JP2004125551A - Wrist watch type pedometer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕に装着されて使用される腕時計型歩数計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、歩行(走行)時の歩数を振子の機械的な振動によって計測する歩数計は、腰部に装着して使用される一軸方式のものが最も一般的で、振子を含む振子式検出器をケース内に固定し、振子をばねにより重力に抗して上方へ復帰させることにより、振子を測定可能な初期位置状態に保持している(例えば、特許文献1,2,3参照)。
【0003】
振子の最適な初期位置状態は、振子の回動支点と振子本体を結ぶ仮想線が、水平線に対して所要角度(7〜10°程度)傾斜するように配置し、振子の動作角度をダイレクト接点(接点どうしの接触)方式を採用した場合には14°程度に、非接触タイプのスイッチ(磁石とリードスイッチ)方式を採用した場合には14°30’程度に設定している。この場合、振子の初期位置状態における水平線に対する傾斜角度を小さくすると、僅かな重力加速度にも感応して振動するため安定した動作が得られず、接点部どうしが複数回接触し(このような現象をチャタリング現象という)、測定精度が低下する。反対に、傾斜角度を大きくすると、大きな重力加速度を必要とするため、検出感度が低くなる。
【0004】
しかしながら、腰部に装着される歩数計は、通常スラックスやスカートのベルトに取付けられて使用されるため、運動している間に歩数計が前後あるいは左右方向に一定角度(15〜20°)以上傾くと、振子が正常に振動せず計測誤差が大きくなり、最悪の場合は歩数計自体が脱落して紛失するという問題があった。また、時計(通常液晶式デジタル時計)を組み込んだ歩数計の場合、時刻を確認するとき、目から歩数計までの距離が離れすぎているため、確認し難いという問題があった。
【0005】
一方、本出願人は腕に装着した場合は通常歩行時における加速度が腰部に装着した場合に比べて3〜5倍以上と大きく、また腕の関節も地面からの衝撃を独自に受けるため、腕を振る場合はもとより腕を振らない場合であっても測定可能であることを見出した。そこで、本出願人はこの知見に基づいて振子式検出器をケース内に回転自在(または回動自在)に組込み、この振子式検出器を重りによって歩数測定可能な初期位置状態に自動的に復帰させるようにした二軸式の腕時計型歩数計を提案した(例えば、特許文献4参照)。
【0006】
このような腕時計型歩数計によれば、歩数計自体が左右方向に傾いていたり、上下逆になったとしても重りが振子式検出器を測定可能な姿勢に自動的に復帰させるため、スラックスやスカートのベルトに限らず、腕に装着したり、あるいはポケット、鞄、ハンドバックなどの中に入れた状態でも使用することができる。
【0007】
また、本出願人は、歩数を計測する振子式検出器と、歩行とは無関係に身体の各部、例えば脚、上半身、腕等の身体動作を検出する回転センサとを備え、前記振子式検出器をバンド付きケース内に回転自在に収納し、前記回転センサを前記ケース内で振子検出器の周囲に等間隔おいて配設した4個のリードスイッチと、これらのリードスイッチに対応して前記振子式検出器に配設した1個のマグネットとで構成した腕時計型の運動量計を提案した(特許文献5)。
【0008】
このような運動量計においては、振子式検出器による歩行時やジョギング時の歩数計測のみならず回転センサによって歩行、ジョギングとは関係なく身体動作をも計測することができる。すなわち、回転センサは、振子式検出器が軸回りに回転または一定角度以上回動すると、マグネットが回動位置のリードスイッチと近接対向して当該リードスイッチをONにし振子式検出器の回動を検出する。この回動回数は身体動作の回数に比例し、回動角度は身体動作の大きさに比例する。したがって、非歩行時であっても身体の各部の運動回数や運動量を検出することができる。
【0009】
さらに本出願人は、上記した特許文献5の改良型として、振子、この振子を復帰方向に付勢するばね、前記振子の振動を検出する接点部、重り等からなる回転体(振子式検出器)を基板に回転自在に配設し、この基板と、前記振子の振動回数を演算処理する演算処理回路を有する配線板および液晶表示装置を腕に装着されるバンド付きケース内に収納し、前記回転体と前記基板との間に前記回転体の回動角度を制限しかつ回転体に衝撃を付与する衝撃付与手段を設けた腕時計型の歩数計を提案している(特許文献6)。
【0010】
このような腕時計型歩数計においては、衝撃付与手段によって回転体の回動を一定の角度範囲内に制限しているので、靴が地面に接地したときに発生する衝撃加速度と腕の振りによって発生する衝撃加速度で振子を動作させることになる。その場合、足からの衝撃加速度と腕からの衝撃加速度のタイミングがずれていると振子は2回動作して歩数「2」をカウントするが、手と足は通常略同期して運動するため歩数「1」しかカウントせず、上記した特許文献4,5に記載の発明と同様に歩行、ジョギング時の歩数を確実に計測することができる。
【0011】
【特許文献1】
特開昭59−109987号公報
【特許文献2】
特開昭59−202016号公報
【特許文献3】
実開平2−50615号公報
【特許文献4】
特開2001−133284号公報
【特許文献5】
特開2002−56372号公報
【特許文献6】
特願2001−16247号
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献4〜6に記載した従来の腕時計型歩数計または運動量計は、通常の歩行時における手首部の加速度が腰部に比べて数倍、ジョギング時には数十倍も大きいため、回転自在または回動自在な振子式検出器に加わる衝撃が大きく、継続的に使用していると摩擦や累積疲労により故障したり部品が破損し易いという問題があった。
【0013】
また、振子式検出器を回転自在または回動自在に配設しているため、振子側の接点部と基板側の接点部(またはリードスイッチ)をリード線で直接接続することができず(回動によってリード線が断線するおそれがあるため)、このため摺動接点を採用する必要があった。しかしながら、摺動接点は、構造が複雑化してコストアップの大きな要因となるばかりか、摺動摩擦によって接点部が摩耗したり、異物が付着したりすると、導通不良を起こし易いという問題があった。
【0014】
また、振子式検出器をケース内に回転または回動自在に配設すると、腰部装着型の歩数計に比べて大型化して厚さが厚くなるため、薄型小型化に大きな制約があった。
【0015】
さらに、振子と重りをバランスさせて振子式検出器を常に測定可能な初期位置状態に自動復帰させる構造を採用しているものの、構造上規定以上の衝撃が加わると、振子と重りのバランスが崩れて振子が正常に動作せず計測誤差の原因になるなどの問題があった。
【0016】
このような問題は、腰に装着される従来タイプの歩数計と異なり、腕に装着しているため、腕を振る通常歩行、腕を振らない歩行、速歩、ジョギング、階段の上り下り等に対応し得るように振子式検出器をケース内に回転自在または回動自在に組み込んでいることに起因するものである。
【0017】
そこで、本発明者は腕時計型の歩数計であるにも拘わらず、腰装着型と同様に振子式検出器をケース内に固定した状態で各種実験を行ったところ、振子式検出器のケース内への組込み角度と測定精度との間に相関があり、時計の文字板における6時と12時とを結ぶ仮想線に対して振子がある角度だけ傾むくように振子式検出器を時計用ケース内に固定配置すると、腰装着タイプの歩数計と同様に歩行時の歩数を確実に計測することができることを見出した。
【0018】
時計の文字板における6時と12時とを結ぶ仮想線に対する振子の最適傾斜角度は15°前後であるが、老若男女などによる個人差があるため8°〜25°程度の角度範囲内で調整すれば、所期の測定精度が得られることが判った。傾斜角度が8°以下になると振子が小さな重力加速度でも動作するようになるためチャタリング現象が起き易くなり好ましくない。25°以上になると大きな衝撃加速度を必要とし、検出感度が低下するため好ましくない。なお、左腕に装着した歩数計の場合、振子は、回動支点が6時側、振子本体(回動端)が12時側に位置するように組み込まれる。
【0019】
本発明は上記した従来の問題を解決するために、幾多の実験による試行錯誤の結果見出したものであり、その目的とするところは、部品点数が少なく、構造の簡素化、薄型小型化を可能にするとともに、一軸方式にも拘わらず歩行時の歩数を正確に計測することができる腕時計型歩数計を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、振子の振動回数を検出する振子式検出器と、この振子式検出器を収納するバンド付きケースと、少なくとも歩数と時刻をデジタル表示する表示手段とを備え、前記振子は、歩行時の歩数測定可能な初期位置状態において、回動支点と振子本体を結ぶ仮想線が時計における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線に対して8〜25°の角度をもって、かつ前記回動支点が6時側で振子本体が12時側に位置するように傾斜しているものである。
【0021】
請求項1記載の発明においては、振子が時計の文字板における6時と12時とを結ぶ仮想線に対して8〜25°程度傾斜しているので、腕をごく自然に下げて起立した状態において、前記仮想線が略水平に近くなり、振子を測定可能な初期位置状態に保持する。したがって、歩行時(ゆっくり歩行、普通歩行、速歩、階段の上り下りなど)の歩数を正確に測定することができる。
【0022】
請求項2記載の発明は上記請求項1記載の発明において、前記振子式検出器を前記バンド付きケースの外部から前記角度8〜25°の範囲内で角度調整可能に構成したものである。
【0023】
請求項2記載の発明においては、振子の傾斜角度を8〜25°の角度範囲内で調整すると、老若男女差などによる測定誤差を小さくすることができる。傾斜角度が8°以下になると振子が小さな重力加速度でも動作するようになるためチャタリング現象が起き易くなり、好ましくない。25°以上になると大きな衝撃加速度を必要とし、検出感度が低下するため好ましくない。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る腕時計型歩数計の一実施の形態を示す正面図、図2は腕を略垂直に下げた状態における振子の初期位置状態を示す図、図3は同歩数計の断面図である。
【0025】
これらの図において、全体を符号1で示す腕時計型歩数計は、歩行時の歩数とそのときの消費カロリーの計測と時刻を表示することができ、一般の腕時計と同様に腕(通常左腕手首)に装着されて使用される。このため、外観形状が腕時計の胴(ケース)と略同じ形状の腕時計式バンド付きケース2を備えている。
【0026】
前記ケース2は、前面中央に形成された円形の開口部4を有し、この開口部4を透明なプラスチック板5によって気密に閉塞している。プラスチック板5はケース2の前面に超音波溶着等によって固着されている。また、ケース2の前面側の外周面には、リング6が嵌合され、超音波溶着等によって固着されている。さらに、ケース2の上下面にはバンド7の取付部8がそれぞれ一体に延設され、表面側にはボタン式のモード切替手段11Aと設定手段11Bが組み込まれ、裏面側開口部には裏蓋12がシール部材13を介して取付けられている。
【0027】
モード切替手段11Aは、歩数計1の使用モードを切り替えるためのものである。使用モードは、▲1▼歩行モード、▲2▼時計モードの2種類であるが、これ以外のモードとして例えば消費カロリーモードを組込むことも可能である。歩行モードは歩行時の歩数を表示し、時計モードは時刻を表示する。設定手段11Bは、歩数および歩幅から歩行距離を算出して表示する。また、時計モードにおいて時刻の修正を行う。
【0028】
このようなケース2の内部には、振子式検出器14、表示手段としての液晶表示装置(以下、LCDという)15、配線板16、電源としてのリチウム電池17等が組み込まれている。
【0029】
前記振子式検出器14は、基板20と、この基板20の表面側に配設された加速度センサを構成する振子21等を備え、前記ケース2内に角度調整可能に組み込まれている。
【0030】
前記基板20は、図2に示すように円板状に形成されて外周の一部に角度調整用のノブ20Aが一体に突設されている。前記ノブ20Aは前記ケース2の左側面に形成した周方向に長い長溝部23を通って外部に突出しており、このノブ20Aを指で長溝部23の長手方向に移動させて基板20を回動させると、前記振子式検出器14のケース2内への組込み角度が調整される。振子式検出器14の最大調整角度は、25°程度である。なお、振子式検出器14の角度調整機構としてはノブ20Aに限らず、例えば基板20の外周に歯を形成し、これにピニオンを噛合させ、ピニオンの軸をケース2の外部に突出させ、その突出端につまみを設けたものであってもよい。
【0031】
前記振子21は左右方向に長い板状のアーム部21Aと、このアーム部21Aの基端部に設けられた軸孔31を有する筒状の軸受部21Bと、アーム部21Aの回動端側に設けられた振子本体21Cとからなり、前記軸受部21Bが軸32によって上下方向に回動自在に軸支されている。前記軸32は、前記基板20の外周寄りに垂直に突設されている。
【0032】
前記振子21の振子本体21Cには、マグネット33と重り34が組み込まれている。マグネット33と重り34は振子21の動作方向(上下方向)に重なり合うように、かつマグネット33が重り34の下側に位置するように積層されて配設されている。また、マグネット33は、着磁方向が上下方向で、例えば上面側がN極に、下面側がS極に着磁されている。重り34は、真鍮等の非磁性材によって形成されている。
【0033】
このような構造からなる振子21は、線ばね40によって重力に抗して上方に付勢されることにより、通常前記振子本体21Cの先端部上面が上限ストッパ38Aに当接して測定可能な初期位置状態に保持されており、重力方向に一定角度回動すると下限ストッパ38Bに当接してそれ以上の回動が阻止されるように構成されている。振子21の最大動作角αは、リードスイッチ方式の場合、14°.30’程度である。
【0034】
前記線ばね40は、細いばね用鋼材等によって円弧状に湾曲して形成されることにより拡径方向の弾性力を有し、一端が前記振子本体21Cの上面に突設したばね取付部43の係止孔44に係止され、他端が前記基板20に取付けたばね取付部材46の係止孔47に係止されている。ばね取付部材46は振子21より下方に位置している。
【0035】
前記基板20には、リードスイッチ48が前記振子21のマグネット33に対応して配設されている。このリードスイッチ48は、前記振子21の最下点位置より僅かに下方に位置して配設されており、振子21が最大動作角(α)回動して振子本体21Cが下限ストッパ38Bに当接すると、ガラス管内に封入された互いに近して対向する2つの接点片(図示せず)がマグネット33の磁界によって接触することによりONとなるように構成されている。したがって、ONしたときのパルス信号を計測すると、振子21の振動回数、言い換えれば歩数を計測することができる。
【0036】
このような構造からなる振子式検出器14は、図2に示すように振子21の回動支点O(図2)と振子本体21Cの重心位置Gとを結ぶ仮想線LAが、歩行時の歩数測定可能な初期位置状態において、時計(アナログ時計)における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線LBに対して角度θをもって傾斜するようにケース2内に組込まれることにより、振子21を測定可能な初期位置状態に保持している。この場合、左腕に装着される歩数計1においては、回動支点Oが時計における文字板の6時側で、振子本体21Cが12時側に位置している。また、初期位置状態において、回動支点Oは重心位置Gより下方に位置している。
【0037】
振子21の最適傾斜角度θは8°前後であるが、老若男女差などによる測定誤差を考慮してθ=8〜25°程度の角度範囲までは許容される。最適傾斜角度は15°程度であり、傾斜角度θが8°以下になると、振子21が水平な状態に近くなるため小さな重力加速度でも動作し、チャタリング現象が生じるため好ましくない。25°以上になると振子21を動作させるのに大きな重力加速度を必要とするため、検出感度が低くなり好ましくない。本実施の形態ではθ=24°11’としている。この初期位置状態において、基板20のノブ20Aは3時と9時を結ぶ仮想線LC上に位置している。前記長溝部23と前記ノブ20Aとの間には摩擦板50が介在されており、振動等によっては基板20が容易に回転しないようにしている。
【0038】
図1において、前記LCD15は、第1〜第3の表示部60A〜60Cからなる表示部60を有し、前記ケース2の前面側開口部4の内側に固定され、前記配線板16に図示を省略したゼブラコネクタを介して電気的に接続されている。上段の第1の表示部60Aは歩行時の歩数を表示し、中段の第2の表示部60Bは時刻を表示し、下段の第3の表示部60Cは使用日数を表示する。これらの表示は、いずれも7個からなる日の字形のセグメントによって行われる。中段の第2の表示部60Bは、第1、第3の表示部60A,60Cに比べて使用頻度が高いため、大きなセグメントで構成されている。
【0039】
前記配線板16は、前記LCD15の裏側に位置して前記ケース2内に止めねじ61によって固定されており、マイクロコンピュータが搭載されるとともに、歩数計測に必要な演算処理回路が形成されている。また、電池17の消耗等による計測したデータの消去を防止するために図示を省略したメモリ(E2 PROM)またはスーパーコンデンサも実装されている。
【0040】
前記リチウム電池17は、前記基板20の裏面側に形成した凹陥部62内に着脱可能に嵌合されて配設されており、前記配線板16がリード線63によって電気的に接続されている。このリード線63は、基板20の回動時の断線を防止するために余長部を有していることが望ましい。
【0041】
このような構造からなる歩数計1は、腕時計と同様にバンド7によって使用者の腕(通常左腕手首)に装着されて使用される。腕を真下に自然に下げた状態においては、図2に示すようにアナログ時計の表示板の3時と9時の位置が垂直方向で3時の位置が略鉛直下方を指向し、6時と12時が略水平方向を指向し、振子14が線ばね40によって重力に抗して上方に押し上げられ、振子本体21Cが上限ストッパ38Aに圧接されることにより、歩数計測可能な初期位置状態に保持されている。この状態において、6時と12時を結ぶ仮想線LBは、水平ではなく6時側が12時より若干高くなるように小角度傾いている。これは、人が腕を下げてごく自然な状態で起立しているとき、肘の関節が前方に若干折れ曲がることによるものである。
【0042】
歩数計1を左腕に装着した状態で使用者が腕の付け根を支点として両腕を進行方向(前後)に一定角度(例えば、45°)交互に振って歩行すると、腕の振り方向が変わる一瞬、腕の運動が停止し、このとき衝撃力が生じて振子21を振動させる。これにより、振子21は一歩進む毎に1回動作してマグネット33をリードスイッチ48に接近させ、その磁界によってリードスイッチ48をONにする。リードスイッチ48がONするとパルス信号を発生して配線板16の演算処理回路に入力され、このパルス信号を振子21の振動回数「1」、言い換えれば歩数「1」として計測し、LCD15に表示する。
【0043】
歩行時に靴が地面に接地すると、その衝撃が体を介して腕に伝達されるため、このときの衝撃加速度によっても振子21は動作する。すなわち、振子21は、地面に靴が接地したときの衝撃加速度と、腕の振りによる衝撃加速度の双方によって動作するが、通常の腕振り歩行時の衝撃加速度は、腕の振りによる衝撃加速度の方が大きいため、腕の往復運動によって振子21を動作させる。また、地面に靴が接地したときの衝撃加速度と、腕の振りによる衝撃加速度は通常略同期しているため、振子21を1回しか動作させないが、同期していない場合はこれらの衝撃加速度によって振子21を短時間に続けて2回動作させ、リードスイッチ48を続けて2回ONさせ2つのパルス信号を発生させるが、その間隔が一定時間以内であれば、演算処理回路が1回としてカウントする。したがって、正確に歩数を計測することができる。
【0044】
次に、腕を振らないで歩行するときは、腕からの衝撃加速度が殆ど零で、靴が地面に接地したときの衝撃加速度が体を介して腕に伝達されることにより、振子21を動作させる。したがって、このときも正確に動作し歩数を正確に計測することができる。
【0045】
階段を上がり下りする場合も従来の腰装着型歩数計に比べて歩数を確実に計測することができる。すなわち、腰装着の場合は階段を上がるとき、足からの衝撃加速度が閾値より低い場合があり、正確な歩数計測ができないことがあるが、腕に装着していると腕を若干振って上がるため、足からの加速度でなく腕からの加速度で振子が動作し、歩数を正確に計測することができる。階段を下りるときは、腰部、手首部に伝わる衝撃加速度が平地歩行以上の加速度値となるため、正確に歩数を計測することができる。
【0046】
図4は本発明の他の実施の形態を示す振子式検出器の測定可能な初期位置状態の正面図、図5は配線板の平面図である。本実施の形態はダイレクト接点方式を採用したものである。なお、上記した実施の形態と同一構成部材のものについては同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
【0047】
これらの図において、振子式検出器70は、基板20と、この基板20の表面に配設された振子71と、振子71に復帰方向の回動習性を付与する線ばね40と、基板20に配設された配線板72等で構成されている。
【0048】
前記振子71は、板状のアーム部71Aと、このアーム部71Aの基端部に設けられた軸受部71Bと、アーム部71Aの回動端側に設けられた振子本体71Cとからなり、軸受部71Bが軸32によって回動自在に軸支されている。なお、振子71の最大動作角αは14°程度である。
【0049】
前記振子本体21Cは、前面側が開放する円筒状に形成されることにより、全面中央に円形の凹陥部74を有し、この凹陥部74には重り34が嵌合されている。
【0050】
前記振子本体71Cの外周面にはリング75が嵌着されている。リング75は、導電ゴム等の導電性弾性材料によって外径が10.8mmφ、内径が9.2mmφ、幅が1.4mm程度のリング状に形成され、外周面には突起状の接触部75Aと回転防止部75Bが一体に突設されている。接触部75Aは、リング75の外周面下部に設けられており、後述する接片85と互いに接離する接点部(ダイレクト接点)を形成している。接触部75Aの突出寸法は0.8mm、周方向の長さは1.7mm程度で、前記接片85に接触する接触面78が平坦面に形成されている。
【0051】
前記回転防止部75Bは、前記接触部75Aから周方向に90°程度変位した位置に設けられている。このようなリング75は、径方向外方への弾性変形によって振子本体21Cの外周に接触部75Aが下方に位置するように嵌着され、回転防止部75Bが前記アーム部71Aに設けた凹部79に嵌合することにより回転が阻止されている。
【0052】
前記線ばね40は、略円弧状に湾曲しており、上端側が前記振子本体21Cの上面に突設したばね取付部80の係止孔81に係止され、下端側がばね取付部材46の係止孔47に係止されている。
【0053】
前記配線板72は、前記ばね取付部材46の上面に前記振子本体71Cと対向するように配設されている。この配線板72の表面で前記振子本体71Cが下方へ回動したとき前記リング75の接触部75Aが接触する部位には、前記接片85が周知の印刷配線技術によって形成され、リード線によって配線板16(図2参照)の信号処理回路に電気的に接続されている。なお、配線板72は、振子71の振動時に接触部75Aが表面に当接することで下限ストッパ38B(図2参照)を兼用している。このとき、接触部75Aは、前記接片85の後述するプラス側接片86とマイナス側接片87を導通させる。
【0054】
図5において、前記接片85は、それぞれ表面が金めっきされた銅箔等からなるプラス側接片86とマイナス側接片87とで構成されている。また、プラス側接片86は、櫛歯状に形成されることにより細長い3つの接点片86a〜86cを有している。同じくマイナス側接片87も櫛歯状に形成されることにより細長い4つの接点片87a〜87dを有し、前記プラス側接片86の接点片86a〜86cと交互に隣り合うように非接触状態で噛み合わされて配列されている。接点片86a〜86c、接点片87a〜87dの幅および隣り合う接点片どうしの間隔は、0.2mm程度とされる。接点片86a〜86cと接点片87a〜87dの長手方向において噛み合う部分の長さXは、2mm程度とされる。
【0055】
ここで、接触部75Aの接触面78の長さ(リング75の周方向の長さ)Lを長くすると、プラス側接片86とマイナス側接片87の接触箇所が複数箇所に増加し、歩数計測の信頼性をより一層高めることができる。すなわち、接触箇所が多くなると、いずれか1つの接触箇所が金属酸化物や塵埃等の付着によって接触不良を起こしても、全ての接触箇所が接触不良を起こすまでは計測可能であるため、歩数計測の信頼性は向上する。
【0056】
このような構造からなる振子式検出器70は、上記した実施の形態と略同様にケース内に組み込まれる。すなわち、振子71の回動支点Oと振子本体71Cの略重心位置Gとを結ぶ仮想線LAが、歩行時の歩数測定可能な初期位置状態において、時計(アナログ時計)における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線LBに対して角度θをもって傾斜するようにケース2内に組込まれる。この場合、左腕に装着される歩数計1においては、回動支点Oが時計における文字板の6時側で、振子本体21Cが12時側に位置している。振子71の最適傾斜角度θは8°前後であるが、老若男女差などによる測定誤差を考慮してθ=8〜25°程度の角度範囲までは許容される。最適傾斜角度は15°程度であり、傾斜角度θが8°以下になると、振子21が水平な状態に近くなるため小さな重力加速度でも動作し、チャタリング現象が生じるため好ましくない。25°以上になると振子21を動作させるのに大きな重力加速度を必要とするため、検出感度が低下して好ましくない。
【0057】
このような構造からなる振子式検出器70を備えた歩数計を腕に装着して歩行すると、そのときの衝撃加速度によって振子71が振動する。このため、振子71は一歩進む毎に1回動作して接触部75Aを接片85に接触させ、これらを電気的に導通させる。接触部75Aと接片85が互いに接触して電気的に導通すると、パルス状の信号が発生して配線板の演算処理回路に入力され、その信号を振子71の振動回数「1」として計測し、LCDに表示する。したがって、このような構造においても上記した実施の形態と同様に歩数を正確に計測することができることは明らかであろう。
【0058】
【実施例】
図1〜図3に示した歩数計1を用いてゆっくり歩行、普通歩行、速歩、ジョギングおよび階段の上り下り時の歩数測定を行った結果を表1に示す。測定は、各測定項目毎に時計における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線LBに対して振子21の傾斜角度θを8°,15°,25°,35°となるように基板20を回動させて行った。また、測定は、歩数計を左腕手首に装着した状態で実歩数1000歩で行い、その実測定値を%で示している。傾斜角度θ=8°における初期位置状態は、図2に示す状態である。ゆっくり歩行は、70歩/分と80歩/分の速さで測定を行なった。普通歩行は同じく90歩/分と100歩/分の速さで測定を行なった。速歩は120歩/分と150歩/分の速さで測定を行なった。ジョギングは腕を略45°に折り曲げ180歩/分の速さで測定を行った。階段の上り下りは、手を振って昇り降りしたときと振らないで上り下りしたとき測定値を平均した値である。なお、図2において、O1 ,O2 ,O3 は基板20を仮想線LBに対して15°,25°,35°それぞれ回動させたときの振子21の回転中心の位置を示すものである。
【0059】
【表1】
【0060】
表1から明らかなように、振子21の傾斜角度θが8°〜25°の範囲内であれば実用上何ら支障がなく、特にθ=15°に設定すると従来の腰部装着型歩数計と略同程度以上の測定精度が得られることが実証された。
【0061】
また、35°傾斜させた場合は、ジョギング時の歩数測定にも十分に使用できることが判明した。
【0062】
なお、歩数検出手段として図1に示した実施の形態では、マグネット33とリードスイッチ48を用い、図4に示した実施の形態では接触部75Aと接片85とを用いたが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、圧電素子を用い、この圧電素子を接触部75Aが叩いたときに圧電素子に発生するパルス状の電圧を歩数として計数するようにしてもよい。その場合は、電力消費が軽減され、リチウム電池17の長寿命化を図ることができ、またリング75を絶縁材料で形成することができる利点がある。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る腕時計型歩数計によれば、振子の回動支点と振子本体を結ぶ仮想線が時計における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線に対して8〜25°の角度をもって傾斜するように、振子式検出器をケース内に固定したので、歩行時に振子を測定可能な初期位置状態に保持することができ、腰部に装着して使用する場合と同様に歩数を正確に計測することができる。したがって、従来の腰部装着型歩数計に用いている振子式検出器の基板を回転板に変更するだけで、そのまま使用することができる。また、腕時計式であるため、時刻、歩数の確認が容易で、紛失したりすることが少なく、利便性に優れた歩数計を提供することができる。
さらに、振子式検出器をケース内に固定しているので、振子式検出器をケース内に回転自在または回動自在に配設した従来の2軸式歩数計と異なり電気的な摺動部分を設ける必要がなく、構造が簡単で故障、接触不良等が少なく、長寿命化、薄型小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る腕時計型歩数計の一実施の形態を示す正面図である。
【図2】腕を略垂直に下げた状態における振子の初期位置状態を示す図である。
【図3】同歩数計の断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す振子式検出器の測定可能な初期位置状態の正面図である。
【図5】配線板の平面図である。
【符号の説明】
1…腕時計型歩数計、2…バンド付きケース、14…振子式検出器、15…液晶表示装置、16…配線板、20…基板、21…振子、21C…振子本体、40…線ばね、33…マグネット、34…重り、48…リードスイッチ、75A…接点部、85…接片。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wristwatch-type pedometer used by being worn on an arm.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a pedometer for measuring the number of steps during walking (running) by mechanical vibration of a pendulum is most commonly used as a uniaxial type which is used by being attached to a waist, and a pendulum type detector including a pendulum is used as a case. The pendulum is held in an initial position that can be measured by returning the pendulum upward against the gravity by a spring (see, for example,
[0003]
The optimal initial position of the pendulum is such that the imaginary line connecting the pivot point of the pendulum and the pendulum body is arranged at a required angle (about 7 to 10 °) with respect to the horizontal line, and the operating angle of the pendulum is directly contacted. The angle is set to about 14 ° when the (contact between contacts) method is adopted, and to about 14 ° 30 ′ when the non-contact switch (magnet and reed switch) method is adopted. In this case, if the angle of inclination of the pendulum with respect to the horizontal line in the initial position state is small, the pendulum vibrates in response to even a slight gravitational acceleration, so that a stable operation cannot be obtained. Is referred to as a chattering phenomenon), and the measurement accuracy decreases. Conversely, when the inclination angle is increased, a large gravitational acceleration is required, and the detection sensitivity is reduced.
[0004]
However, since the pedometer mounted on the waist is usually used by being attached to a slacks or a belt of a skirt, the pedometer is inclined more than a predetermined angle (15 to 20 °) in the front-back or left-right direction during exercise. Thus, there is a problem that the pendulum does not vibrate normally and the measurement error increases, and in the worst case, the pedometer itself falls off and is lost. Also, in the case of a pedometer incorporating a clock (usually a liquid crystal digital clock), there is a problem that it is difficult to check the time because the distance from the eyes to the pedometer is too large.
[0005]
On the other hand, the present applicant has found that when worn on the arm, the acceleration during normal walking is 3 to 5 times or more larger than when worn on the waist, and the joints of the arms also receive the impact from the ground independently. It has been found that measurement is possible even when the arm is not shaken as well as when the arm is shaken. Then, based on this knowledge, the present applicant incorporates the pendulum-type detector into the case in a rotatable (or rotatable) manner, and automatically returns the pendulum-type detector to the initial position state where the number of steps can be measured by weight. A wristwatch-type pedometer of a two-axis type was proposed (see, for example, Patent Document 4).
[0006]
According to such a wristwatch-type pedometer, even if the pedometer is tilted in the left-right direction or turned upside down, the weight automatically returns the pendulum-type detector to a measurable posture. Not limited to the belt of the skirt, it can be used while worn on the arm or in a pocket, bag, handbag, or the like.
[0007]
Further, the applicant has a pendulum-type detector that measures the number of steps, and a rotation sensor that detects a body motion of each part of the body independently of walking, for example, legs, upper body, arms, etc., wherein the pendulum-type detector Are rotatably housed in a case with a band, and the rotation sensor is disposed at equal intervals around a pendulum detector in the case, and the pendulum corresponding to these reed switches is provided. There has been proposed a wristwatch-type momentum meter constituted by one magnet arranged in a type detector (Patent Document 5).
[0008]
In such a momentum meter, not only the number of steps during walking or jogging by the pendulum type detector but also the body motion can be measured by the rotation sensor irrespective of walking or jogging. That is, when the pendulum-type detector rotates around the axis or rotates by a certain angle or more, the rotation sensor turns on the reed switch by turning the reed switch on and turns the reed switch to the ON position. To detect. The number of rotations is proportional to the number of physical movements, and the rotation angle is proportional to the magnitude of the physical movements. Therefore, the number of exercises and the amount of exercise of each part of the body can be detected even during non-walking.
[0009]
Further, as an improved type of
[0010]
In such a wristwatch-type pedometer, since the rotation of the rotating body is limited to a certain angle range by the impact applying means, it is generated by the impact acceleration generated when the shoe touches the ground and the swing of the arm. The pendulum is operated at the impact acceleration that changes. In this case, if the timing of the impact acceleration from the foot is different from the timing of the impact acceleration from the arm, the pendulum operates twice and counts the number of steps “2”. Since only "1" is counted, the number of steps during walking or jogging can be reliably measured as in the inventions described in
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-59-109987
[Patent Document 2]
JP-A-59-202016
[Patent Document 3]
JP-A-2-50615
[Patent Document 4]
JP 2001-133284 A
[Patent Document 5]
JP-A-2002-56372
[Patent Document 6]
Japanese Patent Application No. 2001-16247
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional wristwatch-type pedometer or exercise meter described in
[0013]
In addition, since the pendulum-type detector is rotatably or rotatably disposed, the contact portion on the pendulum side and the contact portion (or reed switch) on the board side cannot be directly connected by a lead wire. (Because there is a risk that the lead wire may be broken due to movement), it was necessary to employ a sliding contact. However, the sliding contact not only has a problem that the structure becomes complicated and causes a large increase in cost, but also a continuity failure is apt to occur when the contact portion is worn out or foreign matter is attached due to sliding friction.
[0014]
Further, when the pendulum type detector is rotatably or rotatably disposed in the case, it becomes larger and thicker than the waist-mounted pedometer, and thus there is a great restriction on the reduction in thickness and size.
[0015]
In addition, the pendulum and weight are balanced to automatically return the pendulum detector to the initial position that can always be measured.However, if a shock exceeding the specified structure is applied, the balance between the pendulum and the weight will be lost. There is a problem that the pendulum does not operate normally and causes a measurement error.
[0016]
Unlike conventional pedometers worn on the waist, such problems are compatible with normal walking with arms swinging, walking without swinging arms, walking fast, jogging, climbing up and down stairs, etc. This is because the pendulum-type detector is rotatably or rotatably incorporated in the case so as to be able to do so.
[0017]
Thus, the inventor performed various experiments with the pendulum-type detector fixed in the case as in the case of the waist-mounted type, despite the fact that the wristwatch-type pedometer was used. There is a correlation between the built-in angle of the pendulum and the measurement accuracy, and the pendulum-type detector is tilted by a certain angle with respect to an imaginary line connecting 6 o'clock and 12 o'clock on the dial of the watch so that the pendulum-type detector is tilted by a certain angle It has been found that when fixedly arranged inside, the number of steps during walking can be reliably measured as in the case of a waist-mounted pedometer.
[0018]
The optimum tilt angle of the pendulum with respect to the imaginary line connecting 6 o'clock and 12 o'clock on the dial of the watch is around 15 °, but it is adjusted within the angle range of 8 ° to 25 ° due to individual differences between young and old. It was found that the desired measurement accuracy could be obtained. If the inclination angle is 8 ° or less, the pendulum operates even with a small gravitational acceleration, and the chattering phenomenon easily occurs, which is not preferable. When the angle is 25 ° or more, a large impact acceleration is required, and the detection sensitivity is undesirably reduced. In the case of a pedometer mounted on the left arm, the pendulum is incorporated so that the pivot point is at 6 o'clock and the pendulum body (rotating end) is at 12 o'clock.
[0019]
The present invention has been found through a number of experiments and trials and errors in order to solve the above-mentioned conventional problems. The object of the present invention is to reduce the number of parts, simplify the structure, and reduce the size and thickness. Another object of the present invention is to provide a wristwatch-type pedometer capable of accurately measuring the number of steps when walking in spite of the uniaxial method.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a pendulum type detector for detecting the number of vibrations of a pendulum, a case with a band for accommodating the pendulum type detector, and a display for digitally displaying at least the number of steps and time. Means, wherein in the initial position state where the number of steps during walking can be measured, the imaginary line connecting the rotation fulcrum and the pendulum main body is shifted by 8 with respect to the imaginary line connecting 6:00 and 12:00 of the dial of the timepiece. It is inclined at an angle of about 25 ° so that the pivot point is at 6 o'clock and the pendulum body is at 12 o'clock.
[0021]
According to the first aspect of the present invention, the pendulum is inclined by about 8 to 25 degrees with respect to an imaginary line connecting 6 o'clock and 12 o'clock on the dial of the timepiece, so that the arm is naturally lowered and stands up. In the above, the imaginary line becomes substantially horizontal, and the pendulum is held at an initial position that can be measured. Therefore, the number of steps during walking (slow walking, normal walking, fast walking, going up and down stairs, etc.) can be accurately measured.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pendulum-type detector is configured to be adjustable in angle within the range of 8 to 25 degrees from outside the case with the band.
[0023]
According to the second aspect of the present invention, when the inclination angle of the pendulum is adjusted within an angle range of 8 to 25 °, a measurement error due to a difference in gender between young and old can be reduced. If the inclination angle is less than 8 °, the pendulum operates even with a small gravitational acceleration, so that the chattering phenomenon easily occurs, which is not preferable. When the angle is 25 ° or more, a large impact acceleration is required, and the detection sensitivity is undesirably reduced.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a wristwatch-type pedometer according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an initial position state of a pendulum in a state where an arm is lowered substantially vertically, and FIG. FIG.
[0025]
In these figures, a wristwatch-type pedometer indicated generally by
[0026]
The
[0027]
The mode switching means 11A switches the use mode of the
[0028]
Inside the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
A
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
A
[0036]
As shown in FIG. 2, the
[0037]
The optimum tilt angle θ of the
[0038]
In FIG. 1, the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
When the user walks with the
[0043]
When the shoe touches the ground during walking, the impact is transmitted to the arm through the body, and the
[0044]
Next, when walking without swinging the arm, the impact acceleration from the arm is almost zero, and the impact acceleration when the shoe is in contact with the ground is transmitted to the arm through the body, thereby operating the
[0045]
Even when going up and down stairs, the number of steps can be reliably measured as compared with a conventional waist-mounted pedometer. In other words, when climbing the stairs in the case of wearing the waist, the impact acceleration from the feet may be lower than the threshold, and accurate measurement of the number of steps may not be possible. The pendulum operates with acceleration from the arm instead of acceleration from the foot, and the number of steps can be accurately measured. When descending the stairs, the impact acceleration transmitted to the waist and the wrist becomes an acceleration value equal to or higher than walking on flat ground, so that the number of steps can be accurately measured.
[0046]
FIG. 4 is a front view showing a measurable initial position of a pendulum type detector according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of a wiring board. This embodiment employs a direct contact system. The same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0047]
In these figures, a pendulum-
[0048]
The
[0049]
The pendulum main body 21C is formed in a cylindrical shape whose front side is open, and has a circular
[0050]
A
[0051]
The rotation preventing portion 75B is provided at a position displaced by about 90 ° in the circumferential direction from the
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
In FIG. 5, the
[0055]
Here, when the length L of the
[0056]
The
[0057]
When a pedometer provided with the
[0058]
【Example】
Table 1 shows the results of measurement of the number of steps when slowly walking, walking normally, walking fast, jogging, and going up and down stairs using the
[0059]
[Table 1]
[0060]
As is clear from Table 1, if the inclination angle θ of the
[0061]
In addition, it was found that when the inclination was 35 °, it could be used sufficiently for measuring the number of steps during jogging.
[0062]
In the embodiment shown in FIG. 1, the
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the wristwatch-type pedometer according to the present invention, the virtual line connecting the pivot point of the pendulum and the pendulum body is 8 to 25 with respect to the virtual line connecting the 6 o'clock and 12 o'clock of the dial of the timepiece. The pendulum-type detector is fixed in the case so that it can be tilted at an angle of °, so that the pendulum can be held in the initial position that can be measured when walking, and the number of steps is the same as when using it mounted on the waist Can be measured accurately. Therefore, it is possible to use the pendulum-type detector used in the conventional waist-mounted pedometer simply by changing the substrate to a rotating plate. In addition, since the watch is of a wristwatch type, it is easy to check the time and the number of steps, the number of steps is small, and a pedometer excellent in convenience can be provided.
Furthermore, since the pendulum-type detector is fixed in the case, unlike the conventional two-axis pedometer in which the pendulum-type detector is rotatably or rotatably arranged in the case, an electric sliding portion is provided. There is no need to provide them, the structure is simple, there are few failures, poor contact, and the like, and a long life and a thin and small size can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a wristwatch-type pedometer according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an initial position state of a pendulum in a state where an arm is lowered substantially vertically.
FIG. 3 is a sectional view of the pedometer.
FIG. 4 is a front view of a pendulum-type detector according to another embodiment of the present invention in an initial measurable position state.
FIG. 5 is a plan view of the wiring board.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記振子は、歩行時の歩数測定可能な初期位置状態において、回動支点と振子本体を結ぶ仮想線が時計における文字板の6時と12時を結ぶ仮想線に対して8〜25°の角度をもって、かつ前記回動支点が6時側で振子本体が12時側に位置するように傾斜していることを特徴する腕時計型歩数計。A pendulum-type detector for detecting the number of vibrations of the pendulum, a case with a band for housing the pendulum-type detector, and display means for digitally displaying at least the number of steps and time,
In the initial position state where the number of steps can be measured during walking, the pendulum has an angle of 8 to 25 ° with respect to a virtual line connecting the turning fulcrum and the pendulum main body with 6 o'clock and 12 o'clock of the dial of the timepiece. A wristwatch-type pedometer, wherein the pivot point is inclined so that the pivot point is at 6 o'clock and the pendulum body is at 12 o'clock.
前記振子式検出器を前記バンド付きケースの外部から前記角度8〜25°の範囲内で角度調整可能に構成したことを特徴とする腕時計型歩数計。The wristwatch-type pedometer according to claim 1,
A wristwatch-type pedometer, wherein the pendulum-type detector is configured to be adjustable in angle within the range of the angle of 8 to 25 degrees from outside the case with the band.
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