいる前記ヒトの身体の位置を検出するステップであり、前記寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画群と複数の温度センサ群とを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが前記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つが別個に制御されることができる、ステップと、
‐  前記熱的に調節可能な区画群の温度が事前設定された温度に調節されるように、前記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つを制御するステップと、
‐  前記ヒトの身体の部位が存在する領域内の各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度において維持されるように、前記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記寝具レイヤの上又は下にいる前記ヒトの身体の位置は、前記複数の温度センサ群が、温度が他の区画群よりも速く上昇するところ、前記寝具レイヤの他の熱的に調節可能な区画群と比較して、設定温度を維持するために必要とされる電力がより少ないところ、及び実際の温度が前記設定温度を上回っているところの区画群を含むグループから選択された熱的に調節可能な区画群を識別するために使用されるので、検出される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
当該方法は、温度上昇、及び／又は設定温度を維持するために必要とされる電力を記録するステップを含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記設定温度は約２８℃乃至３５℃の間の温度に設定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
熱の調節についての手続きが、前記ヒトの身体の存在が検出されないところの熱的に調節可能な区画群について、及び前記ヒトの身体が検出されたところの熱的に調節可能な区画群について、異なる、請求項１乃至４のうちいすれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ヒトの睡眠を改善するシステムであって、複数の熱的に調節可能な区画群、複数の温度センサ群を含む、寝具レイヤを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが前記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度が別個に制御されることができ、当該システムは、前記熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御する手段を含み、当該システムは、前記寝具レイヤの上又は下にいる前記ヒトの身体の位置が検出されることができるように構成され、各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度のうちいずれか１つが制御されることができる、システム。
【請求項７】
前記寝具レイヤはベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記寝具レイヤは加熱手段を含み、前記加熱手段は好ましくは電熱線であり、前記温度センサ群は前記加熱手段の間に配置される、請求項６又は請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記寝具レイヤは冷却手段又は加熱手段を含み、前記冷却手段又は加熱手段は管及び溝を含むグループから好ましくは選択され、前記温度センサ群は前記冷却手段の間に配置される、請求項６乃至８のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記寝具レイヤは少なくとも１つの熱的に調節可能な区画を含む、請求項６乃至９のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記寝具レイヤは複数の個々に制御可能な熱的に調節可能な区画群を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
当該システムは、前記熱的に調節可能な区画群の加熱力及び冷却力を制御する手段が前記熱的に調節可能な区画群の冷却力を制御することができるように構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
当該システムは、前記ヒトがベッドから出たときに警報を引き起こすように構成される、請求項６乃至１２のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
当該システムは、ヒトがベッドから出た時を記録するように構成される、請求項６乃至１３のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
当該システムは、前記ヒトがベッドから出てから、事前設定された時間の後、加熱を自動的にオフに切り替えるように構成される、請求項６乃至１４のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
当該システムは、夜間に前記ヒトの動きを記録するように構成される、請求項６乃至１５のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
当該システムは、前記寝具レイヤの温度以外の少なくとも１つの局所的なベッド環境特性を調節するように構成され、温度以外の前記局所的なベッド環境特性は、マットレスの剛性、寝室の照明、影の位置付け、背景音楽の大きさ、環境温度、通気の度合、及び寝具素材の断熱特性を含むグループから好ましくは選択される、請求項６乃至１６のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、寝具レイヤの上又は下にある身体の位置を検出するアルゴリズムを含み、前記アルゴリズムは、設定温度と、室温と、人間の代謝率と、皮膚温と、ヒトの存在の有無による温度変化の差異、ヒトの存在の有無による設定温度を維持するための電力消費の差異、及び前記複数の温度センサ群のうちの各１つについての実際の温度のうち少なくとも１つとを含むグループのうち少なくとも１つについての事実を用いる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調節可能な寝具レイヤ（bedding  layers）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッドにおいて皮膚温がより高いことはベッドで眠るヒトの睡眠にプラスの効果を与えることを、科学的な研究が証明している。ベッドを温めて皮膚温をわずかに上昇させることが、より速い寝入り、より少ない夜間の目覚め、より長い睡眠時間、及びより深い睡眠をもたらすことを、科学的な研究が示している。
【０００３】
多くの人々が不眠に悩まされている。成人の６５％が不眠を経験し、その成人らはよく眠れないことが週に２晩を上回ると述べていることを、２００８年の米国での調査が明らかにした。これらのヒトは、理由を尋ねられたとき、他の理由の中でも、足が冷える、及び／又は夜間に暖かすぎるか若しくは寒すぎるかのいずれかであると述べた。
【０００４】
ベッド内の温度を上昇させる電気毛布が周知であり、すでに数十年にわたって存在している。しかしながら、従来の電気毛布の主な欠点は、その温度が制御されないという事実である。一定の電力入力が適用され、一部の毛布について、その電力設定はいくつかの離散的な段階の中で変化させることができる。しかしながら、電力設定のこのような変化は、例えばベッドの上部における追加の毛布の存在、ベッド内の利用者の種々の代謝、又は室温などの他の状態を考慮しない。したがって、電気毛布の利用者はしばしば、ベッドが夜間に加熱され過ぎたという不平を言う。
【０００５】
米国特許第４，４３３，０６２号（特許文献１）は、利用者の就寝又は起床を検出する人体検出手段によりベッド内の人体の存在を検出することができるシステムを記載している。人体検出手段は、いずれかの圧力を感知可能であるか、又は生きている人体の存在又は不在に応じた温度信号を用いるシステムであってよい。事前設定された温度が、利用者が起きたときに利用者が再び寝入ることが可能となるように、自動的に上昇される。事前設定された、より高い温度が、利用者がベッドに入り利用者の身体の存在が検出されたとき、自動的に下降される。
【０００６】
米国特許出願公開第２００９／００９９６３１  Ａ１号（特許文献２）は、患者の広げた腕又は他の身体部位を覆うように形成されることができる複数区画の電熱毛布を開示している。上記毛布は、２つの本体部部分と接続ブリッジとを含む。電力制御部が、上記本体部部分のうち１つの中の温度センサに基づいて、双方の本体部部分内の加熱素子に電力を供給することができる。温度センサは、常に患者の皮膚に直接接触するように、位置付けられる。上記毛布は最大で２つの温度センサを含み、温度統制が過加熱を回避するようにしている。
【０００７】
さらに、電気毛布において、熱は、実際に加熱を必要とする領域だけに供給されることに代わり、ベッド全体に一様に供給される。眠っているヒトの足に対して別個の加熱区画を有する毛布が存在するが、この場合もやはり、温度制御ではなく固定された加熱力のみを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，４３３，０６２号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００９９６３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ベッド内部の温度のより良好な調節を提供し、ヒトの睡眠を改善する、寝具レイヤ（bedding  layer）の必要性が存在する。
【００１０】
より具体的には、眠っているヒトの身体の部位が個々の加熱区画の上又は下に存在しているかどうかの実際について責任を負っている寝具の個々の区画の温度制御を別個に調整することが望ましい。したがって、センサと身体との間の直接接触の必要性なく、ベッドに横たわる身体の部分を検出することが有利であろう。一解決法が、市販されている圧力感知マットを使用することであり得る。上記のような圧力感知マットは横たわるヒトの身体の下に置かれ、上記マットは２次元の圧力分布を検出する能力がある。
【００１１】
しかしながら、上記のようなマットは、高価であり、可撓性が限られ湿気をまったく通さないプラスチックのような材料から作られるので横たわるには快適でない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、寝具レイヤ内の温度センサを用いて、ベッドの中のヒトの存在、及び／又は上記ヒトがベッドの中に存在するときのベッド内のヒトの身体の位置を検出する。
【００１３】
本発明の第１の態様において、１つの目的がヒトの睡眠を改善する方法を提供することである。上記方法は、
‐  寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の存在及び／又は位置を検出するステップであり、上記寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画群と複数の温度センサ群とを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが上記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つが別個に制御されることができる、ステップと、
‐  上記熱的に調節可能な区画群の温度が事前設定された温度に調節されるように、上記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つを制御するステップと、
‐  上記ヒトの身体の部位が存在する領域内の各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度において維持されるように、上記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含む。
【００１４】
本発明の第２の態様において、１つの目的がヒトの睡眠を改善するシステムを提供することであり、上記システムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の存在及び／又は位置を検出することができ、個々の熱的に調節可能な区画群の各々の領域内のヒトの身体の部位の存在又は不在について責任を負いながら、寝具レイヤ内に存在する個々の熱的に調節可能な区画群の温度を制御する。それにより、ヒトの身体の部位の存在又は不在に依存して、ベッド環境の種々の部分の温度制御においてバリエーションを有することが可能となる。温度調節、例えば、個々の熱的に調節可能な区画群の加熱又は冷却は、ヒトがベッドの中で動き、その身体の位置を変化させるにつれて、夜間にオフ又はオンにすることができる。
【００１５】
上記システムは、複数の熱的に調節可能な区画群、複数の温度センサ群を含む、寝具レイヤを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが上記寝具レイヤにわたって分散される。上記熱的に調節可能な区画群は、別個に制御されることができ、上記熱的に調節可能な区画群の各々の加熱力を制御する手段は、ヒトの身体の部位が上記熱的に調節可能な区画の領域内に存在するか否かに依存する。
【００１６】
本発明の第３の態様が、ヒトの睡眠を改善するコンピュータプログラム製品を提供することであり、上記コンピュータプログラムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出する専用のアルゴリズムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】システム１００の一実施形態を図示する。
【図２】マットレスの個々の区画Ｎ内の最大温度に基づいて、ベッド内の身体位置を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を、具体的な実施形態に関し、図面を参照しながら説明していくが、本発明はそれらに限定されるものではなくて、特許請求の範囲にのみ限定される。説明される図面は単に概略的であり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、例示目的のため、誇張され、縮尺どおりに描かれていない場合がある。
【００１９】
単数の名詞を参照するときに不定冠詞又は定冠詞、例えば、「１つの（“a”、“an”）」「その（“the”）」が使用される場合、このことは、特に他に何か述べられていない限り、上記名詞の複数を含む。さらに、本説明及び特許請求の範囲の中の用語「第１の」「第２の」「第３の」などは、類似する要素を区別するために使用されており、必ずしも連続の又は経時的な順序を説明するためのものではない。そうして使用される用語は適切な環境下において置き換え可能であること、及び本明細書に記載される本発明の実施形態は本明細書に記載又は図示される以外の順序において動作する能力があることを、理解されたい。さらに、本説明及び特許請求の範囲の中の用語「上部」「底部」「上に」「下に」「超える」などは、説明目的で使用されるものであり、必ずしも相対的位置を説明するためのものではない。そうして使用される用語は適切な環境下において置き換え可能であること、及び本明細書に記載される本発明の実施形態は本明細書に記載又は図示される以外の向きにおいて動作する能力があることを、理解されたい。本説明及び特許請求の範囲において使用される用語「含む」は、その用語の後に列挙される手段に限定されるものと解釈されるべきではない。上記の用語「含む」は、他の要素又はステップを除外するものではない。したがって、「手段Ａ及びＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみから成る装置に限定されるべきではない。上記の表現は、本発明に関して、単に装置の関連構成要素がＡ及びＢであるということを意味する。
【００２０】
本発明の第１の態様に従う方法が、
‐  寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出するステップであり、寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画と複数の温度センサとを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが寝具レイヤにわたって分散され、各々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのうちいずれか１つを別個に制御することができる、ステップと、
‐  熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度に調節されるように、寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのうちいずれか１つを制御するステップと、
‐  ヒトの身体の部位が存在する領域である各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度で維持されるように、寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含む。
【００２１】
用語「熱的に調節可能」は、冷却する、加熱する、及び温度を維持する能力があることを含む。「熱的に調節可能」又は「熱的に調節された」はさらに、環境への熱損失に影響を与えることを含む。
【００２２】
上記方法の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、本発明の第１の態様についてより詳細に説明された実施形態の１つに従う寝具レイヤである。
【００２３】
別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出する方法は、温度上昇、及び／又は設定温度を維持するために要する電力を、記録することを含む。
【００２４】
上記方法において維持すべき設定温度は、好ましくは、約２８℃乃至３５℃の間の温度に設定され得る。温度は、ヒトの身体が寝具レイヤと接触しているところの寝具レイヤの領域において、身体が寝具レイヤと接触していないところの領域と比較して、大分速く上昇する。また、ヒトの身体が寝具レイヤに接触しているところの寝具レイヤの領域において、身体が寝具レイヤに接触していないところの領域と比較して、設定温度を維持するために要する電力は大分少なくなる。熱的に調節可能な区画の各々について、設定温度に対して温度上昇がより速いこと及び／又は設定温度を維持する必要性が低減されたことの検出が、ヒトの身体に接触している区画を決定することに用いられ、したがって寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を決定することに用いられる。
【００２５】
人肌の温度が少なくとも身体のいくらかの部分において約３５．５℃であるため、寝具レイヤのすぐ近くの実際の温度が、温度センサのうち１つ又は複数により決定されるとき、設定温度を上回って上昇するということさえ起こり得る。したがって、実際の温度が約２８℃乃至３５℃の間という設定温度を上回ることの検出が、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を決定することに用いられる。
【００２６】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置は、複数の温度センサを用いて、温度が他の区画より速く上昇するところ、寝具レイヤの他の熱的に調節可能な区画と比較して、設定温度を維持するために必要とされる電力がより少ないところ、及び実際の温度が設定温度を上回っているところの熱的に調節可能な区画を識別することで、決定される。
【００２７】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態において、温度を調節するための力、例えば、加熱力又は冷却力は、高速加熱、高速冷却、設定温度を超える又は下回る温度のオーバーシュート禁止、過加熱禁止、及び過冷却禁止を含むグループから選択されたいずれか１つに達するように調節される。
【００２８】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態において、熱の調節のための手続きが、ヒトの身体の存在が検出されないところの熱的に調節可能な区画について、及びヒトの身体が検出されたところの熱的に調節可能な区画について、異なる。例えば、設定温度は、前者の熱的に調節可能な区画についてより低くすることができ、しかしながらなお特に睡眠中のヒトの動き回りに対して快適な温度範囲内とすることができ、かつ後者の熱的に調節可能な区画についてより高くすることができる。ヒトが睡眠中又は夜間に動き回るときに、そうした動きもまた上記方法の好適な実施形態において検出することができる。この情報は、睡眠の質を決定するために使用することができ、本システムの利用者にフィードバックとして与えることができる。
【００２９】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは、ベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される。
【００３０】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、ベッドレイヤは加熱線を含み、温度センサは上記の電熱線の間に配置される。
【００３１】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは管又は溝を含み、温度センサは上記の管又は溝の間に配置される。好ましくは、寝具レイヤの各熱的に調節可能な区画は、少なくとも１つの管又は溝を含む。少なくとも１つの管又は溝は、冷却媒体及び／又は加熱媒体のための流路を構成する。冷却媒体は、好ましくは、空気及び水を含むグループから選択される。
【００３２】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは、少なくとも１つの冷却可能区画、好ましくは複数の個々に制御可能な冷却可能区画を含む。
【００３３】
本発明の第２の態様に従い、複数の熱的に調節可能な区画、複数の温度センサを含む、寝具レイヤを含むシステムが提供され、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが寝具レイヤにわたって分散され、各々の熱的に調節可能な区画の温度が別個に制御されることができ、上記システムは上記熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御する手段を含み、上記システムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置が検出され、各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度又は冷却速度のうちいずれか１つが制御されることができるように、構成される。
【００３４】
上記システムは、熱的に調節可能な区画の加熱力又は冷却力を制御する手段が、ヒトの身体の部位が上記熱的に調節可能な区画の領域内に存在するかどうかに依存して、熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御することができるように構成される。
【００３５】
上記システムの非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、ベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される。寝具レイヤは、ベッドに横たわっている間にヒトの身体を覆うためにヒトにより用いられるベッドシーツであってよい。この実施形態は、ヒトがどこで眠りたいとしても寝具レイヤを利用することができるという利点を有する。この実施形態の寝具レイヤは、特定のベッドに限定されず、しかしながら、ヒトが休みたい又は眠りたいいかなる他のベッド、ソファ又は同様のものにも移すことができる。
【００３６】
好適な実施形態において、寝具レイヤは毛布又はマットレスである。これらの実施形態において、寝具レイヤは、ヒトが休んでいる又は眠っている間に横たわることを意図された寝具レイヤである。毛布又はマットレスとして構成され、この実施形態に従う寝具レイヤは、ベッドの中のヒトの身体位置のより正確な検出という利点を提供する。
【００３７】
上記システムの、別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは加熱手段、好ましくは電熱線を含み、温度センサは電熱線の間に配置される。加熱可能な毛布について電熱線を用いることが当分野において既知である。寝具レイヤについて複数の電熱線を用いることは、各個々の加熱可能な区画が個々に加熱されることができるように、各個々の加熱可能な区画に個々の電熱線を提供することを可能にする。したがって、この実施形態の寝具レイヤは複数の個々の加熱可能な区画と複数の個々の電熱線とを含み、各個々の加熱可能な区画は少なくとも１つの電熱線を含む。それにより、個々の加熱可能な区画の各々は、電力が上記個々の加熱可能な区画の電熱線に加えられるので、別個に加熱されることができる。
【００３８】
別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは結合された冷却手段及び加熱手段を含む。上記冷却手段及び加熱手段は、好ましくは、管及び溝を含むグループから選択される。水又は空気などの熱伝送媒体を、管又は溝を通じて流れるように強制することができる。温度センサは、加熱手段及び冷却手段の間に配置される。複数の管又は溝を用いることは、複数の個々に熱的に調節可能な区画内で寝具レイヤの分離を可能にする。加熱又は冷却された個々の流体の流れを用いて各溝を扱うことによって、各区画の温度は独立して制御されることができる。
【００３９】
この実施形態の寝具レイヤは複数の温度センサをさらに含み、少なくとも１つの温度センサが各個々の熱的に調節可能な区画について存在し、温度センサの各々は加熱／冷却手段の間に、しかしながら直接接触せずに配置される。この配置は、上記温度センサが配置される熱的に調節可能な区画の領域内の温度を感知し、同時にヒトの身体から来る熱又は上記ヒトの身体の温度を感知するという、最も正確な機会を提供する。加えて、この配置は、ヒトの身体の部位が特定の個々の熱的に調節可能な区画の領域に存在するか否かの正確な決定を可能にする。したがって、この配置は、ベッドの中のヒトの身体位置の良好な空間分解能を可能にする。
【００４０】
上記システムの非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、加熱及び／又は冷却されることができる。好ましくは、寝具レイヤは、複数の熱的に調節可能な区画を含む。寝具レイヤに１つ又は複数の熱的に調節可能な区画を提供し、ベッドの局所気候（microclimate）は、より個々に及び／又はより広い範囲にわたって調節されることができる。この実施形態は、冷却可能な区画が、ヒト又は身体部位の存在が検出されたときに限り冷却されるので、冷却のために必要とされるエネルギーの量を減少させるという利点を有する。この実施形態はさらに、環境温度が、ベッドを加熱することを任意のヒトが不快であると考えるであろうというものである場合において、システムの利用を可能にする。ある好適な実施形態において、複数の冷却可能な区画は、個々に制御されることができる。上記実施形態は、寝具レイヤが、寝具レイヤの空間的に区別可能な冷却を、好ましくはヒトの身体の部位が冷却可能な区画の領域内に存在するか否かに依存して可能にするという利点を提供する。
【００４１】
上記システムの一実施形態において、各個々の熱的に調節可能な区画は、個々に制御可能な冷却可能な区画でもある。この実施形態は、これらの個々の区画の各々の温度が可能な最大限において制御されることができることを提供し、すなわち、所望の温度を調節することができるその温度の範囲がより大きくなり、区画内の温度を上昇又は下降させる速度がより速くなり、過加熱の可能性が能動的手段により妨げることができるため低減される、などを提供する。
【００４２】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、ヒトがベッドの外に出たときに警告を引き起こすように構成される。上記システムは、寝具レイヤが備える温度センサの手段によってベッドの中の生きているヒトの存在又は不在を検出することができる。
【００４３】
すべての又は少なくとも所定数を超える温度センサが、温度の下降、又はベッドの中の生きているヒトによりもたらされる温度及び／若しくは寝室内の周囲の温度の範囲内の温度を下回る温度を検出したとき、上記システムは警報を引き起こすことができる。一実施形態において、上記警報は、ベッド内にいることが想定されるヒトを世話する世話人に対して与えられることができる。この実施形態は、身体障害者、精神障害者若しくは拘置されている者又は老年性認知症を患っている者などの、世話される必要があるヒトが生活するところの施設において特に有用である。任意の世話人が、世話すべき上記ヒトの１人が故意であろうとなかろうとベッドを去ったかどうかを、迅速に通知されることができ、そのヒトの世話をすることができる。
【００４４】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、ヒトがベッドから出た時を検出するように構成される。この実施形態において、上記システムは、寝具レイヤが備える温度センサによってベッドの中の生きているヒトの存在又は不在を検出することができるだけではなく、ヒトがベッドから出た時を記録することもできる。この構成は、ベッドについてのあらゆる短期間の退去が誤った警報として分類されうるアラームをもたらすことにならないように、引き起こすべき警報を遅延させることを可能にする。この実施形態はさらに、加熱がもはや必要とされない場合に上記システムをオフに切り替える（switching-off）ことを支援することができる。例えば、ヒトがベッドから出た時を記録することを用いて、上記ヒトが起きてその日常の業務を開始したのかどうかを決定することができる。上記日常の業務の間、寝具レイヤの加熱／寝具レイヤによる加熱は必要とされず、上記システムは、エネルギーを節約するため、その上安全上の理由で、停止することができる。
【００４５】
さらに睡眠の恩恵を実現するため、利用者は一時的にベッドから出るということを知ることが重要である。そうでなければ、ベッドの中の体温入力を失ったことが、いったん利用者が戻ると起こり得るオーバーシュートをもたらす、上記システムによる補償をもたらす可能性がある。
【００４６】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、ヒトがベッドから出てから事前設定された時間の後に、加熱を自動的にオフに切り替えるように構成される。上記システムを自動的にオフに切り替える上記実施形態において、毎日手動のオフへの切り替えはまったく必要とされず、オフへの切り替えが忘れられることが起こり得ない。
【００４７】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、夜間にヒトの動きを記録するように構成される。夜におけるヒトの動きの情報は、睡眠の継続時間、強度、深さ及び質についてヒトにフィードバックを提供するために用いることができ、したがってヒトの睡眠の質をさらに改善するために、例えば、上記システムの事前設定された温度をより快適な温度に調節する際に、ヒトが用いることができる。
【００４８】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、温度以外の局所的なベッドの特性を調節するように構成される。温度を制御することに加えて、温度以外の特性の調節は、ヒトの睡眠の質を改善することを支援することができる。この実施形態に従うシステムにより調節することができる温度以外の特性の例が、マットレスの剛性である。他の特性は、例えば、例えば足部及び／又は膝の高さにおけるマットレスの上端の位置やマットレスの下端の位置、寝室の照明、寝室の窓の前の影の位置付け、背景音楽の存在及び／又は大きさ、寝室内の環境温度、寝室の通気の度合、寝具素材の断熱特性、並びに同様のものであってよい。
【００４９】
図１はシステム１００の一実施形態を図示する。システム１００はマットレス１０を含み、マットレス１０は３つのセクション１２３、４５６及び７８９を含む。第１のセクション１２３はマットレスの頭部端を構成し、第２のセクション４５６はマットレスの中間セクションを構成し、第３のセクション７８９はマットレスの足部端を構成する。３つのセクション１２３、４５６及び７８９の各々は３つの区画を含み、セクション１２３は区画１、２及び３を含み、セクション４５６は区画４、５及び６を含み、セクション７８９は区画７、８及び９を含む。各々の区画Ｎは、ここでＮは１乃至９の整数を表すが、温度センサＮ'と区画Ｎの温度を調節する手段Ｎ''とを含み、手段Ｎ''は区画Ｎに配置される。区画Ｎの温度を調節する手段Ｎ''は、例えば、電熱線、及び／又は空気若しくは水などの加熱／冷却媒体で満たされた管であってよい。例えば、セクション１２３は区画１を含む。区画１は、区画１内の温度を検出する温度センサ１'と区画１内の温度を調節する手段１''とを含む。システム１００は、マットレスに横たわるヒト１１に対して、各区画Ｎの温度を調節することを可能にする。
【００５０】
図２は、マットレスの個々の区画Ｎ内の最大温度に基づいて、ベッド内の身体位置を図示する図である。信号は、睡眠実験テストにおいて測定されたものであり、眠っているヒトの身体の位置を示す。左側の軸は、ヒトの身体の部位がどこに位置していたかを時間の関数として一晩を通して示す。実線からわかるように、ヒトの足部は、区画１、２及び３の間で動いた（グラフの上のスケッチを参照）が、区画２にほとんどの時間存在していた。ヒトの臀部は主に区画５に存在していた（破線）。ヒトの肩部は主に区画８及び９に存在していた（点線）。
【００５１】
図２のグラフはさらに、区画１、２、３（実線）、区画４、５、６（破線）、及び区画７、８、９（点線）において測定された最大温度を示し、右側の軸が温度を示す。
【００５２】
第３の態様において、本発明はヒトの睡眠を改善するコンピュータプログラム製品を提供し、上記コンピュータプログラムは寝具レイヤの上又は下にある身体の位置を検出するアルゴリズムを含む。上記アルゴリズムは、設定温度と、室温と、人間の代謝率と、皮膚温と、ヒトの存在の有無による温度変化の差異、ヒトの存在の有無による設定温度維持のための電力消費の差異、及び複数の温度センサのうちの各１つについての実際の温度のうち少なくとも１つとを含むグループのうち少なくとも１つについての事実を用いる。上記アルゴリズムは、個々の熱的に調節可能な区画の各々に適用される加熱力又は冷却力を制御する際にこの情報を用いる。
【００５３】
一実施形態において、上記コンピュータプログラムのアルゴリズムはさらに、個々の冷却区画の各々に適用される冷却力を制御する。
【図１】
2015501678.tif 000003
【図２】
2015501678.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月22日(2014.5.22)
【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】
ヒトの睡眠を改善するシステムであって、複数の熱的に調節可能な区画群、複数の温度センサ群を含む、寝具レイヤを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが前記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度が別個に制御されることができ、当該システムは、前記熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御する手段を含み、当該システムは、前記寝具レイヤの上又は下にいる前記ヒトの身体の位置が、前記複数の温度センサ群を用いて、温度が他の区画群よりも速く上昇するところ、設定温度を維持するために必要とされる電力がより少ないところ、及び実際の温度が前記設定温度を上回っているところの区画群のグループから選択された熱的に調節可能な区画群を識別することによって検出されることができるように構成され、各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度のうちいずれか１つが制御されることができ、当該システムは、前記ヒトがベッドから出てから、事前設定された時間の後、加熱を自動的にオフに切り替えるように構成される、システム。
【請求項２】
前記寝具レイヤはベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記寝具レイヤは加熱手段を含み、前記加熱手段は好ましくは電熱線であり、前記温度センサ群は前記加熱手段の間に配置される、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記寝具レイヤは冷却手段又は加熱手段を含み、前記冷却手段又は加熱手段は管及び溝を含むグループから好ましくは選択され、前記温度センサ群は前記冷却手段の間に配置される、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記寝具レイヤは少なくとも１つの熱的に調節可能な区画を含む、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記寝具レイヤは複数の個々に制御可能な熱的に調節可能な区画群を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
当該システムは、前記熱的に調節可能な区画群の加熱力及び冷却力を制御する手段が前記熱的に調節可能な区画群の冷却力を制御することができるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
当該システムは、前記ヒトがベッドから出たときに警報を引き起こすように構成される、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
当該システムは、ヒトがベッドから出た時を記録するように構成される、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
当該システムは、夜間に前記ヒトの動きを記録するように構成される、請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
当該システムは、前記寝具レイヤの温度以外の少なくとも１つの局所的なベッド環境特性を調節するように構成され、温度以外の前記局所的なベッド環境特性は、マットレスの剛性、寝室の照明、影の位置付け、背景音楽の大きさ、環境温度、通気の度合、及び寝具素材の断熱特性を含むグループから好ましくは選択される、請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
ヒトの睡眠を改善する方法を実行するためのコンピュータプログラムであって、前記方法は、
‐  寝具レイヤの上又は下にいる前記ヒトの身体の位置を検出するステップであり、前記寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画群と複数の温度センサ群とを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが前記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つが別個に制御されることができる、ステップと、
‐  前記熱的に調節可能な区画群の温度が事前設定された温度に調節されるように、前記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つを制御するステップと、
‐  前記ヒトの身体の部位が存在する領域内の各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度において維持されるように、前記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含み、
当該コンピュータプログラムは、前記寝具レイヤの上又は下にある身体の位置を検出するアルゴリズムを含み、前記アルゴリズムは、設定温度と、室温と、人間の代謝率と、皮膚温と、ヒトの存在の有無による温度変化の差異、ヒトの存在の有無による設定温度を維持するための電力消費の差異、及び前記複数の温度センサ群のうちの各１つについての実際の温度のうち少なくとも１つとを含むグループのうち少なくとも１つについての事実を用いる、コンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調節可能な寝具レイヤ（bedding  layers）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッドにおいて皮膚温がより高いことはベッドで眠るヒトの睡眠にプラスの効果を与えることを、科学的な研究が証明している。ベッドを温めて皮膚温をわずかに上昇させることが、より速い寝入り、より少ない夜間の目覚め、より長い睡眠時間、及びより深い睡眠をもたらすことを、科学的な研究が示している。
【０００３】
多くの人々が不眠に悩まされている。成人の６５％が不眠を経験し、その成人らはよく眠れないことが週に２晩を上回ると述べていることを、２００８年の米国での調査が明らかにした。これらのヒトは、理由を尋ねられたとき、他の理由の中でも、足が冷える、及び／又は夜間に暖かすぎるか若しくは寒すぎるかのいずれかであると述べた。
【０００４】
ベッド内の温度を上昇させる電気毛布が周知であり、すでに数十年にわたって存在している。しかしながら、従来の電気毛布の主な欠点は、その温度が制御されないという事実である。一定の電力入力が適用され、一部の毛布について、その電力設定はいくつかの離散的な段階の中で変化させることができる。しかしながら、電力設定のこのような変化は、例えばベッドの上部における追加の毛布の存在、ベッド内の利用者の種々の代謝、又は室温などの他の状態を考慮しない。したがって、電気毛布の利用者はしばしば、ベッドが夜間に加熱され過ぎたという不平を言う。
【０００５】
米国特許第４，４３３，０６２号（特許文献１）は、利用者の就寝又は起床を検出する人体検出手段によりベッド内の人体の存在を検出することができるシステムを記載している。人体検出手段は、いずれかの圧力を感知可能であるか、又は生きている人体の存在又は不在に応じた温度信号を用いるシステムであってよい。事前設定された温度が、利用者が起きたときに利用者が再び寝入ることが可能となるように、自動的に上昇される。事前設定された、より高い温度が、利用者がベッドに入り利用者の身体の存在が検出されたとき、自動的に下降される。
【０００６】
米国特許出願公開第２００９／００９９６３１  Ａ１号（特許文献２）は、患者の広げた腕又は他の身体部位を覆うように形成されることができる複数区画の電熱毛布を開示している。上記毛布は、２つの本体部部分と接続ブリッジとを含む。電力制御部が、上記本体部部分のうち１つの中の温度センサに基づいて、双方の本体部部分内の加熱素子に電力を供給することができる。温度センサは、常に患者の皮膚に直接接触するように、位置付けられる。上記毛布は最大で２つの温度センサを含み、温度統制が過加熱を回避するようにしている。
【０００７】
国際公開第０３／０２２１９０  Ａ２号（特許文献３）は、少なくとも１つの空気袋を含む身体支持構造の温度を統制する装置を開示している。温度モジュレータが少なくとも１つの空気袋に結合されて空気袋内部の流体の温度を変化させる。
【０００８】
国際公開第２００６／０２３４７９  Ａ２号（特許文献４）は、多数のインフレータブル・セルを含むヒト支持表面を開示している。上記セルを膨張及び収縮させて、ヒト支持表面と上記表面により支持されるヒトとの間のインタフェース圧力を調節する。
【０００９】
国際公開第２０１２／１６０５０２  Ａ１号（特許文献５）は、ベッド環境の局所気候を調節するシステムを教示している。上記システムは、複数区画のマットレス型支持体を含み、上記複数区画マットレス型の支持体は、複数の個々の加熱区画と、上記個々の加熱区画を加熱する手段と、上記複数区画のマットレス型支持体を冷却する手段と、複数の温度センサとを含み、上記複数区画のマットレス型支持体を冷却する手段は、上記複数区画のマットレス型支持体内部にエアダクトを有して上記複数区画のマットレス型支持体を通じて周囲空気を輸送する。
【００１０】
欧州特許出願公開第２２６９５４７  Ａ１号（特許文献６）は、マットレスと、検出器と、熱伝導性経路及び制御部を含むエネルギー管理システムとを含む、占有者支持体を記載している。上記制御部は、検出器からの情報に応じて１つ又は複数の選択された経路を活性化してマットレス上のリスクにさらされた検出された領域における熱伝送を統制する。
【００１１】
米国特許出願公開第２００９／００９９６３１  Ａ１号（特許文献２）は、複数区画の電熱毛布を教示している。上記毛布は、患者の広げられた腕又は他の身体部位を覆うように形成することができる。上記毛布は、第１及び第２の身体部位部分と接続ブリッジとを含む。上記ブリッジを介した相互接続が、患者が遮られずに利用するための、第１及び第２の身体部位部分の間の開いた隙間を残している。電力制御部が、身体部位部分の１つの中の温度センサに基づいて、双方の身体部位部分の中の加熱素子に電力を供給することができる。
【００１２】
米国特許出願公開第２００９／００６４４１１  Ａ１号（特許文献７）は、気候制御された、座席、ベッド、又はヒトを収容するように構成された他の機構を開示している。上記装置は、送風機と、複数の熱電装置又は他の調整流体モジュールとを含む。動作スキームの１つの実施形態に従い、上記座席又はベッドのための制御システムが、熱電装置によって送風機から空気を連続的に排出するように構成される。１つの配置において、熱電装置は、活性化された位置と非活性化された位置との間に並べられる。
【００１３】
米国特許出願公開第２００１／０２０３０３  Ａ１号（特許文献８）は、病院等における医療用途に適したマットレスを記載しており、上記マットレスは、通気性を有するクッション部と、空気をクッション部に送り出すためにクッション部の下に備えられる空気送出部と、クッション部への遠赤外線を行うためにクッション部の下に備えられる熱源とを含む。
【００１４】
国際公開第２０１０／１２９８０３  Ａ１号（特許文献９）は、少なくとも第１の気候区画と、上記のような第１の気候区画に関連付けられた少なくとも１つの流体モジュールとを有する上側部分を含む、気候調整されたベッドに関する。上記流体モジュールは、流体を選択的に移動させる流体伝送装置と流体を選択的に加熱又は冷却する熱電装置とを含む。上記ベッドは追加的に、流体モジュールの動作を統制するように構成された１つ又は複数の制御モジュールと、占有者が第１の気候区画に関連付けられたモードの設定を選択することが可能となるように構成された少なくとも１つの入力装置と、上記の熱的に調整されたベッドの第１の気候区画に関連付けられた温度を検出するように構成された少なくとも第１の温度センサとを含む。
【００１５】
米国特許出願公開第２００９／０１７７２５７  Ａ１号（特許文献１０）は、加温治療を行う装置及び方法を開示している。１つの例示的な実施形態において、上記装置は、加温プラットフォーム、熱源、制御部、及び複数のセンサを含む。上記の加熱源は、マトリクスを形成する複数の加熱素子を含み、各加熱素子は加温プラットフォームの対応する領域を加熱するように動作可能である。上記制御部は、加熱源に動作可能に結合されて加温プラットフォームの各領域内の温度を制御する。上記複数のセンサは制御部に動作可能に接続されて、加温プラットフォームの上に存在する患者の生理学的パラメータ（例えば、体温）を感知し、かつ加熱素子を選択的に制御するために１つ又は複数の制御信号を制御部に提供する。
【００１６】
米国特許第５，９４８，３０３号（特許文献１１）は、休息領域の少なくとも第１の領域を加温するためにベッドのマットレス上の休息表面に取り付けられた少なくとも１つの加熱素子を含む、ベッドのための温度制御装置を教示している。温度センサが、休息領域の第１の領域の温度を検出するように配置され、上記の情報を中央制御ユニットに送信する。中央制御ユニットは、加熱素子及び温度センサの双方に相互接続された中央処理ユニットを含んで、休息領域の第１の領域内の温度を所望のとおりに調節する。中央制御ユニットはさらにタイマに接続されて、所望通りの温度変化のプログラミングを可能にする。マットレスの休息表面における占有者センサが占有者の存在又は不在を検出し、この情報を処理のために中央制御ユニットに送信することになる。
【００１７】
米国特許第６，６４６，５５６号（特許文献１２）は、患者をモニタリングする状況において利用するためのセンサを提供し、患者動作活動のレベルが、新しい位置への計画され支援される再配置を除外するに値するほど十分な活動を患者が見せているか否かを決定するという目的のために、追跡される。上記の装置は概して、患者が前に座っていた又は横たわっていた位置から最後に動いて以来の時間の長さを感知するように動作する。患者がいくらかの所定時間にわたって動いていない場合、看護スタッフが手動で患者を体位変更すべきときであることを通知されることが好ましい。一方、患者が特定の時間内に位置を変えている場合、上記装置はこの事実に留意し、担当看護師又は他の世話人に患者は次の計画された体位変更において動かす必要がないことを通知することになり、それにより、さもなければ熟睡から患者を目覚めさせるような必要性をいくつかの場合において除外することになる。
【００１８】
米国特許第５，８００，４８０号（特許文献１３）は、虚血からのダメージを予防又は低減するために体の体重のかかる部分を選択的に冷却しながら、人間又は動物の体を支持する装置を開示している。上記装置は、複数の区画に分割された冷却レイヤと、体を支持するために冷却レイヤにわたって配置された表面とを含む。冷却レイヤの各区画は、表面のそれぞれの部分を冷却するために配置される。複数の区画のうち１つ又は複数の区画を選択的に操作して、支持されている体の体重のかかる表面から圧力を受ける表面の部分を冷却するための、メカニズムが提供される。
【００１９】
国際公開第２００９／１２９３０６  Ａ１号（特許文献１４）は、マットレス、トッパー（topper）、及び制御システムを含む局所気候管理システムを教示している。トッパーはマットレスに結合され、マットレスの上に支持される。トッパーは、内部領域と表面を含んでいるヒトとを定める。制御システムは、所定の動作の中でヒトが接している表面の少なくとも一部分の表面温度、関連する表面湿度、及び熱引出容量（heat  withdrawal  capacity）のうちの少なくとも１つを維持するように構成される。
【００２０】
米国特許出願公開第２０１１／０２６３９５０  Ａ１号（特許文献１５）は、床ずれ、圧力誘起による虚血、及び関連する医学的状態を含む、医学的状態を監視するシステムを開示している。上記システムは、少なくとも位置、向き、温度、加速度、湿気、抵抗、ストレス、心拍、呼吸数及び血液酸素化を含む１つ又は複数の患者特性を検出するように適合された少なくとも１つのセンサと、患者状態の評価を発展させるためにセンサから受信したデータを履歴的な患者データとともに用いて処理するホストと、示唆される治療のコースとを含む。いくつかの実施形態において、上記システムはさらに、患者に添えられたセンサに加えて又は患者に添えられたセンサの代替としてのいずれかにおいて、１つ又は複数のセンサが内部に組み込まれた支持表面を含むことができる。上記支持表面は、いくつかの実施形態において、患者治療のための一連の措置を実施する際の支援のためにホストからのコマンドに応答する能力がある。センサは、センサが患者の上に配置されているのか又は支持表面の上に配置されているのかとどんな目的のために配置されているのかとに依存して、２軸又は３軸の加速度計を、限定的な、誘導的な、容量性の、磁気的な、及び他の感知装置と同様に含むことができる。
【００２１】
さらに、電気毛布において、熱は、実際に加熱を必要とする領域だけに供給されることに代わり、ベッド全体に一様に供給される。眠っているヒトの足に対して別個の加熱区画を有する毛布が存在するが、この場合もやはり、温度制御ではなく固定された加熱力のみを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許第４，４３３，０６２号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００９９６３１号
【特許文献３】国際公開第０３／０２２１９０号
【特許文献４】国際公開第２００６／０２３４７９号
【特許文献５】国際公開第２０１２／１６０５０２号
【特許文献６】欧州特許出願第２２６９５４７号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９／００６４４１１号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００１／０２０３０３号
【特許文献９】国際公開第２０１０／１２９８０３号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００９／０１７７２５７号
【特許文献１１】米国特許第５，９４８，３０３号
【特許文献１２】米国特許第６，６４６，５５６号
【特許文献１３】米国特許第５，８００，４８０号
【特許文献１４】国際公開第２００９／１２９３０６号
【特許文献１５】米国特許出願公開第２０１１／０２６３９５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ベッド内部の温度のより良好な調節を提供し、ヒトの睡眠を改善する、寝具レイヤ（bedding  layer）の必要性が存在する。
【００２４】
より具体的には、眠っているヒトの身体の部位が個々の加熱区画の上又は下に存在しているかどうかの実際について責任を負っている寝具の個々の区画の温度制御を別個に調整することが望ましい。したがって、センサと身体との間の直接接触の必要性なく、ベッドに横たわる身体の部分を検出することが有利であろう。一解決法が、市販されている圧力感知マットを使用することであり得る。上記のような圧力感知マットは横たわるヒトの身体の下に置かれ、上記マットは２次元の圧力分布を検出する能力がある。
【００２５】
しかしながら、上記のようなマットは、高価であり、可撓性が限られ湿気をまったく通さないプラスチックのような材料から作られるので横たわるには快適でない。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、寝具レイヤ内の温度センサを用いて、ベッドの中のヒトの存在、及び／又は上記ヒトがベッドの中に存在するときのベッド内のヒトの身体の位置を検出する。
【００２７】
第１の態様において、１つの目的がヒトの睡眠を改善する方法を提供することである。上記方法は、
‐  寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の存在及び／又は位置を検出するステップであり、上記寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画群と複数の温度センサ群とを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが上記寝具レイヤにわたって分散され、各熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つが別個に制御されることができる、ステップと、
‐  上記熱的に調節可能な区画群の温度が事前設定された温度に調節されるように、上記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのいすれか１つを制御するステップと、
‐  上記ヒトの身体の部位が存在する領域内の各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度において維持されるように、上記寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含む。
【００２８】
第２の態様において、１つの目的がヒトの睡眠を改善するシステムを提供することであり、上記システムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の存在及び／又は位置を検出することができ、個々の熱的に調節可能な区画群の各々の領域内のヒトの身体の部位の存在又は不在について責任を負いながら、寝具レイヤ内に存在する個々の熱的に調節可能な区画群の温度を制御する。それにより、ヒトの身体の部位の存在又は不在に依存して、ベッド環境の種々の部分の温度制御においてバリエーションを有することが可能となる。温度調節、例えば、個々の熱的に調節可能な区画群の加熱又は冷却は、ヒトがベッドの中で動き、その身体の位置を変化させるにつれて、夜間にオフ又はオンにすることができる。
【００２９】
上記システムは、複数の熱的に調節可能な区画群、複数の温度センサ群を含む、寝具レイヤを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが上記寝具レイヤにわたって分散される。上記熱的に調節可能な区画群は、別個に制御されることができ、上記熱的に調節可能な区画群の各々の加熱力を制御する手段は、ヒトの身体の部位が上記熱的に調節可能な区画の領域内に存在するか否かに依存する。
【００３０】
本発明の別の態様が、ヒトの睡眠を改善するコンピュータプログラム製品を提供することであり、上記コンピュータプログラムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出する専用のアルゴリズムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】システム１００の一実施形態を図示する。
【図２】マットレスの個々の区画Ｎ内の最大温度に基づいて、ベッド内の身体位置を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明を、具体的な実施形態に関し、図面を参照しながら説明していくが、本発明はそれらに限定されるものではなくて、特許請求の範囲にのみ限定される。説明される図面は単に概略的であり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、例示目的のため、誇張され、縮尺どおりに描かれていない場合がある。
【００３３】
単数の名詞を参照するときに不定冠詞又は定冠詞、例えば、「１つの（“a”、“an”）」「その（“the”）」が使用される場合、このことは、特に他に何か述べられていない限り、上記名詞の複数を含む。さらに、本説明及び特許請求の範囲の中の用語「第１の」「第２の」「第３の」などは、類似する要素を区別するために使用されており、必ずしも連続の又は経時的な順序を説明するためのものではない。そうして使用される用語は適切な環境下において置き換え可能であること、及び本明細書に記載される本発明の実施形態は本明細書に記載又は図示される以外の順序において動作する能力があることを、理解されたい。さらに、本説明及び特許請求の範囲の中の用語「上部」「底部」「上に」「下に」「超える」などは、説明目的で使用されるものであり、必ずしも相対的位置を説明するためのものではない。そうして使用される用語は適切な環境下において置き換え可能であること、及び本明細書に記載される本発明の実施形態は本明細書に記載又は図示される以外の向きにおいて動作する能力があることを、理解されたい。本説明及び特許請求の範囲において使用される用語「含む」は、その用語の後に列挙される手段に限定されるものと解釈されるべきではない。上記の用語「含む」は、他の要素又はステップを除外するものではない。したがって、「手段Ａ及びＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみから成る装置に限定されるべきではない。上記の表現は、本発明に関して、単に装置の関連構成要素がＡ及びＢであるということを意味する。
【００３４】
第１の態様に従う方法が、
‐  寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出するステップであり、寝具レイヤは複数の個々に熱的に調節可能な区画と複数の温度センサとを含み、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが寝具レイヤにわたって分散され、各々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのうちいずれか１つを別個に制御することができる、ステップと、
‐  熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度に調節されるように、寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度及び冷却速度を含むグループのうちいずれか１つを制御するステップと、
‐  ヒトの身体の部位が存在する領域である各個々の熱的に調節可能な区画の温度が事前設定された温度で維持されるように、寝具レイヤの各個々の熱的に調節可能な区画の温度を調節するステップと、
を含む。
【００３５】
用語「熱的に調節可能」は、冷却する、加熱する、及び温度を維持する能力があることを含む。「熱的に調節可能」又は「熱的に調節された」はさらに、環境への熱損失に影響を与えることを含む。
【００３６】
上記方法の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、本発明の第１の態様についてより詳細に説明された実施形態の１つに従う寝具レイヤである。
【００３７】
別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を検出する方法は、温度上昇、及び／又は設定温度を維持するために要する電力を、記録することを含む。
【００３８】
上記方法において維持すべき設定温度は、好ましくは、約２８℃乃至３５℃の間の温度に設定され得る。温度は、ヒトの身体が寝具レイヤと接触しているところの寝具レイヤの領域において、身体が寝具レイヤと接触していないところの領域と比較して、大分速く上昇する。また、ヒトの身体が寝具レイヤに接触しているところの寝具レイヤの領域において、身体が寝具レイヤに接触していないところの領域と比較して、設定温度を維持するために要する電力は大分少なくなる。熱的に調節可能な区画の各々について、設定温度に対して温度上昇がより速いこと及び／又は設定温度を維持する必要性が低減されたことの検出が、ヒトの身体に接触している区画を決定することに用いられ、したがって寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を決定することに用いられる。
【００３９】
人肌の温度が少なくとも身体のいくらかの部分において約３５．５℃であるため、寝具レイヤのすぐ近くの実際の温度が、温度センサのうち１つ又は複数により決定されるとき、設定温度を上回って上昇するということさえ起こり得る。したがって、実際の温度が約２８℃乃至３５℃の間という設定温度を上回ることの検出が、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置を決定することに用いられる。
【００４０】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置は、複数の温度センサを用いて、温度が他の区画より速く上昇するところ、寝具レイヤの他の熱的に調節可能な区画と比較して、設定温度を維持するために必要とされる電力がより少ないところ、及び実際の温度が設定温度を上回っているところの熱的に調節可能な区画を識別することで、決定される。
【００４１】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態において、温度を調節するための力、例えば、加熱力又は冷却力は、高速加熱、高速冷却、設定温度を超える又は下回る温度のオーバーシュート禁止、過加熱禁止、及び過冷却禁止を含むグループから選択されたいずれか１つに達するように調節される。
【００４２】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態において、熱の調節のための手続きが、ヒトの身体の存在が検出されないところの熱的に調節可能な区画について、及びヒトの身体が検出されたところの熱的に調節可能な区画について、異なる。例えば、設定温度は、前者の熱的に調節可能な区画についてより低くすることができ、しかしながらなお特に睡眠中のヒトの動き回りに対して快適な温度範囲内とすることができ、かつ後者の熱的に調節可能な区画についてより高くすることができる。ヒトが睡眠中又は夜間に動き回るときに、そうした動きもまた上記方法の好適な実施形態において検出することができる。この情報は、睡眠の質を決定するために使用することができ、本システムの利用者にフィードバックとして与えることができる。
【００４３】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは、ベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される。
【００４４】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、ベッドレイヤは加熱線を含み、温度センサは上記の電熱線の間に配置される。
【００４５】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは管又は溝を含み、温度センサは上記の管又は溝の間に配置される。好ましくは、寝具レイヤの各熱的に調節可能な区画は、少なくとも１つの管又は溝を含む。少なくとも１つの管又は溝は、冷却媒体及び／又は加熱媒体のための流路を構成する。冷却媒体は、好ましくは、空気及び水を含むグループから選択される。
【００４６】
上記方法の、別の又は追加の非限定的な実施形態に従い、寝具レイヤは、少なくとも１つの冷却可能区画、好ましくは複数の個々に制御可能な冷却可能区画を含む。
【００４７】
本発明に従い、複数の熱的に調節可能な区画、複数の温度センサを含む、寝具レイヤを含むシステムが提供され、熱的に調節可能な区画につき少なくとも１つの温度センサが寝具レイヤにわたって分散され、各々の熱的に調節可能な区画の温度が別個に制御されることができ、上記システムは上記熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御する手段を含み、上記システムは、寝具レイヤの上又は下にいるヒトの身体の位置が検出され、各個々の熱的に調節可能な区画の温度、加熱速度又は冷却速度のうちいずれか１つが制御されることができるように、構成される。
【００４８】
上記システムは、熱的に調節可能な区画の加熱力又は冷却力を制御する手段が、ヒトの身体の部位が上記熱的に調節可能な区画の領域内に存在するかどうかに依存して、熱的に調節可能な区画の各々の加熱力又は冷却力を制御することができるように構成される。
【００４９】
上記システムの非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、ベッドシーツ、毛布及びマットレスを含むグループから選択される。寝具レイヤは、ベッドに横たわっている間にヒトの身体を覆うためにヒトにより用いられるベッドシーツであってよい。この実施形態は、ヒトがどこで眠りたいとしても寝具レイヤを利用することができるという利点を有する。この実施形態の寝具レイヤは、特定のベッドに限定されず、しかしながら、ヒトが休みたい又は眠りたいいかなる他のベッド、ソファ又は同様のものにも移すことができる。
【００５０】
好適な実施形態において、寝具レイヤは毛布又はマットレスである。これらの実施形態において、寝具レイヤは、ヒトが休んでいる又は眠っている間に横たわることを意図された寝具レイヤである。毛布又はマットレスとして構成され、この実施形態に従う寝具レイヤは、ベッドの中のヒトの身体位置のより正確な検出という利点を提供する。
【００５１】
上記システムの、別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは加熱手段、好ましくは電熱線を含み、温度センサは電熱線の間に配置される。加熱可能な毛布について電熱線を用いることが当分野において既知である。寝具レイヤについて複数の電熱線を用いることは、各個々の加熱可能な区画が個々に加熱されることができるように、各個々の加熱可能な区画に個々の電熱線を提供することを可能にする。したがって、この実施形態の寝具レイヤは複数の個々の加熱可能な区画と複数の個々の電熱線とを含み、各個々の加熱可能な区画は少なくとも１つの電熱線を含む。それにより、個々の加熱可能な区画の各々は、電力が上記個々の加熱可能な区画の電熱線に加えられるので、別個に加熱されることができる。
【００５２】
別の又は追加の非限定的な実施形態において、寝具レイヤは結合された冷却手段及び加熱手段を含む。上記冷却手段及び加熱手段は、好ましくは、管及び溝を含むグループから選択される。水又は空気などの熱伝送媒体を、管又は溝を通じて流れるように強制することができる。温度センサは、加熱手段及び冷却手段の間に配置される。複数の管又は溝を用いることは、複数の個々に熱的に調節可能な区画内で寝具レイヤの分離を可能にする。加熱又は冷却された個々の流体の流れを用いて各溝を扱うことによって、各区画の温度は独立して制御されることができる。
【００５３】
この実施形態の寝具レイヤは複数の温度センサをさらに含み、少なくとも１つの温度センサが各個々の熱的に調節可能な区画について存在し、温度センサの各々は加熱／冷却手段の間に、しかしながら直接接触せずに配置される。この配置は、上記温度センサが配置される熱的に調節可能な区画の領域内の温度を感知し、同時にヒトの身体から来る熱又は上記ヒトの身体の温度を感知するという、最も正確な機会を提供する。加えて、この配置は、ヒトの身体の部位が特定の個々の熱的に調節可能な区画の領域に存在するか否かの正確な決定を可能にする。したがって、この配置は、ベッドの中のヒトの身体位置の良好な空間分解能を可能にする。
【００５４】
上記システムの非限定的な実施形態において、寝具レイヤは、加熱及び／又は冷却されることができる。好ましくは、寝具レイヤは、複数の熱的に調節可能な区画を含む。寝具レイヤに１つ又は複数の熱的に調節可能な区画を提供し、ベッドの局所気候（microclimate）は、より個々に及び／又はより広い範囲にわたって調節されることができる。この実施形態は、冷却可能な区画が、ヒト又は身体部位の存在が検出されたときに限り冷却されるので、冷却のために必要とされるエネルギーの量を減少させるという利点を有する。この実施形態はさらに、環境温度が、ベッドを加熱することを任意のヒトが不快であると考えるであろうというものである場合において、システムの利用を可能にする。ある好適な実施形態において、複数の冷却可能な区画は、個々に制御されることができる。上記実施形態は、寝具レイヤが、寝具レイヤの空間的に区別可能な冷却を、好ましくはヒトの身体の部位が冷却可能な区画の領域内に存在するか否かに依存して可能にするという利点を提供する。
【００５５】
上記システムの一実施形態において、各個々の熱的に調節可能な区画は、個々に制御可能な冷却可能な区画でもある。この実施形態は、これらの個々の区画の各々の温度が可能な最大限において制御されることができることを提供し、すなわち、所望の温度を調節することができるその温度の範囲がより大きくなり、区画内の温度を上昇又は下降させる速度がより速くなり、過加熱の可能性が能動的手段により妨げることができるため低減される、などを提供する。
【００５６】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、ヒトがベッドの外に出たときに警告を引き起こすように構成される。上記システムは、寝具レイヤが備える温度センサの手段によってベッドの中の生きているヒトの存在又は不在を検出することができる。
【００５７】
すべての又は少なくとも所定数を超える温度センサが、温度の下降、又はベッドの中の生きているヒトによりもたらされる温度及び／若しくは寝室内の周囲の温度の範囲内の温度を下回る温度を検出したとき、上記システムは警報を引き起こすことができる。一実施形態において、上記警報は、ベッド内にいることが想定されるヒトを世話する世話人に対して与えられることができる。この実施形態は、身体障害者、精神障害者若しくは拘置されている者又は老年性認知症を患っている者などの、世話される必要があるヒトが生活するところの施設において特に有用である。任意の世話人が、世話すべき上記ヒトの１人が故意であろうとなかろうとベッドを去ったかどうかを、迅速に通知されることができ、そのヒトの世話をすることができる。
【００５８】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、ヒトがベッドから出た時を検出するように構成される。この実施形態において、上記システムは、寝具レイヤが備える温度センサによってベッドの中の生きているヒトの存在又は不在を検出することができるだけではなく、ヒトがベッドから出た時を記録することもできる。この構成は、ベッドについてのあらゆる短期間の退去が誤った警報として分類されうるアラームをもたらすことにならないように、引き起こすべき警報を遅延させることを可能にする。この実施形態はさらに、加熱がもはや必要とされない場合に上記システムをオフに切り替える（switching-off）ことを支援することができる。例えば、ヒトがベッドから出た時を記録することを用いて、上記ヒトが起きてその日常の業務を開始したのかどうかを決定することができる。上記日常の業務の間、寝具レイヤの加熱／寝具レイヤによる加熱は必要とされず、上記システムは、エネルギーを節約するため、その上安全上の理由で、停止することができる。
【００５９】
さらに睡眠の恩恵を実現するため、利用者は一時的にベッドから出るということを知ることが重要である。そうでなければ、ベッドの中の体温入力を失ったことが、いったん利用者が戻ると起こり得るオーバーシュートをもたらす、上記システムによる補償をもたらす可能性がある。
【００６０】
上記システムは、ヒトがベッドから出てから事前設定された時間の後に、加熱を自動的にオフに切り替えるように構成される。上記システムを自動的にオフに切り替える上記実施形態において、毎日手動のオフへの切り替えはまったく必要とされず、オフへの切り替えが忘れられることが起こり得ない。
【００６１】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、夜間にヒトの動きを記録するように構成される。夜におけるヒトの動きの情報は、睡眠の継続時間、強度、深さ及び質についてヒトにフィードバックを提供するために用いることができ、したがってヒトの睡眠の質をさらに改善するために、例えば、上記システムの事前設定された温度をより快適な温度に調節する際に、ヒトが用いることができる。
【００６２】
さらなる又は追加の非限定的な実施形態において、上記システムは、温度以外の局所的なベッドの特性を調節するように構成される。温度を制御することに加えて、温度以外の特性の調節は、ヒトの睡眠の質を改善することを支援することができる。この実施形態に従うシステムにより調節することができる温度以外の特性の例が、マットレスの剛性である。他の特性は、例えば、例えば足部及び／又は膝の高さにおけるマットレスの上端の位置やマットレスの下端の位置、寝室の照明、寝室の窓の前の影の位置付け、背景音楽の存在及び／又は大きさ、寝室内の環境温度、寝室の通気の度合、寝具素材の断熱特性、並びに同様のものであってよい。
【００６３】
図１はシステム１００の一実施形態を図示する。システム１００はマットレス１０を含み、マットレス１０は３つのセクション１２３、４５６及び７８９を含む。第１のセクション１２３はマットレスの頭部端を構成し、第２のセクション４５６はマットレスの中間セクションを構成し、第３のセクション７８９はマットレスの足部端を構成する。３つのセクション１２３、４５６及び７８９の各々は３つの区画を含み、セクション１２３は区画１、２及び３を含み、セクション４５６は区画４、５及び６を含み、セクション７８９は区画７、８及び９を含む。各々の区画Ｎは、ここでＮは１乃至９の整数を表すが、温度センサＮ'と区画Ｎの温度を調節する手段Ｎ''とを含み、手段Ｎ''は区画Ｎに配置される。区画Ｎの温度を調節する手段Ｎ''は、例えば、電熱線、及び／又は空気若しくは水などの加熱／冷却媒体で満たされた管であってよい。例えば、セクション１２３は区画１を含む。区画１は、区画１内の温度を検出する温度センサ１'と区画１内の温度を調節する手段１''とを含む。システム１００は、マットレスに横たわるヒト１１に対して、各区画Ｎの温度を調節することを可能にする。
【００６４】
図２は、マットレスの個々の区画Ｎ内の最大温度に基づいて、ベッド内の身体位置を図示する図である。信号は、睡眠実験テストにおいて測定されたものであり、眠っているヒトの身体の位置を示す。左側の軸は、ヒトの身体の部位がどこに位置していたかを時間の関数として一晩を通して示す。実線からわかるように、ヒトの足部は、区画１、２及び３の間で動いた（グラフの上のスケッチを参照）が、区画２にほとんどの時間存在していた。ヒトの臀部は主に区画５に存在していた（破線）。ヒトの肩部は主に区画８及び９に存在していた（点線）。
【００６５】
図２のグラフはさらに、区画１、２、３（実線）、区画４、５、６（破線）、及び区画７、８、９（点線）において測定された最大温度を示し、右側の軸が温度を示す。
【００６６】
第３の態様において、本発明はヒトの睡眠を改善するコンピュータプログラム製品を提供し、上記コンピュータプログラムは寝具レイヤの上又は下にある身体の位置を検出するアルゴリズムを含む。上記アルゴリズムは、設定温度と、室温と、人間の代謝率と、皮膚温と、ヒトの存在の有無による温度変化の差異、ヒトの存在の有無による設定温度維持のための電力消費の差異、及び複数の温度センサのうちの各１つについての実際の温度のうち少なくとも１つとを含むグループのうち少なくとも１つについての事実を用いる。上記アルゴリズムは、個々の熱的に調節可能な区画の各々に適用される加熱力又は冷却力を制御する際にこの情報を用いる。
【００６７】
一実施形態において、上記コンピュータプログラムのアルゴリズムはさらに、個々の冷却区画の各々に適用される冷却力を制御する。
【国際調査報告】
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