JP2003024287A - Monitor device for body state - Google Patents

Monitor device for body state

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JP2003024287A
JP2003024287A JP2001212911A JP2001212911A JP2003024287A JP 2003024287 A JP2003024287 A JP 2003024287A JP 2001212911 A JP2001212911 A JP 2001212911A JP 2001212911 A JP2001212911 A JP 2001212911A JP 2003024287 A JP2003024287 A JP 2003024287A
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angular velocity
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繁朋 松井
Takanari Misumi
隆也 三隅
Takashi Katsuragawa
敬史 桂川
Norihiko Shiratori
典彦 白鳥
Kazutoyo Ichikawa
和豊 市川
Hideki Tamura
英樹 田村
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Microstone Corp
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New Industry Research Organization NIRO
Microstone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To monitor a body state by performing the evaluation of motion and the evaluation of physiological information at the same time. SOLUTION: An acceleration sensor 11 and an angular velocity sensor 12 are mounted on the body such as an arm and a pulse wave sensor SR is also mounted thereon and the respective detection signals of the acceleration, angular velocity and pulse wave of these sensors are transmitted by a radio transmission means 22. The body state wherein both of the motion and the physiological information are combined can be monitored by using the data related to the motion of the acceleration and angular velocity and the physiological data being pulse waves. For example, a warning signal is outputted when pulsation is abnormally high through quantity of motion is little.

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、身体状態の監視装
置に関し、特に人または動物の身体動作、たとえば腕の
振りなどから運動の評価を行い、さらに生体情報の評価
を行うことができる新規な身体状態の監視装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a body condition monitoring apparatus, and more particularly to a novel body or body motion of a person or an animal, for example, a motion evaluation based on a swing of an arm, and a biological information evaluation. The present invention relates to a physical condition monitoring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、老人などの使用者の運動の評
価を行うとともに、生体情報を評価するための先行技術
は存在しない。たとえば特開平10−295651は、
使用者の運動量を健康診断に反映する構成を開示し、特
開2000−41952、特開2000−41953も
また運動の評価を行う構成を開示する。特開平9−18
7433は、耳たぶに取付けた脈波センサの出力によっ
て体調異常を通報する構成を開示する。したがって先行
技術では、運動と生体情報とを用いて身体状態を監視す
るための構成は実現されていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is no prior art for evaluating the motion of a user such as an old person and evaluating biological information. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-295651 discloses
A configuration that reflects the amount of exercise of the user in the physical examination is disclosed, and Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-41952 and 2000-41953 also disclose a configuration for evaluating exercise. JP-A-9-18
7433 discloses a configuration in which a physical condition abnormality is notified by the output of a pulse wave sensor attached to an ear lobe. Therefore, the prior art has not realized a configuration for monitoring a physical condition using exercise and biological information.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、運動
の評価と生体情報の評価とを用いて身体状態を監視する
ことができるようにした身体状態の監視装置を提供する
ことである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a body condition monitoring device capable of monitoring a body condition using motion evaluation and biological information evaluation.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、身体に装着さ
れ、加速度および角速度の少なくとも一方を検出する運
動センサと、身体に装着され、脈波を検出する脈波セン
サと、運動センサと脈波センサの出力に応答し、身体状
態を表す情報を演算して監視する手段とを含むことを特
徴とする身体状態の監視装置である。
According to the present invention, there is provided a motion sensor which is attached to a body and detects at least one of acceleration and angular velocity, a pulse wave sensor which is attached to a body and detects a pulse wave, a motion sensor and a pulse wave sensor. A device for monitoring a physical condition, comprising means for calculating and monitoring information representing the physical condition in response to the output of the wave sensor.

【0005】本発明に従えば、運動センサと脈波センサ
とをたとえば身体の上肢または下肢に巻付けて着脱自在
に装着するベルトに設けられ、加速度および角速度の少
なくとも一方を検出するとともに脈波を検出し、これに
よって身体状態を表す情報を演算して監視することがで
きる。身体状態というのは、運動の評価および生体情報
の評価との両者を用いて得られる状態である。
According to the present invention, the motion sensor and the pulse wave sensor are provided on a belt which is detachably attached by being wound around the upper limb or the lower limb of the body, for example, to detect at least one of acceleration and angular velocity and to detect the pulse wave. It is possible to detect and thereby calculate and monitor the information representing the physical condition. The physical condition is a condition obtained by using both motion evaluation and biometric information evaluation.

【0006】また本発明は、演算監視手段は、運動セン
サと脈波センサとに一体的に取付けられ、運動センサと
脈波センサとの出力に関連する信号を送信する送信手段
と、送信手段の出力を受信し、身体状態を表す情報を演
算する演算手段と、演算手段の出力に応答し、身体状態
を表す情報を表示する表示手段とを含むことを特徴とす
る。
According to the present invention, the calculation and monitoring means is integrally attached to the motion sensor and the pulse wave sensor, and transmits the signal related to the outputs of the motion sensor and the pulse wave sensor. The present invention is characterized by including a calculating means for receiving the output and calculating the information indicating the physical condition, and a display means for responding to the output of the calculating means and displaying the information indicating the physical condition.

【0007】また本発明は、演算監視手段は、運動セン
サと脈波センサとに一体的に取付けられ、身体状態を表
す情報を演算する演算手段と、運動センサと脈波センサ
とに一体的に取付けられ、演算手段の出力に応答し、身
体状態を表す情報を表示する表示手段とを含むことを特
徴とする。
According to the present invention, the calculation and monitoring means is integrally attached to the motion sensor and the pulse wave sensor, and the calculation means for calculating information representing the physical condition and the motion sensor and the pulse wave sensor are integrated. Display means for displaying information representing a physical condition, the display means being mounted and responsive to the output of the computing means.

【0008】本発明に従えば、運動センサと脈波センサ
との出力を送信手段で電波を用いて、または赤外線など
の光を用いて電磁波で送信し、その電磁波を受信して演
算し、身体状態の情報を表示手段で表示するようにして
もよく、あるいはまた運動センサと脈波センサとに一体
的に、身体状態の情報を演算する演算手段と、その情報
を表示する表示手段とを設けて構成してもよい。表示手
段は、液晶表示パネルを有する目視表示を行う構成であ
ってもよいが、音響を出力する構成であってもよく、あ
るいはまた振動などによって表示を行う構成によって実
現されてもよい。
According to the present invention, the outputs of the motion sensor and the pulse wave sensor are transmitted as electromagnetic waves by the transmitting means using radio waves or light such as infrared rays, and the electromagnetic waves are received and calculated, and the body is operated. The state information may be displayed by the display means, or the movement sensor and the pulse wave sensor may be integrally provided with a calculation means for calculating the body state information and a display means for displaying the information. You may comprise. The display means may have a configuration for performing visual display having a liquid crystal display panel, but may have a configuration for outputting sound, or may be realized by a configuration for performing display by vibration or the like.

【0009】また本発明は、運動センサは、加速度を検
出する加速度センサと、角速度を検出する角速度センサ
とを有し、演算手段は、加速度センサと角速度センサと
の出力を演算して運動量を求める運動量演算手段と、脈
波センサの出力を演算して脈拍を演算する脈拍演算手段
と、運動量演算手段と脈拍演算手段との出力に応答し、
運動量が予め定める第1の値Q1未満であって正常であ
り、かつ、脈拍が予め定める第2の値u1以上であって
過多であるとき、または第2の値u1未満である予め定
める第3の値u2未満であって過少であるとき、警報信
号を出力する警報手段とを含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the motion sensor has an acceleration sensor for detecting acceleration and an angular velocity sensor for detecting angular velocity, and the calculating means calculates outputs from the acceleration sensor and the angular velocity sensor to obtain a momentum. In response to the outputs of the exercise amount calculating means, the pulse calculating means for calculating the pulse by calculating the output of the pulse wave sensor, the output of the exercise amount calculating means and the pulse calculating means,
The exercise amount is less than a predetermined first value Q1 and normal, and the pulse is more than a predetermined second value u1 and excessive, or the exercise amount is less than a second value u1 and a predetermined third value And a warning unit that outputs a warning signal when the value is less than the value u2 and is too small.

【0010】また本発明は、運動センサは、加速度を検
出する加速度センサと、角速度を検出する角速度センサ
とを有し、演算手段は、加速度センサと角速度センサと
の出力を演算して運動量を求める運動量演算手段と、脈
波センサの出力を演算して脈拍を演算する脈拍演算手段
と、運動量演算手段と脈拍演算手段との出力に応答し、
運動量が予め定める第1の値Q1以上であって過多であ
り、かつ、脈拍が予め定める第2の値u1以上であると
き、警報信号を出力する警報手段とを含むことを特徴と
する。
Further, according to the present invention, the motion sensor has an acceleration sensor for detecting an acceleration and an angular velocity sensor for detecting an angular velocity, and the computing means computes outputs of the acceleration sensor and the angular velocity sensor to obtain a momentum. In response to the outputs of the exercise amount calculating means, the pulse calculating means for calculating the pulse by calculating the output of the pulse wave sensor, the output of the exercise amount calculating means and the pulse calculating means,
When the amount of exercise is a predetermined value Q1 or more, which is excessive, and when the pulse is a second value u1, which is a predetermined value or more, an alarm means for outputting an alarm signal is included.

【0011】本発明に従えば、運動量が予め定める第1
の値未満であって、正常であるにもかかわらず、脈拍が
過多または過少であるとき、警報信号を出力し、また運
動量が過多であって脈拍も過多であるとき、警報信号が
出力される。これによって、運動センサまたは脈波セン
サのいずれか一方だけで身体の異常を判断するよりも、
誤報を回避することができる。
According to the present invention, the first amount of exercise is predetermined.
If the pulse rate is less than or equal to the normal value but the pulse rate is too high or too low, an alarm signal is output.If the exercise amount is too high and the pulse rate is too high, an alarm signal is output. . With this, rather than judging the abnormality of the body with only one of the motion sensor or the pulse wave sensor,
False alarms can be avoided.

【0012】警報信号は、たとえば病院または福祉施設
に設けられたコンピュータなどを備える処理装置に伝送
されるように構成されてもよい。運動の評価に関する警
報信号は、たとえばフィットネスクラブなどに備えられ
たコンピュータを含む処理装置に伝送されるように構成
されてもよい。
The alarm signal may be configured to be transmitted to a processing device including a computer provided in a hospital or a welfare facility, for example. The alarm signal regarding the evaluation of exercise may be configured to be transmitted to a processing device including a computer provided in, for example, a fitness club or the like.

【0013】また本発明は、角速度センサは、人体の上
肢または下肢に装着され、その装着される上肢または下
肢の長手方向Xと、その装着される上肢または下肢の幅
方向Yとに垂直なZ軸のまわりの角速度ωzを検出する
ジャイロセンサであることを特徴とする。
According to the present invention, the angular velocity sensor is attached to the upper limb or lower limb of the human body, and is perpendicular to the longitudinal direction X of the upper limb or lower limb to be worn and the width direction Y of the upper limb or lower limb to be worn. A gyro sensor for detecting an angular velocity ωz around the axis.

【0014】本発明に従えば、角速度センサを人体の上
肢、たとえば腕の手首などに装着されてもよく、あるい
はまた下肢、たとえば足首などに装着されてもよく、こ
の長手方向Xと幅方向Yとに垂直なZ軸のまわりの角速
度ωzをジャイロセンサで検出することによって、その
使用者の運動量を正確に得ることができる。
According to the present invention, the angular velocity sensor may be attached to the upper limb of the human body, for example, the wrist of the arm, or may be attached to the lower limb, for example, the ankle. By detecting the angular velocity ωz about the Z axis perpendicular to and with the gyro sensor, the momentum of the user can be accurately obtained.

【0015】また本発明は、脈拍演算手段は、加速度セ
ンサの出力に応答し、加速度センサのパルス状出力が得
られる状態で、脈波センサの出力に含まれるノイズを除
去するノイズ除去手段を含むことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the pulse calculating means includes a noise removing means which responds to the output of the acceleration sensor and removes noise contained in the output of the pulse wave sensor in a state where the pulsed output of the acceleration sensor is obtained. It is characterized by

【0016】本発明に従えば、脈拍の演算の際、加速度
センサからの出力に含まれるパルスに対応して、脈波セ
ンサの出力に含まれるノイズを除去する。脈波センサの
出力に含まれるノイズは、身体のたとえば上肢または下
肢などの少なくとも一部分が激しく動いたときに生じや
すく、たとえば血管内の血液が、身体の一部の動きによ
って移動し、これによって脈波にノイズが含まれる結果
になる。そこで本発明では、パルス状の加速度が発生し
たときに、脈波に含まれるノイズを除去する。こうして
脈波の正確な検出が可能になる。
According to the present invention, when the pulse is calculated, noise included in the output of the pulse wave sensor is removed corresponding to the pulse included in the output from the acceleration sensor. The noise contained in the output of the pulse wave sensor is likely to occur when at least a part of the body, for example, the upper limb or the lower limb, moves a lot, and for example, blood in a blood vessel is moved by the movement of the part of the body, which causes the pulse. The result is that the waves are noisy. Therefore, in the present invention, when pulse-shaped acceleration occurs, noise included in the pulse wave is removed. In this way, it is possible to accurately detect the pulse wave.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を簡略化して示す図である。身体センシング
装置301は、たとえば人の身体に装着される。身体セ
ンシング装置301から無線で送信される信号は、受信
端末装置361における受信機362で受信され、その
受信機362にライン363で接続された端末手段36
4によって、身体状態を演算して監視することができ
る。使用者の身体状態が異常であるとき、警報信号を出
力して警告を行い、また病院、福祉施設などへの緊急通
報を、公衆電話回線などを介して行うこともできる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a simplified overall configuration of an embodiment of the present invention. The body sensing device 301 is attached to, for example, a human body. The signal wirelessly transmitted from the body sensing device 301 is received by the receiver 362 in the receiving terminal device 361, and the terminal means 36 connected to the receiver 362 by the line 363.
4, the physical condition can be calculated and monitored. When the physical condition of the user is abnormal, an alarm signal can be output to give a warning, and an emergency call to a hospital, welfare facility, etc. can be made via a public telephone line or the like.

【0018】図2は、身体センシング装置301の全体
の構成を示すブロック図である。身体センシング装置3
01が装着された身体4(後述の図14参照)の一部分
の加速度を検出するために加速度センサ11が設けられ
る。その身体の一部分の角速度を検出するために、角速
度センサであるジャイロセンサ12が設けられる。さら
に脈波を検出する脈波センサSRが設けられる。これら
の各センサ11,12,SRの各出力は、信号処理手段
365〜367にそれぞれ与えられて信号処理され、マ
イクロコンピュータなどによって実現される処理回路3
68に与えられる。この処理回路368の出力は、通信
回路22に与えられて無線送信される。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the body sensing device 301. Body sensing device 3
An acceleration sensor 11 is provided to detect the acceleration of a part of the body 4 (see FIG. 14 described later) to which 01 is attached. A gyro sensor 12, which is an angular velocity sensor, is provided to detect the angular velocity of a part of the body. Further, a pulse wave sensor SR that detects a pulse wave is provided. The outputs of the sensors 11, 12 and SR are given to the signal processing means 365 to 367 to be signal-processed, and the processing circuit 3 realized by a microcomputer or the like.
Given to 68. The output of the processing circuit 368 is given to the communication circuit 22 and wirelessly transmitted.

【0019】図3は、身体センシング装置301の具体
的な構成を示すブロック図である。この身体センシング
装置301は、参照符SRで示されるセンサと、このセ
ンサSRの動作を制御し、その検出信号が与えられる送
信用処理手段305と、この送信用処理手段305から
の出力を電波などの電磁波で送信する送信手段306と
を含む。
FIG. 3 is a block diagram showing a specific structure of the body sensing device 301. The body sensing device 301 controls a sensor indicated by reference numeral SR, a transmission processing unit 305 that controls the operation of the sensor SR and receives a detection signal thereof, and an output from the transmission processing unit 305 is a radio wave or the like. And transmitting means 306 for transmitting the electromagnetic wave.

【0020】人体4のたとえば上肢308には、身体セ
ンシング装置301を構成するベルト309によって、
センサSRが人体に密着するように装着される。このよ
うにセンサSRが上肢308に密着させて設けられるこ
とによって、上肢308を動かす体動が生じても、セン
サSRが身体から離れることが防がれ、確実な検出が可
能となる。身体センシング装置301は、上肢308だ
けでなく下肢に装着されてもよく、その他、体の一部分
にセンサSRが密着するように装着して、用いられても
よい。
On the upper limb 308 of the human body 4, for example, by a belt 309 which constitutes the body sensing device 301,
The sensor SR is attached so as to be in close contact with the human body. By thus providing the sensor SR in close contact with the upper limb 308, it is possible to prevent the sensor SR from moving away from the body even if a body movement that moves the upper limb 308 occurs, and reliable detection is possible. The body sensing device 301 may be attached not only to the upper limb 308 but also to the lower limb, or may be used by being attached so that the sensor SR is in close contact with a part of the body.

【0021】図4は、身体センシング装置301の簡略
化した斜視図である。ベルト309は、可撓性材料、た
とえば布、合成樹脂などから成り、自然状態ではたとえ
ば円形であってもよい。このベルト309の外周部に
は、ハウジング311が固定され、このハウジング31
1内に、送信用処理手段305および送信手段306な
どが収納される。
FIG. 4 is a simplified perspective view of the body sensing device 301. The belt 309 is made of a flexible material such as cloth or synthetic resin, and may be circular in a natural state. A housing 311 is fixed to the outer peripheral portion of the belt 309.
The processing unit for transmission 305, the transmission unit 306, and the like are housed in the unit 1.

【0022】図4に示されるように、ベルト309の周
方向に、2つの発光素子314,315間に受光素子3
16が配置される。こうして各発光素子314,315
による生体組織の散乱光を、受光素子316によって正
確に受光することができる。
As shown in FIG. 4, the light receiving element 3 is provided between the two light emitting elements 314 and 315 in the circumferential direction of the belt 309.
16 are arranged. In this way, each light emitting element 314, 315
The scattered light of the biological tissue due to can be accurately received by the light receiving element 316.

【0023】図5は、身体センシング装置301を人3
07の上肢308に装着した状態を示す断面図である。
センサSRは、ベルト309の内側に設けられ、上肢3
08の掌側に密着するようにして装着される。
FIG. 5 shows that the body sensing device 301 is a person 3
It is a sectional view showing the state where it was equipped with 07 upper limbs 308.
The sensor SR is provided inside the belt 309, and the upper limb 3
It is attached so as to be in close contact with the palm side of 08.

【0024】センサSRは、赤色光317(図5参照)
を発生する赤色光発光素子314と、赤外光318(図
5参照)を発生する赤外光発光素子315と、これらの
赤色光317および赤外光318が上肢に照射され、そ
の生体組織による散乱光を共通に受光する受光素子31
6とを含む。
The sensor SR outputs red light 317 (see FIG. 5).
The red light emitting element 314 that generates the infrared light, the infrared light emitting element 315 that generates the infrared light 318 (see FIG. 5), and the red light 317 and the infrared light 318 are irradiated to the upper limbs, and the living tissue Light receiving element 31 for receiving scattered light in common
6 and.

【0025】図6は、赤色光発光素子314からの赤色
光が上肢308に照射され、その上肢の生体組織による
散乱光を受光素子316で受光したときにおける受光素
子316の出力波形を示す。このとき赤外光発光素子3
15は休止されている。赤色光発光素子314の光照射
時に受光素子316から得られる図6の検出信号は、脈
波成分321と直流成分322とを含む。脈波成分32
1のピーク・ピーク値は、参照符AC1で示され、直流
成分322は参照符DC1で示される。また同様に赤外
光発光素子315からの赤外光を上肢308に照射し、
その上肢の生体組織による散乱光を受光素子316で受
光したときにもまた、図6と同様な脈波成分と直流成分
とが得られ、このとき赤色光発光素子314は休止して
いる。赤外光発光素子315からの赤外光の照射時に、
受光素子316から得られる検出信号の脈波成分のピー
ク・ピーク値をAC2とし、そのときの直流成分をDC
2とする。これによって動脈血の酸素飽和度SpO2
対応した値Φを演算して求めることができる。
FIG. 6 shows an output waveform of the light receiving element 316 when the red light from the red light emitting element 314 is applied to the upper limb 308 and the light scattered by the living tissue of the upper limb is received by the light receiving element 316. At this time, the infrared light emitting element 3
15 is inactive. The detection signal of FIG. 6 obtained from the light receiving element 316 when the red light emitting element 314 emits light includes a pulse wave component 321 and a direct current component 322. Pulse wave component 32
The peak-to-peak value of 1 is indicated by reference numeral AC1 and the DC component 322 is indicated by reference numeral DC1. Similarly, the infrared light from the infrared light emitting element 315 is irradiated to the upper limb 308,
When the light receiving element 316 receives the light scattered by the living tissue of the upper limb, the pulse wave component and the DC component similar to those in FIG. 6 are obtained, and the red light emitting element 314 is inactive at this time. When the infrared light is emitted from the infrared light emitting element 315,
AC2 is the peak / peak value of the pulse wave component of the detection signal obtained from the light receiving element 316, and the DC component at that time is DC.
Set to 2. As a result, the value Φ corresponding to the oxygen saturation SpO 2 of arterial blood can be calculated and obtained.

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】式1によって求められた値Фに基づき、酸
素飽和度SpO2を求めることができる。
The oxygen saturation SpO 2 can be obtained based on the value Φ obtained by the equation 1.

【0028】図6に示される赤外光の上肢308への照
射時、受光素子316からの検出信号の脈波成分321
の周期ΔTを演算して求めることによって、脈拍を求め
ることができる。本実施の他の形態では、赤外光の照射
時、受光素子316から得られる検出信号の脈波成分の
周期から、脈拍を演算するようにしてもよい。
The pulse wave component 321 of the detection signal from the light receiving element 316 when the infrared light shown in FIG.
The pulse can be obtained by calculating the period ΔT of. In another embodiment, the pulse may be calculated from the cycle of the pulse wave component of the detection signal obtained from the light receiving element 316 during irradiation of infrared light.

【0029】身体センシング装置301のセンサSRの
受光素子316からの検出信号は、送信用処理手段33
5に与えられる。これらの検出信号のうち、外来光を含
む検出信号と外来光を含まない検出信号とが判定され、
外来光を含まない検出信号の1つが選択され、送信手段
306によって送信される。
The detection signal from the light receiving element 316 of the sensor SR of the body sensing device 301 is transmitted by the transmission processing means 33.
Given to 5. Of these detection signals, a detection signal containing extraneous light and a detection signal not containing extraneous light are determined,
One of the detection signals that does not include extraneous light is selected and transmitted by the transmission means 306.

【0030】本発明の実施の他の形態では、前記赤色光
および赤外光のうちいずれか一方、あるいは青色などの
1色の光を用いても、脈波を計測することができる。
In another embodiment of the present invention, the pulse wave can be measured by using one of the red light and the infrared light or the light of one color such as blue light.

【0031】図7は、送信回路22から送信される送信
信号371の構成を示す図である。この送信信号371
は、身体センシング装置301が装着される使用者を表
す識別コード372と、加速度、角速度および脈波など
の検出信号の種類を表す種類コード373と、その検出
信号の値である検出データ374とを含む。本発明の実
施の他の形態では、複数の身体センシング装置301毎
に、無線信号の搬送波周波数は異なっていてもよい。受
信端末装置361の受信機362では、各身体センシン
グ装置301からの無線信号を受信し、その無線信号に
含まれる前記検出信号に応答し、動脈血の酸素飽和度、
脈拍およびその他の健康状態を表す値を演算して求め
る。処理装置302において、各身体センシング装置3
01を装着している人307の健康状態の異常が検出さ
れたときに、そのことを表す警報信号はライン325か
ら、緊急通報用端末装置26に与えられる。緊急通報用
端末装置326は、警報信号に応答し、病院の建物に配
線されたラインを介して、または公衆電話回線を介する
などして、集中管理センタに設置された集中管理装置3
27に、緊急通報信号328を送信する。これによって
医師などは、人307の健康状態を観察確認するために
出動することができ、人307の健康状態の悪化を防ぐ
ことができる。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of the transmission signal 371 transmitted from the transmission circuit 22. This transmission signal 371
Is an identification code 372 indicating the user wearing the body sensing device 301, a type code 373 indicating the type of detection signal such as acceleration, angular velocity and pulse wave, and detection data 374 which is the value of the detection signal. Including. In another embodiment of the present invention, the carrier frequency of the wireless signal may be different for each of the plurality of body sensing devices 301. The receiver 362 of the receiving terminal device 361 receives the radio signal from each body sensing device 301, responds to the detection signal included in the radio signal, and determines the oxygen saturation of arterial blood.
Calculate and obtain values that represent pulse rate and other health conditions. In the processing device 302, each body sensing device 3
When an abnormality in the health condition of the person 307 wearing 01 is detected, an alarm signal indicating this is given to the emergency notification terminal device 26 from the line 325. The emergency notification terminal device 326 responds to the alarm signal and is installed in the central management center 3 through a line wired in the hospital building or a public telephone line.
The emergency call signal 328 is transmitted to 27. This allows a doctor or the like to be dispatched to observe and confirm the health condition of the person 307, and prevent the health condition of the person 307 from being deteriorated.

【0032】図8は、図3に示される身体センシング装
置301の一部の動作を説明するための波形図である。
この身体センシング装置301は、電池329を含み、
この電池329の電力によって駆動される。センサSR
の受光素子316からの検出信号は、送信用処理手段3
05における増幅回路332によって増幅される。セン
サSRの赤色光発光素子314は、マイクロコンピュー
タなどによって実現される処理回路333の発光素子ス
ケジューリング回路334からの各制御信号によって、
図8(1)に示されるように一定周期で間欠的に駆動さ
れる。赤外光発光素子15は、図8(2)に示されるよ
うに、発光素子スケジューリング回路334によって間
欠的に駆動される。これらの発光素子314,315
は、一方が駆動されている期間中、他方が休止され、そ
の点滅周波数は、たとえば300Hzであってもよい。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining a part of the operation of body sensing device 301 shown in FIG.
The body sensing device 301 includes a battery 329,
It is driven by the electric power of this battery 329. Sensor SR
The detection signal from the light receiving element 316 of the
It is amplified by the amplification circuit 332 in 05. The red light emitting element 314 of the sensor SR is controlled by each control signal from the light emitting element scheduling circuit 334 of the processing circuit 333 realized by a microcomputer or the like.
As shown in FIG. 8 (1), it is driven intermittently at a constant cycle. The infrared light emitting element 15 is intermittently driven by the light emitting element scheduling circuit 334, as shown in FIG. These light emitting elements 314, 315
May be inactive while one is being driven and its blinking frequency may be, for example, 300 Hz.

【0033】発光素子スケジューリング回路334は、
センサSRの赤色光発光素子314を、期間W1だけ駆
動し、赤外光発光素子315を次の期間W2だけ駆動
し、たとえばW1=W2であり、このような1周期(=
W1+W2)が繰返えされる。たとえばセンサSRの受
光素子316の検出信号が、切換えスイッチ331を経
て増幅回路332に与えられ、切換えスイッチ337か
ら、赤色光サンプルホールド回路338および赤外光サ
ンプルホールド回路339にそれぞれ切換えられて与え
られる。期間W1において赤色光発光素子314が駆動
されるとき、増幅回路332の出力は切換えスイッチ3
37から赤色光サンプルホールド回路338に与えられ
る。また赤外光発光素子315が駆動される期間W2で
は、増幅回路332の出力は切換えスイッチ337から
赤外光サンプルホールド回路339にそれぞれ与えられ
る。
The light emitting element scheduling circuit 334 includes:
The red light emitting element 314 of the sensor SR is driven for the period W1 and the infrared light emitting element 315 is driven for the next period W2. For example, W1 = W2.
W1 + W2) is repeated. For example, the detection signal of the light receiving element 316 of the sensor SR is given to the amplifier circuit 332 via the changeover switch 331, and is changed and given from the changeover switch 337 to the red light sample hold circuit 338 and the infrared light sample hold circuit 339, respectively. . When the red light emitting element 314 is driven in the period W1, the output of the amplifier circuit 332 is the changeover switch 3
It is supplied from 37 to the red light sample hold circuit 338. In the period W2 in which the infrared light emitting element 315 is driven, the output of the amplifier circuit 332 is given to the infrared light sample hold circuit 339 from the changeover switch 337.

【0034】赤色光発光素子314が駆動されている期
間W1中で増幅回路332から切換えスイッチ337を
経て赤色光用サンプルホールド回路338に与えられる
信号は、図8(3)の参照符341で示される。赤外光
発光素子315が駆動される期間W2中、増幅回路33
2から切換えスイッチ337を経て赤外光サンプルホー
ルド回路339に与えられる信号は、図8(3)の参照
符342に示される。これらの各信号341,342
は、各サンプルホールド回路338,339によってサ
ンプリングされ、そのサンプル値は、次のサンプリング
時まで保持され、新たなサンプリング値に更新される。
赤色光サンプルホールド回路338は、期間W1におけ
る増幅回路332から切換えスイッチ37を介して与え
られる出力341をサンプリングし、また赤外光サンプ
ルホールド回路339は、増幅回路332から切換えス
イッチ337を介して与えられる期間W2の信号342
をサンプリングする。こうして赤色光サンプルホールド
回路338は、図8(4)の出力343を導出し、赤外
光サンプルホールド回路339は図8(4)の出力34
4を導出する。
A signal given from the amplifier circuit 332 to the sample hold circuit for red light 338 through the changeover switch 337 during the period W1 in which the red light emitting element 314 is driven is indicated by reference numeral 341 in FIG. 8 (3). Be done. During the period W2 in which the infrared light emitting element 315 is driven, the amplifier circuit 33
The signal supplied from the No. 2 through the changeover switch 337 to the infrared light sample hold circuit 339 is indicated by reference numeral 342 in FIG. 8 (3). Each of these signals 341, 342
Is sampled by each of the sample and hold circuits 338 and 339, and the sampled value is held until the next sampling and updated to a new sampled value.
The red light sample and hold circuit 338 samples the output 341 given from the amplifier circuit 332 through the changeover switch 37 in the period W1, and the infrared light sample and hold circuit 339 gives the output 341 from the amplifier circuit 332 through the changeover switch 337. Signal 342 for a given period W2
To sample. Thus, the red light sample hold circuit 338 derives the output 343 of FIG. 8 (4), and the infrared light sample hold circuit 339 outputs the output 34 of FIG. 8 (4).
Derive 4

【0035】各サンプルホールド回路338,339の
各出力が与えられるローパスフィルタ343,344の
遮断周波数は、たとえば約10Hzに選ばれる。したが
ってたとえば60Hzまたは50Hzの照明光などの外
来光が受光素子316に混入しても、そのような外来光
の成分は、遮断される。
The cut-off frequency of the low-pass filters 343, 344 to which the outputs of the sample-hold circuits 338, 339 are given is selected to be about 10 Hz, for example. Therefore, even if external light such as illumination light of 60 Hz or 50 Hz is mixed in the light receiving element 316, the component of such external light is blocked.

【0036】ローパスフィルタ343,344からの各
出力波形は、図8(5)の参照符345,346でそれ
ぞれ示される。こうしてローパスフィルタ343,34
4からの赤色光および赤外光に対応する受光素子316
の検出信号に対応する出力は、脈波成分と直流成分とを
含む。バンドパスフィルタ348,349は、約1.5
〜約10Hzの周波数帯域の信号を通過させて濾波す
る。したがってバンドパスフィルタ348,349の出
力は、赤色光発光素子314および赤外光発光素子31
5が駆動される各期間W1,W2における受光素子31
6の検出信号のうち、脈波成分だけを含む。
The output waveforms from the low-pass filters 343 and 344 are shown by reference numerals 345 and 346 in FIG. 8 (5), respectively. Thus, the low-pass filters 343, 34
Light receiving element 316 corresponding to red light and infrared light from 4
The output corresponding to the detection signal of 1 contains a pulse wave component and a DC component. The bandpass filters 348 and 349 are about 1.5.
Pass and filter signals in the ~ 10 Hz frequency band. Therefore, the outputs of the bandpass filters 348 and 349 are the red light emitting element 314 and the infrared light emitting element 31.
5, the light receiving element 31 in each period W1 and W2
Of the 6 detection signals, only the pulse wave component is included.

【0037】ローパスフィルタ343,344およびバ
ンドパスフィルタ348,349の各出力は、アナログ
/デジタル(略称A/D)変換器352,353によっ
てデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータなど
によって実現される処理回路354に与えられる。
The outputs of the low-pass filters 343 and 344 and the band-pass filters 348 and 349 are converted into digital signals by analog / digital (abbreviated as A / D) converters 352 and 353, and a processing circuit realized by a microcomputer or the like. 354.

【0038】図9は、処理回路354の動作を説明する
ためのフローチャートである。ステップa1からステッ
プa2に移り、処理回路354は、ローパスフィルタ3
43,344からの脈波成分および直流成分を含む検出
信号のデジタル信号を読込み、またバンドパスフィルタ
348,349からの脈波成分のデジタル信号を読込
む。処理回路354は次のステップa3で、センサSR
からのローパスフィルタ343,344によって濾波さ
れた脈波成分および直流成分を含む検出信号のうち、外
来光を含む検出信号と、外来光を含まない検出信号とを
判定して選択する。
FIG. 9 is a flow chart for explaining the operation of the processing circuit 354. Moving from step a1 to step a2, the processing circuit 354 sets the low-pass filter 3
The digital signal of the detection signal including the pulse wave component and the DC component from 43 and 344 is read, and the digital signal of the pulse wave component from the band pass filters 348 and 349 is read. The processing circuit 354 executes the sensor SR in the next step a3.
Among the detection signals including the pulse wave component and the DC component filtered by the low-pass filters 343 and 344, the detection signal including the external light and the detection signal including no external light are determined and selected.

【0039】図10は、処理回路354によって、外来
光を含む検出信号と、外来光を含まない検出信号とを判
定して選択する動作を説明するための受光素子316か
らの検出信号の波形356を示す図である。この検出信
号の波形356は、期間W1における赤色光による脈波
成分AC1と直流成分DC1とを含む。この検出信号3
56の予め定める時間W3内の変化量Δxが、脈波成分
のピーク・ピーク値AC1を超える予め定める値ΔL
(ただしAC1<ΔL)未満であるとき(すなわち図1
0のように、Δx<ΔL)、検出信号356は外来光を
含まない検出信号であると判定する。また前記変化量Δ
xが、前記予め定める値ΔL以上であるとき(すなわち
Δx≧ΔL)、検出信号356は、外来光を含む検出信
号であると判定する。
FIG. 10 shows a waveform 356 of the detection signal from the light receiving element 316 for explaining the operation of the processing circuit 354 determining and selecting the detection signal containing the external light and the detection signal containing no external light. FIG. The waveform 356 of the detection signal includes the pulse wave component AC1 and the direct current component DC1 due to the red light in the period W1. This detection signal 3
A predetermined value ΔL in which the amount of change Δx within a predetermined time W3 of 56 exceeds the peak / peak value AC1 of the pulse wave component
(However, when less than AC1 <ΔL) (that is, in FIG.
As in 0, Δx <ΔL), the detection signal 356 is determined to be a detection signal containing no extraneous light. Further, the change amount Δ
When x is equal to or larger than the predetermined value ΔL (that is, Δx ≧ ΔL), the detection signal 356 is determined to be a detection signal including extraneous light.

【0040】人307の上肢に装着されたベルト309
は、密着して上肢308に巻付けられており、したがっ
てセンサSRが上肢308の皮膚の表面に接触している
とき、生体組織による散乱光を受光し、外来光を含まな
い検出信号として受光素子316から導出されるけれど
も、センサSRが皮膚から離間したとき、生体組織から
の散乱光だけでなく、さらに照明光、太陽光などの外来
光もまた受光素子316に入射し、受光素子316から
は、外来光を含む検出信号が導出される。受光素子31
6に外来光が混入したとき、検出信号356のレベルΔ
xが大きく変化し、不安定になる。そこで本件実施の形
態では、この予め定める時間W3における変化量Δxを
演算して求め、その変化量Δxが、予め定める値ΔL以
上であるとき、その検出信号356は、上述のように外
来光を含む検出信号であるものと判定する。
A belt 309 attached to the upper limb of the person 307
Is closely wound around the upper limb 308, and therefore when the sensor SR is in contact with the surface of the skin of the upper limb 308, the scattered light by the biological tissue is received and the light receiving element is used as a detection signal containing no extraneous light. Although derived from 316, when the sensor SR is separated from the skin, not only scattered light from living tissue but also external light such as illumination light and sunlight enters the light receiving element 316, and from the light receiving element 316. , A detection signal including extraneous light is derived. Light receiving element 31
When extraneous light is mixed in 6, the level Δ of the detection signal 356
x changes greatly and becomes unstable. Therefore, in the present embodiment, the change amount Δx in the predetermined time W3 is calculated and obtained, and when the change amount Δx is equal to or larger than the predetermined value ΔL, the detection signal 356 detects the external light as described above. It is determined that the detected signal includes the detected signal.

【0041】前記予め定める時間W3は、検出される人
307の脈拍にほぼ等しい時間に定められ、たとえば
0.5〜1秒の範囲内の値に定められてもよい。この時
間W3が、たとえば脈拍の半周期に選ばれたとき、変化
量Δxは、脈波成分AC1にぼ等しい値になる(Δx≒
AC1)。このようなときであっても、検出信号356
に外来光が含まれているかどうかを判別することができ
るようにするために、前述のように予め定める値ΔL
は、脈波成分AC1のピーク・ピーク値を超える値(A
C1<ΔL)に定められる。こうして受光素子316の
検出信号が、外来光を含む検出信号であるかどうかを判
別することができる。受光素子316の検出信号は、赤
色光発光素子314が駆動される期間W1による検出信
号であってもよいけれども、本発明の実施の他の形態で
は、赤外光発光素子315の駆動期間W2における出力
であってもよい。
The predetermined time W3 is set to a time substantially equal to the pulse of the person 307 to be detected, and may be set to a value within the range of 0.5 to 1 second, for example. When this time W3 is selected to be, for example, a half cycle of the pulse, the change amount Δx has a value almost equal to the pulse wave component AC1 (Δx≈
AC1). Even in such a case, the detection signal 356
In order to be able to determine whether or not external light is included in the
Is a value that exceeds the peak-to-peak value of the pulse wave component AC1 (A
C1 <ΔL). In this way, it is possible to determine whether or not the detection signal of the light receiving element 316 is a detection signal containing extraneous light. The detection signal of the light receiving element 316 may be the detection signal of the period W1 in which the red light emitting element 314 is driven, but in another embodiment of the present invention, in the driving period W2 of the infrared light emitting element 315. It may be output.

【0042】本発明の実施の他の形態では、検出信号
(=AC1+DC1)を、予め定める値でレベル弁別す
ることによって、外来光を含む検出信号であるかどうか
を判別するようにしてもよい。
In another embodiment of the present invention, the detection signal (= AC1 + DC1) may be level discriminated by a predetermined value to determine whether or not the detection signal includes external light.

【0043】また本発明の実施の他の形態では、前記処
理回路354はセンサSRの上肢308への密着状態が
良好であれば、上記外来光の有無を判定しない構成であ
ってもよい。
Further, in another embodiment of the present invention, the processing circuit 354 may be configured not to determine the presence or absence of the external light as long as the contact state of the sensor SR with the upper limb 308 is good.

【0044】再び図3を参照して、身体センシング装置
301において、その特定の方向への加速度を検知する
加速度センサ11、特定の面に平行な回転の角速度を検
知する角速度センサ12、それら機械的振動体であるセ
ンサを各々励振し(駆動信号はP130およびP14
0)また加速度および角速度の検出信号P11およびP
12を抽出し、検波・増幅等の処理をしてそれぞれ検出
値に比例する電圧を出力する加速度測定回路13および
角速度測定回路14を含んでいる。
Referring again to FIG. 3, in the body sensing device 301, the acceleration sensor 11 for detecting the acceleration in the specific direction, the angular velocity sensor 12 for detecting the angular velocity of rotation parallel to the specific surface, and the mechanical sensors thereof. The sensors, which are vibrators, are excited respectively (the drive signals are P130 and P14).
0) Also, acceleration and angular velocity detection signals P11 and P
An acceleration measuring circuit 13 and an angular velocity measuring circuit 14 for extracting 12 and performing processing such as detection and amplification and outputting a voltage proportional to the detected value are included.

【0045】所定の期間(使用者自身が決める、あるい
は予め使用者と医療関係者が打合わせて決める、あるい
は装置が自己の時計で決める等種々考えられる)内の加
速度出力P13と角速度出力P14はそれぞれ加速度演
算回路15および角速度演算回路16によって所定の演
算が施される。所定の演算とは信号P13,P14の波
形に加工を施して信号を変換することであり、たとえば
入力波形のピーク値を抽出する、整流・平滑化を行って
平均化する、所定期間に現れる波形のピーク値の分散値
を求める、所定期間の信号を細かくサンプリングしてそ
の分散値を出す、またさらにそれらの対数を求める、あ
るいはその他の数学的処理を行うことや、振動する波形
の周期を求めること等を意味する。それらの出力である
運動データは加速度演算出力P15および角速度演算出
力P16である。この両出力は通信回路22によって、
たとえば電波出力P22として外部装置2に対して、と
もに送信される。データの送受信は双方の通信回路2
2,23が連携し、互いの動作をチェックしながら双方
向的に行われる。また制御回路24は身体側装置1内の
各回路に作用し、制御信号P241,P242,P24
3,P244,P245を発生し、各回路の動作タイミ
ングや各回路間の連携動作を調整する役割を持つ。
The acceleration output P13 and the angular velocity output P14 within a predetermined period (variably considered such as determined by the user himself, previously determined by the user and medical personnel, or determined by the device by his / her own clock) are respectively determined. A predetermined calculation is performed by the acceleration calculation circuit 15 and the angular velocity calculation circuit 16. The predetermined operation is to process the waveforms of the signals P13 and P14 and convert the signals, for example, extracting the peak value of the input waveform, performing rectification / smoothing and averaging, and a waveform appearing in a predetermined period. To obtain the variance of the peak value, sample the signal for a predetermined period of time to obtain the variance, and further obtain the logarithm of them, or perform other mathematical processing, or obtain the period of the oscillating waveform. Means things etc. The motion data, which is their output, is an acceleration calculation output P15 and an angular velocity calculation output P16. Both outputs are transmitted by the communication circuit 22.
For example, a radio wave output P22 is transmitted together with the external device 2. Data is sent and received by both communication circuits 2
2 and 23 cooperate with each other, and bidirectionally performed while checking each other's operations. Further, the control circuit 24 acts on each circuit in the body-side device 1 to control signals P241, P242, P24.
3, P244, P245 are generated, and it has a role of adjusting the operation timing of each circuit and the cooperative operation between each circuit.

【0046】図11は、外部装置2である受信端末装置
361のブロック図である。この装置361の構成およ
び動作は以下のようである。電波信号P22に含まれる
運動データを受信した通信回路23はそれを復調し内部
信号P23に変換する。運動判定回路17は内部信号P
23を受けて、それに含まれる加速度演算出力と角速度
演算出力の2種類の情報と、予め何種類かの運動につい
て実験的に求めておいたそれぞれの数値範囲とを比較
し、ある期間内に使用者が行った運動の種類とその強度
を判定する。あるいはさらに判定された運動に対する評
価(たとえばリハビリテーションの進度状況等)の情報
も付加する。
FIG. 11 is a block diagram of the receiving terminal device 361 which is the external device 2. The configuration and operation of this device 361 are as follows. The communication circuit 23, which has received the exercise data included in the radio wave signal P22, demodulates it and converts it into an internal signal P23. The motion determination circuit 17 uses the internal signal P
23, the two types of information of the acceleration calculation output and the angular velocity calculation output included therein are compared with the respective numerical ranges that have been experimentally obtained in advance for some types of motion, and used within a certain period. The type of exercise performed by the person and its intensity are determined. Alternatively, information on the evaluation (for example, progress status of rehabilitation) for the determined exercise is also added.

【0047】それらの情報を含む判定結果信号P17は
記憶装置19に記憶されるとともに表示装置18(必要
な回路を含む)に送られてその内容(運動の種類、強
度、その評価)等が予め登録されていた使用者の個人情
報とともに表示され、記録装置21にて記録され、医療
担当者など観察者の診断を可能にする。また記憶された
内容を含む記憶信号P19は、再生回路20によって必
要に応じて再生信号P20として随時再生され、表示装
置18により表示される。制御回路25は外部装置2内
の各回路に作用し、受信信号P231を受け、制御信号
P251,P252,P253,P254,P255,
P256を発生し、各回路の動作タイミングや各回路間
の連携動作を調整する役割を持つ。
The determination result signal P17 including these pieces of information is stored in the storage device 19 and is also sent to the display device 18 (including necessary circuits) so that its contents (kind of exercise, intensity, evaluation thereof) and the like are stored in advance. It is displayed together with the personal information of the registered user and recorded by the recording device 21 to enable the diagnosis of an observer such as a medical staff. Further, the storage signal P19 including the stored contents is reproduced as needed by the reproduction circuit 20 as the reproduction signal P20 and displayed by the display device 18. The control circuit 25 acts on each circuit in the external device 2, receives the reception signal P231, and receives the control signals P251, P252, P253, P254, P255, and P255.
P256 is generated and has a role of adjusting the operation timing of each circuit and the coordinated operation between each circuit.

【0048】以下、図12および図13によって本発明
の運動測定装置の実施の形態の具体的な形態の一例を紹
介しておく。図12は身体センシング装置301の一例
を示し、(a)は部分平面図、(b)はそのA−A断面
図である。身体センシング装置301はほぼ腕時計形を
しており、腕巻き用のバンド36を備えて手首に装着で
きる。主要な部品として運動センサ31、表示装置3
2、外部装置との通信回路モジュール33、電源となる
電池34、操作スイッチ35を示す。身体センシング装
置301は、装着が使用者の負担にならぬように薄形・
小形でなくてはならない。表示装置32は見やすさを重
視すると腕時計の表示面に相当する最も広い表面に配置
することになる。運動センサ31も同じ面に、したがっ
て表示装置32と平行に配置する。表示装置32は液晶
表示パネル等薄形のものが利用できるので、運動センサ
31も充分薄いパッケージに納められていなければなら
ない。
An example of a specific form of the embodiment of the motion measuring apparatus of the present invention will be introduced below with reference to FIGS. 12 and 13. 12A and 12B show an example of the body sensing device 301, FIG. 12A is a partial plan view, and FIG. 12B is a sectional view taken along line AA. The body sensing device 301 has a substantially wristwatch shape and is equipped with a wristband 36 so that it can be worn on the wrist. The motion sensor 31 and the display device 3 are the main parts.
2, a communication circuit module 33 with an external device, a battery 34 as a power source, and an operation switch 35 are shown. The body sensing device 301 is thin so that wearing it does not burden the user.
It must be small. The display device 32 is arranged on the widest surface corresponding to the display surface of the wristwatch when importance is attached to viewability. The motion sensor 31 is also arranged on the same plane and thus parallel to the display device 32. Since a thin display device 32 such as a liquid crystal display panel can be used, the motion sensor 31 must also be packaged in a sufficiently thin package.

【0049】薄形の運動センサ31を表示装置32と平
行に配置する理由は次のとおりである。最適な運動検出
方向はすでに述べたように、加速度Gについては身体の
上下(鉛直)方向の直線運動すなわち図12のX方向で
ある。回転角速度ωについては身体の上下方向Xと前後
方向Yの双方を含む平面に垂直なZ軸まわりの回転(同
図12のωz方向)、すなわち身体の左右方向を向き、
かつ水平な回転軸(図12のZ軸に平行)まわりの回転
運動である。身体側装置3を腕時計のように、表示面が
手首の甲側または掌側になるよう装着したとき、これが
最も自然で望ましく、状態を直立させ肘を自然に曲げ伸
ばしするとき、その回転面は身体側装置3の表示面すな
わち表示装置32と平行になるので、その最も広い面に
平行な回転検出面を持つ薄形の角速度センサがあれば、
それを内部に含む運動センサ31を表示装置32と平行
に配置することが好ましい。
The reason why the thin motion sensor 31 is arranged in parallel with the display device 32 is as follows. As described above, the optimum motion detection direction is the vertical motion of the body for the acceleration G, that is, the X direction in FIG. Regarding the rotational angular velocity ω, rotation about the Z axis perpendicular to a plane including both the up-down direction X and the front-back direction Y of the body (ωz direction in FIG. 12), that is, the left-right direction of the body,
In addition, the rotation motion is about a horizontal rotation axis (parallel to the Z axis in FIG. 12). When the body-side device 3 is attached like a wristwatch so that the display surface is on the back side or the palm side of the wrist, this is the most natural, and when the state is upright and the elbow is bent and stretched naturally, the rotation surface is Since it becomes parallel to the display surface of the body side device 3, that is, the display device 32, if there is a thin angular velocity sensor having a rotation detection surface parallel to the widest surface,
It is preferable to dispose the motion sensor 31 including it in parallel with the display device 32.

【0050】図13は、本発明の実施の形態における運
動センサ31の一例の内部構造を示す平面図である。こ
の運動センサ31の構造は上記のような形状、配置、検
出方向に関する要求を全て満たすものである。図13で
は、薄い箱形で気密(好ましくは真空)の容器40の内
部構造を示すために、蓋(容器の天井部分)を取除いて
ある。容器40の底部を貫通する多数のハーメチック端
子ピン41が設けられる。各ピン41は運動センサ振動
体50上の電極膜群の個々と、たとえばワイヤボンディ
ングの手法で接続されるが、電極膜やボンディングワイ
ヤは図示を省略してある。運動センサ振動体50は1枚
の電圧性材料の平板から成形されており、加速度センサ
部と角速度センサ部が一体化されている。運動センサ振
動体50は総基部51の裏面の固定部A52(斜線部)
と、小面積の固定部B64(斜線部)の裏面とが容器4
0側の台座(図示せず)上に接着され支持されている。
FIG. 13 is a plan view showing an internal structure of an example of motion sensor 31 in accordance with the exemplary embodiment of the present invention. The structure of the motion sensor 31 satisfies all the requirements regarding the shape, arrangement, and detection direction as described above. In FIG. 13, the lid (ceiling ceiling portion) is removed in order to show the internal structure of the container 40 which is thin and airtight (preferably vacuum). A large number of hermetic terminal pins 41 that penetrate the bottom of the container 40 are provided. Each pin 41 is connected to each of the electrode film groups on the motion sensor vibrating body 50 by, for example, a wire bonding method, but the electrode film and the bonding wires are not shown. The motion sensor vibrating body 50 is formed from a single flat plate of voltage material, and the acceleration sensor unit and the angular velocity sensor unit are integrated. The motion sensor vibrating body 50 has a fixed portion A52 (hatched portion) on the back surface of the total base portion 51.
And the back surface of the small area fixed portion B64 (hatched portion)
It is adhered and supported on a pedestal (not shown) on the 0 side.

【0051】角速度センサ部は、いわゆる三脚音叉形の
形状をした部分であり、各々遊端部が外側方(図13の
上下方向)に屈曲したL字形の外脚A53、外脚B5
5、中脚C54、および音叉基部56、支点57より成
る。外脚A53と外脚B55とは通常の2脚音叉と同様
にそれぞれが片持ち梁的で対称軸(図示せず)に関して
対称な振動を行うように、角速度測定回路に含まれる励
振回路(発振回路)によって一定振幅で励振させられて
いる。中脚C54は励振されないが、その撓みを検出す
るための表面電極(図示せず)を持っている。固定部と
異なるハッチングを付して示した58A,58B,58
Cはそれぞれ負荷質量で、固有振動数を下げ、かつ互い
に等しくするために脚先端部に施した金属の厚メッキ層
より成る。中脚C54の固有振動数は両外脚の固有振動
数と適宜に差をつけることがある。
The angular velocity sensor portion is a so-called tripod-shaped portion, and each L-shaped outer leg A53 and outer leg B5 have their free ends bent outward (vertical direction in FIG. 13).
5, a middle leg C54, a tuning fork base portion 56, and a fulcrum 57. The outer leg A53 and the outer leg B55 are cantilevered like the ordinary two-leg tuning fork, and each vibrate symmetrically with respect to the axis of symmetry (not shown). It is excited by a circuit) with a constant amplitude. The middle leg C54 is not excited, but has a surface electrode (not shown) for detecting its deflection. 58A, 58B, 58 shown with hatching different from the fixed part
C is a load mass, and is composed of a thick metal plating layer applied to the tip ends of the legs in order to lower the natural frequency and make them equal to each other. The natural frequency of the middle leg C54 may be appropriately different from the natural frequency of both outer legs.

【0052】今、運動センサ振動体50が図示の方向、
すなわち紙面に垂直なZ軸に平行な回転軸のまわりに角
速度ωzで回転すると、両外側の振動脚には角速度に比
例するコリオリ力が作用する。その方向は脚の長手方向
であって、ある瞬間外脚A53に脚先端向きの力が作用
すれば、外脚B55には脚の基部に向う力が作用する。
力の方向は脚の振動と同期して正弦的に変化し周期的に
反転する。2つの力は両外脚が平行に離れており、かつ
負荷質量の偏心方向も外脚軸に対して逆であるため偶力
を構成し、音叉基部56を揺さぶり、支点57のまわり
に微小な回転振動を惹起する。このコリオリ力によるモ
ーメントに起因する音叉基部56の振動を感知して中脚
C54はコリオリ力に比例した振幅で振動する。中脚C
54に設けた検出電極で抽出された振動電圧が角速度の
検出信号である。
Now, the motion sensor vibrating body 50 is in the direction shown in the figure,
That is, when rotating at an angular velocity ωz about a rotation axis parallel to the Z axis perpendicular to the paper surface, a Coriolis force proportional to the angular velocity acts on both outer vibrating legs. The direction is the longitudinal direction of the leg, and if a force is applied to the outer leg A53 at a certain moment, a force toward the leg tip is applied to the outer leg B55.
The direction of the force changes sinusoidally in synchronization with the vibration of the leg, and it inverts periodically. Since the two outer legs are separated from each other in parallel and the eccentric direction of the load mass is opposite to the outer leg axis, they form a couple force, which causes the tuning fork base portion 56 to sway and a small amount around the fulcrum 57. Causes rotational vibration. The middle leg C54 vibrates with an amplitude proportional to the Coriolis force by sensing the vibration of the tuning fork base portion 56 caused by the moment due to the Coriolis force. Middle leg C
The oscillating voltage extracted by the detection electrode provided at 54 is the angular velocity detection signal.

【0053】運動センサ振動体50の加速度センサ部は
1対の平行な振動する2本の棒A、棒Bと負荷質量より
成る。ばね部である棒A61、棒B62、負荷質量60
(広い面積の素材板の一部の質量とその表面に施した厚
メッキ材の質量とより成る)、2本の支持ばね63(負
荷質量60を支持しながら図示X方向の微小な変位を許
すための部材)、固定部B64(負荷質量60が特にX
方向に大きく変位しないように支持固定するための部
分)より成る。各々両端固定である棒A61、棒B62
は運動センサ振動体50の対称軸に関して対称な弓状を
成す振動姿態で発振回路(たとえば図1の角速度測定回
路14に含まれる)によって励振させられる。
The acceleration sensor portion of the motion sensor vibrating body 50 is composed of a pair of parallel vibrating rods A and B and a load mass. Rod A61, rod B62, load mass 60 that are spring parts
(Consisting of the mass of a part of the material plate having a large area and the mass of the thick plated material applied to the surface thereof) Two support springs 63 (allowing a minute displacement in the X direction in the figure while supporting the load mass 60) Member), fixed portion B64 (load mass 60 is especially X
The part for supporting and fixing so as not to be largely displaced in the direction). Rod A61 and rod B62, both ends of which are fixed
Is excited by an oscillating circuit (for example, included in the angular velocity measuring circuit 14 in FIG. 1) in a vibrating form that is symmetric with respect to the symmetry axis of the motion sensor vibrating body 50.

【0054】その発振周波数は通常一定であるが、負荷
質量60に図示X方向の加速度Gxが作用すると、その
大きさに比例する力で負荷質量60は棒A61、棒B6
2をその長手方向に圧縮あるいは引っ張ることになり、
その力の方向と大きさにより発振周波数が増減し変化す
る。そこで別途設けた基準周波数と上記発振周波数とを
比較し、発振周波数の偏かの方向と量を知ればX軸方向
の加速度を求めることができる。基準周波数源を特に設
けず、代りに角速度センサ用の振動体である外脚A5
3、B55の発振周波数を利用し得る可能性もある。本
運動センサの最大の利点は薄形であり、しかも腕時計形
装置の最大の面(表示面)に平行に配置して、重要なG
x,ωzが検出可能なことである。
Although the oscillation frequency is usually constant, when the acceleration Gx in the X direction shown in the figure acts on the load mass 60, the load mass 60 is subjected to a force proportional to its magnitude.
2 will be compressed or pulled in the longitudinal direction,
The oscillation frequency increases and decreases depending on the direction and magnitude of the force. Therefore, the acceleration in the X-axis direction can be obtained by comparing a separately provided reference frequency with the oscillation frequency and knowing the direction and amount of deviation of the oscillation frequency. An outer leg A5, which is a vibrating body for an angular velocity sensor, is provided without a reference frequency source.
3, there is a possibility that the oscillation frequency of B55 can be used. The greatest advantage of this motion sensor is that it is thin, and it can be placed in parallel with the maximum surface (display surface) of the wristwatch-shaped device, so
That is, x and ωz can be detected.

【0055】次に、本発明の最適な実施の形態を求める
ために行った諸実験について、図14〜図19を用いて
説明する。まず図14は身体動作センシングにおける振
動応答の実験状況の説明図である。被験者である人体4
を直立させ、片足を固定台5に乗せ、他の脚を鉛直方向
に振動する加振機6の台上に乗せた。なお人体4を基準
として図示のようにX,Y,Zの座標軸を設定した。人
体4に付した黒丸は、加速度センサを含む身体センシン
グ装置301を装着した部位を示す。そして先ずX方向
(鉛直方向)の加振に対する各部位に装着したセンサの
応答を求めた。加振は正弦波で4.9m/s*sの一定
加速度で5〜1000Hzをスイープした。なおX方向
の加速度は歩行等の普通の運動での消費カロリーを求め
るために必須のデータでもある。
Next, various experiments conducted to find the optimum embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 19. First, FIG. 14 is an explanatory diagram of an experimental situation of vibration response in body motion sensing. Human body 4 as subject
Was placed upright, one foot was placed on the fixed base 5, and the other leg was placed on the base of the vibrator 6 that vibrates in the vertical direction. The X, Y, and Z coordinate axes were set as shown with reference to the human body 4. A black circle attached to the human body 4 indicates a part to which the body sensing device 301 including an acceleration sensor is attached. Then, first, the response of the sensor attached to each part to the vibration in the X direction (vertical direction) was obtained. The vibration was a sine wave and swept from 5 to 1000 Hz at a constant acceleration of 4.9 m / s * s. The acceleration in the X direction is also indispensable data in order to obtain the calorie consumption in normal exercise such as walking.

【0056】図15は上記の実験条件で片方の足裏を加
振したときの身体の各部位に装着した加速度センサのZ
方向の振動応答の実験結果を示すグラフで、横軸は加振
周波数、縦軸は検出された加速度をそれぞれ対数目盛で
示した。(a)は頭頂、(b)は胸ポケット、(c)は
腰ベルト、(d)は足首、(e)は肘を伸ばした手首、
(f)は肘を曲げて水平にした手首にそれぞれ装着した
場合である。(c)腰ベルト、(d)足首、(e)肘を
伸ばした場合、(f)肘を曲げた手首の各場合はセンサ
を体の加振側に取付けた場合と体の中心軸(左右を分け
る面)に関して対称な部位に取付けた場合の両者を同じ
図上に示して比較を容易にしてある。これらのデータを
見るに、(e)図で加振側と対称側の応答の差が全周波
数範囲にわたってほとんどなく波形も最もなだらかであ
る。また約20Hz以上の足裏振動は伝達率が低く、歩
行や走行の検出において履物や地面の固さの影響を受け
にくく安定した検出が期待できる。これらの理由で、特
別な身体部位の測定が目的でなければ、一般的には手首
にセンサを装着するのが最も優れていることが判る。
FIG. 15 shows the Z of the acceleration sensor attached to each part of the body when one sole is vibrated under the above experimental conditions.
In the graph showing the experimental results of the directional vibration response, the horizontal axis represents the vibration frequency and the vertical axis represents the detected acceleration on a logarithmic scale. (A) is a crown, (b) is a chest pocket, (c) is a waist belt, (d) is an ankle, (e) is a wrist with an extended elbow,
(F) is the case where the elbows are bent and attached to the horizontal wrists. In each case (c) waist belt, (d) ankle, (e) elbow extension, (f) elbow bent wrist, the sensor is attached to the excitation side of the body and the center axis of the body (left and right). Both are shown on the same figure when they are attached to a symmetrical portion with respect to the plane (dividing the plane). Looking at these data, the difference between the response on the excitation side and the response on the symmetry side in FIG. Further, the vibration of the sole of the foot at about 20 Hz or higher has a low transmissibility, and stable detection can be expected because it is unlikely to be affected by the hardness of footwear or the ground when detecting walking or running. For these reasons, it is generally understood that wearing a sensor on the wrist is the best unless a particular body part measurement is intended.

【0057】次に脳梗塞による片麻痺患者の病状の程度
を評価するために行われるテストの一例である「指−鼻
テスト」の運動検出を、手首に装着した加速度センサと
角速度センサを用いて行ってみた。これはメトロノーム
信号に合わせて指を繰返し自分の鼻に持ってゆく動作を
被験者にしてもらう。図16は指−鼻テストにおける右
手および左手の運動の計測結果をそのまま検出波形で示
すグラフで、横軸は時間(秒)、縦軸は検出値である。
(a),(b)は健常者A、(c),(d)は健常者
B、(e),(f)は左上肢まひ患者の場合を示す。こ
れらの図を見るに、二人の健常者ではいずれの側の手の
動作も加速度、角速度とも滑らかで一定のリズムが認め
られるが、片側麻痺患者では動作のテンポが遅く、波形
も乱れており、特に麻痺側の上肢の場合それが顕著であ
るから、症状の重篤さや過去のデータと比較しての改善
程度などが容易に判断でき、手首形の身体側装置が極め
て有効であることが判る。
Next, motion detection of a "finger-nose test", which is an example of a test performed to evaluate the degree of pathology of a hemiplegic patient due to cerebral infarction, is performed by using an acceleration sensor and an angular velocity sensor attached to the wrist. I went there. This requires the subject to repeatedly move his / her finger to his / her nose according to the metronome signal. FIG. 16 is a graph showing the measurement results of the motions of the right hand and the left hand in the finger-nose test as they are as detection waveforms. The horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents detection values.
(A), (b) shows the case of a healthy person A, (c), (d) shows the case of a healthy person B, (e), (f) shows the case of an upper left limb paralysis patient. As shown in these figures, the movements of the hands on either side of the two healthy persons have a smooth and constant rhythm in both acceleration and angular velocity, but in the case of hemiplegic patients, the tempo of movement is slow and the waveform is disturbed. , Especially in the case of the upper limbs on the paralyzed side, it is easy to judge the severity of the symptoms and the degree of improvement compared with past data, and the wrist-type device on the body side is extremely effective. I understand.

【0058】次に、手首に正しく装着した運動センサに
よって、数種類の歩行を各方向の加速度と角速度の測定
結果を用いて識別する実験を行った。座標軸は図5に示
したとおりであり、X軸は直立した身体の上下軸、Y軸
は前後軸、Z軸は水平な左右軸である。被験者は20〜
40代の男女14名、運動の種類は普通歩行、早歩き、
ジョギング、走行、腕拘束歩き(腕組み、ポケット入
れ、鞄持ち)の5種であり、20歩あるいは50歩を一
まとめとしてデータ採取を行った。検出波形はそのまま
ではなく演算処理し加工してある。1つは振動のピーク
(歩行に応じて測定回路から出力される振動的な電圧波
形の各ピーク値)を検出した場合、他は波形を多点サン
プリング(20〜50歩の歩行中の波形電圧を50Hz
でサンプリングする)して各点の値の分散(各データと
平均値との差の2乗の平均)を計算した場合で、さらに
それらの対数を取っている。結果は図17〜図19に分
けて示してある。
Next, an experiment was conducted in which several types of gait were identified by using the measurement results of acceleration and angular velocity in each direction, using a motion sensor correctly mounted on the wrist. The coordinate axes are as shown in FIG. 5, where the X axis is the vertical axis of the upright body, the Y axis is the front-back axis, and the Z axis is the horizontal left-right axis. 20 subjects
14 men and women in their 40s, the types of exercise are normal walking, fast walking,
There were five types of jogging, running, and arm restraint walking (arm assembly, pocket insertion, bag holding), and 20 or 50 steps were collectively collected and data was collected. The detected waveform is not processed as it is but processed and processed. One is when the peak of vibration (each peak value of the oscillating voltage waveform output from the measurement circuit according to walking) is detected, and the other is multipoint sampling of the waveform (waveform voltage during walking of 20 to 50 steps). 50 Hz
And the variance of the values at each point (the average of the square of the difference between each data and the average value) is calculated, and the logarithm thereof is further taken. The results are shown separately in FIGS. 17 to 19.

【0059】図17(a)はX軸とY軸の加速度波形の
分散値同士、(b)はX軸とY軸の加速度波形のピーク
値同士を用いた図である。
FIG. 17A is a diagram using the variance values of the X-axis and Y-axis acceleration waveforms, and FIG. 17B is a diagram using the peak values of the X-axis and Y-axis acceleration waveforms.

【0060】図18(a)はX軸加速度とZ軸角速度、
(b)はY軸加速度とZ軸角速度を取り、いずれも検出
波形のピーク値を用いた図である。
FIG. 18A shows the X-axis acceleration and the Z-axis angular velocity,
(B) is a diagram in which the Y-axis acceleration and the Z-axis angular velocity are taken and the peak value of the detected waveform is used for both.

【0061】図19(a)はX軸加速度とZ軸角速度、
(b)はY軸加速度とZ軸角速度の、いずれも分散値同
士を用いた図である。
FIG. 19A shows the X-axis acceleration and the Z-axis angular velocity,
(B) is a diagram using the variance values of both the Y-axis acceleration and the Z-axis angular velocity.

【0062】各図を見るに、先ずピーク値同士を組合わ
せた図17(b)および図18(a)、図18(b)で
は各種の運動を示す測定点に互いに固まり、しかもかな
り入組んで入るものがあるため、運動の識別が確実に行
われない恐れがある。それに対し、検出波形の分散値同
士を組合わせた例では、加速度同士である図17(a)
では運動の分離性が悪いが、加速度と角速度を組合わせ
た図19の両図は比較的分離性が良い。中でも上下方向
加速度Gxと上下−前後面内回転角速度ωzを用いた図
17(a)の方がやや識別性が良いと考えられる。
Looking at each figure, first, in FIG. 17 (b), FIG. 18 (a), and FIG. 18 (b) in which peak values are combined, the measurement points indicating various movements are mutually fixed and are considerably complicated. Since there is something that enters with, there is a possibility that the movement is not surely identified. On the other hand, in the example in which the variance values of the detected waveforms are combined, the acceleration values are shown in FIG.
Then, the motion separability is poor, but both figures in FIG. 19 in which the acceleration and the angular velocity are combined have relatively good separability. Above all, it is considered that the distinguishability is slightly better in FIG. 17A using the vertical acceleration Gx and the vertical-front-rear in-plane rotational angular velocity ωz.

【0063】以上の結果から、身体側装置内の運動の感
受性方向として上下方向加速度Gxと上下−前後面内回
転角速度ωzを用いるのが一般的な場合に運動識別上最
適であり、これは図7のようなリハビリテーションの判
定にも適しており、またたとえば図4のような検出方向
を持つ薄形の運動センサを用いて図3のような装着性と
使用感の良い身体側装置によって実現できることを示し
ている。
From the above results, it is optimum for the motion discrimination when it is general to use the vertical acceleration Gx and the vertical-front-rear in-plane rotational angular velocity ωz as the motion sensitive directions in the body side device. 7 is also suitable for rehabilitation determination, and can be realized by a body-side device with good wearability and usability as shown in FIG. 3 using a thin motion sensor having a detection direction as shown in FIG. 4, for example. Is shown.

【0064】本発明の実施の形態は、以上述べた幾つか
の形態に限られないことはもちろんである。たとえば、
加速度や角速度の感受性の方向は、装置の使用目的によ
って異なる方位を選んでもよい。身体側装置と外部装置
との間で送受信されるデータは必要な運動情報が伝達さ
れる限りどのようなものであってもよい。また身体側装
置は時計や携帯電話等の機能を備えていてもよい。時計
機能はタイミングの制御にも用い得る。また身体側装置
の装着位置も必ずしも手首に限らず、たとえば腕上任意
の位置とすることができる。また運動計測結果は常に図
17以下のように加工して表示するとは限らず、図16
の各図のように加速度あるいは角速度の検出波形をその
まま表示してもよい。また測定値の演算処理も実験で示
した以外に、たとえば絶対値の平均を求めるなど種々の
場合があり得る。また他の方向の加速度あるいは角速度
をも計測して補助データとし、診断や運動評価の精度を
上げることも考えられる。
It goes without saying that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described several forms. For example,
The direction of sensitivity to acceleration or angular velocity may be selected in different directions depending on the purpose of use of the device. The data transmitted / received between the device on the body side and the external device may be any data as long as necessary motion information is transmitted. In addition, the device on the body side may have functions such as a clock and a mobile phone. The clock function can also be used for timing control. Further, the mounting position of the device on the body side is not necessarily limited to the wrist, and may be any position on the arm, for example. In addition, the motion measurement result is not always processed and displayed as shown in FIG.
Alternatively, the detected waveform of the acceleration or the angular velocity may be displayed as it is, as in the respective figures. Further, the calculation processing of measured values may be performed in various cases other than those shown in the experiment, such as obtaining the average of absolute values. It is also conceivable to measure acceleration or angular velocity in other directions as auxiliary data to improve the accuracy of diagnosis and motion evaluation.

【0065】また本装置の用途としては運動データの採
取と評価に限られず、たとえばコミュニケーションツー
ルとして利用がある。使用者が遠隔の医療担当者に対し
「すぐに来て欲しい」等の何種類かの要求や意志の伝達
を、予め取決めておいた身体動作を合図として行い、外
部装置側で運動検出波形を分析してその合図動作すなわ
ち意図を知ることができる。
The use of the present apparatus is not limited to the collection and evaluation of exercise data, but may be used as a communication tool. The user communicates with the remote medical staff some types of requests such as "I want you to come soon" and their intentions, using the body movements that have been arranged in advance as a signal, and the movement detection waveform is displayed on the external device side. It can be analyzed to know its cueing action or intention.

【0066】図20は、受信端末装置361に備えられ
る端末装置364の運動判定回路17(図11参照)お
よび制御回路25の動作を説明するためのフローチャー
トである。これらの運動判定回路17と制御回路25と
は、たとえば1つのマイクロコンピュータなどによって
実現されることができる。ステップb1からステップb
2に移り、加速度Gxおよび角速度ωzを検出し、さら
に脈波を、受信機362の通信回路23において受信す
る。ステップb3では、加速度Gxおよび角速度ωzに
基づいて運動量Qを演算する。
FIG. 20 is a flow chart for explaining the operation of the motion judging circuit 17 (see FIG. 11) and the control circuit 25 of the terminal device 364 provided in the receiving terminal device 361. The motion determination circuit 17 and the control circuit 25 can be realized by, for example, one microcomputer. Step b1 to step b
2, the acceleration Gx and the angular velocity ωz are detected, and the pulse wave is received by the communication circuit 23 of the receiver 362. At step b3, the momentum Q is calculated based on the acceleration Gx and the angular velocity ωz.

【0067】ステップb3ではまた、脈波に基づいて脈
拍を計算する。脈拍Uの演算にあたっては、予め定める
時間W1、たとえば10秒間の脈拍パルスの回数を、カ
ウンタによって計数し、その計数値を、N倍することに
よって1分間あたりの脈拍Uを得ることができる。ここ
で、W1・N=1分間である。
In step b3, the pulse is calculated based on the pulse wave. In calculating the pulse U, the pulse U per minute can be obtained by counting the number of pulse pulses in a predetermined time W1, for example, 10 seconds by a counter and multiplying the counted value by N. Here, W1 · N = 1 minute.

【0068】ステップb4では、運動量が過多である
か、すなわちステップb3において演算された運動量Q
が、予め定める第1の値Q1未満であって正常であるか
どうかが判断される。正常であれば、ステップb4から
ステップb5に移り、脈拍Uが、予め定める値U1,U
2の範囲内(すなわちU2≦U<U1)であるかが判断
される。ステップb5において脈拍が正常であれば、ス
テップb6において運動量Qと脈拍Uとが表示装置18
によってたとえば液晶パネルに表示され、またプリンタ
などの記録装置21によって記録紙に印字される。
At step b4, whether the amount of exercise is excessive, that is, the amount of exercise Q calculated at step b3.
Is less than a predetermined first value Q1 and is normal. If it is normal, the process moves from step b4 to step b5, and the pulse U is set to a predetermined value U1, U
It is determined whether it is within the range of 2 (that is, U2 ≦ U <U1). If the pulse is normal in step b5, the momentum Q and the pulse U are displayed on the display device 18 in step b6.
Is displayed on the liquid crystal panel, for example, and is printed on the recording paper by the recording device 21 such as a printer.

【0069】ステップb5において脈拍が過多であり
(すなわちU1≦U)、または脈拍が過少であるか(す
なわちU<U2)であるとき、ステップb7に移り、表
示装置18および記録装置21による警報が発生され、
また緊急通報が、公衆電話回線を介して送信され、また
は無線で送信され、これによって医療機関または福祉施
設などにおいて、その警報信号を受信し、使用者に対す
る処置を適切に行うことができる。
In step b5, when the pulse is excessive (that is, U1≤U) or when the pulse is excessive (that is, U <U2), the process moves to step b7, and the alarms by the display device 18 and the recording device 21 are issued. Is generated,
In addition, the emergency call is transmitted via a public telephone line or wirelessly, so that the medical institution or the welfare facility can receive the alarm signal and take appropriate action for the user.

【0070】ステップb4において運動量Qが過多であ
るとき(すなわちQ1≦Q)、ステップb8において脈
拍Uが正常であるかが判断される。ステップb8におい
て脈拍Uが過多であるとき(すなわちU1≦U)、ステ
ップb7において警報信号が発生され、また緊急通報が
前述と同様に行われる。ステップb8において脈拍Uが
正常であるものと判断されたとき(すなわちU1≦
U)、正常であり、ステップb6において表示、記録が
行われる。
When the momentum Q is excessive in step b4 (that is, Q1≤Q), it is determined in step b8 whether the pulse U is normal. When the pulse U is excessive in step b8 (that is, U1 ≦ U), an alarm signal is generated in step b7, and an emergency call is issued as described above. When it is determined in step b8 that the pulse U is normal (that is, U1 ≦
U), it is normal, and is displayed and recorded in step b6.

【0071】図21は、受信端末装置361における運
動判定回路17および制御回路25の使用者が安静時に
おける動作を説明するための波形図である。センサSR
から得られる脈波信号は、ピーク461に対応し、これ
らのピーク461間の時間間隔W2は、脈拍に対応する
値である。
FIG. 21 is a waveform diagram for explaining the operation of the exercise determination circuit 17 and the control circuit 25 in the receiving terminal device 361 when the user is at rest. Sensor SR
The pulse wave signal obtained from the above corresponds to the peak 461, and the time interval W2 between these peaks 461 is a value corresponding to the pulse.

【0072】図21の縦軸は、受光素子316(図4参
照)によって受光される反射光の強度であり、図21の
横軸は時間を示す。使用者の安静時、脈波にはノイズが
混入せず、脈拍を正確に演算することができる。
The vertical axis of FIG. 21 represents the intensity of the reflected light received by the light receiving element 316 (see FIG. 4), and the horizontal axis of FIG. 21 represents time. When the user is at rest, the pulse wave does not contain noise, and the pulse can be accurately calculated.

【0073】図22は、受信端末装置631における運
動判定回路17および制御回路25の使用者が運動して
いる状態における演算処理を説明するための図である。
図22(1)に示されるように、使用者が運動している
とき、身体センシング装置301によって加速度センサ
11は、パルス数463を導出する。脈拍センサSRか
らの出力波形は、図22(2)に示されるように、ノイ
ズ成分464が混入される。運動判定回路17は、加速
度センサ11のパルス状出力463が得られる状態で、
脈波センサSRの出力に含まれるノイズ成分464を除
去するノイズ除去手段を含む。こうして脈波センサSR
の出力に含まれるノイズ成分464が除去されることに
よって、使用者の運動時においても、図21の安静時の
脈波出力波形と同様に、滑らかな脈波信号を得ることが
できる。これによって脈拍を正確に演算して求めること
ができるようなる。
FIG. 22 is a diagram for explaining the arithmetic processing in a state where the user of the exercise determination circuit 17 and the control circuit 25 in the receiving terminal device 631 is exercising.
As shown in FIG. 22 (1), when the user is exercising, the acceleration sensor 11 derives the pulse number 463 by the body sensing device 301. A noise component 464 is mixed in the output waveform from the pulse sensor SR, as shown in FIG. The motion determination circuit 17 is in a state where the pulsed output 463 of the acceleration sensor 11 is obtained,
A noise removing unit for removing the noise component 464 included in the output of the pulse wave sensor SR is included. Thus the pulse wave sensor SR
By removing the noise component 464 included in the output of, the smooth pulse wave signal can be obtained even when the user is exercising, similar to the pulse wave output waveform at rest in FIG. This makes it possible to accurately calculate and obtain the pulse rate.

【0074】図23は、本発明の実施の他の形態の身体
状態の端子装置401の全体の構成を示すブロック図で
ある。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、
対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこ
の実施の形態では、前述の図1〜図22の実施の形態に
おける送信手段22と受信機362とが省略され、ベル
ト309に一体的に全体の構成が取付けられ、しかも構
成が小形化される。前述の身体センシング装置301内
にすでに説明した必要な各回路および表示装置18を有
し、通信回路は不要となり、運動の状況やその評価の情
報が表示され、使用者(着用者)自信がそれを確認でき
る利点がある。得られた情報は、再生回路20によって
後刻再生され、第三者等に確認させる外部機器に記憶さ
せたりすることも可能である。制御回路26は、身体側
装置1内の各回路に作用し、制御信号P261,P26
2,P263,P264,P265を発生し、各回路の
動作タイミングや各回路間の連携動作を調整する。
FIG. 23 is a block diagram showing the overall structure of a terminal device 401 in a physical condition according to another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the previous embodiment,
Corresponding parts are designated by the same reference numerals. It should be noted that, in this embodiment, the transmitting means 22 and the receiver 362 in the above-described embodiment of FIGS. 1 to 22 are omitted, the belt 309 is integrally attached to the entire structure, and the structure is Be miniaturized. The body sensing device 301 includes the necessary circuits and the display device 18 already described, and the communication circuit is not required, and the information on the condition of exercise and the evaluation thereof is displayed to improve the user's (wearer's) confidence. There is an advantage that can be confirmed. The obtained information can be later reproduced by the reproduction circuit 20 and stored in an external device for confirmation by a third party or the like. The control circuit 26 acts on each circuit in the body side device 1 to generate control signals P261 and P26.
2, P263, P264, P265 are generated, and the operation timing of each circuit and the cooperative operation between each circuit are adjusted.

【0075】本発明の身体センシング装置301の実施
の形態の一例について述べる。その主要部は腕時計に似
た形であり、腕巻きバンドによって手首に装着される。
その内部には少なくとも運動センサとその動作回路を内
蔵している。運動センサは運動測定装置の固有の方向に
対する少なくともそれぞれ1つの方向の加速度および角
速度を測定する。測定される加速度Gxの方向は、着用
者が立って腕を自然に体側に下げたとき、体の上下方向
(すなわち鉛直方向、これをX軸とする)に相当する方
向である。また測定される角速度ωzの出力は、腕を体
側面に平行に振るときの、身体の左右軸(Z軸)まわり
の手首の自然な回転方向に相当するものである。計測さ
れた加速度Gxや角速度ωzの出力は様々に加工され、
運動の識別や消費エネルギの計算に用いられ、それらの
最終情報は手首の装置で直ちに使用者が観測してもよ
く、演算以前あるいは途中のデータを固定されたコンピ
ュータに無線転送し、あるいは、たとえば1日分のデー
タをまとめて有線で転送して、固定装置側の演算で最終
情報の視覚化や記録をするようにしてもよい。ジャイロ
センサ12は、X軸またはY軸まわりの角速度ωxまた
はωyをさらに検出するように構成することができる。
An example of the embodiment of the body sensing device 301 of the present invention will be described. Its main part resembles a wristwatch and is worn on the wrist with a wristband.
At least the motion sensor and its operating circuit are built in the inside. The motion sensor measures accelerations and angular velocities in at least one respective direction relative to the characteristic direction of the motion measuring device. The direction of the measured acceleration Gx is a direction corresponding to the vertical direction of the body (that is, the vertical direction, which is the X axis) when the wearer stands and naturally lowers the arm toward the body. The output of the measured angular velocity ωz corresponds to the natural rotation direction of the wrist around the left-right axis (Z axis) of the body when the arm is shaken in parallel to the body side surface. The output of measured acceleration Gx and angular velocity ωz is processed variously,
It is used for identification of movement and calculation of energy consumption, and the final information thereof may be immediately observed by the user with a device on the wrist, and data before or during calculation is wirelessly transferred to a fixed computer, or, for example, The data for one day may be collectively transferred by wire, and the final information may be visualized or recorded by calculation on the fixed device side. The gyro sensor 12 can be configured to further detect the angular velocity ωx or ωy about the X axis or the Y axis.

【0076】本発明の主要な特徴は身体側機器や外部機
器の構成や機能分担にあるのではなく、加速度Gxや角
速度ωzから必要な情報を得るためのアルゴリズムにあ
る。以下その概略を述べ、さらに本発明の実施の形態の
動作を示すフローチャートにより詳細に説明する。
The main feature of the present invention is not the configuration and function sharing of the body side device and the external device, but the algorithm for obtaining necessary information from the acceleration Gx and the angular velocity ωz. The outline will be described below, and will be further described in detail with reference to a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention.

【0077】なお加速度Gxや角速度ωzは測定値を1
0〜100Hz(たとえば20または50Hz)でサン
プリングしたデータを用いる。また加速度Gxや角速度
ωzの大きさを示す量として、サンプリングしたデータ
の所定個数の絶対値の和、あるいは2乗和を使用する。
For the acceleration Gx and the angular velocity ωz, the measured value is 1
Data sampled at 0 to 100 Hz (for example, 20 or 50 Hz) is used. Further, the sum of the absolute values of a predetermined number of sampled data or the sum of squares is used as the quantity indicating the magnitude of the acceleration Gx and the angular velocity ωz.

【0078】(1)身体の行動の識別:加速度Gxや角
速度ωzのサンプリングデータにある程度の周期性が見
られれば歩行または走行であり、周期性が認められなけ
ればその他の運動であると判断する。さらに歩行と走行
は加速度Gxの差が顕著に見られることで区別できる。
それらの行動は、加速度Gxまたは角速度ωzの大きさ
を示す量によってさらに強度を何段階かに分ける。また
歩行か走行の場合はデータの周期性から歩数をカウント
することができる。
(1) Identification of physical activity: If the sampling data of the acceleration Gx or the angular velocity ωz shows a certain periodicity, it is judged to be walking or running, and if the periodicity is not recognized, it is judged to be another exercise. . Furthermore, walking and running can be distinguished by the remarkable difference in acceleration Gx.
These behaviors are further divided into several levels according to the amount indicating the magnitude of the acceleration Gx or the angular velocity ωz. When walking or running, the number of steps can be counted from the periodicity of the data.

【0079】(2)短時間の消費エネルギ:従来の広範
な研究により、20〜29歳の男性を基準として、種々
の行動の形態毎に単位体重(kg)当りの消費エネルギ
が「行動別係数」として表1のように与えられている
(日本体育協会スポーツ科学委員会による)。さらに年
齢や性別の異なる被験者(使用者)についてはその補正
係数が表1のように与えられている(第4次改定「日本
人の栄養所要量」による)。これらにより消費エネルギ
(基礎代謝を含む)は、行っている行動の種類が決まれ
ば消費エネルギが計算できる。
(2) Energy consumption in a short period of time: According to a wide range of conventional studies, the energy consumption per unit weight (kg) for each form of behavior is the "coefficient by behavior" with reference to men aged 20 to 29. Is given as shown in Table 1 (according to the Japan Sports Association Sports Science Committee). Furthermore, correction factors are given as shown in Table 1 for subjects (users) of different ages and sexes (according to the 4th revised “Japanese nutritional requirements”). With these, energy consumption (including basal metabolism) can be calculated if the type of action being performed is determined.

【0080】[0080]

【表1】 [Table 1]

【0081】[0081]

【表2】 [Table 2]

【0082】(3)長時間の消費エネルギ:時間的に変
化する短時間の消費エネルギを積分すればよい。あるい
は運動センサを常時ではなく間欠的に動作させ、動作中
のデータより識別された行動の種類および強度が、たと
えば数分〜10数分である間欠動作間隔期間中持続する
ものとして計算した消費エネルギを積算してもよい。
(3) Energy consumption for a long time: Energy consumption for a short time that changes with time may be integrated. Alternatively, the energy consumption is calculated such that the motion sensor is operated intermittently instead of always, and the type and intensity of the behavior identified from the data during the operation lasts during the intermittent operation interval period of, for example, several minutes to several minutes. May be added up.

【0083】図24は本発明の運動測定装置の実施の形
態の一例の測定動作のフローチャート、図25はそのう
ちのエネルギ計算を行う部分のフローチャートの動作を
示す。図1において、ステージ1では使用者の年齢、性
別、体重、さらに目的に応じて歩幅等のデータを入力す
る。ステージ2にて電源がONになると運動センサと測
定回路が動作を開始し、ステージ3において所定のタイ
ミングでGxとωzが多数測定される。ステージ4では
ωzをたとえば20Hzでサンプリングし、4Hz以下
の周波数がないかを0.1Hzおきに精査する周波数分
析(Shorttime DFTによる)を行う。デー
タは2秒毎に更新する。歩行の周波数は0.5〜1.8
Hz程度である。またステージ5では期間中のGxデー
タの平均値aとピーク値bとの比を計算する。
FIG. 24 shows a flow chart of the measurement operation of an example of the embodiment of the motion measuring apparatus of the present invention, and FIG. 25 shows the operation of the flow chart of the portion for performing energy calculation. In FIG. 1, in stage 1, data such as age, sex, weight of the user, and stride length according to the purpose are input. When the power source is turned on in the stage 2, the motion sensor and the measurement circuit start operating, and in the stage 3, a large number of Gx and ωz are measured at a predetermined timing. In stage 4, ωz is sampled at 20 Hz, for example, and frequency analysis (by Shorttime DFT) is performed to examine every frequency of 4 Hz or less every 0.1 Hz. The data is updated every 2 seconds. The frequency of walking is 0.5 to 1.8.
It is about Hz. In stage 5, the ratio between the average value a and the peak value b of the Gx data during the period is calculated.

【0084】ステージ6では周期性の判定を行う。周期
性が認められないか、b/a<7であるときは周期性な
しとして図2の分岐A点に移行し、非周期運動のエネル
ギ計算が行われる。周期性が明瞭でb/a≧7であると
きはステージ7で歩行または走行を行っていると識別さ
れ、ステージ8でωzのピーク周波数の2倍×2秒を2
秒間の歩数としてカウントする(なお判断の境界に用い
たb/a=7の値は実験的に選ばれるもので、この場合
はデータに絶対値の和を用いた今回の場合にほぼ最適と
判断した値である)。ステージ9ではその歩数が(2秒
遅れであるが)表示され(たとえば最大24時間分)、
またその変化(たとえば15分毎、あるいは1日毎の積
算歩数値)が数日分記憶保存される(外部コンピュータ
にデータを転送してもよい)。そしてさらに走行、歩行
のエネルギ計算のフローの開始点Bに移行する。
At the stage 6, the periodicity is judged. When the periodicity is not recognized or when b / a <7, it is determined that there is no periodicity, the process moves to the branch point A in FIG. 2, and energy calculation of aperiodic motion is performed. When the periodicity is clear and b / a ≧ 7, it is identified that the user is walking or running on the stage 7, and at the stage 8, twice the peak frequency of ωz × 2 seconds is 2 times.
It is counted as the number of steps per second. (The value of b / a = 7 used as the boundary of the judgment is selected experimentally. In this case, it is judged that it is almost optimal in this case using the sum of absolute values for the data. Is the value). On stage 9, the number of steps is displayed (although it is a delay of 2 seconds) (for example, up to 24 hours),
In addition, the change (for example, every 15 minutes, or daily cumulative step count) is stored and saved for several days (data may be transferred to an external computer). Then, the process proceeds to the starting point B of the flow of energy calculation for running and walking.

【0085】図25において、ステージ11では歩行ま
たは走行以外の行動であると判断し、ステージ12にお
いて、Gxのたとえば20Hzでサンプリングした2秒
間のデータの2乗和を(または絶対値の和)を用い、次
の数式で非周期的行動を分類し、図示のように行動係数
を決める。すなわちGx<2ならばデスクワーク(座
位)、2<Gx<6なら軽作業(立位での家事等)、6
<Gx<16なら軽い運動(スポーツ)、16<Gxな
ら激しい運動(スポーツ)とみなす。それぞれ分類され
た運動に体して所定の行動係数を適用する。なお、ここ
で用いているGxやωzの大きさを表す数値は、本実施
の形態において用いた測定回路の出力電圧値であり、加
速度や角速度またはそれらの絶対値(あるいは2乗和)
との比例的な関係はあるが、それらの力学的な単位を持
つ値ではないことを断っておく。
In FIG. 25, it is determined that the action is something other than walking or running on stage 11, and on stage 12, the sum of squares (or the sum of absolute values) of the data for 2 seconds sampled at 20 Hz of Gx is calculated. Using the following equation, aperiodic behavior is classified and the behavior coefficient is determined as shown in the figure. That is, if Gx <2, desk work (sitting position), if 2 <Gx <6, light work (housework in standing position, etc.), 6
If <Gx <16, it is considered to be light exercise (sports), and if 16 <Gx, it is considered to be intense exercise (sports). A predetermined action coefficient is applied to each classified exercise. The numerical values representing the magnitudes of Gx and ωz used here are output voltage values of the measurement circuit used in the present embodiment, and are acceleration and angular velocity or their absolute values (or the sum of squares).
Note that there is a proportional relationship with, but it is not a value with those mechanical units.

【0086】ステージ13においては次式で消費エネル
ギを計算する。 消費エネルギ[kcal]=行動別係数[kcal/k
g/min]×体重[kg]×時間[分]×補正係数 そしてステージ14では消費エネルギ値の表示と保存
が、必要ならば外部コンピュータにデータ(計算前のデ
ータでもよい)を無線転送して行われる。消費エネルギ
値はたとえば15分間毎の値、あるいは1日毎の値を表
示するのが妥当であろう。データ処理が終了したならば
終点Cから図1のステージ4のC点に戻り、次の運動解
析を行う。
In stage 13, the energy consumption is calculated by the following equation. Energy consumption [kcal] = coefficient by action [kcal / k
g / min] × weight [kg] × time [minutes] × correction coefficient and display and save the energy consumption value on stage 14, if necessary, wirelessly transfer the data (or data before calculation) to an external computer. Done. It may be appropriate to display the energy consumption value every 15 minutes or every day. When the data processing is completed, the process returns to the point C on the stage 4 in FIG. 1 from the end point C, and the next motion analysis is performed.

【0087】走行・歩行の場合はB点より、ステージ1
5においてさらにその分類を行い、それぞれ行動係数を
決定する。すなわちGx,ωzの2乗和(または絶対値
の和)を用いて、Gx<8かつωz<2.8なら歩行
1、2.8<ωz<5なら歩行2、5<ωz<7.2な
ら歩行3、7.2<ωzなら歩行4、8<Gx<16な
ら走行1、Gx<16なら走行1、16<Gxなら走行
2とする。ステージ16では行動係数を用いて既述の式
により消費エネルギを計算する。D点を出たフローは図
2のステージ14に送られてデータの表示と保持を行
う。
In the case of running / walking, from the point B, the stage 1
The classification is further performed in 5, and the action coefficient is determined for each. That is, using the sum of squares of Gx and ωz (or the sum of absolute values), walk 1 if Gx <8 and ωz <2.8, walk 2 if 2.8 <ωz <5, 5 <ωz <7.2 If it is, then walk 3; if 7.2 <ωz, then walk 4, if 8 <Gx <16, then run 1, if Gx <16, then run 1, and if 16 <Gx, then run 2. At stage 16, the energy consumption is calculated by the above-mentioned formula using the action coefficient. The flow from point D is sent to the stage 14 in FIG. 2 to display and hold data.

【0088】以下、本発明のアルゴリズムを用いた実験
結果を示す図26〜図34を用いて、本発明の考え方の
妥当性と実用性を検証してみる。
The validity and practicability of the concept of the present invention will be verified below with reference to FIGS. 26 to 34 showing the results of experiments using the algorithm of the present invention.

【0089】図26は被験者Pの周期性ありと判断され
た運動のGxとωzの絶対値の和の関連を表すグラフ、
図27は同じ被験者が行った非周期性であると判断され
た運動におけるGxとωzの絶対値の和の関連を表すグ
ラフである。これから、走行と強い運動の強度はGx
で、歩行と他の運動の強度ωzで分類可能であることが
判る。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between the sum of the absolute values of Gx and ωz of the motion of the subject P judged to have periodicity,
FIG. 27 is a graph showing the relationship between the sum of the absolute values of Gx and ωz in the motion determined to be aperiodic performed by the same subject. From now on, the strength of running and strong exercise is Gx
Then, it is understood that it is possible to classify by the intensity ωz of walking and other exercises.

【0090】図28は、5人の被験者P,Q,R,S,
Tにおける、歩行、走行の速度とωzの絶対値の和との
関連を表すグラフである。歩行の速度はωzとよく比例
しており、ωzで歩行速度(強度)が推定可能であるこ
とが判る。一方、走行速度はωzでは推定困難である。
走行時は肘を曲げることがその理由であると思われる。
FIG. 28 shows five subjects P, Q, R, S,
7 is a graph showing the relationship between the walking and running speeds and the sum of absolute values of ωz at T. The walking speed is well proportional to ωz, and it can be seen that the walking speed (strength) can be estimated by ωz. On the other hand, it is difficult to estimate the traveling speed at ωz.
The reason seems to be bending the elbows while driving.

【0091】図29は、同じ被験者の歩行、走行の速度
とGxの絶対値の和との関連を表すグラフである。走行
速度はGxにより推定可能であることが判る。
FIG. 29 is a graph showing the relationship between the walking and running speeds of the same subject and the sum of the absolute values of Gx. It is understood that the traveling speed can be estimated by Gx.

【0092】図30は、被験者Pにほぼ指定した速度で
歩行、走行をさせたときのGx,ωz絶対値の和の分布
を表すグラフである。同じ速度のデータはよくまとまっ
ており、走行をGxの大きさで、歩行をGxのレベルと
ωzの大きさで充分に分類できることが示されている。
FIG. 30 is a graph showing the distribution of the sum of the absolute values of Gx and ωz when the subject P walks or runs at a speed substantially specified. The data of the same speed are well organized, and it is shown that running can be sufficiently classified by the magnitude of Gx and walking can be sufficiently classified by the level of Gx and the magnitude of ωz.

【0093】図31は被験者Rについて採取した同様な
データのグラフであるが、この場合はωzが小さめに固
まっており、歩行速度の分類に成功していない。被験者
Rの行動を観察したところ、歩行時に掌を前方に向ける
癖があって手首の装置のセンサの向きが変わり、正しい
ωzが測定されていないことが判った。この対策はたと
えば運動測定装置を手首のまわりで少しずらして装着す
れば補正することが可能である。他の方法もあるが後述
する。一方Gxによる走行速度の分類に支障は見られな
い。
FIG. 31 is a graph of similar data collected for the subject R, but in this case, ωz is fixed to a small value, and the walking speed cannot be classified. As a result of observing the behavior of the subject R, it was found that the sensor of the wrist device was changed due to the habit of directing the palm toward the front during walking, and the correct ωz was not measured. This measure can be corrected, for example, by mounting the motion measuring device around the wrist with a slight shift. There are other methods, which will be described later. On the other hand, there is no problem in classifying the traveling speed by Gx.

【0094】図32は、被験者Pの1日間の運動を15
分毎に識別した結果を示すグラフである。本発明によっ
て使用者の行動解析が可能となり、有用性が高いことを
示すものである。
FIG. 32 shows the movement of the test subject P for 15 days.
It is a graph which shows the result identified for every minute. The present invention makes it possible to analyze the behavior of the user, and shows that it is highly useful.

【0095】図33は、被験者Pの1日間にわたる、1
5分毎の消費エネルギの変動を示すグラフである。これ
も使用者のエネルギ消費パターン、あるいは総消費エネ
ルギを把握するために、本発明が有用であることを示し
ている。
FIG. 33 shows that the test subject P has 1
It is a graph which shows a change of energy consumption for every 5 minutes. This also shows that the present invention is useful for grasping the energy consumption pattern of the user or the total energy consumption.

【0096】図34は、被験者Pの1日間にわたる歩数
の変動を15分毎に示したグラフである。本図も使用者
の行動パターンを知り、他のグラフやデータ等と併せて
たとえば診断や生活改善上の資料とすることができる。
FIG. 34 is a graph showing the fluctuation of the number of steps of the subject P over a period of 15 minutes. This figure can also be used as a material for diagnosis and life improvement together with other graphs and data, etc., by knowing the user's behavior pattern.

【0097】本発明の実施の形態は、以上述べたものに
とらわれないことはもちろんである。たとえば、加速度
や角速度の検出の方向は、上記実施の形態ではともに1
軸(1方向)であり、これが運動測定装置が最も低コス
トで実現できる構成であるが、2軸あるいは3軸のGま
たはωセンサを組込んでもよい。この場合は運動を解析
するための情報が増えるメリットがある。また測定装置
の姿勢や方向によらず、加速度や角速度の絶対的な最大
値や最小値を算出することが可能となる。これは図11
の被験者Rのように使用者の癖により検出したい方向が
装置上でずれても、たとえば2方向の角速度成分から最
大値(手首装置の場合、体側に沿った腕の回転で起こる
と思われる)を計算して求めることができる。
Needless to say, the embodiments of the present invention are not limited to those described above. For example, the directions of acceleration and angular velocity detection are both 1 in the above embodiment.
It is an axis (one direction), and this is the structure that can be realized by the motion measuring device at the lowest cost, but a biaxial or triaxial G or ω sensor may be incorporated. In this case, there is a merit that the information for analyzing the movement increases. Further, it is possible to calculate the absolute maximum and minimum values of the acceleration and the angular velocity regardless of the posture and the direction of the measuring device. This is
Even if the direction to be detected is deviated on the device due to the habit of the user, such as subject R, the maximum value is obtained from the angular velocity components in two directions (in the case of a wrist device, it is thought to occur by rotation of the arm along the body side) Can be calculated and obtained.

【0098】また身体センシング装置301の運動セン
サ30を手首以外(上膊、胸、腰、脚など)に装着し、
これらから得た計測値を単独で、または手首における計
測値と関連させて、より高度な運動解析を目指すことも
できる。たとえば脚部に角速度センサを装着することに
より、自転車での運動の解析が容易になると思われる。
Further, the motion sensor 30 of the body sensing device 301 is mounted on a part other than the wrist (upper arm, chest, waist, legs, etc.),
The measurement values obtained from these can be used alone or in association with the measurement values at the wrist for a more advanced motion analysis. For example, by attaching an angular velocity sensor to the legs, it seems that the analysis of exercise on a bicycle will be easier.

【0099】また、腕に装着する装置に全ての機能を持
たせる構成の他に、腕に装着する部分は機能をセンサ関
連に極力限定して装置を小形軽量化して装着付加を軽減
し、演算部以降はベルト等に付けた装置や携帯電話機
(必要な機能を備えたもの)等に分割し、これらに解析
結果を表示したり、これらからデータをホストコンピュ
ータに転送したりする構成もあり得る。こうすることで
ペースメーカ使用者へのある程度の配置も可能である。
In addition to the configuration in which the device to be worn on the arm is provided with all the functions, the function of the part to be worn on the arm is limited to the sensor-related functions as much as possible to reduce the size and weight of the device and reduce the addition of the device. Subsequent parts may be divided into devices attached to a belt or the like, mobile phones (having necessary functions), etc., and analysis results may be displayed on them, or data may be transferred from them to the host computer. . By doing so, it is possible to arrange the pacemaker to some extent.

【0100】また既述の演算機能の他に特殊な場合の検
出機能を持たせて、使用者の安全に寄与することができ
る。たとえば加速度や角速度が所定時間ほとんど検出さ
れない場合や通常考えられない緩い頻度で動作する場合
は、使用者が失神したかもしれないし、使用者が転んだ
場合は運動センサが一時的に異常な波形(たとえば衝撃
的な波形)の出力を生じるであろう。また使用者が緊急
の助けを求める場合、装置を激しく叩いたり振ったりな
どして合図を送ることがあり得る。その場合には運動検
出装置が発音や無線で緊急信号を発信することが望まし
い。発音の場合は機器に付属するスピーカを使用し、無
線の場合は直接外部機器に対して電波を発信するか、所
持している携帯電話機等の無線機能を持った機器を経由
して救難信号を発信することが考えられる。装置が加速
度や角速度の異常値を検出した場合救難信号発生機能
は、たとえば図24および図25で示したような通常処
理ルートに割込み、優先処理される。
Further, in addition to the above-mentioned calculation function, a detection function in a special case can be provided to contribute to the safety of the user. For example, if acceleration or angular velocity is hardly detected for a certain period of time, or if it operates at a frequency that is usually unthinkable, the user may have fainted, or if the user falls, the motion sensor temporarily shows an abnormal waveform ( For example a shocking waveform). In addition, when the user calls for urgent help, the device may be pounded or shaken to give a signal. In that case, it is desirable that the motion detection device emits an emergency signal by sound or wirelessly. In the case of pronunciation, use the speaker attached to the device, and in the case of wireless, transmit the electric wave directly to the external device, or send the rescue signal via the device with a wireless function such as your mobile phone. It is possible to make a call. When the device detects an abnormal value of acceleration or angular velocity, the rescue signal generating function is interrupted by the normal processing route as shown in FIGS.

【0101】図35は、角速度センサ12の構成を示す
斜視図である。この角速度センサ12は、2軸ジャイロ
センサである。このセンサ部の基本構成としては、金属
円板471の片面に4分割した駆動電極を兼ねる検出電
極を形成した圧電セラミックス(PZT)472を接合
し、反対面に球状重錘473を接合してある。金属円板
471は、PZT472上に形成される駆動電極に電気
信号を加えることで、その表面に対し垂直に振動する。
振動に対し垂直方向に角速度が加えられた場合、発生し
たコリオリ力が重錘473を偏向させ円板471が歪
む。このとき4分割した検出電極中、相対向する2対の
検出電極によって、一つのセンサで2軸Z,Xの角速度
ωz,ωxを同時に検出することができる。
FIG. 35 is a perspective view showing the structure of the angular velocity sensor 12. The angular velocity sensor 12 is a biaxial gyro sensor. As a basic configuration of this sensor unit, a piezoelectric ceramic (PZT) 472 having a detection electrode which also functions as a drive electrode divided into four is joined to one surface of a metal disk 471, and a spherical weight 473 is joined to the opposite surface. . The metal disk 471 vibrates perpendicularly to its surface by applying an electric signal to the drive electrode formed on the PZT 472.
When an angular velocity is applied in a direction perpendicular to the vibration, the generated Coriolis force deflects the weight 473 and distorts the disc 471. At this time, the angular velocity ωz, ωx of the two axes Z, X can be simultaneously detected by one sensor by the two pairs of detection electrodes facing each other among the four divided detection electrodes.

【0102】図36は、角速度センサ12の電気的構成
を示すブロック図である。この実施の形態では、駆動と
検出を4分割電極で兼用する。図36に示すように、駆
動に用いられる4分割電極は、抵抗を介した発信器と帰
還増幅回路部に接続する。図中のX1,X2(Z1,Z
2)電極はフィードバック増幅回路474〜477を介
して差動増幅回路478,479に接続する。信号は同
期検波回路481,482により全波整流され、全波整
流された信号は、低域フィルタ(LPF)484,48
5をかけることにより直流電流となり、直流電流増幅回
路486,487により増幅され外部出力端子に送られ
る。駆動電圧は帰還信号により制御されているため、セ
ンサはほぼ一定の電流で安定に振動することができる。
駆動回路により発生させた駆動電圧1.5Vp−pのA
C電圧を、PZT円板に形成された駆動電極と、PZT
円板の裏面に金属円板と電気的に接続されるように形成
された基準電極の間に印加する。駆動と検出モードのノ
ードを一致させる。FEMシミュレーションにより計算
しその結果をもとに試作を行ったところ、検出モードの
ノード円は0.55R付近であり、駆動モードと若干ず
れがあることが判明した。このため、シリコーンゴムに
よる軟支持とし、ノード円のずれの影響を小さくする。
FIG. 36 is a block diagram showing the electrical construction of the angular velocity sensor 12. In this embodiment, the four-division electrodes are used for both driving and detection. As shown in FIG. 36, the four-divided electrodes used for driving are connected to a transmitter and a feedback amplification circuit section via a resistor. X1, X2 (Z1, Z
2) The electrodes are connected to the differential amplifier circuits 478 and 479 via the feedback amplifier circuits 474 to 477. The signals are full-wave rectified by the synchronous detection circuits 481 and 482, and the full-wave rectified signals are low-pass filters (LPF) 484 and 48.
A DC current is obtained by multiplying by 5, and is amplified by the DC current amplifier circuits 486 and 487 and sent to the external output terminal. Since the drive voltage is controlled by the feedback signal, the sensor can oscillate stably with a substantially constant current.
A with a drive voltage of 1.5 Vp-p generated by the drive circuit
The C voltage is applied to the drive electrode formed on the PZT disk and the PZT
The voltage is applied between the reference electrodes formed on the back surface of the disk so as to be electrically connected to the metal disk. Match the drive and detection mode nodes. When it was calculated by FEM simulation and a prototype was made based on the result, it was found that the node circle in the detection mode was around 0.55R, which was slightly different from the drive mode. For this reason, the soft support by the silicone rubber is used to reduce the influence of the deviation of the node circle.

【0103】角速度センサ12の動作原理を、図37
(a),(b)に模式的に示す。図37(a)はセンサ
がY軸方向に振動している状態(振動速度:Vy)であ
り、この状態においてセンサに対しZ軸まわりに回転角
速度(ωz)が与えられたとき、回転角速度により発生
したコリオリの力(Fx)が、球状重錘に対しX軸方向
に作用する。その結果、球状重錘の質量が円板に対して
モーメントを発生する(図37(b))。このときのコ
リオリの力は、以下の式(2)で与えられる。
The operating principle of the angular velocity sensor 12 is shown in FIG.
It is schematically shown in (a) and (b). FIG. 37A shows a state in which the sensor is vibrating in the Y-axis direction (vibration speed: Vy). In this state, when a rotational angular velocity (ωz) is given to the sensor about the Z-axis, The generated Coriolis force (Fx) acts on the spherical weight in the X-axis direction. As a result, the mass of the spherical weight generates a moment with respect to the disc (FIG. 37 (b)). The Coriolis force at this time is given by the following equation (2).

【0104】 Fx=2m・Vy・ωz …(2) m:質量 Vy:Y軸方向の振動速度 同様に、X軸まわりに回転角速度ωxが与えられた場
合、発生したコリオリの力(Fz)は、球状重錘に対し
Z軸方向に作用する。その結果、球状重錘の質量が円板
にモーメントを発生する。このときのコリオリの力も以
下の式(3)で与えられる。
Fx = 2 m · Vy · ωz (2) m: Mass Vy: Similarly to the vibration velocity in the Y-axis direction, when the rotational angular velocity ωx is given around the X-axis, the generated Coriolis force (Fz) is , Acts on the spherical weight in the Z-axis direction. As a result, the mass of the spherical weight produces a moment on the disc. The Coriolis force at this time is also given by the following equation (3).

【0105】 Fz=2m・Vy・ωx …(3) 以上により、回転角速度ωx,ωzは既知のVy,m,
Fz,Fxによって決定される。実際には、回転角速度
は金属円板の中心に接合した球状重錘に作用し、円板の
歪み量の変化をPZT472により検出することにより
測定される。また、振動ジャイロの場合、加速度等の外
力の影響をできるだけ小さくすることが重要である。そ
のために、支持構造をシリコーン接着剤等による軟支
持構造とし、高周波成分の外力がセンサ部へ伝達するの
をできるだけ抑える。金属円板471を厚くし、重
錘473の重量をできるだけ軽く、かつ重心をできるだ
け金属円板471に近付けることによって、振動子のQ
mを高くして共振時の振動変位を高くしてコリオリ力の
検出力を高くし、逆に加速度等の外力の影響を小さくす
る。
Fz = 2m · Vy · ωx (3) From the above, the rotational angular velocities ωx, ωz are known Vy, m,
It is determined by Fz and Fx. In practice, the rotational angular velocity acts on the spherical weight that is joined to the center of the metal disc, and is measured by detecting the change in the amount of strain of the disc with the PZT472. In the case of a vibration gyro, it is important to minimize the influence of external force such as acceleration. Therefore, the support structure is a soft support structure made of silicone adhesive or the like, and the external force of the high frequency component is prevented from being transmitted to the sensor unit as much as possible. The thickness of the metal disk 471 is increased, the weight of the weight 473 is made as light as possible, and the center of gravity is made as close as possible to the metal disk 471, so that
By increasing m, the vibration displacement at the time of resonance is increased to increase the detection force of the Coriolis force, and conversely, the influence of external force such as acceleration is reduced.

【0106】図38は、角速度センサ12における駆動
モードおよび検出モードにおける電荷分布と歪みの説明
を行うための図である。図38(b)に示すように球状
重錘にX軸方向の力が加わった場合、その球状重錘の動
作の方向により、PZT上に電荷が発生し、その発生し
た電荷量を検出することによりその向きと量を決定する
ことができる。実際には、駆動モードと検出モードによ
り発生した総電荷が外部出力信号として検出されるの
で、差動増幅回路478,479は、必要な信号である
検出モードの信号であるコリオリの力に関する信号のみ
を検出し、不要の信号はキャンセルする。Z軸の場合も
図38(c)に示す模式図のように同様である。
FIG. 38 is a diagram for explaining the charge distribution and distortion in the drive mode and the detection mode in the angular velocity sensor 12. When a force in the X-axis direction is applied to the spherical weight as shown in FIG. 38 (b), an electric charge is generated on the PZT depending on the operation direction of the spherical weight, and the generated electric charge amount can be detected. The direction and amount can be determined by. Actually, since the total charge generated in the drive mode and the detection mode is detected as the external output signal, the differential amplifier circuits 478 and 479 only receive the signal related to the Coriolis force, which is the necessary signal in the detection mode. Is detected and unnecessary signals are canceled. The same applies to the Z-axis as shown in the schematic diagram of FIG.

【0107】本発明は、次の実施の形態が可能である。 (1)(a)人または動物の体の一部分に巻付けられる
ベルトと、(b)ベルトの内側に配置されるセンサであ
って、センサは、人または動物の生体組織に向けて光を
発生する発光素子と、発光素子からの光の生体組織によ
る散乱光を受光し、散乱光の強度を表す検出信号を出力
する受光素子とを有するセンサと、(c)ベルトに設け
られ、各受光素子からの検出信号のうち、脈波を判定し
て選択する判定手段と、(d)ベルトに設けられ、判定
手段によって選択された脈波の検出信号を、電磁波で送
信する送信手段とを含むことを特徴とする健康状態検出
装置である。
The present invention is capable of the following embodiments. (1) (a) a belt wrapped around a part of a human or animal body, and (b) a sensor arranged inside the belt, wherein the sensor emits light toward a living tissue of a human or animal. And a sensor having a light-receiving element that receives scattered light of living tissue of light from the light-emitting element and outputs a detection signal indicating the intensity of the scattered light, and (c) a belt, each light-receiving element being provided. Of the detection signals from the above, the determination means for determining and selecting the pulse wave, and (d) the transmission means provided on the belt for transmitting the detection signal of the pulse wave selected by the determination means by electromagnetic waves. Is a health condition detecting device.

【0108】(2)(a)健康状態検出装置であって、
人または動物の体の一部分に巻付けられるベルトと、ベ
ルトの周方向に間隔をあけて配置される複数のセンサで
あって、各センサは、人または動物の生体組織に向けて
光を発生する発光素子と、発光素子からの光の生体組織
による散乱光を受光し、散乱光の強度を表す検出信号を
出力する受光素子とを有するセンサと、ベルトに設けら
れ、各受光素子からの検出信号のうち、外来光を含む検
出信号と、外来光を含まない検出信号とを判定して選択
する判定手段と、ベルトに設けられ、判定手段によって
選択された外来光を含まない検出信号を、電磁波で送信
する送信手段とを含み、センサは、発光素子として、赤
色光を発光する赤色光発光素子と、赤外光を発光する赤
外光発光素子とを有し、受光素子は、赤色光発光素子と
赤外光発光素子とによる散乱光を共通に受光する健康状
態検出装置と、(b)処理装置であって、送信手段から
の電磁波を受信する受信手段と、受信手段の出力に応答
し、赤色光および赤外光による受光素子の検出信号のレ
ベルを演算して動脈血の酸素飽和度を演算するととも
に、赤色光または赤外光による受光素子の検出信号のレ
ベルを演算して脈拍を演算する演算手段と、演算手段の
出力に応答し、動脈血の酸素飽和度および脈拍を表示す
る表示手段とを含む処理装置とを備えることを特徴とす
る健康状態監視装置である。
(2) (a) A health condition detecting device,
A belt wound around a part of a human or animal body, and a plurality of sensors arranged at intervals in the circumferential direction of the belt, each sensor generating light toward a living tissue of a human or animal. A sensor having a light emitting element and a light receiving element that receives scattered light of living tissue of light from the light emitting element and outputs a detection signal indicating the intensity of scattered light, and a detection signal from each light receiving element provided on the belt Of the detection signals including the extraneous light and the determination means for determining and selecting the detection signal not including the extraneous light, the detection signal provided on the belt and not including the extraneous light, selected by the determination means, The sensor includes a red light emitting element that emits red light and an infrared light emitting element that emits infrared light as a light emitting element, and the light receiving element emits red light. Element and infrared light emitting element A health condition detecting device for commonly receiving scattered light by (b), a processing device (b), receiving means for receiving electromagnetic waves from the transmitting means, and red light and infrared light in response to the output of the receiving means. A calculation means for calculating the level of the detection signal of the light receiving element to calculate the oxygen saturation of the arterial blood, and the level of the detection signal of the light receiving element by red light or infrared light to calculate the pulse; And a processing unit including a display unit that displays the oxygen saturation of arterial blood and the pulse rate in response to the output.

【0109】本発明に従えば、健康状態検出装置1の発
光素子314,315は、赤色光および赤外光をそれぞ
れ発生し、単一の共通の受光素子316によって散乱光
を受光し、こうして得られた受光素子からの検出信号を
電磁波で送信し、処理装置302の受信手段364で受
信し、動脈血の酸素飽和度を演算して求めることができ
る。さらに赤色光または赤外光による受光素子の検出信
号を用いて脈拍を演算することができる。こうして表示
手段367に動脈血の酸素飽和度および脈拍を表示し、
人または動物の健康状態を監視することができる。
According to the present invention, the light emitting elements 314 and 315 of the health condition detecting apparatus 1 generate red light and infrared light, respectively, and the scattered light is received by the single common light receiving element 316. The detected signal from the received light receiving element is transmitted as an electromagnetic wave and is received by the receiving unit 364 of the processing device 302, and the oxygen saturation of arterial blood can be calculated and obtained. Further, the pulse can be calculated using the detection signal of the light receiving element by the red light or the infrared light. In this way, the oxygen saturation of the arterial blood and the pulse are displayed on the display means 367,
The health of a person or animal can be monitored.

【0110】(3)(a)健康状態検出装置であって、
人または動物の体の一部分に巻付けられるベルトと、ベ
ルトの周方向に間隔をあけて配置される複数のセンサで
あって、各センサは、人または動物の生体組織に向けて
光を発生する発光素子と、発光素子からの光の生体組織
による散乱光を受光し、散乱光の強度を表す検出信号を
出力する受光素子とを有するセンサと、ベルトに設けら
れ、各受光素子からの検出信号のうち、外来光を含む検
出信号と、外来光を含まない検出信号とを判定して選択
する判定手段と、ベルトに設けられ、判定手段によって
選択された外来光を含まない検出信号と、その外来光を
含まない検出信号が出力されたセンサを識別する識別デ
ータとを電磁波で送信する送信手段とを含む健康状態検
出装置と、(b)処理装置であって、送信手段からの電
磁波を受信する受信手段と、識別データが変化する時間
間隔が予め定める時間未満であるとき、警報信号を出力
する演算手段とを含む処理装置とを備えることを特徴と
する健康状態監視装置である。
(3) (a) A health condition detecting device,
A belt wound around a part of a human or animal body, and a plurality of sensors arranged at intervals in the circumferential direction of the belt, each sensor generating light toward a living tissue of a human or animal. A sensor having a light emitting element and a light receiving element that receives scattered light of living tissue of light from the light emitting element and outputs a detection signal indicating the intensity of scattered light, and a detection signal from each light receiving element provided on the belt Of these, the detection signal including the external light, the determination means for determining and selecting the detection signal not including the external light, the detection signal provided on the belt, the detection signal not including the external light selected by the determination means, A health condition detection device including a transmission unit that transmits, by electromagnetic waves, identification data that identifies a sensor that outputs a detection signal that does not include extraneous light, and (b) a processing device that receives the electromagnetic waves from the transmission unit. Receiving And means, when the time interval at which the identification data is changed is below the predetermined time, a health monitoring device, characterized in that it comprises a processing device including a calculating means for outputting an alarm signal.

【0111】本発明に従えば、ベルトの周方向に取付け
られた複数のセンサからの検出信号とともに識別データ
を、送信し、処理装置2では、この識別データが変化す
る時間間隔が、予め定める時間未満であって、その変化
が頻繁であれば、健康状態検出装置1が装着された人ま
たは動物の体動が激しいものと判断し、警報信号を発生
する。こうして人または動物の健康状態の異常の有無
を、確認することが確実になる。識別データが変化する
時間間隔が予め定める時間未満であるということは、た
とえば一定時間内における識別データの変化回数が予め
定める回数を超えることと等価であり、たとえば10s
ec間に10回を超える識別データの変化が生じたと
き、警報信号を出力する。
According to the present invention, the identification data is transmitted together with the detection signals from the plurality of sensors attached in the circumferential direction of the belt, and the processing device 2 changes the identification data at a predetermined time interval. If the change is less than that and the change is frequent, it is determined that the body movement of the person or the animal wearing the health detection device 1 is severe, and an alarm signal is generated. In this way, it is ensured that the presence or absence of an abnormal health condition of a person or animal is confirmed. The fact that the time interval at which the identification data changes is less than the predetermined time is equivalent to, for example, the number of changes of the identification data within a certain time exceeds the predetermined number of times.
When the identification data changes more than 10 times during ec, an alarm signal is output.

【0112】(4)前記各センサの発光素子として、赤
色光を発光する赤色光発光素子と、赤外光を発光する赤
外光発光素子とを有し、受光素子は、赤色光発光素子と
赤外光発光素子とによる散乱光を共通に受光し、演算手
段は、赤色光および赤外光による受光素子の検出信号の
レベルを演算して動脈血の酸素飽和度を演算するととも
に、赤色光または赤外光による受光素子の検出信号のレ
ベルを演算して脈拍を演算し、動脈血の酸素飽和度が予
め定める第1の範囲外であり、または脈拍が予め定める
第2の範囲外であるときにも、警報信号を出力すること
を特徴とする。
(4) The light emitting elements of the respective sensors include a red light emitting element that emits red light and an infrared light emitting element that emits infrared light, and the light receiving element is a red light emitting element. The scattered light from the infrared light emitting element is commonly received, and the calculating means calculates the oxygen saturation level of arterial blood by calculating the level of the detection signal of the light receiving element by the red light and the infrared light, and the red light or When the pulse level is calculated by calculating the level of the detection signal of the light receiving element by infrared light, and the oxygen saturation of the arterial blood is outside the predetermined first range or the pulse is outside the predetermined second range. Is also characterized by outputting an alarm signal.

【0113】上記目的を達成するため、本発明の身体動
作センシング装置は次の特徴を備える。
In order to achieve the above object, the body motion sensing apparatus of the present invention has the following features.

【0114】(5)1つの方向の加速度と1津の軸のま
わりの回転角速度を測定できる運動センサと、該運動セ
ンサによって前記1つの方向の加速度と1つの軸のまわ
りの回転角速度とを所定の期間測定する測定回路手段と
を含み、身体の所定の部位に装着される身体側装置と、
該測定回路手段の加速度出力と角速度出力とにそれぞれ
所定の演算を施す演算回路手段と、前記所定の演算が施
された加速度出力と角速度出力との組合わせによって前
記所定の期間における身体運動の種類および強度を判定
する判定回路手段と、前記判定された身体運動の種類お
よび強度あるいはその評価結果は表示する表示手段とを
有すること。
(5) A motion sensor capable of measuring the acceleration in one direction and the rotational angular velocity about the axis of one tsu, and the acceleration of the one direction and the rotational angular velocity about the one axis are predetermined by the motion sensor. And a body side device to be mounted on a predetermined part of the body, including a measurement circuit means for measuring the period.
Kind of the physical exercise in the predetermined period by the combination of the arithmetic circuit means for performing a predetermined calculation on the acceleration output and the angular velocity output of the measuring circuit means and the combination of the acceleration output and the angular velocity output for which the predetermined calculation is performed. And a judgment circuit means for judging the strength, and a display means for displaying the kind and strength of the judged body movement or the evaluation result thereof.

【0115】本発明の身体動作センシング装置は、1方
向の加速度と1方向の回転角速度を検出し、それらに所
定の演算を加えて運動を判定しあるいは評価するので、
最小限のセンサと測定回路により、簡素な構成でかつ身
体側装置が小形化され、その電源にも余裕を持たせるこ
とができるし、取扱いやすいコミュニケーションツール
ともなる基本的な効果を有する。
Since the body motion sensing apparatus of the present invention detects acceleration in one direction and rotational angular velocity in one direction, and applies a predetermined calculation to them to judge or evaluate motion,
With a minimum of sensors and measuring circuits, the device on the body side can be downsized with a simple structure, the power supply can be afforded, and it has the basic effect of being a communication tool that is easy to handle.

【0116】(6)前記運動センサと、前記測定回路手
段と、前記演算回路手段と、前記判定回路手段と、前記
表示手段が、全て身体の所定の部位に装着される身体側
装置に内蔵されていること。動作判定結果や評価結果が
身体側装置にて直読できる使用者が健康の自己管理を容
易に行える効果がある。
(6) The motion sensor, the measuring circuit means, the arithmetic circuit means, the judging circuit means, and the display means are all incorporated in a body-side device to be mounted on a predetermined part of the body. That There is an effect that a user who can directly read the motion determination result and the evaluation result on the device on the body side can easily perform self-management of health.

【0117】(7)前記運動センサと、前記測定回路手
段と、前記演算回路手段と、前記判定回路手段と、前記
表示手段のうち、少なくとも前記運動センサと前記測定
回路手段とが身体の所定の部位に装着される身体側装置
に内蔵されており、その他の手段が前記身体に装着され
ない外部装置に内蔵されており、かつ前記身体側装置は
中間データの送信手段を備え、前記外部装置は前記中間
データの受信手段を備えていること。身体側装置からの
データ送信により、動作判定結果や評価結果が外部装置
側に表示されるので、医療機関側で複数の使用者(患
者)の状態を観察し管理することができる。また使用者
からのメッセージを受け、対応した処理を行うことがで
きる効果がある。
(7) Of the motion sensor, the measurement circuit means, the arithmetic circuit means, the determination circuit means, and the display means, at least the motion sensor and the measurement circuit means have a predetermined body part. The body side device mounted on the part is built in, and other means is built in the external device not mounted on the body, and the body side device is provided with means for transmitting intermediate data, and the external device is A means for receiving intermediate data must be provided. Since the operation determination result and the evaluation result are displayed on the external device side by the data transmission from the body side device, the medical institution side can observe and manage the states of a plurality of users (patients). Further, there is an effect that a message from the user can be received and a corresponding process can be performed.

【0118】(8)前記運動センサの検出する1つの方
向の加速度は身体のほぼ上下方向の加速度であり、また
前記運動センサの検出する1つの方向の角速度は身体の
ほぼ鉛直方向および前後方向を含む平面内における回転
運動に対する角速度であること。身体側装置の直線運動
と回転運動の身体に関する検出方向を特定することによ
り少ない検出要素数で目的に応じた必要かつ充分な情報
が得られる効果がある。また特に重要な歩行や走行運動
と上肢の運動の双方を検出できるので、たとえば消費エ
ネルギの推定やリハビリテーションの評価が可能とな
る。
(8) The acceleration in one direction detected by the motion sensor is substantially vertical acceleration of the body, and the angular velocity in one direction detected by the motion sensor is substantially vertical and longitudinal. It must be an angular velocity for rotational motion in the plane containing it. By identifying the detection directions of the linear motion and the rotational motion of the body side device with respect to the body, it is possible to obtain necessary and sufficient information according to the purpose with a small number of detection elements. Further, since both particularly important walking and running motions and upper limb motions can be detected, it is possible to estimate energy consumption and evaluate rehabilitation, for example.

【0119】(9)前記身体側装置は腕に装着される機
器であり、その内部で前記運動センサの角速度センサ部
は厚みの薄い箱形の容器に収納されていて前記身体側装
置の最も広い面にほぼ平行に配置されており、前記角速
度センサ部の検出回転方向は前記箱形の容器の最も広い
表面にほぼ平行な方向であること。身体側装置の最も広
い面と薄形の運動センサの最も広い面と検出回転面をほ
ぼ平行としたので、薄形で装着負担感が少ない身体側装
置が実現できた効果がある。
(9) The body-side device is a device to be worn on the arm, and the angular velocity sensor portion of the motion sensor is housed in a thin box-shaped container therein, and the body-side device is the widest. It is arranged substantially parallel to the surface, and the detection rotation direction of the angular velocity sensor unit is substantially parallel to the widest surface of the box-shaped container. Since the widest surface of the body-side device and the widest surface of the thin motion sensor and the detection rotation surface are made substantially parallel, there is an effect that a body-side device that is thin and has less feeling of wearing can be realized.

【0120】(10)前記身体側装置は主な表面に表示装
置を有し、前記運動センサの箱形の容器には一体化され
た構造の加速度センサ部のと角速度センサ部とが収納さ
れており、また前記運動センサの容器は前記表示装置に
ほぼ平行に前記身体側装置内に配置されており、前記運
動センサの加速度検出方向は前記薄形の容器の最も広い
表面にほぼ平行な方向であること。さらに加速度センサ
を角速度センサと一体化しかつ表示部と重ねたのでさら
に小形化され表示も見やすい身体側装置が実現できた効
果がある。
(10) The body-side device has a display device on its main surface, and the box-shaped container for the motion sensor accommodates the acceleration sensor unit and the angular velocity sensor unit having an integrated structure. Further, the container of the motion sensor is arranged in the body side device substantially parallel to the display device, and the acceleration detection direction of the motion sensor is a direction substantially parallel to the widest surface of the thin container. To be. Further, since the acceleration sensor is integrated with the angular velocity sensor and is overlapped with the display unit, there is an effect that the body side device which is further miniaturized and the display is easy to see can be realized.

【0121】(11)前記所定の演算は、前記加速度出力
と前記角速度出力の少なくとも一方の分散を求めること
であること。加速度出力あるいは角速度出力の分散を求
めることにより、運動の種類の判別がより明確になる効
果がある。
(11) The predetermined calculation is to obtain the variance of at least one of the acceleration output and the angular velocity output. Obtaining the variance of the acceleration output or the angular velocity output has the effect of making the distinction of the type of motion more clear.

【0122】(12)前記所定の演算は、前記加速度出力
と前記角速度出力の少なくとも一方の分散を求め、さら
にその対数をとることである。さらに運動計測値の対数
を取ることにより、運動の種類の判別がさらない明確に
なる効果がある。
(12) The predetermined calculation is to obtain the variance of at least one of the acceleration output and the angular velocity output, and to take the logarithm thereof. Further, by taking the logarithm of the motion measurement value, there is an effect that it becomes clear that the type of motion is not discriminated.

【0123】上記目的を達成するため本発明の運動測定
装置は次の特徴を備える。 (13)身体の所定の部分の少なくとも1つの方向の加速度
と少なくとも1つの方向の角速度を測定する運動センサ
を備え、所定のタイミングで前記運動センサを動作せし
めて、前記運動センサの加速度出力、角速度出力、およ
びそれら出力の少なくとも一方の周期性、の少なくとも
3種類の情報を用いて人体の行動の種類および強度を分
類する識別手段と、分類された行動別に所定の演算を施
す演算手段を備え、該演算手段の演算結果を出力するこ
と。本発明においては、運動センサを用いて測定した身
体の所定の部分の加速度、角速度、それらの周期性を用
いて人体の行動の種類および強度を分類し、それぞれに
所定の演算を施すようにして、比較的簡単な構成で少な
い運動センサ出力により、合理的に運動の解析や消費エ
ネルギの精度の高い推定が可能で、健康管理等の目的に
適し、実用性に優れた運動測定装置を得ることができ
る。
In order to achieve the above object, the motion measuring device of the present invention has the following features. (13) A motion sensor for measuring an acceleration in at least one direction and an angular velocity in at least one direction of a predetermined part of the body is provided, and the motion sensor is operated at a predetermined timing, and the acceleration output of the motion sensor, the angular velocity An identification unit that classifies the type and intensity of a human body action using at least three types of information of output and at least one of the outputs, and an operation unit that performs a predetermined operation for each classified action; Outputting the calculation result of the calculation means. In the present invention, the acceleration and angular velocity of a predetermined part of the body measured using a motion sensor, the type and intensity of the human body action are classified using their periodicity, and a predetermined calculation is performed for each. , With a relatively simple structure and a small amount of motion sensor output, it is possible to reasonably analyze motion and estimate energy consumption with high accuracy, and is suitable for purposes such as health management, and to obtain a highly practical motion measuring device. You can

【0124】(14)前記1つの方向の加速度は前記身体
の一部の上下方向の加速度であり、前記1つの方向の角
速度は身体の左右軸のまわりの回転角速度であること。
また身体の一部の上下方向の加速度と左右軸のまわりの
回転角速度を採用することにより、少ない運動要素の検
出で行動の種類と強度が精度よく識別分類できる運動測
定装置を提供することができる。
(14) The acceleration in the one direction is the vertical acceleration of a part of the body, and the angular velocity in the one direction is a rotational angular velocity about the left-right axis of the body.
Further, by adopting the vertical acceleration of a part of the body and the rotational angular velocity about the horizontal axis, it is possible to provide a motion measuring device capable of accurately identifying and classifying the type and intensity of actions by detecting a small number of motion elements. .

【0125】(15)前記身体の一部は手首であり、前記
運動センサと、前記運動センサ動作手段と、前記識別手
段が腕時計形の装置内に搭載されていること。また身体
の一部を手首とし、装置を腕時計形とすることにより小
形で使用上の負荷の少ない運動測定装置を提供すること
ができる。
(15) A part of the body is a wrist, and the motion sensor, the motion sensor operating means, and the identifying means are mounted in a wristwatch-shaped device. Further, by using a wrist as a part of the body and making the device into a wristwatch type, it is possible to provide a small-sized motion measuring device with a small load in use.

【0126】(16)さらに前記演算手段が前記腕時計形
の装置内に搭載されていること。さらに前記消費エネル
ギ算出手段を前記腕時計形の装置内に搭載したことによ
って、使用者が随時自由に自信の行動の状況や結果を直
読確認することができ、運動測定装置の利便性を増すこ
とができる。
(16) Further, the calculating means is mounted in the wristwatch type device. Further, by mounting the energy consumption calculating means in the wristwatch-type device, the user can freely read the state of the self-confidence action and check the result at any time, thereby increasing the convenience of the exercise measuring device. it can.

【0127】(17)前記識別手段は行動の種類を、前記
加速度出力と前記角速度出力の少なくとも一方の出力の
周期性の有無によって走行または歩行とその他の運動と
に分類し、さらに前記加速度出力あるいは前記角速度出
力の少なくとも一方の大きさに関係する量に基づいて、
それらの運動の強度を分類すること。加速度出力または
角速度出力の多き里周期性の有無を用いて、走行、歩
行、それ意外の運動と、それらの強度を分類した尚で、
比較的少ないセンサ出力を用いて分類が的確で消費エネ
ルギの推定精度が高い運動測定装置を提供することがで
きる。
(17) The identifying means classifies the type of action into running or walking and other motions according to the presence or absence of the periodicity of at least one of the acceleration output and the angular velocity output, and further classifies the acceleration output or Based on an amount related to at least one magnitude of the angular velocity output,
Categorize the intensity of those movements. By using the presence / absence of multi-cycle periodicity of acceleration output or angular velocity output, running, walking, unexpected movements and their intensities were classified,
It is possible to provide a motion measuring device that uses accurate sensor output and that is accurately classified and that has high estimation accuracy of energy consumption.

【0128】(18)前記走行または歩行の運動を、前記
加速度出力の大きさに関係する量によって走行と歩行と
にさらに分類し、さらに前記走行を前記加速度出力の大
きさに関係する量によって複数の強度に分類し、前記角
速度出力の大きさに関係する量によって前記歩行を複数
の強度に分類すること。加速度出力の大きさに関連する
量によって走行と歩行との分類および走行の強度を分類
し、角速度出力の大きさに関係する量によって歩行強度
を分類するようにしたので、運動測定装置の分類の的確
さと消費エネルギの高い推定精度を得ることができる。
(18) The running or walking motion is further classified into running and walking according to the amount related to the magnitude of the acceleration output, and the running is divided into a plurality according to the amount related to the magnitude of the acceleration output. And classifying the gait into a plurality of strengths according to an amount related to the magnitude of the angular velocity output. Since the classification of running and walking and the strength of running are classified according to the quantity related to the magnitude of the acceleration output, and the walking strength is classified according to the quantity related to the magnitude of the angular velocity output. It is possible to obtain high accuracy and high estimation accuracy of energy consumption.

【0129】(19)前記加速度出力あるいは前記角速度
出力の大きさに関係する量として、前記加速度出力ある
いは前記角速度出力の2乗和または絶対値の和を用いる
こと。加速度出力あるいは前記角速度出力の大きさに関
係する量としてそれぞれの2乗和あるいは絶対値の和を
用いたので、データ作成が容易で、かつ運動測定装置の
分類の的確さと消費エネルギの高い推定精度を得ること
ができる。加速度出力あるいは前記角速度出力の異常値
に対して信号を発生するので、使用者の救難に寄与する
ことができる効果がある。
(19) The sum of squares or the sum of absolute values of the acceleration output or the angular velocity output is used as the amount related to the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output. Since the sum of squares or the sum of absolute values is used as the quantity related to the magnitude of the acceleration output or the angular velocity output, it is easy to create data, and the accuracy of classification of the motion measuring device and the estimation accuracy of high energy consumption are high. Can be obtained. Since a signal is generated for an abnormal value of the acceleration output or the angular velocity output, there is an effect that it can contribute to the rescue of the user.

【0130】[0130]

【発明の効果】本発明によれば、人および動物などの身
体状態を、運動の評価と生体情報の評価とを組合せて行
って、監視することが初めて可能になる。本発明によれ
ば、たとえば運動センサと脈波センサの出力は無線また
は光などの電磁波によって伝送されるので、このような
構成によれば、運動センサおよび脈波センサなどを身体
に装着していても、動きが拘束されることはない。また
本発明は、万歩計(登録商標)とは異なり、運動センサ
と脈波センサとによって、実際の運動量を把握すること
ができ、さらに生体情報も同時に検出することができ
る。運動量と生体情報とを同時に検出することによっ
て、使用者が無理な運動をしているかどうかの把握が可
能になり、たとえば運動量が多くても脈拍が正常値の範
囲内であれば問題はない。運動量と生体情報とを同時に
検出することによって、身体の健康状態の異常をより正
確に把握することができるようになり、たとえば脈拍が
正常値範囲外であって、運動量が小さい場合、危険な状
態であるものと検出して警報信号を出力することができ
る。このような警報信号が発生されたとき、使用者に対
する適切な介護などを行うこともまた可能になる。また
こうして得られた運動センサの出力および脈波センサの
出力、さらにはそれらの各出力の演算結果の情報を、た
とえば定期的に病院などの医療機関に伝送し、医療機関
で適切な評価を行うことも可能となる。
According to the present invention, it becomes possible for the first time to monitor the physical condition of humans and animals by combining exercise evaluation and biometric information evaluation. According to the present invention, for example, the outputs of the motion sensor and the pulse wave sensor are transmitted by radio waves or electromagnetic waves such as light. Therefore, according to such a configuration, the motion sensor and the pulse wave sensor are attached to the body. However, the movement is not restricted. Further, unlike the pedometer (registered trademark), the present invention can grasp the actual amount of exercise by the motion sensor and the pulse wave sensor, and can also detect the biological information at the same time. By detecting the amount of exercise and the biological information at the same time, it is possible to know whether the user is performing excessive exercise. For example, even if the amount of exercise is large, there is no problem if the pulse is within the normal range. By detecting the amount of exercise and biological information at the same time, it becomes possible to more accurately grasp abnormalities in the physical condition of the body, for example, if the pulse is outside the normal value range and the amount of exercise is small, a dangerous state And an alarm signal can be output. When such an alarm signal is generated, it is also possible to take appropriate care of the user. Further, the output of the motion sensor and the output of the pulse wave sensor obtained in this way, and further the information of the calculation result of each of these outputs is periodically transmitted to a medical institution such as a hospital, and an appropriate evaluation is performed at the medical institution. It is also possible.

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

【図1】本発明の実施の一形態の全体の構成を簡略化し
て示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a simplified overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】身体センシング装置301の全体の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of a body sensing device 301.

【図3】身体センシング装置301の具体的な構成を示
すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of a body sensing device 301.

【図4】身体センシング装置301の一部の簡略化した
斜視図である。
FIG. 4 is a simplified perspective view of a portion of body sensing device 301.

【図5】身体センシング装置301を人307の上肢3
08に装着した状態を示す断面図である。
FIG. 5 shows the body sensing device 301 on the upper limb 3 of the person 307.
It is sectional drawing which shows the state mounted | worn with 08.

【図6】赤色光発光素子314からの赤色光が上肢30
8に照射され、その上肢308の生体組織による散乱光
を受光素子316で受光したときにおける受光素子16
の出力波形図である。
FIG. 6 shows red light emitted from the red light emitting element 314 in the upper limb 30.
The light-receiving element 16 when the light-receiving element 316 receives the scattered light from the living tissue of the upper limb 308 of
3 is an output waveform diagram of FIG.

【図7】通信信号371の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a structure of a communication signal 371.

【図8】図3に示される身体センシング装置301の一
部の動作を説明するための波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining a part of the operation of body sensing device 301 shown in FIG.

【図9】処理回路354の動作を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 354.

【図10】処理回路354によって、外来光を含む検出
信号と、外来光を含まない検出信号56を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a detection signal including external light and a detection signal 56 not including external light by the processing circuit 354.

【図11】受信端末装置361の具体的な構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a specific configuration of a receiving terminal device 361.

【図12】本発明の実施の形態における身体側装置の一
例を示し、(a)は部分平面図、(b)はそのA−A断
面図である。
12A and 12B show an example of a body-side device according to an embodiment of the present invention, FIG. 12A is a partial plan view, and FIG.

【図13】本発明の実施の形態における運動センサの内
部構造を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing the internal structure of the motion sensor according to the embodiment of the present invention.

【図14】身体動作センシングにおける振動応答の実験
状況の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of an experimental situation of vibration response in body motion sensing.

【図15】身体の各部位の振動応答の実験結果を示すグ
ラフで、(a)は頭頂、(b)は胸ポケット、(c)は
腰ベルト、(d)は脚首、(e)は肘を伸ばした手首、
(f)は肘を曲げて水平にした手首の場合である。
FIG. 15 is a graph showing the experimental results of vibration response of each part of the body, where (a) is the crown, (b) is a chest pocket, (c) is a waist belt, (d) is an ankle, and (e) is (e). Wrists with extended elbows,
(F) is the case of a wrist with the elbow bent to be horizontal.

【図16】指−鼻テストにおける右手および左手の運動
の計測結果を示すグラフで、(a),(b)は健常者
A、(c),(d)は健常者B、(e),(f)は左上
肢まひ患者の場合を示す。
FIG. 16 is a graph showing measurement results of right-hand and left-hand movements in a finger-nose test, where (a) and (b) are healthy persons A, (c) and (d) are healthy persons B, (e), (F) shows the case of a patient with paralysis of the upper left limb.

【図17】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動
データを演算処理して組合わせた実験結果を示すグラフ
で、(a)はX軸とY軸の加速度波形の分散値同士、
(b)はX軸とY軸の加速度波形のピーク値同士を用い
た図である。
FIG. 17 is a graph showing an experimental result obtained by performing various physical exercises and performing a calculation process on motion data in each direction of the wrist, and FIG. 17A is a graph showing variance values of acceleration waveforms on the X axis and the Y axis,
(B) is a figure using the peak values of the acceleration waveforms of the X-axis and the Y-axis.

【図18】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動
データを演算処理して組み合わせた実験結果を示すグラ
フで、(a)はX軸加速度とZ軸角速度、(b)はY軸
加速度とZ軸角速度を採り、いずれも検出波形のピーク
値を用いた図である。
FIG. 18 is a graph showing an experimental result in which various body movements are performed and the motion data in each direction of the wrist is arithmetically processed and combined, (a) is an X-axis acceleration and a Z-axis angular velocity, and (b) is a Y-axis. FIG. 6 is a diagram in which acceleration and Z-axis angular velocity are taken, and the peak value of the detected waveform is used for both.

【図19】各種の身体運動を行って手首の各方向の運動
データを演算処理して組合わせた実験結果を示すグラフ
で、(a)はX軸加速度とZ軸角速度、(b)はY軸加
速度とZ軸角速度の、いずれも分散値同士を用いた図で
ある。
FIG. 19 is a graph showing experimental results obtained by performing various physical exercises and performing a calculation process on motion data in each direction of the wrist, and (a) is an X-axis acceleration and a Z-axis angular velocity; FIG. 6 is a diagram in which variance values are used for both the axial acceleration and the Z-axis angular velocity.

【図20】本発明の処理装置による運動の評価と生体情
報の評価とを組合わせて身体状態を監視する動作を説明
するためのフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart for explaining the operation of monitoring the physical condition by combining the evaluation of exercise and the evaluation of biological information by the processing device of the present invention.

【図21】使用者の安静時における加速度と脈波の出力
波形を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing output waveforms of acceleration and pulse waves when the user is at rest.

【図22】運動時における加速度と脈波の出力波形を示
す図である。
FIG. 22 is a diagram showing output waveforms of acceleration and pulse waves during exercise.

【図23】本発明の実施のさらに他の形態の全体の構成
を示すブロック図である。
FIG. 23 is a block diagram showing an overall configuration of still another embodiment of the present invention.

【図24】本発明の運動測定装置の実施の形態の一例の
測定動作のフローチャートの要部である。
FIG. 24 is a main part of a flowchart of the measurement operation of an example of the embodiment of the motion measuring device of the present invention.

【図25】本発明の運動測定装置の実施の形態の一例の
測定動作のフローチャートの消費エネルギ計算を行う部
分である。
FIG. 25 is a part for calculating energy consumption in the flowchart of the measurement operation of the embodiment of the motion measuring device of the present invention.

【図26】被験者Pの周期性運動のGxとωzの関連を
示すグラフである。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of the periodic motion of the subject P.

【図27】被験者Pの非周期性の行動のGxとωzの関
連を表すグラフである。
FIG. 27 is a graph showing the relationship between Gx and ωz of the aperiodic behavior of subject P.

【図28】歩行、走行とωzとの関連を表すグラフであ
る。
FIG. 28 is a graph showing the relationship between walking and running and ωz.

【図29】歩行、走行とGxとの関連を表すグラフであ
る。
FIG. 29 is a graph showing the relationship between walking and running and Gx.

【図30】被験者Pの歩行、走行のGxとωzの関連を
表すグラフである。
FIG. 30 is a graph showing the relationship between Gx and ωz when the subject P walks or runs.

【図31】被験者Rの歩行、走行のGxとωzの関連を
表すグラフである。
FIG. 31 is a graph showing the relationship between Gx and ωz when the subject R walks and runs.

【図32】被験者Pの15分毎の運動を識別した結果を
示すグラフである。
FIG. 32 is a graph showing the result of identifying the movement of the subject P every 15 minutes.

【図33】被験者Pの15分毎の消費エネルギの変動を
示すグラフである。
FIG. 33 is a graph showing fluctuations in energy consumption of subject P every 15 minutes.

【図34】被験者Pの15分毎の歩数の変動を示すグラ
フである。
FIG. 34 is a graph showing changes in the number of steps of the subject P every 15 minutes.

【図35】角速度センサ12の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 35 is a perspective view showing a configuration of an angular velocity sensor 12.

【図36】角速度センサ12の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 36 is a block diagram showing an electrical configuration of the angular velocity sensor 12.

【図37】角速度センサ12の動作原理を模式的に示す
図である。
FIG. 37 is a diagram schematically showing the operating principle of the angular velocity sensor 12.

【図38】角速度センサ12における駆動モードおよび
検出モードにおける電荷分布と歪みの説明を行うための
図である。
FIG. 38 is a diagram for explaining charge distribution and distortion in the drive mode and the detection mode in the angular velocity sensor 12.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 人体 5 固定台 6 加振機 11 加速度センサ 12 角速度センサ 13 加速度測定回路 14 角速度測定回路 15 加速度演算回路 16 角速度演算回路 17 運動判定回路 18 表示装置 19 記憶装置 20 再生回路 21 記録装置 22,23 通信回路 24,25,26 制御回路 31 運動センサ 32 表示装置 33 通信モジュール 34 電池 35 操作スイッチ 36 腕巻きバンド 40 センサ容器 41 ハーメチック端子ピン 50 運動センサ振動体 51 総基部 52 固定部A 53 外脚A 54 中脚B 55 外脚C 56 音叉基部 57 支点 58A,58B.58C 脚負荷質量 60 負荷質量 61 棒A 62 棒B 63 支持バネ 64 固定部B X,Z 座標軸 Gx X 方向の加速度 ωz Z方向の角速度 P,Q,R,S 被験者 301 身体センシング装置 302 処理装置 303 健康状態監視装置 305 送信処理手段 306 送信手段 307 人 308 上肢 309 ベルト 314 赤色光発光素子 315 赤外光発光素子 316 受光素子 329 電池 331,337 切換えスイッチ 332 増幅回路 333 処理手段 334 発光素子スケジューリング回路 338 赤色光サンプルホールド回路 339 赤外光サンプルホールド回路 343,344 ローパスフィルタ 348,349 バンドパスフィルタ 354 処理回路 SR センサ 4 human body 5 fixed base 6 shaker 11 Accelerometer 12 Angular velocity sensor 13 Acceleration measurement circuit 14 Angular velocity measurement circuit 15 Acceleration calculation circuit 16 Angular velocity calculation circuit 17 Motion determination circuit 18 Display 19 storage device 20 playback circuit 21 Recording device 22, 23 Communication circuit 24, 25, 26 control circuit 31 motion sensor 32 display 33 Communication module 34 batteries 35 Operation switch 36 armband 40 sensor container 41 Hermetic Terminal Pin 50 motion sensor vibrator 51 total base 52 Fixed part A 53 Outer leg A 54 Middle Leg B 55 Outer leg C 56 tuning fork base 57 fulcrum 58A, 58B. 58C leg load mass 60 load mass 61 stick A 62 stick B 63 Support spring 64 Fixed part B X, Z coordinate axes Acceleration in Gx X direction ωz Angular velocity in Z direction P, Q, R, S subjects 301 Body sensing device 302 processor 303 Health condition monitoring device 305 Transmission processing means 306 Transmission means 307 people 308 Upper limb 309 belt 314 Red light emitting element 315 Infrared light emitting device 316 Light receiving element 329 batteries 331,337 changeover switch 332 amplifier circuit 333 processing means 334 Light emitting element scheduling circuit 338 Red light sample and hold circuit 339 Infrared light sample and hold circuit 343,344 Low-pass filter 348,349 bandpass filter 354 processing circuit SR sensor

───────────────────────────────────────────────────── 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) G01P 15/00 G08C 19/00 V 15/10 A61B 5/02 321B G08C 19/00 321T G01P 15/00 A (72)発明者 松井 繁朋 兵庫県神戸市中央区港島南町1丁目5番2 号 財団法人新産業創造研究機構内 (72)発明者 三隅 隆也 兵庫県神戸市中央区港島南町1丁目5番2 号 財団法人新産業創造研究機構内 (72)発明者 桂川 敬史 兵庫県神戸市中央区港島南町1丁目5番2 号 財団法人新産業創造研究機構内 (72)発明者 白鳥 典彦 長野県北佐久郡御代田町大字草越1173番地 1394 マイクロストーン株式会社内 (72)発明者 市川 和豊 長野県北佐久郡御代田町大字草越1173番地 1394 マイクロストーン株式会社内 (72)発明者 田村 英樹 長野県北佐久郡御代田町大字草越1173番地 1394 マイクロストーン株式会社内 Fターム(参考) 2F073 AA40 AB01 BB01 BC02 BC04 CC01 CC08 FG01 GG01 GG04 GG07 GG08 GG09 2F105 AA10 BB17 CC01 CD13 4C017 AA10 AB05 AC20 AC26 BD01 BD06 CC01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01P 15/00 G08C 19/00 V 15/10 A61B 5/02 321B G08C 19/00 321T G01P 15/00 A (72) Shigetomo Matsui 1-5-2 Minatojima Minami-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo Within the New Industry Creation Research Institute (72) Inventor Takaya Misumi 1-5 Minami-cho, Minami-cho, Chuo-ku, Kobe, Hyogo Prefecture No. 72 Inventor, Institute of New Industrial Creation (72) Inventor Takashi Katsurakawa 5-2 Minatojima Minami-cho, Chuo-ku, Kobe, Hyogo Prefecture No. 2 (72) Inventor, Norihiko Shiratori Miyoda, Kitasaku-gun, Nagano Prefecture 1173 Kusakoshi, Oji, Municipal 1394 Microstone Co., Ltd. (72) Inventor, Katoyo Ichikawa 1173, Kusakoshi 13, Miyota-cho, Kitasaku-gun, Nagano Prefecture 94 Microstone Co., Ltd. (72) Inventor Hideki Tamura 1173 Kusakoshi, Miyota-cho, Kitasaku-gun, Nagano 1394 Microstone Co., Ltd. F-term (reference) 2F073 AA40 AB01 BB01 BC02 BC04 CC01 CC08 FG01 GG01 GG04 GG07 GG08 GG09 2F105 AA10 BB17 CC01 CD13 4C017 AA10 AB05 AC20 AC26 BD01 BD06 CC01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 身体に装着され、加速度および角速度の
少なくとも一方を検出する運動センサと、 身体に装着され、脈波を検出する脈波センサと、 運動センサと脈波センサの出力に応答し、身体状態を表
す情報を演算して監視する手段とを含むことを特徴とす
る身体状態の監視装置。
1. A motion sensor mounted on the body for detecting at least one of acceleration and angular velocity, a pulse wave sensor mounted on the body for detecting a pulse wave, and responsive to the outputs of the motion sensor and the pulse wave sensor, A device for monitoring a physical condition, comprising means for calculating and monitoring information representing the physical condition.
【請求項2】 演算監視手段は、 運動センサと脈波センサとに一体的に取付けられ、運動
センサと脈波センサとの出力に関連する信号を送信する
送信手段と、 送信手段の出力を受信し、身体状態を表す情報を演算す
る演算手段と、 演算手段の出力に応答し、身体状態を表す情報を表示す
る表示手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の身
体状態の監視装置。
2. The calculation and monitoring means is integrally mounted on the motion sensor and the pulse wave sensor, and transmits the signal related to the outputs of the motion sensor and the pulse wave sensor, and receives the output of the transmission means. 2. The body condition monitoring apparatus according to claim 1, further comprising: a computing unit that computes information that represents the physical condition; and a display unit that responds to the output of the computing unit and that displays the information that represents the physical condition. .
【請求項3】 演算監視手段は、運動センサと脈波セン
サとに一体的に取付けられ、身体状態を表す情報を演算
する演算手段と、 運動センサと脈波センサとに一体的に取付けられ、演算
手段の出力に応答し、身体状態を表す情報を表示する表
示手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の身体状
態の監視装置。
3. The arithmetic and monitoring means is integrally attached to the motion sensor and the pulse wave sensor, and is integrally attached to the exercise sensor and the pulse wave sensor. The body condition monitoring apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays information indicating a body condition in response to an output of the calculation unit.
【請求項4】 運動センサは、 加速度を検出する加速度センサと、 角速度を検出する角速度センサとを有し、 演算手段は、 加速度センサと角速度センサとの出力を演算して運動量
を求める運動量演算手段と、 脈波センサの出力を演算して脈拍を演算する脈拍演算手
段と、 運動量演算手段と脈拍演算手段との出力に応答し、運動
量が予め定める第1の値Q1未満であって正常であり、
かつ、脈拍が予め定める第2の値u1以上であって過多
であるとき、または第2の値u1未満である予め定める
第3の値u2未満であって過少であるとき、警報信号を
出力する警報手段とを含むことを特徴とする請求項2ま
たは3記載の身体状態の監視装置。
4. The motion sensor has an acceleration sensor for detecting acceleration, and an angular velocity sensor for detecting angular velocity, and the computing means computes outputs of the acceleration sensor and the angular velocity sensor to obtain a momentum computing means. In response to the outputs of the pulse calculating means for calculating the pulse by calculating the output of the pulse wave sensor, and the output of the exercise amount calculating means and the pulse calculating means, the exercise amount is less than a predetermined first value Q1 and is normal. ,
And, when the pulse is more than a predetermined second value u1 and is excessive, or when it is less than a predetermined third value u2 that is less than the second value u1 and is insufficient, an alarm signal is output. 4. An apparatus for monitoring a physical condition according to claim 2, further comprising an alarm means.
【請求項5】 運動センサは、 加速度を検出する加速度センサと、 角速度を検出する角速度センサとを有し、 演算手段は、 加速度センサと角速度センサとの出力を演算して運動量
を求める運動量演算手段と、 脈波センサの出力を演算して脈拍を演算する脈拍演算手
段と、 運動量演算手段と脈拍演算手段との出力に応答し、運動
量が予め定める第1の値Q1以上であって過多であり、
かつ、脈拍が予め定める第2の値u1以上であるとき、
警報信号を出力する警報手段とを含むことを特徴とする
請求項2または3記載の身体状態の監視装置。
5. The motion sensor has an acceleration sensor for detecting acceleration, and an angular velocity sensor for detecting angular velocity, and the calculating means calculates the output of the acceleration sensor and the angular velocity sensor to obtain a momentum calculating means. And a pulse calculating means for calculating the pulse by calculating the output of the pulse wave sensor, and an amount of exercise in response to the outputs of the exercise amount calculating means and the pulse calculating means, and the exercise amount is a predetermined value Q1 or more, which is excessive. ,
And, when the pulse is equal to or greater than the predetermined second value u1,
An apparatus for monitoring a physical condition according to claim 2 or 3, further comprising: an alarm unit that outputs an alarm signal.
【請求項6】 角速度センサは、人体の上肢または下肢
に装着され、 その装着される上肢または下肢の長手方向Xと、その装
着される上肢または下肢の幅方向Yとに垂直なZ軸のま
わりの角速度ωzを検出するジャイロセンサであること
を特徴とする請求項4または5記載の身体状態の監視装
置。
6. The angular velocity sensor is attached to an upper limb or a lower limb of a human body, and is arranged around a Z axis perpendicular to a longitudinal direction X of the upper limb or the lower limb to be worn and a width direction Y of the upper limb or the lower limb to be worn. 6. The body condition monitoring apparatus according to claim 4, which is a gyro sensor that detects the angular velocity ωz of.
【請求項7】 脈拍演算手段は、 加速度センサの出力に応答し、加速度センサのパルス状
出力が得られる状態で、脈波センサの出力に含まれるノ
イズを除去するノイズ除去手段を含むことを特徴とする
請求項4〜6のうちの1つに記載の身体状態の監視装
置。
7. The pulse calculating means includes a noise removing means that removes noise included in the output of the pulse wave sensor in a state where the pulsed output of the acceleration sensor is obtained in response to the output of the acceleration sensor. The device for monitoring a physical condition according to any one of claims 4 to 6.
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