Tilt adjustment method of inclination Adjustable bed apparatus and the bed apparatus in accordance with the EEG

本発明は、角度調節が可能なベッド装置に係り、より詳細には、ベッドの傾斜角度に伴って脳に供給される血液の量が変化し、これにより変化する脳波からアルファ波が最大となるようにベッドの傾斜角度を維持するように傾斜角度の調節が可能なベッド装置及び調節方法に関するものである。

一般的に、脳波というのは脳神経間の信号が伝達される際生ずる電気の流れを言う。 そして脳波の種類には遅い脳波と速い脳波があり、眠る時は非常に遅い脳波であるデルタ波が、活動する時は速い脳波であるベータ波が、瞑想をする時は中間程度のアルファ波が発生する。 このような各脳波の特性を調べると次のようである。

デルタ波は、周波数の範囲が０．５〜４Ｈｚであり、意識水準は無意識水準である。 このようなデルタ波は、深い睡眠または昏睡状態の際に現れ、新生児の脳波ではデルタ波が目立つという特徴がある。

セクター波は、周波数の範囲が４〜８Ｈｚであり、意識水準は内的意識状態である。 このようなセクター波は情緒的安定または睡眠に移行の際に現れ、創意的状態、超学習的状態、緊張緩和の際に現れる。

アルファ波は、周波数の範囲が８〜１４Ｈｚとして意識水準は内的意識状態である。 このようなアルファ波は緊張弛緩、心の平穏、身体的精神的弛緩などの安らかな状態に現れ、精神的に安定されて安らかな状態になると現れる。

ベータ波は、周波数の範囲が１４〜３０Ｈｚとして意識水準は意識状態である。 このようなベータ波は覚めている時や話す時、全ての意識的な活動をする際に現れ、不安な状態や緊張の際に優勢に現れる。 特に五感と深い関係がある。

ガンマ波は、周波数の範囲が３０〜５０Ｈｚとして意識水準は意識状態である。 このようなガンマ波は、手に汗を握らすスポーツ競技や難しい数学問題などを解く際に現れる。 従って、ストレスを解いて緊張を緩和するためにはアルファ波が多く出るようにするのが望ましい事である。

最近には足首を固定したままベッド自体を傾けるような健康補助商品（又はヘルス機具）が多く登場している。 このようなベッドにより頭が下を向きながら足が上がって行く事によって頭の部分にはより多くの血液が集中される。 この時起こる身体的変化は、アルファ波が現れていて、心臓による脈波が安定状態となり、血圧が下がる効果があることが知られている。

しかし、従来のこのような傾斜ベッドは、ベッドの傾斜角度及び使用期間などを、使用者の経験により決めていたので、体系的ではなく、反復性がないという欠点があった。

また、血液が頭の部分に集中される事につれて起こる身体的変化を単純に自覚することで終えてしまうことが多いので、年寄りや子供などには身体的無理が来る危険性も常に存在していた。

従って、本発明は上記のような従来の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の第１目的は、人体の脳波と脈波を実時間で検出してアルファ波が最大に発生するようベッドの傾斜を自動調節ができる、脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置及び調節方法を提供する事である。

本発明の第２目的は、ベッドの傾斜が傾き過ぎて血液供給が過多となることを防止し、そして、タイマーによって動作時間を設定する事ができ、現在の傾きを使用者が数値で確認できる脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置及び調節方法を提供する事である。

上記のような本発明の目的は、片側に足首固定装置(14)が設置されて、下部片側に具備された支え軸(18)を中心に所定角度の範囲内で回転ができるベッド (12)において、上記ベッド (12)の他側に具備されていて頭に装着する脳波検出手段(50)、上記の脳波検出手段(50)の出力信号から前もって定まった各周波数の領域別でアルファ波、ベータ波を分離する分離手段、上記アルファ波とベータ波に基づいて最大アルファ波が検出されるように上記ベッド (12)の角度を調節するための調節手段を持つ事を特徴とする脳波に従って傾斜の調節が可能なベッド装置によって達成できる。

そして、上記調節手段は、上記ベッド（12）を所定の角度ずつ回転させるよう回転命令を出力する制御部（60）、上記ベッド（12）の下部に設置されて、上記の回転命令によって油圧信号を生成する油圧駆動部（62）、及び一端が上記ベッド（12）の下部を支える下部フレーム（16）に固定されて、他端が上記ベッド（12）の下部面に固定され上記油圧駆動部（62）の油圧信号によって膨張または収縮可能な油圧シリンダー（40）で構成される事が可能である。

また、上記制御部は、上記ベッド（12）が０°〜８０°範囲内で１°間隔に時計方向または反時計方向の回転ができるように回転命令を出力し、動作時間を設定できるタイマー（23）を更に含む事が望ましいのである。

同時に、上記油圧シリンダー（40）のフィドバック信号を上記ベッド（12）の傾斜角に変換する変換手段、上記ベッド（12）の片側上に設置されて上記変換手段によって出力される傾斜角を表示するための傾斜表示部（22）を更に含む事がもっと望ましいのである。

そして、上記のような本発明の目的は、片側に足首固定装置（14）設置されて、下部片側に具備された支え軸（18）を中心に所定角度の範囲内で回転が可能なベッド（12）を所定の基準角度に傾ける段階（S10）、上記ベッド（12）の他側に具備されて頭に装着する脳波検出手段（50）から脳波を検出する段階（S20）、上記脳波から前もって定まった各周波数の領域別でアルファ波、ベータ波を分離する段階（S30）、上記基準角度を中心に上記ベッド（12）を動作させて、実時間に脳波を検出してアルファ波とベータ波の増減を監視する段階、及び最大アルファ波が検出された時に上記ベッド（12）の角度を所定時間の間維持する段階（S50）、で構成される事を特徴とする脳波に従って傾斜調節が可能なベッド装置の傾斜調節の方法によっても達成ができる。

この時、上記脳波から検出されたベータ波が一定限度以上や脈波が一定していない場合、ベッド（12）の傾斜を基準角度に逆戻りさせる段階（S60）を更に含む事が望ましいのである。

そして、上記アルファ波が検出されるベッド（12）の傾斜範囲内で使用時間が予め設定されている最大使用時間に近づくにつれて、上記ベッド（12）の傾斜を段階的に緩やかににする段階を含むことが何よりも望ましいのである。

本発明に係る脳波につれて傾斜調節ができるベッド装置及び調節方法によると、人体の脳波と脈波を実時間で検出してアルファ波が最大に出現されるようベッドの傾斜を自動調節できる特徴がある。 従って、使用者は迅速に緊張を緩和して精神的に安定状態へ没入する事ができる効果がある。

また、ベッドの傾斜が傾き過ぎて血液が過多供給する事を防止しながらタイマーによる動作時間の設定ができるし、現在の傾きを使用者が数値で確認する事ができるという便利性を提供する。

たとえ本発明が上記言及された望ましい実施例に関連して説明されたが、発明の要旨と範囲から外れる事なく多様な修正や変形をする事が可能である。 従って添付された特許請求の範囲は本発明の要旨で属するこのような修正や変形を含んでいる。

以下では、添付した図面を参考にして、本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置及び調節方法について詳細に説明をする。

まず、本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置の構成を詳しく説明する。 図１は、本発明による脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置（10）の側面図であり、図２は、図１に図示されたベッドが傾いた状態を図示した正面図である。 図１及び図２で図示されたように、ベッド（12）はその上部に使用者（15）が横たわることができるように構成されていて、足が届く位置には足首固定装置（14）が設置されていて、頭が接する位置にはヘッドセット（脳波検出手段）（50）が繋がっている。 そして、ベッド（12）の中ほど領域の片面には制御パネル（20）が突出して形成されている。

ベッド（12）の下部には、頭側から１／３程度となる領域に支え軸（18）がリンクされていて、この支え軸（18）を中心にベッド（12）が回転できるように構成されている。

下部フレーム（16）は、鋼鉄パイプを屈曲させて作成したもので、ベッド（12）を支持する構成をもっている。

油圧シリンダー（40）の一端は下部フレーム（16）に固定されていて、他端はベッド（12）の下部面に固定されている。 図１及び図２には図示されてはいないが、油圧シリンダー（40）の片側には油圧駆動部（62）が設置されている。 このような油圧駆動部（62）には油圧モーター、油圧タンク、方向制御バルブ、駆動回路、圧力制御バルブ等が備えている。

従って、図２に図示されたように、油圧シリンダー（40）が膨張するとベッド（12）が支え軸（18）を中心に反対時計方向に回転する事になる。

図３は、本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置（10）の構成を示すブロック図である。 図３に示したように、ヘッドセット（50）の検出信号は制御部（60）へ入力されて、制御パネル（20）から入力されたキー入力信号も制御部（60）へ送信される。

制御部（60）の制御命令はベッドの角度に関するものであり、このような制御命令は油圧駆動部（62）へ入力される。 油圧駆動部（62）は、入力された電気信号を、これに対応する油圧信号に変換して油圧シリンダー（40）へ加えることになる。 このような全体的な動作のために交流電源と直流電源を供給する電源部（64）が具備されている。

図４は、図１で図示された制御パネル（20）の拡大正面図である。 図４で図示されたように制御パネル（20）の上段には電源表示部（21）とベッド（12）の傾斜表示部（22）、そして動作時間を分単位で表示するタイマー（23）が具備されている。

制御パネル（20）の中間領域には脳波表示窓が具備されていて、測定された脳波を周波数別に又は時間による振幅の変化を表示できるように構成されている。

脳波表示窓は、図４で図示されたようにアルファ波表示窓（24A）とベータ波表示窓に分かれている。 アルファ波表示窓（24A）では脳から検出されたアルファ波の変化を示し、そしてベータ波表示窓（24B）では脳から検出されたベータ波の変化を表示する。

制御パネル（20）の下部領域には、動作を開始するためのスタートボタン（25）、予約時間を分単位で増減できる予約時間ボタン（26）、手動でベッドを反時計方向に回転させる操作を行う手動式下降作動ボタン（28）が具備されている。 そして、図４には図示されてはいないが、ヘッドセット（50）の配線（54）は、制御パネル（20）の側面に具備された端子とつながるように構成されている。

図５は、図１で図示されたヘッドセット（50）の側面図である。 図５に示すように、ヘッドセット（50）は、使用者（50）が頭に着用する物として、額と接する領域に脳波検出センサー（52）が設けられている。 そして、検出された信号は配線（54）を通して制御部（60）へ送信される。 このような信号の送信は、図５で図示されたように、配線（54）を介した有線でも可能であり、バッテリーを具備して無線で信号の送信ができるように構成することもできる。 このためには、ヘッドセット（50）に無線送信機（電波または赤外線）を装着し、制御パネル（20）に無線送信機（電波または赤外線）内蔵させる必要がある。

以下では上記のような構成をもつ傾斜調節が可能なベッド装置の作動方法について詳しく説明する。

図６は、本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置の調節方法を表すフローチャートである。 図６で図示されたように、まず準備状態で使用者（5）は水平に置かれたベッド（12）の上に横たわってから、足首固定装置（14）に足首を固定して頭にヘッドセット（50）を着用する。 この時、必要に応じてベッド（12）に付設されたバンドを利用して足首、腰、胸の部位をベッド（12）に固く固定することができる。

次いで、予約時間ボタン（26）を押してタイマー（23）に２０分が表示されるようにする。 そして、スタートボタン（25）を押す。 スタートボタン（25）の信号が制御部（60）へ送信されたら、制御部（60）から出力された基準角度に対する制御命令は油圧駆動部（62）で１０°に相応する油圧信号に変換し、この油圧信号は油圧シリンダー（40）へ送信される。 この時、油圧シリンダー（40）は所定の長さだけ膨張する。

油圧シリンダー（40）が膨張する場合、下部フレーム（16）は固定されているために、ベット゛（12）は支え軸（18）を中心に反時計方向へ１０°程度回転する。 油圧シリンダー（40）に関するパラメータとベッドに関するパラメータは固定された常数値であるために、油圧シリンダー（40）の膨張量及び収縮量は、ベッド（12）の傾きと比例することになる。

従って、油圧シリンダー（40）から出力されるフィードバック信号は、制御部（60）を通して数値に変換された後、制御パネル（20）の傾斜表示部（22）に１０°と表示される。

従って、使用者（5）は、頭の部分が下がり、足が上がって行くことによって傾斜表示部（22）を通して現在約１０°くらい傾いている事を目で確認する事ができる。

このような初期基準角度状態が数分間続くと、頭へ血液が集中されるので、脳波に変化が起こる。 そうすると、ヘッドセット（50）が脳波を検出する（S20）。 検出された脳波は図示しないアナログ／デジタル変換機、フィルター、増幅機及び周波数アナライザーを通して制御部（60）へ送信される。

制御部（60）（例えば、ＣＰＵまたはマイコン）は、各周波数を大別して、アルファ波（８〜１４Ｈｚ）、ベータ波（１４〜３０Ｈｚ）、ガンマ波（３０〜５０Ｈｚ）、セクター波（４〜８Ｈｚ）を分析し、心臓の拍動による脈波で共に分析する。 このような脈波もやはり脳波検出センサーを通して共に検出できる。

その後、ベッド（12）を１０°〜４０°角度の範囲内でゆっくりと動かす（S40）。 例えば、この時の動き各速度は分当たり１０°内外とすることができる。 このように動く間、ヘッドセット（50）は実時間で脳波を検出してアルファ波（８〜１４Ｈｚ）が最大で検出される角度を設定する（S50）。

このように検出された角度を所定時間維持すると、脳波中のアルファ波が最大で発生するために使用者（5）は緊張が弛緩されて、ストレスが解消されたら脈波が一定になるので精神的に安定される効果を得る事ができる。

ベッドの使用中、使用者（5）が予想されてはない理由（例えば、悪夢、興奮、緊張）が発生した場合は、ベータ波が一定値以上で増加したり、脈波が不安定になる。 ヘッドセット（50）はこのような変化を検出して（S60）、ベッド（10）を初期基準角度１０°に回復させて、脳へ供給される血液の量を減少させる。 それから改めて安定的な脳波が検出されると、アルファ波が最大で出る角度に動かす事になる。

このような予約時間の間、ベッド（12）の傾きを一定に維持させた後（S70）、タイマー（23）の予約時間に段々近づくと（例えば、予約時間まで残り時間１〜２分）、まずアルファ波が検出される角度の中で低い角度でゆっくり旋回した後、残り時間に比例してベッド（12）を次第に水平位置に旋回させる。 つまり急速にベッドが水平上に復帰する事を防止するためである。 このような復帰動作は予約時間と関係なく最大使用時間（例えば、３０分）に近づいた場合にも行うようにすることもできる。

特に、アルファ波（８〜１４Ｈｚ）を検出する時にも、周波数領域を細分化してまず１０〜１２Ｈｚ領域でアルファ波が検出されるかを判断する。 アルファ波が検出されなかったら８〜１０Ｈｚz範囲で、アルファ波が検出されるかを判断して、この範囲でもアルファ波が検出されなかったら、その次には１２〜１４Ｈｚ範囲でアルファ波の検出を判断する。

もし、使用中緊張が弛緩され、睡眠現象が起きたら、セクター波が増加する事になる。 この時には制御部（60）が動作を解除し、ベッド（12）の角度をゆっくりと水平になるようにしてベッド（12）の上で気楽に睡眠ができるようにする（S55）。

そして、使用者（5）は、制御部（60）による制御動作を忌避したり無視したい場合には、傾斜表示部（22）を見ながら手動式作動ボタン（時計方向）（27）と手動式作動ボタン（反時計方向）（28）を操作して、直接角度を指定する事もできる。

本発明ではベッド（12）の内部に熱線を設置して加熱作用が起こるように構成する事もできるし、ベッド（12）の内部に振動マッサージ機を付設して腰や肩部位の振動マッサージができるように構成する事も可能である。

また、ヘッドセット（50）の内部にスピーカーを内蔵させ、制御パネル（20）に音楽再生装置（例えば、テープレコーダー、ＣＤプレーヤ、メモリーチップ）を設置して、ヘッドセット（50）を装着した時に水の音、鳥の音または安らかな音楽を聞くよう構成する事もできる。

本発明の更なる変形例としては、ベッド（12）の上面を開閉可能な密閉容器で密封し、内部へイオン化された酸素を注入する事によって、使用者（5）が呼吸する際に脳へ多量のイオン化された酸素が供給され、呼吸の後体の中に残る有害活性酸素の不作用を効果的に防止するように構成する事ができる。 このためには酸素タンク、流量制御バルブ等を具備する事ができる。

たとえ本発明ではベッドの回転のために油圧装置を使っているが、空圧装置または電気モーターとギア等を利用して、容易に代替する事もできる。

人体の脳波と脈波を実時間で検出してアルファ波が最大に出現されるようベッドの傾斜を自動調節できる特徴がある。

本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置(10)の側面図である。

図１に図示されたベッドが傾いている状態を図示した正面図である。

本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置(10)の構成を示すブロック図である。

図１に図示した制御パネル(20)の拡大正面図である。

図１に図示したヘッドセット(50)の側面図である。

本発明に係る脳波につれて傾斜調節が可能なベッド装置の調節方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１２ ベッド １４ 足首固定装置 １８ 支え軸 ５０ 脳波検出手段