JP2016185777A - シート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用シートSは、シートクッションS2と、シートバックS1と、着座者の呼吸に伴う信号を検出する呼吸センサ9と、着座者の心電位に応じた電位信号を検出する心拍センサ10と、呼吸センサ9と心拍センサ10から得られた圧力信号及び電位信号により着座者の意識レベルを特定するための演算を行なう演算処理装置22と、を備える。特に、呼吸センサ9及び心拍センサ10は、シートクッションS2に設けられている。
【選択図】図1
Description
そして、この心拍センサが、着座者の心臓からの電位信号を乗員の状態を示すパラメータとして検出して、健康状態をモニターするというものである。
より具体的には、この電位信号は、心臓又は肺の近傍から発せられる電位信号であり、これに基づき、生体信号収集装置は、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、着座者の心拍や呼吸等の生体信号を収集するというものである。
このため、着座者から安定して生体信号を検出することは困難であった。
特に、この問題は、シートバックに設けられたセンサによって生体信号の検出対象とする場合に顕著に現れていた。その理由としては、シートバックは、その着座者との接触部位は、車両の揺れによって着座者前後左右に振れることで変わり、また着座者の体格の違いによって大きく異なるからである。
そして、特許文献1に記載された心拍センサは、シートバックにのみ心拍センサ電極が設けられていたため、上記理由により好適に心電信号を検出することが困難であった。
しかしながら、特許文献2で、心拍及び呼吸について検出される信号は、電位信号のみであり、電位信号の振動数を基準として心拍及び呼吸に基づく信号に振り分けるというものである。
つまり、特許文献2の面電極群は、着座者から正常な電位信号が得られない場合には、心拍及び呼吸の双方の信号が正常でなくなる蓋然性が高く、覚醒判定の精度が低下することがあった。
上記構成によれば、呼吸センサによって、シート幅方向外側の位置が制限されないため、心拍センサの面積を呼吸センサの外側に広くすることが可能となる。
特に、心拍センサの面積を広くすることで、心拍センサが静電容量センサである場合に、心電位信号を好適に検出することが可能となる。
さらに、心拍センサと呼吸センサの位置がずれていることで、これらのセンサのいずれかと着座者との接触する蓋然性が高まり、着座者の身体信号を検出しやすくなる。
上記構成によれば、心拍センサを構成する電極部と呼吸センサとがシート幅方向に重なる位置に配設されていることで、シート前後方向において着座者の体に安定して接触する部位を共有して、好適に圧力信号及び電位信号を検出することが可能となる。
上記構成によれば、心拍センサを構成する複数の電極部のいずれかが、呼吸センサの一部の間でシート前後方向で交差するように、シート幅方向内側に突出して形成されていることで、着座者からの荷重が最もかかるポイントを心拍センサと呼吸センサとで共有しやすくなる。
このため、車両の揺れによって体動がある場合にも、着座者から検出される信号の検出精度を高く維持することができ、覚醒判定の精度を高めることができる。
上記構成によれば、着座者からの圧力が最も高くなる坐骨結節部に対向する位置に突出部を配置することで、心拍センサによる検出精度を高めることができる。
上記構成によれば、演算処理装置が、第1電極部から供給されたアース電位と、複数の第2電極部とから得られた信号とから着座者の意識レベルを示す信号に演算できることとなり、車両の揺れ、体格差及び姿勢に伴う影響を抑制して、精度の高い覚醒判定が可能となる。
上記構成によれば、心拍センサを構成する電極部に切り込み部又は切り抜き部が形成されていることによって、シートの表皮材が撓む場合に、電極部が表皮材から部分的に離間して撓むことを回避して、表皮材に沿って撓ませることができるため、応力集中を避けて断線を防止しやすくできる。
上記構成によれば、心拍センサを構成する電極部に切り込み部が形成されていることによって、シートの表皮材が撓む場合に、電極部が表皮材から部分的に離間して撓むことを回避して、表皮材に沿って皺を発生させずに撓ませることができるため、応力集中を避けて断線を防止しやすくできる。さらに、三本以上の導線が一点で交らないように形成されていることで断線の影響を限定的にすることができる。
また、本発明によれば、心拍センサの面積を広くして、心電位信号を好適に検出することが可能となる。
また、本発明によれば、着座者から検出される信号の検出精度を高く維持して、覚醒判定の精度を高めることが可能となる。
また、本発明によれば、着座者からの圧力が最も高くなる位置にセンサの突出部を配設することにより心拍センサによる検出精度を高めることができる。
また、本発明によれば、心拍センサと呼吸センサとを、シート前後方向において着座者の体に安定して接触する部位に配置することができるため、圧力信号及び電位信号を好適に検出することが可能となる。
さらに、本発明によれば、車両の揺れ、体格差及び姿勢に伴う影響を抑制して、精度の高い覚醒判定が可能となる。
また、本発明によれば、心拍センサを表皮材に沿って撓ませることができ、応力集中を避けて心拍センサを構成する導線の断線を防止しやすくでき、さらに断線の影響を限定的にすることができる。
以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
なお、以下において、車両の進行方向を前方向、その逆を後方向とし、車両の高さ方向を上下方向として説明する。
以下、本発明の実施形態に係る車両用シートSについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。
ここで、図1は、本実施形態に係る車両用シートSの全体構成を示す斜視図、図2(A)は、心拍センサ10を構成する上方電極部11を備えるシートバックS1を示す模式的な正面図、図2(B)は、心拍センサ10を構成する後方電極部12及び前方電極部13並びに呼吸センサ9を備えるシートクッションS2を示す模式的な平面図である。
なお、図1、図2及び後述する図7においては、呼吸センサ9及び心拍センサ10等の配置位置を分かり易くするため、これらを構成する部品のいくつか(例えば、導線11d及び導線12d)を省略して示している。
図1に示すように、車両用シートSは、着座者の座る部位であるシートクッションS2と、シートクッションS2の後部に回動可能に取り付けられる部位で、着座者の背凭れに当たる部位であるシートバックS1と、着座者の覚醒を維持する覚醒維持装置Uと、を備える。
また、図1及び図2(A)に示すように、シートバックS1には、着座者の腰部に対向する位置に上方電極部11が配設されている。
また、図1及び図2(B)に示すように、シートクッションS2には、着座者の臀部に対向する位置に呼吸センサ9及び後方電極部12、これらの前方にあって着座者の太腿に対向する位置に前方電極部13が配設されている。
また、後方電極部12、前方電極部13及び上方電極部11を含む心拍センサ10、呼吸センサ9、検出装置21、演算処理装置22並びに振動装置23は、覚醒維持装置Uを構成するものであり、詳細について次に説明する。
覚醒維持装置Uについて、図1及び図2に加えて、図3〜図6を参照して説明する。
ここで、図3は、上方電極部11を示す拡大図、図4は、図3のIV-IV断面を示す図であり、上方電極部11の一部の断面図、図5は、後方電極部12を示す拡大図、図6は、前方電極部13を示す拡大図である。
本実施形態の例における呼吸センサ9は、略M字状を成して、開放側が後方に向くようにシートクッションS2に配設されている。
上方電極部11は、本発明に係る第2電極部に相当し、図3に示すように、大略上下方向に長尺である長方形状でシート状に形成されており、約100cm2の面積を有して約3000pFの静電容量を有する。
また、上方電極部11は、導電シート11aを主として構成されており、導電シート11aの裏面に貼り付けられた両面テープ11adによって、シートバックS1のクッションパッドS1a上に貼り付けられている。
本実施形態においては、第1樹脂膜11acは、PET(Poly Ethylene Terephthalate)から成る。
そして、ケーブル11fは、後述する検出装置21に接続されている。
また、第2樹脂膜11abは、カーボン樹脂から成り、インク11aaは、BaTiO3(チタン酸バリウム)を含む金属インクである。
また、導電シート11aの左右の縁に形成された2つずつの切り込み11bの左右方向の間に、切り込み11bよりも長く上下方向に延在する長孔状の切り抜き部11cが1つずつ形成されている。この切り抜き部11cは、円弧状の両端縁を有して長孔状に形成されている。
導線11dは、上方電極部11の外周に沿うように配設されているとともに、その外周の内側において交差するように延び、外周に沿う導線11dの四隅の部位と切り込み11bに沿う導線11dの部位とを連結するように張り巡らされている。
特に、シート幅方向両側に形成された切り込み11bに沿う導線11dに向かって、他の二本の導線が延出しており、これらが異なる位置で接続されるように配設されている。
そして、切り込み11b及び切り抜き部11cによって、表皮材S1bが撓む場合に、上方電極部11が表皮材S1bに沿って、皺を発生させずに撓むこととなるため、導線11dの一部に応力が集中することを制限でき、導線11dが断線することを防止することができる。
このように、導線11dの交点において交わる導線11dの本数が二本以下に抑えられていることにより、導電シート11aに面状に導線11dを配置することを可能としつつ、断線したときの影響を限定的にすることができる。
後方電極部12は、本発明に係る第2電極部に相当し、着座者の身体電位を検出する機能を有し、図5に示すように、大略直角三角形の形状でシート状に形成されており、約40cm2の面積を有し、約1200pFの静電容量を有する。
また、後方電極部12は、導電シート11aと同様の厚み及び積層構造を有する導電シート12aを主として構成されており、上方電極部11と同様に、導電シート12aの裏面に貼り付けられた両面テープによって、シートクッションS2のクッションパッドS2a上に貼り付けられている。
ここで、端子連結部材12e及びケーブル12fは、端子連結部材11e及びケーブル11fと同様の構成からなる。
そして、この接触位置の関係性に対応するように、シートクッションS2に設けられた後方電極部12は、シートバックS1に設けられた上方電極部11よりもシート幅方向外側に設けられている。
このように上方電極部11及び後方電極部12が配設されていることで、人の体の接触部位に対応した位置となることで心電位信号の検出を安定させることが可能となる。
この切り込み部12bは、円弧状の端縁を有して半長孔状に形成されている。
導線12dは、後方電極部12の外周に沿うように配設されているとともに、その外周の内側において交差するように延びて配設されている。
このようにして、導電シート12a内に面状に導線12dを配置することを可能としつつ、断線したときの影響を限定的にすることができる。
このように、着座者の臀部に対向する位置に、呼吸センサ9が配置されていることで、安定して着座者の呼吸信号を検出することが可能となり、後方電極部12が配置されていることで、身体電位を安定して取得することが可能となる。
前方電極部13は、本発明に係る第1電極部に相当し、車体のボディと接続されてアース電極部として機能し、上方電極部11及び後方電極部12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。
前方電極部13は、図6に示すように、大略台形の形状でシート状に形成されており、約170cm2の面積を有し、約5200pFの静電容量を有する。
また、前方電極部13は、導電シート12aと同様の厚み及び積層構造を有する導電シート13aを主として構成されており、後方電極部12と同様に、導電シート13aの裏面に貼り付けられた両面テープによって、シートクッションS2のクッションパッドS2a上に貼り付けられている。
つまり、着座者の臀部に対向する位置にある後方電極部12と、着座者の大腿部に対向する前方電極部13とが前後の直線上に設けられていることで、直線的に伝わる同種波形の心電信号を検出することが可能となる。
このように、同種波形の心電信号を検出することにより、心電信号の大きさをより正確に検出することができ、着座者の身体的状態を判別することが可能となる。
ここで、端子連結部材13e及びケーブル13fは、端子連結部材11e及びケーブル11fと同様の構成からなる。
また、導電シート13aの左右の縁に後ろ側に形成された2つずつの切り込み部13bの左右方向の間に、切り込み部13bよりも長く前後方向に延在する長孔状の切り抜き部13cが1つずつ形成されている。
そして、切り込み部13b及び切り抜き部13cによって、表皮材S2bが撓む場合に、前方電極部13が表皮材S2bに沿って、皺を発生させずに撓むこととなるため、導線13dの一部に応力が集中することを制限でき、導線13dが断線することを防止することができる。
そして、シート幅方向両側に形成された後ろ側にあるそれぞれ二個の切り込み部13bに沿う導線13dに向かって、他の二本の導線が延出しており、これらが異なる位置で接続されるように配設されている。
このように、複数の導線13dの交点において交わる導線13dの本数が二本に抑えられていることにより、導電シート13aに面状に導線13dを配置することを可能としつつ、断線したときの影響を限定的にすることができる。
後方電極部12が、接触が維持されやすい着座者の臀部に相当する部位に配置されていることにより、着座者の身体電位を検出するのに好適であるからである。
また、シートクッションS2に設けられた前方電極部13は、着座者の心臓から離れており、心電信号の影響の少ない電位が得られるからである。
しかし、このような構成に限定されず、例えば、後方電極部12をアース電極部とし、前方電極部13を、身体電位を検出する電極部として構成してもよい。
さらに、シートクッションS2に別個にアース電極部を設けたり、シートバックS1にアース電極部を設けるようにして、後方電極部12及び前方電極部13の少なくともいずれかにおいて、着座者の身体電位を取得するようにしてもよい。
図1に示す検出装置21は、上方電極部11及び後方電極部12が検出した電位信号並びに前方電極部13から供給された基準電位から心電信号に係る生体信号を検出し、呼吸センサ9から得られる圧力信号から呼吸信号に係る生体信号を検出するものであり、図示せぬフェライトコア、コモンモードノイズフィルタ及びオペアンプ等から構成されている。
フェライトコア及びコモンモードノイズフィルタは、DC電源ラインに取り付けられており、伝導ノイズを除去する機能を有する。
演算処理装置22は、6つの静電容量センサである電極部のうち、任意の2つを選択し、着座者の電位信号を取得する。
そして、6つの電極部のうち、任意の1ヶ所がアース電極部となるように設定される。
なお、アース電極部については、任意の位置に別に設けてもよく、例として2つの静電容量センサの間に設けてもよい。そのようにすれば、アース電極部と乗員との接触状態が良好となり、アース電極部からアース電位を安定して供給することができる。
そして、演算処理装置22が、呼吸センサ9及び心拍センサ10から検出された信号を併用して着座者の覚醒状態を判定することにより、判定精度をより高めることができる。
他の実施形態に係るシートクッションS3について、図7を参照して説明する。ここで、図7は、他の実施形態に係る心拍センサ15を構成する後方電極部16及び前方電極部17並びに呼吸センサ14を備えるシートクッションS3を示す模式的な平面図である。
本実施形態については、上記実施形態に記載の例との相違点を明確にするため、上記実施形態における重複する構成については、同一符号を用いてその説明を省略する。
具体的には、呼吸センサ14の形状は、シート幅方向に延在するクランク状の前部14aと前部14aの中央部と交差してシート前後方向に延在する線状の中部14bと、中部14bの後端と中央で接続されて中部14bに垂直に延在する線状の後部14cとを組み合わせた形状である。
具体的には、心拍センサ15の一部を構成する一対の後方電極部16の形状は、シート前後方向に長尺部を有する大略長方形の形状であり、一部にシート幅方向内側に張り出す張り出し部16dを有する。
張り出し部16dは、本発明に係る突出部に相当し、前後方向において呼吸センサ14の前部14aと後部14cの間までシート幅方向内側に張り出して形成されている。
このように、後方電極部16が張り出し部16dを有することで、着座者からの荷重が最も加わる着座者の坐骨結節部近傍に呼吸センサ14及び心拍センサ15の後方電極部16を配設することが可能となる。ここで、着座者の坐骨結節部近傍の位置とは、SAE規格に準拠したダミーによって特定される位置である。
なお、後方電極部16にも、後方電極部12と同様に、長方形形状の中央に切り抜き部16c、長方形形状の中央の前縁、及び張り出し部16dの基端側に切り込み部16bが形成されている。
この切り込み部16bは、円弧状の端縁を有して半長孔状に形成されている。
また、切り抜き部16cは、円弧状の両端縁を有して長孔状に形成され、切り込み部16bよりも上下方向に長く延在している。
切り込み部16b及び切り抜き部16cが形成されていることで、表皮材S2bが撓むことに伴って、後方電極部16に加わる応力は、切り込み部16b及び切り抜き部16cによって分散される。このように応力が分散されることで、後方電極部16が局所的に鋭角に折り曲がることを抑制し、後方電極部16に皺が発生することを防止できる。
前方電極部17には、シート幅方向に並んで前後方向に延在する切り抜き部17cが2つずつ形成されており、前後及びシート幅方向両側の縁のそれぞれの略中央に、切り込み部17bが形成されている。
このため、例えば着座者が脚を組んだ状態においても、前方電極部17に着座者に接触する可能性が高まり、アース電位を好適に印加することができる。
後方電極部16の張り出し部16dが、着座者との接触が維持されやすい坐骨結節部に相当する部位に配置されていることにより、後方電極部16が着座者の身体電位を検出するのに好適であるからである。
しかし、このような構成に限定されず、例えば、前方電極部17をアース電極部とし、後方電極部16を、心電位を検出する電極部として構成してもよい。
S1 シートバック
S1a クッションパッド
S1b 表皮材
S2,S3 シートクッション
S2a クッションパッド
S2b 表皮材
U 覚醒維持装置
9 呼吸センサ
10 心拍センサ
11 上方電極部(第2電極部)
11a 導電シート
11aa インク
11ab 第2樹脂膜
11ac 第1樹脂膜
11ad 両面テープ
11b 切り込み
11c 切り抜き部
11d 導線
11e 端子連結部材
11f ケーブル
12 後方電極部(第2電極部)
12a 導電シート
12b 切り込み部
12d 導線
12e 端子連結部材
12f ケーブル
13 前方電極部(第1電極部)
13a 導電シート
13b 切り込み部
13c 切り抜き部
13d 導線
13e 端子連結部材
13f ケーブル
14 呼吸センサ
14a 前部
14b 中部
14c 後部
15 心拍センサ
16 後方電極部(第2電極部)
16b 切り込み部
16c 切り抜き部
16d 張り出し部(突出部)
17 前方電極部(第1電極部)
17b 切り込み部
17c 切り抜き部
21 検出装置
22 演算処理装置
23 振動装置
Claims (7)
- 着座者の座部となるシートクッションと、
前記着座者の背凭れとなるシートバックと、
前記着座者の呼吸に伴う荷重の変化に応じた圧力信号を検出する呼吸センサと、
前記着座者の心電位に応じた電位信号を検出する心拍センサと、
前記呼吸センサと前記心拍センサから得られた前記圧力信号及び前記電位信号により前記着座者の意識レベルを特定するための演算を行なう演算処理装置と、を備えるシートであって、
前記呼吸センサ及び前記心拍センサは、前記シートクッションに設けられていることを特徴とするシート。 - 前記心拍センサの少なくとも一部は、前記呼吸センサよりもシート幅方向外側に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のシート。
- 前記心拍センサを構成するいずれかの電極部と前記呼吸センサとは、シート幅方向に重なる位置に配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシート。
- 前記呼吸センサは、シート前後方向に配置されており、
前記心拍センサは、複数の電極部を有し、
前記複数の電極部のいずれかは、シート前後の各位置において、前記呼吸センサに対してシート幅方向外側に配置されており、シート前後方向における前記呼吸センサの一部の間で、前記呼吸センサの一部にシート前後方向で交差するように、シート幅方向内側に突出して形成された突出部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシート。 - 前記突出部は、規格によって定まる前記着座者の坐骨結節部に対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項4に記載のシート。
- 前記心拍センサは、前記シートクッション又は前記シートバックに設けられたアース電位を供給する第1電極部と、
前記シートクッションに設けられた前記着座者の前記電位信号を検出する複数の第2電極部と、を備え、
前記演算処理装置が演算を行なう前記心拍センサからの前記電位信号は、前記第1電極部から供給されたアース電位と、前記複数の第2電極部から得られた前記電位信号とから検出されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシート。 - 前記心拍センサを構成する電極部は、切り込み部を有して、交差する複数の導線を備え、
該複数の導線は、三本以上の導線が一点で交らず、且つ、前記切り込み部の周囲に向かって延出するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシート。
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