姿勢判定装置、姿勢判定機能付座席装置
【課題】座面に座る人の姿勢を正確に判定することができる姿勢判定装置及び姿勢判定機能付座席装置を提供する。
【解決手段】座面１ａに作用する下向き荷重を支える支持脚１ｂに取り付けられ、支持脚１ｂに作用する下向き荷重を測定する荷重センサ２０と、荷重センサ２０が測定した、支持脚１ｂに作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段を有する。
【解決手段】座面１ａに作用する下向き荷重を支える支持脚１ｂに取り付けられ、支持脚１ｂに作用する下向き荷重を測定する荷重センサ２０と、荷重センサ２０が測定した、支持脚１ｂに作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座面に座る人の姿勢を精度高く判定することができる姿勢判定装置及び座席装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人が椅子に座り、悪い姿勢を継続していると、筋肉の疲労が偏り、体のバランスが悪くなる。また、人が、正しい姿勢であっても、長時間同じ姿勢で座り続けると、血流が悪くなり、肩こりや腰痛の原因となる。このような問題を解決するために、特許文献１に示されるような着座姿勢検出機能付き椅子が知られている。この着座姿勢検出機能付き椅子は、座面及び背もたれに接触センサを設け、座面や背もたれが接触状態に有るか否かを検出することにより、座面に座る人の着座姿勢を検出している。
【０００３】
しかしながら、このような着座姿勢検出機能付き椅子は、単純に、座面や背もたれに人が接触しているか否かを検出しているに過ぎないので、椅子に座る人の姿勢を正確に検出することができなかった。特に、人が左右どちらかに上半身を傾けて座っていたり、人が足を投げ出して座っていたりする等の悪い姿勢を検出することができなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７０５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決し、座面に座る人の姿勢を正確に判定することができる姿勢判定装置及び姿勢判定機能付座席装置を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、座面に作用する下向き荷重を支える支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
荷重センサは、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、各支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、
距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、
距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、
前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
特定の範囲とは、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
特定の範囲とは、座面に座る人が指定した範囲であることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、
人が座る座面と、
前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、
前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、重心算出手段が、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出し、当該重心に基づき、姿勢判定手段が、座面に座る人の姿勢を判定するので、座面に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、荷重センサが、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出するので、より正確に、座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有するので、距離センサで測定した座面と当該座面に座る人の足との水平距離も、座面に座る人の床に平行な面上の重心の算出に用いるので、より正確に座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出するので、座面が単一の支柱される座席装置であっても、当該座席装置に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたので、座面に直接複数の支持脚が接続している座席装置に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実に判定することが可能となる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、前記範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実且つ正確に判定することが可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、座面に座る人が、良い姿勢であるか否かの範囲を指定するので、座面に座る人が良い姿勢とする範囲の個人差を解消することが可能となる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実に判定することが可能となる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定するので、座面に座る人に、同じ姿勢であることを報知することにより、肩こりや腰痛となる旨の警告をすることが可能となる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、人が座る座面と、前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段とを有することを特徴とする。
このため、座面に座る人の姿勢を正確に判定することができる座席装置を提供することが可能となる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有するので、距離センサで測定した座面と当該座面に座る人の足との水平距離も、座面に座る人の床に平行な面上の重心の算出に用いるので、より正確に座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（姿勢判定装置、姿勢判定機能付座席装置の概要）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の姿勢判定機能付座席装置１００の全体図である。本発明の姿勢判定機能付座席装置１００は、座席装置本体１と、姿勢判定装置５０とから構成されている。また、本発明の姿勢判定装置５０は、単一の姿勢判定ユニット１０と、複数の荷重センサユニット２０と、単一又は複数の距離センサユニット３０とから構成されている。
【００３１】
座席装置本体１は、座面１ａと、この座面１ａから下方に延設された複数の支持脚１ｂと、座面１ａの後端から上方に突出する背もたれ１ｄを有している。なお、背もたれ１ｄは、本発明において、必ずしも必須ではない。人が座面１ａに座った場合には、座面１ａに作用する下向きの荷重を、支持脚１ｂが支えるようになっている。図１に示される実施形態では、４本の支持脚１ｂが、座面１ａの四隅から下方に延設されている。つまり、座面１ａに、直接、複数の支持脚１ｂが接続している。
【００３２】
各支持脚１ｂには、荷重センサユニット２０が取り付けられている。また、支持脚１ｂには、距離センサユニット３０が取り付けられている。図１に示される実施形態では、距離センサユニット３０は、前側の２本の支持脚１ｂの前方に取り付けられている。なお、距離センサユニット３０を、支持脚１ｂの代わりに、座面１ａに取り付けても差し支えない。
【００３３】
（姿勢判定装置のブロック図）
図２に本発明の姿勢判定装置５０のブロック図を示す。荷重センサユニット２０は、荷重センサ２１、インターフェース２２、出力部２３とから構成されている。荷重センサ２１は、ロードセル等であり、取り付けられた物体に作用する荷重を測定するセンサである。荷重センサ２１は、支持脚１ｂに取り付けられ、支持脚１ｂに作用する下向き荷重を測定し、「荷重情報」を生成する。インターフェース２２は、荷重センサ２１と接続している。インターフェース２２は、荷重センサ２１が生成した「荷重情報」の物理的・論理的な形式を変換し、出力部２３に引き渡す。出力部２３は、インターフェース２２から引き渡された「荷重情報」を、一定期間（例えば５秒）をおいて、後述する姿勢判定ユニット１０の入力部１４に出力する。なお、出力部２３と入力部１４の伝送形式には、有線及び無線の各種伝送形式が含まれる。
【００３４】
距離センサユニット３０は、距離センサ３１、インターフェース３２、出力部３３とから構成されている。距離センサ３１は、距離センサ３１と座面１ａに座る人の足の水平距離を測定し、「距離情報」を生成する。距離センサ３１には、光学式、赤外線式が含まれる。インターフェース３２は、距離センサ３１と接続している。インターフェース３２は、距離センサ３１が生成した「距離情報」の物理的・論理的な形式を変換し、出力部３３に引き渡す。出力部３３は、インターフェース３２から引き渡された「距離情報」を後述する、姿勢判定ユニット１０の入力部１４に出力する。なお、出力部３３と入力部１４の伝送形式には、有線及び無線の各種伝送形式が含まれる。
【００３５】
姿勢判定ユニット１０は、座席装置本体１の近傍に配設されている。姿勢判定ユニット１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、入力部１４、インターフェース１５、報知手段１６、入力装置１７から構成されている。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、入力部１４、インターフェース１５、入力装置１７と接続している。
【００３６】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略）１１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略）１３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１に読み込まれて実行されるプログラムや、ＣＰＵ１１が処理したデータを、その記録領域に一時的に記憶する。なお、ＲＡＭ１２の記憶領域には、入力部１４に入力された「荷重情報」や「距離情報」が保存される。
【００３７】
ＲＯＭ１３には、姿勢判定ユニット１０を制御する各種プログラムやパラメータが記憶されている。当該各種プログラムが、ＣＰＵ１１で処理されることにより、姿勢判定ユニット１０の各種機能を実現している。ＲＯＭ１３には、重心算出手段１３ａと姿勢判定手段１３ｂが記憶されている。
【００３８】
重心算出手段１３ａは、各支持脚１ｂの荷重センサ２１が生成した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の重心を算出する手段である。
【００３９】
姿勢判定手段１３ｂは、重心算出手段１３ａが算出した、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の重心や、距離センサ３１が生成した「距離情報」から、座面１ａに座る人の姿勢を判定し、「姿勢判定結果情報」を生成する手段である。
【００４０】
入力部１４は、荷重センサユニット２０の出力部２３から出力される「荷重情報」や、距離センサユニット３０の出力部３３から出力される「距離情報」を取得し、ＣＰＵ１１に引き渡す装置である。
【００４１】
インターフェース１５は、姿勢判定手段１３ｂが生成する「姿勢判定結果情報」の物理的・論理的な形式を変換し、報知手段１６に出力する装置である。
【００４２】
報知手段１６は、姿勢判定手段１３ｂが判定した結果を、座面１ａに座る人に報知する手段である。報知手段１６は、例えば、ＬＥＤ、モニター、スピーカー等が用いられる。
【００４３】
入力装置１７は、ユーザが操作することにより、姿勢判定装置５０の各種設定変更を行うための装置である。
【００４４】
（第１の実施形態の姿勢判定処理）
次に、図３を参照して、図１や図２に示した構成の姿勢判定装置５０の動作について説明をする。図３は第１の実施形態の姿勢判定処理のフロー図である。姿勢判定装置５０に電源が投入され、姿勢判定処理が開始すると、Ｓ１０１「初期化」の処理に進む。
【００４５】
Ｓ１０１「初期化」の処理において、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２の記憶領域をクリアにする等の初期化処理を行う。また、Ｓ１０１の処理で、重心算出手段１３ａは、荷重センサ２１に作用する下向き荷重の校正を行う。具体的には、重心算出手段１３ａは、座面１ａに人が座っていない状態を、荷重センサ２１に作用する下向き荷重が０ｋｇであると設定する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２「すべてのカウント値をクリア」の処理に進む。
【００４６】
Ｓ１０２「すべてのカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「カウント値」をクリアする。この「カウント値」は、後述するように、姿勢判定手段１３ｂが、座面１ａに座る人の姿勢の良い又は悪いと判断した場合にカウントされる値であり、「正しい姿勢のカウント値」、「仮の重心不良のカウント値」である。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３「荷重情報取得」の処理に進む。
【００４７】
Ｓ１０３「荷重情報取得」の処理において、重心算出手段１３ａは、荷重センサユニット２０の出力部２３から入力部１４に入力されＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「荷重情報」を取得する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４「仮の重心位置算出」の処理に進む。
【００４８】
Ｓ１０４「仮の重心位置算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、ＲＡＭ１２の記憶領域から取得した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の「仮の重心位置」を算出する。図４に重心位置の算出方法の説明図を示す。図４に示される実施形態では、座面１ａは、長方形状であり、支持脚１ｂは、座面１ａの四隅から下方に延出している。
座面１ａの幅方向（Ｘ方向）・前後方向（Ｙ方向）のそれぞれ中央を座面原点０とする。
座面１ａの前方左側の支持脚１ｂから時計回りに、それぞれの支持脚１ｂを、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
Ａ〜Ｂそれぞれの支持脚１ｂに取り付けられた荷重センサ２１の、座標原点０に対する座標を、（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ）、（Ｘｄ、Ｙｄ）とする。
Ａ〜Ｂそれぞれの支持脚１ｂに取り付けられた荷重センサ２１が測定する下向き荷重を、Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄとする。
「仮の重心位置」の座標（ｘｔ、ｙｔ）は、以下の式となる。
ｘｔ＝（Ｆａ×Ｘａ＋Ｆｂ×Ｘｂ＋Ｆｃ×Ｘｃ＋Ｆｄ×Ｘｄ）／（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ）…（式１）
ｙｔ＝（Ｆａ×Ｙａ＋Ｆｂ×Ｙｂ＋Ｆｃ×Ｙｃ＋Ｆｄ×Ｙｄ）／（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ）…（式２）
Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断に進む。
【００４９】
Ｓ１０５「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ１０４の処理で算出した「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にある否かを判断する。図４に示される実施形態では、「指定範囲」を以下の条件に設定している。
座面１ａのｘ方向（幅方向）に関しては、原点から座面１ａの幅方向所定の幅の範囲α（例えば１０％）…（条件１）
座面１ａのｙ方向（前後方向）に関しては、原点から座面１ａの前後方向所定の幅の範囲β（例えば１０％）…（条件２）
「仮の重心位置」が、上記（条件１）及び（条件２）の両方を満たす場合に、「指定範囲」にあると判断される。なお、「指定範囲」は任意に設定することができる。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ１０６「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ１１１「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００５０】
Ｓ１０６「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ１６０の処理が終了すると、Ｓ１０７「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００５１】
Ｓ１０７「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」に１カウントする。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８「それぞれのカウント値がそれぞれに設定値以上？」の判断に進む。
【００５２】
Ｓ１１１「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ１１１の処理が終了すると、Ｓ１１２「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００５３】
Ｓ１１２「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ１１２の処理が終了すると、Ｓ１０８の処理に進む。
【００５４】
Ｓ１０８「それぞれのカウント値がそれぞれに設定値以上？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上であるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、Ｓ１０９「姿勢状態を報知」の処理に進む。一方で、勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上でないと判断した場合には、Ｓ１０３の処理に戻る。
【００５５】
Ｓ１０９「姿勢状態を報知」の処理において、報知手段１６は、Ｓ１０８の判断結果を、座面１ａに座る人に報知する。なお、Ｓ１０８の処理において、姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「正しい姿勢」と判定し、「正しい姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置不良のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「悪い姿勢」と判定し、「悪い姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１０２の処理に戻る。
【００５６】
（第２の実施形態の姿勢判定処理）
次に、図５を参照して、図１や図２に示した構成の姿勢判定装置５０の動作について説明をする。図５は第２の実施形態の姿勢判定処理のフロー図である。姿勢判定装置５０に電源が投入され、姿勢判定処理が開始すると、Ｓ２０１「初期設定」の処理に進む。
【００５７】
Ｓ２０１「初期設定」の処理において、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２の記憶領域をクリアにする等の初期化処理を行う。また、Ｓ２０１の処理で、重心算出手段１３ａは、荷重センサ２１に作用する下向き荷重の校正を行う。具体的には、重心算出手段１３ａは、座面１ａに人が座っていない状態を、荷重センサ２１に作用する下向き荷重が０ｋｇであると設定する。更に、Ｓ２０１の処理で、座面１ａに座る人の体重Ｈが設定される。具体的には、座面１ａに人が座った状態で、当該人が足を床面から上げると、当該人の体重Ｈが各荷重センサ２１に作用するので、各荷重センサ２１が測定する下向き荷重を合計すると、座面１ａに座る人の体重Ｈが算出され、当該体重がＲＡＭ１２の記憶領域に保存される。或いは、座面１ａに座る人が、入力装置１７を操作することにより直接自分の体重Ｈを入力することにしても差し支えない。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２「すべてのカウント値をクリア」の処理に進む。
【００５８】
Ｓ２０２「すべてのカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３「距離センサデータ取得」の処理に進む。
【００５９】
Ｓ２０３「距離情報取得」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、距離センサユニット３０の出力部３３から入力部１４に入力され、ＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「距離情報」を取得する。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４「足がある？」の判断に進む。
【００６０】
Ｓ２０４「足がある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ２０３の処理で取得した「距離情報」に基づき、座面１ａに座る人の足５００があるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂは、前記「距離情報」から、距離センサ３１と距離センサ３１が測定する対象物の距離を算出し、当該距離が所定の範囲内にあると判断した場合には、座面１ａに座る人の足５００があると判断し、Ｓ２０５「足不検出のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂは、前記「距離情報」に基づき、前記「距離情報」から、距離センサ３１と距離センサ３１が測定する対象物の距離を算出し、当該距離が所定の範囲内にないと判断した場合には、座面１ａに座る人の足５００がないと判断し、Ｓ２２１「足不検出のカウント値以外のカウント値をクリア」の処理に進む。なお、座面１ａに座る人の足５００がない場合とは、例えば、人が座面１ａ上にあぐらをかいていて、足５００を床面に付けていないような、大変姿勢の悪い場合である。
【００６１】
Ｓ２２１「足不検出のカウント値以外のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」以外の「カウント値」である、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２１の処理が終了すると、Ｓ２２２「足不検出のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００６２】
Ｓ２２２「足不検出のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」を１カウントする。Ｓ２２２の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００６３】
Ｓ２０５「足不検出のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」をクリアする。Ｓ２０５の処理が終了すると、Ｓ２０６「荷重情報取得」の処理に進む。
【００６４】
Ｓ２０６「荷重情報取得」の処理において、重心算出手段１３ａは、荷重センサユニット２０の出力部２３から入力部１４に入力されＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「荷重情報」を取得する。Ｓ２０６の処理が終了すると、Ｓ２０７「仮の重心位置算出」の処理に進む。
【００６５】
Ｓ２０７「仮の重心位置算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、ＲＡＭ１２の記憶領域から取得した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の「仮の重心位置」を算出する。なお、重心算出手段１３ａが、「仮の重心位置」を算出する方法は、第１の実施形態と同一である。Ｓ２０７の処理が終了すると、Ｓ２０８「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断に進む。
【００６６】
Ｓ２０８「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置」が、座面１ａ上の「指定範囲」にあるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあるか否かを判断する方法は、第１の実施形態と同一である。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ２０９「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が、座面１ａ上の「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ２２３「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００６７】
Ｓ２２３「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２３の処理が終了すると、Ｓ２２４「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００６８】
Ｓ２２４「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２４の処理が終了すると、Ｓ２１６の処理に進む。
【００６９】
Ｓ２０９「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ２０９の処理が終了すると、Ｓ２１１「足と座面原点との距離を算出」の処理に進む。
【００７０】
Ｓ２１１「足と座面原点との距離を算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、座面１ａに座る人の足５００と、座面原点０（図４に示す）との、Ｙ方向の距離を算出する。なお、距離センサ３１と座面原点０とのＹ方向距離γは予め分かっているので、距離センサ３１が測定した距離δと距離センサ３１と座面原点０とのＹ方向距離γを足し合わせると、座面１ａに座る人の足５００と、座面原点０とのＹ方向の距離εを算出することができる。図４に示される実施形態では、距離センサユニット３０は、座面１ａの前端の２つの支持脚１ｂ（Ａ、Ｂ）それぞれに取り付けられているので、座面１ａに座る人のそれぞれの足５００と、座面原点０との距離εが算出される。Ｓ２１１の処理が終了すると、Ｓ２１２「実の重心位置を算出」の処理に進む。
【００７１】
Ｓ２１２「実の重心位置を算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、座面１ａに座る人の「実の重心位置」を算出する。以下図４を用いて、「実の重心位置」の算出方法について説明する。
全支持脚１ｂ（Ａ〜Ｄ）に作用する下向きの荷重の合計Ｆｔは以下の式で算出される。
Ｆｔ＝Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ…（式３）
すると、座面１ａに座る人の両足の質量の合計値Ｆｌは以下の式で算出される。
Ｆｌ＝Ｈ―Ｆｔ…（式４）
なお、Ｈは、Ｓ２０１の処理で設定された、座面１ａに座る人の体重である。
Ｓ２１１の処理で算出された、座面１ａに座る人のそれぞれの足５００と、座面原点０との、Ｙ方向の距離εの平均値を距離Ｌとする。
「実の重心位置」の座標（ｘ、ｙ）は、以下の式となる。なお、（ｘｔ、ｘｔ）は、「仮の重心位置」である。
ｘ＝（Ｆｔ×ｘｔ）／（Ｆｔ＋Ｆｌ）…（式６）
ｙ＝（Ｆｔ×ｙｔ−Ｆｌ×Ｌ）／（Ｆｔ＋Ｆｌ）…（式７）
Ｓ２１２の処理が終了すると、Ｓ２１３「実の重心位置が指定範囲内にある？」の判断に進む。
【００７２】
Ｓ２１３「実の重心位置が指定範囲内にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ２１２の処理で算出した「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にあるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ２１４「実の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ２２５「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００７３】
Ｓ２２５「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２５の処理が終了すると、Ｓ２２６「実の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００７４】
Ｓ２２６「実の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「実の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２６の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００７５】
Ｓ２１４「実の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「実の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ２１４の処理が終了すると、Ｓ２１５「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００７６】
Ｓ２１５「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２６の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００７７】
Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、それぞれ予め設定されている「設定値」以上か否を判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、それぞれ予め設定されている「設定値」よりも小さいと判断した場合には、Ｓ２０３の処理に戻る。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、Ｓ２１７「姿勢状態を報知」の処理に進む。
【００７８】
Ｓ２１７「姿勢状態を報知」の処理において、報知手段１６は、Ｓ２１６の判断結果を、座面１ａに座る人に報知する。なお、Ｓ２１６の処理において、姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「正しい姿勢」と判定し、「正しい姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」のいずれかが、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「悪い姿勢」と判定し、「悪い姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。Ｓ２１７の処理が終了すると、Ｓ２０２の処理に戻る。
【００７９】
（座面上の指定範囲設定の実施形態）
図６にユーザが、姿勢の良否を判断するための「指定範囲」を指定する実施形態の説明図を示し、以下、当該実施形態について説明をする。この実施形態では、第１の実施形態のＳ１０１「初期化」又は第２の実施形態のＳ２０１「初期設定」の処理において、ユーザが「指定範囲」を指定する。具体的には、Ｓ１０１又はＳ２０１の処理において、ユーザが正しい姿勢で座面１ａに座り、荷重センサ２１が測定した荷重に基づき、重心算出手段１３ａが「仮の重心位置」又は「実の重心位置」ρを算出する。そして、「仮の重心位置」又は「実の重心位置」ρを中心に、幅方向所定範囲σ、前後方向所定範囲τを「指定範囲」とする。前記、幅方向所定範囲σ、前後方向所定範囲τは、任意に設定することができる。このように設定された「指定範囲」により、第１の実施形態のＳ１０５の処理又は第２の実施形態のＳ２０８、Ｓ２１３の処理で、座面１ａに座る人の姿勢の良否が判断される。
【００８０】
（座席装置本体の別例）
図７に座席装置本体の別例の説明図を示し、この座席装置本体２を用いた実施形態について以下説明をする。図７に示される座席装置本体２は、座面２ａが、座面２ａの略中央から下方に延出した単一の支柱２ｃで支持され、この支柱２ｃの下端に接続し、放射状に延出する複数の支持脚２ｂで、座面２ａに作用する下向き荷重を支える構成となっている。
【００８１】
荷重センサユニット２０は、各支持脚２ｂに取り付けられている。この各支持脚２ｂに取り付けられた荷重センサ２１が測定した「荷重情報」に基づき、重心算出手段１３ａが「仮の重心」を算出する。心算出手段１３ａが「仮の重心」を算出する方法は、第１の実施形態や第２の実施形態と同一である。なお、座面２ａに対して、支軸２ｃが回転する座席装置本体２では、座席装置本体２に、座面２ａに対する支軸２ｃの回転角度を検出するジャイロセンサを設け、このジャイロセンサが検出した、座面２ａに対する支軸２ｃの回転角度に基づき、重心算出手段１３ａが、各支持脚２ｂに取り付けられた荷重センサ２１の、座面原点に対する座標を算出し、座面２ａに座る人の「仮の重心」を算出する。
【００８２】
距離センサユニット３０は、支柱２ｃに回転自在に取り付けられ、支軸２ｃを中心に回転するようになっている。座面原点０と座面２ａに座る人の足５００の距離の測定方法について、図８を参照しつつ説明する。図８において、座面２ａの支柱２ｃで支持されている部分を、座面変転０とする。座席装置本体２には、座面２ａに対する距離センサユニット３０の回転角度を検出するジャイロセンサが設けられている。座面中心０と距離センサ３１までの距離をκとする。距離センサ３１が最も近い距離ηの対象物を検出した場合に、当該対象物を座面２ａに座る人の足５００とし、この時に前記ジャイロセンサが検出した、座面２ａ前方に対する距離センサ３１の回転角度をθとすると、座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向（前後方向）距離λは、以下の式で算出される。
λ＝（η＋κ）×ｃｏｓθ…（式８）
重心算出手段１３ｂは、座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向距離λを算出し、座面２ａに座る人の「実の重心」を算出する。重心算出手段１３ａが、座面２ａに座る人の「実の重心」を算出する方法は、第２の実施形態と同一である。
なお、距離センサユニット３０を、支柱２ｃに、角度θを決めて固定し、上式８で座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向（前後方向）距離λを算出することにしても差し支えない。
【００８３】
（姿勢判定方法の別例）
図９を参照しつつ、姿勢判定手段１３ｂの姿勢判定方法の別例を説明する。図９に示される曲線は、「仮の重心」又は「実の重心」の、ｘ方向（幅方向）又はｙ方向（前後方向）の変化量を示す。この実施形態では、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１分）以上、特定範囲に無い場合には、座面１ａ、２ａに座る人の姿勢が悪いと判定する。そして、報知手段１６は、座面１ａ、２ａに座る人に、姿勢が悪いと報知する。なお、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１分）以上、特定範囲にあると判断した場合には、座面１ａ、２ａに座る人の姿勢が良いと判定しても差し支えない。
【００８４】
また、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１０分）以上、特定範囲に留まった場合には、座面１ａ、２ａに座る人がじっとしている時間が長く、同じ姿勢であると判定する。そして、報知手段１６は、座面１ａ、２ａに座る人に、じっとしている時間長く、同じ姿勢であると報知し、軽い運動を促す。
【００８５】
なお、椅子形状をした座席装置本体１、２に姿勢判定装置５０を取り付けた実施形態について本発明を説明したが、本発明の姿勢判定装置及び姿勢判定機能付座席装置は、この実施形態に限定されず、例えば、自動車等車両のシートやソファーベット等の座席装置に姿勢判定装置５０を取り付けた実施形態について本発明を適用可能なことは言うまでもない。
【００８６】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う姿勢判定装置や姿勢判定機能付座席装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態を示す姿勢判定機能付座席装置の説明図である。
【図２】姿勢判定装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態の姿勢判定処理フローの説明図である。
【図４】重心の算出方法の説明図である。
【図５】第２の実施形態の姿勢判定処理フローの説明図である。
【図６】ユーザが「指定範囲」を指定する実施形態の説明図である。
【図７】座席装置本体の別例の説明図である。
【図８】座面原点と座面に座る人の足の距離の測定方法の説明図である。
【図９】姿勢判定方法の別例の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 座席装置本体（第１の実施形態）
１ａ 座面（第１の実施形態）
１ｂ 支持脚（第１の実施形態）
１ｄ 背もたれ（第１の実施形態）
２ 座席装置本体（第２の実施形態）
２ａ 座面（第２の実施形態）
２ｂ 支持脚（第２の実施形態）
２ｃ 支柱（第２の実施形態）
２ｄ 背もたれ（第２の実施形態）
１０ 姿勢判定ユニット
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１３ａ 重心算出手段
１３ｂ 姿勢判定手段
１４ 入力部
１５ インターフェース
１６ 報知手段
１７ 入力装置
２０ 荷重センサユニット
２１ 荷重センサ
２２ インターフェース
２３ 出力部
３０ 距離センサユニット
３１ 荷重センサ
３２ インターフェース
３３ 出力部
５０ 姿勢判定装置
１００ 姿勢判定機能付座席装置
２００ 姿勢判定機能付座席装置（別例）
５００ 座面に座る人の足
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座面に座る人の姿勢を精度高く判定することができる姿勢判定装置及び座席装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人が椅子に座り、悪い姿勢を継続していると、筋肉の疲労が偏り、体のバランスが悪くなる。また、人が、正しい姿勢であっても、長時間同じ姿勢で座り続けると、血流が悪くなり、肩こりや腰痛の原因となる。このような問題を解決するために、特許文献１に示されるような着座姿勢検出機能付き椅子が知られている。この着座姿勢検出機能付き椅子は、座面及び背もたれに接触センサを設け、座面や背もたれが接触状態に有るか否かを検出することにより、座面に座る人の着座姿勢を検出している。
【０００３】
しかしながら、このような着座姿勢検出機能付き椅子は、単純に、座面や背もたれに人が接触しているか否かを検出しているに過ぎないので、椅子に座る人の姿勢を正確に検出することができなかった。特に、人が左右どちらかに上半身を傾けて座っていたり、人が足を投げ出して座っていたりする等の悪い姿勢を検出することができなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７０５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題を解決し、座面に座る人の姿勢を正確に判定することができる姿勢判定装置及び姿勢判定機能付座席装置を提供することを目的になされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、座面に作用する下向き荷重を支える支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
荷重センサは、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、各支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、
距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、
距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、
前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
特定の範囲とは、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
特定の範囲とは、座面に座る人が指定した範囲であることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、
人が座る座面と、
前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、
前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、重心算出手段が、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出し、当該重心に基づき、姿勢判定手段が、座面に座る人の姿勢を判定するので、座面に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、荷重センサが、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出するので、より正確に、座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有するので、距離センサで測定した座面と当該座面に座る人の足との水平距離も、座面に座る人の床に平行な面上の重心の算出に用いるので、より正確に座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出するので、座面が単一の支柱される座席装置であっても、当該座席装置に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたので、座面に直接複数の支持脚が接続している座席装置に座る人の姿勢を正確に判定することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実に判定することが可能となる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、前記範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実且つ正確に判定することが可能となる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、座面に座る人が、良い姿勢であるか否かの範囲を指定するので、座面に座る人が良い姿勢とする範囲の個人差を解消することが可能となる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定するので、座面に座る人の姿勢を、確実に判定することが可能となる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、姿勢判定手段が、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定するので、座面に座る人に、同じ姿勢であることを報知することにより、肩こりや腰痛となる旨の警告をすることが可能となる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、人が座る座面と、前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段とを有することを特徴とする。
このため、座面に座る人の姿勢を正確に判定することができる座席装置を提供することが可能となる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有するので、距離センサで測定した座面と当該座面に座る人の足との水平距離も、座面に座る人の床に平行な面上の重心の算出に用いるので、より正確に座面に座る人の姿勢を判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（姿勢判定装置、姿勢判定機能付座席装置の概要）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の姿勢判定機能付座席装置１００の全体図である。本発明の姿勢判定機能付座席装置１００は、座席装置本体１と、姿勢判定装置５０とから構成されている。また、本発明の姿勢判定装置５０は、単一の姿勢判定ユニット１０と、複数の荷重センサユニット２０と、単一又は複数の距離センサユニット３０とから構成されている。
【００３１】
座席装置本体１は、座面１ａと、この座面１ａから下方に延設された複数の支持脚１ｂと、座面１ａの後端から上方に突出する背もたれ１ｄを有している。なお、背もたれ１ｄは、本発明において、必ずしも必須ではない。人が座面１ａに座った場合には、座面１ａに作用する下向きの荷重を、支持脚１ｂが支えるようになっている。図１に示される実施形態では、４本の支持脚１ｂが、座面１ａの四隅から下方に延設されている。つまり、座面１ａに、直接、複数の支持脚１ｂが接続している。
【００３２】
各支持脚１ｂには、荷重センサユニット２０が取り付けられている。また、支持脚１ｂには、距離センサユニット３０が取り付けられている。図１に示される実施形態では、距離センサユニット３０は、前側の２本の支持脚１ｂの前方に取り付けられている。なお、距離センサユニット３０を、支持脚１ｂの代わりに、座面１ａに取り付けても差し支えない。
【００３３】
（姿勢判定装置のブロック図）
図２に本発明の姿勢判定装置５０のブロック図を示す。荷重センサユニット２０は、荷重センサ２１、インターフェース２２、出力部２３とから構成されている。荷重センサ２１は、ロードセル等であり、取り付けられた物体に作用する荷重を測定するセンサである。荷重センサ２１は、支持脚１ｂに取り付けられ、支持脚１ｂに作用する下向き荷重を測定し、「荷重情報」を生成する。インターフェース２２は、荷重センサ２１と接続している。インターフェース２２は、荷重センサ２１が生成した「荷重情報」の物理的・論理的な形式を変換し、出力部２３に引き渡す。出力部２３は、インターフェース２２から引き渡された「荷重情報」を、一定期間（例えば５秒）をおいて、後述する姿勢判定ユニット１０の入力部１４に出力する。なお、出力部２３と入力部１４の伝送形式には、有線及び無線の各種伝送形式が含まれる。
【００３４】
距離センサユニット３０は、距離センサ３１、インターフェース３２、出力部３３とから構成されている。距離センサ３１は、距離センサ３１と座面１ａに座る人の足の水平距離を測定し、「距離情報」を生成する。距離センサ３１には、光学式、赤外線式が含まれる。インターフェース３２は、距離センサ３１と接続している。インターフェース３２は、距離センサ３１が生成した「距離情報」の物理的・論理的な形式を変換し、出力部３３に引き渡す。出力部３３は、インターフェース３２から引き渡された「距離情報」を後述する、姿勢判定ユニット１０の入力部１４に出力する。なお、出力部３３と入力部１４の伝送形式には、有線及び無線の各種伝送形式が含まれる。
【００３５】
姿勢判定ユニット１０は、座席装置本体１の近傍に配設されている。姿勢判定ユニット１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、入力部１４、インターフェース１５、報知手段１６、入力装置１７から構成されている。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、入力部１４、インターフェース１５、入力装置１７と接続している。
【００３６】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略）１１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略）１３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１に読み込まれて実行されるプログラムや、ＣＰＵ１１が処理したデータを、その記録領域に一時的に記憶する。なお、ＲＡＭ１２の記憶領域には、入力部１４に入力された「荷重情報」や「距離情報」が保存される。
【００３７】
ＲＯＭ１３には、姿勢判定ユニット１０を制御する各種プログラムやパラメータが記憶されている。当該各種プログラムが、ＣＰＵ１１で処理されることにより、姿勢判定ユニット１０の各種機能を実現している。ＲＯＭ１３には、重心算出手段１３ａと姿勢判定手段１３ｂが記憶されている。
【００３８】
重心算出手段１３ａは、各支持脚１ｂの荷重センサ２１が生成した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の重心を算出する手段である。
【００３９】
姿勢判定手段１３ｂは、重心算出手段１３ａが算出した、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の重心や、距離センサ３１が生成した「距離情報」から、座面１ａに座る人の姿勢を判定し、「姿勢判定結果情報」を生成する手段である。
【００４０】
入力部１４は、荷重センサユニット２０の出力部２３から出力される「荷重情報」や、距離センサユニット３０の出力部３３から出力される「距離情報」を取得し、ＣＰＵ１１に引き渡す装置である。
【００４１】
インターフェース１５は、姿勢判定手段１３ｂが生成する「姿勢判定結果情報」の物理的・論理的な形式を変換し、報知手段１６に出力する装置である。
【００４２】
報知手段１６は、姿勢判定手段１３ｂが判定した結果を、座面１ａに座る人に報知する手段である。報知手段１６は、例えば、ＬＥＤ、モニター、スピーカー等が用いられる。
【００４３】
入力装置１７は、ユーザが操作することにより、姿勢判定装置５０の各種設定変更を行うための装置である。
【００４４】
（第１の実施形態の姿勢判定処理）
次に、図３を参照して、図１や図２に示した構成の姿勢判定装置５０の動作について説明をする。図３は第１の実施形態の姿勢判定処理のフロー図である。姿勢判定装置５０に電源が投入され、姿勢判定処理が開始すると、Ｓ１０１「初期化」の処理に進む。
【００４５】
Ｓ１０１「初期化」の処理において、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２の記憶領域をクリアにする等の初期化処理を行う。また、Ｓ１０１の処理で、重心算出手段１３ａは、荷重センサ２１に作用する下向き荷重の校正を行う。具体的には、重心算出手段１３ａは、座面１ａに人が座っていない状態を、荷重センサ２１に作用する下向き荷重が０ｋｇであると設定する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２「すべてのカウント値をクリア」の処理に進む。
【００４６】
Ｓ１０２「すべてのカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「カウント値」をクリアする。この「カウント値」は、後述するように、姿勢判定手段１３ｂが、座面１ａに座る人の姿勢の良い又は悪いと判断した場合にカウントされる値であり、「正しい姿勢のカウント値」、「仮の重心不良のカウント値」である。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３「荷重情報取得」の処理に進む。
【００４７】
Ｓ１０３「荷重情報取得」の処理において、重心算出手段１３ａは、荷重センサユニット２０の出力部２３から入力部１４に入力されＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「荷重情報」を取得する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４「仮の重心位置算出」の処理に進む。
【００４８】
Ｓ１０４「仮の重心位置算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、ＲＡＭ１２の記憶領域から取得した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の「仮の重心位置」を算出する。図４に重心位置の算出方法の説明図を示す。図４に示される実施形態では、座面１ａは、長方形状であり、支持脚１ｂは、座面１ａの四隅から下方に延出している。
座面１ａの幅方向（Ｘ方向）・前後方向（Ｙ方向）のそれぞれ中央を座面原点０とする。
座面１ａの前方左側の支持脚１ｂから時計回りに、それぞれの支持脚１ｂを、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
Ａ〜Ｂそれぞれの支持脚１ｂに取り付けられた荷重センサ２１の、座標原点０に対する座標を、（Ｘａ、Ｙａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ）、（Ｘｄ、Ｙｄ）とする。
Ａ〜Ｂそれぞれの支持脚１ｂに取り付けられた荷重センサ２１が測定する下向き荷重を、Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄとする。
「仮の重心位置」の座標（ｘｔ、ｙｔ）は、以下の式となる。
ｘｔ＝（Ｆａ×Ｘａ＋Ｆｂ×Ｘｂ＋Ｆｃ×Ｘｃ＋Ｆｄ×Ｘｄ）／（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ）…（式１）
ｙｔ＝（Ｆａ×Ｙａ＋Ｆｂ×Ｙｂ＋Ｆｃ×Ｙｃ＋Ｆｄ×Ｙｄ）／（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ）…（式２）
Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断に進む。
【００４９】
Ｓ１０５「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ１０４の処理で算出した「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にある否かを判断する。図４に示される実施形態では、「指定範囲」を以下の条件に設定している。
座面１ａのｘ方向（幅方向）に関しては、原点から座面１ａの幅方向所定の幅の範囲α（例えば１０％）…（条件１）
座面１ａのｙ方向（前後方向）に関しては、原点から座面１ａの前後方向所定の幅の範囲β（例えば１０％）…（条件２）
「仮の重心位置」が、上記（条件１）及び（条件２）の両方を満たす場合に、「指定範囲」にあると判断される。なお、「指定範囲」は任意に設定することができる。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ１０６「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ１１１「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００５０】
Ｓ１０６「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ１６０の処理が終了すると、Ｓ１０７「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００５１】
Ｓ１０７「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」に１カウントする。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８「それぞれのカウント値がそれぞれに設定値以上？」の判断に進む。
【００５２】
Ｓ１１１「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ１１１の処理が終了すると、Ｓ１１２「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００５３】
Ｓ１１２「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ１１２の処理が終了すると、Ｓ１０８の処理に進む。
【００５４】
Ｓ１０８「それぞれのカウント値がそれぞれに設定値以上？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上であるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、Ｓ１０９「姿勢状態を報知」の処理に進む。一方で、勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」又は「仮の重心位置不良のカウント値」が、それぞれ予め設定されている「設定値」以上でないと判断した場合には、Ｓ１０３の処理に戻る。
【００５５】
Ｓ１０９「姿勢状態を報知」の処理において、報知手段１６は、Ｓ１０８の判断結果を、座面１ａに座る人に報知する。なお、Ｓ１０８の処理において、姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「正しい姿勢」と判定し、「正しい姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置不良のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「悪い姿勢」と判定し、「悪い姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。Ｓ１０９の処理が終了すると、Ｓ１０２の処理に戻る。
【００５６】
（第２の実施形態の姿勢判定処理）
次に、図５を参照して、図１や図２に示した構成の姿勢判定装置５０の動作について説明をする。図５は第２の実施形態の姿勢判定処理のフロー図である。姿勢判定装置５０に電源が投入され、姿勢判定処理が開始すると、Ｓ２０１「初期設定」の処理に進む。
【００５７】
Ｓ２０１「初期設定」の処理において、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２の記憶領域をクリアにする等の初期化処理を行う。また、Ｓ２０１の処理で、重心算出手段１３ａは、荷重センサ２１に作用する下向き荷重の校正を行う。具体的には、重心算出手段１３ａは、座面１ａに人が座っていない状態を、荷重センサ２１に作用する下向き荷重が０ｋｇであると設定する。更に、Ｓ２０１の処理で、座面１ａに座る人の体重Ｈが設定される。具体的には、座面１ａに人が座った状態で、当該人が足を床面から上げると、当該人の体重Ｈが各荷重センサ２１に作用するので、各荷重センサ２１が測定する下向き荷重を合計すると、座面１ａに座る人の体重Ｈが算出され、当該体重がＲＡＭ１２の記憶領域に保存される。或いは、座面１ａに座る人が、入力装置１７を操作することにより直接自分の体重Ｈを入力することにしても差し支えない。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２「すべてのカウント値をクリア」の処理に進む。
【００５８】
Ｓ２０２「すべてのカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３「距離センサデータ取得」の処理に進む。
【００５９】
Ｓ２０３「距離情報取得」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、距離センサユニット３０の出力部３３から入力部１４に入力され、ＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「距離情報」を取得する。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４「足がある？」の判断に進む。
【００６０】
Ｓ２０４「足がある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ２０３の処理で取得した「距離情報」に基づき、座面１ａに座る人の足５００があるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂは、前記「距離情報」から、距離センサ３１と距離センサ３１が測定する対象物の距離を算出し、当該距離が所定の範囲内にあると判断した場合には、座面１ａに座る人の足５００があると判断し、Ｓ２０５「足不検出のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂは、前記「距離情報」に基づき、前記「距離情報」から、距離センサ３１と距離センサ３１が測定する対象物の距離を算出し、当該距離が所定の範囲内にないと判断した場合には、座面１ａに座る人の足５００がないと判断し、Ｓ２２１「足不検出のカウント値以外のカウント値をクリア」の処理に進む。なお、座面１ａに座る人の足５００がない場合とは、例えば、人が座面１ａ上にあぐらをかいていて、足５００を床面に付けていないような、大変姿勢の悪い場合である。
【００６１】
Ｓ２２１「足不検出のカウント値以外のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」以外の「カウント値」である、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２１の処理が終了すると、Ｓ２２２「足不検出のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００６２】
Ｓ２２２「足不検出のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」を１カウントする。Ｓ２２２の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００６３】
Ｓ２０５「足不検出のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」をクリアする。Ｓ２０５の処理が終了すると、Ｓ２０６「荷重情報取得」の処理に進む。
【００６４】
Ｓ２０６「荷重情報取得」の処理において、重心算出手段１３ａは、荷重センサユニット２０の出力部２３から入力部１４に入力されＲＡＭ１２の記憶領域に保存された「荷重情報」を取得する。Ｓ２０６の処理が終了すると、Ｓ２０７「仮の重心位置算出」の処理に進む。
【００６５】
Ｓ２０７「仮の重心位置算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、ＲＡＭ１２の記憶領域から取得した「荷重情報」に基づき、座面１ａに座る人の床に平行な面上（水平方向）の「仮の重心位置」を算出する。なお、重心算出手段１３ａが、「仮の重心位置」を算出する方法は、第１の実施形態と同一である。Ｓ２０７の処理が終了すると、Ｓ２０８「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断に進む。
【００６６】
Ｓ２０８「仮の重心位置が指定範囲にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置」が、座面１ａ上の「指定範囲」にあるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあるか否かを判断する方法は、第１の実施形態と同一である。姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が座面１ａ上の「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ２０９「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「仮の重心位置」が、座面１ａ上の「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ２２３「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００６７】
Ｓ２２３「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２３の処理が終了すると、Ｓ２２４「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００６８】
Ｓ２２４「仮の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２４の処理が終了すると、Ｓ２１６の処理に進む。
【００６９】
Ｓ２０９「仮の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ２０９の処理が終了すると、Ｓ２１１「足と座面原点との距離を算出」の処理に進む。
【００７０】
Ｓ２１１「足と座面原点との距離を算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、座面１ａに座る人の足５００と、座面原点０（図４に示す）との、Ｙ方向の距離を算出する。なお、距離センサ３１と座面原点０とのＹ方向距離γは予め分かっているので、距離センサ３１が測定した距離δと距離センサ３１と座面原点０とのＹ方向距離γを足し合わせると、座面１ａに座る人の足５００と、座面原点０とのＹ方向の距離εを算出することができる。図４に示される実施形態では、距離センサユニット３０は、座面１ａの前端の２つの支持脚１ｂ（Ａ、Ｂ）それぞれに取り付けられているので、座面１ａに座る人のそれぞれの足５００と、座面原点０との距離εが算出される。Ｓ２１１の処理が終了すると、Ｓ２１２「実の重心位置を算出」の処理に進む。
【００７１】
Ｓ２１２「実の重心位置を算出」の処理において、重心算出手段１３ａは、座面１ａに座る人の「実の重心位置」を算出する。以下図４を用いて、「実の重心位置」の算出方法について説明する。
全支持脚１ｂ（Ａ〜Ｄ）に作用する下向きの荷重の合計Ｆｔは以下の式で算出される。
Ｆｔ＝Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆｄ…（式３）
すると、座面１ａに座る人の両足の質量の合計値Ｆｌは以下の式で算出される。
Ｆｌ＝Ｈ―Ｆｔ…（式４）
なお、Ｈは、Ｓ２０１の処理で設定された、座面１ａに座る人の体重である。
Ｓ２１１の処理で算出された、座面１ａに座る人のそれぞれの足５００と、座面原点０との、Ｙ方向の距離εの平均値を距離Ｌとする。
「実の重心位置」の座標（ｘ、ｙ）は、以下の式となる。なお、（ｘｔ、ｘｔ）は、「仮の重心位置」である。
ｘ＝（Ｆｔ×ｘｔ）／（Ｆｔ＋Ｆｌ）…（式６）
ｙ＝（Ｆｔ×ｙｔ−Ｆｌ×Ｌ）／（Ｆｔ＋Ｆｌ）…（式７）
Ｓ２１２の処理が終了すると、Ｓ２１３「実の重心位置が指定範囲内にある？」の判断に進む。
【００７２】
Ｓ２１３「実の重心位置が指定範囲内にある？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、Ｓ２１２の処理で算出した「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にあるか否かを判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にあると判断した場合には、Ｓ２１４「実の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理に進む。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「実の重心位置」が、座面１ａの「指定範囲」にないと判断した場合には、Ｓ２２５「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理に進む。
【００７３】
Ｓ２２５「正しい姿勢のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」をクリアする。Ｓ２２５の処理が終了すると、Ｓ２２６「実の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００７４】
Ｓ２２６「実の重心位置不良のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「実の重心位置不良のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２６の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００７５】
Ｓ２１４「実の重心位置不良のカウント値をクリア」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「実の重心位置不良のカウント値」をクリアする。Ｓ２１４の処理が終了すると、Ｓ２１５「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理に進む。
【００７６】
Ｓ２１５「正しい姿勢のカウント値にカウント」の処理において、姿勢判定手段１３ｂは、「正しい姿勢のカウント値」に１カウントする。Ｓ２２６の処理が終了すると、Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断に進む。
【００７７】
Ｓ２１６「それぞれのカウント値が設定値以上？」の判断において、姿勢判定手段１３ｂは、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、それぞれ予め設定されている「設定値」以上か否を判断する。姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、それぞれ予め設定されている「設定値」よりも小さいと判断した場合には、Ｓ２０３の処理に戻る。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」、「正しい姿勢のカウント値」のいずれかが、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、Ｓ２１７「姿勢状態を報知」の処理に進む。
【００７８】
Ｓ２１７「姿勢状態を報知」の処理において、報知手段１６は、Ｓ２１６の判断結果を、座面１ａに座る人に報知する。なお、Ｓ２１６の処理において、姿勢判定手段１３ｂが、「正しい姿勢のカウント値」が、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「正しい姿勢」と判定し、「正しい姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。一方で、姿勢判定手段１３ｂが、「足不検出のカウント値」、「仮の重心位置不良のカウント値」、「実の重心位置不良のカウント値」のいずれかが、予め設定されている「設定値」以上であると判断した場合には、「悪い姿勢」と判定し、「悪い姿勢」の「姿勢判定結果情報」を生成し、報知手段に出力する。Ｓ２１７の処理が終了すると、Ｓ２０２の処理に戻る。
【００７９】
（座面上の指定範囲設定の実施形態）
図６にユーザが、姿勢の良否を判断するための「指定範囲」を指定する実施形態の説明図を示し、以下、当該実施形態について説明をする。この実施形態では、第１の実施形態のＳ１０１「初期化」又は第２の実施形態のＳ２０１「初期設定」の処理において、ユーザが「指定範囲」を指定する。具体的には、Ｓ１０１又はＳ２０１の処理において、ユーザが正しい姿勢で座面１ａに座り、荷重センサ２１が測定した荷重に基づき、重心算出手段１３ａが「仮の重心位置」又は「実の重心位置」ρを算出する。そして、「仮の重心位置」又は「実の重心位置」ρを中心に、幅方向所定範囲σ、前後方向所定範囲τを「指定範囲」とする。前記、幅方向所定範囲σ、前後方向所定範囲τは、任意に設定することができる。このように設定された「指定範囲」により、第１の実施形態のＳ１０５の処理又は第２の実施形態のＳ２０８、Ｓ２１３の処理で、座面１ａに座る人の姿勢の良否が判断される。
【００８０】
（座席装置本体の別例）
図７に座席装置本体の別例の説明図を示し、この座席装置本体２を用いた実施形態について以下説明をする。図７に示される座席装置本体２は、座面２ａが、座面２ａの略中央から下方に延出した単一の支柱２ｃで支持され、この支柱２ｃの下端に接続し、放射状に延出する複数の支持脚２ｂで、座面２ａに作用する下向き荷重を支える構成となっている。
【００８１】
荷重センサユニット２０は、各支持脚２ｂに取り付けられている。この各支持脚２ｂに取り付けられた荷重センサ２１が測定した「荷重情報」に基づき、重心算出手段１３ａが「仮の重心」を算出する。心算出手段１３ａが「仮の重心」を算出する方法は、第１の実施形態や第２の実施形態と同一である。なお、座面２ａに対して、支軸２ｃが回転する座席装置本体２では、座席装置本体２に、座面２ａに対する支軸２ｃの回転角度を検出するジャイロセンサを設け、このジャイロセンサが検出した、座面２ａに対する支軸２ｃの回転角度に基づき、重心算出手段１３ａが、各支持脚２ｂに取り付けられた荷重センサ２１の、座面原点に対する座標を算出し、座面２ａに座る人の「仮の重心」を算出する。
【００８２】
距離センサユニット３０は、支柱２ｃに回転自在に取り付けられ、支軸２ｃを中心に回転するようになっている。座面原点０と座面２ａに座る人の足５００の距離の測定方法について、図８を参照しつつ説明する。図８において、座面２ａの支柱２ｃで支持されている部分を、座面変転０とする。座席装置本体２には、座面２ａに対する距離センサユニット３０の回転角度を検出するジャイロセンサが設けられている。座面中心０と距離センサ３１までの距離をκとする。距離センサ３１が最も近い距離ηの対象物を検出した場合に、当該対象物を座面２ａに座る人の足５００とし、この時に前記ジャイロセンサが検出した、座面２ａ前方に対する距離センサ３１の回転角度をθとすると、座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向（前後方向）距離λは、以下の式で算出される。
λ＝（η＋κ）×ｃｏｓθ…（式８）
重心算出手段１３ｂは、座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向距離λを算出し、座面２ａに座る人の「実の重心」を算出する。重心算出手段１３ａが、座面２ａに座る人の「実の重心」を算出する方法は、第２の実施形態と同一である。
なお、距離センサユニット３０を、支柱２ｃに、角度θを決めて固定し、上式８で座面原点０から座面２ａに座る人の足５００までのｙ方向（前後方向）距離λを算出することにしても差し支えない。
【００８３】
（姿勢判定方法の別例）
図９を参照しつつ、姿勢判定手段１３ｂの姿勢判定方法の別例を説明する。図９に示される曲線は、「仮の重心」又は「実の重心」の、ｘ方向（幅方向）又はｙ方向（前後方向）の変化量を示す。この実施形態では、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１分）以上、特定範囲に無い場合には、座面１ａ、２ａに座る人の姿勢が悪いと判定する。そして、報知手段１６は、座面１ａ、２ａに座る人に、姿勢が悪いと報知する。なお、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１分）以上、特定範囲にあると判断した場合には、座面１ａ、２ａに座る人の姿勢が良いと判定しても差し支えない。
【００８４】
また、姿勢判定手段１３ｂは、「仮の重心」又は「実の重心」が、所定時間（例えば１０分）以上、特定範囲に留まった場合には、座面１ａ、２ａに座る人がじっとしている時間が長く、同じ姿勢であると判定する。そして、報知手段１６は、座面１ａ、２ａに座る人に、じっとしている時間長く、同じ姿勢であると報知し、軽い運動を促す。
【００８５】
なお、椅子形状をした座席装置本体１、２に姿勢判定装置５０を取り付けた実施形態について本発明を説明したが、本発明の姿勢判定装置及び姿勢判定機能付座席装置は、この実施形態に限定されず、例えば、自動車等車両のシートやソファーベット等の座席装置に姿勢判定装置５０を取り付けた実施形態について本発明を適用可能なことは言うまでもない。
【００８６】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う姿勢判定装置や姿勢判定機能付座席装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態を示す姿勢判定機能付座席装置の説明図である。
【図２】姿勢判定装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態の姿勢判定処理フローの説明図である。
【図４】重心の算出方法の説明図である。
【図５】第２の実施形態の姿勢判定処理フローの説明図である。
【図６】ユーザが「指定範囲」を指定する実施形態の説明図である。
【図７】座席装置本体の別例の説明図である。
【図８】座面原点と座面に座る人の足の距離の測定方法の説明図である。
【図９】姿勢判定方法の別例の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 座席装置本体（第１の実施形態）
１ａ 座面（第１の実施形態）
１ｂ 支持脚（第１の実施形態）
１ｄ 背もたれ（第１の実施形態）
２ 座席装置本体（第２の実施形態）
２ａ 座面（第２の実施形態）
２ｂ 支持脚（第２の実施形態）
２ｃ 支柱（第２の実施形態）
２ｄ 背もたれ（第２の実施形態）
１０ 姿勢判定ユニット
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１３ａ 重心算出手段
１３ｂ 姿勢判定手段
１４ 入力部
１５ インターフェース
１６ 報知手段
１７ 入力装置
２０ 荷重センサユニット
２１ 荷重センサ
２２ インターフェース
２３ 出力部
３０ 距離センサユニット
３１ 荷重センサ
３２ インターフェース
３３ 出力部
５０ 姿勢判定装置
１００ 姿勢判定機能付座席装置
２００ 姿勢判定機能付座席装置（別例）
５００ 座面に座る人の足
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座面に作用する下向き荷重を支える支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする姿勢判定装置。
【請求項２】
荷重センサは、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１に記載の姿勢判定装置。
【請求項３】
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、各支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の姿勢判定装置。
【請求項４】
座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、
距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、
距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出することを特徴とする請求項３に記載の姿勢判定装置。
【請求項５】
座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、
前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたことを特徴とする請求項３に記載の姿勢判定装置。
【請求項６】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項７】
特定の範囲とは、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の姿勢判定装置。
【請求項８】
特定の範囲とは、座面に座る人が指定した範囲であることを特徴とする請求項６に記載の姿勢判定装置。
【請求項９】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項１０】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項１１】
人が座る座面と、
前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、
前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする姿勢判定機能付座席装置。
【請求項１２】
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１１に記載の姿勢判定機能付座席装置。
【請求項１】
座面に作用する下向き荷重を支える支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする姿勢判定装置。
【請求項２】
荷重センサは、座面に作用する下向き荷重を支える全ての支持脚に取り付けられ、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、全ての支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１に記載の姿勢判定装置。
【請求項３】
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、各荷重センサが測定した、各支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の姿勢判定装置。
【請求項４】
座面は単一の支柱で支持され、当該支柱に接続する複数の支持脚で、座面に作用する下向き荷重を支える構成において、
距離センサは、前記支柱に回転自在に取り付けられ、
距離センサの前記支柱に対する回転角度及び、距離センサが測定する座面に座る人の足との距離に基づいて、座面と当該座面に座る人の足との水平距離を算出することを特徴とする請求項３に記載の姿勢判定装置。
【請求項５】
座面に、直接複数の支持脚が接続している構成において、
前記支持脚の前方に距離センサを取り付けたことを特徴とする請求項３に記載の姿勢判定装置。
【請求項６】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、特定の範囲にあると判定した場合に、良い姿勢と判定し、前記重心が、特定の範囲にないと判定した場合に、悪い姿勢と判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項７】
特定の範囲とは、座面の前後方向中心から所定の幅の範囲で、且つ、座面の幅方向中心から所定の幅の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の姿勢判定装置。
【請求項８】
特定の範囲とは、座面に座る人が指定した範囲であることを特徴とする請求項６に記載の姿勢判定装置。
【請求項９】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、特定の範囲にある又は無いと判定した場合に、座面に座る人の姿勢を判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項１０】
姿勢判定手段は、重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心が、所定時間以上、所定範囲内に留まった場合に、座面に座る人が同じ姿勢であると判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の姿勢判定装置。
【請求項１１】
人が座る座面と、
前記座面に作用する下向き荷重を支える支持脚と、
前記支持脚に取り付けられ、当該支持脚に作用する下向き荷重を測定する荷重センサと、
前記荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重に基づき、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出する重心算出手段と、
前記重心算出手段が算出した座面に座る人の床に平行な面上の重心から、座面に座る人の姿勢を判定する姿勢判定手段と、
前記姿勢判定手段が判定した結果を報知する報知手段と、
を有することを特徴とする姿勢判定機能付座席装置。
【請求項１２】
座面と当該座面に座る人の足との水平距離を測定する距離センサを有し、
重心算出手段は、荷重センサが測定した、支持脚に作用する下向き荷重及び、前記距離センサが測定した、座面と当該座面に座る人の足との水平距離から、座面に座る人の床に平行な面上の重心を算出することを特徴とする請求項１１に記載の姿勢判定機能付座席装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８２１６５（Ｐ２０１０−８２１６５Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５４４２１（Ｐ２００８−２５４４２１）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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