JP2009195600A - Body motion sensor and body motion detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検者の体の動きを検出することのできる体動センサ、および体動検出装置に関する。 The present invention relates to a body motion sensor and a body motion detection device that can detect the motion of the body of a subject.
健康管理や病気の治療を目的として、歩数や呼吸状態等の測定が行われている。例えば、心拍数、歩数、運動強度等を測定することにより、エネルギー代謝量を算出することができる。通常、心拍数は、被検者の肌に電極を直接取り付けて測定される。このため、被検者への負担が大きく、測定が容易とは言い難い。また、歩数は歩数計により測定される。歩数計では、歩行に伴う上下方向の振動をセンサにより検出したり、あるいは加速度の変化をセンサにより検出して、間接的に歩数を算出している。つまり、歩数計は、脚の動きを直接測定して歩数を計数しているのではない。このため、誤差が大きい。 For the purpose of health management and treatment of diseases, the number of steps and the respiratory state are measured. For example, energy metabolism can be calculated by measuring heart rate, number of steps, exercise intensity, and the like. Usually, the heart rate is measured by attaching electrodes directly to the skin of the subject. For this reason, the burden on a subject is large and it cannot be said that measurement is easy. The number of steps is measured by a pedometer. In the pedometer, the number of steps is indirectly calculated by detecting a vertical vibration accompanying walking with a sensor or detecting a change in acceleration with a sensor. In other words, the pedometer does not measure the number of steps by directly measuring leg movement. For this reason, the error is large.
一方、無呼吸症候群の発見、治療等のためには、呼吸状態の測定が必要となる。呼吸状態の測定は、被検者の鼻孔や口腔等に、マスクやチューブ等の器具を取り付けて行うのが一般的である。しかし、この方法によると、器具の装着により、被検者が息苦しさ、圧迫感を感じてしまい、被検者の負担が大きい。また、被検者が器具を意識してしまい、普段の呼吸状態が再現されにくい。これらの器具を使用せずに呼吸状態を測定する装置として、例えば特許文献1、2には、被検者の胸部に巻き付けて使用するベルト状の呼吸センサが開示されている。
上記特許文献1、2に開示された呼吸センサは、いずれも導電性ゴムを備えている。例えば、吸気時に被検者の胸部が膨張すると、胸部の周長が長くなる。これに伴い、胸部に配置された導電性ゴムが伸長し、導電性ゴムの電気抵抗が増加する。反対に、呼気時に胸部が収縮すると、胸部の周長が短くなる。これに伴い、導電性ゴムが収縮し、導電性ゴムの電気抵抗が減少する。このように、上記特許文献1、2に開示された呼吸センサでは、導電性ゴムの伸縮による電気抵抗の変化を利用して、呼吸状態を測定している。
Each of the respiration sensors disclosed in
上記呼吸センサによると、導電性ゴムは胸部の周長変化に応じて伸縮を繰り返す。しかし、導電性ゴムの過度の伸長を規制するものはない。このため、胸部の周長変化が大きい場合には、伸縮を繰り返すうちに導電性ゴムが疲労して使用できなくなるおそれがある。また、過度の伸長により、導電性ゴムが破壊されて元の形状に復元しないおそれがある。このように、導電性ゴムの伸縮を利用したセンサでは、導電性ゴムの耐久性が大きな問題となる。 According to the respiration sensor, the conductive rubber repeatedly expands and contracts according to changes in the circumference of the chest. However, there is nothing that regulates excessive elongation of the conductive rubber. For this reason, when the circumference change of the chest is large, there is a possibility that the conductive rubber becomes fatigued and cannot be used while it is repeatedly expanded and contracted. Moreover, there exists a possibility that conductive rubber | gum may be destroyed by excessive expansion | extension and it may not restore to an original shape. As described above, in the sensor using the expansion and contraction of the conductive rubber, the durability of the conductive rubber becomes a big problem.
また、上述した呼吸センサを用いて、実際に呼吸状態を測定するには、導電性ゴムの電気抵抗の変化に基づいて呼吸信号を出力するための制御装置が別途必要である。制御装置は、データを処理する演算部等の他、呼吸の波形を示す表示部や、表示部の切り替えを行う操作部等を備えることが多い。このため、制御装置には、ある程度の大きさが必要となる。よって、制御装置を呼吸センサと共に被検者の体に装着することは難しい。 Further, in order to actually measure the respiratory state using the above-described respiratory sensor, a separate control device for outputting a respiratory signal based on the change in the electrical resistance of the conductive rubber is necessary. In many cases, the control device includes a calculation unit that processes data, a display unit that displays a respiration waveform, an operation unit that switches the display unit, and the like. For this reason, the control device needs to have a certain size. Therefore, it is difficult to attach the control device to the body of the subject together with the respiration sensor.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、被検者に負担をかけることなく、簡便かつ正確に体動を検出することのできる体動センサ、および体動測定装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a body motion sensor and a body motion measurement device that can detect body motion simply and accurately without imposing a burden on a subject. The task is to do.
(1)上記課題を解決するため、本発明の体動センサは、伸縮可能な基材と、該基材に支持され、導電性エラストマーからなる伸縮可能なセンサ本体と、該センサ本体の伸縮方向に所定間隔だけ離間して接続され、電気抵抗を出力可能な一対の電極と、該センサ本体における少なくとも一対の該電極間に配置され、該センサ本体の過度の伸長を規制する規制部材と、を備え、該センサ本体は、被検者の体の動きに伴って伸縮し、該センサ本体の伸縮に基づく該電気抵抗の変化から、該被検者の体の動きを検出することを特徴とする(請求項1に対応)。 (1) In order to solve the above-described problems, a body motion sensor of the present invention includes a base material that can be stretched, a stretchable sensor body that is supported by the base material and is made of a conductive elastomer, and a stretch direction of the sensor body. A pair of electrodes connected to each other at a predetermined interval and capable of outputting electrical resistance, and a regulating member disposed between at least a pair of the electrodes in the sensor body and restricting excessive extension of the sensor body. The sensor body expands and contracts with the movement of the subject's body, and detects the movement of the subject's body from a change in the electrical resistance based on the expansion and contraction of the sensor body. (Corresponding to claim 1).
本発明の体動センサにおけるセンサ本体は、導電性エラストマーからなる。本明細書において、「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。導電性エラストマーは、エラストマー中に導電性フィラーが配合されてなる。導電性エラストマーが伸長すると、配合された導電性フィラー同士の接触点数が少なくなる。このため、電気抵抗が増加する。 The sensor body in the body motion sensor of the present invention is made of a conductive elastomer. In this specification, “elastomer” includes rubber and thermoplastic elastomer. The conductive elastomer is formed by blending a conductive filler in the elastomer. When the conductive elastomer is elongated, the number of contact points between the blended conductive fillers decreases. For this reason, electrical resistance increases.
センサ本体には、伸縮方向に所定間隔だけ離間して、一対の電極が接続されている。一対の電極が「電気抵抗を出力可能」とは、電気抵抗を直接あるいは間接的に出力可能なことをいう。すなわち、直接、電極から電気抵抗を出力する場合は勿論、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量を出力する場合を含む。 A pair of electrodes are connected to the sensor body at a predetermined interval in the expansion / contraction direction. “A resistance can be output by a pair of electrodes” means that an electrical resistance can be output directly or indirectly. That is, not only the case where the electrical resistance is directly output from the electrode but also the case where the other electrical quantity related to the electrical resistance such as voltage or current is output.
本発明の体動センサにおいて、センサ本体の少なくとも一対の電極間には、規制部材が配置されている。規制部材は、センサ本体の過度の伸長を規制する。このため、センサ本体の破壊が抑制される。また、伸縮を繰り返してもセンサ本体は劣化しにくい。つまり、センサ本体は耐久性に優れる。 In the body motion sensor of the present invention, a regulating member is disposed between at least a pair of electrodes of the sensor body. The restricting member restricts excessive extension of the sensor body. For this reason, destruction of the sensor body is suppressed. Further, the sensor main body is not easily deteriorated even if the expansion and contraction is repeated. That is, the sensor body is excellent in durability.
本発明の体動センサは、被検者の体の動き(体動)を検出する。検出対象となる体動の種類は、特に限定されるものではない。例えば、本発明の体動センサを被検者の胸部、腹部付近に配置した場合には、呼吸による胸部、腹部の動きを検出することができる。これにより、呼吸状態を測定することができる。また、本発明の体動センサを被検者の太腿や、ふくらはぎに配置した場合には、歩行等による脚の動きを検出することができる。これにより、歩数等を測定することができる。また、本発明の体動センサを被検者の上腕や前腕に配置すれば、肘や手首の動きを検出することができる。なお、本発明における「被検者」には、人間は勿論のこと、動物も含まれる。 The body motion sensor of the present invention detects the body motion (body motion) of the subject. The type of body movement to be detected is not particularly limited. For example, when the body motion sensor of the present invention is disposed near the subject's chest and abdomen, movements of the chest and abdomen due to breathing can be detected. Thereby, a respiratory state can be measured. Further, when the body motion sensor of the present invention is arranged on the subject's thigh or calf, it is possible to detect the movement of the leg due to walking or the like. Thereby, the number of steps and the like can be measured. Further, if the body motion sensor of the present invention is placed on the upper arm or forearm of the subject, the movement of the elbow or wrist can be detected. The “subject” in the present invention includes not only humans but also animals.
本発明の体動センサは、被検者の体の動きを直接的に検出する。このため、呼吸状態、歩数等を正確かつ簡便に測定することができる。つまり、本発明の体動センサによると、被検者に息苦しさ、圧迫感等を感じさせずに、体動を伴う種々の測定が可能である。また、測定時における緊張感も少ないため、普段通りの体動を検出することができる。また、本発明の体動センサを、被検者の体に固定することにより、測定時の姿勢、状態等によらず体動を検出することができる。したがって、安静時、歩行等の運動時を問わず、使用することができる。また、本発明の体動センサは、被検者の肌に直接的に固定してもよく、衣服等を介して間接的に固定してもよい。 The body motion sensor of the present invention directly detects the movement of the subject's body. For this reason, a respiratory state, the number of steps, etc. can be measured correctly and simply. That is, according to the body motion sensor of the present invention, it is possible to perform various measurements accompanying body motion without making the subject feel short of breath, feeling of pressure, or the like. Moreover, since there is little tension at the time of measurement, it is possible to detect normal body movement. Further, by fixing the body motion sensor of the present invention to the body of the subject, it is possible to detect the body motion regardless of the posture and state at the time of measurement. Therefore, it can be used regardless of whether it is resting or exercising such as walking. In addition, the body motion sensor of the present invention may be fixed directly to the subject's skin, or may be indirectly fixed via clothing or the like.
また、センサ本体は、伸縮可能な導電性エラストマーからなると共に、伸縮可能な基材に支持されている。このため、本発明の体動センサは、平坦でない部位にも配置が容易であり、被検者の体の広い領域に配置することができる。また、センサ本体の厚さ、伸縮方向の長さに加え、エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率等を調整することにより、センサ本体の電気抵抗を所定の範囲に設定することができる。さらに、体動に合った周波数特性を容易に実現することもできる。 The sensor main body is made of a stretchable conductive elastomer and supported by a stretchable base material. For this reason, the body motion sensor of the present invention can be easily disposed even on a non-flat part, and can be disposed in a wide region of the body of the subject. In addition to the thickness of the sensor body and the length in the direction of expansion and contraction, the electrical resistance of the sensor body should be set within a specified range by adjusting the type of elastomer and conductive filler, the filling rate of the conductive filler, etc. Can do. Furthermore, it is possible to easily realize frequency characteristics suitable for body movement.
(2)好ましくは、上記(1)の構成において、一対の前記電極間において、前記規制部材の伸縮方向長さは、前記センサ本体の自然状態の伸縮方向長さの1.02倍以上1.2倍以下である構成とする方がよい(請求項2に対応)。 (2) Preferably, in the configuration of (1) above, between the pair of electrodes, the length of the restricting member in the expansion / contraction direction is 1.02 times or more of the natural length of the sensor body in the expansion / contraction direction. It is better to have a configuration of 2 times or less (corresponding to claim 2).
規制部材の伸縮方向長さは、センサ本体の自然状態の伸縮方向長さよりも大きい。よって、その分だけ、一対の前記電極間において弛んだ状態で配置される。例えば、体動センサが大きく伸長する場合、規制部材の当該弛み分が消費されるまでしか、センサ本体は伸長することができない。このように、本構成によると、センサ本体の最大伸長量を簡便に規制することができる。 The length of the regulating member in the expansion / contraction direction is larger than the length of the sensor body in the expansion / contraction direction in the natural state. Therefore, it arrange | positions in the loose state between a pair of said electrodes by that much. For example, when the body motion sensor extends greatly, the sensor body can extend only until the slack of the regulating member is consumed. Thus, according to this configuration, the maximum extension amount of the sensor body can be easily regulated.
(3)また、本発明の体動検出装置は、上記(1)または(2)に記載した本発明の体動センサと、該体動センサに電流を供給するための電源と、該体動センサから出力された電気抵抗値を処理する演算部と、を有する制御回路部と、を備え、該体動センサおよび該制御回路部は、一体的に前記被検者の体に装着されることを特徴とする(請求項3に対応)。 (3) Moreover, the body motion detection device of the present invention includes the body motion sensor of the present invention described in (1) or (2) above, a power source for supplying current to the body motion sensor, and the body motion A control circuit unit having an arithmetic unit that processes an electrical resistance value output from the sensor, and the body motion sensor and the control circuit unit are integrally attached to the body of the subject. (Corresponding to claim 3).
本発明の体動検出装置によると、体動センサと制御回路部とが共に被検者の体に装着される。このため、携帯性に優れ、歩行等の運動時においても簡便に体動を検出することができる。また、制御回路部を小型化することにより、装着時の異物感をより低減することができる。これにより、就寝時においても、被検者に負担をかけずに、体動を検出することができる。 According to the body motion detection device of the present invention, the body motion sensor and the control circuit unit are both attached to the body of the subject. For this reason, it is excellent in portability and body motion can be easily detected even during exercise such as walking. In addition, by reducing the size of the control circuit unit, it is possible to further reduce the sensation of foreign objects during mounting. Thereby, body motion can be detected without putting a burden on the subject even at bedtime.
(4)好ましくは、上記(3)の構成において、前記被検者の体に巻き付けるための長尺状のベルト部材を備える構成とする方がよい(請求項4に対応)。 (4) Preferably, in the configuration of the above (3), a long belt member for winding around the subject's body is provided (corresponding to claim 4).
ベルト部材により、被検者への体動センサの装着を容易に行うことができる。また、ベルト部材を被検者の体に巻き付けることにより、就寝時、歩行等の運動時等における体動センサのずれ等が抑制され、体動センサを確実に固定するとができる。 With the belt member, the body motion sensor can be easily attached to the subject. In addition, by winding the belt member around the body of the subject, the displacement of the body motion sensor at the time of going to sleep or during exercise such as walking can be suppressed, and the body motion sensor can be securely fixed.
(5)好ましくは、上記(3)または(4)の構成において、少なくとも前記基材の表面を被覆し、該基材に対して前記センサ本体を優先的に伸縮させるためのカバー部材を備える構成とする方がよい(請求項5に対応)。 (5) Preferably, in the configuration of (3) or (4) above, a configuration is provided that includes at least the surface of the base material and a cover member for preferentially expanding and contracting the sensor body with respect to the base material. Is better (corresponding to claim 5).
センサ本体のばね定数と比較して、基材のばね定数が小さい場合、センサ本体が伸長する前に基材のみが伸長し、体動を正確に検出できないおそれがある。本構成によると、基材に対してセンサ本体を優先的に伸縮させることができるため、確実にセンサ本体を伸長させることができる。また、カバー部材で基材表面を被覆することにより、被験者の体を、電極、制御回路部等から保護することができる。これにより、安全性が向上すると共に、被検者の体への負担をより少なくすることができる。また反対に、電極、制御回路部等を、被験者の体の水分、皮脂等から保護することができる。さらに、カバー部材により配線を被覆すれば、取り扱いが容易になり、意匠性も向上する。 When the spring constant of the base material is small compared to the spring constant of the sensor body, only the base material is stretched before the sensor body is stretched, and there is a possibility that body movement cannot be detected accurately. According to this configuration, since the sensor body can be preferentially expanded and contracted with respect to the base material, the sensor body can be reliably extended. Moreover, a test subject's body can be protected from an electrode, a control circuit part, etc. by coat | covering the base-material surface with a cover member. Thereby, safety is improved and the burden on the body of the subject can be reduced. On the other hand, the electrode, the control circuit unit, and the like can be protected from moisture, sebum, and the like of the subject's body. Furthermore, if the wiring is covered with the cover member, the handling becomes easy and the design is improved.
以下、本発明の体動センサおよび体動検出装置を、人間の呼吸検出用として具現化した実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments in which the body motion sensor and the body motion detection device of the present invention are embodied for detecting human respiration will be described.
<第一実施形態>
[体動検出装置の構造的構成]
まず、本実施形態の体動検出装置の構造的構成について説明する。図1に、本実施形態の体動検出装置の装着図を示す。図2に、同体動検出装置の分解図を示す。図3に、図2のIII−III方向断面図を示す。図1〜図3に示すように、本実施形態の体動検出装置1は、体動センサ2と、コントローラ3と、ベルト部材4と、を備えている。コントローラ3は、本発明の制御回路部に含まれる。体動検出装置1は、全体として環状を呈している。体動検出装置1は、伸縮可能である。体動検出装置1は、被験者90の胸部周囲に装着されている。
<First embodiment>
[Structural structure of body motion detection device]
First, the structural configuration of the body motion detection device of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a mounting diagram of the body motion detection device of the present embodiment. FIG. 2 shows an exploded view of the same body motion detection device. FIG. 3 shows a cross-sectional view in the III-III direction of FIG. As shown in FIGS. 1 to 3, the body
体動センサ2は、一対のセンサ本体20、21と、基材22と、合計四つの電極230〜233と、一対の規制部材23と、を備えている。基材22は、伸縮可能な織りゴム製であって、長尺状を呈している。ここで、基材22の長手方向(左右方向)のばね定数は、後述するセンサ本体20、21の長手方向(左右方向)のばね定数よりも、小さい。すなわち、基材22は、センサ本体20、21よりも伸縮しやすい。基材22の左右方向両端部の裏面(被験者90側の面)には、各々、図2に点線で示すように、面ファスナー220、221が配置されている。基材22は、被験者90の胸部の前面に配置されている。
The
センサ本体20は、伸縮可能な導電性エラストマー製であって、細板状を呈している。導電性エラストマーは、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)中に導電性カーボンが配合されてなる。センサ本体20は、基材22の左右方向中央よりも左側に配置されている。センサ本体20は、左右方向に延在している。センサ本体20は、基材22の表側(前方)に配置されている。センサ本体20は、息を吐ききった状態でちょうど無荷重状態(自然状態)になるよう、配置されている。
The
規制部材23は、ナイロン製であって、フィルム状を呈している。規制部材23は、基材22とセンサ本体20との間に、介装されている。後述する電極230、231間において、規制部材23の左右方向長さは、センサ本体20の自然状態の左右方向長さよりも大きい。よって、図3に強調して示すように、規制部材23は、左右方向に若干弛んだ状態で、配置されている。
The restricting
電極230、231は、金属製のリベットである。電極230は、センサ本体20左端部に配置されている。電極230は、センサ本体20左端部と規制部材23左端部とを、基材22に固定している。一方、電極231は、センサ本体20右端部に配置されている。電極231は、センサ本体20右端部と規制部材23右端部とを、基材22に固定している。
The
センサ本体21は、センサ本体20同様に、伸縮可能な導電性エラストマー製であって、細板状を呈している。センサ本体21は、基材22の左右方向中央よりも右側に配置されている。すなわち、センサ本体21は、センサ本体20と左右方向に対向している。センサ本体21は、左右方向に延在している。センサ本体21は、基材22の表側(前方)に配置されている。センサ本体21は、息を吐ききった状態でちょうど無荷重状態(自然状態)になるよう、配置されている。
Similar to the
センサ本体21と基材22との間には、上記規制部材23と同様の規制部材が介装されている。規制部材は、規制部材23と同様、左右方向に若干弛んだ状態で、配置されている(図3参照)。
A restriction member similar to the
電極232、233は、金属製のリベットである。電極232は、センサ本体21左端部に配置されている。電極232は、センサ本体21左端部と規制部材左端部とを、基材22に固定している。一方、電極233は、センサ本体21右端部に配置されている。電極233は、センサ本体21右端部と規制部材右端部とを、基材22に固定している。
The
コントローラ3は、基材22の左右方向略中央に配置されている。コントローラ3は、図2に点線で示すように、基材22の裏面に配置されている。コントローラ3と、電極230〜233と、は電気的に接続されている。
The controller 3 is disposed approximately at the center of the
ベルト部材4は、伸縮可能な織りゴム製であって、長尺状を呈している。ベルト部材4の長手方向(左右方向)両端部の表面には、各々、図2に示すように、面ファスナー40、41が配置されている。ベルト部材4は、被験者90の胸部の後面に配置されている。ベルト部材4左端部の面ファスナー40と基材22左端部の面ファスナー220とが係合し、ベルト部材4右端部の面ファスナー41と基材22右端部の面ファスナー221とが係合することにより、基材22とベルト部材4とが無端環状に接続される。この状態で、基材22およびベルト部材4(つまり体動検出装置1)は、被験者90の胸部周囲に巻き付けられて装着されている。
The
[体動検出装置の電気的構成]
次に、本実施形態の体動検出装置1の電気的構成について説明する。図4に、同体動検出装置のブロック図を示す。図4に示すように、コントローラ3は、電源30と演算部31と記憶部32と電池33とランプ34とボタン35とを備えている。
[Electrical configuration of body motion detection device]
Next, the electrical configuration of the body
電池33は、コントローラ3および体動センサ2の動力源である。電源30は、定電流回路である。電源30は、体動センサ2に所定の電流を供給している。
The
演算部31には、電極230〜233を介して、センサ本体20、21の電圧が入力される。記憶部32には、演算部31で処理されたデータが一時的に記憶される。ボタン35は、電源30のオン、オフ切り替え用である。ランプ34は、電源30のオン状態に連動して点灯する。コントローラ3の演算部31には、パーソナルコンピューター(以下、「パソコン」と略称する。)91が接続可能である。
The voltage of the
[体動検出装置の動き]
次に、本実施形態の体動検出装置1の動きについて説明する。図5に、同体動検出装置のセンサ本体伸長時におけるセンサ本体付近の左右方向断面図を示す。なお、図5は図3と対応している。
[Motion of body motion detection device]
Next, the movement of the body
前出図1に示すように、被験者90の呼吸に伴って、被験者90の胸囲は伸縮する。このため、体動センサ2は、左右方向に伸縮する。センサ本体20は、図3に示す自然状態と、図5に示す伸長状態と、を周期的に繰り返す。
As shown in FIG. 1, the chest circumference of the subject 90 expands and contracts as the subject 90 breathes. For this reason, the
自然状態から伸長状態に切り替わると、センサ本体20に配合された導電性フィラー同士の接触点数が少なくなる。このため、センサ本体20の電気抵抗が増加する。前述したように、基材22のばね定数は、センサ本体20のばね定数よりも小さい。このため、例えば被験者90のあくび等により、体動センサ2が大きく伸長する場合であっても、基材22が優先的に伸長するため、センサ本体20の急激な伸長が抑制される。
When the natural state is switched to the extended state, the number of contact points between the conductive fillers blended in the
また、センサ本体20の左右両端には、規制部材23の左右両端が、それぞれ固定されている。また、規制部材23は、図3に示す自然状態において、弛んでいる。このため、体動センサ2が大きく伸長する場合であっても、規制部材23の当該弛み分が消費されるまでしか、センサ本体20は伸長しない(図5の規制部材23は弛んでいない)。このように、規制部材23は、センサ本体20の最大伸長量を規制している。
Further, the left and right ends of the restricting
伸長状態から自然状態に切り替わると、センサ本体20に配合された導電性フィラー同士の接触点数が多くなる。このため、センサ本体20の導電性が向上する。言い換えると、センサ本体20の電気抵抗が減少する。
When the stretched state is switched to the natural state, the number of contact points between the conductive fillers blended in the
センサ本体20の電気抵抗は、図4に示すように、電圧として、コントローラ3に入力され、記憶部32に記憶される。この処理は、所定時間だけ継続的に実行される。処理終了後は、被験者90から体動検出装置1を取り外す。そして、コントローラ3とパソコン91とを接続する。パソコン91には、記憶部32に記憶されていた所定時間分の呼吸データが、コントローラ3から転送される。当該呼吸データは、パソコン91のディスプレイ910に、時系列的なグラフとして表示される。
As shown in FIG. 4, the electrical resistance of the
[作用効果]
次に、本実施形態の体動センサ2および体動検出装置1の作用効果について説明する。本実施形態において、基材22は、センサ本体20、21よりも伸縮しやすい。このため、上述したように、胸囲が大きく伸長し、体動センサ2が大きく伸長しても、基材22が優先的に伸長する。このため、センサ本体20、21の急激な伸長が抑制される。また、規制部材23により、センサ本体20、21の最大伸長量が規制される。したがって、センサ本体20、21の破壊が抑制される。また、伸縮を繰り返してもセンサ本体20、21は劣化しにくい。
[Function and effect]
Next, the effect of the
本実施形態の体動検出装置1は、ベルト部材4を備えている。よって、体動センサ2を被検者90へ容易に装着することができる。また、本実施形態の体動検出装置1によると、被検者90の胸部周囲に装着するだけで、被検者90に息苦しさ、圧迫感等を感じさせずに、呼吸状態を簡便かつ正確に測定することができる。また、被検者90の行動の制約はなく、測定時における緊張感も少ないため、平常時の呼吸状態を測定することができる。
The body
本実施形態において、コントローラ3は、定電流回路の電源30を備えている。電源30としては、定電流ダイオードやFET(電界効果トランジスタ)等を使用することができる。増幅回路等を必要とせず、電源30によりセンサ本体20、21を駆動することができるため、制御回路を単純化することができる。したがって、コントローラ3の軽量化、小型化が容易である。これにより、コントローラ3の携帯性が向上し、体動センサ2と共に一体的に装着することができる。
In the present embodiment, the controller 3 includes a
<第二実施形態>
本実施形態の体動センサおよび体動検出装置と、第一実施形態の体動センサおよび体動検出装置と、の相違点は、基材の裏地としてカバー部材が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図6に、本実施形態の体動センサの斜視図を示す。なお、図2と対応する部位については、同じ符号で示す。また、図6においては、裏側から体動センサを見ている。
<Second embodiment>
The difference between the body motion sensor and the body motion detection device of the present embodiment and the body motion sensor and the body motion detection device of the first embodiment is that a cover member is disposed as the backing of the base material. Therefore, only the differences will be described here. FIG. 6 shows a perspective view of the body motion sensor of the present embodiment. In addition, about the site | part corresponding to FIG. 2, it shows with the same code | symbol. In FIG. 6, the body motion sensor is viewed from the back side.
図6に示すように、基材22の裏面には、ナイロン製であって伸縮可能なカバー部材5が縫い付けられている。カバー部材5の長手方向(左右方向)のばね定数は、基材22の長手方向(左右方向)のばね定数よりも、大きい。すなわち、カバー部材5は、基材22よりも伸縮しにくい。カバー部材5は、電極230〜233、コントローラ3を裏側から覆っている。また、カバー部材5の左右方向両端部には、面ファスナー220、221が配置されている。
As shown in FIG. 6, a
本実施形態の体動センサ2および体動検出装置は、構成が共通する部分については、第一実施形態の体動センサおよび体動検出装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の体動センサ2には、カバー部材5が配置されている。ここで、カバー部材5の左右方向のばね定数は、基材22の左右方向のばね定数よりも、大きい。このため、本実施形態の体動センサ2によると、センサ本体が配置されていない基材22のみの部分(基材22の左右方向両端部)だけが伸長するのを抑制し、胸部の膨張、収縮に追随させて正確にセンサ本体を伸長させることができる。また、カバー部材5により、被験者の体を、電極230〜233、コントローラ3から保護することができる。これにより、安全性が向上すると共に、被検者の体への負担をより少なくすることができる。また反対に、電極230〜233、コントローラ3を、被験者の体の水分、皮脂等から保護することができる。さらに、カバー部材5により、配線(図略)を被覆することができるため、取り扱いやすく、意匠性も向上する。
The
<その他>
以上、本発明の体動センサおよび体動検出装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the body motion sensor and the body motion detection device of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
例えば、上記実施形態では、左右一対のセンサ本体を配置した。しかし、体動センサを構成するセンサ本体の数は、一つであっても、三つ以上であってもよい。センサ本体は、導電性エラストマー製であればよく、エラストマーや導電性フィラーの種類は限定されない。エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率、さらにはセンサ本体の厚さ、伸縮方向の長さ等を調整することにより、センサ本体の電気抵抗を所定の範囲に設定すればよい。また、体の動きに応じて、例えば0.1〜10Hz程度の周波数特性を得られるよう、センサ本体を最適化すればよい。 For example, in the above embodiment, a pair of left and right sensor bodies are arranged. However, the number of sensor bodies constituting the body motion sensor may be one or three or more. The sensor body may be made of a conductive elastomer, and the type of elastomer or conductive filler is not limited. The electrical resistance of the sensor body may be set within a predetermined range by adjusting the type of elastomer or conductive filler, the filling rate of the conductive filler, the thickness of the sensor body, the length in the expansion / contraction direction, and the like. Moreover, what is necessary is just to optimize a sensor main body so that the frequency characteristic of about 0.1-10 Hz can be obtained according to a motion of a body, for example.
上記実施形態では、ナイロン製の規制部材を使用した。しかし、規制部材は、自身が伸長しにくく、センサ本体の過度の伸長を規制できるものであれば、その材質は特に限定されない。また、一対の電極間における規制部材の伸縮方向長さは、センサ本体の許容伸長量に応じて、適宜決定すればよい。上記実施形態では、規制部材を、基材とセンサ本体との間に介装した。しかし、必ずしも基材とセンサ本体との間に規制部材を介装させる必要はなく、基材/センサ本体/規制部材の順に積層させてもよい。 In the above embodiment, a restriction member made of nylon is used. However, the material of the restricting member is not particularly limited as long as the restricting member itself is difficult to extend and can restrict excessive extension of the sensor body. Further, the length of the regulating member in the expansion / contraction direction between the pair of electrodes may be appropriately determined according to the allowable extension amount of the sensor body. In the said embodiment, the control member was interposed between the base material and the sensor main body. However, it is not always necessary to interpose the regulating member between the base material and the sensor body, and the base material / sensor body / regulating member may be laminated in this order.
上記実施形態では、ベルト部材と基材とを面ファスナーにより接続した。しかし、ベルト部材および基材が一体的に形成されていてもよい。また、ベルト部材と基材との接続方法は、上記実施形態に限定されない。例えばホック、バックル等を用いて接続してもよい。また、上記実施形態では、ベルト部材および基材の両方を織りゴム製としたが、ベルト部材と基材とは、各々異なる材質のものを採用してもよい。また、材質を同じにして、ばね定数のみを変化させてもよい。 In the said embodiment, the belt member and the base material were connected by the hook-and-loop fastener. However, the belt member and the base material may be integrally formed. Moreover, the connection method of a belt member and a base material is not limited to the said embodiment. For example, you may connect using a hook, a buckle, etc. In the above embodiment, both the belt member and the base material are made of woven rubber. However, the belt member and the base material may be made of different materials. Further, the material may be the same and only the spring constant may be changed.
上記第二実施形態では、基材の裏面にカバー部材を配置した。しかし、カバー部材は、基材の表面に配置してもよく、体動センサ全体を被覆するよう配置してもよい。また、カバー部材の材質は、特に限定されないが、基材よりも伸縮しにくいものが望ましい。 In the second embodiment, the cover member is disposed on the back surface of the base material. However, the cover member may be disposed on the surface of the base material or may be disposed so as to cover the entire body motion sensor. Moreover, the material of the cover member is not particularly limited, but a material that is less likely to expand and contract than the base material is desirable.
上記実施形態では、コントローラをパソコンと接続して、呼吸データを表示した。しかし、コントローラにて処理されたデータを、表示装置に無線で電送してもよい。また、コントローラに蓄積された呼吸データを、USB(Universal Serial Bus)メモリ等で取り出して、パソコンに表示させてもよい。 In the above embodiment, the controller is connected to a personal computer to display respiration data. However, the data processed by the controller may be wirelessly transmitted to the display device. Further, the respiration data accumulated in the controller may be taken out with a USB (Universal Serial Bus) memory or the like and displayed on a personal computer.
本発明の体動センサおよび体動検出装置は、上記実施形態のように、被検者の肌に直接的に装着してもよく、衣服等を介して間接的に装着してもよい。また、上記実施形態では、体動センサおよび体動検出装置を、人間の呼吸検出用として具現化した。しかし、本発明の体動センサおよび体動検出装置により、例えば太腿、ふくらはぎ等の筋肉の動き(具体的には、膝の動きによる太腿の伸縮、足首の動きによるふくらはぎの伸縮等)を検出してもよい。これにより、歩行等における脚の動きを検出することができ、例えば歩数等を測定することができる。また、本発明の体動センサおよび体動検出装置により、上腕、前腕の筋肉の動きを検出してもよい。これにより、肘や手首の動きを検出することができる。 The body motion sensor and the body motion detection device of the present invention may be directly attached to the subject's skin as in the above-described embodiment, or may be indirectly attached through clothing or the like. Moreover, in the said embodiment, the body motion sensor and the body motion detection apparatus were actualized for human respiration detection. However, with the body motion sensor and body motion detection device of the present invention, the movement of muscles such as the thigh and calf (specifically, the expansion and contraction of the thigh due to the movement of the knee, the expansion and contraction of the calf due to the movement of the ankle, etc.) It may be detected. Thereby, the movement of the leg in walking or the like can be detected, and for example, the number of steps can be measured. Moreover, you may detect the motion of the muscles of the upper arm and the forearm with the body motion sensor and the body motion detection device of the present invention. Thereby, movement of an elbow or a wrist can be detected.
1:体動検出装置
2:体動センサ 20、21:センサ本体 22:基材 23:規制部材
220、221:面ファスナー 230〜233:電極
3 コントローラ(制御回路部)30:電源 31:演算部 32:記憶部 33:電池
34:ランプ 35:ボタン
4:ベルト部材 40、41:面ファスナー
5:カバー部材
90:被験者 91:パソコン 910:ディスプレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Body motion detection apparatus 2:
Claims (5)
該基材に支持され、導電性エラストマーからなる伸縮可能なセンサ本体と、
該センサ本体の伸縮方向に所定間隔だけ離間して接続され、電気抵抗を出力可能な一対の電極と、
該センサ本体における少なくとも一対の該電極間に配置され、該センサ本体の過度の伸長を規制する規制部材と、を備え、
該センサ本体は、被検者の体の動きに伴って伸縮し、該センサ本体の伸縮に基づく該電気抵抗の変化から、該被検者の体の動きを検出することを特徴とする体動センサ。 A stretchable substrate;
A stretchable sensor body supported by the substrate and made of a conductive elastomer;
A pair of electrodes that are connected to each other in the expansion / contraction direction of the sensor body at a predetermined interval and are capable of outputting electrical resistance;
A regulating member that is disposed between at least a pair of the electrodes in the sensor body and regulates excessive extension of the sensor body,
The sensor main body expands and contracts with the movement of the body of the subject, and the movement of the body of the subject is detected from a change in the electrical resistance based on the expansion and contraction of the sensor main body. Sensor.
該体動センサに電流を供給するための電源と、該体動センサからの出力を処理する演算部と、を有する制御回路部と、を備え、
該体動センサおよび該制御回路部は、一体的に前記被検者の体に装着されることを特徴とする体動検出装置。 The body motion sensor according to claim 1 or 2,
A control circuit unit having a power source for supplying a current to the body motion sensor and a calculation unit for processing an output from the body motion sensor,
The body motion detecting device, wherein the body motion sensor and the control circuit unit are integrally attached to the body of the subject.
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