JP2014073712A - 運動量測定装置および運動量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の受動運動による運動量を適切に測定することが可能な運動量測定装置を提供する。
【解決手段】乗員が着座するシート装置１００に設置され、車両走行中における乗員の受動運動による運動量が変化するように、乗員の姿勢を変化させるための受動運動機構２１，２２，１１，１２，１３と、シート装置に着座する乗員の姿勢を検出する姿勢検出手段と、姿勢検出手段により検出された乗員の姿勢に基づいて、受動運動機構による乗員の受動運動の運動量を算出する運動量測定手段３００と、を備えることを特徴とする運動量測定装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、運動量測定装置および運動量測定方法に関するものである。

従来、移動体の乗り心地を向上するために、乗員の姿勢を検出し、乗員の姿勢に応じて、シートクッションやシートバックを制御することで、乗員の姿勢をサポートするシート装置が知られている（特許文献１）。

特開２００６−８０９８号公報

従来技術は、乗員の姿勢をサポートすることで、車両の走行により乗員に加わる運動負荷（車両の走行時に乗員が姿勢を保つために必要な筋肉負荷）を軽減させるものであるため、車両走行中に、乗員が健康の維持・向上ために必要な運動量を得ることは困難となり、よって健康の維持・向上のために必要な運動量を測定することができなかった。

本発明が解決しようとする課題は、乗員の受動運動による運動量を測定することが可能な運動量測定装置を提供することである。

本発明は、車両走行中における乗員の受動運動による運動量が変化するように、乗員の姿勢を変化させるための受動運動機構を有し、シート装置に着座する乗員の姿勢を検出し、検出した乗員の姿勢に基づいて、受動運動機構による乗員の受動運動による運動量を算出することで、上記課題を解決する。

本発明によれば、乗員の姿勢に基づいて乗員の受動運動による運動量を算出することで、乗員の受動運動による運動量を適切に測定することができる。

本実施形態に係る運動量測定システムを示すブロック図である。 第１実施形態に係るシート装置を示す構成図である。 胸椎部エアバックの乗員側への突出量と、胸椎部エアバック内に供給される空気供給量との関係の一例を示すグラフである。 本実施形態に係るシート装置の側面を示す概略図である。 乗員の実際の姿勢と筋負荷に応じた姿勢との対応関係を示すテーブルである。 筋負荷に応じた姿勢と筋負荷の大きさとの対応関係を示すテーブルである。 ディスプレイに表示される画面の一例を示す図である。 本実施形態に係る運動量測定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るシート装置を示す構成図である。

≪第１実施形態≫
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態においては、車両に搭載される運動量測定システムを例示して説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る運動量測定システムを備えた車両１（以下、自車両１ともいう）の構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両１は、シート装置１００と、姿勢検出装置２００と、制御装置３００と、ディスプレイ４００とを有する。これらの装置は、ＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続され、相互に情報の授受を行う。

図２は、本実施形態に係るシート装置１００を示す図である。本実施形態に係るシート装置１００は、車両１に搭載され、車両１に乗車した乗員が着座可能となっている。また、以下に説明するシート装置１００は、運転者が着座する運転席のシート装置に適用してもよいし、あるいは、運転者以外の同乗者が着座する席のシート装置に適用してもよい。

図２に示すように、シート装置１００は、乗員がシート装置１００に着座した際に、乗員の下半身を支持するシートクッション１０と、乗員の上体を支持するシートバック２０と、乗員の頭部を支持するヘッドレスト３０とから構成される。

シートバック２０には、図２に示すように、胸椎部エアバック２１および腰椎部エアバック２２が設けられている。具体的には、胸椎部エアバック２１は、乗員がシートバック２０に寄りかかった際に、乗員の胸椎に対応する位置に設けられており、腰椎部エアバック２２は、乗員がシートバック２０に寄りかかった際に、乗員の腰椎に対応する位置に設けられている。

また、胸椎部エアバック２１は、ホース４１を介してエアポンプ４０と接続している。そして、エアポンプ４０により、胸椎部エアバック２１内に空気を送り込み、あるいは、胸椎部エアバック２１内から空気を排出することで、胸椎部エアバック２１の形状が可変となっている。同様に、腰部部エアバック２２は、ホース４２を介してエアポンプ４０と接続されており、エアポンプ４０により腰椎部エアバック２２内に空気を送り込み、あるいは腰椎部エアバック２２内から空気を排出することで、腰椎部エアバック２２の形状が可変となっている。

たとえば、エアポンプ４０により胸椎部エアバック２１内に空気が供給されると、胸椎部エアバック２１は膨らみ、乗員方向（Ｘ軸方向）に突出する。ここで、図３は、乗員がシート装置１００に着座している際における、エアポンプ４０により供給される空気供給量と、胸椎部エアバック２１の突出量との関係の一例を示す図である。また、図３においては、エアポンプ４０により供給される空気供給量と、胸椎部エアバック２１内の空気圧との関係の一例も示している。たとえば、図３に示す例では、エアポンプ４０から胸椎部エアバック２１に対して空気の供給が開始されると、胸椎部エアバック２１が乗員方向（Ｘ軸方向）に突出し始める。これにより、突出した胸椎部エアバック２１が乗員の身体の一部をＸ軸方向に押すこととなり、その結果、車両走行中における乗員の受動運動による運動量が増大するように乗員の姿勢を変化させることができる。なお、図３に示す例では、エアポンプ４０による空気供給量が所定量Ｑｐを超えると、乗員の身体によって胸椎部エアバック２１が押し返されることで、胸椎部エアバック２１の突出が抑制され、胸椎部エアバック２１内の空気圧が高くなる。すなわち、エアポンプ４０からの空気供給量に対して、胸椎部エアバック２１が乗員方向（Ｘ軸方向）に突出する割合が小さくなり、胸椎部エアバック２１内の空気圧が増加する割合が大きくなる。

同様に、エアポンプ４０により腰椎部エアバック２２内に空気が供給されると、腰椎部エアバック２２は膨らみ、乗員方向（Ｘ軸方向）に突出し始める。これにより、突出した腰椎部エアバック２２が乗員の身体の一部をＸ軸方向に押すこととなり、その結果、車両走行中における乗員の受動運動による運動量が増大するように乗員の姿勢を変化させることができる。

すなわち、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２を乗員方向（Ｘ軸方向）に突出させることで、乗員の上体とシートバック２０との接触面積は小さくなる。そのため、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２を乗員方向（Ｘ軸方向）に突出させた状態で、車両１が車線変更やカーブ走行を行った場合、その遠心力により、乗員の上体が横方向（略Ｙ軸方向）に動き易くなり、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を増加させることができる。また、本実施形態においては、後述する制御装置３００の制御により、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２の突出量を自由に調整することができ、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２の突出量に応じて、乗員の受動運動における運動量を調整することができる。

なお、本実施形態に係るシート装置１００においては、胸椎部エアバック２１と腰椎部エアバック２２とを同時に突出させることも、あるいは、胸椎部エアバック２１および腰椎部エアバック２２のうちいずれか一方のみを突出させることも可能である。たとえば、胸椎部エアバック２１および腰椎部エアバック２２を同時に突出させた場合には、胸椎部エアバック２１および腰椎部エアバック２２のうちいずれか一方のみを突出させた場合と比べて、乗員とシート面の接触面積がより小さくなることから、乗員の受動運動による運動量をより増大させることができる。

また、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２が乗員側（Ｘ軸方向）に突出している場合に、エアポンプ４０によって胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２内から空気を排出することで、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２の突出量を小さくすることができる。たとえば、胸椎部エアバック２１や腰椎部エアバック２２の突出量をゼロにした場合、乗員の上体とシートバック２０との接触面積は大きくなり、乗員の上体をシートバック２０全体でサポートすることができるため、車両が走行している際に乗員の上体が横方向（Ｙ軸方向）に動き難くなり、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を減少させることができる。

また、図２に示すように、シートクッション１０には、座面後方部エアバック１１が設けられている。具体的には、座面後方部エアバック１１は、シートクッション１０の中央またはシートクッション１０の中央よりも後方側（Ｘ軸負方向側）であって、乗員がシートクッション１０に着座した際に乗員の臀部に対応する位置に設けられている。

座面後方部エアバック１１は、ホース４３を介してエアポンプ４０と接続されており、エアポンプ４０により座面後方部エアバック１１内に空気を送り込み、あるいは座面後方部エアバック１１内から空気を排出することで、座面後方部エアバック１１の形状は可変となっている。

たとえば、エアポンプ４０により座面後方部エアバック１１内に空気が供給されると、座面後方部エアバック１１は膨らみ、乗員方向（Ｚ軸方向）に突出する。そして、このように座面後方部エアバック１１を乗員方向（Ｚ軸方向）に突出させることで、乗員の下半身とシートクッション１０との接触面積が小さくなり、これにより、車両が車線変更やカーブ走行を行った際の遠心力や、車両が加速または減速した際の慣性力により、乗員の身体が前後左右（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に動き易くなり、車両走行中において、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を増加させることができる。このように、本実施形態に係るシート装置１００は、座面後方部エアバック１１を乗員方向（Ｚ軸方向）に突出させることで、車両の運動エネルギーを利用した乗員の受動運動における運動量を増大させることができる。

一方、座面後方部エアバック１１が乗員側に突出している場合に、エアポンプ４０により座面後方部エアバック１１内から空気を排出することで、座面後方部エアバック１１の突出量を小さくすることができる。たとえば、座面後方部エアバック１１の突出量をゼロにした場合、乗員の下半身とシートクッション１０との接触面積は大きくなり、シートクッション１０において乗員の下半身の体圧分布が等しくなるように、乗員の下半身をシートクッション１０全体でサポートすることができる。そのため、自車両１が走行している際に、乗員の身体が前後左右（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に動き難くなり（サポートされ）、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を減少させることができる。なお、本実施形態においては、後述する制御装置３００の制御により、座面後方部エアバック１１の突出量を自由に調整することができ、座面後方部エアバック１１の突出量に応じて、乗員の受動運動による運動量を調整することができる。

加えて、シートクッション１０には、図２に示すように、一対の座面前方部エアバック１２，１３が設けられている。具体的には、一対の座面前方部エアバック１２，１３は、シートクッション１０の中央よりも前方（Ｘ軸正方向側）であって、乗員がシートクッション１０に着座した際に乗員の左右大腿部にそれぞれ対応する位置に設けられている。

座面前方部エアバック１２，１３は、ホース４４，４５を介してエアポンプ４０と接続している。そして、エアポンプ４０により座面前方部エアバック１２，１３内に空気を送り込み、あるいは座面前方部エアバック１２，１３内から空気を排出することで、座面前方部エアバック１２，１３の形状が可変となっている。

ここで、図４は、第１実施形態に係るシート装置１００の側面を示す（Ｙ軸方向から見たシート装置１００を示す）概要図であり、図４（Ａ）は、座面前方部エアバック１２，１３に十分な量の空気が供給されている場面のシート装置１００を示しており、図４（Ｂ）は、座面前方部エアバック１２，１３内から十分な量の空気を排出した場面のシート装置１００を示している。

たとえば、図４（Ａ）に示すように、座面前方部エアバック１２，１３内に十分な量の空気が供給されている場合、座面前方部エアバック１２，１３は膨らみ、乗員方向（略Ｚ軸方向）に突出する。このように、座面前方部エアバック１２，１３内に十分な量の空気が供給されている場合には、座面前方部エアバック１２，１３が乗員方向（略Ｚ軸方向）に突出することで、シートクッション１０の座面を略水平とすることができる。これにより、車両走行時における乗員の運動負荷（筋肉負荷）が軽減し、乗員が運転を適切に行うことができる。

これに対して、図４（Ｂ）に示すように、座面前方部エアバック１２，１３内から十分な量の空気を排出させた場合、座面前方部エアバック１２，１３の乗員方向（略Ｚ軸方向）への突出量はゼロとなる。そのため、図４（Ｂ）に示すように、シートクッション１０の座面は全体的に前方（Ｘ軸方向）に傾くことなる。このように、シートクッション１０の座面が前方に傾いている場合、このシートクッション１０に着座する乗員の姿勢も前方（Ｘ軸方向）に傾くため、たとえば、車両が加速または減速した際の慣性力により、乗員の身体が前後方向（Ｘ軸方向）に動き易くなり、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を増加させることができる。特に、乗員がシートバック２０に寄りかからないように、乗員の姿勢を前方に傾けることで、乗員が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）をより増加させることができる。このように、本実施形態に係るシート装置１００は、座面前方部エアバック１２，１３内から空気を排出させて、シートクッション１０の座面を前方に傾けることで、車両の運動エネルギーを利用した乗員の受動運動における運動量を増大させることができる。

エアポンプ４０は、ホース４１〜４５にそれぞれ接続しており、これらホース４１〜４５を介して、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、および一対の座面前方部エアバック１２，１３内に空気を送り込み、あるいは、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、および一対の座面前方部エアバック１２，１３内から空気を排出することができる。なお、エアポンプ４０は、各エアバック２１，２２，１１，１２，１３内の空気量を調整するために専用のエアポンプであってもよいし、あるいは、車内空調装置と兼用のエアポンプであってもよい。

また、図２に示すように、各ホース４１〜４５には空気弁５１〜５５がそれぞれ設けられており、後述する制御装置３００により、空気弁５１〜５５の開閉を制御することで、各エアバック２１，２２，１１，１２，１３ごとに空気量の調整を行うことができる。

図１に戻り、姿勢検出装置２００は、シート装置１００に着座する乗員の姿勢を検出する。本実施形態において、姿勢検出装置２００は、シートクッション１０の座面やシートバック２０に埋設された複数の圧力センサを有し、シート装置１００に着座した乗員の身体がシート装置１００に加える圧力の分布を検出することで、乗員の姿勢を検出する。

ここで、逆動力学により、乗員の動作や姿勢から、乗員の筋肉や腱などにかかる負荷（筋肉負荷）を算出することが可能であり、乗員の姿勢に応じた乗員の筋肉負荷を特定することができる。本実施形態において、姿勢検出装置２００は、前傾姿勢や左傾姿勢などの乗員の実際の姿勢を、「姿勢Ａ」や「姿勢Ｂ」などの筋負荷に応じた姿勢で検出する。すなわち、本実施形態では、筋負荷が最も高い姿勢を「姿勢Ａ」とし、筋負荷が高い順に、「姿勢Ｂ」、「姿勢Ｃ」、「姿勢Ｄ」、「姿勢Ｅ」・・・として筋負荷に応じた姿勢を規定している。姿勢検出装置２００は、図５に示すように、乗員の実際の姿勢と筋負荷に応じた姿勢との対応関係を示すテーブルを有しており、たとえば、圧力センサの出力から前傾姿勢などの乗員の実際の姿勢を検出した場合に、図５に示すテーブルを用いて、「姿勢Ｂ」などの筋負荷に応じた姿勢を検出する。また同様に、姿勢検出装置２００は、乗員の姿勢が背無姿勢（乗員がシート装置２００のシートバック２０に寄りかかっていない姿勢）である場合には、乗員の姿勢を、筋負荷が最も大きい「姿勢Ａ」として検出する。そして、このように姿勢検出装置２００により検出された乗員の姿勢を示す姿勢情報は、制御装置３００に送信される。なお、図５は、姿勢検出装置２００により検出される乗員の姿勢の一例を示す図であり、図５中においては、説明の便宜のため、筋負荷に応じた姿勢に対応する筋負荷の大きさを示している。

なお、姿勢検出装置２００は、複数の圧力センサからなる構成に限定されず、たとえば、複数の圧力センサに加えて、または、複数の圧力センサに代えて、乗員を撮像するカメラ（ステレオカメラを含む）を有する構成としてもよい。この場合、姿勢検出装置２００は、乗員を撮像した撮像画像に基づいて、乗員の姿勢を検出することができる。さらに、姿勢検出装置２００として、レーザーレーダーや、磁気変化を検出する磁気位置検出装置を用いて、乗員の姿勢を検出する構成としてもよい。あるいは、カメラと深度センサ等を組み合わせた装置（たとえば、マイクロソフトＫｉｎｅｃｔ（登録商標）コントローラ）やモーションセンサを用いて、乗員の姿勢を検出する構成としてもよい。

制御装置３００は、シート装置１００を制御するためのプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。なお、動作回路としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

制御装置３００は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵにより実行することにより、各エアバック２１，２２，１１，１２，１３を制御して乗員の姿勢を変化させる運動制御機能と、姿勢検出装置２００から乗員の姿勢情報を取得する姿勢情報取得機能と、乗員の姿勢情報に基づいて、乗員の受動運動による運動量を算出する運動量測定機能とを実現する。以下に、制御装置３００が備える各機能について説明する。

制御装置３００の運動制御機能は、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、および、座面後方部エアバック１１の駆動を制御することで、乗員が受動運動を適切に行えるように、乗員の姿勢を変化させる。たとえば、運動制御機能は、車両が高速道路を走行している場合など、運転者の運転負荷が低い場合には、運転者が着座するシート装置１００において、空気弁５１，５２，５３を開き、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１内に空気を供給するように、エアポンプ４０を動作させることで、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１の突出量を大きくする。これにより、運転者の運転負荷が低い場合には、運転者が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）が増加するように、運転者の姿勢を変化させることができる。同様に、運転者の運転負荷が低い場合には、運動制御機能は、空気弁５４，５５を開き、一対の座面前方部エアバック１２，１３内から空気を排出させるように、エアポンプ４０を動作させことで、シートクッション１０を前方に傾けて、運転者が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）が増加するように、運転者の姿勢を変化させることができる。

一方、運動制御機能は、たとえば、車両が細街路を走行している場合など、運転者の運転負荷が高い場合には、運転者が着座するシート装置１００において、空気弁５１，５２，５３を開き、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１内から空気を排出するように、エアポンプ４０を動作させることで、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１の突出量を小さくする。これにより、シートクッション１０全体、シートバック２０全体で運転者の身体をサポートし、運転者が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）が軽減するように、運転者の姿勢を変化させることができる。また同様に、運動制御機能は、運転者の運転負荷が高い場合には、空気弁５４，５５を開き、座面前方部エアバック１２，１３内に十分な空気を供給するように、エアポンプ４０を動作させることで、シートクッション１０の座面の傾きを略水平にし、運転者が姿勢を維持するために必要な運動負荷（筋肉負荷）を軽減するように、運転者の姿勢を変化させることができる。

制御装置３００の姿勢情報取得機能は、姿勢検出装置２００から乗員の姿勢情報を取得する。なお、本実施形態において、姿勢情報取得機能は、図５に示すように、「姿勢Ａ」、「姿勢Ｂ」、「姿勢Ｃ」・・・などの筋負荷の大きさに応じた乗員の姿勢を姿勢情報として取得する。

制御装置３００の運動量測定機能は、姿勢情報取得機能により取得された乗員の姿勢情報に基づいて、乗員の受動運動による運動量を算出する。本実施形態において、運動量測定機能は、図６に示すように、筋負荷に応じた乗員の姿勢と、筋負荷の大きさとの関係を示すテーブルを有しており、このテーブルを参照することで、姿勢情報取得機能により取得された乗員の姿勢に基づいて、乗員の現在の筋負荷（運動負荷）を算出することができる。たとえば、図６に示す例において、姿勢情報取得機能により取得された乗員の姿勢が「姿勢Ｂ」である場合、運動量測定機能は、乗員の現在の筋負荷を「８５」と算出する。なお、図６に示す例では乗員の筋負荷を算出しているが、たとえば「３ＭＥＴｓ」などと乗員の運動強度を算出する構成としてもよい。なお、運動強度を示す単位である「ＭＥＴｓ」とは、単位時間当たりの酸素摂取量に基づくものであり、数値が高いほど、受動運動の運動量は大きくなる。さらに「エクササイズ」（ＭＥＴｓ・時）という運動単位を用いてもよい。これは、ＭＥＴｓを時間積算した運動量を示す単位であり、毎週２３エクササイズの運動量の運動を行うことが、２００６年に日本国厚生労働省の策定した運動指針の目標値となっている。

さらに、運動量測定機能は、算出した乗員の筋負荷（または運動強度）と、その姿勢での経過時間とを乗じることで、乗員の受動運動による運動量を測定する。たとえば、運動量測定機能は、乗員の運動強度（ＭＥＴｓ）に時間（ｓｅｃ）を乗じることで、乗員の受動運動による運動量を算出することができる。また、この場合、乗員の体重により運動量を補正することで、乗員の運動量をより高い精度で測定することができる。そして、運動量測定機能は、乗員の現在の筋負荷（または運動強度）と、乗員の受動運動による運動量とを含む情報を、ディスプレイ４００に送信する。

なお、筋負荷に応じた乗員の姿勢と筋負荷の大きさとの対応関係を示すテーブルは、図５に示すものに限定されず、たとえば、乗員の年齢、車室温度、乗員の体型、乗員の性別ごとに、異なるテーブルを備える構成としてもよい。なお、乗員の年齢、体型、性別などは、カメラにより撮像した乗員の画像から判定する構成としてもよいし、乗員が図示しない入力装置を介して入力する構成としてもよい。また、運動量測定機能は、乗員が受動運動による運動量を把握し易いように、乗員の受動運動による運動量（たとえばＭＥＴｓ・ｓｅｃ）に基づいて、消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）を算出し、算出した消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）をディスプレイ４００に送信する構成としてもよい。

ディスプレイ４００は、制御装置３００により測定された乗員の受動運動による運動量をディスプレイ４００に備える画面に表示することで、乗員の受動運動による運動を乗員に提示する。ここで、図７は、ディスプレイ４００により表示される画面の一例である。たとえば、図７に示す例では、ディスプレイ４００は、縦軸に消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）、横軸に時間を示したグラフを、ディスプレイ４００の画面に表示することで、乗員の受動運動による運動量を乗員に提示する。たとえば、図７に示す例では、時系列に沿って、乗員の姿勢とその姿勢における消費カロリーが表示されるため、乗員は、乗員の姿勢が「姿勢Ｅ」→「姿勢Ａ」→「姿勢Ｂ」の順で変化したことで、乗員の消費カロリーがどのように変動したかを一目で把握することができるとともに、乗員の現在の消費カロリーを一目で把握することができる。

なお、図７に示す画面例は、ディスプレイ４００により表示される画面の一例であり、これに限定されず、たとえば、乗員の現在の消費カロリーのみを表示する構成としてもよい。また、図７に示す例では、乗員の姿勢を「姿勢Ｅ」などとテキストで表示しているが、乗員の姿勢をイラストで表示する構成としてもよい。さらに、図７に示す例では、１分間当たりの消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）を表示しているが、時間当たりの消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｈ）を表示する構成としてもよい。また、ディスプレイ４００により乗員の受動運動による運動量を表示する構成に代えて、たとえば、スピーカなどにより乗員の受動運動による運動量を音声で乗員に提示する構成としてもよい。

次に、本実施形態に係る運動量測定処理について説明する。図８は、本実施形態に係る運動量計測処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、制御装置３００の運動制御機能により、各エアバック２１，２２，１１，１２，１３の制御が行われる。たとえば、運動制御機能は、自車両１が高速道路を走行しており、運転者の運転負荷が低いと判断した場合には、運転者が着座するシート装置１００において、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１の突出量を大きくし、あるいは、シートクッション１０の座面を傾けることで、運転者の受動運動による運動量が大きくなるように、運転者の姿勢を変化させる。また、運動制御機能は、たとえば自車両１が細街路を走行しており、運転者の運転負荷が高いと判断した場合には、運転者が着座するシート装置１００において、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１の突出量を小さくし、あるいは、シートクッション１０の座面の傾きを略水平にすることで、運転者の受動運動による運動量が小さくなるように、運転者の姿勢を変化させる。

ステップＳ１０２では、姿勢検出装置２００により、ステップＳ１０１で駆動された各エアバック２１，２２，１１，１２，１３により変化した乗員の姿勢の検出が行われる。本実施形態では、姿勢検出装置２００は、たとえば図５に示すように、乗員の姿勢を、乗員の筋負荷（または運動強度）に応じた姿勢で検出することができ、たとえば、乗員が前傾姿勢である場合には、乗員の姿勢を「姿勢Ｂ」として検出する。

ステップＳ１０３では、制御装置３００の姿勢情報取得機能により、ステップＳ１０２で検出された乗員の姿勢を示す姿勢情報が、姿勢検出装置２００から取得される。そして、ステップＳ１０４では、制御装置３００の運動量測定機能により、ステップＳ１０３で取得した乗員の姿勢情報に基づいて、乗員の受動運動による運動量の測定が行われる。たとえば、乗員の姿勢が「姿勢Ｂ」として検出された場合、運動量測定機能は、図６に示すように、筋負荷に応じた姿勢と筋負荷との対応関係を示すテーブルを用いて、乗員の筋負荷を「８５」と算出することができる。さらに、運動量測定機能は、たとえば、乗員の筋負荷（または運動強度）に運動時間を乗じて、乗員の受動運動による運動量を算出する。また、本実施形態では、運動量測定機能は、算出した乗員の受動運動による運動量（たとえばＭＥＴｓ・ｓｅｃ）から、乗員の現在の消費カロリー（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）を算出する。

ステップＳ１０５では、ディスプレイ４００により、ステップＳ１０４で測定された乗員の受動運度による運動量が、乗員に提示される。たとえば、ディスプレイ４００は、図７に示すように、乗員の受動運動による運動量として、乗員の現在の消費カロリーを含む一定時間前までの乗員の消費カロリーの変動を、ディスプレイ４００に備える画面に表示することで、乗員の受動運動による運動量を乗員に表示する。

以上のように、本実施形態では、シート装置１００に着座した乗員の姿勢を検出し、検出した乗員の姿勢から乗員の筋負荷（または運動強度）を算出することで、各エアバック２１，２２，１１，１２，１３による乗員の受動運動の運動量を測定することができる。また、本実施形態では、測定した乗員の受動運動による運動量を乗員に提示することで、乗員は受動運動による効果を把握することができ、これにより、乗員のモチベーションを高め、乗員に、受動運動の継続や運動量の増大を促すことができる。また、図７に示すように、時系列に沿って、検出された乗員の姿勢と、その姿勢での消費カロリーとを乗員に提示することで、姿勢ごとに得られる受動運動の運動量（消費カロリー）を乗員に把握させることができる。

さらに、本実施形態に係る姿勢検出装置２００は、シートクッション１０の座面およびシートバック２０に複数の圧力センサを有し、該圧力センサにより乗員の身体がシート装置１００に加える圧力を検出することで、乗員の姿勢を高い精度で検出することができる。また、本実施形態に係る姿勢検出装置２００は、乗員を撮像するカメラを備える構成としてもよく、この場合、乗員の画像に基づいて、乗員の姿勢を高い精度で検出することができる。

≪第２実施形態≫
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、シート装置１００ａが、以下に説明する点において第１実施形態に係るシート装置１００と異なること以外は、第１実施形態と同様の構成を有し、第１実施形態と同様に動作する。

図９は、第２実施形態に係るシート装置１００ａの構成図である。第２実施形態に係るシート装置１００ａは、第１実施形態に係るシート装置１００の構成に加えて、乗員の姿勢が一定量以上変化しないように、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２（図示省略）、および、エルボーサポート部８３，８４（図示省略）、および、ネックサポート部３１を備える。

ランバーサポート部２３，２４は、図９に示すように、シート装置１００ａに着座する乗員の腰部近傍に対応する、胸椎部エアバック２１および腰椎部エアバック２２の左右側部の領域にそれぞれ設けられている。ランバーサポート部２３，２４は、図示しないアクチュエータが連結されており、このアクチュエータを駆動することにより、ランバーサポート部２３，２４が前方内側（乗員側）へと屈曲することで、乗員の腰部の横方向への動きを抑制し、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止する。なお、個々のランバーサポート部２３，２４は独立して動作することができる。また、ランバーサポート部２３，２４を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、ランバーサポート部２３，２４は可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

サイドサポート部２５，２６は、図９に示すように、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、およびランバーサポート部２３，２４よりも外側の領域にそれぞれ設けられている。サイドサポート部２５，２６は、図示しないアクチュエータが連結されており、このアクチュエータを駆動することにより、サイドサポート部２５，２６が前方内側（乗員側）に屈曲し、乗員の上体の横方向への動きを抑制して、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止することができる。なお、個々のサイドサポート部２５，２６は独立して動作することができる。また、サイドサポート部２５，２６を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、サイドサポート部２５，２６は可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

ニーサポート部６１，６２は、シート装置１００ａに着座する乗員の膝部と対応する高さにおいて、互いに対向するような関係でドアおよびセンターコンソールのそれぞれに設けられている。個々のニーサポート部６１，６２は、乗員側に突出可能に構成されているとともに、図示しないアクチュエータが連結されており、このアクチュエータを駆動することにより、乗員側へ向けて突出動作する。このニーサポート部６１，６２は、通常状態（初期状態）において、ドアのインナーパネルまたはセンターコンソールの面形状の一部を構成しており、乗員側へと動作することにより、乗員側へと突出する。これにより、ニーサポート部６１，６２の端面が乗員の膝部と当接するため、乗員の脚部の横方向への動きを抑制し、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止することができ、膝部近傍のサポート性能の向上を図ることができる。なお、個々のニーサポート部６１，６２は独立して動作することができる。また、ニーサポート部６１，６２を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、ニーサポート部６１，６２は可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

ヒールサポート部７１は、シート装置１００ａに着座する乗員の足元周辺のフロアに設けられている。ヒールサポート部７１は、通常状態（初期状態）において、乗員の足元周辺のフロアの面形状の一部を構成しているが、図示しないアクチュエータにより乗員側へと動作することにより、ヒールサポート部７１の前端部（Ｘ軸方向側の端部）をフロアから乗員側に起き上がり、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止するストッパーとして機能する。すなわち、乗員は、突出したヒールサポート部７１を踏み台にすることで、乗員の姿勢が一定量以上変化してしまうことを防止することができる。なお、このヒールサポート部７１を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、ヒールサポート部７１は可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

アームサポート部８１，８２は、シート装置１００ａに着座する乗員の腕部と対応する高さにおいて、互いに対向するような関係でドアおよびセンターコンソールのそれぞれに設けられている。また、エルボーサポート部８３，８４は、シート装置１００ａに着座する乗員の肘部と対応する高さにおいて、互いに対向するような関係でドアおよびセンターコンソールのそれぞれに設けられている。また、アームサポート部８１，８２およびエルボーサポート部８３，８４には図示しないアクチュエータがそれぞれ連結されており、このアクチュエータを駆動することにより、アームサポート部８１，８２およびエルボーサポート部８３，８４が、乗員の上体の横方向への動きを抑制し、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止する。なお、アームサポート部８１，８２およびエルボーサポート部８３，８４はそれぞれ独立して動作することができる。また、アームサポート部８１，８２およびエルボーサポート部８３，８４を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、アームサポート部８１，８２およびエルボーサポート部８３，８４は可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

ネックサポート部３１は、ヘッドレスト３０のうち、シート装置１００ａに着座する乗員の首部に対応する位置に設けられている。ネックサポート部３１には、図示しないアクチュエータにより左右両端が可動するワイヤーが内蔵されており、ワイヤーの左右両端が前方内側（乗員側）に屈曲することで、乗員の首部の動きを抑制し、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止することができる。ネックサポート部３１を動作させるアクチュエータは、電動モータといった可逆的に駆動する可逆式アクチュエータが採用されており、これにより、ネックサポート部３１も可逆的な動作として、乗員側へと突出した状態から通常状態へ復帰することができる。

第２実施形態に係る制御装置３００ａは、第１実施形態の機能に加え、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２、エルボーサポート部８３，８４、およびネックサポート部３１の動作を制御する機能を備える。たとえば、本実施形態において、制御装置３００ａは、自車両１が細街路を走行しており、運転者の運転負荷が大きい場合には、運転者の受動運動による運動量が小さくなるように、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２、エルボーサポート部８３，８４、およびネックサポート部３１を乗員側に動作させる。これにより、車両走行中に運転者の姿勢が一定量以上変化してしまうことを防止することができ、運転者の運転負荷が大きい場面において、運転者の身体をサポートすることができる。また、制御装置３００ａは、自車両１が高速道路を走行しており、運転者の運転負荷が小さい場合には、これらサポート部を通常状態に復帰させることで、運転者が一定の運動量を得られるように制御を行う。

以上のように、第２実施形態に係るシート装置１００ａは、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２、エルボーサポート部８３，８４、および、ネックサポート部３１を備え、これらサポート部を乗員側に駆動させることで、乗員の姿勢が一定量以上変化することを防止することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、乗員の姿勢に基づいて乗員の受動運動による運動量を測定する構成を例示したが、この構成に加えて、車両の挙動（たとえば車両の旋回、加減速など）を加味して、乗員の受動運動による運動量を測定する構成としてもよい。乗員の受動運動による運動量は、車両走行による運動エネルギーを利用して得られるものであり、車両の挙動に応じて、乗員が得られる受動運動の運動量も変化するためである。そこで、制御装置３００の運動量測定機能は、たとえば、乗員の姿勢が同じ場合であっても、車両が旋回して遠心力が増大する場合や、車両が加速・減速して慣性力が増大する場合には、乗員の受動運動による運動量をより大きな値で算出することができる。このように、車両の挙動を加味して、乗員の受動運動による運動量を測定することで、乗員の受動運動による運動量をより高い精度で測定することができる。

また、上述した実施形態では、圧力センサやカメラなどの姿勢検出装置２００により、筋負荷（または運動強度）に応じた姿勢を検出する構成を例示したが、この構成に加えて、乗員の体温を検出する赤外線センサや、シートバック２０に埋設した温度センサなどの出力を加味して、筋負荷（または運動強度）に応じた乗員の姿勢を検出する構成とすることができる。たとえば、乗員が意識的に受動運動を行っていることを認知（メタ認知）している場合には、乗員の受動運動による筋負荷（または運動強度）が高くなる傾向にあるため、姿勢検出装置２００は、赤外線センサや温度センサなどの出力から、乗員が意識的に受動運動を認知しているか否かを判断し、これを加味して、筋負荷（または運動強度）に応じた乗員の姿勢を検出する。

さらに、上述した実施形態では、制御装置３００により、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、および一対の座面前方部エアバック１２，１３を制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、乗員が図示しない操作部を操作することで、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、および一対の座面前方部エアバック１２，１３を制御する構成としてもよい。これにより、乗員は所望するタイミングで所望する受動運動を行うことができる。同様に、上述した第２実施形態において、乗員が図示しない操作部を操作することで、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２、エルボーサポート部８３，８４、および、ネックサポート部３１を動作させる構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、一対の座面前方部エアバック１２，１３内から空気を排出することで、シートクッション１０の座面を傾ける構成を例示したが、この構成に限定されず、以下のような構成としてもよい。たとえば、一対の座面前方部エアバック１２，１３内から十分な量の空気を排出させた場合に、シートクッション１０の座面が略水平となるように、シートクッション１０を構成し、一対の座面前方部エアバック１２，１３に十分な量の空気を供給することで、座面前方部エアバック１２，１３を膨らませて、一対の座面前方部エアバック１２，１３を乗員方向（Ｚ軸方向）に突出させることで、シートクッション１０の座面を後方に傾け、これにより、乗員の姿勢を後方に傾けて、乗員の受動運動による運動量を増大させる構成としてもよい。あるいは、座面前方部エアバック１２，１３内から十分な量の空気を排出させた場合に、シートクッション１０の座面が前方に傾き、座面前方部エアバック１２，１３内に十分な量の空気を供給した場合に、シートクッション１０の座面が後方に傾くように、座面前方部エアバック１２，１３を構成し、エアポンプ４０により、座面前方部エアバック１２，１３内の空気量を調整することで、シートクッション１０の座面を傾けて、乗員の受動運動における運動量を調整する構成としてもよい。

さらに、シート装置１００は、胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、および一対の座面前方部エアバック１２，１３のうち、いずれか１つのエアバックを備える構成としてもよいし、あるいは、いずれか２以上のエアバックを組み合わせて備える構成としてもよい。同様に、シート装置１００ａは、ランバーサポート部２３，２４、サイドサポート部２５，２６、ニーサポート部６１，６２、ヒールサポート部７１、アームサポート部８１，８２、エルボーサポート部８３，８４、およびネックサポート部３１のうち、いずれか１つのサポート部を備える構成としてもよいし、あるいは、いずれか２以上のサポート部を組み合わせて備える構成としてもよい。

なお、上述した実施形態の胸椎部エアバック２１、腰椎部エアバック２２、座面後方部エアバック１１、座面前方部エアバック１２，１３は本発明の受動運動機構に、姿勢検出装置２００は本発明の姿勢検出手段に、制御装置３００は本発明の運動量測定手段に、ディスプレイ４００は本発明の提示手段にそれぞれ相当する。

１００，１００ａ…シート装置
１０…シートクッション
１１…座面後方部エアバック
１２，１３…座面前方部エアバック
２０…シートバック
２１…胸椎部エアバック
２２…腰椎部エアバック
２３，２４…ランバーサポート部
２５，２６…サイドサポート部
３０…ネックレスト
３１…ネックサポート部
４０…エアポンプ
４１〜４５…ホース
５１〜５５…空気弁
６１，６２…ニーサポート部
７１…ヒールサポート部
８１，８２…アームサポート部
８３，８４…エルボーサポート部
２００…姿勢検出装置
３００…制御装置
４００…ディスプレイ

Claims (7)

1. 乗員が着座するシート装置に設置され、車両走行中における前記乗員の受動運動による運動量が変化するように、前記乗員の姿勢を変化させるための受動運動機構と、
   前記シート装置に着座する前記乗員の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段により検出された前記乗員の姿勢に基づいて、前記受動運動機構による前記乗員の受動運動の運動量を測定する運動量測定手段と、を備えることを特徴とする運動量測定装置。
2. 請求項１に記載の運動量測定装置であって、
   前記運動量測定手段は、前記姿勢検出手段により検出された前記乗員の姿勢に加えて、車両の挙動に基づいて、前記乗員の受動運動による運動量を測定することを特徴とする運動量測定装置。
3. 請求項１または２に記載の運動量測定装置であって、
   前記姿勢検出手段は、前記シート装置に設置された圧力センサの出力に基づいて、前記乗員の姿勢を検出することを特徴とする運動量測定装置。
4. 請求項３に記載の運動量測定装置であって、
   前記圧力センサは、少なくとも前記シート装置の座面に設置されていることを特徴とする運動量測定装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の運動量測定装置であって、
   前記姿勢検出手段は、前記乗員を撮像する撮像装置により撮像された前記乗員の画像に基づいて、前記乗員の姿勢を検出することを特徴とする運動量測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の運動量測定装置であって、
   前記運動量測定手段により測定された前記乗員の受動運動による運動量を、前記乗員に提示する提示手段をさらに備えることを特徴とする運動量測定装置。
7. 乗員が着座するシート装置に設置され、車両走行中における前記乗員の受動運動による運動量が変化するように、前記乗員の姿勢を変化させるための受動運動機構を駆動させている際の乗員の姿勢を検出し、検出した前記乗員の姿勢に基づいて、前記乗員の受動運動による運動量を測定することを特徴とする運動量測定方法。

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