JP2019051763A - 疲労軽減システム - Google Patents

Abstract

【課題】座っている使用者の疲労を回復させるシート本体において使用者に与える不快感を抑制する。【解決手段】使用者が着座するシートに振動を与える疲労軽減システム１は、シート本体５０と、振動体と、を備える。シート本体は、車両に搭載され、乗員が着座するように構成される。振動体は、シート本体に備えられ、シート本体を使用する使用者の身体が接触する面である接触面５４に、当該接触面に沿った方向である面方向に振動する１つ以上の振動部３１を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が着座するシートに振動を与える疲労軽減システムに関する。

使用者が着座した際に接触する面を接触面とし、この接触面に振動を与えることにより、使用者の疲労を軽減させるシートが知られている。
例えば、特許文献１には、偏心錘を備えた回転軸を回転させることにより振動を与える偏心モータを備えたシート本体が開示されている。

特開２００３−１０２８０１号公報

しかしながら、偏心モータにより与えられる振動は、回転軸の軸方向に対して直交するすべての方向に振動成分を有する。そのため、接触面に沿った方向だけでなく、接触面に対して直交する方向にも振動成分を有する。接触面に対して直交する方向の振動はシートの使用者に対して不快感を与える原因となる。

本発明は、座っている使用者の疲労を回復させるシートにおいて使用者に与える不快感を抑制する技術を提供する。

本発明の一態様は、疲労軽減システム（１）であって、シート本体（５０）と、振動体と、を備える。シート本体は、車両に搭載され、乗員が着座するように構成される。振動体は、シート本体に備えられ、シート本体を使用する使用者の身体が接触する面である接触面（５４）に、当該接触面に沿った方向である面方向に振動する１つ以上の振動部（３１）を含む。

このような構成によれば、座っている使用者の疲労を回復させるシート本体において使用者に与える不快感を抑制できる。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

振動部をシート本体に埋め込んだ状態及び振動部の振動方向を示した図である。 振動ユニット内の構成を示した図である。 振動子の構成を示した図である。 振動ユニット及び伝導部の断面図を表した図である。 腕に形成される神経とパチニ小体との関係を示した図である。 疲労軽減システムの構成を示したブロック図である。 共通モードにおける駆動信号を示した図である。 共通モードにおいて、位相差Ｄを設定した際の駆動信号を示した図である。 個別モードにおける駆動信号を示した図である。 変形例においてシート本体に埋め込まれる振動部を示した図である。 変形例においてシート本体に埋め込まれる振動部を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
［１．構成］
疲労軽減システム１は図１に示すように使用者が着座するシート本体５０を備える。

シート本体５０は、座面部分５１及び背面部分５２を備える。
背面部分５２は、肩部、背中部及び腰部を備える。肩部、背中部及び腰部とは、それぞれ当該シート本体５０に使用者が着座した際に、使用者の肩、背中及び腰に接触することが想定される背面部分５２の部位をいう。

背面部分５２に属する肩部、背中部及び腰部には、それぞれ振動部３１が２つずつ埋め込まれる。ここで、肩部、背中部及び腰部のそれぞれに埋め込まれる２つの振動部３１は、それぞれ中心軸５３に対して左右対称に配置される。中心軸５３は、ｘ軸方向における背面部分５２の幅の中心位置を通り、ｙ軸方向に沿った方向に伸びる。ここで、ｘ軸方向とは、使用者がシート本体に着座した際の使用者の身体の左右方向に沿った方向である。また、ｙ軸方向とは、使用者がシート本体に着座した際の使用者の身体の上下方向に沿った方向である。なお、肩部、背中部及び腰部のそれぞれに埋め込まれる振動部３１をまとめて振動体ともいう。

振動部３１は、図２に示すように、４つの振動子４１と、伝導部４２とを備える。
各振動子４１は、図３に示すように、筐体４０１、磁石４０２、弾性体４０３、コイル４０４を備える。

磁石４０２は、Ｎ極端及びＳ極端のそれぞれが弾性体４０３を介して筐体４０１の内部に取り付けられる。このとき、磁石４０２及び弾性体４０３が一直線に並ぶように配置される。この一直線の方向を振動方向Ｄｖとする。すなわち、振動方向Ｄｖは、筐体４０１、磁石４０２、弾性体４０３及びコイル４０４を図３に示すように一直線に並ぶように配置した場合、往復振動の方向が一軸方向に限定される。

コイル４０４は、交流の駆動信号を流すことによって発生する交番磁界により、磁石４０２を振動方向Ｄｖに沿って一軸方向に往復振動させることができる位置に配置される。つまり、コイル４０４の駆動信号を制御することにより、コイル４０４が発生する交番磁界を変化させること、ひいては振動子４１の振幅Ａ、周波数ｆ及び位相を制御することができるように構成されている。

振動部３１において、図２に示すように４つの振動子４１はいずれも配列方向Ｄａに沿って一列に、配列方向Ｄａと振動方向Ｄｖとが直交するように配置される。
また、４つの振動子４１に含まれる各コイル４０４は、並列接続され、同じ大きさの駆動信号が流れるように接続される。

つまり、１つの振動部３１を構成する４つの振動子４１は、同じ駆動信号によって振動制御され、同じ振幅Ａ、同じ周波数ｆ及び同じ位相で振動するように構成される。
振動部３１に備えられた伝導部４２は、図４に示すように、４つの振動子４１いずれとも接触し、かつ、振動部３１の振動方向Ｄｖ及び配列方向Ｄａによって形成される面と平行な伝導面を有する板状の部材である。伝導面は４つの振動子４１が形成する面より大きな面積を有する。

伝導部４２は伝導面が接触面５４に沿うように配置される。伝導部４２は４つの振動子４１が発生させた振動をより広い範囲に伝達する。ここでいう接触面５４は、シート本体を使用する使用者の身体が接触することが想定される面である。

シート本体５０において振動部３１は、その振動部３１に備えられた振動子４１の配列方向Ｄａが、肩部、背中部及び腰部のそれぞれにおいて、接触する人体の部位における神経に沿った方向と一致するように配置される。例えば、肩部に配置された２つの振動部３１は、配列方向Ｄａがｘ軸方向に沿い、振動方向Ｄｖがｙ軸に沿うように配置される。また、背中部及び腰部に配置された２つの振動部３１は振動方向Ｄｖがｘ軸方向に沿い、配列方向Ｄａがｙ軸に沿うように配置される。ここで、振動方向Ｄｖは、ｘ軸方向もしくはｙ軸方向の一軸方向に限定されるので、接触面５４に対して直交する方向の振動成分は発生しない。

ここで、腕部、背中部、腰部それぞれに接触する腕、背中及び腰には、振動を感知する受容体であるパチニ小体７１ａ〜７１ｆ、７２ａ〜７２ｆが存在する。パチニ小体７１ａ〜７１ｆ、７２ａ〜７２ｆはそれぞれ神経６１、６２に属する。神経６１、６２に沿った方向に対して直交する方向に振動するように振動部３１がシート本体５０に設置される。これにより、パチニ小体７１ａ及び７２ａなど、異なる神経６１，６２に属するパチニ小体に、振動による刺激を与えることができ、使用者に対してより振動を感じさせやすい。例えば、図５に示すように、腕には肘から手にかけて神経６１、６２に沿った方向にパチニ小体７１ａ〜７１ｆ、７２ａ〜７２ｆが存在する。同様に、肩及び背中にも神経に沿った方向にパチニ小体が存在する。

次に図６を用いて振動部３１を駆動するための設定装置１０及び制御装置２０を含む疲労軽減システム１全体について説明する。
疲労軽減システム１は、上述した複数の振動部３１に加え、設定装置１０と制御装置２０とを備える。

設定装置１０は、モード設定部１１、調整設定部１２及び位相差設定部１３を備える。設定装置１０は、例えば使用者がシート本体５０に座った際に使用者が操作できる位置に設置される。

モード設定部１１は、使用者により振動部３１の振動の制御モードを設定可能に構成される。モード設定部１１は、設定された制御モードに応じて、当該制御モードを表す信号であるモード信号を生成する。ここでいう制御モードには、各振動部３１を同一の振幅Ａ及び周波数ｆで動作させるモードである共通モードと、各振動部３１を個別の振幅Ａ及び周波数ｆで動作させるモードである個別モードとが含まれる。なお、各振動部３１の振動の振幅Ａ及び周波数ｆが制御対象に相当する。

調整設定部１２は、使用者により振動部３１の振動の振幅Ａ及び周波数ｆを設定可能に構成される。
また、調整設定部１２はモード設定部１１からモード信号を取得する。

調整設定部１２は、取得したモード信号と、設定された振動の振幅Ａ及び周波数ｆとに応じて、各振動部３１の振動の振幅Ａ及び周波数ｆを表す調整信号を生成する。
調整設定部１２は、取得したモード信号が共通モードを表す信号であった場合、すべての振動部３１が同一の振幅Ａ及び周波数ｆで振動するように、１組の振幅Ａ及び周波数ｆが設定できるように構成される。また、取得したモード信号が共通モードを表す信号であった場合、調整設定部１２がすべての振動部３１の振動をオン状態にするかオフ状態するかを設定できるように構成してもよい。

調整設定部１２は、取得したモード信号が個別モードを表す信号であった場合、振動部３１が埋め込まれた部位である肩部、背中部及び腰部ごとに個別の振幅Ａ及び周波数ｆで振動するように、３組の振幅Ａ及び周波数ｆが設定できるように構成される。また、取得したモード信号が個別モードを表す信号であった場合、調整設定部１２が肩部、背中部及び腰部それぞれの振動をオン状態にするかオフ状態するかのオンオフ制御を調整信号により設定できるように構成してもよい。

なお、共通モードが選択された場合でも、個別モードが選択された場合でも、調整設定部１２は、振動の振幅Ａと周波数ｆとはそれぞれ別々に独立して入力できるように構成される。ただし、調整設定部１２は、これに限らず、振動の振幅Ａと周波数ｆとのうち、一方を設定すると他方も連動して設定する構成でもよい。

また、調整設定部１２により設定される振幅Ａの範囲である振幅範囲及び周波数ｆの範囲である周波数範囲は、パチニ小体の感度が良い範囲を含むように設定される。人体において、パチニ小体は、それぞれのパチニ小体同士の距離が１ｍｍ以内に分布している。また、パチニ小体は、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲の振動に対する感度がよい。このようなパチニ小体の特性から、例えば、振幅範囲は１ｍｍ以上の範囲を含むように設定され、周波数範囲は１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲を含むように設定される。

位相差設定部１３は、振動部３１の調整信号同士の位相差Ｄを設定する。ここで位相差Ｄとは、振動部３１の埋め込まれた位置ごとに出力される調整信号同士のずれをいう。
また、位相差Ｄは例えば、周波数fの逆数である周期Ｔ内の範囲で定義される。すなわち、位相差Ｄは、例えば、周期Ｔの半分、周期Ｔの４分の１といった割合で定義される。位相差設定部１３は使用者により位相差Ｄを設定可能に構成される。

位相差設定部１３は、例えば、肩部に設定された調整信号を基準として位相差Ｄだけずらした調整信号を背中部に設定する。さらに、位相差設定部１３は、背中部に出力する調整信号を基準として位相差Ｄだけずらした調整信号を腰部に設定する。ただし、位相差Ｄの設定は、これに限定されるものではなく、腰部の調整信号を基準として背中部の調整信号を、背中部の調整信号を基準として肩部の調整信号をそれぞれ位相差Ｄずつずらした設定であってもよい。また、位相差設定部１３は肩部及び腰部のいずれを基準とするかを使用者により設定可能に構成されてもよい。

制御装置２０は、設定装置１０からの出力に応じて、振動制御を行う。振動制御は、具体的には、設定装置１０から設定信号を取得し、設定信号に応じた駆動信号を肩部、背中部及び腰部に埋め込まれた振動部３１に出力することにより行わせる。肩部、背中部及び腰部に２つずつ設けられた振動部３１を振動制御することができるように構成されている。ここで、振動制御は、肩部、背中部及び腰部のそれぞれ個別の駆動信号を出力することにより実行される。

ただし、共通モードでは、肩部、背中部及び腰部の全てに対して同じ駆動信号が出力され、個別モードでは肩部、背中部及び腰部のそれぞれ異なる駆動信号が出力される。
なお、制御装置２０が制御部に相当し、位相差設定部１３及び制御装置２０が位相制御部に相当する。また、調整設定部１２におけるオンオフ制御がオンオフ制御部に相当する。

［２．作用］
＜制御装置による制御＞
次に、制御装置２０により出力される駆動信号について図７〜図９を用いて説明する。

駆動信号は、設定装置１０により出力された設定信号に応じて出力される。駆動信号の信号強度Ｓは−ａ〜ａの間の値に設定される。信号強度Ｓの大きさを変化させることにより、コイル４０４が発生させる交番磁界の強さ、ひいては振動子４１の振幅Ａが変化する。また、駆動信号の周波数は設定信号の周波数と一致する。これにより、設定された周波数に応じて振動子４１の周波数ｆを制御することができる。

モード設定部１１において、使用者により共通モードに設定された場合、設定信号の振幅Ａ及び周波数ｆは、肩部、背中部及び腰部のそれぞれにおいて同一の１組の振幅Ａ及び周波数ｆが設定可能である。このため、共通モードに設定された際の調整信号を取得した制御装置２０は、例えば図７に示すように肩部、背中部及び腰部に埋め込まれた振動部３１全てに対して同一の信号強度Ｓ及び周波数の駆動信号を出力する。

さらに、位相差設定部１３により振動部３１の調整信号の位相が位相差Ｄだけずれるように設定された場合、例えば図８に示すように、制御装置２０は、肩部と背中部、背中部と腰部に埋め込まれた振動部３１それぞれの間で、位相差Ｄを持った駆動信号を出力する。すなわち、シート本体５０に隣接して埋め込まれた振動部同士が位相差Ｄだけずれた駆動信号を出力する。なお、図８では、肩部に出力する駆動信号を基準として位相差Ｄだけずらした駆動信号を背中部に出力し、さらに、背中部に出力する駆動信号を基準として位相差Ｄだけずらした駆動信号を腰部に出力するが、これに限定されるものではなく腰部から順に位相差Ｄずつずらした制御であってもよい。

モード設定部１１において、使用者により個別モードに設定された場合、設定信号の振幅Ａ及び周波数ｆは肩部、背中部及び腰部のそれぞれにおいて個別の３組の振幅Ａ及び周波数ｆが設定可能である。このため、個別モードに設定された際の調整信号を取得した制御装置２０は、肩部、背中部及び腰部のそれぞれにおいて個別に振動部３１それぞれに対して個別に設定された信号強度Ｓ及び周波数を有する駆動信号を出力する。例えば図９に示すように、背中部に埋め込まれた振動部３１のみオンにするように調整設定部１２により設定された場合、背中部に埋め込まれた振動部３１のみを動作させ、他の肩部及び腰部に埋め込まれた振動部３１を動作させない駆動信号を出力する。なお、個別モードにおける制御装置２０が行う制御は、振動部３１のうち、１つの部位に埋め込まれた振動部３１を動作させ、他の部位に埋め込まれた振動部３１を動作させない制御に限らず、１つの部位に埋め込まれた振動部３１と、他の部位に埋め込まれた振動部３１との信号強度Ｓおよび周期Ｔを異なるものとする制御でもよい。

［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（３ａ）上記実施形態の振動部が埋め込まれたシート本体５０では、各振動部３１は、振動部３１に備えられた振動子４１の振動方向Ｄｖがシート本体５０の接触面５４に沿った方向に往復振動するように設置される。これにより、接触面５４に沿った方向に振動し、接触面５４に直交する方向の振動を抑制する。そのため、接触面５４に直交する方向の振動に起因する不快感を抑制することができる。

（３ｂ）また、上記実施形態の疲労軽減システムによれば、振幅と周波数とを独立に制御することにより不快感をさらに抑制することができる。すなわち、偏心錘を備えるモータの回転軸を回転させることにより振動する場合には、回転による振動の振幅の大きさと周波数の高さとを独立して制御することができない。すなわち、振幅の大きさはモータの回転の周波数の高さに応じて大きくなるため、より大きな振幅Ａの振動を得ようとすると、より高い周波数の振動を発生させる必要がある。これにより、高い周波数の振動に起因した騒音などが起こりやすく、使用者に不快感を与える可能性がある。

一方、上記実施形態の疲労軽減システムによれば、振動の振幅と振動の周波数とを独立して制御することができる。これにより、振幅の大きな振動を起こす場合にも、高い周波数の振動が必要ないため、高い周波数の振動に起因した騒音を抑制することができ、使用者に不快感を与えることを抑制することができる。

（３ｃ）上記実施形態の疲労軽減システムによれば、効率良く使用者に対して、振動の刺激を感じさせることができる。すなわち、人体の振動を感知する受容体であるパチニ小体の感度の高い振幅及び周波数で振動するように、振幅範囲及び周波数範囲が設定されるので、効率良く使用者に対して、振動の刺激を感じさせることができる。

また、上記実施形態の疲労軽減システムによれば、神経と直交する方向に振動を発生させるように構成されているため、振動の大きさに対して使用者はより大きな刺激を感じるため、効率良く振動の刺激を感じさせることができる。

（３ｄ）上記実施形態の疲労軽減システムによれば、部位別に使用者に対して、振動の刺激を感じさせることができる。すなわち、制御装置２０は振動部３１それぞれに対して異なる振動を制御することができる。これにより疲労を感じている部位のみに刺激を与えることができる。

［４．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（４ａ）上記実施形態では、肩部、背中部及び腰部に埋め込まれる振動部３１は、いずれも同様の構成で、２つの振動部３１により構成されるが、肩部、背中部及び腰部それぞれに埋め込まれる振動部３１の数は２つに限定されるものではない。肩部、背中部及び腰部それぞれに埋め込まれる振動部３１の数は、例えば、図１０に示すように４つでも、図１１に示すように、１つでもよい。

（４ｂ）上記実施形態では、各振動部３１に組み込まれる振動子４１の数は、図２に示すように４つであるとしたが、振動部３１に組み込まれる振動子の数は４つに限定されるものではなく、少なくとも１つあればよい。

（４ｃ）上記実施形態では、同一の振動部３１を構成する振動子４１は同一の駆動をするように構成される。しかし、各振動子４１の駆動はこれに限定されるものではない。例えば、振動子４１ごとに異なる駆動であってもよい。このような構成によれば、振動の強さなどをより細かく調整することができる。

（４ｄ）上記実施形態では、各振動部３１は各振動部３１を構成する振動子４１は振動部３１内で振動方向が同一方向を向くように配置される。しかし、振動部３１を構成する振動子４１の方向は同一方向を向くように配置されていなくてもよい。例えば、各振動部３１を構成する振動子４１はそれぞれ異なる方向を向いていてもよい。

（４ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（４ｆ）上述した疲労軽減システムの他、当該疲労軽減システムを構成要素とするシステム、当該疲労軽減システムとしてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、疲労軽減方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…疲労軽減システム、１０…設定装置、１１…モード設定部、１２…調整設定部、１３…位相差設定部、２０…制御装置、３１…振動部、４１…振動子、４２…伝導部、５０…シート本体、５３…中心軸、５４…接触面、６１，６２…神経、７１，７２…パチニ小体、４０１…筐体、４０２…磁石、４０３…弾性体、４０４…コイル。

Claims (12)

1. 車両に搭載され、乗員が着座するように構成されたシート本体（５０）と、
   前記シート本体に備えられ、前記シート本体を使用する使用者の身体が接触する面である接触面（５４）に、当該接触面に沿った方向である面方向に振動する１つ以上の振動部（３１）を含む振動体と、
   を備える疲労軽減システム（１）。
2. 請求項１に記載の疲労軽減システムであって、
   前記振動部は、前記面方向に平行な一軸方向に往復振動をする振動子（４１）を備える、疲労軽減システム。
3. 請求項２に記載の疲労軽減システムであって、
   前記振動部は、伝導部（４２）を更に備え、
   前記伝導部は、大きさが前記振動子より大きく形成され、かつ、前記振動部が発生させた振動を前記接触面に伝導する伝導面を有する、疲労軽減システム。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の疲労軽減システムであって、
   前記振動部が発生させる振動の周波数及び振幅のうち少なくとも一方を制御対象とし、当該振動を制御する振動制御を実行する制御部（２０）を更に備える、疲労軽減システム。
5. 請求項４に記載の疲労軽減システムであって、
   前記制御部は、
   前記制御対象として振動の周波数を含み、
   前記振動制御によって制御される周波数の範囲である周波数範囲には、当該振動の周波数が１００Ｈｚから２００Ｈｚまでの範囲が含まれる、疲労軽減システム。
6. 請求項４に記載の疲労軽減システムであって、
   前記制御部は、
   前記制御対象として振動の振幅を含み、
   前記振動制御によって制御される振幅の範囲である振幅範囲には、当該振動の振幅が１ｍｍ以上の範囲が含まれる、疲労軽減システム。
7. 請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の疲労軽減システムであって、
   前記制御部は、前記振動部の前記制御対象をそれぞれ独立して制御するように構成された、疲労軽減システム。
8. 請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載の疲労軽減システムであって、
   前記振動体は、複数の前記振動部を含む、疲労軽減システム。
9. 請求項８に記載の疲労軽減システムであって、
   前記制御部は複数の前記振動部それぞれに対して、前記振動制御に応じた異なる動作を行う個別モードと複数の前記振動部すべてに対して、前記振動制御に応じた同一の動作を行う共通モードとを有するように構成された、疲労軽減システム。
10. 請求項８又は請求項９に記載の疲労軽減システムであって、
    前記制御対象として前記振動部が振動する振動の位相を制御する、位相制御部（１３、２０）を更に備える、疲労軽減システム。
11. 請求項１０に記載の疲労軽減システムであって、
    前記位相制御部は、複数の前記振動部ごとの振動の位相に位相差を生じさせる前記振動制御を行うように構成された、疲労軽減システム。
12. 請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の疲労軽減システムであって、
    複数の前記振動部を個別にオンオフ制御するように構成されたオンオフ制御部（１２、２０）を更に備える、疲労軽減システム。