Приспособление для обнаружения биологических сигналов
Изобретение относится к приспособлениям, используемым для оценки состояния человека с помощью снятия биологических сигналов с верхней части тела человека. Приспособление включает в себя элемент подушки для поддержания спины и элемент базовой подушки объединенные в одно целое при помощи мешкообразного элемента; элемент сенсорного приспособления, снимающего биологические сигналы со спины сидящего человека; элемент для поддержания таза/поясничной области, который амортизирует движения таза и уменьшает нагрузку на элемент подушки для поддержания спины. Приспособление позволяет получить точную информацию о состоянии человека, за счет расположения сенсорного приспособления позади элемента подушки для поддержания спины и исключения влияния дыхания и движений тела на снимаемые биологические сигналы. 9 з.п. ф-лы, 25 ил., 7 пр.
Область техники
[0001] Настоящее изобретение поддерживает человеческое тело и относится к приспособлению для обнаружения биологических сигналов, которое является предпочтительным для снятия биологических сигналов с верхней части тела человека, используемых для оценки состояния человека.
Уровень техники
[0002] В последние годы наблюдение за биологическим состоянием водителя во время вождения привлекает внимание как мера предотвращения дорожных происшествий. Настоящий заявитель в патентных документах 1-3 раскрывает метод определения явления, предвещающего засыпание, посредством анализа пульсовых волн, снятых с ягодиц при помощи сенсоров давления, размещенных в подушке сиденья.
[0003] Более конкретно, целью является максимальное и минимальное значение волнообразной кривой временного ряда пульсовых волн, каждое из которых находится при помощи сглаживающего фильтра Савицкого-Голея. Далее, выделяя каждые 5 секунд минимальное и максимальное значения, определяется среднее значение каждого из них. Квадрат разницы найденных средних значений максимумов и минимумов принимается за показатель силы. Этот показатель силы каждые 5 секунд фиксируется, формируя волнообразную кривую временного ряда показателя силы. Чтобы считать глобальные изменения показателя силы с этой волнообразной кривой временного ряда для определенного временного интервала Tw (180 сек.), методом наименьших квадратов определяют угловой коэффициент показателя силы. Далее во время перекрытия Tl (162 сек.) такие же подсчеты производятся для следующего временного интервала Tw, и результаты фиксируются. Эти подсчеты (подсчеты смещения) повторяются поочередно, чтобы получить волнообразную кривую временного ряда углового коэффициента показателя силы. С другой стороны, применив нелинейный анализ волнообразной кривой временного ряда пульсовой волны, находится максимальный показатель Ляпунова, и, как описано выше, при помощи сглаживающего фильтра ищется максимальное значение, после чего при помощи подсчетов смещения получается волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента максимального показателя Ляпунова.
[0004] Также, если волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента показателя силы и волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента максимального показателя Ляпунова находятся в противофазе, и при этом если на волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента показателя силы появляются волнообразные кривые волн с низкой частотой и большой амплитудой, то такие волнообразные кривые считаются характерным сигналом, предвещающим засыпание. Точку сокращения амплитуды после этого определяют как точку засыпания.
[0005] Кроме того, в патентном документе 4 раскрывается система анализа биологического состояния человека, в которой предусмотрен мешок с воздухом (воздушная камера) со вставленным внутрь трехмерным объемным трикотажем. Эта воздушная камера размещается в части, на которую человек опирается спиной, после чего проводятся измерения колебаний давления воздуха внутри этой камеры, и по данным временных рядов, составленных из полученной информации о колебаниях давления, обнаруживаются биологические сигналы человека. Кроме того, в непатентных документах 1 и 2 также сообщается об экспериментах по обнаружению биологических сигналов человека при помощи сенсора воздушной камеры, размещенного так, чтобы он прилегал к подвздошно-реберной мышце поясницы. Колебания давления воздуха в этой воздушной подушке происходят от вибраций нисходящей аорты в связи с биением сердца, и по сравнению с использованием пульсовых волн ягодиц, как описано в патентных документах 1 и 2, этот метод позволяет улавливать изменения состояния, более релевантные биению сердца.
Документы о предшествующем уровне техники
Патентные документы
[0006] Патентный документ 1: Бюллетень нерассмотренных патентных заявок №2004-344612
Патентный документ 2: Бюллетень нерассмотренных патентных заявок №2004-344613
Патентный документ 3: Бюллетень WO2005/092193A1
Патентный документ 4: Бюллетень нерассмотренных патентных заявок №2007-90032
Непатентные документы
[0007] Непатентный документ 1: «Оригинал - Разработка методов измерения явлений, предвещающих засыпание с использованием данных плетизмограммы кончика пальца» Фудзита Эцунори (и другие 8 авторов), Эргономика, Том 41, № 4 (2005).
Непатентный документ 2: «Практическое использование сигналов колебания биологических организмов, измеренных неинвазивными сенсорами для прогнозирования усталости и засыпания», Отиай Наоки (и другие 6 авторов), 39-ый съезд Японского общества эргономики, Съезд регионального отделения Тюгоку-Сикоку, Сборник докладов, изданный 25 ноября 2006 г., издательство - Японское общество эргономики Канцелярия регионального отделения Тюгоку-Сикоку.
Непатентный документ 3: «Опытный экземпляр автомобильного сиденья с функцией неинвазивной индикации биологических сигналов», Маэда Синъитиро (и другие 4 автора), 39-ый съезд Японского общества эргономики, Съезд регионального отделения Тюгоку-Сикоку, Сборник докладов, изданный 25 ноября 2006 г., издательство - Японское общество эргономики Канцелярия регионального отделения Тюгоку-Сикоку.
Сущность изобретения
Задачи изобретения
[0008] Техника в патентных документах 1-4 и непатентных документах 1-3 предполагает, что, если, как указано выше, волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента показателя силы и волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента максимального показателя Ляпунова находятся в противофазе, и при этом если на волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента показателя силы появляются волнообразные кривые волн с низкой частотой и большой амплитудой, то этот момент воспринимается как явление предвещающее засыпание.
[0009] Кроме того, настоящий заявитель в заявке на патент 2009-237802 предлагает также следующую технику. А именно: техника предполагает использование волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента частоты и волнообразной кривой временного ряда колебаний частоты, которые находятся из волнообразной кривой временного ряда частоты, которая, в свою очередь, находится из волнообразной кривой временного ряда биологических сигналов, полученных методом измерения биологических сигналов. Технология позволяет оценить состояние человека по совокупности различных факторов, в частности по положительным и отрицательным значениям волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента частоты, по положительным и отрицательным значениям волнообразной кривой интегралов волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента частоты, по возникновению противофазы при накладывании волнообразной кривой временного ряда углового коэффициента частоты и волнообразной кривой временного ряда колебания частоты (возникновение противофазы предвещает засыпание).
[0010] Настоящий заявитель, как описано выше, предлагает технику для получения информации о состоянии человека при помощи биологических сигналов, однако запрос на технику, которая позволит получить более точную информацию о состоянии человека, всегда остается актуальным. Для этого необходима не только работа над алгоритмом анализа биологических сигналов, но и получение как можно более точных биологических сигналов. Кроме того, вышеописанная техника реализуется посредством внедрения воздушной камеры и прочего в отделение спинки конструкции сиденья для получения биологических сигналов. А именно: используется конструкция сиденья специального типа, предназначенная для получения биологических сигналов, что делает ее мало универсальной. Поэтому был запрос на новые предложения по приспособлению для обнаружения биологических сигналов, которое бы позволило обнаруживать биологические сигналы, будучи просто помещенным на обычные конструкции сидений и прочие существующие приспособления для поддержания человеческого тела, которые не имеют функции обнаружения биологических сигналов. Настоящее изобретение соответствует указанным задачам.
Средства для решения задач
[0011] Для решения вышеописанных задач в приспособлении для обнаружения биологических сигналов настоящего изобретения есть следующие особенности. Настоящее приспособление имеет: элемент подушки для поддержания спины; базовый элемент подушки, размещаемый позади вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины; мешкообразный элемент, который покрывает внешнюю поверхность вышеописанного базового элемента подушки и своими боковыми краями прикреплен к боковым краям вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины, а также внутренняя часть которого служит для поддержки вышеупомянутого базового элемента подушки; часть сенсорного приспособления, снимающий биологические сигналы со спины сидящего человека и размещенный в промежутке между вышеупомянутым элементом подушки, для поддержания спины и вышеупомянутым базовым элементом подушки; элемент для поддержания таза/поясничной области, который амортизирует движения таза, вызванные дыханием и движениями тела, уменьшает нагрузку, оказываемую на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины, служит для создания зазора между вышеупомянутым элементом подушки для поддержания спины и вышеупомянутым базовым элементом подушки для размещения вышеупомянутой части сенсорного приспособления, отклонен в переднюю сторону вышеописанного элемента подушки для поддержания спины, размещен на задней стороне вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины на некотором расстоянии под вышеупомянутой частью сенсорного приспособления. Настоящее приспособление фиксируется натяжением на спинку приспособления для поддержания человеческого тела.
При помощи элемента ремней, которые выходят наружу из упомянутого элемента подушки для поддержания спины, приспособление можно фиксировать натяжением на отделение для поддержания спины вышеупомянутого приспособления для поддержания человеческого тела. Предпочтительно, чтобы соотношение распределения нагрузки в вышеупомянутом элементе для поддержания таза/поясничной области было равно или выше 50% от общей нагрузки, которая оказывается сидящим человеком на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины. Предпочтительно, чтобы соотношение распределения нагрузки относительно полной нагрузки, которая оказывается сидящим человеком на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины, для промежуточной зоны, где размещена вышеупомянутая часть сенсорного приспособления, было установлено на уровне 20% и ниже, а для зоны поддержания таза/поясничной области, где размещен вышеупомянутый элемент для поддержания таза/поясничной области, и зоны для поддержания лопаток, взятых вместе, было установлено на 80% и выше. Предпочтительно, чтобы линии передней поверхности вышеупомянутого элемента для поддержания таза/поясничной области, по мере приближения к верхнему краю отходили от линий спины человека, который является объектом поддерживания, и при этом, чтобы угол между линиями передней поверхности и линиями спины человека, который является объектом поддерживания, был установлен в промежутке 5-45 градусов. Предпочтительно, чтобы вышеупомянутый базовый элемент подушки, а также вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины, были выполнены из трехмерного объемного трикотажа.
Предпочтительно, чтобы вышеупомянутая часть сенсорного приспособления имел: стержневые прокладки установленной толщины со сквозными отверстиями установленной площади; прокладки-распорки, которые размещаются в отверстиях, проделанных в вышеупомянутой стержневой прокладке; сенсоры, которые размещаются в вышеупомянутых отверстиях вместе с вышеупомянутыми прокладками-распорками; переднюю и заднюю пленку, которые покрывают вышеупомянутые прокладку-распорку и сенсор, размещенные в вышеупомянутом отверстии, а также которые наслаиваются на переднюю и заднюю поверхность стержневой прокладки соответственно. Предпочтительно, чтобы вышеупомянутая стержневая прокладка была выполнена из пенопласта, а вышеупомянутая прокладка-распорка была выполнена из трехмерного объемного трикотажа.
Предпочтительно, чтобы вышеупомянутое приспособление для поддержания человеческого тела имело конструкцию сиденья, фиксировалось натягиванием на отделение для поддержания спины и имело вид накидки для сиденья, которая используется, будучи размещенной на конструкции сиденья. Также возможно создать интегрированную конструкцию сиденья, в которой задняя рама сиденья, находящаяся в отделении для поддержания спины конструкции сиденья, будет поддерживать вышеупомянутый базовый элемент подушки и элемент подушки для спины, между которыми будет установлена вышеупомянутая часть сенсорного приспособления.
Эффект изобретения
[0012] Настоящее изобретение имеет следующую конфигурацию: элемент подушки для поддержания спины, который как натягивающаяся конструкция одевается на отделение для поддержания спины приспособления для поддержания человеческого тела, и базовый элемент подушки, которые объединены в одно целое при помощи мешкообразного элемента. Кроме того, оно имеет трехслойную структуру, которая состоит из: элемента подушки для поддержания спины, базового элемента подушки и части сенсорного приспособления, которая размещается между ними. Под частью сенсорного приспособления находится элемент для поддержания таза/поясничной области, который отклоняет зону поддержания таза/поясничной области элемента для поддержания спины. Поскольку между элементом подушки для поддержания спины и базовым элементом подушки размещается часть сенсорного приспособления, то у всех элементов подушек возникает поверхностное натяжение. Вдобавок к этому они также устанавливаются посредством натягивания на отделение для поддержания спины приспособления для поддержания человеческого тела. Также, поскольку элемент для поддержания таза/поясничной области оказывает давление на элемент подушки для поддержания спины, то этот элемент для поддержания таза/поясничной области становится исходной точкой движения. Его предназначение поддерживать и служить опорой для осанки. Одновременно с амортизацией движений таза при дыхании и движениях тела опорное давление при сидении во многом приходится на элемент подушки для поддержания спины, а влияние опорного давления на базовый элемент подушки на задней части станет маленьким. Поскольку в промежуточной зоне, где размещена часть сенсорного приспособления, соотношение распределения нагрузки станет маленьким, антигравитационные мышцы переходят в расслабленное состояние. Соответственно, часть сенсорного приспособления, расположенная позади элемента подушки для поддержания спины, с высокой точностью может обнаруживать биологические сигналы. Также, поскольку элемент поддержания таза/поясничной зоне амортизирует движения при дыхании и движениях тела, то это дает возможность удобно снимать биологические сигналы, не содержащие частотной составляющей дыхания и движений тела, особенно пульсовые волны аорты (Aortic Pulse Wave (APW), то есть биологические сигналы, возникающие при вибрации предсердий, желудочков, аорты.
Также часть сенсорного приспособления находится между элементом подушки для поддержания спины и базовым элементом подушки и вместе с этим, поскольку базовый элемент подушки и часть сенсорного приспособления не прикреплены к элементу подушки для поддержания спины, а поддерживаются внутри мешкообразного элемента, то могут двигаться в верхнем и нижнем направлении (направление сдвига) вдоль отделения для поддержания спины устройства для поддержания человеческого тела. Соответственно, в приспособлении для поддержания человеческого тела (например, конструкции сиденья автомобиля) возможно амортизировать вибрации, передаваемые от отделения для поддержания седалищной области и одновременно с этим амортизировать вибрации, передаваемые от отделения для поддержания спины при помощи базового элемента подушки. То есть, поскольку настоящее изобретение имеет структуру, позволяющую снизить влияние внешних вибраций, то в этом значении в части сенсорного приспособления возможно обнаруживать пульсовые волны аорты спины с высокой точностью.
Кроме того, выполнив приспособление обнаружения биологических сигналов настоящего изобретения в виде накидки для сиденья, которая размещена на конструкции сиденья, независимо от типа конструкции сиденья, возможно точно обнаруживать биологические сигналы, всего лишь разместив его на конструкции сиденья. При этом есть большое преимущество в цене, поскольку это дешевле по сравнению с производством специализированных конструкций сидений.
Краткое описание чертежа
[0013] «Фиг. 1». На Фиг. 1 изображена накидка для сиденья, представляющая собой приспособление для обнаружения биологических сигналов первого варианта осуществления настоящего изобретения.
«Фиг. 2». На Фиг. 2 изображена вышеупомянутая накидка для сиденья, одетая на конструкцию сиденья.
«Фиг. 3». На Фиг. 3 изображен центральный поперечный разрез Фиг. 2.
«Фиг. 4». На Фиг. 4 (a) изображена схема с частичным срезом, чтобы показать структуру накидки для сиденья, одетую на конструкцию сиденья. На Фиг. 4 (b) изображен поперечный срез А-А Фиг. (a).
«Фиг. 5». На Фиг. 5 изображен развернутый вид в перспективе накидки для сиденья.
«Фиг. 6». На Фиг. 6 изображен вид с противоположной стороны на развернутый вид в перспективе, который изображен на Фиг. 5.
«Фиг. 7». На Фиг. 7 изображено взаимоположение элемента для поддержания таза/поясничной области, части сенсорного приспособления, а также базового элемента подушки.
«Фиг. 8». На Фиг. 8 изображен развернутый вид в перспективе части сенсорного приспособления.
«Фиг. 9». На Фиг. 9 изображен вид спереди на конструкцию сиденья, представляющую собой приспособление для обнаружения биологических сигналов второго варианта осуществления настоящего изобретения.
«Фиг. 10». На Фиг. 10 изображена часть сенсорного приспособления и элемент для поддержания таза/поясничной области, которые встроены в конструкцию сиденья, изображенного на Фиг. 9.
«Фиг. 11». На Фиг. 11 изображено распределение давления тела при эксперименте №1
«Фиг. 12». На Фиг. 12 (a), (b) изображено распределение давления тела в момент максимального давления при эксперименте №2.
«Фиг. 13». На Фиг. 13 (a), (b) изображено распределение давления тела в момент нормального давления при эксперименте №2.
«Фиг. 14». На Фиг. 14 (a), (b) изображено распределение давления тела в момент минимального давления при эксперименте №2.
«Фиг. 15». На Фиг. 15 (a), (b) изображено распределение давления тела в момент максимального давления при эксперименте №3.
«Фиг. 16». На Фиг. 16 (a), (b) изображено распределение давления тела в момент нормального давления при эксперименте №3.
«Фиг. 17». На Фиг. 17 изображено распределение давления тела при эксперименте №4.
«Фиг. 18». На Фиг. 18 изображен коэффициент передачи вибраций участника эксперимента А при эксперименте 5.
«Фиг. 19». На Фиг. 19 изображен коэффициент передачи вибраций участника эксперимента C при эксперименте 5.
«Фиг. 20». На Фиг. 20 изображены результаты частотного анализа коэффициента передачи вибраций участника C из Фиг. 19.
«Фиг. 21». На Фиг. 21 (a) изображены результаты сравнения спектра мощности вертикального ускорения седалищной области для старой модели сиденья и разрабатываемого сенсорного сиденья при эксперименте 6. На Фиг. 21 (b) (c) изображен спектр мощности поступательного и вертикального ускорений грудной области для старой модели сиденья и разрабатываемого сенсорного сиденья.
«Фиг. 22». На Фиг. 22 изображен спектр мощности сигналов APW, спектр мощности ускорения, которое возникает на полу во время езды автомобиля, сравнение характеристик передачи вибраций под ягодицами, которые возникают от вертикальных вибраций сиденья старой модели, при эксперименте 6.
«Фиг. 23». На Фиг. 23 (a), (b) изображен уровень активности вегетативной нервной системы посредством анализа вейвлетов плетизмограммы кончика пальца при эксперименте 7.
«Фиг. 24». На Фиг. 24 изображен уровень активности вегетативной нервной системы и проанализирован APW участника эксперимента, полученные от сенсорного приспособления при эксперименте 7.
«Фиг. 25». На Фиг. 25 (a) изображены результаты количественной оценки комфортности езды органолептической оценки при помощи четырехквадратной диаграммы, а на Фиг. 25 (b) показаны результаты количественной оценки вибрационной комфортности езды по реакциям ощущений с помощью APW.
Вариант осуществления изобретения
[0014] Далее на основе варианта осуществления, изображенного на фигурах, будет более подробно описано настоящее изобретение. Фиг. 1-8 описывают первый вариант осуществления изобретения, и, как там показано, приспособление для обнаружения биологических сигналов настоящего варианта осуществления представляет собой накидку для сиденья 200, которая устанавливается так, чтобы накладываться на конструкцию сиденья 100, представляющую собой приспособление для поддержания человеческого тела. Накидка для сиденья 200 настоящего варианта осуществления состоит из элемента подушки для поддержания спины 201 и элемента подушки для поддержания седалищной области 202. На стыке элемента подушки для поддержания спины 201 и элемента подушки для поддержания седалищной области образовывается выступающая складка 203, которая выступает в заднюю сторону. Выступающая складка 203 засовывается в промежуток между отделением спинки 101 и отделением подушки сиденья 102 конструкции сиденья 100, а элемент подушки для поддержания спины 201 устанавливается натягиванием при помощи описанных ниже средств натяжения на отделение для поддержания спины (отделение спинки 101) конструкции сиденья (см. Фиг. 1-3).
[0015] Как показано на Фиг. 3-6, позади элемента подушки для поддержания спины 201 размещены часть сенсорного приспособления 230 и базовый элемент подушки 220. Более конкретно, края элемента подушки для поддержания спины 201 соединены с боками мешкообразного элемента 210, который сделан из ткани. Внутрь этого мешкообразного элемента 210 вставлен базовый элемент подушки 220 и часть сенсорного приспособления 230. Соответственно, базовый элемент подушки 220 и часть сенсорного приспособления 230 по отношению к элементу подушки для поддержания спины 201 не закреплены и могут менять свое положение в вертикальном направлении внутри мешкообразного элемента 210.
[0016] Предпочтительно, чтобы для элемента подушки для поддержания спины 210 и базового элемента подушки 220 был использован трехмерный объемный трикотаж, имеющий высокую прочность в сторону приложения растягивающей силы. Более того, трехмерный объемный трикотаж, например, как показано в заявке на патент №2002-331603 и в заявке на патент №2003-182427 и прочих, это объемная пряжа с трехмерной структурой, которая состоит из пары грунтовой пряжи, размещенной на расстоянии друг от друга, и большого количества соединительных волокон, проходящих между указанной парой грунтовых пряж и соединяющих их. Трехмерный объемный трикотаж характеризуется тем, что для коэффициента упругости пружины, который определяется из характеристик деформации под нагрузкой во время давления в направлении, близком к вертикальному, к поверхности при натяжной фиксации и коэффициенте натяжения 0%, коэффициент упругости пружины, который определяется из характеристик деформации под нагрузкой во время давления компрессионной пластиной диаметром 98 мм, выше, чем коэффициент упругости пружины, который определяется из характеристик деформации под нагрузкой во время давления компрессионной пластиной диаметром 30 мм. Благодаря такой структуре он обладает характеристиками, аналогичными нагрузочным характеристикам человеческих мышц, и позволяет увеличить ощущение комфорта, способность поддержания осанки и прочее.
[0017] Часть сенсорного приспособления 230, как показано на Фиг. 8, состоит из стержневой прокладки 231, прокладки-распорки 232, сенсора 233, передней пленки 234, задней пленки 235.
[0018] Стержневая прокладка 231 выполнена в форме пластины, в которой проделаны два вертикально вытянутых отверстия 231a, 231a которые расположены симметрично вокруг области, соответствующей позвоночнику. Предпочтительно, чтобы стержневая прокладка 231 была выполнена из пенопласта в форме пластины. Если стержневая прокладка 231 выполнена из пенопласта, то предпочтительно, чтобы степень расширения ячейки пенопласта была в пределах 25-50 раз, а ее толщина была меньше, чем средний диаметр ячейки. Например, в случае, если средний диаметр ячейки со степенью расширения 30 раз составляет 4-6 мм, то стержневая прокладка 231 должна быть срезана, чтобы ее толщина составила 3-5 мм. Благодаря этому стержневая прокладка 231 приобретает мягкую упругость и облегчается возникновение твердотельных вибраций, резонирующих с колебаниями низкой амплитуды
[0019] Прокладка-распорка 232 вставлена в отверстия 231а и 231а стержневой прокладки 231. Предпочтительно, чтобы прокладка-распорка 232 была выполнена из трехмерного объемного трикотажа. Из-за давления, которое оказывается спиной человека на трехмерный объемный трикотаж, возникает натяжение соединительных волокон трехмерного объемного трикотажа, и при возникновении биологических сигналов через мышцы передаются вибрации поверхности человеческого тела. Кроме того, предпочтительно, использовать прокладку-распорку 232, выполненную из трехмерного объемного трикотажа, толщина которого больше, чем толщина стержневой прокладки 231. Благодаря этому, если края передней пленки 234 и задней пленки 235 присоединить к краям отверстий 231а и 231а, то прокладка-распорка 232, выполненная из трехмерного объемного трикотажа, подвергается перпендикулярному давлению, и поэтому из-за противодействия передней пленки 234 и задней пленки 235 возникает натяжение, а указанные передняя пленка 234 и задняя пленка 235 более подвержены твердотельным вибрациям (мембранным вибрациям). С другой стороны, на прокладку-распорку 232, выполненную из трехмерного объемного трикотажа, оказывается предварительное давление, и в соединительных волокнах, которые поддерживают вертикальную форму трехмерного объемного трикотажа, из-за противодействия возникает натяжение, что облегчает возникновение струнных колебаний. Более того, благодаря тому, что в верхней части передней пленки 234 прикреплена текстильная застежка 234а, а в верхней части базового элемента подушки 220 прикреплена текстильная застежка 220а, на базовом элементе подушки 220 поддерживается часть сенсорного приспособления 230. Кроме того, четыре угла части сенсорного приспособления 230 посредством элемента ленты 230а поддерживаются на базовом элементе подушки 220.
[0020] Перед накладыванием вышеуказанных передней пленки 234 и задней пленки 235 сенсор 233 прикрепляется к одной из прокладок-распорок. Трехмерный объемный трикотаж, из которого сформированы прокладки-распорки 232, состоит из парной грунтовой пряжи и соединительных волокон, и поскольку струнное колебания каждого соединительного волокна через точку соприкосновения с грунтовой пряжей передается на переднюю пленку 234 и заднюю пленку 235, предпочтительно, чтобы сенсор 233 был закреплен на поверхности прокладок-распорок 232 (поверхность грунтовой пряжи). Предпочтительно, чтобы в качестве сенсора 233 был использован микрофонный сенсор, а именно микрофонный сенсор конденсаторного типа.
[0021] Элемент для поддержания таза/поясничной области 240 размещен на задней части элемента подушки для поддержания спины 201, под частью сенсорного приспособления 230. Элемент для поддержания таза/поясничной области 240, как показано на Фиг. 7, состоит из: отклоняющего элемента 241, который сформирован так, чтобы в верхней и нижней части образовались выпуклости 241а и 241b посредством сгибания верхнего и нижнего краев трехмерного объемного трикотажа внутрь и пришивания их в центральной части; пластинообразного гибкого элемента 242, сделанного из пластмассы, проявляющей упругость при сгибании, который имеет вид прямоугольника с площадью, достаточной, чтобы покрыть переднюю сторону верхней и нижней выпуклостей 241a, 241b, а также который размещен перед упомянутым отклоняющим элементом 241. Отклоняющий элемент 241 был сложен и сшит и благодаря появившимся по обеим сторонам выпуклостям 241a и 241b удалось повысить упругость и поддерживающее давление, что также придало ощущение отдачи. Благодаря тому, что пластинообразный гибкий элемент 242 покрывает переднюю сторону отклоняющего элемента 241, смягчается ощущение контакта с отклоняющим элементом 241. Соответственно, элемент для поддержания таза/поясничной области 240 настоящего варианта осуществления имеет простую структуру, но может оказывать большое поддерживающее давление на зону поддержания таза/поясничной области.
[0022] Более того, в настоящем варианте осуществления во внутреннюю полость нижней выпуклости 241b введен пеноуретан 241c. Базовый элемент подушки 220 имеет размер, достаточный, чтобы его нижний край покрывал верхнюю выпуклость 241a, но при этом нижняя выпуклость 241b и пеноуретан 241c не покрыты базовым элементом подушки 220. Поэтому в случае оказания нагрузки нижняя выпуклость 241b и пеноуретан 241c выполняют функцию опорной точки при сгибе пластинообразного гибкого элемента 242 и приводят в действие силу, поддерживающую район от таза до поясничной области человека, которая направлена снизу вверх по диагонали.
[0023] Здесь под зоной поддержания таза/поясничной области имеется в виду зона, оказывающая установленное поддерживающее давление на район от таза до поясничной области человека посредством упругости элемента для поддержания таза/поясничной области 240 и натяжения элемента подушки для поддержания спины 201. Эта зона в описанном эксперименте 1 простирается в зоне поддержания таза/поясничной области на 350 мм вверх от поверхности элемента подушки для поддержания седалищной области 202. Зона над ней размером 100 мм принимается за серединную зону, а зона выше этого принимается за зону поддержания лопаток (см. Фиг. 11). Также в настоящем варианте осуществления, предпочтительно, чтобы, установив накидку для сиденья 200 на конструкцию сиденья 100, посадив на эту накидку для сиденья 200 человека в спокойном состоянии и измерив распределение давления тела на элемент подушки для поддержания спины 201, соотношение распределения нагрузки относительно полной нагрузки, оказываемой сидящим человеком на элемент подушки для поддержания спины 201, в зоне поддержания таза/поясничной области было 50% и выше. Более предпочтительно, чтобы соотношение распределения нагрузки в промежуточной зоне относительно полной нагрузки, оказываемой сидящим человеком на элемент подушки для поддержания спины 200, было установлено на уровне 20% и ниже, и кроме того, чтобы соотношение распределения нагрузки для зоны поддержания таза/поясничной области и зоны поддержания лопаток, взятых вместе, было установлено на уровне 80% и выше. Еще более предпочтительно, чтобы соотношение распределения нагрузки в промежуточной зоне было 10% и менее, а соотношение распределения нагрузки для зоны поддержания таза/поясничной области и зоны поддержания лопаток, вместе взятых, было установлено на уровне 90% и выше. Поскольку эти пропорции являются относительными, то, как сделано в нижеописанных экспериментах, несмотря на разницу давления, оказываемого на элемент подушки для поддержания спины 201, они находятся примерно в этих рамках (см. эксперименты 2, 3). Кроме того, в случае изменения угла наклона, ситуация аналогичная, например, даже, если отделение спинки 101 конструкции сиденья 100 накренить до горизонтального положения по отношению к отделению подушки сиденья 102 (положение, почти идентичное положению лежащего на кровати), то ситуация не поменяется (см. эксперимент 4). Более того, при помощи изменения толщины трехмерного объемного трикотажа, из которого сформирован отклоняющий элемент 241, элемента поддержания таза/поясничной области 240, размера выпуклостей 241a 241b и прочего, а также толщины или характеристик материала пластинообразного гибкого элемента 242, можно регулировать упругость элемента поддержания таза/поясничной области 240, чтобы установить соотношение распределения нагрузки в вышеуказанных рамках.
[0024] Кроме того, расположение зоны поддержания таза/поясничной области, промежуточной зоны, а также зоны поддержания лопаток не ограничивается вышеуказанными рамками. Вышеуказанные рамки выставлены для зон, соответствующих положению таза/поясничной области и положению лопаток для взрослого мужчины японца с ростом, близким к среднему. Конечно, поскольку конституция тела человека имеет индивидуальные отличия, то положение каждой зоны можно настраивать индивидуально под каждую из зон пользователя (положение установки элемента для поддержания таза/поясничной области 240, положение установки части сенсорного приспособления 230 и прочее).
[0025] Сенсор 233 вышеуказанной части сенсорного приспособления 230 устанавливается в границах промежуточной зоны и вместе с этим часть сенсорного приспособления 230 устанавливается на некотором расстоянии от верхнего края элемента для поддержания таза/поясничной области 240, если смотреть спереди. Это необходимо, чтобы движения элемента для поддержания таза/поясничной области 240 не оказывали влияния на часть сенсорного приспособления 230. Расстояние между ними должно быть 10 мм и более, еще предпочтительнее 30 мм и более и еще более предпочтительно 50 мм и более.
[0026] Более того, элемент для поддержания таза/поясничной области 240 оказывает поддержку района таза/поясничной области человека, и предпочтительно, чтобы, как было указано ранее, действие давления было направлено снизу вверх по диагонали. Поэтому предпочтительно, чтобы линии передней поверхности пластинообразного гибкого элемента 242 по мере приближения к верхнему краю отходили от линий спины человека, который является объектом поддерживания, и при этом, чтобы угол между линиями передней поверхности и линиями спины человека, который является объектом поддерживания, был установлен в промежутке 5-45 градусов. Более предпочтительно, чтобы угол между линиями передней поверхности и линиями спины человека, который является объектом поддерживания, был установлен в промежутке 5-20 градусов.
[0027] Накидка для сиденья 200, которая является приспособлением для обнаружения биологических сигналов настоящего варианта осуществления, оснащена средствами для натяжной фиксации, которая происходит путем крепления средств натяжной фиксации на отделении спинки 101 конструкции сиденья 100. В качестве средства натяжной фиксации, которое фиксирует элемент подушки для поддержания спины 201 на отделении спинки 101, можно использовать конструкцию, состоящую из первого элемента ремней 251, которые можно оттянуть с краев наружу и закрепить с обеих сторон зоны поддержания лопаток, а также второго элемента ремней 252, которые крепятся с обеих сторон зоны поддержания таза/поясничной области. Указанные первый элемент ремней 251 и второй элемент ремней 252 опоясывают отделение спинки 101 и закрепляются при помощи регулировки длины, благодаря чему происходит натяжная фиксация элемента подушки для поддержания спины 201 в качестве натяжной конструкции. Кроме того, выступающая складка 203, которая находится на стыке элемента подушки для поддержания спины 201 и элемента подушки для поддержания седалищной области 202, засовывается и зажимается в промежутке между отделением спинки 101 и отделением подушки сиденья 102.
[0028] Благодаря такому размещению нагрузка на зону поддержания таза/поясничной области, где размещен элемент для поддержания таза/поясничной области 240, относительно высокая, а нагрузка на промежуточную зону относительно низкая. А именно, в настоящем варианте осуществления, например, даже для обычной конструкции сиденья 100 с использованием уретана как материала подушек, разместив накидку для сиденья 200, можно легко сделать так, чтобы нагрузка поддерживания зоны таза/поясничной области на элемент подушки для поддерживания спины 201 была относительно высокая, а нагрузка поддерживания в их промежуточной зоне была относительно низкая. Соответственно, благодаря размещению сенсора 233 в промежуточной зоне элемента подушки для поддержания спины 201 возможно обнаруживать биологические сигналы с высокой точностью. Также настоящий вариант осуществления имеет трехслойную структуру, состоящую из элемента подушки для поддержания спины 201, базового элемента подушки 220 и части сенсорного приспособления 230, которая установлена между элементом подушки для поддержания спины 201 и базовым элементом подушки 220. Вместе с этим, поскольку они размещены внутри мешкообразного элемента 210, то часть сенсорного приспособления 230 и базовый элемент подушки 220 могут менять свое положение в вертикальном направлении. Соответственно, вибрации, передаваемые от конструкции сиденья 100, могут быть устранены при помощи базового элемента подушки 220 и изменения его положения. Более того, благодаря тому, что часть сенсорного устройства 230 устанавливается на определенном расстоянии от элемента для поддержания таза/поясничной области 240, часть сенсорного устройства 230 слабо подвержена влиянию внешних вибраций. Особенно в настоящем варианте осуществления, где снимаются пульсовые волны аорты (Aortic Pulse Wave (APW), то есть биологические сигналы, возникающие при вибрации предсердий, желудочков, аорты, благодаря вышеуказанной конструкции возможно подавить влияние прочих вибраций (внешние вибрации, составляющая вибраций тела и пр.), близких к частотной составляющей вышеуказанных APW и точно обнаружить APW.
[0029] Накидка для сиденья 200 настоящего варианта осуществления независимо от конструкции сиденья 100, которое является объектом для крепления, то есть даже варианты с использованием уретана как материала подушек, спроектирована для более точного обнаружения биологических сигналов (особенно APW). Однако саму конструкцию сиденья можно превратить в приспособление для обнаружения биологических сигналов, пригодное для улавливания биологических сигналов. На Фиг. 9 и Фиг. 10 изображен вариант ее осуществления (второй вариант осуществления).
[0030] То есть в таком втором варианте осуществления отделение спинки 501 конструкции сиденья 500 состоит из: пары боковых рам 511, 512; верхних рам 513, 514, которые размещены между верхней частью указанных боковых рам 511 и 512; нижней рамы 515, которая размещена между нижней частью указанных боковых рам 511 и 512; задней рамы 510, которая имеет вид рамы. Внутри области, охваченной данной задней рамой 510, не размещено прочих элементов корпуса, она пустая.
[0031] Немного выше нижней рамы 515, а именно в районе от верхней части таза сидящего человека до поясничной области (зона поддержания таза/поясничной области), располагается элемент для поддержания таза/поясничной области 520. Элемент для поддержания таза/поясничной области 520 спереди имеет форму, близкую к прямоугольнику с установленной площадью и сформирован из пластмассового пластинообразного элемента, а также из пенопласта, и отклонен при помощи волновой пружины 521, натянутой между боковыми рамами 511, 512. Благодаря упругости волновой пружины 521 элемент для поддержания таза/поясничной области 520 оказывает давление на район от таза до поясничной области сидящего человека, позволяет ощутить отдачу в переднем и заднем направлении и производит возвращающее действие в ответ на повороты или поступательные колебания таза. Также при оказании давления на верхний край элемента для поддержания таза/поясничной области 520 этот элемент разворачивается назад с центром на нижнем краю и благодаря отдаче от пружины по направлению снизу вверху по диагонали поддерживается таз.
[0032] Боковые рамы 511 и 512 задней рамы 510, первая и вторая верхняя рамы 513, 514 поддерживают базовую сеть спинки 530. Части, ближайшие к боковым рамам 511, 512, которые соответствуют бокам сидящего человека, имеют небольшую гибкость в переднем и заднем направлениях, и часть, прилегающая к центральной линии базовой сети для спинки и соответствующая позвоночнику, становится более гибкой в переднем и заднем направлении благодаря натяжной фиксации базовой сети для спинки 530. Благодаря этому при проявлении силы инерции в левом и правом направлении во время поворотных маневров повышается вероятность возникновения поворотных движений вокруг оси позвоночника. При возникновении поворотных движений, когда часть, прилегающая к центральной оси, сгибается, то поддерживающее давление элемента таза/поясничной области 520 становится сильнее. Благодаря этому предотвращается смещение тела в левом и правом направлениях. Более того, базовую сеть спинки 530 можно выполнить из трехмерного объемного трикотажа, двухмерной сети, наслоения тонкого слоя уретана на двухмерную сеть и прочего, однако предпочтительно, чтобы был использован трехмерный объемный трикотаж, обладающий прочностью в сторону приложения растягивающей силы.
[0033] Элемент покрытия лицевой стороны 540 натянут с установленной силой так, чтобы покрывать базовую сеть спинки 530, а также заднюю раму 510. Предпочтительно, чтобы элемент покрытия лицевой стороны 540 был выполнен из тонкого трехмерного объемного трикотажа, обладающего прочностью в сторону приложения растягивающей силы. Более того, по желанию на внешней стороне элемента покрытия лицевой стороны 540 можно поместить кожаное покрытие.
[0034] Конструкция сиденья 500 включает в себя элемент для поддержания таза/поясничной области 520, элемент покрытия лицевой стороны 540 и базовую сеть спинки 530, которая зафиксирована с установленным натяжением и представляет собой натяжную конструкцию. Конструкция сиденья 500, как описано выше, имеет хорошую способность поддержания осанки и хорошие характеристики по гашению внешних вибраций. Базовая сеть для спинки 530 и элемент покрытия лицевой стороны 540 соответствуют элементу базовой подушки и элементу подушки для поддержания спины вышеописанного варианта осуществления. Между ними располагается часть сенсорного приспособления 550, такая же, как и в выше описанном варианте осуществления. При этом, как и в вышеописанном варианте осуществления, часть сенсорного приспособления 550 располагается на определенном расстоянии сверху над элементом для поддержания таза/поясничной области 520. Благодаря этому часть сенсорного приспособления 550 поддерживается не жесткими частями, такими как элементы корпуса, а находится, в некотором смысле, в полуподвешенном состоянии, так как для этого задействуется базовая сеть для спинки 530, являющаяся натяжной конструкцией, и упругость элемента покрытия лицевой стороны.
[0035] Задняя рама 510 сформирована, как указано выше, в виде рамки, и в промежуточной зоне, которая находится над зоной поддержания таза/поясничной области, где размещен элемент для поддержания таза/поясничной области 520, нет никаких элементов корпуса. Следовательно, в настоящем варианте осуществления соотношение распределения нагрузки на зону поддержания таза/поясничной области относительно высокое, а соотношение распределения нагрузки на промежуточную зону относительно низкое, что позволяет поддерживать антигравитационные мышцы в расслабленном состоянии. Поэтому, поместив сенсор части сенсорного приспособления 550 в промежуточную зону, повышается способность точного обнаружения APW.
[0036] Иначе говоря, настоящий вариант осуществления имеет конструкцию, создающую разницу жесткостей корпуса и натяжной конструкции. Благодаря разнице жесткостей создается пояс столкновения (структурная зона сдвигового напряжения), который смягчает вертикальные вибрации, передаваемые от отделения спинки сиденья 502 в сторону среза, а также поступательные вибрации, передаваемые от корпуса сиденья элемента спинки сиденья 501. То есть в настоящем варианте осуществления в промежуточной зоне, являющейся сенсорной частью, нет элементов поддержания осанки с высокой жесткостью, обеспечиваемой корпусом отделения спинки 501, или, например, волновых пружин, проводов из твердотянутой меди и прочего. Настоящий вариант осуществления является приспособлением для поддержания осанки, в котором использована натяжная конструкция с импактором, смягчающим горизонтальные колебания и вертикальные вибрации, которые возникают на корпусе отделения спинки сиденья 501. Вместе с этим настоящий вариант осуществления является приспособлением для поддержания боков тела, которое большую часть веса туловища поддерживает в зоне поддержания таза/поясничной области (в районе таза и области подвздошного гребня), которая обладает большой массой. Кроме того, настоящий вариант осуществления обладает структурной зоной сдвигового напряжения, которая позволяет в диапазоне низких частот регулировать фазу вертикальных вибраций, передаваемых с пола. При этом, хотя часть сенсорного приспособления и двигается вместе с туловищем, промежуток между сенсором и зоной сдвигового напряжения соединен пружинами с мягкими характеристиками, поэтому конструкция способствует точному обнаружению биологических сигналов.
[0037] (Эксперимент 1)
Как показано на Фиг. 1-8 участник эксперимента A мужского пола (рост 167 см, вес 70 кг) был усажен на конструкцию сиденья 100, которая имеет уретановые подушки и форму накидки для сиденья 200, являющуюся приспособлением для обнаружения биологических сигналов первого варианта осуществления. Было измерено распределение давления тела для элемента подушки для поддержания спины 210 в спокойном сидячем положении и подсчитаны величины нагрузки для каждой из зон. Результаты показаны на Фиг. 11.
[0038] Зона поддержания таза/поясничной области определяется как зона, которая простирается от плоскости элемента подушки для поддержания седалищной области 202 вверх на 350 мм. Промежуточная зона определяется как зона, которая простирается от верхнего края зоны поддержания таза/поясничной области вверх на 100 мм. Зона, которая выше этого, определяется как зона поддерживания лопаток. В результате этого, по отношению к полной нагрузке величина нагрузки на зону поддержания таза/поясничной области - 14062,28 г, соотношение распределения нагрузки - 62,36%; величина нагрузки на промежуточную зону - 2085,34 г; соотношение распределения нагрузки - 9,25%; величина нагрузки на зону поддержания лопаток - 6403,69 г, соотношение распределения нагрузки - 28,40%.
[0039] Следовательно, в конструкции, показанной на Фиг. 1-8, соотношение распределения нагрузки на промежуточную зону можно установить на 10% и менее, а распределение нагрузки на зону таза/поясничной области и зоны лопаток, вместе взятых, на 90% и более.
[0040] (Эксперимент 2)
Аналогично эксперименту 1 на конструкцию сиденья 100 с уретановыми подушками была помещена накидка для сиденья 200 первого варианта осуществления. На нее был усажен участник эксперимента мужского пола B (рост 179 см, вес 96 кг), и было замерено распределение давления тела. При этом были сделаны замеры для случая, когда участник эксперимента B сильно надавил на элемент подушки для поддержания спины 201 (максимальное давление), и для случая, когда в спокойном сидячем положении его спина опиралась на элемент подушки для поддержания спины 201 (обычное давление), и для случая, когда спина опиралась на элемент подушки для поддержания спины 201 меньше, чем обычно (минимальное давление).
[0041] На Фиг. 12 (a), 13 (a), а также 14 (a) изображено распределение давления человеческого тела на поверхность мешкообразного элемента подушки для поддержания спины 201. Как показано на этих фигурах, в накидке для сиденья 200 вышеописанного варианта осуществления, даже если изменить силу давления на элемент подушки для поддержания спины 201, величина нагрузки на промежуточную зону получится относительно самая низкая, а большая часть нагрузки будет приложена к элементу подушки для поддержания спины 201, к зоне поддержания таза/поясничной области и к зоне поддержания лопаток, которые находятся на поверхности.
[0042] На Фиг. 12 (b), 12 (b) и 12 (b) изображено распределение давления человеческого тела на поверхность базового элемента подушки 220, которая находится в мешкообразном элементе 210. Как показано на этих фигурах, поскольку благодаря мешкообразному элементу 210 базовый элемент подушки 220 и элемент подушки для поддержания спины 201 имеют мешкообразную форму, на элементе подушки для поддержания спины 201 возникает установленное поверхностное натяжение и вместе с этим, поскольку он зафиксирован натяжением на отделение спинки, даже в случае возникновения прижимающего давления на поверхность, на промежуточную зону базового элемента подушки нагрузки нет.
[0043] Следовательно, для накидки для сиденья 200 настоящего варианта осуществления поддерживающее давление человеческого тела в промежуточной зоне становится крайне малым, и данная зона не функционирует как канал передачи внешних вибраций. Поэтому, установив сенсор 233 части сенсорного приспособления 230 в этой зоне, обнаружение биологических сигналов можно сделать еще более точным.
[0044] (Эксперимент 3)
Посадив на конструкцию сиденья 1 участника эксперимента C мужского пола ростом 169 см и весом 61 кг, были проведены эксперименты, аналогичные эксперименту 2, для случая сильного давления спины на элемент подушки для поддержания спины 201 (максимальное давление), а также для случая, когда в спокойном сидячем положении спина опиралась на элемент подушки для поддержания спины 201 (обычное давление).
[0045] В результате этого, как показано на Фиг. 15 (a), 16 (a), на поверхности элемента подушки для поддержания спины 201 в любом из случаев величина давления на промежуточную зону относительно ниже, чем величина нагрузки на зону поддержания таза/поясничной области и зону поддержания лопаток вместе взятые. Кроме того, как показано на Фиг. 15 (b) и 16 (b), на внутренней поверхности базового элемента подушки 220 в любом из случаев, на промежуточною зону почти не оказывается нагрузка, и независимо от разницы телесной конституции сидящего человека, поддерживающая нагрузка человеческого тела на промежуточную зону низкая, а сама конструкция пригодна в качестве приспособления для обнаружения биологических сигналов.
[0046] (Эксперимент 4)
Установив на конструкцию сиденья 100 сделанную из уретана вышеуказанную накидку для сиденья 200 настоящего варианта осуществления, накренив отделение спинки сиденья до горизонтального положения по отношению к отделению подушки сиденья конструкции сиденья 100, участник эксперимента D мужского пола ростом 171 см, весом 67 кг занял положение лежа. Распределение давления для этого случая изображено на Фиг. 17. Как понятно из данного изображения, величина нагрузки на элемент подушки для поддержания спины 201, даже в таком положении лежа, в промежуточной зоне относительно низкое, и понятно, что большая часть нагрузки оказывается на зону поддержания таза/поясничной области и зону поддержания лопаток. Соответственно, даже в подобном лежачем положении конструкция накидки для сиденья данного изобретения 200 позволяет более точно обнаруживать биологические сигналы.
[0047] (Эксперимент 5)
Накидка для сиденья 200 вышеуказанного варианта осуществления установлена в конструкцию сиденья 100, в которой имеются подушки, выполненные из уретана. Далее ее установили на вибратор и по отдельности усадили сверху мужчину A - участника эксперимента 1 и мужчину C - участника эксперимента 3. Уровень входных вибраций изменялся от 0,5 Гц до 15 Гц. Совершались вертикальные вибрации по синусоидной логарифмической развертке амплитуды с одной стороны 1 мм, (амплитуда между пиками 2 мм) и замерялся коэффициент передачи вибраций. На Фиг. 18 изображены результаты участника эксперимента А, а на Фиг. 19 - результаты участника С.
[0048] Из этих изображений стало понятно следующее. Коэффициент передачи вибраций на поверхности промежуточной зоны в диапазоне частот биологических сигналов для примерно 10 Гц составляет 0,2-0,3, то есть внешние вибрации в промежуточной зоне передаются мало, и если в этой промежуточной зоне установить часть сенсорного приспособления, то тем самым можно повысить точность обнаружения биологических сигналов.
[0049] На Фиг. 20 изображены коэффициенты передачи вибраций в серединной зоне на поверхности элемента подушки для поддержания спины 201 (на Фиг. 20 указано «обычное давление/лицевая сторона») с участником эксперимента C, изображенного на Фиг. 19, а также результаты частотного анализа коэффициента передачи вибраций на внутренней поверхности базового элемента подушки (на Фиг. 20 указано «давление обычное/внутри мешка). Как понятно из этого изображения, в базовом элементе подушки 220 (внутри мешка) передача внешних вибраций крайне низкая, блокирование внешних вибраций работает.
[0050] (Эксперимент 6)
Было проведено сравнение конструкции сиденья 500 (разрабатываемого сенсорного сиденья) второго варианта осуществления и уретанового сиденья старой модели (сидение старой модели), в котором в отделении спинки сиденья и в отделении подушки сиденья поверх волновых пружин и чашки сиденья в качестве материала подушки использован слой уретана средней толщиной 50-70 мм. Во время эксперимента каждое из сидений было помещено на вибратор. На сиденья сел участник эксперимента А. Входная частота менялась от 0,5 Гц до 1,5 Гц. Совершались вертикальные вибрации по синусоидной логарифмической развертке амплитуды с одной стороны 1 мм, (амплитуда между пиками 2 мм) и замерялся коэффициент передачи вибраций.
[0051] На Фиг. 21 (a) показано сравнение спектра мощности вертикального ускорения седалищной области для сиденья старой модели и разрабатываемого сенсорного сиденья. Реакция на ускорение в вертикальном направлении по отношению к седалищной области на частоте, близкой к 5 Гц, радикально не изменяется, но после 5 Гц способность поглощения вибраций у разрабатываемого сенсорного сиденья выше. На Фиг. 21 (b), (c) изображен спектр мощности вертикального и поступательного ускорений в грудной части, которая является своего рода сенсорным пространством на сидении старой модели и разрабатываемом сенсорном сидении. Разрабатываемое сенсорное сидение показало высокую способность поглощения вибраций для ускорений от вертикальных и поступательных вибраций в диапазоне от 5 Гц и выше. Значение ускорения имеет тенденцию быть ниже, чем 0,1 м/с2, и с точки зрения восприимчивости к вибрациям можно заключить, что вибрации блокируются. Считается, что это эффект вышеописанной структурной зоны сдвигового напряжения отделения спинки сиденья зависит от регулирования фазы в диапазоне от 5 Гц и выше. С другой стороны, сидение старой модели в диапазоне от 5 Гц и выше иногда показывает результаты выше 0,1 м/с2. С точки зрения восприимчивости к вибрациям это свидетельствует о подверженности вибрациям. Регулирование фазы не происходит, и эффект гашения вибраций при помощи волновой пружины, размещенной в верхней части спинки, низкий. Элемент поддержания в верхней части спинки, в данном случае это волновая пружина, наоборот, служит каналом передачи вибраций.
[0052] На Фиг. 22 изображен спектр мощности сигнала APW, спектр мощности ускорения, которое возникает на полу во время езды автомобиля, сравнение характеристик передачи вибраций под ягодицами по отношению к вертикальным вибрациям сиденья старой модели. По этому изображению можно судить, что предпочтительным является избегать ситуаций, когда количество собственных вибраций спинки находится в диапазоне частот, передаваемых от автомобиля, также, предпочтительно, чтобы количество было в диапазоне 40-50 Гц, как показано стрелкой а. Кроме того, предпочтительным является избегать ситуаций, когда количество собственных вибраций элементов подушек, которые встраиваются в отделение спинки, и натяжных конструкций, которые являются структурной зоной сдвигового напряжения, находится на уровне 8 Гц, то есть резонансной частоты органов туловища, и на уровне 10 Гц, то есть частоты стыкового шока, где высока восприимчивость вертикальных вибраций. Предпочтительно произвести настройку на диапазон примерно 4-5 Гц, как показано стрелкой b.
[0053] (Эксперимент 7)
Был произведен эксперимент по улавливанию биологических сигналов для накидки для сиденья 200 приспособления обнаружения биологических сигналов первого варианта осуществления, а также конструкции сиденья 500 приспособления обнаружения биологических сигналов второго варианта осуществления. Более конкретно: конструкция сиденья 500 второго варианта осуществления была закреплена, как есть, на электрический одноосный вибратор вертикального действия; накидка для сиденья 200 первого варианта осуществления была установлена на старую модель сиденья, в котором для подушек был использован уретан, и в таком состоянии, аналогично описанному выше, прикреплена к одноосному вибратору; каждый из вариантов работал 1 час; были произведены замеры физиологических показателей в динамическом режиме. Участник эксперимента - здоровый взрослый мужчина возраста 30-39 лет. Волнообразная кривая при возбуждении - случайная с амплитудой среднего ускорения вертикальной составляющей: 0,98 м/с2, максимальным ускорением: 4,9 м/с2. Более того, эта случайная волнообразная кривая была получена из данных, снятых с пола при езде на полноприводном внедорожнике на скорости, близкой к 100 км/ч по скоростному автобану в штате Мичиган Соединенных Штатов Америки. Участники эксперимента были усажены на оба сиденья, и получив биологические сигналы на сенсоры каждой из частей сенсорного приспособления 230 и 550, были измерены на APW. Была проведена оценка состояния участника эксперимента при помощи количественной оценки вибрационной комфортности езды, которая проведена с использованием четырехквадрантной диаграммы реакции ощущений с задействованием APW. Была проведена количественная оценка комфортности езды на основе органолептической оценки при помощи четырехквадратной диаграммы в качестве сравнительного показателя.
[0054] На Фиг. 23 (a), (b) изображен уровень активности вегетативной нервной системы посредством анализа вейвлетов плетизмограммы кончика пальца. На Фиг. 24 (a), (b) аналогично проанализированы APW участника эксперимента, полученные от сенсорного приспособления 230, 550, и были приняты как уровень активности вегетативной нервной системы. На Фиг. (a) показаны результаты для конструкции сиденья 500 второго варианта осуществления, а на Фиг. (b) - результаты накидки для сиденья 200 первого варианта осуществления, которая установлена на сидение старой модели. Из Фиг. 23 и 24 понятно, что тенденции возрастания и убывания HF, LF/HF сравнительно совпадают. В случае накидки для сиденья 200 первого варианта осуществления, установленной на сидение старой модели, за 3300-3600 секунд корреляции не обнаружено, однако можно сказать, что существует относительная тенденция.
[0055] На Фиг. 25 (a) показаны результаты количественной оценки комфортности езды на основе органолептической оценки при помощи четырехквадратной диаграммы. На Фиг. 25 (b) показаны результаты количественной оценки вибрационной комфортности езды по реакциям ощущений с помощью APW. Из первичной волнообразной кривой APW была сформирована волнообразная кривая временного ряда углового коэффициента, которая подверглась частотному анализу и вдобавок к этому волнообразная кривая результатов частотного анализа была переведена в значения и зафиксирована.
[0056] В обоих случаях как для конструкции сиденья 500 второго варианта осуществления, так и для накидки для сиденья 200 первого варианта осуществления, который установлен на сидение старой модели, с течением времени происходит спад, и можно считать, что было проведено взаимное сравнение диаграммы реакций ощущений по APW и органолептической оценке. По этим результатам понятно, что конструкция сиденья 500 второго варианта осуществления и накидка для сиденья 200 первого варианта осуществления, который установлен на сидение старой модели, хорошо улавливают APW и имеют почти одинаковые сенсорные характеристики.
Объяснение ссылок
[0057] 200 Накидка для сиденья
201 Элемент подушки для поддержания спины
210 Мешкообразный элемент
220 Базовый элемент подушки
230 Часть сенсорного приспособления
233 Сенсор
240 Элемент для поддержания таза/поясничной области
241 Отклоняющий элемент
242 Пластинообразный гибкий элемент
500 Конструкция сиденья
510 Задняя рама
520 Элемент для поддержания таза/поясничной области
530 Базовая сеть спинки
540 Элемент покрытия лицевой стороны
550 Сенсорное приспособление.
1. Приспособление для обнаружения биологических сигналов, содержащее:
элемент подушки для поддержания спины;
базовый элемент подушки, который размещается на стороне задней поверхности вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины;
мешкообразный элемент, который покрывает внешнюю поверхность вышеупомянутого базового элемента подушки, у которого боковые части прикреплены к боковым частям вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины, и который поддерживает вышеупомянутый базовый элемент подушки в нем;
часть сенсорного приспособления, снимающего биологические сигналы со спины сидящего человека, размещенная в промежуточном слое между вышеупомянутым элементом подушки, для поддержания спины и вышеупомянутым базовым элементом подушки;
элемент для поддержания таза/поясничной области, который амортизирует движения таза, вызванные дыханием и движениями тела, уменьшает нагрузку, оказываемую на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины, служит для создания зазора для размещения вышеупомянутой части сенсорного приспособления между вышеупомянутым элементом подушки для поддержания спины и вышеупомянутым базовым элементом подушки, отклоняет вперед вышеописанный элемент подушки для поддержания спины, и размещенный на задней поверхности вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины под вышеупомянутой частью сенсорного приспособления на отдалении от нее,
причем приспособление для обнаружения биологического сигнала используется посредством натягивания на часть для поддержания спины приспособления для поддержания человеческого тела.
2. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1, причем приспособление для обнаружения биологических сигналов натягивается на вышеупомянутую часть для поддержания спины приспособления для поддержания человеческого тела при помощи элемента ремня, проходящего наружу из вышеупомянутого элемента подушки для поддержания спины.
3. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1,
в котором соотношение распределения нагрузки в вышеупомянутом элементе для поддержания таза/поясничной области равно или выше 50% от общей нагрузки, которая оказывается сидящим человеком на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины.
4. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 3,
в котором соотношение распределения нагрузки относительно полной нагрузки, которая оказывается сидящим человеком на вышеупомянутый элемент подушки для поддержания спины для промежуточной зоны, где размещена вышеупомянутая часть сенсорного приспособления, установлено на уровне 20% и ниже, а для зоны поддержания таза/поясничной области, где размещен вышеупомянутый элемент для поддержания таза/поясничной области, и зоны для поддержания лопаток вместе взятых установлено на 80% и выше.
5. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по любому одному из пп. 1-4,
в котором вышеупомянутый элемент для поддержания таза/поясничной области отделяется от линии внешней формы части спины человека, который является объектом поддерживания, по мере приближения линии вдоль его передней поверхности к части верхнего края, и при этом угол, образованный линией вдоль передней поверхности и линией внешней формы части спины человека, который является объектом поддерживания, установлен в промежутке 5-45 градусов.
6. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1,
в котором вышеупомянутый базовый элемент подушки, а также элемент подушки для поддержания спины сформированы из трехмерного объемного трикотажа.
7. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1,
в котором вышеупомянутая часть сенсорного приспособления имеет:
стержневую прокладку установленной толщины со сквозными отверстиями установленной площади и проходящими в направлении толщины;
прокладки-распорки, которые размещаются в сквозных отверстиях, сформированных в вышеупомянутой стержневой прокладке;
сенсоры, которые размещаются в вышеупомянутых сквозных отверстиях вместе с вышеупомянутыми прокладками-распорками;
переднюю пленку и заднюю пленку, которые покрывают вышеупомянутые прокладку-распорку и сенсоры, размещенные в вышеупомянутых сквозных отверстиях, а также которые наслаиваются в плотном контакте с передней и задней поверхностью стержневой прокладки соответственно.
8. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 7,
в котором вышеупомянутая стержневая прокладка выполнена из пенопласта, а вышеупомянутая прокладка-распорка выполнена из трехмерного объемного трикотажа.
9. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1,
в котором вышеупомянутое приспособление для поддержания человеческого тела имеет конструкцию сиденья, и приспособление для обнаружения биологических сигналов имеет вид накидки для сиденья, которая используется посредством натягивания на часть для поддержания спины и размещается на конструкции сиденья.
10. Приспособление для обнаружения биологических сигналов по п. 1, которое является интегрированной конструкцией сиденья, в которой задняя рама сиденья части для поддержания спины конструкции сиденья поддерживает вышеупомянутый базовый элемент подушки и элемент подушки для поддержания спины, между которыми установлен вышеупомянутый элемент сенсорного приспособления интегрированный в конструкцию сиденья.
