JP2017052332A - 車両用シート - Google Patents

Abstract

【課題】乗員の状態を早期に検出できる車両用シートを得る。【解決手段】シートバックの内部に設けられた複数のマッサージ用袋体３０と、複数のマッサージ用袋体３０に対してそれぞれ空気の供給及び排出を行い、複数のマッサージ用袋体３０を個別に膨張及び収縮させる給排気装置５０と、複数のマッサージ用袋体３０のうち、少なくとも上部側に配置されている上部側マッサージ用袋体３０Ａと給排気装置５０との間に接続され、乗員の呼吸による体動によって変化する、膨張された上部側マッサージ用袋体３０Ａの内圧の変化を検出する検出装置６０と、検出装置６０によって検出された結果により、乗員の状態を推定する推定手段７０と、を備えた車両用シートとする。【選択図】図４

Description

本発明は、乗員の状態を検出できる車両用シートに関する。

心拍センサと顔面温度センサとを備え、心拍数が所定数（例えば５拍）以上上昇し、顔面温度が所定温度（例えば１度）以上低下した場合に、運転者がいらいらしているストレス状態であると判断する運転者状態推定装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５６０５９号公報

しかしながら、心拍数及び顔面温度からだけでは、乗員のいらいらしているストレス状態を早期に検出することが困難な場合がある。

そこで、本発明は、乗員の状態を早期に検出できる車両用シートを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用シートは、シートバックの内部に設けられた複数のマッサージ用袋体と、前記複数のマッサージ用袋体に対してそれぞれ空気の供給及び排出を行い、前記複数のマッサージ用袋体を個別に膨張及び収縮させる給排気装置と、前記複数のマッサージ用袋体のうち、少なくとも上部側に配置されている上部側マッサージ用袋体と前記給排気装置との間に接続され、乗員の呼吸による体動によって変化する、膨張された前記上部側マッサージ用袋体の内圧の変化を検出する検出装置と、前記検出装置によって検出された結果により、乗員の状態を推定する推定手段と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、乗員の呼吸による体動によって変化する、膨張された上部側マッサージ用袋体の内圧の変化を検出装置で検出した結果により、乗員の状態が推定手段によって推定される。したがって、乗員の状態を検出するための専用の心拍センサ等がなくても、乗員の状態が早期に検出される。

以上のように、本発明によれば、乗員の状態を早期に検出することができる。

本実施形態に係る車両用シートを示す斜視図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた袋体が収縮している状態を示す断面図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた袋体が膨張している状態を示す断面図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた給排気装置と検出装置と推定手段とを示すブロック図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた第１袋体を膨張させて乗員の呼吸による体動を検出する状態を示す説明図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた検出装置で検出された呼吸深さ及び呼吸ピッチを示すグラフである。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた検出装置で検出された結果から推定される乗員の状態を示す説明図である。 本実施形態に係る車両用シートに設けられた第１袋体及び第２袋体を膨張させて乗員の呼吸による体動を検出する状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車両用シート１０の上方向、矢印ＦＲを車両用シート１０の前方向、矢印ＲＨを車両用シート１０の右方向とする。したがって、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車両用シート１０における上下方向の上下、前後方向の前後、左右方向の左右を示すものとする。また、図５、図８では、後述するヘッドレスト１６及びシートフレーム２０を省略している。

まず、本実施形態に係る車両用シート１０の全体構造について説明する。図１に示されるように、車両用シート１０は、着座した乗員Ｐ（図５参照）の臀部及び大腿部を支持するシートクッション１２と、シートクッション１２の後端部から上方向に延在するように設けられて乗員Ｐの腰部及び背部を支持するシートバック１４と、を備えている。また、シートバック１４の上端部には、乗員Ｐの頭部を支持するヘッドレスト１６が設けられている。

車両用シート１０のシートクッション１２及びシートバック１４の内部には、それぞれ複数のマッサージ用袋体（以下「袋体」という）３０が設けられている。すなわち、シートバック１４内における袋体３０は、上下方向に２列で配置されており、シートクッション１２内における袋体３０は、前後方向に２列で配置されている。なお、各袋体３０は、同一の構成であるため、ここではシートバック１４内の袋体３０を例に採って説明する。

図２、図３に示されるように、シートバック１４は、シートフレーム２０と、シートフレーム２０に対して乗員Ｐ側（以下「表面側」という場合もある）に配置されるシートパッド２２と、シートパッド２２の表面側に配置されるシート状のスラブ２４と、スラブ２４の表面側を被覆する表皮１８と、を有している。

シートパッド２２は、クッション体からなり、例えば発泡ウレタンなどの発泡樹脂で構成されている。スラブ２４は、シートパッド２２よりも軟らかく、かつ弾性（撓み）変形可能な材料、例えばシートパッド２２に対して空隙率を変えた発泡ウレタンなどの発泡樹脂で構成されている。

なお、スラブ２４は、車両用シート１０の座り心地を良くするために設けられている。また、表皮１８は、車両用シート１０の意匠面も構成するようになっている。そして、各袋体３０は、その背面（表面とは表裏反対側の面）がシートパッド２２の表面に両面テープや接着剤によって固定されることで、シートパッド２２とスラブ２４との間に設けられている。

各袋体３０は、ポリウレタンなどの樹脂材料やゴム材料等の伸縮可能な材料で構成されており、図１〜図３に示されるように、前方向から見た正面視で略同心円形状となる所謂鏡餅形状に形成されている。つまり、各袋体３０は、シートパッド２２の表面に固定される大径部２６と、スラブ２４側に配置される小径部２８と、を含んで構成されている。

ここで、各袋体３０に対して空気の供給及び排出を行い、各袋体３０を個別に膨張及び収縮させる給排気装置５０を備えた袋体駆動装置４０について、図４を基に説明する。

図４に示されるように、袋体駆動装置４０は、各袋体３０が接続される給排気装置５０と、給排気装置５０を制御する制御装置（ＥＣＵ）５８と、を含んで構成されている。給排気装置５０は、吸気口５２、排気口５４、ポンプ５６及び複数の電磁弁３２を含んで構成されている。

電磁弁３２は、袋体３０毎に設けられている。各電磁弁３２は、三方弁であり、共通ポート３４、吸気ポート３６及び排気ポート３８を有している。各共通ポート３４には共通チューブ４８が接続され、各吸気ポート３６には吸気チューブ４６が接続されている。そして、各排気ポート３８には排気チューブ４４が接続されている。

各共通チューブ４８は、対応する各袋体３０に接続され、吸気チューブ４６は、ポンプ５６に接続されている。そして、排気チューブ４４は、排気口５４に接続されている。また、ポンプ５６と吸気口５２との間は、吸気配管４２によって連通接続されている。なお、吸気チューブ４６及び排気チューブ４４は、１本のチューブがそれぞれ分岐して各電磁弁３２に接続されている。

制御装置５８は、給排気装置５０と電気的に接続されており、ポンプ５６の作動や電磁弁３２の各ポート（共通ポート３４、吸気ポート３６、排気ポート３８）の開閉を制御するようになっている。なお、制御装置５８は、各電磁弁３２の各ポート（共通ポート３４、吸気ポート３６、排気ポート３８）の開閉を個別に制御可能に構成されている。

また、制御装置５８は、車両用シート１０に着座した乗員Ｐが操作する操作部（図示省略）と電気的に接続されている。したがって、乗員Ｐが操作部を操作することにより、複数（一部又は全部）の袋体３０が個別にかつ断続的に膨張及び収縮を繰り返すようになっている。

具体的には、制御装置５８の制御により、電磁弁３２の共通ポート３４と吸気ポート３６とが開き、かつ排気ポート３８が閉じて、共通チューブ４８と吸気チューブ４６とが連通された供給状態となったときには、ポンプ５６から袋体３０内へ空気が供給されて、図３に示されるように、袋体３０が膨張するようになっている。

そして、制御装置５８の制御により、電磁弁３２の共通ポート３４と排気ポート３８とが開き、かつ吸気ポート３６が閉じて、共通チューブ４８と排気チューブ４４とが連通された排気状態となったときには、袋体３０内から空気が排出されて、図２に示されるように、袋体３０が収縮するようになっている。

なお、スラブ２４は、シートパッド２２よりも軟らかく、かつ弾性（撓み）変形可能な材料で構成されているため、袋体３０が膨張したときには、スラブ２４及び表皮１８が車体前方側へ膨出されるようになっている。また、袋体駆動装置４０（給排気装置５０及び制御装置５８）は、シートバック１４内又はシートクッション１２内に配置されるようになっている。

また、図１、図５に示されるように、シートバック１４は、それに設けられた複数の袋体３０のうち、例えば標準的な体格をした乗員Ｐの心臓や肺の位置とほぼ同じ高さ位置に配置された上部左側の第１袋体３０Ａと、それよりも上側に隣接して配置された左側の第２袋体３０Ｂと、を有している。なお、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂが、本実施形態に係る「上部側マッサージ用袋体」である。

また、図４に示されるように、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂにそれぞれ接続されている共通チューブ４８Ａ、４８Ｂ（第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂと給排気装置５０との間）には、それぞれ分岐チューブ６６、６８を介して検出装置６０が接続されている。

検出装置６０は、例えば乗員Ｐの呼吸による体動によって変化する第１袋体３０Ａ（分岐チューブ６６）又は第２袋体３０Ｂ（分岐チューブ６８）の内圧の変化を検出する圧力センサ６２と、圧力センサ６２を制御するとともに、圧力センサ６２の検出結果を電気信号に変換して、その内圧の変化を測定する制御装置６４と、を含んで構成されている。

なお、この検出装置６０も、シートバック１４内又はシートクッション１２内に配置されるようになっている。そして、検出装置６０によって検出され、制御装置６４によって測定された結果から、乗員Ｐの状態を推定する推定手段７０が、制御装置５８に設けられている。

推定手段７０によって状態を推定される乗員Ｐとは、主に運転者を指し、乗員Ｐの状態とは、例えば図７に示されるように、緊張状態（いらいらしているストレス状態を含む）、リラックス状態、入眠傾向状態を指す。推定手段７０は、例えば図７に示される上下２つの閾値α、βを有し、制御装置６４による測定結果が、上側の閾値α以上であれば、緊張状態と推定し、下側の閾値β以下であれば、入眠傾向状態であると推定するように構成されている。

そして、この推定手段７０は、制御装置６４による測定結果が、上側の閾値αと下側の閾値βの間であれば、運転適性領域であるリラックス状態であると推定するように構成されている。また、乗員（運転者）Ｐの体格や姿勢等は、例えば車両用シート１０の前方側に配置された車内カメラ（図示省略）等の乗員検出装置によって検出されるようになっている。

以上のような構成とされた本実施形態に係る車両用シート１０において、次にその作用について説明する。

図１に示される車両用シート１０に着座した乗員Ｐが操作部を操作することにより、図４に示される袋体駆動装置４０が駆動される。すなわち、乗員Ｐに対するマッサージ運転が開始される。なお、通常時（非マッサージ運転時）には、電磁弁３２が排気状態となるように、制御装置５８によって制御されている。つまり、各袋体３０は、図２に示される収縮状態とされている。

マッサージ運転が開始されると、制御装置５８の制御により、ポンプ５６が作動する。そして、電磁弁３２の排気ポート３８が閉じ、共通ポート３４と吸気ポート３６とが開いている供給状態の袋体３０では、吸気口５２から吸気配管４２を介して取り込まれた空気が、吸気チューブ４６、電磁弁３２及び共通チューブ４８を介して供給され、図３に示されるように膨張する。すなわち、スラブ２４及び表皮１８が膨出し、着座した乗員Ｐの腰部や背部及び大腿部などを押圧する。

その後、ポンプ５６の作動が停止し、膨張されている袋体３０では、電磁弁３２の吸気ポート３６が閉じ、共通ポート３４と排気ポート３８とが開いて排気状態とされ、その袋体３０内の空気が、共通チューブ４８、電磁弁３２及び排気チューブ４４を介して排気口５４から排気されて、図２に示されるように収縮する。すなわち、スラブ２４及び表皮１８が元の状態に復帰し、着座した乗員Ｐの腰部や背部及び大腿部などに対する押圧を解除する。

以上のような膨張及び収縮動作が、制御装置５８の制御により、各袋体３０の一部又は全部において、所定の時間差を持って繰り返し行われる。これにより、車両用シート１０に着座した乗員Ｐの腰部や背部及び大腿部がマッサージされ、乗員Ｐに対してリフレッシュ効果を与えることができる。なお、膨張及び収縮させる袋体３０の位置や、膨張及び収縮をさせるタイミング（所定の時間）等は、乗員Ｐが操作部を操作することで変更可能になっている。

また、乗員（運転者）Ｐの状態を検出する（生体信号をセンシングする）ときには、まず車内カメラ（乗員検出装置）により、乗員Ｐの体格（座高）や姿勢が検出される。

ここで、図５に示されるように、標準的な体格をした乗員Ｐの場合には、制御装置５８の制御により、第１袋体３０Ａを膨張させる。そして、第１袋体３０Ａへ空気を供給する共通ポート３４を閉じる。これにより、第１袋体３０Ａと、その第１袋体３０Ａに接続されている共通チューブ４８Ａ及び分岐チューブ６６の内圧が一定とされる。

すると、その乗員Ｐの呼吸による体動が、直接的に第１袋体３０Ａに伝わり、第１袋体３０Ａ（共通チューブ４８Ａ及び分岐チューブ６６）の内圧の変化に変換される。したがって、その内圧の変化を検出装置６０の圧力センサ６２によって検出し、その検出結果を制御装置６４によって電気信号に変換して測定し、その測定結果を基に推定手段７０によって推定することにより、乗員Ｐの状態が早期に検出される。

具体的に説明すると、例えば図６に示されるように、乗員Ｐが溜息や深呼吸をしたときには、通常呼吸（リラックス状態の呼吸）に比べて、呼吸の深さが深くなり、呼吸のピッチも乱れるため、第１袋体３０Ａの内圧の変化が大きくなる。この場合、検出装置６０による測定結果が閾値αを超えるため、推定手段７０により、乗員Ｐが緊張状態（いらいらしているストレス状態）にあると推定される。

一方、乗員Ｐの呼吸の深さが一定で、かつ呼吸のピッチが一定のときには、第１袋体３０Ａの内圧の変化が一定となる。したがって、その場合には、検出装置６０による測定結果と閾値βとを比較することにより、乗員Ｐがリラックス状態にあるか、入眠傾向状態（眠い状態）にあるかが、推定手段７０によって推定される。なお、乗員Ｐが入眠傾向状態であるか否かは、車内カメラ等の乗員検出装置による検出結果なども考慮して推定されるようにしてもよい。

また、乗員Ｐがリラックス状態であるにもかかわらず、乗員Ｐの呼吸の深さやピッチが安定せず、ばらつきが大きいときには、第１袋体３０Ａの内圧の変化を測定するだけでは、推定率の確度が低下する。したがって、その場合には、乗員Ｐの呼吸音領域（１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ）の周波数解析を行う。

乗員Ｐの呼吸音領域の周波数解析を行うときには、共通ポート３４を開き、共通チューブ４８Ａ及び分岐チューブ６６内を大気開放する。これにより、乗員Ｐの呼吸音領域の周波数が圧力センサ６２によって検出されるので、リラックス状態の呼吸音と、溜息音や深呼吸音との違いを検出することができ、乗員Ｐの状態が早期に検出される。

なお、推定手段７０や呼吸音領域の周波数解析、更には車内カメラ等の乗員検出装置により、乗員Ｐが緊張状態又は入眠傾向状態にあると推定されたときには、上記したように、制御装置５８の制御により、各袋体３０の膨張及び収縮が繰り返し行われる。これにより、乗員Ｐは、図７に示されるリラックス状態（覚醒状態）へ誘導される。

また、標準よりも座高の高い乗員Ｐの場合には、制御装置５８の制御により、第２袋体３０Ｂを膨張させ、その第２袋体３０Ｂによって、上記のように乗員Ｐの状態を検出すればよい。また、図８に示されるように、制御装置５８の制御により、第１袋体３０Ａと第２袋体３０Ｂとを膨張させて、乗員Ｐの状態を検出するようにしてもよい。

すなわち、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂへ空気を供給した後、各共通ポート３４を閉じる。これにより、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂと、その第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂに接続されている各共通チューブ４８Ａ、４８Ｂ及び各分岐チューブ６６、６８の内圧が一定とされる。

ここで、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂが共に膨張した状態となると、スラブ２４及び表皮１８に対して上下方向にテンション（張力）が掛かる。すると、乗員Ｐの呼吸による体動が、テンションの掛かった表皮１８及びスラブ２４を介して間接的に第１袋体３０Ａに伝わり、第１袋体３０Ａ（共通チューブ４８Ａ及び分岐チューブ６６）の内圧の変化に変換される。

よって、その内圧の変化を検出装置６０の圧力センサ６２によって検出し、その検出結果を制御装置６４によって電気信号に変換して測定し、その測定結果を基に推定手段７０によって推定することにより、乗員Ｐの状態が検出される。なお、乗員Ｐの呼吸による体動が、テンションの掛かった表皮１８及びスラブ２４を介して間接的に第２袋体３０Ｂに伝わり、第２袋体３０Ｂ（共通チューブ４８Ｂ及び分岐チューブ６８）の内圧の変化に変換された場合も同様である。

このように、本実施形態によれば、乗員Ｐの体格が異なっても、乗員Ｐの呼吸による体動が第１袋体３０Ａや第２袋体３０Ｂの内圧の変化として検出される。よって、乗員Ｐの体格の違いによって乗員Ｐの状態を検出する検出精度（生体信号のセンシング精度）が低下するのを抑制することができる。なお、本実施形態では、乗員Ｐの呼吸による体動の変化を検出するようにしたが、例えば乗員Ｐの心臓の鼓動の変化を検出することもできる。

また、本実施形態では、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂと、その第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂに接続されている各共通チューブ４８Ａ、４８Ｂ及び各分岐チューブ６６、６８の内圧を一定にしてセンシングするので、センシング精度を向上させることができる。更に、本実施形態では、圧力センサ６２を第１袋体３０Ａや第２袋体３０Ｂに直接取り付ける構成とされていないため、シートパッド２２の厚みを確保することができる。よって、乗員Ｐの座り心地が損なわれる不具合はない。

また、本実施形態によれば、マッサージ用の袋体３０を用いて乗員Ｐの生体信号をセンシングする構成であるため、乗員Ｐの生体信号をセンシングする器具等を別途設ける必要がない。したがって、乗員Ｐの生体信号をセンシングする器具等を別途設ける構成に比べて、車両用シート１０の製造コストを低減させることができるとともに、車両用シート１０の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１袋体３０Ａ及び第２袋体３０Ｂの少なくとも一方を利用することによって、乗員Ｐの状態を検出したが、第１袋体３０Ａの下側に隣接して配置された左側の第３袋体３０Ｃの共通チューブ４８に分岐チューブを介して検出装置６０を接続し、乗員Ｐの状態を検出するようにしてもよい。また、第１袋体３０Ａと第３袋体３０Ｃとを膨張させて、スラブ２４及び表皮１８に対して上下方向にテンションを付与し、上記のように乗員Ｐの状態を第１袋体３０Ａ又は第３袋体３０Ｃによって検出するようにしてもよい。

以上、本実施形態に係る車両用シート１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両用シート１０は、図示のもの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内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、本実施形態では、袋体３０毎に電磁弁３２を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、１つの電磁弁３２に複数の袋体３０が接続される構成とされてもよい。

また、本実施形態では、袋体駆動装置４０（給排気装置５０）、検出装置６０及び制御装置５８（推定手段７０）を車両用シート１０の内部に設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、車両用シート１０の外部（例えばシートクッション１２の下面やシートバック１４の後面など）に設ける構成としてもよい。また、給排気装置５０のポンプ５６のみを車両用シート１０の外部に設ける構成としてもよい。

１０ 車両用シート
１４ シートバック
３０ 袋体（マッサージ用袋体）
３０Ａ 第１袋体（上部側マッサージ用袋体）
３０Ｂ 第２袋体（上部側マッサージ用袋体）
５０ 給排気装置
６０ 検出装置
７０ 推定手段
Ｐ 乗員

Claims (1)

1. シートバックの内部に設けられた複数のマッサージ用袋体と、
   前記複数のマッサージ用袋体に対してそれぞれ空気の供給及び排出を行い、前記複数のマッサージ用袋体を個別に膨張及び収縮させる給排気装置と、
   前記複数のマッサージ用袋体のうち、少なくとも上部側に配置されている上部側マッサージ用袋体と前記給排気装置との間に接続され、乗員の呼吸による体動によって変化する、膨張された前記上部側マッサージ用袋体の内圧の変化を検出する検出装置と、
   前記検出装置によって検出された結果により、乗員の状態を推定する推定手段と、
   を備えた車両用シート。