JP2023013920A - センサ付きシート - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に着座者の着座状態や生体情報を検出することができるセンサ付きシートを提供する。
【解決手段】センサ付きシート１は、着座者による着座状態においてシートクッション１２の受圧面１２ａからシートクッション１２を介して伝達される圧力に応じた物理量を検出することにより、着座者の着座状態または着座者の生体情報を検出するセンサ装置３を備える。センサ装置３は、シートクッション１２の反受圧面１２ｂに向かって露出する面であって、シートクッション１２の反受圧面１２ｂから圧力を受ける露出検出面４２ａを備える。シートクッション１２は、着座者がシート本体２に着座していない初期状態において、露出検出面４２ａに対する予圧縮量が露出検出面４２ａの周囲に対する予圧縮量よりも大きく設定されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、センサ付きシートに関する。

特許文献１，２には、シートにセンサを配置し、着座者の着座状態（着座姿勢など）や着座者の生体情報（呼吸、脈動、心拍など）を取得する構成が記載されている。特許文献１においては、センサを、シートフレームとシートクッションとの間に挟んで配置している。このセンサは、例えば、電磁波を水平方向に対する所定の照射角度で上方（着座している着座者）に向けて照射し、この反射波を受信して検波することで、着座者の脈動や呼吸に伴って発生する体表面変位を検出する。

特許文献２においては、検出用の圧電センサを、シートクッションの中に配置している。また、シートクッションに凸部を設け、この凸部が圧電センサを押圧するように構成されている。また、特許文献３には、圧力を検出するセンサとして、圧電センサの他に、静電センサが適用されることが記載されている。

特許第６４０９４６６号公報 特許第５８８７８７５号公報 特開２０２０－１６７６５６号公報

シートに圧電センサや静電センサなどの圧力を検出するセンサを設置して、着座者の着座状態や着座者の生体情報を取得する場合、センサが圧力を高精度に検出することが求められる。特許文献２においては、センサが、シートクッションに挟まれているため、センサが固定されていない。そのため、センサの位置が変化し、センサに入力される圧力も分散してしまい、センサが高精度に圧力を検出することができない。

また、シートクッションは弾性変形可能に構成されているため、シートクッション自身の弾性変形によってシートクッションが受けた力を吸収してしまい、センサに力が伝達されにくくなる。そのため、センサが、高精度に圧力を検出することができない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、着座者の着座状態や生体情報を高精度に検出することができるセンサ付きシートを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、シートフレーム、および、前記シートフレームに取り付けられるシートクッションを備えるシート本体と、
前記シートフレームと前記シートクッションにおいて着座者から圧力を受ける受圧面の裏側に位置する反受圧面との間に配置され、着座者による着座状態において前記シートクッションの前記受圧面から前記シートクッションを介して伝達される圧力に応じた物理量を検出することにより、前記着座者の着座状態または前記着座者の生体情報を検出するセンサ装置と、
を備え、
前記センサ装置は、前記シートクッションの前記反受圧面に向かって露出する面であって、前記シートクッションの前記反受圧面から圧力を受ける露出検出面を備え、
前記シートクッションは、前記着座者が前記シート本体に着座していない初期状態において、前記露出検出面に対する予圧縮量が前記露出検出面の周囲に対する予圧縮量よりも大きく設定されている、センサ付きシートにある。

上述したセンサ付きシートによれば、センサ装置は、シートフレームとシートクッションの反受圧面との間に配置されている。つまり、センサ装置は、シートフレームに配置されている。従って、センサ装置は、シートクッションの中に配置される場合に比べて、安定した位置決めが可能となる。

さらに、センサ装置は、シートクッションの反受圧面に向かって露出する面であって、シートクッションの反受圧面から圧力を受ける露出検出面を備える。つまり、センサ装置の露出検出面が、シートクッションの反受圧面から圧力を受けることにより、センサ装置は、着座者の着座状態や生体情報を検出する。

しかし、シートクッションは、着座者から付与される力を吸収する。そのため、着座者の着座状態の変化や生体が発する振動によって、シートクッションの受圧面に力が付与されたとしても、シートクッションが全てを吸収してしまうと、センサ装置が着座者の着座状態や生体情報を検出することができない。

そこで、センサ装置の露出検出面には、着座者がシート本体に着座していない初期状態において、シートクッションによる予圧縮が付与されている。ただし、シートクッションは、初期状態において、センサ装置の露出検出面の周囲に対しても予圧縮を付与している。そして、シートクッションは、初期状態において、センサ装置の露出検出面に対する予圧縮量が露出検出面の周囲に対する予圧縮量よりも大きく設定されている。

このように、センサ装置の露出検出面に対する予圧縮量が周囲よりも大きく設定されることで、着座者がシート本体に着座した際に、着座者からシートクッションに付与される力が極めて小さいとしても、当該力が、センサ装置の露出検出面に伝達される。従って、センサ装置の露出検出面は、シートクッションに付与される微小な圧力の変化を検出できる。

つまり、着座者の着座状態が極めて僅かに変化した程度であったとしても、センサ装置の露出検出面は、当該変化に伴って伝達される微小な圧力変化を検出することができる。従って、高精度に、着座者の着座状態を検出することができる。また、呼吸、脈動、心拍などの生体が発する振動に伴って、着座者からシートクッションに付与される力の大きさは微小である。このような場合であっても、センサ装置の露出検出面は、当該生体が発する振動に伴って伝達される微小な圧力変化を検出することができる。従って、高精度に、着座者の生体情報を検出することができる。

実施形態１のセンサ付きシートの断面図である。 センサ付きシートを構成するセンサ装置の断面図である。 センサ装置の上面図であって、図２のIII方向から見た図である。 センサ付きシートを構成する座面シートクッションの部分断面図である。 座面シートクッションの収容凹部の部分の下面図であって、図４のＶ方向から見た図である。 実施形態１のセンサ付きシートにおける座面部のうちセンサ装置を含む部分の部分断面図である。 実施形態２のセンサ付きシートを構成する座面シートクッションの部分断面図である。 実施形態２のセンサ付きシートにおける座面部のうちセンサ装置を含む部分の部分断面図である。 実施形態３のセンサ付きシートの断面図である。 実施形態３のセンサ付きシートのシート座面部のみを示す図であって、図９のＸ方向から見た図である。 実施形態３のセンサ付きシートのシート座面部のみを示す図であって、図９のＸＩ方向から見た図である。

（実施形態１）
１．センサ付きシート１の全体構成
センサ付きシート１の全体構成について図１を参照して説明する。センサ付きシート１は、例えば、自動車や鉄道車両などの車両用シート、医療検査用シートなどに適用される。センサ付きシート１は、着座者の着座状態または着座者の生体情報を検出するために用いられる。検出対象である着座者の着座状態は、例えば、着座姿勢、着座姿勢の変化などを含む。検出対象である着座者の生体情報は、着座者の呼吸、脈動、心拍などを含む。

例えば、センサ付きシート１が車両用シートのうち運転座席に適用される場合には、センサ付きシート１は、運転時における運転者による着座状態や運転者の生体情報を検出するために用いられる。

センサ付きシート１は、図１に示すように、シート本体２と、センサ装置３とを備える。シート本体２は、シートを構成する主要部材である。シート本体２は、シート座面部２ａ、シート背面部２ｂ、ヘッドレスト２ｃを備える。ただし、シート本体２は、シート座面部２ａのみにより構成されるようにしても良いし、シート座面部２ａおよびシート背面部２ｂのみにより構成されるようにしても良い。

シート座面部２ａは、座面シートフレーム１１、座面シートクッション１２、および、座面表皮部材１３を備える。座面シートフレーム１１は、例えば、金属や硬質樹脂などの硬質材料により形成されており、設置面に取り付けられる。座面シートフレーム１１は、板状、棒状などに形成される。

座面シートクッション１２は、発泡樹脂などの弾性材料により形成される。座面シートクッション１２は、座面シートフレーム１１の上面に積層して取り付けられる。座面シートクッション１２の上面が、着座者の臀部により圧力を受ける面（受圧面）１２ａとなる。つまり、座面シートクッション１２の下面、すなわち受圧面１２ａの裏側の面である反受圧面１２ｂが、座面シートフレーム１１に対向する。座面表皮部材１３は、座面シートクッション１２を被覆する。座面表皮部材１３は、座面シートクッション１２の少なくとも受圧面１２ａを被覆する。座面表皮部材１３は、布、革などの材料により形成されている。

シート背面部２ｂは、背面シートフレーム２１、背面シートクッション２２、および、背面表皮部材２３を備える。背面シートフレーム２１は、例えば、金属や硬質樹脂などの硬質材料により形成されている。背面シートフレーム２１は、板状、棒状などに形成される。例えば、シート本体２にリクライニング機能を設ける場合には、背面シートフレーム２１は、座面シートフレーム１１に揺動可能に支持される。もちろん、背面シートフレーム２１は、座面シートフレーム１１に一体的に固定されるようにしても良い。

背面シートクッション２２は、発泡樹脂などの弾性材料により形成される。背面シートクッション２２は、背面シートフレーム２１の前方面に積層して取り付けられる。背面シートクッション２２の前方面が、着座者の背部により圧力を受ける面（受圧面）となる。つまり、背面シートクッション２２の後方面である反受圧面が、背面シートフレーム２１に対向する。背面表皮部材２３は、背面シートクッション２２を被覆する。背面表皮部材２３は、背面シートクッション２２の少なくとも受圧面を被覆する。背面表皮部材２３は、布、革などの材料により形成されている。

ヘッドレスト２ｃは、シート背面部２ｂの上端に配置される。ヘッドレスト２ｃは、クッション３１および表皮部材３２を備える。ここで、図１においては、シート座面部２ａとシート背面部２ｂとを別体としたが、一体としても良い。また、シート背面部２ｂとヘッドレスト２ｃとを別体としたが、一体としても良い。

センサ装置３は、座面シートフレーム１１と座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂとの間に配置される。ここで、着座者がシート本体２に着座することにより、着座者の臀部から座面シートクッション１２の受圧面１２ａに圧力が付与され、当該圧力が座面シートクッション１２を介して座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂに伝達される。そして、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂからセンサ装置３が圧力を受ける。つまり、センサ装置３は、着座者による着座状態において、座面シートクッション１２の受圧面１２ａから座面シートクッション１２を介して伝達される圧力に応じた物理量を検出する。そして、センサ装置３は、検出した物理量に基づいて、着座者の着座状態または着座者の生体情報を検出する。

ここで、センサ装置３は、シート座面部２ａに配置したが、シート背面部２ｂに配置しても良い。この場合、センサ装置３は、背面シートフレーム２１と背面シートクッション２２との間に配置される。そして、センサ装置３は、着座者による着座状態において、背面シートクッション２２の受圧面１２ａから背面シートクッション２２を介して伝達される圧力に応じた物理量を検出する。そして、センサ装置３は、検出した物理量に基づいて、着座者の着座状態または着座者の生体情報を検出することができる。

２．センサ装置３の構成
センサ装置３の構成について、図２および図３を参照して説明する。図２および図３は、センサ装置３単体、すなわち、シート本体２に組付ける前のセンサ装置３を示す。

センサ装置３は、基板４１と、センサ本体４２と、筐体４３とを備える。基板４１は、電子回路を形成するための板部材である。基板４１には、電子回路が形成されており、位置決め用の複数の孔が形成されている。

センサ本体４２は、圧電センサまたは静電センサにより構成される。本形態においては、センサ本体４２は、シート状（膜状）に形成されている。センサ本体４２は、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂから圧力を受けることにより圧縮変形することで、受けた圧力に対応する物理量を出力することができる。センサ本体４２は、基板４１の一方面（図２の上面）に配置されている。本形態においては、センサ本体４２は、基板４１の中央付近に配置されている。

センサ本体４２は、圧電センサである場合には、第一電極層５１、第二電極層５２、圧電材料により形成される中間層５３を備える。第一電極層５１、中間層５３および第二電極層５２の順で積層されている。

第一電極層５１は、基板４１に接触して配置される。第二電極層５２は、第一電極層５１における基板４１とは反対側の面に対して距離を隔てて配置される。なお、第一電極層５１および第二電極層５２は、それぞれ１枚の導電性シートにより構成されるようにしても良い。

また、第一電極層５１および第二電極層５２の一方が１枚の導電性シートにより構成され、他方がそれぞれ離間して配列された複数の導電性シートにより構成されるようにしても良い。さらに、第一電極層５１および第二電極層５２が、それぞれ複数の導電性シートにより構成されるようにしても良い。例えば、第一電極層５１を構成する複数の導電性シートと第二電極層５２を構成する複数の導電性シートとの対向位置が、１列に配列するように構成されたり、マトリックス状に配列するように構成されたりする。

センサ本体４２が圧電センサである場合の中間層５３は、圧電材料により構成されており、第一電極層５１と第二電極層５２との間に挟まれている。中間層５３は、センサ本体４２の構成部材５１，５２，５３の積層方向に圧縮力が付与された場合に、圧縮力に応じた電力を発生する。

センサ本体４２は、静電センサである場合には、第一電極層５１、第二電極層５２、誘電材料により形成される中間層５３を備える。センサ本体４２が圧電センサである場合と同様に、第一電極層５１、中間層５３および第二電極層５２の順で積層されている。第一電極層５１および第二電極層５２は、センサ本体４２が圧電センサである場合と同様に構成される。

センサ本体４２が静電センサである場合の中間層５３は、弾性変形可能な誘電材料により構成されており、第一電極層５１と第二電極層５２との間に挟まれている。中間層５３は、センサ本体４２の構成部材５１，５２，５３の積層方向に圧縮力が付与された場合に、第一電極層５１と第二電極層５２との離間距離を短くすることにより、第一電極層５１と第二電極層５２との静電容量を変化させる。

そして、センサ本体４２は、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂから圧力を受ける露出検出面４２ａを有する。そこで、露出検出面４２ａは、座面シートクッション１２に向かって露出する。本形態においては、露出検出面４２ａは、第二電極層５２の面であって、中間層５３とは反対側の面である。

筐体４３は、センサ装置３の外側のケース部分を構成する。筐体４３は、基板４１およびセンサ本体４２を収容する。本形態においては、筐体４３は、第一筐体部材６１と、第二筐体部材６２とを備える。第一筐体部材６１は、容器形状に形成されており、第二筐体部材６２は、蓋形状に形成されている。ただし、第一筐体部材６１と第二筐体部材６２との境界位置は、任意に設定できる。また、第一筐体部材６１と第二筐体部材６２とを一体とする形状に形成しても良い。

第一筐体部材６１は、上述したように、容器形状に形成される。第一筐体部材６１は、底部７１、周壁部７２、センサ座７３、位置決めピン７４，７５を備える。底部７１は、例えば、矩形の平板状に形成されている場合を例に挙げるが、任意の形状とすることができる。周壁部７２は、底部７１の周縁から立設されており、底部７１の周縁全周に亘って設けられている。本形態においては、周壁部７２は、直方体の隣接する四面を構成する。第一筐体部材６１の底部７１および周壁部７２により形成される内部領域に、基板４１およびセンサ本体４２が収容される。

センサ座７３は、底部７１の内側面（図２の上面）から上方に向かって突出して設けられている。センサ座７３は、センサ本体４２の大きさと同程度の座面を有している。センサ座７３の凸面上には、基板４１が接触した状態で配置される。特に、センサ座７３は、基板４１においてセンサ本体４２が位置する領域に接触する。つまり、センサ座７３の凸面と、センサ本体４２とは、基板４１を介して、対向する位置関係を有する。

位置決めピン７４，７５は、底部７１の内側面から上方に向かって突出して設けられ、センサ座７３の周囲に設けられている。位置決めピン７４，７５は、基板４１を下方から支持すると共に、基板４１に形成された位置決め用の孔に挿入されることで基板４１を位置決めする。

第二筐体部材６２は、上述したように、蓋形状に形成される。第二筐体部材６２は、第一筐体部材６１の開口の一部を閉塞する。つまり、第二筐体部材６２の外周縁が、第一筐体部材６１の周壁部７２に接合する。さらに、第二筐体部材６２は、中央付近に、窓開口部６２ａを有する。つまり、第二筐体部材６２は、窓開口部６２ａを形成するための窓枠６２ｂを構成する。本形態においては、窓開口部６２ａは、矩形の開口であって、窓枠６２ｂは、矩形枠である。

第二筐体部材６２の窓開口部６２ａが、センサ本体４２の位置に一致する。つまり、第二筐体部材６２は、窓開口部６２ａにおいて、センサ本体４２の露出検出面４２ａを露出させる。第二筐体部材６２を構成する窓枠６２ｂの内周縁が、センサ本体４２の外周縁に僅かに押し付けた状態で接触する。つまり、センサ本体４２の外周縁は、基板４１と第二筐体部材６２を構成する窓枠６２ｂの内周縁との間に挟まれる。このようにして、センサ本体４２が位置決めされる。

センサ装置３の各種寸法について図２および図３を参照して説明する。センサ装置３は、全体として、扁平状に形成されている。さらに、センサ装置３は、直方体に近似した形状に形成されている。センサ装置３の外形は、扁平高さＺａ１、幅Ｘａ１、奥行きＹａ１である。センサ装置３は、扁平状であるため、扁平高さＺａ１が、幅Ｘａ１および奥行きＹａ１よりも小さい。

また、図２に示すように、センサ装置３において、第一筐体部材６１の底部７１の外面から、センサ本体４２の露出検出面４２ａまでの距離は、Ｚａ２である。第二筐体部材６２を構成する窓枠６２ｂの外面（底部７１の反対面）と、センサ本体４２の露出検出面４２ａまでの距離は、Ｚａ３である。つまり、Ｚａ２とＺａ３の加算値が、Ｚａ１となる。

また、図３に示すように、窓開口部６２ａの開口サイズは、幅Ｘａ２、奥行きＹａ２である。図２に示すように、窓開口部６２ａの開口高さ、すなわち、窓枠６２ｂの内周面の高さは、Ｚａ３である。

３．座面シートクッション１２の構成
座面シートクッション１２の構成について図４および図５を参照して説明する。図４および図５は、座面シートクッション１２単体、すなわち、センサ装置３を組付ける前の座面シートクッション１２を示す。

座面シートクッション１２は、反受圧面１２ｂに形成された収容凹部８０を備える。収容凹部８０は、座面シートクッション１２の受圧面１２ａとは反対側、すなわち座面シートフレーム１１側に開口する。収容凹部８０は、センサ装置３を収容する。

収容凹部８０は、図５に示すように、矩形の開口を有する。つまり、収容凹部８０の内周壁８１は、矩形形状に形成される。内周壁８１は、センサ装置３の外周面の形状に対応する形状に形成される。つまり、内周壁８１は、第一筐体部材６１の周壁部７２の形状に対応する。

収容凹部８０の底部８２（図４の上方に位置する面）は、基準座面８２ａ、凸部８２ｂ、および、凹溝８２ｃを有する。基準座面８２ａは、平面状の面を形成し、底部８２の外周部分を構成する。基準座面８２ａは、収容凹部８０の内周壁８１に接続される。つまり、基準座面８２ａの外周形状は、内周壁８１に対応する矩形形状に形成される。また、基準座面８２ａの内周形状は、矩形形状に形成される。基準座面８２ａは、第二筐体部材６２を構成する窓枠６２ｂの形状に近似した形状に形成される。従って、基準座面８２ａの内周形状は、窓開口部６２ａに近似した長方形に形成される。

凸部８２ｂは、底部８２の中央付近であって、基準座面８２ａの内周面よりも内側の部分に形成される。凸部８２ｂは、収容凹部８０の開口（図４の下方）に向かって突出する。つまり、凸部８２ｂは、座面シートフレーム１１に向かって突出する。詳細には、凸部８２ｂは、基準座面８２ａよりも座面シートフレーム１１側に突出する。また、凸部８２ｂは、基準座面８２ａの内周面よりもさらに内側に位置する。つまり、凸部８２ｂの外周面と基準座面８２ａの内周面との間には、距離を有する。

本形態においては、凸部８２ｂは、単一の弾性率を有する弾性層により構成される。凸部８２ｂは、座面シートクッション１２を構成する弾性材料により形成される。つまり、凸部８２ｂの弾性率は、座面シートクッション１２を構成する他の部位の弾性率に等しい。

凹溝８２ｃは、凸部８２ｂの周縁に沿って形成される。つまり、凹溝８２ｃは、基準座面８２ａと凸部８２ｂとの境界部分を構成し、凸部８２ｂの周縁全周に亘って形成される。

収容凹部８０の各種寸法について図４および図５を参照して説明する。収容凹部８０の開口は、幅Ｘｂ１、奥行きＹｂ１である。収容凹部８０の底部８２の外形も、同様に、幅Ｘｂ１、奥行きＹｂ１である。収容凹部８０の深さ、すなわち内周壁８１の高さは、Ｚｂ１である。

凸部８２ｂは、幅Ｘｂ２、奥行きＹｂ２である。凸部８２ｂの先端面（図４の下面）と収容凹部８０の開口までの距離は、Ｚｂ２である。凸部８２ｂの先端面と基準座面８２ａとの距離は、Ｚｂ３である。つまり、Ｚｂ２とＺｂ３の加算値が、Ｚｂ１となる。凹溝８２ｃの溝幅は、全長に亘って同一幅であって、Ｗである。基準座面８２ａの内周形状は、幅Ｘｂ３、奥行きＹｂ３である。

４．センサ装置３と収容凹部８０との寸法関係
次に、センサ装置３と収容凹部８０との寸法関係について説明する。両者の寸法関係は、以下の式のとおりである。
Ｘａ１ ＞ Ｘｂ１ ・・・（１）
Ｙａ１ ＞ Ｙｂ１ ・・・（２）
Ｚａ１ ＝ Ｚｂ１ ・・・（３）
Ｘｂ２ ＜ Ｘａ２ ＜Ｘｂ３ ・・・（４）
Ｙｂ２ ＜ Ｙａ２ ＜Ｙｂ３ ・・・（５）
Ｚａ２ ＞ Ｚｂ２ ・・・（６）
Ｚａ３ ＜ Ｚｂ３ ・・・（７）

５．センサ付きシート１の詳細構成
センサ付きシート１の詳細構成として、主として、センサ装置３と収容凹部８０との組付状態について、図６を参照して説明する。図６には、着座者がシート本体２に着座していない初期状態を示す。従って、以下においては、当該初期状態について説明する。

座面シートフレーム１１に座面シートクッション１２が固定される。従って、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂにおける収容凹部８０の周囲が、座面シートフレーム１１に対して僅かに予圧縮された状態で、座面シートフレーム１１に接触する。

センサ装置３は、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂと座面シートフレーム１１との間に配置されている。センサ装置３は、座面シートフレーム１１に取り付けられる。詳細には、センサ装置３を構成する筐体４３の第一筐体部材６１が、座面シートフレーム１１に取り付けられる。

さらに、センサ装置３は、座面シートクッション１２の収容凹部８０に収容される。センサ装置３の外周面、すなわち、第一筐体部材６１の周壁部７２が、収容凹部８０の内周壁８１に接触する。座面シートクッション１２の収容凹部８０の内周壁８１が、センサ装置３の外周面に対して僅かに予圧縮された状態となる。これにより、センサ装置３は、収容凹部８０内において、センサ装置３の扁平方向（図６の左右前後方向）に位置決めされる。

センサ装置３の第二筐体部材６２を構成する窓枠６２ｂの外面が、収容凹部８０の基準座面８２ａに接触する。座面シートクッション１２の収容凹部８０の基準座面８２ａが、センサ装置３の窓枠６２ｂに対して僅かに予圧縮された状態となる。座面シートクッション１２において、上述した式（３）の関係より、座面シートフレーム１１に対する予圧縮量と、センサ装置３の窓枠６２ｂに対する予圧縮量とは、同程度である。ここでの予圧縮量は、例えば、座面シートクッション１２の自重による程度である。

収容凹部８０の凸部８２ｂの先端面が、センサ装置３の窓開口部６２ａに挿入されて、センサ本体４２の露出検出面４２ａに接触する。つまり、センサ本体４２の露出検出面４２ａは、座面シートクッション１２における凸部８２ｂから圧力を受ける。なお、センサ装置３は、露出検出面４２ａが受けた圧力に応じた物理量を検出する。

また、上述した式（３）（６）（７）の関係より、凸部８２ｂは、初期状態において、センサ本体４２の露出検出面４２ａに対して予圧縮されている。特に、凸部８２ｂによるセンサ本体４２の露出検出面４２ａに対する予圧縮量は、基準座面８２ａによる窓枠６２ｂ（露出検出面４２ａの周囲に相当）に対する予圧縮量よりも十分に大きく設定されている。また、凸部８２ｂによるセンサ本体４２の露出検出面４２ａに対する予圧縮量は、座面シートクッション１２による座面シートフレーム１１（露出検出面４２ａの周囲に相当）に対する予圧縮量よりも十分に大きく設定されている。従って、初期状態において、センサ本体４２の露出検出面４２ａは、凸部８２ｂから、座面シートクッション１２の自重に比べて大きな圧力を受けている。

また、上述した式（４）（５）の関係より、凸部８２ｂは、窓枠６２ｂの内周面から隙間を有して配置されている。特に、凸部８２ｂの全周が、窓枠６２ｂの内周面から隙間を有して配置されている。従って、凸部８２ｂが圧縮される際に、窓枠６２ｂと接触による規制力が働くことを防止できる。

さらに、凹溝８２ｃが、基準座面８２ａと凸部８２ｂとの境界に全周に亘って形成されている。凹溝８２ｃは、センサ装置３に非接触状態で配置される。従って、基準座面８２ａの予圧縮量と凸部８２ｂの予圧縮量とが異なるとしても、凹溝８２ｃによって予圧縮量の差を吸収することができる。つまり、基準座面８２ａによる予圧縮量と凸部８２ｂによる予圧縮量との差を確実につけることができる。

６．センサ装置３の動作
センサ装置３の検出対象は、着座者の着座状態、例えば、着座姿勢の変化などである。着座者の着座姿勢の変化によって座面シートクッション１２の変形状態が変わることによって、センサ本体４２が、座面シートクッション１２を介して伝達された圧力を受ける。具体的には、着座姿勢の変化によって、センサ本体４２が座面シートクッション１２の凸部８２ｂから受ける圧力が変化する。つまり、センサ本体４２は、変化した圧力に応じた物理量を出力する。そして、センサ装置３は、センサ本体４２が出力した物理量に基づいて、着座者の着座姿勢の変化を検出する。

また、センサ装置３の他の検出対象は、着座者の生体情報、例えば、呼吸、脈動、心拍などである。呼吸、脈動、心拍によって、着座者の皮膚表面に微小な振動が生じる。当該微小な振動によって、センサ本体４２が、座面シートクッション１２を介して伝達された圧力を受ける。具体的には、当該微小な振動によって、センサ本体４２が座面シートクッション１２の凸部８２ｂから受ける圧力が変化する。つまり、センサ本体４２は、変化した圧力に応じた物理量を出力する。そして、センサ装置３は、センサ本体４２が出力した物理量に基づいて、着座者の生体情報を検出する。

７．センサ装置３の配置による作用
センサ装置３は、座面シートフレーム１１と座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂとの間に配置されている。つまり、センサ装置３は、座面シートフレーム１１に配置されている。従って、センサ装置３は、座面シートクッション１２の中に配置される場合に比べて、安定した位置決めが可能となる。

８．凸部８２ｂの予圧縮による作用
センサ付きシート１において、センサ装置３による作用について説明する。上述したように、着座者がシート本体２に着座していない初期状態において、座面シートクッション１２は、センサ本体４２の露出検出面４２ａに対する予圧縮量が、露出検出面４２ａの周囲（基準座面８２ａおよび座面シートフレーム１１）に対する予圧縮量よりも大きく設定されている。

従って、初期状態において、既に、座面シートクッション１２における凸部８２ｂには、他の部位に比べて大きな応力が生じている。凸部８２ｂは、センサ本体４２の露出検出面４２ａの法線方向に予圧縮されている。従って、座面シートクッション１２においては、凸部８２ｂにおいて最も大きな応力が生じており、凸部８２ｂから座面シートクッション１２の受圧面１２ａまでの範囲において他の部位に比べて大きな応力が生じている。そのため、センサ本体４２には、初期状態において、既に凸部８２ｂから圧力を受けていることになる。

続いて、着座者がシート本体２に着座する場合を考える。着座者がシート本体２に着座することによって、着座者の臀部から座面シートクッション１２に力が付与される。そうすると、座面シートクッション１２が着座者の臀部および体重に応じて変形する。そして、着座状態においては、初期状態に比べて、座面シートクッション１２に生じる応力の大きさは変化する。ただし、着座状態においても、座面シートクッション１２においては、凸部８２ｂにおいて最も大きな応力が生じており、凸部８２ｂから座面シートクッション１２の受圧面１２ａまでの範囲において他の部位に比べて大きな応力が生じている。

ここで、センサ装置３の検出対象の１つは、着座者の着座状態、例えば、着座姿勢の変化などである。また、センサ装置３の他の検出対象は、着座者の生体情報、例えば、呼吸、脈動、心拍などである。

そして、センサ本体４２の露出検出面４２ａが、座面シートクッション１２の反受圧面１２ｂの凸部８２ｂから圧力を受けることにより、センサ装置３が、着座者の着座状態や生体情報を検出する。しかし、座面シートクッション１２は、着座者から付与される力を吸収する。そのため、着座者の着座状態の変化や生体が発する振動によって、座面シートクッション１２の受圧面１２ａに力が付与されたとしても、座面シートクッション１２が全てを吸収してしまうと、センサ装置３が着座者の着座状態や生体情報を検出することができない。

しかし、上述したように、センサ本体４２の露出検出面４２ａには、初期状態において、座面シートクッション１２による予圧縮が付与されている。ただし、座面シートクッション１２は、初期状態において、センサ本体４２の露出検出面４２ａの周囲（基準座面８２ａおよび座面シートフレーム１１）に対しても予圧縮を付与している。そして、座面シートクッション１２は、初期状態において、センサ本体４２の露出検出面４２ａに対する予圧縮量が、露出検出面４２ａの周囲に対する予圧縮量よりも大きく設定されている。

このように、センサ本体４２の露出検出面４２ａに対する予圧縮量が周囲よりも大きく設定されることで、着座者がシート本体２に着座した際に、着座者から座面シートクッション１２に付与される力が極めて小さいとしても、当該力が、センサ本体４２の露出検出面４２ａに伝達される。従って、センサ本体４２の露出検出面４２ａは、座面シートクッション１２に付与される微小な圧力の変化を検出できる。

つまり、着座者の着座状態が極めて僅かに変化した程度であったとしても、センサ本体４２の露出検出面４２ａは、当該変化に伴って伝達される微小な圧力変化を検出することができる。従って、高精度に、着座者の着座状態を検出することができる。また、呼吸、脈動、心拍などの生体が発する振動に伴って、着座者から座面シートクッション１２に付与される力の大きさは微小である。このような場合であっても、センサ本体４２の露出検出面４２ａは、当該生体が発する振動に伴って伝達される微小な圧力変化を検出することができる。従って、高精度に、着座者の生体情報を検出することができる。

特に、上述したように、初期状態において、座面シートクッション１２においては、凸部８２ｂにおいて最も大きな応力が生じており、凸部８２ｂから座面シートクッション１２の受圧面１２ａまでの範囲において他の部位に比べて大きな応力が生じている。そのため、初期状態において応力が生じている領域は、他の領域に比べて、力の伝達感度が高くなる。

従って、座面シートクッション１２の受圧面１２ａに付与される力が微小であったとしても、微小な力が、座面シートクッション１２の受圧面１２ａから凸部８２ｂを介してセンサ本体４２の露出検出面４２ａに至る範囲を、高感度に伝達される。その結果、高精度に、着座者の着座状態や生体情報を検出することができる。

また、上述したように、凸部８２ｂは、窓枠６２ｂの内周面から隙間を有して配置されている。そのため、凸部８２ｂは、センサ本体４２の露出検出面４２ａの法線方向に予圧縮を付与できる。つまり、初期状態において、座面シートクッション１２における応力分布を、所望の分布とすることができる。さらに、座面シートクッション１２が受けた力を、確実に、センサ本体４２の露出検出面４２ａに伝達することができる。その結果、高精度に、着座者の着座状態や生体情報を検出することができる。

（実施形態２）
実施形態１のセンサ付きシート１において、座面シートクッション１２の凸部８２ｂは、単一の弾性率を有する弾性層により構成した。実施形態２のセンサ付きシート１においては、図７および図８に示すように、座面シートクッション１４の凸部８２ｂが、第一弾性層９１と、第二弾性層９２とを備える構成とする。

第一弾性層９１と第二弾性層９２とは、凸部８２ｂの突出方向、すなわち、センサ本体４２の露出検出面４２ａの法線方向に積層されている。第一弾性層９１と第二弾性層９２とは、接合させても良いし、非接合としても良い。さらに、第一弾性層９１と第二弾性層９２とは、異なる弾性率を有する。つまり、第一弾性層９１と第二弾性層９２とは、異なる弾性材料により形成されている。

このように、凸部８２ｂを、弾性率の異なる第一弾性層９１と第二弾性層９２とにより構成することにより、凸部８２ｂにおける圧力の伝達感度を調整することができる。なお、上記においては、弾性率の異なる２層を例に挙げたが、３層以上とすることもできる。

（実施形態３）
実施形態３のセンサ付きシート１００について、図９～図１１を参照して説明する。図１０において、二点鎖線は、着座者の臀部および下肢の一部を示す。実施形態３のセンサ付きシート１００は、シート座面部１０２ａとして、座面シートフレーム１１、座面シートクッション１１０、座面表皮部材１３を備える。本形態のセンサ付きシート１００は、実施形態１のセンサ付きシート１と同様に、センサ装置１０３ａ，１０３ｂが、シート本体２のシート座面部１０２ａを構成する座面シートフレーム１１と座面シートクッション１１０との間に配置されている。

座面シートクッション１１０は、座面シートクッション本体１１１と、一対の臀部サポート部１１２，１１３と、大腿部間サポート部１１４とを備える。座面シートクッション１１０が、座面表皮部材１３により被覆されている。座面シートクッション本体１１１は、着座者の臀部を載置するための部位を構成する。座面シートクッション本体１１１は、着座者の大腿部の一部も載置する。

一対の臀部サポート部１１２，１１３は、座面シートクッション本体１１１の左右方向の両端部から上方に膨出する。一対の臀部サポート部１１２，１１３は、着座者の臀部を左右方向に位置決めするための部位を構成する。詳細には、一対の臀部サポート部１１２，１１３は、座面シートクッション本体１１１のうち、前後方向の中央よりも後方において、座面シートクッション本体１１１の左右方向の両端部に設けられる。一対の臀部サポート部１１２，１１３は、臀部の側面から後方に亘る表面形状に沿った湾曲凹面を有する。従って、一対の臀部サポート部１１２，１１３は、着座者の臀部を広範囲に亘って面で支持することができる。

ただし、一対の臀部サポート部１１２，１１３は、例えば、円柱、円錐台形、楕円柱、楕円錐台形、角柱、角錐台形などのように、臀部の表面形状に対応しない形状とすることもできる。また、一対の臀部サポート部１１２，１１３は、座面シートクッション本体１１１のうち、前後方向の後方のみならず、前後方向に長い範囲に設けるようにしても良いし、例えば、一対の臀部サポート部１１２，１１３は、座面シートクッション本体１１１のうち、前後方向の全長に亘って設けるようにしても良い。

大腿部間サポート部１１４は、座面シートクッション本体１１１の前方であって左右方向の中央部から上方に膨出する。大腿部間サポート部１１４は、着座者の左右大腿部の間に位置するため、着座者の左右大腿部を左右方向および前後方向に位置決めするための部位を構成する。

大腿部間サポート部１１４は、例えば、後方に向かって左右幅が小さくなるように形成されている。つまり、大腿部間サポート部１１４は、座面シートクッション本体１１１の上方から見た場合に、後方を頂点とする三角形状に形成されている。

一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４の弾性率は、座面シートクッション本体１１１の弾性率よりも大きく設定されている。従って、一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４は、着座者の臀部の位置決め機能を効果的に発揮する。

センサ装置１０３ａ，１０３ｂは、実施形態１にて説明したセンサ装置３と同様に構成される。センサ装置１０３ａは、座面シートクッション本体１１１と座面シートフレーム１１との間において、前後方向の後方寄りであって、左右方向の中央付近に配置されている。座面シートクッション本体１１１の上方から見た場合に、センサ装置１０３ａの前後方向の少なくとも一部が、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置する。特に、座面シートクッション本体１１１の上方から見た場合に、センサ装置１０３ａを構成する露出検出面４２ａの少なくとも一部が、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置する。

なお、図１０においては、センサ装置１０３ａの前後方向の全てが、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置する。従って、センサ装置１０３ａを構成する露出検出面４２ａの全てが、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置することになる。

さらに、センサ装置１０３ａは、着座者の臀部が一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４により位置決めされた場合に、着座者の仙骨Ｐ１の下方に位置するように設定されている。特に、センサ装置１０３ａを構成する露出検出面４２ａが、着座者の仙骨Ｐ１の下方に位置するように設定されている。

また、センサ装置１０３ｂは、座面シートクッション本体１１１と座面シートフレーム１１との間において、前後方向の中央付近であって、左右方向の右寄りに配置されている。座面シートクッション本体１１１の上方から見た場合に、センサ装置１０３ｂの前後方向の少なくとも一部が、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置する。特に、座面シートクッション本体１１１の上方から見た場合に、センサ装置１０３ｂを構成する露出検出面４２ａの少なくとも一部が、一対の臀部サポート部１１２，１１３の左右方向の対向領域に位置する。

さらに、センサ装置１０３ｂは、着座者の臀部が一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４により位置決めされた場合に、着座者の右側の座骨Ｐ２の下方に位置するように設定されている。特に、センサ装置１０３ｂを構成する露出検出面４２ａが、着座者の座骨Ｐ２の下方に位置するように設定されている。

座面シートクッション１１０が一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４を備えることにより、着座者の臀部を所望の位置に位置決めすることができる。特に、センサ装置１０３ａが着座者の仙骨Ｐ１の下方に位置するように、さらに、センサ装置１０３ｂが着座者の座骨Ｐ２の下方に位置するようにできる。

着座者の臀部のうち着座者の仙骨Ｐ１や座骨Ｐ２，Ｐ３から座面シートクッション１１０に付与される力が大きくなる。従って、センサ装置１０３ａが仙骨Ｐ１の下方に位置することにより、センサ装置１０３ａは、着座者から付与される微小な圧力変化を高精度に検出することができる。また、センサ装置１０３ｂが座骨Ｐ２の下方に位置することにより、センサ装置１０３ｂは、着座者から付与される微小な圧力変化を高精度に検出することができる。

なお、実施形態３においては、センサ装置１０３ａ，１０３ｂを備えることとしたが、センサ装置１０３ａのみを備えるようにしても良いし、センサ装置１０３ｂのみを備えるようにしても良い。また、左右の座骨Ｐ２，Ｐ３のそれぞれの下方にセンサ装置１０３ａ，１０３ｂを設けるようにしても良い。

また、一対の臀部サポート部１１２，１１３および大腿部間サポート部１１４を備える場合を例に挙げたが、一対の臀部サポート部１１２，１１３を備え、大腿部間サポート部１１４を備えない構成としても良い。また、一対の臀部サポート部１１２，１１３を備えず、大腿部間サポート部１１４を備える構成としても良い。

（その他の実施形態）
上記実施形態においては、センサ装置３が座面シートクッション１２の収容凹部８０に収容されるようにした。この他に、座面シートフレーム１１に収容凹部を形成し、当該収容凹部にセンサ装置３を収容しても良い。この場合、座面シートクッション１２は、収容凹部８０を有さずに、収容凹部８０の底部８２に相当する部分のみを有することになる。

また、センサ装置３の外形形状、および、収容凹部８０の内周壁８１の形状は、対応した形状であれば良く、任意の形状とすることができる。また、センサ装置３の窓開口部６２ａの形状（窓枠６２ｂの内周面形状）、および、凸部８２ｂの外周面形状は、対応した形状であれば良く、任意の形状とすることができる。

また、上記実施形態においては、センサ装置３が座面シートフレーム１１と座面シートクッション１２との間に配置される構成とした。この他に、本発明の形態とは異なるが、シートとは別体とした形成したセンサ付き座布団を構成することもできる。この場合、センサ付き座布団は、座面シートクッション１２に相当するクッションと、当該クッションの下方に配置されるセンサ装置３とを備える。センサ付き座布団が、シートの座面の上面に配置されることで、着座者の着座状態や生体情報を検出することができる。

１，１００ シート
２ シート本体
３，１０３ａ，１０３ｂ センサ装置
１１ 座面シートフレーム
１２，１４，１１０ 座面シートクッション
１２ａ 受圧面
１２ｂ 反受圧面
４２ センサ本体
４２ａ 露出検出面
４３ 筐体
６２ａ 窓開口部
６２ｂ 窓枠
８０ 収容凹部
８２ｂ 凸部

Claims (22)

1. シートフレーム、および、前記シートフレームに取り付けられるシートクッションを備えるシート本体と、
   前記シートフレームと前記シートクッションにおいて着座者から圧力を受ける受圧面の裏側に位置する反受圧面との間に配置され、着座者による着座状態において前記シートクッションの前記受圧面から前記シートクッションを介して伝達される圧力に応じた物理量を検出することにより、前記着座者の着座状態または前記着座者の生体情報を検出するセンサ装置と、
   を備え、
   前記センサ装置は、前記シートクッションの前記反受圧面に向かって露出する面であって、前記シートクッションの前記反受圧面から圧力を受ける露出検出面を備え、
   前記シートクッションは、前記着座者が前記シート本体に着座していない初期状態において、前記露出検出面に対する予圧縮量が前記露出検出面の周囲に対する予圧縮量よりも大きく設定されている、センサ付きシート。
2. 前記センサ装置は、
   前記露出検出面を有するセンサ本体と、
   前記シートフレームに取り付けられ、前記センサ本体を収容し、窓開口部を形成するための窓枠を有し、前記窓開口部において前記センサ本体の前記露出検出面を露出させる筐体と、
   を備え、
   前記露出検出面は、前記窓開口部を介して前記シートクッションの前記反受圧面から圧力を受ける、請求項１に記載のセンサ付きシート。
3. 前記シートクッションは、前記初期状態において、前記露出検出面に対する予圧縮量が、前記露出検出面の前記周囲としての前記窓枠に対する予圧縮量よりも大きく設定されている、請求項２に記載のセンサ付きシート。
4. 前記シートクッションは、前記反受圧面に形成され、前記シートフレームに向かって突出し、前記初期状態において前記露出検出面に接触して予圧縮される凸部を備え、
   前記露出検出面は、前記凸部から圧力を受ける、請求項２または３に記載のセンサ付きシート。
5. 前記凸部は、前記窓枠の内周面から隙間を有して配置されている、請求項４に記載のセンサ付きシート。
6. 前記シートクッションは、
   前記露出検出面に接触する前記凸部と、
   前記反受圧面に形成され、前記凸部の周囲に形成され、前記窓枠に接触する基準座面と、
   を備える、請求項４または５に記載のセンサ付きシート。
7. 前記シートクッションは、さらに、
   前記反受圧面に形成され、前記凸部と前記基準座面との境界に形成され、前記凸部の周縁に沿って形成され、前記センサ装置に非接触状態で配置される凹溝を備える、請求項６に記載のセンサ付きシート。
8. 前記シートクッションは、前記反受圧面に形成され、前記センサ装置を収容し、前記シートフレーム側に開口する収容凹部を備え、
   前記収容凹部の底部は、前記凸部を備える、請求項４～７のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
9. 前記収容凹部の内周壁は、前記センサ装置に接触している、請求項８に記載のセンサ付きシート。
10. 前記シートクッションは、前記反受圧面に形成され、前記シートフレームに向かって突出し、前記初期状態において前記露出検出面に接触して予圧縮される凸部を備え、
    前記露出検出面は、前記凸部から圧力を受ける、請求項１に記載のセンサ付きシート。
11. 前記シートクッションは、さらに、
    前記反受圧面に形成され、前記凸部の周縁に沿って形成され、前記センサ装置に非接触状態で配置される凹溝を備える、請求項１０に記載のセンサ付きシート。
12. 前記シートクッションは、前記反受圧面に形成され、前記センサ装置を収容し、前記シートフレーム側に開口する収容凹部を備え、
    前記収容凹部の底部は、前記凸部を備える、請求項１０または１１に記載のセンサ付きシート。
13. 前記収容凹部の内周壁は、前記センサ装置に接触している、請求項１２に記載のセンサ付きシート。
14. 前記凸部は、単一の弾性率を有する弾性層により構成される、請求項４～１３のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
15. 前記凸部は、
    第一弾性層と、
    前記露出検出面の法線方向に前記第一弾性層に積層され、前記第一弾性層と異なる弾性率を有する第二弾性層と、
    を備える、請求項４～１３のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
16. 前記シートクッションは、前記初期状態において、前記露出検出面に対する予圧縮量が、前記露出検出面の前記周囲としての前記シートフレームに対する予圧縮量よりも大きく設定されている、請求項１～１５のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
17. 前記センサ装置は、前記シート本体のシート座面部を構成する前記シートフレームと前記シートクッションとの間に配置され、
    前記シートクッションは、
    前記着座者の臀部を載置するためのシートクッション本体と、
    前記シートクッション本体の左右方向の両端部から上方に膨出し、前記着座者の臀部を左右方向に位置決めするための一対の臀部サポート部と、
    を備える、請求項１～１６のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
18. 前記シートクッション本体の上方から見た場合に、前記センサ装置の前後方向の少なくとも一部は、前記一対の臀部サポート部の左右方向の対向領域に位置する、請求項１７に記載のセンサ付きシート。
19. 前記一対の臀部サポート部の弾性率は、前記シートクッション本体の弾性率よりも大きく設定されている、請求項１７または１８に記載のセンサ付きシート。
20. 前記シートクッションは、さらに、前記シートクッション本体の前方であって左右方向の中央部から上方に膨出し、前記着座者の左右大腿部を左右方向および前後方向に位置決めするための大腿部間サポート部を備える、請求項１７～１９のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。
21. 前記大腿部間サポート部の弾性率は、前記シートクッション本体の弾性率よりも大きく設定されている、請求項２０に記載のセンサ付きシート。
22. 前記センサ装置は、前記着座者の座骨および仙骨の少なくとも一方の下方に位置する、請求項１７～２１のいずれか１項に記載のセンサ付きシート。

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