WO2022003993A1 - 計測装置、及び当該計測装置を有する車両用シート - Google Patents

計測装置、及び当該計測装置を有する車両用シート Download PDF

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differential pressure
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pressure sensor
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順二 尾下
隆夫 渋谷
栄 茂木
裕城 堀内
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Taiyo Yuden Co Ltd
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/02—Measuring force or stress, in general by hydraulic or pneumatic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for measuring differential pressure and a vehicle seat having the measuring device.
  • Patent Document 1 shows a technique for measuring a vital signal on a bed or the like using a piezoelectric element, but this technique cannot be appropriately measured if there is body movement or other disturbance vibration.
  • the measuring device according to the present technology is mounted on an automobile and traveled, the vital signal cannot be detected due to the saturation of the signal as shown in FIG. 1 due to road noise or the like.
  • the vertical axis represents the signal amplitude [V]
  • the horizontal axis represents time.
  • the signal is not saturated when stopped, but the output signal of the measuring device is saturated during traveling.
  • one pressure fluctuation signal deriving means pays attention to the problem that the output signal of the pressure sensor is saturated due to the road noise during traveling and the biometric information at a minute level including the heartbeat signal cannot be detected.
  • a biometric information detection device is disclosed in which the pressure received in is transmitted by two filters having a predetermined transmission function and measured by a differential pressure sensor.
  • a container having a predetermined size is provided separately from the pressure fluctuation signal deriving means and the differential pressure sensor, and the overall size becomes large. Also, the adjustment of the actual container or tube to realize the predetermined transfer function becomes a problem.
  • an object of the present invention is, according to one aspect, to provide a novel technique for facilitating detection of a minute signal without signal saturation even in a noisy environment.
  • the measuring device has (A) a first bag-shaped member that receives a first vibration, (B) a second bag-shaped member that receives a second vibration, and (C) a first bag-shaped member. It has a differential pressure sensor that detects a differential pressure between a first pressure transmitted from the inside of the member and a second pressure transmitted from the inside of the second bag-shaped member.
  • FIG. 1 is a diagram for presenting a problem of the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an assumed example of the time change of the pressure received by the first pad.
  • FIG. 4 is a diagram showing an assumed example of the time change of the pressure received by the second pad.
  • FIG. 5 is a diagram showing an assumed example of a time change of the pressure detected by the piezoelectric element of the differential pressure sensor.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hypothetical example of a signal when the detected pressure is amplified by an amplifier.
  • FIG. 7 is a diagram showing a measurement example of the measuring device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for presenting a problem of the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an assumed example of the time change of the pressure received by the
  • FIG. 8 is a diagram showing an assumed example of the measurement result of the first pressure sensor when the active noise canceller is adopted.
  • FIG. 9 is a diagram showing an assumed example of the measurement result of the second pressure sensor when the active noise canceller is adopted.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a case where the signal of FIG. 8 is converted into an electric signal and amplified.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a case where the signal of FIG. 9 is converted into an electric signal, amplified, and converted into an opposite phase.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a signal obtained by adding the signal of FIG. 10 and the signal of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram showing an assumed example of the measurement result of the first pressure sensor when the noise is larger than that of FIG. FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a case where the signal of FIG. 13 is converted into an electric signal and amplified.
  • FIG. 15 is an external perspective view of the differential pressure sensor.
  • FIG. 16 is a perspective view of the differential pressure sensor when the upper lid is removed.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the differential pressure sensor.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the entire measuring device.
  • FIG. 19 is a perspective view of an automobile seat.
  • FIG. 20 is a diagram showing an arrangement example of a first case in which two pads are arranged side by side and brought close to each other.
  • FIG. 21 is a diagram showing an arrangement example of a case in which two pads are arranged so as to be in contact with each other vertically.
  • FIG. 20 is a diagram showing an arrangement example of a first case in which two pads are arranged side by side and brought close to each other.
  • FIG. 21 is a diagram showing an arrangement example of a case in which two pads are arranged
  • FIG. 22 is a diagram showing an arrangement example of a case in which two pads are arranged so as to be vertically separated from each other.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of a pad arrangement in which it is difficult to extract vital signals.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of a pad arrangement in which it is difficult to extract vital signals.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of the result of processing the output of the differential pressure sensor with a bandpass filter when traveling at 10 km / h.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of a pulse wave signal measured by attaching a pulse wave sensor to a fingertip.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 26.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example of the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 25.
  • FIG. 29 is a diagram showing an example of the result of processing the output of the differential pressure sensor with a bandpass filter when traveling at 30 km / h.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 29.
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of the result of processing the output of the differential pressure sensor with a bandpass filter when traveling at 50 km / h.
  • FIG. 32 is a diagram showing an example of the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 31.
  • FIG. 33 is a diagram showing an example of a mat for evaluating the separation distance of the pad.
  • FIG. 34 is a diagram showing a first pattern of pad arrangement.
  • FIG. 35 is a diagram showing a second pattern of pad arrangement.
  • FIG. 36 is a diagram showing a third pattern of pad arrangement.
  • FIG. 37 is a diagram showing an example of a signal output in the first pattern.
  • FIG. 38 is a diagram showing an example of a signal output in the second pattern.
  • FIG. 39 is a diagram showing an example of a signal output in the third pattern.
  • FIG. 40 is a diagram showing an example of a signal when the gain of the amplifier is lowered as compared with the case of FIG. 39.
  • FIG. 41 is a diagram showing an example of the result of processing the signal of FIG. 37 with a bandpass filter.
  • FIG. 42 is a diagram showing an example of the result of FFT for the signal of FIG. 41.
  • FIG. 43 is a diagram showing an example of the result of processing the signal of FIG. 38 with a bandpass filter.
  • FIG. 44 is a diagram showing an example of the result of FFT for the signal of FIG. 43.
  • FIG. 45 is a diagram showing an example of the result of processing the signal of FIG. 39 with a bandpass filter.
  • FIG. 46 is a diagram showing an example of the result of FFT for the signal of FIG. 45.
  • FIG. 47 is a diagram showing an example of the result of processing the signal of FIG. 40 with a bandpass filter.
  • FIG. 48 is a diagram showing an example of the result of FFT for the signal of FIG. 47.
  • FIG. 49 is a diagram for explaining how standard noise is transmitted.
  • FIG. 50 is a diagram showing a modified example of the pad size when dealing with noise from above.
  • FIG. 51 is a diagram showing a modified example of the tube when dealing with noise from above.
  • FIG. 52 is a diagram showing a modified example of the space in the differential pressure sensor when dealing with noise from above.
  • FIG. 53 is a diagram showing a modified example of the pad size when dealing with noise from below.
  • FIG. 54 is a diagram showing a modified example of the tube when dealing with noise from below.
  • FIG. 55 is a diagram showing a modified example of the space in the differential pressure sensor when dealing with noise from below.
  • FIG. 56 is a diagram showing a simplified cross-sectional view of a first modification of the seat.
  • FIG. 57 is a diagram showing a simplified cross-sectional view of a second modification of the seat.
  • FIG. 58 is a diagram showing a basic example of pad arrangement.
  • FIG. 59 is a diagram showing an example of pad arrangement using a plate.
  • FIG. 60 is a cross-sectional perspective view of a pad with a plate portion.
  • FIG. 61 is a diagram showing an example of pad arrangement using a pad with a plate portion.
  • FIG. 62 is a diagram showing another example of pad arrangement using a pad with a plate portion.
  • FIG. 63 is a diagram showing still another example of pad arrangement using a pad with a plate portion.
  • FIG. 64 is a diagram showing a configuration example in which a plate portion is attached to an integrated pad.
  • FIG. 65 is a diagram showing an arrangement example of an integrated pad with a plate portion.
  • FIG. 66 is a diagram showing an example of pad arrangement using a gap and a plate.
  • FIG. 67 is a diagram showing another example of pad arrangement using voids and plates.
  • FIG. 68 is a diagram showing still another example of pad arrangement using voids and plates.
  • FIG. 69 is a diagram showing a measurement result when the capacitance type differential pressure sensor is configured so as not to measure the differential pressure and the measurement is performed.
  • FIG. 70 is a diagram showing a measurement state of FIG. 69.
  • FIG. 71 is a diagram showing a measurement result when the measurement is performed by the capacitance type differential pressure sensor.
  • FIG. 72 is a diagram schematically showing an output mode of a measurement result when the measuring device is mounted on an automobile.
  • a measuring device for solving the above-mentioned problems.
  • This measuring device includes (a) a first bag-shaped member that receives the first vibration, (b) a second bag-shaped member that receives the second vibration, and (c) the inside of the first bag-shaped member. It has a differential pressure sensor that detects the differential pressure between the first pressure transmitted from the bag and the second pressure transmitted from the inside of the second bag-shaped member.
  • the first pressure due to the first vibration input via the first bag-shaped member and the second pressure due to the second vibration input via the second bag-shaped member can be measured appropriately. For example, if the same noise is on the first pressure and the second pressure, they are canceled by the structure of the differential pressure sensor, and if any of the bag-shaped members has a weak vibration of the object to be measured. , The weak signal corresponding to the weak vibration of the measured object can be detected without saturation.
  • the measuring device has (d) a first tube connecting between the first bag-shaped member and the differential pressure sensor, and (e) a second tube connecting between the second bag-shaped member and the differential pressure sensor. It may have 2 tubes further.
  • the differential pressure sensor can be arranged at a position away from the first and second bag-shaped members.
  • the position may be restricted so that the first bag-shaped member and the second bag-shaped member are arranged in close contact with each other or separated from each other so as to be overlapped with each other.
  • This is a more preferable configuration for measuring vital signals. That is, it is effective in canceling noise.
  • the bag-shaped member has a flat plate shape, it is easier to receive vibration, and if it is stacked, it can be arranged in a small space. Further, if it is installed on a seat cushion or the like, it becomes easy to apply the same load to both.
  • the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may not only be in close contact with each other, but may also be overlapped with a resin or the like sandwiched between them.
  • first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be arranged so as to be overlapped with each other in close contact with each other or separated from each other.
  • first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be stacked in layers, and other materials may be arranged between the two bag-shaped members. It may not be the case. It becomes easier to detect a weak signal. In this way, noise can be canceled more effectively.
  • first bag-shaped member and the second bag-shaped member are flat plates, and the first bag-shaped member and the second bag-shaped member are overlapped with each other so that the central portions of the flat plates are in close contact with each other or separated from each other. It may be integrated into. If integrated, there will be no deviation between the first bag-shaped member and the second bag-shaped member, so that the relative position change between the first bag-shaped member and the second bag-shaped member during use will occur. Will be able to prevent.
  • the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be in close contact with each other or may be arranged apart from each other.
  • a plate portion may be provided on at least a part of at least one of the edges of the first bag-shaped member and the second bag-shaped member. For example, even when it is embedded in a seat cushion for a vehicle, it is possible to suppress the sinking of the bag-shaped member due to a load, and it becomes easy to detect a weak signal. Subduction consumes energy and makes the signal weaker, but by preventing subduction, a stronger signal can be captured.
  • first bag-shaped member and the second bag-shaped member are integrated, and extend outward to at least a part of the outer periphery of the integrated first and second bag-shaped members.
  • the existing plate portion may be added. Even if one plate portion is provided on each of the two bag-shaped members instead of providing the plate portion on each bag-shaped member, the sinking of the bag-shaped member due to the load can be suppressed.
  • the resin may be added to the first bag-shaped member and the second bag-shaped member.
  • the resin may be added so as to cover at least one surface of the first bag-shaped member and the second bag-shaped member.
  • the resin can protect the bag-shaped member, regulate the position, and adjust the way vibration is transmitted.
  • a resin layer may be provided between the first bag-shaped member and the second bag-shaped member.
  • the differential pressure sensor may be a capacitance type differential pressure sensor, a piezo resistance type differential pressure sensor, or a differential transformer type differential pressure sensor. If the detection target detects a signal having a relatively large amplitude such as a body movement, various types of differential pressure sensors that have existed in the past can be adopted.
  • the differential pressure sensor has a first chamber communicating with the inside of the first bag-shaped member, a second chamber communicating with the inside of the second bag-shaped member, a first chamber, and a second chamber. It may be a differential pressure sensor having a diaphragm separated from the chamber and formed with a piezoelectric body. By adopting such a differential pressure sensor, even a weak signal such as a pulse wave can be detected without signal saturation due to noise.
  • the first bag-shaped member may be arranged closer to the object to be measured than the second bag-shaped member. By arranging one of the bag-shaped members near the object to be measured, it becomes easier to detect a weaker signal.
  • the measuring device may further include (d) a signal processing unit that processes a signal from a differential pressure sensor, and (e) an output unit that outputs an output signal of the signal processing unit to an external device. .. As a result, signal processing is appropriately performed for the weak signal to be detected.
  • the target of installation of the measuring device mentioned above is, for example, a vehicle seat such as an automobile. That is, the vehicle seat includes (f) a first bag-shaped member, (g) a second bag-shaped member, and (h) a first pressure transmitted from the inside of the first bag-shaped member. It has a differential pressure sensor that detects the differential pressure from the second pressure transmitted from the inside of the second bag-shaped member, and the first bag-shaped member is inside the portion where a predetermined part of the human body hits. It is arranged so as to be closer to a predetermined part of the human body than the bag-shaped member of 2.
  • the part of the human body that hits the predetermined part is mainly the seat part or the back part. If it is a sitting part, it is suitable for detecting pulse waves, pulses, or breathing from the arteries of the soles or hips, or from the movement of the human body surface, and if it is the back part, it is suitable from body movements or from the waist. Pulses, breaths, etc. can be detected from the movements of the arteries on the back and the surface of the human body.
  • first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be closely or separatedly overlapped and provided in the resin material of the portion where the predetermined part of the human body hits. By doing so, it becomes easier to cancel the noise and it becomes easier to detect a weak signal.
  • a member including the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be arranged in a groove or a recess that regulates the positions of the first bag-shaped member and the second bag-shaped member. ..
  • the first bag-shaped member and the second bag-shaped member are arranged so as to easily detect a weak signal while suppressing the positional deviation.
  • its road noise changes over time. At that time, if the bag-shaped members are displaced together in the horizontal direction or the vertical direction, the signals entering the two bag-shaped members tend to be different.
  • a plate wider than the area of the second bag-shaped member may be provided below the second bag-shaped member. This is because the plate suppresses the sinking of the first bag-shaped member and the second bag-shaped member due to the load of the human body and the attenuation of the weak signal.
  • a gap may be provided below the plate, or a gap may be provided between the second bag-shaped member and the plate. This is because the void suppresses disturbance vibration from below the void.
  • the part of the human body that hits a predetermined part may be made of effervescent resin. This protects the first bag-shaped member and makes it easier to receive a weak signal. It is also effective in terms of sitting comfort, that is, in terms of suppressing the discomfort of the buttocks when sitting.
  • the vehicle seat may also be adopted for the vehicle seat.
  • the differential pressure sensor is provided on the seat for the vehicle, the vital signal of the driver or the like can be detected. Therefore, by analyzing such vital signals and the like, it is possible to determine the stress and health condition of the driver, determine whether or not to continue driving, and take measures to change the mood. For example, if an abnormality is detected in a driver's vital signal or the like, the vehicle can be stopped in advance and an accident can be prevented by issuing a vehicle stop command to a control circuit that controls driving. In addition, if this vital signal or the like is recorded in the recorder, the health condition of the driver can be saved as data and can be provided as a police investigation or an insurance company investigation, which is useful for investigating the cause of an accident and preventing an accident.
  • FIG. 2 shows an outline of the measuring device according to the embodiment of the present invention.
  • the measuring device 100 includes a differential pressure sensor 110, a tube 130 connecting the first pad 150 and the second pad 160 which are fluid inclusion bodies, the differential pressure sensor 110 and the first pad 150, and the differential pressure sensor 110. It has a tube 140 connecting the pad 160 and the second pad 160.
  • the differential pressure sensor 110 is provided with a first space 112 and a second space 114 in the housing 111, and the first space 112 and the second space 114 are referred to as a vibrating membrane (or a diaphragm). ) Separated by 116.
  • a piezoelectric element 118 is formed on the vibrating film 116 (in the example of FIG. 2, the surface on the first space 112 side).
  • a signal line to the signal processing unit is connected to the piezoelectric element 118, and the signal processing unit receives signals such as amplification, a band path filter, and an FFT (Fast Fourier Transform) with respect to the output signal from the piezoelectric element 118. The process is executed.
  • the piezoelectric element 118 may be provided on the surface of the vibrating membrane 116 on the second space 114 side.
  • the housing 111 is divided into two chambers by a vibrating membrane 116.
  • the vibrating membrane 116 is the side wall of the first chamber corresponding to the first space 112, here the bottom surface, and further becomes the side wall of the second chamber corresponding to the second space 114, here the top surface. Therefore, unlike the case where the two chambers are prepared individually, the vibrating membrane can be shared between the bottom surface and the top surface, so that the size of the entire differential pressure sensor 110 can be reduced, and the vibrating membrane and the piezoelectric membrane can be paired.
  • the housing 111 is cylindrical as shown in FIG. 15, but may be a rectangular parallelepiped, a sphere, or the like.
  • the housing 111 of the differential pressure sensor 110 is provided with a first connection portion 120 and a second connection portion 122, and the first connection portion 120 is connected to the tube 130 to form a second connection portion. 122 is connected to the tube 140.
  • the tubes 130 and 140 may not be provided depending on the arrangement state of the differential pressure sensor 110, the first pad 150 and the second pad 160, and their lengths are adjusted.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are hollow bag-shaped members, and in the present embodiment, air is sealed as a fluid at the time of use. Therefore, the first pad 150 communicates with the first space 112 of the differential pressure sensor 110 via the tube 130 and the first connection portion 120, and the vibration received by the first pad 150 is generated. , Will be transmitted to the vibrating membrane 116. Similarly, the second pad 160 communicates with the second space 114 of the differential pressure sensor 110 via the tube 140 and the second connection portion 122, and the vibration received by the second pad 160. Will be transmitted to the vibrating membrane 116. In addition, such a pad is also referred to as an air mat.
  • the outer shape of the first pad 150 and the second pad 160 is like a thin rectangular parallelepiped, for example, a small air mat or a cushion, or a circular or elliptical edible pie dough in a plan view. It is shaped like a hollow bag. In addition, the pressure is maintained so that it will not be crushed by the weight of the subject.
  • the bag is filled with a gas, fluid or gel and is made of a resin that can be deformed when a load is applied.
  • the two pads have the same size, for example, width 40 mm, depth 40 mm, and thickness 5 mm.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are installed in places where vital signals (for example, pulse waves) of the human body can be detected, such as automobile seats, desk chairs, beds, mats, and wristwatches, and body movements and loads are performed. Detects vibrations corresponding to vital signals as well as disturbances such as noise.
  • vital signals for example, pulse waves
  • the noise component is mechanically canceled by the vibrating membrane 116 and only the vital signal is received. Will be detected by the piezoelectric element 118. As a result, even when the noise is large, the vital signal can be detected without saturating the signal output from the piezoelectric element 118.
  • FIG. 3 shows a state in which a pressure change in which a high-frequency vital signal component is carried occurs with respect to a low-frequency, large-amplitude noise component.
  • FIG. 4 shows how the pressure change occurs only by the noise component having a large amplitude at a low frequency.
  • the electric signal corresponding to the vital signal can be output without the signal being saturated, and useful information can be obtained in the signal processing for the electric signal. You will be able to get it.
  • FIG. 7 it is a measurement example in the case where the running is started from the stopped state and the running is performed at a constant speed of 20 km / h. Except for the initial section of the start of running, the signal can be measured without saturation.
  • FIG. 1 shows the results of measurement under the same conditions as those in FIG. 7 except that the technique of Patent Document 1 is used. Has occurred.
  • FIG. 8 shows a state in which a high-frequency vital signal component is placed on the low-frequency noise component, but the low-frequency noise component is not as large as in FIG.
  • FIG. 9 shows a state in which the same low frequency noise component as in FIG. 8 is detected.
  • the noise component is not so large, a high-frequency vital signal component can be obtained, and when the noise component becomes large, the high-frequency vital signal component disappears.
  • the pressure change as shown in FIG. 13 is detected by the first pressure sensor, the pressure change is converted into an electric signal and amplified at the same amplification factor, the signal as shown in FIG. 14 is obtained. It will be like. That is, some signals have exceeded the upper limit and the lower limit (here, ⁇ 10 V), and the high frequency signal component has disappeared.
  • the noise component can be mechanically canceled and the vital signal component can be extracted without saturation. become.
  • the noise is completely removed by the difference even if the noises and vitals have the same frequency, so the vitals are ideally extracted. If the pressure of the two pads is canceled by the diaphragm in the sensor, no saturation will occur in the subsequent analog circuits.
  • FIG. 15 shows an external perspective view of the differential pressure sensor 110.
  • the differential pressure sensor 110 in this example has a substantially cylindrical shape, and has a first connection portion 120 (also referred to as an introduction tube) for connecting to the tube 130 and a tube 140 for connecting to the tube 140.
  • the second connecting portion 122 (also referred to as an introduction tube) has a shape protruding from the cylinder.
  • the upper lid 1101 of the housing 111 of the differential pressure sensor 110 is separable from the housing 111.
  • FIG. 16 shows a state in which the upper lid 1101 is removed.
  • the first space 112 that is, the chamber
  • a disk-shaped piezoelectric element 118 is formed at the bottom of the first space 112.
  • the two mountains indicate solder.
  • a sealing member or the like is provided between the upper lid 1101 and the housing 111 to prevent air leakage.
  • the hatched part is the inner wall of the housing.
  • FIG. 17 shows a cross-sectional view of the differential pressure sensor 110 in a plane passing through the first connecting portion 120 and the second connecting portion 122.
  • the piezoelectric element 118 is formed by the piezoelectric body 1181 and the vibrating film 116. That is, the solder 1182 is provided on the electrode of the piezoelectric body 1181 and the leads are fixed and connected, the vibrating membrane 116 is the other electrode, and the solder 1161 is provided on the vibrating membrane 116 and the leads are connected.
  • the vibrating film 116 is a metal disk such as brass, and its edge is supported and fixed by a convex portion provided around the inner wall of the housing 111 in a ring shape.
  • a plating film that improves the wettability of the solder for example, copper plating or gold plating may be applied.
  • the vibrating membrane 116 has a disk shape, and a small disk-shaped piezoelectric body 1181 is provided on the disk shape. It is preferable that they are provided so that their centers are aligned with each other.
  • the vibration is higher in the vertical direction at the center of the vibrating membrane 116, and in order for the piezoelectric body to receive the vibration well, the detection accuracy is higher when the centers are aligned.
  • the vibrating membrane 116 has a diameter of 15 mm and a thickness of 0.05 mm
  • the piezoelectric body 1181 has a diameter of 12 mm and a thickness of 0.05 mm.
  • the vibrating membrane since the lead is fixed with solder or conductive paste, a metal to which this conductive adhesive can be applied is selected as the vibrating membrane.
  • a metal to which this conductive adhesive can be applied is selected as the vibrating membrane.
  • brass is used.
  • the vibrating film 116 may be a ceramic, a nickel alloy, an alloy mainly made of copper, stainless steel, or the like.
  • the vibrating membrane 116 vibrates, consider the reliability of solder adhesion. Vibration is large in the center of the disk-shaped or quadrangular vibration film 116 and in or near the center of the disk-shaped or quadrangular piezoelectric body 1181.
  • the fixed portion is preferably the outer circumference of a circle, the outer circumference of a square or the outer circumference thereof, or the vicinity of the outer circumference.
  • the vibrating membrane 116 is fixed to the convex portion in the vicinity of the outer periphery thereof. Since vibration is suppressed in this fixed portion or in the vicinity thereof, it is preferable to fix it here.
  • a solder connection portion is provided on the convex portion.
  • the piezoelectric body 1181 has an electrically fixed portion in the vicinity of the convex member (edge of the piezoelectric body), although the top of the convex portion is avoided.
  • the vibrating film 116 is provided with an electrically fixing portion in the vicinity of the outer periphery (edge) on the convex portion or in the vicinity of the convex portion. It was
  • the lead wires extending from the solders 1182 and 1161 are connected to the circuit in the third space 124 provided in the housing 111.
  • solder depending on the material of the vibrating film 116 (for example, ceramic or stainless steel), copper having good wettability of the solder, a film of an alloy containing copper as the main material, etc. are formed, and the solder is passed through the film. It may stick.
  • the volume of the first space 112 and the volume of the second space 114 are the same. That is, the main internal space of the housing 111 is bisected by the vibrating membrane 116.
  • the third space 124 is provided in the lower part of the second space 114 separately from the second space 114, and in the third space 124, the circuit board 1241 and the circuit board 1241 are analog.
  • a circuit component 1242 such as an amplifier is provided.
  • the housing 111 is molded in advance, it is better to provide the lead via the solder on the upper side with the upper lid removed, considering the connection with the circuit component 1242 and the workability. Is improved.
  • the circuit board 1241 is provided inside the differential pressure sensor 110 in order to save space, but it may be provided outside the differential pressure sensor 110.
  • the circuit component 1242 is connected to a circuit outside the differential pressure sensor 110 by a lead wire (not shown), and an amplified or attenuated signal is output by the analog amplifier included in the circuit component 1242.
  • the change in air pressure due to the vibration transmitted from the first connection portion 120 is transmitted to the vibrating membrane 116 via the first space 112 (that is, the chamber).
  • the change in air pressure due to vibration transmitted from the second connecting portion 122 is transmitted to the vibrating membrane 116 via the second space 114 (that is, the chamber).
  • the vibrating membrane 116 receives air pressure on both the upper and lower surfaces and bends due to the difference between the air pressures, and the piezoelectric body 1181 is deformed by the bending, and an electric signal corresponding to the deformation is output.
  • FIG. 2 shows only the outline of the measuring device 100 in order to show the outline of the present embodiment, but the measuring device 100 of FIG. 2 shows the output signal of the differential pressure sensor 110 (more specifically, the output of the piezoelectric element 118). A component that processes a signal is added to the signal).
  • FIG. 18 shows an example of the overall configuration of the measuring device 100.
  • the present embodiment includes a measuring unit 210 including a first pad 150 and a second pad 160, and a sensor unit 220 including a differential pressure sensor 110, circuit components 1242 such as an analog amplifier, and a signal processing device 2210. ..
  • a first pad 150 and a second pad 160 of the same size are used, and a tube of the same size (inner diameter ⁇ 2 mm) made of rubber is used.
  • the tube 130 was connected to the first pad 150, and the tube 140 was connected to the second pad 160.
  • the measuring unit 210 and the sensor unit 220 can be installed at separate locations. Further, the circuit component 1242 may be provided inside the differential pressure sensor 110 as shown in FIG. 16, or may be included in the signal processing device 2210.
  • the signal processing device 2210 has, for example, an amplifier 2211 whose gain can be adjusted, a processing unit 2212, a memory 2213, and an output unit 2214.
  • the processing unit 2212 sets the gain of the amplifier 2211 as needed. Further, the processing unit 2212 digitizes the output of the amplifier 2211 and executes a program prepared in advance to execute signal processing such as a bandpass filter and an FFT (Fast Fourier Transform).
  • the predetermined program and measurement data are stored in the memory 2213.
  • the processing result of the processing unit 2212 is output to an external device via the output unit 2214.
  • the output unit 2214 may be a display device or a printing device in some cases, and may be a wired or wireless communication device in some cases, and may communicate with an external device.
  • the output signal of the circuit component 1242 is digitized and then output to another device so that the signal processing is performed by the other device. You can do it.
  • a bandpass filter is configured so as to pass through the frequency band of the vital signal, but when processing other signals, another filter may be configured. ..
  • the same pressure in order to cancel the noise component given from the outside, it is preferable to simultaneously transmit the same pressure to the first space 112 and the second space 114. That is, it is preferable to add the same noise component to the first pad 150 and the second pad 160 so that the pressure of the vital component is transmitted to one of them.
  • FIG. 19 is a perspective view of an automobile seat, in which the vertical direction of the perspective view is the Z axis, an XY plane is defined with respect to a certain plane in the seat cushion 4000, and the direction toward the seat back 4500 is Y. As the axis, the direction perpendicular to it is the X axis.
  • FIG. 21 shows a case in which the first pad 150 and the second pad 160 are overlapped so as to be in contact with each other
  • FIG. 22 shows a case in which the first pad 150 and the second pad 160 are arranged apart from each other in the Z-axis direction. Is. Both the cases of FIGS. 21 and 22 are arranged so as to completely overlap each other in the Z-axis direction, but a slight deviation may occur. That is, it is effective if the central parts are arranged so as to overlap each other.
  • the sitting style may shift and the load of the human body 5000 (for example, legs) on the pad may differ. Therefore, the second case overlapped on the Z axis rather than the first case arranged in the X direction. Case is preferable.
  • the two pads should have their outer shape and their center aligned.
  • the noise that enters the two pads can be more approximated and easily canceled.
  • the road noise waveform differs depending on the position of the road. Therefore, in order to make the two pads have substantially the same noise, it is better to match the outer shape and the center thereof for higher accuracy.
  • two pads are provided in the groove for the position regulation.
  • the pad is rectangular in a plan view as shown in FIG. 22, a pair of facing two sides is regulated, but a groove may be provided so as to regulate two facing sides.
  • a recess may be provided so as to regulate the movement in the X direction and the Y direction.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are arranged side by side in the X-axis direction, but they are separated from each other in the third case, or as shown in FIG. 24, in the X-axis direction. It was found that the noise canceling effect could not be obtained and it was difficult to extract the vital signal in the fourth case in which the vital signals were arranged apart from each other in the Z-axis direction.
  • FIG. 25 is a diagram showing an example of the output signal of the bandpass filter when the signal is processed by the bandpass filter which is measured when traveling at 10 km / h and passes 1-3 Hz.
  • FIG. 26 shows an example of a signal obtained when a pulse wave sensor is attached to a fingertip under the same conditions as in FIG. 25.
  • FIG. 25 shows a state in which signals of various frequencies are superimposed, and
  • FIG. 26 shows a pulse wave that repeats at a substantially constant cycle.
  • the vertical axis of FIGS. 25 and 26 represents the signal amplitude [V], and the horizontal axis represents the time [seconds].
  • the DC component is left and displayed.
  • FIG. 27 shows the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 26.
  • the pulse wave peak a can be detected at about 1.17 Hz, and the other peaks are its harmonics.
  • FIG. 28 the result of performing FFT on the signal shown in FIG. 25 is shown in FIG. 28.
  • the peak b corresponding to the peak a can be detected with a certain intensity.
  • the noise component exists in a portion close to this peak b.
  • the vertical axis of FIGS. 27 and 28 represents power, and the horizontal axis represents frequency [Hz].
  • FIG. 29 is a diagram showing an example of the output signal of the bandpass filter when the signal is processed by the bandpass filter which is measured when traveling at 30 km / h and passes 1-3 Hz.
  • the DC component is left and displayed.
  • FIG. 29 is a diagram of the same format as FIGS. 25 and 26.
  • the signal example obtained when the pulse wave sensor is attached to the fingertip under this condition is slightly different from that in FIG. 26, but it is the same as the pulse wave that is repeated at a substantially constant cycle, and thus is omitted.
  • the FFT result is also omitted in the same manner.
  • FIG. 30 shows the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 29.
  • the peak c corresponding to the peak a of about 1.17 Hz can be detected as a large peak. Further, since the noise component moves to the high frequency side as compared with the case of FIG. 28, it is easier to detect the peak c.
  • FIG. 30 is a diagram having the same format as that of FIGS. 27 and 28.
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of the output signal of the bandpass filter when the signal is processed by the bandpass filter which is measured when traveling at 50 km / h and passes 1-3 Hz.
  • the DC component is left and displayed.
  • FIG. 31 is a diagram in the same format as FIGS. 25 and 26.
  • the signal example obtained when the pulse wave sensor is attached to the fingertip under this condition is slightly different from that in FIG. 26, but it is the same as the pulse wave that is repeated at a substantially constant cycle, and thus is omitted.
  • the FFT result is also omitted in the same manner.
  • FIG. 32 shows the result of performing an FFT on the signal shown in FIG. 31.
  • the peak d corresponding to the peak a of about 1.17 Hz can be detected as a large peak. Further, since the noise component is further moved to the high frequency side as compared with the case of FIG. 28, it is easier to detect the peak d.
  • FIG. 32 is a diagram having the same format as that of FIGS. 27 and 28.
  • noise component could be completely canceled, but in reality, the noise caused by body movement and the road noise are generated asynchronously, and the transmission to the two pads is not the same, so measurement is performed at the same time.
  • a noise component remains in the differential pressure. However, if most of the noise components can be removed, signal saturation can be avoided, and vital signals can be extracted by signal processing.
  • FIG. 33 shows the urethane mat 7000, which is the material of the seat cushion, for this evaluation.
  • the urethane mat 7000 was arranged on the seat cushion 4000 shown in FIG. 19 in the axial direction as shown in FIG. 33.
  • the urethane mat 7000 is provided with a groove 7100 that matches the width of the first pad 150 and the second pad 160.
  • the measuring unit 210 including the first pad 150 and the second pad 160 is positioned and arranged so as to be fixed in the middle of the groove 7100.
  • the urethane mat 7000 is provided by restricting the position in the foamable urethane of the seat cushion.
  • the urethane 7200 is provided on the uppermost layer, and the first pad 150 and the second pad 160 are superposed under the urethane 7200, and the thickness of the urethane 7200 is, for example, 7 mm.
  • the layered structure of the urethane 7200 and the first pad 150 and the second pad 160 is integrally or separably integrated.
  • the two pads have the same size, for example, 40 mm in width, 40 mm in depth, and 5 mm in thickness.
  • urethane 7200 is provided on the uppermost layer, a first pad 150 is provided below the urethane 7200, a separation layer urethane 7300 is provided below the urethane pad 150, and a second pad 160 is provided below the urethane 7300. It is a pattern to provide.
  • the thickness of the urethane 7200 and 7300 is, for example, 10 mm.
  • the layered structure of the urethane 7200, the first pad 150, the urethane 7300, and the second pad 160 is integrally or separably integrated.
  • urethane 7200 is provided on the uppermost layer, a first pad 150 is provided below the urethane 7200, a separation layer urethane 7400 is provided below the urethane 7200, and a second pad 160 is provided below the urethane 7400. It is a pattern to provide.
  • the thickness of the urethane 7200 is, for example, 10 mm, and the thickness of the urethane 7400 is, for example, 20 mm.
  • the layered structure of the urethane 7200, the first pad 150, the urethane 7400, and the second pad 160 is integrally or separably integrated.
  • the top layer urethane 7200 is not available.
  • FIG. 37 shows an example of the output of the differential pressure sensor 110 (more specifically, the output of the amplifier 2211) when the vehicle adopts the first pattern and travels at 10 km / h. No signal saturation has occurred.
  • FIG. 38 shows an example of the output of the differential pressure sensor 110 (more specifically, the output of the amplifier 2211) when traveling at 10 km / h in an automobile adopting the second pattern. There is almost no signal saturation.
  • FIG. 39 shows an example of the output of the differential pressure sensor 110 (more specifically, the output of the amplifier 2211) when traveling at 10 km / h in an automobile adopting the third pattern. There is a little more signal saturation. It is considered that this is because the urethane 7400 in the separation layer became thicker and the effect of canceling the noise component by the two pads was weakened.
  • FIG. 40 shows an example of the case where the gain of the amplifier 2211 is lowered as compared with the case of FIG. 39. It can be seen that the signal saturation has been eliminated because the gain has decreased.
  • FIGS. 41 to 48 show the results of processing the signals shown in FIGS. 37 to 40 with the bandpass filter of 1 Hz to 3 Hz by the processing unit 2212, and the results of further FFT.
  • FIG. 41 When the signal of FIG. 37 is processed by the bandpass filter, the signal as shown in FIG. 41 is obtained. As can be seen from FIG. 41, the high frequency component is removed. Further, FIG. 42 shows the result of FFTing the signal of FIG. 41. In FIG. 42, the peak of the pulse wave can be clearly detected as the peak e.
  • FIG. 43 When the signal of FIG. 38 is processed by the bandpass filter, the signal as shown in FIG. 43 is obtained. As can be seen from FIG. 43, the high frequency component is removed. Further, FIG. 44 shows the result of FFTing the signal of FIG. 43. In FIG. 44, the peak of the pulse wave can be clearly detected as the peak f.
  • FIG. 45 shows the signal saturation was relatively large, but in FIG. 45, the high frequency component was removed by the bandpass filter, and the portion having a large amplitude disappeared.
  • FIG. 46 shows the result of FFTing the signal of FIG. 45. Also in FIG. 46, the peak of the pulse wave can be seen as the peak g, but the peak is lower than that of FIGS. 42 and 44. This is due to signal saturation, but pulse waves can be detected.
  • FIG. 47 shows the result of FFTing the signal of FIG. 47. Also in FIG. 48, the peak of the pulse wave can be seen as the peak h. It can be seen that this is larger than the peak g shown in FIG. 46, and the pulse wave can be detected more easily.
  • the peak of the pulse wave can be detected in any case, and the extraction from the noise component is possible. If the gain of the amplifier 2211 is adjusted, the pulse wave can be detected more appropriately.
  • urethane is an example, and may be a cushioning material made of another foamable resin material or another material.
  • the measuring unit 210 When the measuring unit 210 is used in a seat cushion (seat portion) provided in an automobile or the like, it is better to provide the measuring unit 210 in the resin used for the cushion in consideration of sitting comfort. Further, the measuring unit 210 may be provided on the same resin used for the cushion, and the measuring unit 210 may be provided on the seat cushion. It is better to use the resin used for the cushion as the cushioning material provided between the pads and above as shown in FIG. 34.
  • the volumes of the first pad 150 and the second pad 160 are the same, the volumes of the first space 112 and the second space 114 in the differential pressure sensor 110 are also the same, and the tubes 130 and the second space 114 are also the same.
  • the inner diameter and length of 140 were also assumed to be the same. In such a configuration, when the first pad 150 and the second pad 160 receive the same noise (body movement, road noise, etc.), for example, the first pad 150 mainly receives vital signals. It is effective for.
  • noise from above received by the first pad 150 on the upper side and lower side as schematically shown in FIG. 49.
  • the noise from the bottom (upward arrow) received by the second pad 160 on the side is equivalent, the noise from the top is attenuated and transmitted to the second pad 160 on the lower side, and the noise from the bottom is also transmitted to the upper side. Since the noise is similarly attenuated and transmitted to the first pad 150, the noise is easily canceled by the differential pressure sensor 110, and for example, the vital signal transmitted to the first pad 150 can be appropriately extracted.
  • the volume inside the first pad 150b is less than the volume inside the second pad 160b. .. By doing so, the noise from above is similarly transmitted from the first pad 150b to the second pad 160b.
  • the volume of the pad is adjusted by changing the height, width, length, etc. of the pad.
  • the shape of the pad may be any shape such as a rectangular parallelepiped, a cylinder, a triangular prism, a square prism, an ellipsoidal pillar, a sphere, and an ellipsoid. Further, these shape pads may be installed side by side, or a threshold may be provided in the middle of the shape to divide the shape into two.
  • the volume inside the tube 140b> the volume inside the tube 130b may be formed. Even in this way, the same effect as in FIG. 50 can be obtained.
  • the volume inside the tube is adjusted by changing the thickness and length of the tube.
  • the volume ratio in the differential pressure sensor 110b is changed as shown in FIG. 52. That is, the volume of the first space 112b may be less than the volume of the second space 114b. The same effect as in FIGS. 50 and 51 can be obtained.
  • the cylindrical differential pressure sensor 110 is shown in FIG. 15, it may be in the shape of a rectangular parallelepiped, a triangular prism, a square prism, an elliptical column, or the like.
  • the form is preferable. By doing so, the noise from below is similarly transmitted from the second pad 160c to the first pad 150c.
  • the method of pad adjustment is the same as that described above.
  • the volume inside the tube 130c may be greater than the volume inside the tube 140c. Even in this way, the same effect as in FIG. 53 can be obtained.
  • the method of adjusting the tube is the same as that described above.
  • the volume ratio in the differential pressure sensor 110c is changed, that is, the volume of the first space 112c is equal to the volume of the second space 114c. It may be in any form. The same effect as in FIGS. 53 and 54 can be obtained.
  • FIG. 56 a simplified cross-sectional view of a seat is shown in FIG. 56.
  • the seat includes a seat back 4500 and a seat cushion 4000, the seat cushion 4000 is covered with a cloth 4100, the lower portion thereof being fixed to a metal portion 6000.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are arranged so as to be vertically overlapped with each other, but the upper side of the first pad 150 is in contact with the cloth 4100 and the lower side is in contact with the second pad 160. It has become.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are connected to the sensor unit 220 via the tubes 130 and 140.
  • the sensor unit 220 is connected to cables 4200 including a power cable and the like, and the cables 4200 are pulled out from the seat cushion 4000.
  • first pad 150 and the second pad 160 are embedded in the seat cushion 4000.
  • a groove or a recess may be provided in order to regulate the position, and may be provided in the groove or the recess.
  • the upper side of the first pad 150 is on the cross 4100.
  • An arrangement that makes contact may be adopted.
  • a laminated body of pads in which urethane 7400 as a separation layer is provided in advance between the pads may be prepared and provided in the position restricting portion of the groove or the recess.
  • the first pad 150 and the second pad 160, the tubes 130 and 140, and the sensor unit 220 are preferably embedded in the seat cushion 4000 so as not to come into contact with the metal portion 6000 in order to suppress the influence of noise. .. As for the cables 4200, it is preferable not to touch the metal part 6000.
  • the cushioning material inside the seat is, for example, hard urethane, but the case of the sensor unit 220 may be embedded in the hard urethane, but the case of the sensor unit 220 may be mounted on another material (for example, soft urethane). After wrapping it in, it may be attached so as to be embedded in hard urethane.
  • the structure inside the case of the sensor unit 220 is also preferably a vibration-proof structure, and it is preferable to fix the differential pressure sensor 110 and the signal processing device 2210 on a base substrate placed on a vibration-proof column made of rubber, resin, or the like. .. Further, the anti-vibration column, the differential pressure sensor 110 and the signal processing device 2210 are fixed with screws or adhesives.
  • vital signals for example, pulse waves
  • the vibration including vital signals is consumed by the energy of the sinking and weakened. Is to deter.
  • FIG. 59 shows a first example for that purpose.
  • the configurations beyond the tubes 130 and 140 are omitted.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are arranged one above the other in the seat cushion 4000, and then the first pad 150 and the second pad 160 are arranged below the second pad 160.
  • the plate 4600 is made of plastic, metal, or the like, and is harder than, for example, the first pad 150 and the second pad 160.
  • the plate 4600 may have any shape such as a circle or a quadrangle. By providing such a plate 4600, a fixed end effect that the plate 4600 does not sink below the plate 4600 can be obtained.
  • FIG. 60 is a perspective view of an elliptical pad (here, the first pad 150) cut at its central portion. That is, a plate portion 155 for suppressing subduction is added to the outer periphery of the first pad 150.
  • the first pad 150 and the plate portion 155 may be integrally formed, or the plate portion 155 may be adhered to the first pad 150 later. In the latter case, for example, the inner diameter of the plate portion 155 may be formed smaller than the outer diameter of the first pad 150 so that the overlapped portions are adhered to each other.
  • the outer diameter of the plate portion 155 may be any shape such as a circle or a quadrangle.
  • the arrangement is as shown in FIG. 61, for example. That is, the second pad 160 is superposed on the first pad 150 with the plate portion 155 in the seat cushion 4000. By doing so, the plate portion 155 can suppress the subduction of the first pad 150 and the second pad 160.
  • the plate portion 165 may be added to the second pad 160. That is, in the seat cushion 4000, the second pad 160 with the plate portion 165 is superposed on the first pad 150. Even in this way, the plate portion 165 can suppress the subduction of the first pad 150 and the second pad 160.
  • the first pad 150 with the plate portion 155 and the second pad 160 with the plate portion 165 may be arranged so as to be overlapped in the seat cushion 4000.
  • FIG. 64 is a perspective view of an elliptical pad (here, the first pad 150 and the second pad) cut at the central portion thereof. That is, the first pad 150 and the second pad 160 are separated by a partition wall 157 and integrated, and a plate portion 167 for suppressing sinking is added to the outer periphery of the integrally formed pad. ing.
  • a plate portion 167 may be integrally formed together with the first pad 150 and the second pad 160, but the plate portion 167 may be adhered to the integrally formed pad later.
  • the inner diameter of the plate portion 167 may be formed to be smaller than the outer diameter of the integrally formed pad so that the overlapped portions are adhered to each other.
  • the outer shape of the plate portion 167 may be any shape such as a circle or a quadrangle.
  • FIG. 65 When using such an integrated pad with a plate portion 167, the arrangement is as shown in FIG. 65, for example. That is, an integrated pad (first pad 150 and second pad 160) with a plate portion 167 is arranged in the seat cushion 4000. By doing so, it becomes possible to suppress the sinking of the pad integrated by the plate portion 167.
  • a gap may be provided in the seat cushion 4000 to suppress disturbance vibration from below.
  • the first pad 150 and the second pad 160 are arranged so as to overlap each other in the seat cushion 4000, and the plate 4600 is arranged under the second pad 160, and further, the plate is further arranged.
  • a gap 4700 is provided at the bottom of the 4600.
  • FIG. 66 shows an example in which the width of the gap 4700 is wider than the width of the first pad 150 and the second pad 160, but if a gap having a size appropriate for suppressing disturbance vibration is provided. good.
  • a gap 4750 may be provided between the second pad 160 and the plate 4600.
  • the width of the gap 4750 is narrower than the width of the first pad 150 and the second pad 160, in order to prevent the first pad 150 and the second pad 160 from falling into the gap 4750. Therefore, the size of the void 4750 is arbitrary as long as it can be prevented from falling into the void 4750 by other methods. Even with such a pad arrangement, it becomes possible to suppress disturbance from below.
  • the plate 4600 is directly below the second pad 160, but in order to obtain a damper effect for suppressing disturbance vibration from below, a configuration as shown in FIG. 68 is adopted. Is also good. That is, a layer of the high-resilience resin 4800 may be provided between the second pad 160 and the plate 4600. In this example, a gap 4700 is also provided in the lower part of the plate 4600, so that disturbance vibration from below can be suppressed.
  • first pad 150 and the second pad 160 may be bonded with an adhesive, bonded with an adhesive tape, or tape or sheet. You may wrap or wrap it with such a material. Further, the plate portion 155, the plate portion 165, and the plate portion 167 may be added not to the entire edge of the pad but to a part thereof.
  • the differential pressure sensor 110 using the piezoelectric element 118 is adopted to detect a weak vital signal such as a pulse wave, but a relatively large vibration such as body movement is adopted.
  • a weak vital signal such as a pulse wave
  • a relatively large vibration such as body movement
  • the sensitivity may be too high, and it may be difficult to distinguish between noise and body movement due to saturation.
  • a differential pressure sensor different from that in the first embodiment is adopted for the purpose of capturing a relatively large vibration such as body movement. More specifically, a differential pressure sensor such as a conventional capacitive differential pressure sensor, piezo resistance type differential pressure sensor, or differential transformer type differential pressure sensor may be adopted.
  • the capacitive differential pressure sensor is, for example, a first fixed pole provided on the first glass, a second fixed pole provided on the second glass, for example, a first glass and a second glass. It has, for example, a movable electrode of silicon provided between and, and is movable by the differential pressure between the first pressure applied from the first glass side and the second pressure applied from the second glass side.
  • a movable electrode of silicon provided between and, and is movable by the differential pressure between the first pressure applied from the first glass side and the second pressure applied from the second glass side.
  • the piezoresistive differential pressure sensor is a differential pressure sensor that utilizes the piezoresistive effect of gauge resistance formed by diffusion or ion injection on the surface of the silicon diaphragm, and converts changes in electrical resistance into electrical signals.
  • the differential transformer type differential pressure sensor is a differential pressure sensor that uses a displacement sensor with a differential transformer.
  • the displacement sensor is provided with secondary coils on both sides of the primary coil, and a metal core is slidably arranged in the center of the primary coil and the secondary coil.
  • a metal core is slidably arranged in the center of the primary coil and the secondary coil.
  • the core is configured to slide at the center of the primary coil and the secondary coil according to the differential pressure between the first pressure and the second pressure, the induction corresponding to the displacement of the core is provided.
  • the differential pressure is detected as the difference in voltage.
  • a differential transformer type displacement sensor is also disclosed in, for example, JP-A-9-113203 and JP-A-6-77065, and is well known.
  • FIGS. 69 and 71 show measurement results while the vehicle is running at a speed of 50 km / h by adopting a capacitance type differential pressure sensor.
  • the vertical axis represents the amplitude [V] and the horizontal axis represents the time [s].
  • the pad arrangement is as shown in FIG. 34, for example.
  • FIG. 69 shows a measurement result when the first pad 150 closer to the human body is connected to the capacitive differential pressure sensor 1110 via the tube 130, but the second pad 160 and the tube Reference numeral 140 is a measurement result when the differential pressure is removed and the second connection portion 1122 of the capacitive differential pressure sensor 1112 is sealed so that the differential pressure cannot be detected. If the sensor is not functioned as a differential pressure sensor in this way, partial saturation will occur, and the body movement cannot be detected because it is buried in noise.
  • FIG. 71 shows a measurement result when the second pad 160 is connected to the capacitive differential pressure sensor 1110 via the tube 140. With such a configuration, even if the capacitive differential pressure sensor 1110 is adopted, vibration based on body movement can be detected in the portion indicated by the arrow.
  • the output unit 2214 included in the signal processing device 2210 is a short-range wireless communication device (for example, a communication device according to a standard such as Bluetooth (registered trademark)) and the measuring device 100 is mounted on a vehicle such as an automobile, FIG. As schematically shown in 72, the measurement result of the measuring device is transmitted from the signal processing device 2210 included in the sensor unit 220 to the mobile terminal 8000 such as a smartphone, transmitted to the car navigation system 8100, or another. It may be transmitted to the in-vehicle unit 8200.
  • the mobile terminal 8000 such as a smartphone
  • the car navigation system 8100 or another. It may be transmitted to the in-vehicle unit 8200.
  • a mobile terminal 8000 such as a smartphone may display a measurement result or a further analysis result to provide information such as a health condition to the user. Similarly, in the car navigation system 8100, the measurement result or the further analysis result may be displayed. Further, the vehicle-mounted unit 8200 may display the measurement result or the further analysis result, and control the vehicle or the like based on them.
  • the mobile terminal 8000 may be a wearable device such as a smart watch or smart glasses.
  • FIG. 72 shows an example of transmitting the measurement result to another device by wireless communication, it may be connected to the car navigation system 8100 or the in-vehicle unit 8200 by wire.
  • a USB (Universal Serial Bus) connector or the like may be provided on the sensor unit 220 or the like to connect to a mobile terminal 8000 such as a smartphone with a USB cable.
  • the measuring device 100 may be embedded in the seat cushion 4000, but also the measuring device 100 may be mounted in another cushion laid on the seat cushion 4000. By doing so, even if the cushion is attached later, it becomes possible to measure with the measuring device 100 according to the present embodiment.
  • the cushion may be charged with a built-in rechargeable battery to supply electric power to the measuring device 100, or electric power may be supplied from the automobile side by a cable or the like.
  • the output of the measurement result may be wireless or wired.
  • it can be mounted not only on automobile seats but also on wheelchairs and other seats. Furthermore, it can be applied to mobile beds and the like. In addition, if it is mounted in a movable cushion instead of the fixed seat cushion 4000 described above, it can be used in various situations. Furthermore, it was shown that it is possible to detect vital signals and body movements, but by using a differential pressure sensor and the first and second pads (that is, air mats), large noise is canceled and a small desired signal can be obtained. It can also be applied to weak low-frequency vibration monitoring of buildings such as bridges and buildings, and weak low-frequency vibration monitoring from conveyors and motors used in production equipment.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the functional configuration example is an example, and it is sufficient that the same function can be realized as a whole even if the device configurations are different.
  • Some functions of the processing unit 2212 of the signal processing device 2210 may be realized by a program executed by the microprocessor, or may be implemented entirely by a dedicated circuit.
  • the above shows an example of extracting vital signals mainly from the back of the legs of the human body, but vital signals may be extracted from other parts of the human body.
  • vital signals may be extracted from other parts of the human body.
  • the first pad 150 and the second pad can be arranged near the artery, it becomes easier to extract vital signals.
  • air as a fluid
  • another gas or liquid may be used.
  • it is a body movement, it can be detected from various parts of the human body.
  • the measuring device includes (A) a first bag-shaped member that receives the first vibration, and (B) a second bag-shaped member that receives the second vibration. C) The first space communicating with the first bag-shaped member, the second space communicating with the second bag-shaped member, the first space and the second space are separated, and the piezoelectric body is formed. It has a differential pressure sensor with a vibrating membrane.
  • the differential pressure between the first pressure due to the first vibration input via the first bag-shaped member and the second pressure due to the second vibration input via the second bag-shaped member is appropriate.
  • the signal corresponding to the vibration of is output as an electric signal by the piezoelectric body. This makes it possible to avoid the saturation of the output signal caused by noise.
  • the measuring device includes (D) a first tube connecting between the first bag-shaped member and the first space of the differential pressure sensor, and (E) the second bag-shaped member and the differential pressure sensor. It may further have a second tube connecting the second space.
  • the differential pressure sensor can be arranged at a position away from the first and second bag-shaped members.
  • the internal volume of the first bag-shaped member and the first space (including the internal volume of the tube if there is a tube) and the internal volume of the second bag-shaped member and the second space (the tube is included). In some cases, it may be the same as (including the internal volume of the tube), and in some cases, it may be different.
  • differential pressure sensor described above may further have an amplifier for the output signal of the piezoelectric body. This contributes to the miniaturization of the measuring device.
  • the position of the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be restricted so as to be arranged in an overlapping manner. This is a more preferable configuration for measuring vital signals. That is, it is effective in canceling noise. If the bag-shaped member has a flat plate shape, it is easier to receive vibration, and if it is stacked, it can be arranged in a small space. Further, if it is installed on a seat cushion or the like, it becomes easy to apply the same load to both.
  • a separating material for providing a predetermined separation distance between the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be further provided. good. This is to adjust the separation distance according to the environment.
  • the first bag-shaped member may be arranged closer to the object to be measured than the second bag-shaped member. This is because the first bag-shaped member receives more vital signals.
  • the measuring device may further have (F) a signal processing unit that processes the signal from the differential pressure sensor, and (G) an output unit that outputs the output signal of the signal processing unit to an external device. Having such a configuration makes it possible to appropriately extract minute signals such as vital signals.
  • the differential pressure sensor including the piezoelectric body
  • the differential pressure sensor including MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the vehicle seat according to the present embodiment has (A) a first bag-shaped member (may be a fluid inclusion body in which a fluid is sealed) and a second bag-shaped member (a fluid is contained). It may be a fluid inclusion body in an enclosed state), a first space communicating with the first bag-shaped member, a second space communicating with the second bag-shaped member, and a first space. It has a differential pressure sensor that separates the second space from the second space and has a vibrating membrane on which a piezoelectric body is formed. Then, the first bag-shaped member is arranged so as to be overlapped with each other so as to be closer to the predetermined portion of the human body than the second bag-shaped member inside the portion where the predetermined portion of the human body hits. By doing so, the vital signals of the person sitting on the vehicle seat can be appropriately extracted.
  • a first bag-shaped member may be a fluid inclusion body in which a fluid is sealed
  • a second bag-shaped member a fluid is contained
  • It may be a fluid inclusion body in
  • the part where the predetermined part of the human body hits is the seat part of the vehicle seat. However, it may be another part. Further, the first bag-shaped member and the second bag-shaped member may be laminated and provided in the resin material of the seat portion. Further, the portion of the human body to which a predetermined portion touches may be made of an effervescent resin.
  • the measuring device coincides with (A) the center of the first air mat that receives the first vibration and (B) the center of the first air mat when viewed in a plan view.
  • a second air mat that is laminated and laminated to receive the second vibration, (C) a first space that communicates with the first air mat, and a second space that communicates with the second air mat, ( D) It has a sensor that detects vibrations in the first space and the second space.
  • a laminate including the first air mat and the second air mat may be provided in the groove or recess that regulates the positions of the first air mat and the second air mat.
  • the groove or recess may be provided in the seat cushion or may be provided in the material of the seat cushion.
  • the sensor may be composed of a pressure sensor or a differential pressure sensor.
  • the first and second air mats may be laminated in close contact with each other.
  • the housing constituting the space by the inner wall and the space are divided into a first space and a second space, and the space is transmitted to the first space.
  • the vibrating membrane may be made of metal.
  • the housing is formed by resin molding, a removable upper lid is fitted in the upper part of the first space of the housing, and the electrical connection portion of the vibrating membrane is the surface of the vibrating membrane on the upper lid side. It may be provided in.
  • a third space may be provided below the second space, and circuit components of an analog amplifier may be provided.
  • Such a configuration is not limited to the matters described in the embodiment, and may be implemented by another configuration that has substantially the same effect.

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Abstract

【課題】ノイズが多い環境においても信号の飽和無く微小な信号を検出し易くする。 【解決手段】本計測装置は、（Ａ）第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、（Ｂ）第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、（Ｃ）第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサとを有する。なお、本計測装置は、例えば車両用シートに埋め込まれる。

Description

計測装置、及び当該計測装置を有する車両用シート
　本発明は、差圧を計測する計測装置、及び当該計測装置を有する車両用シートに関する。
　近年、様々なタイプのセンサを用いて、室内環境や屋外環境において、人の活動状況をモニタリングしたり、人体のバイタル信号を検出し、精神状態や身体状態をモニタリングしたりすることで、人体の異常を検知して不測の事態を回避する、といったソリューションが普及しつつある。
　圧電素子を用いてベッドなどでバイタル信号を計測する技術については例えば特許文献１に示されているが、本技術は、体動やその他の外乱振動があると、適切に計測できない。具体的には、本技術による計測装置を自動車に搭載して走行すると、ロードノイズ等により、図１に示すような信号の飽和によってバイタル信号を検出できない。なお、図１において、縦軸は信号の振幅［Ｖ］を表し、横軸は時間を表す。図１では、停止時には信号の飽和は生じていないが、走行中は計測装置の出力信号に飽和が発生してしまう。
　また、例えば特許文献２には、走行中のロードノイズにより圧力センサの出力信号が飽和して心拍信号を含む微小レベルの生体情報を検出できないという問題に着目して、１つの圧力変動信号導出手段で受け付けた圧力を、所定の伝達関数を有する２系統のフィルタで伝え、差圧センサで計測する生体情報検出装置が開示されている。この技術では、所定の伝達関数を実現するために所定サイズの容器が、圧力変動信号導出手段及び差圧センサとは別に設けられることになり、全体サイズが大きくなってしまう。また、所定の伝達関数を実現するための実際の容器やチューブの調整も問題になる。
　なお、圧電センサを用いて車両走行中にバイタル信号を計測する技術は存在しているが、上記のような問題に対処できるわけではない。
特開２０１７－２１９３４１号公報 特開２００６－２１８０６８号公報 特開２００６－４２９０４号公報 特開２００６－３４６１０９号公報
　よって、本発明の目的は、一側面によれば、ノイズが多い環境においても信号の飽和無く微小な信号を検出し易くするための新規な技術を提供することである。
　本発明に係る計測装置は、（Ａ）第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、（Ｂ）第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、（Ｃ）第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサとを有する。
　本発明の一側面によれば、ノイズが多い環境においても信号の飽和無く微小な信号を検出し易くなる。
図１は、従来技術の問題を提示するための図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る計測装置の概要を示す図である。 図３は、第１のパッドで受け付ける圧力の時間変化の想定例を示す図である。 図４は、第２のパッドで受け受ける圧力の時間変化の想定例を示す図である。 図５は、差圧センサの圧電素子で検出する圧力の時間変化の想定例を示す図である。 図６は、検出された圧力を増幅器で増幅した場合の信号の想定例を示す図である。 図７は、本実施の形態に係る計測装置での計測例を示す図である。 図８は、アクティブノイズキャンセラを採用する場合において第１の圧力センサの測定結果の想定例を示す図である。 図９は、アクティブノイズキャンセラを採用する場合において第２の圧力センサの測定結果の想定例を示す図である。 図１０は、図８の信号を電気信号に変換して増幅した場合の例を示す図である。 図１１は、図９の信号を電気信号に変換して増幅し、逆位相に変換した場合の例を示す図である。 図１２は、図１０の信号と図１１の信号を足し合わせた信号の例を示す図である。 図１３は、図８よりもノイズが大きい場合に第１の圧力センサの測定結果の想定例を示す図である。 図１４は、図１３の信号を電気信号に変換して増幅した場合の例を示す図である。 図１５は、差圧センサの外観斜視図である。 図１６は、上蓋を外した場合の差圧センサの斜視図である。 図１７は、差圧センサの断面図である。 図１８は、計測装置全体の構成例を示す図である。 図１９は、自動車の座席シートの斜視図である。 図２０は、２つのパッドを並べて近接させる第１のケースの配置例を示す図である。 図２１は、２つのパッドを上下に接するように重ねて配置させるケースの配置例を示す図である。 図２２は、２つのパッドを上下に離して重ねるように配置させるケースの配置例を示す図である。 図２３は、バイタル信号の抽出が難しいパッド配置の例を示す図である。 図２４は、バイタル信号の抽出が難しいパッド配置の例を示す図である。 図２５は、１０ｋｍ／ｈで走行した場合に差圧センサの出力をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図２６は、指先に脈波センサを付けて測定した脈波信号の一例を示す図である。 図２７は、図２６に示した信号に対してＦＦＴを行った結果の一例を示す図である。 図２８は、図２５に示した信号に対してＦＦＴを行った結果の一例を示す図である。 図２９は、３０ｋｍ／ｈで走行した場合に差圧センサの出力をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図３０は、図２９に示した信号に対してＦＦＴを行った結果の一例を示す図である。 図３１は、５０ｋｍ／ｈで走行した場合に差圧センサの出力をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図３２は、図３１に示した信号に対してＦＦＴを行った結果の一例を示す図である。 図３３は、パッドの離隔距離を評価するためのマットの例を示す図である。 図３４は、パッド配置の第１のパターンを示す図である。 図３５は、パッド配置の第２のパターンを示す図である。 図３６は、パッド配置の第３のパターンを示す図である。 図３７は、第１のパターンにおいて出力される信号の一例を示す図である。 図３８は、第２のパターンにおいて出力される信号の一例を示す図である。 図３９は、第３のパターンにおいて出力される信号の一例を示す図である。 図４０は、図３９の場合に比して増幅器のゲインを下げた場合の信号の一例を示す図である。 図４１は、図３７の信号をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図４２は、図４１の信号に対するＦＦＴの結果の一例を示す図である。 図４３は、図３８の信号をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図４４は、図４３の信号に対するＦＦＴの結果の一例を示す図である。 図４５は、図３９の信号をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図４６は、図４５の信号に対するＦＦＴの結果の一例を示す図である。 図４７は、図４０の信号をバンドパスフィルタで処理した結果の一例を示す図である。 図４８は、図４７の信号に対するＦＦＴの結果の一例を示す図である。 図４９は、標準的なノイズの伝わり方を説明するための図である。 図５０は、上からのノイズに対処する場合におけるパッドサイズについての変形例を示す図である。 図５１は、上からのノイズに対処する場合におけるチューブについての変形例を示す図である。 図５２は、上からのノイズに対処する場合における差圧センサ内の空間についての変形例を示す図である。 図５３は、下からのノイズに対処する場合におけるパッドサイズについての変形例を示す図である。 図５４は、下からのノイズに対処する場合におけるチューブについての変形例を示す図である。 図５５は、下からのノイズに対処する場合における差圧センサ内の空間についての変形例を示す図である。 図５６は、座席シートの第１の変形例の簡略断面図を示す図である。 図５７は、座席シートの第２の変形例の簡略断面図を示す図である。 図５８は、パッド配置の基本的な例を示す図である。 図５９は、プレートを用いたパッド配置の例を示す図である。 図６０は、プレート部付きパッドの断面斜視図である。 図６１は、プレート部付きパッドを用いたパッド配置の例を示す図である。 図６２は、プレート部付きパッドを用いたパッド配置の他の例を示す図である。 図６３は、プレート部付きパッドを用いたパッド配置の更に他の例を示す図である。 図６４は、一体化されたパッドにプレート部を付けた構成例を示す図である。 図６５は、プレート部付き一体化パッドの配置例を示す図である。 図６６は、空隙及びプレートを用いたパッド配置の一例を示す図である。 図６７は、空隙及びプレートを用いたパッド配置の他の例を示す図である。 図６８は、空隙及びプレートを用いたパッド配置の更に他の例を示す図である。 図６９は、静電容量式差圧センサを差圧を測定しないように構成して測定を行った場合の測定結果を表す図である。 図７０は、図６９の測定状態を示す図である。 図７１は、静電容量式差圧センサにより測定を行った場合の測定結果を表す図である。 図７２は、計測装置を自動車に搭載した場合における計測結果の出力態様を模式的に示す図である。
［本発明の実施の形態の概要］
　本発明の実施の形態の欄においては、上で述べた課題を解決するための計測装置が開示されている。この計測装置は、（ａ）第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、（ｂ）第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、（ｃ）第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサとを有する。
　このような構成にて、第１の袋状部材を介して入力される第１の振動による第１の圧力と、第２の袋状部材を介して入力される第２の振動による第２の圧力との差圧を適切に計測することができる。例えば、同じノイズが第１の圧力及び第２の圧力に載っていれば、それらが差圧センサの構造によってキャンセルされ、いずれかの袋状部材に被計測物の微弱な振動が載っていれば、当該被計測物の微弱な振動に対応する微弱な信号が飽和無く検出されるようになる。
　また、上記計測装置は、（ｄ）第１の袋状部材と差圧センサとの間を繋ぐ第１のチューブと、（ｅ）第２の袋状部材と差圧センサとの間を繋ぐ第２のチューブとをさらに有するようにしても良い。差圧センサを第１及び第２の袋状部材から離れた位置に配置できるようになる。
　なお、上記第１の袋状部材と上記第２の袋状部材とが、密着又は離隔して重ねて配置されるように位置規制するようにしても良い。よりバイタル信号を計測するのに好ましい構成である。すなわち、ノイズのキャンセルに効果的である。なお、袋状部材が平板状であれば、振動をより受け付けやすく、重ねて配置すれば少ないスペースに配置できる。また、シートクッションなどに設置するのであれば、両方に同じような荷重がかかるようにすることも容易になる。第１の袋状部材と第２の袋状部材とは密着している場合だけではなく、樹脂などを挟んで重ねられる場合もある。
　また、第１の袋状部材と第２の袋状部材とは、密着又は離隔して重ねて配置されるようにしても良い。例えば、第１の袋状部材と第２の袋状部材とが各々層を成して重ねられる場合があり、２つの袋状部材の間には他の素材のものが配置される場合もあればそうでない場合もある。微弱な信号をより検出しやすくなる。こうして、より効果的にノイズキャンセルできるようになる。
　さらに、第１の袋状部材及び第２の袋状部材は平板状であり、第１の袋状部材と第２の袋状部材とは、当該平板の中央部が密着又は離隔して重なるように一体化されている場合もある。一体化されていれば、第１の袋状部材と第２の袋状部材とのずれが無くなるので、使用時における第１の袋状部材と第２の袋状部材との相対的な位置変化を防止できるようになる。第１の袋状部材と第２の袋状部材とは密着している場合もあれば、離隔して配置される場合もある。
　また、第１の袋状部材と第２の袋状部材とのうち少なくともいずれかの縁の少なくとも一部に、プレート部が設けられているようにしても良い。例えば、車両用のシートクッションなどに埋め込まれるような場合でも、荷重による袋状部材の沈み込みを抑制でき、微弱な信号を検出が容易になる。沈み込むことでエネルギーが消費され、信号がより微弱となるが、沈み込みを防止することで、より強い信号を取り込むことができる。
　さらに、第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とが一体化されており、当該一体化された第１及び第２の袋状部材の外周の少なくとも一部に、外方向に延在するプレート部が付加されているようにしても良い。各袋状部材にプレート部を設けるのではなく、２つの袋状部材に１つプレート部を設けるようにしても、荷重による袋状部材の沈み込みを抑制できる。
　なお、第１の袋状部材と第２の袋状部材とに樹脂が付加されるようにしても良い。例えば、第１の袋状部材と第２の袋状部材との少なくともいずれかの一面をカバーするように樹脂が付加される場合もある。樹脂により袋状部材を保護したり、位置規制したり、振動の伝え方を調整できるようになる。例えば、第１の袋状部材と第２の袋状部材との間に樹脂の層を設けるようにしても良い。
　また、上記差圧センサは、静電容量式差圧センサ、ピエゾ抵抗式差圧センサ、又は差動トランス式差圧センサであっても良い。検出対象が、体動のような比較的振幅が大きい信号を検出するのであれば、このように従来から存在する様々な方式の差圧センサを採用できる。
　一方、上記差圧センサは、第１の袋状部材の内部と連通した第１のチャンバーと、第２の袋状部材の内部と連通した第２のチャンバーと、第１のチャンバーと第２のチャンバーとを分離し且つ圧電体が形成された振動膜とを有する差圧センサである場合もある。このような差圧センサを採用することで、脈波のような微弱な信号をもノイズによる信号の飽和無く検出できるようになる。
　なお、第１の袋状部材は第２の袋状部材よりも被計測物の近くに配置される場合もある。いずれか一方の袋状部材を被計測物の近くに配置することで、より微弱な信号を検出しやすくなる。
　また、上記計測装置は、（ｄ）差圧センサからの信号を処理する信号処理部と、（ｅ）信号処理部の出力信号を外部機器に出力する出力部とをさらに有するようにしても良い。これによって、検出すべき微弱な信号に対して適切に信号処理がなされるようになる。
　上で述べた計測装置の設置対象は、例えば自動車などの車両用シートである。すなわち、車両用シートは、（ｆ）第１の袋状部材と、（ｇ）第２の袋状部材と、（ｈ）第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサとを有し、人体の所定部位が当たる部分の内部に、第１の袋状部材が第２の袋状部材より人体の所定部位に近くなるように配置されるものである。
　なお、人体の所定部位が当たる部分は、主に座部分又は背面部分である。座部分であれば、脚裏または尻の動脈から、あるいは人体表面の動きから脈波、脈拍、または呼吸を検出する場合に好適であり、背面部分であれば、体動から、または、腰、背中の動脈や人体表面の動きから脈拍、呼吸などを検出できる。
　また、第１の袋状部材と第２の袋状部材とが密着又は離隔して重ねられて上記人体の所定部位が当たる部分の樹脂材の中に設けられるようにしても良い。このようにすれば、ノイズをよりキャンセルしやすくなり、微弱な信号を検出しやすくなる。
　さらに、第１の袋状部材及び第２の袋状部材の位置を規制する溝又は凹部に、第１の袋状部材及び第２の袋状部材を含む部材が配置されるようにしても良い。このようにすれば、第１の袋状部材と第２の袋状部材とが位置ずれを抑止しつつ微弱な信号を検出しやすくなるように配置される。車に採用され走行していると、そのロードノイズは、時間と共に変化する。その時に、一緒に袋状部材が、水平方向や垂直方向にずれると、二つの袋状部材へ入る信号は、異なってしまう傾向がある。
　また、第２の袋状部材の下部に、第２の袋状部材の面積より広いプレートを設けるようにしても良い。プレートにより、人体による荷重によって第１の袋状部材及び第２の袋状部材が沈み込んで微弱な信号が減衰することを抑制するためである。
　さらに、上記プレートより下部に空隙が設けるようにしても良いし、第２の袋状部材と上記プレートとの間に空隙が設けるようにしても良い。空隙により、空隙下からの外乱振動を抑制するためである。
　また、人体の所定部位が当たる部分は、発泡性の樹脂からなる場合もある。これによって第１の袋状部材を保護しつつ微弱な信号を受けやすくするものである。また座り心地の点、つまり座った際のお尻の違和感を抑制する意味でも有効である。
　車両用シートにおいても、上記計測装置の各種バリエーションを採用しても良い。
　この様に、車両用のシートに差圧センサを設けると、ドライバのバイタル信号等を検知できる。よって、このようなバイタル信号等を解析すれば、ドライバのストレスや健康状態が判断でき、運転を継続すべきか否かを判断したり、気分を変える対処などができる。例えば、ドライバのバイタル信号等に異常を検知したら、走行を制御する制御回路に、車の停止命令を出すことで、未然に車を停止し、事故を防止できる。また、このバイタル信号等をレコーダ内に記録すれば、ドライバの健康状態がデータとして保存でき、警察の調査、保険会社の調査として提供でき、事故の原因究明、事故防止などに役立つものとなる。
　以上述べた事項を、より具体的に第１の実施の形態及び第２の実施の形態として以下で説明する。
［第１の実施の形態］
［第１の実施の形態の概要］
　図２に、本発明の実施の形態に係る計測装置の概要を示す。計測装置１００は、差圧センサ１１０と、流体封入体である第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０と、差圧センサ１１０と第１のパッド１５０とを繋ぐチューブ１３０と、差圧センサ１１０と第２のパッド１６０とを繋ぐチューブ１４０とを有する。
　差圧センサ１１０は、筐体１１１内に、第１の空間１１２と第２の空間１１４とが設けられており、第１の空間１１２と第２の空間１１４は、振動膜（或いはダイヤフラムと言う）１１６により隔てられている。振動膜１１６（図２の例では、第１の空間１１２側の面）には、圧電素子１１８が形成されている。圧電素子１１８には、信号処理部への信号線が接続されており、信号処理部では、圧電素子１１８からの出力信号に対して、増幅、バンドパスフィルタ及びＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）等の信号処理が実行される。尚、圧電素子１１８は、第２の空間１１４側の振動膜１１６の面に設けられても良い。
　また、筐体１１１を振動膜１１６で、２つのチャンバーに仕切っている。この振動膜１１６は、第１の空間１１２に相当する第１のチャンバーの側壁、ここでは底面となり、更には第２の空間１１４に相当する第２のチャンバーの側壁、ここでは天面となる。よって２つのチャンバーを夫々個別に用意するのと異なり、振動膜を底面と天面に共用できるため、差圧センサ１１０全体のサイズを小さくでき、振動膜と圧電膜は、一対で済む。筐体１１１は、図１５の如く、円筒形であるが、直方体、球体などでも良い。
　また、差圧センサ１１０の筐体１１１には、第１の接続部１２０及び第２の接続部１２２が設けられており、第１の接続部１２０はチューブ１３０に繋がれ、第２の接続部１２２はチューブ１４０に繋がれている。
　なお、チューブ１３０及び１４０は、差圧センサ１１０、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の配置状態によっては設けられない場合もあるし、その長さは調節される。
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０は、中空の袋状部材であり、本実施の形態では使用時には流体として空気が封入される。よって、第１のパッド１５０は、チューブ１３０及び第１の接続部１２０を介して、差圧センサ１１０の第１の空間１１２と連通するようになっており、第１のパッド１５０が受け付ける振動は、振動膜１１６に伝えられるようになる。同様に、第２のパッド１６０は、チューブ１４０及び第２の接続部１２２を介して、差圧センサ１１０の第２の空間１１４と連通するようになっており、第２のパッド１６０が受け付ける振動は、振動膜１１６に伝えられるようになる。なお、このようなパッドをエアーマットとも呼ぶものとする。
　更に第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の外形は、厚みの薄い直方体、例えばエアーマットや座布団を小さくしたようなもの、または平面視で円形や楕円の食用のパイ（ｐｉｅ）生地の様な形状で、中空構造の袋を成している。また被検者の体重でつぶれない程度の圧力に保たれている。この袋に、気体、流体またはゲル状体が充填され、荷重が加わると変形が可能な樹脂から成る。二つのパッドは、同サイズで、例えば幅４０ｍｍ、奥行き４０ｍｍ、厚み５ｍｍである。
　すなわち、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を、自動車のシート、デスクチェア、ベッド、マット、腕時計など、人体のバイタル信号（例えば脈波）が検出できる箇所に設置し、体動やロードノイズなどの外乱と共に、バイタル信号に対応する振動を検出する。
　本実施の形態では、第１のパッド１５０がノイズ＋バイタル信号を受け付け、第２のパッド１６０がノイズのみを受け付けるようにすれば、振動膜１１６でノイズ成分が機械的にキャンセルされ、バイタル信号のみが圧電素子１１８にて検出されるようになる。これによって、ノイズが大きい場合でも圧電素子１１８から出力される信号が飽和することなく、バイタル信号を検出できるようになる。
　この原理を、図３乃至図７で模式的に説明する。
　まず、図３に示すような、第１のパッド１５０で受け付ける振動による圧力の時間変化を想定する。すなわち、図３では、低周波で大きな振幅のノイズ成分に対して、高周波のバイタル信号成分が載っている圧力変化が生じている様子が示されている。一方、図４に示すような、第２のパッド１６０で受け付ける振動による圧力の時間変化を想定する。図４では、低周波で大きな振幅のノイズ成分のみによる圧力変化が生じている様子が示されている。図３で示すような圧力変化が、差圧センサ１１０の第１の空間１１２に伝えられ、図４で示すような圧力変化が、差圧センサ１１０の第２の空間１１４に伝えられると、差圧センサ１１０内部においてノイズ成分が打ち消されて、振動膜１１６は、図５に示すようなバイタル信号成分で振動するようになる。振動膜１１６が、図５に示すような振動を起こし、圧電素子１１８の出力を増幅すれば、図６に示すように、バイタル信号に対応する電気信号が生成できるようになる。
　このように、本実施の形態の構成によれば、信号の飽和が発生することなく、バイタル信号に対応する電気信号を出力することができ、当該電気信号に対する信号処理にて、有用な情報を得ることができるようになる。
　実際に、ある車両の助手席シート上に、本実施の形態に係る第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を設置して、人の脚裏を上に載せる状態で計測を行った結果を、図７に示す。この例では、停止状態から、走行を開始して、２０ｋｍ／ｈで定速走行を行った場合の計測例である。走行開始の初期区間を除き、信号は飽和することなく、測定できている。
　なお、図１は、特許文献１の技術を用いた以外は、図７と同じ条件で測定した結果を示しており、上でも述べたように、停止時は測定できても走行時には信号の飽和が生じてしまっている。
　また、アクティブノイズキャンセラという技術も存在しているが、この技術では、本実施の形態で想定しているようなノイズが大きい状態では機能しない。
　例えば、第１の圧力センサで、図８のような圧力変化を検出し、第２の圧力センサで、図９に示すような圧力センサを検出する場合を想定する。図８は、図３に示したように、低周波ノイズ成分に高周波のバイタル信号成分が載っている状態を表しているが、図３ほど低周波ノイズ成分は大きくない。図９は、図８と同じ低周波ノイズ成分が検出されている状態を示している。
　第１の圧力センサで検出した圧力変化を電気信号に変換して増幅すると、図１０に示すような信号が得られ、第２の圧力センサで検出した圧力変化を電気信号に変換して増幅し、逆位相に変換すると、図１１に示すような信号が得られる。このような信号を加算すれば、図１２に示すように、ノイズ成分がキャンセルされて高周波のバイタル信号成分が得られる。
　但し、ノイズ成分があまり大きくないので、高周波のバイタル信号成分が得られるのであって、ノイズ成分が大きくなると、高周波のバイタル信号成分が消失してしまう。
　具体的には、第１の圧力センサで図１３のような圧力変化を検出して、当該圧力変化を電気信号に変換して同様の増幅率で増幅すると、図１４のような信号が得られるようになる。すなわち、一部の信号は上限及び下限（ここでは±１０Ｖ）を超えてしまっており、高周波信号成分が消失してしまっている。
　これに対して、本実施の形態のように、２つのパッドと差圧センサ１１０を採用すれば、ノイズ成分を機械的にキャンセルすることができ、飽和無くバイタル信号成分を抽出することができるようになる。
　理想的な状態では完全なキャンセルができるが、実際の環境では完全なキャンセルは難しく、差圧センサによりノイズ成分を低減させ、飽和を抑止し、信号処理を用いることでバイタル成分の抽出が可能となる。
　例えば、二つのパッドに同一のノイズ、パッド片側のみにバイタルの振動が伝わった場合、ノイズ、バイタルが同じ周波数でも差分によりノイズは完全に除去されるのでバイタルが理想的に抽出される。二つのパッドの圧力がセンサ内のダイヤフラムでキャンセルされれば、以降のアナログ回路でサチュレーションは生じない。
　また、アナログ回路の駆動電圧が３．３Ｖとし、便宜上、振動量を電圧で表現した場合、一つのパッドに１０Ｖに相当するノイズと１Ｖに相当するバイタル（合算電圧１１Ｖ）が加わり、もう一つのパッドに８Ｖに相当するノイズと０．８Ｖに相当するバイタル（合算電圧８．８Ｖ）が加わった場合、センサ部ダイヤフラムで機械的にキャンセルされる電圧は８．８Ｖで、２．２Ｖがキャンセルされずに残り、３．３Ｖ未満なのでアナログ回路でサチュレーションは生じず、残存した０．２Ｖのバイタル成分を抽出すれば良い。
［第１の実施の形態における差圧センサの具体的な構成例］
　図１５に差圧センサ１１０の外観斜視図を示す。図１５に示すように、本例における差圧センサ１１０は、おおよそ円柱形であり、チューブ１３０と接続するための第１の接続部１２０（導入チューブとも呼ぶ）と、チューブ１４０と接続するための第２の接続部１２２（導入チューブとも呼ぶ）とが円柱から突き出る形となっている。差圧センサ１１０の筐体１１１の上蓋１１０１は、筐体１１１から分離可能となっている。
　図１６に上蓋１１０１を除去した状態を示す。上蓋１１０１を除去すると、第１の空間１１２（すなわちチャンバー）が現れるが、第１の空間１１２の底には、円板状の圧電素子１１８が形成されている。なお、２つの山は、ハンダを示している。上蓋１１０１と筐体１１１の間には、シール部材などを設けて、空気の漏れを防止する。ハッチングした部分が筐体の内壁である。
　図１７に、第１の接続部１２０及び第２の接続部１２２を通る平面における、差圧センサ１１０の断面図を示す。本例では、圧電体１１８１と振動膜１１６とで圧電素子１１８が形成されている。すなわち、圧電体１１８１の電極にハンダ１１８２が設けられ、リードが固定されて接続され、振動膜１１６がもう一方の電極であり、振動膜１１６にハンダ１１６１が設けられ、リードが接続されている。振動膜１１６は、真鍮などの金属円板であり、その縁は筐体１１１の内壁にリング状にぐるりと設けられた凸部で支持及び固着されている。尚、ハンダの濡れ性を向上するメッキ膜、例えば、銅メッキまたは金メッキが施されても良い。
　この振動膜１１６は、円板状で、この上にサイズの小さい円板状の圧電体１１８１が設けられている。それらは、互いの中心が一致して設けられる方が好ましい。振動は、振動膜１１６の中心の方が上下により高く振動しており、その振動を圧電体でうまく受けるには、中心が一致していた方がより検出精度が高くなる。本例では、振動膜１１６は、直径１５ｍｍ、厚みが０．０５ｍｍ、圧電体１１８１は、直径１２ｍｍ、厚みが０．０５ｍｍである。
　一般にハンダや導電ペーストでリードを固定するため、この導電性接着剤が塗布可能な金属が振動膜として選択される。ここでは、真鍮を用いている。しかし振動膜１１６は、セラミック、ニッケル合金、銅を主材料とした合金またはステンレスなどでも良い。
　更に、振動膜１１６は振動するため、ハンダ固着の信頼性を考慮する。円板状、または四角形の振動膜１１６の中心及び円板状、または四角形の圧電体１１８１の中心やその近傍では、振動が大きい。この固着部は、できる限り、円の外周、四角の外形またはその外周、外形近傍の方が好ましい。
　振動膜１１６は、この外周の近傍で凸部と固着されている。この固着部分やこの近傍では、振動は抑制されているので、ここに固着することが好ましい。図では、凸部の上にハンダ接続部が設けられている。
　よって図１７で見れば、圧電体１１８１は、凸部の上は避けているが、凸状部材の近傍（圧電体の縁）に電気的固定部がある。振動膜１１６は、同様に外周近傍（縁）で、凸部の上、または凸部の近傍に電気的固定部が設けられる。　
　ハンダ１１８２及び１１６１から延びるリード線は、図示されていないが、筐体１１１に設けられた第３の空間１２４における回路に接続されている。なお、ハンダを用いる場合には、振動膜１１６の素材（例えばセラミックまたはステンレスなど）によってはハンダの濡れ性の良い銅、銅を主材料とした合金の被膜などを形成し、ここにハンダを介して固着することもある。
　本例では、形状は異なっているが、第１の空間１１２の体積と第２の空間１１４の体積とは同一である。すなわち、振動膜１１６で筐体１１１の主要な内部空間は二等分される。
　なお、第３の空間１２４は、第２の空間１１４の下部に第２の空間１１４とは別に設けられており、当該第３の空間１２４には、回路基板１２４１と当該回路基板１２４１上にアナログアンプ等の回路部品１２４２とが設けられている。
　また筐体１１１は、予め金型成形されるため、回路部品１２４２との接続や作業性を考えると、ハンダを介したリードは、上蓋が取られた状態で、上側に設けた方が作業性が向上する。
　本例では、省スペースのため、回路基板１２４１を差圧センサ１１０内部に設ける例を示しているが、差圧センサ１１０の外部に設けるようにしても良い。回路部品１２４２は図示しないリード線で差圧センサ１１０の外部の回路に接続されており、回路部品１２４２に含まれるアナログアンプで増幅又は減衰された信号が出力される。
　上でも述べたが、第１の接続部１２０から伝えられた振動による空気圧変化は第１の空間１１２（すなわちチャンバー）を介して振動膜１１６に伝えられる。同様に、第２の接続部１２２から伝えられた振動による空気圧変化は第２の空間１１４（すなわちチャンバー）を介して振動膜１１６に伝えられる。振動膜１１６は、上下両面で空気圧を受け、それらの空気圧の差分によって撓み、当該撓みによって圧電体１１８１が変形して、当該変形に対応する電気信号が出力されるようになる。
［第１の実施の形態における計測装置の全体構成例］
　図２は、本実施の形態の概要を示すために計測装置１００の概要のみを示したが、図２の計測装置１００には、差圧センサ１１０の出力信号（より詳しくは圧電素子１１８の出力信号）に対して信号処理する構成要素が加わる。図１８に、計測装置１００の全体構成例を示す。
　本実施の形態では、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を含む測定部２１０と、差圧センサ１１０とアナログアンプ等の回路部品１２４２と信号処理装置２２１０とを含むセンサユニット２２０とを含む。
　本例では、プラスティック（例えばポリエチレン）製の同サイズ（幅４０ｍｍ、奥行き４０ｍｍ、厚み５ｍｍ）の第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を用い、ゴム製の同サイズ（内径φ２ｍｍ）のチューブを用い、第１のパッド１５０にチューブ１３０、第２のパッド１６０にチューブ１４０をそれぞれ接続した。
　測定部２１０とセンサユニット２２０とは、離れた場所に設置することも可能である。また、回路部品１２４２は、図１６に示したように差圧センサ１１０内部に設けるようにしても良いし、信号処理装置２２１０に含まれる場合もある。
　信号処理装置２２１０は、例えば、ゲインの調整可能な増幅器２２１１と、処理部２２１２と、メモリ２２１３と、出力部２２１４とを有する。処理部２２１２は、必要に応じて増幅器２２１１のゲインの設定を行う。また、処理部２２１２は、増幅器２２１１の出力をディジタル化し、予め用意したプログラムを実行することでバンドパスフィルタやＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）などの信号処理を実行する。所定のプログラム及び測定データについては、メモリ２２１３に格納される。処理部２２１２の処理結果については、出力部２２１４を介して外部の装置に出力される。出力部２２１４は、場合によっては表示装置や印刷装置であって、場合によっては有線又は無線の通信装置であって、外部の装置と通信を行うものであっても良い。
　本例では、信号処理装置２２１０において信号処理を行う例を示したが、例えば回路部品１２４２の出力信号をディジタル化した上で他の装置に出力して、当該他の装置において信号処理を行うようにしても良い。また、バイタル信号を処理する場合には、バイタル信号の周波数帯域を通過させるようにバンドパスフィルタを構成するが、その他の信号を処理する場合には、他のフィルタを構成するようにしても良い。
［第１の実施の形態におけるパッドの配置例について］
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を採用して差圧センサ１１０と組み合わせることで、信号の飽和という問題は解決されるが、第１の空間１１２と第２の空間１１４とに伝える圧力の調整、すなわち第１のバッド１５０及び第２のパッド１６０の配置を適正化することで、バイタル信号をより感度良く検出できるようになる。
　上でも述べたように、外部から与えられるノイズ成分をキャンセルするためには、第１の空間１１２及び第２の空間１１４に同時に同一の圧力を伝えることが好ましい。すなわち、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０には、同一のノイズ成分を加え、一方にバイタル成分の圧力が伝わるようにすることが好ましい。
　特に、自動車などの車両走行中に発生するロードノイズは直接２つのパッドに伝達したり、ロードノイズで人体が振動して（すなわち体動が発生して）パッドに伝達されるケースがある。このようなケースに対応するには、パッドに加えられる体動を同一にすること、ロードノイズをパッドに伝える荷重（すなわち人体の重さ）を安定に保つことが重要になってくる。
　一方、パッドの距離が離れすぎると、体動の量に差が生じたり、荷重のばらつきが発生し、ノイズ成分のキャンセルが不完全となって、ノイズ成分の差分がバイタル成分よりも大きくなり、信号の飽和が発生してしまう。
　２つのパッドの形状、体積（内部体積）、チューブの長さを同一にした場合、実験からすると、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を近接させた方が良いことが分かった。
　具体的な配置について説明する前に、図１９に示すような軸方向を定義しておく。図１９は、自動車の座席シートの斜視図であり、斜視図の縦方向をＺ軸とし、シートクッション４０００内のある平面に対してＸＹ平面を定義して、シートバック４５００に向いた方向をＹ軸として、それに垂直な方向をＸ軸とする。
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を近接させるとすると、図１９及び図２０のようにＸ軸方向に並べて近接させる第１のケースと、図２１及び図２２に示すようにＺ軸方向に重ねて近接させる第２のケースとがある。図２１は、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０を接するように重ねるケースであり、図２２は、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とをＺ軸方向に離して配置するケースである。図２１及び図２２のケースは、共に、Ｚ軸方向に完全に重なるように配置しているが、若干のずれが生じても良い。すなわち、おおよそ中央部分が重なるように配置すれば効果がある。
　実験結果からは、座り方がずれて、パッドに対する人体５０００（例えば脚）の荷重が異なってしまう場合等があるため、Ｘ方向に並んだ第１のケースよりは、Ｚ軸に重ねた第２のケースの方が好ましい。
　更に好ましくは、２つのパッドは、外形とそのセンターを一致させた方が良い。２つのパッドに入るノイズを、より近似できてキャンセルしやすい。例えば、自動車の走行スピード、そして道路の起伏を考えると、その道路の位置によりロードノイズ波形が異なる。よって二つのパッドに実質同じノイズ載るようにするには、外形とその中心は一致させた方がより精度を高められる。ここは、図３３に示す様に、二つのパッドをその位置規制のための溝に設けられると更に良い。パッドが図２２の様に平面視で矩形であるような場合、一対の対向する２辺を規制しているが、二つの対向側辺を規制するように溝が設けられても良い。
　一方、パッドが平面視で円や楕円などの場合、Ｘ方向、Ｙ方向の移動を規制する様に、凹部が設けられても良い。
　一方、図２３に示すように、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を、Ｘ軸方向に並べて配置させるが、離れている第３のケースや、図２４に示すように、Ｘ軸方向にもＺ軸方向にも、離れて配置させる第４のケースについては、ノイズキャンセル効果が得られず、バイタル信号を抽出することが難しいということが分かった。
　なお、図示していないが、図２０とは異なり、Ｙ軸方向に並べて近接させる第５のケースもあるが、ここでは第１のケースと同様である。
　次に、図２１に示すような２つのパッドを密着させて重ねるケースにおいて、ある自動車を１０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈで走行した際に得られた信号について、図２５乃至図３２を用いて説明する。
　図２５は、１０ｋｍ／ｈで走行した場合に計測し、且つ１－３Ｈｚを通過させるバンドパスフィルタで信号処理した場合におけるバンドパスフィルタの出力信号例を示す図である。一方、図２６は、図２５と同様の条件において指先に脈波センサを装着した場合に得られる信号例を示す。図２５では、様々な周波数の信号が重ね合わされている状態を示しており、図２６では、おおよそ一定の周期で繰り返される脈波が示されている。なお、図２５及び図２６の縦軸は信号の振幅［Ｖ］を表しており、横軸は時間［秒］を表している。なお、図を分かりやすくするためにＤＣ成分を残して表示している。
　図２６に示した信号に対してＦＦＴを行った結果を図２７に示す。図２７の例では、約１．１７Ｈｚに脈波のピークａが検出でき、他のピークはその高調波である。一方、図２５に示した信号に対してＦＦＴを行った結果を図２８に示す。この図２８でも、ピークａに対応するピークｂがある程度の強度で検出できるようになっていることが分かる。但し、ノイズ成分は、このピークｂに近い部分に存在している。なお、図２７及び図２８の縦軸はパワーを表し、横軸は周波数［Ｈｚ］を表している。
　図２９は、３０ｋｍ／ｈで走行した場合に計測し、且つ１－３Ｈｚを通過させるバンドパスフィルタで信号処理した場合におけるバンドパスフィルタの出力信号例を示す図である。なお、図を分かりやすくするためにＤＣ成分を残して表示している。図２９は図２５及び図２６と同じ形式の図である。なお、この条件で指先に脈波センサを装着した場合に得られる信号例は、図２６と若干異なる部分はあるが、おおよそ一定の周期で繰り返される脈波であることは同じなので、省略する。また、ＦＦＴの結果についても同様に省略する。
　図２９に示した信号に対してＦＦＴを行った結果を図３０に示す。図３０の例では、約１．１７Ｈｚのピークａに対応するピークｃが大きなピークとして検出できるようになっていることが分かる。また、ノイズ成分は、図２８の場合に比して高周波側に移動しているので、よりピークｃを検出しやすくなっている。なお、図３０は、図２７及び図２８と同じ形式の図である。
　図３１は、５０ｋｍ／ｈで走行した場合に計測し、且つ１－３Ｈｚを通過させるバンドパスフィルタで信号処理した場合におけるバンドパスフィルタの出力信号例を示す図である。なお、図を分かりやすくするためにＤＣ成分を残して表示している。図３１は図２５及び図２６と同じ形式の図である。なお、この条件で指先に脈波センサを装着した場合に得られる信号例は、図２６と若干異なる部分はあるが、おおよそ一定の周期で繰り返される脈波であることは同じなので、省略する。また、ＦＦＴの結果についても同様に省略する。
　図３１に示した信号に対してＦＦＴを行った結果を図３２に示す。図３２の例では、約１．１７Ｈｚのピークａに対応するピークｄが大きなピークとして検出できるようになっていることが分かる。また、ノイズ成分は、図２８の場合に比して、さらに高周波側に移動しているので、よりピークｄを検出しやすくなっている。なお、図３２は、図２７及び図２８と同じ形式の図である。
　このように図２１に示すような２つのパッドを密着させて重ねるケースについては有効性が高いことが分かる。また、速度が速いほど、ノイズ成分は高周波側に移動するため、より検出がし易くなっている。
　なお、ノイズ成分を完全にキャンセルできれば良いが、実際には、体動によるノイズとロードノイズとは非同期に発生し、さらに２つのパッドに対しての伝わり方は同じにならないので、同時刻で測定される差圧にはノイズ成分が残留してしまう。しかしながら、大部分のノイズ成分を除去できれば信号の飽和を避けることができ、信号処理によりバイタル信号を抽出できるようになる。
　次に、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０との離隔距離について評価する。
　図３３に、この評価のために、シートクッションの材料であるウレタンマット７０００を示す。このウレタンマット７０００は、図３３に示すような軸方向で図１９に示したシートクッション４０００上に配置した。このウレタンマット７０００には、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０の幅に合わせた溝７１００が設けられている。第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とを含む測定部２１０は、この溝７１００の中程に固定する形で位置規制して配置する。
　尚、本来は、ウレタンマット７０００は、シートクッションの発泡性ウレタンの中に位置規制して設けられる。
　ここでは、図３４乃至図３６に示すような３つのパターンについて評価する。図３４に示す第１のパターンでは、最上層にウレタン７２００を設け、その下に第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を重ねるパターンであって、ウレタン７２００の厚みは例えば７ｍｍである。なお、ウレタン７２００と第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０との層構造体を、一体的に又は分離可能にまとめた形態で実装される場合もある。前述したように、二つのパッドは、同サイズで、例えば幅４０ｍｍ、奥行き４０ｍｍ、厚み５ｍｍである。
　また、図３５に示す第２のパターンでは、最上層にウレタン７２００を設け、その下に第１のパッド１５０を設け、その下に離隔層のウレタン７３００を設け、その下に第２のパッド１６０を設けるパターンである。なお、ウレタン７２００及び７３００の厚みは例えば１０ｍｍである。ウレタン７２００と第１のパッド１５０とウレタン７３００と第２のパッド１６０との層構造体を、一体的に又は分離可能にまとめた形態で実装される場合もある。
　さらに、図３６に示す第３のパターンでは、最上層にウレタン７２００を設け、その下に第１のパッド１５０を設け、その下に離隔層のウレタン７４００を設け、その下に第２のパッド１６０を設けるパターンである。なお、ウレタン７２００の厚みは例えば１０ｍｍであり、ウレタン７４００の厚みは例えば２０ｍｍである。ウレタン７２００と第１のパッド１５０とウレタン７４００と第２のパッド１６０との層構造体を、一体的に又は分離可能にまとめた形態で実装される場合もある。
　なお、最上層のウレタン７２００については無い場合もある。
　第１のパターンを採用してある自動車で１０ｋｍ／ｈで走行した場合の差圧センサ１１０の出力（より詳しくは増幅器２２１１の出力）の一例を図３７に示す。信号の飽和は生じていない。
　第２のパターンを採用してある自動車で１０ｋｍ／ｈで走行した場合の差圧センサ１１０の出力（より詳しくは増幅器２２１１の出力）の一例を図３８に示す。信号の飽和はほとんど生じていない。
　第３のパターンを採用してある自動車で１０ｋｍ／ｈで走行した場合の差圧センサ１１０の出力（より詳しくは増幅器２２１１の出力）の一例を図３９に示す。信号の飽和が若干多く生じている。これは、離隔層のウレタン７４００の厚みが厚くなって、２つのパッドによるノイズ成分のキャンセル効果が薄れたものと考えられる。
　図３９の場合より増幅器２２１１のゲインを下げて測定した場合の一例を図４０に示す。ゲインが下がったので信号の飽和は解消されていることが分かる。
　次に、図３７乃至図４０に示した信号を、処理部２２１２による１Ｈｚ乃至３Ｈｚのバンドパスフィルタで処理した結果と、さらにＦＦＴした結果とを、図４１乃至図４８に示す。
　図３７の信号をバンドパスフィルタで処理すると、図４１に示すような信号が得られる。図４１から分かるように、高周波成分が除去されている。また、図４２に、図４１の信号をＦＦＴした結果を示す。図４２では、ピークｅとして脈波のピークがはっきり検出できている。
　図３８の信号をバンドパスフィルタで処理すると、図４３に示すような信号が得られる。図４３から分かるように、高周波成分が除去されている。また、図４４に、図４３の信号をＦＦＴした結果を示す。図４４では、ピークｆとして脈波のピークがはっきり検出できている。
　図３９の信号をバンドパスフィルタで処理すると、図４５に示すような信号が得られる。図３９では、信号の飽和が比較的多く発生していたが、図４５ではバンドパスフィルタにより高周波成分が除去されて振幅の大きな部分は無くなっている。また、図４６に、図４５の信号をＦＦＴした結果を示す。図４６でも、ピークｇとして脈波のピークが見えるが、図４２及び図４４に比してピークは低い。これは、信号の飽和によるものであるが、脈波の検出は可能である。
　図４０の信号をバンドパスフィルタで処理すると、図４７に示すような信号が得られる。図４７では、他のケースより増幅器２２１１のゲインが下がっているので、この段階でも振幅は小さくなっている。また、図４８に、図４７の信号をＦＦＴした結果を示す。図４８でも、ピークｈとして脈波のピークが見える。これは、図４６に示したピークｇよりも大きく、より容易に脈波を検出できるようになっていることが分かる。
　このように、いずれのケースにおいても脈波のピークが検出でき、ノイズ成分からの分離抽出ができている。なお、増幅器２２１１のゲインを調整すれば、より脈波を適切に検出できるようになる。
　また、ウレタンは一例であって、他の発泡性の樹脂素材や他の素材による緩衝材であっても良い。尚、自動車などに設けられるシートクッション（座部分）の中に測定部２１０を採用する場合、座り心地を考えて、そのクッションに採用する樹脂の中に測定部２１０を設けた方が良い。またクッションに採用された同じ樹脂に測定部２１０を設け、それをシートクッションに設けても良い。尚、図３４に示したパッド間や上に設けた緩衝材も、クッションに採用する樹脂を用いた方が良い。
［第１の実施の形態における変形例Ａについて］
　これまでの説明では、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０の体積は同一であり、差圧センサ１１０における第１の空間１１２と第２の空間１１４の体積も同じであり、チューブ１３０及び１４０の内径及び長さも同じであるものとしていた。このような構成は、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とが同じノイズ（体動やロードノイズ等）を受けていて、例えば第１のパッド１５０で主にバイタル信号を受け付けている場合に有効である。
　また、例えば図２１のように２つのパッドを重ねるような場合には、図４９に模式的に示すように、上側の第１のパッド１５０で受け付ける、上からのノイズ（下向き矢印）と、下側の第２のパッド１６０で受け付ける、下からのノイズ（上向き矢印）とが同等であれば、上からのノイズは下側の第２のパッド１６０に減衰して伝わり、下からのノイズも上側の第１のパッド１５０に同様に減衰して伝わるので、全体としてノイズが差圧センサ１１０でキャンセルしやすく、例えば第１のパッド１５０に伝えられるバイタル信号を適切に抽出できるようになる。
　しかしながら、ノイズが加えられる方向が、上からのみの場合、下からのみの場合には、図４９に示したように、一点鎖線Ｗの上下で体積的にシンメトリな形態が好ましいとは言えない。
　ノイズが上からのみ、又は上からのノイズが優勢である場合には、図５０に示すように、第１のパッド１５０ｂ内部の体積＜第２のパッド１６０ｂ内部の体積となるような形態が好ましい。このようにすれば、上からのノイズが第１のパッド１５０ｂから第２のパッド１６０ｂへ同様に伝わるようになる。なお、パッドの高さ、幅、長さ等を変更することで、パッドの体積を調整する。なお、パッドの形状は、直方体、円柱、三角柱、四角柱、楕円柱、球体、楕円体等どのような形状でも良い。更にこれらの形状パッドを並べて設置するか、形状中間に敷居を設けて２分割にしても良い。
　また、図５０のようにパッドの体積を変更するのではなく、図５１に示すように、チューブ１４０ｂ内部の体積＞チューブ１３０ｂ内部の体積となるような形態でも良い。このようにしても、図５０と同様の効果が得られる。なお、チューブの太さや長さを変更することで、チューブ内部の体積を調整する。
　さらに、図５０及び図５１とは異なり、図５２に示すように、差圧センサ１１０ｂ内の体積比率を変更する。すなわち、第１の空間１１２ｂの体積＜第２の空間１１４ｂの体積となるような形態でも良い。図５０及び図５１と同様の効果が得られる。なお、図１５では円柱形の差圧センサ１１０を示したが、直方体、三角柱、四角柱、楕円柱などの形状であっても良い。
　逆に、ノイズが下からのみ、又は下からのノイズが優勢である場合には、図５３に示すように、第１のパッド１５０ｃ内部の体積＞第２のパッド１６０ｃ内部の体積となるような形態が好ましい。このようにすれば、下からのノイズが第２のパッド１６０ｃから第１のパッド１５０ｃへ同様に伝わるようになる。パッド調整の方法は上で述べたものと同様である。
　図５３のようにパッドの体積を変更するのではなく、図５４に示すように、チューブ１３０ｃ内部の体積＞チューブ１４０ｃ内部の体積となるような形態でも良い。このようにしても、図５３と同様の効果が得られる。なお、チューブ調整の方法は上で述べたものと同様である。
　さらに、図５３及び図５４とは異なり、図５５に示すように、差圧センサ１１０ｃ内の体積比率を変更する、すなわち、第１の空間１１２ｃの体積＞第２の空間１１４ｃの体積となるような形態でも良い。図５３及び図５４と同様の効果が得られる。
［第１の実施の形態における変形Ｂについて］
　上で述べたパッド配置については、上側に設けられる第１のパッド１５０の上にウレタン等の緩衝材を配置する例を示していたが、自動車などの座席シートには、ウレタンなどの緩衝材の周りをクロスで覆っているので、上側に設けられる第１のパッド１５０の上に緩衝材を設けない場合もある。
　例えば座席シートの簡略断面図を図５６に示す。図５６において、座席シートは、シートバック４５００とシートクッション４０００とを含み、シートクッション４０００は、クロス４１００で覆われており、その下部は金属部６０００に固定される。第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０は、上下に重ねるような配置であるが、第１のパッド１５０の上側はクロス４１００に接触し、下側は第２のパッド１６０と接するような配置となっている。第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０は、チューブ１３０及び１４０を介してセンサユニット２２０に接続されている。センサユニット２２０は、電源ケーブルなどを含むケーブル類４２００に接続され、当該ケーブル類４２００はシートクッション４０００から引き出されている。
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０だけではなく、チューブ１３０及び１４０並びにセンサユニット２２０も、シートクッション４０００内に埋め込まれる。
　ここでは、図３３の説明のように、位置規制をするために、溝や凹部が設けられて、その中に設けられても良い。
　さらに、図５７に示す簡略断面図のように、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を離隔層を挟んで重ねるような配置であっても、第１のパッド１５０の上側がクロス４１００に接触するような配置を採用してもよい。
　この場合、予めパッドの間に離隔層のウレタン７４００が設けられたパッドの積層体を用意し、これを溝や凹部の位置規制部に設けても良い。
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０と、チューブ１３０及び１４０と、センサユニット２２０とは、ノイズの影響を抑制するため、金属部６０００に接触しないようにシートクッション４０００内に埋め込むことが好ましい。ケーブル類４２００についても、金属部６０００に触れない方が好ましい。
　座席シート内部の緩衝材は、例えば硬質ウレタンであるが、この硬質ウレタン内にセンサユニット２２０のケースを埋め込む形で装着させても良いが、センサユニット２２０のケースを他の素材（例えば軟質ウレタン）で包んだ上で、硬質ウレタンに埋め込むように装着させても良い。
　センサユニット２２０のケース内の構造も防振構造が好ましく、ゴム材、樹脂などの防振柱の上に載せたベース基板の上に、差圧センサ１１０及び信号処理装置２２１０を固定することが好ましい。さらに、防振柱、差圧センサ１１０及び信号処理装置２２１０は、ねじや接着剤で固定する。
［第１の実施の形態における変形例Ｃについて］
　図２０に示すように、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を水平に並べても測定可能であり、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を固定せずに重ねても測定可能である。しかしながら、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０同士が固定されると、パッド間の相対位置の変化を防止でき、ノイズキャンセルの効果が高くなる。また、図３３に示すような溝又は凹部を設けて、当該溝又は凹部に第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を配置すれば、固定の有無に拘わらず、２枚のパッドの位置変化を抑制できる。なお、図３３に示すような溝又は凹部ではなく、図５８に示すように２つのパッドのサイズに合わせてシートクッション４０００の内部に空間を形成して第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を配置することで、機械的な固定を強化するようにしても良い。
　本例は、さらにバイタル信号（例えば脈波）をより効率よく取り込むために、さらなる工夫を施すものである。より具体的には、人が上に載る（すなわち人が座る）ことによって２つのパッドが沈み込むと、バイタル信号を含む振動がその沈み込みのエネルギーに消費されて弱められてしまうという事態の発生を抑止するものである。
　例えば、図５９にそのための第１例を示す。なお、図５９乃至図６８ではチューブ１３０及び１４０より先の構成については省略している。図５９の例ではシートクッション４０００内において第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を上下に重ねて配置した上で、第２のパッド１６０の下部に第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０よりも面積が広いプレート４６００を配置することで、沈み込みを抑制する。プレート４６００は、プラスティックや金属などで、例えば第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０よりも硬質のものである。プレート４６００は、円形、四角形などどのような形状であっても良い。このようなプレート４６００を設けることで、プレート４６００よりも下には沈み込まないという固定端効果が得られる。
　また、パッドにプレート４６００の効果を持たせるような構成を採用しても良い。このような構成例を図６０に示す。図６０は、楕円形のパッド（ここでは第１のパッド１５０）をその中央部分で切断した斜視図である。すなわち、第１のパッド１５０の外周に、沈み込みを抑制するためのプレート部１５５が付加されている。第１のパッド１５０とプレート部１５５とを一体で形成するようにしても良いし、第１のパッド１５０に後からプレート部１５５を接着するようにしても良い。後者の場合、例えばプレート部１５５の内径を、第１のパッド１５０の外径よりも小さく形成して、重なった部分を接着するようにしても良い。プレート部１５５の外形径は、円形、四角形などどのような形状であっても良い。
　このようなプレート部１５５付きの第１のパッド１５０を用いる場合、例えば図６１に示すような配置になる。すなわち、シートクッション４０００内に、プレート部１５５付き第１のパッド１５０の下に第２のパッド１６０を重ねて配置する。このようにすれば、プレート部１５５によって第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の沈み込みを抑制できるようになる。
　一方、図６２に示すように、第２のパッド１６０にプレート部１６５を付加するようにしても良い。すなわち、シートクッション４０００内に、第１のパッド１５０にプレート部１６５付き第２のパッド１６０を重ねて配置する。このようにしても、プレート部１６５によって第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の沈み込みを抑制できるようになる。
　さらに、図６３に示すように、プレート部１５５付き第１のパッド１５０と、プレート部１６５付き第２のパッド１６０を、シートクッション４０００内に重ねて配置するようにしても良い。
　また、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０を一体形成する場合には、その一体形成されたパッドにプレート部をさらに付加するようにしても良い。このような構成例を図６４に示す。図６４は、楕円形のパッド（ここでは第１のパッド１５０及び第２のパッド）をその中央部分で切断した斜視図である。すなわち、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とは隔壁１５７で仕切られて一体化されており、さらに一体形成されたパッドの外周に、沈み込みを抑制するためのプレート部１６７が付加されている。このようなプレート部１６７も、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０と共に一体形成されていても良いが、一体形成されたパッドに後からプレート部１６７を接着するようにしても良い。後者の場合、例えばプレート部１６７の内径を、一体形成されたパッドの外径よりも小さく形成して、重なった部分を接着するようにしても良い。プレート部１６７の外形は、円形、四角形などどのような形状であっても良い。
　このようなプレート部１６７付きの一体化されたパッドを用いる場合には、例えば図６５に示すような配置になる。すなわち、シートクッション４０００内に、プレート部１６７付きの一体化されたパッド（第１のパッド１５０と第２のパッド１６０）が配置される。このようにすれば、プレート部１６７によって一体化されたパッドの沈み込みを抑制できるようになる。
　さらに、シートクッション４０００に空隙を設けることで下からの外乱振動を抑制するようにしても良い。例えば、図６６に示すように、シートクッション４０００内に、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とを重ねて配置すると共に、第２のパッド１６０の下部にプレート４６００を配置し、さらにプレート４６００の下部に空隙４７００を設ける。図６６では、空隙４７００の横幅は、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の横幅よりも広い例を示しているが、より外乱振動を抑制するのに適切なサイズの空隙を設ければ良い。
　また、図６７に示すように、第２のパッド１６０とプレート４６００との間に空隙４７５０を設けるようにしても良い。空隙４７５０の横幅は、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の横幅よりも狭くなっているが、これは第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０が空隙４７５０に落ち込むことを防止するためであるから、他の方法で空隙４７５０への落ち込みを防止できれば、空隙４７５０の大きさは任意である。このようなパッド配置でも、下からの外乱を抑制できるようになる。
　なお、図６６では、第２のパッド１６０の直下がプレート４６００になっているが、より下からの外乱振動抑制のためのダンパー効果を得るために、図６８に示すような構成を採用しても良い。すなわち、第２のパッド１６０とプレート４６００の間に高反発樹脂４８００の層を設けるようにしても良い。この例では、プレート４６００の下部にも空隙４７００も設けられており、より下からの外乱振動を抑制できるようになる。
　このような構成例を採用するようにすれば、よりバイタル信号を検出しやすくなる。
　なお、第１のパッド１５０と第２のパッド１６０とを一体化させる場合に、一体形成させる例を示したが、接着剤により貼り合わせても良いし、粘着テープで貼り合わせたり、テープやシートなどで巻いたり包んでも良い。また、プレート部１５５、プレート部１６５やプレート部１６７については、パッドの縁全体ではなく、一部に付加するような場合もある。
［第２の実施の形態］
　第１の実施の形態においては、脈波のような微弱なバイタル信号を検出するために圧電素子１１８を用いた差圧センサ１１０を採用していたが、例えば体動のような比較的大きな振動を捉える場合には高感度すぎて、飽和によりノイズと体動等の識別が困難な場合が生ずる。
　本実施の形態では、体動のような比較的大きな振動を捉えることを目的として、第１の実施の形態とは別の差圧センサを採用する。より具体的には、従来から存在している静電容量式差圧センサ、ピエゾ抵抗式差圧センサ、差動トランス式差圧センサのような差圧センサを採用しても良い。
　静電容量式差圧センサは、例えば第１のガラスに設けられた第１の固定極と、例えば第２のガラスに設けられた第２の固定極と、第１のガラスと第２のガラスとの間に設けられた例えばシリコンの可動極とを有し、第１のガラス側から掛けられた第１の圧力と第２のガラス側から掛けられた第２の圧力との差圧によって可動極が変形すると、その変形に応じて発生する静電容量の変化を電気信号に変換するものである。
　ピエゾ抵抗式差圧センサは、シリコンダイアフラムの表面に、拡散やイオン注入により形成されたゲージ抵抗のピエゾ抵抗効果を利用した差圧センサで、電気抵抗の変化を電気信号に変換するものである。
　差動トランス式差圧センサは、差動トランスによる変位センサを用いた差圧センサである。この変位センサには、一次コイルの両脇に二次コイルが設けられており、金属のコアが一次コイル及び二次コイルの中央部にスライド可能に配置される。そして、一次コイルを交流励磁するとコアを介した誘導電圧が２つの二次コイルに発生するが、コアが一次コイルの中央部に存在する場合には２つの二次コイルの誘導電圧の差はゼロになる。一方、コアが一方の二次コイルの方に変位すればその変位した分に応じて、２つの二次コイルの誘導電圧に差が生ずるようになる。このような原理に基づき、第１の圧力と第２の圧力の差圧に応じてコアが一次コイル及び二次コイルの中央部でスライドするように構成すれば、コアの変位に対応する、誘導電圧の差として差圧が検出されるようになる。なお、このような差動トランス式の変位センサについては、例えば特開平９－１１３２０３や特開平６－７７０６５等にも開示されており、よく知られたものである。
　本実施の形態における各種差圧センサを採用したとしても、第１の実施の形態における他の構成については同様のものを採用することで、体動のような比較的大きな振動を計測することができる。すなわち、第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０に与えられたロードノイズなどは、差圧を検出する際に機械的におおよそキャンセルされるが、ロードノイズなどよりも相対的に小さな体動などの振動は、主に人体に近い方のパッドから伝えられて各種差圧センサで検出されて出力されるようになる。ロードノイズなどが機械的にキャンセルされるので、飽和の問題は発生しない。ロードノイズなどが一部残っていたとしても、ノイズの周波数帯域が体動などの周波数帯域とは異なっていれば、フィルタやＦＦＴ等により分離しても良い。
　例えば静電容量式差圧センサを採用して、速度５０ｋｍ／ｈで車両走行中の測定結果を図６９及び図７１に示す。図６９及び図７１では、縦軸は振幅［Ｖ］を表し、横軸は時間［ｓ］を表す。なお、パッド配置については例えば図３４に示すような配置としている。
　図６９では、図７０に示すように、人体に近い方の第１のパッド１５０についてはチューブ１３０を介して静電容量式差圧センサ１１１０に接続しているが、第２のパッド１６０及びチューブ１４０については取り外し、静電容量式差圧センサ１１１０の第２の接続部１１２２を封止して差圧を検出できないようにした場合の測定結果である。このように差圧センサとして機能させないようにすると、一部飽和が発生し、ノイズに埋もれて体動を検出することはできない。一方、図７１は、第２のパッド１６０をチューブ１４０を介して静電容量式差圧センサ１１１０に接続した場合の測定結果を示す。このような構成であれば、静電容量式差圧センサ１１１０を採用しても、矢印で示す部分に体動に基づく振動が検出できる。
　第１のパッド１５０及び第２のパッド１６０の配置などについては、第１の実施の形態で述べた様々な態様をそのまま適用できる。
［応用例］
　信号処理装置２２１０に含まれる出力部２２１４が近距離無線通信装置（例えば、Bluetooth（登録商標）などの規格に従った通信装置）であり、計測装置１００を自動車などの車両に実装する場合、図７２に模式的に示すように、計測装置の計測結果は、センサユニット２２０に含まれる信号処理装置２２１０から、スマートフォンなどの携帯端末８０００に送信されたり、カーナビゲーションシステム８１００に送信されたり、他の車載ユニット８２００に送信される場合もある。
　スマートフォンなどの携帯端末８０００において、計測結果又はさらなる解析結果を表示して、ユーザに対して健康状態などの情報提供を行うようにしても良い。同様に、カーナビゲーションシステム８１００において、計測結果又はさらなる解析結果を表示してもよい。さらに、車載ユニット８２００において、計測結果又はさらなる解析結果を表示したり、それらに基づき、車両の制御等を行うようにしても良い。携帯端末８０００は、スマートウォッチやスマートグラスのようなウェラブル機器であっても良い。
　図７２では、無線通信にて他の装置へ計測結果を送信する例を示したが、有線で、カーナビゲーションシステム８１００又は車載ユニット８２００に接続するようにしても良い。場合によっては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ等をセンサユニット２２０等に設けることで、ＵＳＢケーブルでスマートフォン等の携帯端末８０００に接続するようにしても良い。
　さらに、シートクッション４０００内に計測装置１００を埋め込むだけではなく、シートクッション４０００の上に敷く別のクッション内の実装するようにしても良い。このようにすれば、クッションを後から装着させることでも、本実施の形態に係る計測装置１００で計測することができるようになる。この場合、クッションに、充電池を内蔵させて充電することで計測装置１００に電力供給を行ったり、自動車側からケーブルなどで電力供給を行うようにしても良い。計測結果の出力については、無線でも有線でも良い。
　さらに、自動車の座席シートのみならず、車椅子などの座席シートに実装することも可能である。さらに、移動式のベッドなどにも適用可能である。なお、上でも述べた固定式のシートクッション４０００ではなく、可動式のクッション内に実装する形態であれば、様々な場面で活用可能となる。さらに、バイタル信号や体動の検知などが可能なことを示したが、差圧センサと第１及び第２のパッド（すなわちエアーマット）を用いて、大きなノイズをキャンセルし、小さな得たい信号を得る用途として、橋梁、ビルなど建設物の微弱な低周波振動モニタリング、生産設備で使用されるコンベア、モーターなどからの微弱な低周波振動モニタリングにも適用可能である。
　以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、機能構成例は一例であって、異なるデバイス構成となっていても全体として同様の機能を実現できれば良い。信号処理装置２２１０の処理部２２１２の一部機能がマイクロプロセッサが実行するプログラムにより実現される場合もあれば、全て専用の回路で実装される場合もある。
　上では、主に人体の脚の裏からバイタル信号を抽出する例を示したが、人体の他の部分からバイタル信号を抽出するようにしても良い。特に動脈付近に第１のパッド１５０及び第２のパッドを配置できれば、バイタル信号を抽出しやすくなる。また、流体として空気を利用する例を示したが、他の気体又は液体を用いる場合もある。さらに、体動であればより様々な人体の部位から検出することができる。
　以上述べた実施の形態には少なくとも以下の事項が開示されている。
　本実施の形態の第１の態様に係る計測装置は、（Ａ）第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、（Ｂ）第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、（Ｃ）第１の袋状部材と連通する第１の空間と、第２の袋状部材と連通する第２の空間と、第１の空間と第２の空間とを分離し且つ圧電体が形成された振動膜とを有する差圧センサとを有する。
　第１の袋状部材を介して入力される第１の振動による第１の圧力と、第２の袋状部材を介して入力される第２の振動による第２の圧力との差圧を適切に計測することができる。例えば、同じノイズが第１の圧力及び第２の圧力に載っていれば、それらが振動膜でキャンセルされ、いずれかの袋状部材に被計測物の振動が載っていれば、当該被計測物の振動に対応する信号が圧電体にて電気信号として出力されるようになる。これによってノイズによって引き起こされる、出力信号の飽和を避けることができるようになる。
　また、上記計測装置は、（Ｄ）第１の袋状部材と差圧センサの第１の空間との間を繋ぐ第１のチューブと、（Ｅ）第２の袋状部材と差圧センサの第２の空間との間を繋ぐ第２のチューブとをさらに有していても良い。差圧センサを第１及び第２の袋状部材から離れた位置に配置できるようになる。
　なお、第１の袋状部材と第１の空間との内部体積（チューブがあればチューブの内部体積を含む）と、第２の袋状部材と第２の空間との内部体積（チューブがあればチューブの内部体積を含む）とが同一である場合もあれば、場合によっては異なる場合もある。
　さらに、上で述べた差圧センサが、圧電体の出力信号の増幅器をさらに有するようにしても良い。計測装置の小型化に寄与するものである。
　また、計測装置において、第１の袋状部材と第２の袋状部材とは、重ねて配置されるように位置規制されるようにしても良い。よりバイタル信号を計測するのに好ましい構成である。すなわち、ノイズのキャンセルに効果的である。なお、袋状部材が平板状であれば、振動をより受け付けやすく、重ねて配置すれば少ないスペースに配置できる。また、シートクッションなどに設置するのであれば、両方に同じような荷重がかかるようにすることも容易になる。
　また、袋状部材を重ねて配置する場合には、第１の袋状部材と第２の袋状部材との間に、所定の離隔距離を持たせるための離隔材をさらに有するようにしても良い。環境に応じて離隔距離を調整するためである。
　さらに、袋状部材を重ねて配置する場合には、第１の袋状部材は第２の袋状部材よりも被計測物の近くに配置されるようにしても良い。第１の袋状部材によりバイタル信号をより多く受け付けるためである。
　また、計測装置は、（Ｆ）差圧センサからの信号を処理する信号処理部と、（Ｇ）信号処理部の出力信号を外部機器に出力する出力部とをさらに有するようにしても良い。このような構成を有することで、適切にバイタル信号などの微小な信号を抽出できるようになる。
　なお、圧電体を含む差圧センサの代わりに、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を含む差圧センサであってもよい。
　また、本実施の形態に係る車両用シートは、（Ａ）第１の袋状部材（流体が封入された状態の流体封入体であってもよい）と、第２の袋状部材（流体が封入された状態の流体封入体であってもよい）と、第１の袋状部材と連通する第１の空間と、第２の袋状部材と連通する第２の空間と、第１の空間と第２の空間とを分離し且つ圧電体が形成された振動膜とを有する差圧センサとを有する。そして、人体の所定部位が当たる部分の内部に、第１の袋状部材が第２の袋状部材より人体の所定部位に近くなるように重ねて配置される。このようにすれば、車両用シートに座った人のバイタル信号を適切に抽出できるようになる。
　なお、人体の所定部分が当たる部分が、車両用シートの座部分である場合もある。但し、他の部分であっても良い。また、第１の袋状部材と第２の袋状部材とが積層されて上記座部分の樹脂材の中に設けられるようにしても良い。さらに、人体の所定部位が当たる部分は、発泡性の樹脂からなるようにしても良い。
　本実施の形態の第２の態様に係る計測装置は、（Ａ）第１の振動を受け付ける第１のエアーマットと、（Ｂ）平面視で見た時の第１のエアーマットのセンターと一致させて積層され、第２の振動を受け付ける第２のエアーマットと、（Ｃ）第１のエアーマットと連通する第１の空間と、第２のエアーマットと連通する第２の空間と、（Ｄ）第１の空間と第２の空間の振動を検知するセンサとを有する。
　なお、第１のエアーマットと第２のエアーマットの位置を規制する溝または凹部に、第１のエアーマットと第２のエアーマットを含む積層体が設けられるようにしても良い。
　この場合、この溝または凹部は、シートクッションに設けられる、またはシートクッションの材料に設けられて成るようにしても良い。また、上記センサは、圧力センサまたは差圧センサから成る場合もある。さらに、第１及び第２のエアーマットは、密着して積層されるようにしても良い。
　さらに、本実施の形態の第３の態様に係る計測装置は、内壁で空間を構成する筐体と、上記空間を第１の空間と第２の空間に区分し、第１の空間に伝わる第１の振動と、第２の空間に伝わる第２の振動とにより、第１の空間側と第２の空間側に振動する振動膜と、振動膜の一方の面に設けられた圧電体とを有する差圧センサとを有する。
　上記振動膜は金属から成るようにしても良い。
　上記筐体の内壁に設けられた凸部と、凸部に重ねて設けられた振動膜と、凸部と重なる部分または近傍の振動膜に設けられた電気的接続部とを有するようにしても良い。
　上記筐体は、樹脂成形により形成され、筐体の第１の空間上部には、取り外し可能な上蓋が嵌合されてなり、振動膜の電気的接続部は、上蓋側の前記振動膜の面に設けられるようにしても良い。
　第２の空間の下部に第３の空間が設けられ、アナログアンプの回路部品が設けられているようにしても良い。
　このような構成は、実施の形態に述べられた事項に限定されるものではなく、実質的に同一の効果を奏する他の構成にて実施される場合もある。

Claims (28)

  1. 　第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、
    　第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、
    　前記第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、前記第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサと、
    　を有する計測装置。
  2. 　前記第１の袋状部材と前記差圧センサとの間を繋ぐ第１のチューブと、
    　前記第２の袋状部材と前記差圧センサとの間を繋ぐ第２のチューブと、
    　をさらに有する請求項１記載の計測装置。
  3. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とは、密着又は離隔して重ねて配置されるように位置規制される
    　請求項１又は２記載の計測装置。
  4. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とは、密着又は離隔して重ねて配置されている
    　請求項１又は２記載の計測装置。
  5. 　前記第１の袋状部材及び前記第２の袋状部材は平板状であり、
    　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とは、当該平板の中央部が密着又は離隔して重なるように一体化されている
    　請求項１又は２記載の計測装置。
  6. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とのうち少なくともいずれかの縁の少なくとも一部に、プレート部が設けられている
    　請求項１乃至５のいずれか１つに記載の計測装置。
  7. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とが一体化されており、
    　当該一体化された前記第１及び第２の袋状部材の外周の少なくとも一部に、外方向に延在するプレート部が付加されている
    　請求項１乃至５のいずれか１つに記載の計測装置。
  8. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とに樹脂が付加されている
    　請求項１乃至７のいずれか１つに記載の計測装置。
  9. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材との少なくともいずれかの一面をカバーするように樹脂が付加されている
    　請求項１乃至７のいずれか１つに記載の計測装置。
  10. 　前記差圧センサは、
    　静電容量式差圧センサ、ピエゾ抵抗式差圧センサ、又は差動トランス式差圧センサである　
    　請求項１乃至９のいずれか１つに記載の計測装置。
  11. 　前記差圧センサが、
    　前記第１の袋状部材の内部と連通した第１のチャンバーと、前記第２の袋状部材の内部と連通した第２のチャンバーと、前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとを分離し且つ圧電体が形成された振動膜とを有する差圧センサである
    　請求項１乃至９のいずれか１つに記載の計測装置。
  12. 　前記第１の袋状部材は前記第２の袋状部材よりも被計測物の近くに配置される
    　請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の計測装置。
  13. 　前記差圧センサからの信号を処理する信号処理部と、
    　前記信号処理部の出力信号を外部機器に出力する出力部と、
    　をさらに有する請求項１乃至１２のいずれか１つ記載の計測装置。
  14. 　第１の袋状部材と、
    　第２の袋状部材と、
    　前記第１の袋状部材の内部から伝えられた第１の圧力と、前記第２の袋状部材の内部から伝えられた第２の圧力との差圧を検出する差圧センサと、
    　を有し、
    　人体の所定部位が当たる部分の内部に、前記第１の袋状部材が前記第２の袋状部材より前記人体の所定部位に近くなるように配置される
    　車両用シート。
  15. 　前記人体の所定部位が当たる部分が、座部分又は背面部分である
    　請求項１４記載の車両用シート。
  16. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とが密着又は離隔して重ねられて前記人体の所定部位が当たる部分の樹脂材の中に設けられる請求項１４又は１５記載の車両用シート。
  17. 　前記第１の袋状部材及び前記第２の袋状部材の位置を規制する溝又は凹部に、前記第１の袋状部材及び前記第２の袋状部材を含む部材が配置されている
    　請求項１４又は１５記載の車両用シート。
  18. 　前記第２の袋状部材の下部に、前記第２の袋状部材の面積より広いプレートが設けられる請求項１４乃至１７のいずれか１つに記載の車両用シート。
  19. 　前記プレートより下部に空隙が設けられている
    　請求項１８記載の車両用シート。
  20. 　前記第２の袋状部材と前記プレートとの間に空隙が設けられた
    　請求項１８記載の車両用シート。
  21. 　前記人体の所定部位が当たる部分は、発泡性の樹脂からなる請求項１４乃至２０のいずれか１つに記載の車両用シート。
  22. 　第１の振動を受け付ける第１の袋状部材と、
    　第２の振動を受け付ける第２の袋状部材と、
    　前記第１の袋状部材と連通する第１の空間と、前記第２の袋状部材と連通する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを分離し且つ圧電体が形成された振動膜とを有する差圧センサと、
    　を有する計測装置。
  23. 　前記第１の袋状部材と前記差圧センサの第１の空間との間を繋ぐ第１のチューブと、
    　前記第２の袋状部材と前記差圧センサの第２の空間との間を繋ぐ第２のチューブと、
    　をさらに有する請求項２２記載の計測装置。
  24. 　前記差圧センサが、前記圧電体の出力信号の増幅器をさらに有する
    　請求項２２又は２３記載の計測装置。
  25. 　前記第１の袋状部材と前記第２の袋状部材とは、重ねて配置されるように位置規制される請求項２２乃至２４のいずれか１つ記載の計測装置。
  26. 　前記第１の袋状部材は前記第２の袋状部材よりも被計測物の近くに配置される
    　請求項２４又は２５記載の計測装置。
  27. 　前記差圧センサからの信号を処理する信号処理部と、
    　前記信号処理部の出力信号を外部機器に出力する出力部と、
    　をさらに有する請求項２２乃至２６のいずれか１つ記載の計測装置。
  28. 　第１の振動を受け付ける第１のエアーマットと、
    　平面視で見た時の前記第１のエアーマットのセンターと一致させて積層され、第２の振動を受け付ける第２のエアーマットと、
    　前記第１のエアーマットと連通する第１の空間と、前記第２のエアーマットと連通する第２の空間と、
    　前記第１の空間と前記第２の空間の振動を検知するセンサと
    　を有する計測装置。
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