JP4822208B2 - 運動計測装置 - Google Patents
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即ち、特許文献1に記載されている歩数計は、加速度センサの駆動(センシング)を間欠的に行うことで消費電力の低減を図っているが、動いていないときや装着していないときであっても、加速度センサを間欠的に作動させている。そのため、無駄に電力を消費してしまい、依然として電力消費の無駄があった。また、間欠動作の合間に身体動作が起きてしまった場合には、計測できない空白期間が生じる可能性もあった。
本発明の運動計測装置は、本体と、該本体の下面を生体表面側に向けた状態で、該本体を身体に装着する固定手段と、前記身体に作用する物理量を検出する運動センサと、前記身体が動いたときに、所定以上の振動を機械的に検出する振動センサと、前記本体の下面に設けられた少なくとも一対の電極を有し、該一対の電極間の電位差に基づいて本体が前記生体表面に接触しているか否かを検出する接触検出手段と、前記本体の下面に設けられて前記生体表面に接触する第1の電極と、前記本体に設けられて指を接触可能な第2の電極と、を有し、心電位を検出する心電位検出手段と、前記運動センサによる測定結果に基づいて運動強度を演算すると共に、前記心電位に基づいて心拍数を演算する演算手段と、該演算手段による演算結果を記憶する記憶手段と、前記本体表面に設けられ、前記演算手段による演算結果を表示する表示部と、前記振動センサが振動を検出したときに、前記運動センサに電力を供給するように電源制御を行うと共に、前記接触検出手段が非接触と判断したときに、前記運動センサ及び前記振動センサへの電力を遮断するように電源制御を行い、且つ前記振動センサと同じタイミングで前記心電位検出手段に電力を供給する電源制御手段と、を備え、前記本体は、前記固定手段によって腕に装着可能とされた腕時計型とされ、前記接触検出手段における前記一対の電極の一方が、前記心電位検出手段における前記第1の電極を兼ねた共通電極とされていることを特徴とするものである。
一方、電源制御手段は、振動が検出されると同時に運動センサに電力を供給する。これにより、運動センサは、身体に作用する各種の物理量、例えば、加速度や角速度等の検出を始めると共に、検出結果を演算手段に出力する。演算手段は、送られてきた検出結果に基づいて、運動強度の演算を行う。また、この運動強度は、記憶手段に記憶されると共に表示部に表示される。
なお、振動センサは、単に振動したか否かを機械的に検出、例えば、ボールの転がり等により検出するだけであるので、加速度センサ等の運動センサに比較して僅かな(無視できる程度の)検出用の電流を供給するだけで済む。そのため、消費電力に多大な影響を与えることはない。
また、固定手段によって本体を手首(腕)に装着でき、腕時計のように使用することができるので、装着後の違和感や圧迫感がなく、長時間(例えば一日中)装着しても疲れない。よって、使用者の負担を低減することができると共に、長時間に亘る計測を容易に行える。
なお、電極は、一対でなくとも良く、例えば、複数の電極を備えて、これら各電極の電位差に基づいて接触の有無を検出しても構わない。また、心電位検出手段は、一対の電極間の電位差を監視しているだけであるので、加速度センサ等の運動センサに比較して僅かな(無視できる程度の)検出用の電流を一対の電極に供給するだけで済む。そのため、振動センサと同時に消費電力に多大な影響を与えることはない。
また、電源制御手段は、接触検出手段が非接触と判断したときに、運動センサ及び振動センサへの電力を遮断させる。つまり、使用者が本体を身体から取り外した場合には、自動的に運動センサ及び振動センサへの電力供給が停止する。よって、取り外された本体に対して、仮に何らかの原因により振動が伝わったとしても、無駄に作動することがない。よって、さらなる消費電力の低減化を測ることができると共に、誤動作を防止でき、計測結果の信頼性を向上することができる。
このように、使用者は必要な時に簡単に指を第2の電極に触れて、心拍数の確認を行える。特に、両電極による心電位に基づいて心拍数を計測するので、体動ノイズの影響を受けることなく、運動中であっても高精度に心拍数を計測することができる。よって、使用者は、運動中であっても自身の心拍数を正確に把握することができる。また、使用者が第2の電極に触れたときだけ心拍数を測定するので、消費電力を極力抑えることができる。
また、表示部には、心拍数と共に上述した運動強度も表示されるため、使用者は現在の運動量(運動負荷)が適正であるか否かを判断することができる。例えば、他人と同じ運動を行っているが、心拍数が高いので自分にとっては運動量が高く負荷が大きい運動である等、客観的に判断することができる。このように、運動強度と心拍数とを関係付けながら、身体状態を監視することができる。また、演算された運動強度及び心拍数は、記憶手段に記憶されているので、過去の身体状態を確認することも可能である。
以下、本発明に係る運動計測装置の第1実施形態を、図1から図6を参照して説明する。本実施形態の運動計測装置1は、腕時計型のものであって、手首(腕)に装着した状態で、運動強度や心拍数を計測するものである。この運動計測装置1は、図1から図3に示すように、各種の電子部品を内蔵したハウジング(本体)2と、ハウジング2の下面を生体表面側、即ち、皮膚側に向けた状態でハウジング2を手首に装着する固定手段3とを備えている。
また、ハウジング2の表面には、後述する演算手段21による演算結果を始めとする各種の情報を表示する表示部4と、使用者が演算条件や判断条件等の各種のデータを入力可能な複数のボタン5、6からなる入力手段7と、使用者が指を接触可能な心電位計測用のタッチ電極(第2の電極)8とが設けられている。
第1のバンド15には、先端にバックル15a及びタング15bが取り付けられている。また、第2のバンド16には、タング15bが挿入される挿入孔16aが該第2のバンド16の長手方向に沿って複数形成されている。これにより、使用者の手首の太さに応じて第1のバンド15及び第2のバンド16の長さを調整することができるようになっている。これにより、ハウジング2を装着している間、下面電極10を確実に皮膚に接触させることができるようになっている。
また、上記演算手段21は、運動強度の演算を行うと共に、心電位検出手段11により検出された心電位に基づいて心拍数を演算するようになっている。
主要回路部23は、演算手段21及びメモリ25の他、計測時間を計る計時手段30及び計測データ保存手段31からなる制御回路32を有している。この制御回路32には、複数のボタン5、6からなる入力手段7、表示部4、ライトボタン9でON/OFF操作されるライト4a及び音声出力部26が接続されている。また、制御回路32には、3軸加速度センサ20で検出された加速度データが、増幅手段33及びA/D変換手段34を介して入力されると共に、心電位検出手段11で検出された心電位データが、フィルタ手段35、増幅手段36及び上記A/D変換手段34を介して入力されるようになっている。なお、増幅手段36の増幅率は、増幅率設定手段37により適宜に調整されるようになっている。
具体的に説明すると振動センサ22は、図6に示すように、一定の間隔を空けた状態で対向配置された、凹部を有する一対の電極部材45と、この状態を維持したまま一対の電極部材45を固着する成形絶縁物46と、該成形絶縁物46と一対の電極部材45とで形成される空室47内に転動自在に収納された2個の導電性球体48とを備えている。
その結果、振動センサ22を流れる電流は、波形が乱れた状後でインバータ41に入力する。ここで、インバータ41は、一定のレベル以下の電流をカットすると共にチャタリング信号に変換している。これにより、所定以上の振動以外による電流の乱れをカットしている。また。インバータ41を通過したチャタリング信号は、信号平滑化手段42によって安定した信号になり、電源制御手段24に入力する。
まず、使用者の手首を巻回するように両バンドを巻き、手首の太さに応じて第1のバンド15のタング15bを第2のバンド16の挿入孔16a内に挿入して、ハウジング2を手首に装着する。これにより、下面電極10を確実に皮膚に接触させることができる。
特に、振動センサ22が所定以上の振動を検出したときだけ、3軸加速度センサ20が作動するので、使用者が静止しているときには無駄な計測を行わない。そのため、消費電力の低減化を図ることができる。また、体が動いたと同時に3軸加速度センサ20による計測を開始するので、従来のものとは異なり、計測の空白時間が発生することがない。そのため、体を動かした全ての状態で計測を行えるので、高精度に運動量を計測でき、計測の信頼性を向上することができる。
なお、振動センサ22は、単に振動したか否かを機械的に検出だけであるので、従来の加速度センサ等と比較して、僅かな(無視できる程度の)検出用の電流を供給するだけで済む。そのため、消費電力に多大な影響を与えることはない。
そして、演算手段21が、送られてきた心電位データをR−R間隔で計測すると共に、1分間の心拍数に換算する。換算された心拍数は、運動強度と共にメモリ25に記憶されると共に表示部4に表示される。
次に、本発明に係る運動計測装置の第2実施形態を、図7及び図8を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第2実施形態では、第1実施形態の構成に加え、ハウジング2が装着されたか否かを検出する接触検出手段を付加した点である。
なお、心電位検出手段11は、一対の電極51、52間の電位差を監視しているだけであるので、3軸加速度センサ20と比較して僅かな(無視できる程度の)検出用の電流を一対の電極51、52に供給するだけで済む。そのため、振動センサ22と同様に、消費電力に多大な影響を与えることはない。
2 ハウジング(本体)
3 固定手段
8 タッチ電極(第2の電極)
10 下面電極(第1の電極)
11 心電位検出手段
20 3軸加速度センサ(運動センサ)
21 演算手段
22、60 振動センサ
24 電源制御手段
25 メモリ(記録手段)
51、52 一対の電極
53 接触検出手段
Claims (5)
- 本体と、
該本体の下面を生体表面側に向けた状態で、該本体を身体に装着する固定手段と、
前記身体に作用する物理量を検出する運動センサと、
前記身体が動いたときに、所定以上の振動を機械的に検出する振動センサと、
前記本体の下面に設けられた少なくとも一対の電極を有し、該一対の電極間の電位差に基づいて本体が前記生体表面に接触しているか否かを検出する接触検出手段と、
前記本体の下面に設けられて前記生体表面に接触する第1の電極と、前記本体に設けられて指を接触可能な第2の電極と、を有し、心電位を検出する心電位検出手段と、
前記運動センサによる測定結果に基づいて運動強度を演算すると共に、前記心電位に基づいて心拍数を演算する演算手段と、
該演算手段による演算結果を記憶する記憶手段と、
前記本体表面に設けられ、前記演算手段による演算結果を表示する表示部と、
前記振動センサが振動を検出したときに、前記運動センサに電力を供給するように電源制御を行うと共に、前記接触検出手段が非接触と判断したときに、前記運動センサ及び前記振動センサへの電力を遮断するように電源制御を行い、且つ前記振動センサと同じタイミングで前記心電位検出手段に電力を供給する電源制御手段と、を備え、
前記本体は、前記固定手段によって腕に装着可能とされた腕時計型とされ、
前記接触検出手段における前記一対の電極の一方が、前記心電位検出手段における前記第1の電極を兼ねた共通電極とされていることを特徴とする運動計測装置。 - 請求項1に記載の運動計測装置において、
前記電源制御部は、前記接触検出手段が接触と判断したときに、前記振動センサに電力を供給するように電源制御を行うことを特徴とする運動計測装置。 - 請求項1又は2に記載の運動計測装置において、
前記振動センサは、常閉式であり、所定以上の振動が作用したときの接点の開信号により振動を検知することを特徴とする運動計測装置。 - 請求項1又は2に記載の運動計測装置において、
前記振動センサは、常開式であり、所定以上の振動が作用したときの接点の閉信号により振動を検知することを特徴とする運動計測装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の運動計測装置において、
前記本体は、内部への液体の侵入を防止する水密構造とされていることを特徴とする運動計測装置。
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