(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段と、
該体動検出手段により検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けられた体動補助手段と、を備え、
上記体動検出手段が、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、該姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とよりなり、
該エネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接、上記体動補助手段に伝達して該体動補助手段を揺動させる駆動手段をさらに備えてなることを特徴とする体動誘発装置。
【請求項２】
上記体動検出手段が、着座者の骨盤の微小な動きを検出する手段よりなることを特徴とする請求項１記載の体動誘発装置。
【請求項３】
上記体動補助手段は、凸の曲面を有する表板部と平板状の裏板部とが形成されるようにヘヤピン状に折り曲げられた弾性板からなり、上記姿勢変化受容部は、上記表板部によって構成されることを特徴とする請求項１記載の体動誘発装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＡ作業者、車両の運転者等の長時間着座姿勢を継続する者に対し、微小な姿勢変化をさせ易くして、疲労および腰痛を軽減するための体動誘発装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車専用道路網の整備が進むに伴い、長時間高速で運転することが頻繁に行なわれるようになってきている。このような状況下では、運転者は、長時間高負荷の運転を強いられることになるが、着座姿勢で長時間身体を拘束されると、血行不良あるいは静的な筋疲労等により、身体的疲労および腰痛等が生じる。そして、これを解決する手段として、シート形状を変化させることにより姿勢の変化を生じさせるシートが従来から種々提案されている。
【０００３】
例えば車両用シートに関してみれば、その形状変化を生じさせるタイミングは、乗車時間によるもの（特開平１−４４３５５号）、車速および走行時間によるもの（特開平２−１３６３４０号）、ほぼ周期的に行なうもの（特開平４−２２４７０９号、特開平５−１６８５４５号、特開平５−３１７１３８号）等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種シートにおいては、着座者の意思や身体的状況とは全く関係のないタイミングでの形状変化が生じるため、違和感があるのみでなく、運転者にストレスを生じさせ易く、また運転操作に対し悪影響を及ぼすおそれがあった。また、自発的な筋活動でなければ、ポンプ作用による大きな血行改善効果は期待できないことが判明している。
【０００５】
さらに、着座者の体圧分布が変化したときに適性な体圧分布に戻すために、シート各部の押圧力を制御する方法も知られているが、同じ身体部位が常に一定の圧力で押圧されるのを避けて虚血を防ぐ必要があるため、このような方法では血行不良による疲労は避けられないものである。
【０００６】
そこで、本発明者等は、種々の実験および考察の結果、下記の結論を得るに至った。
【０００７】
(1) 自動的にシート形状を変化させる場合、着座者が姿勢変更を望まないときに強制的に姿勢を変化させられると、違和感を感じ、また作業または運転操作への悪影響やストレスが生じ易いために、着座者が姿勢変更を望むときにシートの状態を変化させる方が有効である。
【０００８】
(2) したがって、シートの状態変化は、あくまでも自発的な姿勢変化を起こし易くするように補助的なものとし、自発的に筋肉を動かして姿勢変化を生じさせ、筋肉のポンプ作用により血行改善効果を向上させることが肝要である。
【０００９】
(3) たとえ適性な着座姿勢をとっていても、長時間拘束されれば疲労よび腰痛が必然的に発生する。また、疲労軽減に有効な自発的体動は、着座時間の経過に伴って少なくなってくるため、自発的な姿勢変化をある程度の頻度で断続的に継続させなければならない。
【００１０】
(4) 虚血の防止や血行の改善のためには、体圧分布を常に一定の状態にせずに変化させ得るようにしておかなければならない。
【００１１】
(5) むやみに大きく身体全体を動かすことは全身の疲労を招くため、着座時に疲労が集中する腰部、でん部の疲労を効果的に軽減する自発的体動を誘発させる必要がある。
【００１２】
本発明者等は以上の知見に基づき本発明を提案するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による体動誘発装置は、着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段と、該体動検出手段により検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けられた体動補助手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１４】
そして、上記体動検出手段を、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、該姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とにより構成し、このエネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接、上記体動補助手段に伝達してこの体動補助手段を揺動させる駆動手段をさらに備えていることを特徴とする。
【００１５】
上記体動検出手段は、着座者の骨盤の微小な動きを検出する手段よりなることが好ましい。また、上記体動補助手段を、凸の曲面を有する表板部と平板状の裏板部とが形成されるようにヘヤピン状に折り曲げられた弾性板によって構成し、上記姿勢変化受容部を、上記表板部によって構成することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、着座者が疲労のため無意識に身体を動かしたとき、または動きたいと感じて自発的に動いたときに、検出された着座者の身体の微小な動きがフィードバックされて、着座者の動きを補助または増幅するようにシート状態が変化するように構成されているため、違和感が少なく、かつ自発的な動きであるため、筋肉のポンプ作用によって、血行が改善され、疲労が生じにくい効果がある。
【００１７】
図１７（ａ）は、通常のシートに着座しているときの着座者の体動頻度の時間的変化を示すグラフで、体動頻度が時間の経過とともに減少して疲労が蓄積される状態を示している。そして、疲労が相当に蓄積された状態に達すると、疲労対処行動によって体動頻度が増大しているが、この時点では既に手遅れになっている。
【００１８】
これに対して、本発明による体動誘発装置を備えたシートに着座しているときの着座者の体動頻度は、図１７（ｂ）に示すように、適度な体動が維持されるため、疲労しにくいことが判る。
【００１９】
本発明において、体動補助手段を、体動検出手段によって検出された体動に応じて揺動するようにシート内に設けるとともに、上記体動検出手段を、着座者の身体の微小な動きを受容する姿勢変化受容部と、この姿勢変化受容部により受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部とにより構成し、このエネルギー変換部により変換されたエネルギーを直接あるいは蓄積後、上記体動補助手段に伝達してこの体動補助手段を揺動させる駆動手段を設けることで、モータ等の動力源を必要とすることなしに本発明による体動誘発装置を構成することが可能になり、安価な体動誘発装置を提供することができる。
【００２０】
また、着座者の視線、上肢、下肢の動きが最小限になり、かつ疲労軽減効果がある動きとして、骨盤上部を動かすことがよいとされている。そこで、着座者の身体の微小な動きを検出する体動検出手段として、着座者の骨盤上部の動きを検出する手段を設け、この手段により検出された骨盤上部の動きに基づいて、骨盤上部が動くようにシート状態を変化させることにより、著しい疲労軽減効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態及び参考例について説明する。
【００２２】
図１は、本発明による体動誘発装置を適用した車両用シートの斜視図で、このシートＳは、シートクッション１とシートバック２により構成されている。シートバック２の内部には、図２に示すように、着座者３の骨盤４を背後から支え得る位置にランバーサポート５が設けられている。
【００２３】
ランバーサポート５は、平板状の弾性板よりなる裏板５ａと、裏板５ａの上端からヘヤピン状に折り曲げられ、かつ着座者３側に凸の曲面をなす弾性板よりなる表板５ｂとにより一体に形成され、下端を支点Ｆ1 にして前後に揺動可能にシートＳに取り付けられている。
【００２４】
図３は、体動誘発装置の第１の参考例の構成を機能的に示す背面図、図４は図３のIV−IV線に沿った断面図である。ランバーサポート５は、シートフレーム６から水平方向に延びる軸７を支点Ｆ1 にして揺動し得るように下端を係止されており、このランバーサポート５の裏板５ａの上方部にカム８が当接している。そして、シートフレーム６に固定されたモータ９によってカム８が回動されることによって、ランバーサポート５が揺動されるようになっている。
【００２５】
また、ランバーサポート５のほぼ中央部の表板５ｂと裏板５との間には、表板５ｂと裏板５ａとの間の距離の変化によって着座者３の骨盤４の部位の微小な動きを検出する変位センサ１０が設けられている。そして、着座者３の骨盤４の部位の微小な体動によって、ランバーサポート５の表板５ｂと裏板５ａとの間の距離が微小量変化すると、変位センサ１０がこれを検出して、検出信号をコントローラ１１に送り、コントローラ１１はモータ９の電源を短時間ＯＮにしてカム８を所定角度回転させ、ランバーサポート５を揺動させて、着座者３の体動を増幅させるように構成されている。
【００２６】
さらに、軸７およびモータ９のシートフレーム６に対する取り付け位置を、上下方向に調整可能にしておくことにより、変位センサ１０およびランバーサポート５の上下方向の位置を着座者３の体格に合わせて調整することができる。
【００２７】
図５（ａ）の波形Ａは、変位センサ１０によって検出された着座者３の骨盤４の部位の微小な体動を示し、図５（ｂ）の波形Ｂは、変位センサ１０によって検出された体動に基づいて、カム８がモータ９によって駆動された場合の骨盤４の部位の動きを示す。
【００２８】
このように、本参考例においては、変位センサ１０により検出された着座者３の身体の微小な体動に基づき、着座者３の自発的な体動を喚起ないし加速し得るようにランバーサポート５が変位するようになっている。
【００２９】
図６は、体動量（mm）と血流量（ml）との関係を示すグラフを示す。体動量は、シートバック２に垂直な方向の骨盤４の上端の変位量を表し、血流量は、レーザードップラー血流計により測定された下肢血流量を表す。Ｍ1 は、血流が十分に増えない体動量の範囲（２０mm以下）を示し、Ｍ2 は、作業ないし運転に支障のない体動量（１００mm以下）を示す。したがって、シートバックの変位による体動量は、２０mm〜１００mmの範囲内に設定すればよいことになる。
【００３０】
図７は、シートバックの１回の変位量Ｄ（押し出しまたは戻し量：mm）に対する知覚量の関係を示すグラフを示す。Ｔは押されていることがわかるか否かの境界を示すしきい値で、そのときの変位量Ｄは約５mmある。Ｄ1 は人間がまったく知覚できない変位量から、動いていることはわかるが押されているとは思わない変位量までの範囲（０〜５mm）を示し、Ｄ2 は作業ないし運転に支障のない変位量（１５mm以下）を示す。したがって、シートバックの１回の押し出し量または戻し量は、５mm〜１５mmの範囲内に設定すればよいことになる。
【００３１】
図８は、図６および図７から、シートバックの１回の変位量と体動量との関係を求めたグラフである。
【００３２】
図９は、体動とランバーサポート５の位置との関係を示すグラフである。
【００３３】
図１０は、本発明による体動誘発装置の実施の形態を機能的に示す斜視図、図１１はその断面図である。
【００３４】
本実施の形態は、モータ等の特別な動力源や制御を用いることなしに体動誘発装置を構成したものであり、図１と同様のランバーサポート５を備えたシートＳの内部に、図１２に示すように、着座者３の身体の微小な動きを受容する体動受容部Ａと、この体動受容部Ａにより受容された姿勢変化量を機械工学的なエネルギーに変換するエネルギー変換部Ｂと、このエネルギー変換部Ｂにより変換されたエネルギーを直接あるいは蓄積後、体動補助部Ｄに伝達して体動補助部Ｄを駆動する駆動部２５とを備えており、体動受容部Ａとエネルギー変換部Ｂとにより体動検出手段が構成されている。
【００３５】
本実施の形態においても、ランバーサポート５は、平板状の弾性板よりなる裏板５ａと、裏板５ａの上端からヘヤピン状に折り曲げられ、かつ着座者３側に凸の曲面をなす弾性板よりなる表板５ｂとにより一体に形成され、シートフレーム６から水平方向に延びる軸７を支点Ｆ1 にして揺動し得るように下端を係止されており、このランバーサポート５の裏板５ａの上方部にカム８が当接している。
【００３６】
ランバーサポート５の中央部の内部には、ランバーサポート５の表板５ｂの背面に当接するフランジ１５ａを前端に備えた体動検出用ロッド１５が裏板５ａを前後方向に貫通して設けられ、このロッド１５の後端にはラック１６が固定されている。また、ロッド１５のフランジ１５ａとランバーサポート５の裏板５ａとの間には、ロッド１５を表板５ｂ側に付勢するリターンスプリング２７が介装されている。ラック１６は、ランバーサポート５の背面側に設けられたワンウエイクラッチ付き歯車１７に噛合されている。そして、ランバーサポート５の表板５ｂが後方へ押されたときのロッド１５の後方へ向かう動きのみによって、歯車１７がこのラック・ピニオン機構を介して微小角度ずつ一方向へ回動されるようになっている。
【００３７】
上記歯車１７およびカム８は、ランバーサポート５の裏板５ａとシートフレーム６との間に設けられた、回転伝達手段としてのフレキシブルワイヤ１８にそれぞれ軸心を固定されており、歯車１７の回転がフレキシブルワイヤ１８を介してカム８に伝達されるようになっている。
【００３８】
以上の構成によって、着座者３の身体の微小な動きが弾性板よりなるランバーサポート５の表板５ｂによって受容され、この受容された着座者３の姿勢変化量がロッド１５の直線運動に変換され、さらにこの直線運動が、ラック１６とワンウエイクラッチ付き歯車１７とよりなるラックピニオン機構により回転運動に変換され、この回転運動がフレキシブルワイヤ１８を介して駆動部であるカム８に直接伝達され、ランバーサポート５がカム８により駆動されて揺動するように構成されている。
【００３９】
図１３は、図１０に示す構成をさらに具体的に示す背面図、図１４は図１３のXIV−XIV 線に沿った断面図である。
【００４０】
図１３および図１４において、ワンウエイクラッチ付き歯車１７は、ランバーサポート５の背面に設けられた垂直方向に延びる軸１９に、ウォーム２０とともに支持されており、ワンウエイクラッチ付き歯車１７の一方向の回転運動は、ウォーム２０を介してウォームホイール２１に伝達されるようになっている。
【００４１】
一方、シートフレーム６，６に両端を回転自在に支持された水平軸２２に、ランバーサポート５駆動用のカム８，８および従動歯車２３が固定され、この従動歯車２３に噛合する駆動歯車２４に対し、ウォームホイール２１の回転運動がフレキシブルワイヤ１８を介して伝達されることにより、カム８，８が一方向に回動されて、ランバーサポート５を揺動させるように構成されている。
【００４２】
なお、本実施例においては、カム８に対してワンウエイクラッチ付き歯車１７から直接回転エネルギーが伝達されるように構成されているが、例えばワンウエイクラッチ付き歯車１７の回転エネルギーをゼンマイ等に蓄積し、そのエネルギー蓄積量が所定値を超えると、蓄積エネルギーを解放してカム８が回動されるように構成してもよい。
【００４３】
さらに、図示は省略するが、ランバーサポート５のみでなく、シートクッション１の内部にも、カムの回動によって揺動される大腿部駆動プレートを設けて、この大腿部駆動プレート駆動用のカムをランバーサポート５駆動用のカム８とともにフレキシブルワイヤを介して回動させるようにしてもよい。
【００４４】
その他、シートクッションの座面の角度および／または高さを変更する手段、あるいは、シートバックの角度を変更する手段ならびにこれらの組み合わせを併用してもよい。
【００４５】
図１５は、本発明による体動誘発装置の第２の参考例を概略的に示す説明図である。
【００４６】
本参考例では、シートバック２の上記ランバーサポート５が設けられる部位に、ランバーサポート５に代えて、液体が充填される弾性体よりなるバルーン３０が設けられており、このバルーン３０の内部圧力の変化によって、着座者３の自発的な体動を喚起ないし加速し得るようにシート状態を変化させるように構成されている。
【００４７】
すなわち、着座者３の骨盤４の部位の微小な動きを検出する変位センサ１０の検出出力によって起動されて、リザーブタンク３１内の液体を逆流防止弁３２が介設された液路３３を通じてバルーン３０に送給するポンプ３４と、バルーン３０からリザーブタンク３１に通じる液路３５に介設された圧力弁３６と備えている。
【００４８】
そして、圧力弁３６が液路３５を閉じた状態でポンプ３４が駆動されてバルーン３０内の液体の圧力が所定値Ｐ1 に達すると、図１６に示すように、圧力弁３６が開いてバルーン３０内の液体がリザーブタンク３１に戻され、これにより、バルーン３０内の液体の圧力が所定値Ｐ2 まで低下すると、圧力弁３６が閉じられるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による体動誘発装置を適用した車両用シートの斜視図
【図２】  着座者の骨盤をランバーサポートが背後から支えている状態を示す説明図
【図３】  本発明による体動誘発装置の第１の参考例の構成を機能的に示す背面図
【図４】  図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】  着座者の骨盤の部位の微小な体動と体動誘発装置によって誘発される体動とを示すグラフ
【図６】  体動量と血流量との関係を示すグラフ
【図７】  シートバックの１回の変位量に対する知覚量の関係を示すグラフ
【図８】  シートバックの１回の変位量と体動量との関係を示すグラフ
【図９】  体動とランバーサポート５の位置との関係を示すグラフ
【図１０】  本発明による体動誘発装置の実施の形態を機能的に示す斜視図
【図１１】  図１０の装置の断面図
【図１２】  本発明による体動誘発装置の実施の形態の機能ブロック図
【図１３】  図１０に示す構成をさらに具体的に示す背面図
【図１４】  図１３の XIV−XIV 線に沿った断面図
【図１５】  本発明による体動誘発装置の第２の参考例を概略的に示す説明図
【図１６】  同、圧力弁の動作を示すグラフ
【図１７】  本発明による体動誘発装置の効果に説明に供する図
【符号の説明】
１ シートクッション
２ シートバック
３ 着座者
４ 骨盤
５ ランバーサポート
８ カム
９ モータ
１０ 変位センサ
１１ コントローラ
１６ ラック
１７ ワンウエイクラッチ付き歯車
１８ フレキシブルワイヤ
【図１】
0003700211.tif 000002
【図２】
0003700211.tif 000003
【図３】
0003700211.tif 000004
【図４】
0003700211.tif 000005
【図５】
0003700211.tif 000006
【図６】
0003700211.tif 000007
【図７】
0003700211.tif 000008
【図８】
0003700211.tif 000009
【図９】
0003700211.tif 000010
【図１０】
0003700211.tif 000011
【図１１】
0003700211.tif 000012
【図１２】
0003700211.tif 000013
【図１３】
0003700211.tif 000014
【図１４】
0003700211.tif 000015
【図１５】
0003700211.tif 000016
【図１６】
0003700211.tif 000017
【図１７】
0003700211.tif 000018