JP2018096870A - Motion measuring device, and motion measuring member - Google Patents

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中本 裕之
Hiroyuki Nakamoto
裕之 中本
時矢 山路
Tokiya Yamaji
時矢 山路
大高 秀夫
Hideo Otaka
秀夫 大高
侑亮 別所
Yusuke Bessho
侑亮 別所
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Bando Chemical Industries Ltd
Kobe University NUC
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Bando Chemical Industries Ltd
Kobe University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motion measuring device capable of easily and correctly measuring a position and/or a posture of a moving point inside a measurement object during deformation of the measurement object.SOLUTION: A motion measuring device measures a change of a position and/or a posture of a moving point inside a measurement object, and includes: first and second annular members 3, 4; at least two sensor sheets 2 (2A to 2F) installed between the first and second annular members 3, 4; and an analysis device 5. The sensor sheet 2 expands and contracts according to movement of the moving point and is configured to be changed of electrostatic capacitance of a detection part of each sensor sheet 2 according to expansion and contract. The analysis device 5 calculates a change of a distance between a first fixed part 2Aa and a second fixed part 2Ab based on the change of the electrostatic capacitance of the detection part. The position and/or the posture of the moving point is calculated based on the change of the distance between the first fixed part 2Aa and the second fixed part 2Ab in each sensor sheet 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、測定対象物の変形時における、上記測定対象物の位置及び/又は姿勢の変化を計測する動作計測装置、及び、この動作計測装置に用いられる動作計測用部材に関する。   The present invention relates to a motion measurement device that measures a change in the position and / or orientation of the measurement target when the measurement target is deformed, and a motion measurement member used in the motion measurement device.

厚生労働省の国民生活基礎調査(平成25年)によれば、約10人に1人が腰痛の自覚症状を有しており、腰痛は社会問題となっている。
腰痛の発生原因は、骨、筋肉、神経などの障害による要因から精神的な要因まで様々である。しかし、腰痛の発生には、長時間に亘って頻繁に行われる腰部の屈曲やひねり動作が大きく関与することが知られている。
そのため、腰痛の予防には、腰部にストレスを生じさせる屈曲やひねり動作を減らすことが有効と考えられる。
一方、腰部の屈曲やひねり動作を含む身体の動きを計測する方法としては、モーションキャプチャが知られている(例えば、特許文献1参照)。
According to the Ministry of Health, Labor and Welfare's National Life Survey (2013), about 1 in 10 people have subjective symptoms of low back pain, which is a social problem.
The causes of low back pain vary from factors caused by disorders such as bones, muscles, and nerves to mental factors. However, it is known that the occurrence of low back pain is largely related to the bending and twisting of the low back which is frequently performed over a long period of time.
Therefore, to prevent back pain, it is considered effective to reduce bending and twisting motions that cause stress in the lower back.
On the other hand, motion capture is known as a method for measuring body movement including bending and twisting of the waist (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−117409号公報JP 2014-117409 A

モーションキャプチャによる計測は、大掛かりな設備(例えば、専用スタジオ等)が必要であり、計測可能な場所や空間に制限がある。また、設備が高額である、測定前に煩雑な準備が必要である等の点で誰もが容易に測定を行なえるわけではない。また、モーションキャプチャによる計測は、カメラから影になる部分の計測は行うことができない。
本発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意検討を行い、新たな技術的思想に基づき本発明を完成した。
Measurement by motion capture requires large-scale equipment (for example, a dedicated studio), and there are restrictions on the place and space where measurement is possible. In addition, not everyone can easily perform measurement because the equipment is expensive and complicated preparation is required before measurement. In addition, measurement by motion capture cannot measure a portion that is shadowed from the camera.
The present inventors have intensively studied to solve such problems and completed the present invention based on a new technical idea.

(1)本発明の動作計測装置は、測定対象物の変形時における、上記測定対象物内の動作点の位置及び/又は姿勢の変化を計測する動作計測装置であって、
上記動作点の動きに対して基準となる第1部材と、
上記動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する第2部材と、
上記第1部材に固定された第1固定部と、上記第2部材に固定された第2固定部とを有し、上記第1部材と上記第2部材との間に架設されたセンサシートを少なくとも2本と、
解析装置と、
を備え、
上記センサシートは、エラストマー製の誘電層と、上記誘電層の上面に形成された第1電極層と、上記誘電層の下面に形成された第2電極層とを含み、上記第1電極層及び上記第2電極層の対向する部分を検出部とし、上記動作点の動きに応じて伸縮し、かつ当該伸縮に応じて上記検出部の静電容量が変化するように構成され、
上記解析装置は、上記検出部の静電容量の変化に基づいて、上記第1固定部と上記第2固定部との距離の変化をセンサシートごとに算出し、各センサシートにおける上記第1固定部と上記第2固定部との距離の変化に基づいて上記動作点の位置及び/又は姿勢の変化を算出する、ことを特徴とする。
(1) The motion measuring device of the present invention is a motion measuring device that measures a change in position and / or posture of an operating point in the measuring object when the measuring object is deformed.
A first member serving as a reference for the movement of the operating point;
A second member that moves and / or rotates in accordance with the movement of the operating point;
A sensor sheet having a first fixing portion fixed to the first member and a second fixing portion fixed to the second member, and being laid between the first member and the second member. At least two,
An analysis device;
With
The sensor sheet includes an elastomeric dielectric layer, a first electrode layer formed on an upper surface of the dielectric layer, and a second electrode layer formed on a lower surface of the dielectric layer, the first electrode layer and The opposing part of the second electrode layer is a detection unit, and is configured to expand and contract according to the movement of the operating point, and the capacitance of the detection unit changes according to the expansion and contraction.
The analysis device calculates a change in the distance between the first fixing unit and the second fixing unit for each sensor sheet based on a change in capacitance of the detection unit, and the first fixing in each sensor sheet. A change in the position and / or posture of the operating point is calculated based on a change in the distance between the part and the second fixed part.

上記動作計測装置は、上述した構成を備えるため、モーションキャプチャが抱えていた測定場所や測定部位が制限される課題を回避し、測定対象物内の動作点の位置及び/又は姿勢の変化を容易にかつ正確に測定することができる。また、上記動作点の位置および姿勢の変化を連続的に測定するのにも適している。
また、上記運動測定装置は、センサシートとして、伸縮性に優れ、軽量な静電容量型センサシートを採用しているため、測定対象物が変形する際に、当該変形を阻害することもない。
Since the motion measurement apparatus has the above-described configuration, it avoids the problem of limiting the measurement location and measurement site that motion capture has, and easily changes the position and / or posture of the operation point in the measurement object. Can be measured accurately and accurately. It is also suitable for continuously measuring changes in the position and orientation of the operating point.
Moreover, since the said movement measuring apparatus employ | adopts a lightweight electrostatic capacity type | mold sensor sheet which is excellent in a stretching property as a sensor sheet, when a measuring object deform | transforms, the said deformation | transformation is not inhibited.

(2)上記動作計測装置は、上記センサシートを3〜6本を備えることが好ましい。
この場合、測定対象が広がり、かつ、上記動作点の位置及び/又は姿勢の変化をより正確に測定することができる。
(2) It is preferable that the motion measuring device includes 3 to 6 sensor sheets.
In this case, the object to be measured spreads and the change in the position and / or posture of the operating point can be measured more accurately.

(3)上記動作計測装置は、
人体を測定対象物とし、被験者の腰部の動作の計測に用いられ、
上記第1部材は、上記被験者の腰回りに固定される第1環状部材であり、
上記第2部材は、上記第1環状部材より上方で上記被験者の体幹回りに固定される第2環状部材であり、
上記動作点は、上記第2環状部材を外周とする変位面内に位置し、
6本の上記センサシートを備えることが好ましい。
(3) The motion measuring device is
The human body is used as the measurement object, and it is used to measure the movement of the subject's lower back.
The first member is a first annular member fixed around the waist of the subject,
The second member is a second annular member fixed around the trunk of the subject above the first annular member,
The operating point is located in a displacement plane having the second annular member as an outer periphery,
It is preferable to provide six sensor sheets.

このような動作計測装置を用いることにより、被験者の腰部の動作をリアルタイムで測定することができる。得られた腰部の動作に関する情報は、被験者の腰痛発生リスクの軽減等に役立てることができる。   By using such a motion measuring device, the motion of the lower back of the subject can be measured in real time. The obtained information on the motion of the lower back can be used for reducing the risk of lower back pain of the subject.

(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の動作計測装置に用いられる動作計測用部材であって、
上記動作点の動きに対して基準となる第1部材と、
上記動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する第2部材と、
上記第1部材に固定された第1固定部と、上記第2部材に固定された第2固定部とを有し、上記第1部材と上記第2部材との間に架設されたセンサシートを少なくとも2本と、
を備え、
上記センサシートは、エラストマー製の誘電層と、上記誘電層の上面に形成された第1電極層と、上記誘電層の下面に形成された第2電極層とを含み、上記第1電極層及び上記第2電極層の対向する部分を検出部とし、上記動作点の動きに応じて伸縮し、かつ当該伸縮に応じて上記検出部の静電容量が変化するように構成されていることを特徴とする。
この動作計測用部材は、上記動作計測装置に好適に使用することができる。
(4) A motion measurement member used in the motion measurement device according to any one of (1) to (3),
A first member serving as a reference for the movement of the operating point;
A second member that moves and / or rotates in accordance with the movement of the operating point;
A sensor sheet having a first fixing portion fixed to the first member and a second fixing portion fixed to the second member, and being laid between the first member and the second member. At least two,
With
The sensor sheet includes an elastomeric dielectric layer, a first electrode layer formed on an upper surface of the dielectric layer, and a second electrode layer formed on a lower surface of the dielectric layer, the first electrode layer and The opposing part of the second electrode layer is used as a detection unit, and is configured to expand and contract according to the movement of the operating point, and to change the capacitance of the detection unit according to the expansion and contraction. And
This motion measurement member can be suitably used for the motion measurement device.

本発明によれば、測定対象物の変形時における測定対象物内の動作点の位置及び/又は姿勢の変化を容易にかつ正確に測定することができる。また、上記動作点の位置および姿勢の変化を連続的に測定することもできる。
更には、測定時に測定対象物の変形を阻害することもない。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the change of the position and / or attitude | position of the operating point in a measurement object at the time of a deformation | transformation of a measurement object can be measured easily and correctly. In addition, changes in the position and posture of the operating point can be continuously measured.
Furthermore, deformation of the measurement object is not hindered during measurement.

第1実施形態に係る動作計測装置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the motion measurement apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る動作計測用部材を含む装具を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the orthosis containing the member for motion measurement which concerns on 1st Embodiment. (a)は、図1に示した動作計測装置が有するセンサシートを示す斜視図であり、(b)は(a)のA−A線断面図である。(A) is a perspective view which shows the sensor sheet | seat which the motion measurement apparatus shown in FIG. 1 has, (b) is the sectional view on the AA line of (a). (a)は、図3に示したセンサシートが有するセンサ素子を示す斜視図であり、(b)は、(a)のB−B線断面図である。(A) is a perspective view which shows the sensor element which the sensor sheet | seat shown in FIG. 3 has, (b) is BB sectional drawing of (a). (a)、(b)は、第1実施形態における動作計測装置の使用方法を説明する図である。(A), (b) is a figure explaining the usage method of the motion measuring device in 1st Embodiment. 測定対象物の動作点の位置と姿勢の変化を計算するためのパラレルリンクモデルである。It is a parallel link model for calculating the change of the position and attitude of the operating point of the measurement object. (a)は、第2実施形態に係る動作計測装置が有するセンサシートを示す斜視図であり、(b)は(a)のC−C線断面図である。(A) is a perspective view which shows the sensor sheet | seat which the motion measuring device which concerns on 2nd Embodiment has, (b) is CC sectional view taken on the line of (a). 本発明の実施形態に係る動作計測用部材の別の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the member for motion measurement which concerns on embodiment of this invention. 実験例で使用した動作計測用部材を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the member for operation | movement measurement used in the experiment example. 実験例における評価1の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 1 in an experiment example. 実験例における評価2の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 2 in an experiment example. 実験例における評価3の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 3 in an experimental example. 実験例における評価4の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 4 in an experiment example. 実験例における評価5の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 5 in an experiment example. 実験例における評価6の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the evaluation 6 in an experimental example.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る動作計測装置を説明するための図である。図2は、本実施形態に係る動作計測用部材を含む装具を説明するための図である。図3(a)は、図1に示した動作計測装置が有するセンサシートを示す斜視図であり、(b)は(a)のA−A線断面図である。図4(a)は、図3に示したセンサシートが有するセンサ素子を示す斜視図であり、(b)は、(a)のB−B線断面図である。図5(a)、(b)は、本実施形態における動作計測装置の使用方法を説明する図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the motion measurement apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a view for explaining a brace including a motion measuring member according to the present embodiment. FIG. 3A is a perspective view illustrating a sensor sheet included in the motion measurement device illustrated in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A is a perspective view showing a sensor element included in the sensor sheet shown in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a method of using the motion measurement device according to the present embodiment.

本実施形態に係る動作計測装置1は、人体を測定対象物として、被験者の腰部の動作の計測に使用する。
動作計測装置1は、図1に示したように、被験者の腰回りに固定される第1環状部材3と、第1環状部材3より上方で被験者の体幹回りに固定される第2環状部材4と、第1環状部材3と第2環状部材4との間に架設された6本のセンサシート2(2A〜2F)とを備える動作計測用部材30、及び、計測器5A及び演算器5Bを備えた解析装置5を有する。
センサシート2A〜2Fは互いに平行にならないように、第1環状部材3と第2環状部材4との間に架設されている。センサシート2A〜2Fそれぞれは、解析装置5にリード線22を介して接続されている。
The motion measurement device 1 according to the present embodiment uses a human body as a measurement object and is used for measuring the motion of the waist of a subject.
As shown in FIG. 1, the motion measuring device 1 includes a first annular member 3 fixed around the waist of the subject, and a second annular member fixed around the trunk of the subject above the first annular member 3. 4 and motion measuring member 30 including six sensor sheets 2 (2A to 2F) installed between first annular member 3 and second annular member 4, and measuring instrument 5A and calculator 5B. It has the analysis apparatus 5 provided with.
The sensor sheets 2A to 2F are provided between the first annular member 3 and the second annular member 4 so as not to be parallel to each other. Each of the sensor sheets 2 </ b> A to 2 </ b> F is connected to the analysis device 5 via a lead wire 22.

動作計測用部材30は、被験者に装着するために装具に一体化されている。
本実施形態において、動作計測用部材30は、図2に示すように、装具としてのコンプレッションシャツ31B及びベルト31Aに一体化されている。
ここでは、コンプレッションシャツ31Bの胴回りに第2環状部材4に相当する第2環状領域34を設定するとともに、ベルト31Aを第1環状部材3としている。更に、第2環状領域34とベルト31Aとの間に6本のセンサシート2が架設されている。
センサシート2とコンプレッションシャツ31B、センサシート2とベルト31Aは、いずれもスナップボタン26で固定されている。これにより、ベルト31Aにおける各センサシート2の固定位置(第1固定部)の相互の位置関係を一定に維持している。また、コンプレッションシャツ31Bに設定された第2環状領域34における各センサシート2の固定位置(第2固定部)も相互の位置関係を一定に維持している。スナップボタン26を用いてセンサシート2を固定する場合、センサシート2の本数の増減が容易になる。
The motion measurement member 30 is integrated with the brace so as to be attached to the subject.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the motion measurement member 30 is integrated with a compression shirt 31B and a belt 31A as an orthosis.
Here, a second annular region 34 corresponding to the second annular member 4 is set around the waist of the compression shirt 31 </ b> B, and the belt 31 </ b> A is used as the first annular member 3. Further, six sensor sheets 2 are installed between the second annular region 34 and the belt 31A.
The sensor sheet 2 and the compression shirt 31 </ b> B, and the sensor sheet 2 and the belt 31 </ b> A are all fixed by a snap button 26. Thereby, the mutual positional relationship of the fixing position (first fixing portion) of each sensor sheet 2 on the belt 31A is kept constant. Further, the fixing positions (second fixing portions) of the sensor sheets 2 in the second annular region 34 set in the compression shirt 31B also maintain the mutual positional relationship constant. When the sensor sheet 2 is fixed using the snap button 26, the number of sensor sheets 2 can be easily increased or decreased.

センサシート2は、図3(a)、(b)に示すように、センサ素子10と、センサ素子10の両面(おもて面及び裏面)に積層された絶縁素材からなる被覆部材21(21A、21B)とを有する。
センサシート2の裏側には、センサシート2を第1環状部材3及び第2環状部材4に固定する固定部材としてのスナップボタン26が設けられている。
センサシート2は、帯状を有し、長手方向(図中、左右方向)を伸縮方向としている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the sensor sheet 2 includes a sensor element 10 and a covering member 21 (21A) made of an insulating material laminated on both surfaces (a front surface and a back surface) of the sensor element 10. 21B).
On the back side of the sensor sheet 2, a snap button 26 is provided as a fixing member that fixes the sensor sheet 2 to the first annular member 3 and the second annular member 4.
The sensor sheet 2 has a belt shape, and the longitudinal direction (the left-right direction in the figure) is the extension / contraction direction.

センサ素子10は、図4(a)及び(b)に示すように、誘電層、電極層、電極接続部などを備えた積層体である。センサ素子10は、長手方向(図中、左右方向)に伸縮可能に構成されている。
センサ素子10は、伸縮性を有するシート状の誘電層11と、誘電層11のおもて面に形成された第1電極層(表側電極層)12Aと、誘電層11の裏面に形成された第2電極層(裏側電極層)12Bと、第1電極層12Aに連結された上記長手方向に延びる第1配線(表側配線)13Aと、第2電極層12Bに連結された上記長手方向に延びる第2配線(裏側配線)13Bとを備える。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the sensor element 10 is a laminated body including a dielectric layer, an electrode layer, an electrode connection portion, and the like. The sensor element 10 is configured to be extendable and contractable in the longitudinal direction (left and right direction in the figure).
The sensor element 10 is formed on a sheet-like dielectric layer 11 having elasticity, a first electrode layer (front electrode layer) 12A formed on the front surface of the dielectric layer 11, and a back surface of the dielectric layer 11. The second electrode layer (back side electrode layer) 12B, the first wiring (front side wiring) 13A extending in the longitudinal direction connected to the first electrode layer 12A, and the longitudinal direction connected to the second electrode layer 12B. 2nd wiring (back side wiring) 13B is provided.

誘電層11は、ウレタンゴム等のエラストマーを含むエラストマー組成物からなる。第1電極層12A、第2電極層12B、第1配線13A及び第2配線13Bは、いずれも、カーボンナノチューブ等の導電材料を含む導電性組成物からなる。   The dielectric layer 11 is made of an elastomer composition containing an elastomer such as urethane rubber. The first electrode layer 12A, the second electrode layer 12B, the first wiring 13A, and the second wiring 13B are all made of a conductive composition containing a conductive material such as a carbon nanotube.

更に、センサ素子10は、非伸縮性の樹脂シート17の上面に銅箔からなる2つの電極接続部16A、16Bが形成されたシート状の接続部材18を備えている。センサ素子10は、第1配線13Aと電極接続部16A、及び、第2配線13Bと電極接続部16B、がそれぞれ導電性接着剤14A、14Bを介して電気的に接続されている。
誘電層11の表側及び裏側のそれぞれには、第1電極層12A及び第2電極層12Bを覆うように表側保護層15A及び裏側保護層15Bが形成されている。電極接続部16A、16Bのそれぞれには、解析装置5と接続するためのリード線22が半田付けされている。更に、リード線22の各電極接続部16A、16Bの反対側の端部には接続端子23、(図3(a)(b)参照)が設けられている。
Furthermore, the sensor element 10 includes a sheet-like connection member 18 in which two electrode connection portions 16A and 16B made of copper foil are formed on the upper surface of a non-stretchable resin sheet 17. In the sensor element 10, the first wiring 13A and the electrode connection portion 16A, and the second wiring 13B and the electrode connection portion 16B are electrically connected via conductive adhesives 14A and 14B, respectively.
A front side protective layer 15A and a back side protective layer 15B are formed on the front side and the back side of the dielectric layer 11 so as to cover the first electrode layer 12A and the second electrode layer 12B. A lead wire 22 for connecting to the analyzer 5 is soldered to each of the electrode connecting portions 16A and 16B. Furthermore, the connection terminal 23 (refer FIG. 3 (a) (b)) is provided in the edge part on the opposite side of each electrode connection part 16A, 16B of the lead wire 22. As shown in FIG.

第1電極層12Aと第2電極層12Bとは、同一の平面視形状を有しており、誘電層11を挟んで第1電極層12Aと第2電極層12Bとは全体が対向している。センサ素子10では、第1電極層12Aと第2電極層12Bとの対向した部分が検出部19となる。
上記センサ素子において、第1電極層と第2電極層とは、必ずしも誘電層を挟んでその全体が対向している必要はなく、少なくともその一部が対向していれば良い。
The first electrode layer 12A and the second electrode layer 12B have the same plan view shape, and the first electrode layer 12A and the second electrode layer 12B are opposed to each other with the dielectric layer 11 in between. . In the sensor element 10, a portion where the first electrode layer 12 </ b> A and the second electrode layer 12 </ b> B face each other serves as the detection unit 19.
In the above sensor element, the first electrode layer and the second electrode layer do not necessarily have to face each other across the dielectric layer, and at least a part thereof may be opposed.

センサ素子10において、誘電層11は上記長手方向に伸縮可能である。従って、誘電層11は、表裏面の面積が変化するように変形することができる。また、誘電層11が変形した際には、その変形に追従して第1電極層12A及び第2電極層12B、並びに、表側保護層15A及び裏側保護層15B(以下、両者を合わせて単に保護層ともいう)も変形することができる。
そのため、センサ素子10では、検出部19の静電容量が誘電層11の変形量(電極層の面積変化)と相関をもって変化する。よって、上記検出部の静電容量の変化を検出することで、センサ素子10の変形量を検出することができる。
In the sensor element 10, the dielectric layer 11 can expand and contract in the longitudinal direction. Therefore, the dielectric layer 11 can be deformed so that the area of the front and back surfaces changes. Further, when the dielectric layer 11 is deformed, the first electrode layer 12A and the second electrode layer 12B, the front side protective layer 15A and the back side protective layer 15B (hereinafter referred to as both are simply protected) following the deformation. (Also referred to as layer) can also be deformed.
Therefore, in the sensor element 10, the capacitance of the detection unit 19 changes in correlation with the deformation amount of the dielectric layer 11 (area change of the electrode layer). Therefore, the deformation amount of the sensor element 10 can be detected by detecting the change in the capacitance of the detection unit.

図3(a)、(b)に戻って、2枚の被覆部材21A、21Bは、それぞれセンサ素子10の表側及び裏側に粘着剤層(図示せず)を介して積層されている。
被覆部材21A、21Bは、いずれも伸縮異方性を有する布生地であり、センサシート2を平面視した際に、センサ素子10全体を覆うように設けられている。
伸縮異方性を有する被覆部材21A、21Bは、センサ素子10の長手方向に伸縮しやすく(易伸縮性)、上記長手方向に垂直な方向(幅方向)に伸縮しにくい(難伸縮性)部材である。
被覆部材21A、21Bを備えたセンサシート2は、センサ素子10が長手方向に伸長した際に、伸長量が増大するにしたがってセンサ素子10が上記幅方向に収縮することを抑制することができる。そのため、センサ素子10の伸長量が大きくなった場合や、センサ素子10を繰り返し伸縮させた際にも上記伸長量と上記静電容量との相関(比例関係)が維持され、センサ素子10はより正確な測定を行うのに適している。
Returning to FIGS. 3A and 3B, the two covering members 21 </ b> A and 21 </ b> B are laminated on the front side and the back side of the sensor element 10 via an adhesive layer (not shown), respectively.
The covering members 21 </ b> A and 21 </ b> B are both cloth fabrics having stretch anisotropy, and are provided so as to cover the entire sensor element 10 when the sensor sheet 2 is viewed in plan.
The covering members 21A and 21B having expansion and contraction anisotropy are members that are easily expanded and contracted in the longitudinal direction of the sensor element 10 (easy stretchable) and hardly stretched in the direction perpendicular to the longitudinal direction (width direction) (hardly stretchable). It is.
The sensor sheet 2 including the covering members 21A and 21B can suppress the sensor element 10 from contracting in the width direction as the extension amount increases when the sensor element 10 extends in the longitudinal direction. Therefore, the correlation (proportional relationship) between the extension amount and the capacitance is maintained even when the extension amount of the sensor element 10 becomes large or when the sensor element 10 is repeatedly extended and contracted, the sensor element 10 is more Suitable for making accurate measurements.

センサシート2は、裏面側に設けられたスナップボタン26により、一端側が第1環状部材3に固定され、他端側が第2環状部材4に固定されている。
そのため、第2環状部材4の第1環状部材3に対する位置及び姿勢が変化すると、その変化に応じて、各センサシート2(2A〜2F)が伸縮する。このとき、センサシート2の検出部19の静電容量は、センサシート2の伸縮量(長さの変化量)と比例して変化する。
従って、動作計測装置1では、例えば、センサシート2Aが伸縮すると、当該センサシート2Aの検出部19の静電容量の変化に基づいて、センサシート2Aの長さの変化量、即ち、センサシート2Aの第1環状部材3との固定部(第1固定部)2Aaと、センサシート2Aの第2環状部材4との固定部(第2固定部)2Abとの距離Laの変化量を取得することができる。勿論、他のセンサシート2B〜2Fにおける第1固定部と第2固定部との距離Lb〜Lfの変化量についても取得することができる。
ここで、各センサシート2A〜2Fの静電容量の変化に基づく、距離La〜Lfの変化量の算出は、解析装置5により行う。
One end of the sensor sheet 2 is fixed to the first annular member 3 and the other end is fixed to the second annular member 4 by a snap button 26 provided on the back side.
Therefore, when the position and posture of the second annular member 4 with respect to the first annular member 3 change, the sensor sheets 2 (2A to 2F) expand and contract according to the change. At this time, the capacitance of the detection unit 19 of the sensor sheet 2 changes in proportion to the expansion / contraction amount (length change amount) of the sensor sheet 2.
Therefore, in the motion measurement device 1, for example, when the sensor sheet 2A expands and contracts, the change amount of the length of the sensor sheet 2A, that is, the sensor sheet 2A, based on the change in the capacitance of the detection unit 19 of the sensor sheet 2A The amount of change in the distance La between the fixing portion (first fixing portion) 2Aa of the first annular member 3 and the fixing portion (second fixing portion) 2Ab of the second annular member 4 of the sensor sheet 2A is acquired. Can do. Of course, the amount of change in the distances Lb to Lf between the first fixed portion and the second fixed portion in the other sensor sheets 2B to 2F can also be acquired.
Here, the analysis device 5 calculates the amount of change in the distances La to Lf based on the change in capacitance of the sensor sheets 2A to 2F.

各センサシート2A〜2Fは、無伸長状態に対して、予めある程度伸長(プリテンション)させた状態で、第1環状部材3及び第2環状部材4に固定されている。
センサシートが伸長した際にも収縮した際にも、上記センサシートの長さの変化量を取得するためである。
上記センサシートを予め伸長させる場合、その伸長量(以下、プリテンション量ともいう)は、測定対象物の変形量にも依存するため一概にはいえないが、上記プリテンション量が少ないと、センサシートが収縮する場合にセンサシートの長さの変化を確実に測定することができない場合がある。一方、上記プリテンション量が多いと、センサシートがさらに伸長した場合に、破損しやすくなる。
例えば、動作計測装置1において腰部の動作を計測する場合には、上記プリテンション量は、センサシートの長さが20〜100%増大する量(伸長率20〜100%)であることが好ましい。
Each of the sensor sheets 2A to 2F is fixed to the first annular member 3 and the second annular member 4 in a state in which the sensor sheets 2A to 2F are stretched to some extent (pretension) in advance.
This is because the change amount of the length of the sensor sheet is acquired both when the sensor sheet is expanded and contracted.
When the sensor sheet is stretched in advance, the stretch amount (hereinafter also referred to as pre-tension amount) depends on the deformation amount of the measurement object. When the sheet contracts, the change in the length of the sensor sheet may not be reliably measured. On the other hand, when the pre-tension amount is large, the sensor sheet is easily damaged when the sensor sheet is further extended.
For example, when measuring the motion of the lower back in the motion measuring device 1, the pretension amount is preferably an amount that increases the length of the sensor sheet by 20 to 100% (elongation rate: 20 to 100%).

図1に戻って、解析装置5は、検出部19の静電容量を計測する計測器5Aと、検出部19の静電容量の変化に基づいて、上記第1固定部と上記第2固定部との距離の変化をセンサシート2A〜2Fのそれぞれについて算出し、更に、センサシート2A〜2Fにおける上記第1固定部と上記第2固定部との距離の変化に基づいて動作点cの位置及び/又は姿勢の変化を算出する演算器5Bとを有する。
計測器5Aは、静電容量計測回路として、例えば、静電容量を周波数信号に変換するためのシュミットトリガ発振回路と、周波数信号を電圧信号に変換するF/V変換回路とを組み合わせた回路を備えている。
演算器5Bは、後述するパラレルリンクモデルを用いた演算を行う役割を有しており、演算回路や、記憶部等を備えている。
Returning to FIG. 1, the analysis device 5 includes the measuring device 5 </ b> A that measures the capacitance of the detection unit 19, and the first fixing unit and the second fixing unit based on the change in the capacitance of the detection unit 19. Change of each of the sensor sheets 2A to 2F, and based on the change of the distance between the first fixed portion and the second fixed portion in the sensor sheets 2A to 2F, And / or a calculator 5B that calculates a change in posture.
The measuring instrument 5A is, for example, a circuit combining a Schmitt trigger oscillation circuit for converting capacitance into a frequency signal and an F / V conversion circuit for converting the frequency signal into a voltage signal as the capacitance measuring circuit. I have.
The computing unit 5B has a role of performing computation using a parallel link model, which will be described later, and includes an arithmetic circuit, a storage unit, and the like.

動作計測装置1は、図示しないが、更に、測定結果を表示するモニターや、計測結果に応じた情報を報知する出力器等を備えていても良い。
この場合、動作計測装置1は、例えば、あらかじめ腰痛の発生リスクの高い動作を上記記憶部に記憶させておき、腰痛の発生リスクの高い動作が計測された場合に、上記出力器を介して、音声、音、色などによる警告情報が報知されるように構成されていても良い。
Although not shown, the motion measurement apparatus 1 may further include a monitor that displays a measurement result, an output device that notifies information according to the measurement result, and the like.
In this case, for example, the motion measurement apparatus 1 stores in advance the operation with high risk of occurrence of low back pain in the storage unit, and when the operation with high risk of occurrence of low back pain is measured, via the output device, You may be comprised so that warning information by an audio | voice, a sound, a color, etc. may be alert | reported.

動作計測装置1は、図5(a)、(b)に示すように、動作計測用部材30を被験者100の腰部に装着して使用する。
ここで、第1環状部材3は、解剖学的立位姿勢にある被験者100の腰椎の周囲に位置するように、被験者100の腰回りに固定する。そのため、本実施形態では、図2に示したように、第1環状部材3としてベルト31Aを採用しており、このベルト31Aを被験者が穿くズボン(図示せず)のベルトループに通すことにより、第1環状部材3を被験者の腰回りに固定することができる。
一方、第2環状部材は、解剖学的立位姿勢にある被験者100の胸椎の周囲に位置するように、被験者100に固定する。そのため、本実施形態では、図2に示したように、第2環状部材3が一体化された装具としてコンプレッションシャツ31Bを採用しており、コンプレッションシャツ31Bの胸椎周りの所定の領域を第2環状領域34に設定している。
被験者は、コンプレッションシャツ31B及びベルト31Aを装着することにより、動作計測装置1が有する動作計測用部材30を腰部に装着することができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the motion measurement device 1 is used by mounting the motion measurement member 30 on the waist of the subject 100.
Here, the first annular member 3 is fixed around the waist of the subject 100 so as to be positioned around the lumbar spine of the subject 100 in an anatomical standing posture. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a belt 31A is adopted as the first annular member 3, and by passing the belt 31A through a belt loop of a trouser (not shown) worn by the subject, The first annular member 3 can be fixed around the waist of the subject.
On the other hand, the second annular member is fixed to the subject 100 so as to be positioned around the thoracic vertebra of the subject 100 in an anatomical standing posture. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the compression shirt 31B is adopted as a device in which the second annular member 3 is integrated, and a predetermined region around the thoracic vertebra of the compression shirt 31B is formed in the second annular shape. The area 34 is set.
The subject can attach the motion measurement member 30 of the motion measurement device 1 to the waist by wearing the compression shirt 31B and the belt 31A.

上記動作計測用部材30を装着した被験者100が、図5(a)の状態から図5(b)の状態に変化するように、腰を動かす動きをした場合、第2環状部材4の位置と姿勢が変化し、第2環状部材4で規定される変位面内に位置する動作点cの位置と姿勢が変化する。
動作計測装置1では、この動作点cの位置と姿勢の変化をセンサシート2A〜2Fの長さの変化に基づいて算出することができ、その結果、被験者100の腰部の動作を計測することができる。
When the subject 100 wearing the motion measurement member 30 moves his / her waist so as to change from the state of FIG. 5A to the state of FIG. 5B, the position of the second annular member 4 and The posture changes, and the position and posture of the operating point c located in the displacement plane defined by the second annular member 4 change.
The motion measuring device 1 can calculate the change in the position and posture of the operating point c based on the change in the length of the sensor sheets 2A to 2F. As a result, the motion of the waist of the subject 100 can be measured. it can.

次に、動作計測装置1により、被験者100の動作点cの位置と姿勢の変化を計測する手法について、図6を参照しながら説明する。図6は、測定対象物の動作点の位置と姿勢の変化を計算するためのパラレルリンクモデルを示す。
本実施形態で採用するパラレルリンクモデルは、図6に示すように、基準面を構成する円Gと、変位面を構成する円Hの上下2つの円と、6本の線L1〜L6とで構成されるモデルである。本モデルにおいて、線L1〜L6は、その両端がそれぞれ円G及び円Hに固定されている。
本モデルでは、上下2つの円G、Hはいずれも変形しないものとし、円Gを固定しつつ円Hを変動させ、そのときの線L1〜L6の長さの変化に基づき、円Hを外周とする変位面内に位置する動作点cの変動後の位置としての3次元座標(x,y,z)と、姿勢としての各座標軸に対する回転角度(α,β,γ)とを算出する。
Next, a method for measuring changes in the position and posture of the operating point c of the subject 100 using the motion measuring device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a parallel link model for calculating changes in the position and orientation of the operating point of the measurement object.
As shown in FIG. 6, the parallel link model employed in the present embodiment includes a circle G that constitutes a reference plane, two circles above and below a circle H that constitutes a displacement plane, and six lines L1 to L6. It is a configured model. In this model, both ends of the lines L1 to L6 are fixed to a circle G and a circle H, respectively.
In this model, the two upper and lower circles G and H are not deformed, the circle H is changed while the circle G is fixed, and the outer circumference of the circle H is changed based on the change in the length of the lines L1 to L6 at that time. The three-dimensional coordinates (x, y, z) as the changed positions of the operating point c located in the displacement plane and the rotation angles (α, β, γ) with respect to each coordinate axis as the posture are calculated.

具体的には、線L1〜L6の長さの変化とヤコビアン行列とを用いて、変動後の動作点cの3次元座標(x,y,z)と各座標軸に対する回転角度(α,β,γ)とを求める。
3次元座標(x,y,z)及び回転角度(α,β,γ)で計算した各線L1〜L6の長さをLi、変動後の各線L1〜L6の長さをLdi、各線L1〜L6の長さの変化量をdLdiとすると、dLdiは下記式(1)で示される。
Specifically, using the change in the length of the lines L1 to L6 and the Jacobian matrix, the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the operating point c after the change and the rotation angles (α, β, γ).
The length of each of the lines L1 to L6 calculated with the three-dimensional coordinates (x, y, z) and the rotation angle (α, β, γ) is Li, the length of each of the changed lines L1 to L6 is Ldi, and each of the lines L1 to L6 Assuming that the amount of change in length is dLdi, dLdi is expressed by the following equation (1).

また、求める3次元座標(x,y,z)と回転角度(α,β,γ)の変化は、下記式(2)で示される。   Moreover, the change of the calculated | required three-dimensional coordinate (x, y, z) and rotation angle ((alpha), (beta), (gamma)) is shown by following formula (2).

(式中、Jは、動作点cの三次元座標及び各座標軸に対する回転角度と、線L1〜L6の長さの変化とを関連付けるヤコビアン行列である。) (In the equation, J is a Jacobian matrix that associates the three-dimensional coordinates of the operating point c and the rotation angle with respect to each coordinate axis with the change in the length of the lines L1 to L6.)

そして、式(2)を使って計算した変化(dx,dy,dz,dα,dβ,dγ)をそれぞれ(x,y,z,α,β,γ)に加算する。この変化の計算と加算を繰り返すことで変動後の動作点cの3次元座標(x,y,z)と各座標軸に対する回転角度(α,β,γ)を求めることができる。
具体的には、加算によって得られた(x,y,z,α,β,γ)を使用して、L〜Lを計算する。このL〜Lを上記式(1)に入れて、同じ計算プロセスを繰り返す。そして、Ld〜LdとL〜Lとのそれぞれの差が一定値より小さくなった際に計算を完了し、求める3次元座標(x,y,z)及び回転角度(α,β,γ)とする。
Then, the changes (dx, dy, dz, dα, dβ, dγ) calculated using Expression (2) are added to (x, y, z, α, β, γ), respectively. By repeating this change calculation and addition, the three-dimensional coordinates (x, y, z) of the operating point c after the change and the rotation angles (α, β, γ) with respect to the respective coordinate axes can be obtained.
Specifically, L 1 to L 6 are calculated using (x, y, z, α, β, γ) obtained by addition. These L 1 to L 6 are put into the above equation (1) and the same calculation process is repeated. When the difference between Ld 1 to Ld 6 and L 1 to L 6 becomes smaller than a certain value, the calculation is completed, and the obtained three-dimensional coordinates (x, y, z) and rotation angle (α, β , Γ).

このパラレルリンクモデルを本実施形態の動作計測装置1に採用すると、第1環状部材3が基準面を構成する円Gに、第2環状部材4が変位面を構成する円Hにそれぞれ相当する。また、6本のセンサシート2A〜2Fのそれぞれが線L1〜L6のそれぞれに相当する。
既に説明した通り、センサシート2A〜2Fは、第2環状部材4が第1環状部材3に対して変動した際に生じる第1固定部と第2固定部との距離の変化を計測することができる。そのため、動作計測装置1は、パラレルリンクモデルにおける線L1〜L6の長さ変化をセンサシート2A〜2Fの長さの変化として測定することができる。
従って、動作計測装置1は、パラレルリンクモデルを採用することで、第2環状部材4を外周とする変位面内に定められた動作点の位置及び姿勢の変化を計測することができ、この動作点の位置及び姿勢の変化を腰部の動作として計測することができる。
When this parallel link model is employed in the motion measuring apparatus 1 of the present embodiment, the first annular member 3 corresponds to the circle G constituting the reference surface, and the second annular member 4 corresponds to the circle H constituting the displacement surface. Each of the six sensor sheets 2A to 2F corresponds to each of the lines L1 to L6.
As already described, the sensor sheets 2 </ b> A to 2 </ b> F can measure a change in the distance between the first fixing portion and the second fixing portion that occurs when the second annular member 4 varies with respect to the first annular member 3. it can. Therefore, the motion measurement apparatus 1 can measure the length change of the lines L1 to L6 in the parallel link model as the length change of the sensor sheets 2A to 2F.
Therefore, the motion measuring device 1 can measure the change in the position and orientation of the operating point determined in the displacement plane with the second annular member 4 as the outer periphery by adopting the parallel link model. Changes in the position and posture of the points can be measured as the waist motion.

腰部の動作は、上半身を前後に倒す動作(屈曲・伸展)、上半身を左右に倒す動作(側屈)及び上半身をひねる動作(回旋)の3種類が組み合わされた複合動作とみなすことができる。
そのため、図6に示したパラレルリンクモデルのz軸と被験者の矢状−水平軸とを一致させ、上記パラレルリンクモデルのx軸と被験者の前額−水平軸とを一致させ、上記パラレルリンクモデルのy軸と被験者の垂直軸とを一致させて、動作計測装置1の計測を行うと、屈曲・伸展量、側屈量及び回旋量は、それぞれ下記の変位量から求めることができる。
即ち、上記屈曲・伸展量は、上記動作点cの位置及び姿勢の変化のうち、y軸及びz軸の変位量及びx軸周りの回転量αから求めることができる。
上記側屈量は、上記動作点cの位置及び姿勢の変化のうち、x軸及びy軸の変位量及びz軸周りの回転量γから求めることができる。
上記回旋量は、上記動作点cの位置及び姿勢の変化のうち、y軸周りの回転量βから求めることができる。
The movement of the lower back can be regarded as a combined action in which three types of movements of bending the upper body back and forth (bending / extending), moving the upper body left and right (side bending), and twisting the upper body (rotation) are combined.
Therefore, the z-axis of the parallel link model shown in FIG. 6 is matched with the sagittal-horizontal axis of the subject, the x-axis of the parallel link model is matched with the forehead-horizontal axis of the subject, and the parallel link model When the motion measuring apparatus 1 performs measurement with the y-axis of the subject and the vertical axis of the subject matched, the amount of bending / extension, the amount of lateral bending, and the amount of rotation can be obtained from the following displacement amounts, respectively.
That is, the bending / extension amount can be obtained from the displacement amount of the y-axis and the z-axis and the rotation amount α around the x-axis among the changes in the position and posture of the operating point c.
The lateral bending amount can be obtained from the displacement amount of the x-axis and the y-axis and the rotation amount γ around the z-axis among the changes in the position and posture of the operating point c.
The amount of rotation can be obtained from the amount of rotation β around the y-axis among changes in the position and orientation of the operating point c.

また、本実施形態における腰部の動作の測定において、第1環状部材3が規定する基準面における3次元座標は、腰椎(例えば、第5腰椎)と重なる位置を原点oとし、第2環状部材4が規定する変位面における動作点cは、胸椎下部や腰椎上部(例えば、第12胸椎や第1腰椎)と重なる位置に定めることが好ましい。この場合、腰の動きを把握するのに適しているからである。
勿論、腰部の動作を計測することができれば、第1環状部材3及び第2環状部材4の取付け位置はこのような位置に限定されるわけではない。
In the measurement of the lumbar movement in the present embodiment, the three-dimensional coordinates on the reference plane defined by the first annular member 3 are set to the origin o at the position overlapping the lumbar vertebra (for example, the fifth lumbar vertebra), and the second annular member 4. Is preferably determined at a position overlapping the lower thoracic vertebra and the upper lumbar vertebra (for example, the twelfth thoracic vertebra and the first lumbar vertebra). This is because it is suitable for grasping the movement of the waist.
Of course, as long as the movement of the waist can be measured, the attachment positions of the first annular member 3 and the second annular member 4 are not limited to such positions.

本実施形態の動作計測装置によれば、被験者の腰部の動作を容易にかつ正確に計測することができる。
また、上記腰部の動作を連続的に測定することもできる。
更には、測定時に被験者の腰の動きを阻害することもない。
According to the motion measurement device of the present embodiment, the motion of the waist of the subject can be easily and accurately measured.
Moreover, the operation | movement of the said waist | hip | lumbar part can also be measured continuously.
Furthermore, it does not hinder the movement of the subject's waist during measurement.

(第2実施形態)
本実施形態の動作計測装置は、上記センサシートが有するセンサ素子の構成が第1実施形態とは異なる。
図7は、本実施形態に係る動作計測装置が有するセンサシートを示す斜視図であり、(b)は(a)のC−C線断面図である。
本実施形態のセンサ素子40は、図7(a)、(b)に示すように伸縮性を有するシート状の第1誘電層41Aと、第1誘電層41Aのおもて面に形成された第1電極層42Aと、第1誘電層41Aの裏面に形成された第2電極層42Bと、第1誘電層41Aの表側に第1電極層42Aを覆うように積層された第2誘電層41Bと、第2誘電層41Bのおもて面に形成された第3電極層42Cとを備える。
センサ素子40は、第1電極層42Aに連結された第1配線43Aと、第2電極層42Bに連結された第2配線43Bと、第3電極層42Cに連結された第3配線43Cとを備える。
センサ素子40は、銅箔からなる3つの電極接続部46A、46B、46Cが非伸縮性の樹脂シート47の上面に形成された接続部材48を備え、第1配線43Aと電極接続部46A、第2配線43Bと電極接続部46B、及び、第3配線43Cと電極接続部46Cがそれぞれ導電性接着剤44A、44B、44Cを介して電気的に接続されている。
センサ素子40は、第1誘電層41Aの裏側及び第2誘電層41Bの表側のそれぞれに裏側保護層45B及び表側保護層45Aが形成されている。電極接続部46A、46B、46Cのそれぞれには、解析装置5と接続するためのリード線52が半田付けされている。
(Second Embodiment)
The motion measurement device of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the sensor element included in the sensor sheet.
FIG. 7 is a perspective view showing a sensor sheet included in the motion measuring apparatus according to the present embodiment, and FIG.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the sensor element 40 of the present embodiment is formed on a sheet-like first dielectric layer 41A having elasticity and the front surface of the first dielectric layer 41A. The first electrode layer 42A, the second electrode layer 42B formed on the back surface of the first dielectric layer 41A, and the second dielectric layer 41B laminated on the front side of the first dielectric layer 41A so as to cover the first electrode layer 42A And a third electrode layer 42C formed on the front surface of the second dielectric layer 41B.
The sensor element 40 includes a first wiring 43A connected to the first electrode layer 42A, a second wiring 43B connected to the second electrode layer 42B, and a third wiring 43C connected to the third electrode layer 42C. Prepare.
The sensor element 40 includes a connection member 48 in which three electrode connection portions 46A, 46B, 46C made of copper foil are formed on the upper surface of a non-stretchable resin sheet 47, and includes a first wiring 43A, an electrode connection portion 46A, The second wiring 43B and the electrode connecting portion 46B, and the third wiring 43C and the electrode connecting portion 46C are electrically connected through conductive adhesives 44A, 44B, and 44C, respectively.
In the sensor element 40, a back side protective layer 45B and a front side protective layer 45A are formed on the back side of the first dielectric layer 41A and the front side of the second dielectric layer 41B, respectively. A lead wire 52 for connecting to the analyzer 5 is soldered to each of the electrode connecting portions 46A, 46B, and 46C.

センサ素子40において、第1〜第3電極層42A〜42Cは、同一の平面視形状を有している。第1電極層42Aと第2電極層42Bとは第1誘電層41Aを挟んで全体が対向しており、第1電極層42Aと第3電極層42Cとは第2誘電層41Bを挟んで全体が対向している。
センサ素子40では、第1電極層42Aと第2電極層42Bとの対向した部分、及び、第1電極層42Aと第3電極層42Cとの対向した部分が検出部49となり、第1電極層42Aと第2電極層42Bとの対向した部分の静電容量と第1電極層42Aと第3電極層42Cとの対向した部分の静電容量との和が検出部49の静電容量となる。
In the sensor element 40, the first to third electrode layers 42A to 42C have the same planar view shape. The first electrode layer 42A and the second electrode layer 42B are opposed to each other across the first dielectric layer 41A, and the first electrode layer 42A and the third electrode layer 42C are entirely disposed across the second dielectric layer 41B. Are facing each other.
In the sensor element 40, a portion where the first electrode layer 42A and the second electrode layer 42B face each other and a portion where the first electrode layer 42A and the third electrode layer 42C face each other serve as the detection unit 49, and the first electrode layer The sum of the capacitance of the portion where 42A and the second electrode layer 42B face each other and the capacitance of the portion where the first electrode layer 42A and the third electrode layer 42C face each other becomes the capacitance of the detection unit 49. .

センサ素子40を備えたセンサシートを使用して静電容量を計測する場合、第2電極と第3電極とを電気的に接続することで、ノイズによる測定誤差を排除しやすくなる。そのため、検出部49における静電容量の変化をより正確に計測することができる。   When measuring capacitance using a sensor sheet provided with the sensor element 40, it is easy to eliminate measurement errors due to noise by electrically connecting the second electrode and the third electrode. Therefore, it is possible to measure the change in capacitance in the detection unit 49 more accurately.

次に、上記動作計測装置の構成部材について説明する。
(センサシート)
<センサ素子>
<<誘電層>>
上記誘電層は、伸縮性を有している。このような誘電層としては、例えば、エラストマー組成物からなるものが挙げられる。
上記エラストマー組成物としては、例えば、エラストマーと、必要に応じて他の任意成分とを含有するものが挙げられる。
上記エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用しても良い。
また、上記エラストマー組成物は、エラストマー以外に、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤、誘電性フィラー等を含有しても良い。
Next, components of the motion measuring device will be described.
(Sensor sheet)
<Sensor element>
<< Dielectric layer >>
The dielectric layer has stretchability. Examples of such a dielectric layer include those made of an elastomer composition.
As said elastomer composition, what contains an elastomer and another arbitrary component as needed is mentioned, for example.
Examples of the elastomer include natural rubber, isoprene rubber, nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), styrene / butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR), silicone rubber, and fluorine. Examples thereof include rubber, acrylic rubber, hydrogenated nitrile rubber, and urethane rubber. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition to the elastomer, the elastomer composition may contain additives such as a plasticizer, an antioxidant, an antioxidant, a colorant, a dielectric filler, and the like.

上記誘電層の平均厚さは、静電容量を大きくして検出感度の向上を図る観点から、10〜1000μmが好ましい。より好ましくは、30〜200μmである。
上記誘電層は、無伸長状態から伸縮方向の長さが30%以上増大するように伸長可能であることが好ましい。
伸縮方向の長さが30%以上増大するように伸長可能であるとは、測定対象物の変形に追従して上記長さが30%増大しても破断することがなく、かつ、元の状態(無伸長状態)に復元することも可能である(即ち、弾性変形範囲にある)ことを意味する。
上記誘電層は、上記伸縮方向の長さが50%以上増大するように伸長可能であることがより好ましく、100%以上増大するように伸長可能であることが更に好ましく、200%以上増大するように伸長可能であることが特に好ましい。
上記誘電層の伸長可能な長さは、誘電層の設計(材質や形状等)により制御することができる。
The average thickness of the dielectric layer is preferably 10 to 1000 μm from the viewpoint of increasing the capacitance and improving the detection sensitivity. More preferably, it is 30-200 micrometers.
The dielectric layer is preferably stretchable so that the length in the expansion / contraction direction increases by 30% or more from the unstretched state.
It is possible to extend so that the length in the expansion / contraction direction increases by 30% or more, and it does not break even if the length increases by 30% following the deformation of the measurement object, and the original state It can also be restored to (non-stretched state) (that is, in the elastic deformation range).
The dielectric layer is more preferably stretchable so that the length in the expansion / contraction direction increases by 50% or more, more preferably stretchable so as to increase by 100% or more, and increases by 200% or more. It is particularly preferable that the film can be elongated.
The stretchable length of the dielectric layer can be controlled by the design (material, shape, etc.) of the dielectric layer.

<<電極層>>
上述した各電極層は、上記誘電層に追従して変形可能である。このような電極層は、導電材料を含有する導電性組成物から構成されている。
上記導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノホーン、カーボンファイバー、導電性カーボンブラック、グラファイト、金属ナノワイヤー、金属ナノ粒子、導電性高分子等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用しても良い。
上記導電材料としては、カーボンナノチューブや、金属ナノワイヤーなどアスペクト比が大きいものが好ましい。誘電層の変形に追従して変形する電極層の形成に適しているからである。
<< Electrode layer >>
Each of the electrode layers described above can be deformed following the dielectric layer. Such an electrode layer is composed of a conductive composition containing a conductive material.
Examples of the conductive material include carbon nanotubes, graphene, carbon nanohorns, carbon fibers, conductive carbon black, graphite, metal nanowires, metal nanoparticles, and conductive polymers. These may be used alone or in combination of two or more.
As the conductive material, a material having a large aspect ratio such as a carbon nanotube or a metal nanowire is preferable. This is because it is suitable for forming an electrode layer that deforms following the deformation of the dielectric layer.

上記導電性組成物は、上記導電材料以外に、例えば、導電材料のつなぎ材料として機能するバインダー成分や各種添加剤を含有しても良い。
上記添加剤としては、例えば、導電材料のための分散剤、バインダー成分のための架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、更には着色剤等が挙げられる。
In addition to the conductive material, the conductive composition may contain, for example, a binder component and various additives that function as a connecting material for the conductive material.
Examples of the additive include a dispersant for a conductive material, a crosslinking agent for a binder component, a vulcanization accelerator, a vulcanization aid, an anti-aging agent, a plasticizer, a softener, and a colorant. Can be mentioned.

<<保護層>>
上記保護層の材質としては、例えば、上記誘電層の材質と同様のエラストマー組成物等が挙げられる。
<< Protective layer >>
Examples of the material for the protective layer include the same elastomer composition as the material for the dielectric layer.

<<接続部材>>
上記接続部材は、シート状の基材と、上記基材の上面に形成された複数の電極接続部とからなる。
上記シート状の基材としては、例えば、樹脂フィルムや樹脂板、不織布等の布生地等を使用することができる。また、上記基材は、繊維等からなるメッシュであっても良い。上記シート状の基材は、上記誘電層が伸縮した際に実質的に伸縮(変形)しないものが好ましい。当該基材が容易に変形すると、電極接続部等が破断する等の不都合が発生しやすくなる。
上記樹脂フィルムや樹脂板の樹脂材料としては特に限定されず、例えば、PET等のポリエステル、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)等が挙げられる。
<< Connecting member >>
The connection member includes a sheet-like base material and a plurality of electrode connection portions formed on the upper surface of the base material.
As said sheet-like base material, cloth fabrics, such as a resin film, a resin board, and a nonwoven fabric, etc. can be used, for example. The base material may be a mesh made of fibers or the like. The sheet-like substrate is preferably one that does not substantially expand or contract (deform) when the dielectric layer expands or contracts. If the base material is easily deformed, inconveniences such as breakage of the electrode connection portion and the like are likely to occur.
The resin material of the resin film or resin plate is not particularly limited, and examples thereof include polyester such as PET, hard polyvinyl chloride, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polycarbonate (PC), and polyimide (PI). It is done.

上記電極接続部としては、例えば、銅箔等の金属箔からなるもの等が挙げられる。更に、上記電極接続部は銅箔以外にも、例えば、金属材料からなる印刷層やメッキ層であっても良い。
上記電極接続部は、例えば、接着剤などを介して、上記基材に固定されている。
As said electrode connection part, what consists of metal foils, such as copper foil, etc. are mentioned, for example. Furthermore, the electrode connection part may be, for example, a printing layer or a plating layer made of a metal material in addition to the copper foil.
The electrode connection part is fixed to the base material through an adhesive or the like, for example.

上記電極接続部は、電極層に接続された配線(第1〜第3配線)と導電性接着剤を介して電気的に接続されている。上記導電性接着剤としては特に限定されず、従来公知の導電性接着剤を使用することができ、市販品も使用することができる。   The said electrode connection part is electrically connected with the wiring (1st-3rd wiring) connected to the electrode layer via a conductive adhesive. It does not specifically limit as said conductive adhesive, A conventionally well-known conductive adhesive can be used and a commercial item can also be used.

このようなセンサ素子は、例えば、特開2016−90487号公報に記載されたセンサシートの作製方法と同様の方法を用いて、誘電層の表裏面に電極層と保護層とが積層された部材を作製した後、上記接続部材を取り付け、その後、電極層(配線)と電極接続部とを電気的に接続することにより製造することができる。   Such a sensor element is, for example, a member in which an electrode layer and a protective layer are laminated on the front and back surfaces of a dielectric layer using a method similar to the method for producing a sensor sheet described in JP-A-2016-90487. Can be manufactured by attaching the connecting member and then electrically connecting the electrode layer (wiring) and the electrode connecting portion.

<被覆部材>
上記被覆部材は、上記センサ素子の周囲に設けられた絶縁性の部材である。
上記被覆部材としては、例えば、伸縮性を有する布生地や、エラストマー組成物からなる部材が挙げられる。上記被覆部材は、伸縮異方性を有する部材が好ましい。
上記伸縮性を有する布生地は特に限定されず、織物であっても良いし、編物であっても良く、更には不織布であっても良い。また、上記伸縮異方性を有する部材は、易伸縮性方向の5%モジュラスに対する難伸縮性方向の5%モジュラスの比が10以上であることが好ましい。
上記布生地は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着材、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の粘着剤を用いて上記センサ素子と一体化されている。ここで、上記粘着剤は、上記誘電層の伸縮を阻害しない柔軟性が必要である。
本発明の実施形態において、上記被覆部材は任意の部材であり、必要に応じて、センサ素子の両面又は片面に設けられていれば良い。
<Coating member>
The covering member is an insulating member provided around the sensor element.
Examples of the covering member include a stretch fabric cloth and a member made of an elastomer composition. The covering member is preferably a member having stretch anisotropy.
The cloth fabric having elasticity is not particularly limited, and may be a woven fabric, a knitted fabric, or a non-woven fabric. Moreover, it is preferable that the ratio of 5% modulus of the difficult stretch direction with respect to 5% modulus of the easily stretchable direction is 10 or more in the member having the stretch anisotropy.
The cloth fabric is integrated with the sensor element using an adhesive such as an acrylic adhesive, a urethane adhesive, a rubber adhesive, or a silicone adhesive. Here, the pressure-sensitive adhesive needs to have flexibility that does not hinder expansion and contraction of the dielectric layer.
In the embodiment of the present invention, the covering member is an arbitrary member, and may be provided on both surfaces or one surface of the sensor element as necessary.

<固定部材>
上記固定部材は、上記センサシートを上記第1環状部材及び上記第2環状部材(第2環状領域)に固定するための部材である。上記固定部材は、上記センサシートを上記第1環状部材及び上記第2環状部材に確実に固定できるものであれば、上記第1環状部材及び上記第2環状部材の材質・形状等を考慮して適宜選択すれば良い。
上記固定部材としては、上記スナップボタン以外に、例えば、面ファスナ、接着剤、ホッチキス等が挙げられる。
なお、スナップボタンや面ファスナでセンサシートを上記第1環状部材及び上記第2環状部材に固定する場合、上記第1環状部材及び上記第2環状部材側もスナップボタンや面ファスナで上記センサシートが固定できるように構成されている。例えば、スナップボタンを使用する場合は、センサシート側にバネ及びゲンコの一方が固定され、第1、第2環状部材側に他方が固定されている。
更に、上記センサシートは、両面テープやクリップで固定したり、縫い付けて固定したりしてもよい。
<Fixing member>
The fixing member is a member for fixing the sensor sheet to the first annular member and the second annular member (second annular region). As long as the fixing member can securely fix the sensor sheet to the first annular member and the second annular member, the material and shape of the first annular member and the second annular member are taken into consideration. What is necessary is just to select suitably.
Examples of the fixing member include a hook-and-loop fastener, an adhesive, and a stapler in addition to the snap button.
When the sensor sheet is fixed to the first annular member and the second annular member with a snap button or a hook and loop fastener, the sensor sheet is also attached to the first annular member and the second annular member side with the snap button and the hook and loop fastener. It is configured to be fixed. For example, when using a snap button, one of a spring and a lever is fixed to the sensor sheet side, and the other is fixed to the first and second annular member sides.
Furthermore, the sensor sheet may be fixed with a double-sided tape or clip, or may be fixed by sewing.

(解析装置)
<計測器>
上記計測器は、上記センサシート(センサ素子)と接続されている。上記計測器は、上記検出部の静電容量を計測する。
上記静電容量を計測する方法としては、例えば、LCRメータなどの計測器で計測する方法等が挙げられる。また、例えば、自動平衡ブリッジ回路を利用したCV変換回路を用いた方法、反転増幅回路を利用したCV変換回路を用いた方法、半波倍電圧整流回路を利用したCV変換回路を用いた方法、シュミットトリガ発振回路を用いたCF発振回路を用いた方法、シュミットトリガ発振回路とF/V変換回路とを組み合わせて用いた方法などにより静電容量を電圧や周波数に変換した後、電圧測定器や周波数カウンター等の計測器で計測する方法、等が挙げられる。
(Analysis device)
<Instrument>
The measuring instrument is connected to the sensor sheet (sensor element). The measuring instrument measures the capacitance of the detection unit.
Examples of the method of measuring the capacitance include a method of measuring with a measuring instrument such as an LCR meter. Further, for example, a method using a CV conversion circuit using an automatic balanced bridge circuit, a method using a CV conversion circuit using an inverting amplifier circuit, a method using a CV conversion circuit using a half-wave voltage doubler rectifier circuit, After converting capacitance to voltage or frequency by a method using a CF oscillation circuit using a Schmitt trigger oscillation circuit, a method using a combination of a Schmitt trigger oscillation circuit and an F / V conversion circuit, Examples include a method of measuring with a measuring instrument such as a frequency counter.

<演算器>
上記演算器は、計測された静電容量に基づいてセンサシートの長さの変化量(第1固定部と第2固定部との距離の変化量)を算出し、更に、上記センサシートの長さの変化量から上述したパラレルリンクモデルに基づいて、測定対象物の変動後の位置及び姿勢を算出する。
上記演算器としては、例えば、CPU、RAM、ROM、HDD等の記憶部、モニター、各種入出力インターフェイス等を備えたコンピュータを用いることができる。
例えば、パソコン、スマートフォン、タブレット等の端末機器を上記演算器として利用しても良い。
<Calculator>
The computing unit calculates the amount of change in the length of the sensor sheet (the amount of change in the distance between the first fixed portion and the second fixed portion) based on the measured capacitance, and further calculates the length of the sensor sheet. Based on the parallel link model described above, the position and orientation of the measurement object after the change are calculated from the change amount of the height.
As the arithmetic unit, for example, a computer including a storage unit such as a CPU, RAM, ROM, and HDD, a monitor, various input / output interfaces, and the like can be used.
For example, a terminal device such as a personal computer, a smartphone, or a tablet may be used as the computing unit.

(他の実施形態)
第1、第2実施形態に係る動作計測装置は、6本のセンサシートを備えるものであるが、本発明の実施形態に係る動作計測装置は、少なくとも2本のセンサシートを備えていれば良く、3〜6本のセンサシートを備えていることが好ましい。
上記センサシートの本数は、測定対象を考慮して適宜決定すれば良い。
第1、第2実施形態では、腰部の動作を測定対象としており、この腰部の動作は、動作点が3軸(x軸、y軸、z軸)のいずれの方向にも移動して位置を変え得るとともに、各軸周りにも回転して姿勢を変え得るため、第1、第2実施形態の動作計測装置は6つの変動情報を取得すべく6本のセンサシートを備えていた。
(Other embodiments)
Although the motion measurement device according to the first and second embodiments includes six sensor sheets, the motion measurement device according to the embodiment of the present invention only needs to include at least two sensor sheets. 3 to 6 sensor sheets are preferably provided.
The number of sensor sheets may be appropriately determined in consideration of the measurement object.
In the first and second embodiments, the movement of the waist is the measurement target, and the movement of the waist is moved in any direction of the three axes (x axis, y axis, z axis). In addition to being able to change and rotating around each axis, the motion measurement device of the first and second embodiments is provided with six sensor sheets to acquire six pieces of variation information.

これに対して、測定対象の変動情報の個数が減れば、それに応じて、センサシートの本数が少なくても良い。
例えば、測定対象物として、姿勢を維持したまま位置のみを自由に変動するような測定対象物や、位置は2軸方向のみに変動し(残りの一軸方向には移動しない)、姿勢は1軸周りのみに変動するような測定対象物の動作を測定する場合にはセンサシートの本数は3本で良い。
また、例えば、測定対象物として、位置は2軸方向のみに変動し、姿勢は2軸周りのみに変動するような測定対象物の動作を測定する場合にはセンサシートの本数は4本で良く、位置は2軸方向のみに変動し、姿勢は3軸周りに変動するような測定対象物の動作を測定する場合にはセンサシートの本数は5本で良い。
即ち、3軸方向の移動情報及び各軸周りの回転情報の計6個の変動情報のうち、変動しない情報があれば、その数だけセンサシートの本数を6本から減らすことができる。
On the other hand, if the number of variation information to be measured is reduced, the number of sensor sheets may be reduced accordingly.
For example, as a measurement object, a measurement object whose position is freely changed while maintaining the posture, or a position is changed only in two axial directions (not moving in the remaining one axial direction), and the posture is one axis. In the case of measuring the movement of the measurement object that varies only around, the number of sensor sheets may be three.
Also, for example, when measuring the movement of a measurement object whose position varies only in two axial directions and the posture varies only around two axes, the number of sensor sheets may be four. The number of sensor sheets may be five when measuring the movement of the measurement object whose position changes only in the two-axis direction and the posture changes around three axes.
That is, the number of sensor sheets can be reduced from six if there is information that does not change among the total six pieces of fluctuation information of the movement information in the three axis directions and the rotation information around each axis.

具体的には、測定対象が腰関節の場合において、体幹の上下方向の移動がほとんど発生しないと仮定すれば、上記上下方向の移動情報を省いたモデル式を用いて、5本のセンサシートを備えた動作計測装置を使用して、体幹の前後方向及び左右方向の移動情報と3軸周りの回転情報との5つの変動情報で腰関節の動作を計測することができる。加えて、体幹の左右方向の移動も無視することができると仮定を加えれば、4本のセンサシートを備えた動作計測装置を使用して体幹の前後方向の移動情報と3軸周りの回転情報との4つの変動情報で腰関節の動作を計測することができる。   Specifically, when the measurement target is a hip joint, assuming that there is almost no vertical movement of the trunk, five sensor sheets are used using the model formula without the vertical movement information. The motion of the hip joint can be measured using five pieces of variation information of movement information of the trunk in the longitudinal and lateral directions and rotation information about three axes. In addition, if it is assumed that the movement of the trunk in the left-right direction can be ignored, the movement measurement apparatus equipped with four sensor sheets is used to move the trunk in the front-rear direction and about the three axes. The movement of the hip joint can be measured by the four pieces of fluctuation information with the rotation information.

また、測定対象が股関節の場合には、主に3軸の各軸周りの回転情報が動作時の変動情報となるので、体幹側に基準面、大腿に変位面を設定し、3本のセンサシートを備えた動作計測装置を使用することで3軸周りの回転情報が計測でき、大腿に設定した動作点の姿勢の変化を計測することができる。
更に、測定対象が肩関節の場合には、主に3軸の各軸周りの回転情報が動作時の変動情報となるので、肩峰周りに基準面、上腕周り変位面を設定し、3本のセンサシートを備えた動作計測装置を使用することで3軸周りの回転情報が計測でき、上腕に設定した動作点の姿勢の変化を計測することができる。
また、測定対象が手関節であり、2軸周りの回転情報が動作時の変動情報となる場合には、下腕に第1部材、手背に第2部材を設定し、2本のセンサシートを備えた動作計測装置を使用することで2軸周りの回転情報を計測でき、手背に設定した動作点の姿勢の変化を計測することができる。
In addition, when the measurement target is a hip joint, rotation information about each of the three axes mainly becomes variation information during operation. Therefore, a reference plane is set on the trunk side, and a displacement plane is set on the thigh. By using a motion measuring device provided with a sensor sheet, rotation information about three axes can be measured, and a change in posture of an operating point set on the thigh can be measured.
Furthermore, when the measurement target is a shoulder joint, the rotation information around each of the three axes is mainly the fluctuation information at the time of movement. By using the motion measuring device provided with the sensor sheet, rotation information about three axes can be measured, and the change in posture of the operating point set on the upper arm can be measured.
In addition, when the measurement target is a wrist joint and the rotation information about the two axes is the fluctuation information during operation, the first member is set on the lower arm, the second member is set on the back of the hand, and the two sensor sheets are attached. By using the provided motion measuring device, rotation information about two axes can be measured, and a change in posture of the operating point set on the back of the hand can be measured.

本発明の実施形態に係る動作計測装置は、動作点の動きに対して基準となる第1部材と、動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する第2部材とが、多段に構成されていても良い。
図8は、本発明の実施形態に係る動作計測用部材の別の一例を示す模式図である。
図8に示す動作計測用部材71は、第1実施形態の動作計測装置1において、動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する環状部材が、更に積み重ねられた構造を有している。
動作計測用部材71は、第1環状部材73及び第2環状部材74と、第1環状部材73と第2環状部材74との間に架設された6本のセンサシート72(72A〜72F)と、第3環状部材76と、第3環状部材76と第2環状部材74との間に架設された6本のセンサシート75(75A〜75F)とを備えている。
In the motion measurement device according to the embodiment of the present invention, the first member that is a reference for the movement of the operating point and the second member that moves and / or rotates in accordance with the motion of the operating point are configured in multiple stages. May be.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another example of the motion measurement member according to the embodiment of the present invention.
The motion measuring member 71 shown in FIG. 8 has a structure in which the annular members that move and / or rotate in accordance with the motion of the operating point are further stacked in the motion measuring device 1 of the first embodiment.
The motion measurement member 71 includes a first annular member 73 and a second annular member 74, and six sensor sheets 72 (72 </ b> A to 72 </ b> F) provided between the first annular member 73 and the second annular member 74. The third annular member 76 and six sensor sheets 75 (75A to 75F) provided between the third annular member 76 and the second annular member 74 are provided.

ここで、第1環状部材73、第2環状部材74及び6本のセンサシート72のそれぞれは、図1に示した動作計測装置1における第1環状部材3、第2環状部材4及び6本のセンサシート2に相当する部材である。動作計測用部材71では、更に第3環状部材76が第2環状部材74の第1環状部材73側と反対側(図中、上方側)に配置され、第3環状部材76と第2環状部材74との間には、互いに平行でない6本のセンサシート75(75A〜75F)が架設されている。なお、6本のセンサシート75のそれぞれの構成は、第1実施形態におけるセンサシート2と同様である。   Here, the first annular member 73, the second annular member 74, and the six sensor sheets 72 are respectively the first annular member 3, the second annular member 4, and the six sensor sheets 72 in the motion measuring apparatus 1 shown in FIG. This is a member corresponding to the sensor sheet 2. In the motion measuring member 71, the third annular member 76 is further arranged on the opposite side (the upper side in the drawing) of the second annular member 74 to the first annular member 73 side, and the third annular member 76 and the second annular member are arranged. Six sensor sheets 75 (75A to 75F) that are not parallel to each other are laid between the two. The configuration of each of the six sensor sheets 75 is the same as that of the sensor sheet 2 in the first embodiment.

本発明の実施形態に係る動作計測装置において、動作計測用部材71を用いた場合には、第2環状部材74が構成する変位面内の動作点(第1の動作点)の位置及び姿勢の変化を第1環状部材が構成する面を基準面として計測するともに、第3環状部材76が構成する変位面内の第2の動作点の位置及び姿勢の変化を第2環状部材74が構成する面を基準面として計測することができる。加えて、測定結果から、第2の動作点の位置及び姿勢の変化を第1環状部材が構成する面を基準面として算出することができる。
従って、動作計測用部材71を備えた動作計測装置は、測定対象物の動作をより細かく測定することができる。また、複雑な動作の測定にも適している。
本発明の実施形態に係る動作計測装置において、動作計測用部材は、更に環状部材が積み重ねられた2段を超える多段で構成されていても良い。
In the motion measurement device according to the embodiment of the present invention, when the motion measurement member 71 is used, the position and orientation of the motion point (first motion point) in the displacement plane formed by the second annular member 74 are determined. While the change is measured using the surface formed by the first annular member as a reference surface, the second annular member 74 forms the change in the position and posture of the second operating point in the displacement surface formed by the third annular member 76. The surface can be measured as a reference surface. In addition, from the measurement result, a change in the position and orientation of the second operating point can be calculated using the surface formed by the first annular member as the reference surface.
Therefore, the motion measuring apparatus provided with the motion measuring member 71 can measure the motion of the measurement object more finely. It is also suitable for measuring complex movements.
In the motion measurement device according to the embodiment of the present invention, the motion measurement member may be configured in multiple stages exceeding two stages in which annular members are further stacked.

第1実施形態に係る動作計測装置では、ベルト31Aを第1環状部材として採用し、この31Aを被験者が穿くズボンのベルトループに通すことによって、第1環状部材4を被験者に固定しているが、本発明の実施形態に係る動作計測装置では、被験者が穿くズボンのウエスト部分を第1環状部材に相当する第1環状領域として設定し、この第1環状領域にセンサシート2の一端側を直接固定してもよい。このような構成では、被験者が穿くズボンに上記第1環状部材が一体化されていることになる。
また、本発明の実施形態に係る動作計測装置において、第1環状部材及び第2環状部材のそれぞれは、上述したコンプレッションシャツやズボンの一部、ベルトに限定されず、被験者の所定の位置に固定しうる環状や棒状の部材であっても良い。
In the motion measuring apparatus according to the first embodiment, the belt 31A is employed as the first annular member, and the first annular member 4 is fixed to the subject by passing this 31A through the belt loop of the trousers worn by the subject. In the motion measurement device according to the embodiment of the present invention, the waist portion of the trousers worn by the subject is set as a first annular region corresponding to the first annular member, and one end side of the sensor sheet 2 is directly connected to the first annular region. It may be fixed. In such a configuration, the first annular member is integrated with the trousers worn by the subject.
In the motion measurement device according to the embodiment of the present invention, each of the first annular member and the second annular member is not limited to the above-described compression shirt, a part of the trousers, or the belt, and is fixed to a predetermined position of the subject. It may be an annular or rod-shaped member.

本発明の実施形態に係る動作計測装置における測定対象は、人体の腰の動きに限定されず、人体の肩の動き、手首の動き、首の動き、股の動き、足首の動き等を測定対象とすることができる。
また、上記測定対象は、人の動きに限定されることはなく、人以外の動物の動きであっても良いし、機械やロボット等の動きであっても良い。
なお、上記動作計測装置は、軽量で、伸縮性に優れ、かつ測定対象物の動きを阻害しないという優れた特性を有するセンサシートを備えることから、動物の動き、特に人の動きの測定に適している。
The measurement object in the motion measurement apparatus according to the embodiment of the present invention is not limited to the movement of the human waist, and the measurement object is the movement of the human shoulder, wrist movement, neck movement, crotch movement, ankle movement, and the like. It can be.
The measurement object is not limited to the movement of a person, and may be a movement of an animal other than a person, or may be a movement of a machine, a robot, or the like.
In addition, the motion measuring apparatus is suitable for measuring animal movements, particularly human movements, because it includes a sensor sheet that is lightweight, excellent in elasticity, and has an excellent characteristic that does not hinder the movement of the measurement object. ing.

(実験例:測定精度の検証)
以下、本発明の実施形態に係る運動計測装置の測定精度を検証する実験例を行った。
本実験例では、下記の動作計測用部材を作製し、動作点の位置及ぶ姿勢の変化を計測するともに、同じ動作点の位置及び姿勢の変化をモーションキャプチャを使用して同時に計測し、上記動作計測用部材を用いた測定精度を評価した。結果を表1及び図10〜15に示した。
(Experiment example: Verification of measurement accuracy)
Hereinafter, an experimental example for verifying the measurement accuracy of the motion measurement device according to the embodiment of the present invention was performed.
In this experimental example, the following motion measurement members were prepared to measure the changes in the position and orientation of the operating point, and at the same time, using the motion capture, the changes in the position and orientation of the same operating point were measured. The measurement accuracy using the measurement member was evaluated. The results are shown in Table 1 and FIGS.

<動作計測用部材の作製>
図9は、実験例で使用した動作計測用部材を模式的に示す斜視図である。
円形で鉄製の金網2枚(直径270mm及び直径240)を用意し、直径270mmの金網103を第1環状部材、直径240mmの金網104を第2環状部材とした。
金網103のセンサシート102A〜102Fの固定位置(第1固定部)、及び、金網104のセンサシート102A〜102Fの固定位置(第2固定部)には、布片に固定されたスナップボタンのゲンコ(凸側)を取り付けた。
<Production of motion measurement member>
FIG. 9 is a perspective view schematically showing the motion measurement member used in the experimental example.
Two circular iron wire meshes (diameter 270 mm and diameter 240) were prepared. The metal mesh 103 having a diameter of 270 mm was used as the first annular member, and the wire mesh 104 having a diameter of 240 mm was used as the second annular member.
In the fixing position (first fixing portion) of the sensor sheets 102A to 102F of the wire net 103 and the fixing position (second fixing portion) of the sensor sheets 102A to 102F of the wire mesh 104, the snap button fixed to the cloth piece is used. (Convex side) was attached.

<<センサシートの作製>>
下記の工程を経て、6枚のセンサシート(図3、4参照)102A〜102Fを作製しした。
[センサ素子の作製]
(1)誘電層の作製
ポリオール(パンデックスGCB−41、DIC社製)100質量部に対して、可塑剤(ジオクチルスルホネート)40重量部と、イソシアネート(パンデックスGCA−11、DIC社製)17.62重量部とを添加し、アジテータで90秒間撹拌混合し、誘電層用の原料組成物を調製した。
次に、原料組成物を2枚の保護フィルムの間に挟み込んだ状態で搬送しつつ、加熱装置(架橋炉)内で加熱した。ここでは、炉内温度70℃、炉内時間30分間の条件で架橋させ、保護フィルム付きの所定厚みのロール巻シートを得た。その後、70℃に調節した炉で12時間後架橋させ、ポリエーテル系ウレタンエラストマーからなる厚さ100μmのシートを作製した。得られたウレタンシートを14mm×80mm×厚さ100μmに裁断し、更に、角部の一か所を7mm×20mm×厚さ100μmのサイズで切り落とし、誘電層を作製した。
<< Preparation of sensor sheet >>
Six sensor sheets (see FIGS. 3 and 4) 102A to 102F were manufactured through the following steps.
[Production of sensor element]
(1) Preparation of dielectric layer For 100 parts by mass of polyol (Pandex GCB-41, manufactured by DIC), 40 parts by weight of plasticizer (dioctyl sulfonate) and isocyanate (Pandex GCA-11, manufactured by DIC) 17 .62 parts by weight were added and stirred and mixed with an agitator for 90 seconds to prepare a raw material composition for a dielectric layer.
Next, it heated in the heating apparatus (crosslinking furnace), conveying a raw material composition in the state pinched | interposed between two protective films. Here, cross-linking was performed under the conditions of an in-furnace temperature of 70 ° C. and an in-furnace time of 30 minutes to obtain a roll-wrapped sheet having a predetermined thickness with a protective film. Thereafter, it was post-crosslinked in a furnace adjusted to 70 ° C. for 12 hours to prepare a sheet having a thickness of 100 μm made of polyether urethane elastomer. The obtained urethane sheet was cut into a size of 14 mm × 80 mm × thickness 100 μm, and one corner was cut off at a size of 7 mm × 20 mm × thickness 100 μm to produce a dielectric layer.

また、作製した誘電層について、破断時伸び(%)を測定したところ、破断時伸び(%)は505%であった。
ここで、上記破断時伸びは、JIS K 6251に準拠して測定した。
Further, when the elongation at break (%) of the produced dielectric layer was measured, the elongation at break (%) was 505%.
Here, the elongation at break was measured according to JIS K 6251.

(2)電極層材料の調製
大陽日酸社製の高配向カーボンナノチューブ(層数4〜12層、繊維径10〜20nm、繊維長さ150〜300μm、炭素純度99.5%)30mgをイソプロピルアルコール(IPA)30gに添加し、ジェットミル(ナノジェットパル JN10−SP003、常光社製)を用いて湿式分散処理を施し、2倍に希釈して濃度0.05重量%のカーボンナノチューブ分散液を得た。
(2) Preparation of electrode layer material 30 mg of highly oriented carbon nanotubes manufactured by Taiyo Nippon Sanso Co., Ltd. (4 to 12 layers, fiber diameter 10 to 20 nm, fiber length 150 to 300 μm, carbon purity 99.5%) Added to 30 g of alcohol (IPA), subjected to wet dispersion using a jet mill (NanoJet Pal JN10-SP003, manufactured by Joko), diluted twice and a carbon nanotube dispersion having a concentration of 0.05% by weight. Obtained.

(3)保護層の作製
厚さが異なる以外は、上述した(1)誘電層の作製と同様の方法を用いて、ポリエーテル系ウレタンエラストマーからなるシートを作製した後、これを裁断して14mm×80mm×厚さ50μmの裏側保護層と、14mm×60mm×厚さ50μmの表側保護層とを作製した。
(3) Preparation of protective layer A sheet made of a polyether-based urethane elastomer was prepared using the same method as that of the preparation of (1) dielectric layer described above except that the thickness was different, and this was then cut to 14 mm. A back side protective layer of × 80 mm × thickness 50 μm and a front side protective layer of 14 mm × 60 mm × thickness 50 μm were prepared.

(4)接続部材の作製
14mm×10mm×厚さ0.05mmのポリイミドからなる樹脂シートを用意した。また、これとは別に、2mm×5mm×厚さ0.05mmの銅箔を2枚用意した。
次に、上記銅箔を両面粘着テープにより、上記樹脂シートの表面に貼り付け、接続部材とした。
(4) Production of connecting member A resin sheet made of polyimide having a size of 14 mm × 10 mm × thickness 0.05 mm was prepared. Separately, two copper foils of 2 mm × 5 mm × 0.05 mm thickness were prepared.
Next, the said copper foil was affixed on the surface of the said resin sheet with the double-sided adhesive tape, and it was set as the connection member.

(5)センサ素子の作製
まず、上記(3)の工程で作製した裏側保護層15Bの片面(おもて面)に、離型処理されたPETフィルムに所定の形状の開口部が形成されたマスクを貼り付けた。
上記マスクには、第2電極層及び第2配線に相当する開口部が設けられており、開口部のサイズは、第2電極層に相当する部分が幅10mm×長さ50mm、第2配線に相当する部分が幅5mm×長さ20mmである。
(5) Manufacture of sensor element First, an opening having a predetermined shape was formed in the release-treated PET film on one surface (front surface) of the back side protective layer 15B manufactured in the step (3). A mask was pasted.
The mask is provided with openings corresponding to the second electrode layer and the second wiring, and the size of the opening is 10 mm wide × 50 mm long in the portion corresponding to the second electrode layer. The corresponding part is 5 mm wide × 20 mm long.

次に、上記(2)の工程で調製したカーボンナノチューブ分散液を単位面積(cm)あたりの塗布量が0.223gとなるようにエアブラシを用いて塗布した。続いて、100℃で10分間乾燥させ、第2電極層12B及び第2配線13Bを形成した。その後、マスクを剥離した。 Next, the carbon nanotube dispersion prepared in the step (2) was applied using an air brush so that the coating amount per unit area (cm 2 ) was 0.223 g. Then, it was made to dry for 10 minutes at 100 degreeC, and the 2nd electrode layer 12B and the 2nd wiring 13B were formed. Thereafter, the mask was peeled off.

次に、第2電極層12Bの全体及び第2配線13Bの一部を被覆するように、上記(1)の工程で作製した誘電層11を裏側保護層15B上に貼り合わせることにより積層した。
更に、誘電層11に表側に、第2電極層12B及び第2配線13Bの形成と同様の方法を用いて、第1電極層12A及び第1配線13Aを形成した。
Next, the dielectric layer 11 produced in the step (1) was laminated on the back side protective layer 15B so as to cover the entire second electrode layer 12B and a part of the second wiring 13B.
Further, the first electrode layer 12A and the first wiring 13A were formed on the front side of the dielectric layer 11 by using the same method as the formation of the second electrode layer 12B and the second wiring 13B.

次に、第1電極層12A及び第1配線13Aを形成した誘電層11の表側に、第1電極層12Aの全体及び第1配線13Aの一部を被覆するように、上記(3)の工程で作製した表側保護層15Aをラミネートにより積層した。
更に、裏側保護層15Bの端部と、接続部材18の一部が重なり合うように、接続部材18を裏側保護層15Bの裏面側に積層し、その後、第1配線13Aと電極接続部16A、及び、第2配線13Bと電極接続部16B、のそれぞれを導電性接着剤を介して接続した。
その後、電極接続部16A及び電極接続部16Bにリード線22を半田で固定し、センサ素子10とした。
Next, step (3) above is performed so that the entire first electrode layer 12A and a part of the first wiring 13A are covered on the front side of the dielectric layer 11 on which the first electrode layer 12A and the first wiring 13A are formed. The front protective layer 15A produced in the above was laminated by lamination.
Further, the connecting member 18 is laminated on the back side of the back side protective layer 15B so that the end of the back side protective layer 15B and a part of the connecting member 18 overlap, and then the first wiring 13A and the electrode connecting part 16A, and The second wiring 13B and the electrode connection portion 16B were connected via a conductive adhesive.
Thereafter, the lead wire 22 was fixed to the electrode connecting portion 16A and the electrode connecting portion 16B with solder, whereby the sensor element 10 was obtained.

[センサシートの作製]
(1)布生地の準備
布生地として、下記の布生地を用意した。
伸縮異方性生地:スーパーストレッチII(株式会社三徳より購入、品質:ナイロン90%、ポリウレタン10%、厚さ600μm)
[Production of sensor sheet]
(1) Preparation of cloth cloth The following cloth cloth was prepared as a cloth cloth.
Stretch anisotropic fabric: Super stretch II (purchased from Santoku Co., Ltd., quality: 90% nylon, 10% polyurethane, 600 μm thick)

(2)粘着層の準備
粘着剤(綜研化学社製、SKダイン1720)50重量部に、メチルエチルケトン(MEK)50重量部及び硬化剤(綜研化学社製、L−45)2質量部を添加し、あわとり練太郎(Thinky社製、型番:ARE−310)で混合(2000rpm、120秒)、脱泡(2000rpm、120秒)して混合物を得た。次に、得られた混合物を、表面が離型処理されたPETフィルム(藤森工業社製、50E−0010KF)にアプリケーターを用いて100μmのウエット膜厚で成膜した後、送風式のオーブンを用いて100℃、30分間の条件で硬化させ、硬化後の厚さが30μmの粘着層を作製した。
(2) Preparation of adhesive layer 50 parts by weight of methyl ethyl ketone (MEK) and 2 parts by mass of a curing agent (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., L-45) are added to 50 parts by weight of the adhesive (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., SK Dyne 1720). The mixture was obtained by mixing (2000 rpm, 120 seconds) and defoaming (2000 rpm, 120 seconds) with Awatori Nertaro (manufactured by Thinky, model number: ARE-310). Next, the resulting mixture was formed on a PET film (50E-0010KF, manufactured by Fujimori Kogyo Co., Ltd.) having a release treatment on the surface with a wet film thickness of 100 μm using an applicator. And cured at 100 ° C. for 30 minutes to produce an adhesive layer with a thickness of 30 μm after curing.

(3)上記伸縮異方性生地の片面に、上記(2)で作製した粘着層を転写した。
その後、上記伸縮異方性生地をヨコ115mm×タテ30mmのサイズで裁断した。このとき、ヨコが易伸縮方向、タテが難伸縮方向となるように裁断した。
(3) The pressure-sensitive adhesive layer prepared in (2) was transferred to one side of the stretch anisotropic fabric.
Thereafter, the stretchable anisotropic fabric was cut into a size of horizontal 115 mm × vertical 30 mm. At this time, it cut | judged so that a horizontal may become an easily expansion-contraction direction and a length may become a difficult expansion-contraction direction.

(4)上述した方法で作製したセンサ素子10の裏面側に裁断した伸縮異方性生地(被覆部材)21Bを貼り付けた。このとき、伸縮異方性生地21Bの長手方向(ヨコ方向)の一端から15mmの位置に、センサ素子10の配線(第1配線13A及び第2配線13B)を形成した側と反対側の端部が位置するように伸縮異方性生地21Bを貼り付けた。
その後、静電容量検出シートのおもて面側にも上記(1)で裁断した伸縮異方性生地(被覆部材)21Aを貼り付け、2枚の布生地間に静電容量検出シートを挟み込んだ。
(4) A stretchable anisotropic fabric (covering member) 21B cut onto the back side of the sensor element 10 produced by the method described above was pasted. At this time, the end on the opposite side to the side where the wiring (the first wiring 13A and the second wiring 13B) of the sensor element 10 is formed at a position 15 mm from one end in the longitudinal direction (horizontal direction) of the stretch anisotropic fabric 21B. The stretch anisotropic fabric 21B was pasted so as to be positioned.
After that, the stretchable anisotropic fabric (coating member) 21A cut in (1) above is also attached to the front surface side of the capacitance detection sheet, and the capacitance detection sheet is sandwiched between the two cloth fabrics. It is.

(5)伸縮異方性生地21Bの裏側の両端部に、センサシートを金網103、104に固定するためのスナップボタンのバネ(凹側)を取り付けた。なお、スナップボタン間の距離は無伸長状態で70mmとした。
このような工程を経て6つのセンサシート102A〜102Fを作製した。
(5) A spring (concave side) of a snap button for fixing the sensor sheet to the wire nets 103 and 104 was attached to both ends on the back side of the stretch anisotropic fabric 21B. Note that the distance between the snap buttons was 70 mm in an unstretched state.
Six sensor sheets 102A-102F were produced through such a process.

<動作計測用部材の組立>
6つのセンサシート102A〜102Fを、金網103、104間に架設されるように、スナップボタンを用いて金網103、104に固定した。
このとき、各センサシート102A〜102Fは、予めスナップボンタ間の距離が約90mmになるように伸長させた状態(伸長率40%)で金網103、104に固定した。
<Assembly of motion measurement members>
The six sensor sheets 102A to 102F were fixed to the wire nets 103 and 104 using snap buttons so as to be laid between the wire nets 103 and 104.
At this time, each of the sensor sheets 102A to 102F was fixed to the metal nets 103 and 104 in a state where the distance between the snap bonders was previously extended to about 90 mm (elongation rate 40%).

<動作計測装置の組立>
センサシート102A〜102Fのリード線22をコンピュータに内蔵したアナログ入出力ボード(CONTEC社製、AIO−161601UE3−PE)に接続し、動作計測装置101とした。
また、動作点の位置及び姿勢の変化を光学式モーションキャプチャ(NaturalPoint, Inc.社製、OptiTrack Flex3)を使用して同時に計測するために金網104の中央部分にはモーションキャプチャのマーカー201を設置した。
<Assembly of motion measuring device>
The lead wires 22 of the sensor sheets 102 </ b> A to 102 </ b> F were connected to an analog input / output board (AIO-161601UE3-PE manufactured by CONTEC Co., Ltd.) built in the computer, and the motion measuring device 101 was obtained.
In addition, a motion capture marker 201 is installed in the central portion of the wire mesh 104 in order to simultaneously measure changes in the position and orientation of the operating point using an optical motion capture (NaturalPoint, Inc., OptiTrack Flex3). .

(評価)
動作計測装置101の金網104を実験者の手で、位置・姿勢が変化するように動かして、そのときの動作点cの位置及び姿勢の変化を、動作計測装置101と、上記光学式モーションキャプチャとで同時に計測した。
本評価では、金網103のおもて面の中心を3次元座標の原点とし、金網104のおもて面の中心を動作点cとして測定を行った。
(Evaluation)
The wire mesh 104 of the motion measuring device 101 is moved by the experimenter so that the position / posture changes, and the change of the position and posture of the motion point c at that time is changed to the motion measuring device 101 and the optical motion capture device. And simultaneously measured.
In this evaluation, the measurement was performed with the center of the front surface of the wire mesh 103 as the origin of the three-dimensional coordinates and the center of the front surface of the wire mesh 104 as the operating point c.

測定結果を図10〜15に示した。各図に示した結果は以下の通りである。
図10:x軸方向の変位量
図11:y軸方向の変位量
図12:z軸方向の変位量
図13:x軸周りの回転角度
図14:y軸周りの回転角度
図15:z軸周りの回転角度
なお、図中「mc」はモーションキャプチャによる計測結果である。
The measurement results are shown in FIGS. The results shown in each figure are as follows.
Fig. 10: Displacement amount in x-axis direction Fig. 11: Displacement amount in y-axis direction Fig. 12: Displacement amount in z-axis direction Fig. 13: Rotation angle around x-axis Fig. 14: Rotation angle around y-axis Fig. 15: Z-axis Rotational angle of surroundings In the figure, “mc” is a measurement result by motion capture.

また、モーションキャプチャによる計測値に対する動作計測装置101の計測値の差を算出した。得られた差の最大値を最大誤差として表1に示す。   Moreover, the difference of the measured value of the motion measuring device 101 with respect to the measured value by motion capture was calculated. The maximum value of the obtained difference is shown in Table 1 as the maximum error.

本実験例に結果から、動作計測装置101によれば、動作点cの位置及び姿勢の変化を測定可能であることが明らかとなった。   From the results in this experimental example, it has become clear that the movement measuring device 101 can measure changes in the position and posture of the movement point c.

1 動作計測装置
2、2A〜2F、72、72A〜72F、75、75A〜75F、102A〜102F センサシート
3、73、103 第1環状部材
4、74、104 第2環状部材
5 解析装置
10、40 センサ素子
11 誘電層
12A、42A 第1電極層
12B、42B 第2電極層
13A 第1配線
13B 第2配線
14A、14B、44A〜44C 導電性接着剤
15A、45A 表側保護層
15B、45B 裏側保護層
16A、16B 電極接続部
17、47 樹脂シート
18、48 接続部材
19、49 検出部
21 被覆部材
22、52 リード線
26 スナップボタン
31A ベルト
31B コンプレッションシャツ
41A 表側誘電層(第1誘電層)
41B 裏側誘電層(第2誘電層)
42C 第3電極層
43A 第1配線
43B 第2配線
43C 第3配線
46A〜46C 電極接続部
71 動作計測用部材
76 第3環状部材
100 被験者
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motion measuring device 2, 2A-2F, 72, 72A-72F, 75, 75A-75F, 102A-102F Sensor sheet 3, 73, 103 1st annular member 4, 74, 104 2nd annular member 5 Analyzing device 10, 40 Sensor element 11 Dielectric layer 12A, 42A First electrode layer 12B, 42B Second electrode layer 13A First wiring 13B Second wiring 14A, 14B, 44A-44C Conductive adhesive 15A, 45A Front side protective layer 15B, 45B Back side protection Layer 16A, 16B Electrode connection portion 17, 47 Resin sheet 18, 48 Connection member 19, 49 Detection portion 21 Cover member 22, 52 Lead wire 26 Snap button 31A Belt 31B Compression shirt 41A Front side dielectric layer (first dielectric layer)
41B Back side dielectric layer (second dielectric layer)
42C 3rd electrode layer 43A 1st wiring 43B 2nd wiring 43C 3rd wiring 46A-46C Electrode connection part 71 Member for motion measurement 76 3rd annular member 100 Test subject

Claims (4)

測定対象物の変形時における、前記測定対象物内の動作点の位置及び/又は姿勢の変化を計測する動作計測装置であって、
前記動作点の動きに対して基準となる第1部材と、
前記動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する第2部材と、
前記第1部材に固定された第1固定部と、前記第2部材に固定された第2固定部とを有し、前記第1部材と前記第2部材との間に架設されたセンサシートを少なくとも2本と、
解析装置と、
を備え、
前記センサシートは、エラストマー製の誘電層と、前記誘電層の上面に形成された第1電極層と、前記誘電層の下面に形成された第2電極層とを含み、前記第1電極層及び前記第2電極層の対向する部分を検出部とし、前記動作点の動きに応じて伸縮し、かつ当該伸縮に応じて前記検出部の静電容量が変化するように構成され、
前記解析装置は、前記検出部の静電容量の変化に基づいて、前記第1固定部と前記第2固定部との距離の変化をセンサシートごとに算出し、各センサシートにおける前記第1固定部と前記第2固定部との距離の変化に基づいて前記動作点の位置及び/又は姿勢の変化を算出する
ことを特徴とする動作計測装置。
An operation measuring device for measuring a change in position and / or posture of an operation point in the measurement object at the time of deformation of the measurement object;
A first member serving as a reference for the movement of the operating point;
A second member that moves and / or rotates in accordance with the movement of the operating point;
A sensor sheet having a first fixing portion fixed to the first member and a second fixing portion fixed to the second member, and is laid between the first member and the second member. At least two,
An analysis device;
With
The sensor sheet includes an elastomeric dielectric layer, a first electrode layer formed on an upper surface of the dielectric layer, and a second electrode layer formed on a lower surface of the dielectric layer, and the first electrode layer and The opposing part of the second electrode layer is a detection unit, and is configured to expand and contract in accordance with the movement of the operating point, and the capacitance of the detection unit changes in accordance with the expansion and contraction.
The analysis device calculates a change in the distance between the first fixing unit and the second fixing unit for each sensor sheet based on a change in capacitance of the detection unit, and the first fixing in each sensor sheet. A motion measurement device that calculates a change in the position and / or orientation of the operating point based on a change in the distance between a part and the second fixed part.
3〜6本の前記センサシートを備えた請求項1に記載の動作計測装置。   The motion measuring apparatus according to claim 1, comprising 3 to 6 sensor sheets. 人体を測定対象物とし、被験者の腰部の動作の計測に用いられ、
前記第1部材は、前記被験者の腰回りに固定される第1環状部材であり、
前記第2部材は、前記第1環状部材より上方で前記被験者の体幹回りに固定される第2環状部材であり、
前記動作点は、前記第2環状部材を外周とする変位面内に位置し、
6本の前記センサシートを備える、請求項2に記載の動作計測装置。
The human body is used as the measurement object, and it is used to measure the movement of the subject's lower back.
The first member is a first annular member fixed around the waist of the subject,
The second member is a second annular member that is fixed around the trunk of the subject above the first annular member,
The operating point is located in a displacement plane having the second annular member as an outer periphery,
The motion measurement device according to claim 2, comprising six sensor sheets.
請求項1〜3のいずれかに記載の動作計測装置に用いられる動作計測用部材であって、
前記動作点の動きに対して基準となる第1部材と、
前記動作点の動きに合わせて移動及び/又は回転する第2部材と、
前記第1部材に固定された第1固定部と、前記第2部材に固定された第2固定部とを有し、前記第1部材と前記第2部材との間に架設されたセンサシートを少なくとも2本と、
を備え、
前記センサシートは、エラストマー製の誘電層と、前記誘電層の上面に形成された第1電極層と、前記誘電層の下面に形成された第2電極層とを含み、前記第1電極層及び前記第2電極層の対向する部分を検出部とし、前記動作点の動きに応じて伸縮し、かつ当該伸縮に応じて前記検出部の静電容量が変化するように構成されていることを特徴とする動作計測用部材。
A member for motion measurement used in the motion measurement device according to claim 1,
A first member serving as a reference for the movement of the operating point;
A second member that moves and / or rotates in accordance with the movement of the operating point;
A sensor sheet having a first fixing portion fixed to the first member and a second fixing portion fixed to the second member, and is laid between the first member and the second member. At least two,
With
The sensor sheet includes an elastomeric dielectric layer, a first electrode layer formed on an upper surface of the dielectric layer, and a second electrode layer formed on a lower surface of the dielectric layer, and the first electrode layer and The opposing part of the second electrode layer is used as a detection unit, and is configured to expand and contract according to the movement of the operating point, and the capacitance of the detection unit changes according to the expansion and contraction. A member for measuring motion.
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