JP5800357B2 - Biological signal detection mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、人体を支持し、人の状態推定に用いる生体信号を人の上体から採取するのに好適な生体信号検出機構に関する。   The present invention relates to a biological signal detection mechanism that supports a human body and is suitable for collecting a biological signal used for human state estimation from the upper body of the person.

運転中の運転者の生体状態を監視することは、近年、事故予防策等として注目されている。本出願人は、特許文献1〜3において、シートクッション部に圧力センサを配置し、臀部脈波を採取して分析し、入眠予兆現象を判定する手法を開示している。   In recent years, monitoring the biological state of a driver during driving has attracted attention as an accident prevention measure or the like. In Patent Documents 1 to 3, the present applicant discloses a method of determining a sleep onset symptom by arranging a pressure sensor in a seat cushion portion, collecting and analyzing a heel pulse wave.

具体的には、脈波の時系列波形を、それぞれ、SavitzkyとGolayによる平滑化微分法により、極大値と極小値を求める。そして、5秒ごとに極大値と極小値を切り分け、それぞれの平均値を求める。求めた極大値と極小値のそれぞれの平均値の差の二乗をパワー値とし、このパワー値を5秒ごとにプロットし、パワー値の時系列波形を作る。この時系列波形からパワー値の大域的な変化を読み取るために、ある時間窓Tw(180秒)について最小二乗法でパワー値の傾きを求める。次に、オーバーラップ時間Tl(162秒)で次の時間窓Twを同様に計算して結果をプロットする。この計算(移動計算)を順次繰り返してパワー値の傾きの時系列波形を得る。一方、脈波の時系列波形をカオス解析して最大リアプノフ指数を求め、上記と同様に、平滑化微分によって極大値を求め、移動計算することにより最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形を得る。   Specifically, the maximum value and the minimum value of the time series waveform of the pulse wave are obtained by the smoothing differential method using Savitzky and Golay, respectively. Then, the maximum value and the minimum value are divided every 5 seconds, and the average value of each is obtained. The square of the difference between the average values of the obtained local maximum and local minimum is used as a power value, and this power value is plotted every 5 seconds to create a time series waveform of the power value. In order to read the global change of the power value from this time series waveform, the gradient of the power value is obtained by the least square method for a certain time window Tw (180 seconds). Next, the next time window Tw is similarly calculated at the overlap time Tl (162 seconds), and the result is plotted. This calculation (movement calculation) is sequentially repeated to obtain a time series waveform of the gradient of the power value. On the other hand, the maximum Lyapunov exponent is obtained by chaos analysis of the time series waveform of the pulse wave, the maximum value is obtained by smoothing differentiation, and the time series waveform of the gradient of the maximum Lyapunov exponent is obtained by moving calculation.

そして、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となっており、さらには、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じている波形を、入眠予兆を示す特徴的な信号と判定し、その後に振幅が小さくなったポイントを入眠点と判定している。   The time series waveform of the power value slope and the time series waveform of the maximum Lyapunov exponent slope are in opposite phase, and furthermore, the time series waveform of the power value slope has a low frequency and large amplitude waveform. The waveform is determined as a characteristic signal indicating a sleep onset sign, and the point at which the amplitude subsequently decreases is determined as the sleep onset point.

また、特許文献4として、内部に三次元立体編物を挿入した空気袋(エアパック)を備え、このエアパックを人の背部に対応する部位に配置し、エアパックの空気圧変動を測定し、得られた空気圧変動の時系列データから人の生体信号を検出し、人の生体の状態を分析するシステムを開示している。また、非特許文献1及び2においても、腰腸肋筋に沿うようにエアパックセンサを配置して人の生体信号を検出する試みを報告している。このエアパックの空気圧変動は、心臓の動きに伴う下行大動脈の揺れによるものであり、特許文献1及び2の臀部脈波を利用する場合よりも、心臓の動きにより近い状態変化を捉えることができる。   Further, as Patent Document 4, an air bag (air pack) in which a three-dimensional solid knitted fabric is inserted is provided, and the air pack is disposed at a portion corresponding to a person's back to measure air pressure fluctuations of the air pack. A system for detecting a human biological signal from the obtained time-series data of air pressure fluctuation and analyzing the state of the human biological body is disclosed. Non-Patent Documents 1 and 2 also report attempts to detect a human biological signal by arranging an air pack sensor along the lumbar gluteal muscle. This air pressure fluctuation of the air pack is due to shaking of the descending aorta accompanying the movement of the heart, and it is possible to capture a state change closer to the movement of the heart than when using the buttocks pulse wave of Patent Documents 1 and 2. .

特開2004−344612号公報JP 2004-344612 A 特開2004−344613号公報JP 2004-344613 A WO2005/092193A1公報WO2005 / 092193A1 publication 特開2007−90032号公報JP 2007-90032 A

「原著・指尖容積脈波情報を用いた入眠予兆現象計測法の開発」藤田悦則(外8名)、人間工学 Vol41、No.4(’05)“Original, Development of a method for measuring the symptoms of falling asleep using fingertip plethysmogram information” Yasunori Fujita (8 others), Ergonomics Vol 41, No. 1 4 (’05) 「非侵襲型センサによって測定された生体ゆらぎ信号の疲労と入眠予知への応用」、落合直輝(外6名)、第39回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成18年11月25日発行、発行所:日本人間工学会 中国・四国支部事務局"Application of biological fluctuation signals measured by non-invasive sensors to fatigue and sleep prediction", Naoki Ochiai (6 others), 39th Annual Meeting of the Japan Ergonomics Society, Chugoku-Shikoku Branch, 2006 Issued on May 25, Publisher: Japan Ergonomics Society Chugoku-Shikoku Branch Office 「非侵襲生体信号センシング機能を有する車両用シートの試作」、前田慎一郎(外4名)、第39回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成18年11月25日発行、発行所:日本人間工学会 中国・四国支部事務局"Prototype of vehicle seat with non-invasive biological signal sensing function", Shinichiro Maeda (4 others), 39th Japan Ergonomics Society China-Shikoku Branch Conference, Proceedings, November 25, 2006 Place: Japan Ergonomics Society Chugoku / Shikoku Branch Office

特許文献1〜4及び非特許文献1〜3の技術は、上記したように、パワー値の傾きの時系列波形と最大リアプノフ指数の傾きの時系列波形が逆位相となり、かつ、パワー値の傾きの時系列波形で低周波、大振幅の波形が生じた時点をもって入眠予兆現象と捉えている。   As described above, in the techniques of Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Documents 1 to 3, the time-series waveform of the power value gradient and the time-series waveform of the gradient of the maximum Lyapunov exponent are in opposite phases, and the power value gradient When the low-frequency and large-amplitude waveforms occur in the time-series waveform, it is regarded as a sleep onset symptom phenomenon.

また、本出願人は、特願2009−237802として次のような技術も提案している。すなわち、生体信号測定手段により得られる生体信号の時系列波形から周波数の時系列波形を求め、この周波数の時系列波形から求められる周波数傾き時系列波形と周波数変動時系列波形を用いた技術であり、周波数傾き時系列波形の正負、周波数傾き時系列波形の積分波形の正負、周波数傾き時系列波形と周波数変動時系列波形とを重ねて出力した場合における逆位相の出現(逆位相の出現が入眠予兆を示す)等を組み合わせて人の状態を判定する技術である。   The present applicant has also proposed the following technique as Japanese Patent Application No. 2009-237802. In other words, it is a technique that obtains a time series waveform of a frequency from a time series waveform of a biological signal obtained by a biological signal measuring means, and uses a frequency gradient time series waveform and a frequency variation time series waveform obtained from the time series waveform of this frequency. , Positive / negative of frequency slope time series waveform, positive / negative of integral waveform of frequency slope time series waveform, appearance of reverse phase when frequency slope time series waveform and frequency fluctuation time series waveform are output overlaid (appearance of reverse phase falling asleep) This is a technique for determining a person's condition by combining the signs).

本出願人は、上記のように生体信号を用いた人の状態を把握する技術を提案しているが、人の状態をより正確に把握する技術の提案が常に望まれている。そのためには、生体信号の解析アルゴリズムの工夫はもちろんのこと、生体信号をできるだけ正確に採取することが望ましい。また、上記した技術は、生体信号を採取するに当たり、座席構造のシートバック部にエアパックなどを組み込んだものとして製作されている。すなわち、生体信号を採取することを目的とした専用の座席構造タイプとなっており、汎用性に乏しい。そのため、生体信号の採取機能が組み込まれていない一般の座席構造その他の人体支持機構において、既存の人体支持機構にセットするだけで生体信号の検出を可能とする生体信号検出機構の新たな提案が望まれていた。本発明はこれらの課題に鑑みなされたものである。   Although the present applicant has proposed a technique for grasping a person's state using a biological signal as described above, a proposal for a technique for grasping a person's state more accurately is always desired. For that purpose, it is desirable not only to devise a biosignal analysis algorithm but also to collect biosignals as accurately as possible. Further, the above-described technique is manufactured as an air pack or the like incorporated in a seat back portion of a seat structure when collecting a biological signal. That is, it is a dedicated seat structure type for the purpose of collecting biological signals, and is not versatile. Therefore, in a general seat structure or other human body support mechanism that does not incorporate a biological signal collection function, there is a new proposal of a biological signal detection mechanism that enables detection of a biological signal simply by setting the existing human body support mechanism. It was desired. The present invention has been made in view of these problems.

上記課題を解決するため、本発明の生体信号検出機構は、背部支持用クッション部材と、前記背部支持用クッション部材の裏面側に配置されるベースクッション部材と、前記ベースクッション部材の外面を被覆し、側縁部が前記背部支持用クッション部材の側縁部に接合され、内部に前記ベースクッション部材を支持する袋状部材と、前記背部支持用クッション部材とベースクッション部材との間に中間層として配置され、着座者の背部からの生体信号を採取するセンシング機構部と、前記背部支持用クッション部材の裏面側において前記センシング機構部の下方に離間して配置され、前記背部支持用クッション部材を前方に付勢し、前記背部支持用クッション部材と前記ベースクッション部材との間に前記センシング機構部を配置するためのクリアランスを形成すると共に、前記背部支持用クッション部材に入力される荷重を低減し、かつ、呼吸及び体動による骨盤の動きを吸収する骨盤・腰部支持部材とを有し、人体支持機構の背部支持部に張設して使用されることを特徴とする。
前記背部支持用クッション部材の外方に延びるベルト部材により、前記人体支持機構の背部支持部に張設される構成とすることができる。前記骨盤・腰部支持部材による荷重分担率が前記背部支持用クッション部材に付与される着座者の全荷重に対して50%以上であることが好ましい。前記背部支持用クッション部材にかかる着座者の全荷重に対する荷重分担率が、前記センシング機構部が配置される中間領域では20%以下に設定され、前記骨盤・腰部支持部材が配置される骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域では両者を合わせて80%以上に設定されていることが好ましい。前記骨盤・腰部支持部材は、その前面に沿ったラインが上縁部に向かうに従って支持対象である人の背部の外形ラインから離間し、かつ、前面に沿ったラインと支持対象である人の背部の外形ラインとのなす角が5〜45度の範囲に設定されていることが好ましい。前記ベースクッション部材及び背部支持用クッション部材が、三次元立体編物から構成されることが好ましい。
前記センシング機構部が、所定の厚さを有し、厚み方向に貫通された所定面積の貫通孔を有するコアパッドと、前記コアパッドに形成された貫通孔に配置されるスペーサパッドと、前記スペーサパッドと共に前記貫通孔に配置されるセンサと、前記貫通孔に配置された前記スペーサパッド及びセンサを被覆し、前記コアパッドの表面及び裏面にそれぞれ密着して積層されるフロントフィルム及びリアフィルムとを有してなることが好ましい。前記コアパッドがビーズ発泡体から形成され、前記スペーサパッドが三次元立体編物から形成されていることが好ましい。
前記人体支持機構が座席構造であり、その背部支持部に張設され、座席構造に載置して使用されるシート用クッション型である構成とすることが好ましい。また、座席構造の背部支持部のバックフレームに前記ベースクッション部材及び背部用クッション部材が支持され、両者間に前記センシング機構部が配設され、座席構造に一体に組み込まれた座席構造一体型とすることもできる。
In order to solve the above problems, a biological signal detection mechanism of the present invention covers a back support cushion member, a base cushion member disposed on the back side of the back support cushion member, and an outer surface of the base cushion member. , A side edge portion joined to a side edge portion of the back support cushion member, and a bag-like member that supports the base cushion member therein, and an intermediate layer between the back support cushion member and the base cushion member A sensing mechanism for collecting a biological signal from the back of the seated person and a back side of the back support cushion member, and spaced apart below the sensing mechanism, and the back support cushion member And the sensing mechanism is disposed between the back support cushion member and the base cushion member. A pelvis / lumbar support member that forms a clearance, reduces a load input to the back support cushion member, and absorbs movement of the pelvis due to breathing and body movement, and supports the back of the human body support mechanism It is characterized in that it is stretched around the part.
A belt member extending outward from the back support cushion member may be stretched around the back support portion of the human body support mechanism. It is preferable that the load sharing ratio by the pelvis / lumbar support member is 50% or more with respect to the total load of the seated person applied to the back support cushion member. The load sharing ratio with respect to the total load of the seated person on the back support cushion member is set to 20% or less in the intermediate region where the sensing mechanism portion is arranged, and the pelvis / lumbar portion where the pelvis / lumbar support member is arranged In the support area and the scapula support area, it is preferable that both are set to 80% or more. The pelvis / lumbar support member is separated from the outline line of the back of the person to be supported as the line along the front faces toward the upper edge, and the line along the front and the back of the person to be supported It is preferable that the angle formed by the outer shape line is set in a range of 5 to 45 degrees. The base cushion member and the back support cushion member are preferably formed of a three-dimensional solid knitted fabric.
The sensing mechanism unit has a predetermined thickness, a core pad having a through-hole of a predetermined area penetrating in the thickness direction, a spacer pad disposed in the through-hole formed in the core pad, and the spacer pad A sensor disposed in the through hole; and a front film and a rear film that cover the spacer pad and the sensor disposed in the through hole and are laminated in close contact with the front surface and the back surface of the core pad, respectively. It is preferable to become. It is preferable that the core pad is formed from a bead foam and the spacer pad is formed from a three-dimensional solid knitted fabric.
It is preferable that the human body support mechanism has a seat structure, and is configured to be a seat cushion type that is stretched on the back support portion and used by being placed on the seat structure. Further, the base cushion member and the back cushion member are supported on the back frame of the back support portion of the seat structure, the sensing mechanism portion is disposed therebetween, and the seat structure integrated type integrally incorporated in the seat structure; You can also

本発明は、人体支持機構の背部支持部に張って張力構造体として設けられる背部支持用クッション部材とベースクッション部材とが袋状部材により一体化され、さらに、背部支持用クッション部材とベースクッション部材との間に配置されるセンシング機構部を備えた3層構造であり、センシング機構部の下方には、背部支持用クッション部材の骨盤・腰部支持領域を付勢する骨盤・腰部支持部材を有する構成である。背部支持用クッション部材とベースクッション部材との間にセンシング機構部が配置されるため、各クッション部材には面方向に張力が生じる。その上、さらに、人体支持機構の背部支持部に張って設けられる。そして、骨盤・腰部支持部材が背部支持用クッション部材を押圧しているため、この骨盤・腰部支持部材が運動の起点となって、姿勢を支持・維持する要となり、呼吸や体動による骨盤の動きを吸収することになると共に、着座による支持圧は、背部支持用クッション部材で多く受け止められ、裏面側のベースクッション部材では支持圧の影響が小さくなる。これに対し、センシング機構部が配置される中間領域は、荷重分担率が小さくなるため、抗重力筋はリラックス状態となる。従って、背部支持用クッション部材の裏側に配置されるセンシング機構部は、生体信号を感度高く検出できる。また、骨盤・腰部支持部材が、呼吸や体動の動きを吸収するため、呼吸や体動による周波数成分をあまり含まない生体信号、特に、人の背部からの体表脈波(Aortic Pulse Wave(APW):心房や心室及び大動脈の揺動によって生じる生体信号(心部揺動波))を好適に採取できる。
また、センシング機構部は、背部支持用クッション部材とベースクッション部材とに挟まれていると共に、ベースクッション部材及びセンシング機構部は、背部支持用クッション部材には固定されずに袋状部材内に支持されているため、人体支持機構の背部支持部に対して上下方向(せん断方向)に運動可能である。従って、人体支持機構(例えば自動車の座席構造)において、座部支持部から入力される振動を吸収できると共に、背部支持部から伝達される振動も、ベースクッション部材が吸収できる。すなわち、本発明は、外部振動の影響も低減できる構造であるため、その意味でも、センシング機構部において背部の体表脈波を高い感度で検出できる。
また、本発明の生体信号検出機構を座席構造に載置して使用するシート用クッション型とすることにより、座席構造の種類を問わず、座席構造に載置するだけで生体信号を正確に検出できる。しかも、専用の座席構造を製造する場合よりも安価に製作でき、コスト的メリットも大きい。
In the present invention, a back support cushion member and a base cushion member, which are provided as a tension structure on a back support portion of a human body support mechanism, are integrated by a bag-like member, and further, the back support cushion member and the base cushion member Is a three-layer structure including a sensing mechanism portion disposed between the pelvis and the lumbar support member for urging the pelvis and lumbar support region of the back support cushion member below the sensing mechanism portion It is. Since the sensing mechanism is disposed between the back support cushion member and the base cushion member, tension is generated in the surface direction of each cushion member. In addition, it is further provided on the back support portion of the human body support mechanism. Since the pelvis / lumbar support member presses the back support cushion member, the pelvis / lumbar support member becomes the starting point of the movement, and it is necessary to support and maintain the posture. While absorbing movement, a large amount of support pressure due to sitting is received by the back support cushion member, and the influence of the support pressure is reduced by the base cushion member on the back side. On the other hand, the anti-gravity muscle is in a relaxed state because the load sharing ratio is small in the intermediate region where the sensing mechanism unit is arranged. Therefore, the sensing mechanism portion arranged on the back side of the back support cushion member can detect the biological signal with high sensitivity. In addition, since the pelvis / lumbar region support member absorbs movements of breathing and body movements, a biological signal that does not contain much frequency components due to breathing and body movements, especially body pulse waves (Aortic Pulse Wave ( APW): It is possible to suitably collect a biological signal (heart fluctuation wave) generated by fluctuations of the atrium, ventricle and aorta.
In addition, the sensing mechanism is sandwiched between the back support cushion member and the base cushion member, and the base cushion member and the sensing mechanism are not fixed to the back support cushion member but supported in the bag-like member. Therefore, it can move in the vertical direction (shear direction) with respect to the back support portion of the human body support mechanism. Therefore, in the human body support mechanism (for example, a seat structure of an automobile), the base cushion member can absorb vibrations input from the seat support part and vibrations transmitted from the back support part. That is, since the present invention has a structure that can also reduce the influence of external vibration, the body surface pulse wave of the back part can be detected with high sensitivity in the sensing mechanism part.
In addition, by adopting a seat cushion type that is used by placing the biological signal detection mechanism of the present invention on the seat structure, it is possible to accurately detect the biological signal simply by placing it on the seat structure regardless of the type of the seat structure. it can. Moreover, it can be manufactured at a lower cost than when a dedicated seat structure is manufactured, and the cost advantage is great.

図1は、本発明の第1の実施形態の生体信号検出機構にかかるシート用クッションを示した図である。FIG. 1 is a view showing a seat cushion according to the biological signal detection mechanism of the first embodiment of the present invention. 図2は、上記シート用クッションを座席構造に装着した状態を示した図である。FIG. 2 is a view showing a state in which the seat cushion is mounted on the seat structure. 図3は、図2のセンター断面図である。3 is a cross-sectional view of the center of FIG. 図4(a)は、座席構造に装着したシート用クッションの構造を示すために一部切り欠いた図であり、図4(b)は(a)のA−A断面図である。FIG. 4A is a partially cutaway view showing the structure of the seat cushion mounted on the seat structure, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 図5は、上記シート用クッションの分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of the seat cushion. 図6は、図5の分解斜視図を反対側からみた図である。6 is an exploded perspective view of FIG. 5 as viewed from the opposite side. 図7は、骨盤・腰部支持部材、センシング機構部、及びベースクッション部材の配置関係を示した図である。FIG. 7 is a view showing an arrangement relationship of the pelvis / lumbar support member, the sensing mechanism portion, and the base cushion member. 図8は、センシング機構部の分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view of the sensing mechanism unit. 図9は、本発明の第2の実施形態の生体信号検出機構にかかる座席構造を示した正面図である。FIG. 9 is a front view showing a seat structure according to the biological signal detection mechanism of the second embodiment of the present invention. 図10は、図9の座席構造に設けたセンシング機構部、骨盤・腰部支持部材を示した図である。FIG. 10 is a view showing a sensing mechanism portion and a pelvis / lumbar support member provided in the seat structure of FIG. 図11は、試験例1の体圧分布を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a body pressure distribution in Test Example 1. 図12(a),(b)は試験例2において圧力最大時の体圧分布を示した図である。12A and 12B are diagrams showing body pressure distribution at the time of maximum pressure in Test Example 2. FIG. 図13(a),(b)は試験例2において圧力通常時の体圧分布を示した図である。FIGS. 13A and 13B are diagrams showing body pressure distributions when pressure is normal in Test Example 2. FIG. 図14(a),(b)は試験例2において圧力最小時の体圧分布を示した図である。14A and 14B are diagrams showing body pressure distributions when the pressure is minimum in Test Example 2. FIG. 図15(a),(b)は試験例3において圧力最大時の体圧分布を示した図である。FIGS. 15A and 15B are diagrams showing body pressure distribution at the time of maximum pressure in Test Example 3. FIG. 図16(a),(b)は試験例3において圧力通常時の体圧分布を示した図である。16 (a) and 16 (b) are diagrams showing body pressure distribution at normal pressure in Test Example 3. FIG. 図17は、試験例4の体圧分布を示した図である。FIG. 17 is a view showing a body pressure distribution of Test Example 4. 図18は、試験例5において被験者Aの振動伝達率を示した図である。FIG. 18 is a diagram showing the vibration transmissibility of the subject A in Test Example 5. 図19は、試験例5において被験者Cの振動伝達率を示した図である。FIG. 19 is a diagram showing the vibration transmissibility of the subject C in Test Example 5. 図20は、図19の被験者Cの振動伝達率の周波数解析結果を示した図である。FIG. 20 is a diagram showing the frequency analysis result of the vibration transmissibility of the subject C in FIG. 図21(a)は、試験例6において、座部の上下方向加速度パワースペクトルの従来型シートと開発センシングシートによる比較を示した図であり、図21(b),(c)は従来型シートと開発センシングシートにおける胸部における上下方向と前後方向の加速度パワースペクトルを示した図である。FIG. 21A is a diagram showing a comparison between the conventional seat and the developed sensing seat of the vertical acceleration power spectrum of the seat in Test Example 6, and FIGS. 21B and 21C are the conventional seats. It is the figure which showed the acceleration power spectrum of the up-down direction in the chest in the developed sensing sheet, and the front-back direction. 図22は、試験例6において、APWの信号パワースペクトルと、車両走行時にフロアに発生する加速度パワースペクトルと、従来型シートの上下方向振動入力に対する尻下の振動伝達特性の比較を示した図である。FIG. 22 is a diagram showing a comparison of the APW signal power spectrum, the acceleration power spectrum generated on the floor when the vehicle is running, and the vibration transmission characteristic of the bottom with respect to the vertical vibration input of the conventional seat in Test Example 6. is there. 図23(a),(b)は、試験例7において、被験者の指尖容積脈波のウェーブレット解析による自律神経系の活動レベルを表した図である。FIGS. 23A and 23B are diagrams showing the activity level of the autonomic nervous system by wavelet analysis of the fingertip plethysmogram in the test example 7. FIG. 図24(a),(b)は、試験例7において、センシング機構部から採取した被験者のAPWを解析して、自律神経系の活動レベルを表した図である。FIGS. 24A and 24B are diagrams showing the activity levels of the autonomic nervous system by analyzing the APW of the subject collected from the sensing mechanism unit in Test Example 7. FIG. 図25(a)は、4象限マップを利用した官能評価の乗り心地の定量化評価結果を示し、図25(b)は、APWを用いた感覚応答マップによる振動乗り心地の定量化の評価結果を示した図である。FIG. 25A shows the quantification evaluation result of the ride quality of the sensory evaluation using the four-quadrant map, and FIG. 25B shows the evaluation result of the quantification of the vibration ride quality by the sensory response map using the APW. FIG.

以下、図面に示した実施の形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。図1〜図8は、本発明の第1の実施形態を説明するための図であり、これらの図に示したように、本実施形態の生体信号検出機構は、人体支持機構である座席構造100に重ねるように載置されるシート用クッション200から構成される。本実施形態のシート用クッション200は、背部支持用クッション部材201と座部支持用クッション部材202を有して構成され、背部支持用クッション部材201と座部支持用クッション部材202との境界に、後方に突出する突出片203が形成されている。そして、突出片203が座席構造100のシートバック部101とシートクッション部102との間隙に差し込まれ、背部支持用クッション部材201が座席構造の背部支持部(シートバック部101)に後述の張設手段により引っ張られて張設される(図1〜図3参照)。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings. FIGS. 1-8 is a figure for demonstrating the 1st Embodiment of this invention, As shown in these figures, the biological signal detection mechanism of this embodiment is a seat structure which is a human body support mechanism. The seat cushion 200 is placed so as to overlap with the seat 100. The seat cushion 200 of the present embodiment is configured to include a back support cushion member 201 and a seat support cushion member 202, and at the boundary between the back support cushion member 201 and the seat support cushion member 202, A protruding piece 203 protruding rearward is formed. The projecting piece 203 is inserted into the gap between the seat back portion 101 and the seat cushion portion 102 of the seat structure 100, and the back support cushion member 201 is stretched on the back support portion (seat back portion 101) of the seat structure, which will be described later. It is pulled and stretched by means (see FIGS. 1 to 3).

図3〜図6に示したように、背部支持用クッション部材201の裏側には、センシング機構部230とベースクッション部材220が配設される。具体的には、背部支持用クッション部材201の周縁部に布材からなる袋状部材210の両側部が接合されており、この袋状部材210の内部に、ベースクッション部材220とセンシング機構部230が挿入配置される。従って、ベースクッション部材220及びセンシング機構部230は、背部支持用クッション部材201に対して固定されているわけではなく、袋状部材210内で上下方向に変位可能となっている。   As shown in FIGS. 3 to 6, the sensing mechanism 230 and the base cushion member 220 are disposed on the back side of the back support cushion member 201. Specifically, both sides of a bag-like member 210 made of a cloth material are joined to the peripheral edge of the back-supporting cushion member 201, and the base cushion member 220 and the sensing mechanism 230 are inside the bag-like member 210. Is inserted and arranged. Accordingly, the base cushion member 220 and the sensing mechanism portion 230 are not fixed to the back support cushion member 201 but can be displaced in the vertical direction within the bag-like member 210.

背部支持用クッション部材210及びベースクッション部材220は、張力方向に対して高剛性となる三次元立体編物を用いることが好ましい。なお、三次元立体編物は、例えば、特開2002−331603号公報、特開2003−182427号公報等に開示されているように、互いに離間して配置された一対のグランド編地と、該一対のグランド編地間を往復して両者を結合する多数の連結糸とを有する立体的な三次元構造となった編地である。三次元立体編物は、伸び率0%で張設して面方向に略垂直に加圧した際の荷重−たわみ特性から求められるバネ定数として、直径30mmの圧縮板で加圧した際の荷重−たわみ特性から求められるバネ定数よりも直径98mmの圧縮板で加圧した際の荷重−たわみ特性から求められるバネ定数が高いことを特徴とするものである。この構成により、人の筋肉の荷重特性と同様の特性を有することになり、フィット感の増加、姿勢支持性の向上等を図ることができる。   As the back support cushion member 210 and the base cushion member 220, it is preferable to use a three-dimensional solid knitted fabric having high rigidity in the tension direction. Note that the three-dimensional solid knitted fabric includes, for example, a pair of ground knitted fabrics arranged apart from each other as disclosed in JP 2002-331603 A, JP 2003-182427 A, and the like. It is a knitted fabric having a three-dimensional three-dimensional structure having a large number of connecting yarns that reciprocate between the ground knitted fabrics and couple them. Three-dimensional solid knitted fabric is stretched at a stretch rate of 0% and is pressed approximately perpendicularly to the surface direction. The load is determined by pressing with a compression plate having a diameter of 30 mm as the spring constant determined from the deflection characteristics. The spring constant obtained from the load-deflection characteristic when pressurized with a compression plate having a diameter of 98 mm is higher than the spring constant obtained from the deflection characteristic. With this configuration, it has characteristics similar to the load characteristics of human muscles, and it is possible to increase fit and improve posture support.

センシング機構部230は、図8に示したように、コアパッド231、スペーサパッド232、センサ233、フロントフィルム234、リアフィルム235を有して構成される。   As shown in FIG. 8, the sensing mechanism unit 230 includes a core pad 231, a spacer pad 232, a sensor 233, a front film 234, and a rear film 235.

コアパッド231は、板状に成形され、脊柱に対応する部位を挟んで対称位置に、縦長の貫通孔231a,231aが2つ形成されている。コアパッド231は、板状に形成されたビーズ発泡体から構成することが好ましい。コアパッド231をビーズ発泡体から構成する場合、発泡倍率は25〜50倍の範囲で、厚さがビーズの平均直径以下に形成されていることが好ましい。例えば、30倍発泡のビーズの平均直径が4〜6mm程度の場合では、コアパッド231の厚さは3〜5mm程度にスライスカットする。これにより、コアパッド231に柔らかな弾性が付与され、振幅の小さな振動に共振した固体振動を生じやすくなる。   The core pad 231 is formed in a plate shape, and two vertically long through holes 231a and 231a are formed at symmetrical positions across a portion corresponding to the spinal column. The core pad 231 is preferably composed of a bead foam formed in a plate shape. When the core pad 231 is made of a bead foam, the foaming ratio is preferably in the range of 25 to 50 times, and the thickness is preferably less than the average diameter of the beads. For example, when the average diameter of 30 times expanded beads is about 4 to 6 mm, the thickness of the core pad 231 is sliced to about 3 to 5 mm. Thereby, soft elasticity is given to the core pad 231 and it becomes easy to produce the solid vibration which resonated to the vibration with a small amplitude.

スペーサパッド232は、コアパッド231の貫通孔231a,231a内に装填される。スペーサパッド232は、三次元立体編物から形成することが好ましい。三次元立体編物が人の背によって押圧されることにより、三次元立体編物の連結糸に張力が生じ、生体信号に伴う人の筋肉を介した体表面の振動が伝播される。また、コアパッド231よりも、三次元立体編物からなるスペーサパッド232の方が厚いものを用いることが好ましい。これにより、フロントフィルム234及びリアフィルム235の周縁部を貫通孔231a,231aの周縁部に貼着すると、三次元立体編物からなるスペーサパッド232が厚み方向に押圧されるため、フロントフィルム234及びリアフィルム235の反力による張力が発生し、該フロントフィルム234及びリアフィルム235に固体振動(膜振動)が生じやすくなる。一方、三次元立体編物からなるスペーサパッド232にも予備圧縮が生じ、三次元立体編物の厚み方向の形態を保持する連結糸にも反力による張力が生じて弦振動が生じやすくなる。なお、フロントフィルム234の上部に面ファスナー234aが貼着され、ベースクッション部材220の上部に貼着した面ファスナー220aに接合されることにより、ベースクッション部材220にセンシング機構部230が保持される。また、センシング機構部230の四隅も、テープ部材230aを介してベースクッション部材220に保持される。   The spacer pad 232 is loaded in the through holes 231a and 231a of the core pad 231. The spacer pad 232 is preferably formed from a three-dimensional solid knitted fabric. When the three-dimensional solid knitted fabric is pressed by the person's back, a tension is generated in the connecting thread of the three-dimensional solid knitted fabric, and the vibration of the body surface through the human muscle accompanying the biological signal is propagated. In addition, it is preferable to use a spacer pad 232 made of a three-dimensional solid knitted fabric that is thicker than the core pad 231. As a result, when the peripheral portions of the front film 234 and the rear film 235 are attached to the peripheral portions of the through holes 231a and 231a, the spacer pad 232 made of a three-dimensional solid knitted fabric is pressed in the thickness direction. Tension due to the reaction force of the film 235 is generated, and solid vibration (membrane vibration) is likely to occur in the front film 234 and the rear film 235. On the other hand, preliminary compression also occurs in the spacer pad 232 made of the three-dimensional solid knitted fabric, and tension due to reaction force also occurs in the connecting yarn that holds the shape in the thickness direction of the three-dimensional solid knitted fabric. The surface fastener 234 a is attached to the upper portion of the front film 234 and joined to the surface fastener 220 a attached to the upper portion of the base cushion member 220, whereby the sensing mechanism portion 230 is held by the base cushion member 220. The four corners of the sensing mechanism 230 are also held by the base cushion member 220 via the tape member 230a.

センサ233は、上記したフロントフィルム234及びリアフィルム235を積層する前に、いずれか一方のスペーサパッド232に固着して配設される。スペーサパッド232を構成する三次元立体編物は一対のグランド編地と連結糸とから構成されるが、各連結糸の弦振動がグランド編地との節点を介してフロントフィルム234及びリアフィルム235に伝達されるため、センサ233はスペーサパッド232の表面(グランド編地の表面)に固着することが好ましい。センサ233としては、マイクロフォンセンサ、中でも、コンデンサ型マイクロフォンセンサを用いることが好ましい。   The sensor 233 is fixedly disposed on one of the spacer pads 232 before the above-described front film 234 and rear film 235 are laminated. The three-dimensional solid knitted fabric constituting the spacer pad 232 is composed of a pair of ground knitted fabrics and connecting yarns. The string vibration of each connecting yarn is applied to the front film 234 and the rear film 235 via the nodes with the ground knitted fabric. In order to be transmitted, the sensor 233 is preferably fixed to the surface of the spacer pad 232 (the surface of the ground knitted fabric). As the sensor 233, it is preferable to use a microphone sensor, in particular, a condenser microphone sensor.

背部支持用クッション部材201の裏面側であって、センシング機構部230の下方には、骨盤・腰部支持部材240が配設される。骨盤・腰部支持部材240は、図7に示したように、三次元立体編物の上縁部及び下縁部を内方に向けて折り曲げてその中央付近を縫製することにより上側と下側に膨らみ241a,241bが生じるようにした付勢部材241と、この付勢部材241の前面に配置され、上下の膨らみ241a,241bの前面を被覆する面積を有する略長方形に形成され、撓むことにより弾性が機能する合成樹脂製の可撓性板状部材242を有して構成される。付勢部材241は、折りたたんで縫製して両側に膨らみ241a,241bを生じさせることにより、弾性が高くなり支持圧を高めることができると共に、ストローク感を生じさせる。可撓性板状部材242は、付勢部材241の前面を被覆することにより、付勢部材241の当たり感を軽減する。従って、本実施形態の骨盤・腰部支持部材240は、簡易な構成でありながら、骨盤・腰部支持領域において高い支持圧を機能させることができる。   A pelvis / lumbar support member 240 is disposed on the back side of the back support cushion member 201 and below the sensing mechanism 230. As shown in FIG. 7, the pelvis / waist support member 240 swells upward and downward by bending the upper and lower edges of the three-dimensional solid knitted fabric inward and sewing the vicinity of the center. The urging member 241 in which 241a and 241b are generated and the urging member 241 are disposed on the front surface of the urging member 241. The urging member 241 is formed in a substantially rectangular shape having an area covering the front surface of the upper and lower bulges 241a and 241b. It has a flexible plate-like member 242 made of a synthetic resin that functions. The urging member 241 is folded and sewed to generate bulges 241a and 241b on both sides, whereby the elasticity is increased and the support pressure can be increased, and a feeling of stroke is generated. The flexible plate-like member 242 covers the front surface of the urging member 241 to reduce the feeling of hitting the urging member 241. Therefore, the pelvis / lumbar support member 240 of the present embodiment can function a high support pressure in the pelvis / lumbar support region while having a simple configuration.

なお、本実施形態では、下側の膨らみ241bの内部空間に発泡ウレタン241cを挿入配置している。ベースクッション部材220は、その下端縁が、上側の膨らみ241aを被覆する位置までの大きさを有しており、下側の膨らみ241b及び発泡ウレタン241cはベースクッション部材220では被覆されていない。そのため、荷重がかかった際には、下側の膨らみ241b及び発泡ウレタン241cは、可撓性板状部材242が撓む際の起点となる役割を果たし、人の骨盤から腰部付近を斜め下方から斜め上方に支持する力を作用させる。   In the present embodiment, the urethane foam 241c is inserted and disposed in the internal space of the lower bulge 241b. The lower end edge of the base cushion member 220 has a size up to a position that covers the upper bulge 241a, and the lower bulge 241b and the urethane foam 241c are not covered by the base cushion member 220. Therefore, when a load is applied, the lower bulge 241b and the urethane foam 241c serve as starting points when the flexible plate-like member 242 bends, and obliquely below the waist from the human pelvis. A force to support diagonally upward is applied.

ここで、骨盤・腰部支持領域とは、骨盤・腰部支持部材240の弾性と背部支持用クッション部材201の張力により、人の骨盤から腰部付近に所定の支持圧を作用させる領域である。その位置は、後述の試験例1では、骨盤・腰部支持領域を座部支持用クッション部材202の座面から上方に350mmまでの領域とし、そのさらに100mm上方の範囲を中間領域とし、それよりもさらに上方の領域を肩胛骨支持領域とした(図11参照)。そして、本実施形態では、座席構造100にシート用クッション200をセットし、そのシート用クッション200上に人を静的状態で着座させ、背部支持用クッション部材201における体圧分布を測定した際に、背部支持用クッション部材201にかかる着座者の全荷重に対する荷重分担率が、骨盤・腰部支持領域で50%以上となるようにすることが好ましい。より好ましくは、背部支持用クッション部材200にかかる着座者の全荷重に対する中間領域の荷重分担率が20%以下となるように設定し、さらに、骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域では両者を合わせた荷重分担率が80%以上となるように設定する。さらに好ましくは、中間領域の荷重分担率が10%以下で、骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域では両者を合わせた荷重分担率が90%以上である。これらの比率は相対的なものであるため、後述の試験例のように、背部支持用クッション部材201にかかる圧力の違いに拘わらず、ほぼこの範囲になる(試験例2、3参照)。また、リクライニング角度が変化しても同様であり、例えば、座席構造100のシートバック部101をシートクッション部102に対してフラットになるまで傾動させた状態(寝具に仰向けで寝た状態とほぼ同じ状態)でも同様である(試験例4参照)。なお、骨盤・腰部支持部材240の付勢部材241を構成する三次元立体編物の厚みや膨らみ241a,241bの大きさ等、可撓性板状部材242の厚さや材質等の調整により、骨盤・腰部支持部材240の弾性を調整し、荷重分担率を上記の範囲となるように設定できる。   Here, the pelvis / lumbar region support region is a region in which a predetermined support pressure is applied from the human pelvis to the vicinity of the lumbar region by the elasticity of the pelvis / lumbar region support member 240 and the tension of the back support cushion member 201. In Test Example 1 to be described later, the position of the pelvis / lumbar support region is set as an area up to 350 mm from the seating surface of the seat support cushion member 202, and the range further 100 mm above is set as an intermediate area. Further, the upper region was used as a shoulder rib support region (see FIG. 11). In this embodiment, when the seat cushion 200 is set on the seat structure 100, a person is seated in a static state on the seat cushion 200, and the body pressure distribution in the back support cushion member 201 is measured. It is preferable that the load sharing ratio with respect to the total load of the seated person on the back support cushion member 201 is 50% or more in the pelvis / lumbar support region. More preferably, the load sharing ratio in the intermediate region with respect to the total load of the seated person on the back support cushion member 200 is set to be 20% or less, and the both are combined in the pelvis / lumbar support region and the shoulder rib support region. The load sharing ratio is set to be 80% or more. More preferably, the load sharing rate in the intermediate region is 10% or less, and the combined load sharing rate is 90% or more in the pelvis / lumbar support region and the scapula support region. Since these ratios are relative, they are almost in this range regardless of the pressure applied to the back support cushion member 201 as in the test examples described later (see Test Examples 2 and 3). The same is true even if the reclining angle changes. For example, the seat back portion 101 of the seat structure 100 is tilted with respect to the seat cushion portion 102 until it becomes flat (substantially the same as a state in which the user lies on the bedclothes on his / her back. The same applies to (state) (see Test Example 4). It should be noted that by adjusting the thickness and material of the flexible plate-like member 242 such as the thickness of the three-dimensional solid knitted fabric constituting the urging member 241 of the pelvis / lumbar support member 240 and the size of the bulges 241a and 241b, The elasticity of the waist support member 240 can be adjusted, and the load sharing ratio can be set within the above range.

また、骨盤・腰部支持領域、中間領域及び肩胛骨支持領域の位置設定は、上記した範囲に固定されるものではない。上記した範囲は、日本人男性成人の平均身長付近の人が着座した際の、骨盤・腰部に対応する領域、肩胛骨が対応する領域に合わせて設定したものである。もちろん、体型に個人差があるため、使用者それぞれに合わせて各領域の位置(骨盤・腰部支持部材240の配設位置、センシング機構部230の配設位置等)を個別に設定することもできる。   In addition, the position setting of the pelvis / lumbar support region, the intermediate region, and the shoulder rib support region is not fixed within the above-described range. The above range is set according to the region corresponding to the pelvis and the waist and the region corresponding to the shoulder ribs when a person near the average height of a Japanese male adult sits down. Of course, since there are individual differences in body shape, the position of each region (arrangement position of the pelvis / waist support member 240, arrangement position of the sensing mechanism 230, etc.) can be individually set according to each user. .

上記したセンシング機構部230は、センサ233の位置が、中間領域の範囲となる位置に設定されると共に、センシング機構部230が、正面から見て、骨盤・腰部支持部材240の上縁部から所定距離離間した位置となるように配設する。これは、骨盤・腰部支持部材240の動きがセンシング機構部230に影響しないようするためであり、その離間距離としては、10mm以上、好ましくは30mm以上、より好ましくは50mm以上に設定する。   In the above-described sensing mechanism unit 230, the position of the sensor 233 is set to a position in the middle region, and the sensing mechanism unit 230 is predetermined from the upper edge of the pelvis / lumbar support member 240 when viewed from the front. It arrange | positions so that it may become a position spaced apart. This is to prevent the movement of the pelvis / lumbar support member 240 from affecting the sensing mechanism 230, and the separation distance is set to 10 mm or more, preferably 30 mm or more, more preferably 50 mm or more.

なお、骨盤・腰部支持部材240は、人の骨盤・腰部付近を支持するが、その際に上記したように斜め下から斜め上方向に押圧するように作用することが好ましく、そのため、可撓性板状部材242の前面に沿ったラインが上縁部に向かうに従って支持対象である人の背部の外形ラインから離間し、かつ、前面に沿ったラインと支持対象である人の背部の外形ラインとのなす角が5〜45度の範囲に設定されるように取り付けることが好ましい。前面に沿ったラインと支持対象である人の背部の外形ラインとのなす角が5〜20度の範囲に設定することがより好ましい。   The pelvis / waist support member 240 supports the vicinity of the human pelvis / waist, but preferably acts so as to press obliquely from below to above as described above. The line along the front surface of the plate-like member 242 moves away from the outline line of the back of the person that is the support object as it goes toward the upper edge, and the line along the front face and the outline line of the back of the person that is the support object It is preferable that the angle is set so that it is set within a range of 5 to 45 degrees. More preferably, the angle formed by the line along the front surface and the outline line of the back of the person to be supported is set in the range of 5 to 20 degrees.

本実施形態の生体信号検出機構であるシート用クッション200は、張設手段を設け、この張設手段を座席構造100のシートバック部101に取り付けて張設する。背部支持用クッション部材201をシートバック部101に張設する張設手段としては、周縁部から外方に引き出すことができ、肩胛骨支持領域の両側に設けられる第1のベルト部材251と、骨盤・腰部支持領域の両側に設けられる第2のベルト部材252とを有する構造とすることができる。この第1及び第2のベルト部材251,252をシートバック部101に掛け回し、長さ調整して固定することにより、背部支持用クッション部材201が張力構造体として張設される。また、背部支持用クッション部材201と座部支持用クッション部材202の境界の突出片203をシートバック部101とシートクッション部102との間に差し込んで挟持させる。   The seat cushion 200, which is the biological signal detection mechanism of the present embodiment, is provided with tensioning means, and this tensioning means is attached to the seat back portion 101 of the seat structure 100 and tensioned. As a stretching means for stretching the back support cushion member 201 to the seat back portion 101, the first belt member 251 that can be pulled out from the peripheral portion and provided on both sides of the shoulder rib support region, It can be set as the structure which has the 2nd belt member 252 provided in the both sides of a waist | hip | lumbar part support area | region. The first and second belt members 251 and 252 are hung around the seat back portion 101, and the length is adjusted and fixed, whereby the back portion supporting cushion member 201 is stretched as a tension structure. Further, the protruding piece 203 at the boundary between the back portion supporting cushion member 201 and the seat portion supporting cushion member 202 is inserted and sandwiched between the seat back portion 101 and the seat cushion portion 102.

このようにして配設することにより、骨盤・腰部支持部材240が配設されている骨盤・腰部支持領域において受ける荷重が相対的に高く、中間領域において受ける荷重が相対的に低くなる。すなわち、本実施形態によれば、例えば、ウレタン材をクッション材として用いた一般的な座席構造100であっても、シート用クッション200を配置することで、背部支持用クッション部材201における骨盤・腰部支持領域の支持荷重が相対的に高く、それらの中間領域の支持荷重が相対的に低くなる構造を容易に作り出すことができる。従って、背部支持用クッション部材201の中間領域にセンサ233が配設されることにより生体信号を感度よく検出できる。また、本実施形態では、センシング機構部230は、背部支持用クッション部材201とベースクッション部材220との間に設けられ、背部支持用クッション部材201、センシング機構部230及びベースクッション部材220の3層構造となっていると共に、袋状部材210内に配置されているため、センシング機構部230及びベースクッション部材220は上下方向に変位可能である。従って、座席構造100から伝達される振動は、ベースクッション部材220及びその変位により除振される。そして、さらに、センシング機構部230が、骨盤・腰部支持部材240から所定距離離間させて配置することにより、センシング機構部230が外部振動の影響を受けにくい。特に、本実施形態では、人の背部からの体表脈波(Aortic Pulse Wave(APW):心房や心室及び大動脈の揺動によって生じる生体信号(心部揺動波))を採取するが、上記した構成とすることにより、このAPWの周波数成分に近い他の振動(外部振動、体動成分等)の影響を抑制でき、APWの正確な検出に寄与する。   By arranging in this manner, the load received in the pelvis / lumbar support region where the pelvis / lumbar support member 240 is disposed is relatively high, and the load received in the intermediate region is relatively low. That is, according to the present embodiment, for example, even in a general seat structure 100 using a urethane material as a cushioning material, the pelvis and waist of the back support cushion member 201 can be provided by disposing the seat cushion 200. A structure in which the support load in the support region is relatively high and the support load in the intermediate region is relatively low can be easily created. Therefore, the biological signal can be detected with high sensitivity by disposing the sensor 233 in the intermediate region of the back support cushion member 201. In the present embodiment, the sensing mechanism unit 230 is provided between the back support cushion member 201 and the base cushion member 220, and includes three layers of the back support cushion member 201, the sensing mechanism unit 230, and the base cushion member 220. Since it has a structure and is disposed in the bag-like member 210, the sensing mechanism 230 and the base cushion member 220 can be displaced in the vertical direction. Therefore, the vibration transmitted from the seat structure 100 is isolated by the base cushion member 220 and its displacement. Further, since the sensing mechanism unit 230 is disposed at a predetermined distance from the pelvis / lumbar region support member 240, the sensing mechanism unit 230 is not easily affected by external vibration. In particular, in the present embodiment, a body surface pulse wave (Aortic Pulse Wave (APW): a biological signal generated by the shaking of the atrium, ventricle, and aorta) is collected from the back of the person. With this configuration, the influence of other vibrations (external vibrations, body motion components, etc.) close to the frequency component of the APW can be suppressed, which contributes to accurate detection of the APW.

上記実施形態に係るシート用クッション200は、取り付け対象の座席構造100の種類を問わず、すなわち、ウレタン材をクッション材として用いたものでも、生体信号(特にAPW)のより正確な検出を実現するものであるが、座席構造自体を生体信号の採取に適した生体信号検出機構とすることもできる。図9及び図10は、その実施形態(第2の実施形態)を示すものである。   The seat cushion 200 according to the above embodiment realizes more accurate detection of a biological signal (particularly APW) regardless of the type of the seat structure 100 to be attached, that is, even when a urethane material is used as a cushioning material. However, the seat structure itself may be a biological signal detection mechanism suitable for collecting biological signals. FIG. 9 and FIG. 10 show the embodiment (second embodiment).

すなわち、この第2の実施形態では、座席構造500として、シートバック部501が一対のサイドフレーム511,512と、該サイドフレーム511,512の上部間に配置される上部フレーム513,514と、該サイドフレーム511,512の下部間に配置される下部フレーム515とを備えた枠状のバックフレーム510を有してなる。このバックフレーム510に取り囲まれた範囲内には、他の骨格部材は配置されておらず、空間となっている。   That is, in the second embodiment, the seat structure 500 includes a pair of side frames 511 and 512, and upper frames 513 and 514 arranged between the upper portions of the side frames 511 and 512, as the seat structure 500, It has a frame-like back frame 510 provided with a lower frame 515 disposed between lower portions of the side frames 511 and 512. Within the range surrounded by the back frame 510, no other skeletal member is arranged and is a space.

下部フレーム515よりもやや上方位置において、すなわち、着座者の骨盤上部から腰部付近に対応する位置(骨盤・腰部支持領域)において、骨盤・腰部支持部材520が設けられる。骨盤・腰部支持部材520は、正面からみて所定の面積を有する略長方形に形成された合成樹脂製の板状部材又はビーズ発泡体から形成され、サイドフレーム511,512間に掛け渡されたSバネ521により付勢される。Sバネ521の弾性力により骨盤・腰部支持部材520は、着座者の骨盤から腰部付近を押圧し、前後方向へのストローク感を出すと共に、骨盤に生じた回転・往復運動に対する復元力を作り出す。そして、骨盤・腰部支持部材520の上端縁側が押圧されると下端縁側を中心として後方に回動し、骨盤を、斜め下から斜め上方向にバネによる反力で支持できる。   A pelvis / lumbar support member 520 is provided at a position slightly above the lower frame 515, that is, at a position corresponding to the vicinity of the lumbar region from the upper part of the pelvis of the seated person (pelvis / lumbar region support region). The pelvis / waist support member 520 is formed of a synthetic resin plate-like member or bead foam formed in a substantially rectangular shape having a predetermined area when viewed from the front, and an S spring that is spanned between the side frames 511 and 512. 521 is energized. The elastic force of the S spring 521 causes the pelvis / waist support member 520 to press the vicinity of the waist from the seated person's pelvis, creating a back-and-forth stroke feeling and creating a restoring force against the rotational and reciprocating motion generated in the pelvis. When the upper edge side of the pelvis / waist support member 520 is pressed, the pelvis is rotated rearward around the lower edge side, and the pelvis can be supported by a reaction force by a spring from diagonally downward to diagonally upward.

バックフレーム510のサイドフレーム511,512、第1及び第2上部フレーム513,514には、バック用ベースネット530が支持される。バック用ベースネット530をこのようにして張設することで、着座者の体側部に対応するサイドフレーム511,512寄りの部分は前後への撓みの小さな部位となり、バック用ベースネット530のセンターラインに沿った脊柱に対応した部分が、前後に撓み易くなる。これにより、コーナリングの際に左右方向に慣性力が作用すると、脊柱を中心とした回転運動が生じやすくなる。回転運動が生じた際に、センターラインに沿った部分が前後に撓むと、骨盤・腰部支持部材520の支持圧が強く作用する。これにより、体が左右方向にずれるのを防止する。なお、バック用ベースネット530は、三次元立体編物、二次元ネット材、二次元ネット材に薄いウレタン材を積層したもの等から形成できるが、張力方向の剛性に優れた三次元立体編物を用いることが好ましい。   A back base net 530 is supported by the side frames 511 and 512 and the first and second upper frames 513 and 514 of the back frame 510. By stretching the back base net 530 in this manner, the portions near the side frames 511 and 512 corresponding to the body side of the seated person become parts with small bending back and forth, and the center line of the back base net 530 The portion corresponding to the spinal column along the axis is easily bent back and forth. As a result, if an inertial force acts in the left-right direction during cornering, a rotational motion about the spinal column is likely to occur. When the rotational movement occurs, if the portion along the center line bends back and forth, the support pressure of the pelvis / lumbar support member 520 acts strongly. This prevents the body from shifting in the left-right direction. The back base net 530 can be formed from a three-dimensional solid knitted fabric, a two-dimensional net material, a laminate of a thin urethane material on a two-dimensional net material, or the like, but a three-dimensional solid knitted fabric excellent in rigidity in the tension direction is used. It is preferable.

バック用ベースネット530及びバックフレーム510を被覆するように、表側被覆部材540が所定の張力で被覆される。この表側被覆部材540も薄型で張力方向の剛性に優れた三次元立体編物が用いることが好ましい。なお、表側被覆部材540の外側にさらに皮革等の表皮を配設することは任意である。   The front side covering member 540 is covered with a predetermined tension so as to cover the back base net 530 and the back frame 510. The front side covering member 540 is also preferably a thin three-dimensional solid knitted fabric with excellent rigidity in the tension direction. In addition, it is arbitrary to arrange | position skins, such as leather, further on the outer side of the front side covering member 540.

座席構造500は、骨盤・腰部支持部材520を有すると共に、所定の張力で張設され、張力構造体となっているバック用ベースネット530と表側被覆部材540を有し、上記したように姿勢支持性が高く、外部振動の低減機能も高い。そこで、バック用ベースネット530及び表側被覆部材540を、上記実施形態のベースクッション部材及び背部支持用クッション部材に相当するものとし、両者間に上記実施形態と同様のセンシング機構部550を配設する。この際、上記実施形態と同様に、骨盤・腰部支持部材520に対して、センシング機構部550を上方に所定距離離間させて配設する。これにより、センシング機構部550は、骨格部材等の剛体に支持されるのではなく、張力構造体であるバック用ベースネット530と表側被覆部材540の張力を利用し、いわば半浮動で支持されることになる。   The seat structure 500 includes a pelvis / lumbar support member 520, a back base net 530 and a front cover member 540 that are stretched with a predetermined tension to form a tension structure, and support the posture as described above. It has a high ability to reduce external vibration. Therefore, the back base net 530 and the front side covering member 540 correspond to the base cushion member and the back support cushion member of the above embodiment, and the sensing mechanism portion 550 similar to the above embodiment is disposed between them. . At this time, in the same manner as in the above embodiment, the sensing mechanism 550 is disposed at a predetermined distance from the pelvis / lumbar support member 520. As a result, the sensing mechanism 550 is not supported by a rigid body such as a skeleton member, but is supported in a semi-floating manner by using the tension of the back base net 530 and the front side covering member 540 which are tension structures. It will be.

バックフレーム510が上記のように枠状に形成されているため、骨盤・腰部支持部材520が配設される骨盤・腰部支持領域の上部の中間領域には、骨格部材が存在しない。従って、本実施形態においても、骨盤・腰部支持領域の荷重分担率が相対的に高く、中間領域では荷重分担率が相対的に小さくなり、抗重力筋をリラックス状態で支持できる。そのため、中間領域にセンシング機構部550のセンサを設けることでAPWの正確な検出に寄与する。   Since the back frame 510 is formed in a frame shape as described above, there is no skeletal member in the intermediate region above the pelvis / lumbar support region where the pelvis / lumbar support member 520 is disposed. Therefore, also in this embodiment, the load sharing rate of the pelvis / lumbar support region is relatively high, and the load sharing rate is relatively small in the intermediate region, so that the anti-gravity muscle can be supported in a relaxed state. Therefore, providing the sensor of the sensing mechanism unit 550 in the intermediate region contributes to accurate detection of the APW.

換言すると、本実施形態は、骨格と張力構造体との間に剛性差を生じさせる構造であり、この剛性差によりシートバック部501のシート骨格による前後振動とシートクッション部502から発生する上下振動を剪断方向で緩和する緩衝帯(「シェアストレス構造帯」と呼ぶ)を作っている。すなわち、本実施形態では、センシング部位である中間領域に、シートバック部501の骨格からくる高剛性の、例えばSバネ、硬鋼線などの姿勢支持部材がなく、シートバック部501の骨格に生じる前後振動や左右の動揺を緩和する緩衝体を有する張力構造体を利用した姿勢支持構造であると共に、体幹の体重の大部分の支持を、質量の大きい骨盤・腰部支持領域(骨盤及び腸骨稜近辺)で支える体側支持構造である。さらに、底部から入力される上下方向振動入力を低い周波数帯域で位相制御ができるシェアストレス構造帯を有し、かつ、センシング機構部が体幹と一緒に運動する一方で、センサとシェアストレス構造帯の間が柔らかなばね特性で結ばれているため、生体信号の正確な検出に寄与する構造である。   In other words, the present embodiment is a structure in which a rigidity difference is generated between the skeleton and the tension structure, and the longitudinal vibration caused by the seat skeleton of the seat back portion 501 and the vertical vibration generated from the seat cushion portion 502 due to the rigidity difference. A buffer zone that relaxes in the shear direction (referred to as “shear stress zone”) is made. In other words, in the present embodiment, there is no high-rigidity posture support member such as an S spring or a hard steel wire coming from the skeleton of the seat back portion 501 in the intermediate region that is the sensing portion, and the skeleton of the seat back portion 501 is generated. It is a posture support structure that uses a tension structure that has a shock absorber that relieves longitudinal vibrations and left and right vibrations, and supports the majority of the trunk's body weight with the pelvis and lumbar support areas (the pelvis and iliac bone) It is a body-side support structure supported near the ridge. In addition, it has a shear stress structure band that can control the phase of the vertical vibration input from the bottom in a low frequency band, and the sensing mechanism moves with the trunk while the sensor and the shear stress structure band Since these are connected with a soft spring characteristic, the structure contributes to accurate detection of a biological signal.

(試験例1)
図1〜図8に示した第1の実施形態の生体信号検出機構であるシート用クッション200をウレタン製のクッション材を有する座席構造100に男性被験者A(身長167cm、体重70kg)を着座させ、静的着座状態における背部支持用クッション部材210の体圧分布を測定し、各領域の荷重値を調べた。結果を図11に示す。
(Test Example 1)
The male subject A (height 167 cm, weight 70 kg) is seated on the seat structure 100 having a cushion material made of urethane as the seat cushion 200 which is the biological signal detection mechanism of the first embodiment shown in FIGS. The body pressure distribution of the back support cushion member 210 in the static sitting state was measured, and the load value in each region was examined. The results are shown in FIG.

骨盤・腰部支持領域を座部支持用クッション部材202の座面から上方に350mmまでの領域とし、骨盤・腰部支持領域の上縁から100mm上方の範囲を中間領域とし、それよりもさらに上方の領域を肩胛骨支持領域とした。その結果、全荷重に対し、骨盤・腰部支持領域の荷重値:14062.28g、荷重分担率:62.36%であり、中間領域の荷重値:2085.34g、荷重分担率:9.25%であり、肩胛骨支持領域の荷重値:6403.69g、荷重分担率:28.40%であった。   The pelvis / waist support area is an area up to 350 mm above the seating support cushion member 202, and the upper area of the pelvis / waist support area is 100 mm above the intermediate area, and the area above that. Was used as the shoulder rib support area. As a result, with respect to the total load, the load value of the pelvis / lumbar support region: 14062.28 g, the load sharing rate: 62.36%, the load value of the intermediate region: 2085.34 g, and the load sharing rate: 9.25% The load value of the shoulder and rib support region was 6403.69 g, and the load sharing ratio was 28.40%.

従って、図1〜図8に示した構成により、中間領域の荷重分担率を10%以下に設定でき、骨盤・腰部支持領域及び肩胛骨支持領域を合わせた荷重分担率を90%以上に設定できることがわかる。   Accordingly, the configuration shown in FIGS. 1 to 8 can set the load sharing rate in the intermediate region to 10% or less, and can set the load sharing rate including the pelvis / lumbar region support region and the shoulder and rib support region to 90% or more. Recognize.

(試験例2)
試験例1と同じく、ウレタン製のクッション材を有する座席構造100に第1の実施形態のシート用クッション200をセットして、男性被験者B(身長179cm、体重96kg)を着座させ、体圧分布を測定した。この際、被験者Bが背を背部支持用クッション部材201に強く押しつけた場合(圧力最大)、通常の静的着座状態で背を背部支持用クッション部材201にもたれさせた場合(圧力通常)、背を通常よりも軽めに背部支持用クッション部材201にもたれさせた場合(圧力最小)について測定した。
(Test Example 2)
As in Test Example 1, the seat cushion 200 of the first embodiment is set on the seat structure 100 having a urethane cushion material, and a male subject B (height 179 cm, weight 96 kg) is seated, and the body pressure distribution is determined. It was measured. At this time, when the subject B strongly presses the back against the back support cushion member 201 (maximum pressure), when the subject B leans against the back support cushion member 201 in a normal static seating state (normal pressure), Was measured with respect to the back support cushion member 201 lighter than usual (minimum pressure).

図12(a)、図13(a)及び図14(a)は、袋状になっている背部支持用クッション部材201の表面の体圧分布を示す。これらの図に示したように、上記実施形態のシート用クッション200によれば、背部支持用クッション部材201に押しつける力を変化させても、中間領域の荷重値が相対的に最も低くでき、多くの荷重が表層の背部支持用クッション部材201と骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域に付与されていることが分かる。   12 (a), 13 (a), and 14 (a) show body pressure distribution on the surface of the back support cushion member 201 in a bag shape. As shown in these drawings, according to the seat cushion 200 of the above embodiment, even if the force pressed against the back support cushion member 201 is changed, the load value in the intermediate region can be relatively lowest, It can be seen that the above load is applied to the cushion member 201 for supporting the back of the surface, the pelvis / lumbar support region, and the shoulder rib support region.

図12(b)、図12(b)及び図12(b)は、袋状部材210内に配置されているベースクッション部材220の内面の体圧分布を示したものである。これらの図に示したように、袋状部材210により、ベースクッション部材220と背部支持用クッション部材201は、袋状に形成されているため、背部支持用クッション部材201は面方向に所定の張力が生じていると共に、シートバック部に張設されているため、表面に押圧力が作用しても、ベースクッション部材220の中間領域には、ほとんど荷重がかかっていないことがわかる。   FIGS. 12B, 12 </ b> B, and 12 </ b> B show body pressure distribution on the inner surface of the base cushion member 220 disposed in the bag-like member 210. As shown in these figures, since the base cushion member 220 and the back support cushion member 201 are formed in a bag shape by the bag-like member 210, the back support cushion member 201 has a predetermined tension in the surface direction. In addition, since it is stretched around the seat back portion, it can be seen that almost no load is applied to the intermediate region of the base cushion member 220 even when a pressing force acts on the surface.

従って、上記実施形態のシート用クッション200によれば、中間領域における人体の支持圧が極めて小さくなり、この範囲が外部振動の伝達経路として機能しないことがわかる。そのため、この範囲にセンシング機構部230のセンサ233をセットすることにより、生体信号の検出を従来よりも正確に行うことができることがわかる。   Therefore, according to the seat cushion 200 of the above embodiment, it can be seen that the support pressure of the human body in the intermediate region is extremely small, and this range does not function as a transmission path for external vibration. Therefore, it can be seen that by setting the sensor 233 of the sensing mechanism unit 230 in this range, detection of a biological signal can be performed more accurately than in the past.

(試験例3)
身長169cm、体重61kgの男性被験者Cを座席構造1に着座させ、背を背部支持用クッション部材201に強く押しつけた場合(圧力最大)、通常の静的着座状態で背を背部支持用クッション部材201にもたれさせた場合(圧力通常)について、試験例2と同様の試験を行った。
(Test Example 3)
When a male subject C having a height of 169 cm and a weight of 61 kg is seated on the seat structure 1 and his back is strongly pressed against the back support cushion member 201 (maximum pressure), the back support cushion member 201 is in a normal static seating state. The test similar to Test Example 2 was carried out when leaning (normal pressure).

その結果、図15(a)及び図16(a)に示したように、背部支持用クッション部材201の表面では、いずれの場合でも中間領域の荷重値は、骨盤・腰部支持領域及び肩胛骨支持領域を合わせた荷重値よりも相対的に低かった。また、図15(b)及び図16(b)に示したように、ベースクッション部材220の内面では、いずれの場合も、中間領域には、ほとんど荷重がかかっておらず、着座者の体格差に拘わらず、中間領域における人体の支持圧を低くでき、生体信号検出機構として適した構造であることがわかる。   As a result, as shown in FIGS. 15 (a) and 16 (a), on the surface of the back support cushion member 201, in any case, the load values in the intermediate region are the pelvis / lumbar support region and the scapula support region. It was relatively lower than the combined load value. Further, as shown in FIGS. 15B and 16B, on the inner surface of the base cushion member 220, in any case, almost no load is applied to the intermediate region, and the physique difference of the seated person Regardless of this, it can be seen that the support pressure of the human body in the intermediate region can be lowered, and the structure is suitable as a biological signal detection mechanism.

(試験例4)
ウレタン製の座席構造100に上記実施形態のシート用クッション200をセットし、座席構造100のシートバック部をシートクッション部とフラットになるまでリクライニングさせ、身長171cm、体重67kgの男性被験者Dを仰臥させた。その際の圧力分布が図17である。この図からも明らかなように、背部支持用クッション部材201の荷重値は、このような仰臥姿勢でも、中間領域の荷重値が相対的に最も低く、多くの荷重が骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域に付与されていることが分かる。従って、このような仰臥姿勢でも、本発明のシート用クッション200の構成によれば、生体信号をより正確に検出することができることがわかる。
(Test Example 4)
The seat cushion 200 of the above embodiment is set on the urethane seat structure 100, and the seat back part of the seat structure 100 is reclined until it becomes flat with the seat cushion part, and the male subject D having a height of 171 cm and a weight of 67 kg is supine. It was. The pressure distribution at that time is shown in FIG. As is apparent from this figure, the load value of the back support cushion member 201 is relatively the lowest in the intermediate region even in such a supine posture, and a large amount of load is applied to the pelvis / lumbar support region and the shoulder ribs. It turns out that it is provided to the support area. Therefore, it can be seen that even in such a supine posture, the configuration of the seat cushion 200 of the present invention can detect a biological signal more accurately.

(試験例5)
上記実施形態のシート用クッション200をウレタン製のクッション材を有する座席構造100にセットしてそれを加振機上に設置し、試験例1の男性被験者A、試験例3の男性被験者Cをそれぞれ座位姿勢で着座させ、入力振動を0.5Hz〜15Hzまで変化させ、片側振幅1mm(ピーク間振幅2mm)の正弦波ログスウィープによる上下方向振動で加振し、振動伝達率を測定した。図18は被験者Aの試験結果であり、図19は被験者Cの試験結果である。
(Test Example 5)
The seat cushion 200 of the above embodiment is set on the seat structure 100 having a urethane cushion material and installed on a vibration exciter, and the male subject A of Test Example 1 and the male subject C of Test Example 3 are respectively set. Sitting in a sitting posture, the input vibration was changed from 0.5 Hz to 15 Hz, and vibration was applied by vibration in a vertical direction with a sine wave log sweep having an amplitude on one side of 1 mm (amplitude between peaks 2 mm). FIG. 18 shows the test results of subject A, and FIG. 19 shows the test results of subject C.

これらの図から、生体信号の周波数帯における中間領域の表層の振動伝達率は、10Hz近傍で0.2〜0.3であり、中間領域において外部振動が伝達されにくく、この中間領域にセンシング機構部を配設すれば、生体信号の検知精度が向上できることがわかる。   From these figures, the vibration transmissibility of the surface layer of the intermediate region in the frequency band of the biological signal is 0.2 to 0.3 near 10 Hz, and external vibration is difficult to be transmitted in the intermediate region. It can be seen that the detection accuracy of the biological signal can be improved by arranging the portion.

図20は、図19の被験者Cの背部支持用クッション部材201の表面(図20では「圧力通常/表側」と表示)における中間領域の振動伝達率及びベースクッション部材220の内面(図20では「圧力通常/袋内」と表示)の振動伝達率の周波数解析結果を示した図である。この図から明らかなように、ベースクッション部材220(袋内)では、外部振動の伝達が極めて小さく、外部振動の遮断ができていることがわかる。   20 shows the vibration transmissibility of the intermediate region on the surface of the back support cushion member 201 of the subject C in FIG. 19 (indicated as “normal pressure / front side” in FIG. 20) and the inner surface of the base cushion member 220 (in FIG. It is the figure which showed the frequency analysis result of the vibration transmissibility of the pressure normal / inside the bag. As is clear from this figure, it can be seen that the base cushion member 220 (inside the bag) has a very small transmission of external vibrations and can block external vibrations.

(試験例6)
第2の実施形態に係る座席構造500(開発センシングシート)と、シートバック部及びシートクッション部においてSバネやクッションパン上にクッション材として平均50〜70mm厚のウレタン材が積層された従来型のウレタンシート(従来型シート)との比較を行った。試験は、加振機上に各シートを設置し、男性被験者Aを着座させ、入力振動を0.5Hz〜15Hzまで変化させて、片側振幅1mm(ピーク間振幅2mm)の正弦波ログスウィープによる上下方向振動で加振し、振動伝達率を測定した。
(Test Example 6)
The seat structure 500 (development sensing seat) according to the second embodiment, and a conventional type in which a urethane material having an average thickness of 50 to 70 mm is laminated as a cushion material on the S spring and the cushion pan in the seat back portion and the seat cushion portion. Comparison was made with a urethane sheet (conventional sheet). In the test, each seat was placed on a shaker, a male subject A was seated, the input vibration was changed from 0.5 Hz to 15 Hz, and up and down by a sine wave log sweep with one side amplitude of 1 mm (peak-to-peak amplitude of 2 mm). Vibration was transmitted by directional vibration and the vibration transmissibility was measured.

図21(a)は座部の上下方向加速度パワースペクトルの従来型シートと開発センシングシートによる比較を示す。座部上下方向の加速度応答では5Hz近傍までは大きな差がなく、開発センシングシートの方が5Hz以降では振動吸収性が高いことがわかる。図21(b),(c)は従来型シートと開発センシングシートにおけるいわゆるセンシングスペースである胸部(上記中間領域に相当)における上下方向と前後方向の加速度パワースペクトルを示す。開発センシングシートは、上下前後方向振動による加速度が5Hz以上の帯域から高い振動吸収性を示し、加速度値0.1m/s2を下回る傾向となり、振動感受性から見た場合、うまく振動制御されているといえる。これはシートバック部における上記したシェアストレス構造体による効果と考えられ、5Hz以上の帯域で位相制御によるものである。一方、従来型シートは、5Hz以上の帯域でも0.1m/s2を超える場合が発生している。これは振動感受性という観点から見ると振動を感じやすいもので、位相制御されておらず、背上部に配置されているSばねによる振動吸収効果は小さく、背上部の支持体、この場合Sばねであるが、逆に振動伝達経路になっていることがわかる。 FIG. 21 (a) shows a comparison of the vertical acceleration power spectrum of the seat using the conventional seat and the developed sensing seat. It can be seen that the acceleration response in the vertical direction of the seat has no significant difference up to around 5 Hz, and that the developed sensing sheet has higher vibration absorption after 5 Hz. FIGS. 21B and 21C show acceleration power spectra in the vertical direction and the front-rear direction in the chest (corresponding to the intermediate region) which is a so-called sensing space in the conventional seat and the developed sensing seat. The developed sensing sheet shows high vibration absorption from the band of 5Hz or more in the vertical and longitudinal vibrations, tends to be lower than the acceleration value of 0.1m / s 2 , and is well controlled in terms of vibration sensitivity. It can be said. This is considered to be an effect of the above-described shear stress structure in the seat back portion, and is due to phase control in a band of 5 Hz or more. On the other hand, the case of the conventional sheet exceeds 0.1 m / s 2 even in a band of 5 Hz or more. This is easy to feel vibration from the viewpoint of vibration sensitivity, and is not phase-controlled, and the vibration absorption effect by the S spring arranged at the upper back is small. On the contrary, it can be seen that it is a vibration transmission path.

図22はAPWの信号パワースペクトルと、車両走行時にフロアに発生する加速度パワースペクトルと、従来型シートの上下方向振動入力に対する尻下の振動伝達特性の比較を示したものである。この図から、背部骨格の固有振動数は、車両から入力される周波数帯を避け、矢印aで示す40〜50Hz間にもっていくことが好ましいと言える。また、シェアストレス構造帯となる張力構造体とシートバック部に設けられるクッション材の固有振動数は、体幹の内臓共振周波数となる8Hzと、上下方向振動で感受性の高い目地ショックを感じる10Hzを避け、矢印bで示す4〜5Hz近傍に設定することが好ましい。   FIG. 22 shows a comparison of the APW signal power spectrum, the acceleration power spectrum generated on the floor when the vehicle is running, and the vibration transmission characteristics of the bottom of the seat with respect to the vertical vibration input of the conventional seat. From this figure, it can be said that the natural frequency of the back skeleton is preferably between 40 and 50 Hz indicated by the arrow a, avoiding the frequency band input from the vehicle. In addition, the natural frequency of the tension structure that becomes the shear stress structure band and the cushion material provided in the seat back part is 8 Hz that is the visceral resonance frequency of the trunk and 10 Hz that feels a sensitive joint shock by vertical vibration. It is preferable to set it in the vicinity of 4 to 5 Hz indicated by the arrow b.

(試験例7)
第1の実施形態に係る生体信号検出機構に係るシート用クッション200と、第2の実施形態に係る生体信号検出機構に係る座席構造500について、生体信号の採取実験を行った。具合的には、第2の実施形態の座席構造500はそのまま上下方向動電型1軸加振機に取り付け、第1の実施形態のシート用クッション200は、ウレタン材をクッション材として用いた従来型シートにセットし、その状態で上記と同じ1軸加振機に取り付け、それぞれ、1時間の加振を行い、動的条件下における生理指標の計測実験を行った。被験者は30歳代の健康な成人男性で行った。励振波形は上下方向成分の平均加速度振幅:0.98m/sで、最大加速度:4.9m/sのランダム波形である。なお、このランダム波形は、SUVでアメリカ合衆国ミシガン州の高速道を時速100km前後で走行した時のフロアより採取した波形である。被験者は、両シートに着座させ、各センシング機構部230,550のセンサの検出信号を捉えることにより、APWを計測した。APWを用いた感覚応答マップによる振動乗り心地の定量化による被験者の状態の評価を行い、比較指標として4象限マップを利用した官能評価の乗り心地の定量化評価も合わせて行った。
(Test Example 7)
A biological signal sampling experiment was performed on the seat cushion 200 according to the biological signal detection mechanism according to the first embodiment and the seat structure 500 according to the biological signal detection mechanism according to the second embodiment. Specifically, the seat structure 500 of the second embodiment is directly attached to a vertical electrodynamic single-axis vibrator, and the seat cushion 200 of the first embodiment is a conventional one using a urethane material as a cushion material. The mold sheet was set and attached to the same uniaxial vibrator as described above, and each was subjected to vibration for 1 hour to conduct a physiological index measurement experiment under dynamic conditions. The subjects were healthy adult men in their 30s. The excitation waveform is a random waveform with an average acceleration amplitude of the vertical component of 0.98 m / s 2 and a maximum acceleration of 4.9 m / s 2 . This random waveform is a waveform taken from the floor when traveling on a highway in Michigan, USA at about 100 km / h by SUV. The subject measured the APW by sitting on both seats and capturing the detection signals of the sensors of the sensing mechanism units 230 and 550. The state of the subject was evaluated by quantifying the vibration ride comfort using a sensory response map using APW, and the ride comfort quantification evaluation using a four-quadrant map as a comparative index was also performed.

図23(a),(b)は、被験者の指尖容積脈波のウェーブレット解析による自律神経系の活動レベルをあらわしたものである。図24(a),(b)は同様にセンシング機構部230,550から採取した被験者のAPWを解析して、自律神経系の活動レベルとしたものである。いずれも(a)は第2の実施形態に係る座席構造500の結果であり、(b)は従来型シートに装着した第1の実施形態に係るシート用クッション200の結果である。図23及び図24共に、HF、LF/HFの増減傾向は比較的一致していることがわかる。従来型シートに装着した第1の実施形態のシート用クッション200の場合、3300〜3600秒間で相関は認められないものの、その相対的傾向は捉えられていると言える。   FIGS. 23A and 23B show the activity level of the autonomic nervous system by wavelet analysis of the fingertip volume pulse wave of the subject. 24A and 24B similarly show the activity level of the autonomic nervous system by analyzing the APW of the subject collected from the sensing mechanisms 230 and 550. FIG. Both are the results of the seat structure 500 according to the second embodiment, and (b) are the results of the seat cushion 200 according to the first embodiment mounted on the conventional seat. 23 and 24, it can be seen that the increasing / decreasing trends of HF and LF / HF are relatively consistent. In the case of the seat cushion 200 according to the first embodiment attached to the conventional seat, it can be said that the correlation is recognized, but the relative tendency is captured in 3300 to 3600 seconds.

図25(a)は、4象限マップを利用した官能評価の乗り心地の定量化評価結果を示し、図25(b)は、APWを用いた感覚応答マップによる振動乗り心地の定量化の評価結果を示す。これは、APWの原波形から傾き時系列波形を作成し、これを周波数解析し、さらに、一定の基準に基づいて、周波数解析結果の波形を得点化してプロットしたものである。   FIG. 25A shows the quantification evaluation result of the ride quality of the sensory evaluation using the four-quadrant map, and FIG. 25B shows the evaluation result of the quantification of the vibration ride quality by the sensory response map using the APW. Indicates. This is a graph in which a tilt time-series waveform is created from an APW original waveform, frequency-analyzed, and a waveform of a frequency analysis result is scored and plotted based on a certain standard.

第2の実施形態の座席構造500及び従来型シートに装着した第1の実施形態のシート用クッション200のどちらの場合も、時間の経過とともに憂鬱方向にシフトしており、官能評価とAPWによる感覚応答マップの相対比較はできたものと考えられる。この結果からも、第2の実施形態の座席構造500及び従来型シートに装着した第1の実施形態のシート用クッション200は、よくAPWを捉えていることがわかり、またほぼ同等のセンシング性能になっていることがわかる。   Both the seat structure 500 according to the second embodiment and the seat cushion 200 according to the first embodiment mounted on the conventional seat shift in the depressing direction over time, and the sensory evaluation and the sense by the APW The relative comparison of response maps is considered to have been made. From this result, it can be seen that the seat structure 500 of the second embodiment and the seat cushion 200 of the first embodiment mounted on the conventional seat capture the APW well, and the sensing performance is almost equivalent. You can see that

200 シート用クッション
201 背部支持用クッション部材
210 袋状部材
220 ベースクッション部材
230 センシング機構部
233 センサ
240 骨盤・腰部支持部材
241 付勢部材
242 可撓性板状部材
500 座席構造
510 バックフレーム
520 骨盤・腰部支持部材
530 バック用ベースネット
540 表側被覆部材
550 センシング機構部
200 Seat Cushion 201 Back Support Cushion Member 210 Bag-shaped Member 220 Base Cushion Member 230 Sensing Mechanism 233 Sensor 240 Pelvis / Lumbar Support Member 241 Energizing Member 242 Flexible Plate Member 500 Seat Structure 510 Back Frame 520 Pelvis / Lumbar support member 530 Back base net 540 Front cover member 550 Sensing mechanism

Claims (10)

背部支持用クッション部材と、
前記背部支持用クッション部材の裏面側に配置されるベースクッション部材と、
前記ベースクッション部材の外面を被覆し、側縁部が前記背部支持用クッション部材の側縁部に接合され、内部に前記ベースクッション部材を支持する袋状部材と、
前記背部支持用クッション部材とベースクッション部材との間に中間層として配置され、着座者の背部からの生体信号を採取するセンシング機構部と、
前記背部支持用クッション部材の裏面側において前記センシング機構部の下方に離間して配置され、前記背部支持用クッション部材を前方に付勢し、前記背部支持用クッション部材と前記ベースクッション部材との間に前記センシング機構部を配置するためのクリアランスを形成すると共に、前記背部支持用クッション部材に入力される荷重を低減し、かつ、呼吸及び体動による骨盤の動きを吸収する骨盤・腰部支持部材と
を有し、人体支持機構の背部支持部に張設して使用される生体信号検出機構。
A back support cushion member;
A base cushion member disposed on the back side of the back support cushion member;
A bag-like member that covers an outer surface of the base cushion member, a side edge portion is joined to a side edge portion of the back support cushion member, and supports the base cushion member inside;
A sensing mechanism that is disposed as an intermediate layer between the back support cushion member and the base cushion member and collects a biological signal from the back of the seated person;
The back support cushion member is disposed on the back side of the back side of the sensing mechanism portion so as to be spaced apart from the sensing mechanism portion. The back support cushion member is urged forward, and the back support cushion member and the base cushion member A pelvis / lumbar support member that forms a clearance for disposing the sensing mechanism portion on the back, reduces a load input to the back support cushion member, and absorbs movement of the pelvis due to breathing and body movement; And a biological signal detection mechanism that is stretched and used on the back support portion of the human body support mechanism.
前記背部支持用クッション部材の外方に延びるベルト部材により、前記人体支持機構の背部支持部に張設される請求項1記載の生体信号検出機構。   The biological signal detection mechanism according to claim 1, wherein the biological signal detection mechanism is stretched on a back support portion of the human body support mechanism by a belt member extending outward of the back support cushion member. 前記骨盤・腰部支持部材による荷重分担率が前記背部支持用クッション部材に付与される着座者の全荷重に対して50%以上である請求項1記載の生体信号検出機構。   The biological signal detection mechanism according to claim 1, wherein a load sharing ratio by the pelvis / waist support member is 50% or more with respect to a total load of a seated person applied to the back support cushion member. 前記背部支持用クッション部材にかかる着座者の全荷重に対する荷重分担率が、前記センシング機構部が配置される中間領域では20%以下に設定され、前記骨盤・腰部支持部材が配置される骨盤・腰部支持領域と肩胛骨支持領域では両者を合わせて80%以上に設定されている請求項3記載の生体信号検出機構。   The load sharing ratio with respect to the total load of the seated person on the back support cushion member is set to 20% or less in the intermediate region where the sensing mechanism portion is arranged, and the pelvis / lumbar portion where the pelvis / lumbar support member is arranged 4. The biological signal detection mechanism according to claim 3, wherein the support area and the scapula support area are set to 80% or more in total. 前記骨盤・腰部支持部材は、その前面に沿ったラインが上縁部に向かうに従って支持対象である人の背部の外形ラインから離間し、かつ、前面に沿ったラインと支持対象である人の背部の外形ラインとのなす角が5〜45度の範囲に設定されている請求項1〜4のいずれか1に記載の生体信号検出機構。   The pelvis / lumbar support member is separated from the outline line of the back of the person to be supported as the line along the front faces toward the upper edge, and the line along the front and the back of the person to be supported The biological signal detection mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein an angle formed with the outer shape line is set in a range of 5 to 45 degrees. 前記ベースクッション部材及び背部支持用クッション部材が、三次元立体編物から構成される請求項1〜5のいずれか1に記載の生体信号検出機構。   The biological signal detection mechanism according to claim 1, wherein the base cushion member and the back support cushion member are formed of a three-dimensional solid knitted fabric. 前記センシング機構部が、所定の厚さを有し、厚み方向に貫通された所定面積の貫通孔を有するコアパッドと、
前記コアパッドに形成された貫通孔に配置されるスペーサパッドと、
前記スペーサパッドと共に前記貫通孔に配置されるセンサと、
前記貫通孔に配置された前記スペーサパッド及びセンサを被覆し、前記コアパッドの表面及び裏面にそれぞれ密着して積層されるフロントフィルム及びリアフィルムと
を有してなる請求項1〜6のいずれか1に記載の生体信号検出機構。
The sensing mechanism part has a predetermined thickness, a core pad having a through-hole of a predetermined area penetrating in the thickness direction;
A spacer pad disposed in a through hole formed in the core pad;
A sensor disposed in the through hole together with the spacer pad;
The front and rear films according to any one of claims 1 to 6, further comprising a front film and a rear film that cover the spacer pad and the sensor disposed in the through-hole and are laminated in close contact with the front and back surfaces of the core pad, respectively. The biological signal detection mechanism according to 1.
前記コアパッドがビーズ発泡体から形成され、前記スペーサパッドが三次元立体編物から形成されている請求項7記載の生体信号検出機構。   The biological signal detection mechanism according to claim 7, wherein the core pad is formed from a bead foam, and the spacer pad is formed from a three-dimensional solid knitted fabric. 前記人体支持機構が座席構造であり、その背部支持部に張設され、座席構造に載置して使用されるシート用クッション型である請求項1〜8のいずれか1に記載の生体信号検出機構。   The biological signal detection according to any one of claims 1 to 8, wherein the human body support mechanism is a seat structure, and is a seat cushion type that is stretched on a back support portion and used by being placed on the seat structure. mechanism. 座席構造の背部支持部のバックフレームに前記ベースクッション部材及び背部用クッション部材が支持され、両者間に前記センシング機構部が配設され、座席構造に一体に組み込まれた座席構造一体型である請求項1〜8のいずれか1に記載の生体信号検出機構。   A seat structure integrated type in which the base cushion member and the back cushion member are supported by a back frame of a back support portion of the seat structure, the sensing mechanism portion is disposed therebetween, and is integrated into the seat structure. Item 9. The biological signal detection mechanism according to any one of Items 1 to 8.
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