JP2023081931A - シート - Google Patents

Abstract

【課題】心拍センサを構成する電極部が備える導線の断線を防止することが可能なシートを提供する。
【解決手段】シートは、着座者の心電位に応じた電位信号を検出する電極部１１を有する心拍センサと、心拍センサから得られた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と、を備える。電極部１１は、導電シート１１ａと複数の導線１１ｄとから構成されており、複数の導線１１ｄは、導電シート１１ａの周囲に沿って配設された基本導線１１ｄａと、基本導線１１ｄａと交差する複数の交差導線１１ｄｂと、を備え、複数の交差導線１１ｄｂは、一箇所で一部に交差しておらず、離れた位置で交差している。
【選択図】図３

Description

本発明は、シートに係り、特に、心拍を計測する機能を有するシートに関する。

近年、車両の乗員の体調異常が生じた場合に素早く報知するために、乗員の状態を示す各種パラメータを検出することで体調の異常を判定する構成が提案されている。

例えば、特許文献１においては、シートバックに配置された心拍センサ電極（同文献には心電センサ電極と記載。）と、シートクッションに配置されたアース電極と、によって構成される心拍センサ（同文献には心電センサと記載。）を備える車両用シートが開示されている。
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。

また、特許文献２においては、着座者の背面、腰部から臀部、大腿部に当接する位置に面電極群を設け、各面電極群から検出された電位信号の差信号から生体信号を検出する生体信号収集装置に係る発明が開示されている。
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。

特開２００９－１０６６７３号公報 特開２００７－３０１１７５号公報

ところで、車両運転時には、揺れが生じること、及びカーブ走行時等に遠心力が働くことによって、着座者のシートと接触部分は一定ではない。
また、着座者の体格が異なるときには、好適に生体信号を検出可能なポイントが異なる。
このため、車両用シートにおいて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。

一方、特許文献２に記載された面電極群においては、面電極の任意の１つをアース電極とし、他の２つから電位信号を取得して、電位信号は心拍及び呼吸に係るものであるため、特許文献１よりも電位信号を安定して取得することが可能である。
しかしながら、シートクッションに設けられた面電極には、着座者の自重が大きくかかるため、面電極に配設された導線が断線することがあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、心拍センサを構成する電極部が備える導線の断線を抑制して好適に心電信号を検出することが可能なシートを提供することを目的とする。

前記課題は、本発明に係るシートによれば、着座者の心電位に応じた電位信号を検出する電極部を有する心拍センサと、該心拍センサから得られた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、前記電極部は、導電シートと複数の導線とから構成されており、該複数の導線は、前記導電シートの周囲に沿って配設された一部と、該一部と交差する複数の他部と、を備え、該複数の他部は、一箇所で前記一部に交差しておらず、離れた位置で交差していること、により解決される。

上記構成によれば、導線の一部と導線の他部とが一箇所に複数交差していないことで、複数の導線がまとめて断線することを防止でき、好適に心電信号を検出することができる。

また、前記導電シートには、切り込み部が形成されており、前記複数の導線は、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と好ましい。
上記構成によれば、心拍センサの電極部に切り込み部が形成されていることにより、電極部に皺が生じることが防止されて曲げ荷重が低くなるため、導線の断線の発生を抑制することができる。

また、前記電極部は、前記導線が交差している複数の交差部を備えて、一方に長尺に延在しており、前記電極部の長尺方向における前記複数の交差部の間に、切り抜き部が形成されていると好ましい。
上記構成によれば、導線の交差部に加わる曲げ荷重を、交差部の間に設けられた切り抜き部によって低減できることで、導線の交差部における断線の発生を抑制することができる。

また、前記電極部は、一方に長尺に延在しており、前記導電シートには、切り込み部が形成されており、該前記切り込み部は、前記電極部の周縁における長尺方向に延在する側に、短尺方向に対を成すように複数形成されており、対を成す前記切り込み部の間に、切り抜き部が形成されていると好ましい。
上記構成によれば、短尺方向に対を成して形成された切り込み部の間に切り抜き部が形成されていることにより、電極部の短尺方向に加わる曲げ荷重を切り抜き部によって逃がすことが可能となり、断線の発生を抑制することができる。

また、前記電極部は、一方に長尺に延在しており、前記導電シートには、切り込み部が形成されており、該切り込み部は、前記電極部の短尺側の中間部に形成されていると好ましい。
上記構成によれば、切り込み部が形成されていることで、皺の発生を抑制できることで、電極部の短尺側を長くすることが可能となり、電極部の検出面積を広く形成しつつ、曲げ荷重の影響を抑制して断線の発生を抑制することができる。

また、前記導線は、前記電極部の四隅のいずれかから延在していると好ましい。
導線が、曲げ荷重の影響を受けにくい電極部の隅から配線されていることで、断線の発生を抑制することができる。

本発明によれば、複数の導線がまとめて断線することを防止でき、好適に心電信号を検出することができる。
また、本発明によれば、心拍センサの電極部を構成する導線の断線の発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、導線の交差部における断線の発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、電極部の短尺方向に加わる曲げ荷重によって導線が断線することを抑制することができる。
また、本発明によれば、電極部の短尺側を長くすることを可能としつつ、電極部の断線の発生を抑制することができる。
また、本発明によれば、曲げ荷重の影響を受けにくい電極部の隅から導線を配線することで、断線の発生を抑制することができる。

本実施形態に係る車両用シートの全体構成を示す斜視図である。 （Ａ）は、心拍センサを構成する電極部を備えるシートバックを示す模式的な正面図、（Ｂ）は、呼吸センサを備えるシートクッションを示す模式的な平面図である。 電極部を示す拡大図である。 図３のIV-IV断面を示す図であり、電極部の一部の断面図である。 （Ａ）は、導線の基本パターンを示す概念図、（Ｂ）は、基本パターンを組み合わせた連結パターンを示す概念図である。

本発明は、シートに関するものであり、特に、心拍を安定して計測する機能を有するシートに関するものである。
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。

まず、車両用シートＳの全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
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を構成する電極部１１及び導電布２６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、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）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。

シートバックＳ１は、ウレタン製のクッションパッドＳ１ａと、これを覆うように設けられた表皮材Ｓ１ｂ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電極部１１及び導電布２６が配設されている。

シートクッションＳ２は、ウレタン製のクッションパッドＳ２ａと、これを覆うように設けられた表皮材Ｓ２ｂとを備える。
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が配設されている。

なお、図１及び図２等においては、呼吸センサ９、電極部１１及び導電布２６が着座面上に配置された構成を示している。一方、これらをクッションパッドＳ１ａと表皮材Ｓ１ｂとの間又はクッションパッドＳ２ａと表皮材Ｓ２ｂの間に配置するようにしてもよく、このようにすることで外観を良好にすることができる。
また、呼吸センサ９、心拍センサ１０、検出装置２１、演算処理装置２２及び振動装置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。

＜覚醒維持装置の構成について＞
覚醒維持装置Ｕについて、図１及び図２に加えて、図３～図５を参照して説明する。
ここで、図３は、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、電極部１１の一部の断面図、図５（Ａ）は、方形状の基本パターン１８を示す概念図、図５（Ｂ）は、方形部１９ａ，１９ｂを組み合わせた連結パターン１９を示す概念図である。

覚醒維持装置Ｕは、主に運転者である着座者の覚醒を維持するための装置であり、上記のように、呼吸センサ９、心拍センサ１０、検出装置２１、演算処理装置２２及び振動装置２３から構成される。

呼吸センサ９は、公知の圧力センサからなり、着座者の呼吸に伴って変動する意識レベルを示す信号である圧力信号を検出するものである。例えば、呼吸センサ９は、ピエゾセンサ式の圧力センサ、半導体ピエゾ抵抗式の圧力センサ、歪みゲージ式の圧力センサ、静電容量式の圧力センサ、あるいはシリコンレゾナント式の圧力センサ等からなる。
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。

心拍センサ１０は、着座者の心臓の拍動に伴って生じる活動電位信号であり意識レベルを示す信号である心電信号を検出するものであり、シート幅方向に一対ずつ設けられた電極部１１から構成される。
シート幅方向において一対の電極部１１の間に、電極部１１よりも幅狭であり高さ方向に長く形成された帯状の導電布２６が配設されている。
導電布２６は、一部に金属材料を含む導電性の布であり、車体のボディと接続されてアースとして機能し、電極部１１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。

（電極部について）
電極部１１は、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１００ｃｍ^２の面積を有して約３０００ｐＦの静電容量を有する。
また、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。

導電シート１１ａは、図４に示すように、第１樹脂膜１１ａｃと、第１樹脂膜１１ａｃ上取り付けられた導線１１ｄと、導線１１ｄを挟みこむように第１樹脂膜１１ａｃに貼り付けられた第２樹脂膜１１ａｂと、第２樹脂膜１１ａｂに塗布されたインク１１ａａとから構成された積層構造を有する。
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。

また、導線１１ｄは、銀から成る。なお、導線１１ｄを含む導電シート１１ａの一部は、電極部１１のシート幅方向外側下部において、上記の長方形からはみ出して下方に延在しており、その端部が端子連結部材１１ｅによってケーブル１１ｆと連結されている。

端子連結部材１１ｅは、導電性を有する金属片からなり、一端部に導線１１ｄの端部が締結され、他端部にケーブル１１ｆの端部が締結されている。
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る。
そして、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。

導電シート１１ａには、本実施形態においては上下の縁の中央に１つずつ、左右の縁において上下方向に間隔をおいて２つずつ、計６つの切り込み部１１ｂが形成されている。この切り込み部１１ｂ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、導電シート１１ａの左右の縁に形成された２つずつの切り込み部１１ｂの左右方向の間であって、後述する交差導線１１ｄｂの上下に３つある交差部１１ｈのそれぞれの間に、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、切り込み部１１ｂよりも上下に長く形成され、円弧状の両端縁を有して長孔状に形成されている。
このように、３つある交差部１１ｈのそれぞれの間に切り抜き部１１ｃが形成されていることで、交差部１１ｈに加わる曲げ荷重を切り抜き部１１ｃによって低減することができ、導線１１ｄが交差部１１ｈで断線することを抑制することができる。
また、上下に設けられた２つの切り込み部１１ｂによって、シート幅方向（短尺方向）の曲げ荷重を逃がすことができるため、シート幅方向に電極部１１を長く形成しつつ、導線１１ｄの断線を防止することができる。

導線１１ｄは、電極部１１の外周に沿うように配設された基本導線１１ｄａと、基本導線１１ｄａの内側において交差するように延在する交差導線１１ｄｂとから構成されている。
交差導線１１ｄｂは、詳細には、基本導線１１ｄａにおける、四隅の部位と、電極部１１のシート上下方向（長尺方向）に延在する外周に形成された切り込み部１１ｂに沿う部位とを連結するように張り巡らされている。
特に、交差導線１１ｄｂにおいては、シート幅方向（短尺方向）両側に形成された切り込み部１１ｂに沿う基本導線１１ｄａに向かって、二本の交差導線１１ｄｂ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。

上記のように、切り込み部１１ｂ及び切り抜き部１１ｃが形成されていることで、表皮材Ｓ１ｂが撓むことに伴って、電極部１１に加わる応力は、切り込み部１１ｂ及び切り抜き部１１ｃ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、電極部１１が局所的に鋭角に折り曲がることを抑制し、電極部１１に皺が発生することを防止できる。
そして、切り込み部１１ｂ及び切り抜き部１１ｃによって、表皮材Ｓ１ｂが撓む場合に、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。

導線１１ｄは、導電シート１１ａ内を交差するように面状に張り巡されており、その交点においては、二本以下の導線１１ｄが交わっており、三本以上の導線１１ｄは交わっていない。
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。

（配線パターンについて）
ここで、上記の導線１１ｄの配線パターンについて図５を参照して説明する。
図５（Ａ）に示す基本パターン１８は、各電極部の外周沿って形成される枠状（本例においては方形状）の基本導線１８ａと、基本導線１８ａの四隅から対向する隅に延在して交差する交差導線１８ｂとから構成されている。
交差導線１８ｂは、剛性が高く曲げ荷重の影響を受けにくい基本導線１８ａの四隅から延在していることで、断線の発生が抑制されている。
なお、基本パターン１８は、導電シートに切り込みが形成されている場合には、切り込みの縁の内側を沿って形成されることとなる。

図５（Ｂ）に示す連結パターン１９では、２つの基本パターン１８が隣接して接続された形状を有し、具体的には、方形部１９ａ，１９ｂとが連結されており、連結部１９ｃには基本導線１８ａ（後述する基本導線１９ａａ，１９ｂａ）を配設しない構成となっている。
ここで、方形部１９ａは、方形の外周のうち、方形部１９ｂに隣接する辺以外に設けられた基本導線１９ａａと、基本導線１９ａａの内側に交差するように延在する交差導線１９ａｂと、から構成されている。
同様に、方形部１９ｂは、方形の外周のうち、方形部１９ａに隣接する辺以外に設けられた基本導線１９ｂａと、基本導線１９ｂａの内側に交差するように延在する交差導線１９ｂｂと、から構成されている。
つまり、連結パターン１９に示すように、各電極部は、基本パターン１８を複数併設するように設け、その連結部１９ｃに基本導線１８ａを配設しないように構成から成る。
このように、構成することで、電極部に導線を満遍なく配置でき、且つ、連結部１９ｃにおいて導線を設けないことで導線の材料である高価な銀を節約することが可能となる。

（その他の構成について）
図１に示す検出装置２１は、電極部１１が検出した電位信号及び導電布２６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から得られた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、検出装置２１が検出した生体信号に係る呼吸信号及び心電信号をそれぞれの所定の基準値に照らし合わせて、着座者の覚醒度（意識レベル）が低下していると判断した場合には、駆動信号を振動装置２３に送信する。

振動装置２３は、公知のアンバランスマスモータから成る所謂「振動モータ」を備える装置であり、演算処理装置２２から受信した駆動信号に応じて所定時間振動モータを駆動して、着座者に振動刺激を付与する。例えば、振動装置２３は、シートバックＳ１の内部に設けられている。

本実施形態に係る車両用シートＳの心拍センサ１０は、シートバックＳ１に設けられて心臓に近い一対の電極部１１から検出された電位信号を比較するために、心電信号以外の電気的ノイズが加わる蓋然性を低くすることができる。
なお、心拍センサ１０の電極部１１をシートクッションＳ２に設けるようにしてもよい。

さらに、シートクッションＳ２の後ろ側に設けられた呼吸センサ９には、着座者の臀部に対向する部位に配設されているため、呼吸センサ９と着座者との接触が維持されやすく安定して呼吸信号を検出することが可能である。
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。

上記実施形態において、覚醒維持装置を構成するものとして振動装置を例に説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、車内に設けられたディスプレイ、ライト又はブザー等を用いて、映像、光、音によって着座者や同乗者に報知するようにし、直接的又は間接的に着座者の覚醒を維持するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態においては、車両用シートを例に説明したが、本発明はこのような構成に限定されず、産業機器用、飛行機用、船舶又は劇場用その他の用途で用いられるシートに適用することが可能である。

Ｓ 車両用シート
Ｓ１ シートバック
Ｓ１ａ クッションパッド
Ｓ１ｂ 表皮材
Ｓ２ 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 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 切り込み部
１１ｃ 切り抜き部
１１ｄ 導線
１１ｄａ 基本導線（一部）
１１ｄｂ 交差導線（他部）
１１ｅ 端子連結部材
１１ｆ ケーブル
１１ｈ 交差部
１８ 基本パターン
１８ａ 基本導線
１８ｂ 交差導線
１９ 連結パターン
１９ａ，１９ｂ 方形部
１９ａａ，１９ｂａ 基本導線
１９ａｂ，１９ｂｂ 交差導線
１９ｃ 連結部
２１ 検出装置
２２ 演算処理装置
２３ 振動装置
２６ 導電布

Claims (6)

1. 着座者の心電位に応じた電位信号を検出する電極部を有する心拍センサと、
   該心拍センサから得られた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、
   前記電極部は、導電シートと複数の導線とから構成されており、
   該複数の導線は、前記導電シートの周囲に沿って配設された一部と、該一部と交差する複数の他部と、を備え、
   該複数の他部は、一箇所で前記一部に交差しておらず、離れた位置で交差していることを特徴とするシート。
2. 前記導電シートには、切り込み部が形成されており、
   前記複数の導線は、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に記載のシート。
3. 前記電極部は、前記導線が交差している複数の交差部を備えて、一方に長尺に延在しており、
   前記電極部の長尺方向における前記複数の交差部の間に、切り抜き部が形成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。
4. 前記電極部は、一方に長尺に延在しており、
   前記導電シートには、切り込み部が形成されており、
   該切り込み部は、前記電極部の周縁における長尺方向に延在する側に、短尺方向に対を成すように複数形成されており、
   対を成す前記切り込み部の間に、切り抜き部が形成されてい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。
5. 前記電極部は、一方に長尺に延在しており、
   前記導電シートには、切り込み部が形成されており、
   該切り込み部は、前記電極部の短尺側の中間部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシート。
6. 前記導線は、前記電極部の四隅のいずれかから延在してい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。

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