JP5561552B2 - 生体信号測定装置及び生体状態分析システム - Google Patents

Description

本発明は、生体信号を検出して生体の状態を分析する技術に関し、特に、生体信号を非侵襲で検出可能なエアクッションを用いた生体信号測定装置及び生体信号分析システムに関する。

運転中の運転者の生体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いる。本出願人も、例えば、特許文献１として、内部に三次元立体編物を挿入した空気袋を備え、この空気袋を例えば人の腰部に対応する部位に配置し、空気袋の空気圧変動を測定し、得られた空気圧変動の時系列データから人の生体信号を検出し、人の生体の状態を分析するシステムを開示している。また、非特許文献１及び２においても、腰腸肋筋に沿うようにエアパックセンサを配置して人の生体信号を検出する試みが報告されている。
特開２００７−９００３２号公報 「非侵襲型センサによって測定された生体ゆらぎ信号の疲労と入眠予知への応用」、落合直輝（外６名）、第３９回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成１８年１１月２５日発行、発行所：日本人間工学会 中国・四国支部事務局 「非侵襲生体信号センシング機能を有する車両用シートの試作」、前田慎一郎（外４名）、第３９回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成１８年１１月２５日発行、発行所：日本人間工学会 中国・四国支部事務局

特許文献１及び非特許文献１、２は、腰部付近から脈波を検知して人の生体状態の分析に利用できることを示しているが、これらに示されたエアパックセンサ（エアクッション）は、縦長で、シートバック部の両側部に配置されているため、人がこのシートに着座した際に、エアクッションを異物として感じやすい。これを解決するに当たって、エアクッションと人体との間に異物感を軽減するためのクッション材を配置することが考えられるが、このようなクッション材を配置した場合には、エアクッションによる生体信号の検知感度が鈍ることになる。また、自動車などの乗物用シートに着座している場合には、シートバック部から伝達される振動はノイズとなるため、これを除去する工夫を行う必要がある。上記した従来の技術においても、そのための工夫が種々なされているが、外部振動の影響はできるだけ低減できることがより好ましいことはもとよりである。

本発明は上記に鑑みなされたものであり、乗物用シートなどの人体支持手段に着座している人に異物感を感じさせることない一方で、生体信号を高い感度で検知でき、しかも、外部から入力される振動の影響の除去効果も高い生体信号測定装置及び該生体信号測定装置を用いた生体信号分析システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の生体信号測定装置は、空気袋を備えたエアクッションと、荷重変動に伴う前記空気袋の空気圧変動を検出するセンサとを備えてなり、前記エアクッションを、人体支持手段における、少なくとも人の腰部付近を支持する部位の表皮部材と該表皮部材の裏面側に配設されるクッション支持部材との間に組み込み、人の状態を分析する状態分析手段に前記センサの出力信号を送信する生体信号測定装置であって、
前記表皮部材と前記エアクッションとの間に、前記エアクッションを被覆する大きさを備えたビーズ発泡樹脂弾性部材を配置したことを特徴とする。
前記ビーズ発泡樹脂弾性部材は、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材と第２のビーズ発泡樹脂弾性部材とが積層されてなり、前記第１のビーズ発泡樹脂弾性部材及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、いずれも、ビーズ発泡体と該ビーズ発泡体の外面を被覆する被覆材とからなることが好ましい。
前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、一方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材と他方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材の伸縮性が異なることが好ましい。
前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、いずれか一方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材が、熱可塑性エラストマー弾性繊維を相互に溶融接着して形成された弾性繊維不織布であり、他方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材が、前記弾性繊維不織布よりも伸縮性が小さい熱可塑性ポリエステルかなる不織布であることが好ましい。
さらに、前記第１のビーズ発泡樹脂弾性部材の表面及び前記第２のビーズ発泡樹脂弾性部材の裏面に、それぞれポリエステルフィルムが貼着されていることが好ましい。
測定盤上に置いた前記エアクッション上にそれぞれ配置して、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が、前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材のいずれも、前記エアクッションのみを直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数よりも高く、いずれか一方のビーズ発泡樹脂弾性部材のバネ定数が他方のビーズ発泡樹脂弾性部材のバネ定数の１．１〜１．４倍の範囲であり、かつ、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材を積層して測定盤上に置いた前記エアクッション上に配置して、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が前記エアクッションのみのバネ定数０．８〜１．２倍の範囲であることが好ましい。
前記エアクッションの空気袋内に、三次元立体編物が配設されていることが好ましい。
前記エアクッションは、所定の長さを有し、長さ方向に連接される一方、隣接するもの同士で空気の流通がない複数の小空気袋と、その各小空気袋内に配置される三次元立体編物とを備えてなり、前記小空気袋のいずれかの空気圧変動を測定する構成であることが好ましい。
前記エアクッションは、所定の長さを有し、少なくとも２つ重ね合わせて用いられ、そのうち、人体支持手段の表皮部材側に配置される表側エアクッションは、長さ方向に連接される一方、隣接するもの同士で空気の流通がない複数の小空気袋と、その各小空気袋内に配置される三次元立体編物とを備えてなり、前記小空気袋のいずれかの空気圧変動を測定する構成であることが好ましい。
前記空気圧変動を測定する小空気袋は、前記複数の小空気袋のうち、背部の大動脈の脈波を検知可能な領域に位置する小空気袋であることが好ましい。
前記人体支持手段は、シートクッション部とシートバック部とを備えたシートであり、前記エアクッションは、前記シートバック部の上下方向に沿って配置され、前記空気圧変動を測定する小空気袋は、幅４０〜１００ｍｍ、長さ１２０〜２００ｍｍであり、該小空気袋のシートバック部の中心寄りの側縁と下縁の交差部が、シートクッション部の上面からシートバック部の表面に沿った長さで１５０〜２８０ｍｍの範囲、シートバック部の中心から６０〜１２０ｍｍの範囲となるように設けられることが好ましい。
前記エアクッションは、シートバック部の中心を挟んで左右に対象位置に２つ設けられ、そのうちの一方のエアクッションにおける小空気袋の空気圧変動を測定することが好ましい。
前記各エアクッションは、幅４０〜１００ｍｍ、全長４００〜６００ｍｍであり、
幅６０〜１２０ｍｍの接続部とその両側に設けられたクッション収容部を備えた収容体の該各クッション収容部に前記各エアクッションが収容されてユニット化されていることが好ましい。
前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、幅が前記２つのエアクッションの頂部間の長さ以上であることが好ましい。
また、本発明の生体状態分析システムは、前記生体信号測定装置と、
前記生体信号測定装置のエアクッションの空気圧変動を検出するセンサの出力信号から、前記人体支持手段により支持されている人の状態を分析する状態分析手段と
を具備することを特徴とする。
また、前記状態分析手段が、前記生体信号測定装置のセンサより得られる出力信号の時系列波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを求めると共に、パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求めるパワー値傾き算出手段と、
前記生体信号測定装置のセンサより得られる出力信号の時系列波形から、最大リアプノフ指数の時系列データを求めると共に、最大リアプノフ指数の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める最大リアプノフ指数傾き算出手段と、
前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られる各傾き時系列波形を重ねた際に、２つの傾き時系列波形が逆位相の関係になっている波形を入眠予兆信号と判定する入眠予兆判定手段と
を具備することが好ましい。
また、前記状態分析手段が、前記生体信号測定装置のセンサから得られる出力信号の時系列波形を微分して微分波形を求める微分波形算出手段をさらに有し、前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段は、前記微分波形算出手段により得られた微分波形からパワー値傾き及び最大リアプノフ指数傾きを算出することが好ましい。
また、前記状態分析手段が、前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られたパワー値傾きの時系列波形及び最大リアプノフ指数傾きの時系列波形を微分し、それぞれの傾き時系列波形の微分波形を求める傾き時系列微分波形算出手段をさらに有することが好ましい。

本発明では、人体支持手段の表皮部材とエアクッションとの間に、エアクッションを被覆する大きさを備えたビーズ発泡樹脂弾性部材を配置した構成である。ビーズ発泡樹脂弾性部材を備えることにより、エアクッションを装填することによる異物感がなくなる。また、ビーズ発泡樹脂弾性部材を複数枚重ねて配置し、好ましくは、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が、エアクッションよりも高く、かつ、相互にバネ定数の異なる２枚のビーズ発泡樹脂弾性部材を重ねて配置することにより、生体信号を減衰させずにエアクッションに伝達できる。従って、ビーズ発泡樹脂弾性部材を配置した場合には、異物感の軽減を図りつつ、生体信号の測定を、ビーズ発泡樹脂弾性部材を配置していない場合と同様の感度で検知できる。

図１は、本発明の一の実施形態に係る生体信号測定装置をシートに組み込んだ状態を示した図である。 図２は、上記実施形態に係る生体信号測定装置をより詳細に示した図である。 図３は、エアクッションユニットを示した図であり、（ａ）は正面方向から見た断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、エアクッションユニットの分解斜視図である。 図５（ａ），（ｂ）は、試験例で用いたエアクッションユニットのサイズを説明するための図である。 図６は、試験例１における荷重−たわみ特性の測定方法を説明するための図である。 図７は、図６の測定結果を示した図である。 図８は、試験例２の試験方法を説明するための図である。 図９（ａ）〜（ｄ）は、試験例２において、１．０Ｈｚ〜２．５Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１０（ａ）〜（ｄ）は、試験例２において、３．０Ｈｚ〜４．５Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、試験例２において、５．０Ｈｚ〜６．５Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１２（ａ）〜（ｄ）は、試験例２において、７．０Ｈｚ〜８．５Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１３（ａ）〜（ｃ）は、試験例２において、９．０Ｈｚ〜１０．０Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１４（ａ），（ｂ）は、試験例３の試験方法を説明するための図である。 図１５は、試験例３において、１．０Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１６は、試験例３において、１．５Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１７は、試験例３において、２．０Ｈｚで加振した際のセンサの出力を示した図である。 図１８（ａ）〜（ｅ）は、試験例４において、５名の被験者の背部の大動脈の脈波（エアパック脈波）と指尖容積脈波の時系列波形である。 図１９（ａ）〜（ｅ）は、図１８（ａ）〜（ｅ）のそれぞれの周波数分析結果を示した図である。 図２０は、試験例５における指尖容積脈波の周波数変動、エアパック脈波の周波数変動、センサの電気信号から抽出した呼吸成分の周波数変動を示した図である。 図２１は、簡易脳波計から計測されたα波、β波、θ波の分布率を示す図である。 図２２（ａ）は、指尖容積脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図であり、図２２（ｂ）は、エアパック脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図である。 図２３（ａ）は、指尖容積脈波のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を示した図であり、図２３（ｂ）は、エアパック脈波のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を示した図である。 図２４（ａ）は、試験例６において、指尖容積脈波の周波数変動を示した図であり、図２４（ｂ）は、指尖容積脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図である。図２４（ｃ）は、指尖容積脈のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を示した図である。 図２５（ａ）は、試験例６のエアパック脈波の原波形を示し、図２５（ｂ）はその微分波形を示す図である。 図２６（ａ）は、図２５（ａ）のエアパック脈波の原波形から求めたパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形であり、図２６（ｂ）は、図２５（ｂ）のエアパック脈波の微分波形から求めたパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形であり、図２６（ｃ）は、図２６（ｂ）の傾き時系列波形の微分波形を示す図である。 図２７は、試験例６において加振機により加振した際の加振波形を示した図である。

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る生体信号測定装置１を組み込んだ自動車用のシート５００の外観を示した図である。この図に示したように、生体信号測定装置１は、シートバック部５１０に組み込まれて用いられる。

生体信号測定装置１は、エアクッションユニット１００と、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０と、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０とを有して構成されている。エアクッションユニット１００は、収容体１５と、該収容体１５に収容した２つのエアクッション１０を備えて構成される。各エアクッション１０は、図３及び図４に示したように、表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とが積層されて構成され、収容体１５の左右にそれぞれ配置される。表側エアクッション１１は、３つの小空気袋１１１が縦方向に連接されている一方、そのそれぞれは空気の流通がないように形成されている。各小空気袋１１１内には、復元力付与部材としての三次元立体編物１１２が配置されている。
裏側エアクッション１２は、３つの小空気袋１１１を連接してなる表側エアクッション１１の全長と同じ長さの大空気袋１２１とこの大空気袋１２１内に収容される復元力付与部材としての三次元立体編物１２２とを備えて構成される(図４参照）。表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とは、長手方向に沿った一方の側縁同士が接合され、接合された側縁を中心にして２つ折りにされて、相互に重ね合わせられて用いられる(図３（ｄ）及び図４参照)。

本実施形態では、このように表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とが相互に重ね合わせられたエアクッション１０が左右に配置される。左右に配置することにより、着座者の背への当たりが左右均等になり、違和感を感じにくくなる。また、左右の表側エアクッション１１，１１のいずれか一方を構成するいずれかの小空気袋１１１にセンサ取付チューブ１１１ａが設けられ、その内側に空気圧変動を測定するセンサ１１１ｂが固定されている。なお、センサ取付チューブ１１１ａは密閉されている。裏側エアクッション１２を構成する大空気袋１２１にセンサを配設することもできるが、容量の大きい空気袋に設けると、脈波による空気圧変動が吸収されてしまう場合があるため、小空気袋１１１に設けることが好ましい。但し、図４に示したように、予め、大空気袋１２１に取付チューブ１２１ａを設けその部位にセンサを配設しておき、必要に応じて、大空気袋１２１の空気圧変動を測定することで、小空気袋１１１の測定結果の検証に利用できるようにしておいてもよい。小空気袋１１１は、このような生体信号による空気圧変動に敏感に反応させるために、大きさは、幅４０〜１００ｍｍ、長さ１２０〜２００ｍｍの範囲が好ましい。小空気袋１１１の素材は限定されるものではないが、例えば、ポリウレタンエラストマー（例えば、シーダム株式会社製、品番「ＤＵＳ６０５−ＣＤＲ」）からなるシートを用いて形成することができる。センサ１１１ｂとしては、小空気袋１１１内の空気圧を測定できるものであればよく、例えば、コンデンサ型マイクロフォンセンサを用いることができる。

大空気袋１２１の大きさ及び小空気袋１１１を３つ連接した場合の全体の大きさとしては、自動車のシート５００のシートバック部５１０に用いる場合、幅４０〜１００ｍｍ、全長４００〜６００ｍｍの範囲とすることが好ましい。長さが短い場合、シートバック部５１０において、着座者が、腰部付近の一部分のみに異物感を感じるため、４００ｍｍ以上の長さとして、できるだけ、着座者の背全体に対応させることが好ましい。
なお、本実施形態では、エアクッション１０を表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とを相互に重ね合わせて構成しているが、表側エアクッション１１のみから構成することも可能である。

空気圧変動を検出するセンサ１１１ｂは、本実施形態では、着座者の左側に配置されるエアクッション１０を構成する表側エアクッション１１の中央の小空気袋１１１に設けている。この小空気袋１１１の位置は、着座者の背部の大動脈（特に、「下向大動脈」）の脈波を検知可能な領域に相当する。背部の大動脈の脈波を検知可能な領域は、着座者の体格により一律ではないが、身長１５８ｃｍの日本人女性から身長１８５ｃｍの日本人男性までの様々な体格の被験者２０名で測定したところ、該小空気袋１１１（幅６０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ）をシートバック部５１０の中心寄りの側縁と下縁の交差部Ｐ(図２及び図３参照）が、シートクッション部５２０の上面からシートバック部５１０の表面に沿った長さＬ：２２０ｍｍ、シートバック部５１０の中心からの距離Ｍ：８０ｍｍとなるように設定したところ、上記全ての被験者において大動脈の脈波を検知できた。小空気袋１１１の大きさが、幅４０〜１００ｍｍ、長さ１２０〜２００ｍｍの範囲の場合、交差部Ｐの位置を、シートクッション部５２０の上面からシートバック部５１０の表面に沿った長さで１５０〜２８０ｍｍ、シートバック部５１０の中心から６０〜１２０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

上記した２つのエアクッション１０をシートバック部５１０において容易に所定の位置に設定できるようにユニット化しておくことが好ましい。従って、図２〜図４に示したような収容体１５にエアクッション１０を装填したエアクッションユニット１００として構成とすることが好ましい。収容体１５は、両側にエアクッション１０を収容する袋状のエアクッション収容部１５１を有し、２つのエアクッション収容部１５１間に接続部１５２を有している。

２つのエアクッション収容部１５１には、それぞれエアクッション１０が挿入される。また、エアクッション収容部１５１には、エアクッション１０とほぼ同じ大きさの三次元立体編物４０を、エアクッション１０の裏側エアクッション１２の背面側に重ねて挿入することが好ましい（図３（ｄ）参照）。三次元立体編物４０を配置することにより、シートバック部５１０を通じて人体側に入力される振動を除振する効果がより高くなる。

接続部１５２は、２つのエアクッション部１５１を所定間隔をおいて支持できるものであればよく、幅６０〜１２０ｍｍ程度で形成される。接続部１５２も、袋状に形成し、その内部に三次元立体編物４５を挿入することが好ましい(図３（ｄ）及び図４参照）。これにより、該接続部１５２を通じて入力される振動も、該三次元立体編物４５を挿入することにより効果的に除振できる。

なお、上記したように、小空気袋１１１は、例えば、ポリウレタンエラストマー（例えば、シーダム株式会社製、品番「ＤＵＳ６０５−ＣＤＲ」）からなるシートを用いて形成されるが、裏側クッション材１２を形成する大空気袋１２１及び収容体１５も、同じ素材を用いて形成することが好ましい。また、小空気袋１１１、大空気袋１２１、エアクッション収容部１５１及び接続部１５２内に装填される各三次元立体編物は、例えば、特開２００２−３３１６０３号公報に開示されているように、互いに離間して配置された一対のグランド編地と、該一対のグランド編地間を往復して両者を結合する多数の連結糸とを有する立体的な三次元構造となった編地である。

一方のグランド編地は、例えば、単繊維を撚った糸から、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織（細目）によって形成され、他方のグランド編地は、例えば、短繊維を撚った糸から、ハニカム状（六角形）のメッシュを有する編み目構造に形成されている。もちろん、この編地組織は任意であり、細目組織やハニカム状以外の編地組織を採用することもできるし、両者とも細目組織を採用するなど、その組み合わせも任意である。連結糸は、一方のグランド編地と他方のグランド編地とが所定の間隔を保持するように、２つのグランド編地間に編み込んだものである。このような三次元立体編物としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。なお、各三次元立体編物は、必要に応じて複数枚積層して用いることもできる。

（１）製品番号：４９０７６Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・３００デシテックス／２８８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と７００デシテックス／１９２ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸との撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（２）製品番号：４９０１３Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（３）製品番号：６９０３０Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１４４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１４４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（４）旭化成せんい（株）製の製品番号：Ｔ２４０５３ＡＹ５−１Ｓ

第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０と第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０とは、シートバック部５１０の表皮部材とエアクッション１０を収容した収容体１５（エアクッションユニット１００）との間に配設され、２つのエアクッション１０の全長に相当する長さを有し、２つのエアクッション１０の頂部間の長さに相当する幅を有している。従って、長さが４００〜６００ｍｍ、幅が２５０〜３５０ｍｍ程度の大きさのものを用いることが好ましい。これにより、２つのエアクッション１０が共に覆われるため、２つのエアクッション１０の凹凸を感じにくくなる。

第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０は、平板状に形成されたビーズ発泡体と、その外面に貼着される被覆材とから構成されている。ビーズ発泡体としては、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンのいずれか少なくとも一つを含む樹脂のビーズ法による発泡成形体が用いられる。なお、発泡倍率は任意であり限定されるものではない。被覆材は、ビーズ発泡体の外面に接着により貼着され、高い伸度と回復率を有する素材であり、好ましくは、伸度２００％以上、１００％伸長時の回復率が８０％以上である弾性繊維不織布が用いられる。例えば、特開２００７−９２２１７号公報に開示された熱可塑性エラストマー弾性繊維が相互に溶融接着された不織布を用いることができる。具体的には、ＫＢセーレン（株）製、商品名「エスパンシオーネ」を用いることができる。

第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０は、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０と同様にビーズ発泡体を備えて構成されるが、その外面を覆う被覆材としては、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０において用いた弾性繊維不織布よりも伸縮性の小さい素材、例えば、熱可塑性ポリエステルからなる不織布が用いられる。具体的には、帝人（株）製のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維（１１００ｄｔｅｘ）から形成した２軸織物（縦：２０本／ｉｎｃｈ、横：２０本／ｉｎｃｈ）を用いることができる。

第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０と第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０とを積層する順序は限定されるものではないが、シートバック部５１０の表皮部材５１１に近い側に、弾性の高い第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を配設することが好ましい。また、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０を構成するビーズ発泡体は、厚さ約５〜６ｍｍ程度とし、その外面に、厚さ約１ｍｍ以下の上記した弾性繊維不織布や熱可塑性ポリエステルからなる不織布を貼着して形成される。なお、本実施形態では、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０の表皮部材５１１に対向する面、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０のエアクッションユニット１００に対向する面に、それぞれＰＥＮフィルムなどのポリエステルフィルムを貼着している。これにより、生体信号の伝達性が向上する。

本実施形態において人体支持手段を構成するシート５００のシートバック部５１０は、表皮部材５１１と該表皮部材５１１の背面側に配設されるクッション支持部材５１２とを備えてなり、該表皮部材５１１とクッション支持部材５１２との間にエアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００）と第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０が組み込まれる。この際、クッション支持部材５１２側にまずエアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００）が配置され、その表面側に第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０が、さらにその表面側に第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０が配置された上で、表皮部材５１１により被覆される。なお、クッション支持部材５１２は、例えば、三次元立体編物をシートバック部５１０の左右一対のサイドフレームの後端縁間に張って形成することもできるし、合成樹脂板から形成することもできる。表皮部材５１１は、例えば、三次元立体編物、合成皮革、皮革、あるいはこれらの積層体などを左右一対のサイドフレームの前縁間に張って設けることができる。

このように、本実施形態においては、表皮部材５１１の裏面側に所定の大きさの第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０が積層して配置され、さらにその後方に左右一対のエアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００）が配置される構成であるため、着座者が背にエアクッション１０の凹凸を感じることなくなり、生体信号を測定するためのエアクッション１０を有する構成でありながら、座り心地が向上する。

(試験例１)
（静荷重特性）
図６に示したように、測定盤上に、エアクッション１０を保持した収容体１５(エアクッションユニット１００）のみを単独で置いた場合（図７の「エアパック」のデータ）、エアクッション１０を保持した収容体１５(エアクッションユニット１００）上に第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を積層した場合（図７の「Ａ＋エアパック」のデータ）、エアクッション１０を保持した収容体１５(エアクッションユニット１００）上に第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０を積層した場合（図７の「Ｂ＋エアパック」のデータ）、及び、エアクッション１０を保持した収容体１５(エアクッションユニット１００）上に第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０を積層し、さらにその上に第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を積層した場合（図７の「Ａ＋Ｂ＋エアパック」のデータ）について、センサ１１１ｂが付設された小空気袋１１１に対応する位置を、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧して荷重−たわみ特性を測定した。エアクッション１０の各空気袋１１１，１２１内に収容した三次元立体編物は、住江織物(株)製、製品番号４９０１３Ｄであり、各部位の主な寸法は、図５（ａ），（ｂ）に示したとおりであった。

その結果を図７に示す。収容体１５により保持されたエアクッション１０が、背部の大動脈の脈波によって生じる空気圧変動は、エアクッション１０を保持した収容体１５のみを単独で置いた場合（図７の「エアパック」）の荷重−たわみ特性に従うことになる。従って、この荷重−たわみ特性よりもバネ定数が高くなった場合には、エアクッション１０を保持した収容体１５を直接表皮部材５１１の裏面側に配置した場合よりも大動脈の脈波の感度が鈍ることになる。そこで、各荷重−たわみ特性から得られるバネ定数を比較すると、第１又は第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０のいずれかのみを、エアクッションユニット１００（エアクッション１０を保持した収容体１５）と積層した場合（図７の「Ａ＋エアパック」，「Ｂ＋エアパック」）よりも、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０の両方を積層した場合（図７の「Ａ＋Ｂ＋エアパック」）の方が、エアクッションユニット１００（エアクッション１０を保持した収容体１５）のみを単独で置いて測定した場合のバネ定数に近いことがわかる。従って、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０を両方とも積層して用いた場合には、これらをエアクッション１０に積層しているにも拘わらず、脈波をほとんど減衰させずに伝達できると共に、エアクッション１０を単体で用いた場合のように異物感も感じることが少なくなる。

なお、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０のみを複数枚積層した場合、あるいは、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０のみを複数枚積層した場合には、それぞれ、図７の「Ａ＋エアパック」のデータ、「Ｂ＋エアパック」のデータとあまり変わらない結果となったことから、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０と第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０とはバネ定数の異なる構成とし、それらを重ね合わせることが好ましい。図７の実験結果から、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０のバネ定数が第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０のバネ定数の１．１〜１．４倍の範囲とすることが好ましい。この特性は、上記したように、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０は、相対的に伸縮性の高い弾性繊維不織布で被覆し、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０は、相対的に伸縮性の小さい不織布で被覆することにより付与される。また、エアクッション１０を保持した収容体１５上に第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０を積層し、さらにその上に第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を積層した場合（図７の「Ａ＋Ｂ＋エアパック」）のバネ定数は、エアクッション１０のみのバネ定数に相当する図７の「エアパック」で示されたバネ定数の０．８〜１．２倍の範囲となるようにすることが好ましい。

（試験例２）
（外乱振動の影響）
図８に示したように、加振機の加振台上に、エアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００，試験例１のものと同じ構造、サイズ）を載置し、そのさらに上面に、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０と第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を順に積層したもの（図８では、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０と第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を重ね合わせたものを「緩衝材」として表示）について（図７の「Ａ＋Ｂ＋エアパック」と同じ形態）、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０上に２ｋｇの重りを載せ、振幅１ｍｍで１．０Ｈｚ〜１０Ｈｚまで、０．５Ｈｚ刻みで加振した（試験例２−Ａ）。また、エアクッション１０を保持した収容体１５に代えて、小空気袋１１１を一つ加振台上に配置し、その上に、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０と第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を順に積層し、さらに、２ｋｇの重りを載せて同様に加振した（比較例２−Ａ）。なお、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０の表皮部材５１１に対向する面、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０のエアクッションユニット１００に対向する面には、それぞれＰＥＮフィルムが貼着されている。そして、それぞれについて小空気袋１１１のに設けたセンサ１１１ｂ（コンデンサ型マイクロフォンセンサ）の出力電圧を測定した。その結果を図９〜図１３に示す。

図９〜図１３から、試験例２−Ａの場合には、１．０Ｈｚ〜１０Ｈｚまでのいずれの周波数においても、出力電圧の変化がほとんどないのに対し、比較例２−Ａの場合には、試験例２−Ａよりも相対的に出力電圧の変化が大きい。従って、試験例２−Ａの構成とすることにより、シートバック部５１０からの外部振動の出力電圧への影響が極めて小さくなる。その一方、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０側から入力される生体信号は、後述の試験例３のようにセンサ１１１ｂにより出力電圧の変化として捉えることができる。

（試験例３）
（外乱振動の影響と生体信号の検出）
図１４（ａ）に示したように、加振機の加振台上に、シートバック部５１０におけるクッション支持部材５１２に相当する三次元立体編物（３Ｄネット）、エアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００，試験例１のものと同じ構造、サイズ）、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０、シートバック部５１０における表皮部材５１１に相当する三次元立体編物（３Ｄネット）を順に積層し、その上に２ｋｇの重りを載せ、振幅１ｍｍで、大動脈の脈波の周波数に近い１．０Ｈｚ、１．５Ｈｚ、２．０Ｈｚで加振した。図１４（ａ）は、クッション支持部材５１２側から振動を入力するようにして、本実施形態の生体信号測定装置１をシートバック部５１０に実際に組み込んだ際に受ける外乱振動の影響を調べるものである。

一方、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）と逆の順序で配置している。すなわち、シートバック部５１０における表皮部材５１１に相当する三次元立体編物（３Ｄネット）、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０、エアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００，試験例１のものと同じ構造、サイズ）、クッション支持部材５１２に相当する三次元立体編物（３Ｄネット）の順で積層している。この状態で加振することにより、表皮部材５１１側から入力される背部の大動脈の脈波の検出感度を調べることができる。なお、重りを２ｋｇにしたのは、人が着座した際に、腰部からエアクッションユニット１００が配設されているシートバック部５１０にかかる荷重が、直径９８ｍｍの面積で２ｋｇに相当するためである。

結果を図１５〜図１７に示す。図において、「エアパック外乱模擬」が図１４（ａ）の結果であり、「エアパック生体信号模擬」が図１４（ｂ）の結果である。また、加振機の入力波形も併せて示す。これらの図から、「エアパック外乱模擬」は、振幅がほとんどない直線に近い状態であり、外乱振動はほとんど除去されることがわかる。逆に、「エアパック生体信号模擬」は、入力波形よりも増幅していることがわかる。このことから、本実施形態の構成によれば、乗車時のような外乱振動が入力される動的条件下においても、１．０Ｈｚ〜２．０Ｈｚ付近の大動脈の脈波を、外乱振動に埋もれさせることなく、確実に検出できると言える。

(試験例４）
（生体信号の測定）
図２に示したように、シート５００のシートバック部５１０に、上記実施形態で説明したエアクッション１０を保持した収容体１５（エアクッションユニット１００，試験例１のものと同じ構造、サイズ）、第２のビーズ発泡樹脂弾性部材３０、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材２０を順に収容した。なお、このシートバック部５１０に使用した表皮部材５１１は、三次元立体編物である（住江織物(株)製、製品番号４９０１３Ｄ）。また、センサ１１１ｂを備えた、着座者の左側のエアクッション１０を構成する中央の小空気袋１１１（幅６０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ）のシートバック部５１０の中心寄りの側縁と下縁の交差部Ｐが、シートクッション部５２０の上面からシートバック部５１０の表面に沿った長さで２２０ｍｍ、シートバック部５１０の中心から８０ｍｍとなるようにシートバック部５１０に組み込んだ。そして、上記小空気袋１１１のセンサ１１１ｂからの電気信号を測定して得られる空気圧変動をもとに人の状態を分析するコンピュータからなる状態分析手段６０を配置し（図１参照）、２０歳代から４０歳代の日本人男性５名をそれぞれシート５００に着座させ、背部の大動脈の脈波を採取した。また、各被験者には指尖容積脈波計（(株)アムコ製、フィンガークリッププローブ ＳＲ−５Ｃ）を装着し、指尖容積脈波も測定した。

図１８は、５名の被験者の背部の大動脈脈波（エアパック脈波）と指尖容積脈波の時系列波形であり、図１９はそれぞれの周波数分析結果を示す。これらの図から、エアパック脈波と指尖容積脈波の周波数が一致し、エアパック脈波においても、指尖容積脈波の場合と同様に、第３高調波成分まで精度よく捉えられていることがわかる。厚さ５〜６ｍｍ程度の薄い第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０は、質量が小さいと共に、弾性の異なる被覆材をそれぞれビーズ発泡体に被覆しており、これらのバネ定数を利用して増幅しているため、ビーズ発泡体の気泡（バブル）が音波を吸収しにくい。そして、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０の積層体は、固有振動数が１Ｈｚ近傍となっていると考えられ、エアパック脈波を減衰しにくいと考えられる。

(試験例５)
（静的着座状態での状態判定）
試験例４のシート５００に３０歳代の健康な日本人男性を着座させ、１時間の居眠り検知実験を行った。この被験者には、試験例４と同じ指尖容積脈波計を装着して指尖容積脈波を測定すると共に、簡易脳波計（フューテックエレクトロニクス(株)、ＦＭ−５１５Ａ）を装着して脳波の測定も行った。

図２０は、指尖容積脈波の周波数変動、エアパック脈波の周波数変動、センサ１１１ｂの電気信号から抽出した呼吸成分の周波数変動を示した図であるが、３つの周波数変動がよく一致していることがわかる。図中、９００秒以降において、３つの周波数変動がいずれも減少傾向を示しているが、これは、９００秒から閉眼させたことに伴う眠気によるものと考えられる。

図２１は、簡易脳波計から計測されたα波、β波、θ波の分布率を示す。９００秒の閉眼直後からα波、θ波が上昇し、β波は下降している。これは、閉眼による効果でリラックス状態に誘導されたものと判断される。そして１２００秒付近でα波の分布率が低下し、θ波の分布率が上昇していることから睡眠に入ったと判断される。

図２２（ａ）は、指尖容積脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図であり、図２２（ｂ）は、エアパック脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図である。ＬＦ／ＨＦ成分は、交感神経活動の状態を示す指標であり、ＨＦ成分は、副交感神経活動の指標である。図２２（ａ）では、指尖容積脈波のＨＦ成分は９００秒を境に上昇し、ＬＦ／ＨＦ成分は下降傾向になっていることから、睡眠状態に移行していることが捉えられているが、図２２（ｂ）のエアパック脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分が同様の傾向を示しており、エアパック脈波から自律神経の変動の様子が捉えられることがわかる。また、図中、１９００秒、２４００秒、３１００秒における特徴的なピークは、図２１のβ波の分布率の一時的な上昇とも一致している。

図２３（ａ），（ｂ）は、指尖容積脈波とエアパック脈波のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を示した図である。

なお、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形の算出は、本出願人が特開２００４−３４４６１２において提案した手法を利用したものである。具体的には、小空気袋１１１のセンサ１１１ｂからの電気信号をコンピュータからなる状態分析手段６０により受信する。状態分析手段６０には、パワー値傾き算出手段、最大リアプノフ指数傾き算出手段、入眠予兆判定手段等のコンピュータプログラムが設定されている。パワー値傾き算出手段は、センサ１１１ｂより受信した信号の時系列波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを求めると共に、パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める。より詳細には、センサ１１１ｂより受信した信号の時系列波形について、ＳａｖｉｔｚｋｙとＧｏｌａｙによる平滑化微分法により、極大値と極小値を求める。そして、５秒ごとに極大値と極小値を切り分け、それぞれの平均値を求める。求めた極大値と極小値のそれぞれの平均値の差の二乗をパワー値とし、このパワー値を５秒ごとにプロットし、パワー値の時系列波形を作る。この時系列波形からパワー値の大域的な変化を読み取るために、ある時間幅Ｔｗ（１８０秒）について最小二乗法でパワー値の傾きを求める。次に、オーバーラップ時間Ｔｌ（１６２秒）で次の時間幅Ｔｗを同様に計算して結果をプロットする。この計算（スライド計算）を順次繰り返して得られるのがパワー値の傾きの時系列波形となる。

最大リアプノフ指数傾き算出手段は、センサ１１１ｂより受信した信号の時系列波形から、最大リアプノフ指数の時系列データを求めると共に、最大リアプノフ指数の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める。すなわち、時系列波形をカオス解析して最大リアプノフ指数を算出した後、上記と同様に、平滑化微分によって極大値と極小値を求め、スライド計算することにより傾きの時系列波形を求める。

入眠予兆判定手段は、上記したパワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られる各傾き時系列波形を重ねた際に、２つの傾き時系列波形が逆位相の関係になっている波形を入眠予兆信号と判定する。好ましくは、２つの傾き時系列波形において、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じ、かつ、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となっている波形が生じているか否かを判定する。図２３（ａ），（ｂ）を見ると、いずれも約４００秒〜約４５０秒付近にこの入眠予兆信号があり、振幅が小さくなった１２００秒付近で入眠ポイントに入っている。従って、背部の大動脈の脈波から、指尖容積脈波と同様に入眠予兆を判定できることがわかる。

(試験例６)
（動的状態での状態判定）
試験例４のシート５００を加振機上にセットし、３０歳代の健康な日本人男性を着座させ、３０分間の居眠り検知実験を行った。この実験の際の加振波形は、小型ミニバンで車道を６０ｋｍ／ｈにて走行中の加速度データを半分に圧縮した図２７に示した波形である。また、試験例５と同様に、９００秒から閉眼させて行った。この被験者には、試験例４と同じ指尖容積脈波計を装着して指尖容積脈波も測定した。

図２４（ａ）は、指尖容積脈波の周波数変動を示した図であり、閉眼させた９００秒以降、大きく減少していることがわかる。図２４（ｂ）は、指尖容積脈波のＨＦ成分、ＬＦ／ＨＦ成分の時系列変動を示す図である。図２４（ｂ）では、指尖容積脈波のＨＦ成分は９００秒を境に上昇し、ＬＦ／ＨＦ成分は下降傾向になっていることから、睡眠状態に移行していることが捉えられている。また、ＬＦ／ＨＦ成分において、下降傾向を示した後に１２００秒の手前で最初に現れた特徴的なピークは入眠予兆現象と考えられる。図２４（ｃ）は、試験例４と同様の計算手法で求めた指尖容積脈のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を示した図である。図２４（ｃ）では、９００秒〜１２００秒の間に、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じ、かつ、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となっている波形があり、この時点で入眠予兆現象が生じていたことがわかる。

一方、図２５（ａ）はエアパック脈波の原波形を示し、このエアパック脈波の原波形から、パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段によって求めたパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形が図２６（ａ）である。図２４（ａ）〜（ｃ）で示した指尖容積脈波の解析結果によれば、上記のように９００秒〜１２００秒の間で入眠予兆現象が生じていたと考えられるが、図２６（ａ）のエアパック脈波のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形では、９００秒〜１２００秒の間で入眠予兆現象の特徴的波形が生じているか否かが明確ではない。

そこで、状態分析手段６０には、センサ１１１ｂから得られる出力信号の時系列波形（原波形）を微分して微分波形を求める微分波形算出手段を有する構成とすることが好ましく、さらには、パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られたパワー値傾きの時系列波形及び最大リアプノフ指数傾きの時系列波形をさらに微分し、それぞれの傾き時系列波形の微分波形を求める傾き時系列微分波形算出手段を有する構成とすることがより好ましい。

微分波形算出手段は、図２５（ｂ）に示したように、エアパック脈波の原波形を微分した微分波形を求める。パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段は、このエアパック脈波微分波形を用いて、パワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形を図２６（ｂ）のように求める。図２６（ｂ）によれば、９００秒〜１２００秒間において、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じ、かつ、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となっている波形があることがわかる。

傾き時系列微分波形算出手段は、図２６（ｂ）のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形をさらに微分し、図２６（ｃ）に示した波形を求める。図２６（ｃ）によれば、図２６（ｂ）に残っていた高周波の信号の影響をより低減でき、図２４（ｃ）に示した指尖容積脈波のパワー値及び最大リアプノフ指数の傾き時系列波形により近づき、動的状態において、エアパック脈波を利用した状態判定をより正確に行うことができることがわかる。

ここで、図２５（ｂ）の微分波形は、図２５（ａ）に示した原波形を、微分波形算出手段により１階微分して得たデータである。また、図２６（ｃ）の微分波形は、図２６（ｂ）のパワー値及び最大リアプノフ指数の各傾き時系列波形を、傾き時系列微分波形算出手段により１階微分して得たデータである。すなわち、微分対象の原波形又は傾き時系列波形をいずれも１階微分して得たものであるが、微分波形算出手段及び傾き時系列微分波形算出手段のいずれにおいても、２階微分して微分波形を求めるようにしてもよい。微分処理すると、微分対象の原波形又は傾き時系列波形の高周波成分が強調され、それにより、末梢の脈波である指尖容積脈波の時系列波形に近似してくるが、１階微分と２階微分とでは強調の程度が異なるため、脈波の原波形の形やそれに含有される高周波成分のレベルにより、いずれの結果が指尖容積脈波の時系列波形に近似するかは一概には言えず個人差がある。すなわち、微分波形算出手段及び傾き時系列微分波形算出手段のいずれにおいても１階微分を行うと指尖容積脈波の時系列波形に近似する場合（人）、微分波形算出手段及び傾き時系列微分波形算出手段のいずれにおいても２階微分を行うと指尖容積脈波の時系列波形に近似する場合（人）、微分波形算出手段及び傾き時系列微分波形算出手段のいずれか一方を１階微分、他方を２階微分で計算処理すると指尖容積脈波の時系列波形に近似する場合（人）がある。そこで、いずれで計算処理すると指尖容積脈波の時系列波形に近似するかは、例えば、当初の数日間は、自動車に乗る度に、１階微分及び２階微分の両方の計算結果を用いて処理し、そのデータを予め記憶しておいた指尖容積脈波の時系列波形と比較して、該指尖容積脈波の時系列波形により近似する傾向を算出できる組み合わせを微分波形算出手段及び傾き時系列微分波形算出手段に自動設定できるニューラルネットワークを用いた学習機能を持たせることが好ましい。

なお、上記実施形態においては、人体支持手段として自動車用のシートにエアクッション１０、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材２０，３０を組み込んでいるが、人体支持手段としては、ベッドなどの寝具、病院設備における診断用の椅子等に組み込むこともできる。

１ 生体信号測定装置
１０ エアクッション
１１ 表側エアクッション
１１１ 小空気袋
１１１ｂ センサ
１１２ 三次元立体編物
１２ 裏側エアクッション
１２１ 大空気袋
１２２ 三次元立体編物
１５ 収容体
１００ エアクッションユニット
２０ 第１のビーズ発泡樹脂弾性部材
３０ 第２のビーズ発泡樹脂弾性部材
４０，４５ 三次元立体編物
６０ 状態分析手段
５００ シート
５１０ シートバック部
５１１ 表皮部材
５１２ クッション支持部材
５２０ シートクッション部

Claims (15)

1. 空気袋を備えたエアクッションと、荷重変動に伴う前記空気袋の空気圧変動を検出するセンサとを備えてなり、前記エアクッションを、人体支持手段における、少なくとも人の腰部付近を支持する部位の表皮部材と該表皮部材の裏面側に配設されるクッション支持部材との間に組み込み、人の状態を分析する状態分析手段に前記センサの出力信号を送信する生体信号測定装置であって、
   前記表皮部材と前記エアクッションとの間に、前記エアクッションを被覆する大きさを備えたビーズ発泡樹脂弾性部材が配置され、
   前記ビーズ発泡樹脂弾性部材は、第１のビーズ発泡樹脂弾性部材と第２のビーズ発泡樹脂弾性部材とが積層されてなり、前記第１のビーズ発泡樹脂弾性部材及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、いずれも、ビーズ発泡体と該ビーズ発泡体の外面を被覆する被覆材とからなり、
   前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、いずれか一方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材が、熱可塑性エラストマー弾性繊維を相互に溶融接着して形成された弾性繊維不織布であり、他方のビーズ発泡樹脂弾性部材を構成するビーズ発泡体を被覆する被覆材が、前記弾性繊維不織布よりも伸縮性が小さい熱可塑性ポリエステルかなる不織布であることを特徴とする生体信号測定装置。
2. さらに、前記第１のビーズ発泡樹脂弾性部材の表面及び前記第２のビーズ発泡樹脂弾性部材の裏面に、それぞれポリエステルフィルムが貼着されていることを特徴とする請求項１記載の生体信号測定装置。
3. 測定盤上に置いた前記エアクッション上にそれぞれ配置して、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が、前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材のいずれも、前記エアクッションのみを直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数よりも高く、いずれか一方のビーズ発泡樹脂弾性部材のバネ定数が他方のビーズ発泡樹脂弾性部材のバネ定数の１．１〜１．４倍の範囲であり、かつ、第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材を積層して測定盤上に置いた前記エアクッション上に配置して、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が前記エアクッションのみのバネ定数０．８〜１．２倍の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の生体信号測定装置。
4. 前記エアクッションの空気袋内に、三次元立体編物が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の生体信号測定装置。
5. 前記エアクッションは、所定の長さを有し、長さ方向に連接される一方、隣接するもの同士で空気の流通がない複数の小空気袋と、その各小空気袋内に配置される三次元立体編物とを備えてなり、前記小空気袋のいずれかの空気圧変動を測定する構成であることを特徴とする請求項４記載の生体信号測定装置。
6. 前記エアクッションは、所定の長さを有し、少なくとも２つ重ね合わせて用いられ、そのうち、人体支持手段の表皮部材側に配置される表側エアクッションは、長さ方向に連接される一方、隣接するもの同士で空気の流通がない複数の小空気袋と、その各小空気袋内に配置される三次元立体編物とを備えてなり、前記小空気袋のいずれかの空気圧変動を測定する構成であることを特徴とする請求項４記載の生体信号測定装置。
7. 前記空気圧変動を測定する小空気袋は、前記複数の小空気袋のうち、背部の大動脈の脈波を検知可能な領域に位置する小空気袋であることを特徴とする請求項５又は６記載の生体信号測定装置。
8. 前記人体支持手段は、シートクッション部とシートバック部とを備えたシートであり、前記エアクッションは、前記シートバック部の上下方向に沿って配置され、前記空気圧変動を測定する小空気袋は、幅４０〜１００ｍｍ、長さ１２０〜２００ｍｍであり、該小空気袋のシートバック部の中心寄りの側縁と下縁の交差部が、シートクッション部の上面からシートバック部の表面に沿った長さで１５０〜２８０ｍｍの範囲、シートバック部の中心から６０〜１２０ｍｍの範囲となるように設けられることを特徴とする請求項５又は６記載の生体信号測定装置。
9. 前記エアクッションは、シートバック部の中心を挟んで左右に対象位置に２つ設けられ、そのうちの一方のエアクッションにおける小空気袋の空気圧変動を測定することを特徴とする請求項８記載の生体信号測定装置。
10. 前記各エアクッションは、幅４０〜１００ｍｍ、全長４００〜６００ｍｍであり、
    幅６０〜１２０ｍｍの接続部とその両側に設けられたクッション収容部を備えた収容体の該各クッション収容部に前記各エアクッションが収容されてユニット化されていることを特徴とする請求項９記載の生体信号測定装置。
11. 前記第１及び第２のビーズ発泡樹脂弾性部材は、幅が前記２つのエアクッションの頂部間の長さ以上であることを特徴とする請求項９又は１０記載の生体信号測定装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１に記載の生体信号測定装置と、
    前記生体信号測定装置のエアクッションの空気圧変動を検出するセンサの出力信号から、前記人体支持手段により支持されている人の状態を分析する状態分析手段と
    を具備する生体状態分析システム。
13. 前記状態分析手段が、前記生体信号測定装置のセンサより得られる出力信号の時系列波形の各周期のピーク値から、所定時間範囲ごとに上限側のピーク値と下限側のピーク値との差を算出し、この差をパワー値とし、パワー値の時系列データを求めると共に、パワー値の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求めるパワー値傾き算出手段と、
    前記生体信号測定装置のセンサより得られる出力信号の時系列波形から、最大リアプノフ指数の時系列データを求めると共に、最大リアプノフ指数の所定時間範囲における時間軸に対する傾きを、所定回数スライド計算して求める最大リアプノフ指数傾き算出手段と、
    前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られる各傾き時系列波形を重ねた際に、２つの傾き時系列波形が逆位相の関係になっている波形を入眠予兆信号と判定する入眠予兆判定手段と
    を具備することを特徴とする請求項１２記載の生体状態分析システム。
14. 前記状態分析手段が、前記生体信号測定装置のセンサから得られる出力信号の時系列波形を微分して微分波形を求める微分波形算出手段をさらに有し、前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段は、前記微分波形算出手段により得られた微分波形からパワー値傾き及び最大リアプノフ指数傾きを算出することを特徴とする請求項１３記載の生体状態分析システム。
15. 前記状態分析手段が、前記パワー値傾き算出手段及び最大リアプノフ指数傾き算出手段により得られたパワー値傾きの時系列波形及び最大リアプノフ指数傾きの時系列波形を微分し、それぞれの傾き時系列波形の微分波形を求める傾き時系列微分波形算出手段をさらに有することを特徴とする請求項１４記載の生体状態分析システム。

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