(57)【要約】【課題】剛体に伝えられた振動を精度良く検出する振動検出装置を提供し、特に便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出する便座装置を提供する。【解決手段】便座装置５の上蓋（剛体）６に伝えられた使用者の体動による振動を増幅する押圧手段（増幅手段）２７と、増幅された振動を検出する圧電センサ（振動検出センサ）９とを有するので、便座に伝えられた使用者の体動による便座の変形がほとんどない場合であっても、便座に伝えられた使用者の体動を押圧手段（増幅手段）２７により増幅して圧電センサ（振動検出センサ）９で検出するので、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛体に伝えられた振動を増幅する増幅手段と、増幅された振動を検出する振動検出センサとを有する振動検出装置。
【請求項２】
上蓋及び基底板からなるケースに振動検出センサを配置し、前記上蓋は剛体から成り、その剛体に伝えられた振動を増幅する増幅手段と、増幅された振動を検出する振動検出センサとを有する振動検出装置。
【請求項３】
増幅手段は、振動検出センサを押圧する弾性のある押圧手段を有する構成とした請求項１または２記載の振動検出装置。
【請求項４】
増幅手段は、振動検出センサとは形状の異なる対向面で前記振動検出センサを押圧する押圧手段を有する構成とした請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項５】
振動検出センサは、可撓性を有する圧電センサで構成した請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動検出装置。
【請求項６】
剛体は便座の上蓋であり、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動検出装置により、前記便座に伝えられた使用者の体動を検出する構成とした便座装置。
【請求項７】
使用者の体動から着座、心拍、呼吸の少なくとも一つを検出する構成とした請求項６記載の便座装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剛体に伝えられた振動を検出する振動検出装置に関し、とりわけ、可撓性を有する圧電センサなどの振動検出センサを、便座などの剛体に装着して、剛体に伝えられた振動を増幅して検出することで、使用者の心拍などの体動を正確に検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的な振動検出装置は、座席に振動検出センサとして圧電センサを装着した人体検出装置がある（たとえば特許文献１参照）。図１７は、上記特許文献１に記載された人体検出装置であり、座席１の中の、表皮２、ウレタンフォーム３の下に圧電センサ４を装着しており、座席１に座っている人体の体動は、極めて弾性の高い表皮２とウレタンフォーム３を部分的に変形させながら振動させて、その結果、圧電センサをも変形させることができる。変形に応じて圧電センサが発生する出力に基づいて、使用者の在・不在や心拍数等を検出するものである。
【特許文献１】特開平０８−２８２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の構成は、車のシートなどのようなクッションのある座席には容易に採用可能である。一方クッション性の無い剛体（たとえば便座など）においては、人が座っても人の体形に合わせて剛体は変形せず、かつ体動による部分的な変形がほとんど無いので、圧電センサを変形させることができず、使用者の在・不在や心拍検知を行うほどの正確な振動検出はできない。
【０００４】
本発明はこれらの課題を解決するもので、剛体に伝えられた振動を精度良く検出する振動検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
また、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出する便座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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の振動検出装置は、剛体に伝えられた振動を増幅する増幅手段と、増幅された振動を検出する振動検出センサとを有する構成としている。
【０００７】
また本発明の振動検出装置は、上蓋及び基底板からなるケースに振動検出センサを配置し、前記上蓋は剛体から成り、その剛体に伝えられた振動を増幅する増幅手段と、増幅された振動を検出する振動検出センサとを有する構成としている。
【０００８】
これによって、剛体に伝えられた振動による剛体の変形がほとんどない場合であっても、剛体に伝えられた振動を増幅手段により増幅し、増幅した振動を振動検出センサで検出するので、剛体に伝えられた振動を精度良く検出することができる。
【０００９】
また本発明の便座装置は、剛体は便座の上蓋であり、振動検出装置により、便座に伝えられた使用者の体動を検出する構成としている。
【００１０】
これによって、便座に伝えられた使用者の体動による便座の変形がほとんどない場合であっても、便座に伝えられた体動を増幅手段により増幅し、増幅した振動を振動検出センサで検出するので、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の振動検出装置は、剛体に伝えられた振動を精度良く検出することができる。
【００１２】
また本発明の便座装置は、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明の振動検出装置は、剛体に伝えられた振動を増幅する増幅手段と、増幅された振動を検出する振動検出センサとを有する構成としている。
【００１４】
第２の発明は、特に第１の発明の振動検出装置において、上蓋及び基底板からなるケースに振動検出センサを配置し、前記上蓋は剛体から成る構成としている。
【００１５】
これによって、剛体に伝えられた振動による剛体の変形がほとんどない場合であっても、剛体に伝えられた振動を増幅手段により増幅し、増幅した振動を振動検出センサで検出するので、剛体に伝えられた振動を精度良く検出することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に第１または第２の発明の振動検出装置において、増幅手段は、振動検出センサを押圧する弾性のある押圧手段を有する構成としている。
【００１７】
これによって、剛体の振動によって押圧手段が振動するが、押圧手段には弾性があるので剛体の振動よりも増幅された振動で振動検出センサを押圧することができる。
【００１８】
第４の発明は、特に第１ないし第３のいずれかの発明の振動検出装置において、増幅手段は、振動検出センサとは形状の異なる対向面で前記振動検出センサを押圧する押圧手段を有する構成としている。
【００１９】
これによって、振動検出センサと押圧手段の対向面形状が異なるので、振動検出センサには剛体の振動によって押圧手段に強く押圧される部位とさほど押圧されない部位などが生じ、全ての面から均等に押圧される時と比べて、増幅された振動で振動検出センサを押圧することができる。
【００２０】
第５の発明は、特に第１ないし第４のいずれかの発明の振動検出装置において、振動検出センサは、可撓性を有する圧電センサで構成している。
【００２１】
これによって、圧電センサが振動を受けると容易に変形し、変形に応じた出力を発生するので、精度良く振動に応じた出力を取り出すことができる。
【００２２】
第６の発明は、特に第１ないし第５のいずれかの発明の振動検出装置を有する便座装置において、剛体は便座の上蓋であり、前記便座に伝えられた使用者の体動を検出する構成としている。
【００２３】
これによって、便座に伝えられた使用者の体動による便座の変形がほとんどない場合であっても、便座に伝えられた体動を増幅手段により増幅し、増幅した振動を振動検出センサで検出するので、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出することができる。
【００２４】
第７の発明は、特に第６の発明の便座装置において、使用者の体動から着座、心拍、呼吸の少なくとも一つを検出する構成としている。
【００２５】
これによって、精度良く検出される体動をもとに、着座、すなわち使用者が座ったかどうかの動作情報を検出したり、使用者の心拍や呼吸のような生体情報を検出することは容易であり、検出した情報を生かした多機能な便座装置を実現することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
本実施の形態には、特に弾性があって振動検出センサとの対向面の形状が異なる押圧手段を増幅手段に用いた例について説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る第１の実施の形態を示す便座装置の分解斜視図、図２は図１の便座装置に用いられる振動検出センサの外観斜視図、図３は図１に示す便座装置が適用された便器の全体斜視図、図４は図１の便座装置の要部断面図、図５は図３に示す便器の使用状態の側面図、図６は便座装置における制御ユニットのブロック構成図、図７は便座装置におけるセンサ出力と動作とのタイムチャートである。
【００２９】
本発明に係る実施の形態の便座装置５は、図１に示すように、樹脂成形した剛体の上蓋６と基底板７とからなるケース８の基底板７に、振動検出センサとして可撓性のあるコード状の圧電センサ９を配置して構成される。
【００３０】
上蓋６は、断面視半円形状の本体部１０を有して、ケース８の上部を形成する。本体部１０の天板１１の下面には、暖房用のヒータ１２が取り付けられている。なお、ヒータ１２は、後述する制御ユニット１３と接続されて、手動操作によって、所望温度に設定される。
【００３１】
基底板７は、断面視コ字形状の本体部１４を有して、ケース８の下部を形成する。本体部１４の底板１５の上面には、圧電センサ９が取り付けられている。
【００３２】
上蓋６及び基底板７は、基底板７に形成した貫通穴１６から、上蓋６に形成した係止部１７にねじ（不図示）を嵌め込むことにより、一体的に組立てられる。なお、圧電センサ９は、ヒータ１２と同様、制御ユニット１３と接続されている。
【００３３】
ここで、本実施の形態に使用するコード状の圧電センサ９について簡単述べると、このセンサ９は、図２に示すように、ピエゾ素子材料を用いたケーブル状のセンサであり、軸方向中心に配された芯線（中心電極）１８と、芯線１８の周囲に被膜されたピエゾ素子材料１９と、ピエゾ素子材料１９の周囲に配設された外側電極２０と、最外周を被覆するＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）２１と、から構成される。
【００３４】
この圧電センサ９は、周囲温度が１２０℃程度まで可能な耐熱性を有するピエゾ素子材料１９を用いており、また、可撓性（フレキシブル性）を有する樹脂と圧電セラミックスとから構成されたピエゾ素子材料１９と、フレキシブル電極とを用いて、通常のビニールコード並みの可撓性（フレキシブル性）を有している。
【００３５】
更に、圧電センサ９は、高分子ピエゾ素子材料並の高感度であり、人体の心拍数を検出するような低周波数領域（１０Ｈｚ以下）において、特に高い感度を発揮する。それは、ピエゾ素子材料１９の比誘電率（約５５）が高分子ピエゾ素子材料の比誘電率（約１０）よりも大きいので、低周波数領域でも感度低下が小さいことによる。
【００３６】
このようにして得られたコード状の圧電センサ９は、ピエゾ素子材料１９を成形したままでは、圧電性能を有しないので、ピエゾ素子材料１９に数ＫＶ／ｍｍの直流高電圧を印加することにより、ピエゾ素子材料１９に圧電性能を付与する処理（分極処理）を行うことが必要となる。この分極処理は、ピエゾ素子材料１９に芯線１８と外側電極２０とを形成した後、両電極１８，２０間に直流電圧を印加して行なわれる。
【００３７】
基底板７には、図３に示すように、従来装置と同様、底板１５の背面に取り付けられ、便座使用時、便座装置５と便器本体２２との間に位置して便器本体２２との衝突を吸収するための弾性力を有した４個の衝撃吸収用のパッド２３が装備されている。なお、便座装置５には、便座装置５と共に水槽タンク２４側に跳ね上げられる蓋体２５が装備されている。
【００３８】
本実施の形態において、コード状の圧電センサ９は複数の離間配置したホルダ２６によって位置決め支持されて基底板７上に装着されている。
【００３９】
パッド２３上を拡大すると、図４に示すように、剛体としての上蓋６の内面に取り付けられた弾性を有する押圧手段（増幅手段）２７と、基底板７上に取り付けられた剛体の突起（増幅手段）２８を有し、押圧手段２７と突起２８で圧電センサ９を挟み込む構成である。図４（ａ）は上蓋６と基底板７を一体化する前の状態で、図４（ｂ）は上蓋６と基底板７をねじ留めして一体化した状態を示している。使用者が便座装置５に座った場合は、もちろん図４（ｂ）の状態であるが、体重がかかっても便座装置５が壊れることが無いように上蓋６および基底板７は剛体としている。
【００４０】
ここで剛体とは、少なくとも人の体重がかかっても強度を超えるような変形を起こさない部材であり、特に人が座る際に臀部が沈み込むなどの変形が感じられない部材、すなわち使用者に強度への不安を感じさせない部材と定義する。材質としては特に限定するものではなく、樹脂やセラミックなどの絶縁体でも良いし、金属などの導体でも良いが、従来の便座は一般的には樹脂製であるということを付け加えておく。
【００４１】
さて使用者が便座に座った状態では、便座に使用者の全体重がかかっているが、剛体であるため上蓋６の部分的な変形はほとんど無い。ただし使用者の体動によって便座全体がわずかながら振動すると考えられる。この便座の振動をいかにして増幅して圧電センサ９に伝えているかと言うことに関し、以下に詳細に説明する。
【００４２】
まず最初に、押圧手段２７が上蓋６と圧電センサ９の間に位置しているため、上蓋６の振動によって押圧手段２７が振動するが、この振動の様子はかなり複雑なものとなる。上蓋６が剛体なのに対して押圧手段２７が弾性を有する部材であるため、押圧手段２７の上部（上蓋６との接続部近傍）は上蓋６と同じ振動をするのに対し、押圧手段２７の下部（圧電センサ９との接続部近傍）は少し遅れながら振動して上蓋６とは異なる振動を繰り返すことになる。よって圧電センサ９は、上蓋６や基底板７の剛体としての振動だけではなく、押圧手段２７による異なった振動までもが伝達されることになり、言わば押圧手段２７は上蓋６の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段２７は一種の増幅手段と言うことができる。
【００４３】
次に、押圧手段２７と圧電センサ９とは異なった形状で対向している。図４の左右方向には圧電センサ９の方が長く、図４の奥行き方向には押圧手段２７の方が大きい構成とし、また圧電センサ９がケーブル状のため曲面で対向するのに対し、押圧手段２７は平面で対向する構成である。このことから圧電センサ９には、押圧手段２７と接しない部位と、押圧手段２７と接する部位とがあり、さらに押圧手段２７と接する部位の中でも、強く押圧される部位からさほど押圧されない部位まで押圧の状態の異なったさまざまな部位が存在することになる。よって圧電センサ９は、押圧手段２７と接しない部位では主として剛体としての振動を受け、押圧手段２７に強く押圧される部位では主として押圧手段２７による剛体とは異なった振動を受けるなど、部位によって異なった振動を受けることになる。圧電センサ全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ９に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ９を変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段２７と圧電センサ９の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。
【００４４】
次に、突起２８と圧電センサ９とは異なった形状で対向している。このことから圧電センサ９には、突起２８に接しない部位と、突起２８に接する部位とがある。よって圧電センサ９は、相対的には、突起２８に接しない部位ではあまり剛体としての振動を受けず、突起２８に接する部位では突起２８による剛体としての、つまり基底板７や上蓋（剛体）６と同様の振動を受けるなど、部位によって振動を受けたり受けなかったりすることになる。圧電センサ全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって振動を受けたり受けなかったりするということは、圧電センサ９に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ９をわずかながらでも変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから突起２８と圧電センサ９の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。ただし、この突起２８による増幅の効果は前述の押圧手段２７の増幅の効果と比べると小さい。
【００４５】
次に、押圧手段２７と突起２８とが異なった形状で対向し、特に押圧手段２７の方が面積が大きい。突起２８が剛体なので押圧手段２７の中央部分のみ圧縮されており、圧縮された中央部分では押圧手段２７の弾性が妨げられるので、剛体に近い振動を行うことになる。また押圧手段２７と突起２８とにより圧電センサ９には力がかかり、圧電センサ９はある程度固定される。この力の大きさは、押圧手段２７の弾性と、一体化した時の上蓋６と基底板７の距離によっても変わる。押圧手段２７の弾性が低い方が、また上蓋６と基底板７の距離が近い方が、より圧電センサ９に力がかかり、しっかりと固定されるようになる。一方、押圧手段２７の周囲側（突起２８が対向しない部位）は、弾性が維持されるので剛体とは異なった振動を行う事ができる。よって圧電センサ９は、押圧手段２７の中央部分では固定されて剛体に近い振動を行い、押圧手段２７の周囲側（突起２８が対向しない部位）では押圧手段２７からの押圧のみによって剛体とは異なった振動を行う。この時に注意すべきポイントは、剛体に近い振動を行う部位と、剛体とは異なった振動を行う部位とが圧電センサ９の中では極めて接近した位置となることである。極めて接近した位置で互いに異なる振動を受けると言うことは、圧電センサ９に局部的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサの出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体の振動から、圧電センサ９をわずかながらでも変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。このことから押圧手段２７と突起２８の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。ここで突起２８は剛体でなくても良い。突起２８を弾性体で構成したとしても、押圧手段２７や突起２８の高さを高くするとか上蓋６と基底板７の距離を近づけるなどにより、中央部分で押圧手段２７を強く圧縮して弾性を妨げる事ができるからである。
【００４６】
ここで押圧手段２７の弾性については、上蓋６よりも弾性が高ければ良く、増幅手段としての前述の効果が得られるものである。たとえば代表的なクッション材を用いても良く、ゴムやスポンジのようなものでも良い。
【００４７】
上記構成の便座装置５は、図５に示すように、使用時に、便器本体２２上に配置されて着座による人体Ｍの重量がかかると、前述の通り、圧電センサ９を押圧する。その結果、圧電センサ９には、人体Ｍの動きに応じた振動が増幅されて印加されて、電気信号を確実に出力する。
【００４８】
振動の加速度に応じて得られた電気信号は、制御ユニット１３に供給される。
【００４９】
但し、便座装置５の使用時において洗浄ノズルの駆動やブロワーの運転、あるいは、排水等により生じる振動が、人体の在・不在や心拍数等の検出にとってノイズとならないように、圧電センサ９から出力された電気信号が制御ユニット１３でマスク処理される。
【００５０】
制御ユニット１３は、図６に示すように、制御部２９内に、不図示のフィルタ回路、増幅手段、平滑化手段、判定手段等を備えると共に、平滑化手段の出力信号に基づいて心拍数を演算処理する心拍数演算手段３０と、心拍数演算手段３０の出力信号を表示する表示手段３１と、心拍数演算手段３０の演算出力と設定値とを比較する比較手段３２と、比較結果に基づいて警報を発する警報発生手段３３とを装備して、圧電センサ９の検出信号が入力される。
【００５１】
制御ユニット１３は、圧電センサ９が人体Ｍの体動を検出して電気信号を出力すると、この電気信号をフィルタ回路で濾波した後、増幅手段で増幅し、更に平滑化手段で平滑化する。
【００５２】
平滑化手段からは、図７に示すように、便座装置５に人体Ｍが着座した瞬間や、物をのせたとき、あるいは身体を動かした場合に、大きな出力波形が出力される。一方、人体Ｍが着座した後に安静状態であれば、平滑化手段からは、心臓の活動や呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により、比較的低レベルの出力波形が出力される。
【００５３】
これに反して、人体Ｍが不在であるか、物がのせられた場合には、平滑化手段は大きな出力波形を出力した後、一定時間内に出力波形を示さない。
【００５４】
そこで、判定手段は平滑化手段の出力Ｖと、予め定められた２つの設定値Ｖａ，Ｖｂと、を以下のように比較・判定する。即ち、Ｖ＜Ｖａならば、人体Ｍや物が不在であると判定する（不在出力Ｈｉ）。Ｖａ≦Ｖ＜Ｖｂならば、人体Ｍが安静状態で存在すると判定する（在出力Ｈｉ）。さらにＶｂ＜Ｖならば、人体Ｍが体動を生起したと判定する（体動出力Ｈｉ）。人体Ｍの代わりに物を乗せた場合は、一時的に在床、体動の判定がなされるが、人体Ｍのような心臓の活動や呼吸活動により伝搬される低レベルの振動が現れないので物を置いた状態として、人体Ｍの不在の判定がなされる。
【００５５】
判定手段が人の在床を判定すると、脱臭手段及び暖房手段の運転を開始する。この運転動作は人の不在が判定されると停止する。
【００５６】
なお、暖房手段は、ヒータ１２の温度制御を司るものである。
【００５７】
また、平滑化手段からは、人体Ｍが安静状態で着座している場合は心臓の活動により伝搬される微小信号が出力される。この信号を基に心拍数演算手段３０は心拍数を演算出力する。演算結果は、外部モニタである表示手段３１により表示される。なお、制御ユニット１３は、図６に示すように、心拍数演算手段３０の出力信号と予め定められた設定値とを比較する比較手段３２と、比較手段３２の出力により警報を発生する警報発生手段３３とを装備していて、心拍数が設定値以上になったときに警報を発生することができる。特に、排便時にいきむと心拍数が上昇して、脳溢血の発生に至る虞があるが、制御ユニット１３は発病を予見して、健康管理に寄与することができる。このとき、制御ユニット１３が、例えば、病院内等においてネット接続されていれば、病院内で使用されている便座装置５を一括して集中監視することができるばかりか、直接診察できないようなトイレ内の様子も常時監視することができる。
【００５８】
また、表示手段３１への信号は、有線手段や無線手段による通信手段を介して電送することができる。
【００５９】
上記した便座装置５によれば、圧電センサ９は、振動の加速度に応じた電気信号を確実に制御ユニット１３に供給して、人体の僅かな動きも容易に検出して高い信頼性を得ることができる。また、圧電センサ９は、可撓性があって衝撃が加わりつづけても壊れ難く、また、人と物との区別を容易にする検出信号を出力するため、着座等の検出を確実にすることができる。
【００６０】
なお、上記の実施の形態では、圧電センサ９からの出力信号を平滑化して在・不在や心拍数等を判定したが、圧電センサ９の出力信号を必要に応じて増幅した後、マイコン等によりＡＤ変換してデジタルデータとし、このデジタルデータをマイコン内で移動平均した値に基づいて在・不在を判定したり、前記のデジタルデータの自己相関係数を演算して心拍数等を求める構成としても良い。
【００６１】
以上に述べてきた実施の形態の効果について整理する。
【００６２】
上蓋（剛体）６に伝えられた振動を増幅する押圧手段（増幅手段）２７、突起（増幅手段）２８を有し、増幅された振動を検出する圧電センサ（振動検出センサ）９とを有する構成であり、押圧手段（増幅手段）２７、突起（増幅手段）２８、圧電センサ（振動検出センサ）９により振動検出装置３４を形成している。
【００６３】
これによって、上蓋（剛体）６に伝えられた振動による上蓋（剛体）６の変形がほとんどないにも関わらず、上蓋（剛体）６に伝えられた振動を増幅手段により増幅して振動検出センサ３４で検出するので、上蓋（剛体）６に伝えられた振動を精度良く検出することができる。
【００６４】
また、増幅手段として、圧電センサ（振動検出センサ）９を押圧する弾性のある押圧手段２７を有する構成としている。
【００６５】
これによって、上蓋（剛体）６の振動によって押圧手段２７が振動するが、押圧手段２７には弾性があるので上蓋（剛体）６の振動よりも増幅された振動で圧電センサ（振動検出センサ）９を押圧することができる。
【００６６】
また、増幅手段として、圧電センサ（振動検出センサ）９とは形状の異なる対向面で圧電センサ（振動検出センサ）９を押圧する押圧手段２７を有する構成としている。
【００６７】
これによって、圧電センサ（振動検出センサ）９と押圧手段２７の対向面形状が異なるので、圧電センサ（振動検出センサ）９には上蓋（剛体）６の振動によって押圧手段２７に強く押圧される部位とさほど押圧されない部位などが生じ、全ての面から均等に押圧される時と比べて、増幅された振動で圧電センサ（振動検出センサ）９を押圧することができる。
【００６８】
また、振動検出センサは、可撓性を有する圧電センサ９で構成している。
【００６９】
これによって、圧電センサ９が振動を受けると容易に変形し、変形に応じた出力を発生するので、精度良く振動に応じた出力を取り出すことができる。
【００７０】
また、振動検出装置３４を有する便座装置５において、剛体は上蓋（剛体）６、基底板７であり、便座に伝えられた使用者の体動を検出する構成としている。
【００７１】
これによって、便座に伝えられた使用者の体動による便座の変形がほとんどない場合であっても、便座に伝えられた使用者の体動を増幅手段により増幅して圧電センサ（振動検出センサ）９で検出するので、便座に伝えられた使用者の体動を精度良く検出することができる。
【００７２】
さらに、便座装置５において、使用者の体動から着座、心拍、呼吸の少なくとも一つを検出する構成としている。
【００７３】
これによって、精度良く検出される体動をもとに、着座、すなわち使用者が座ったかどうかの動作情報を検出したり、使用者の心拍や呼吸のような生体情報を検出することは容易であり、検出した情報を生かした多機能な便座装置５を実現することができる。
【００７４】
なお、特に弾性があって振動検出センサとの対向面の形状が異なる押圧手段を増幅手段に用いた他の例について、図４と比較しながら説明する。
【００７５】
まず図８には配置の異なる例を示す。図８（ａ）は押圧手段（増幅手段）２７と突起（増幅手段）２８がぐいちに配置された構成である。図８（ｂ）は剛体の突起の変わりに弾性を有する押圧手段３５を増幅手段として用いた構成で、押圧手段２７と押圧手段３５の右端の位置を合わせ、左端の位置をずらしたものである。図８（ｃ）は押圧手段３６よりも圧電センサ（振動検出センサ）９が上蓋（剛体）６側にあり、特に上蓋（剛体）６に直接固定したものである。
【００７６】
図９には押圧手段（増幅手段）と圧電センサ（振動検出センサ）との対向面の形状を異ならせた例を示す。図９（ａ）は押圧手段（増幅手段）３７に凹部３８を形成したものである。もちろん凸部を設けても良い。図９（ｂ）は複数の押圧手段（増幅手段）３９を設けたものである。図９（ｃ）は押圧手段４０はフラット面で対向させ、圧電センサ（振動検出センサ）９を曲げたものである。
【００７７】
図１０には、弾性のある押圧手段（増幅手段）の他の例を示す。図１０（ａ）は押圧手段（増幅手段）４１としてバネを用いたものである。図１０（ｂ）の押圧手段（増幅手段）４２は薄い金属製のバネ材をたわませて固定する事で弾性を持たせたものである。
（実施の形態２）
本実施の形態には、特に弾性が無くて振動検出センサとの対向面の形状が異なる押圧手段を増幅手段に用いた例について説明する。
【００７８】
図１１は本発明に係る第２の実施の形態を示す風呂装置の断面構成図、図１２は図１１の要部断面図である。
【００７９】
本発明に係る実施の形態の風呂装置は、図１１に示すように、剛体の湯船４３とカバー４４との間に、振動検出センサとして可撓性のあるコード状の圧電センサ４５を配置している。さらに、湯船４３から圧電センサ４５に向けて突出した突起４６、圧電センサ４５をカバー４４に支持するホルダー４７を有し、圧電センサ４５はホルダー４７の孔４８を介して位置決めされている。
【００８０】
ここで突起４６と圧電センサ４５とは異なった形状で対向している。図１２の左右方向には圧電センサ９の方が長く、図１２の奥行き方向には突起４６の方が大きい構成とし、また圧電センサ９がケーブル状のため曲面を有しているが左右方向には一定の形状で対向するのに対し、突起４６は左右方向の中央部がより突出した形状である。このことから圧電センサ４５には、突起４６と接しない部位と、突起４６と接する部位とがあり、さらに突起４６と接する部位の中でも、強く押圧される部位（中央）からさほど押圧されない部位まで押圧の状態の異なったさまざまな部位が存在することになる。
【００８１】
それに加えて圧電センサ４５はホルダー４７を介してカバー４４に取りつけられているが、ここでカバー４４が湯船４３に一体に固定されているかどうか、カバー４４が剛体か弾性体か、またホルダー４７が剛体か弾性体かによって状況は変わる。
【００８２】
まず最初にカバー４４が湯船４３に一体に固定されていない場合、カバー４４の材質やホルダー４７の材質によらず、使用者の体動によって湯船４３は振動するがカバー４４は振動しない。湯船４３の振動は突起４６からのみ圧電センサ４５に伝わるので、圧電センサ４５は突起４６と接する部位のみ振動を受け、突起４６と接しない部位は振動を受けないことになる。圧電センサ４５全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ４５に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ４５の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船（剛体）４３の振動から、圧電センサ４５を変形させることができるのだから、湯船（剛体）４３の振動を増幅したことになる。このことから突起４６と圧電センサ４５の対向面の形状の違いは一種の増幅手段と言うことができる。
【００８３】
次にカバー４４が湯船４３に一体に固定されており、カバー４４とホルダー４７の少なくとも一方が弾性体からなる場合、使用者の体動によって湯船４３は振動し、カバー４４とホルダー４７を経由した振動は弾性体を経由した振動のため湯船４３とは異なった振動をする。湯船４３の振動は突起４６から圧電センサ４５に伝わるが、カバー４４とホルダー４７を経由した振動も圧電センサ４５に伝わるので、圧電センサ４５は、突起４６と接する部位とホルダー４７と接する部位とで異なった振動を受けることになる。圧電センサ４５全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ４５に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ４５の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船（剛体）４３の振動から、圧電センサ４５を変形させることができるのだから、湯船（剛体）４３の振動を増幅したことになる。このことから突起４６、カバー４４、ホルダー４７は一種の増幅手段と言うことができる。
【００８４】
最後にカバー４４が湯船４３に一体に固定されており、カバー４４、ホルダー４７とも剛体の場合、使用者の体動によって湯船４３が振動すると、突起４６から圧電センサ４５に伝わる振動も、カバー４４とホルダー４７を経由した振動も同じ振動のように思われるであろう。しかし微視的には、両者の間には人間には判別できない程度のわずかな時間差がある。それは、湯船４３が振動すると、突起４６はすぐさま振動するが、ホルダー４７はすぐには振動しないということである。ホルダー４７は、湯船４３が振動したあとで湯船４３の周囲の接続部を介してカバー４４が振動し、さらにそのあと振動を開始する。つまり振動が伝達される経路の長さが長いのである。よって、圧電センサ４５は、突起４６と接する部位とホルダー４７と接する部位とでわずかに異なった振動を受けることになる。圧電センサ４５全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ４５に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ４５の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない湯船（剛体）４３の振動から、圧電センサ４５を変形させることができるのだから、湯船（剛体）４３の振動を増幅したことになる。このことから突起４６、カバー４４、ホルダー４７は一種の増幅手段と言うことができる。ただしこの場合は、今までの場合よりは増幅機能が少ないので、センサ出力を処理する回路上で増幅率を高くするなどの工夫が必要である。
【００８５】
さて本実施の形態には、他にも増幅機能を有する構成が含まれている。
【００８６】
まずは圧電センサ４５の弾性である。可撓性（フレキシブル性）を有する圧電センサ４５には弾性もあるので、圧電センサ４５と接する突起４６からの振動や、ホルダー４７からの振動は、圧電センサ４５自身を振動させることができ、特に圧電センサ４５の弾性によりもとの振動とは異なった振動を起こすことが可能である。つまり与えられたもとの振動に対する出力を発生しながら、それによって自分自身が異なった振動を起こしてさらに別の出力を発生すると言う仕組みである。
【００８７】
次に圧電センサ４５に張力をかけた状態で装着するということである。図１２は圧電センサ４５に張力がかかっている、つまりピンと張った状態で支持されている。このときは張力がかかっていない場合と比べて圧電センサ４５内を振動が遠くまで伝搬していく。圧電センサ４５と接する突起４６、ホルダー４７からの振動は、ある程度張力がかかっている方が、圧電センサ４５内を遠くまで伝搬し、その結果圧電センサ４５内のいろいろな場所から出力を発生する事ができる。これはセンサの感度を上げること、すなわち振動を増幅したことと同じ効果があると考えられる。そしてどの程度の張力をかけるのが良いかということについては、少なくとも圧電センサ４５の機械的強度が損なわれない範囲で、特には弾性を維持できる範囲とすることが望ましい。
【００８８】
なお、特に弾性が無くて振動検出センサとの対向面の形状が異なる押圧手段を増幅手段に用いた他の例について、図１３に示す。
【００８９】
図１３は、突起（増幅手段）４９をカバー４４側に、ホルダー４７を湯船４３側に構成したものである。
【００９０】
なお、本実施の形態では、剛体として湯船について示したが、湯船は歴史的に見てさまざまな材料で構成されている。木、樹脂、ステンレスなどの金属、大理石、あるいは岩、タイルなどからなるものがある。湯船用の剛体としては、通常の入浴時に使用者が感じとれるような大きな変形を起こさず、かつ振動が伝わる材質であれば、採用可能である。
（実施の形態３）
本実施の形態には、特に弾性があって振動検出センサとの対向面の形状が等しい押圧手段を増幅手段に用いた例について説明する。
【００９１】
図１４は本発明に係る第３の実施の形態を示すシャワー装置の構成図、図１５は図１４の要部断面図である。
【００９２】
本発明に係る実施の形態のシャワー装置は、図１４に示すように着座姿勢でシャワーを使用できるもので、座席５０に腰をおろした状態で複数のシャワーノズル５１から噴射される温水を浴びることができる。剛体の座席５０の内部には振動検出装置５２が一体化されており、振動検出装置５２は、振動検出センサとして弾性のあるシート状の圧電センサ５３、増幅手段として弾性のある押圧手段５４を有するものである。図１５のように、押圧手段５４と圧電センサ５３との対向面の形状が互いにフラットで等しい場合でも、押圧手段５４の中央に空隙５５を有する構成として、増幅の効果を拡大している。空隙５５を介さずに圧電センサ５３を押圧する押圧部５６と、空隙５５を介して圧電センサ５３を押圧する押圧部５７とを考えると、押圧部５６からの押圧は強いが押圧部５７からの押圧は弱くなり、図９（ａ）（ｂ）と同様の機能を有する構成と考えることができる。
【００９３】
つまり圧電センサ５３には、押圧部５６により強く押圧されて強い振動を受ける部位と、押圧部５７によりさほど押圧されずにあまり振動を受けない部位とが存在することになる。圧電センサ５３全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ５３に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ５３の出力を大きくすることができる。結局、変形のほとんどない剛体（座席５０）の振動から、圧電センサ５３を変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。結局、押圧手段５４は、空隙５５、押圧部５６、５７によってさらに振動を増幅することができる。
【００９４】
なお、特に弾性があって振動検出センサとの対向面の形状が等しい押圧手段を増幅手段に用いた他の例について、図１６に示す。
【００９５】
図１６は、押圧手段として弾性の異なる第一の押圧手段（増幅手段）５８、第二の押圧手段（増幅手段）５９を有し、それぞれの弾性の違いにより圧電センサ５３の対向面に異なる振動を伝えるものである。圧電センサ５３全体が同じ振動を受けるのではなく、部位によって異なった振動を受けるということは、圧電センサ５３に部分的に変形を与えたことに等しいので、圧電センサ５３の出力を大きくすることができる。変形のほとんどない剛体（座席５０）の振動から、圧電センサ５３を変形させることができるのだから、剛体の振動を増幅したことになる。結局、第一の押圧手段（増幅手段）５８、第二の押圧手段（増幅手段）５９の弾性の違いは、剛体（座席５０）の振動を増幅する増幅手段と言うことができる。
【００９６】
なお、本実施の形態の圧電センサ５３はケーブル状ではなく、ピエゾ素子材料をシート状に成型した圧電シート６０と、圧電シート６０の両面に電極としての導電ゴム６１を取り付けてシート状に構成している。
【００９７】
また、図８、図９、図１０、図１３、図１５、図１６では、押圧手段や突起と圧電センサの間に隙間があるが、図４（ａ）と同様、説明の簡単化のために隙間を設けており、実際の使用時には両者は接触するということを付け加えておく。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明にかかる振動検出装置および便座装置は、剛体に伝えられた振動による剛体の変形がほとんどない場合であっても、剛体に伝えられた振動を増幅手段により増幅して振動検出センサで検出するので、剛体に伝えられた振動を精度良く検出することができる。よって便座装置、風呂装置、シャワー装置に限らず、弾性の少ない座席に効果を発揮し、車椅子にも利用可能である。またすわるもの以外でも、使用者が接触して振動を与えるものならば応用可能なので、立って使用するもの、もたれて使用するもの、横になって使用するものなどにも有効である。一例として、体重計、身長計、ベッド、担架、手術台などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す便座装置の分解斜視図
【図２】図１の便座装置に用いられる振動検出センサの外観斜視図
【図３】図１に示す便座装置が適用された便器の全体斜視図
【図４】図１の便座装置の要部断面図
【図５】図３に示す便器の使用状態の側面図
【図６】便座装置における制御ユニットのブロック構成図
【図７】便座装置におけるセンサ出力と動作とのタイムチャート
【図８】便座装置の他の形態の要部断面図
【図９】便座装置の他の形態の要部断面図
【図１０】便座装置の他の形態の要部断面図
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態を示す風呂装置の断面構成図
【図１２】図１１の風呂装置の要部断面図
【図１３】風呂装置の他の形態の要部断面図
【図１４】本発明に係る第３の実施の形態を示すシャワー装置の断面構成図
【図１５】図１４のシャワー装置の要部断面図
【図１６】シャワー装置の他の形態の要部断面図
【図１７】従来の人体検出装置の断面構成図
【符号の説明】
【０１００】
５  便座装置
６  上蓋（剛体）
７  基底板
８  ケース
９、４５、５３  圧電センサ（振動検出センサ）
２７、３５、３６、３７、３９、４０、４１、４２、５４  押圧手段（増幅手段）
２８、４６、４９  突起（増幅手段）
３４、５２  振動検出装置
４３  湯船（剛体）
５０  座席（剛体）
５８  第一の押圧手段（増幅手段）
５９  第二の押圧手段（増幅手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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