JP2002065640A - Body movement sensing system, health management system and work management system - Google Patents

Body movement sensing system, health management system and work management system

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JP2002065640A JP2000257488A JP2000257488A JP2002065640A JP 2002065640 A JP2002065640 A JP 2002065640A JP 2000257488 A JP2000257488 A JP 2000257488A JP 2000257488 A JP2000257488 A JP 2000257488A JP 2002065640 A JP2002065640 A JP 2002065640A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system which is capable of sensing the movements of various parts of a human body by processing a signal that captures one of the body movements. SOLUTION: This system is structurally formed as a mobile equipment 7 which consists of a means 1 for detecting information, a means 3 for processing signals and a means 2 for obtaining a position of inputting an information on the mounted position of the means for detecting the information, which are integrally mounted on the almost same position, and the processing of signals of the above means for processing signals includes an information to be obtained from an inputted signal and an evaluation correlated with previously stored standard signals and switches the above information of referential standard signals, depending on the result in information inputted in the above means for inputting the information of the position. Thereby making it possible for the system to delicately cope with the characteristic variation in signal waves due to the difference of the mounted position of the mobile system of sensing the body movement and more accurately detecting the variation in body movements other than the center of gravity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人の体の動き(体
動)を検出するセンシングシステム、該システムを用い
た作業管理システム及び健康管理システムに係り、特
に、人の作業状態や健康状態に応じた人の体の動きを検
出するセンシングシステム、該システムを用いた作業管
理システム及び健康管理システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensing system for detecting the movement (body movement) of a human body, a work management system and a health management system using the system, and more particularly to a work state and a health state of a person. The present invention relates to a sensing system for detecting the movement of a human body according to the above, a work management system using the system, and a health management system.

【0002】[0002]

【従来の技術】人の日常生活や生産活動の中で、体動を
検出することは、例えば、運動不足が引きがねとなる成
人病の予防や高齢者の健康管理のために有効であり、ま
た、生産の現場において、作業効率向上のためのデータ
収集などを実現する上で重要である。そして、近年、屋
内外における実用的な体動検出を目的とした携行可能で
小型多機能な種々の体動センシングシステムが研究開発
されて提案されている。
2. Description of the Related Art Detecting body movements in a person's daily life and production activities is effective, for example, for the prevention of adult diseases caused by lack of exercise and the health management of the elderly. In addition, it is important to realize data collection for improving work efficiency at a production site. In recent years, various portable, small, and multifunctional body motion sensing systems have been researched, developed, and proposed for the purpose of detecting practical body motions indoors and outdoors.

【0003】体動モニタリング(センシングと同義)シ
ステムに関する従来技術の代表的な例として、例えば、
Journal of Mechanical Engineering & Technology、21
No.3-4(1997)pp.96-105のFig.2 に記載された技術が知
られている(以下、従来技術1という)。この従来技術
1は、人の手首、足首、腰の3個所に設けた加速度セン
サの出力信号と、心電図波形(ECG)とを信号配線を
通じて有線によりモニタし、モニタされた複数の情報
を、携行容易な小型半導体の記憶媒体に多チャンネルで
記憶するというシステムである。前述の携行可能な記憶
装置は、リチウム電池等により駆動され、記憶された情
報は、別に設けたコンピュータにデータ転送された後、
統計的な解析処理が施される。この従来技術1は、体の
異なる位置に加速度センサを設けることにより、人の重
心に近い腰の運動ばかりでなく、手や足の動きに起因す
る運動を正しくモニタすることができる。
As a typical example of the prior art relating to a body movement monitoring (synonymous with sensing) system, for example,
Journal of Mechanical Engineering & Technology, 21
The technique described in FIG. 2 of No. 3-4 (1997) pp. 96-105 is known (hereinafter referred to as conventional technique 1). This prior art 1 monitors an output signal of an acceleration sensor provided at three places of a wrist, an ankle, and a waist of a person and an electrocardiogram waveform (ECG) through a signal wire through a wire, and carries a plurality of monitored information with the user. This is a system in which data is stored in an easy small semiconductor storage medium in multiple channels. The portable storage device described above is driven by a lithium battery or the like, and the stored information is transferred to a separately provided computer.
Statistical analysis processing is performed. In the prior art 1, by providing the acceleration sensors at different positions on the body, it is possible to correctly monitor not only the waist movement close to the center of gravity of the person but also the movement caused by the movement of the hands and feet.

【0004】また、別の従来技術として、体の各所に異
なるセンサを設ける代りに、1つのセンサの出力から、
種々の歩行状態を区別しようとするものがある。この種
の従来技術として、例えば、Method of Information in
Medicine、36(1997)pp.356-359 等に記載された技術が
知られている(以下、従来技術2という)。この従来技
術2は、一軸方向に感度を有する加速度センサを腰の位
置にのみに設け、その出力信号波形を処理することによ
り、平地での歩行、階段の上り、下りの歩行をそれぞれ
区別することを可能とするものである。そして、この従
来技術2は、ウエーブレット変換をしようすることによ
り、実際に歩行状態の区別ができる。この従来技術は、
センサが、10mの信号配線を通じて増幅器に接続され
ているが、前述した従来技術1と比較すると、複数のセ
ンサを人体各部に有線配置する必要がないため、配線に
よって体の自由な動きが妨げられることは少ないという
利点を有している。
As another prior art, instead of providing different sensors at various parts of the body, the output of one sensor is
Some try to distinguish between various walking states. As this kind of conventional technology, for example, Method of Information in
The technique described in Medicine, 36 (1997) pp. 356-359 and the like is known (hereinafter referred to as Conventional Technique 2). This prior art 2 distinguishes walking on flat ground, walking up stairs, and walking down stairs by providing an acceleration sensor having sensitivity in one axis direction only at the waist position and processing an output signal waveform thereof. Is made possible. In the second prior art, the walking state can be actually distinguished by using the wavelet transform. This prior art,
Although the sensor is connected to the amplifier through a 10 m signal wiring, compared to the above-described prior art 1, it is not necessary to arrange a plurality of sensors by wire in each part of the human body, so that the wiring hinders free movement of the body. This has the advantage of being less.

【0005】[0005]

【課題が解決しようとする課題】前述した従来技術1
は、手足の動きを含めた詳細な体動を検知することがで
きるものの、モニタに当たって複数のセンサを人体各部
に有線により配置する必要があったため、人体の複雑な
運動を妨げるという問題点を有しており、このため、個
人の日常生活あるいは生産活動中の自然な体動を連続的
に検出するために使用するには適さないという問題点を
生じていた。
The prior art 1 described above.
Can detect detailed body movements including limb movements, but has the problem of hindering complex movements of the human body because it is necessary to arrange multiple sensors on each part of the human body in a wired manner when hitting the monitor. For this reason, there has been a problem that the method is not suitable for continuously detecting natural body movements during an individual's daily life or production activities.

【0006】また、前述した従来技術2は、1つのセン
サからの出力を信号処理して、複数の体動情報を得るよ
うにしているので、個人の日常生活あるいは生産活動を
妨げないセンサ実装のできる可能性がある。しかし、こ
の従来技術2は、人の重心に近い腰の運動に注目し、一
軸のみに感度を有する加速度センサによる信号を抽出し
て検出するため、人体各部の様々な動きを捉えることが
できないという問題点を有している。
In the above-mentioned prior art 2, the output from one sensor is signal-processed to obtain a plurality of body movement information. Therefore, a sensor mounting method which does not hinder an individual's daily life or production activities. May be possible. However, this prior art 2 focuses on the waist movement close to the center of gravity of the person, and extracts and detects a signal from an acceleration sensor having sensitivity in only one axis, so that it cannot capture various movements of various parts of the human body. Has problems.

【0007】すなわち、前述した従来技術は、いずれ
も、人体各所の動きの検出と、そのために必要な検出部
(加速度センサなど)の数の低減とを両立させることが
難しく、このため、体動センシングに基づく健康管理シ
ステムあるいは作業管理システムの実用化を考える場
合、被測定者の体動に影響を与えることなく、必要とさ
れる人体各部の体動情報を得ることが困難であるという
問題点を有している。
That is, it is difficult for both of the above-mentioned prior arts to simultaneously detect the movement of various parts of the human body and reduce the number of detection units (acceleration sensors and the like) required for the movement. When considering the practical application of a health management system or work management system based on sensing, it is difficult to obtain necessary body movement information of each part of the human body without affecting the body movement of the subject. have.

【0008】そこで、センサを人体の1個所にだけ取り
付けて、そのセンサで体動を捉えながら、その信号を処
理することにより、人体各部の動きまでを把握できる体
動センシングシステムを構成するためにどのような問題
を解決すればよいかを考察すると、次の2つの問題が考
えられる。
[0008] In order to construct a body movement sensing system in which a sensor is attached to only one part of the human body and signals are processed while capturing the body movement with the sensor, the movement of each part of the human body can be grasped. Considering what kind of problem should be solved, the following two problems can be considered.

【0009】(1)人の重心運動は、検出感度の大小や
外乱の有無を別にすれば、検出部の位置によらず、ほぼ
同一の周期的な変動信号を与える。重心に近い腰の位置
が、感度的に適当であるので、多くの場合、センサは腰
の位置に実装される。これに対して、重心以外の人体各
部の動きは、検出部の位置により、信号波形の特徴その
ものに変化を与えることがある。例えば、腕を持ち上げ
る場合、手首に付けた加速度センサは、腕の直接の運動
に伴う加速度変化を直接検出するが、同じとき、背中に
付けた加速度センサは、背中の筋肉の動きに伴う変化を
検出する。体動センシングシステムの携行性を考える場
合、小型の検出部を腰のベルトばかりでなく、例えば、
胸のポケットにも実装することができる、あるいは、同
じベルトでも、どの位置に検出部を設けてもよいといっ
た実装の自由度が要求される。しかし、前述した従来技
術に記載されたウエーブレット変換のように、信号波形
の特徴を抽出して様々な体動を分析処理しようとする場
合、こうした検出部の実装位置の違いは信号波形の特徴
そのものに変化をもたらすので、誤検出など検出結果へ
の影響が大きい。
(1) The movement of the center of gravity of a person gives substantially the same periodic fluctuation signal irrespective of the position of the detection unit, except for the magnitude of the detection sensitivity and the presence or absence of a disturbance. In many cases, the sensor is mounted at the waist position because the waist position near the center of gravity is sensitive and appropriate. On the other hand, the movement of each part of the human body other than the center of gravity may change the characteristics of the signal waveform itself depending on the position of the detection unit. For example, when lifting an arm, an acceleration sensor attached to the wrist directly detects a change in acceleration due to direct movement of the arm, but at the same time, an acceleration sensor attached to the back detects a change associated with movement of the muscles of the back. To detect. When considering the portability of a body motion sensing system, not only a small detection unit but a waist belt, for example,
There is a need for a degree of freedom in mounting such that the detection unit can be mounted on the breast pocket, or the detection unit may be provided at any position with the same belt. However, when trying to analyze various body movements by extracting the characteristics of the signal waveform as in the wavelet transform described in the above-described conventional technology, the difference in the mounting position of such a detection unit is caused by the characteristic of the signal waveform. Since the change itself is caused, the detection result such as an erroneous detection is greatly affected.

【0010】(2)重心以外の人体各部の動きを捉えよ
うとする場合、一軸方向のみに感度を有するセンサ出力
だけでは、種々の体動を明確に捉えることができない場
合がある。前述した従来技術のように、歩行時の重心運
動を主たる計測対象とする場合、体の振動方向をほぼ1
つの軸方向の運動で代表することができるので、センサ
が感度を有する向きをその方向に一致させ、出力信号を
処理すればよい。これに対して、より複雑な体動をセン
シングしょうとする場合、一般には、独立な3つの軸方
向の出力を得る必要が生じる。この場合、例えば、独立
した複数のセンサを実装上1個所にまとめて携行する方
法が考えられるが、前述のウエーブレット変換をそれぞ
れのセンサ出力にそのまま適応すると、信号処理の負荷
が大きくなってしまう。また、長期にわたってメンテナ
ンスフリーな体動センシングシステムを考える場合、前
述した複数の検出部の駆動に充分な給電方法を考える必
要がある。加えて、携行に便利な装置を考えるには、情
報を得るための検出部は、複数の情報を検出することが
可能であって、かつ、小型に実装できる必要がある。
(2) When trying to capture the movement of each part of the human body other than the center of gravity, various body movements may not be clearly captured only by the sensor output having sensitivity in only one axial direction. When the center of gravity movement during walking is the main measurement target as in the above-described conventional technique, the body vibration direction should be substantially 1
Since the movement can be represented by two axial directions, the direction in which the sensor has sensitivity is matched with the direction, and the output signal may be processed. On the other hand, when trying to sense a more complicated body movement, it is generally necessary to obtain independent outputs in three axial directions. In this case, for example, a method in which a plurality of independent sensors are collectively carried at one place on mounting can be considered. However, if the above-described wavelet transform is directly applied to each sensor output, the load of signal processing increases. . In addition, when considering a maintenance-free body movement sensing system for a long period of time, it is necessary to consider a power supply method sufficient for driving the aforementioned plurality of detection units. In addition, in order to consider a device that is convenient to carry, a detection unit for obtaining information needs to be able to detect a plurality of pieces of information and to be small in size.

【0011】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、1個所で体動を捉えながら、その信号を処
理することにより、人体各部の動きを把握することがで
きる体動センシングシステムを提供し、また、このシス
テムを用いた作業管理システム及び健康管理システムを
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to detect body movements at one place and process the signals to detect the movements of various parts of the human body. Another object of the present invention is to provide a system and a work management system and a health management system using the system.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、少なくとも1つの情報検出手段と、該情報検出手段
の出力信号を処理して体動情報を得る信号処理手段とを
有する携行可能な体動センシングシステムにおいて、前
記信号処理手段が、手動または自動で入力される、ある
いは、すでに記憶された前記情報検出手段の実装位置情
報に基づいて信号処理を行うことにより、また、前記情
報検出手段と、前記信号処理手段と、前記情報検出手段
の実装位置情報を与える位置情報入力手段とを、ほぼ同
一の位置に一体実装したことにより、また、前記信号処
理手段による信号処理が、入力信号から少なくとも1つ
の特徴量を抽出する処理手段と、抽出した特徴量または
特徴量を基に算出された指標の値に基づいて体動を判定
する体動判定処理手段とにより実行され、前記特徴量の
抽出処理手段と、前記体動判定処理手段との少なくとも
一方が、予め設けた複数のデータベースセットの中から
前記情報検出手段の実装位置情報に基づいて、参照すべ
き前記データベースセットの少なくとも1つ選択、参照
し、特徴量の抽出処理手段が特徴量の抽出を行い、体動
判定処理手段が体動判定を行うことにより達成される。
According to the present invention, there is provided a portable device having at least one information detecting means and a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body movement information. In the body movement sensing system, the signal processing means is manually or automatically input, or by performing signal processing based on the mounting position information of the information detection means already stored, the signal detection means, Means, the signal processing means, and position information input means for providing mounting position information of the information detecting means are integrally mounted at substantially the same position. Processing means for extracting at least one feature value from the image data, and a body motion determination process for determining a body motion based on the extracted feature value or an index value calculated based on the feature value And at least one of the feature amount extraction processing means and the body movement determination processing means is referred to based on mounting position information of the information detection means from a plurality of database sets provided in advance. This is achieved by selecting and referring to at least one of the database sets to be extracted, extracting the characteristic amount by extracting the characteristic amount, and performing the body motion determination by the body motion determining processing unit.

【0013】また、前記目的は、前記情報検出手段の1
つが、互いに独立な複数の情報それぞれに対する所定の
検出感度をもって1つの出力信号を出力し、前記信号処
理手段が、情報検出手段の出力信号に基づいて信号処理
を行うことにより、また、複数の情報検出手段のそれぞ
れの出力信号を1つの信号を合成する信号合成手段を有
し、前記信号処理手段が、前記信号合成手段の出力信号
に基づいて信号処理を行うことにより達成される。
[0013] Further, the object is to provide one of the information detecting means.
One outputs a single output signal with a predetermined detection sensitivity for each of a plurality of pieces of information independent of each other, and the signal processing means performs signal processing based on the output signal of the information detection means. This is achieved by providing a signal synthesizing unit for synthesizing one output signal from each of the output signals of the detecting unit, and the signal processing unit performing signal processing based on the output signal of the signal synthesizing unit.

【0014】また、前記目的は、少なくとも1つの情報
検出手段と、該情報検出手段の出力信号を処理して体動
情報を得る信号処理手段と、前記情報検出手段の実装位
置情報を与える位置情報入力手段とを有し、前記信号処
理手段による信号処理の主要な部分が、信号波形と予め
設定した少なくとも1つの基準波形との相関評価であ
り、特にウエーブレット変換であり、前記相関の大小を
判定して体動のモードを識別する携行可能な体動センシ
ングシステムにおいて、前記情報検出手段の実装位置情
報に基づいて、前記基準波形を選択することにより達成
される。
The object is to provide at least one information detecting means, a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body movement information, and position information for providing mounting position information of the information detecting means. Input means, and a main part of signal processing by the signal processing means is a correlation evaluation between a signal waveform and at least one reference waveform set in advance, in particular, a wavelet transform, and the magnitude of the correlation is determined. In a portable body motion sensing system for determining and identifying a mode of body motion, the portable body motion sensing system is achieved by selecting the reference waveform based on mounting position information of the information detecting means.

【0015】また、前記目的は、少なくとも1つの情報
検出手段と、該情報検出手段の出力信号を処理して体動
情報を得る信号処理手段と、前記情報検出手段の実装位
置情報を与える位置情報入力手段とを有し、前記信号処
理手段による信号処理の主要な部分が、信号のフーリエ
変換を含む周波数領域での信号処理であり、信号処理に
よって予め設けた少なくとも一つの周波数領域の信号強
度を抽出し、当該信号強度の大小を判定して体動のモー
ドを識別する携行可能な体動センシングシステムにおい
て、前記情報検出手段の実装位置情報に基づいて、前記
周波数領域を選択することにより達成される。
The object is to provide at least one information detecting means, a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body movement information, and position information for providing mounting position information of the information detecting means. Input means, the main part of the signal processing by the signal processing means is signal processing in the frequency domain including Fourier transform of the signal, the signal strength of at least one frequency domain provided in advance by the signal processing In a portable body motion sensing system that extracts and determines the magnitude of the signal strength to identify the mode of body motion, the portable device is achieved by selecting the frequency domain based on mounting position information of the information detecting means. You.

【0016】さらに、前記目的は、少なくとも1つの情
報検出手段と、該情報検出手段の出力信号を処理して体
動情報を得る信号処理手段とを有する携行可能な体動セ
ンシングシステムにおいて、前記情報検出手段と前記信
号処理手段とが共通のシリコン基板上に集積化されて構
成されたことにより、また、前記情報検出手段とは異な
る位置に補助的情報検出手段を設け、該補助的情報検出
手段を含む補助的情報検出部と、前記信号処理手段を含
む信号処理部との間で無線による情報通信を行うことに
より達成される。
Further, the object is to provide a portable body movement sensing system having at least one information detection means and signal processing means for processing an output signal of the information detection means to obtain body movement information. The detection means and the signal processing means are integrated on a common silicon substrate, and the auxiliary information detection means is provided at a position different from the information detection means. This is achieved by performing wireless information communication between an auxiliary information detection unit including the above and a signal processing unit including the signal processing unit.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明による体動センシン
グシステムの実施形態を図面により詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the body motion sensing system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の第1の実施形態による体動
センシングシステムの構成を示すブロック図である。図
1において、1は情報検出手段、2は位置情報入力手
段、3は信号処理手段、4は表示・通信手段、5は電源
部、7は携帯装置、21は位置情報入力部、22は位置
情報入力部、23は記憶手段である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a body motion sensing system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an information detecting unit, 2 is a position information input unit, 3 is a signal processing unit, 4 is a display / communication unit, 5 is a power supply unit, 7 is a portable device, 21 is a position information input unit, and 22 is a position information input unit. The information input unit 23 is a storage unit.

【0019】本発明の第1の実施形態による体動センシ
ングシステムは、人体に取り付ける携帯装置7として構
成され、人体の変位、速度、加速度、回転角度、回転角
速度等の体動情報を検出する情報検出手段1と、情報検
出手段1の実装位置情報を入力する位置情報入力手段2
と、信号処理手段3と、外部との入出力手段であり、例
えば、液晶画面による表示や同画面によるタッチ入力、
有線無線による通信手段のインターフェイスである表示
・通信手段4と、電源部5とを備えて構成されている。
The body motion sensing system according to the first embodiment of the present invention is configured as a portable device 7 attached to a human body, and detects body motion information such as displacement, speed, acceleration, rotation angle, and rotation angular speed of the human body. Detecting means 1 and position information input means 2 for inputting mounting position information of information detecting means 1
And input / output means for the signal processing means 3 and the outside. For example, display on a liquid crystal screen, touch input on the screen,
A display / communication unit 4 which is an interface of a wired / wireless communication unit, and a power supply unit 5 are provided.

【0020】前述において、情報検出手段1は、後述す
るように複数の検出素子(センサ)を用いる場合、それ
らをほぼ1つの場所に実装するようにしている。位置情
報入力手段2は、当該位置情報入力手段の位置情報入力
部21と、位置情報入力部21から得られた信号を信号
処理手段3にどのように伝えるかを決める位置情報制御
部22とにより構成されている。位置情報制御部22
は、入力された位置情報を不揮発的に記憶できる記憶手
段23を内部に備えている。信号処理手段3は、位置情
報入力手段2から得られる位置情報102、106と、
表示・通信手段4を介して外部から入力される信号10
4とを参照して、情報検出手段1の出力信号101を処
理し、その結果を信号103として出力する。表示・通
信手段4は、前述した機能の他にI/Oポートを含んで
もよい。外部との通信を行うことなく携帯装置7を使う
場合、表示・通信手段4は、一時出力先としての記憶手
段を含むようにしてもよい。
In the above description, when a plurality of detecting elements (sensors) are used as described later, the information detecting means 1 is mounted in almost one place. The position information input unit 2 includes a position information input unit 21 of the position information input unit and a position information control unit 22 that determines how to transmit a signal obtained from the position information input unit 21 to the signal processing unit 3. It is configured. Position information control unit 22
Has a storage means 23 capable of storing input position information in a nonvolatile manner. The signal processing means 3 includes position information 102 and 106 obtained from the position information input means 2,
Signal 10 externally input via display / communication means 4
4, the output signal 101 of the information detecting means 1 is processed, and the result is output as a signal 103. The display / communication means 4 may include an I / O port in addition to the functions described above. When the portable device 7 is used without performing communication with the outside, the display / communication means 4 may include a storage means as a temporary output destination.

【0021】位置情報102の内容は、システム稼動中
に切り替わる可能性があるため、位置情報制御部22
は、常に新しい位置情報を記憶手段23に記憶保持す
る。また、位置情報制御部22は、記憶内容が更新され
た場合、記憶内容が更新されたことを信号107によっ
て信号処理手段3に伝える。記憶内容の更新を伝える方
法として、例えば、フラグの切り替え処理をしてもよ
い。信号107として、更新された情報をそのまま信号
処理手段3へ伝えるようにすることもできる。信号10
5は、記憶された位置情報の読み出しの指示であり、信
号106は、読み出された位置情報を示す。電源部5
は、具体的には、充放電可能な電池で構成される。な
お、図1に示す201は、表示・通信手段4を介して装
置外部から無線により電力を供給する場合の電力供給信
号を示す。
Since the contents of the position information 102 may change during the operation of the system, the position information
Always stores new position information in the storage means 23. When the storage content is updated, the position information control unit 22 notifies the signal processing unit 3 by a signal 107 that the storage content has been updated. As a method of transmitting the update of the stored content, for example, a flag switching process may be performed. As the signal 107, the updated information can be directly transmitted to the signal processing unit 3. Signal 10
Reference numeral 5 denotes an instruction to read the stored position information, and a signal 106 indicates the read position information. Power supply unit 5
Is, specifically, composed of a chargeable / dischargeable battery. In addition, 201 shown in FIG. 1 indicates a power supply signal when power is supplied wirelessly from outside the device via the display / communication means 4.

【0022】前述した各構成要素は、携帯装置7とし
て、ほぼ同じ位置に携行可能な状態に一体に実装されて
いる。そして、位置情報入力部21は、簡単には、携帯
装置7に設けた切り替えスイッチである。例えば、携帯
装置の携帯場所を胸ポケット、腰側面、腰背面等に大別
し、これらを図示する番号1、2、3にそれぞれ割り当
て、実際に使用する場所毎にユーザが切り替えるように
する。図1において、スイッチのOFFの位置で装置の
電源が切れるようにし、スイッチONと実装場所の選択
とをユーザが同時にできるようにしている。位置情報入
力手段21の切り替えが適切であれば、図1に示す携帯
装置7は、種々の形態の体動について、より正しい体動
情報を検出し、判断し、出力することができる。
Each of the above-described components is integrally mounted as a portable device 7 at a substantially same position so as to be portable. The position information input unit 21 is simply a changeover switch provided on the portable device 7. For example, portable places of the portable device are roughly classified into a breast pocket, a waist side, a waist back, and the like, and these are respectively assigned to numbers 1, 2, and 3 shown in the drawing, and the user switches the place for each place actually used. In FIG. 1, the power of the device is turned off at the position where the switch is turned off, so that the user can simultaneously turn on the switch and select the mounting location. If the switching of the position information input means 21 is appropriate, the portable device 7 shown in FIG. 1 can detect, determine, and output more accurate body movement information for various forms of body movement.

【0023】例えば、腕を振る等、重心運動に反映しに
くい体動の場合、情報検出手段1を含む携帯装置7の位
置に依存して、検出される体動の特徴が著しく異なる場
合がある。このような場合、図1に示す手段は、位置情
報入力手段2を切り替えれば、装置の位置に応じた最適
な信号処理を行うことができる。切り替えが適切でない
場合、詳細な体動情報は得られなくなるが、例えば、歩
行に伴う周期的な振動等の体の重心に関する運動をほぼ
正確に検出することができる。切り替えの種類は、必ず
しも図示した種類である必要はなく、より細かい区分を
設けても、より大きい区分であってもよい。例えば、体
に付ける場合と鞄の中に携行する場合の2種類に大別し
てもよい。以下に説明するように、波形の特徴を分析、
判断する信号処理方法を採用すれば、必要とされる信号
の特徴さえ検出できれば、直接体の運動を捉えなくて
も、得られた情報を基に可能性の高い体動を推定するこ
とができる。
For example, in the case of a body motion that is hardly reflected on the movement of the center of gravity such as a swing of the arm, the characteristics of the detected body motion may be significantly different depending on the position of the portable device 7 including the information detecting means 1. . In such a case, the means shown in FIG. 1 can perform optimal signal processing according to the position of the apparatus by switching the position information input means 2. If the switching is not appropriate, detailed body motion information cannot be obtained, but, for example, a motion related to the center of gravity of the body such as a periodic vibration accompanying walking can be detected almost accurately. The type of switching does not necessarily need to be the type shown in the figure, and may be provided with a finer division or a larger division. For example, it may be roughly classified into two types, that is, the case of attaching to a body and the case of carrying in a bag. Analyze the characteristics of the waveform as described below,
Adopting the signal processing method to judge, if it is possible to detect the characteristics of the required signal, it is possible to estimate the likely body motion based on the obtained information without directly capturing the body motion .

【0024】本発明の実施形態によるシステムは、前述
したように、位置情報入力部21の切り替え位置の正否
によらず、人の重心近傍の運動については、それなりの
出力結果を得ることができる。このため、例えば、周期
的な体動変化に注目する万歩計(登録商標)として使う
場合のように、比較的荒い情報しか必要としないユーザ
は、切り替え位置を気にせずに通常のONスイッチと同
じ感覚でスイッチを動かせばよい。また、カロリー消費
量などについてより詳しい情報を欲しいユーザは、まめ
にスイッチを切り替えれば、より正確な情報を得ること
ができるので、幅広いユーザの要求に応えることができ
る。
As described above, the system according to the embodiment of the present invention can obtain a reasonable output result for the movement near the center of gravity of a person regardless of whether the switching position of the position information input unit 21 is correct or not. For this reason, for example, a user who needs only relatively rough information, such as a case of using it as a pedometer (registered trademark) that focuses on a periodic change in body motion, can use a normal ON switch without worrying about the switching position. All you have to do is move the switch in the same way. Further, a user who wants more detailed information on calorie consumption and the like can obtain more accurate information by frequently switching the switch, so that it can respond to a wide range of user requests.

【0025】もちろん、位置情報入力部21の実施形態
は、図1に示す方法に限るものではない。例えば、位置
情報入力部21は、切り替え位置に応じた複数のスイッ
チを設けておいて、それらをユーザが選択して押すよう
にしてもよいし、1つのスイッチを押す回数でOFF→
1→2→3→OFFと選択するようにしてもよい。ある
いは、画面に表示したメニューの中からユーザが画面を
タッチして選択するようにしてもよい。さらに、図1に
示す場合と異なり、携帯装置7のON/OFFスイッチ
を位置情報入力部21とは別に設けるようにしてもよ
い。この場合、一例として、ON/OFFの切り替えボ
タン(スイッチ)と、位置情報を1→2→3→1と繰り
返し切り換えるボタン(スイッチ)の2つを設けておけ
ばよい。携帯装置7のON/OFFスイッチを位置情報
入力部21とは別に設ける場合、使用の度毎に位置情報
を入力し直す必要はない。スイッチONに続いて、も
し、位置情報入力部21から新たな入力102がなけれ
ば、記憶手段23には、前回までの位置情報がすでに格
納されているので、信号処理手段3は、記憶手段23に
対して必要な読み出しの指示105を行うと、前回記憶
された位置情報106を得ることができる。このように
しておけば、ユーザが習慣的にほぼ同じ位置に携帯装置
を所持する場合など、初回のみ位置情報を入力すればよ
い。信号処理の途中で新たな入力102があった場合、
位置情報制御部22は、記憶手段23の内容を更新する
と共に、信号107で記憶内容の更新を信号処理手段3
へ伝える。
Of course, the embodiment of the position information input section 21 is not limited to the method shown in FIG. For example, the position information input unit 21 may be provided with a plurality of switches corresponding to the switching positions, and the user may select and press these switches, or turn off the number of times one switch is pressed.
It is also possible to select 1 → 2 → 3 → OFF. Alternatively, the user may touch and select the screen from the menu displayed on the screen. Further, unlike the case shown in FIG. 1, the ON / OFF switch of the portable device 7 may be provided separately from the position information input unit 21. In this case, as an example, two buttons, ie, an ON / OFF switching button (switch) and a button (switch) for repeatedly switching the position information from 1 → 2 → 3 → 1 may be provided. When the ON / OFF switch of the portable device 7 is provided separately from the position information input unit 21, there is no need to re-input the position information every time it is used. Subsequent to the switch ON, if there is no new input 102 from the position information input unit 21, since the position information up to the previous time has already been stored in the storage unit 23, the signal processing unit 3 When the necessary read instruction 105 is issued to the user, the previously stored position information 106 can be obtained. By doing so, it is only necessary to input position information only for the first time, for example, when the user habitually carries the portable device at substantially the same position. If there is a new input 102 during the signal processing,
The position information control unit 22 updates the contents of the storage unit 23 and updates the storage contents with the signal 107 by the signal processing unit 3.
Tell

【0026】信号処理手段3は、記憶内容の更新を受け
て、一連の信号処理の後、新たな位置情報を読み出すよ
うにすればよい。記憶された位置情報は、表示部4にそ
のまま表示するようにしてもよい。ユーザは、これを確
認して納得の上、装置を携行することができる。なお、
図1に示す切り替え式の位置情報入力部21は、切り替
えスイッチの位置によって、機械的に位置情報が保持さ
れるため、記憶手段23は必ずしも必要ない。この場
合、スイッチを1度OFFして再度ONする場合、前述
のようにスイッチのONの操作と同時に、スイッチの位
置によって位置情報が自然に再入力されることになる。
信号処理手段3は、そのスイッチの位置を参照して、信
号処理を行う。
The signal processing means 3 may read the new position information after a series of signal processing in response to the update of the stored contents. The stored position information may be displayed on the display unit 4 as it is. The user confirms this and is convinced that he can carry the device. In addition,
In the switching type position information input unit 21 shown in FIG. 1, the position information is mechanically held according to the position of the changeover switch, and thus the storage unit 23 is not necessarily required. In this case, when the switch is turned off once and then turned on again, the position information is naturally re-entered depending on the position of the switch simultaneously with the operation of turning on the switch as described above.
The signal processing means 3 performs signal processing with reference to the position of the switch.

【0027】電源部5が、表示・通信手段4からの電力
供給信号201による電力の供給を受けることは、基本
的に外部から電磁波の形態で送られてきた信号を表示・
通信手段4で受信することによりで実現することができ
る。この場合、表示・通信手段4は、外部から送信され
た特定周波数の正弦波状の電磁波を受信し、正弦波状の
電流あるいは抵抗を介して正弦波状の電圧信号を得、こ
れを整流することにより直流電圧を得て、これを充放電
可能な電源部5の電池の充電に使用することができる。
無線により送信可能な電力は、一般には小さいが、遠距
離の通信が可能であり、例えば、省電力化可能なCMO
S中心の信号処理回路と電池とを組み合わせたシステム
の電源供給手段として使用することができる。電源の供
給は、常時実施してもよいが、電源部5の充電残量を電
圧値などでモニタし、その結果、充電残量が所定の値以
下となった場合に充電を開始するリクエストを外部の所
定の装置に送信するようにしてもよい。
The fact that the power supply unit 5 is supplied with power by the power supply signal 201 from the display / communication means 4 basically displays a signal sent from the outside in the form of an electromagnetic wave.
This can be realized by receiving the data through the communication unit 4. In this case, the display / communication means 4 receives a sine-wave electromagnetic wave of a specific frequency transmitted from the outside, obtains a sine-wave voltage signal via a sine-wave current or a resistor, and rectifies the sine-wave voltage signal. The voltage can be obtained and used for charging the battery of the power supply unit 5 which can be charged and discharged.
The power that can be transmitted wirelessly is generally small, but communication over long distances is possible.
It can be used as a power supply means for a system in which a signal processing circuit centered on S and a battery are combined. The supply of power may be performed at all times, but the remaining charge of the power supply unit 5 is monitored by a voltage value or the like, and as a result, a request to start charging is made when the remaining charge falls below a predetermined value. The information may be transmitted to a predetermined external device.

【0028】そして、図示システムにより検出された体
動の情報から、対象のおかれた状況を判断することがで
きるので、その結果に応じて、無線による電源供給を実
施したり、実施しなかったりすることもできる。無線に
よる電源の供給は、ある程度の電力を送信するので、そ
の無線が精密機械や電気器具等に影響を及ぼす場合も想
定できる。このため、例えば、体動の情報から電車の振
動が検出され、対象が電車に乗っていると判断でき、所
定の状況下にあると判断された場合に、所定の値以上の
電力を要する外部との通信を停止すると共に、前述した
充電開始のリクエスト送信をしない等として、通信のモ
ードに関する切り替えをすることができる。ここで、通
信モードとは、所定の電力以上の通信を制限する等の外
部との通信における条件を分類して定めたものである。
所定の情報のみを通信するといった情報の内容に係わる
条件を通信モードとしてもよい。外部との通信をしない
期間に出力された信号103は、表示・通信手段4に一
時出力先として設けることのできる記憶手段に記憶する
ようにすればよい。この表示・通信手段4に一時的に記
憶された情報は、外部との通信可能な状況と判断された
場合にまとめて通信するようにしてもよいし、あるい
は、記憶された状態のまま、情報として活用するように
してもよい。
Then, from the information on the body movement detected by the illustrated system, the situation where the object is placed can be determined, and depending on the result, power supply by wireless may or may not be performed. You can also. Since the supply of power by radio transmits a certain amount of power, it may be assumed that the radio affects precision machines, electric appliances, and the like. For this reason, for example, the vibration of the train is detected from the information of the body motion, and it can be determined that the target is on the train. In addition, the communication mode can be switched, for example, by stopping the communication with the communication device and not transmitting the charging start request. Here, the communication mode is defined by classifying conditions in external communication such as restricting communication with a predetermined power or more.
A condition relating to the content of information, such as communication of only predetermined information, may be used as the communication mode. The signal 103 output during a period in which communication with the outside is not performed may be stored in a storage unit that can be provided as a temporary output destination in the display / communication unit 4. The information temporarily stored in the display / communication means 4 may be collectively communicated when it is determined that communication with the outside is possible, or the information may be stored in the stored state. You may make it utilize as.

【0029】なお、図1に示す実施形態は、連続的また
は所定の間隔毎に、あるいは、外部からのリクエスト信
号に応じて出力信号103を外部に送信する場合を想定
しているが、記憶内容を全て一時出力先である前述の表
示・通信手段4内の記憶手段に保存するようにしてもよ
い。どのような状況でどのような通信モードを選択する
かといった判断条件は、予め信号処理手段3あるいは表
示・通信手段4の中で決めておくようにする。
The embodiment shown in FIG. 1 is based on the assumption that the output signal 103 is transmitted to the outside continuously or at predetermined intervals or in response to a request signal from the outside. May be stored in the storage means in the display / communication means 4 which is the temporary output destination. The determination conditions such as which communication mode to select in which situation are determined in advance in the signal processing unit 3 or the display / communication unit 4.

【0030】図2は本発明第1の実施形態に備えられる
情報検出手段1の構成例を説明する図であり、以下、こ
れについて説明する。図2において、60はケース、6
1aは圧力検出手段、61bはダイヤフラム、62はシ
リコン基板、63は信号変換手段、64は質量体、65
は変形体、66接続手段、67はコネクタである。な
お、図2(a)は情報検出手段の断面図を示しており、
図2(b)はその上面図を示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of the information detecting means 1 provided in the first embodiment of the present invention, which will be described below. In FIG. 2, 60 is a case, 6
1a is a pressure detecting means, 61b is a diaphragm, 62 is a silicon substrate, 63 is a signal converting means, 64 is a mass body, 65
Is a deformed body, 66 is a connecting means, and 67 is a connector. FIG. 2A is a cross-sectional view of the information detecting means.
FIG. 2B shows a top view thereof.

【0031】複雑な体動を検出しようとする場合、3自
由度の振動や回転運動等の複数の互いに独立な情報を同
時に検出可能であることが好ましい。一方、そのために
情報検出手段1として、数多くのセンサを集めて実装す
ると、装置の大型化を招くと共に、コストアップの問題
の生じる場合がある。図2に示す情報検出手段1は、
x、y、zの3自由度の振動変化を1つのセンサチップ
でまとめて捉えることができるように構成されている。
そして、情報検出手段1は、ケース60内に収納された
シリコン基板62上に設けたドーム状構造の圧力検出手
段61aと、圧力検出手段61aのドーム状構造の天井
部に設けた円形のダイヤフラム61bと、シリコン基板
62上に設けた信号変換手段63と、質量体64と、変
形体65とにより構成される。
When a complicated body motion is to be detected, it is preferable that a plurality of mutually independent information such as vibration and rotational motion having three degrees of freedom can be simultaneously detected. On the other hand, if a large number of sensors are collected and mounted as the information detecting means 1 for this purpose, the size of the device may be increased, and the cost may be increased. The information detecting means 1 shown in FIG.
It is configured such that vibration changes with three degrees of freedom of x, y, and z can be collectively captured by one sensor chip.
The information detecting means 1 comprises a dome-shaped pressure detecting means 61a provided on a silicon substrate 62 housed in a case 60, and a circular diaphragm 61b provided on a dome-shaped ceiling of the pressure detecting means 61a. , A signal conversion means 63 provided on a silicon substrate 62, a mass body 64, and a deformable body 65.

【0032】前述において、ダイヤフラム61bの構造
は、必ずしも円形である必要はなく、例えば、四角形あ
るいは一般の多角形であってもよい。ダイヤフラム61
bが圧力検出面である。ダイヤフラム61bは、圧力を
受けると変形するので、その変形をピエゾ抵抗効果や静
電容量変化を通じて検出すれば、圧力変化を電気的に検
出することができる。圧力検出手段61aの構造は、犠
牲層エッチングと呼ばれる表面マイクロマシニング技術
を使うことによって、シリコン基板62の表面に構成す
ることができる。シリコン基板62上に設けた信号変換
手段63は、圧力検出手段61aがダイヤフラム61b
の変形を静電容量変化によって検出する場合、その静電
容量(C)の変化を電圧(V)の変化に変換するように
することが信号の取り扱いに便利であるのでその変換を
行う。また、信号変換手段63は、圧力検出手段61a
であるセンサ出力が一般に非線形な応答を示すので、セ
ンサ出力の直線性を補償したり、また、補償後の直線出
力の傾きやゼロ点を調整する処理を行う。信号変換手段
63は、これらの処理をするためのA/D変換部、メモ
リ部、演算回路、D/A変換部、アナログ回路、保護回
路などの機能を半導体プロセスによって集積化したもの
である。もちろんより高度な信号処理回路を信号変換回
路63に加えてもよい。
In the above description, the structure of the diaphragm 61b does not necessarily have to be circular, and may be, for example, a square or a general polygon. Diaphragm 61
b is a pressure detection surface. Since the diaphragm 61b is deformed when it receives pressure, if the deformation is detected through a piezoresistance effect or a change in capacitance, the change in pressure can be electrically detected. The structure of the pressure detecting means 61a can be formed on the surface of the silicon substrate 62 by using a surface micromachining technique called sacrifice layer etching. The signal converting means 63 provided on the silicon substrate 62 is configured such that the pressure detecting means 61a has a diaphragm 61b.
Is detected by a change in capacitance, a change in the capacitance (C) is converted into a change in voltage (V), which is convenient because it is convenient to handle signals. In addition, the signal conversion unit 63 includes a pressure detection unit 61a.
Since the sensor output generally shows a non-linear response, a process of compensating for the linearity of the sensor output and adjusting the slope and zero point of the compensated linear output is performed. The signal conversion unit 63 integrates functions of an A / D conversion unit, a memory unit, an arithmetic circuit, a D / A conversion unit, an analog circuit, a protection circuit, and the like for performing these processes by a semiconductor process. Of course, a more sophisticated signal processing circuit may be added to the signal conversion circuit 63.

【0033】質量体64は、前述した圧力検出手段61
a上のダイヤフラム61bを覆っている変形体65に接
するように設けられており、体動に応じて変形体65を
変形させる。質量体64は、例えば、アルミニウム等の
金属の板で形成されており、また、変形体65は、例え
ば、シリコーンゲルであり、耐環境性を考えると、フッ
素系のシリコーンゲルが望ましい。質量体64と変形体
65とは、図2(a)に示すように相互に直接触れる形
で実装してもよいし、あるいは、変形体65の表面に薄
膜を設け、その薄膜の上に質量体64を設けるようにし
てもよい。あるいは、変形体65の内部に質量体64を
設けるようにしてもよい。
The mass body 64 is provided with the pressure detecting means 61 described above.
It is provided so as to be in contact with the deformable body 65 that covers the diaphragm 61b on a, and deforms the deformable body 65 according to body movement. The mass body 64 is formed of, for example, a metal plate such as aluminum, and the deformable body 65 is, for example, a silicone gel. Considering environmental resistance, a fluorine-based silicone gel is desirable. The mass body 64 and the deformed body 65 may be mounted so as to be in direct contact with each other as shown in FIG. 2A, or a thin film is provided on the surface of the deformed body 65, and the mass is placed on the thin film. A body 64 may be provided. Alternatively, the mass body 64 may be provided inside the deformed body 65.

【0034】図示の情報検出手段1におけるシリコン基
板22とその外部とは、接続手段66により外部との接
続のためのコネクタ67に電気的に接続される。接続手
段66は、例えば、金線やアルミニウム線であり、接続
は、ワイヤボンディングで実現することができる。ま
た、図2には省略して示していないが、ケース60には
蓋を設けて、質量体64や変形体65に指が触れるなど
しないようにしておくことが望ましい。また、前述した
圧力検出手段61aと信号変換回路63とは、例えば、
3mm角、厚さ0.5mmといった小型のシリコン基板
62上に集積化することができ、ケース60の大きさ
は、携帯装置7の本体と比べて充分に小さくすることが
できる。
The silicon substrate 22 in the illustrated information detecting means 1 and the outside thereof are electrically connected by a connecting means 66 to a connector 67 for connection to the outside. The connection means 66 is, for example, a gold wire or an aluminum wire, and the connection can be realized by wire bonding. Although not shown in FIG. 2, it is desirable to provide a lid on the case 60 so that a finger does not touch the mass body 64 or the deformed body 65. The above-described pressure detecting means 61a and the signal conversion circuit 63 are, for example,
The case 60 can be integrated on a small silicon substrate 62 having a size of 3 mm square and a thickness of 0.5 mm.

【0035】次に、図2に示す情報検出手段の機能を説
明する。いま、例えば、図2(b)のx(あるいはy)
軸方向に体の動きがあると、質量体64には慣性がある
ため、変形体65を引っ張りながら、体の動きと反対に
移動し、変形体内部に歪みを与える。同様に、図2
(b)の紙面に垂直なz軸上方に体動があれば、質量体
64は、変形体65を圧縮し、z軸下方に体動があれば
質量体64は、変形体65を引っ張るように相対的に運
動する。変形体65の変形は、内部の応力変化を通じ
て、圧力検出手段61aのダイヤフラム61bに変形を
もたらすので、これを電気的に検出すれば、体動の発生
を検知することができる。一般に、x、y、z軸それぞ
れに加わる体動変化が重ね合わさるので、圧力検出部6
1aは、複雑な信号波形を出力するが、特徴的な体動に
伴って出力される信号の波形を基準波形として予め記憶
しておけば、その基準波形と信号波形との相関を大小比
較することで、特定の体動を抽出分離することができ
る。本発明の第1の実施形態によると、センサの1つの
出力波形には3つの空間自由度に対応する体動変化が、
ある部分は強め合い、ある部分は弱めあって特有の信号
となるため、その信号の特徴を抽出することにより、体
全体の動きを総括的に捉えることができる。
Next, the function of the information detecting means shown in FIG. 2 will be described. Now, for example, x (or y) in FIG.
When the body moves in the axial direction, since the mass body 64 has inertia, the mass body 64 moves in a direction opposite to the body movement while pulling the deformable body 65, thereby giving a distortion inside the deformable body. Similarly, FIG.
If there is a body movement above the z-axis perpendicular to the paper surface of (b), the mass body 64 compresses the deformed body 65, and if there is a body movement below the z-axis, the mass body 64 pulls the deformed body 65. Exercise relative to. The deformation of the deformable body 65 causes a deformation of the diaphragm 61b of the pressure detecting means 61a through a change in internal stress. Therefore, if this is electrically detected, the occurrence of body movement can be detected. Generally, since the body motion changes applied to each of the x, y, and z axes are superimposed, the pressure detector 6
1a outputs a complex signal waveform, but if the waveform of a signal output with characteristic body movement is stored in advance as a reference waveform, the correlation between the reference waveform and the signal waveform is compared in magnitude. Thus, a specific body motion can be extracted and separated. According to the first embodiment of the present invention, one output waveform of the sensor includes body motion changes corresponding to three spatial degrees of freedom.
Certain parts reinforce each other and certain parts weaken to create a unique signal. By extracting the characteristics of the signal, the movement of the entire body can be comprehensively captured.

【0036】ここで、x軸方向とy軸方向の同じ運動を
考えてみる。仮に質量体64の中心とダイヤフラム61
bの中心とを、xy面内において一致させておくと、こ
の場合、変形体65には方向のみ異なる同じ変形が加わ
るため、軸対称なダイヤフラム61bでは両者を区別す
ることができない。これを回避するために、軸対称性の
ないダイヤフラムを設計したり、あるいは、変形体65
の硬さや種類を非軸対称にするなどしてもよいが、簡単
には、図2(b)に示すように、質量体64とダイヤフ
ラム61bとの中心をずらすようにし、特に、図2
(b)に示すように、質量体64とダイヤフラム61b
との中心とのy方向の寸法aとx方向の寸法bとを異な
るようにしておけばよい。これによっり、x軸方向とy
軸方向との感度の縮退を解くことができる。より一般的
には、質量体64の中心あるいは重心を通り、前述の圧
力検出手段61aの圧力検出面であるダイヤフラム61
bと直交する軸と、圧力検出手段61aの圧力検出面で
あるダイヤフラム61bの中心ないしは重心を通り、当
該圧力検出面と直交する軸とが、互いに重ならないよう
にすればよい。
Here, consider the same movement in the x-axis direction and the y-axis direction. Assume that the center of the mass body 64 and the diaphragm 61
If the center of b is made coincident in the xy plane, in this case, since the same deformation in only the direction is applied to the deformable body 65, the two cannot be distinguished by the axially symmetric diaphragm 61b. In order to avoid this, a diaphragm having no axial symmetry may be designed or a deformable body 65 may be used.
The hardness and type of the diaphragm may be made non-axially symmetrical, but simply, as shown in FIG. 2B, the center between the mass body 64 and the diaphragm 61b is shifted.
As shown in (b), the mass body 64 and the diaphragm 61b
The dimension a in the y-direction and the dimension b in the x-direction with respect to the center may be different from each other. According to this, the x-axis direction and y
The degeneracy of the sensitivity with respect to the axial direction can be solved. More generally, the diaphragm 61 which passes through the center or the center of gravity of the mass body 64 and is a pressure detecting surface of the above-described pressure detecting means 61a.
The axis perpendicular to b and the axis passing through the center or the center of gravity of the diaphragm 61b, which is the pressure detecting surface of the pressure detecting means 61a, and perpendicular to the pressure detecting surface may not overlap each other.

【0037】通常のセンサの使い方は、x軸の感度とy
軸の感度とをなるべく正確に合わせておき、両者の信号
を独立に処理するというものであるが、本発明の実施形
態は、これらの2つの感度を敢えて揃える必要はない。
なぜなら、予め用意した基準波形と信号波形との相関評
価を前提とすれば、感度の一致よりも体動毎に特徴的な
信号の得られることの方が重要だからである。信号重畳
の方法により、特定の信号の特徴的変化をむしろ強調す
るように波形合成することもできる。このような方法が
可能であるのは、システム応用毎に注目したい体動を比
較的限定することができるので、あらゆる体動を一様に
検知する必要が必ずしもないからである。
The usual usage of the sensor is the sensitivity on the x axis and the y
Although the sensitivities of the axes are matched as accurately as possible, and both signals are processed independently, the embodiment of the present invention does not need to intentionally match these two sensitivities.
This is because, assuming a correlation evaluation between a reference waveform and a signal waveform prepared in advance, it is more important to obtain a characteristic signal for each body motion than to match the sensitivities. By the signal superposition method, the waveforms can be synthesized so as to emphasize characteristic changes of a specific signal. Such a method is possible because the body movement to be focused on can be relatively limited for each system application, and it is not always necessary to uniformly detect all body movements.

【0038】各軸方向の変化を独立に捉える必要がある
場合には、圧力検出手段61aをシリコン基板上に複数
設け、それらの信号を独立に取り出すようにしてもよ
い。シリコン基板のどの部分に圧力検出手段を設けるか
によってそれぞれの感度が異なるため、得られた信号を
比較処理することにより、3自由度それぞれの運動を抽
出することができる。
When it is necessary to independently detect changes in the respective axial directions, a plurality of pressure detecting means 61a may be provided on the silicon substrate, and their signals may be independently taken out. Since the respective sensitivities differ depending on which part of the silicon substrate is provided with the pressure detecting means, the motion of each of the three degrees of freedom can be extracted by comparing the obtained signals.

【0039】圧力検出手段61aとして、静電容量式の
圧力計測を使用すると、原理的に低段差のドーム構造で
高い検出感度を得ることができる。これは、ダイヤフラ
ム61b、基板62のそれぞれに相対する電極を設けて
静電容量変化を捉えるようにすると、その電極の間隔が
狭いほど、変形に対する検出感度を高くすることができ
るからである。変形体65の変形を的確に捉えるため
に、大口径低段差のダイヤフラムを設けるようにしても
よい。ダイヤフラム自体の周波数応答性は充分高くする
ことができるので、圧力検出手段としての周波数応答性
は、変形体65であるシリコーンゲルの量や硬さによっ
て調整することができる。
When a capacitance type pressure measurement is used as the pressure detecting means 61a, high detection sensitivity can be obtained in principle with a dome structure having a low step. This is because, when the electrodes facing the diaphragm 61b and the substrate 62 are provided to capture the change in capacitance, the smaller the distance between the electrodes, the higher the detection sensitivity to deformation. In order to accurately detect the deformation of the deformable body 65, a diaphragm having a large diameter and a low step may be provided. Since the frequency response of the diaphragm itself can be made sufficiently high, the frequency response as the pressure detecting means can be adjusted by the amount and hardness of the silicone gel as the deformable body 65.

【0040】図3は本発明の第1の実施形態における信
号処理の一例を説明する図であり、以下、これについて
説明する。図3において、31はA/D変換処理部、3
2は特徴量抽出処理部、33は体動判定処理部、34は
データベース選択処理部、35はデータベースセットで
あり、他の符号は図1の場合と同一である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of signal processing according to the first embodiment of the present invention, which will be described below. In FIG. 3, reference numeral 31 denotes an A / D conversion processing unit;
2 is a feature amount extraction processing unit, 33 is a body motion determination processing unit, 34 is a database selection processing unit, 35 is a database set, and other symbols are the same as those in FIG.

【0041】前述までに説明した信号処理手段3は、図
3に示すように、情報検出手段1からの信号をA/D変
換するA/D変換処理部31と、A/D変換された信号
から信号の特徴量を抽出する特徴量抽出処理部32と、
抽出された信号の特徴量を基に体動を判定する体動判定
処理部33と、データベース選択処理部34と、データ
ベースセット35とを含んで構成されている。特徴量抽
出処理部32と体動判定処理部33との少なくとも一方
は、予め記憶されたデータベースセット35に含まれる
少なくとも1つのデータベースをそれぞれ参照して(1
08、109)信号処理を行う。例えば、特徴量抽出処
理部32は、基準となるデータとの相関評価をする場
合、その基準データを位置情報に応じて切り替えるよう
にする。また、体動判定処理部33は、特定のパラメー
タの値について閾値との大小比較をして体動判定する場
合、そのパラメータの種類や閾値を位置情報に応じて選
択し、切り替えるようにする。ここで、参照されるデー
タベースは、位置情報入力手段2で得られた実装位置情
報102を基に、データベース選択処理部34が、複数
のデータベースセットの中から選択するようにしてい
る。データベースセットの数は、要求される体動検出の
種類や精度に応じて設定すればよい。データベース選択
処理部34は、データベース選択際、位置情報制御部2
2に含まれる記憶手段23に記憶された実装位置情報を
参照するようにしている。位置情報入力手段2に新たな
信号入力があった場合、位置情報制御部22は、位置情
報に変更のあったことを信号107として出力する。こ
の信号107を受けたデータベース選択処理部34は、
記憶手段23を参照し(105)、位置情報(106)
を得るようにしている。
The signal processing means 3 described above comprises, as shown in FIG. 3, an A / D conversion processing section 31 for A / D converting the signal from the information detecting means 1, and an A / D converted signal. A feature value extraction processing unit 32 for extracting a feature value of a signal from
It is configured to include a body motion determination processing unit 33 that determines a body motion based on the feature amount of the extracted signal, a database selection processing unit 34, and a database set 35. At least one of the feature amount extraction processing unit 32 and the body motion determination processing unit 33 refers to at least one database included in the database set 35 stored in advance, respectively (1
08, 109) Perform signal processing. For example, when performing a correlation evaluation with reference data, the feature extraction processing unit 32 switches the reference data according to the position information. Further, when performing a body motion determination by comparing the value of a specific parameter with a threshold value, the body motion determination processing unit 33 selects and switches the type or threshold value of the parameter according to the position information. Here, the database to be referred to is selected by the database selection processing unit 34 from a plurality of database sets based on the mounting position information 102 obtained by the position information input unit 2. The number of database sets may be set according to the type and accuracy of required body motion detection. When selecting a database, the database selection processing unit 34
Reference is made to the mounting position information stored in the storage means 23 included in the storage unit 2. When a new signal is input to the position information input unit 2, the position information control unit 22 outputs as a signal 107 that the position information has been changed. Upon receiving the signal 107, the database selection processing unit 34
With reference to the storage means 23 (105), position information (106)
I'm trying to get

【0042】本発明の第1の実施形態は、予め記憶した
信号データと、測定によって得られた信号データとの特
徴比較によって体動判定する方法を採用している。その
特徴は、位置情報入力手段2から得られた実装位置情報
に基づいて、データベースセット35を切り替えてデー
タベースを選択する点にある。体動に伴う振動成分など
の特徴量は、一般に、携帯される体動センシングシステ
ムの携帯位置に依存して変わるが、実装位置情報に応じ
て、比較基準となるデータベースを切り替えることによ
り、体動の正しい判別を行うことができる。
The first embodiment of the present invention employs a method of judging a body motion by comparing characteristics between signal data stored in advance and signal data obtained by measurement. The feature is that a database is selected by switching the database set 35 based on the mounting position information obtained from the position information input means 2. In general, the feature amount such as the vibration component accompanying the body movement changes depending on the carrying position of the body movement sensing system to be carried. Can be determined correctly.

【0043】なお、前述の信号処理過程は、ディジタル
信号処理を前提としたものであるが、同様の処理をアナ
ログ回路を中心に実施するようにしてもよい。例えば、
基準信号を発生する信号発生手段と、この基準信号と入
力信号との積を演算して相関強度を出力するロックイン
アンプとを組み合わせると、基準信号と入力信号との相
関評価を実施することができる。この場合、位置情報入
力手段2の入力信号102に基づいて信号発生手段で発
生する基準信号を切り替えるようにすればよい。また、
1つの信号発生手段が発生する基準信号を切り替える代
りに、複数の信号発生手段を設けて、各信号発生手段か
ら出力される基準信号を適宜切り替えて使うようにして
もよい。
Although the above-described signal processing is based on digital signal processing, similar processing may be performed mainly by an analog circuit. For example,
By combining a signal generating means for generating a reference signal and a lock-in amplifier for calculating a product of the reference signal and the input signal and outputting a correlation strength, it is possible to perform a correlation evaluation between the reference signal and the input signal. it can. In this case, the reference signal generated by the signal generating means may be switched based on the input signal 102 of the position information input means 2. Also,
Instead of switching the reference signal generated by one signal generation unit, a plurality of signal generation units may be provided, and the reference signal output from each signal generation unit may be appropriately switched and used.

【0044】体動判定処理部33が体動判定を行う場
合、外部からの参照情報104によって判定が容易にな
る場合がある。例えば、作業管理システムにおいて、作
業者がどの区画にいるかが分かると、区画毎の作業内容
を限定することができる場合があり、特定の区画内での
作業がバルブの開閉のみである場合、ほぼ周期的な腕の
動きから、バルブ開閉作業をしていることが判る。ま
た、利き腕とその動きから、開閉の方向を推定できる場
合もある。外部からこのような参照情報104が与えら
れると、体動判定処理部33は、体動の詳細な推定を行
うことが可能となる。
When the body movement determination processing unit 33 performs the body movement determination, the determination may be facilitated by the reference information 104 from the outside. For example, in a work management system, knowing which section a worker is in can sometimes limit the work content of each section, and when work in a specific section is only opening and closing a valve, almost The periodic movement of the arm indicates that the valve is being opened and closed. In some cases, the direction of opening and closing can be estimated from the dominant arm and its movement. When such reference information 104 is provided from outside, the body motion determination processing unit 33 can perform detailed estimation of the body motion.

【0045】図4は周波数領域における相関評価の一例
を説明する図であり、以下、これについて説明する。
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of correlation evaluation in the frequency domain, which will be described below.

【0046】図4に示す例は、データベースとして、基
準信号のスペクトラム強度情報を使用するものとしてい
る。具体的には、図4(a)に基準データとして示すよ
うに、領域0からn(整数)に分離した周波数領域毎に
信号強度を割り当てたものを、1まとまりのデータベー
スとしている。ここで、周波数領域mのスペクトラム強
度F(m)は、領域に関する合計が1になるように規格
化されている。このデータベースは、例えば、歩行する
といった1つの体動モードを代表するもので、図の例で
は周波数領域kの強度が周辺の周波数領域と比べて著し
く大きい点に特徴を有する。データベースに含まれる基
準データとの比較処理をするために、情報検出手段1か
ら得られた信号も周波数領域の信号に変換する。具体的
には、図3により説明したA/D変換部31でのA/D
変換の後、特徴量抽出部32において、高速フーリエ変
換(FFT)の手法を用いてスペクトラム強度分布を得
るようにする。その結果の一例を図4(b)に観測デー
タとして模式的に示している。この観測データによる
と、周波数領域kの信号強度は、周辺の周波数領域の値
と同程度に小さいので、基準データに該当する体動モー
ドとは異なることが見てとれる。
The example shown in FIG. 4 uses the spectrum intensity information of the reference signal as a database. More specifically, as shown as reference data in FIG. 4A, a set of databases in which signal intensities are assigned to frequency regions separated from region 0 into n (integer) is used. Here, the spectrum intensity F (m) of the frequency region m is standardized so that the sum regarding the region becomes 1. This database is representative of, for example, one body motion mode such as walking, and is characterized in that the intensity of the frequency domain k is significantly larger than that of the surrounding frequency domain in the example of the figure. In order to perform a comparison process with reference data included in the database, the signal obtained from the information detecting means 1 is also converted into a signal in the frequency domain. Specifically, the A / D conversion in the A / D conversion unit 31 described with reference to FIG.
After the conversion, the feature amount extraction unit 32 obtains a spectrum intensity distribution using a fast Fourier transform (FFT) technique. FIG. 4B schematically shows an example of the result as observation data. According to the observation data, it can be seen that the signal strength in the frequency domain k is as small as the value in the surrounding frequency domain, and is different from the body motion mode corresponding to the reference data.

【0047】基準データと観測データとの比較は、図3
に示した体動判定部33で実施される。その際、例え
ば、位置情報入力手段2から、『腰の位置後方』という
情報102が入力されていれば、記憶手段23にはその
情報が記憶されているので、データベース選択部34
は、その位置情報に適したデータベースを選択する。こ
こで位置情報に適したデータベースとは、例えば、予め
本発明に係わる体動センシングシステムを『腰の位置後
方』に取り付けて検出信号101を採集する、あるい
は、同一の条件をシミュレーションによって再現して検
出信号101を予測することによって作成されたデータ
ベースを意味する。得られた情報をそのままデータベー
スとする代りに、信号の特徴のみを抽出加工してデータ
ベースとするようにしてもよい。選択されたデータベー
スは、体動判定33部ての体動判定に利用される(10
9)。体動判定とは、この場合、基準データと観測デー
タとのスペクトラム強度分布F(m)とG(m)とを比
較することである。
The comparison between the reference data and the observation data is shown in FIG.
Is carried out by the body motion determining unit 33 shown in FIG. At this time, for example, if the information 102 “back of waist position” is input from the position information input means 2, the information is stored in the storage means 23, and the database selection unit 34
Selects a database suitable for the location information. Here, the database suitable for the position information is, for example, a body motion sensing system according to the present invention is attached to the “back of the waist” in advance to collect the detection signal 101, or the same conditions are reproduced by simulation. This means a database created by predicting the detection signal 101. Instead of using the obtained information as a database as it is, a database may be created by extracting and processing only the characteristics of the signal. The selected database is used for the body movement determination in the body movement determination 33 part (10
9). In this case, the body motion determination is to compare the spectrum intensity distributions F (m) and G (m) between the reference data and the observation data.

【0048】具体的には、図4(a)、図4(b)の下
方に演算方法として示すように、各周波数領域m毎に信
号強度F(m)とG(m)とのうち小さい方を選択すれ
ば、図4(c)に示すように両者の重なり部分H(m)
を抽出できる。重なり部分が大きいほど相関が大きい。
従って、H(m)の和を周波数領域mについて求めた値
を、相関強度の指標として利用することができる。図4
に示す例の場合、すでに説明したように周波数領域kの
信号強度が観測データにおいて小さいので、相関強度は
小さい。体動判定部33による体動判定は、選択したデ
ータベースに含まれる代表的な体動モードのそれぞれに
ついて、前述したような比較処理を繰り返し、その中で
最も相関の大きな体動モードをもって、観測された体動
と判定するように行われる。この場合、相関強度の指標
は、ある閾値より大きいことを判定の前提としておくと
よい。なぜなら、実際の体動が、予め用意した何れの体
動モードにも一致しない場合があるからである。このよ
うな場合、得られる指標は何れも小さいが、信号雑音な
どの影響で何らかの値を持つため、それらを信頼できる
値として大小比較をしてしまうと、誤った結果を出力す
ることになる。指標がある値より大きいことを条件とす
れば、有意な信号のみを判定処理に使うことができる。
More specifically, as shown in the calculation method below FIGS. 4A and 4B, the signal intensity F (m) and G (m) are smaller for each frequency region m. If one of them is selected, as shown in FIG.
Can be extracted. The larger the overlap, the greater the correlation.
Therefore, a value obtained by calculating the sum of H (m) for the frequency domain m can be used as an index of the correlation strength. FIG.
In the example shown in (1), the signal strength in the frequency domain k is small in the observation data as described above, so that the correlation strength is small. In the body motion determination by the body motion determination unit 33, the comparison process as described above is repeated for each of the representative body motion modes included in the selected database, and the body motion mode having the largest correlation is observed. This is performed so as to determine that the body motion has occurred. In this case, it is preferable to presuppose that the index of the correlation strength is larger than a certain threshold. This is because the actual body movement may not match any of the body movement modes prepared in advance. In such a case, each of the obtained indices is small, but has a certain value due to the influence of signal noise or the like. If these values are compared as a reliable value, an incorrect result will be output. Provided that the index is larger than a certain value, only a significant signal can be used for the determination processing.

【0049】前述で説明した相関評価は、特定の周波数
領域のみについて実施してもよい。前述の例は、周波数
領域kに注目することにより、特定の体動モードを抽出
することができる。注目すべき1つの周波数領域あるい
は複数の周波数領域は、体動判定において、位置情報入
力手段2から得られた情報(102、107、109)
を参照して選択することができる。
The correlation evaluation described above may be performed only in a specific frequency region. In the above example, a specific body motion mode can be extracted by focusing on the frequency domain k. One frequency region or a plurality of frequency regions to be noted is information (102, 107, 109) obtained from the position information input means 2 in the body motion determination.
And can be selected.

【0050】なお、前述した本発明の実施形態は、実際
の体動が、予め用意した何れの体動モードにも一致しな
い場合、『判別不能』という情報を出力をする。判別不
能という結果には、逆に『予め用意した何れの体動モー
ドにも一致しない』という情報が含まれるので、後述す
るシステムの応用の場合にも観測情報の一つとして有効
に活用することができる。
In the embodiment of the present invention described above, if the actual body motion does not match any of the body motion modes prepared in advance, the information "disabled" is output. Conversely, the result of inability to discriminate includes information that "does not match any of the previously prepared body motion modes." Can be.

【0051】複数のデータベースのそれぞれに用意する
体動モードは、数が多いほど的確な判定ができるが、デ
ータベースの量が膨大になるという問題がある。この場
合、システムの目的に応じて、代表的な体動モードを選
択することにより、データ量を低減することができる。
体動モードを限定すると判別対象とする体動が少なくな
るように思われるが、実際の体動は、基本モードの組合
せで表現できる場合が少なくない。このような場合、相
関強度の指標の最大値のみでなく、一連のモードの繋が
りと各モードに対する指標の値の比率とを考慮すること
によって、より複雑な動作を判別することができる。例
えば、腰をかがめる、手を動かすといった2つの体動モ
ードが続いて発生し、なおかつ、指標の値が所定の大き
さと比率とを持っている場合、これを1つの動作として
認識するようにすればよい。作業の環境情報を参照信号
104として得ることができれば、この動作が『草をむ
しる』動作であるのか、『足元の配管バルブを開閉す
る』動作であるのか等を区別することもできる。そし
て、指標の和の値、あるいは、モード毎に重み付けした
和の値を改めて1つの指標とすることにより、一連の動
作を代表することもでき、基本となる体動モードの組合
せを1つの動作として認識することにより、データベー
スの量を大きく増やすことなく、高度な体動を表現する
ことができる。
The more the number of body motion modes prepared for each of the plurality of databases is, the more accurate the judgment can be made. However, there is a problem that the amount of the database becomes enormous. In this case, the data amount can be reduced by selecting a typical body motion mode according to the purpose of the system.
It seems that if the body motion mode is limited, the body motion to be determined is reduced, but the actual body motion can often be expressed by a combination of the basic modes. In such a case, a more complicated operation can be determined by considering not only the maximum value of the index of the correlation strength but also the connection of a series of modes and the ratio of the index value to each mode. For example, if two body motion modes, such as bending over and moving a hand, occur successively, and the index value has a predetermined size and ratio, this should be recognized as one motion. Just fine. If the work environment information can be obtained as the reference signal 104, it is possible to distinguish whether this operation is an operation of "weeding grass" or an operation of "opening and closing a foot piping valve". Then, by using the value of the sum of the indexes or the value of the sum weighted for each mode as one index again, a series of operations can be represented, and the combination of the basic body motion modes can be regarded as one operation. By recognizing as, advanced body movements can be expressed without greatly increasing the amount of the database.

【0052】図5は時間領域における相関評価の一例を
説明する図であり、以下、これについて説明する。図5
において、32aは相関評価部、32bはバイアス検出
部であり、他の符号は図3の場合と同一である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the correlation evaluation in the time domain, which will be described below. FIG.
In the figure, 32a is a correlation evaluation unit, 32b is a bias detection unit, and other symbols are the same as those in FIG.

【0053】図5に示す例は、データベースとして、有
限長さの基準信号波形を複数使用するものとしている。
これらの基準信号波形は、実験あるいはシミュレーショ
ンによって、体動センシングシステムの携行位置に依存
して各体動モード毎に得られる信号波形の特徴を抽出、
加工したものである。信号106aは、基準波形あるい
は基準波形のセットを選択するための実装位置情報であ
る。信号106bは、体動判定部33において参照する
実装位置情報である。信号106a、106bは、すで
に説明した位置情報制御部22から基準波形選択部34
と体動判定部33にそれぞれ提供される。なお、図5に
は、位置情報制御部22からの情報読み出しに関する信
号105を省略して示していない。相関評価部32a
は、検出信号波形と基準波形との相関評価を行う。体動
判定部33は、例えば、実装位置情報106bを基に判
定閾値を変更するようにする。体動センシングシステム
の実装位置によっては、特定の体動モードの検出信号が
相対的に小さくなる場合があるが、実装位置情報106
bを参照して適切な閾値を設定すれば、より正しい体動
検出をすることができる。実装位置情報106bを参照
して決めることのできる内容は、閾値の設定に限るもの
ではない。例えば、相関評価部32aが、複数の基準波
形との相関評価を行う場合、基準波形毎の重みを実装位
置情報106bに依存して変更することもできる。これ
によって、システムの携帯位置に依存して得られる信号
波形の特徴が変化する場合でも、正しい評価結果を得る
ようにすることができる。
In the example shown in FIG. 5, a plurality of finite-length reference signal waveforms are used as a database.
These reference signal waveforms are extracted by experiment or simulation to extract the characteristics of the signal waveform obtained for each body motion mode depending on the carrying position of the body motion sensing system.
It is processed. The signal 106a is mounting position information for selecting a reference waveform or a set of reference waveforms. The signal 106b is mounting position information referred to in the body movement determining unit 33. The signals 106a and 106b are transmitted from the position information controller 22 already described to the reference waveform selector 34.
And the body motion determining unit 33. Note that FIG. 5 does not show the signal 105 relating to information reading from the position information control unit 22 by omitting it. Correlation evaluation unit 32a
Performs a correlation evaluation between the detection signal waveform and the reference waveform. The body movement determination unit 33 changes the determination threshold based on the mounting position information 106b, for example. Depending on the mounting position of the body motion sensing system, the detection signal of a specific body motion mode may be relatively small.
By setting an appropriate threshold value with reference to b, more accurate body motion detection can be performed. The contents that can be determined with reference to the mounting position information 106b are not limited to the setting of the threshold. For example, when the correlation evaluation unit 32a performs a correlation evaluation with a plurality of reference waveforms, the weight for each reference waveform can be changed depending on the mounting position information 106b. As a result, a correct evaluation result can be obtained even when the characteristics of the obtained signal waveform change depending on the portable position of the system.

【0054】相関評価部32aでの評価に当たっては、
予め検出信号の直流(バイアス)成分をバイアス検出部
32bにおいて検出して除去しておくことにより、信号
の交流的な特徴のみを容易に抽出することができる。す
なわち、基準信号波形としては、信号の交流的特徴のみ
を抽出しておけばよい。一方、信号の直流(バイアス)
成分にも有用な情報が含まれている場合が少なくない。
例えば、信号検出に加速度センサを使用する場合、その
センサの実装方向を工夫することにより、直流(バイア
ス)成分の値から、人が立っているか、横たわっている
かを判別することができる。体動判定部33は、相関評
価と共に、バイアス検出部32bで分離した信号の直流
(バイアス)成分の値を判定処理に使用する。具体的に
は、交流成分がほとんどゼロであり、相関評価の結果が
判別不能であっても、直流(バイアス)成分に有意な
値、例えば、重力加速度に相当する値が示されていれ
ば、加速度センサが重力を検知できる向きにあることが
判り、その結果、例えば、人が横になっているとの判別
を行うことができる。また、もし、交流成分に呼吸の周
期に相当する緩やかな変化や、寝返りなどの変化があれ
ば、総合的に寝ていることが判る。これに対し、交流成
分が一定の時間以上ほとんどゼロ(所定の閾値以下)で
あれば、事故の発生等緊急状態となっていると推定する
ことができる。
In the evaluation by the correlation evaluation unit 32a,
By previously detecting and removing the DC (bias) component of the detection signal in the bias detection unit 32b, only the AC characteristics of the signal can be easily extracted. That is, only the AC characteristics of the signal need to be extracted as the reference signal waveform. On the other hand, the direct current (bias) of the signal
In many cases, useful information is also included in the components.
For example, when an acceleration sensor is used for signal detection, it is possible to determine whether a person is standing or lying down from the value of the DC (bias) component by devising the mounting direction of the sensor. The body motion determination unit 33 uses the value of the DC (bias) component of the signal separated by the bias detection unit 32b in the determination process together with the correlation evaluation. Specifically, even if the AC component is almost zero and the result of the correlation evaluation is indistinguishable, if a significant value is shown in the DC (bias) component, for example, a value corresponding to the gravitational acceleration, It can be seen that the acceleration sensor is in a direction capable of detecting gravity, and as a result, for example, it can be determined that a person is lying down. If there is a gradual change in the AC component corresponding to the respiratory cycle or a change such as turning over, it can be understood that the subject is sleeping comprehensively. On the other hand, when the AC component is almost zero (less than or equal to a predetermined threshold) for a certain time or more, it can be estimated that an emergency state such as an accident has occurred.

【0055】相関評価の方法には、前述した以外に種々
の方法があるが、次に、基準波形と観察信号波形との直
接比較による方法と、ウエーブレット変換による方法と
について説明する。
There are various methods for evaluating the correlation other than those described above. Next, a method based on a direct comparison between the reference waveform and the observation signal waveform and a method based on the wavelet transform will be described.

【0056】基準波形と観察信号波形とを直接比較する
方法は、有限時間サンプリングした波形と、予め用意し
た各基準波形との相関の大小を評価する。相関評価の方
法は、例えば、図4(a)、図4(b)に示すデータの
縦軸をスペクトラム強度から時間毎の信号強度に、横軸
を離散化された周波数から離散化された時間に置き換え
て、図4により説明した方法をそのまま使うことを可能
としたものである。ここで問題となるのは、各体動モー
ド毎にかかる所要時間がそれぞれ異なるという点であ
る。異なる所要時間の体動モードを効率よく検出する方
法として、所要時間分だけの観測波形を切り出し、波形
の伸縮、つまり時間正規化処理を施し、信号波形を所要
時間について正規化する方法がある。体動モード毎の所
要時間は、例えば、ノイズを平均化した後の信号の微分
値がほぼゼロの状態から所定の閾値以上になった時点を
その体動モードの所要時間の開始とし、再びゼロの状態
に戻るまでの時間を所要時間とすることができる。歩行
のように明らかな周期性を有する運動、あるいは、棚の
上に繰り返し物を持ち上げるような擬似的周期性を有す
る運動の場合、繰り返しの単位を以って所要時間とすれ
ばよい。
The method of directly comparing the reference waveform with the observation signal waveform evaluates the magnitude of the correlation between the waveform sampled for a finite time and each reference waveform prepared in advance. The correlation evaluation method is, for example, that the vertical axis of the data shown in FIGS. 4A and 4B is changed from the spectrum intensity to the signal intensity for each time, and the horizontal axis is the time discretized from the discretized frequency. And the method described with reference to FIG. 4 can be used as it is. The problem here is that the required time differs for each body motion mode. As a method of efficiently detecting a body motion mode having a different required time, there is a method of extracting an observation waveform corresponding to the required time, performing expansion / contraction of the waveform, that is, performing a time normalization process, and normalizing the signal waveform with respect to the required time. The required time for each body motion mode is, for example, the time when the differential value of the signal after averaging the noise has become equal to or greater than a predetermined threshold from a state of approximately zero, as the start of the required time of the body motion mode, and is set to zero again. The time required to return to the state can be determined as the required time. In the case of an exercise having a clear periodicity such as walking, or an exercise having a pseudo-periodicity such as repeatedly lifting an object on a shelf, the required time may be set in units of repetition.

【0057】繰り返しの単位は、例えば、サンプリング
信号にFFTを施し、直流成分から離れた領域に突出し
たスペクトラム強度を有する周波数領域の値から求める
ことができ、あるいは、自己相関函数によって周期を検
出することによって求めるようにしてもよい。逆に、ス
ペクトラム強度において突出したピークを持たない信
号、あるいは、直流成分の近傍のみにピークの集中して
いる信号については、前述のように、信号微分成分の変
化に注目すればよい。基準波形と観察信号波形とを直接
比較する方法は、際立った周期性のない信号の詳細な解
析に適している。
The unit of repetition can be obtained, for example, by performing an FFT on the sampling signal and obtaining a value in a frequency domain having a spectrum intensity prominent in a region apart from the DC component, or detecting a period by an autocorrelation function. You may ask for it by doing. Conversely, as for the signal having no prominent peak in the spectrum intensity or the signal in which the peak is concentrated only in the vicinity of the DC component, the change in the signal differential component may be noted as described above. The method of directly comparing the reference waveform and the observation signal waveform is suitable for detailed analysis of a signal having no noticeable periodicity.

【0058】ウエーブレット変換による方法は、信号1
06aを基に基本となるウエーブレットの種類を選択し
て実行することができる。また、信号106bによっ
て、注目すべき判定領域を選択することであってもよ
い。これらの内容を判り易くするため、ウエーブレット
変換について簡単に説明をする。ウエーブレット変換
は、まず、有限時間だけ振動を示す波束の形を選択す
る。これをウエーブレットと呼ぶ。この選択したウエー
ブレットを、時間軸に沿って移動させながら、実際の信
号との相関評価を行う。これがウエーブレット変換の基
本となる。ウエーブレット変換は、更に、ウエーブレッ
トを時間軸に沿って伸び縮み(スケール変換)させ、そ
の伸縮させたウエーブレットと、実際の信号との相関評
価を繰り返す。その結果、ウエーブレット変換の出力結
果は、一般に、2次元のマップ状になる。例えば、横軸
に時間、縦軸にスケール変換の大小を採ると、基本ウエ
ーブレットに対してより細かい、あるいは、粗いスケー
ルの振動が、ある時刻を中心に発生しているなどの情報
を得ることができる。実際のウエーブレットの選択は、
計算の都合により、満たすべき条件が与えられる場合が
あるものの、基本的には測定対象とする信号波形の特徴
に強い相関を示す波形を選択すればよい。
The method based on the wavelet transform uses the signal 1
The type of the basic wavelet can be selected and executed based on 06a. Further, the determination area to be noted may be selected by the signal 106b. In order to make these contents easy to understand, the wavelet transform will be briefly described. In the wavelet transform, first, a shape of a wave packet that shows vibration for a finite time is selected. This is called a wavelet. The correlation between the selected wavelet and the actual signal is evaluated while moving the selected wavelet along the time axis. This is the basis of wavelet transformation. In the wavelet transform, the wavelet is further expanded and contracted (scale converted) along the time axis, and correlation evaluation between the expanded and contracted wavelet and an actual signal is repeated. As a result, the output result of the wavelet transform generally becomes a two-dimensional map. For example, if the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the magnitude of scale conversion, it will be possible to obtain information such as that finer or coarser scale vibrations occur at a certain time with respect to the basic wavelet. Can be. The actual wavelet selection is
Although conditions to be satisfied may be given depending on the convenience of calculation, basically, a waveform that shows a strong correlation with the characteristics of the signal waveform to be measured may be selected.

【0059】本発明の実施形態において、ウエーブレッ
ト変換による方法を使用する場合、信号106aに基づ
いてウエーブレットを選択するようにしているので、体
動センシングシステムの実装位置毎に異なる信号波形の
特徴を詳細に捉えることができる。また、信号106b
に基づいて注目すべき体動モード毎に発生する信号の特
徴的スケールや時間を選択できるので、そのスケールや
時間と関係のないスケールや時間に混入する雑音の影響
を受けにくいという特徴を得ることができる。
In the embodiment of the present invention, when the method based on the wavelet transform is used, the wavelet is selected based on the signal 106a. Can be captured in detail. Also, the signal 106b
The characteristic scale and time of the signal generated for each remarkable body motion mode can be selected based on Can be.

【0060】図6は体動モードに特徴的な信号波形の例
を説明する図である。図6に示す例は、情報検出手段1
として、1軸の加速度センサを使用した場合の信号の例
であり、センサは、地面に対して垂直な方向を中心に有
意な感度を有するものでるとする。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a signal waveform characteristic of the body motion mode. The example shown in FIG.
Is an example of a signal when a one-axis acceleration sensor is used, and it is assumed that the sensor has a significant sensitivity centering on a direction perpendicular to the ground.

【0061】図6(a)に示す例は、椅子から人が立ち
上がる場合の例、図6(b)に示す例は、椅子に人が座
る場合の例を示している。椅子から人が立ち上がる場
合、最初の速度変化、短い等速運動、最後の速度変化が
組み合わされた信号波形が得られる。椅子に人が座る場
合、速度変化の方向が逆になると共に、着座に伴う細か
い衝撃振動波形が重畳したものが得られる。椅子から立
つという体動モードを抽出するには、例えば、図6
(a)に示す波形をウエーブレットとすればよい。実際
には、得られる波形の振幅は必ずしも一定ではなく、ま
た早く座る、ゆっくり座るとった時間スケールの変化も
予想されるが、ウエーブレット変換によれば、スケール
変換を含む時間的相関評価ができるので、動作の速さに
影響されずに、どの時点で同じ体動モードが生じたのか
を把握することができる。同様に、椅子に座るという体
動モードを抽出するには、基本的には、上記基本ウエー
ブレットと正負が逆のウエーブレットを用いれば、同様
の相関を得ることができる。加えて、着座に伴う振動
は、基本ウエーブレットを時間軸上に圧縮した細かいス
ケールに現れるので、スケールの異なる領域の相関を一
緒にとれば、類似の体動モードとの区別をより明確にで
きる。具体的には、大きなスケールで『座る・しゃが
む』の動作に相当する有意な相関があり、相関があった
時刻(特にその後半)に細かいスケールでも『着座振
動』に相当する有意な相関があれば、可能な体動モード
の中から『椅子に座る』というモードを特定することが
できる。図6に示す例では、簡単のために1軸の加速度
センサを使用したとして説明したが、より複雑な信号波
形に対しても同じ方法を適用することができる。
FIG. 6A shows an example in which a person stands up from a chair, and FIG. 6B shows an example in which a person sits in a chair. When a person stands up from a chair, a signal waveform in which the first speed change, a short constant speed motion, and the last speed change are combined is obtained. When a person sits on a chair, the direction of the speed change is reversed, and a superimposition of a fine shock vibration waveform accompanying seating is obtained. To extract the body motion mode of standing from a chair, for example, see FIG.
The waveform shown in (a) may be used as a wavelet. Actually, the amplitude of the obtained waveform is not always constant, and changes in the time scale of sitting early and sitting slowly are also expected.However, the wavelet transform enables temporal correlation evaluation including scale transform. Therefore, it is possible to know at which point the same body motion mode has occurred without being affected by the speed of the operation. Similarly, in order to extract a body motion mode of sitting on a chair, basically, a similar correlation can be obtained by using a wavelet whose sign is opposite to that of the above basic wavelet. In addition, the vibration associated with sitting appears on a fine scale obtained by compressing the basic wavelet on the time axis, so that if the correlations of the different scale areas are taken together, the distinction from the similar body motion mode can be made clearer . Specifically, there is a significant correlation corresponding to the action of “sit / squat” on a large scale, and a significant correlation equivalent to “seating vibration” even on a fine scale at the time of the correlation (particularly in the latter half). For example, the mode of "sit on a chair" can be specified from the possible body motion modes. In the example shown in FIG. 6, for the sake of simplicity, it has been described that a uniaxial acceleration sensor is used. However, the same method can be applied to more complicated signal waveforms.

【0062】図7は本発明の第2の実施形態による体動
センシングシステムの構成を示すブロック図である。図
7において、1a、1b、1c、・・・は情報検出手
段、11は信号合成手段であり、他の符号は図1の場合
と同一である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a body motion sensing system according to the second embodiment of the present invention. 7, 1a, 1b, 1c,... Are information detecting means, 11 is a signal synthesizing means, and other reference numerals are the same as those in FIG.

【0063】図7に示す本発明の第2の実施形態は、複
数の情報検出手段1a、1b、1c、・・・を使うこと
を前提としている。情報検出手段として、図2により説
明したような複数の自由度に対して有意な感度を有する
1つのセンサを使用すると、このセンサからの信号は、
これらの自由度に相当する情報を含みながら、1つの信
号波形で記述できる信号を得ることができるので、得ら
れた信号波形から、相関評価等によって、各体動モード
の情報を抽出するようにできる。これに対して、複数の
情報検出手段を用いる場合、それぞれの信号に対して相
関評価をする必要があるため、信号処理の負担が大きく
なる。しかし、一方で、実際には既存のセンサを複数組
み合わせて使用したいといった要求もある。
The second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 is based on the premise that a plurality of information detecting means 1a, 1b, 1c,... Are used. When one sensor having a significant sensitivity to a plurality of degrees of freedom as described with reference to FIG. 2 is used as the information detecting means, a signal from this sensor becomes
Since a signal that can be described by one signal waveform can be obtained while including information corresponding to these degrees of freedom, information on each body motion mode is extracted from the obtained signal waveform by correlation evaluation or the like. it can. On the other hand, when a plurality of information detecting means are used, it is necessary to perform a correlation evaluation on each signal, so that the burden of signal processing increases. However, on the other hand, there is actually a demand to use a plurality of existing sensors in combination.

【0064】本発明の第2の実施形態は、このような要
求を満たすことができるものであり、図7に示すよう
に、複数の情報検出手段1a、1b、1c、・・・から
得られた信号を、信号合成手段11によって予め1つの
信号に重畳して使用することとしたものである。信号の
重畳によって、処理すべき信号が1つになるので、信号
処理の規模が情報検出手段の数に応じて増えることはな
い。また、信号処理に相関評価を使うことにより、重畳
した信号から、必要な情報を後から抽出できるので、重
畳前の必要な情報を失わないようにできる。加えて、本
発明の第2の実施形態は、図7からも明らかなように、
信号重畳によって検出信号101を得た後、前述した本
発明の第1の実施形態の場合と同一の信号処理を実施で
きるので、情報検出手段の構成によらず、第1の実施形
態の場合と同一のシステム構成を採用することができ
る。
The second embodiment of the present invention satisfies such a demand, and is obtained from a plurality of information detecting means 1a, 1b, 1c,... As shown in FIG. The signal thus synthesized is used by being superimposed on one signal in advance by the signal synthesizing means 11. Since the signal to be processed becomes one by superimposing the signal, the scale of the signal processing does not increase in accordance with the number of the information detecting means. Also, by using correlation evaluation for signal processing, necessary information can be extracted later from the superimposed signal, so that necessary information before superimposition can be prevented from being lost. In addition, the second embodiment of the present invention, as apparent from FIG.
After the detection signal 101 is obtained by signal superposition, the same signal processing as that in the first embodiment of the present invention described above can be performed. The same system configuration can be adopted.

【0065】信号重畳手段11は、簡単には個々の情報
検出手段1a、1b、1c、・・・から得られた信号を
加算処理し、加算後の振幅最大値を規格化して出力する
ように構成されればよく、また、加算の際に情報検出手
段毎に異なる重み付けをするようにしてもよい。また、
信号をそのまま加算する代りにデシベル値での加算、す
なわち、各信号の対数値を加えあわせるようにしてもよ
い。さらに、各信号を任意の函数変換した後に加えあわ
せるようにすることもできる。より一般には、各信号の
値を引数とした多変数函数の形で出力101を決めるよ
うにしてもよい。具体的には、演算処理によって出力を
決めるばかりでなく、マップを参照することにより、任
意の値を逐次出力するようにしてもよい。信号重畳手段
11による信号重畳の方法は、信号処理に許される規模
に応じて種々の合成方法を採ることができるが、各信号
の波形の特徴が失われない合成をすることが重要であ
る。合成の仕方を工夫することにより、信号の変化を強
調するような合成を行うことができる場合がある。
The signal superimposing means 11 simply adds the signals obtained from the individual information detecting means 1a, 1b, 1c,..., And normalizes and outputs the amplitude maximum value after the addition. The weight may be different, and different weights may be assigned to each information detecting means at the time of addition. Also,
Instead of adding the signals as they are, the addition may be performed using a decibel value, that is, the logarithmic value of each signal may be added. Further, the signals may be added after performing arbitrary function conversion. More generally, the output 101 may be determined in the form of a multivariable function using the value of each signal as an argument. Specifically, not only the output is determined by the arithmetic processing but also an arbitrary value may be sequentially output by referring to the map. As a method of superimposing signals by the signal superimposing means 11, various synthesizing methods can be adopted according to a scale allowed for signal processing. By devising the method of combining, there is a case where combining can be performed so as to emphasize a change in signal.

【0066】信号処理手段3は、信号処理の負荷に余裕
があれば、必要に応じて、一部の信号を重畳せずに取り
出して信号処理に使用してもよい。その一例を説明す
る。情報検出手段1a、1b、1cがそれぞれx、y、
z軸方向に感度を有する加速度センサであるとする。信
号合成手段11は、各出力の二乗の和を求め、その平方
根を採り、加速度ベクトルの大きさを求める。これに加
えて、信号合成手段11は、図には示していない別の信
号処理により、ベクトルの方向余弦を算出するようにす
れば、加速度ベクトルの方向を求めることができる。そ
して、信号処理手段3は、比較的粗い精度の体動検出に
は、前述の信号合成手段11の出力であるベクトルの大
きさのみを使用するようにし、より細かい精度の体動検
出には、適宜、上記ベクトルの方向に関する情報を参照
するようにすることができる。このような方法を採るこ
とにより、本発明の第2の実施形態は、大部分の信号処
理の負担を軽減しながら、必要な部分のみ、細かい信号
処理を施すことができ、効率的な信号処理をすることが
可能となる。なお、前述の参照情報としては、ベクトル
の方向に関する情報のみではなく、例えば、回転角速度
のように、種々の情報を組み合わせることができる。
The signal processing means 3 may take out some of the signals without superimposing them and use them for signal processing, if necessary, if the signal processing load has a margin. An example will be described. The information detecting means 1a, 1b, and 1c are respectively x, y,
It is assumed that the acceleration sensor has sensitivity in the z-axis direction. The signal synthesis means 11 calculates the sum of the squares of the outputs, takes the square root of the sum, and calculates the magnitude of the acceleration vector. In addition, if the signal synthesis means 11 calculates the direction cosine of the vector by another signal processing (not shown), the direction of the acceleration vector can be obtained. The signal processing means 3 uses only the magnitude of the vector output from the signal synthesizing means 11 for relatively coarse precision of body motion detection. The information on the direction of the vector can be appropriately referred to. By adopting such a method, the second embodiment of the present invention can perform fine signal processing only on necessary portions while reducing the burden of most signal processing. It becomes possible to do. In addition, as the above-mentioned reference information, not only information on the direction of the vector but also various information such as a rotational angular velocity can be combined.

【0067】図8は本発明の第3の実施形態による体動
センシングシステムの構成を示すブロック図である。図
8において、36は実装位置自己判定処理部、37は基
準体動モード検出処理部、38は選択・照合処理部、3
9は判断・出力処理部であり、他の符号は、図3の場合
と同一である。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a body motion sensing system according to the third embodiment of the present invention. 8, 36 is a mounting position self-determination processing unit, 37 is a reference body motion mode detection processing unit, 38 is a selection / collation processing unit, 3
Reference numeral 9 denotes a determination / output processing unit, and the other reference numerals are the same as those in FIG.

【0068】前述までに説明した本発明の第1、第2の
実施形態は、情報入力手段2の情報入力部21に入力す
る実装位置情報をマニュアル操作で入力するものとして
説明した。一般に、携行可能な体動センシングシステム
は、体のどの部分に実装されているか、あるいは、鞄に
入れられているか、その自己判定が難しいため、利用者
本人がそれを選択することが望ましい。しかし、例え
ば、最初胸ポケットに入れるように選択した装置をその
まま鞄にほうり込んで使い続けるといった場合も考えら
れる。このような場合、位置情報を自動設定することが
可能であると、使い勝手の向上を図ることができる。
In the first and second embodiments of the present invention described above, the mounting position information to be input to the information input section 21 of the information input means 2 has been described as being manually input. In general, it is difficult for a portable body motion sensing system to determine which part of the body is mounted or in a bag, and it is desirable that the user himself / herself select the body movement sensing system. However, for example, it is also conceivable that the device initially selected to be put in the breast pocket is kept in the bag and kept used. In such a case, if the position information can be automatically set, usability can be improved.

【0069】本発明の第3の実施形態は、位置情報を自
動設定することを可能としたものであり、図8に示すよ
うに、信号処理手段3の内部に実装位置自己判定部36
を設けて構成したものである。実装位置自己判定処理部
36は、基準体動モードを検出する基本体動モード検出
処理部37と、予めデータベース35に蓄積された情報
を逐次選択して照合する選択・照合処理部38と、照合
の結果、現在のシステム実装位置を判断し、その結果記
憶手段23に記憶されている実装位置情報と一致しない
場合に、記憶手段23の内容を変更する出力信号110
を送る判断・出力処理部39とから構成される。ここ
で、基準体動モードとは、対象とする人の活動の中で比
較的頻繁に起こり、再現性のよい体動モードのことで、
例えば、歩行状態である。データベース35には、体動
センシングシステムを代表的な位置に携行した場合の基
準体動モードデータが記憶されている。システムの稼動
中、基準体動モード検出処理部37が基準体動モードを
検出すると、選択・照合処理部38は、前述の基準体動
モードデータを参照しながら、各実装位置に応じたデー
タとの相関の大小を評価する。その結果、判断・出力処
理部39は、雑音レベルに対して有意な強度を持ち、か
つ、最も大きな相関を持つ実装位置を以って、現在の携
行位置と推定する。当然のことながら、位置情報入力手
段2に常に正しい情報が入力されていれば、判断・出力
処理部39の結果は、記憶手段23に記憶されている内
容と一致する。しかし、ここでもし両者が異なる場合、
判断・出力処理部39は、入力情報が異なると判断し、
記憶手段23の内容を正しいと推定される内容に変更す
る。
According to the third embodiment of the present invention, the position information can be automatically set. As shown in FIG.
Is provided. The mounting position self-determination processing unit 36 includes a basic body motion mode detection processing unit 37 that detects a reference body motion mode, a selection / collation processing unit 38 that sequentially selects information previously stored in the database 35 and performs collation. As a result, the current system mounting position is determined. If the result does not match the mounting position information stored in the storage unit 23, the output signal 110 for changing the contents of the storage unit 23 is output.
And a judgment / output processing unit 39 for sending the data. Here, the reference body motion mode is a relatively reproducible body motion mode that occurs relatively frequently in the activity of the target person.
For example, it is in a walking state. The database 35 stores reference body motion mode data when the body motion sensing system is carried at a representative position. When the reference body motion mode detection processing section 37 detects the reference body motion mode during the operation of the system, the selection / collation processing section 38 refers to the above-described reference body motion mode data and generates data corresponding to each mounting position. The magnitude of the correlation is evaluated. As a result, the determination / output processing unit 39 estimates the current carrying position with the mounting position having a significant intensity with respect to the noise level and having the largest correlation. As a matter of course, if the correct information is always input to the position information input means 2, the result of the determination / output processing unit 39 matches the contents stored in the storage means 23. But here, if they are different,
The determination / output processing unit 39 determines that the input information is different,
The content of the storage means 23 is changed to the content estimated to be correct.

【0070】前述したような実装位置の自己判定の処理
は、基準検出モードが検出される毎に実施してもよい
し、一定の検出回数毎に実施してもよい。あるいはま
た、実装位置の自己判定の処理は、装置の付け替えに相
当する大きな振動が検出された場合に自動的に実行する
ようにしてもよい。また、判断・出力処理部39による
記憶内容の変更110も、前述の不一致が検出される毎
に実施してもよいし、一定の検出回数毎に実施してもよ
い。装置の稼動前に、記憶手段23に最も可能性の高い
実装位置情報を入力しておけば、前述したような手法を
使用することにより、位置情報入力手段2からのマニュ
アル入力をまったくなしに、情報の自己補正をしなが
ら、システムを稼動させるようにすることもできる。こ
の場合、学習機能を組み合わせて、稼動毎により正しい
位置情報を記憶手段23に入力しておくようにすること
もできる。なお、基準体動モード検出処理部37として
は、通常の体動モード検出処理部そのものを使用するこ
とができる。また、通常の体動モードを検出した結果、
それが基準体動モードと判断された場合、所定の検出回
数毎に前述した実装位置の自己判定をするようにしても
よい。
The process of self-determination of the mounting position as described above may be performed every time the reference detection mode is detected, or may be performed every fixed number of times of detection. Alternatively, the process of self-determination of the mounting position may be automatically executed when a large vibration corresponding to replacement of the device is detected. The change 110 of the storage content by the determination / output processing unit 39 may be performed each time the above-described mismatch is detected, or may be performed every fixed number of times of detection. If the most probable mounting position information is input to the storage unit 23 before the operation of the apparatus, the manual input from the position information input unit 2 can be completely avoided by using the above-described method. The system may be operated while self-correcting the information. In this case, the learning function may be combined so that more accurate position information is input to the storage unit 23 for each operation. In addition, as the reference body motion mode detection processing unit 37, a normal body motion mode detection processing unit itself can be used. Also, as a result of detecting the normal body motion mode,
When it is determined to be the reference body motion mode, the above-described self-determination of the mounting position may be performed every predetermined number of times of detection.

【0071】図9は本発明の第4の実施形態による体動
センシングシステムの構成を示すブロック図である。図
9において、8は補助的情報検出装置、81は生体情報
検出手段、82は生体情報処理手段、83は表示・通信
手段、84は電源部であり、他の符号は図1の場合と同
一である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a body motion sensing system according to a fourth embodiment of the present invention. 9, reference numeral 8 denotes an auxiliary information detecting device, 81 denotes a biological information detecting unit, 82 denotes a biological information processing unit, 83 denotes a display / communication unit, 84 denotes a power supply unit, and other symbols are the same as those in FIG. It is.

【0072】前述までに説明した本発明の各実施形態
は、情報検出手段1と、信号処理手段3と、情報検出手
段1の実装位置情報を入力する位置情報入力手段2と
を、ほぼ同じ位置に一体に実装した携帯装置7として構
成したものであった。しかし、例えば、健康管理に係る
システムに携帯装置7を適用しようとする場合、体動だ
けでなく、体動と相関のある各種の生体情報を検出した
いという要求もある。例えば、脈拍、血圧、心電図、体
温、呼吸に係わるガスの成分等を同時計測することによ
り、身体の生理的状態を詳細に知ることができる。これ
らの検出は、人体のどこでも実施できるというものでは
なく、例えば、脈拍であれば脈の採れる位置に、呼吸に
係わるガスの成分であれば、呼吸に係わるガスが触れる
位置に検出部を設ける必要がある。図9に示す本発明の
第4の実施形態は、携帯装置7に加えて、このための別
の補助的情報検出装置8を設けて、生体情報をも検出す
ることができるようにした例である。そして、図9に示
す例は、補助的情報検出装置8を、腕に実装可能な腕時
計状の形態として構成したものである。なお、補助的情
報検出装置8の形状は、これに限るものではない。
In each of the embodiments of the present invention described above, the information detecting means 1, the signal processing means 3, and the position information input means 2 for inputting the mounting position information of the information detecting means 1 are arranged at substantially the same position. The portable device 7 is integrally mounted on the portable device 7. However, for example, when trying to apply the portable device 7 to a system related to health management, there is a demand to detect not only body movements but also various biological information correlated with the body movements. For example, the physiological state of the body can be known in detail by simultaneously measuring the pulse, blood pressure, electrocardiogram, body temperature, gas components related to respiration, and the like. These detections can not be performed anywhere in the human body.For example, it is necessary to provide a detection unit at a position where a pulse can be taken in the case of a pulse and a position where the gas related to respiration touches if it is a component of gas related to respiration. There is. The fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 9 is an example in which another auxiliary information detecting device 8 for this purpose is provided in addition to the portable device 7 so that biological information can be detected. is there. In the example shown in FIG. 9, the auxiliary information detection device 8 is configured as a wristwatch-like form that can be mounted on an arm. Note that the shape of the auxiliary information detection device 8 is not limited to this.

【0073】補助的情報検出装置8は、生体情報検出手
段81と、生体情報検出手段81により検出された検出
信号111に対する処理を行う生体情報信号処理手段8
2と、生体情報信号処理手段82からの処理後の出力信
号112や信号処理のための参照信号113の入出力に
係わる表示・通信を行う表示・通信手段83と、電源部
84とにより構成される。電源部84は、図1により説
明した場合と同様に、表示・通信手段83を経て外部か
ら供給された電源を電源パワー202として受け取るこ
とができる。表示・通信手段83は、名前の通り、出力
結果を表示する表示手段があってもよい。図9に示す装
置8は、模式的に示しているように表示部を有してい
る。
The auxiliary information detecting device 8 comprises a biological information detecting means 81 and a biological information signal processing means 8 for processing the detection signal 111 detected by the biological information detecting means 81.
2, a display / communication unit 83 for performing display / communication relating to input / output of an output signal 112 after processing from the biological information signal processing unit 82 and a reference signal 113 for signal processing, and a power supply unit 84. You. As in the case described with reference to FIG. 1, the power supply unit 84 can receive power supplied from the outside via the display / communication unit 83 as the power supply power 202. The display / communication means 83 may have a display means for displaying an output result as the name implies. The device 8 shown in FIG. 9 has a display unit as schematically shown.

【0074】生体情報検出手段81は、脈拍や血圧を検
出するのであれば圧力検出手段を、心電図を採るのであ
れば検出のための電極手段を、体温を検出するのであれ
ばサーモパイル、熱伝対、赤外線センサ等の温度検出手
段を、呼吸に係わるガスの成分分析をするのであれば二
酸化炭素センサ等のガス検出手段を使用して構成するこ
とができる。図9には、これらを生体情報の検出手段
を、生体情報検出手段81としてまとめて示している。
また、生体情報検出手段81は、腕時計状の装置を使用
して手首で脈拍を計測を行うと同時に、ネックレス状の
装置を使用して呼吸に関するガスの検出を行うというよ
うに、同様の補助的検出手段を複数設けて構成してもよ
い。複数の生体情報を検出する場合、どの生体情報を検
出するかは、外部からの参照信号113によって選択す
ればよい。この場合、携帯装置7から、あるいは、携帯
装置7の外部から携帯装置7を経て、通信によってリク
エストされた情報を、装置毎に再び通信により出力する
ようにすることができる。
The biological information detecting means 81 includes a pressure detecting means for detecting a pulse and a blood pressure, an electrode means for detecting an electrocardiogram, and a thermopile and a thermocouple for detecting a body temperature. The temperature detecting means such as an infrared sensor can be constituted by using a gas detecting means such as a carbon dioxide sensor if a component analysis of gas relating to respiration is performed. FIG. 9 collectively shows the biological information detecting means as a biological information detecting means 81.
Further, the biological information detecting means 81 measures the pulse on the wrist using a wristwatch-like device, and at the same time, detects gas related to breathing using a necklace-like device. A plurality of detecting means may be provided. When detecting a plurality of pieces of biological information, which biological information is to be detected may be selected based on an external reference signal 113. In this case, the information requested by communication from the portable device 7 or from outside the portable device 7 via the portable device 7 can be output again by communication for each device.

【0075】信号処理手段82は、前述下生体情報検出
手段81の出力信号から、更に必要とされる情報を抽出
する。必要とされる情報とは、脈拍や血圧を検出するの
であれば単位時間当たりの脈拍数や血圧の変化あるいは
それをA/D変換したディジタル値であり、心電図を採
るのであれば電位変化あるいはそれをA/D変換したデ
ィジタル値であり、体温を検出するのであればサーモパ
イル、熱伝対の起電力や赤外線センサの出力を基に演算
した温度の値であり、呼吸に係わるガスの成分分析をす
るのであれば二酸化炭素の濃度あるいはそれをA/D変
換したディジタル値またはその濃度の周期的変化から得
られる呼吸の回数等である。
The signal processing means 82 extracts further necessary information from the output signal of the lower biological information detecting means 81. The required information is a change in pulse rate or blood pressure per unit time if a pulse or blood pressure is detected or a digital value obtained by A / D conversion of the change. Is a digital value obtained by A / D conversion of the temperature. If the body temperature is to be detected, the temperature value is calculated based on the thermopile, the electromotive force of a thermocouple and the output of an infrared sensor. If so, it may be the concentration of carbon dioxide, a digital value obtained by A / D conversion of the concentration, or the number of breaths obtained from a periodic change in the concentration.

【0076】表示・通信手段83は、信号処理手段82
により信号処理された情報を有線あるいは無線の形態で
携帯装置7へ伝達する。表示・通信手段83は、逆に、
携帯装置7の体動情報や、携帯装置7の表示・通信手段
4を介して携帯装置7が外部から得た情報を得ることも
できる。体動情報と生体情報とは互いに相関があるの
で、補助的情報検出装置8の信号処理手段82が実施す
る信号処理と携帯装置7の信号処理手段3が実施する信
号処理とを互いに結び付けて信号処理することもでき
る。例えば、同じ屈伸運動でも、脈拍や呼吸の回数が増
せば、棚に重い荷物を持ち上げるといった負荷の大きな
運動をしていることが判る。さらに、信号処理の助けと
なる第3の情報を外部から獲得し、信号処理に使うこと
もできる。第3の情報とは、例えば、計測対象となる人
がどこにいるかというような情報であり、前述のように
棚に荷物を持ち上げるといった負荷の大きな運動をして
いる人が図書室にいれば、書棚の整理中であることが判
り、特に、辞書やすでに製本された論文類など重い本を
対象とした書棚を整理していると推定することができ、
新着雑誌のコーナーにはいないであろうことが判る。さ
らに、単に屈伸運動の繰り返しであるなら、整理中の書
棚は、はしごを使って昇る必要があるほど高い位置では
ないことが推定できる。
The display / communication means 83 includes a signal processing means 82
Is transmitted to the portable device 7 in a wired or wireless form. The display / communication means 83, on the contrary,
It is also possible to obtain body movement information of the portable device 7 and information obtained from outside the portable device 7 via the display / communication means 4 of the portable device 7. Since the body motion information and the biological information have a correlation with each other, the signal processing performed by the signal processing unit 82 of the auxiliary information detection device 8 and the signal processing performed by the signal processing unit 3 of the portable device 7 are linked to each other to generate a signal. It can also be processed. For example, if the number of times of pulse and breathing increases even in the same bending and stretching exercise, it can be understood that a heavy exercise such as lifting a heavy load on a shelf is performed. Furthermore, third information that assists in signal processing can be obtained from outside and used for signal processing. The third information is, for example, information as to where the person to be measured is. If there is a person in the library who is carrying out a heavy exercise such as lifting a load on a shelf as described above, It can be understood that the bookshelves are being arranged, and in particular, it can be estimated that bookshelves for heavy books such as dictionaries and already bound papers are being arranged.
You can see that it will not be in the corner of the new magazine. Furthermore, if it is merely a repetition of bending and stretching movements, it can be assumed that the bookcase being arranged is not so high that it is necessary to climb using a ladder.

【0077】補助的情報検出手段である補助的情報検出
装置8は、前述したような生体情報に限らず、携帯装置
7と同様にして体動を検出するようにしてもよい。例え
ば、装置8を腕に付けて腕の運動を検出し、その結果を
参照しながら、携帯装置7において体動の詳細を分析す
るようにすることもできる。本発明の実施形態による体
動センシングシステムは、携帯装置7に実装位置入力手
段2と、それに基づく信号処理を行う処理部とを備えて
いるので、携帯装置7の種々の携帯位置に応じたより正
しい体動情報を得ることができるが、さらに固定位置に
ある補助的情報検出装置8から得られる情報を組み合わ
せれば、より詳細なあるいはより確かな体動情報を抽出
することができる。
The auxiliary information detecting device 8 serving as the auxiliary information detecting means is not limited to the biological information as described above, and may detect body movement in the same manner as the portable device 7. For example, the device 8 may be attached to the arm to detect the motion of the arm, and the portable device 7 may analyze the details of the body motion while referring to the result. In the body movement sensing system according to the embodiment of the present invention, the mobile device 7 includes the mounting position input unit 2 and a processing unit that performs signal processing based on the mounting position input unit 2. Although body movement information can be obtained, more detailed or more reliable body movement information can be extracted by combining information obtained from the auxiliary information detection device 8 at a fixed position.

【0078】装置7と装置8との情報の通信は、有線あ
るいは無線の形態で実施することができるが、特に、図
9に矢印でシンボリックに示しているように、無線の形
態を使用することにより、体動を制限することがなく好
ましい。この場合、無線の到達範囲は、例えば、人の腕
と腰との間といったように、ごく近傍相互間の通信が可
能であればよく、通信に多大な電力を消費する必要はな
い。通信可能な情報としては、種々の情報を対象とする
ことができる。特に、呼吸数、心拍数、体動数等のよう
に一定時間間隔内に発生する事象の回数で記述可能な周
波数情報は、情報の形態としてノイズに強い性質を持つ
ので、計測・通信の対象として適している。例えば、体
温の変化を連続的に計測するような場合、検出した電圧
信号が検出中あるいは通信中にノイズにより乱される
と、結果として得られる体温の情報も変化してしまう。
これに対して、周波数情報は、仮に電圧信号がノイズで
乱されても単位時間値のピークの数が変化さえしなけれ
ば、正しい周波数情報を得ることができ、場合によって
は電圧信号のまま情報伝達できる。一方、前記体温の情
報等のアナログ情報は、予め電圧信号から温度に換算処
理しておき、ディジタルデータとして通信することが望
ましい。
The communication of information between the device 7 and the device 8 can be carried out in a wired or wireless form. In particular, as shown in FIG. This is preferable because the body movement is not limited. In this case, it is sufficient that the communication range can be very close to each other, for example, between the arm and the waist of a person, and it is not necessary to consume a large amount of power for the communication. Various types of information can be targeted as communicable information. In particular, frequency information that can be described by the number of events that occur within a certain time interval, such as respiratory rate, heart rate, body movement rate, etc., has a property that is strong against noise as the form of the information. Suitable as. For example, in a case where a change in body temperature is continuously measured, if the detected voltage signal is disturbed by noise during detection or communication, information on the resulting body temperature also changes.
On the other hand, if the number of peaks per unit time does not change even if the voltage signal is disturbed by noise, correct frequency information can be obtained. Can communicate. On the other hand, it is desirable that analog information such as the body temperature information be converted in advance from a voltage signal into a temperature and then communicated as digital data.

【0079】図10は携帯装置7の素子集積化について
説明する図であり、以下、これについて説明する。図1
0において、41は表示手段、42は通信手段、68は
集積化素子であり、他の符号は図1の場合と同一であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining the integration of elements of the portable device 7. This will be described below. FIG.
At 0, reference numeral 41 denotes display means, reference numeral 42 denotes communication means, reference numeral 68 denotes an integrated element, and other reference numerals are the same as those in FIG.

【0080】前述までの本発明の実施形態で説明した携
帯装置7あるいは補助的情報検出装置8は、携帯性を有
する小型装置であることが望ましく、内部の機能を集積
化して1チップ化することによりコンパクトな実装を実
現することができる。図10に示す例は、携帯装置7の
基本機能を集積化する場合の内部の構成を説明してい
る。装置8についても同様にすればよい。
The portable device 7 or the auxiliary information detecting device 8 described in the above embodiments of the present invention is desirably a small device having portability, and its internal functions are integrated into one chip. Thereby, a more compact mounting can be realized. The example shown in FIG. 10 illustrates an internal configuration when the basic functions of the mobile device 7 are integrated. The same applies to the device 8.

【0081】図10に示す例は、ハッチングを施して示
しているように、情報検出手段1、信号処理手段3、通
信手段(I/O)42、位置情報制御部22の部分をシ
リコン基板上に集積化する場合を想定している。図2に
より説明したように、情報検出手段1としては、シリコ
ン基板上に半導体プロセス技術を応用して設けたセンサ
を使用することができる。ダイヤフラム等のセンサの構
造体は、多結晶シリコンを積み上げて構成することがで
き、電極や配線部はアルミニウム等によるパターンを設
けて構成することができる。電気的絶縁は、シリコンの
酸化膜や窒化膜を使って構成することができる。中空の
構造を得るには、一度酸化物等の犠牲層と呼ばれる層を
堆積させた後、多結晶シリコンを積層し、その後犠牲層
をエッチングで除去する方法によって構成することがで
きる。このような表面マイクロマシン技術を使用するこ
とにより、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサの
ほか、温度センサや、機能性材料との組合せによってガ
スセンサ等をオンチップ化することができる。その他、
信号処理手段3、通信手段(I/O)42、位置情報制
御部22は、同じく半導体プロセスを使って構成したA
/D変換手段、記憶手段(ROM、RAM)、保護回路
を含むアナログ回路、ディジタル回路、D/A変換手段
を組み合わせて構成することができる。この場合、CM
OSやBiCMOSのプロセス技術をベースとして、必
要な回路やメモリを構成することができる。
In the example shown in FIG. 10, as shown by hatching, the information detecting means 1, the signal processing means 3, the communication means (I / O) 42, and the position information control unit 22 are formed on a silicon substrate. It is assumed that it is integrated in As described with reference to FIG. 2, a sensor provided by applying a semiconductor process technology on a silicon substrate can be used as the information detecting means 1. The structure of the sensor such as a diaphragm can be formed by stacking polycrystalline silicon, and the electrodes and wiring portions can be formed by providing a pattern of aluminum or the like. The electrical insulation can be formed using a silicon oxide film or a nitride film. A hollow structure can be obtained by depositing a layer called a sacrificial layer such as an oxide once, stacking polycrystalline silicon, and then removing the sacrificial layer by etching. By using such a surface micromachine technology, a gas sensor or the like can be formed on-chip by a combination with a temperature sensor or a functional material in addition to a pressure sensor, an acceleration sensor, and an angular velocity sensor. Others
The signal processing unit 3, the communication unit (I / O) 42, and the position information control unit 22 have the same configuration using a semiconductor process.
It can be configured by combining / D conversion means, storage means (ROM, RAM), analog circuits including protection circuits, digital circuits, and D / A conversion means. In this case, CM
Necessary circuits and memories can be configured based on the OS or BiCMOS process technology.

【0082】前述のようにして、センサと回路との機能
の全てを、例えば、3mm−5mm角のサイズ、厚さ約
0.5mmのシリコンチップ上に構成することができ
る。外部との信号の授受は、チップ周辺に設けた電極パ
ッドと外部の電極端子とを例えばワイヤボンディング等
の手法で電気的に接続すればよい。集積化の手法として
は、前述したようなシリコン基板と半導体プロセスとを
組み合わせる手法に限らず、小型回路基板にそれぞれの
機能素子を集積化実装する方法を採ることもできる。こ
の場合、位置情報入力部21、表示手段41、電源部5
なども1つの基板に集積化して実装することができる。
このように、集積化素子68や集積化基板を使うことに
よって、装置の小型化が容易となり、主要部品の1チッ
プ化により量産性を向上することもできる。
As described above, all of the functions of the sensor and the circuit can be configured on a silicon chip having a size of 3 mm-5 mm square and a thickness of about 0.5 mm, for example. Signal transmission with the outside may be performed by electrically connecting an electrode pad provided around the chip to an external electrode terminal by, for example, a method such as wire bonding. The method of integration is not limited to the method of combining the silicon substrate and the semiconductor process as described above, but may be a method of integrating and mounting each functional element on a small circuit board. In this case, the position information input unit 21, the display unit 41, the power supply unit 5
And the like can be integrated and mounted on one substrate.
As described above, by using the integrated element 68 and the integrated substrate, the size of the device can be easily reduced, and the mass productivity can be improved by integrating the main components into one chip.

【0083】図11は電源部として使用可能な発電素子
の構成を説明する図であり、以下、これについて説明す
る。図11において、50はシリコンチップ、51は質
量体、52は支持手段(梁)、53a、53b、53
c、53dは導電部、54は電極パッド、55はガラス
基板、56は永久磁石である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of a power generating element that can be used as a power supply unit. This will be described below. In FIG. 11, 50 is a silicon chip, 51 is a mass body, 52 is a supporting means (beam), 53a, 53b, 53
c and 53d are conductive parts, 54 is an electrode pad, 55 is a glass substrate, and 56 is a permanent magnet.

【0084】携帯装置7の電源部5や装置8の電源部8
4には、充放電可能な電池を使うことができる。また、
これらに対し、すでに説明したように、外部から有線、
無線によって電源パワーを供給するようにしてもよい。
一方、体動センシングシステムの応用の中には、長期間
メンテナンスフリーな状態で使用せざるを得ないものも
ある。例えば、動物の生態行動を観察しようとする場合
など、なるべく小型で長期間使える装置が望ましい。こ
のような場合、体動センシングシステムに発電機能を設
けるとよい。発電の基となるエネルギー供給源として
は、太陽電池のように外部エネルギーを利用するもの
と、体温と外気との温度差を利用したり、体動自体の振
動エネルギーを利用するといったように、対象が発生す
るエネルギーを回収して利用するものとがある。図11
に示す例は、体動の振動エネルギーを回収するタイプの
もので、特に、将来、極小型低消費電力の体動センシン
グシステムができた場合の電源となり得る小型発電シス
テムである。説明を判り易くするため、図11には単独
にパッケージに実装された状態を示しているが、以下に
説明するように、基本的にはシリコン基板を加工するこ
とによって構成することができるので、図10に説明し
た集積化素子の一部として実装することも可能である。
The power supply unit 5 of the portable device 7 and the power supply unit 8 of the device 8
For 4, a chargeable / dischargeable battery can be used. Also,
For these, as already explained,
The power supply may be supplied wirelessly.
On the other hand, some applications of the body motion sensing system have to be used in a maintenance-free state for a long time. For example, a device that is as small as possible and can be used for a long period of time is desirable when observing the ecological behavior of animals. In such a case, a power generation function may be provided in the body motion sensing system. There are two types of energy sources that generate electricity, such as those that use external energy such as solar cells, those that use the temperature difference between body temperature and outside air, and those that use the vibration energy of body movement itself. Some energy is recovered and used. FIG.
Is a type that recovers the vibration energy of body motion, and in particular, is a small power generation system that can be a power source in the future if a very small and low power consumption body motion sensing system is made. For easy understanding, FIG. 11 shows a state of being independently mounted on a package. However, as described below, since it can be basically configured by processing a silicon substrate, It can also be implemented as a part of the integrated device described in FIG.

【0085】図11に示す例は、シリコン基板から切り
出したシリコンチップ50上に、シリコンチップを加工
した質量体(可動部)51と、同様にシリコンチップの
一部に可動部を支持するようにした支持手段(梁)52
とを設け、質量体(可動部)51の下部に永久磁石56
を設けて構成される。可動部51には、導電部53a、
53b、53c、53dが設けられる。前述において、
支持手段(梁)52により支えられた質量体51に体動
に伴う振動が加わると、シリコンチップ面内で質量体5
1は振動を始める。この振動は、梁としての支持手段5
2の機械的な振動特性によって決まる。例えば、梁の幅
を狭くし、梁の長さを長くすれば、梁としての剛性が低
下し、柔らかいばねになるので、共振周波数は低くな
る。反対に梁の幅を増し、梁の長さを短くすれば、梁と
しての剛性が増し硬いばねになるので、共振周波数は高
くなる。すなわち、支持手段52の設計によって、機械
的な振動特性を制御することができる。
In the example shown in FIG. 11, a mass body (movable part) 51 obtained by processing a silicon chip on a silicon chip 50 cut out from a silicon substrate and a movable part is similarly supported by a part of the silicon chip. Support means (beam) 52
And a permanent magnet 56 is provided below the mass body (movable part) 51.
Is provided. The movable portion 51 includes a conductive portion 53a,
53b, 53c and 53d are provided. In the above,
When vibration accompanying body movement is applied to the mass body 51 supported by the support means (beam) 52, the mass body 5
1 starts to vibrate. This vibration is caused by the supporting means 5 as a beam.
2 depends on the mechanical vibration characteristics. For example, if the width of the beam is reduced and the length of the beam is increased, the rigidity of the beam decreases, and the beam becomes a soft spring, so that the resonance frequency decreases. Conversely, if the width of the beam is increased and the length of the beam is reduced, the rigidity of the beam is increased and a rigid spring is provided, and the resonance frequency is increased. That is, mechanical vibration characteristics can be controlled by the design of the support means 52.

【0086】ここで、この体動センシングシステムが計
測対象とする体動のモードの中で、最も発生頻度が高い
モードにおいて、前記発電手段に加わる体動の振動周波
数のピークと、前述の可動部の機械的共振周波数とを一
致させるようにしておくと、体動センシングシステムの
通常の使用環境で、質量体51の振動を励起することが
できる。質量体51は、磁場発生手段としての永久磁石
55が発生する磁場の中で振動する。質量体51面上に
パターニングしたアルミニウムなどの導電部53a、5
3b、53c、53dは、その磁場を横切るように振動
するので、結果として、導電部53a、53b、53
c、53dには、振動に伴って交流電圧が誘起される。
図11には、これらをV1、V2で示している。V1
は、質量体51の図の上下方向の振動によって誘起され
る起電力を、V2は、質量体51の図の左右方向の振動
によって誘起される起電力をそれぞれ示している。起電
力V1、V2は、整流化した後、コンデンサや充放電可
能な電池などに蓄電することができるので、これをシス
テムの電源あるいは補助的電源として使用することがで
きる。電気的信号(パワー)の取り出しは、簡単には電
極パッド54を介して外部との電気的接続をとるように
すればよい。
Here, in the mode in which the frequency of occurrence is the highest among the modes of the body movement to be measured by the body movement sensing system, the peak of the vibration frequency of the body movement applied to the power generation means and the above-mentioned movable section The vibration of the mass body 51 can be excited in a normal use environment of the body motion sensing system if the mechanical resonance frequency is made to match. The mass body 51 vibrates in the magnetic field generated by the permanent magnet 55 as the magnetic field generating means. Conductive portions 53a, 5 made of aluminum or the like patterned on the surface of the mass body 51;
3b, 53c, 53d oscillate across the magnetic field, resulting in conductive portions 53a, 53b, 53d.
An AC voltage is induced in c and 53d with the vibration.
In FIG. 11, these are indicated by V1 and V2. V1
Represents the electromotive force induced by the vibration of the mass body 51 in the vertical direction in the figure, and V2 represents the electromotive force induced by the vibration of the mass body 51 in the horizontal direction of the figure. After the rectification, the electromotive forces V1 and V2 can be stored in a capacitor, a chargeable / dischargeable battery, or the like, and can be used as a power supply or an auxiliary power supply for the system. An electrical signal (power) can be easily taken out by making an electrical connection to the outside via the electrode pad 54.

【0087】前述したシリコンチップ50は、シリコン
基板であるシリコンウエハ上に絶縁層である酸化膜や窒
化膜を形成し、その上にアルミニウム等による電極、導
電部、配線パターンを形成し、その上に窒化膜等の保護
膜を形成した後、その保護膜のパターンをマスクとし
て、シリコン支持手段である梁と質量体とを残してシリ
コン基板を貫通加工することにより製造することができ
る。貫通加工は、例えば、ICP−RIE(Inductively
Coupled Plasma - Reactive Ion Etching)等の異方性
シリコン加工の手法を使用して行うことができる。加工
されたシリコン基板はそのままでは壊れやすいので、例
えば、加工面と反対の面にガラスウエハなどのガラス基
板55を接合してもよい。この接合には、例えば、陽極
接合として知られるガラスとシリコンとの接合手法を使
用することができる。この際、シリコン可動部52の動
きを妨げないように、ガラス基板の相当部分には穴をあ
けるなどの加工を施しておくとよい。シリコンチップ5
0は、ガラス基板を陽極接合したウエハからダイシング
によって切り出すことにより個別のチップとして形成さ
れる。切り出されたチップには、例えば、ガラス基板5
5の裏面に永久磁石56を接着する等の方法によって磁
場の中に固定することができる。永久磁石56には、種
々のものを使用することができるが、例えば、ネオジウ
ム系の磁石や、サマリウム系の磁石などを使うと、小さ
い磁石で強い磁場を得ることができる。
In the silicon chip 50 described above, an oxide film or a nitride film as an insulating layer is formed on a silicon wafer as a silicon substrate, and electrodes, conductive portions and wiring patterns made of aluminum or the like are formed thereon. After a protective film such as a nitride film is formed on the silicon substrate, the silicon substrate can be manufactured by using the pattern of the protective film as a mask and leaving a beam and a mass body serving as silicon support means through the silicon substrate. Penetration processing is performed, for example, by ICP-RIE (Inductively
Anisotropic silicon processing such as Coupled Plasma-Reactive Ion Etching) can be used. Since the processed silicon substrate is easily broken as it is, for example, a glass substrate 55 such as a glass wafer may be bonded to the surface opposite to the processed surface. For this bonding, for example, a bonding method of glass and silicon known as anodic bonding can be used. At this time, it is preferable that a substantial portion of the glass substrate is subjected to processing such as making a hole so as not to hinder the movement of the silicon movable portion 52. Silicon chip 5
No. 0 is formed as an individual chip by cutting out a glass substrate by dicing from an anodically bonded wafer. For example, a glass substrate 5
5 can be fixed in a magnetic field by a method such as bonding a permanent magnet 56 to the back surface. Various kinds of permanent magnets can be used. For example, when a neodymium-based magnet or a samarium-based magnet is used, a strong magnet can be obtained with a small magnet.

【0088】前述で説明した発電素子は、2自由度の振
動のみを励振源として利用するものであるが、シリコン
基板面内に構成された構造を採用しているので、図10
により説明した集積化素子への組み込みが可能であり、
発電機能を有する機能素子を提供することができる。
The power generating element described above utilizes only two-degree-of-freedom vibration as an excitation source.
Can be incorporated into the integrated device described in
A functional element having a power generation function can be provided.

【0089】図12は本発明の応用例である健康管理シ
ステムあるいは作業管理システムの構成を示すブロック
図である。図12において、7a、7b、7c、・・・
は携帯装置、9は基地局、91は通信手段、92は指標
変換処理部、93はデータベース、94は分析・評価処
理部、95は表示・通信手段、96は電源部である。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a health management system or work management system as an application example of the present invention. 12, 7a, 7b, 7c,...
Denotes a portable device, 9 denotes a base station, 91 denotes a communication unit, 92 denotes an index conversion processing unit, 93 denotes a database, 94 denotes an analysis / evaluation processing unit, 95 denotes a display / communication unit, and 96 denotes a power supply unit.

【0090】図12に示す応用例は、前述までに説明し
た本発明の実施形態による携行可能な体動センシングシ
ステムとしての携帯装置7から無線の形態で送られた情
報を基地局9で受信して信号処理し、その結果、健康管
理あるいは作業管理を実施することを可能にした例であ
る。もちろん、健康管理あるいは作業管理を、体動セン
シングシステム7の中で全て実施することもできる。こ
のシステムは、個人向けの健康管理システム等に適して
いる。
In the application example shown in FIG. 12, the base station 9 receives information transmitted wirelessly from the portable device 7 as the portable body motion sensing system according to the embodiment of the present invention described above. This is an example in which it is possible to carry out signal processing, and as a result, to carry out health management or work management. Of course, health management or work management can all be performed in the body motion sensing system 7. This system is suitable for a personal health management system and the like.

【0091】図12に示す応用例は、複数の対象がそれ
ぞれ携行している携帯装置7a、7b、7c、・・・を
1つの基地局9で管理する場合の構成であり、比較的多
人数を1度に管理することができる。なお、図12に
は、システムの基本となる構成のみを示しており、例え
ば、各人に応じたIDコード毎にデータを記憶し、ファ
イルを管理するための情報管理部分等は、説明を判りや
すくするため、図示を省略している。
The application example shown in FIG. 12 is a configuration in which a single base station 9 manages portable devices 7a, 7b, 7c,... Carried by a plurality of objects, respectively. Can be managed at once. FIG. 12 shows only the basic configuration of the system. For example, an information management part for storing data for each ID code corresponding to each person and managing a file is not explained. The illustration is omitted for ease of illustration.

【0092】基地局9は、基地局9が外部と情報の入出
力をするための通信手段91と、通信によって獲得した
体動情報を健康管理や作業管理など目的に応じた情報へ
変換する指標変換処理部92と、指標変換に必要なデー
タベース93と、変換された指標に基づいた分析・評価
を行う分析・評価処理部94と、その結果を表示し、あ
るいは、外部の別の装置へ通信出力するための表示・通
信手段95と、基地局9を稼動するための電源部96と
を備えて構成される。通信手段91は、外部装置であり
被管理者の身体に取り付けられた携帯装置7a、7b、
7c、・・・から取り込まれた体動などの情報114を
指標変換処理部92に渡す。指標変換処理部92は、指
標変換のためにデータベース93を参照して参照信号1
15を取り込み、指標変換後の出力情報116を分析・
評価処理部94及び表示・通信手段95に渡す。分析・
評価処理部94は、上記分析・評価後の出力情報117
を表示・通信手段95に渡す。電源部96は、基地局9
内の各機器に電力の供給を行うと共に、外部にある複数
の携帯装置7a、7b、7c、・・・のそれぞれに有線
あるいは無線の形態で電源(パワー)を供給する場合に
その指示信号203を通信手段91に送る。
The base station 9 includes a communication unit 91 for the base station 9 to input and output information to and from the outside, and an index for converting body motion information obtained by communication into information suitable for the purpose such as health management and work management. A conversion processing unit 92, a database 93 required for index conversion, an analysis / evaluation processing unit 94 for performing analysis / evaluation based on the converted index, and displaying the result or communicating with another external device. It comprises a display / communication means 95 for outputting and a power supply section 96 for operating the base station 9. The communication means 91 is an external device, which is a portable device 7a, 7b attached to the body of the administrator.
The information 114 such as the body motion taken in from 7c,. The index conversion processing unit 92 refers to the database 93 for index conversion, and
15 and analyze the output information 116 after the index conversion.
It is passed to the evaluation processing section 94 and the display / communication means 95. analysis·
The evaluation processing unit 94 outputs the output information 117 after the analysis and evaluation.
To the display / communication means 95. The power supply unit 96 includes the base station 9
When supplying power to each of the internal devices and supplying power in a wired or wireless manner to each of the plurality of external portable devices 7a, 7b, 7c,... To the communication means 91.

【0093】基地局9に対して、外部にある複数の携帯
装置7a、7b、7c、・・・のそれぞれから送られる
情報は、対象が現在どのような体動モードにあるか、あ
るいは、判別不能であるかという体動情報である。携帯
装置7a、7b、7c、・・・のそれぞれから基地局9
への通信情報は、例えば、基地局9からのリクエストに
応じて、その時点のあるいは一定時間記憶しておいた体
動情報である。また、リクエストに応じて通信は終了す
る。また、携帯装置7a、7b、7c、・・・側からそ
の体動情報をIDと共に所定の時間毎に送信するように
してもよく、さらに、その他の制御コードを同時に送信
するようにしてもよい。
The information sent from each of the plurality of external portable devices 7a, 7b, 7c,... To the base station 9 is based on what kind of body motion mode the object is currently in, It is body motion information indicating whether it is impossible. Each of the mobile devices 7a, 7b, 7c,.
The communication information to is, for example, body motion information stored at that time or for a fixed time in response to a request from the base station 9. The communication ends in response to the request. Further, the body motion information may be transmitted from the portable devices 7a, 7b, 7c,... Together with the ID at predetermined time intervals, and further, other control codes may be transmitted simultaneously. .

【0094】通信手段91が獲得した体動情報114
は、例えば、体動モードが“1”の状態である、“2”
の状態である、あるいはまた判別不能であるというよう
な内容をコード化したものである。指標変換処理部92
は、このコード化された体動モード毎に、データベース
93に記憶された特定の指標値をそれぞれ対応させる。
ここで、指標の値は、その体動センシングシステムを適
用するシステムの目的に応じて設定される。例えば、シ
ステムの目的が健康管理である場合、各体動モードに応
じた筋肉の動かし方が判るので、エネルギー消費量を指
標値として記憶しておけば、指標変換処理部92での変
換の結果、体動モードに応じたエネルギー消費量が判
る。分析・評価処理部94は、指標変換処理部92での
変換の結果を使用してエネルギー消費量を合計すること
により、消費カロリーを算出することができる。
The body movement information 114 acquired by the communication means 91
Is, for example, “2” in which the body motion mode is “1”.
Is coded, or the content that is indistinguishable. Index conversion processing unit 92
Associates a specific index value stored in the database 93 with each coded body motion mode.
Here, the value of the index is set according to the purpose of the system to which the body motion sensing system is applied. For example, if the purpose of the system is health management, it is possible to know how to move muscles in accordance with each body motion mode. In addition, the amount of energy consumption according to the body motion mode is known. The analysis / evaluation processing unit 94 can calculate the calorie consumption by summing up the energy consumption using the result of the conversion in the index conversion processing unit 92.

【0095】前述において、各体動モードの現れかたと
特定の疾病の発生率との間に相関を見出し、それに基づ
いた疾病の発生危険度や予防安全度を指標としてデータ
ベース93内に設けてもよい。この場合、健康増進に寄
与する運動項目を正の値、健康を損なう恐れのある場合
を負の値としておくと、分析・評価処理部94は、指標
値を合計することにより、健康度を数値的に表現するこ
とができる。この場合、値が正に大きい方が健康な状態
(疾病の発生率の低い状態)を示す。同じ運動でも過度
に実施した場合、むしろ健康を損なうといった場合もあ
る。このような場合、分析・評価処理部94は、単に指
標値を加算するのみでなく、運動の合計時間を推定し、
その結果を加味して、出力117を補正するといった処
理をすることもできる。
In the above description, the correlation between the appearance of each body motion mode and the incidence of a specific disease is found, and the risk of disease occurrence and the degree of prevention based on the correlation are provided in the database 93 as indices. Good. In this case, if an exercise item contributing to health promotion is set to a positive value, and a case where health may be impaired is set to a negative value, the analysis / evaluation processing unit 94 sums up the index values to calculate the health degree as a numerical value. Can be expressed in a typical way. In this case, a larger value indicates a healthier state (a state in which the incidence of disease is lower). Excessive exercise in the same exercise may even impair health. In such a case, the analysis / evaluation processing unit 94 estimates the total exercise time, instead of simply adding the index value,
A process of correcting the output 117 in consideration of the result can also be performed.

【0096】一方、システムの目的が作業管理であれ
ば、例えば、各体動モード毎に作業の負荷を指標として
データベース93内に割り当てておくことにより、同じ
時間の労働でも、負荷の大きい作業をしているのか、軽
い仕事をしているのかを判別することができる。分析・
評価処理部94は、例えば、指標値を合計することによ
り、各人の作業負荷を集計することができる。特定の人
に負荷の大きな作業が集中すると、作業全体の効率が低
下する場合があるが、分析・評価処理部94は、例え
ば、指標値を合計し各人の作業負荷を集計することによ
り、このような状況も判別することができる。集計の結
果は、例えば、表示・通信手段95から外部の図示しな
い管理システムへ転送される。
On the other hand, if the purpose of the system is work management, for example, by assigning the work load as an index in the database 93 for each body movement mode, work with a large load can be performed even during the same hour of work. You can determine whether you are doing light work. analysis·
The evaluation processing unit 94 can total the work load of each person, for example, by totaling the index values. When a large load of work is concentrated on a specific person, the efficiency of the entire work may decrease. For example, the analysis / evaluation processing unit 94 may add index values and totalize the work load of each person. Such a situation can also be determined. The result of the aggregation is transferred from the display / communication means 95 to an external management system (not shown), for example.

【0097】この管理システムは、分析・評価処理部9
4で算出された各人の作業負荷を基に、適正な作業分配
を見直す等の作業管理を行うことができる。もちろん、
同じ作業でもある程度繰り返した方が作業効率がむしろ
向上するというような場合もある。この場合、分析・評
価処理部94は、単に指標値を加算するのみでなく、運
動の合計時間を推定し、その結果を加味して、出力11
7を補正するといった処理を行うこともできる。また、
特定の危険作業に対してデータベース93内の指標値を
“1”とし、その他を“0”としておくことにより、分
析・評価処理部94は、指標変換段階92での処理の結
果得られた指標値が“1”である場合、作業者に危険が
ある旨を速やかに警告するように前述の管理システムに
促すこともできる。警告の方法は、例えば、警告音を発
するばかりでなく、作業者に注意を促すメッセージの発
声を該当の携帯装置7a、7b、7c、・・・の1つに
送信するように命令し、携帯装置に一体化されたスピー
カからそのメッセージを流すようにしてもよい。この場
合、スピーカは、図1の表示・通信手段4における表示
手段の一例とみなすことができる。
This management system includes an analysis / evaluation processing unit 9
It is possible to perform work management such as reviewing an appropriate work distribution based on the work load of each person calculated in 4. of course,
In some cases, repetition of the same work to some extent may improve work efficiency. In this case, the analysis / evaluation processing unit 94 estimates the total exercise time and adds the index value to the output 11 in consideration of the result.
7 can be corrected. Also,
By setting the index value in the database 93 to “1” and the other values to “0” for the specific dangerous work, the analysis / evaluation processing unit 94 allows the index / output unit 92 to obtain the index obtained as a result of the processing in the index conversion stage 92. When the value is “1”, the above management system can be prompted to promptly warn the worker that there is danger. The warning method is, for example, not only to emit a warning sound, but also to instruct a worker to send an audible message to one of the portable devices 7a, 7b, 7c,. The message may be played from a speaker integrated with the device. In this case, the speaker can be regarded as an example of the display unit in the display / communication unit 4 in FIG.

【0098】前述した図12に示す例は、データベース
93に、各体動モードと対象毎の指標値との関係を格納
して使用するとして説明したが、各体動モードの代りに
ジェスチャ認識として、一連の動作、例えば、体動モー
ド“1”と“2”と“3”とが続いて生じるというよう
な場合に特定の指標を割り当てるようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 12 described above, the relationship between each body motion mode and the index value for each object is stored and used in the database 93, but is used as gesture recognition instead of each body motion mode. A specific index may be assigned to a series of operations, for example, when the body motion modes “1”, “2”, and “3” occur successively.

【0099】また、一様に現れるはずの体動モードのう
ち、特に限られた体動モードの発生頻度が大きい等、偏
りを統計的な特徴の変化として抽出して、健康状態や作
業状態を把握することができるようにしてもよい。同じ
歩行でも片足ばかりに負担の加わる場合には、体に不具
合があったり、特定の作業が正しい方法で実施されてい
ない等の健康管理や作業上の安全面に係わる情報を抽出
できる。
Also, among the body motion modes that should appear uniformly, the bias is extracted as a change in statistical characteristics, such as the frequency of occurrence of a particularly limited body motion mode, and the health state and the work state are extracted. You may make it possible to grasp | ascertain. In the case where a load is applied to only one leg even during the same walking, information relating to health management and work safety, such as a malfunction in the body or a specific work not being performed in a correct manner, can be extracted.

【0100】本発明の応用例である健康管理システムあ
るいは作業管理システムは、図9により説明したような
補助的情報検出部を併用することより、より細かな管理
を行うことが可能となる。例えば、健康管理システムに
おいて、脈拍の変化を並行して検出すれば、運動の激し
さを定量化することが容易になる。また、作業管理シス
テムにおいて、例えば、空気の薄い高地での作業等の場
合に、作業者の健康状態をモニタしながら、作業状態を
管理することもできる。
The health management system or the work management system as an application example of the present invention can perform more detailed management by using the auxiliary information detecting unit as described with reference to FIG. For example, in a health care system, if changes in pulse are detected in parallel, it becomes easy to quantify the intensity of exercise. Further, in the work management system, for example, in the case of work at a high altitude where air is thin, the work state can be managed while monitoring the health state of the worker.

【0101】また、図12のデータベース93内に示す
判別不能区間とは、特定の体動モードを決めることがで
きない領域であるが、例えば、前述の健康管理システム
において、予めデータベース93に選択した体動モード
以外の体動での平均的なエネルギー消費量を指標値とし
て充てるようにしたり、上記作業管理システムにおい
て、予めデータベース93に選択した体動モード以外の
体動での平均的な作業負荷を指標値として充てるように
することにより、体動モードを特定できない区間におい
ても、有意な情報を抽出することを可能にできる。
The indistinguishable section shown in the database 93 of FIG. 12 is an area where a specific body movement mode cannot be determined. The average energy consumption in the body motion other than the movement mode may be used as the index value. By assigning it as an index value, it is possible to extract significant information even in a section where the body motion mode cannot be specified.

【0102】実際のシステム応用を考える場合、応用毎
に注目したい体動モードは一般に異なる。このため、デ
ータベース93として、特に注目すべき体動モードのみ
を抽出して指標値を設けるようにし、その他は判別不能
な場合も含めて、例えば、前述の平均値に相当する所定
の指標値を当てはめるようにしておけば、データベース
の規模を縮小することができる。一連の動作の後、判別
不能状態に対応する指標値を変更するようにする等、各
体動モードに対応する指標値をリアルタイムに変更する
ようにしてもよい。
When considering an actual system application, the body motion mode to be noticed generally differs for each application. For this reason, as the database 93, only a particularly noticeable body motion mode is extracted and provided as an index value. If so, the size of the database can be reduced. After a series of operations, the index value corresponding to each body motion mode may be changed in real time, such as changing the index value corresponding to the indistinguishable state.

【0103】図12により、本発明の応用例としての健
康管理システムと作業管理システムとを説明をしたが、
本発明にによる体動センシングシステムの応用は、これ
らに限るものではなく、本発明は、例えば、動物の生態
観測や、自動車の運転状態など、人以外を対象としたシ
ステムに適用することもできる。
The health management system and the work management system as application examples of the present invention have been described with reference to FIG.
The application of the body motion sensing system according to the present invention is not limited to these. For example, the present invention can be applied to systems other than humans, such as observing animal ecology and driving state of a car. .

【0104】また、本発明にによる体動センシングシス
テムの実施形態における体動判定については、基準デー
タとの相関評価を中心に説明したが、本発明は、必要に
応じて、学習機能を付加したり、ニューラルネットワー
クによる判定処理を行う等の高度な判定処理を採用する
こともできる。
Although the body motion judgment in the embodiment of the body motion sensing system according to the present invention has been described centering on the correlation evaluation with reference data, the present invention adds a learning function as needed. Advanced judgment processing such as performing judgment processing using a neural network can also be employed.

【0105】前述した本発明の各実施形態による体動セ
ンシングシステムによれば、体の重心近傍の運動のみに
注目してきた従来システムに対して、手動または自動で
入力するようにした、あるいは、すでに記憶されている
情報検出手段の実装位置情報に基づいて信号処理をする
ことにより、1つの個所で体動を捉えながら、人体各部
の細かな動きを把握することができる。ここで細かな動
きとは、体の重心近傍の運動のみならず、例えば、手を
振るとか、首を曲げるといった、重心変化の少ない体動
モードを含む運動を示すもの等である。そのための信号
処理としては、例えば、前述の実装位置情報に基づいて
データベースセットを選択するようにすればよい。
According to the body motion sensing system according to each of the embodiments of the present invention described above, a manual or automatic input is made to a conventional system that focuses only on the motion near the center of gravity of the body, or the system is already input. By performing signal processing based on the stored mounting position information of the information detecting means, it is possible to grasp the fine movement of each part of the human body while capturing the body movement at one location. Here, the fine movement refers to not only movement near the center of gravity of the body but also movement including a body movement mode with little change in the center of gravity, such as waving a hand or bending a neck. As the signal processing for that purpose, for example, a database set may be selected based on the mounting position information described above.

【0106】また、本発明の各実施形態による体動セン
シングシステムは、情報検出手段と、信号処理手段と、
情報検出手段の実装位置情報を入力する位置情報入力手
段とをほぼ同じ位置に一体的に実装することにより、シ
ステムの携行性に影響を与えずに機能の向上を図ること
ができる。
Further, the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention comprises an information detecting means, a signal processing means,
By integrally mounting the position information input means for inputting the mounting position information of the information detecting means at substantially the same position, the function can be improved without affecting the portability of the system.

【0107】また、本発明の各実施形態による体動セン
シングシステムは、複数の自由度に応じた情報検出手段
の出力信号を、ソフト的またはハード的に重畳して取り
出した後に信号処理、特に、既知のデータとの相関評価
を行うので、対象とする計測の自由度が増しても、信号
処理に要する負荷の増加を抑えることができる。
Further, the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention performs signal processing after extracting the output signals of the information detecting means corresponding to a plurality of degrees of freedom in a software or hardware manner, in particular, Since the correlation evaluation with the known data is performed, the increase in the load required for signal processing can be suppressed even if the degree of freedom of the target measurement increases.

【0108】また、本発明の各実施形態による体動セン
シングシステムは、システムに必要な電源の供給を無線
の形態で実施し、あるいは、システムの一部に自己発電
手段を備えることにより、長期間にわたり電池の交換を
不要とし、装置への電源配線を不要とすることができ、
体動センシングシステムの携行性の向上を図ることがで
きる。
Further, the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention supplies power necessary for the system in a wireless manner, or includes a self-power generation means in a part of the system, thereby providing a long-term operation. Battery replacement over time, eliminating the need for power wiring to the device,
The portability of the body motion sensing system can be improved.

【0109】また、本発明の各実施形態による体動セン
シングシステムは、情報検出手段と前記信号処理手段と
を、共通のシリコン基板上に集積化し、複数の情報を1
つの信号として重畳・合成して出力できる情報検出手段
を使用することにより、信号処理部を含めた素子の小型
集積化が容易になり、携行に有利なように装置を小型に
実装することができる。
In the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention, the information detecting means and the signal processing means are integrated on a common silicon substrate, and a plurality of pieces of information are stored in one.
By using the information detecting means that can be superimposed and synthesized as one signal and output, it is easy to miniaturize the elements including the signal processing unit, and the apparatus can be mounted in a small size in an advantageous manner for carrying. .

【0110】また、本発明の各実施形態による体動セン
シングシステムは、その情報検出手段とは異なる位置に
補助的情報検出手段を設け、この補助的情報検出手段
と、前記信号処理手段を含む信号処理部との間で有線あ
るいは無線による情報通信を行うことにより、システム
の携帯位置に自由度を持たせた体動検出と、特定の位置
で計測することが望ましい脈拍や血圧、体温等の生体情
報の検出とを両立させることができる。
Further, the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention is provided with auxiliary information detecting means at a position different from the information detecting means, and a signal including the auxiliary information detecting means and the signal processing means. By performing wired or wireless information communication with the processing unit, body movement detection with a degree of freedom at the portable position of the system, and biological information such as pulse, blood pressure, and body temperature that should be measured at a specific position It is possible to achieve both detection of information.

【0111】さらに、本発明の各実施形態による体動セ
ンシングシステムを用いた、健康管理システム、作業管
理システムは、重心運動に反映しにくい体の動きを捉え
ることができるので、体動に伴うエネルギー消費や作業
状態等を詳細に把握することができ、健康状態や作業状
態の管理に反映させることができる。
Further, the health management system and the work management system using the body movement sensing system according to each embodiment of the present invention can capture the body movement that is hardly reflected on the center of gravity movement, and therefore, the energy accompanying the body movement can be captured. It is possible to grasp the consumption and the work state in detail, and to reflect the management on the health state and the work state.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
の体の1個所で体動を捉えながら、その信号を処理する
ことにより、人体各部の動きを詳細に把握することがで
きる。また、本発明による体動センシングシステムを用
いて作業管理システム、健康管理システムを提供するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the movement of each part of the human body can be grasped in detail by processing the signal while capturing the body movement at one place of the human body. Further, a work management system and a health management system can be provided by using the body movement sensing system according to the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による体動センシング
システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a body motion sensing system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明第1の実施形態に備えられる情報検出手
段1の構成例を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an information detection unit 1 provided in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態における信号処理の一
例を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of signal processing according to the first embodiment of the present invention.

【図4】周波数領域における相関評価の一例を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of correlation evaluation in the frequency domain.

【図5】時間領域における相関評価の一例を説明する図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of correlation evaluation in a time domain.

【図6】体動モードに特徴的な信号波形の例を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a signal waveform characteristic of a body motion mode.

【図7】本発明の第2の実施形態による体動センシング
システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a body motion sensing system according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態による体動センシング
システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a body motion sensing system according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施形態による体動センシング
システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a body motion sensing system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】携帯装置の素子集積化について説明する図で
ある。
FIG. 10 is a diagram illustrating element integration of a portable device.

【図11】電源部として使用可能な発電素子の構成を説
明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a power generation element that can be used as a power supply unit.

【図12】本発明の応用例である健康管理システムある
いは作業管理システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a health management system or a work management system which is an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b、1c 情報検出手段 2 位置情報入力手段 3 信号処理手段 4、83 表示・通信手段 5、84 電源部 7、7a、7b、7c 携帯装置 8 補助的情報検出装置 9 基地局 11 信号合成手段 21 位置情報入力部 22 位置情報入力部 23 記憶手段 31 A/D変換処理部 32 特徴量抽出処理部 32a 相関評価部 32b バイアス検出部 33 体動判定処理部 34 データベース選択処理部 35 データベースセット 36 実装位置自己判定処理部 37 基準体動モード検出処理部 38 選択・照合処理部 39 判断・出力処理部 41 表示手段 42 通信手段 50 シリコンチップ 51 質量体 52 支持手段(梁) 53a、53b、53c、53d 導電部 54 電極パッド 55 ガラス基板 56 永久磁石 60 ケース 61a 圧力検出手段 61b ダイヤフラム 62 シリコン基板 63 信号変換手段 64 質量体 65 変形体 66 接続手段 67 コネクタ 68 集積化素子 81 生体情報検出手段 82 生体情報処理手段 91 通信手段 92 指標変換処理部 93 データベース 94 分析・評価処理部 95 表示・通信手段 96 電源部 1, 1a, 1b, 1c Information detection means 2 Position information input means 3 Signal processing means 4, 83 Display / communication means 5, 84 Power supply unit 7, 7a, 7b, 7c Portable device 8 Auxiliary information detection device 9 Base station 11 Signal synthesizer 21 Position information input unit 22 Position information input unit 23 Storage unit 31 A / D conversion processing unit 32 Feature amount extraction processing unit 32a Correlation evaluation unit 32b Bias detection unit 33 Body motion determination processing unit 34 Database selection processing unit 35 Database Set 36 Mounting position self-determination processing section 37 Reference body motion mode detection processing section 38 Selection / collation processing section 39 Judgment / output processing section 41 Display means 42 Communication means 50 Silicon chip 51 Mass body 52 Support means (beam) 53a, 53b, 53c, 53d conductive part 54 electrode pad 55 glass substrate 56 permanent magnet 60 case 61a pressure Detecting means 61b Diaphragm 62 Silicon substrate 63 Signal converting means 64 Mass body 65 Deformed body 66 Connecting means 67 Connector 68 Integrated element 81 Biological information detecting means 82 Biological information processing means 91 Communication means 92 Index conversion processing unit 93 Database 94 Analysis / evaluation Processing unit 95 Display / communication means 96 Power supply unit

フロントページの続き (72)発明者 嶋田 智 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 正嶋 博 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 4C038 VA11 VA12 VB01 VB15 VB31 VC20 Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Shimada 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Masashima 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. F-term in Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (reference) 4C038 VA11 VA12 VB01 VB15 VB31 VC20

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1つの情報検出手段と、該情
報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号処
理手段とを有する携行可能な体動センシングシステムに
おいて、前記信号処理手段は、手動または自動で入力さ
れる、あるいは、すでに記憶された前記情報検出手段の
実装位置情報に基づいて信号処理を行うことを特徴とす
る体動センシングシステム。
1. A portable body motion sensing system comprising at least one information detection unit and a signal processing unit for processing an output signal of the information detection unit to obtain body motion information, wherein the signal processing unit comprises: A body movement sensing system, which performs signal processing based on mounting position information of the information detecting means, which is manually or automatically input or already stored.
【請求項2】 前記情報検出手段と、前記信号処理手段
と、前記情報検出手段の実装位置情報を与える位置情報
入力手段とを、ほぼ同一の位置に一体実装したことを特
徴とする請求項1記載の体動センシングシステム。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said information detecting means, said signal processing means, and position information input means for providing mounting position information of said information detecting means are integrally mounted at substantially the same position. The body motion sensing system as described.
【請求項3】 前記信号処理手段による信号処理は、入
力信号から少なくとも1つの特徴量を抽出する処理手段
と、抽出した特徴量または特徴量を基に算出された指標
の値に基づいて体動を判定する体動判定処理手段とによ
り実行され、前記特徴量の抽出処理手段と、前記体動判
定処理手段との少なくとも一方は、予め設けた複数のデ
ータベースセットの中から前記情報検出手段の実装位置
情報に基づいて、参照すべき前記データベースセットの
少なくとも1つ選択、参照し、特徴量の抽出処理手段が
特徴量の抽出を行い、体動判定処理手段が体動判定を行
うことを特徴とする請求項1または2記載の体動センシ
ングシステム。
3. The signal processing by the signal processing means includes a processing means for extracting at least one feature quantity from an input signal, and a body movement based on the extracted feature quantity or an index value calculated based on the feature quantity. The at least one of the feature amount extraction processing unit and the body movement determination processing unit is configured to implement the information detection unit from a plurality of database sets provided in advance. Based on position information, at least one of the database sets to be referred to is selected and referred to, a feature amount extraction processing unit performs feature amount extraction, and a body movement determination processing unit performs body movement determination. The body movement sensing system according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 少なくとも1つの情報検出手段と、該情
報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号処
理手段とを有する体動センシングシステムにおいて、前
記情報検出手段の1つは、互いに独立な複数の情報それ
ぞれに対する所定の検出感度をもって1つの出力信号を
出力し、前記信号処理手段は、情報検出手段の出力信号
に基づいて信号処理を行うことを特徴とする体動センシ
ングシステム。
4. A body movement sensing system having at least one information detection unit and a signal processing unit for processing an output signal of the information detection unit to obtain body movement information, wherein one of the information detection units includes: A body movement sensing system, wherein one output signal is output with a predetermined detection sensitivity for each of a plurality of information independent of each other, and the signal processing means performs signal processing based on an output signal of the information detection means.
【請求項5】 複数の情報検出手段と、複数の情報検出
手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号処理手段
とを有する体動センシングシステムにおいて、前記複数
の情報検出手段のそれぞれの出力信号を1つの信号を合
成する信号合成手段を有し、前記信号処理手段は、前記
信号合成手段の出力信号に基づいて信号処理を行うこと
を特徴とする体動センシングシステム。
5. A body movement sensing system comprising: a plurality of information detection means; and a signal processing means for processing output signals of the plurality of information detection means to obtain body movement information, wherein each of the plurality of information detection means A body motion sensing system comprising: signal combining means for combining an output signal into one signal; wherein the signal processing means performs signal processing based on an output signal of the signal combining means.
【請求項6】 前記信号処理手段による信号処理の主要
な部分は、信号波形と予め設定した少なくとも1つの基
準波形との相関評価であり、特にウエーブレット変換で
あることを特徴とする請求項1ないし5のうちいずれか
1記載の体動センシングシステム。
6. A main part of signal processing by said signal processing means is a correlation evaluation between a signal waveform and at least one reference waveform set in advance, and in particular, is a wavelet transform. 6. The body motion sensing system according to any one of claims 5 to 5.
【請求項7】 少なくとも1つの情報検出手段と、該情
報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号処
理手段と、前記情報検出手段の実装位置情報を与える位
置情報入力手段とを有し、前記信号処理手段による信号
処理の主要な部分が、信号波形と予め設定した少なくと
も1つの基準波形との相関評価であり、特にウエーブレ
ット変換であり、前記相関の大小を判定して体動のモー
ド(歩く、走る、手を動かす、腰をかがめる等の特徴的
な体動の種類)を識別する携行可能な体動センシングシ
ステムにおいて、前記情報検出手段の実装位置情報に基
づいて、前記基準波形を選択することを特徴とする体動
センシングシステム。
7. At least one information detecting means, a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body motion information, and a position information input means for providing mounting position information of the information detecting means. A main part of the signal processing by the signal processing means is a correlation evaluation between the signal waveform and at least one reference waveform set in advance, and particularly a wavelet transform. In a portable body movement sensing system for identifying a mode of movement (a characteristic type of body movement such as walking, running, moving a hand, bending over, and the like), based on mounting position information of the information detecting means, A body motion sensing system characterized by selecting a reference waveform.
【請求項8】 前記信号処理手段による信号処理の主要
な部分が、信号のフーリエ変換を含む周波数領域での信
号処理であることを特徴とする請求項1ないし5のうち
いずれか1記載の体動センシングシステム。
8. A body according to claim 1, wherein a main part of the signal processing by said signal processing means is a signal processing in a frequency domain including a Fourier transform of the signal. Motion sensing system.
【請求項9】 少なくとも1つの情報検出手段と、該情
報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号処
理手段と、前記情報検出手段の実装位置情報を与える位
置情報入力手段とを有し、前記信号処理手段による信号
処理の主要な部分が、信号のフーリエ変換を含む周波数
領域での信号処理であり、信号処理によって予め設けた
少なくとも一つの周波数領域の信号強度を抽出し、当該
信号強度の大小を判定して体動のモード(歩く、走る、
手を動かす、腰をかがめる等の特徴的な体動の種類)を
識別する携行可能な体動センシングシステムにおいて、
前記情報検出手段の実装位置情報に基づいて、前記周波
数領域を選択することを特徴とする体動センシングシス
テム。
9. At least one information detecting means, a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body movement information, and a position information input means for providing mounting position information of the information detecting means. The main part of the signal processing by the signal processing means is signal processing in a frequency domain including Fourier transform of the signal, and extracts signal strength in at least one frequency domain provided in advance by the signal processing. Judgment of the signal strength and the mode of body movement (walking, running,
In a portable body movement sensing system that identifies the characteristic types of body movements such as moving hands, bending over, etc.,
A body motion sensing system, wherein the frequency domain is selected based on mounting position information of the information detecting means.
【請求項10】 前記情報検出手段とは異なる位置に補
助的情報検出手段を設け、該補助的情報検出手段により
検出した情報を前記信号処理手段へ、有線または無線で
信号伝達することを特徴とする請求項1ないし5のうち
いずれか1記載の体動センシングシステム。
10. An auxiliary information detecting means is provided at a position different from the information detecting means, and information detected by the auxiliary information detecting means is transmitted to the signal processing means by a wired or wireless signal. The body movement sensing system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
【請求項11】 自己発電手段をさらに備えることを特
徴とする請求項1ないし5のうちいずれか1記載の体動
センシングシステム。
11. The body movement sensing system according to claim 1, further comprising a self-power generation unit.
【請求項12】 少なくとも1つの情報検出手段と、該
情報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号
処理手段とを有する携行可能な体動センシングシステム
において、前記情報検出手段と前記信号処理手段とが共
通のシリコン基板上に集積化されて構成されたことを特
徴とする体動センシングシステム。
12. A portable body motion sensing system having at least one information detecting means and a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body motion information, wherein the information detecting means and the A body movement sensing system, wherein a signal processing unit and a signal processing unit are integrated on a common silicon substrate.
【請求項13】 少なくとも1つの情報検出手段と、該
情報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号
処理手段とを有する携行可能な体動センシングシステム
において、前記情報検出手段とは異なる位置に補助的情
報検出手段を設け、該補助的情報検出手段を含む補助的
情報検出部と、前記信号処理手段を含む信号処理部との
間で無線による情報通信を行うことを特徴とする体動セ
ンシングシステム。
13. A portable body motion sensing system having at least one information detecting means and a signal processing means for processing an output signal of the information detecting means to obtain body motion information, wherein the information detecting means is Auxiliary information detecting means are provided at different positions, and wireless information communication is performed between an auxiliary information detecting unit including the auxiliary information detecting means and a signal processing unit including the signal processing means. Body motion sensing system.
【請求項14】 前記補助的情報検出手段は、生体に係
わる周波数情報(呼吸数、心拍数、体動数等のように一
定時間間隔内に発生する事象の回数で記述可能な情報)
を検出することを特徴とする請求項13記載の体動セン
シングシステム。
14. The auxiliary information detecting means includes frequency information relating to a living body (information that can be described by the number of events occurring within a certain time interval, such as a respiratory rate, a heart rate, and a body movement rate).
14. The body movement sensing system according to claim 13, wherein the body movement sensing system detects the body movement.
【請求項15】 少なくとも1つの情報検出手段と、該
情報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号
処理手段とを有する携行可能な体動センシングシステム
において、システムへの電源の供給を無線の形態で実施
することを特徴とする体動センシングシステム。
15. A portable body motion sensing system having at least one information detection unit and a signal processing unit for processing an output signal of the information detection unit to obtain body motion information, wherein power is supplied to the system. A body movement sensing system, wherein the body movement is implemented in a wireless manner.
【請求項16】 少なくとも1つの情報検出手段と、該
情報検出手段の出力信号を処理して体動情報を得る信号
処理手段とを有する携行可能な体動センシングシステム
において、判別された体動から対象のおかれた状況を推
定し、推定結果に基づいて外部との通信モードを、外部
との通信における条件を分類して定めた通信モードに切
り替えることを特徴とする体動センシングシステム。
16. A portable body movement sensing system having at least one information detection unit and a signal processing unit for processing an output signal of the information detection unit to obtain body movement information. A body motion sensing system that estimates a situation where an object is placed, and switches a communication mode with the outside to a communication mode determined by classifying conditions for communication with the outside based on the estimation result.
【請求項17】 少なくとも1つの圧力検出手段と、該
圧力検出手段の圧力検出面を包含する上部に積層した変
形体と、該変形体に接触させて設けた質量体とからな
り、前記質量体の振動を前記変形体内部の圧力あるいは
応力変化として検出することを特徴とする体動検出装
置。
17. The mass body comprising at least one pressure detecting means, a deformed body laminated on an upper portion including a pressure detecting surface of the pressure detecting means, and a mass body provided in contact with the deformable body. A body motion detecting device for detecting vibration of the body as a change in pressure or stress inside the deformable body.
【請求項18】 前記圧力検出手段は、シリコン基板上
に設けた圧力センサであることを特徴とする請求項17
記載の体動検出装置。
18. The apparatus according to claim 17, wherein said pressure detecting means is a pressure sensor provided on a silicon substrate.
The body movement detecting device according to claim 1.
【請求項19】 前記変形体は、シリコーンゲルである
構成とを特徴とする請求項17に記載の体動検出装置。
19. The apparatus according to claim 17, wherein the deformable body is a silicone gel.
【請求項20】 前記質量体の中心または重心を通り、
前記圧力検出手段の圧力検出面と直交する軸と、前記圧
力検出手段の圧力検出面の中心または重心を通り、前記
圧力検出面と直交する軸とが、互いに重ならないことを
特徴とする請求項17に記載の体動検出装置。
20. Passing through a center or a center of gravity of the mass body,
An axis orthogonal to the pressure detection surface of the pressure detection means and an axis passing through a center or a center of gravity of the pressure detection surface of the pressure detection means and orthogonal to the pressure detection surface do not overlap with each other. 18. The body motion detection device according to claim 17.
【請求項21】 シリコン基板に設けた可動部と、該可
動部に設けた電気的配線と、該電気的配線の方向とほぼ
直交する方向に磁場を加える磁場発生手段とを備えたこ
とを特徴とする発電装置。
21. A movable part provided on a silicon substrate, electrical wiring provided on the movable part, and magnetic field generating means for applying a magnetic field in a direction substantially perpendicular to the direction of the electrical wiring. Power generator.
【請求項22】 シリコン基板に設けた可動部と、該可
動部に設けた電気的配線と、該電気的配線の方向とほぼ
直交する方向に磁場を加える磁場発生手段とを備えて構
成される発電装置を有する体動センシングシステムにお
いて、センシングシステムが計測対象とする体動のモー
ドの中で、最も発生頻度が高いモードで前記発電装置に
加わる振動周波数のピーク値と、前記可動部の機械的共
振周波数とを一致させるたことを特徴とする体動センシ
ングシステム。
22. A semiconductor device comprising: a movable portion provided on a silicon substrate; electrical wiring provided on the movable portion; and magnetic field generating means for applying a magnetic field in a direction substantially orthogonal to the direction of the electrical wiring. In a body motion sensing system having a power generation device, a peak value of a vibration frequency applied to the power generation device in a mode in which the frequency of occurrence is the highest among the body motion modes to be measured by the sensing system, A body motion sensing system characterized by matching a resonance frequency.
【請求項23】 請求項1ないし16、22のうちいず
れか1記載の体動センシングシステムを用いて構成した
ことを特徴とする健康管理システム。
23. A health management system comprising the body movement sensing system according to any one of claims 1 to 16, 22.
【請求項24】 請求項1ないし16、22のうちいず
れか1記載の体動センシングシステムを用いて構成した
ことを特徴とする作業管理システム。
24. A work management system comprising the body movement sensing system according to any one of claims 1 to 16, 22.
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