JP2008000199A - Motion sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物の動作状態の変化を検知するモーションセンサに関するものである。 The present invention relates to a motion sensor that detects a change in the operating state of an object.
近年、健康管理に対する意識が高まっており、運動時や日常生活において歩数計が利用される機会が増加している。また、その際、運動効果を好適に獲得するために所定の脈拍状態を維持すべく脈拍計が用いられることもある。 In recent years, awareness of health management has increased, and opportunities for using pedometers during exercise and daily life have increased. At that time, a pulsometer may be used to maintain a predetermined pulse state in order to suitably acquire the exercise effect.
歩数計の構成に不可欠な主要センサ部は、慣性センサに分類されるものである。これまで、慣性センサとしては、構成がより簡易な1軸慣性センサや、複雑な動作に対応可能な3軸慣性センサ(特許文献1参照)が存在している。 The main sensor part indispensable for the construction of the pedometer is classified as an inertial sensor. To date, there are uniaxial inertial sensors with a simpler configuration and triaxial inertial sensors that can handle complex operations (see Patent Document 1).
一方、脈拍計としては、光学的情報を利用したもの(特許文献2参照)や、圧電方式を用いたもの(特許文献3参照)が存在している。
上述したようにこれまでは、歩数計と脈拍計とを一緒に使用したい場合、単に、それぞれ別個に歩数計及び脈拍計を携行せざるを得なかった。また、既存の構造の歩数計と脈拍計とを単純に結合した構成では、携行に不向きな大型化や、複雑構造に伴う高コスト化が避けられない。よって、一つのセンサで慣性状態と、接触による振動数とが計測できれば、低コストであって携行に適した小型化された計測手段が実現でき好適である。 As described above, in the past, when a pedometer and a pulse meter were to be used together, the pedometer and the pulse meter had to be carried separately. In addition, in a configuration in which a pedometer and a pulse meter having an existing structure are simply combined, an increase in size unsuitable for carrying and an increase in cost associated with a complicated structure cannot be avoided. Therefore, if the inertial state and the vibration frequency due to contact can be measured with one sensor, it is possible to realize a downsized measuring means suitable for carrying at low cost.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性状態と接触による振動数とを検出することができるモーションセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a motion sensor that can detect an inertial state and a vibration frequency due to contact with a simple configuration that is suitable for downsizing. .
上述した課題を解決するため、本発明に係るモーションセンサは、磁場感応可能に設けられた磁場発生部材及び磁気感応素子と、少なくともこれら磁場発生部材及び磁気感応素子を格納すると共にそれらの一方が一体的に静止固定されるケースと、前記磁場発生部材及び磁気感応素子の他方を、前記静止固定された一方に対して位置変更可能に支持する可撓性支持部と、前記ケースを貫通し、選択的に前記可撓性支持部に振動を伝達する伝達ピンとを備える。 In order to solve the above-described problems, a motion sensor according to the present invention stores a magnetic field generating member and a magnetic sensitive element provided so as to be sensitive to a magnetic field, and stores at least the magnetic field generating member and the magnetic sensitive element, and one of them is integrated. A case that is stationary and fixed, a flexible support that supports the other of the magnetic field generating member and the magnetic sensing element so that the position of the member can be changed relative to the one that is stationary and fixed, and the case penetrating and selecting And a transmission pin for transmitting vibration to the flexible support portion.
好適には、前記伝達ピンには、クッション部材が当接されており、前記クッション部材は、振動検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとの当接を許容し、振動非検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとを離隔させるように、反力を前記伝達ピンに付与している。 Preferably, a cushion member is brought into contact with the transmission pin, and the cushion member allows contact between the flexible support portion or an integral part thereof and the transmission pin when vibration is detected. When the vibration is not detected, a reaction force is applied to the transmission pin so as to separate the flexible support portion or a part integral with the flexible support portion and the transmission pin.
また、好適には、前記ケースには、前記伝達ピンの摺動を案内すると共にその摺動量を所定量に規定するストッパ部材が取り付けられており、前記ストッパ部材は、前記伝達ピンにおける検知対象の接触面と同じ方向を指向する接触状態調整面を備える。 Preferably, the case is provided with a stopper member that guides sliding of the transmission pin and regulates the sliding amount to a predetermined amount, and the stopper member is a detection target of the transmission pin. A contact state adjusting surface that is oriented in the same direction as the contact surface is provided.
上述した本発明によれば、慣性計測と振動計測に共通の磁場発生部材及び磁気感応素子を用い、光学的処理や圧電処理などの振動計測専用の構成を付加する必要がないため、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性状態と接触による振動数とを検出することができる。 According to the present invention described above, since a common magnetic field generating member and a magnetic sensitive element are used for inertial measurement and vibration measurement, and it is not necessary to add a dedicated configuration for vibration measurement such as optical processing and piezoelectric processing, the size can be reduced. The inertial state and the frequency of contact can be detected with a suitable and simple configuration.
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。 The other features of the present invention and the operational effects thereof will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
以下、この発明に係るモーションセンサを、歩数計及び脈拍計として機能するセンサとして実施した場合の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which a motion sensor according to the present invention is implemented as a sensor that functions as a pedometer and a pulse meter will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、本実施の形態に係るモーションセンサの要部構成を示す斜視図であり、図2は、図1の平面図である。モーションセンサ1は、磁場感応可能に設けられた磁場発生部材3及び磁気感応素子5と、ケース7と、可撓性支持部9とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of the motion sensor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of FIG. The
磁場発生部材3及び磁気感応素子5は、相互に対向して配置されており、具体例として、磁場発生部材3には永久磁石が用いられており、磁気感応素子5は、GMR素子やTMR素子などの磁気抵抗効果素子が用いられている。
The magnetic
ケース7は、磁場発生部材3及び磁気感応素子5を格納すると共に、それらの一方(本実施の形態では磁気感応素子5)を一体的に静止固定している。ケース7は、ベース11及び磁気シールド効果を有するキャップ13から構成されている。ベース11は、その一端側に、磁気感応素子5へのセンシング電流の供給等を行う接続端子15を有している。また、ベース11の他端側には、可撓性支持部9が支持されている。ベース11の他端側中央部には、リードフレーム17に取り付けられた磁気感応素子5がワイヤボンドによって接続されている。一方、キャップ13は、外形がほぼ直方体でその一面が開口した容器状の部材である。キャップ13は、ベース11に被せられて、磁場発生部材3、磁気感応素子5及び可撓性支持部9等を覆う。
The
可撓性支持部9は、本実施の形態では、弾性梁19及び錘21から構成されており、弾性梁19は、ベース11において片持ち梁状に支持されたほぼコの字状の弾性部材から構成されている。より詳細には、弾性梁19は、ほぼY方向に延長する第1部分19aと、ほぼX方向に延長する第2部分19bと、ほぼY方向に延長する第3部分19cとを有している。第3部分19cは、その基端側がベース11に支持されている。第2部分19bはその一端側が、第3部分19cの先端側とつながっており、第2部分19bの他端側は、第1部分19aの基端側につながっている。このような形態の構成によって、第1部分19aの先端側は、XYZ方向の3軸によって定義できる立体的な範囲で動くことができる。
In this embodiment, the
第1部分19aの先端側には、錘21が取り付けられている。錘21において、磁気感応素子5と対向する部位には、収納室が形成されており、その内部に磁場発生部材3が収納されている。
A
続いて、ケース7の外側の構成について、図3〜図6に基づいて説明する。キャップ13がベース11に被せられているケース7の外側には、ストッパ部材23が取り付けられている。ストッパ部材23は、正面からみてコの字状に屈曲された板状部材であり、より詳細には、上壁部23aと、その左右両側縁から下方に延長する左右一対の側壁部23b、23cとを有している。ストッパ部材23は、左右一対の側壁部23b、23cにおいて、キャップ13に取り付けられている。
Then, the structure of the outer side of
ストッパ部材23の上壁部23aには、貫通穴25が穿設されている。貫通穴25には、伝達ピン27が挿通されている。特に図5及び図6を参照して更に詳細に説明する。図5は、伝達ピンの縦断面図であり、図6は、伝達ピンが組み入れられている状態を示し、右半分(接続端子15が図示された側と反対側)は伝達ピンが待機位置にあり、左半分は伝達ピンが動作した位置にある状態を示す。
A through
伝達ピン27は、平面視円形の上壁部27aと、その環状側縁から下方に延長する円筒状の側壁部27bと、上壁部27aの円形中心部下面から下方に延長する円柱状のピン部27cとを有している。上壁部27aの上面は、検知対象、具体的には脈拍計として使用された際に人の手首部分が接触する接触面29として機能する。また、側壁部27bの下端部には、フランジ状に拡径された環状の係止部31が形成されている。この係止部31は、伝達ピン27がストッパ部材23に挿通された際、ストッパ部材23の上壁部23aの下面23dと選択的に係合し、伝達ピン27のストッパ部材23からの抜け止めとして機能する。
The
伝達ピン27における側壁部27bとピン部27cとの間には、環状の凹所33が形成されている。この凹所33には、伝達ピン27が挿通されたストッパ部材23がケース7に取り付けられている際、クッション部材35が収容される。
An
クッション部材35は、ピン部27cの外径よりも大きく且つ側壁部27bの内径よりも小さい、円筒状の弾性部材より構成されている。収納された状態では、クッション部材35の上端部は、伝達ピン27の上壁部27aの下面と当接しており、クッション部材35の下端部は、キャップ13の上面と当接している。
The
また、キャップ13の上面には、円形の貫通穴37が穿設されており、ストッパ部材23に挿通された伝達ピン27のピン部27cが貫通穴37を介して錘21に当接できるようになっている。
A circular through
次に、上述した構成を有するモーションセンサの動作について説明する。まず、図6の右半分に示されるように、伝達ピン27の接触面29に特に押圧力が作用していない状態では、伝達ピン27は、クッション部材35の反発力によって、ケース7から離隔する方向に付勢されている。これにより、伝達ピン27のピン部27cの先端は、錘21と当接せずに離れている。このとき、伝達ピン27の係止部31の上面がストッパ部材23の上壁部23aの下面23dに係止されることで、伝達ピン27の抜けが防止される。
Next, the operation of the motion sensor having the above-described configuration will be described. First, as shown in the right half of FIG. 6, the
上記のような状態では、磁場発生部材3及び可撓性支持部9は、伝達ピン27からの干渉を受けることのないフリー状態にあり、モーションセンサ1は、専ら慣性センサすなわち歩数計として機能する。モーションセンサ1を携帯する者が歩行運動を行うと、それに伴って、錘21には慣性力が作用する。前述したように、磁場発生部材3は、可撓性支持部9によって、磁気感応素子5に対して位置変更可能に支持されているため、錘21に効率よく作用する慣性力に起因して、磁場発生部材3の磁気感応素子5に対する位置が歩行運動に合わせて変化する。磁気感応素子5においては、このような磁場発生部材3の動きに応じた磁気変化を電流変化として検出することができる。よって、かかる電流変化から、運動者の周期的な動作を捉えることができ、すなわち、歩行数を検出することができる。
In the state as described above, the magnetic
一方、近年の健康管理への意識向上により、漫然とした運動ではなく、所定の脈拍状態を維持しながら運動することで、運動効果を高めたいという傾向がある。これに応じて、本実施の形態に係るモーションセンサ1では、歩行運動の間に脈拍を計測することができる。
On the other hand, with the recent improvement in health management awareness, there is a tendency to increase the exercise effect by exercising while maintaining a predetermined pulse state, rather than a random exercise. Accordingly, the
まず、図6の左半分に示されるように、伝達ピン27の接触面29を使用者の手首部分の肌面41に押し付けていく。勿論、使用態様により、接触面29に対して肌面41を押し付けてもよい。これによって、伝達ピン27は、クッション部材35を圧縮させながら徐々にケース7に近づく方向に移動し、最終的には伝達ピン27のピン部27cの先端部が錘21に当接する。そして、肌面41の脈動による微小振幅が伝達ピン27、錘21を介して磁場発生部材3に伝わり、磁場発生部材3が微動する。磁気感応素子5は、かかる磁場発生部材3の微動を検出し、電流変化から振動数を検出することができる。モーションセンサ1は専ら振動センサすなわち脈拍計として機能する。
First, as shown in the left half of FIG. 6, the
クッション部材35の作用について説明すると、クッション部材35は、振動(脈拍)検知時には肌面41の弾力によって伝達ピン27が錘21と当接するのを許容し、振動(脈拍)非検知時すなわち接触面29に接触による押圧力が作用していない時には伝達ピン27が錘21と離隔するように、反力を伝達ピン27に付与している。また、クッション部材35は、脈を打つときは、圧縮されて伝達ピン27が可撓性支持部9の弾性梁19を撓ませることを阻害しないような柔らかさを具備している。これによって、共通の磁場発生部材3及び磁気感応素子5を用いて脈拍計(振動センサ)と歩数計(慣性センサ)とを選択的に機能させると共に、脈拍のような微動振動を磁場発生部材3に伝達できるようになっている。
The operation of the
また、伝達ピン27の接触面29に肌面41が押し当てられた際には、ストッパ部材23が伝達ピン27の摺動を案内すると共に、その摺動量を所定量に規定する作用を発揮する。すなわち、伝達ピン27を正確に錘21に当接させると共に、伝達ピン27の接触面29がストッパ部材23の上壁部23a以上に押し込まれることを防止し、錘21や弾性梁19に過度の押圧力が作用することを回避する。
Further, when the
さらに、ストッパ部材23の上壁部23aの上面は、伝達ピン27の接触面29の周囲にあって、接触面29と同じ方向を指向する接触状態調整面23eとして機能する。すなわち、伝達ピン27が肌面41に過度に沈み込み、肌面41が伝達ピン27の側壁部27bにまで回り込むような接触態様では、肌面41の弾力が反発力として伝達ピン27に伝わり過ぎ、脈動のような微動振動を拾うことが難しくなくおそれがある。本実施の形態では、ストッパ部材23の上壁部23aが接触状態調整面23eとして機能し、肌面41の弾力の大部分をかかる接触状態調整面23eで受け、接触状態調整面23eで囲まれた内側の接触面29で微動振動を拾うことができ、より正確に脈拍を計測することができるようになっている。
Furthermore, the upper surface of the
また、図6の右半分に示されているように、伝達ピン27に対して接触による押圧力が作用していない状態において、ケース7の上面と環状の係止部31の下面31dとの間隔Bは、伝達ピン27の接触面29とストッパ部材23の接触状態調整面23eとの高さ差Hよりも大きく設定されている。これにより、上述した伝達ピン27の抜け止め作用や接触面29及び接触状態調整面23eによる接触状態調整作用を得るように構成されておりながら、伝達ピン27のピン部27cが錘21に当接する前に、係止部31がケース7に衝突してしまうなどにより伝達ピン27の摺動動作が阻害されないように配慮されている。
Further, as shown in the right half of FIG. 6, the distance between the upper surface of the
以上説明したように、本実施の形態に係るモーションセンサによれば、慣性計測と振動計測に共通の磁場発生部材及び磁気感応素子を用い、光学的処理や圧電処理などの振動計測専用の構成を付加する必要がないため、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性と接触による振動数とを検出することができる。 As described above, according to the motion sensor according to the present embodiment, a configuration dedicated to vibration measurement, such as optical processing and piezoelectric processing, using a magnetic field generating member and a magnetic sensitive element common to inertial measurement and vibration measurement. Since it is not necessary to add, inertia and the frequency of contact can be detected with a simple configuration that is suitable for downsizing.
上記に、好ましい実施の形態を参照して、本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。 Although the contents of the present invention have been specifically described above with reference to preferred embodiments, various modifications can be made by those skilled in the art based on the basic technical idea and teachings of the present invention. That is obvious.
上記実施の形態では、伝達ピンは、可撓性支持部の一部である錘に当接するように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、錘以外の可撓性支持部の構成部(例えば弾性梁)や更には可撓性支持部と一体的に設けられた他の部材に当接するように、伝達ピンを配置してもよい。 In the above embodiment, the transmission pin is configured to contact the weight that is a part of the flexible support portion. However, the present invention is not limited to this, and the flexible pin other than the weight is flexible. The transmission pin may be disposed so as to abut on a component (for example, an elastic beam) of the support portion or another member provided integrally with the flexible support portion.
また、磁場発生部材や磁気感応素子の取り付け態様も特に限定されるものではない。錘を介さずに設けることも可能であり、また、可撓性支持部側に磁気感応素子が取り付けられ、ケース側に磁場発生部材が取り付けられていてもよい。 Further, the attachment mode of the magnetic field generating member and the magnetic sensitive element is not particularly limited. It is also possible to provide without a weight, and a magnetic sensitive element may be attached to the flexible support part side, and a magnetic field generating member may be attached to the case side.
さらに、可撓性支持部の構成も上記実施の形態に限定されるものではなく、錘の有無や、弾性梁の形態など、適宜改変することができる。例えば、必ずしも3軸慣性センサとしての機能は要求されず、弾性梁をより簡素化してもよい。 Further, the configuration of the flexible support portion is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified such as the presence or absence of a weight and the shape of an elastic beam. For example, the function as a triaxial inertial sensor is not necessarily required, and the elastic beam may be further simplified.
本発明の適用分野は、健康増進関係の分野には限られない。よって、例えば、電子部品を格納した製品の落下、振動、カウントの検知が必要な電気・電子機器分野や、衝撃や圧力に対して配慮が必要な物品を対象とする物流分野などに適用することも可能である。 The field of application of the present invention is not limited to the field of health promotion. Therefore, for example, it should be applied to the electrical / electronic equipment field where it is necessary to detect the fall, vibration, and count of products containing electronic parts, and the logistics field that targets articles that require consideration for impact and pressure. Is also possible.
1 モーションセンサ
3 磁場発生部材
5 磁気感応素子
7 ケース
9 可撓性支持部
23 ストッパ部材
27 伝達ピン
DESCRIPTION OF
Claims (3)
少なくともこれら磁場発生部材及び磁気感応素子を格納すると共にそれらの一方が一体的に静止固定されるケースと、
前記磁場発生部材及び磁気感応素子の他方を、前記静止固定された一方に対して位置変更可能に支持する可撓性支持部と、
前記ケースを貫通し、選択的に前記可撓性支持部に振動を伝達する伝達ピンと
を備えたモーションセンサ。 A magnetic field generating member and a magnetic sensitive element provided so as to be sensitive to a magnetic field;
A case in which at least the magnetic field generating member and the magnetic sensitive element are stored, and one of them is integrally fixed and fixed;
A flexible support that supports the other of the magnetic field generating member and the magnetic sensing element so that the position of the other of the magnetically generating member and the magnetically sensitive element can be changed.
A motion sensor comprising a transmission pin that passes through the case and selectively transmits vibration to the flexible support portion.
前記クッション部材は、振動検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとの当接を許容し、振動非検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとを離隔させるように、反力を前記伝達ピンに付与している、
請求項1に記載のモーションセンサ。 A cushion member is in contact with the transmission pin,
The cushion member allows contact with the flexible support part or an integral part thereof when the vibration is detected, and the transmission pin, and the flexible support part or an integral part thereof when no vibration is detected, A reaction force is applied to the transmission pin so as to separate the transmission pin.
The motion sensor according to claim 1.
前記ストッパ部材は、前記伝達ピンにおける検知対象の接触面と同じ方向を指向する接触状態調整面を備える、
請求項1又は2に記載のモーションセンサ。 A stopper member that guides the sliding of the transmission pin and regulates the sliding amount to a predetermined amount is attached to the case.
The stopper member includes a contact state adjustment surface that is oriented in the same direction as the contact surface to be detected in the transmission pin.
The motion sensor according to claim 1.
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