JP2013220322A - 車両用シート - Google Patents

Abstract

【課題】着座者に体格差がある場合であっても、安定して心拍を計測でき、且つ、運転者以外の着座者の心拍も計測可能にする。
【解決手段】車両用シートは、シートバック１０４と、シートバック１０４内に設けられ着座者の身体電位を取得するセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと検出された身体電位に係る電気信号を着座者の心電信号に演算する演算装置とを有し、前記着座者の心拍を計測する計測装置と、を備える。センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ静電容量結合型センサである。センサ２０Ａは、シートバック１０４における着座者に対向する面を正面とした場合において、センサ２０Ｂ及びセンサ２０Ｃのそれぞれに対して正面に向かって右下に配置されている。センサ２０Ａ及びセンサ２０Ｃは、センサ２０Ａとセンサ２０Ｃとからゾーン２０ＡＣが画定される場合に、ゾーン２０ＡＣ内に着座者の心臓が位置するように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用シートに係り、心拍を計測する機能を有する車両用シートに関する。

近年、車両運転時に生じる重大な事故を防ぐことを目的とし、運転者の体調異常が生じた場合に素早く報知するために、運転者の状態を示す各種パラメータを検出することで体調の異常を判定する構成が提案されている。

例えば、特許文献１においては、運転者の背面、腰部から臀部及び大腿部が当接する位置に配置される複数の面電極を備える計測装置が開示されている。この複数の面電極の一つを、増幅器の中性点電位を取得するものにすることで、信号ノイズを抑制し、運転者の心拍信号・呼吸信号を好適に検出することによって異常を判定するというものである。

また、特許文献２においては、シートバックに任意に配置された２つのセンサと、シートクッションに配置されたグランド電極とを備える心電計測装置が開示されている。

また、特許文献３においては、ステアリング部に、運転者の身体電位を検出するセンサを備える車両用心電計測装置が開示されている。

特開２００７−３０１１７５号公報 特開２００９−５０６７９号公報 特開２０１１−２４９０２号公報

車両の運転者とシートとが接触する部位は、運転者が小柄な人である場合と大柄な人である場合とで大きく異なる。例えば、特許文献１に開示された車両用シートにおいては、運転者に体格差がある場合には、面電極で取得される信号に検出信号にばらつきが生じていた。

また、特許文献２に開示された心電計測装置においても、シートバックに設けられた２つのセンサによって心電信号を検出するものであり、センサが体格差に応じて配置されたものではない。このため、運転者に体格差がある場合には心電信号を安定して検出することができなかった。

また、特許文献３に開示された心電計測装置においては、この装置を備えるシートはステアリングを備える運転席に限定され、計測対象者はステアリングに触れる運転者に限定されていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、着座者に体格差がある場合であっても心拍を安定して計測でき、且つ、運転者以外の着座者の心拍も計測可能にすることを目的とする。

前記課題は、請求項１の車両用シートによれば、着座者がもたれかかるシートバックと、前記着座者の身体電位を非接触で取得する静電容量結合型センサであり、前記シートバック内に設けられた複数のセンサと、検出された前記身体電位に係る電気信号を前記着座者の心電信号に演算する演算装置と、を有して前記着座者の心拍を計測する計測装置と、を備え、前記複数のセンサは、前記シートバック内における下部から上部にかけて前記着座者に対向するように設けられ、前記下部に設けられた第１センサ、中部に設けられた第２センサ、前記上部に設けられた第３センサの少なくとも３つのセンサを有し、前記第１センサは、前記シートバックにおける前記着座者に対向する面を正面とした場合において、前記第２センサ及び前記第３センサのそれぞれに対して前記正面に向かって右下に配置され、前記第２センサは、前記第１センサよりも上方、且つ、前記第３センサよりも下方に配置され、前記第１センサ及び前記第３センサは、前記第１センサと前記第３センサとの位置に基づいて第１ゾーンが画定され、前記第１センサと前記第２センサとの位置に基づいて第２ゾーンが画定される場合に、前記第１ゾーン内に前記着座者の心臓が位置するように配置され、前記第１センサ、前記第２センサ及び前記第３センサは、少なくとも前記第１ゾーン及び前記第２ゾーンから検出した前記身体電位に係る電気信号を前記演算装置に送信すること、により解決される。

このようにすると、体格差のある着座者であっても心臓の収縮に対応する大きな電位差信号を安定して検出でき、且つ、運転者以外の着座者の心拍も計測できる。更に、静電容量結合型センサがシートバック内に設けられていることで、着座者にセンサを取り付ける煩わしさを感じさせずに心拍を計測できる。

このとき、請求項２のように、前記第２センサは、前記第１ゾーンの中心の高さよりも高い位置に設けられているとより好適である。
このようにすると、接触面積の小さい小柄な着座者であっても、検出される身体電位の差信号が大きくなる。

このとき、請求項３のように、前記第１センサと前記第３センサとの間の幅方向長さは、前記第１センサと前記第２センサ間の幅方向長さよりも大きいと好ましい。
このようにすると、小柄な着座者と大柄な着座者の体幅に応じたセンサ間の幅となるため、各体格着座者から検出される身体電位の差信号が大きくなる。

更に、請求項４のように、前記複数のセンサは、前記第１センサよりも上方、且つ、前記第３センサよりも下方に第４センサを更に有し、前記第１センサ、前記第２センサ、前記第３センサ及び前記第４センサは、前記第３センサと前記第４センサの位置に基づいて第３ゾーンが画定される場合に、前記第１ゾーン、前記第２ゾーン及び前記第３ゾーンから検出した前記身体電位を、前記着座者の心電信号に演算する前記演算装置に送信すると好ましい。
このようにすると、シートバックに設けるセンサの数を増やすことで検出される電位差信号が増えることにより、演算装置の演算によって心電信号を安定して取得可能となる。

更に、請求項５のように、前記第１センサ、前記第２センサ及び前記第３センサは、短尺と長尺とを有する検出面を有し、該長尺方向が前記シートバック幅方向に沿うように配置されていると好適である。
このようにすると、シートバックの高さ方向の小型化が可能になる。

更に、請求項６のように、前記計測装置は、前記ゾーンを画定する前記複数のセンサから検出されたデータのうち、心臓の収縮に対応した周期的な振幅を有するデータを選択して計測するようにすると好ましい。
このようにすると、心臓の収縮に対応する安定したデータに基づいて、心拍を安定して計測することができる。

請求項１の発明によれば、体格差のある着座者であっても心臓の収縮に対応する大きな電位差信号を安定して検出でき、且つ、運転者以外の着座者の心拍も計測できる。更に、静電容量結合型センサがシートバック内に設けられていることで、着座者にセンサを取り付ける煩わしさを感じさせずに心拍を計測できる。

請求項２の発明によれば、接触面積の小さい小柄な着座者であっても、検出される身体電位の差信号が大きくなる。

請求項３の発明によれば、小柄な着座者と大柄な着座者の体幅に応じたセンサ間の幅となるため、各体格着座者から検出される身体電位の差信号が大きくなる。

請求項４の発明によれば、シートバックに設けるセンサの数を増やすことで検出される電位差信号が増えることにより、演算装置の演算によって心電信号を安定して取得可能となる。

請求項５の発明によれば、シートバックの高さ方向の小型化が可能になる。

請求項６の発明によれば、心臓の収縮に対応する安定したデータに基づいて、心拍を安定して計測することができる。

実施形態に係る車両用シートの全体構成を示す図である。 センサの設置位置を示すシートクッション及びシートバックの断面図である。 センサの配置を示すシートバックの正面図である。 （ａ）長方形状の検出面を有するセンサを示す図である。（ｂ）面取りされた長方形状の検出面を有するセンサを示す図である。（ｃ）楕円状の検出面を有するセンサを示す図である。 体格差による心臓高さの違いを示す図である。 心電信号検出のための回路構成及び演算装置の構成を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）検出された波形データの例を示す図である。 心拍計測処理の流れを示すフローチャートである。 第１変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 第２変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 第３変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 （ａ）〜（ｃ）電位差を検出するセンサの組み合わせを示す図である。 第４変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 第５変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 第６変形例に係るセンサの配置を示すシートバックの正面図である。 第６変形例に係るセンサの構成を示す模式図である。

以下、本発明に係る車両用シートの実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用シート１０Ａは、図５に示し後述する着座者８０の座る部位であるシートクッション１０２と、シートクッション１０２の後部（以下において、車両の進行方向を前方向、その逆を後方向とする）に回動可能に取り付けられる部位で、着座者８０の背もたれに当たる部位であるシートバック１０４と、シートバック１０４内に設けられ後述するセンサ群２０を有する心拍計測装置１２とを備える。

シートクッション１０２は、図２に示すように、ウレタンパッド１０２Ａと、その上面に接着されたウレタンスラブ１０２Ｂと、更にその上を覆うように設けられた表皮１０２Ｃとを備える。また、着座者８０の臀部に対向する位置であり、ウレタンパッド１０２Ａとウレタンスラブ１０２Ｂとの間に、後述するグランド電極２０Ｇが配設されている。

シートバック１０４は、図２に示すように、ウレタンパッド１０４Ａとその上面に接着されたウレタンスラブ１０４Ｂと更にその上を覆うように設けられた表皮１０４Ｃとを備える。また、シートバック１０４における着座者８０の背中に対向する面側（以下、この面を正面と称呼する。）であってウレタンパッド１０４Ａとウレタンスラブ１０４Ｂとの間に、後述するセンサ２０Ａ〜２０Ｃが配設されている。

また、心拍計測装置１２は、シートバック１０４内に設けられたセンサ群２０と、グランド電極２０Ｇと、計装アンプ３０と、ＤＣ成分除去回路４０と、反転増幅器５０と、帯域フィルタ６０と、Ａ／Ｄ変換回路６２と、演算装置７０Ｃと、ディスプレイＤとを備える。

センサ群２０は、図３に示すように、導電布テープから成るセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから成る集合であり、シートバック１０４内における正面側に設けられている。センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、図２に示すように、着座者８０の人体８００に、表皮１０４Ｃ及び着衣８０２を介して静電容量結合することで、着座者８０の身体電位を検出する機能を有する。センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのサイズは、高さ２５ｍｍ、幅７５ｍｍ、厚さ１ｍｍである。センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、長尺方向がシートバック１０４の幅方向に平行となるように、シートバックに配設されている。このように配設されていることで、シートバック１０４の高さ方向の小型化が可能になる。

なお、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける身体電位の検出面の形状は、短尺と長尺とを有する形状であればよく、図４（ａ）に示すように、長方形状の検出面２００、図４（ｂ）に示すように、面取りされた長方形状の検出面２０２、図４（ｃ）に示すように、楕円状の検出面２０４であってもよい。また、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのシートバック１０４への高さ方向及び幅方向の配置についての詳細は後述する。

グランド電極２０Ｇは、上述のように、導電布テープから成り、シートクッション１０２における着座者８０の臀部に対向する部位に設けられている。グランド電極２０Ｇは、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの信号に含まれるオフセット信号を除去する際の基準電位となる電位を取得するものである。グランド電極２０Ｇは、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと同様に、表皮１０４Ｃ及び着衣８０２を介して着座者８０の人体８００と静電容量結合する。また、グランド電極２０Ｇは、図６に示すように、グランド電極用ケーブルで抵抗を介してオペアンプ３２及び反転増幅器５０のプラス側の入力端子に接続されている。

計装アンプ３０は、図６に示すように、オペアンプ３０Ａ，３０Ｂ，３２から構成される。オペアンプ３０Ａ，３０Ｂは、センサ群２０が検出した電位信号を増幅してオペアンプ３２に出力するものである。特に、図６においては、センサ２０Ａとセンサ２０Ｂとを含む回路構成についてのみ図示する。以降に示す他のセンサについても同様の回路構成を成し、例えば、センサ２０Ａとセンサ２０Ｃとを含む回路構成は、図６においてセンサ２０Ｂをセンサ２０Ｃに替えて示される構成である。

オペアンプ３２は、差動増幅器から成り、オペアンプ３０Ａ，３０Ｂから出力された電位信号の差信号を増幅するものである。

また、オペアンプ３２のプラス側の入力端子に、グランド電極２０Ｇの電位が基準電位として印加されている。ここで、グランド電極２０Ｇは、前述のように、シートバック１０４に設けられた他のセンサよりも、着座者８０の心臓から離れたシートクッション１０２に設けられて着座者８０の臀部と静電容量結合している。このため、グランド電極２０Ｇからは、心電信号の影響の少ない電位が得られることとなる。

ＤＣ成分除去回路４０としてのコンデンサ４２は、オペアンプ３２から出力された差信号における直流成分を含む低周波成分を除去する機能を有し、オペアンプ３２の出力端と、反転増幅器５０のマイナス側の入力端子とをＡＣカップリングしている。

反転増幅器５０は、直流成分が除去された電位差信号の極性を反転し、更に増幅する機能を有し、マイナス側の入力端子が抵抗を介してコンデンサ４２に接続され、プラス側の入力端子にグランド電極２０Ｇの電位が基準電位として印加されている。

帯域フィルタ６０は、心電信号の周波数ではないとみなされる低周波成分及び高周波成分を除去するために設けられている。帯域フィルタ６０によって、心電信号に係る周波数を有する信号がＡ／Ｄ変換回路６２に限定的に入力されることとなる。

Ａ／Ｄ変換回路６２は、演算装置７０Ｃの入力信号とするために、反転増幅器５０から帯域フィルタ６０を介して入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。

演算装置７０Ｃは、演算制御用のＣＰＵ（Central Processing Unit）７０ＣＡと、ＲＡＭ（Random Access Memory）７０ＣＢと、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０ＣＣと、を備える。また、演算装置７０Ｃに入力されるものは、上記のデジタル信号に変換された電位差信号であり、出力されるものは、ディスプレイＤに表示するための電気信号である。

ＲＡＭ７０ＣＢは、演算制御中の信号及び入出力される信号を含むパラメータを一時記憶するもので、デジタル信号に変換された電位差信号その他の信号を格納する格納部７００として機能を有する。

ＲＯＭ７０ＣＣは、ＣＰＵ７０ＣＡが実行するプログラム及び所定値のパラメータを記憶するものである。ＲＯＭ７０ＣＣには、センサ群２０から得られた電位差信号から電圧波形データを生成する波形生成部７０２と、心臓の収縮に対応して周期的に振幅している電圧波形データを選択する選択部７０４と、がプログラムとして記録されている。

波形生成部７０２は、格納部７００に格納されたセンサ２０Ａとセンサ２０Ｂとの電位差信号、及びセンサ２０Ａとセンサ２０Ｃとの電位差信号を基に、電位差信号を縦軸、時間を横軸とする電圧波形データＶＡＢ，ＶＡＣをそれぞれ生成する機能を有する。

選択部７０４は、電圧波形データＶＡＢ，ＶＡＣから心臓の収縮に対応する電圧波形データを選択し、心電波形データＶＨとして設定する機能を有する。例えば、電圧波形データＶＡＢとして、図７（ａ）に示された波形データＶ１が生成され、電圧波形データＶＡＣとして図７（ｂ）に示された波形データＶ２、又は図７（ｃ）に示された波形データＶ３が生成された場合を想定する。この場合、選択部７０４は、周期性を有するＲ波が明確に現れ、且つ、振幅の大きい電圧波形データＶ１、つまり電圧波形データＶＡＢを選択する。

着座者８０の体格差によらずに身体電位を安定的に検出するセンサ群２０の配置について説明する。なお、以降の説明では、高さを明確に表現するため、着座者８０（女性８０Ｆ，男性８０Ｍの両者）がシートクッション１０２に着座した状態において、臀部の下端に当接するシートクッション１０２の上面をクッション座面Ｃとし、これを基準とする。

まず、体格差のある着座者８０についての次のように定義する。図５に、体格差を有する着座者８０について、小柄な着座者８０としての女性８０Ｆと大柄な着座者８０としての男性８０Ｍを示す。ここで、小柄な着座者８０として想定される女性８０Ｆは、例えば、成人の日本人女性において、身長の低い方からの累計数が全体数に対して５％となる約１５０ｃｍの人である。また、大柄な着座者８０として想定される男性８０Ｍは、例えば、成人の米国人男性において、身長の低い方からの累計数が全体数に対して９５％となる約１９０ｃｍの人である。

女性８０Ｆの心臓は、クッション座面Ｃから高さＨＦの位置にあり、男性８０Ｍの場合、クッション座面Ｃから高さＨＭの位置にある。この高さＨＦは、約１５０ｃｍの女性８０Ｆの場合、約３７０ｍｍであり、高さＨＭは、約１９０ｃｍの男性８０Ｍの場合、約５５０ｍｍである。なお、以下において、小柄な着座者８０を代替する表現として女性８０Ｆ、大柄な着座者８０を代替する表現として男性８０Ｍを用いて説明する。

次に、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのシートバック１０４への高さ方向及び幅方向の配置について説明する。センサ群２０は、体格差による心臓位置の違いに応じて配置されている。具体的には、図３に示すように、３つのセンサのうち下部に配置されたセンサ２０Ａは、その中心におけるクッション着座面Ｃからの高さ２０ＨＡが女性８０Ｆの心臓の高さＨＦよりも低くなるように配置されている。また、センサ２０Ａは、シートバック１０４の正面に向かって、中心軸よりも幅２０ＷＡだけ右側に設けられている。この幅２０ＷＡは、約５５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲で任意に設定される。

また、３つのセンサのうち上部に配置されたセンサ２０Ｃは、その中心におけるクッション着座面Ｃからの高さ２０ＨＣが男性８０Ｍの心臓の高さＨＭよりも高くなるように配置されている。また、センサ２０Ｃは、シートバック１０４の正面に向かって、中心軸よりも左側に設けられている。

また、３つのセンサのうち中部に配置されたセンサ２０Ｂは、その中心におけるクッション着座面Ｃからの高さ２０ＨＢが女性８０Ｆの心臓の高さＨＦよりも高くなるように配置されている。また、センサ２０Ｂは、シートバック１０４の正面に向かって左側、幅方向においてはセンサ２０Ｃと同じ位置に設けられている。なお、センサ２０Ａとセンサ２０Ｂとの幅方向外側の長さ、つまり、ゾーン２０ＡＢの幅は約２５０ｍｍである。

このように配置されたセンサ群２０においては、シートバック１０４の正面に向かって左上のセンサ２０Ｃと右下のセンサ２０Ａとが、男性８０Ｍの心臓を斜めに挟み込むように配置されている。ここで、センサ２０Ａを右下の角、センサ２０Ｃを左上の角として画定される領域をゾーン２０ＡＣとする。このゾーン２０ＡＣは、男性８０Ｍの心電位を検出するのに、好適な電位差が得られる領域である。なお、心拍の計測方法については後述する。

また、シートバック１０４の正面に向かって左上のセンサ２０Ｂと右下のセンサ２０Ａとは、女性８０Ｆの心臓を斜めに挟み込むように配置されている。ここで、このセンサ２０Ａを右下の角、センサ２０Ｂを左上の角として画定される領域をゾーン２０ＡＢとする。このゾーン２０ＡＢは、女性８０Ｆの心電位を検出するのに、好適な電位差が得られる領域である。

このように配置されている理由を説明すると、心臓の拡縮の際に生じる心起電力ベクトルは、一般的な人の場合、凡そ右肩から左脚に向かう方向である。この方向は、着座者８０が車両用シート１０Ａに着座した状態において、シートバック１０４の正面に向かって左上から右下に向かう方向に相当する。よって、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、センサ２０Ａとセンサ２０Ｂ、及びセンサ２０Ａとセンサ２０Ｃとをそれぞれ結ぶ方向（図３において２点鎖線で表示）が心起電力ベクトルの方向に沿うように配置されている。このため、センサ２０Ａとセンサ２０Ｂ、及びセンサ２０Ａとセンサ２０Ｃの組み合わせから、心臓の収縮に応じて生じる大きな電位差信号（心電図のＲ波に対応する電位差信号）が検出されることとなる。

（心拍計測処理）
上記構成を備える心拍計測装置１２による心拍計測処理を、図８を参照して説明する。センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、車両のエンジンを始動又はスタートスイッチの押下に応じて、人体８００からの電位信号を検出する。

センサ２０Ａ及びセンサ２０Ｂ並びにセンサ２０Ａ及びセンサ２０Ｃによって検出された電位信号は、計装アンプ３０、ＤＣ成分除去回路４０、反転増幅器５０、帯域フィルタ６０及びＡ／Ｄ変換回路６２を介して、演算装置７０Ｃの格納部７００に、電位差データとして格納される。つまり、演算装置７０Ｃが、ゾーン２０ＡＢ及びゾーン２０ＡＣにおける電位差データを取得する（ステップＳ０１）。

次に、波形生成部７０２が、ゾーン２０ＡＢ及びゾーン２０ＢＣにおいて取得された電位差データに基づき、電位差と時間とを軸とする２つの電圧波形データＶＡＢ，ＶＡＣをそれぞれ生成する（ステップＳ０２）。

次に、選択部７０４は、前記２つの電圧波形データＶＡＢ，ＶＡＣをから心拍に同期し、且つ、Ｒ波の振幅が大きいデータを選択して、心電波形データＶＨを設定する（ステップＳ０３）。

次に、演算装置７０Ｃは、心電波形データＶＨに、ＱＲＳ波に対応する波形を強調するデジタルフィルタをかけて、設定した閾値を越える電圧（Ｒ波電位）が検出されるピーク間隔を演算する。次に、演算装置７０Ｃは、ピーク間隔の逆数を瞬時心拍数（１秒当たりの心拍数）とし、更に１分間当たりの検出される数を算出する。つまり、演算装置７０Ｃは、演算によって心拍数を算出する。次に、演算装置７０Ｃは、心電波形データＶＨ及び心拍数に係る信号をディスプレイＤに送信し、ディスプレイＤに心電波形データＶＨ及び心拍数を表示させる（ステップＳ０４）。

次に、演算装置７０Ｃは、停止スイッチ等による心拍計測終了の指示があるかどうかを判断する（ステップＳ０５）。心拍計測終了の指示がある場合は処理を終了し、指示がない場合には、ステップＳ０１〜Ｓ０５を繰り返す。

上記のピーク間隔の演算に用いられるアルゴリズムとしては、Ｒ波が発生する間隔として不適当である下限の時間を設定するようにすると有効である。具体的には、一のＲ波を検出した後に、この時間より短い間隔で検出される電圧信号を、次のＲ波に対応する信号から排除するようにする。このようにすることで、ピーク間隔が、心臓の収縮の周期に明らかに対応しない値に演算されることを回避することができる。その他、例えば、ピーク間隔が設定範囲の上限を超えた場合は、その間隔の中間時点の近時で、Ｒ波の電圧に対応するような高い電圧が検出されていないかを再度探す、又は、中間時点でＲ波が検出されたものとして、ピーク間隔を半分の時間とするようにしてもよい。このようにすることで、例えば、着座者８０の体動等によって、Ｒ波に対応する電圧を一時的に検出できなかった場合であっても、明らかに誤りである心拍数が出力されるのを防ぐことができる。

上記のように、本実施形態に係る車両用シート１０Ａにおいては、シートバック１０４の正面に向かって左上のセンサ２０Ｃと右下のセンサ２０Ａとが、男性８０Ｍの心臓を斜めに挟み込むように配置されている。また、シートバック１０４の正面に向かって左上のセンサ２０Ｂと右下のセンサ２０Ａとが、女性８０Ｆの心臓を斜めに挟み込むように配置されている。センサ２０Ａとセンサ２０Ｃとに画定されるゾーン２０ＡＣにおいて、大柄な男性８０Ｍの心電位に対応する好適な電位差信号を取得できる。また、センサ２０Ａとセンサ２０Ｂとに画定されるゾーン２０ＡＢにおいて、小柄な女性８０Ｆの心電位に対応する好適な電位差信号を取得できる。

また、演算装置７０Ｃの選択部７０４が、ゾーン２０ＡＢ，２０ＡＣによって得られる電圧波形データＶＡＢ，ＶＡＣから、心拍に同期し、且つ、大きな振幅を有する電圧波形データを選択し、心電波形データＶＨとして設定する。このため、男性８０Ｍ、女性８０Ｆのどちらが着座した場合であっても、ＱＲＳ波を含む電圧波形データを心電波形データＶＨとして安定して設定できる。

（第１変形例）
次に、第１変形例に係るセンサ群２１について説明する。なお、以下の説明において、特徴の差異を明確にするため、上記実施形態に係る車両用シート１０Ａと重複する内容については説明を省略する。

第１変形例に係るセンサ群２１は、図９に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、下から順に配設されたセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから成る集合である。なお、センサ２１Ａ，２１Ｃの配置は、上記実施形態におけるセンサ２０Ａ，２０Ｃと同一の配置である。ここで、センサ２１Ａを右下の角、センサ２１Ｃを左上の角として画定される領域をゾーン２１ＡＣとし、センサ２１Ａを右下の角、センサ２１Ｂを左上の角として画定される領域をゾーン２１ＡＢとする。当然、このゾーン２１ＡＣもゾーン２０ＡＣと同一の領域である。

第１変形例に係るセンサ群２１おいて上記実施形態におけるセンサ群２０と異なる点は、センサ２１Ｂの中心のクッション着座面Ｃからの高さ２１ＨＢが、ゾーン２１ＡＣにおける幅方向に延出する中心線ＣＡＣの高さよりも、高いことである。このようにセンサ２１Ｂが配置され、ゾーン２１ＡＢが広く形成されていることで、着座者８０が女性８０Ｆである場合に、センサ２１Ａとセンサ２１Ｂとから大きな電位差を検出することができる。

（第２変形例）
第２変形例に係るセンサ群２２は、図１０に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、下から順に配設されたセンサ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃから成る集合である。なお、センサ２２Ａ，２２Ｃの配置は、上記実施形態におけるセンサ２０Ａ，２０Ｃと同一の配置である。センサ２２Ａを右下の角、センサ２２Ｃを左上の角として画定される領域であるゾーン２２ＡＣとし、センサ２２Ａを右下の角、センサ２２Ｂを左上の角として画定される領域をゾーン２２ＡＢとする。当然、このゾーン２２ＡＣもゾーン２０ＡＣと同一の領域である。

第２変形例に係るセンサ群２２は、センサ２２Ａとセンサ２２Ｃとの中心間の幅Ｗ１が、センサ２２Ａとセンサ２２Ｂとの中心間の幅Ｗ２よりも広いことに特徴を有する。

男性８０Ｍと女性８０Ｆとは体格が異なるため、シートバック１０４との接触高さ及び、接触幅が異なる。つまり、各体格の着座者８０で限られた接触範囲内で大きな電位差を取得するために、男性８０Ｍの電位差の検出範囲は、女性８０Ｆの検出範囲に対して、幅広にすることが好ましい。第２変形例に係るセンサ群２２を備える構成によれば、ゾーン２２ＡＢによって、女性８０Ｆに好適な電位差を検出し、ゾーン２２ＡＣによって、男性８０Ｍに好適な電位差を検出することが可能となる。

（第３変形例）
第３変形例に係るセンサ群２３は、図１１に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、下から順に配設されたセンサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの４つから成る集合であり、このことを特徴とする。なお、センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｄの配置は、上記実施形態におけるセンサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと同一の配置である。当然、センサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｄのシートバック１０４におけるクッション着座面Ｃからのそれぞれの高さ２３ＨＡ，２３ＨＢ，２３ＨＤは、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのそれぞれの高さ２０ＨＡ，２０ＨＢ，２０ＨＣと同一の高さである。

センサ２３Ｃは、男性８０ＭのＱＲＳ波を含む電位信号を検出するために設けられているもので、センサ２３Ｂよりも上方でセンサ２３Ｄよりも下方である高さ２３ＨＣに配置され、且つ、センサ２３Ａの鉛直上方に配置されている。センサ２３Ｃは、センサ２３Ｄとの間で、男性８０Ｍの心臓を斜めに挟むように配置されている。

図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ゾーン２３ＡＢは、センサ２３Ａを右下の角、センサ２３Ｂを左上の角として画定される領域である。また、ゾーン２３ＡＤは、センサ２３Ａを右下の角、センサ２３Ｄを左上の角として画定される領域である。また、ゾーン２３ＣＤは、センサ２３Ｃを右下の角、センサ２３Ｄを左上の角として画定される領域である。ゾーン２３ＡＢはゾーン２０ＡＢと、ゾーン２３ＡＤはゾーン２０ＡＣと同一の領域である。

４つのセンサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄから成るセンサ群２３に係る回路構成は、図６を参照して説明すると、ゾーン２３ＡＢについては、センサ２０Ａをセンサ２３Ａに、センサ２０Ｂをセンサ２３Ｂに置き換えた構成となる。同様に、ゾーン２３ＡＤについては、センサ２０Ａをセンサ２３Ａに、センサ２０Ｂをセンサ２３Ｄに置き換えた構成となる。同様に、ゾーン２３ＣＤについては、センサ２０Ａをセンサ２３Ａに、センサ２０Ｂをセンサ２３Ｄに置き換えた構成となる。

上記のように構成されたセンサ群２３においては、センサ２３Ｄとの間で電位差を検出する組み合わせが、センサ２３Ａとセンサ２３Ｃとの２つとなる。センサ群２３は、このような構成であると、着座者８０が左軸偏位の心起電力ベクトルを有する男性８０Ｍである場合に、大きな電位差を検出可能となる。センサ群２３は、センサ２３Ｃとセンサ２３Ｄとの組み合わせによって検出される電圧波形データの分、選択部７０４が選択する対象となる電圧波形データがセンサ群２１よりも多くなる。このため、心拍計測装置１２は、ＱＲＳ波を含む心電波形データＶＨをより安定して得ることができる。

（第４変形例）
第４変形例に係るセンサ群２４は、図１３に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、下から順に配設されたセンサ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの４つから成る集合である。なお、センサ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの高さは、第３変形例に係るセンサ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの高さとそれぞれ同じである。センサ２４Ｃ，２４Ｄの配置は、第３変形例に係るセンサ２３Ｃ，２３Ｄと同一の配置である。また、センサ２４Ａは、図３に示されたセンサ２０Ａと同様に、シートバック１０４の中心軸から幅２０ＷＡの位置に設けられている。

また、センサ２４Ａとセンサ２４Ｄとの中心間の幅Ｗ３は、センサ２４Ｃとセンサ２４Ｄとの中心間の幅Ｗ１よりも狭い。また、センサ２４Ａとセンサ２４Ｂとの中心間の幅Ｗ４は幅Ｗ３よりも狭い。換言すると、センサ２４Ａは、センサ２４Ｃよりもシートバック１０４の幅方向における中心側に配置され、センサ２４Ｂは、センサ２４Ｄよりもシートバック１０４の幅方向における中心側に配置されている。

また、ゾーン２４ＡＢは、センサ２４Ａを右下の角、センサ２４Ｂを左上の角として画定される領域である。また、ゾーン２４ＡＤは、センサ２４Ａを右下の角、センサ２４Ｄを左上の角として画定される領域である。また、ゾーン２４ＣＤは、センサ２４Ｃを右下の角、センサ２４Ｄを左上の角として画定される領域である。ゾーン２４ＣＤはゾーン２３ＣＤと同一の領域である。

上記のように構成されたセンサ群２４においては、第３変形例に係るセンサ群２３と同様に、着座者８０が左軸偏位の心起電力ベクトルを有する男性８０Ｍである場合に、大きな電位差を検出可能となる。更に、第４変形例に係るセンサ群２４においては、体格に適したセンサ配置を有しているために、ゾーン２４ＡＢによって、体幅の狭い女性８０Ｆに好適な電位差を検出し、ゾーン２４ＡＤ及びゾーン２４ＣＤによって、体幅の広い男性８０Ｍに好適な電位差を検出することが可能となる。

（第５変形例）
第５変形例に係るセンサ群２５は、図１４に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、下から順に配設されたセンサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの４つから成る集合である。なお、センサ２５Ａ，２５Ｄは、第４変形例に係るセンサ２４Ａ，２４Ｄと同一に配置され、それぞれ、クッション着座面Ｃから高さ２５ＨＡ，２５ＨＤの位置で、図３に示されたセンサ２０Ａと同様に、シートバック１０４の中心軸から幅２０ＷＡの位置に配置されている。

センサ２５Ｂとセンサ２５Ｃとは、第３変形例に係るセンサ２３Ｂとセンサ２３Ｃに対して、シートバック１０４の高さ方向に延出する中心線を基準として線対称に配置されている。

具体的に換言すると、センサ２５Ｂは、第３変形例に係るセンサ２３Ｂのクッション着座面Ｃからの高さ２３ＨＢと同一の高さ２５ＨＢとなるようにシートバック１０４内に配置され、センサ２５Ｃは、第３変形例に係るセンサ２３Ｃのクッション着座面Ｃから高さ２３ＨＣと同一の高さとなるようにシートバック１０４内に配置されている。つまり、センサ２５Ｃは、センサ２５Ｂよりも上方にシートバック１０４内に配置されている。また、センサ２５Ｂは、シートバック１０４内においてセンサ２５Ａの鉛直線上に設けられ、センサ２５Ｃは、センサ２５Ｄの鉛直線上に設けられている。

また、センサ２５Ｃは、センサ２５Ａとの間で、女性８０Ｆの心臓、及び女性８０Ｆと男性８０Ｍの中間の体格である中柄の着座者８０の心臓を斜めに挟むようにシートバック１０４に配置されている。また、センサ２５Ｂは、センサ２５Ｄとの間で、男性８０Ｍの心臓、及び前記中柄の着座者８０の心臓を斜めに挟むように配置されている。更に、センサ２５Ｂとセンサ２５Ｃとは、これらの間で、中柄の着座者８０の心臓を斜めに挟むように配置されている。

また、センサ２５Ａを右下の角、センサ２５Ｃを左上の角として画定される領域をゾーン２５ＡＣとし、センサ２５Ａを右下の角、センサ２５Ｄを左上の角として画定される領域をゾーン２５ＡＤとする。また、センサ２５Ｂを右下の角、センサ２５Ｃを左上の角として画定される領域をゾーン２５ＢＣとし、センサ２５Ｂを右下の角、センサ２５Ｄを左上の角として画定される領域をゾーン２５ＢＤとする。

センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄから成るセンサ群２５に係る回路構成は、図６を参照して説明すると、ゾーン２５ＡＣについては、センサ２０Ａをセンサ２５Ａに、センサ２０Ｂをセンサ２５Ｃに置き換えた構成となる。同様に、ゾーン２５ＡＤについては、センサ２０Ａをセンサ２５Ａに、センサ２０Ｂをセンサ２５Ｄに置き換えた構成となる。同様に、ゾーン２５ＢＣについては、センサ２０Ａをセンサ２５Ｂに、センサ２０Ｂをセンサ２５Ｃに置き換えた構成となる。同様に、ゾーン２５ＢＤについては、センサ２０Ａをセンサ２５Ｂに、センサ２０Ｂをセンサ２５Ｄに置き換えた構成となる。

上記のように構成されたセンサ群２５においては、センサ２５Ｄとの間で電位差を検出する組み合わせが、センサ２５Ａとセンサ２５Ｂとの２つとなり、更に、センサ２５Ｃとの間で電位差を検出する組み合わせが、センサ２５Ａとセンサ２５Ｂとの２つとなる。センサ群２５は、このような構成であることで、着座者８０が中柄な人である場合に、大きな電位差を検出可能となる。

また、センサ２５Ｂが、センサ２５Ｃに対して、シートバック１０４の正面に向かって右下に配置されている。つまり、センサ２５Ｂとセンサ２５Ｃとが心起電力ベクトルに沿う方向に配置されている。よって、センサ２５Ｂとセンサ２５Ｃとの組み合わせから大きな電位差を検出することができる。また、センサ群２５においては、センサ２５Ｂとセンサ２５Ｃとの組み合わせによって検出される電圧波形データの分、選択部７０４が選択する対象となる電圧波形データがセンサ群２３よりも多くなる。このため、心拍計測装置１２は、ＱＲＳ波を含む心電波形データＶＨをより安定して得ることができる。

（第６変形例）
第６変形例に係るセンサ群２６は、図１５に示すように、シートバック１０４内における正面側に設けられ、鉛直方向に一列に、下から順に配設されたセンサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃから成る集合である。

また、センサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃのそれぞれは、図１６に示すように、導電布テープから成る静電容量結合型の３つのセンサ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃから構成され、シートバック１０４の鉛直に延出する中心線上に配置されている。

また、センサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃのシートバック１０４におけるクッション着座面Ｃからのそれぞれの高さは、センサ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのそれぞれの高さ２０ＨＡ，２０ＨＢ，２０ＨＣと同一の高さである。つまり、センサ部２６Ａとセンサ部２６Ｂとは、センサ部２６Ａとセンサ部２６Ｂとの位置によって画定される領域であるゾーン２６ＡＢ内に、女性８０Ｆの心臓が位置するように配設されている。同様に、センサ部２６Ａとセンサ部２６Ｃとは、センサ部２６Ａとセンサ部２６Ｂとの位置によって画定される領域であるゾーン２６ＡＣ内に、男性８０Ｍの心臓が位置するように配設されている。

つまり、センサ群２６は、シートバック１０４の正面に向かって左上にあるいずれかのセンサ２６０Ｂ又は２６０Ｃと、右下にあるいずれかのセンサ２６０Ａとによって男性８０Ｍ及び女性Ｆの心臓を挟み込むように配置されていることになる。

このような構成であっても、センサ２６０Ａ，２６０Ｂ，２６０Ｃの組み合わせから取得された電圧波形データのうち、ＱＲＳ波が最も明確に現れたデータを選択することで、体格差によらずに、心電位を安定して検出することができる。

更に、センサ群２６は、このような構成であると、着座者８０がカーブを運転する際の遠心力によって、着座者８０の体がシートの幅方向の一方に偏ったとしても、センサ群２６との接触が維持されやすく、安定的に電位差を取得することができる。

なお、上記の実施形態に係る車両用シート１０Ａが備えるセンサ及び他の例に係るセンサについても、第６変形例におけるセンサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃのような構成であってもよい。換言すると、各センサが、複数のセンサから構成されるセンサ部であってもよい。

また、センサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが、それぞれ１つのセンサから成るものとしてもよい。このような構成であっても、センサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、着座者８０が右軸偏位の心起電力ベクトルを有する場合に、大きな電位差を検出可能である。なお、この場合、ゾーン２６ＡＢ，２６ＡＣは、センサの幅に限定されるため、センサ部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが、センサ部２０Ａの幅よりも大きな幅Ｗ５を有するようにすることが好ましい。

以上、本発明を実施形態及びその変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態及びその変形例に限定されるものではない。その要旨を逸脱しない範囲内で、各特長を組み合わせる等種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態に係る車両用シート及びその変形例においては、センサの数を３つ及び４つの例を示したが、この数に限定されず、電位差検出の安定性と製造コストとのバランスを考慮したうえで、更に複数設けるようにしてもよい。

なお、センサ群を構成する各センサ及びグランド電極は、導電布テープから成るものとして説明したが、導電性を有する金属導体であればよく、例えば導電性繊維等であってもよい。

なお、この心拍計測装置が、心電波形を示すディスプレイを備えるものとして説明したが、その他にも、覚醒を維持する機器である振動モータ、アラーム音を発する発信器又は光を発する発光器を備えるものであってもよい。

更に、本実施形態に係る車両用シートは、心臓に病を持つ人の監視のための用途にも利用可能である。この場合、病を持つ人の他の乗員が心臓の作動状態を監視できる位置にディスプレイが配置されているとよい。また、心拍計測装置が設けられているシートの他のシートに振動モータを備えるようにし、心臓の機能低下を検知した場合には、他のシートを振動させるようにして他の乗員への報知させる構成でもよい。

なお、上記においては、想定される小柄な着座者として１５０ｃｍの人、また、想定される大柄な着座者として１９０ｃｍの人を例に説明したが、この想定は任意である。例えば、成人の米国人のみの着座が想定される場合、又は、子供のみの着座が想定される場合等には、その想定に応じた体格を基準とするようにする。そして、基準とされた体格の者が着座した状態において、その心臓を挟み込むようにして、シートバック正面に向かって左上及び右下のセンサの位置を決定し、その間に、もう一つのセンサの位置を決定するようにすることで同様の効果が得られる。

また、本発明に係る車両用シートは、静電容量結合センサを備えるため、センサを体に直接取り付ける必要がなく容易に心電信号を検出可能である。また、ステアリングにセンサを備える構成ではないため、運転者以外の着座者の心拍を計測することも可能である。

１０Ａ 車両用シート
１０２ シートクッション
１０４ シートバック
１２ 心拍計測装置
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６ センサ群
２０Ａ，２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ，２５Ａ，２６０Ａ センサ（第１センサ）
２０Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｃ，２４Ｃ，２５Ｃ，２６０Ｂ センサ（第２センサ）
２０Ｃ，２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｄ，２４Ｄ，２５Ｄ，２６０Ｃ センサ（第３センサ）
２３Ｂ，２４Ｂ，２５Ｂ（第４センサ）
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ センサ部
２０ＡＣ，２１ＡＣ，２２ＡＣ，２３ＡＤ，２４ＡＤ，２５ＡＤ，２６ＡＣ ゾーン（第１ゾーン）
２０ＡＢ，２１ＡＢ，２２ＡＢ，２３ＡＢ，２４ＡＢ，２５ＡＣ，２６ＡＢ ゾーン（第２ゾーン）
２３ＣＤ，２４ＣＤ，２５ＢＤ ゾーン（第３ゾーン）
２５ＢＣ ゾーン（第４ゾーン）
７０Ｃ 演算装置
７００ 格納部
７０２ 波形生成部
７０４ 選択部
８０ 着座者
８０Ｍ 男性
８０Ｆ 女性
Ｃ クッション着座面
Ｄ ディスプレイ

Claims (6)

1. 着座者がもたれかかるシートバックと、
   前記着座者の身体電位を非接触で取得する静電容量結合型センサであり、前記シートバック内に設けられた複数のセンサと、検出された前記身体電位に係る電気信号を前記着座者の心電信号に演算する演算装置と、を有して前記着座者の心拍を計測する計測装置と、
   を備え、
   前記複数のセンサは、前記シートバック内における下部から上部にかけて前記着座者に対向するように設けられ、前記下部に設けられた第１センサ、中部に設けられた第２センサ、前記上部に設けられた第３センサの少なくとも３つのセンサを有し、
   前記第１センサは、前記シートバックにおける前記着座者に対向する面を正面とした場合において、前記第２センサ及び前記第３センサのそれぞれに対して前記正面に向かって右下に配置され、
   前記第２センサは、前記第１センサよりも上方、且つ、前記第３センサよりも下方に配置され、
   前記第１センサ及び前記第３センサは、前記第１センサと前記第３センサとの位置に基づいて第１ゾーンが画定され、前記第１センサと前記第２センサとの位置に基づいて第２ゾーンが画定される場合に、前記第１ゾーン内に前記着座者の心臓が位置するように配置され、
   前記第１センサ、前記第２センサ及び前記第３センサは、少なくとも前記第１ゾーン及び前記第２ゾーンから検出した前記身体電位に係る電気信号を前記演算装置に送信する、
   ことを特徴とする車両用シート。
2. 前記第２センサは、前記第１ゾーンの中心の高さよりも高い位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用シート。
3. 前記第１センサと前記第３センサとの間の幅方向長さは、前記第１センサと前記第２センサ間の幅方向長さよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用シート。
4. 前記複数のセンサは、前記第１センサよりも上方、且つ、前記第３センサよりも下方に第４センサを更に有し、
   前記第１センサ、前記第２センサ、前記第３センサ及び前記第４センサは、前記第３センサと前記第４センサの位置に基づいて第３ゾーンが画定される場合に、前記第１ゾーン、前記第２ゾーン及び前記第３ゾーンから検出した前記身体電位を、前記着座者の心電信号に演算する前記演算装置に送信する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用シート。
5. 前記第１センサ、前記第２センサ及び前記第３センサは、短尺と長尺とを有する検出面を有し、該長尺方向が前記シートバック幅方向に沿うように配置されている、
   ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用シート。
6. 前記計測装置は、前記ゾーンを画定する前記複数のセンサから検出されたデータのうち、心臓の収縮に対応した周期的な振幅を有するデータを選択して計測する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用シート。

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