技術 シート

0001

本発明は、着座者が着座するシート本体部と、前記シート本体部に設けられており、着座者の大動脈の脈波信号を検出する圧電センサとを備えるシートに関する。

0002

これに関連するシートが特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のシートは、車両用シートであり、図１４の平面図に示すように、シートクッション１０１とシートバック１０６とを備えている。シートクッション１０１の着座面後部には、着座者Ｍの臀部を支持する左右の臀部支持部１０１ｄの位置に左右の圧電フイルムセンサ１０４がそれぞれ設けられている。また、シートクッション１０１の着座面前部には、着座者Ｍの大腿部の前部を支持する左右の大腿支持部１０１ｅの位置に左右の圧電フイルムセンサ１０４がそれぞれ設けられている。そして、シートクッション１０１の着座面の前後左右に設けられた圧電フイルムセンサ１０４により、着座者Ｍの左右の大腿動脈の脈波信号を検出できるようになる。

0003

特開２０１１−１５６１９６号公報

0004

ここで、着座者Ｍの臀部には骨盤が存在しており、左右の大腿動脈は骨盤の内側を通っている。このため、着座者Ｍの大腿動脈とシートクッション１０１の着座面後部の圧電フイルムセンサ１０４間には骨盤が存在する。このため、大腿動脈の拍動による振動が骨盤に遮られて圧電フイルムセンサ１０４に伝達し難くなる。また、シートクッション１０１の着座面前部（左右の大腿支持部１０１ｅ）は着座者Ｍの大腿部による座面圧が低く、着座者Ｍの姿勢によっては大腿部が着座面前部から離れることがある。このため、特許文献１に記載の車両用シートでは、着座者Ｍの大腿動脈の脈波信号を精度良く安定的に検出するのは難しい。

0005

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、着座者の大動脈の脈波信号を精度良く安定的に検出できるようにすることである。

0006

上記した課題は、各発明によって解決される。第１の発明は、着座者が着座するシート本体部と、前記シート本体部に設けられており、着座者の大動脈の脈波信号を検出する圧電センサとを備えるシートであって、前記シート本体部は、シートクッションとシートバックとを備えており、前記シートバックには、着座者の肋骨下側と背骨と骨盤上側とに囲われた脇腹の背面を支える脇腹背面支持部の位置に前記圧電センサが設けられている。

0007

本発明によると、着座者の肋骨下側と背骨と骨盤上側とに囲われた脇腹の背面を支えるシートバックの脇腹背面支持部の位置に圧電センサが設けられている。このため、着座者の背骨に沿って上下方向に延びる大動脈（腹大動脈）の拍動、即ち、心臓の鼓動に伴って大動脈が周期的に収縮、弛緩を繰り返すことによる振動が肋骨、あるいは骨盤によって妨げられずに圧電センサまで伝達される。さらに、着座者の脇腹の背面はシートバックから離れることはほとんどない。したがって、前記圧電センサにより着座者の腹大動脈の脈波信号を精度良く安定的に検出できる。

0008

第２の発明は、着座者が着座するシート本体部と、前記シート本体部に設けられており、着座者の大動脈の脈波信号を検出する圧電センサとを備えるシートであって、前記シート本体部は、シートクッションとシートバックとを備えており、前記シートクッションには、着座者の大腿部の付け根部分を支える大腿付け根支持部の位置に前記圧電センサが設けられている。

0009

本発明によると、着座者の大腿部の付け根部分を支えるシートクッションの大腿付け根支持部の位置に前記圧電センサが設けられている。このため、着座者の大腿骨に沿って前後方向に延びる大腿動脈の拍動による振動が骨盤によって妨げられずに圧電センサまで伝達される。さらに、着座者の大腿部の付け根部分はシートクッションから離れることはほとんどない。したがって、前記圧電センサにより着座者の大腿動脈の脈波信号を精度良く安定的に検出できる。

0010

第３の発明によると、シートクッションは、クッションパッドと、そのクッションパッドを覆う表皮とを備えており、前記シートバックは、バックパッドと、そのバックパッドを覆う表皮とを備えており、前記圧電センサは、前記クッションパッド、あるいは前記バックパッドに埋め込まれている。このため、着座者の体動やシートの振動によるノイズを吸収することができる。

0011

第４の発明によると、圧電センサは、その圧電センサの圧力検出面が着座者の大動脈の径方向に対して交差するようにシートクッション、あるいはシートバックに設けられている。このため、前記圧電センサにより着座者の大動脈の拍動による振動を効率的に検出できる。

0012

第５の発明によると、日本人の成人男子の平均体形の人体模型であるＪＭ５０を着座者とした場合に、その着座者の股関節の位置から前記シートバックの背もたれ面に沿って150〜250mmの位置に圧電センサが設けられている。

0013

第６の発明によると、圧電センサは、クッションパッド、あるいはバックパッドを成形型内で発泡成形させる際に、前記成形型内にインサートされることで、前記クッションパッド、あるいは前記バックパッドに埋め込まれる。このため、低コストで圧電センサをクッションパッド、あるいはバックパッドに埋め込むことができる。

0014

第７の発明によると、シートクッションは、クッションパッドと、そのクッションパッドを覆う表皮とを備えており、シートバックは、バックパッドと、そのバックパッドを覆う表皮とを備えており、圧電センサは、クッションパッドと、そのクッションパッドを覆う表皮間、あるいは前記バックパッドと、そのバックパッドを覆う表皮間に設けられている。このため、低コストで圧電センサをシートクッション、あるいはシートバックにセットできる。

0015

本発明によると、着座者の大動脈の脈波信号を精度良く安定的に検出できる。

0016

本発明の実施形態１に係る乗物用シートを前左方から見た斜視図である。
前記乗物用シートに着座者が着座した様子を表す模式側面図である。
着座者の大腿部の大動脈（大腿動脈）と乗物用シートのシートクッションの圧電フイルムセンサとの位置関係を表す縦断面図（図４のIII-III矢視断面図）である。
着座者の背骨、大動脈（腹大動脈）と乗物用シートのシートバックの圧電フイルムセンサとの位置関係を表す平断面図である。
着座者の骨格と大動脈（腹大動脈、大腿動脈）と乗物用シートの圧電フイルムセンサとの位置関係を表す模式側面図である。
着座者の上体の骨格、大動脈（腹大動脈）と乗物用シートのシートバックの圧電フイルムセンサとの位置関係を表す模式正面図である。
着座者の大動脈と圧電フイルムセンサとの位置関係を表す模式斜視図である。
着座者の大動脈と圧電フイルムセンサとの位置関係を表す模式斜視図である。
圧電フイルムセンサで検出した着座者の大動脈の脈波信号の一例を表すグラフである。
圧電フイルムセンサの配線ブロック図である。
圧電フイルムセンサの取付け方法を表す縦断面図である。
圧電フイルムセンサの取付け構造を表す縦断面図である。
圧電フイルムセンサの取付け構造を表す縦断面図である。
従来の車両用シートの模式平面図である。

0017

［実施形態１］
以下、図１〜図１３に基づいて、本発明の実施形態１に係るシートについて説明する。本実施形態に係るシートは、車両の車室内に設置される乗物用シート１０で、着座者Ｍの大動脈の脈波信号を検出できるように構成されている。ここで、図中に示す前後左右、及び上下は、乗物用シート１０の前後左右、及び上下に対応している。

0018

＜乗物用シート１０の概要について＞
乗物用シート１０は、図１、図２に示すように、着座者Ｍが着座するシート本体部１２と、シート本体部１２を車室内で前後スライド、及び昇降等させるシート移動装置（図示省略）とから構成されている。シート本体部１２は、シートクッション１２０とシートバック１３０とを備えている。そして、シートクッション１２０の下側に、図１に示すように、前記シート移動装置を覆う枠状のシールド１２ｓが設けられている。

0019

シートクッション１２０は、図１に示すように、幅方向中央部１２０ｃと左右のサイド部１２０ｓとから構成されており、幅方向中央部１２０ｃの表面が着座面となっている。 シートクッション１２０は、図３に示すように、クッションフレーム１２２を上方から覆う、例えば、ウレタン製のクッションパッド１２４を備えており、そのクッションパッド１２４の表面が表皮１２６によって覆われている。そして、シートクッション１２０のクッションパッド１２４には、左右一対の圧電フイルムセンサ３１，３２が所定位置に埋め込まれている。

0020

シートバック１３０は、図１に示すように、幅方向中央部１３０ｃと左右のサイド部１３０ｓとから構成されており、幅方向中央部１３０ｃの表面（前面）が背もたれ面となっている。シートバック１３０は、図４に示すように、バックフレーム１３２を前方から覆う、例えば、ウレタン製のバックパッド１３４を備えており、そのバックパッド１３４の表面が表皮１３６によって覆われている。そして、シートバック１３０のバックパッド１３４には、左右一対の圧電フイルムセンサ３３，３４が所定位置に埋め込まれている。

0021

＜圧電フイルムセンサ３１〜３４について＞
圧電フイルムセンサ３１〜３４は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子圧電材料を用いて構成された帯板状の圧電センサである。圧電フイルムセンサ３１〜３４は、大動脈Ｔ（腹大動脈Ｔｈ、大腿動脈Ｔｄ（図５参照））の拍動による振動を受けてひずみ、そのひずみ量を電圧信号に変換して出力する。ここで、大動脈Ｔの拍動とは、心臓の鼓動に伴って大動脈Ｔが周期的に収縮、弛緩を繰り返す動作をいう。このため、圧電フイルムセンサ３１〜３４は、図７、図８に示すように、大動脈Ｔの拍動を効果的に検知できるように、圧電フイルムセンサ３１〜３４の圧力検出面３１ｅ〜３４ｅ（圧電フイルムセンサの表面）が大動脈Ｔの径方向（矢印方向）に対して交差するように配置される。

0022

＜シートクッション１２０の圧電フイルムセンサ３１、３２の取付け位置について＞
シートクッション１２０の左右一対の圧電フイルムセンサ３１、３２は、図２〜図５に示すように、着座者Ｍの左右の大腿部Ｍｄの付け根部分を支えるシートクッション１２０の大腿付け根支持部１２０ｄに設けられている。左右一対の圧電フイルムセンサ３１、３２は、図３に示すように、シートクッション１２０の着座面に対して平行になるように、そのシートクッション１２０のクッションパッド１２４に埋め込まれている。これにより、圧電フイルムセンサ３１、３２の圧力検出面３１ｅ，３２ｅは、着座者Ｍの大腿部Ｍｄの大腿骨Ｂｄに沿う大腿動脈Ｔｄの径方向に対してほぼ直交するように配置される。

0023

また、圧電フイルムセンサ３１、３２がシートクッション１２０の大腿付け根支持部１２０ｄにあるため、図５に示すように、着座者Ｍの大腿動脈Ｔｄと圧電フイルムセンサ３１、３２との間には骨盤Ｂｋが存在しない。このため、着座者Ｍの大腿動脈Ｔｄの拍動による振動が骨盤Ｂｋに遮られず、圧電フイルムセンサ３１、３２により大腿動脈Ｔｄの拍動による振動を精度良く検知できる。また、圧電フイルムセンサ３１、３２は、シートクッション１２０の大腿付け根支持部１２０ｄに設けられているため、着座者Ｍの大腿部Ｍｄから受ける座面圧が高く、大腿部Ｍｄが座面から離れ難い。このため、圧電フイルムセンサ３１、３２により安定して大腿動脈Ｔｄの拍動を検知できる。ここで、シートクッション１２０の大腿付け根支持部１２０ｄは、着座者Ｍを日本人の成人男子の平均体形の人体模型であるＪＭ５０とした場合の大腿部Ｍｄの付け根部分を支える位置である。

0024

＜シートバック１３０の圧電フイルムセンサ３３、３４の取付け位置について＞
シートバック１３０の左右一対の圧電フイルムセンサ３３、３４は、図６に示すように、着座者Ｍの肋骨Ｂｒ下側と背骨Ｂｓと骨盤Ｂｋ上側とに囲われた脇腹Ｍｗの背面を支えるシートバック１３０の脇腹背面支持部１３０ｗの位置に設けられている。そして、左右一対の圧電フイルムセンサ３３、３４は、図４に示すように、シートバック１３０の背もたれ面に対して平行になるように、そのシートバック１３０のバックパッド１３４に埋め込まれている。

0025

これにより、圧電フイルムセンサ３３、３４の圧力検出面３３ｅ，３４ｅは、図４に示すように、着座者Ｍの背骨Ｂｓに沿う腹大動脈Ｔｈの径方向に対して交差するように配置される。さらに、圧電フイルムセンサ３３、３４の圧力検出面３３ｅ，３４ｅと着座者Ｍの腹大動脈Ｔｈとの間には、肋骨Ｂｒ、あるいは骨盤Ｂｋ等の骨が存在しない。このため、着座者Ｍの腹大動脈Ｔｈの拍動による振動が肋骨Ｂｒ、骨盤Ｂｋ等に遮られず、圧電フイルムセンサ３１、３２により腹大動脈Ｔｈの拍動による振動を精度良く検知できるようになる。また、圧電フイルムセンサ３３、３４は、シートバック１３０の脇腹背面支持部１３０ｗの位置に設けられているため、着座者Ｍの上体が背もたれ面から離れ難い。このため、圧電フイルムセンサ３３、３４により安定して腹大動脈Ｔｈの拍動を検知できるようになる。ここで、シートバック１３０の脇腹背面支持部１３０ｗは、図５に示すように、着座者ＭをＪＭ５０とした場合の股関節Ｐの位置から背もたれ面に沿ってＨ１（150mm）からＨ２（250mm）の位置に設けられている。

0026

＜圧電フイルムセンサ３１〜３４の取付け方法について＞
シートクッション１２０のクッションパッド１２４、あるいはシートバック１３０のバックパッド１３４は、図１１に示すように、成形型５０の成形空間Ｓ内に発泡材料Ｗをセットし、発泡材料Ｗを発泡させることにより成形される。圧電フイルムセンサ３１〜３４は、成形型５０の成形空間Ｓ内に発泡材料Ｗをセットする際、その成形空間Ｓ内の所定位置に位置決めされる。これにより、クッションパッド１２４、あるいはバックパッド１３４の発泡成形時に圧電フイルムセンサ３１〜３４が所定位置に埋め込まれるようになる。

0027

＜圧電フイルムセンサ３１〜３４の出力信号の利用方法について＞
各々の圧電フイルムセンサ３１〜３４の出力信号（電圧信号）は、図１０に示すように、制御装置４０に入力される。制御装置４０では、圧電フイルムセンサ３１〜３４の出力信号を、図９に示すように、大動脈Ｔ（腹大動脈Ｔｈ、大腿動脈Ｔｄ）の脈波信号として表せるように信号処理を行う。ここで、図９は、車両のエンジンが停止している状態での大動脈Ｔ（腹大動脈Ｔｈ、大腿動脈Ｔｄ）の脈波信号の一例を表しており、第１ピークＰ１が心臓の鼓動によるピークに対応している。このため、第１ピークＰ１間の時間により着座者Ｍの脈拍が分かり、着座者Ｍがリラックス状態にあるか、緊張状態にあるかを把握できる。制御装置４０は、例えば、着座者Ｍがリラックス状態で居眠り運転の可能性がある場合には、警報装置４３に対して警報信号等を出力することが可能となっている。

0028

＜本実施形態における用語と本発明の用語との対応＞
前記圧電フイルムセンサ３１〜３４が本発明における圧電センサに相当する。また、着座者Ｍの大動脈Ｔを構成する腹大動脈Ｔｈと大腿動脈Ｔｄが本発明における着座者の大動脈に相当する。

0029

＜本実施形態に係る乗物用シート１０の長所について＞
本実施形態に係る乗物用シート１０によると、着座者Ｍの肋骨Ｂｒ下側と背骨Ｂｓと骨盤Ｂｋ上側とに囲われた脇腹Ｍｗの背面を支えるシートバック１３０の脇腹背面支持部１３０ｗの位置に圧電フイルムセンサ３３，３４が設けられている。このため、着座者Ｍの背骨Ｂｓに沿って上下方向に延びる腹大動脈Ｔｈの拍動による振動が肋骨Ｂｒ、あるいは骨盤Ｂｋによって妨げられずに圧電フイルムセンサ３３，３４まで伝達される。さらに、着座者Ｍの脇腹Ｍｗの背面はシートバック１３０から離れることはほとんどない。したがって、圧電フイルムセンサ３３，３４により着座者Ｍの腹大動脈Ｔｈの脈波信号を精度良く安定的に検出できる。

0030

また、乗物用シート１０には、着座者Ｍの大腿部Ｍｄの付け根部分を支えるシートクッション１２０の大腿付け根支持部１２０ｄの位置に圧電フイルムセンサ３１，３２が設けられている。このため、着座者Ｍの大腿骨Ｂｄに沿って前後方向に延びる大腿動脈Ｔｄの拍動による振動が骨盤Ｂｋに妨げられず圧電フイルムセンサ３１，３２まで伝達される。さらに、着座者Ｍの大腿部Ｍｄの付け根部分はシートクッション１２０から離れることはほとんどない。したがって、圧電フイルムセンサ３１，３２により着座者Ｍの大腿動脈Ｔｄの脈波信号を精度良く安定的に検出できる。

0031

また、圧電フイルムセンサ３１〜３４は、クッションパッド１２４、あるいはバックパッド１３４に埋め込まれている。このため、着座者Ｍの体動や乗物用シート１０の振動によるノイズを吸収することができる。また、圧電フイルムセンサ３１〜３４は、圧力検出面３１ｅ〜３４ｅが着座者Ｍの大動脈Ｔの径方向に対して交差するようにシートクッション１２０、あるいはシートバック１３０に設けられている。このため、圧電フイルムセンサ３１〜３４により着座者Ｍの大動脈Ｔの脈動を効率的に検出できる。

0032

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、圧電フイルムセンサ３１〜３４をクッションパッド１２４、あるいはバックパッド１３４の発泡成形時に所定位置に埋め込む例を示した。しかし、図１２に示すように、圧電フイルムセンサ３１〜３４をクッションパッド１２４と表皮１２６間、あるいはバックパッド１３４と表皮１３６間に挟み込んで固定する構成でも可能である。また、図１３に示すように、クッションパッド１２４、あるいはバックパッド１３４に裏側からセンサ用凹部１２８を形成し、そのセンサ用凹部１２８に圧電フイルムセンサ３１〜３４をセット後、センサ用凹部１２８を閉鎖パッド１２９で塞ぐ構成でも可能である。

0033

また、本実施形態では、圧電フイルムセンサ３１〜３４をシートクッション１２０の左右両側とシートバック１３０の左右両側に設ける例を示した。しかし、圧電フイルムセンサ３１〜３４をシートクッション１２０の左右のいずれか一方、シートバック１３０の左右のいずれか一方に設けることも可能である。また、本実施形態では、乗物用シート１０を例示したが、乗物用シート以外にも、例えば、映画館のシート、旅館やホテル等の待合室のシート等に本発明を適用することも可能である。

0034

１２・・・シート本体部
３１・・・圧電フイルムセンサ（圧電センサ）
３２・・・圧電フイルムセンサ（圧電センサ）
３３・・・圧電フイルムセンサ（圧電センサ）
３４・・・圧電フイルムセンサ（圧電センサ）
３１ｅ・・圧力検出面
３２ｅ・・圧力検出面
３３ｅ・・圧力検出面
３４ｅ・・圧力検出面
５０・・・成形型
１２０・・シートクッション
１２０ｄ・大腿付け根支持部
１２４・・クッションパッド
１２６・・表皮
１３０・・シートバック
１３０ｗ・脇腹背面支持部
１３４・・バックパッド
１３６・・表皮
Ｂｄ・・・大腿骨
Ｂｋ・・・骨盤
Ｂｒ・・・肋骨
Ｂｓ・・・背骨
Ｍ・・・・着座者
Ｍｄ・・・大腿部
Ｍｗ・・・脇腹
Ｐ・・・・股関節
Ｔ・・・・大動脈
Ｔｄ・・・大腿動脈（大動脈）
Ｔｈ・・・腹大動脈（大動脈）