JP2013246050A - ロードセル零点補正装置および体重体組成計 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な用途のロードセルのゼロ点を適切に設定できるロードセル零点補正装置を提供すること。
【解決手段】無荷重時のロードセルの出力Ｖ１，Ｖ２，…を予め定められたタイミングｔ１，ｔ２，…で繰り返して検出する。ロードセルの周囲温度Ｔ１，Ｔ２，…を、少なくとも上記タイミングと同じタイミングを含んで繰り返して検出する。現在の周囲温度をＴｐとしたとき、現在ゼロ点として設定すべきロードセルの出力を

なる換算式によって求める。
【選択図】図３

Description

この発明はロードセル零点補正装置に関し、より詳しくは、無荷重時のロードセルの出力を検出し、この検出した出力を用いて上記ロードセルのゼロ点（零点）を設定する装置に関する。

また、この発明は、そのようなロードセル零点補正装置を備えた体重体組成計に関する。

体重計や体重体組成計としては、偏平な略直方体状の本体と、この本体の四隅にそれぞれ下方へ突出して設けられたロードセル（歪ゲージを内蔵している）とを備えたものが普及している。荷重が加わったときのロードセル（の歪ゲージ）の抵抗変化が、例えばホイーストン・ブリッジ（Wheatstone bridge）回路を介して、出力電圧の変化として検出される。これにより、図７中に示すような、略直線的な荷重対出力特性Ｌ１が得られる。

ロードセルは、２種類の温度特性を有している。第１は、図８中にＬ２で示すような、荷重を加えた際に生じる感度の温度特性、すなわち、荷重対出力特性Ｌ１における勾配の温度による変化である。第２は、図８中にＬ３で示すような、無荷重時の出力の温度特性、すなわち、荷重対出力特性Ｌ１における無荷重時の出力の温度による変化である。

前者の温度特性については、サーミスタなどの電気素子を用いたハードウェアによる補正、ソフトウェアによる補正などの技術がある。これらの場合、荷重が加わったときのロードセルの出力に対して補正をかけることで、対処されている。

後者の温度特性については、電源スイッチがオンされた後、荷重が加わる前にキャリブレーションを行う技術がある。この技術では、電源スイッチがオンされた後、荷重が加わる前に、無荷重時のロードセルの出力（例えば図７において、温度変化に伴って特性Ｌ１がＬ１′に変化した結果、Ｖ′になっている。）を検出して、その出力Ｖ′をロードセルの荷重対出力特性の零点（ゼロ点）ＺＥとして設定する（キャリブレーション）。

特開２００８−３０９７２７号公報

近年の市場では、ユーザが体重体組成計に乗ることによって、直ちに測定を開始する機能（ステップオン機能）が要求されている。このステップオン機能を有する体重体組成計では、電源スイッチがオンされた後、荷重が加わる前にキャリブレーションを行うことができない。

ここで、例えば特許文献１（特開２００８−３０９７２７号公報）では、体重計が使用されていないとき、ロードセルがゼロ点の更新を行うのに適した設置状態と判断され、かつ、ロードセルからの荷重信号が安定していると判断された場合には、制御部が、予め設定されたゼロ点に代えロードセルからの荷重信号の出力をゼロ点とする（すなわちキャリブレーションを行う）技術が提案されている。しかしながら、この技術では、制御部がキャリブレーションを最後に行った後、次にキャリブレーションを行うまでの期間内に、例えば周囲温度が急に変化したとき、その周囲温度の変化をゼロ点に反映することができないという問題がある。この結果、ゼロ点を適切に設定できず、測定誤差が大きくなる。

なお、仮にキャリブレーションを頻繁に行うと、つまりロードセルの出力の検出を頻繁に行うと、体重計や体重体組成計が使用されていないときの消費電力が大きくなり、電池が急速に消耗してしまう。

このように、従来の技術では、特にステップオン機能を有する体重体組成計に用いられたロードセルについて、ゼロ点を適切に設定することができないという問題がある。

そこで、この発明の課題は、様々な用途のロードセルのゼロ点を適切に設定できるロードセル零点補正装置を提供することにある。

また、この発明の課題は、そのようなロードセル零点補正装置を備えた体重体組成計を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のロードセル零点補正装置は、
無荷重時のロードセルの出力を検出し、この検出した出力を用いて上記ロードセルのゼロ点を設定するロードセル零点補正装置であって、
無荷重時の上記ロードセルの出力を予め定められたタイミングで繰り返して検出する出力検出部と、
上記ロードセルの周囲温度を、少なくとも上記タイミングと同じタイミングを含んで繰り返して検出する周囲温度検出部と、
上記出力検出部が過去２回の第１、第２のタイミングで順次検出した上記ロードセルの出力をそれぞれＶ１、Ｖ２とし、上記周囲温度検出部が上記第１、第２のタイミングで検出した周囲温度をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、かつ上記周囲温度検出部が検出した現在の周囲温度をＴｐとしたとき、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力を

なる換算式によって求める演算部を備えたことを特徴とする。

ここで、上記周囲温度検出部が検出した「現在の周囲温度」は、実質的に上記ロードセルの現在の周囲温度であれば足りる意味である。例えば、上記ロードセルの周囲温度が変化するのに要する時間を考慮したとき、上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出するタイミングの頻度が比較的多い場合は、厳密にリアルタイムで検出した周囲温度である必要はなく、直近に検出した周囲温度であっても良い。ただし、「現在の周囲温度」は、厳密にリアルタイムで検出した現在の周囲温度であっても良い。

この発明のロードセル零点補正装置では、出力検出部が、無荷重時のロードセルの出力を予め定められたタイミングで繰り返して検出する。周囲温度検出部は、上記ロードセルの周囲温度を、少なくとも上記タイミングと同じタイミングを含んで繰り返して検出する。演算部は、上記出力検出部が過去２回の第１、第２のタイミングで順次検出した上記ロードセルの出力をそれぞれＶ１、Ｖ２とし、上記周囲温度検出部が上記第１、第２のタイミングで検出した周囲温度をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、かつ上記周囲温度検出部が検出した現在の周囲温度をＴｐとしたとき、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力を

なる換算式によって求める。

この換算式は、温度Ｔ１からＴ２までの出力電圧の変化率（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｔ２−Ｔ１）が温度Ｔｐまで維持されるものと仮定して、現在の温度Ｔｐでの上記ロードセルの出力（Ｖｐとする。）を近似的に求めるものである。

この演算部による換算式を求める動作は、上記出力検出部が過去２回の第１、第２のタイミングで上記ロードセルの出力Ｖ１、Ｖ２および周囲温度Ｔ１、Ｔ２を検出した後、上記ロードセルの現在の出力を改めて検出することなく実行され得る。例えば、無荷重時に上記第２のタイミングで上記ロードセルの出力Ｖ２を検出し、この検出した出力Ｖ２を用いて上記ロードセルのゼロ点を設定するものとする（キャリブレーション）。この第２のタイミングから、次に予定された出力検出タイミング（これを「第３のタイミング」とする。）までの期間内であっても、上記演算部が上記換算式を演算する動作は、実行され得る。そして、上記第２のタイミングから第３のタイミングまでの期間内に周囲温度が変化したとき、その周囲温度の変化（Ｔｐ−Ｔ２）は、上記換算式によって、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力Ｖｐに反映される。したがって、ゼロ点を適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度を高めることができる。

これにより、例えば、複数のロードセルの間で、ゼロ点として設定すべき出力の温度特性に個体間ばらつきがあったとしても、各ロードセルについて上記換算式を用いてゼロ点を設定することによって、そのような個体間ばらつきによる測定誤差を解消することができる。

また、上記換算式は、上記ロードセルの無荷重時に、例えばステップオン機能を有する体重体組成計がスタンバイ状態（被測定者が乗ってない時）であっても、設定され得る。すなわち、上記換算式は、ステップオン機能を有する体重体組成計のスタンバイ状態で、過去２回の第１、第２のタイミングで得られた上記ロードセルの出力Ｖ１、Ｖ２と上記第１、第２のタイミングで得られた周囲温度Ｔ１、Ｔ２とを用いて、設定され得る。これにより、ユーザが体重体組成計（ステップオン機能を有する）に乗ると、直ちに、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力Ｖｐをゼロ点として設定し、このゼロ点を用いてユーザの体重測定結果を出力することができる。つまり、このロードセル零点補正装置は、ステップオン機能を有する体重体組成計に好ましく適用することができる。

また、出力検出部が上記ロードセルの出力を検出する頻度を、例えば２時間当たり１回程度というように比較的少なく設定しておけば、消費電力を抑えることができる。また、周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出する動作は、出力検出部が上記ロードセルの出力を検出する動作に比して、消費電力が少ない。したがって、電池の消耗を、実際上問題にならないレベルに抑えることができる。

一実施形態のロードセル零点補正装置では、上記第１、第２のタイミングは、現在から遡った直近の２回分のタイミングであることを特徴とする。

この一実施形態のロードセル零点補正装置では、上記第１、第２のタイミングは、現在から遡った直近の２回分のタイミングである。したがって、上記ロードセルの直近の出力Ｖ１、Ｖ２、直近の周囲温度Ｔ１、Ｔ２に基づいて、ゼロ点をさらに適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度をさらに高めることができる。

一実施形態のロードセル零点補正装置では、上記現在の周囲温度Ｔｐと上記第２のタイミングの周囲温度Ｔ２との差（Ｔｐ−Ｔ２）が予め定められた閾値を超えたとき、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えた時点で上記出力検出部に上記ロードセルの出力を検出させて、このロードセルの出力を現在のゼロ点として設定する制御部を備えたことを特徴とする。

上記第２のタイミングの周囲温度Ｔ２に対して現在の温度Ｔｐが極端に離れると、上記換算式による近似の精度が低下する。そこで、この一実施形態のロードセル零点補正装置では、制御部が、上記現在の周囲温度Ｔｐと上記第２のタイミングの周囲温度Ｔ２との差（Ｔｐ−Ｔ２）が予め定められた閾値を超えたとき、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えた時点で上記出力検出部に上記ロードセルの出力を検出させて、このロードセルの出力を現在のゼロ点として設定する（キャリブレーション）。これにより、ゼロ点をさらに適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度をさらに高めることができる。

一実施形態のロードセル零点補正装置では、
上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出するタイミングの頻度は、上記出力検出部が上記ロードセルの出力を検出するタイミングの頻度よりも多く、
上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出する度に、上記制御部は、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えたか否かを判断することを特徴とする。

この一実施形態のロードセル零点補正装置では、上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出するタイミングの頻度は、上記出力検出部が上記ロードセルの出力を検出するタイミングの頻度よりも多い。そして、上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出する度に、上記制御部は、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えたか否かを判断する。したがって、これにより、ゼロ点をさらに適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度をさらに高めることができる。

なお、既述のように、周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出する動作は、出力検出部が上記ロードセルの出力を検出する動作に比して、消費電力が少ない。したがって、周囲温度検出部の動作の頻度が多いことによって、電池の消耗の問題が生じることは想定されない。

一実施形態のロードセル零点補正装置では、上記出力検出部が検出した無荷重時の上記ロードセルの出力と、上記周囲温度検出部が検出した上記ロードセルの周囲温度と、上記出力および周囲温度を検出したタイミングを表す測定日時とを、互いに対応付けて記憶する記憶部を備えたことを特徴とする。

この一実施形態のロードセル零点補正装置では、記憶部は、上記出力検出部が検出した無荷重時の上記ロードセルの出力と、上記周囲温度検出部が検出した上記ロードセルの周囲温度と、上記出力および周囲温度を検出したタイミングを表す測定日時とを、互いに対応付けて記憶する。したがって、上記演算部は、上記記憶部の記憶内容に基づいて、上記換算式によって、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力Ｖｐを求めてゼロ点として設定することができる。

この発明の体重体組成計は、荷重に応じたロードセルの出力に基づいて被測定者の体重を測定する体重体組成計であって、上記ロードセル零点補正装置を備えたことを特徴とする。

この発明の体重体組成計によれば、上記ロードセル零点補正装置による利点を享受することができる。したがって、ロードセルのゼロ点を適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度を高めることができ、被測定者の体重の測定精度を高めることができる。

以上より明らかなように、この発明のロードセル零点補正装置によれば、様々な用途のロードセルのゼロ点を適切に設定できる。

また、この発明の体重体組成計によれば、ロードセルのゼロ点を適切に設定できる。この結果、上記ロードセルの測定精度を高めることができ、被測定者の体重の測定精度を高めることができる。

この発明のロードセル零点補正装置を適用した一実施形態の体重体組成計の外観を示す斜視図である。 上記体重体組成計のブロック構成を示す図である。 上記体重体組成計におけるロードセルのゼロ点の設定の仕方を説明する図である。 上記体重体組成計におけるロードセルのゼロ点の設定の仕方を説明する図である。 上記体重体組成計のスタンバイ状態の動作フローを示す図である。 上記体重体組成計のステップオン時の体重測定のための動作フローを示す図である。 一般的なロードセルの荷重対出力特性を示す図である。 一般的なロードセルの温度特性を示す図である。を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明のロードセル零点補正装置を適用した一実施形態の、ステップオン機能を有する体重体組成計（全体を符号９０で示す。）の外観を示している。

この体重体組成計９０は、ユーザである被測定者の体重と、体重に基づいた被測定者の体組成とを測定する機能を有する。「体重」とは、被測定者の重さ（質量）を指す。「体組成」とは、身体を組成する成分（身体を構成する組織）の割合もしくは量を表し、例えば、体脂肪率、筋肉率、除脂肪量、体脂肪量、筋肉量などのうちの少なくとも１つを含む。

図１から分かるように、この体重体組成計９０は、偏平な略直方体状の本体１０を備えている。この本体１０の上面１０ａ内で四隅に相当する領域に電極１，２，３，４が設けられている。本体１０の上面１０ａ内で電極１，２の間に相当する領域に表示部５が設けられている。また、本体３の下面１０ｂの四隅から、それぞれ下方へ突出してロードセル１１，１２，１３，１４が設けられている。また、この例では、本体３の手前側の側面に、操作部９が設けられている。

被測定者は測定時には、左足裏を電極１と３上に乗せ且つ右足裏を電極２と４上に乗せるようにして、本体上面１０ａ上に乗ると想定する。このとき、電極１および２は被測定者の足裏（つま先）に接触し、電極３および４は被測定者の足裏（踵）に接触する。

被測定者の生体インピーダンスを測定するために、電極１，２を通して生体に定電流（交流）が印加される。電極３，４は、電流印加時に生体から導出される電圧を測定するために用いられる。

表示部５は、測定結果および測定に係る各種情報を表示するためのＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる。

操作部９は、この体重体組成計９０が複数人で共用される場合に被測定者を識別するために操作されるスイッチや、被測定者の属性情報（たとえば性別、年齢、身長など）の入力を受付けるために操作されるスイッチ、電源をオン／オフするために操作される電源スイッチを含んでいる。なお、操作部９は、被測定者が操作可能な位置であればどこに設けられていても良く、例えば本体１０の上面１０ａに設けられていても良い。

ロードセル１１〜１４は、本体上面１０ａにかけられる荷重に応じて変形する金属部材からなる歪体と、歪体に張られた歪ゲージとからなる。歪体が歪むと、歪ゲージが伸縮して歪ゲージの伸縮に応じて抵抗値が変化し、その抵抗変化が後述の出力電圧の変化として検出される。これらのロードセル１１〜１４の出力を合算することにより、被測定者の体重が求められる。

図２は、この体重体組成計９０のブロック構成を示している。この体重体組成計９０は、図１中に示した電極１〜４、ロードセル１１〜１４、表示部５および操作部９に加えて、被測定者の生体インピーダンスを計測するためのインピーダンス計測部２４、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ（analog to digital）回路部２６、電池からなる電源部３０、各種データやプログラムを記憶するための記憶部３６、通信Ｉ／Ｆ（interface）部３８、温度計測部３９、ならびに各部の制御および各種演算を行うためのＣＰＵ１００を含んでいる。

インピーダンス計測部２４は、ＣＰＵ１００により制御されて、電極１〜４を用いて生体インピーダンスを計測する。インピーダンス計測部２４は、定電流発生部（図示せず）を有し、電極１と２に定電流を流す。電極１と２を介して定電流が被測定者（人体）９９に印加された状態において、電圧測定用の電極３と４の電位差を検出し、検出した電位差に基づき生体インピーダンスを算出する。インピーダンス計測部２４により算出された生体インピーダンスを指す信号は、Ａ／Ｄ回路部２６に出力される。

Ａ／Ｄ回路部２６は、インピーダンス計測部２４からの出力信号を入力し、入力信号をデジタル信号に変換し、変換後の信号をＣＰＵ１００に出力する。また、荷重計測部２０に含まれた各ロードセル１１，１２，１３，１４からの出力信号を入力し、それぞれデジタル信号に変換し、変換後の信号をＣＰＵ１００に出力する。

荷重計測部２０は、上記ロードセル１１〜１４に加えて、図示しないホイーストン・ブリッジ（Wheatstone bridge）回路を含んでいる。荷重が加わったときのロードセル（の歪ゲージ）１１〜１４の抵抗変化が、上記ホイーストン・ブリッジ回路を介して、出力信号（出力電圧）の変化として検出される。これにより、図４中に示すような、略直線的なの荷重対出力特性Ｌ５が得られる。この例では、スタンバイ状態（電源スイッチはオンされているが、本体上面１０ａに被測定者が乗っていない状態）で、図２中の上記ロードセル１１〜１４を含む荷重計測部２０とＡ／Ｄ回路部２６とが、ＣＰＵ１００により制御されて出力検出部として働いて、無荷重時のロードセル１１〜１４の出力を予め定められたタイミングで繰り返して検出する。この例では、無荷重時のロードセル１１〜１４の出力を検出するタイミングは、２時間周期であるものとする。

温度計測部３９は、この例ではサーミスタまたは熱電対からなり、本体１０の内部の温度を、ロードセル１１〜１４の周囲温度として検出する。この例では、スタンバイ状態で、温度計測部３９は、ＣＰＵ１００により制御されて周囲温度検出部として働いて、ロードセル１１〜１４の周囲温度を、少なくとも上記タイミング（無荷重時のロードセル１１〜１４の出力を検出するタイミング）と同じタイミングを含んで、より高頻度で繰り返して検出する。この例では、ロードセル１１〜１４の周囲温度を検出するタイミングは、１０分間周期であるものとする。

電源部３０は、この体重体組成計９０の各部に電力を供給する。

通信Ｉ／Ｆ部３８は、外部の装置との間で、データやプログラムを送受信する。

記憶部３６は、この例ではフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを含んでいる。この記憶部３６は、ＣＰＵ１００が実行すべきプログラム（ソフトウェア）を記憶している。このプログラムを読み出すことにより、ＣＰＵ１００は各部の制御および各種演算を行うことができる。また、記憶部３６は、操作部９を通して入力された被測定者を識別するためのＩＤ（識別）番号や、被測定者の属性情報（たとえば性別、年齢、身長など）などを記憶する。さらに、記憶部３６は、スタンバイ状態で、次に示す測定データテーブルを作成して、測定日時と、荷重計測部２０によって計測された無荷重時のロードセル１１〜１４の出力と、温度計測部３９によって計測されたロードセル１１〜１４の周囲温度とを、互いに対応付けて記憶する。

この記憶部３６に作成される測定データテーブルは、例えば次のようなものである。
（測定データテーブル）

この測定データテーブルの例は、次の検出結果を示している。この体重体組成計９０が使用されていない期間に、まず、測定日時2011/10/21 06:00（２０１１年１０月２１日６時０分を表す。以下同様。）に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ０として検出された。その時のロードセル１１，１２，１３，１４の出力電圧がそれぞれＶ０_１１，Ｖ０_１２，Ｖ０_１３，Ｖ０_１４として検出された。それから１０分後の測定日時2011/10/21 06:10に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ０_１として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定（符号ＮＤで表す。以下同様。）であった。さらに１０分後の測定日時2011/10/21 06:20に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ０_２として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定であった。このようにして、１０分間周期で、ロードセル１１〜１４の周囲温度のみが繰り返して検出された。

次に、最初の測定日時から２時間後の測定日時2011/10/21 08:00に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ１として検出された。その時のロードセル１１，１２，１３，１４の出力電圧がそれぞれＶ１_１１，Ｖ１_１２，Ｖ１_１３，Ｖ１_１４として検出された。それから１０分後の測定日時2011/10/21 08:10に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ１_１として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定であった。さらに１０分後の測定日時2011/10/21 06:20に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ１_２として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定であった。このようにして、１０分間周期で、ロードセル１１〜１４の周囲温度のみが繰り返して検出された。

次に、最初の測定日時から４時間後の測定日時2011/10/21 10:00に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ２として検出された。その時のロードセル１１，１２，１３，１４の出力電圧がそれぞれＶ２_１１，Ｖ２_１２，Ｖ２_１３，Ｖ２_１４として検出された。それから１０分後の測定日時2011/10/21 10:10に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ２_１として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定であった。さらに１０分後の測定日時2011/10/21 10:20に、ロードセル１１〜１４の周囲温度がＴ２_２として検出された。この時、ロードセル１１〜１４の出力電圧は非測定であった。このようにして、１０分間周期で、ロードセル１１〜１４の周囲温度のみが繰り返して検出された。

このように、２時間周期で、ロードセル１１，１２，１３，１４の出力電圧が繰り返して検出された。そのタイミングと同じタイミングを含んで１０分間周期で、ロードセル１１〜１４の周囲温度が繰り返して検出された。上記測定データテーブルは、そのような検出結果を示している。

図３と図４を用いて、この体重体組成計９０におけるロードセルのゼロ点の設定の仕方を、概略的に説明する。なお、簡単のため、基本的に、４つのロードセル１１，１２，１３，１４のうちの１つに着目して説明する（後述の図５、図６でも同様。）。

図３は、時間経過に伴うロードセルの周囲温度の変化を曲線Ｃによって例示している。横軸のｔ１，ｔ２は、無荷重時にロードセルの出力電圧が検出されたタイミングを示している。同図中に、第１のタイミングｔ１でのロードセルの出力電圧をＶ１と表し、その時のロードセルの周囲温度をＴ１と表している。また、第２のタイミングｔ２（上の例では、第１のタイミングｔ１から２時間後）でのロードセルの出力電圧をＶ２と表し、その時のロードセルの周囲温度をＴ２と表している。

また、同図中には、現在の日時が、ｔｐで表されている。また、第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２と同じタイミングを含んで、ロードセルの周囲温度のみが検出される周期（上の例では１０分間周期）が、Δｔで表されている。また、現在のロードセルの周囲温度は、この例では、温度計測部３９が厳密にリアルタイムで検出した周囲温度ではなく、上述の周期Δｔで直近（最後）に検出した周囲温度Ｔｐとして表されている。

この体重体組成計９０ではＣＰＵ１００が演算部として働いて、上記測定データテーブルの記憶内容に基づいて、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力（Ｖｐとする。）を

なる換算式によって求める（この換算式をＥｑ．１と呼ぶ。）。

この換算式Ｅｑ．１は、温度Ｔ１からＴ２までの出力電圧の変化率（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｔ２−Ｔ１）が温度Ｔｐまで維持されるものと仮定して、現在の温度Ｔｐでのロードセルの出力Ｖｐを近似的に求めるものである。

このＣＰＵ１００による換算式Ｅｑ．１を求める動作は、荷重測定部２０が過去２回の第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２でロードセルの出力Ｖ１、Ｖ２および周囲温度Ｔ１、Ｔ２を検出した後、ロードセルの現在の出力を改めて検出することなく実行され得る。例えば、無荷重時に第２のタイミングｔ２でロードセルの出力Ｖ２を検出し、この検出した出力Ｖ２を用いて上記ロードセルのゼロ点を設定するものとする。この第２のタイミングｔ２から、次に予定された出力検出タイミング（図３中に、これを第３のタイミングｔ３として示す。）までの期間内であっても、ＣＰＵ１００が換算式Ｅｑ．１を演算する動作は、実行され得る。そして、第２のタイミングｔ２から第３のタイミングｔ３までの期間内に周囲温度が変化したとき、その周囲温度の変化（Ｔｐ−Ｔ２）は、換算式Ｅｑ．１によって、現在ゼロ点として設定すべきロードセルの出力Ｖｐに反映される。そして、図４中に示すような、換算式Ｅｑ．１によって得られたＶｐが、ロードセルの荷重対出力特性（Ｌ５とする）のゼロ点ＺＥとして設定される。したがって、ゼロ点を適切に設定できる。

また、荷重を加えた際に生じる感度の温度特性については、公知のサーミスタなどの電気素子を用いたハードウェアによる補正、またはソフトウェアによる補正を行う。この結果、ロードセルの測定精度を高めることができる。

特に、第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２は、現在ｔｐから遡った直近（最後）の２回分のタイミングである。したがって、ロードセルの直近の出力Ｖ１、Ｖ２、直近の周囲温度Ｔ１、Ｔ２に基づいて、ゼロ点をさらに適切に設定できる。この結果、ロードセルの測定精度をさらに高めることができる。

また、例えば、複数のロードセル１１，１２，１３，１４の間で、ゼロ点として設定すべき出力の温度特性に個体間ばらつきがあったとしても、各ロードセル１１，１２，１３，１４について換算式Ｅｑ．１を用いてゼロ点を設定することによって、そのような個体間ばらつきによる測定誤差を解消することができる。

また、換算式Ｅｑ．１は、ロードセルの無荷重時に、例えばこの体重体組成計９０がスタンバイ状態（被測定者が乗ってない時）であっても、設定され得る。すなわち、換算式Ｅｑ．１は、この体重体組成計９０のスタンバイ状態で、過去２回の第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２で得られたロードセルの出力Ｖ１、Ｖ２と第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２で得られた周囲温度Ｔ１、Ｔ２とを用いて、設定され得る。これにより、ユーザが体重体組成計（ステップオン機能を有する）９０に乗ると、直ちに、現在ゼロ点として設定すべきロードセルの出力Ｖｐをゼロ点ＺＥとして設定し、このゼロ点ＺＥを用いてユーザの体重測定結果を出力することができる。つまり、このロードセル零点補正装置は、ステップオン機能を有する体重体組成計９０に好ましく適用することができる。

また、荷重測定部２０がロードセルの出力を検出する頻度を、この例のように２時間当たり１回程度というように比較的少なく設定しておけば、消費電力を抑えることができる。また、温度計測部３９がロードセルの周囲温度を検出する動作は、荷重測定部２０がロードセルの出力を検出する動作に比して、消費電力が少ない。したがって、電池の消耗は、実際上問題が生じないレベルに抑えることができる。

図５は、この体重体組成計９０のＣＰＵ１００によるスタンバイ状態の動作フローを具体的に示している。

図５のステップＳ１に示すように、ＣＰＵ１００は予め定められたタイミングで荷重測定部２０によってロードセルの出力電圧を検出するとともに、同じタイミングで温度計測部３９によってロードセルの周囲温度を検出する。続いて、ステップＳ２に示すように、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１で検出された出力Ｖ′をロードセルの荷重対出力特性の零点（ゼロ点）ＺＥとして設定する（キャリブレーション）。このステップＳ１，Ｓ２の動作は、図３中に示した第１のタイミングｔ１や第２のタイミングｔ２で実行される動作に相当する。

次に、ステップＳ３に示すように、ＣＰＵ１００は、温度計測部３９によってロードセルの周囲温度を検出する。このステップＳ３の動作は、図３中に示した周期Δｔで実行される動作に相当する。

ＣＰＵ１００は、ステップＳ１〜Ｓ３の動作を繰り返して実行することによって、既述の測定データテーブルを構築してゆく。ここで、図３中に示したように、最後にステップＳ１，Ｓ２の動作を実行した直近のタイミングが第２のタイミングｔ２であり、上述の周期Δｔで直近（最後）に検出した周囲温度がＴｐであり、現在の日時がｔｐであるものとする（後述の図６でも同様。）。これにより、換算式Ｅｑ．１を用いて、現在の温度Ｔｐでのロードセルの出力Ｖｐを近似的に求めることができる。

次に、図５のステップＳ４に示すように、ＣＰＵ１００が制御部として働いて、上述の周期Δｔで直近に検出した周囲温度（この例では現在の周囲温度とする。）Ｔｐを用いて、現在の周囲温度Ｔｐと第２のタイミングの周囲温度Ｔ２との差（Ｔｐ−Ｔ２）が予め定められた閾値（これをｔｈとする。）を超えているか否かを判断する。

上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値ｔｈを超えていれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値を超えた時点で割り込みを実行して、ステップＳ１に戻る。そして、ステップＳ１，Ｓ２で、荷重測定部２０にロードセルの出力（Ｖ３とする。）を検出させて、このロードセルの出力Ｖ３を現在のゼロ点として設定する（キャリブレーション）。

このように、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値ｔｈを超えたとき、荷重測定部２０にロードセルの出力Ｖ３を検出させている理由は、第２のタイミングｔ２の周囲温度Ｔ２に対して現在の温度Ｔｐが極端に離れると、換算式Ｅｑ．１による近似の精度が低下するからである。差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値を超えた時点のロードセルの出力Ｖ３を現在のゼロ点として設定することによって、ゼロ点を適切に設定できる。

一方、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値ｔｈを超えていなければ、ＣＰＵ１００は、ステップＳ５で、予め定められたタイミング（この例では上述の２時間周期）が到来したか否かを判断する。予め定められたタイミングが到来していなければ（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ３に戻って、ＣＰＵ１００は、温度計測部３９によってロードセルの周囲温度を検出する。上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が閾値ｔｈを超えていれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻って、それ以降の動作を繰り返す。

図６は、この体重体組成計９０のステップオン時の体重測定のための動作フローを示している。

この体重体組成計９０は、操作部９の電源スイッチがオンされると、スタンバイ状態となり、図６のステップＳ１１に示すように、被測定者が本体上面１０ａに乗るのを待つ。被測定者が本体上面１０ａに乗ったか否かは、この例ではインピーダンス計測部２４の出力の変化に基づいて、ＣＰＵ１００が判断する。

被測定者が本体上面１０ａに乗ったら（ステップＳ１１でＹＥＳ）、体重測定のための動作を開始する。

この例では、被測定者が本体上面１０ａに乗った時点（現在の日時ｔｐとする。）で、ＣＰＵ１００が演算部として働いて、上記測定データテーブルに記憶されている第１、第２のタイミングｔ１，ｔ２で得られたロードセルの出力Ｖ１、Ｖ２と、周囲温度Ｔ１、Ｔ２と、現在の温度Ｔｐとを用いて、換算式Ｅｑ．１によって、現在ゼロ点として設定すべきロードセルの出力Ｖｐを求める。そして、図４に例示したように、換算式Ｅｑ．１によって得られたＶｐを、ロードセルの荷重対出力特性Ｌ５のゼロ点ＺＥとして設定する。その上で、荷重計測部２０に含まれた各ロードセル１１，１２，１３，１４からの出力を合算して、被測定者の体重を求める（ステップＳ１２）。

ここで、荷重を加えた際に生じる感度の温度特性については、既述のように、公知のサーミスタなどの電気素子を用いたハードウェアによる補正、またはソフトウェアによる補正を行う。この結果、ロードセルの測定精度を高めることができる。

このようにして、この体重体組成計９０によれば、被測定者が本体上面１０ａに乗ると、直ちに高精度の体重測定結果を得て、表示部５に表示することができる。

上の例では、被測定者が本体上面１０ａに乗った時点ｔｐで換算式Ｅｑ．１の演算を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば、温度計測部３９が上述の周期Δｔ（上の例では１０分間周期）でロードセルの周囲温度Ｔｐを検出する度に、換算式Ｅｑ．１の演算を行っても良い。その場合、上記測定データテーブルに、ロードセルの周囲温度Ｔｐと対応付けて、換算式Ｅｑ．１によって求められたＶｐ（現在ゼロ点として設定すべきロードセルの出力）値を記録しておく。これにより、被測定者が本体上面１０ａに乗った時点ｔｐで上記測定データテーブルからそのＶｐ値を読み出すことで、より迅速にロードセルの荷重対出力特性Ｌ５のゼロ点ＺＥを設定できる。したがって、より迅速に体重測定結果を得て、表示部５に表示することができる。

また、上の例では、温度計測部３９が周期Δｔで直近に検出した周囲温度Ｔｐを「現在の周囲温度」としたが、これに限られるものではない。例えば、「現在の周囲温度」は、温度計測部３９が厳密にリアルタイムで検出した現在の周囲温度であっても良い。

また、上の例では、この発明のロードセル零点補正装置を体重体組成計９０に適用したが、これに限られるものではない。この発明のロードセル零点補正装置は、ロードセルを用いて荷重を計測する装置に広く適用することができる。

１，２，３，４ 電極
１１，１２，１３，１４ ロードセル
２０ 荷重計測部
３６ 温度計測部
３６ 記憶部
９０ 体重体組成計
１００ ＣＰＵ

Claims (6)

1. 無荷重時のロードセルの出力を検出し、この検出した出力を用いて上記ロードセルのゼロ点を設定するロードセル零点補正装置であって、
   無荷重時の上記ロードセルの出力を予め定められたタイミングで繰り返して検出する出力検出部と、
   上記ロードセルの周囲温度を、少なくとも上記タイミングと同じタイミングを含んで繰り返して検出する周囲温度検出部と、
   上記出力検出部が過去２回の第１、第２のタイミングで順次検出した上記ロードセルの出力をそれぞれＶ１、Ｖ２とし、上記周囲温度検出部が上記第１、第２のタイミングで検出した周囲温度をそれぞれＴ１、Ｔ２とし、かつ上記周囲温度検出部が検出した現在の周囲温度をＴｐとしたとき、現在ゼロ点として設定すべき上記ロードセルの出力を
   

   

   なる換算式によって求める演算部を備えたことを特徴とするロードセル零点補正装置。
2. 請求項１に記載のロードセル零点補正装置において、
   上記第１、第２のタイミングは、現在から遡った直近の２回分のタイミングであることを特徴とするロードセル零点補正装置。
3. 請求項１または２に記載のロードセル零点補正装置において、
   上記現在の周囲温度Ｔｐと上記第２のタイミングの周囲温度Ｔ２との差（Ｔｐ−Ｔ２）が予め定められた閾値を超えたとき、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えた時点で上記出力検出部に上記ロードセルの出力を検出させて、このロードセルの出力を現在のゼロ点として設定する制御部を備えたことを特徴とするロードセル零点補正装置。
4. 請求項３に記載のロードセル零点補正装置において、
   上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出するタイミングの頻度は、上記出力検出部が上記ロードセルの出力を検出するタイミングの頻度よりも多く、
   上記周囲温度検出部が上記ロードセルの周囲温度を検出する度に、上記制御部は、上記差（Ｔｐ−Ｔ２）が上記閾値を超えたか否かを判断することを特徴とするロードセル零点補正装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載のロードセル零点補正装置において、
   上記出力検出部が検出した無荷重時の上記ロードセルの出力と、上記周囲温度検出部が検出した上記ロードセルの周囲温度と、上記出力および周囲温度を検出したタイミングを表す測定日時とを、互いに対応付けて記憶する記憶部を備えたことを特徴とするロードセル零点補正装置。
6. 荷重に応じたロードセルの出力に基づいて被測定者の体重を測定する体重体組成計であって、請求項１から４までのいずれか一つに記載のロードセル零点補正装置を備えたことを特徴とする体重体組成計。

Images