JP4593182B2 - Biological signal detection device and sheet - Google Patents
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Description
本発明は、自動車、列車、航空機などの輸送機器に用いられる乗物用シート、事務用のシート、病院等において検査や診断等の際に人が着席するシートなどの各種のシートに支持されている人の生体信号、例えば、臀部・大腿部・そけい部・頸部又は手関節部の脈波、拍動、呼吸などを検出して時系列で出力する生体信号検出装置、該生体信号検出装置を備えたシートに関する。 The present invention is supported by various seats such as a vehicle seat used for transportation equipment such as an automobile, a train, and an aircraft, an office seat, and a seat on which a person is seated at the time of inspection or diagnosis in a hospital or the like. A biological signal detection device that detects a human biological signal, for example, a pulse wave, a pulsation, a respiration, and the like of a hip, a thigh, a cervical region, a neck, or a wrist joint, and outputs the biological signal in time series, and the biological signal detection The present invention relates to a sheet provided with a device.
人の生体の状態、例えば、活性状態（覚醒状態）であるか、睡眠状態であるかを検出するには、従来、脳波を測定し、その脳波パターンを解析することにより行われている。しかしながら、脳波を測定するには、被検者の頭部に脳波電極や眼電位電極を取り付ける必要があるなど、人の通常動作を制約する環境下で行わなければならず、例えば、自動車、電車などの各種輸送機器の運転時における生体状態を運転者に負担をかけずに学術的な高いレベルでの評価は困難である。 In order to detect the state of a human body, for example, whether it is an active state (awake state) or a sleep state, conventionally, it is performed by measuring an electroencephalogram and analyzing the electroencephalogram pattern. However, in order to measure an electroencephalogram, it is necessary to perform an electroencephalogram electrode or an electrooculogram electrode on the subject's head under an environment that restricts the normal operation of a person. It is difficult to evaluate the biological state at the time of driving various transport devices such as the above at a high academic level without placing a burden on the driver.
一方、運転中の運転者の生体状態（心身状態）を監視することは、近年、事故予防策として注目されており、例えば、特許文献１、特許文献２には、心拍又は脈拍を用い、これをカオス解析して生体状態を監視する技術が提案されている。特許文献１及び２に開示の技術によれば、脳波測定用の大がかりな装置の頭部への装着が不要で、簡易に運転者の生体状態を評価できる。
特許文献１及び２に開示された装置は、いずれも、心臓の拍動に伴う体表面の振動を、シートクッションを構成するクッション材の座面に装着した薄膜状の圧電素子によりセンシングするものである。しかしながら、シートクッションのクッション材は、人の着座動作の繰り返しや着座時の体動等により、加重、抜重が繰り返されるため、クッション材に貼着されて使用される薄膜状の圧電素子では耐久性の点で問題がある。 Each of the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 senses vibrations of the body surface associated with the pulsation of the heart with a thin-film piezoelectric element attached to the seating surface of the cushion material constituting the seat cushion. is there. However, the cushioning material for seat cushions is repeatedly loaded and pulled due to repeated seating movements and body movements when seated. There is a problem in terms of.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、薄膜状の圧電素子を用いることなく、人の生体信号によりクッション材に伝播される振動を時系列で検知、出力可能で、従来の薄膜状の圧電素子よりも耐久性に優れる生体信号検出装置、該生体信号検出装置を備えたシートを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can detect and output vibration propagated to a cushion material by a human biological signal in a time series without using a thin film piezoelectric element, and is a conventional thin film. It is an object of the present invention to provide a biological signal detection device having a durability superior to that of the piezoelectric element and a sheet including the biological signal detection device.
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明では、少なくとも一方のクッション材が、ベースクッション材と該ベースクッション材の表面上に配置される表層クッション材とを備えてなるシートのシートクッション及びシートバックの少なくとも一方に設けられる生体信号検出装置であって、
永久磁石と磁気センサとの組み合わせからなり、
前記永久磁石は、面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置した前記ベースクッション材と表層クッション材との間に挟まれて配置され、
前記磁気センサは、前記ベースクッション材の厚み方向に沿って離間した位置に前記永久磁石に略対向して設けられ、
生体信号による体表面の振動によって前記表層クッション材と共に前記永久磁石が振動し、前記磁気センサに対して相対変位することにより変化する磁気センサからの検出値を時系列的に出力する構成であることを特徴とする生体信号検出装置を提供する。
請求項２記載の発明では、前記永久磁石は、向かい合わせた配置された、前記表層クッション材における面剛性の低い面と前記ベースクッション材における面剛性の低い面と間に配置される請求項１記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項３記載の発明では、前記永久磁石は、向かい合わせた配置された、前記表層クッション材における面剛性の高い面と前記ベースクッション材における面剛性の高い面と間に配置される請求項１記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項４記載の発明では、前記表層クッション材と前記ベースクッション材は、それぞれ、厚み方向の面剛性が表裏面で異なる構成である請求項１〜３のいずれか１に記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項５記載の発明では、前記磁気センサは、前記ベースクッション材の裏面側に支持されている請求項１〜４のいずれか１に記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項６記載の発明では、前記クッション材が、シートクッション又はシートバックを構成するフレームに伸び率０〜５％の範囲で張られた張力構造体として設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項７記載の発明では、前記クッション材が、立体編物から構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の生体信号検出装置を提供する。
請求項８記載の発明では、シートクッション及びシートバックを備えると共に、生体信号検出装置を備えたシートであって、
前記シートクッション及びシートバックの少なくとも一方のクッション材が、ベースクッション材と該ベースクッション材の表面上に配置される表層クッション材とを備えると共に、前記ベースクッション材と表層クッション材とは面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置され、
前記生体信号検出装置は、永久磁石と磁気センサとの組み合わせからなり、
前記永久磁石は、面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置した前記ベースクッション材と表層クッション材との間に挟まれて配置され、前記磁気センサは、前記ベースクッション材の厚み方向に沿って離間した位置に前記永久磁石に略対向して設けられ、
生体信号による体表面の振動によって前記表層クッション材と共に前記永久磁石が振動し、前記磁気センサに対して相対変位することにより変化する磁気センサからの検出値を時系列的に出力する構成であることを特徴とするシートを提供する。
請求項９記載の発明では、前記生体信号検出装置を構成する永久磁石は、向かい合わせた配置された、前記表層クッション材における面剛性の低い面と前記ベースクッション材における面剛性の低い面と間に配置される請求項８記載のシートを提供する。
請求項１０記載の発明では、前記生体信号検出装置を構成する永久磁石は、向かい合わせた配置された、前記表層クッション材における面剛性の高い面と前記ベースクッション材における面剛性の高い面と間に配置される請求項９記載のシートを提供する。
請求項１１記載の発明では、前記表層クッション材と前記ベースクッション材は、それぞれ、厚み方向の面剛性が表裏面で異なる構成である請求項９又は１０記載のシートを提供する。
請求項１２記載の発明では、前記生体信号検出装置を構成する磁気センサは、前記ベースクッション材の裏面側に支持されている請求項８〜１１のいずれか１に記載のシートを提供する。
請求項１３記載の発明では、前記クッション材が、立体編物から構成されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１に記載のシートを提供する。
In order to solve the above-described problem, in the invention according to claim 1, a seat cushion of a seat in which at least one cushion material includes a base cushion material and a surface cushion material disposed on the surface of the base cushion material, and A biological signal detection device provided on at least one of the seat backs,
It consists of a combination of a permanent magnet and a magnetic sensor,
The permanent magnet is disposed so as to be sandwiched between the base cushion material and the surface cushion material, which are disposed so that the surfaces having similar surface rigidity face each other,
The magnetic sensor is provided substantially opposite to the permanent magnet at a position spaced along the thickness direction of the base cushion material,
The configuration is such that the permanent magnet vibrates together with the surface cushion material due to the vibration of the body surface by a biological signal, and the detection value from the magnetic sensor that changes by relative displacement with respect to the magnetic sensor is output in time series. A biological signal detection device characterized by the above is provided.
According to a second aspect of the present invention, the permanent magnet is disposed between a surface having a low surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a low surface rigidity in the base cushion material, which are arranged to face each other. A biological signal detection device as described is provided.
According to a third aspect of the present invention, the permanent magnet is disposed between a surface having a high surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a high surface rigidity in the base cushion material, which are arranged to face each other. A biological signal detection device as described is provided.
4. The biological signal detection device according to claim 1 , wherein the surface cushion material and the base cushion material have different surface rigidity in the thickness direction between the front and back surfaces. I will provide a.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the biological signal detecting device according to any one of the first to fourth aspects , wherein the magnetic sensor is supported on the back side of the base cushion material .
The invention according to claim 6 is characterized in that the cushion material is provided as a tension structure stretched in a range of 0 to 5% of elongation on a frame constituting a seat cushion or a seat back. The biological signal detection device according to any one of 1 to 5 is provided.
In invention of Claim 7, the said cushion material is comprised from a solid knitted fabric , The biological signal detection apparatus of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned is provided.
In invention of Claim 8, while it is provided with a seat cushion and a seat back , it is a seat provided with a living body signal detecting device,
At least one cushion material of the seat cushion and the seat back includes a base cushion material and a surface cushion material disposed on the surface of the base cushion material, and the base cushion material and the surface cushion material have surface rigidity. Approximate faces are placed facing each other,
The biological signal detection device comprises a combination of a permanent magnet and a magnetic sensor,
The permanent magnet is disposed so as to be sandwiched between the base cushion material and the surface cushion material, which are disposed so that the surfaces having similar surface rigidity face each other, and the magnetic sensor is arranged in the thickness direction of the base cushion material. Is provided substantially opposite to the permanent magnet at a position separated along
The configuration is such that the permanent magnet vibrates together with the surface cushion material due to the vibration of the body surface by a biological signal, and the detection value from the magnetic sensor that changes by relative displacement with respect to the magnetic sensor is output in time series. to provide a sheet characterized by.
According to a ninth aspect of the present invention, the permanent magnet constituting the biological signal detection device is disposed between a surface having a low surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a low surface rigidity in the base cushion material, which are disposed to face each other. A sheet according to claim 8 arranged in
In a tenth aspect of the present invention, the permanent magnet constituting the biological signal detection device is disposed between a surface having a high surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a high surface rigidity in the base cushion material, which are disposed to face each other. A sheet according to claim 9 arranged in the above.
The invention according to claim 11 provides the seat according to claim 9 or 10 , wherein the surface cushion material and the base cushion material have different surface rigidity in the thickness direction between the front and back surfaces .
The invention according to claim 12 provides the seat according to any one of claims 8 to 11, wherein the magnetic sensor constituting the biological signal detection device is supported on the back side of the base cushion material .
In invention of Claim 13, the said cushion material is comprised from a solid knitted fabric , The sheet | seat of any one of Claims 8-12 characterized by the above-mentioned is provided.
本発明によれば、永久磁石と磁気センサとの組み合わせからなり、生体信号による体表面の振動によってクッション材と共に永久磁石及び磁気センサが相対変位することにより変化する磁気センサを備え、該磁気センサの検出値を時系列的に出力可能な構成である。すなわち、永久磁石及び磁気センサ間の相対変位による磁束密度の変化に応じて所定の検出値を得るものであり、従来の薄膜状の圧電素子のようにそれ自身が歪むものではない。従って、耐久性に優れており、本発明の生体信号検出装置は、シートに使用して、生体信号を検出する手段として適している。 According to the present invention, the magnetic sensor comprises a combination of a permanent magnet and a magnetic sensor, and includes a magnetic sensor that changes due to relative displacement of the permanent magnet and the magnetic sensor together with the cushion material due to vibration of the body surface due to a biological signal. The detection value can be output in time series. That is, a predetermined detection value is obtained according to a change in magnetic flux density due to a relative displacement between the permanent magnet and the magnetic sensor, and it does not distort itself like a conventional thin film piezoelectric element. Therefore, it is excellent in durability, and the biological signal detection device of the present invention is suitable for use as a means for detecting a biological signal when used in a sheet.
以下、図面に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図１〜図３は、自動車などの乗物用のシート１００に、本発明の一の実施形態に係る生体信号検出装置１を付設した状態の概略構成図である。生体信号検出装置１は、永久磁石１０と磁気センサ１５とを備えて構成され、該磁気センサ１５により検出された信号データが演算部２０に送信され、所定のデータ加工処理がなされる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the drawings. 1 to 3 are schematic configuration diagrams of a state in which a biological signal detection device 1 according to an embodiment of the present invention is attached to a vehicle seat 100 such as an automobile. The biological signal detection device 1 includes a permanent magnet 10 and a magnetic sensor 15, and signal data detected by the magnetic sensor 15 is transmitted to the arithmetic unit 20, and a predetermined data processing process is performed.
永久磁石１０と磁気センサ１５とは、両者間に所定の間隔をおいて配設され、相対変位により、両者間の磁界が変化するように設けられる。人が着座した状態で脈波、拍動、呼吸などの生体信号によって両者が相対変位する必要があるため、一方は、シートクッション又はシートバックのクッション材において相対的に人体との接触面寄りに設けられる。本実施形態では、永久磁石１０を人体との接触面寄りに設けている。人の負荷がかかることを考慮すると、人体との接触面寄りには、磁気センサ１５ではなく、本実施形態のように永久磁石１０を配設することが好ましい。 The permanent magnet 10 and the magnetic sensor 15 are provided with a predetermined interval therebetween, and are provided so that the magnetic field between the two changes due to relative displacement. Both must be relatively displaced by a biological signal such as pulse wave, pulsation, or breathing while a person is seated, so one of them is relatively close to the contact surface with the human body in the cushion material of the seat cushion or seat back. Provided. In the present embodiment, the permanent magnet 10 is provided near the contact surface with the human body. Considering that a human load is applied, it is preferable to dispose the permanent magnet 10 near the contact surface with the human body instead of the magnetic sensor 15 as in the present embodiment.
磁気センサ１５としては、ホール素子又は巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）を用いることが好ましい。永久磁石１０及び磁気センサ１５は、複数組設けることもできる。また、巨大磁気抵抗素子としては、本出願人が特開２００２−４０１１７号として提案している面状磁気センサを用いることもできる。永久磁石１０及び磁気センサ１５は、臀部脈波を検出する場合、シートクッションのクッション材において座骨結節下付近に設けることが好ましく、拍動を検出する場合、シートバックの腰椎部付近に対応する位置に設けることが好ましい。呼吸を検出する場合には、シートクッション又はシートバックのいずれでも対応可能である。 As the magnetic sensor 15, a Hall element or a giant magnetoresistive element (GMR element) is preferably used. A plurality of sets of the permanent magnet 10 and the magnetic sensor 15 can be provided. As the giant magnetoresistive element, a planar magnetic sensor proposed by the present applicant as JP-A-2002-40117 can be used. When detecting the buttocks pulse wave, the permanent magnet 10 and the magnetic sensor 15 are preferably provided near the sciatic nodule in the cushion material of the seat cushion, and when detecting pulsation, the position corresponding to the vicinity of the lumbar portion of the seat back It is preferable to provide in. When detecting respiration, either a seat cushion or a seat back can be used.
上記した生体信号検出装置１が装備されるシート１００は、シートクッション１２０やシートバック１４０の各クッション構造が、臀部脈波、拍動、呼吸などによって生じる筋肉の僅かな圧力変動を生体信号検出装置１に伝達できると共に、フロア振動の除振機能の高い性能を備えたものであることが好ましい。脈波等の循環系の生体信号の周波数帯は１０Ｈｚ以下の周波数帯に集中し、呼吸で０．２５〜０．３３Ｈｚ、心拍数で０．８３〜１．１７Ｈｚ、脈波で０．５〜１０Ｈｚと極めて低く、振幅は数ｍｍ以下であり、高い感度を必要とする。ところが、外部入力も入ってくるため、高い除振機能を備えることが必要となる。図１〜図３は、かかる性能を備えた好ましいシート１００の一例を示すものである。 In the seat 100 equipped with the above-described biological signal detection device 1, the cushion structure of each of the seat cushion 120 and the seat back 140 detects slight pressure fluctuations of muscles caused by buttocks pulse wave, pulsation, breathing, and the like. It is preferable that it is capable of transmitting to 1 and has a high performance of floor vibration isolation function. The frequency band of circulatory biological signals such as pulse waves is concentrated in the frequency band of 10 Hz or less, 0.25 to 0.33 Hz for respiration, 0.83 to 1.17 Hz for heart rate, 0.5 to 0.5 for pulse wave. The amplitude is as low as 10 Hz, the amplitude is several mm or less, and high sensitivity is required. However, since an external input also enters, it is necessary to provide a high vibration isolation function. 1 to 3 show an example of a preferable sheet 100 having such performance.
すなわち、このシート１００のシートクッション１２０は、クッションフレーム１２１の後部にトーションバー１２２を備え、該トーションバー１２２によって後倒方向に付勢されるアーム１２３に後部支持フレーム１２４を支持し、前部支持フレーム１２５と該後部支持フレーム１２４との間に張設されるベースクッション材１２６を備えている。ベースクッション材１２６の上部には、図２において想像線で示したように、クッションフレーム１２１に低い張力で張られる表層クッション材１２７が設けられる。なお、ベースクッション材１２６及び表層クッション材１２７は、それぞれ１枚のクッション材で形成することもできるし、必要に応じて複数枚のクッション材を積層して形成することもできる。 That is, the seat cushion 120 of the seat 100 includes a torsion bar 122 at the rear part of the cushion frame 121, and supports the rear support frame 124 on the arm 123 urged backward by the torsion bar 122, thereby supporting the front part. A base cushion material 126 stretched between the frame 125 and the rear support frame 124 is provided. As shown by an imaginary line in FIG. 2, a surface cushion material 127 that is stretched on the cushion frame 121 with a low tension is provided on the base cushion material 126. Each of the base cushion material 126 and the surface cushion material 127 can be formed of a single cushion material, or can be formed by stacking a plurality of cushion materials as necessary.
永久磁石１０は、ベースクッション材１２６と表層クッション材１２７との間に設けられる。ベースクッション材１２６は、トーションバー１２２の弾性力によって張力が付与された構造となっているため、フロア振動を除振する。これにより、表層クッション材１２７への振動伝達が減殺される。一方、表層クッション材１２７は、クッションフレーム１２１に低い張力で張られているため、着座時において人の筋肉（特に、臀部筋肉）の圧迫が小さく、血管の拡張・収縮運動、呼吸あるいは体動などによる筋肉運動を妨げない。これにより、生体信号検出装置１によって収集される信号データへの外部振動ノイズの混入が小さくなり、より正確に生体変位信号に起因する圧力変動信号を収集することが可能となる。なお、永久磁石１０としては、例えば、直径３〜１０ｍｍ程度のものを使用することができる。また、永久磁石１０は、ベースクッション材１２６の表面側のみでなく、ベースクッション材１２６の厚みの範囲内に配設する構成とすることも可能である。 The permanent magnet 10 is provided between the base cushion material 126 and the surface cushion material 127. Since the base cushion material 126 has a structure in which tension is applied by the elastic force of the torsion bar 122, the base cushion material 126 dampens floor vibration. Thereby, the vibration transmission to the surface cushion material 127 is reduced. On the other hand, the surface cushion material 127 is stretched to the cushion frame 121 with a low tension, so that the human muscle (especially the buttocks muscle) is less compressed when seated, and blood vessel expansion / contraction movement, breathing or body movement, etc. Does not interfere with muscle movement. Thereby, mixing of the external vibration noise into the signal data collected by the biological signal detection device 1 is reduced, and it becomes possible to collect the pressure fluctuation signal resulting from the biological displacement signal more accurately. In addition, as the permanent magnet 10, a thing about 3-10 mm in diameter can be used, for example. Further, the permanent magnet 10 may be arranged not only on the surface side of the base cushion material 126 but also within the thickness range of the base cushion material 126.
また、磁気センサ１５は、永久磁石１０に対向するようにベースクッション材１２６の裏面側に支持される。支持手段は任意であるが、本実施形態では、クッションフレーム１２１の任意部位に連結された合成樹脂製のプレート部材１６を設け、該プレート部材１６に磁気センサ１５を固定している。なお、ベースクッション材１２６の裏面に磁気センサ１５を取り付けることもできる。磁気センサ１５をこのようにベースクッション材１２６の裏面に取り付けた場合には、永久磁石１０と共に磁気センサ１５自体も多少変位するが、ベースクッション材１２６を構成する立体編物の連結糸を介しているため、磁気センサ１５自体が変位したとしても、該連結糸のたわみにより、永久磁石１０との相対距離は変化する。 The magnetic sensor 15 is supported on the back side of the base cushion material 126 so as to face the permanent magnet 10. Although the support means is optional, in this embodiment, a synthetic resin plate member 16 connected to an arbitrary portion of the cushion frame 121 is provided, and the magnetic sensor 15 is fixed to the plate member 16. The magnetic sensor 15 can also be attached to the back surface of the base cushion material 126. When the magnetic sensor 15 is attached to the back surface of the base cushion material 126 in this way, the magnetic sensor 15 itself is slightly displaced together with the permanent magnet 10, but via a connecting thread of a three-dimensional knitted fabric constituting the base cushion material 126. Therefore, even if the magnetic sensor 15 itself is displaced, the relative distance from the permanent magnet 10 changes due to the deflection of the connecting yarn.
表層クッション材１２７は、二次元のネット材、薄型のウレタン材などから形成することもできるが、臀部筋肉等への圧迫をより小さくするためには、表層クッション材１２７をクッションフレーム１２１に張設した際のバネ特性が、臀部筋肉等のバネ特性にできるだけ近似した構成であることが好ましい。このような特性を有する表層クッション材１２７としては、本出願人が、例えば、特開２００２−３３６０７６公報に開示した反力の小さな立体編物等を用いることが好ましい。立体編物は、例えば、ダブルラッセル編機等を用いて形成され、所定間隔をおいて位置する一対のグランド編地間に連結糸を往復させて編成される。なお、ベースクッション材１２６も、表層クッション材１２７と同様に、二次元のネット材や立体編物等を用いることができるが、ベースクッション材１２６の表面側に永久磁石１０を配置し、裏面側に磁気センサ１５を配置する場合には、立体編物を用いることが好ましい。 The surface cushion material 127 can be formed of a two-dimensional net material, a thin urethane material, or the like. However, in order to reduce the pressure on the buttocks muscle, the surface cushion material 127 is stretched on the cushion frame 121. It is preferable that the spring characteristics at this time be as close as possible to the spring characteristics of the buttocks muscle or the like. As the surface cushion material 127 having such characteristics, it is preferable that the applicant uses, for example, a three-dimensional knitted fabric with a small reaction force disclosed in JP-A-2002-336076. The three-dimensional knitted fabric is formed using, for example, a double raschel knitting machine or the like, and is knitted by reciprocating a connecting yarn between a pair of ground knitted fabrics positioned at a predetermined interval. The base cushion material 126 can also be a two-dimensional net material, a three-dimensional knitted fabric, or the like, similar to the surface cushion material 127. However, the permanent magnet 10 is disposed on the surface side of the base cushion material 126, and the back surface side. When the magnetic sensor 15 is arranged, it is preferable to use a three-dimensional knitted fabric.
永久磁石１０は、上記したように配置することにより、図４に模式的に示したように、トーションバー１２２などのバネ材による弾性と、立体編物等からなるベースクッション材１２６等の有する減衰性とにより、静的なバネ特性として、人が着座した平衡状態において、所定の変位量範囲において荷重の増減がほとんどない、いわゆるバネ定数ゼロの範囲を有する除振機構と、クッションフレーム１２１に張設された立体編物等からなる表層クッション材１２７のような、臀部筋肉等のバネ特性に近似した筋肉を圧迫しないバネ特性を有するクッション機構との間に配設されることになる。 By arranging the permanent magnet 10 as described above, as schematically shown in FIG. 4, the elasticity of the spring material such as the torsion bar 122 and the damping property of the base cushion material 126 made of a three-dimensional knitted fabric or the like are provided. Thus, as a static spring characteristic, in a balanced state in which a person is seated, a vibration isolating mechanism having a so-called zero spring constant range in which there is almost no increase or decrease in load within a predetermined displacement range, and a cushion frame 121 are stretched. It is arranged between a cushion mechanism having a spring characteristic that does not compress muscles similar to the spring characteristic of the buttocks muscle or the like, such as the surface cushion material 127 made of a three-dimensional knitted fabric or the like.
なお、バネ定数ゼロの範囲を有する除振機構としては、本実施形態のようなトーションバー１２２とベースクッション材１２６との組み合わせから作ったものに限らず、本出願人が提案している特開２００３−１３９１９２号公報や特開２００２−２０６５９４号公報に開示されているように、磁石の反発力や吸引力と金属バネ等の弾性部材とを組み合わせて構成され、負荷質量の平衡点においてバネ定数が略ゼロとなる領域を有する除振機構を用いたシートサスペンション等から構成することもできる。また、このようなバネ定数が略ゼロになる除振機構を利用し、ここで使用する磁石として上記永久磁石１０を併用し、磁気センサ１５を鉄等の磁性体に支持させて対向配置し、両者間に吸引磁界を生じさせる構成とすることもできる。この場合には、該永久磁石１０と磁気センサ１５を支持する磁性体とにより、バネ定数が負となる領域が生じることから、上記したトーションバー１２２の正のバネ定数と重畳され、別途の除振機構を備えていなくてもバネ定数が略ゼロとなる除振機構を形成できると共に、永久磁石１０と磁気センサ１５との相対変位により、生体信号も検出することが可能である。 The vibration isolation mechanism having a range of zero spring constant is not limited to the one made from the combination of the torsion bar 122 and the base cushion material 126 as in the present embodiment, but is disclosed in the Japanese Patent Application proposed by the present applicant. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-139192 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-206594, it is configured by combining a repulsive force or attractive force of a magnet and an elastic member such as a metal spring, and a spring constant at an equilibrium point of load mass. It can also be configured from a seat suspension or the like using a vibration isolation mechanism having a region where is substantially zero. Further, using a vibration isolation mechanism in which the spring constant becomes substantially zero, the permanent magnet 10 is used in combination as a magnet to be used here, and the magnetic sensor 15 is supported by a magnetic material such as iron, and is disposed oppositely. It can also be set as the structure which produces an attraction magnetic field between both. In this case, a region where the spring constant is negative is generated by the permanent magnet 10 and the magnetic body supporting the magnetic sensor 15, so that it is superimposed on the positive spring constant of the torsion bar 122 described above and is separately removed. Even if no vibration mechanism is provided, it is possible to form a vibration isolation mechanism in which the spring constant is substantially zero, and it is also possible to detect a biological signal by the relative displacement between the permanent magnet 10 and the magnetic sensor 15.
シートバック１４０は、ベースクッション材１４１と、該ベースクッション材１４１を被覆するようにバックフレーム１４２に張設される表層クッション材（図示せず）とを備えて構成される。ベースクッション材１４１や表層クッション材は、上記したシートクッション１２０に用いたものと同様に、立体編物等を用いて構成される。なお、ベースクッション材１４１は、上端がバックフレーム１４２の上部にコイルスプリング１４４により支持され、下端がクッションフレーム１２１にコイルスプリング１４５により支持されて、所定の張力が付与され、除荷時の復元性が確保される構成となっている。 The seat back 140 includes a base cushion material 141 and a surface cushion material (not shown) stretched on the back frame 142 so as to cover the base cushion material 141. The base cushion material 141 and the surface cushion material are configured using a three-dimensional knitted fabric or the like, similar to that used for the seat cushion 120 described above. The base cushion material 141 has an upper end supported on the upper part of the back frame 142 by a coil spring 144 and a lower end supported on the cushion frame 121 by a coil spring 145 so that a predetermined tension is applied to the base cushion material 141. Is ensured.
演算部２０は、生体信号検出装置１を構成する磁気センサ１５と無線又は信号ケーブルを介して接続されており、磁気センサ１５の出力電圧を受信する受信手段と、該受信手段により受信した出力電圧を時系列のデータとして加工するデータ加工手段を備えている。データ加工手段は、時系列データをそのまま出力し、当該データを他のコンピュータにより更なる処理を行うものであってもよいし、データ加工手段において更なる処理を行うものであってもよい。なお、ここでいう更なる処理には、本出願人が、例えば、特願２００４−８９２６３号として提案しているように、取得した上記時系列データの所定時間範囲における平均の変化率を求め、該変化率を用いてスライド計算し、得られた結果により人の状態（覚醒状態であるか、睡眠状態であるかなど）を判定する処理が挙げられる。生体信号検出装置１により得られる原波形の時系列データにより、人の脈波、拍動、呼吸の時系列変化であるゆらぎの様子を見ることができるが、上記した更なる処理を行うことにより、より大きなゆらぎの傾向を捉えることができるため、肉体的、精神的な時系列の変化を判定し易くする。 The computing unit 20 is connected to the magnetic sensor 15 constituting the biological signal detection device 1 via a wireless or signal cable, and receives the output voltage of the magnetic sensor 15 and the output voltage received by the receiving means. Is processed as time-series data. The data processing means may output the time-series data as it is and perform further processing on the data by another computer, or may perform further processing in the data processing means. For further processing here, the applicant finds the average rate of change in the predetermined time range of the acquired time-series data, for example as proposed in Japanese Patent Application No. 2004-89263, A slide calculation is performed using the rate of change, and a process of determining a person's state (whether it is an awake state or a sleep state, etc.) based on the obtained result can be mentioned. By the time-series data of the original waveform obtained by the biological signal detection device 1, it is possible to see the fluctuations that are time-series changes of a person's pulse wave, pulsation, and respiration, but by performing the above-described further processing Since it is possible to capture a tendency of greater fluctuation, it is easy to determine changes in physical and mental time series.
（試験例１〜４）
図５に示したように、加振機に永久磁石を固定し、該永久磁石に対して１０ｍｍ離れた位置にホール素子をセットし、加振機の加振周波数及び振幅をそれぞれ次のような条件に設定し出力電圧の変化を計測した。なお、加振機に永久磁石を固定して加振しているため、加振機の振幅は、永久磁石とホール素子との相対距離の変化と同じである。
(Test Examples 1 to 4)
As shown in FIG. 5, a permanent magnet is fixed to the shaker, a Hall element is set at a position 10 mm away from the permanent magnet, and the excitation frequency and amplitude of the shaker are as follows. The change in output voltage was measured by setting the conditions. In addition, since the permanent magnet is fixed to the vibration exciter, the amplitude of the vibration exciter is the same as the change in the relative distance between the permanent magnet and the Hall element.
加振機の加振条件
（１）試験例１（図６〜図９）
周波数０．２Ｈｚ
振幅０．２５ｍｍ（上下ピーク間振幅０．５ｍｍ）の場合、及び振幅０．５ｍｍ（上下ピーク間振幅１．０ｍｍ）の場合
（２）試験例２（図１０〜図１１）
周波数０．５Ｈｚ
振幅１．５ｍｍ（上下ピーク間振幅３．０ｍｍ）の場合、及び振幅２．０ｍｍ（上下ピーク間振幅４．０ｍｍ）の場合
（３）試験例３（図１２〜図１３）
周波数１Ｈｚ
振幅１．５ｍｍ（上下ピーク間振幅３．０ｍｍ）の場合、及び振幅２．０ｍｍ（上下ピーク間振幅４．０ｍｍ）の場合
（４）試験例４（図１４〜図１５）
周波数３Ｈｚ
振幅１．５ｍｍ（上下ピーク間振幅３．０ｍｍ）の場合、及び振幅２．０ｍｍ（上下ピーク間振幅４．０ｍｍ）の場合
Excitation conditions of the vibrator (1) Test example 1 (FIGS. 6 to 9)
Frequency 0.2Hz
When the amplitude is 0.25 mm (the amplitude between the upper and lower peaks is 0.5 mm) and when the amplitude is 0.5 mm (the amplitude between the upper and lower peaks is 1.0 mm) (2) Test Example 2 (FIGS. 10 to 11)
Frequency 0.5Hz
When the amplitude is 1.5 mm (amplitude between upper and lower peaks: 3.0 mm) and when the amplitude is 2.0 mm (amplitude between upper and lower peaks: 4.0 mm) (3) Test Example 3 (FIGS. 12 to 13)
1Hz frequency
In the case of amplitude 1.5 mm (amplitude between upper and lower peaks 3.0 mm) and amplitude 2.0 mm (amplitude between upper and lower peaks 4.0 mm) (4) Test Example 4 (FIGS. 14 to 15)
3Hz frequency
When the amplitude is 1.5 mm (amplitude between upper and lower peaks: 3.0 mm) and when the amplitude is 2.0 mm (amplitude between upper and lower peaks: 4.0 mm)
図６は、試験例１の振幅０．２５ｍｍの場合の加振機の振幅（変位）とホール素子の出力電圧の時系列データを併せて示したものであり、図７（ａ）はホール素子の出力電圧の周波数解析結果を、（ｂ）は加振機の振幅（変位）の周波数解析結果をそれぞれ示す。図８は、試験例１の振幅０．５ｍｍの場合の加振機の振幅（変位）とホール素子の出力電圧の時系列データを併せて示したものであり、図９（ａ）はホール素子の出力電圧の時系列データの周波数解析結果を、（ｂ）は加振機の振幅（変位）の周波数解析結果をそれぞれ示す。 FIG. 6 shows together the time series data of the amplitude (displacement) of the vibrator and the output voltage of the Hall element when the amplitude is 0.25 mm in Test Example 1, and FIG. (B) shows the frequency analysis result of the amplitude (displacement) of the vibrator. FIG. 8 shows together the time series data of the amplitude (displacement) of the vibrator and the output voltage of the Hall element when the amplitude is 0.5 mm in Test Example 1, and FIG. 9A shows the Hall element. (B) shows the frequency analysis result of the amplitude (displacement) of the vibration exciter.
図６及び図８から明らかなように、加振機の変位に伴い、ホール素子の出力電圧がほぼ同位相で変化していることがわかる。従って、永久磁石とホール素子の相対距離が変化した場合、試験例１のように０．２５Ｈｚという極めて低い周波数であっても、ホール素子の出力電圧値の変化を検出することができることがわかる。図７及び図９の周波数解析結果から、いずれも、０．２Ｈｚにピークが生じており、ホール素子の出力が、加振機の振幅（変位）である永久磁石とホール素子の相対距離の変化に対応していることがわかる。 As apparent from FIGS. 6 and 8, it can be seen that the output voltage of the Hall element changes in substantially the same phase with the displacement of the vibrator. Therefore, it can be seen that when the relative distance between the permanent magnet and the Hall element changes, a change in the output voltage value of the Hall element can be detected even at a very low frequency of 0.25 Hz as in Test Example 1. From the frequency analysis results of FIG. 7 and FIG. 9, both have a peak at 0.2 Hz, and the output of the Hall element is the amplitude (displacement) of the vibrator, and the change in the relative distance between the permanent magnet and the Hall element. It turns out that it corresponds to.
図１０（ａ）は、試験例２の振幅１．５ｍｍの場合及び振幅２．０ｍｍの場合のホール素子からの出力電圧の時系列データを示したものであり、（ｂ）は、振幅１．５ｍｍの場合及び振幅２．０ｍｍの場合の加振機の振幅（変位）を示したものである。図１１（ａ）は振幅１．５ｍｍの場合及び振幅２．０ｍｍの場合のホール素子の出力電圧の周波数解析結果を、（ｂ）は振幅１．５ｍｍの場合及び振幅２．０ｍｍの場合の加振機の振幅（変位）の周波数解析結果をそれぞれ示す。 FIG. 10A shows time-series data of the output voltage from the Hall element when the amplitude is 1.5 mm and 2.0 mm in Test Example 2, and FIG. The amplitude (displacement) of the vibrator in the case of 5 mm and the amplitude of 2.0 mm is shown. FIG. 11A shows the frequency analysis result of the output voltage of the Hall element when the amplitude is 1.5 mm and when the amplitude is 2.0 mm, and FIG. 11B shows the added result when the amplitude is 1.5 mm and 2.0 mm. The frequency analysis results of the amplitude (displacement) of the vibrator are shown.
図１０（ａ），（ｂ）から、試験例２においても、加振機の変位に伴い、ホール素子の出力電圧がほぼ同位相で変化しており、図１１（ａ），（ｂ）の周波数解析結果から、いずれも、０．５Ｈｚにピークが生じ、ホール素子の出力が、加振機の振幅（変位）である永久磁石とホール素子の相対距離の変化に対応していることがわかる。 10 (a) and 10 (b), in Test Example 2 as well, the output voltage of the Hall element changes in substantially the same phase with the displacement of the vibration exciter, as shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b). From the frequency analysis results, it can be seen that a peak occurs at 0.5 Hz, and the output of the Hall element corresponds to the change in the relative distance between the permanent magnet and the Hall element, which is the amplitude (displacement) of the vibrator. .
図１２〜図１３は、試験例３の結果を示し、図１４〜図１５は、試験例４の結果を示す。これらの図から、加振周波数１Ｈｚの場合、３Ｈｚの場合のいずれも、試験例１及び試験例２と同様に、ホール素子の出力が、永久磁石とホール素子の相対距離の変化に対応していることがわかる。従って、上記各試験例により、０．２５〜３Ｈｚという極めて低い周波数帯において、永久磁石とホール素子との相対変位を敏感に検出することができることがわかった。 12 to 13 show the results of Test Example 3, and FIGS. 14 to 15 show the results of Test Example 4. From these figures, in the case of the excitation frequency of 1 Hz, in the case of 3 Hz, the output of the Hall element corresponds to the change in the relative distance between the permanent magnet and the Hall element as in Test Example 1 and Test Example 2. I understand that. Therefore, it was found from the above test examples that the relative displacement between the permanent magnet and the Hall element can be detected sensitively in an extremely low frequency band of 0.25 to 3 Hz.
（試験例５）
図１６に示したように、シートクッションを構成する立体編物からなるベースクッション材の表面側に永久磁石を配置し、その反対面側において、ホール素子をクッションフレームに連結したプレート部材によって固定支持させると共に、永久磁石上を覆う立体編物からなる表層クッション材を配設したシートに被験者を静的状態で着座させ、ホール素子からの出力電圧を検出した（試験例５）。永久磁石とホール素子との間隔は、被験者が着座した状態において１０ｍｍであり、また、ベースクッション材の裏面がホール素子に接触しないように、ベースクッション材の裏面とホール素子との間隔が２〜３ｍｍとなるように設置した。また、比較のため、永久磁石及びホール素子に代えて、ベースクッション材と表層クッション材との間に圧電素子を配置して出力電圧を検出した（比較例１）。
(Test Example 5)
As shown in FIG. 16, a permanent magnet is arranged on the surface side of a base cushion material made of a three-dimensional knitted fabric constituting a seat cushion, and on the opposite surface side, the Hall element is fixedly supported by a plate member connected to the cushion frame. At the same time, a test subject was seated in a static state on a sheet provided with a surface cushion material made of a solid knitted fabric covering the permanent magnet, and the output voltage from the Hall element was detected (Test Example 5). The distance between the permanent magnet and the Hall element is 10 mm when the subject is seated, and the distance between the back surface of the base cushion material and the Hall element is 2 to prevent the back surface of the base cushion material from contacting the Hall element. It installed so that it might become 3 mm. For comparison, an output voltage was detected by arranging a piezoelectric element between the base cushion material and the surface cushion material instead of the permanent magnet and the Hall element (Comparative Example 1).
図１７は、試験例５のホール素子の出力電圧の時系列データであり、図１８は、比較例１の圧電素子の出力電圧の時系列データである。両者を比較すると、従来用いられている圧電素子と同様に、ホール素子によっても静的状態で着座している人から伝播される振動を検出できることがわかる。 FIG. 17 is time-series data of the output voltage of the Hall element of Test Example 5, and FIG. 18 is time-series data of the output voltage of the piezoelectric element of Comparative Example 1. Comparing the two, it can be seen that the vibration propagated from the person seated in the static state can be detected by the Hall element as well as the conventionally used piezoelectric element.
図１９は試験例５の周波数解析結果であり、図２０は比較例１の周波数解析結果である。これらの図から、０．２〜０．４Ｈｚ付近、１．２〜１．４Ｈｚ付近、２．６〜２．８Ｈｚ付近、４〜４．２Ｈｚ付近において、周波数ピークが見られる。０．２〜０．４Ｈｚ付近は呼吸周波数に対応するものであり、その他は臀部脈波の周波数に対応するものであることから、ホール素子により、圧電素子と同様に生体信号を検出できることがわかった。 FIG. 19 shows the frequency analysis result of Test Example 5, and FIG. 20 shows the frequency analysis result of Comparative Example 1. From these figures, frequency peaks are observed in the vicinity of 0.2 to 0.4 Hz, in the vicinity of 1.2 to 1.4 Hz, in the vicinity of 2.6 to 2.8 Hz, and in the vicinity of 4 to 4.2 Hz. The vicinity of 0.2 to 0.4 Hz corresponds to the respiratory frequency, and the other corresponds to the frequency of the buttocks pulse wave, so that it is understood that the biological signal can be detected by the Hall element in the same manner as the piezoelectric element. It was.
（試験例６）
上記したように永久磁石を表層クッション材とベースクッション材との間に配設することにより、外部振動の影響を低減できるが、表層クッション材及びベースクッション材として用いる立体編物について、表面と裏面の各面剛性を異ならせた組み合わせを準備し、各面剛性の組み合わせによる検出感度への影響について調べた。試験は、図１６に示したシートに、後述する組み合わせパターンで永久磁石を配置し、試験例５と同様に、該シートに被験者を静的状態で着座させ、ホール素子からの出力電圧を検出すると共に、いずれのパターンにおいても、永久磁石及びホール素子に代えてベースクッション材と表層クッション材との間に圧電素子を配置して出力電圧を測定し、ホール素子のデータと比較した。なお、永久磁石とホール素子との間隔、ベースクッション材の裏面とホール素子との間隔の設定は試験例５と同様である。
(Test Example 6)
As described above, by arranging the permanent magnet between the surface cushion material and the base cushion material, it is possible to reduce the influence of external vibration, but for the three-dimensional knitted fabric used as the surface cushion material and the base cushion material, Combinations with different surface stiffnesses were prepared, and the effect on the detection sensitivity of each surface stiffness combination was investigated. In the test, permanent magnets are arranged in a combination pattern to be described later on the sheet shown in FIG. 16, and a test subject is seated on the sheet in a static state and the output voltage from the Hall element is detected, as in Test Example 5. In each pattern, a piezoelectric element was placed between the base cushion material and the surface cushion material instead of the permanent magnet and the Hall element, and the output voltage was measured and compared with the Hall element data. The setting of the interval between the permanent magnet and the Hall element and the interval between the back surface of the base cushion material and the Hall element are the same as in Test Example 5.
・試験条件
具体的には、次のような組み合わせパターンで試験を行った。
パターン（１）・・・表層クッション材及びベースクッション材が共に、上面側の面剛性が低く、下面側の面剛性が高くなるように配置した場合（図２１（ａ））。
すなわち、永久磁石は表層クッション材における面剛性の高い面とベースクッション材における面剛性の低い面との間に配置される。
パターン（２）・・・表層クッション材及びベースクッション材が共に、上面側の面剛性が高く、下面側の面剛性が低くなるように配置した場合（図２１（ｂ））。
すなわち、永久磁石は表層クッション材における面剛性の低い面とベースクッション材における面剛性の高い面との間に配置される。
パターン（３）・・・表層クッション材は、上面側の面剛性が高く、下面側の面剛性が低くなるように配置し、ベースクッション材は、上面側の面剛性が低く、下面側の面剛性が高くなるように配置した場合（図２１（ｃ））。
すなわち、永久磁石は表層クッション材における面剛性の低い面とベースクッション材における面剛性の低い面との間に配置される。
パターン（４）・・・表層クッション材は、上面側の面剛性が低く、下面側の面剛性が高くなるように配置し、ベースクッション材は、上面側の面剛性が高く、下面側の面剛性が低くなるように配置した場合（図２１（ｄ））。
すなわち、永久磁石は表層クッション材における面剛性の高い面とベースクッション材における面剛性の高い面との間に配置される。
-Test conditions Specifically, the test was performed with the following combination pattern.
Pattern (1): When both the surface cushion material and the base cushion material are arranged so that the surface rigidity on the upper surface side is low and the surface rigidity on the lower surface side is high (FIG. 21A).
That is, the permanent magnet is disposed between a surface having high surface rigidity in the surface cushion material and a surface having low surface rigidity in the base cushion material.
Pattern (2): When both the surface cushion material and the base cushion material are arranged so that the surface rigidity on the upper surface side is high and the surface rigidity on the lower surface side is low (FIG. 21B).
That is, the permanent magnet is disposed between a surface having a low surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a high surface rigidity in the base cushion material.
Pattern (3) ... The surface cushion material is arranged so that the surface rigidity on the upper surface side is high and the surface rigidity on the lower surface side is low, and the base cushion material is low in surface rigidity on the upper surface side, and the surface on the lower surface side. When arranged so as to have high rigidity (FIG. 21C).
That is, the permanent magnet is disposed between a surface having a low surface rigidity in the surface cushion material and a surface having a low surface rigidity in the base cushion material.
Pattern (4): The surface cushion material is arranged so that the surface rigidity on the upper surface side is low and the surface rigidity on the lower surface side is high. The base cushion material is high in surface rigidity on the upper surface side, and the surface on the lower surface side. When arranged so as to have low rigidity (FIG. 21D).
That is, the permanent magnet is disposed between a surface having high surface rigidity in the surface cushion material and a surface having high surface rigidity in the base cushion material.
・試験結果
図２２はパターン（１）の試験結果を、図２３はパターン（２）の試験結果を、図２４はパターン（３）の試験結果を、図２５はパターン（４）の試験結果をそれぞれ示す。また、図２２〜図２４において、（ａ）は圧電素子から得られた出力電圧の原波形を示し、（ｂ）はホール素子から得られた出力電圧の原波形を示し、（ｃ）は圧電素子から得られた出力電圧の周波数解析結果を示し、（ｄ）はホール素子から得られた出力電圧の周波数解析結果を示す。
Test Results FIG. 22 shows the test results of pattern (1), FIG. 23 shows the test results of pattern (2), FIG. 24 shows the test results of pattern (3), and FIG. 25 shows the test results of pattern (4). Each is shown. 22 to 24, (a) shows the original waveform of the output voltage obtained from the piezoelectric element, (b) shows the original waveform of the output voltage obtained from the Hall element, and (c) shows the piezoelectric waveform. The frequency analysis result of the output voltage obtained from the element is shown, and (d) shows the frequency analysis result of the output voltage obtained from the Hall element.
これらの図から明らかなように、パターン（１）及びパターン（２）の場合には、図２２及び図２３から、周波数解析を行っても、生体信号といえる明確な周波数ピークを判別しにくいことがわかった。これに対し、パターン（３）及びパターン（４）の場合には、図２４及び図２５から、０．２〜０．４Ｈｚ付近、１．２〜１．４Ｈｚ付近、２．４〜２．７Ｈｚ付近に周波数のピークが生じていることがわかる。従って、表層クッション材及びベースクッション材としては、パターン（３）及びパターン（４）のように、面剛性が近似したもの同士を隣接させ、その間に、永久磁石を配置すると、生体信号をより明瞭に検出できることがわかった。なお、面剛性が近似したもの同士を隣接させる手段としては、ベースクッション材及び表層クッション材のいずれもが、厚み方向に面剛性の変化がなく表裏とも同じ面剛性のもの同士、例えば、面剛性が表裏面共に低いもの同士、あるいは面剛性が表裏面共に高いもの同士を積層させた構成も考えられるが、この場合には、生体信号検出装置としての機能は損なわれないにしても、座り心地や振動吸収機能が損なわれる。このため、図２１（ｃ），（ｄ）に示したように、ベースクッション材及び表層クッション材は、それぞれ、厚み方向の面剛性が表裏面で異なるものを用いた上で、ベースクッション材及び表層クッション材の隣接面同士の面剛性が近似するように配置することが好ましい。 As is clear from these figures, in the case of pattern (1) and pattern (2), it is difficult to discriminate a clear frequency peak that can be regarded as a biological signal from FIGS. 22 and 23 even if frequency analysis is performed. I understood. On the other hand, in the case of pattern (3) and pattern (4), from FIG. 24 and FIG. 25, it is 0.2-0.4 Hz vicinity, 1.2-1.4 Hz vicinity, 2.4-2.7 Hz. It can be seen that there is a frequency peak in the vicinity. Therefore, as the surface cushion material and the base cushion material, when the surface rigidity is approximated to each other as in the pattern (3) and the pattern (4) and a permanent magnet is disposed between them, the biological signal becomes clearer. It was found that it can be detected. In addition, as a means of adjoining those having approximate surface rigidity, both the base cushion material and the surface cushion material have the same surface rigidity on the front and back without any change in surface rigidity in the thickness direction, for example, surface rigidity. However, in this case, even if the function as a biological signal detection device is not impaired, it is possible to sit comfortably. And vibration absorption function is impaired. For this reason, as shown in FIGS. 21 (c) and 21 (d), the base cushion material and the surface cushion material have different surface rigidity in the thickness direction on the front and back surfaces, respectively, It is preferable to arrange so that the surface rigidity of the adjacent surfaces of the surface cushion material approximates each other.
なお、上記した説明では、永久磁石及び磁気センサを備えて構成される生体信号検出装置をシートクッション又はシートバックに設けているが、人体に接触する部材であれば他の部材に設けることも可能である。例えば、シートベルトに立体編物などのクッション性のある素材を付設し、あるいは、シートベルト自体を立体編物等から形成し、該立体編物に永久磁石と磁気センサを相対的に離間させて設けることもできる。 In the above description, the biological signal detection device including the permanent magnet and the magnetic sensor is provided on the seat cushion or the seat back. However, the biological signal detection device may be provided on other members as long as it is a member that contacts the human body. It is. For example, a cushioning material such as a three-dimensional knitted fabric may be attached to the seat belt, or the seat belt itself may be formed from a three-dimensional knitted fabric, and a permanent magnet and a magnetic sensor may be relatively spaced apart from each other. it can.
例えば、図２６に示したように、クッション材としての立体編物を挟んで永久磁石及び磁気センサを設けた生体信号検出装置を、シートベルトの肩部（Ａ）、胸部（Ｂ）、腹部（Ｃ）、脇腹部（Ｄ）などに設けることにより、頸部やそけい部の脈波、拍動あるいは呼吸を検出することができる。 For example, as shown in FIG. 26, a biological signal detection device provided with a permanent magnet and a magnetic sensor with a three-dimensional knitted fabric as a cushioning material sandwiched between a shoulder (A), a chest (B), and an abdomen (C ), The flank (D), etc., can detect the pulse wave, pulsation or respiration of the neck and throat.
また、クッション材としての立体編物を挟んで永久磁石及び磁気センサを設けた生体信号検出装置をベルト状の部材、例えば、リストバンドのような構造とし、手関節部（Ｅ）や手指（Ｆ）に設けたりすることもできる。また、シートクッション上に配置して使用される座布団状の補助クッション材の大腿部対応部（Ｇ）や臀部対応部（Ｈ）などに生体信号検出装置を設け、大腿部や臀部の脈波などを検出する構成とすることもできる。 In addition, the biological signal detection device provided with a permanent magnet and a magnetic sensor with a three-dimensional knitted fabric as a cushioning material is configured as a belt-like member, for example, a wristband, and the wrist joint (E) and fingers (F) Can also be provided. In addition, a biological signal detection device is provided in the thigh corresponding part (G) and the buttock corresponding part (H) of the cushion cushion-like auxiliary cushion material used by being placed on the seat cushion, and the thigh and heel pulse is provided. It can also be configured to detect waves and the like.
図２７（ａ）〜（ｈ）は、図２６に示したように、肩部や胸部などに、独立して取り付ける場合の生体信号検出装置の具体構造の例を示すものである。まず、図２７（ａ）に示した生体信号検出装置２００は、ベース部材２１０と、ベース部材２１０の厚み方向に貫通する孔部に装填されるセンサユニット２２０とを備えて構成される。ベース部材２１０は、例えば、略長方形で厚さ１０ｍｍ程度の立体編物から形成することができる。センサユニット２２０は、図２７（ａ），（ｂ）に示したように、クッション材２３０と磁気センサ２４０とを備えており、磁気センサ２４０は筒状のケーシング２５０内に固定配置されている。クッション材２３０は、一端面が人体に接触する接触片２３１と、ケーシング２５０と接触片２３１との間に配設されるコイルスプリング２３２との組み合わせからなり、接触片２３１に連接されたロッド部２３３の端部がケーシング２５０内に位置している。永久磁石２６０は該ロッド部２３３の端部に取り付けられ、磁気センサ２４０と対向している。かかるセンサユニット２２０は、ケーシング２５０の外方に突出するフランジ部２５１を備えており、該フランジ部２５１がベース部材２１０に縫製、接着、溶着などの手段により連結されることにより、ベース部材２１０と一体化される。
なお、永久磁石２６０としては厚さ２〜３ｍｍ、直径５ｍｍ程度のものを用いることができる。
27A to 27H show examples of the specific structure of the biological signal detection apparatus when it is independently attached to the shoulder or the chest as shown in FIG. First, the biological signal detection device 200 illustrated in FIG. 27A includes a base member 210 and a sensor unit 220 that is loaded into a hole that penetrates the base member 210 in the thickness direction. The base member 210 can be formed from, for example, a solid knitted fabric having a substantially rectangular shape and a thickness of about 10 mm. As shown in FIGS. 27A and 27B, the sensor unit 220 includes a cushion material 230 and a magnetic sensor 240, and the magnetic sensor 240 is fixedly disposed in a cylindrical casing 250. The cushion member 230 includes a combination of a contact piece 231 whose one end surface is in contact with the human body and a coil spring 232 disposed between the casing 250 and the contact piece 231, and a rod portion 233 connected to the contact piece 231. Is located in the casing 250. The permanent magnet 260 is attached to the end of the rod portion 233 and faces the magnetic sensor 240. The sensor unit 220 includes a flange portion 251 that protrudes outward from the casing 250, and the flange portion 251 is connected to the base member 210 by means such as sewing, bonding, and welding, and thereby the base unit 210 and the base member 210. Integrated.
As the permanent magnet 260, a magnet having a thickness of 2 to 3 mm and a diameter of about 5 mm can be used.
図２７(a)に示した生体信号検出装置２００においても、図２６に示したように人体に接触するように取り付けることにより、上記実施形態と同様、呼吸、脈波等によってクッション材２３０を構成する接触片２３１が変位するため、永久磁石２６０とホール素子等の磁気センサ２４０との相対距離が変化する。従って、磁気センサ２４０からの出力電圧を時系列的に検出することで、生体信号を収集することができる。 Also in the biological signal detection apparatus 200 shown in FIG. 27A, the cushioning material 230 is configured by breathing, pulse waves, etc., as in the above embodiment, by being attached so as to contact the human body as shown in FIG. Since the contact piece 231 to be displaced is displaced, the relative distance between the permanent magnet 260 and the magnetic sensor 240 such as a Hall element changes. Therefore, biological signals can be collected by detecting the output voltage from the magnetic sensor 240 in time series.
図２７（ｃ），（ｄ）に示した生体信号検出装置２００は、センサユニット２２０のクッション材２３０を構成するコイルスプリング２３２をケーシング２５０内に収容して付勢する構成としたものである。その他の構成は図２７（ａ），（ｂ）に示したものとほぼ同様である。 The biological signal detection device 200 shown in FIGS. 27C and 27D has a configuration in which the coil spring 232 that constitutes the cushion material 230 of the sensor unit 220 is accommodated in the casing 250 and biased. Other configurations are substantially the same as those shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b).
図２７（ｅ），（ｆ）に示した生体信号検出装置２００は、センサユニット２２０として、発泡ウレタンやゴムなどの弾性体２７０中に、所定間隔をおいて永久磁石２６０及び磁気センサ２４０を埋設したものを用いたタイプである。図２７（ｇ），（ｈ）に示した生体信号検出装置２００は、センサユニット２２０として、発泡ウレタンやゴムなどから形成される中空の弾性体２８０内に、永久磁石２６０及び磁気センサ２４０を諸知恵間隔をおいて対向配置したものである。なお、符号２８１は空気穴である。 In the biological signal detection device 200 shown in FIGS. 27E and 27F, a permanent magnet 260 and a magnetic sensor 240 are embedded as a sensor unit 220 in an elastic body 270 such as urethane foam or rubber at a predetermined interval. It is a type using what I did. The biological signal detection device 200 shown in FIGS. 27G and 27H includes a permanent magnet 260 and a magnetic sensor 240 as a sensor unit 220 in a hollow elastic body 280 formed of foamed urethane or rubber. They are placed opposite each other with a wisdom interval. Reference numeral 281 denotes an air hole.
図２７（ｃ）〜（ｈ）に示した各生体信号検出装置２００においても、図２７（ａ），（ｂ）に示したものと同様の作用、効果を奏する。 The biological signal detection devices 200 shown in FIGS. 27C to 27H also have the same operations and effects as those shown in FIGS. 27A and 27B.
１，２００ 生体信号検出装置
１０，２６０ 永久磁石
１５，２４０ 磁気センサ
２０ 演算部
１００ シート
１２０ シートクッション
１２２ トーションバー
１２６ ベースクッション材
１２７ 表層クッション材
１４０ シートバック
１４１ ベースクッション材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,200 Living body signal detection apparatus 10,260 Permanent magnet 15,240 Magnetic sensor 20 Calculation part 100 Seat 120 Seat cushion 122 Torsion bar 126 Base cushion material 127 Surface cushion material 140 Seat back 141 Base cushion material
Claims (13)
永久磁石と磁気センサとの組み合わせからなり、
前記永久磁石は、面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置した前記ベースクッション材と表層クッション材との間に挟まれて配置され、
前記磁気センサは、前記ベースクッション材の厚み方向に沿って離間した位置に前記永久磁石に略対向して設けられ、
生体信号による体表面の振動によって前記表層クッション材と共に前記永久磁石が振動し、前記磁気センサに対して相対変位することにより変化する磁気センサからの検出値を時系列的に出力する構成であることを特徴とする生体信号検出装置。 A biological signal detection device provided on at least one of a seat cushion and a seat back of a seat, wherein at least one cushion material includes a base cushion material and a surface cushion material disposed on a surface of the base cushion material. ,
It consists of a combination of a permanent magnet and a magnetic sensor,
The permanent magnet is disposed so as to be sandwiched between the base cushion material and the surface cushion material, which are disposed so that the surfaces having similar surface rigidity face each other,
The magnetic sensor is provided substantially opposite to the permanent magnet at a position spaced along the thickness direction of the base cushion material,
The configuration is such that the permanent magnet vibrates together with the surface cushion material due to the vibration of the body surface by a biological signal, and the detection value from the magnetic sensor that changes by relative displacement with respect to the magnetic sensor is output in time series. A biological signal detection device characterized by the above.
前記シートクッション及びシートバックの少なくとも一方のクッション材が、ベースクッション材と該ベースクッション材の表面上に配置される表層クッション材とを備えると共に、前記ベースクッション材と表層クッション材とは面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置され、
前記生体信号検出装置は、永久磁石と磁気センサとの組み合わせからなり、
前記永久磁石は、面剛性が近似している面同士を向かい合わせて配置した前記ベースクッション材と表層クッション材との間に挟まれて配置され、前記磁気センサは、前記ベースクッション材の厚み方向に沿って離間した位置に前記永久磁石に略対向して設けられ、
生体信号による体表面の振動によって前記表層クッション材と共に前記永久磁石が振動し、前記磁気センサに対して相対変位することにより変化する磁気センサからの検出値を時系列的に出力する構成であることを特徴とするシート。 A seat including a seat cushion and a seat back, and a biological signal detection device,
At least one cushion material of the seat cushion and the seat back includes a base cushion material and a surface cushion material disposed on the surface of the base cushion material, and the base cushion material and the surface cushion material have surface rigidity. Approximate faces are placed facing each other,
The biological signal detection device comprises a combination of a permanent magnet and a magnetic sensor,
The permanent magnet is disposed so as to be sandwiched between the base cushion material and the surface cushion material, which are disposed so that the surfaces having similar surface rigidity face each other, and the magnetic sensor is arranged in the thickness direction of the base cushion material. Is provided substantially opposite to the permanent magnet at a position separated along
The configuration is such that the permanent magnet vibrates together with the surface cushion material due to the vibration of the body surface by a biological signal, and the detection value from the magnetic sensor that changes by relative displacement with respect to the magnetic sensor is output in time series. sheet according to claim.
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