特開 2023-164998 圧力・近接センサおよび圧力・近接センサシートおよび着座位置検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023164998

(43)【公開日】2023-11-14

(54)【発明の名称】圧力・近接センサおよび圧力・近接センサシートおよび着座位置検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/14 20060101AFI20231107BHJP

【ＦＩ】

G01L1/14 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023147255

(22)【出願日】2023-09-12

(62)【分割の表示】P 2022068634の分割

【原出願日】2022-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】591032703

【氏名又は名称】群馬県

(71)【出願人】

【識別番号】522157996

【氏名又は名称】有限会社 川島エンブ

(71)【出願人】

【識別番号】514033770

【氏名又は名称】公立大学法人前橋工科大学

(72)【発明者】

【氏名】川島 英治

(72)【発明者】

【氏名】藤田 欽一

(72)【発明者】

【氏名】黒崎 紘史

(72)【発明者】

【氏名】川原 潤也

(72)【発明者】

【氏名】近藤 康人

(72)【発明者】

【氏名】小田垣 雅人

(57)【要約】      （修正有）

【課題】体圧のみならず、センサと生体の間の距離の変化を検出可能にすることで介護技能の評価を安価かつ簡易的に実現することが可能な圧力・近接センサおよび圧力・近接センサシートおよび着座位置検出システムを提供する
【解決手段】導電糸と非導電糸を、非導電性基布２０を介して交絡し刺繍で電極部１０と配線部１１を形成し、さらに、電極部１０と配線部１１の少なくとも一部を覆うように刺繍で非導電糸どうしを交絡させカバー部５１、５２とし、電極部１０と被検体との間の静電容量の変化に基づいて被検体との距離及び圧力を検出する圧力・近接センサとした。また、非導電性基布２０上に複数の圧力・近接センサを配設して圧力・近接センサシートとし、電極部１０と被検体との間の静電容量を計測する静電容量検出部と、静電容量の変化に基づいて被検体の位置を求める演算処理部とで着座位置検出システムを構成した。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非導電性基布と、
一方を導電糸、他方を非導電糸若しくは第２の導電糸とし、前記非導電性基布を介して前記導電糸と前記非導電糸若しくは前記第２の導電糸が交絡し刺繍で形成された電極部と、
該電極部の一部と接続され、前記非導電性基布を介して前記導電糸と前記非導電糸若しくは前記第２の導電糸が交絡し刺繍で形成された配線部と、
一方を第２の非導電糸、他方を第３の非導電糸とし、前記非導電性基布を介し前記電極部及び前記配線部の少なくとも一部を覆うように前記第２の非導電糸と前記第３の非導電糸が交絡し刺繍で形成されたカバー部と、
を備え、前記電極部と被検体との間の静電容量の変化に基づいて前記被検体との距離及び圧力を検出する圧力・近接センサ。

【請求項2】

非導電性基布と、
一方を導電糸、他方を非導電糸若しくは第２の導電糸とし、前記非導電性基布を介して前記導電糸と前記非導電糸若しくは前記第２の導電糸が交絡し刺繍で形成された複数の電極部と、
複数の前記電極部の一部とそれぞれ接続され、前記非導電性基布を介して前記導電糸と前記非導電糸若しくは前記第２の導電糸が交絡し刺繍で形成された複数の配線部と、
一方を第２の非導電糸、他方を第３の非導電糸とし、前記非導電性基布を介し前記電極部及び前記配線部の少なくとも一部を覆うように前記第２の非導電糸と前記第３の非導電糸が交絡し刺繍で形成された複数のカバー部と、
を備え、複数の前記電極部と被検体との間の静電容量の変化に基づいて前記被検体との距離及び圧力を検出する圧力・近接センサシート。

【請求項3】

複数の前記電極部を前記圧力・近接センサシートの中央部に対して、前後略対称又は左右略対称又はその両方に配置したことを特徴とする請求項２に記載の圧力・近接センサシート。

【請求項4】

請求項２又は請求項３に記載の圧力・近接センサシートと、
該圧力・近接センサシートの複数の前記配線部の一端に設けられた複数の端子部と接続され、複数の前記電極部と前記被検体との間の静電容量を計測する静電容量検出部と、
複数の前記電極部から得られる静電容量の変化に基づいて、前記被検体の位置を求める演算処理部と、
前記圧力・近接センサシートの表面又は裏面に配設した絶縁性緩衝部材、
とを具備する着座位置検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力・近接センサおよび該圧力・近接センサを複数配設した圧力・近接センサシートおよび介護施設で使用する車椅子等の介護用具を含む着座位置検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

介護現場において、介護者が被介護者を車椅子やベッドに移乗させる動作は頻繁におこなわれているが、介護者の技能が未熟な場合は、被介護者の転落などの事故を生じる可能性がある。

【0003】

このため、介護者の負担軽減や事故防止の観点から、介護技能の向上を図る必要がある。そこで、介護者の介護技能を客観的に評価しその結果に基づいて適切な指導をおこなうことのできる仕組みやシステムが求められている。そのためには、人体が近接・接触した場合に距離や圧力を的確に検出できるセンサ及び位置を的確に検出できるセンサ群のシートが必要となってくる。

【0004】

一方、織物にセンサ機能を持たせた各種タッチセンサが提案されている。例えば、特許文献１には、フレキシブルなシート状のタッチセンサで、軽く触れるだけで接触位置を検出することができ、また、曲げたり折り畳んだりすることも可能であるためウェアラブル端末に使用できるタッチセンサが提案されている。

【0005】

又、特許文献２には接触した際に圧力、引張力または張力により電気容量が変化することで、人体の生理パラメータを予め導電繊維に弾性材料を含ませて織物として製造された導電部を布に縫い付けるセンサが提案されている。

【0006】

さらに、非特許文献１には導電性繊維を用いた接触センサとして、バイタルを表すセンサが提案されている。また、静電容量が小さくなるときに接触位置を算出するセンサが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許６６７１９１０号公報

【特許文献2】特表２０１３－５３４８３３号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】「縫製及び洗濯耐久性に優れたスマートテキスタイル向けセンサ用並びに配線用導電性縫い糸の開発」、令和2年3月、近畿経済産業局

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１および非特許文献１のセンサは、接触後の評価は可能であるが、非接触の状態でのデータを取得することができなかった。その結果、距離の評価には別の評価方法を用いる必要があった。特許文献２のセンサは予め導電部を製作した後に布に縫い付ける必要があるが、導電部に弾性材料を含ませる必要がある。弾性材料が定められてしまうことにより導電部の構造に制限があることが課題となる。

【0010】

本発明の目的は、体圧のみならず、センサと生体の間の距離の変化を検出可能にすることで介護技能の評価を安価かつ簡易的に実現することが可能な圧力・近接センサおよび圧力・近接センサシートおよび着座位置検出システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

すなわち本発明は、非導電性基布と、一方を導電糸、他方を非導電糸若しくは第２の導電糸とし、非導電性基布を介して導電糸と非導電糸若しくは第２の導電糸を交絡し刺繍で形成された電極部と、該電極部の一部と接続され、非導電性基布を介して導電糸と非導電糸若しくは第２の導電糸を交絡し刺繍で形成された配線部と、非導電性基布を介し電極部及び配線部の少なくとも一部を覆うように第２の非導電糸と第３の非導電糸が交絡し刺繍で形成されたカバー部とを備え、電極部と被検体との間の静電容量の変化に基づいて被検体との距離及び圧力を検出する圧力・近接センサとしたことである。

【0012】

さらに、上述の圧力・近接センサを非導電性基布に複数配し、圧力・近接センサシートとしたことである。

【0013】

また、上述の圧力・近接センサシートと、該圧力・近接センサシートの複数の配線部の一端に設けられた端子部と接続され、電極部と被検体（生体）との間の静電容量を計測する静電容量検出部と、複数の電極部から得られる静電容量の変化に基づいて、被検体の位置を求める演算処理部と、圧力・近接センサシートの表面又は裏面に配設した絶縁性緩衝部材（以下、絶縁クッション）とを備えた着座位置検出システムとしたことである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、導電糸を非導電性基布に縫製（刺繍）することでセンサの電極部／配線部として機能することができ、さらに、非導電性基布を介し電極部及び配線部の少なくとも一部を覆うように第２の非導電糸と第３の非導電糸を交絡させ刺繍でカバー部を形成したことで、電極部及び配線部がそれぞれ交絡した糸の刺繍からなるカバー部で覆われ、その結果、電極部及び配線部はカバー部と合わせて２重の交絡した糸の刺繍構成となり屈曲性や形状安定性に優れ、非接触時における評価および接触時における評価が可能な圧力・近接センサおよび圧力・近接センサシートおよび着座位置検出システムを提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施態様における圧力・近接センサの全体斜視図である。

【図2】図１の圧力・近接センサの分解斜視図である。

【図3】本発明の第１の実施態様の変形例における圧力・近接センサの全体斜視図である。

【図4】図３の圧力・近接センサの分解斜視図である。

【図5】本発明の第１の実施態様における圧力・近接センサの電極部分及び配線部分を示す斜視図である。

【図6】図５の分解斜視図である。

【図7】図５のＡ－Ａ矢視断面斜視図である。

【図8】本発明の第２の実施態様における圧力・近接センサの電極部分及び配線部分を示す斜視図である。

【図9】図８の分解斜視図である。

【図10】図８のＢ－Ｂ矢視断面斜視図である。

【図11】本発明の圧力・近接センサを複数備えた圧力・近接センサシートの平面図である。

【図12】図１１において薄手の非導電性基布に複数の電極部及び配線部を設けた圧力・近接センサシートの実際の写真である。

【図13】本発明の実験例１における圧力・近接センサと静電容量検出部の写真である。

【図14】本発明の実験例１における圧力・近接センサの静電容量検出方法を示す図である。

【図15】実験例１における圧力・近接センサと被検体との距離に対するカウント値の関係を示す図である。

【図16】実験例１における圧力・近接センサにかかる被検体の圧力に対するカウント値の関係を示す図である。

【図17】本発明の圧力・近接センサシートを用いた着座位置検出システムの全体を示す写真である。

【図18】着座位置検出システムにおける実験例２の実験条件の例を示す図である。

【図19】図１７の実験装置により求められた着座位置検出システムでの評価結果の図で、着座動作時における圧力・近接センサの各チャンネルに対するカウント値の差分を時間軸に対して表した図である。

【図20】実験例２において着座動作時における全圧力・近接センサを全体的に評価する指標（センサ応答評価値）を用いて時間軸に対して表した図である。

【図21】実験例２において着座位置における臀部の中心が位置する場所の違いに対して、Ｘ方向、Ｙ方向のセンサ応答評価値の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１の実施態様＞
以下に、本発明の第１の実施態様における圧力・近接センサ１の構成を図１、図２を用いて説明する。ポリエステル撚糸で織った布帛やフェルト地などの非導電性基布２０を挟んで、上面側に導電糸で形成された導電部３０と、下面側に非導電糸で形成された絶縁部４０が互いに交絡して刺繍されている。（形成方法は別途説明）なお、非導電性基布２０はポリエステル繊維やフェルト以外にナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維や綿繊維等の天然繊維、キュプラ、レーヨン等の再生繊維、可撓性を有するポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム）などのプラスチックフィルムから作製されたものであっても構わない。また、導電糸としては金属繊維又は金属繊維と非導電性繊維を交撚したものであっても構わないが、ポリエステルやナイロンの表面に銀メッキを施した繊維を撚糸した縫い糸が好適である。

【0017】

上記導電部３０は検出部３０ａとその一部から繋がって形成される導電通路部３０ｂ、該導電通路部３０ｂの端面に設けられた端子部３０ｃから成り、非導電性基布２０を挟んで絶縁部４０も前述の導電部３０に対向する略同一形状で座面部４０ａ、リード部４０ｂ、終端部４０ｃが設けられている。この結果、検出部３０ａと座面部４０ａの刺繍で電極部１０が形成され、導電通路部３０ｂとリード部４０ｂの刺繍で配線部１１が形成されている。

【0018】

さらに、上記導電通路部３０ｂを覆うように上面側に第２の非導電糸で形成されたカバー部５１と非導電性基布２０を挟んでリード部４０ｂを覆うように第３の非導電糸で形成されたカバー部５２が交絡し刺繍でカバー部が設けられている。この結果、導電部３０は検出部３０ａと端子部３０ｃが外部から導通接続可能な状態となっている。

【0019】

上述の導電部３０、絶縁部４０、カバー部５１、カバー部５２を形成する方法とその構造を図５～図７にて説明する。電極部１０、配線部１１を形成する導電部３０、絶縁部４０は所謂刺繍ミシンを用いて作製し、導電糸を上糸３１とし、非導電糸を下糸４１として非導電性基布２０を挟んで交絡して刺繍で形成されている。また、カバー部を形成するカバー部５１、カバー部５２も同様に第２の非導電糸（図示せず）を上糸とし、第３の非導電糸（図示せず）を下糸として非導電性基布２０を挟んで導電通路部３０ｂとリード部４０ｂを覆うように交絡して刺繍で形成されている。

【0020】

導電糸としては前述したように金属繊維又は金属繊維と非導電性繊維を交撚したものや、非導電性繊維に導電性物質を練り込んだ繊維、金、銀、銅などの金属をメッキ又は蒸着で被覆した繊維を撚糸したものであっても構わないが、ポリエステルやナイロンの表面に銀メッキを施した繊維を撚糸した縫い糸が好適である。また、非導電糸はポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維や綿繊維等の天然繊維、キュプラ、レーヨン等の再生繊維を撚糸した縫い糸が用いられる。

【0021】

刺繍動作としては、導電糸の上糸３１は、図示せぬが非導電性基布２０に対して垂直に上下する刺繍ミシンの縫い針の穴に通されており、非導電性基布２０の上面側２０ｂから縫い付け部Ｗにおいて非導電性基布２０の貫通孔２０ａに貫通され下面側２０ｃに突き出てくる。その後、非導電糸の下糸４１と交絡され縫い針が戻ることにより刺繍が行われる。なお、上糸３１と下糸４１の張力のバランスにより上糸交絡位置３１ａと下糸交絡位置４１ａの交絡点Ｓの位置が決定される。

【0022】

なお、本図では上糸３１として導電糸を用い、下糸４１として非導電糸を用いて互いに交絡させて刺繍を形成すると説明したが、上糸３１として非導電糸を用い、下糸４１として導電糸を用いて互いに交絡させて刺繍を形成しても構わない。

【0023】

＜第１の実施態様の変形例＞
本発明の第１の実施態様の変形例の圧力・近接センサ２の構成を図３、図４を用いて説明する。非導電性基布２０を挟んで、上面側に導電糸で形成された導電部３０と下面側に非導電糸で形成された絶縁部４０が設けられており、さらに、検出部３０ａ全体と導電通路部３０ｂを覆うように上面側に第２の非導電糸で形成されたカバー部５３と、非導電性基布２０を挟んで座面部４０ａ全体と、リード部４０ｂを覆うように第３の非導電糸で形成されたカバー部５４が設けられている。なお、カバー部５３とカバー部５４は第２の非導電糸と第３の非導電糸を交絡して刺繍で作製されている。

【0024】

カバー部５３は検出部３０ａを覆うように保護する検出カバー部５３ａと導電通路カバー部５３ｂで構成されており、カバー部５４は座面部４０ａを覆うように保護する座面カバー部５４ａとリードカバー部５４ｂで構成されている。この結果、導電部３０は端子部３０ｃが外部から導通接続可能な状態となっている。

【0025】

なお、本発明の第１の実施態様の変形例では、座面部４０ａも非導電糸の座面カバー部５４ａで覆うよう形成されているため、絶縁部４０は必ずしも非導電糸で作製する必要はなく、絶縁部４０の代わりに非導電性基布２０を挟んで両側に導電部３０を設けて作製してもよい。

【0026】

また、前述のカバー部５１、５２、５３、５４は本発明の圧力・近接センサの屈曲性や形状安定性の点から、非導電糸同士を交絡させて刺繍で作製する。

【0027】

＜第２の実施態様＞
本発明の第２の実施態様における圧力・近接センサ３の刺繍部の構造を図８～図１０を用いて説明する。非導電性基布２０と下糸４１の間にはポリエチレン（ＰＥ）フィルムやポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フィルムなどの薄い可撓性の絶縁シート６０が設けられており、非導電性基布２０と絶縁シート６０を介して上糸３１と下糸４１とを交絡して刺繍が形成されている。本図では絶縁シート６０は非導電性基布２０と下糸４１の間に設けて説明するが、非導電性基布２０と上糸３１の間、または非導電性基布２０の両側に設けてもよい。

【0028】

導電糸の上糸３１は、縫い針の穴に通されており非導電性基布２０の上面側２０ｂから縫い付け部Ｗにおいて非導電性基布２０の貫通孔２０ａに貫通され下面側２０ｃに突き出てくる。さらに、その下面側２０ｃに重ねられた絶縁シート６０の貫通孔６０ａを突き抜ける。その後、非導電糸の下糸４１と交絡され縫い針が戻ることにより刺繍が行われる。絶縁シート６０は薄いプラスチックフィルムであり、上糸交絡位置３１ｅと下糸交絡位置４１ｅの交絡点Ｔの位置は絶縁シート６０の下面側に発生することが一般的だが、上糸３１と下糸４１の張力のバランスにより（上糸３１の張力を強くする）非導電性基布２０の内部に位置することもできる。

【0029】

次に、非導電性基布２０と絶縁シート６０を介して上糸３１と下糸４１を交絡し刺繍で形成した電極部１０、配線部１１、及びカバー部に対して、不要な部分の絶縁シート６０を剥ぎ取る。この時、電極部１０、配線部１１、カバー部と一緒に縫製された絶縁シート６０は刺繍部に挟まれて保持されるが、残部分の絶縁シート６０は縫製のミシン目から切れて剥がされ除去される。

【0030】

その後、絶縁シート６０側からアイロン等にて加熱加圧処理を行うと、上糸３１と下糸４１に使用している繊維の耐熱より低い耐熱温度の絶縁シート６０は非導電性基布２０と下糸４１の間で溶融して絶縁部４０が非導電性基布２０と固着され一体化して形状が保持される。なお、前述したように絶縁シート６０は非導電性基布２０と上糸３１の間、非導電性基布２０と上糸３１及び下糸４１の間にあっても良いことは勿論である。

【0031】

この結果、電極部１０、配線部１１は非導電性基布２０と一体化して、柔軟性は有するがズレることなく形状や位置が安定して保持され、洗濯をした場合などに発生する皺や寄りが発生せず、また、フェルト等の厚手の非導電性基布は勿論、薄手の通気性の良好な非導電性基布にも電極部や配線部を安定して形成できる。

【0032】

図１１に本発明における応用として、１枚の非導電性基布７０に複数の圧力・近接センサを形成し、電極部１０Ａ～１０Ｋを規則正しく配置して圧力・近接センサシート１００とした例を示す。図１１では、電極部１０Ａ～１０Ｋは各電極部の略中心に対して左右均等、上下均等に１０個の電極部を配置している。また、各電極部１０Ａ～１０Ｋに接続された配線部１１Ａ～１１Ｋが配設され、非導電性基布７０の端部の端子部（例えば３０Ｄｃ、３０Ｇｃ）に伸びている。

【0033】

図１２は上記圧力・近接センサシート１００の実際の写真例で、非導電性基布７１は前述したように薄手の通気性の良好な非導電性基布を用いた例である。なお、この例の場合は絶縁シート６０が合わせて縫い込まれて刺繍され、さらに加熱加圧処理が施された溶融固着された例である。このように本発明によれば非常に簡単に圧力・近接センサシート１１０が作製できる。

【0034】

＜実験例１＞
図１３は本発明の圧力・近接センサ１を用いて、その特性を評価した実験例１の写真であり、圧力・近接センサ１の端子部３０ｃには静電容量検出部８０が接続されている。該静電容量検出部８０はスイッチトキャパシタフィルタ（ＳＣＦ）を内蔵した静電容量評価ボード（例えば、ルネサスエレクトロニクス株式会社、ＲＸ１３０）であり、静電容量の変化はＳＣＦにより電流量の変化に変換され、電流量に応じて発振周波数が変化する回路から出力されるパルスをカウントすることで評価した。また、発振波形において１００ｍｓ毎に含まれるパルス数のことをカウント値Ｃとよび、このカウント値Ｃで生体の接近、接触にともなう静電容量の変化を評価した。

【0035】

ここで、圧力・近接センサ１は、上糸には非導電性繊維（ポリエステル糸１２０デニール：パールヨット株式会社製）を用い、下糸には導電性繊維（スマートＸ：株式会社フジックス製）を用いた。また、非導電性基布２０は（パンチロンフェルト１ｍｍ：サンフェルト株式会社製）を用いた。縫製ミシン（ＴＬＭＸ－Ｔ１２０２：株式会社ＴＩＳＭ製）を用いて圧力・近接センサ１を縫製した。

【0036】

図１４に実験例１に使用する実験装置全体の概略写真を示し、製作した圧力・近接センサ１の応答特性を調べるため、クロスヘッドの変位や速度、対象物に加える荷重を機械的に制御可能な一軸圧縮試験機（株式会社エー・アンド・ディ：ＭＣＴ－２１５０）のクロスヘッドにステンレスブロック７５（４０Ｘ４０Ｘ２０ｍｍ）を取り付け、圧力・近接センサ１の電極部１０の上に車椅子の絶縁クッション材と同じ弾性を有する絶縁ブロック７７（４０Ｘ４０Ｘ１５ｍｍ）を置き、ステンレスブロック７５を接近、接触させる実験を実施した。また、絶縁クッション材はポリウレタン発泡材、粘弾性ゲル層を有する軟質フォーム、弾性ゴム等が用いられる。

【0037】

ステンレスブロック７５を生体７６として模擬するため、ステンレスブロック７５と生体７６表面を等電位に接続した。ステンレスブロック７５と絶縁ブロック７７の間の距離Ｄを変化させたときに生じるカウント値Ｃの変化を調べるため、ステンレスブロック７５をＤ＝１０．０ｍｍの位置から絶縁ブロック７７に接近させる方向に所定の距離間隔で移動させた。

【0038】

ステンレスブロック７５を移動させた後は、その位置での静止状態を少なくとも５ｓ以上保ち、その間に計測されるカウント値Ｃから５点を無作為に抽出し、その平均値をプロットした。ここで、ステンレスブロック７５が絶縁ブロック７７の上面に接触し、一軸圧縮試験機が荷重０．０Ｎの状態を、Ｄ＝０．０ｍｍかつ圧力０．０Ｐａの状態とした。

【0039】

ステンレスブロック７５と絶縁ブロック７７が接触した後は、一軸圧縮試験機が示す荷重が所定の間隔になるようにステンレスブロック７５を移動させ、それぞれの位置でのカウント値Ｃの平均値を接触前と同様に計測した。なお、荷重は図示せぬ圧力センサを圧力・近接センサ１の電極部１０の下に敷いて検出した。

【0040】

ステンレスブロック７５と絶縁ブロック７７が接触する前の距離Ｄとカウント値Ｃの関係を図１５に示す。横軸は距離Ｄ、縦軸はカウント値Ｃの平均値を示した。

【0041】

Ｄ＝１０．０ｍｍからＤ＝１．０ｍｍまでは１．０ｍｍ毎、Ｄ＝１．０ｍｍからＤ＝０．０ｍｍまでは０．２ｍｍ毎にカウント値Ｃを計測した。圧力・近接センサ１を使用することで、センサと生体７６の間の距離Ｄの変化を検出できることがわかった。

【0042】

ステンレスブロック７５と絶縁ブロック７７が接触した後の荷重とカウント値Ｃの関係を図１６に示す。横軸は一軸圧縮試験機で与えた荷重を接触面積で除することで得られる圧力、縦軸はカウント値Ｃの平均値を示した。加える圧力が６０．０ｋＰａまでの圧力下においては圧力・近接センサ１を使用できることがわかった。

【0043】

＜実験例２＞
着座位置検出システム２００の全体構成を図１７に示す。車椅子９０の座面には、導電性縫い糸で刺繍された圧力・近接センサシート１２０が置かれその上面に絶縁クッション９１が載せられている。圧力・近接センサシート１２０の各端子部３０ｃ（図示せず）は前述したように静電容量検出部８０に接続され、さらに、静電容量検出部８０で出力するカウント値Ｃを取り込み評価するパーソナルコンピュータなどの演算処理部８１に接続されている。

【0044】

一方、前述の圧力・近接センサシート１２０はチャンネルＣｈ１～Ｃｈ１０の１０個の圧力・近接センサで構成されており、３２０×２８ｍｍの非導電性基布の上に各チャンネルが４０Ｘ４０ｍｍの電極部を有し、図１７のように中心に対して着座位置で左右対称（図１７では上下方向で表示）、前後対称（図１７では左右方向で表示）に配置されている。なお、ここで中心（座面座標上の原点Ｅ）に対しての位置は図１７で示すように図中で下方向を＋Ｘ側、右方向を＋Ｙ側としている。

【0045】

実験例２の実験条件を図１８に示す。車椅子９０の座面の幅は４５０ｍｍとなっており、被験者の着座時の位置を案内するために２個の幅６０ｍｍの治具９２を使用して着座位置を変化させた。図１８では左に治具９２を並べて置き被験者が着座した場合をＬｅｆｔ位置、左右に分割して置き被験者が着座した場合をＣｅｎｔｅｒ位置、右に治具９２を並べて置き被験者が着座した場合をＲｉｇｈｔ位置とした。

【0046】

実験例２の１回の試行を２０ｓとし、実験開始から５ｓ後に鳴らすベルで着座を開始、１５ｓ後のベルで立ち上がりを開始、２０ｓ後のベルで実験終了とした。実験は３回繰り返し各チャンネルの圧力・近接センサの応答を調べた。

【0047】

圧力・近接センサの応答は、時間ｔにおけるチャンネルｉのカウント値をＣｉ（ｔ）としたとき、時間０ｓにおけるカウント値Ｃｉ（０）との差分値Δｉ（ｔ）は以下の数１で示す式で評価した。

【数1】

ここで、下添え字ｉはセンサのチャンネル番号（ｉ＝１，２，・・・・・・，１０）とする。

【0048】

図１９に着座位置がＲｉｇｈｔの条件での被験者１名の着座時の各チャンネルの圧力・近接センサの応答データを示す。横軸は測定時間（ｓ）、縦軸はΔｉ（ｔ）を示す。
各チャンネルの圧力・近接センサの応答の時系列を見ると、着座開始のベルが鳴った直後の６ｓ付近で着座動作がおこなわれ、その後８ｓから１５ｓ付近までは安定した着座状態が継続し、立ち上がり開始のベルが鳴った直後の１６ｓ付近で立ち上がり動作がおこなわれたことが読み取れる 。

【0049】

１０チャンネルの圧力・近接センサ全体の応答を総合的に評価する指標として、センサ応答評価値Ｇｘ、Ｇｙを以下の数２、数３の式で定義する 。

【数2】

【数3】

ここで、xi, yiは座面座標上の原点Ｅから各チャンネル番号の電極部の中心の座標までの符号付きのＸ方向の距離またはＹ方向の距離であり、数１、数２の式は、Ｘ方向の距離またはＹ方向の距離によって重み付けをしたセンサ応答評価値の総和を表している。また、その符号が臀部の中心が位置する座面座標の象限を表すものとして定義している。

【0050】

図１９で示した圧力・近接センサの応答から、センサ応答評価値Ｇｘ、Ｇｙを算出した結果を図２０に示す。横軸は時間（ｓ）、縦軸はセンサ応答評価値Ｇを示す。着座位置がＲｉｇｈｔの場合、被験者の臀部の中心は図１７に示す座面座標上の＋Ｘ側に位置することになる。これに対して、図２０の結果ではＧｘは正の値を示しており、臀部の中心が＋Ｘ側にあることを表現できていることがわかる。

【0051】

図２１に横軸をＧｘ、縦軸をＧｙとし、着座位置が異なる場合のＧｘ、Ｇｙの変化の関係を表示した。×印のプロットは着座目標がＬｅｆｔ、●印のプロットはＣｅｎｔｅｒ、◆印のプロットはＲｉｇｈｔのときの結果をそれぞれ示す。プロットしたデータは、被験者１名の着座から立ち上がりまでの全ての計測データを使用して算出した値である。図２１より、臀部の中心位置に対応したセンサ応答評価値Ｇｘ、Ｇｙの変化が確認できた。

【0052】

図２１から、Ｌｅｆｔの条件下ではＧｘは負の値、Ｒｉｇｈｔの条件下では正の値となっており、臀部の中心位置を弁別できていることがわかる。また、Ｃｅｎｔｅｒの条件下では、Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔ に比べＧｘの絶対値が小さく、臀部の中心が座面座標上の原点Ｅ近傍に位置することを表現できていることがわかる。

【0053】

本実験の結果、本発明の圧力・近接センサによって車椅子への着座や立ち上がりを含む車椅子の起居動作を解析できることが明らかとなった。また、被検体と圧力・近接センサの距離の変化と車椅子の座面上における座圧の変化を検出することで、着座位置の違いが検出可能であることがわかった。

【0054】

以上、本発明の実施の形態や実験例に関して詳細に説明してきたが、実施の形態はこれに限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成をとり得ることは勿論である。例えば、本発明の第１の実施態様のように圧力・近接センサ１の検出部３０ａを外部に露出させることで、タッチセンサとして使用することもできる。

【符号の説明】

【0055】

１、２、３：圧力・近接センサ
１０：電極部
１１：配線部
２０、７０、７１：非導電性基布
３０：導電部
３０ａ：検出部
３０ｂ：導電通路部
３０ｃ：端子部
３１：上糸
４０：絶縁部
４０ａ：座面部
４０ｂ：リード部
４０ｃ：終端部
４１：下糸
５１、５２、５３、５４：カバー部
５３ａ：検出カバー部
５３ｂ：導電通路カバー部
５４ａ：座面カバー部
５４ｂ：リードカバー部
６０：絶縁シート
７５：導電ブロック
７６：生体
７７：絶縁ブロック
８０：静電容量検出部
８１：演算処理部
９０：車椅子
９１：絶縁クッション
９２：治具
１００、１１０、１２０：圧力・近接センサシート
２００：着座位置検出システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】