特許 5887875 生体情報検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5887875

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月16日

(54)【発明の名称】生体情報検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20160303BHJP

   A61B 5/08 20060101ALI20160303BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/10 310A

   A61B5/08

【請求項の数】12

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-257684(P2011-257684)

(22)【出願日】2011年11月25日

(65)【公開番号】特開2013-111113(P2013-111113A)

(43)【公開日】2013年6月10日

【審査請求日】2014年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(72)【発明者】

【氏名】小暮 俊介

(72)【発明者】

【氏名】野木森 亘

【審査官】 佐藤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０９９７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５３５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５９８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３５８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／００６７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３４２１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４４５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／００−５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体情報を検出するセンサと、
前記センサを挟んで支持する弾性を有する第２の支持部材および第２の支持部材よりも大きな弾性度の弾性を有する第１の支持部材と、を備え、
前記第２の支持部材は表面で生体情報発信源と接触し、裏面で前記センサと接触し、
前記第１の支持部材は凹部を有し、前記凹部の底面には前記センサが配設され前記凹部内に前記第２の支持部材が配設されることにより前記センサが前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とに挟持されており、
前記第２の支持部材を所定形状の押圧部材で所定の押圧力で押圧したときの前記押圧部材の沈下量が、前記第１の支持部材を前記押圧部材および前記押圧力で押圧したときの前記押圧部材の沈下量よりも小さくなるよう前記第２の支持部材の前記弾性度が設定される生体情報検出装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記支持部材は軟質ポリウレタンフォームである生体情報検出装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記第２の支持部材は、前記凹部の開口部より突出しない生体情報検出装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、
前記第２の支持部材は前記センサ側の面に前記センサと接触する凸部を有する生体情報検出装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記凹部および前記凸部は互いに嵌りあうＲ形状を有し、
前記凹部内には前記センサが前記底面上に前記Ｒ形状に倣って配設される生体情報検出装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記生体情報検出装置はシートに配設され、前記第１および前記第２の支持部材は前記シートのクッション材である生体情報検出装置。

【請求項7】

請求項６において、
前記第１および前記第２の支持部材は、シートバックのクッション材である生体情報検出装置。

【請求項8】

請求項６において、
前記第１および前記第２の支持部材は、シートクッションのクッション材である生体情報検出装置。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、
前記センサはフィルム状またはワイヤ状の歪みセンサである生体情報検出装置。

【請求項10】

請求項９において、
前記歪みセンサは圧電センサである生体情報検出装置。

【請求項11】

請求項１０において、
前記圧電センサはポリフッ化ビニリデンによって構成される生体情報検出装置。

【請求項12】

請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
前記生体情報は呼吸である生体情報検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベッド、シート等に支持される人体の生体情報を収集する生体情報検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車、電車、航空機などの輸送用機器に用いられる乗物用シート、事務等に用いられる事務用シート、或いはマットレスやベッドなどの寝具等に設けられ、支持される人体の、例えば呼吸や心拍等の生体情報を収集する生体情報検出装置がある。例えば特許文献１に示す生体情報検出装置では歪みセンサの１つであるフィルム状の圧電センサが、自動車用シートのシートクッション１２０を構成するベースクッション材１２６とベースクッション材１２６上でベースクッション材１２６を覆うように配設される表層クッション１２７との間に設けられている。これにより乗員が呼吸することによって生じる乗員の筋肉の圧力変動が表層クッション１２７を介してフィルム状の圧電センサに伝達され、圧力変動が圧電センサを屈曲させることによって圧力変動を広い範囲で検出する。そして全体のデータを平均化処理等してシートクッション１２０上に着座する乗員の呼吸情報を収集している。

【0003】

このとき乗員の呼吸によって生じる筋肉の圧力変動を精度良く検出するために、表層クッション１２７はクッションフレーム１２１に小さな張力で張設され、ベースクッション材１２６はシートの前部支持フレーム１２５と後部支持フレーム１２４との間を大きな張力で張設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−３４２１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら昨今の圧電センサの検出精度は非常に高い。そのため特許文献１に示す従来の方法においては、圧電センサは低い張力で張設される表層クッション１２７を介して、乗員が呼吸することによって生じる乗員の筋肉の圧力変動によって屈曲されるのみならず、乗員の表面に存在する凹凸によっても屈曲されてしまっていた。これによりフィルム状の圧電センサには、屈曲される方向が正負混在してしまい、結果的に精度の低い呼吸情報（生体情報）となってしまう虞があった。

【0006】

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、精度の高い生体情報を得るために高検出能力を有する例えば歪みセンサを用いた場合にも安定して呼吸等の乗員の生体情報を検出可能な生体情報検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、請求項１に係る生体情報検出装置は、生体情報を検出するセンサと、前記センサを挟んで支持する弾性を有する第２の支持部材および第２の支持部材よりも大きな弾性度の弾性を有する第１の支持部材と、を備え、前記第２の支持部材は表面で生体情報発信源と接触し、裏面で前記センサと接触し、前記第１の支持部材は凹部を有し、前記凹部の底面には前記センサが配設され前記凹部内に前記第２の支持部材が配設されることにより前記センサが前記第１の支持部材と前記第２の支持部材とに挟持されており、前記第２の支持部材を所定形状の押圧部材で所定の押圧力で押圧したときの前記押圧部材の沈下量が、前記第１の支持部材を前記押圧部材および前記押圧力で押圧したときの前記押圧部材の沈下量よりも小さくなるよう前記第２の支持部材の前記弾性度が設定される。

【0008】

請求項２に係る生体情報検出装置は、請求項１において、前記支持部材は軟質ポリウレタンフォームである。

【0010】

請求項３に係る生体情報検出装置は、請求項１または２において、前記第２の支持部材は、前記凹部の開口部より突出しない。

【0011】

請求項４に係る生体情報検出装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記第２の支持部材は前記センサ側の面に前記センサと接触する凸部を有する。

【0012】

請求項５に係る生体情報検出装置は、請求項４において、前記凹部および前記凸部は互いに嵌りあうＲ形状を有し、前記凹部内には前記センサが前記底面上に前記Ｒ形状に倣って配設される。

【0013】

請求項６に係る項において、請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、前記生体情報検出装置はシートに配設され、前記第１および前記第２の支持部材は前記シートのクッション材である。

【0014】

請求項７に係る生体情報検出装置は、請求項６において、前記第１および前記第２の支持部材は、シートバックのクッション材である。

【0015】

請求項８に係る生体情報検出装置は、請求項６において、前記第１および前記第２の支持部材は、シートクッションのクッション材である。

【0025】

請求項９に係る生体情報検出装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、前記センサはフィルム状またはワイヤ状の歪みセンサである。

【0026】

請求項１０に係る生体情報検出装置は、請求項９において、前記歪みセンサは圧電センサである。

【0027】

請求項１１に係る生体情報検出装置は、請求項１０において、前記圧電センサはポリフッ化ビニリデンによって構成される。

【0028】

請求項１２に係る生体情報検出装置は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、前記生体情報は呼吸である。

【発明の効果】

【0029】

請求項１に係る生体情報検出装置によれば、生体情報発信源とセンサとの間に第１の支持部材より弾性度が小さい、つまり硬い第２の支持部材を介在させている。このため第２の支持部材により、例えば乗員の表面に存在する凹凸によるセンサへの影響が抑制され、高出力で安定した生体情報を取得できる。また、第１の支持部材は凹部を有し、凹部内でセンサが第１の支持部材と前記第２の支持部材とに挟持されている。このため、例えば乗員の表面に存在する凹凸によるセンサへの影響が抑制され、高出力で安定した精度のよい生体情報を取得できる。また、第２の支持部材およびセンサは位置決めする必要もなく容易に取り付けが行える。

【0030】

請求項２に係る生体情報検出装置によれば、第１および第２の支持部材が軟質ポリウレタンフォームであるので、成形性がよく安価に製作できる。また第２の支持部材は第１の支持部材より弾性度が小さいとはいえ、軟質ポリウレタンフォームであるので生体情報発信源は第２の支持部材に接触しても異物感を感じる虞が低い。

【0032】

請求項３に係る生体情報検出装置によれば、第２の支持部材は、凹部の開口部より突出しないので、例えば乗員の表面に存在する凹凸によるセンサへの影響が更に抑制でき、高出力で安定した精度のよい生体情報を取得できる。また、生体情報発信源が第２の支持部材に接触しても異物感を感じる虞はない。

【0033】

請求項４に係る生体情報検出装置によれば、第２の支持部材はセンサに接触する凸部を有している。これにより生体情報発信源が発した振動は第２の支持部材の凸部に集中してセンサを押圧するのでセンサは高感度で精度よく生体情報信号を出力できる。

【0034】

請求項５に係る生体情報検出装置によれば、第１の支持部材の凹部および第２の支持部材の凸部は相互に嵌り合うＲ形状を有し、凹部の底面上にはセンサがＲ形状に倣って配設されている。これにより初期状態においてセンサは第１および第２の支持部材のＲ形状に倣って裏面側に屈曲するので、裏面側への屈曲がし易い安定した形状で測定を行なうことができ、精度のよい情報を収集できる。

【0035】

請求項６に係る生体情報検出装置によれば、生体情報検出装置は、シートに配設されるものであり、第１および第２の支持部材は、シートのクッション材である。このため生体情報検出装置によってシートに着座する人体の呼吸情報、心拍情報および体動等を把握することができる。

【0036】

請求項７に係る生体情報検出装置によれば、第１および第２の支持部材は、シートバックのクッション材である。このためセンサの位置が人体の胸郭や心臓に近く、シートに着座している人体の、特に呼吸情報や心拍情報等を精度よく把握することができる。

【0037】

請求項８に係る生体情報検出装置によれば、第１および第２の支持部材は、シートクッションのクッション材である。このため人体がシートに着座している時に、大腿部の動脈と常時接触しているので、生体情報のうち心拍情報が精度よく取得できる。

【0047】

請求項９に係る生体情報検出装置によれば、センサはフィルム状またはワイヤ状の歪みセンサであり、広い範囲に亘って振動荷重が測定できるとともに、小さな信号も精度良く取得することができる。

【0048】

請求項１０に係る生体情報検出装置によれば、センサは感度が良いとされる圧電センサであり、より広い範囲に亘って振動荷重が測定できるとともに、小さな信号も精度良く取得することができる。

【0049】

請求項１１に係る生体情報検出装置によれば、圧電センサはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）によって構成される。ポリフッ化ビニリデンは有機系の材料で製作されており柔らかく、振動の検出感度もよい。このため自在に配置でき搭載性に優れるとともに小さな振動でも高精度に検出することができる。

【0050】

請求項１２に係る生体情報検出装置によれば、生体情報は呼吸であるので、生体情報発信源の体調や覚醒状態を管理するのに適している。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】第１の実施形態に係る生体情報検知装置２が設けられた車両用シート１の斜視図である。

【図2】図１、図１１におけるA視図およびＢ視図である。

【図3】図２における３−３断面図である。

【図4】第１の実施形態に係る生体情報検知装置のカバークッション材（第２の支持部材）の弾性度の測定方法について説明する図である。

【図5】（ａ）は従来技術に係る圧電センサからのセンサ出力データであり、（ｂ）は本発明に係る生体情報検知装置２の圧電センサから出力されたセンサ出力データである。

【図6】第１の実施形態に係る生体情報検知装置の変形例１を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る生体情報検知装置の変形例２を示す図である。

【図8】参考例に係る生体情報検知装置５２を示す図である。

【図9】参考例に係る生体情報検知装置の可撓部材の弾性度の測定方法について説明する図である。

【図10】参考例に係る生体情報検知装置の変形例１を示す図である。

【図11】生体情報検知装置をシートクッションに設けた場合の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る第１の実施形態の生体情報検出装置２を車両用シート１（本発明のシートに該当する）に具体化して説明する。なお、本実施形態における前後左右上下は、図示したとおりであり、車両用シート１に着座した図示しない乗員（本発明に係る生体情報発信源に該当する）が見た方向と一致するものとする。

【0053】

図１に示すように、車両用シート１は、乗員が着座するシートクッション１１と、シートクッション１１の後端部において前後方向に回動可能に取り付けられ、乗員の背もたれとなるシートバック２１と、シートバック２１に配置され乗員の呼吸信号Ｂを取得する生体情報検出装置２と、を有している。なお、このとき生体情報検出装置２は呼吸信号Ｂだけではなく、心拍および体動等の信号Ｈ、Ｍを含んだ信号を取得する。生体情報検出装置２は制御装置３に接続され、取得した呼吸信号Ｂ、心拍信号Ｈおよび体動信号Ｍ等を含む振動信号を制御装置３に送信している。制御装置３では、取得した振動信号を図略の呼吸信号用フィルタに通し、呼吸信号Ｂのみを抽出して増幅し呼吸情報Ｂとして検出する。なお、心拍信号Ｈおよび体動信号Ｍを抽出する場合には、それぞれに対応するフィルタをかけ抽出すればよい。また、シートバック２１の上端には、乗員の頭部を支持するヘッドレスト１５が取り付けられている。

【0054】

シートクッション１１は、乗員が着座するものであり、図１に示すように、クッションフレーム１２と、該クッションフレーム１２に支持されるベースクッション材１３と、表皮１４とを有している。クッションフレーム１２は上面視がコの字状を呈し、左右に配置された一対のプレート部材１２ａ、１２ａが前部で板状部材１２ｂによって連結されている。

【0055】

ベースクッション材１３は、公知の軟質ポリウレタンフォームによって成形されている。そしてベースクッション材１３の下面には、クッションフレーム１２に嵌合される図示しない嵌合溝が形成され、嵌合溝とクッションフレーム１２とが嵌合してベースクッション材１３がクッションフレーム１２上に支持されている。そして一対のプレート部材１２ａ、１２ａの両下端には図示しないＳばねスプリングが複数本装架されクッションフレーム１２とともにベースクッション材１３を支持している。ただしＳばねスプリングはなくてもよい。

【0056】

表皮１４は、ベースクッション材１３とベースクッション材１３の着座側表面である上面を覆うように装着される布製（またはビニールレザーや皮革製等）部材である。

【0057】

シートバック２１は、図１に示すシートバックフレーム２２と、シートバッククッション材２３と、表皮２５と、生体情報検出装置２と、を有している。シートバックフレーム２２は、正面視がコの字状を呈し左右に配置された一対のサイドフレーム部材２２ａ、２２ａが上端部でパイプ状部材２２ｂによって連結されて構成されている。

【0058】

シートバッククッション材２３の後面には、シートバックフレーム２２に嵌合される図示しない嵌合溝が形成され、嵌合溝とシートバックフレーム２２とが嵌合してシートバッククッション材２３がシートバックフレーム２２に支持されている。そして一対のサイドフレーム部材２２ａ、２２ａの両後端には図示しないＳばねスプリングが複数本装架されシートバックフレーム２２とともにシートバッククッション材２３を支持している。ただしＳばねスプリングはなくてもよい。

【0059】

表皮２５は、シートバッククッション材２３とシートバッククッション材２３の背もたれ側表面である上面を覆うように装着される布製（またはビニールレザーや皮革製等）部材である。

【0060】

生体情報検出装置２は、シートバッククッション材２３を構成し、第１の支持部材に該当する弾性を有するシートバックベースクッション材２３Ａ（本発明のシートバックのクッション材に該当する）と、シートバッククッション材２３を構成し、第２の支持部材に該当する弾性を有するカバークッション材２４と、歪みセンサ１７とを有している（図１乃至図３参照）。

【0061】

シートバックベースクッション材２３Ａおよびカバークッション材２４は、弾性度（詳細は後述する）は異なるが、ともに公知の軟質ポリウレタンフォームによって成形されている。シートバックベースクッション材２３Ａは図１乃至図３に示すようにカバークッション材２４が配設される有底の凹部２６を有している。凹部２６は、図１に対し表皮１４を取り外した状態を示す図２に示すようにシートバックベースクッション材２３Ａのカバークッション材２４側表面に、該表面と直交する方向からみた投影形状が長方形となるように刻設されている。ただし、この投影形状はどのような形状でもよい。例えば正方形でも良いし、円形でもよい。また楕円形や菱形、平行四辺形であってもよい。なお、図２はカバークッション材２４の一部を切りとり圧電センサ１７が見える状態で図示している。

【0062】

図２、図３に示すように、凹部２６の底面２６ａは平面で形成され、底面２６ａ上には歪みセンサの１種である圧電センサ１７が配設される。圧電センサ１７は、感応部としてのセンサ部１７ａと、センサ部１７ａからの信号のノイズを除去する回路部１７ｂと、センサ部１７ａと回路部１７ｂとを接続する配線１７ｃと、可撓性を有しセンサ部１７ａと配線１７ｃとを被覆する被覆材１７ｄと、回路部１７ｂとシートバックベースクッション材２３Ａの外部に設置されている図示しない制御装置を接続する接続コード１７ｅと、を有している。センサ部１７ａは、フィルム状で可撓性を有し長尺形状をなしている。そして本実施形態において、圧電センサ１７はセンサ部１７ａの長手方向が水平になるよう配置されている。また、圧電センサ１７が取り付けられる位置は、乗員がシートクッション１１上に着座したとき、乗員の胸や腰のあたりに配置されることが好ましい。これによって乗員の呼吸データが精度よく取得できる。圧電センサ１７は回路部１７ｂを一体的に有しているが、特にこの形態に限定するものではなく、例えば回路部１７ｂが圧電センサ１７の裏側でシートバックベースクッション材２３Ａに埋設されていてもよく、シートバックベースクッション材２３Ａの外部に設置されていてもよい。

【0063】

圧電センサ１７のセンサ部１７ａは圧電体（圧電素子）によって構成され、殊に圧電ポリマーを例示できる。具体的には、例えばポリフッ化ビニリデン（以降、ＰＶＤＦと称す）のフィルム、または、シートとすることができ本実施形態においては前述したようにフィルム状のＰＶＤＦを適用した。なお、ＰＶＤＦについては公知であるので構造について詳細な説明は省略する。

【0064】

圧電ポリマーは広い周波数特性を有しており、他の圧電センサとして例示される例えば圧電セラミックス（Ｐｚｔ）と比較して、柔軟性を備えている。

【0065】

ＰＶＤＦは、長尺状のセンサ部１７ａが屈曲されたり、ねじれて歪んだりすることにより電荷を発生させ、発生された電荷量によって受けた荷重の大きさを演算するものである。このように、電力を供給する必要がないので簡素な構成とすることができる。

【0066】

上述のように、圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）はセンサ部１７ａに振動荷重が付与され、センサ部１７ａが所定の方向に屈曲されたときの屈曲量に応じた電圧の出力をおこなう。本実施形態においては、センサ部１７ａがカバークッション材２４を介してシートバックベースクッション材２３Ａ方向に押圧されたときにシートバックベースクッション材２３Ａ方向に向って凸状に屈曲される方向を正方向とし、反対側であるカバークッション材２４側に屈曲される方向を負方向とする。

【0067】

また、歪みセンサとしては、ほかにも前述のワイヤ状に形成された圧電セラミックス（Ｐｚｔが散りばめられたポリエチレン）や、アレイ状に配列された歪みゲージ等によっても構成できる。さらに、エレクトレット材を圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）の替わりに用いてもよい。エレクトレットは、電気を通しにくい高分子材料（フッ素系樹脂、ポリプロピレン等）を加熱溶融し、直流の高電圧を加えて帯電させたセンサである。そして荷重がエレクトレットに加わると帯電バランスが崩れ、この崩れた帯電バランスを出力することによって付与された荷重量を検出する。これらを配設することによっても相応の効果が得られる。

【0068】

カバークッション材２４は、シートバックベースクッション材２３Ａの凹部２６に嵌合する直方体形状を呈し、シートバックベースクッション材２３Ａの凹部２６に嵌入（または挿入）される。そして凹部２６の底面２６ａと対向する面（裏面）に圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）の表面と接触する面（以後、センサ接触面２４ａと称す）が設けられ反対側の面（表面）に生体情報発信源と接触し生体情報発信源からの振動信号が入力される面（以後、生体情報入力面２４ｂと称す）を有している。センサ接触面２４ａの各辺と生体情報入力面２４ｂの各辺とを接続するカバークッション材２４の側面は、カバークッション材２４が凹部２６に挿入されるとシートバックベースクッション材２３Ａの凹部２６のそれぞれ対応する面に嵌合し固定される。カバークッション材２４が凹部２６に設置された状態において、カバークッション材２４は少なくとも圧電センサ１７のセンサ部１７ａの全体を覆っている。

【0069】

カバークッション材２４は、圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）を裏面であるセンサ接触面２４ａとシートバックベースクッション材２３Ａの凹部２６の底面２６ａとの間で挟持する。このとき、前述したように、本発明においてはシートバックベースクッション材２３Ａよりも、カバークッション材２４のほうが弾性度が小さい、つまり所定の押圧力および所定の押圧部材で押圧したときに歪みにくい（硬い）軟質ポリウレタンフォームによって形成されている。そしてカバークッション材２４の弾性度は事前に評価を行ない決定する。

【0070】

ここで、弾性度の評価方法について図４に基づき説明する。図４の断面図に示すようにシートバックベースクッション材２３Ａとカバークッション材２４とが積層された状態において所定の押圧力Ｐ１および押圧部材１８によってカバークッション材２４の生体情報入力面２４ｂをカバークッション材２４の板厚方向に押圧し、そのときの押圧部材１８の沈下量Ｄ１を測定する。このとき沈下量Ｄ１に比例する値を弾性度とする。なお、所定の押圧力Ｐ１および押圧部材１８はどのように決定してもよい。ただし押圧部材１８の先端部はＲ状であることが好ましい。これによって生体情報入力面２４ｂを面で押圧することができ、安定して比較実験を行なうことができる。

【0071】

その後、カバークッション材２４の表面と同一面であるシートバックベースクッション材２３Ａの最表面で先程と同様の所定の押圧力Ｐ１および押圧部材１８でシートバックベースクッション材２３Ａの表面を押圧し、そのときの押圧部材１８の沈下量Ｄ２を測定する。そして沈下量Ｄ２が沈下量Ｄ１よりも大きな値となるように、シートバックベースクッション材２３Ａとカバークッション材２４の弾性度を設定する。なお、このとき、シートバックベースクッション材２３Ａの沈下量Ｄ２を測定するときに、凹部２６の底面２６ａで測定してもよい。また、カバークッション材２４およびシートバックベースクッション材２３Ａから同形状のテストピースをそれぞれ作成し、該テストピースによって沈下量Ｄ１、Ｄ２をそれぞれ測定して弾性度を設定してもよい。また、各テストピース自体の沈下量を単体同士で評価してもよい。

【0072】

なお、上記の条件を満たしてもカバークッション材２４の弾性度の大きさがシートバックベースクッション材２３Ａの弾性度に近すぎるとカバークッション材２４を介して乗員の体の凹凸が圧電センサ１７に伝達されてしまう。これにより圧電センサ１７の曲げ方向がシートバックベースクッション材２３Ａ側に屈曲される正方向、またはカバークッション材２４側に屈曲される負方向に入り乱れて混在し、圧電センサ１７の出力が小さくなって不安定になる虞がある。

【0073】

またカバークッション材２４の弾性度が小さすぎると、乗員から出力された振動は、充分、なまされ、均一化された信号が圧電センサ１７に伝達されるので圧電センサ１７の出力は安定する。しかし乗員が小さすぎる弾性度を有したカバークッション材２４に触れ異物感を感じてしまう虞がある。そこで、本発明においては、事前の評価によってカバークッション材２４の弾性度の大きさを、圧電センサ１７からの出力が安定し且つ乗員が異物感を感じない適切な大きさとなるようにしている。

【0074】

しかし、このように、カバークッション材２４の弾性度を適切な大きさとするよう選定せずとも、上記評価の条件を満たせばカバークッション材２４をそのまま適用してもよい。これによっても相応の効果は得られる。

【0075】

また、カバークッション材２４はシートバックベースクッション材２３Ａの凹部２６内に収納され凹部２６の上面から突出することはない。これによって乗員がカバークッション材２４近傍に背中をもたれかけさせても異物感を感じることはない。好ましくは、カバークッション材２４の表面とシートバックベースクッション材２３Ａの表面２３ＡＡ（凹部２６の開口周辺部を含み生体情報発信源が接触する面）を同一面とすることにより、乗員がカバークッション材２４近傍に背中をもたれかけさせても、より異物感を感じることはない。

【0076】

なお、第１の実施形態においては、シートバックベースクッション材２３Ａに凹部２６を設け、凹部２６内に圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）およびカバークッション材２４を嵌合（挿入）して配設した。しかしこの態様に限らず、凹部２６を設けずに平面状態のシートバックベースクッション材上に圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）を粘着テープ等によって貼付して配置し、その上にシートバックベースクッション材と同じ平面形状を有したシートバックベースクッション材よりも弾性度の小さなカバークッション材を積層してもよい。これによっても効果は得られる。

【0077】

次に作用について、発明者によって実施された図５に示す実験結果に基づき説明する。図５（ａ）は、従来技術によって製作された生体情報検出装置によって取得した乗員の呼吸データ（センサ出力）である。また図５（ｂ）は本発明に係る第１の実施形態の生体情報検出装置２によって取得した乗員の呼吸データ（センサ出力）である。

【0078】

図５（ａ）に示す従来技術においては、フィルム状の圧電センサ（ＰＶＤＦ）は生体情報検出装置２と同様にシートバックに設けられている。図５（ａ）において破線は乗員が胸にバンド状センサを巻いて取得した呼吸データであり、実際の呼吸と極めて近い状態を示している。また実線は、圧電センサ（ＰＶＤＦ）によって取得した呼吸データである。各データにおいて＋方向の振動は息を吸ったときの信号であり、−方向の振動は吐き出したときの信号を示している。このときの測定条件としては、シートバックは表皮を有し、表皮の下に小さい張力で張設されたやわらかい表層クッションと、大きな張力で張設されている硬いベースクッション材とを有している。そして圧電センサが表層クッションとベースクッション材との間に配設されている。そしてこのときの表層クッションおよびベースクッション材の厚さは、本実施形態のカバークッション材２４およびシートバックベースクッション材２３Ａと同じになるよう構成してある。なお、実線データが破線データより小さいのは表皮によって信号が減衰しているためである。

【0079】

図５（ａ）をみると、破線が示す実際の呼吸データと実線が示す圧電センサが取得したデータとでは位相がずれていることがわかる。これは、乗員が発信した呼吸由来の筋肉の振動が乗員の体の表面の凹凸によって複雑な方向を有した信号となり、該複雑な信号がやわらかい表層クッションを伝播してそのまま圧電センサに伝わったためであると推定できる。このため本来、正方向に屈曲されるべきデータが部分的に反転されて負方向に屈曲する等して、本来の呼吸データとは異なったデータとして出現したと推定できる。

【0080】

次に、図５（ｂ）に示す本発明に係る第１の実施形態の生体情報検出装置２によって取得した呼吸データについて説明する。上記と同様、図５（ｂ）において破線は乗員が胸にバンド状センサを巻いて取得した実際の呼吸と極めて近い呼吸データ（センサ出力）であり、実線は、車両用シート１に配置した本発明に係る圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）によって取得した呼吸データ（センサ出力）である。

【0081】

図５（ｂ）に示すように、破線が示す実際の呼吸データと実線が示す圧電センサ１７が取得したデータとでは位相が一致している。これは、乗員が発信した呼吸由来の筋肉の振動が、乗員の体の表面の凹凸によって複雑な方向を有した信号として発信されたものの硬いカバークッション材２４によって充分になまされ平均化されて圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）に伝達したためである。このため、圧電センサ１７では本来、正方向に屈曲されるべきデータが反転されることなくそのまま正方向に屈曲し、これによって実際の呼吸データと位相が一致したものである。このように、本実施形態においては、実際の呼吸データに近いデータを得ることができた。

【0082】

上述の説明から明らかなように、第１の実施形態によれば、乗員（生体情報発信源）と圧電センサ１７（歪みセンサ）との間にシートバックベースクッション材２３Ａ（第１の支持部材）より弾性度が小さいカバークッション材２４（第２の支持部材）を介在させている。このため乗員が発した呼吸由来の振動は弾性度が小さいカバークッション材２４によってなまされ、平均化されたデータとしてセンサ全域で全体の荷重を取得するのに適するフィルム状の圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）に到達することができる。即ち、乗員（生体情報発信源）の表面に存在する凹凸による圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）への影響が抑制される。これによって圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）は乗員の表面に存在する凹凸によって一部が反転しカバークッション材２４側に屈曲して生体情報と逆方向の出力を送出することがなくなるので、高出力で安定した精度のよい生体情報を取得できる。

【0083】

また、第１の実施形態によれば、第１および第２の支持部材（シートバックベースクッション材２３Ａおよびカバークッション材２４）が軟質ポリウレタンフォームであるので、成形性がよく安価に製作できる。また第２の支持部材であるカバークッション材２４は、弾性度が小さいとはいえ、軟質ポリウレタンフォームであるので乗員はカバークッション材２４に接触しても異物感を感じる虞が低い。

【0084】

また、第１の実施形態によれば、凹部２６の底面２６ａには圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）が配設され凹部２６内にカバークッション材２４が配設されることにより圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）がシートバックベースクッション材２３Ａとカバークッション材２４とに挟持される。これによりカバークッション材２４および圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）の取り付けが容易である。

【0085】

また、第１の実施形態によれば、カバークッション材２４（第２の支持部材）は、凹部２６の開口部より突出しないので、乗員がカバークッション材２４に接触しても異物感を感じる虞は低い。

【0086】

また、第１の実施形態によれば、生体情報検出装置２は、車両用シート１に配設されるものであり、シートバックベースクッション材２３Ａ（第１の支持部材）およびカバークッション材２４（第２の支持部材）は、車両用シート１のシートバック２１のクッション材である。このため圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）の位置が人体の胸郭や心臓に近く、シートに着座している乗員の、特に呼吸情報や心拍情報等を精度よく把握することができる。呼吸については、腰部でも精度よく把握できる。

【0087】

また、第１の実施形態によれば、センサは歪みセンサであり、フィルム状の圧電センサ１７であるので、小さな信号も広くかつ精度良く取得することができる。また、圧電センサ１７は自身が歪むことによって電荷を発生し、発生した電荷量によって振動量を検出するので電力を供給する必要が無く簡素な構成とすることができる。

【0088】

また、圧電センサ１７はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）で構成される。ポリフッ化ビニリデンは有機系の材料で製作されており柔らかく、振動の検出感度もよい。このため自在に配置でき搭載性に優れるとともに小さな振動でも高精度に検出することができる。

【0089】

さらに、第１の実施形態によれば、生体情報検出装置２において生体情報は呼吸であるので、生体情報発信源である乗員の体調や、覚醒状態を管理するのに適している。

【0090】

次に、第１の実施形態に係る生体情報検出装置２の変形例１について図６に基づき説明する。変形例１に係る生体情報検出装置３２はカバークッション材３４が凸部を有している点のみ第１の実施形態の生体情報検出装置２と異なる。よって変更点のみ説明し、同様部分については、説明を省略する。また同様の部品については同じ符号を付して説明する。

【0091】

変形例１の生体情報検出装置３２のカバークッション材３４はセンサ接触部３４ａに凸部３７を有している。凸部３７は圧電センサ１７の長手方向で切断した断面形状が矩形を呈し底面３７ａが圧電センサ１７のセンサ部１７ａの長手方向と直交する方向を横断し、圧電センサ１７と当接している。このように構成されるので、乗員（生体情報発信源）が発した呼吸に由来する振動は弾性度が小さいカバークッション材３４（第２の支持部材）に伝達され、カバークッション材３４で信号が、充分なまされたのち凸部３７に集中して圧電センサ１７の一部を押圧する。これにより圧電センサ１７は反転等することなく精度よく生体情報信号（呼吸信号Ｂ）を出力する。なお、凸部３７の断面形状は矩形に限らず先端がテーパ状になっていてもよいし、逆テーパ状になっていてもよい。

【0092】

次に、変形例２について図７に基づき説明する。変形例２は、第１の実施形態の変形例１のカバークッション材３４（第２の支持部材）の凸部３７およびシートバックベースクッション材２３Ａ（第１の支持部材）の凹部２６をＲ形状に変更したものである。このとき変更後のカバークッション材４４（第２の支持部材）の凸部４７とシートバックベースクッション材４３（第１の支持部材）の凹部４６とは互いに嵌り合うように形成されている。そして嵌り合ったカバークッション材４４とシートバックベースクッション材４３との間に圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）が挟持されている。これにより、初期状態において圧電センサ１７は凹部４６の底面上でシートバックベースクッション材４３およびカバークッション材４４のＲ形状に倣い、シートバックベースクッション材４３側への変形である正方向への変形がし易い形状となり、精度のよい情報が収集できる。

【0093】

次に、参考例について図８に基づいて説明する。なお参考例の生体情報検出装置５２は、第１の実施形態の生体情報検出装置２に対して可撓部材と支持部材とによって圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）を挟持する点が異なる。よって変更点のみ説明し、同様部分については、説明を省略する。また同様の部品については同じ符号を付して説明する。なお、参考例についても生体情報検出装置５２は、シートバック２１に設けられているものとして説明する。

【0094】

生体情報検出装置５２は、第１の実施形態と同様に、本発明に係る支持部材である弾性を有するシートバックベースクッション材５３（第１の実施形態における第１の支持部材に相当する）の表面に該表面と直交する方向からみた投影形状が長方形となるように有底の凹部５６が刻設されている。ただし、第１の実施形態と同様に投影形状は長方形に限らない。また、凹部５６の底面５６ａは第１の実施形態の変形例２で説明したようにＲ形状で形成されている。そして凹部５６には底面５６ａから上方に向って圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）と本発明に係る板状の可撓部材５５と、穴埋部材であるカバークッション材５４とが配設されている。

【0095】

このとき可撓部材５５とカバークッション材５４とは凹部５６の底面のＲ形状と嵌り合うよう、それぞれの接触面がＲ形状を呈するよう形成されている。このとき、カバークッション材５４のＲ形状部はカバークッション材５４の凸部である。そして支持部材であるシートバックベースクッション材５３と穴埋部材であるカバークッション材５４とは、特にこれに限定するものではないが、同じ材質（軟質ポリウレタンフォーム）で成形されている。

【0096】

可撓部材５５は、可撓性を有した部材であればどのようなものでもよい。たとえば樹脂でもよいし、可撓性を有する銅合金やアルミ合金等の金属でもよい。本実施形態においては、エポキシ樹脂を適用する。

【0097】

このように構成されて圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）がシートバックベースクッション材５３（支持部材）と可撓部材５５とに挟持される。これにより、初期状態において圧電センサ１７は、凹部５６の底面５６ａ上で、シートバックベースクッション材５３、カバークッション材５４および可撓部材５５のＲ形状に倣い、シートバックベースクッション材５３側への変形である正方向への変形がし易い形状となり、精度のよい情報が収集できる。可撓部材５５とシートバックベースクッション材５３との間の弾性度の関係は下記のように規定されている。

【0098】

まず、図９に示すように可撓部材５５と同じ厚さを有した平面状の可撓部材５９を、シートバックベースクッション材５３上に積層した状態で所定形状の押圧部材５８によって所定の押圧力Ｐ２で押圧したときの押圧部材５８の沈下量Ｄ３が、シートバックベースクッション材５３を押圧部材５８および押圧力Ｐ２で押圧したときの押圧部材５８の沈下量Ｄ４より小さくなるよう可撓部材５９（可撓部材５５）およびシートバックベースクッション材５３の弾性度が設定されている。なお、このときも第１の実施形態と同様に、可撓部材５５およびシートバックベースクッション材５３のテストピースをそれぞれ同形状によって作成し、別々に沈下量Ｄ３、Ｄ４を測定することによって可撓部材５５およびシートバックベースクッション材５３の弾性度を設定してもよい。このときには、各テストピース自体の沈下量を単体同士で評価してもよい。しかし、これに限らず各テストピースをシートバックベースクッション材５３と同質材で作成した同一形状の台の上に載せ、台の沈下量も含めた沈下量として評価を行なってもよい。

【0099】

そして図８に示すように凹部５６内ではカバークッション材５４が凹部５６の開口部から突出しないように配置されている。このように構成されるので、乗員は背中に異物感を感じることなく着座できるとともに、乗員が発した呼吸由来の振動信号がカバークッション材５４を介して可撓部材５５に伝達される。好ましくは、カバークッション材５４の表面とシートバックベースクッション材５３の表面５３A（凹部５６の開口周辺部を含み生体情報発信源が接触する面）を同一面とすることにより、乗員がカバークッション材５４近傍に背中をもたれかけさせてもより異物感を感じることはない。その後、弾性度の小さな可撓部材５５によって振動信号が充分なまされたのち圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）全体に均一な信号が伝達される。即ち、乗員の表面に存在する凹凸による圧電センサ１７への影響が抑制される。これにより圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）は屈曲が反転等されることがないので、精度よく生体情報信号が出力される。このように第１の実施形態および第１の実施形態の変形例２と同様の効果が得られる。

【0100】

なお、上記、参考例においては、可撓部材５５と接触するカバークッション材５４（穴埋部材）の凸部形状をＲ形状とした。しかし、これに限らず、凸部は第１の実施形態の変形例１に示したように断面が矩形等の形状を呈するものでもよい。これによって、第１の実施形態の変形例１と同様の効果を得ることができる。
また、上記、参考例においてシートバックベースクッション材５３の凹部５６の底面を、第１の実施形態を示す図３のシートバックベースクッション材２３Ａと同様に平面形状としてもよい。そして凹部５６の底面から凹部５６の開口部に向って圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）、平面で板状に形成された可撓部材および可撓部材と平面で接触する穴埋部材が配設されるよう構成する。これによっても、精度よく生体情報信号を得ることができる。

【0101】

次に参考例の変形例１について図１０に基づき説明する。参考例の変形例１の生体情報検出装置６２は、参考例の生体情報検出装置５２に対して、凹部６６内に穴埋部材であるカバークッション材５４を有さず、可撓部材６５が平面形状で形成されるとともに凹部６６の底面６６ａも平面で形成されている点のみが異なる。このように形成されても乗員（生体情報発信源）が発した呼吸由来の振動は弾性度が小さい可撓部材５５によって、充分、なまされ、平均化された信号として圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）に到達することができる。即ち、乗員の表面に存在する凹凸による圧電センサ１７への影響が抑制される。これによって圧電センサ１７（ＰＶＤＦ）は安定して精度のよい生体情報を取得できる。

【0102】

なお、上記第１実施形態、及び参考例においては、生体情報検出装置２、３２、５２、６２は、シートバック２１に設けられていた。しかしこの態様に限らず、図１１に示すように乗員が着座するシートクッション１１に設けてもよい。このとき取り付け方法および構造はシートバック２１のシートバックベースクッション材２３Ａ、４３、５３に設けたときと同様である。よって、参考例においては第１の支持部材または支持部材がベースクッション材１３になる。これによって、乗員がシートに着座している時に、大腿部の動脈と常時接触しているので、生体情報のうち心拍情報が精度よく取得できる。また、生体情報検出装置２、３２、５２、６２をシートバック２１およびシートクッション１１の双方に設けてもよい。

【0103】

また、本実施形態、及び参考例においては、車両用シートに生体情報検出装置２、３２、５２、６２を適用したが、これに限らず事務用シートに適用し、事務用シートに着座する作業者の体調管理おこなってもよい。さらに病院や病院に準ずる施設のベッドに適用し、ベッドに横臥する患者の体調管理をおこなってもよい。

【0104】

さらに、本実施形態、及び参考例においては、カバークッション材２４に軟質ポリウレタンフォームを適用したが、シートバックベースクッション材２３Ａより弾性度が小さければ、ゴムでもよい。さらに、カバークッション材２４は、ポリウレタン (ＰＵＲ)、ポリスチレン (ＰＳ)、ポリオレフィン（主にポリエチレン (ＰＥ)やポリプロピレン (ＰＰ)）、フェノール樹脂 (ＰＦ)、ポリ塩化ビニル (ＰＶＣ)、ユリア樹脂 (ＵＦ)、シリコーン (ＳＩ)、ポリイミド (ＰＩ)、メラミン樹脂 (ＭＦ)等の発泡プラスチックであってもよい。

【符号の説明】

【0105】

１・・・シート（車両用シート）、 ２，３２，５２，６２・・・生体情報検出装置、 ３・・・制御装置、 １１・・・シートクッション、 １３・・・第１の支持部材（ベースクッション材）、 １７・・・センサ（圧電センサ（ＰＶＤＦ））、 １８，５８・・・押圧部材、 ２１・・・シートバック、 ２３Ａ，４３，５３・・・第１の支持部材（シートバックベースクッション材）、 ２４，３４，４４・・・第２の支持部材（カバークッション材）、 ２６，５６・・・凹部、 ３７，４７・・・凸部、 ５４・・・穴埋部材（カバークッション材）、 ５５，６５・・・可撓部材、 Ｂ・・・呼吸信号、 Ｈ・・・心拍信号、 Ｍ・・・体動信号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】