JP3700211B2 - 体動誘発装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、OA作業者、車両の運転者等の長時間着座姿勢を継続する者に対し、微小な姿勢変化をさせ易くして、疲労および腰痛を軽減するための体動誘発装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車専用道路網の整備が進むに伴い、長時間高速で運転することが頻繁に行なわれるようになってきている。このような状況下では、運転者は、長時間高負荷の運転を強いられることになるが、着座姿勢で長時間身体を拘束されると、血行不良あるいは静的な筋疲労等により、身体的疲労および腰痛等が生じる。そして、これを解決する手段として、シート形状を変化させることにより姿勢の変化を生じさせるシートが従来から種々提案されている。
【0003】
例えば車両用シートに関してみれば、その形状変化を生じさせるタイミングは、乗車時間によるもの(特開平1−44355号)、車速および走行時間によるもの(特開平2−136340号)、ほぼ周期的に行なうもの(特開平4−224709号、特開平5−168545号、特開平5−317138号)等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種シートにおいては、着座者の意思や身体的状況とは全く関係のないタイミングでの形状変化が生じるため、違和感があるのみでなく、運転者にストレスを生じさせ易く、また運転操作に対し悪影響を及ぼすおそれがあった。また、自発的な筋活動でなければ、ポンプ作用による大きな血行改善効果は期待できないことが判明している。
【0005】
さらに、着座者の体圧分布が変化したときに適性な体圧分布に戻すために、シート各部の押圧力を制御する方法も知られているが、同じ身体部位が常に一定の圧力で押圧されるのを避けて虚血を防ぐ必要があるため、このような方法では血行不良による疲労は避けられないものである。
【0006】
そこで、本発明者等は、種々の実験および考察の結果、下記の結論を得るに至った。
【0007】
(1) 自動的にシート形状を変化させる場合、着座者が姿勢変更を望まないときに強制的に姿勢を変化させられると、違和感を感じ、また作業または運転操作への悪影響やストレスが生じ易いために、着座者が姿勢変更を望むときにシートの状態を変化させる方が有効である。
【0008】
(2) したがって、シートの状態変化は、あくまでも自発的な姿勢変化を起こし易くするように補助的なものとし、自発的に筋肉を動かして姿勢変化を生じさせ、筋肉のポンプ作用により血行改善効果を向上させることが肝要である。
【0009】
(3) たとえ適性な着座姿勢をとっていても、長時間拘束されれば疲労よび腰痛が必然的に発生する。また、疲労軽減に有効な自発的体動は、着座時間の経過に伴って少なくなってくるため、自発的な姿勢変化をある程度の頻度で断続的に継続させなければならない。
【0010】
(4) 虚血の防止や血行の改善のためには、体圧分布を常に一定の状態にせずに変化させ得るようにしておかなければならない。
【0011】
(5) むやみに大きく身体全体を動かすことは全身の疲労を招くため、着座時に疲労が集中する腰部、でん部の疲労を効果的に軽減する自発的体動を誘発させる必要がある。
【0012】
本発明者等は以上の知見に基づき本発明を提案するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明による体動誘発装置は、着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段と、該体動検出手段により検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けられた体動補助手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【0014】
そして、上記体動検出手段を、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、該姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とにより構成し、このエネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接、上記体動補助手段に伝達してこの体動補助手段を揺動させる駆動手段をさらに備えていることを特徴とする。
【0015】
上記体動検出手段は、着座者の骨盤の微小な動きを検出する手段よりなることが好ましい。また、上記体動補助手段を、凸の曲面を有する表板部と平板状の裏板部とが形成されるようにヘヤピン状に折り曲げられた弾性板によって構成し、上記姿勢変化受容部を、上記表板部によって構成することができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、着座者が疲労のため無意識に身体を動かしたとき、または動きたいと感じて自発的に動いたときに、検出された着座者の身体の微小な動きがフィードバックされて、着座者の動きを補助または増幅するようにシート状態が変化するように構成されているため、違和感が少なく、かつ自発的な動きであるため、筋肉のポンプ作用によって、血行が改善され、疲労が生じにくい効果がある。
【0017】
図17(a)は、通常のシートに着座しているときの着座者の体動頻度の時間的変化を示すグラフで、体動頻度が時間の経過とともに減少して疲労が蓄積される状態を示している。そして、疲労が相当に蓄積された状態に達すると、疲労対処行動によって体動頻度が増大しているが、この時点では既に手遅れになっている。
【0018】
これに対して、本発明による体動誘発装置を備えたシートに着座しているときの着座者の体動頻度は、図17(b)に示すように、適度な体動が維持されるため、疲労しにくいことが判る。
【0019】
本発明において、体動補助手段を、体動検出手段によって検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けるとともに、上記体動検出手段を、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、この姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とにより構成し、このエネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接あるいは蓄積後、上記体動補助手段に伝達してこの体動補助手段を揺動させる駆動手段を設けることで、モータ等の動力源を必要とすることなしに本発明による体動誘発装置を構成することが可能になり、安価な体動誘発装置を提供することができる。
【0020】
また、着座者の視線、上肢、下肢の動きが最小限になり、かつ疲労軽減効果がある動きとして、骨盤上部を動かすことがよいとされている。そこで、着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段として、着座者の骨盤上部の動きを検出する手段を設け、この手段により検出された骨盤上部の動きに基づいて、骨盤上部が動くようにシート状態を変化させることにより、著しい疲労軽減効果を奏することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態及び参考例について説明する。
【0022】
図1は、本発明による体動誘発装置を適用した車両用シートの斜視図で、このシートSは、シートクッション1とシートバック2により構成されている。シートバック2の内部には、図2に示すように、着座者3の骨盤4を背後から支え得る位置にランバーサポート5が設けられている。
【0023】
ランバーサポート5は、平板状の弾性板よりなる裏板5aと、裏板5aの上端からヘヤピン状に折り曲げられ、かつ着座者3側に凸の曲面をなす弾性板よりなる表板5bとにより一体に形成され、下端を支点F1 にして前後に揺動可能にシートSに取り付けられている。
【0024】
図3は、体動誘発装置の第1の参考例の構成を機能的に示す背面図、図4は図3のIV−IV線に沿った断面図である。ランバーサポート5は、シートフレーム6から水平方向に延びる軸7を支点F1 にして揺動し得るように下端を係止されており、このランバーサポート5の裏板5aの上方部にカム8が当接している。そして、シートフレーム6に固定されたモータ9によってカム8が回動されることによって、ランバーサポート5が揺動されるようになっている。
【0025】
また、ランバーサポート5のほぼ中央部の表板5bと裏板5との間には、表板5bと裏板5aとの間の距離の変化によって着座者3の骨盤4の部位の微小な動きを検出する変位センサ10が設けられている。そして、着座者3の骨盤4の部位の微小な体動によって、ランバーサポート5の表板5bと裏板5aとの間の距離が微小量変化すると、変位センサ10がこれを検出して、検出信号をコントローラ11に送り、コントローラ11はモータ9の電源を短時間ONにしてカム8を所定角度回転させ、ランバーサポート5を揺動させて、着座者3の体動を増幅させるように構成されている。
【0026】
さらに、軸7およびモータ9のシートフレーム6に対する取り付け位置を、上下方向に調整可能にしておくことにより、変位センサ10およびランバーサポート5の上下方向の位置を着座者3の体格に合わせて調整することができる。
【0027】
図5(a)の波形Aは、変位センサ10によって検出された着座者3の骨盤4の部位の微小な体動を示し、図5(b)の波形Bは、変位センサ10によって検出された体動に基づいて、カム8がモータ9によって駆動された場合の骨盤4の部位の動きを示す。
【0028】
このように、本参考例においては、変位センサ10により検出された着座者3の身体の微小な体動に基づき、着座者3の自発的な体動を喚起ないし加速し得るようにランバーサポート5が変位するようになっている。
【0029】
図6は、体動量(mm)と血流量(ml)との関係を示すグラフを示す。体動量は、シートバック2に垂直な方向の骨盤4の上端の変位量を表し、血流量は、レーザードップラー血流計により測定された下肢血流量を表す。M1 は、血流が十分に増えない体動量の範囲(20mm以下)を示し、M2 は、作業ないし運転に支障のない体動量(100mm以下)を示す。したがって、シートバックの変位による体動量は、20mm〜100mmの範囲内に設定すればよいことになる。
【0030】
図7は、シートバックの1回の変位量D(押し出しまたは戻し量:mm)に対する知覚量の関係を示すグラフを示す。Tは押されていることがわかるか否かの境界を示すしきい値で、そのときの変位量Dは約5mmある。D1 は人間がまったく知覚できない変位量から、動いていることはわかるが押されているとは思わない変位量までの範囲(0〜5mm)を示し、D2 は作業ないし運転に支障のない変位量(15mm以下)を示す。したがって、シートバックの1回の押し出し量または戻し量は、5mm〜15mmの範囲内に設定すればよいことになる。
【0031】
図8は、図6および図7から、シートバックの1回の変位量と体動量との関係を求めたグラフである。
【0032】
図9は、体動とランバーサポート5の位置との関係を示すグラフである。
【0033】
図10は、本発明による体動誘発装置の実施の形態を機能的に示す斜視図、図11はその断面図である。
【0034】
本実施の形態は、モータ等の特別な動力源や制御を用いることなしに体動誘発装置を構成したものであり、図1と同様のランバーサポート5を備えたシートSの内部に、図12に示すように、着座者3の身体の微小な動きを受容する体動受容部Aと、この体動受容部Aにより受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部Bと、このエネルギー変換部Bにより変換されたエネルギーを直接あるいは蓄積後、体動補助部Dに伝達して体動補助部Dを駆動する駆動部25とを備えており、体動受容部Aとエネルギー変換部Bとにより体動検出手段が構成されている。
【0035】
本実施の形態においても、ランバーサポート5は、平板状の弾性板よりなる裏板5aと、裏板5aの上端からヘヤピン状に折り曲げられ、かつ着座者3側に凸の曲面をなす弾性板よりなる表板5bとにより一体に形成され、シートフレーム6から水平方向に延びる軸7を支点F1 にして揺動し得るように下端を係止されており、このランバーサポート5の裏板5aの上方部にカム8が当接している。
【0036】
ランバーサポート5の中央部の内部には、ランバーサポート5の表板5bの背面に当接するフランジ15aを前端に備えた体動検出用ロッド15が裏板5aを前後方向に貫通して設けられ、このロッド15の後端にはラック16が固定されている。また、ロッド15のフランジ15aとランバーサポート5の裏板5aとの間には、ロッド15を表板5b側に付勢するリターンスプリング27が介装されている。ラック16は、ランバーサポート5の背面側に設けられたワンウエイクラッチ付き歯車17に噛合されている。そして、ランバーサポート5の表板5bが後方へ押されたときのロッド15の後方へ向かう動きのみによって、歯車17がこのラック・ピニオン機構を介して微小角度ずつ一方向へ回動されるようになっている。
【0037】
上記歯車17およびカム8は、ランバーサポート5の裏板5aとシートフレーム6との間に設けられた、回転伝達手段としてのフレキシブルワイヤ18にそれぞれ軸心を固定されており、歯車17の回転がフレキシブルワイヤ18を介してカム8に伝達されるようになっている。
【0038】
以上の構成によって、着座者3の身体の微小な動きが弾性板よりなるランバーサポート5の表板5bによって受容され、この受容された着座者3の姿勢変化量がロッド15の直線運動に変換され、さらにこの直線運動が、ラック16とワンウエイクラッチ付き歯車17とよりなるラックピニオン機構により回転運動に変換され、この回転運動がフレキシブルワイヤ18を介して駆動部であるカム8に直接伝達され、ランバーサポート5がカム8により駆動されて揺動するように構成されている。
【0039】
図13は、図10に示す構成をさらに具体的に示す背面図、図14は図13のXIV−XIV 線に沿った断面図である。
【0040】
図13および図14において、ワンウエイクラッチ付き歯車17は、ランバーサポート5の背面に設けられた垂直方向に延びる軸19に、ウォーム20とともに支持されており、ワンウエイクラッチ付き歯車17の一方向の回転運動は、ウォーム20を介してウォームホイール21に伝達されるようになっている。
【0041】
一方、シートフレーム6,6に両端を回転自在に支持された水平軸22に、ランバーサポート5駆動用のカム8,8および従動歯車23が固定され、この従動歯車23に噛合する駆動歯車24に対し、ウォームホイール21の回転運動がフレキシブルワイヤ18を介して伝達されることにより、カム8,8が一方向に回動されて、ランバーサポート5を揺動させるように構成されている。
【0042】
なお、本実施例においては、カム8に対してワンウエイクラッチ付き歯車17から直接回転エネルギーが伝達されるように構成されているが、例えばワンウエイクラッチ付き歯車17の回転エネルギーをゼンマイ等に蓄積し、そのエネルギー蓄積量が所定値を超えると、蓄積エネルギーを解放してカム8が回動されるように構成してもよい。
【0043】
さらに、図示は省略するが、ランバーサポート5のみでなく、シートクッション1の内部にも、カムの回動によって揺動される大腿部駆動プレートを設けて、この大腿部駆動プレート駆動用のカムをランバーサポート5駆動用のカム8とともにフレキシブルワイヤを介して回動させるようにしてもよい。
【0044】
その他、シートクッションの座面の角度および/または高さを変更する手段、あるいは、シートバックの角度を変更する手段ならびにこれらの組み合わせを併用してもよい。
【0045】
図15は、本発明による体動誘発装置の第2の参考例を概略的に示す説明図である。
【0046】
本参考例では、シートバック2の上記ランバーサポート5が設けられる部位に、ランバーサポート5に代えて、液体が充填される弾性体よりなるバルーン30が設けられており、このバルーン30の内部圧力の変化によって、着座者3の自発的な体動を喚起ないし加速し得るようにシート状態を変化させるように構成されている。
【0047】
すなわち、着座者3の骨盤4の部位の微小な動きを検出する変位センサ10の検出出力によって起動されて、リザーブタンク31内の液体を逆流防止弁32が介設された液路33を通じてバルーン30に送給するポンプ34と、バルーン30からリザーブタンク31に通じる液路35に介設された圧力弁36と備えている。
【0048】
そして、圧力弁36が液路35を閉じた状態でポンプ34が駆動されてバルーン30内の液体の圧力が所定値P1 に達すると、図16に示すように、圧力弁36が開いてバルーン30内の液体がリザーブタンク31に戻され、これにより、バルーン30内の液体の圧力が所定値P2 まで低下すると、圧力弁36が閉じられるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による体動誘発装置を適用した車両用シートの斜視図
【図2】 着座者の骨盤をランバーサポートが背後から支えている状態を示す説明図
【図3】 本発明による体動誘発装置の第1の参考例の構成を機能的に示す背面図
【図4】 図3のIV−IV線に沿った断面図
【図5】 着座者の骨盤の部位の微小な体動と体動誘発装置によって誘発される体動とを示すグラフ
【図6】 体動量と血流量との関係を示すグラフ
【図7】 シートバックの1回の変位量に対する知覚量の関係を示すグラフ
【図8】 シートバックの1回の変位量と体動量との関係を示すグラフ
【図9】 体動とランバーサポート5の位置との関係を示すグラフ
【図10】 本発明による体動誘発装置の実施の形態を機能的に示す斜視図
【図11】 図10の装置の断面図
【図12】 本発明による体動誘発装置の実施の形態の機能ブロック図
【図13】 図10に示す構成をさらに具体的に示す背面図
【図14】 図13の XIV−XIV 線に沿った断面図
【図15】 本発明による体動誘発装置の第2の参考例を概略的に示す説明図
【図16】 同、圧力弁の動作を示すグラフ
【図17】 本発明による体動誘発装置の効果に説明に供する図
【符号の説明】
1 シートクッション
2 シートバック
3 着座者
4 骨盤
5 ランバーサポート
8 カム
9 モータ
10 変位センサ
11 コントローラ
16 ラック
17 ワンウエイクラッチ付き歯車
18 フレキシブルワイヤ
Claims (3)
- 着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段と、
該体動検出手段により検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けられた体動補助手段と、を備え、
上記体動検出手段が、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、該姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とよりなり、
該エネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接、上記体動補助手段に伝達して該体動補助手段を揺動させる駆動手段をさらに備えてなることを特徴とする体動誘発装置。 - 上記体動検出手段が、着座者の骨盤の微小な動きを検出する手段よりなることを特徴とする請求項1記載の体動誘発装置。
- 上記体動補助手段は、凸の曲面を有する表板部と平板状の裏板部とが形成されるようにヘヤピン状に折り曲げられた弾性板からなり、上記姿勢変化受容部は、上記表板部によって構成されることを特徴とする請求項1記載の体動誘発装置。
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