JP2001347080A - 発光玩具および発光玩具を用いた身体状態記録／判定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用者の揺動操作などに応じて発光色や発光
態様を変化させることのできる発光玩具を提供する。 【解決手段】先端に３軸の加速度センサ１７を設け、こ
の加速度センサ１７が検出したＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の
加速度データに基づいてＬＥＤ１４ａ〜１４ｄの点灯を
制御する。Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合
には青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯し、Ｘ軸方向の−方
向の加速度が一定以上の場合には緑色発光のＬＥＤ１４
ｂを点灯し、Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場
合には赤色発光のＬＥＤ１４ｃを点灯し、Ｙ軸方向の−
方向の加速度が一定以上の場合にはオレンジ色発光のＬ
ＥＤ１４ｄを点灯し、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定
以上の場合にはＬＥＤ１４ａとＬＥＤ１４ｂを同時に点
灯し、Ｚ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合には
ＬＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、揺動などの操作
をされることにより、その操作に対応する色や対応する
発光態様で発光する発光玩具、および、この発光玩具を
用いた身体状態記録または判定システムに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】操作により発光する玩
具は種々提案されているが、揺動などの運動によって発
光色や発光態様を制御できる玩具はなかった。また、発
光するとともに利用者が揺動させるものとしては、コン
サートなどで観客が用いるペンライトがあるが、一般的
なペンライトは化学発光するもので色は単色であり、揺
動の方向や速さによって発光色や光量を変えることはで
きなかった。また、従来このような遊びを通じて利用者
の脈拍等の身体状態を検出できる玩具やシステムは実用
化されていなかった。

【０００３】この発明は、利用者の揺動操作などに応じ
て発光色や発光態様を変化させることのできる発光玩
具、およびこの発光玩具を用いた身体状態記録／判定シ
ステムを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、角度
センサ、速度センサ、加速度センサのうち１つまたは複
数を有するセンサ手段と、発光手段と、前記センサ手段
が検出した角度、速度または加速度に対応した発光態様
で前記発光手段の発光を制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする。請求項２の発明は、請求項１の発明
において、前記センサ手段は、２軸または３軸のセンサ
であり、前記制御手段は、各軸の検出値に対応する態様
で発光手段の発光を制御することを特徴とする。

【０００５】この発明の発光玩具は、たとえば利用者が
手に持って揺動させる玩具であり、角度センサ、速度セ
ンサ、加速度センサのうち１つまたは複数のセンサを有
している。それぞれのセンサは、１軸、２軸（Ｘ軸，Ｙ
軸）、３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）または無軸（軸方向に
無関係に検出する）のいずれを用いてもよい。このセン
サ手段の検出内容に応じた色で、且つその検出内容に応
じた発光態様で発光する。ここで、発光手段の発光態様
とは、光量、発光数、点滅間隔などである。３軸センサ
を用いた場合、発光色は、たとえばＸ軸に赤色、Ｙ軸に
青色、Ｚ軸に緑色を対応させるなどの態様にすることが
できる。そうすれば、利用者がこの発光玩具を横方向に
揺動させた場合には赤色に発光し、縦方向に揺動させた
場合には青色に発光し、真っ直ぐ突き出したり引いたり
した場合（角度センサの場合には捩じるように回した場
合）には緑色に発光する。また、これらの中間の運動
（混ざった運動）をした場合には各軸方向に対応する色
をその角度、速度または加速度に対応する発光態様で発
光させてもよく、また、角度、速度または加速度が最も
大きい軸方向に対応する色のみを発光させるようにして
もよい。

【０００６】上記のように３軸にそれぞれ光の三原色を
割り当て、各軸方向の速度または加速度で三原色の各色
の光量を制御するようにすれば、運動の態様によって各
種の色を発光させることが可能になる。

【０００７】また、同じ軸方向であっても＋方向と−方
向で異なる色を対応づけてもよく、さらに同じ軸方向で
あっても速度と加速度で異なる色の発光を制御するよう
にしてもよい。したがって、これらを組み合わせると１
つの軸方向の＋方向の速度で第１の色の発光を制御し、
−方向の速度で第２の色の発光を制御し、＋加速度で第
３の色を制御し、−加速度で第４の色を制御すること
で、１軸方向の検出値に基づいて４色の発光を制御する
ことも可能である。さらに、各軸毎に色の組み合わせを
変えるようにしてもよい。

【０００８】発光態様として発光量を制御する場合、た
とえば、検出された速度または加速度（速度変化）に比
例または相関する光量で発光させる方式や、速度または
加速度のローカルピークが検出されたとき、そのローカ
ルピークの大きさに応じた光量で一定時間発光させるな
どの方式を採用することができる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１，２の発明に
おいて、利用者によって操作される操作部に、該利用者
の脈拍などの身体状態を検出する身体状態検出手段を設
け、操作中の利用者の身体状態を検出できるようにした
ことを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、センサ手段として速度センサまたは加速度センサを
備え、該速度センサまたは加速度センサが所定値以上の
速度または加速度を検出している間、前記身体状態検出
手段による身体状態の検出を有効にすることを特徴とす
る。

【００１１】請求項５の発明は、請求項３，４の発明に
おいて、前記制御手段は、前記身体状態検出手段が検出
した身体状態に基づいて発光手段の発光態様を制御する
ことを特徴とする。請求項６の発明は、請求項３〜５の
発明において、前記身体状態検出手段が検出した身体状
態を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。請求
項７の発明は、請求項３〜５の発明において、前記セン
サ手段が検出した角度，速度または加速度および前記身
体状態検出手段が検出した身体状態を並行して記憶する
記憶手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項８の発明は、請求項３〜７の発明に
おいて、前記身体状態検出手段が検出した身体状態を外
部に送信する送信手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項９の発明は、請求項３〜７の発明に
おいて、前記センサ手段が検出した角度，速度または加
速度および前記身体状態検出手段が検出した身体状態を
外部に送信する送信手段を備えたことを特徴とする。

【００１４】請求項１０の発明は、請求項１〜９の発明
において、外部から信号を受信する受信手段を備え、前
記制御手段は、受信手段が受信した信号に基づいて発光
手段の発光態様を制御することを特徴とする。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項８に記載の発
光玩具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信して記
録するホスト装置と、からなるシステムである。請求項
１２の発明は、請求項９に記載の発光玩具と、該発光玩
具が送信した角度，速度または加速度および身体状態を
受信して記録するホスト装置と、からなるシステムであ
る。

【００１６】請求項１３の発明は、請求項１１，１２の
発明において、前記発光玩具は複数であることを特徴と
する。請求項１４の発明は、請求項１０に記載の発光玩
具と、該発光玩具が送信した身体状態を受信し、受信し
た身体状態が正常であるか異常であるかを判定してその
判定結果を送信するホスト装置とからなるシステムであ
って、前記発光玩具は、前記判定結果を受信し、この判
定結果に基づいて前記発光手段の発光態様を制御するこ
とを特徴とする。請求項１５の発明は、請求項１４の発
明において、前記発光玩具は複数であることを特徴とす
る。

【００１７】身体状態検出手段は、脈拍のほか、体温、
発汗量などを検出する手段として実施される。このよう
な身体状態検出手段を玩具の操作部に設けたことによ
り、利用者に玩具を操作させることで検査を意識させず
に身体状態の検出が可能になる。この検出された身体状
態を記録またはホスト装置へ送信することにより、発光
する玩具を用いて利用者の身体状態の記録や検査をする
ことが可能になる。この場合において、センサ手段が所
定値以上の速度または加速度を検出している間のみ身体
状態検出手段を有効にすることにより、センサ手段の検
出値に基づいて身体状態検出のスタートをトリガした
り、利用者が玩具から手を離すと身体状態の検出を終了
させるなどの自動制御が可能になる。また、センサ手段
の角度、速度、加速度等を発光玩具を用いた利用者の運
動として記録・送信することにより、身体状態を運動と
対応させて記録することができる。また、検出された身
体状態に基づいて利用者の状態を判定し、この判定結果
で揺動玩具の発光手段の発光を制御することにより、利
用者が無理をしているときにこれを知らせて運動を中止
させるなどの管理が容易になる。

【００１８】請求項１６の発明は、請求項１または請求
項２の発明において、動物の身体へ取り付ける取付具を
設けたことを特徴とする。この発明では、愛玩動物など
の動物の身体に操作ユニットを装着することにより、愛
玩動物の動作に応じて発光が制御され、愛玩動物の動き
を光で表現できるようになる。これにより、よりアミュ
ーズメント性を高めることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施形態
である発光玩具の外観図および電気系のブロック図であ
る。同図（Ａ）は同発光玩具の側面図、同図（Ｂ）は同
発光玩具を先端から見た図である。この発光玩具３０の
筐体は、利用者が握るグリップ３２とＬＥＤ群３３を内
蔵する透明部３１で構成されている。グリップ３２は、
不透明樹脂からなり、内部にＸ軸，Ｙ軸のジャイロセン
サ３５ｘ，３５ｙ、制御回路３６および乾電池３７が収
納されている。グリップ３２の端部にネジ式のキャップ
３２ａが形成されており、利用者は、このキャップ３２
ａを開けてグリップ３２内部に乾電池３７をセットす
る。この発光玩具３０には電源スイッチが設けられてお
らず、乾電池３７がセットされたとき電源オンとなり回
路が動作する。なお、Ｘ軸，Ｙ軸は同図の上部に示すと
おりであり、ジャイロセンサ３５ｘはＸ軸を中心とする
回転角度を検出する。また、ジャイロセンサ３５ｙはＹ
軸を中心とする回転角度を検出する。ジャイロセンサと
しては、コリオリ力を利用した圧電ジャイロセンサを用
いればよい。また、玩具の長手方向を中心とする回転角
度を検出するＺ軸のジャイロセンサは備えていないが、
この回転角度を検出してＬＥＤ群３３の点灯制御をする
場合には、これを設けてもよい。

【００２０】透明部３１は透明または半透明の樹脂から
なり、内部に複数のＬＥＤからなるＬＥＤ群３３および
加速度センサ３４を内蔵している。ＬＥＤ群３３は透明
部３１の中心を縦に通っている支柱４０の周囲および先
端部に設けられている。また、加速度センサ３４は支柱
４０の先端部の内部に設けられている。加速度センサ３
４を玩具の先端部に設けたのは、揺動先端部でできるだ
け大きく加速度を検出できるようにするためである。加
速度センサは３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）センサであり、各軸方
向への加速度を検出する。なお、傾きの角度は、玩具の
どの位置で検出しても同じであるためジャイロセンサ３
５はグリップ３２の内部に設けられている。

【００２１】ＬＥＤ群３３は、支柱の４つの側面にそれ
ぞれ３３x+，３３x-，３３y+，３３y-の４列のＬＥＤ群
が設けられており、それぞれＸ軸の＋方向、Ｘ軸の−方
向、Ｙ軸の＋方向、Ｙ軸の−方向に向いた側面に設けら
れている。そして、支柱４０先端部の上面、すなわち玩
具３０の先端部にＬＥＤ群３３ｚが設けられている。こ
れらＬＥＤ群を構成する各ＬＥＤの発光色は自由であ
る。

【００２２】同図（Ｃ）は、同発光玩具３０の電気系の
ブロック図である。制御回路３６は、検出回路３８およ
び点灯回路３９からなっている。検出回路３８には加速
度センサ３４およびジャイロセンサ３５ｘ，３５ｙが接
続されており、各センサの出力に基づいて加速度および
傾きを検出する。なお、この発光玩具の電源をオンする
とき、すなわち乾電池３７をセットする場合は、この発
光玩具３０を逆向きにし先端部を真下に向けて乾電池３
７をセットするようにする。検出回路３８は電源がオン
されたときＸ軸もＹ軸も真下に向いているとして回路を
イニシャライズする。また、検出回路３８は、加速度セ
ンサ３４の３軸の検出値をそれぞれ積分して速度を算出
する。電源がオンされたとき各軸方向の速度が０である
として積分回路をリセットする。このように、検出回路
３８は、電源がオンされたときの状態を真下向きで速度
０として回路をイニシャライズし、これに基づいて検出
した角度，速度および加速度の検出値を点灯回路３９に
出力する。電池セット（電源オン）時の傾きや運動によ
って、および、使用中に生じる検出値の誤差によって角
度や速度にオフセットが生じる場合があるが、オフセッ
トが極端に大きくなければ使用に支障はない。

【００２３】点灯回路３９は、検出回路３８から入力さ
れた角度，速度，加速度の検出値に応じてＬＥＤ群３３
の点灯パターンを制御する。上記検出値に応じてＬＥＤ
群３３の点灯パターンをどのように制御するかは自由に
設定してよいが、たとえば、以下のような方式がある。

【００２４】制御パターン１：揺動方向のＬＥＤ群を点
灯させる。たとえば、Ｘ軸の＋方向に揺動しているとき
にはＬＥＤ群３３x+を点灯させる、Ｚ軸方向（この棒状
の発光玩具３０を突き出したり引っ込めたりする方向）
に運動しているときにはＬＥＤ群３３Ｚを点灯させる、
などである。揺動は、その方向への加速度（Ｘ軸の＋方
向の場合にはＸ軸の＋加速度、Ｘ軸の−方向の場合には
Ｘ軸の−加速度）、その方向への速度（加速度の積分
値）の両方または一方で検出すればよい。また、発光光
量や発光パターンを揺動速度や揺動加速度の大きさに応
じて制御するようにしてもよい。

【００２５】制御パターン２：揺動方向に関係なく、揺
動の加速度や速度に応じた光量・点灯パターンでＬＥＤ
群３３を点灯制御する。これらのパターンにおいて、Ｚ
軸方向の加速度または速度に応じて支柱側面に設けられ
ているＬＥＤ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-の点灯
パターンを制御するようにしてもよい。たとえば、Ｚ軸
＋方向の加速度または速度が生じているときには、ＬＥ
Ｄ群３３x+，３３x-，３３y+，３３y-のうち先端側のＬ
ＥＤをより明るく発光させ、Ｚ軸−方向の加速度または
速度が生じているときには、ＬＥＤ群３３x+，３３x-，
３３y+，３３y-のうちグリップ側のＬＥＤをより明るく
発光させるなどである。

【００２６】制御パターン３：加速度の大きさや速度の
大きさを２進数で表示する。図示の例では、ＬＥＤ群３
３x+，３３x-，３３y+，３３y-はそれぞれ１０個のＬＥ
Ｄの列になっており、各ＬＥＤの点滅で１ビットを表現
すれば１０ビットの数値を表現できることになる。これ
で加速度や速度を表示すれば、加速度変化や速度変化で
表示パターンを様々に変化させることができる。また、
速度を積算すれば運動距離を算出することができるた
め、これをＬＥＤ群の点灯パターンで表示すれば利用者
の積算運動量を表示することもでき、これをカロリー消
費量に換算して表示することも可能である。また、加速
度や速度が一定値を超えたとき特定の表示パターンや表
示色にすることで利用者のオーバーワークを知らせるこ
とも可能である。

【００２７】図２はこの発明の第２の実施形態である発
光玩具の外観図である。この発光玩具１は、利用者が手
に持って揺動させる玩具であり、揺動の態様により内蔵
のＬＥＤ１４が種々に発光する。発光玩具１の外観は、
中央部が細くなったバトン形をしており、最も細くなっ
ている中央を境界に筐体を上側筐体１０と下側筐体１１
に分離することができる。内部には、ＣＰＵ、スイッチ
群などが実装された回路基板１３が設けられている。

【００２８】また、下側筐体１１の表面にはフォトディ
テクタからなる脈拍センサ１２が設けられている。利用
者は、親指のつけ根で脈拍センサ１２を押さえるような
持ち方でこの発光玩具１を把持する。また、下側筐体１
１の底面にはメモリ媒体２１用のスロットが形成されて
おり、ここに脈拍を記録するメモリ媒体２１がセットさ
れる。また、脈拍センサ１２として圧電素子を用いるこ
とも可能である。

【００２９】回路基板１３の上側筐体１０側には、４色
のＬＥＤ１４（１４ａ〜１４ｄ）、スイッチ群１５（１
５ａ〜１５ｃ）、２桁の７セグメント表示器１６、３軸
の加速度センサ１７などが実装されている。ＬＥＤ１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、それぞれ青色発光，緑
色発光，赤色発光，橙色発光のＬＥＤである。上側筐体
１０を下側筐体１１から外すと、回路基板１３の上側が
露出し、スイッチ群１５を操作することができる。スイ
ッチ１５ａは電源スイッチ、スイッチ１５ｂは脈拍検出
モードスイッチ、スイッチ１５ｃは読出スイッチであ
る。

【００３０】なお、この実施形態では、センサとして３
軸の加速度センサを用いているが、２軸、１軸、無軸の
いずれでもよく、また、加速度センサに代えて、角度セ
ンサを用いてもよい。角度センサも３軸、２軸、１軸、
無軸のいずれでもよい。また、加速度センサの検出値を
積分することによって、速度、角度を求めるようにして
もよく、角度センサの検出値を微分することによって
（角）速度、（角）加速度を求めるようにしてもよい。

【００３１】脈拍検出モードは、この発光玩具１を操作
する利用者の脈拍を前記脈拍センサ１２で検出し、その
１分間の脈拍数を割り出してメモリに記憶するとともに
７セグメント表示器１６に表示するモードである。この
モードでは、一定時間（２〜３分）毎に脈拍数（回／
分）を割り出してメモリ媒体２１に蓄積記憶するととも
に７セグメント表示器１６の表示を更新する。また、脈
拍検出モード時に読出スイッチ１５ｃがオンされると、
メモリ媒体２１に蓄積記憶している過去の脈拍数を読み
出し、順次７セグメント表示器１６に表示する。また、
メモリ媒体２１は着脱自在であり、このメモリ媒体２１
に記録された経時的な脈拍の記録を他のパーソナルコン
ピュータ等の装置で読み出すことも可能である。なお、
上記一定時間毎の脈拍数に対応させて、そのときの加速
度センサ１７の検出内容をメモリ媒体に記録すれば、こ
の記録を用いて利用者の発光玩具を用いた運動と脈拍数
との関係を検査することが可能になる。

【００３２】図３は発光玩具１の制御部のブロック図で
ある。制御部２０は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース
などを１チップに内蔵したマイクロコンピュータで構成
されており、この発光玩具１の動作を制御する。このＣ
ＰＵ２０には、脈拍検出回路１９、加速度センサ１７、
スイッチ群１５、メモリ媒体２１、ＬＥＤ点灯制御回路
２２などが接続されている。

【００３３】加速度センサ１７は、半導体センサであ
り、４００Ｈｚ程度のサンプリング周波数に応答でき、
分解能が８ｂｉｔ程度のものを使用する。発光玩具１の
揺動により加速度センサ１７が揺動すると、Ｘ軸方向、
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向それぞれについて８ｂｉｔの加速度
データを出力する。加速度センサ１７は、Ｘ軸，Ｙ軸，
Ｚ軸が図２に示す方向になるように、発光玩具１の先端
部に内蔵されている。制御部２０は、この加速度センサ
の検出値に応じ、ＬＥＤ点灯制御回路２２に対して前記
ＬＥＤ群１４ａ〜１４ｄの点灯制御信号を出力する。Ｌ
ＥＤ点灯制御回路２２は、この信号に基づいて各ＬＥＤ
の点灯を制御する。

【００３４】ＬＥＤ１４ａ〜１４ｄの点灯制御の態様は
以下のようである。Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以
上の場合には、その加速度に対応する光量で青色発光の
ＬＥＤ１４ａを点灯する。Ｘ軸方向の−方向の加速度が
一定以上の場合には、その加速度に対応する光量で緑色
発光のＬＥＤ１４ｂを点灯する。Ｙ軸方向の＋方向の加
速度が一定以上の場合には、その加速度に対応する光量
で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを点灯する。Ｙ軸方向の−方
向の加速度が一定以上の場合には、その加速度に対応す
る光量でオレンジ色発光のＬＥＤ１４ｄを点灯する。ま
た、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には、
その加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａとＬＥＤ１４
ｂを同時に点灯する。Ｚ軸方向の−方向の加速度が一定
以上の場合には、その加速度に対応する光量でＬＥＤ１
４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する。この動作を２．
５ｍｓ毎に実行し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の加速度を２．５
ｍｓ程度の分解能で検出することで、細かい振動ノイズ
を除去しつつ利用者の揺動操作を高い分解能で検出する
ことができる。

【００３５】なお、制御部２０は、加速度センサ１７を
積分することによって揺動速度を求めることができる
（ただし、積分演算の定数項を０にするため、静止状態
で積分値をリセットする必要がある）。加速度センサ１
７の検出値を積分することによって速度を求め、この検
出された速度データに基づいてＬＥＤの点灯（発光態
様）を制御するようにしてもよい。また、加速度と速度
の両方を用いてＬＥＤの点灯（発光態様）を制御するよ
うにしてもよい。また、加速度センサ、速度センサ、角
度センサを各々設け、各センサの検出値に応じて各色の
ＬＥＤをそれぞれの検出値に応じた態様で点灯するよう
にしてもよい。そうすれば、発光玩具１が静止している
場合や一定速度で揺動されている場合でも、その態様に
応じてＬＥＤを点灯させることができる。

【００３６】脈拍検出回路１９は、フォトディテクタで
構成されている前記脈拍センサ１２を含んでいる。脈拍
センサ１２は、親指動脈に血液が流れたときにその部位
の透過光量や色が変化したことを検出する。脈拍検出回
路１９は、脈拍センサ１２が検出した上記血流による検
出値の変化によって脈拍を検出し、その拍動タイミング
に制御部２０に対してパルス信号を出力する。また、脈
拍センサ１２として、圧電素子を用いた場合には、血流
による親指つけ根の拍動を電圧値として取り出し、これ
に基づいて脈拍パルスを出力する。

【００３７】制御部２０は、この脈拍パルスに基づいて
１分当たりの脈拍数を演算またはカウントし、これを内
蔵のメモリ媒体２１に記憶するとともに７セグメント表
示器１６に表示する。この動作を一定時間（２〜３分）
毎に繰り返し実行する。なお、メモリ媒体２１として
は、たとえばフラッシュＲＯＭを内蔵するカード状また
は板ガムの媒体を使用するのが適当である。

【００３８】図４は、同発光玩具の動作を示すフローチ
ャートである。この図は、全体動作を示すフローチャー
トである。電源スイッチ１５ａがオンされると、まずチ
ップリセットなどのリセット動作を実行する（ｓ１）。
次に脈拍検出モードのオン／オフの選択を受け付け（ｓ
２）、脈拍検出モードのオン／オフを７セグメント表示
器１６に表示する（ｓ３）。以下揺動検出動作（ｓ４〜
ｓ１２）を実行する。この動作は２．５ｍｓ毎に実行さ
れる。３軸の加速度センサ１７からＸ軸方向加速度，Ｙ
軸方向加速度，Ｚ軸方向加速度の３軸の加速度を検出し
（ｓ４）、この検出結果に応じてＬＥＤ１４ａ〜１４ｄ
の点灯を制御する（ｓ５）とともに、この加速度を運動
量として蓄積記憶する（ｓ６）。

【００３９】上記点灯制御の方式は、上述したように、
Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加
速度に対応する光量で青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯
し、Ｘ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはそ
の加速度に対応する光量で緑色発光のＬＥＤ１４ｂを点
灯し、Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には
その加速度に対応する光量で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを
点灯し、Ｙ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合に
はその加速度に対応する光量でオレンジ色発光のＬＥＤ
１４ｄを点灯し、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上
の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａと
ＬＥＤ１４ｂを同時に点灯し、Ｚ軸方向の−方向の加速
度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬ
ＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する、というも
のである。

【００４０】こののち、脈拍検出モードであるか否かを
判断する（ｓ７）。脈拍検出モードの場合にはｓ８に進
み、脈拍があったか、すなわち脈拍検出回路１９から脈
拍パルスが入力されたかを判断する（ｓ８）。ない場合
にはｓ４にもどり、２．５ｍｓ後にｓ４以下の動作を繰
り返す。脈拍があった場合にはｓ８からｓ９に進み、全
てのＬＥＤ１４ａ〜１４ｄを１回点滅させて脈拍があっ
た旨を表示する（ｓ９）とともに、この脈拍パルスを積
算する（ｓ１０）。そして、前回の脈拍数の算出から一
定時間（２〜３分）経過したかを判断する（ｓ１１）。
経過していない場合にはｓ４にもどる。一定時間が経過
している場合にはここで１分間の脈拍数を算出する（ｓ
１２）。１分当たりの脈拍数の算出は、１分間の脈拍数
を実際にカウントする方法、２回ないし数回の脈拍の間
隔（時間）で１分を除することによって１分当たり何回
脈拍があるかを算出する方法などがある。この算出され
た脈拍数およびこの間（上記一定時間）の運動量を対応
づけてメモリ媒体２１に蓄積記憶し（ｓ１３）、算出さ
れた脈拍数で７セグメント表示器１６の表示を更新する
とともに（ｓ１４）、運動量の積算値をリセットする
（ｓ１５）。なお、運動量はＬＥＤ１４の点灯の態様で
表示するようにすればよい。

【００４１】こののち、脈拍が一定値以上の異常な状態
になった場合には、警告を発するようにする。このた
め、上記算出された脈拍数をチェックして所定値（たと
えば１２０）を超えているか否かを判断する（ｓ１
６）。所定値を超えていない場合にはそのままｓ４にリ
ターンする。脈拍数が所定値を超えている場合には、全
ＬＥＤを連続点滅させ（ｓ１７）、ｓ８にもどる。ｓ８
に戻ることにより、揺動によるＬＥＤ点灯制御が中断さ
れ、脈拍数が正常の範囲にもどるまで全ＬＥＤの連続点
滅が継続される。このＬＥＤの連続点滅動作により、利
用者に対して自分の脈拍が許容範囲よりも高いことを知
らせ、運動（玩具の揺動）を休ませることが可能にな
る。

【００４２】なお、上記実施形態では、利用者が発光玩
具を揺動操作しているか否かにかかわらず、脈拍検出モ
ードであれば、脈拍の積算処理（ｓ１０）や脈拍数の算
出処理（ｓ１２）を実行するが、図４のフローチャート
のｓ４とｓ５の間に図５（Ｂ）のような揺動加速度が一
定以上であるかの判定動作を挿入することにより、揺動
加速度が一定以上の場合のみＬＥＤの点灯制御にくわえ
て脈拍の検出動作を行わせることができる。また、ｓ６
とｓ７の間に図５（Ｂ）の判定動作を挿入することによ
り、揺動加速度が一定以上の場合にはＬＥＤの点灯制御
も行わないようにすることができる。

【００４３】図５（Ａ）は、メモリに記憶した脈拍数の
データを読み出すときの動作を示すフローチャートであ
る。読出スイッチ１５ｃがオンされたか否かを数十ｍｓ
毎に判断する（ｓ２０）。読出スイッチのオンがない場
合にはそのままリターンする。読出スイッチがオンされ
た場合には、メモリの先頭から脈拍数データを読み出し
て（ｓ２１）、その値を７セグメント表示器１６に表示
する（ｓ２２）。次に一定時間（１０秒程度）が経過す
るまえに再度読出スイッチ１５ｃがオンされるかをｓ２
３、ｓ２４で検出する。一定時間経過前に読出スイッチ
１５ｃがオンさた場合には、メモリから次の脈拍数デー
タを読み出し（ｓ２５）、このデータを７セグメント表
示器１６の表示を更新する（ｓ２２）。もし、一定時間
以内に再度読出スイッチ１５ｃのオンがない場合には、
リターンする（ｓ２３）。このとき７セグメント表示器
１６の表示も消去される。なお、脈拍数を表示すると
き、この脈拍数に対応する運動量を７セグメント表示器
１６に交互に表示するか、または、ＬＥＤ群１４で運動
量を表示するようにしてもよい。

【００４４】このような発光玩具１は、ただ単に遊戯に
使用するのみならず、種々の運動やパフォーマンスに使
用することができる。その用途の例を表１に示してお
く。

【００４５】

【表１】

【００４６】この用途に合わせて、加速度センサ、速度
センサ、角度センサのうちどのセンサを設けるか、また
はどのセンサを組み合わせて設けるか、および、その検
出値に合わせてどのような態様でＬＥＤ（発光手段）を
発光させるかを決定すればよい。

【００４７】上記第１、第２の実施形態における発光玩
具はスタンダローンのものであったが、利用者の脈拍数
を記録することを目的として複数の発光玩具と１台のホ
スト装置（パーソナルコンピュータ）を無線で接続した
システムを以下説明する。

【００４８】図６は同発光玩具システムの構成を示す図
である。複数の発光玩具４はそれぞれ通信機能を有して
おり、ケーブルアンテナ１８を有している。各発光玩具
４から脈拍データを収集するホスト装置３には、各発光
玩具４と直接通信する通信ユニット２が接続されてい
る。発光玩具４は脈拍数データをホスト装置３に対して
送信する。ホスト装置３は通信ユニット２を介してこれ
を受信し、各発光玩具４別にストレージ３ａに蓄積記憶
する。

【００４９】図７は、上記発光玩具４のブロック図であ
る。このブロック図において、図３に示したブロック図
と同一構成の部分は同一番号を付して説明を省略する。
ＩＤ設定スイッチ２３は、５ビットのディップスイッチ
であり、１〜２４のＩＤ番号を設定することができる。
このＩＤ設定スイッチ２３は、下側筐体１１側の回路基
板１３上に実装されており、回路基板を下側筐体１１か
ら抜き出して操作される。このシステムでは複数の発光
玩具４が、ホスト装置３に対して並行して脈拍数データ
を送信してくるため、その各発光玩具４は脈拍数データ
にこの設定されたＩＤ番号を付して送信する。ホスト装
置３は、ＩＤ番号で各脈拍数データを分類し、ＩＤ番号
別に蓄積記録する。このため、複数の発光玩具４に設定
されるＩＤ番号はそれぞれユニークなものである。

【００５０】制御部２０は、脈拍検出回路１９から入力
された脈拍パルスに基づいて脈拍数を算出し、これをホ
スト装置３に送信する。制御部２０は脈拍数データにＩ
Ｄ番号を付して電文を構成し、これをモデム２４に入力
する。モデム２４は、入力された上記デジタルデータの
電文でキャリア信号をＧＭＳＫ変調する回路である。送
信回路２５は、この変調されたキャリア信号を増幅して
アンテナ部１８に供給する。なおキャリア周波数は、無
線ＬＡＮ用の２．４ＧＨｚ帯を用いればよい。また、こ
の実施形態では、変調方式として使用帯域幅を狭めるこ
とができるＧＭＳＫ方式を用いているが、変調方式はこ
れに限定されない。

【００５１】一方、この発光玩具４は、ホスト装置３か
ら送られてきた電文を受信する機能も備えている。アン
テナ部１８はアイソレータで送信信号と受信信号が分離
され、受信信号は受信回路２６に入力される。受信回路
２６は、ホスト装置３（通信ユニット２）から送られて
くる信号の周波数帯を選択的に切り出してモデム２７に
供給する。モデム２７は、このキャリア信号からデジタ
ルデータ信号を復調して制御部２０に入力する。ホスト
装置３から送信されてくる電文は、この発光玩具側から
送信した脈拍数データが正常範囲であるか異常範囲であ
るかを判定した判定結果などである。

【００５２】図８は、上記発光玩具４の制御部２０の動
作を示すフローチャートである。同図（Ａ）は、検出動
作を示すフローチャートである。同図（Ｂ）はＬＥＤ点
灯制御動作を示すフローチャートである。電源スイッチ
１５ａがオンされると、まずチップリセットなどのリセ
ット動作を実行する（ｓ３１）。なお、この実施形態の
発光玩具は常に脈拍検出モードで動作する。次にこの発
光玩具のＩＤ番号の設定を受け付け（ｓ３２）、設定さ
れたＩＤ番号を７セグメント表示器１６に表示する（ｓ
３３）。こののち揺動検出動作を繰り返し実行する。こ
の動作は２．５ｍｓ毎に実行される。３軸の加速度セン
サ１７からＸ軸方向加速度，Ｙ軸方向加速度，Ｚ軸方向
加速度の３軸の加速度を検出し（ｓ３４）、この検出結
果に対応するＬＥＤ点灯制御データを生成する（ｓ３
５）。

【００５３】こののち、脈拍検出回路１９をアクセスし
て脈拍（拍動）があったかを判断する（ｓ３６）。ない
場合にはｓ３４にもどり、２．５ｍｓ後にｓ３４以下の
動作を繰り返す。脈拍があった場合にはｓ３６からｓ３
７に進み、脈拍数をカウントアップする（ｓ３７）。そ
して、前回の脈拍数の算出から一定時間（２〜３分）経
過したかを判断する（ｓ３８）。経過していない場合に
はｓ３４にもどる。一定時間が経過している場合には、
上記積算した脈拍数に基づいて１分間の脈拍数を算出す
る（ｓ３９）。この実施形態における脈拍数の算出は、
上記積算された脈拍数を積算時間（分）で除して１分当
たりの脈拍数を算出する方式で行う。この算出された脈
拍数をホスト装置３に送信し（ｓ４０）、この値で７セ
グメント表示器１６の表示を更新する（ｓ４１）。

【００５４】図９は、ホスト装置３の動作を示すフロー
チャートである。ホスト装置３は、各発光玩具４から
（通信ユニット２を介して）脈拍データの電文を受信す
るまで待機している（ｓ６０）。脈拍データを受信する
と、その脈拍データに付されているＩＤ番号を読み取り
（ｓ６１）、この脈拍データの値（脈拍数）ＩＤ番号別
にストレージ３ａに蓄積記憶する（ｓ６２）。そして、
この脈拍数が所定値以上であるかを判断し（ｓ６３）、
所定値を超えている場合には対応するＩＤ番号の発光玩
具に対して脈拍異常である旨の電文を送信する（ｓ６
５）。脈拍数が正常範囲の場合には対応ＩＤ番号の発光
玩具に対して脈拍が正常である旨の電文を送信する（ｓ
６４）。

【００５５】蓄積記憶された脈拍数は、その後ホスト装
置であるパーソナルコンピュータの他のアプリケーショ
ンソフトで読み出すことができ、集計処理やグラフ化な
どをして利用者の脈拍の記録として残すことができる。

【００５６】図８（Ｂ）は、発光玩具４の制御部２０の
ＬＥＤの点灯制御動作を示すフローチャートである。こ
の動作において、通常は、ホスト装置３から脈拍異常電
文を受信するか（ｓ５０）、脈拍検出回路１９によって
脈拍が検出されるか（ｓ５３）、または、加速度センサ
１７が検出した加速度によってＬＥＤ点灯制御データが
生成されたか（ｓ５５）を監視している。

【００５７】脈拍異常電文を受信すると（ｓ５０）。全
ＬＥＤを連続点滅させて脈拍が異常である旨を告知する
（ｓ５１）。これにより、利用者に脈拍が速いことを知
らせ、運動（発光玩具４の揺動）を暫く休むように促す
ことができる。この連続点滅動作をホスト装置３から脈
拍正常電文が入力されるまで継続する（ｓ５２）。な
お、全ＬＥＤを連続点滅している間もｓ３６〜ｓ４０の
動作は繰り返し実行されており、ホスト装置３は送られ
てくる脈拍データに基づいて正常・異常を判断し、脈拍
数が正常な範囲の値にもどったとき脈拍正常電文を送り
返してくる。

【００５８】また、脈拍検出回路１９によって脈拍が検
出されると（ｓ５３）、全ＬＥＤを１回点滅させて脈拍
があった旨を表示する。これにより、利用者やその他の
者が脈拍があった旨を知ることができるうえ、利用者が
発光玩具を揺動させなくても、自分の脈拍に応じて点滅
する玩具として楽しむことが可能になる。

【００５９】また、加速度センサ１７の検出値に応じて
ＬＥＤ点灯制御データが生成されると（ｓ５５）、この
データに応じてＬＥＤ１４の点灯を制御する（ｓ５
６）。この点灯制御の方式は、上記実施形態と同様に、
Ｘ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合にはその加
速度に対応する光量で青色発光のＬＥＤ１４ａを点灯
し、Ｘ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合にはそ
の加速度に対応する光量で緑色発光のＬＥＤ１４ｂを点
灯し、Ｙ軸方向の＋方向の加速度が一定以上の場合には
その加速度に対応する光量で赤色発光のＬＥＤ１４ｃを
点灯し、Ｙ軸方向の−方向の加速度が一定以上の場合に
はその加速度に対応する光量でオレンジ色発光のＬＥＤ
１４ｄを点灯し、Ｚ軸方向の＋方向の加速度が一定以上
の場合にはその加速度に対応する光量でＬＥＤ１４ａと
ＬＥＤ１４ｂを同時に点灯し、Ｚ軸方向の−方向の加速
度が一定以上の場合にはその加速度に対応する光量でＬ
ＥＤ１４ｃとＬＥＤ１４ｄを同時に点灯する、というも
のである。

【００６０】このように、発光玩具４に送信機能を持た
せ、利用者がこの発光玩具４で遊んでいる間の脈拍数を
ホスト装置３で記録するようにしたことにより、精神的
にリラックスした状態での脈拍数を経時的に記録するこ
とができ、また、ホスト装置３が無線で複数の発光玩具
４からデータを収集できるようにしたことにより、複数
の利用者の脈拍数を一括管理することができ、たとえ
ば、老人ホームなどにおける健康管理に活用することが
できる。なお、上記第２の実施形態およびこの第３の実
施形態において、発光玩具４で検出してメディア媒体２
１に記憶するまたはホスト装置に送信する身体情報は、
脈拍数に限定されず、たとえば、呼吸音，体温，血圧，
発汗量など何でもよく、また、加速度センサで検出した
運動量を身体情報として記憶または送信するようにして
もよい。

【００６１】また、上記実施形態では、利用者が手に持
って揺動操作する発光玩具１を示したが、この発明は手
に持って揺動操作するものに限定されない。たとえば、
図１０に示すように靴５０の踵に３軸加速度センサ５１
を埋め込み、足を前後に動かす蹴りの動作、左右に振る
動作、上下に動かす踏みの動作を検出し、これに基づい
て靴５０の甲に設けられた複数のＬＥＤ５２の発光を制
御するようにしてもよい。

【００６２】また、図１１の上部に示すように、発光玩
具として３軸の加速度センサ５６およびＬＥＤ５７を備
えた指輪玩具５５を構成し、これを利用者の指に装着し
て指の３次元の動きに応じてＬＥＤ５７を発光させるよ
うにすることもできる。この場合、各指に別々のセンサ
を取り付けることにより、各指を複雑に動かすことで手
全体を種々の色を混ぜて光らせるすることができる。

【００６３】また、同図下部に示すように、発光玩具と
して３次元加速度センサ６１、脈拍センサ６２およびＬ
ＥＤ６３を備えた腕輪玩具６０を構成し、これを利用者
の手首に装着して腕の動きに応じてＬＥＤ６３を発光さ
せるようにすることもできる。さらに、この腕輪玩具６
０では脈拍センサ６２が手首動脈の拍動を検出して脈拍
数を割り出すことができる。割り出された脈拍数は無線
または有線で外部出力するかまたは何らかの表示器で表
示するようにすればよい。また、この腕輪玩具６０を両
手首に装着することにより、両腕で別々の光を発生させ
ることも可能である。また、図示しないが、利用者の足
首や胴に同様の操作子を取り付けることも可能である。

【００６４】また、この発明において、操作部を操作す
る利用者は人間に限定されない。たとえば、図１２に示
すように犬の首輪６５に３次元加速度センサ６６、脈拍
センサ６７およびＬＥＤ６８を設けておき、犬の動きに
合わせてＬＥＤ群６８を種々のパターンで発光させるこ
ともできる。また、脈拍センサ６７により犬の脈拍を検
出し、脈拍数を割り出すこともできる。割り出された脈
拍数は無線または有線で外部出力するかまたは何らかの
表示器で表示するようにすればよい。

【００６５】また、発光玩具を棒状に構成する場合であ
っても従来のペンライトのような小型のものにすること
もできる。また、ＬＥＤは各色別々に設けずに１体で複
数の色に発光するものを用いてもよい。また、ＬＥＤな
どの発光素子を平面の基板上に実装せず筐体の表面に沿
って設けるなど立体的に設けてもよい。また、面発光の
発光素子を用いてもよい。

【００６６】また、上記実施形態では加速度を用いて発
光量制御をしているが、３軸方向の速度を用いて発光態
様の制御をするようにしてもよい。また、発光態様の制
御としては、光量のみならず、点灯させるＬＥＤの数、
点滅間隔など全ての態様の制御を適用することができ
る。

【００６７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、センサ
手段が検出した身体の運動態様や姿勢状態に基づいてセ
ンサ手段の検出内容すなわち操作データに発光手段の発
光態様を制御するようにしたことにより、運動態様に応
じた光を発生するというアミューズメント性に富んだ発
光玩具を実現することができる。

【００６８】また、この発明によれば、利用者の身体状
態を検出して記憶することにより、利用者が発光玩具を
操作して発光を制御している間に、意識させずに身体状
態のチェックを行うことができる。

【００６９】この発明によれば、発光玩具をペットなど
の動物の身体に取り付けるようにしたことにより、動物
の動きに合わせて点灯制御が行われ、人間が操作する場
合と異なる制御を楽しむことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態である発光玩具の外
観図およびブロック図

【図２】この発明の第２の実施形態である発光玩具の外
観図

【図３】同発光玩具のブロック図

【図４】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャー
ト

【図５】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャー
ト

【図６】同発光玩具の第３の実施形態である発光玩具を
含むシステム構成図

【図７】同発光玩具のブロック図

【図８】同発光玩具の制御部の動作を示すフローチャー
ト

【図９】前記システムのホスト装置の動作を示すフロー
チャート

【図１０】同発光玩具の他の実施態様を示す図

【図１１】同発光玩具の他の実施態様を示す図

【図１２】同発光玩具の他の実施態様を示す図

【符号の説明】

３０…発光玩具、３３…ＬＥＤ群、３４…加速度セン
サ、３５…ジャイロセンサ、３６…制御回路、３７…乾
電池、３８…検出回路、３９…点灯回路 １…発光玩具、１２…脈拍センサ、１４ａ〜１４ｄ…Ｌ
ＥＤ、１５ａ〜１５ｃ…スイッチ群、１６…７セグメン
ト表示器、１７…３軸加速度センサ ４…発光玩具、３…ホスト装置（パーソナルコンピュー
タ）、５０…靴、５１…加速度センサ、５２…ＬＥＤ
群、５５…指輪、５６…加速度センサ、５７…ＬＥＤ
群、６０…腕輪、６１…加速度センサ、６２…脈拍セン
サ、６３…ＬＥＤ、６５…首輪、６６…加速度センサ、
６７…脈拍センサ、６８…ＬＥＤ群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０Ｚ Ｆターム(参考） 2C150 BA06 CA18 CA26 DD06 DD07 DD24 DD28 DG02 DG12 DG13 EE07 4C017 AA10 AB02 AC27 4C038 VA04 VB01 VC20

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角度センサ、速度センサ、加速度センサ
   のうち１つまたは複数を有するセンサ手段と、発光手段
   と、前記センサ手段が検出した角度、速度または加速度
   に対応した発光態様で前記発光手段の発光を制御する制
   御手段と、を備えた発光玩具。
2. 【請求項２】 前記センサ手段は、２軸または３軸のセ
   ンサであり、前記制御手段は、各軸の検出値に対応する
   態様で発光手段の発光を制御する請求項１に記載の発光
   玩具。
3. 【請求項３】 利用者によって操作される操作部に、該
   利用者の脈拍などの身体状態を検出する身体状態検出手
   段を設け、操作中の利用者の身体状態を検出できるよう
   にした請求項１または請求項２に記載の発光玩具。
4. 【請求項４】 センサ手段として速度センサまたは加速
   度センサを備え、該速度センサまたは加速度センサが所
   定値以上の速度または加速度を検出している間、前記身
   体状態検出手段による身体状態の検出を有効にする請求
   項３に記載の発光玩具。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記身体状態検出手段
   が検出した身体状態に基づいて発光手段の発光態様を制
   御する請求項３または請求項４に記載の発光玩具。
6. 【請求項６】 前記身体状態検出手段が検出した身体状
   態を記憶する記憶手段を備えた請求項３、請求項４また
   は請求項５に記載の発光玩具。
7. 【請求項７】 前記センサ手段が検出した角度，速度ま
   たは加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体
   状態を並行して記憶する記憶手段を備えた請求項３、請
   求項４または請求項５に記載の発光玩具。
8. 【請求項８】 前記身体状態検出手段が検出した身体状
   態を外部に送信する送信手段を備えた請求項３乃至請求
   項７のいずれかに記載の発光玩具。
9. 【請求項９】 前記センサ手段が検出した角度，速度ま
   たは加速度および前記身体状態検出手段が検出した身体
   状態を外部に送信する送信手段を備えた請求項３乃至請
   求項７のいずれかに記載の発光玩具。
10. 【請求項１０】 外部から信号を受信する受信手段を備
    え、前記制御手段は、受信手段が受信した信号に基づい
    て発光手段の発光態様を制御する請求項１乃至請求項９
    のいずれかに記載の発光玩具。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の発光玩具と、該発光
    玩具が送信した身体状態を受信して記録するホスト装置
    と、からなる発光玩具を用いた身体状態記録システム。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の発光玩具と、該発光
    玩具が送信した角度，速度または加速度および身体状態
    を受信して記録するホスト装置と、からなる発光玩具を
    用いた身体状態記録システム。
13. 【請求項１３】 前記発光玩具は複数である請求項１１
    または請求項１２に記載の発光玩具を用いた身体状態記
    録システム。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載の発光玩具と、該発
    光玩具が送信した身体状態を受信し、受信した身体状態
    が正常であるか異常であるかを判定してその判定結果を
    送信するホスト装置と、からなり、 前記発光玩具は、前記判定結果を受信し、この判定結果
    に基づいて前記発光手段の発光態様を制御する発光玩具
    を用いた身体状態判定システム。
15. 【請求項１５】 前記発光玩具は複数である請求項１４
    に記載の発光玩具を用いた身体状態判定システム。
16. 【請求項１６】 動物の身体へ取り付ける取付具を設け
    た請求項１または請求項２に記載の発光玩具。