JP6024955B2

JP6024955B2 - Biological information detection device

Info

Publication number: JP6024955B2
Application number: JP2012188088A
Authority: JP
Inventors: 津端　佳介; 佳介津端; 昭高倉; 裕嗣仰木
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JP2014042756A

Description

この発明は、生体に装着して、生体の体動を検出する生体情報検出装置に関するものである。 The present invention relates to a biological information detection apparatus that is mounted on a living body and detects body movement of the living body.

生体に装着され、運動する生体の体動等の情報を検出する生体情報検出装置が種々提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
例えば、特許文献１には、水泳を行うユーザーの手首に装着される装置本体と、装置本体に内蔵された加速度センサと、を備えた生体情報検出装置が記載されている。また、特許文献２には、加速度センサを備えた水泳用のゴーグルが記載されている。
特許文献１および特許文献２に記載の生体情報検出装置は、加速度センサにより検出される加速度の変化から、ユーザーの水泳の開始や終了、ターン（方向転換）等の体動を検出している。また、生体情報検出装置により検出された体動は、ユーザーの運動状況の観察等に使用される。 Various biological information detection devices that detect information such as body movement of a living body that is attached to a living body and moving have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
For example, Patent Literature 1 describes a biological information detection device including a device main body that is worn on the wrist of a user who swims and an acceleration sensor built in the device main body. Patent Document 2 describes swimming goggles equipped with an acceleration sensor.
The biological information detection devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 detect body movements such as the start and end of a user's swimming, and a turn (direction change) from a change in acceleration detected by an acceleration sensor. The body movement detected by the biological information detection apparatus is used for observing the user's movement status.

ところで、水泳の場合において、水泳の開始や終了、方向転換等の大きな体動に加えて、例えば平泳ぎとクロールとの違い等、泳法の違いによる体動を検出し、ユーザーの運動状況についてさらに詳細な観察を行いたいという要望がある。
ここで、平泳ぎは、ユーザーの身体の正中線に対して左右の手足を対称的に動かして水をかき泳ぐ泳法である。したがって、ユーザーの体幹（身体のうち頭部、首および四肢を除いた部分）には、正中線を中心軸とした回動運動の体動（以下、「体幹の回動体動」という。）が発生しにくい。
これに対して、クロールは、ユーザーの両手を回転させて交互に水をかくとともに、両足を交互に上下に動かして水をかき泳ぐ泳法である。したがって、ユーザーの体幹には、正中線を中心軸とした回動体動が発生しやすい。
したがって、平泳ぎとクロールとの泳法の違いを検出するためには、ユーザーの体動のうち、正中線を中心軸とした体幹の回動体動を検出することが必要とされる。 By the way, in the case of swimming, in addition to large body movements such as the start and end of swimming, direction change, etc., body movements due to differences in swimming methods, such as differences between breaststroke and crawl, for example, are detected, and the user's exercise status is further detailed There is a desire to make a simple observation.
Here, breaststroke is a swimming method in which water is moved by moving the left and right limbs symmetrically with respect to the midline of the user's body. Therefore, the user's trunk (the part of the body excluding the head, neck, and extremities) is referred to as a rotational movement about the midline (hereinafter referred to as “the rotational movement of the trunk”). ) Is unlikely to occur.
On the other hand, crawl is a swimming method in which both hands of a user are rotated to draw water alternately, and both feet are alternately moved up and down to swallow water. Therefore, the user's trunk tends to generate a rotating body movement with the midline as the central axis.
Therefore, in order to detect the difference in swimming style between breaststroke and crawl, it is necessary to detect the rotational movement of the trunk with the midline as the central axis among the user's movements.

特開２００８−２５３４７０号公報JP 2008-253470 A 特開平８−２８５９６７号公報JP-A-8-285967

しかし、生体情報検出装置の配置のいかんによっては、正中線を中心軸とした体幹の回動体動を検出できないおそれがある。具体的には、従来技術のように、手首や頭部等に生体情報検出装置が装着されている場合、生体情報検出装置の加速度センサは、体幹の回動体動に対応して正中線周りに回動できない。また、体幹の回動体動の中心軸となる正中線上に生体情報検出装置の加速度センサが配置された場合においても、生体情報検出装置の加速度センサは、体幹の回動体動に対応して正中線周りに回動できない。これにより、生体情報検出装置の加速度センサは、ユーザーの体幹の回動体動に起因する加速度を検出できないため、詳細なユーザーの運動状況の観察が正しく行われないおそれがある。 However, depending on the arrangement of the biological information detection device, there is a possibility that the rotational movement of the trunk around the center line cannot be detected. Specifically, when the biological information detection device is mounted on the wrist, the head, or the like as in the prior art, the acceleration sensor of the biological information detection device is around the midline corresponding to the rotational movement of the trunk. Cannot be rotated. In addition, even when the acceleration sensor of the biological information detection device is arranged on the median line that is the central axis of the rotational motion of the trunk, the acceleration sensor of the biological information detection device corresponds to the rotational motion of the trunk. Cannot rotate around the midline. As a result, the acceleration sensor of the biological information detection device cannot detect the acceleration caused by the rotating body movement of the user's trunk, and thus there is a possibility that detailed observation of the user's movement situation may not be performed correctly.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、運動の開始や終了、方向転換等の大きな体動に加えて、正中線を中心軸とした体幹の回動体動を検出できる生体情報検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in addition to large body movements such as the start and end of exercise, direction change, and the like, it is possible to detect rotational body movements of the trunk centering on the midline. An object is to provide a biological information detection apparatus.

上記の課題を解決するために、本発明に係る生体情報検出装置は、生体の体幹に装着される装置本体と、前記装置本体に設けられ、前記生体の加速度を検出する３軸加速度センサと、を備えた生体情報検出装置であって、前記生体を正面から見たとき、前記装置本体は、前記生体の正中線と重なるように前記生体に装着可能とされているとともに、前記３軸加速度センサは、前記生体の正中線の少なくとも一方側に配置されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a biological information detection device according to the present invention includes a device main body that is attached to a trunk of a living body, a triaxial acceleration sensor that is provided in the device main body and detects acceleration of the living body. When the biological body is viewed from the front, the apparatus main body can be attached to the biological body so as to overlap the midline of the biological body, and the three-axis acceleration The sensor is arranged on at least one side of the median line of the living body.

本発明によれば、３軸加速度センサは、生体の正中線の少なくとも一方側に配置されているので、体幹が正中線を中心軸として回動体動したときに、正中線を中心軸として３軸加速度センサも回動できる。したがって、正中線を中心軸とした体幹の回動体動（例えば、上半身をひねる体動）を精度よく検出できる。 According to the present invention, since the three-axis acceleration sensor is disposed on at least one side of the midline of the living body, when the trunk moves with the midline serving as the central axis, the triaxial acceleration sensor is configured with the midline as the central axis. The axial acceleration sensor can also rotate. Therefore, it is possible to accurately detect the rotational motion of the trunk about the midline (for example, the motion of the upper body).

また、前記装置本体は、前記生体の胸郭に装着可能とされていることを特徴としている。 In addition, the apparatus main body can be attached to a thorax of the living body.

本発明によれば、装置本体は、体幹のうち胸郭に装着可能とされているので、ユーザーが体幹のうち背部に装置本体を装着する場合よりも容易に装着できる。 According to the present invention, since the apparatus main body can be mounted on the rib cage of the trunk, the user can mount the apparatus main body more easily than when the user mounts the apparatus main body on the back of the trunk.

また、前記３軸加速度センサを２個備え、前記生体を正面から見たとき、前記２個の３軸加速度センサは、前記生体の正中線を挟んで両側にそれぞれ配置されていることを特徴としている。 Further, the two three-axis acceleration sensors are provided, and when the living body is viewed from the front, the two three-axis acceleration sensors are respectively disposed on both sides of the biological midline. Yes.

本発明によれば、生体の正中線を挟んで両側に２個の３軸加速度センサをそれぞれ配置することで、体幹が回動体動したときに２個の３軸加速度センサから異なる出力信号を得ることができる。したがって、２個の３軸加速度センサの出力を比較することで、体幹の回動体動の発生を容易に把握できる。これにより、生体情報検出装置は、わずかな体幹の回動体動であっても精度よく検出できる。 According to the present invention, two triaxial acceleration sensors are arranged on both sides of the living body's midline, so that when the trunk moves in a rotating manner, different output signals from the two triaxial acceleration sensors are output. Can be obtained. Therefore, by comparing the outputs of the two three-axis acceleration sensors, it is possible to easily grasp the occurrence of the rotating body movement of the trunk. As a result, the biological information detection apparatus can accurately detect even a slight rotational movement of the trunk.

また、前記装置本体には、前記生体の表面に接触する電極を有する生体信号検出部が設けられていることを特徴としている。 Further, the apparatus main body is provided with a biological signal detection unit having an electrode in contact with the surface of the living body.

本発明によれば、装置本体に生体信号検出部を設けることで、電極から心臓の鼓動に伴って発生する心電信号を検出し、生体の心拍数を計測できる。したがって、生体情報検出装置は、ユーザーの体動の情報に加えて、ユーザーの心拍数の情報を検出できるので、ユーザーの運動状況をさらに詳細に観察できる。 According to the present invention, by providing a biological signal detection unit in the apparatus main body, it is possible to detect an electrocardiogram signal generated from the electrode along with the heartbeat and measure the heart rate of the living body. Therefore, the biological information detection apparatus can detect the user's heart rate information in addition to the user's body movement information, and thus can observe the user's exercise status in more detail.

生体情報検出装置をユーザーが装着した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state with which the user mounted | wore the biometric information detection apparatus. 生体情報検出装置の斜視図である。It is a perspective view of a biometric information detection apparatus. 生体情報検出装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a biometric information detection apparatus. 検出回路基板の平面図である。It is a top view of a detection circuit board. 生体情報検出装置のブロック図である。It is a block diagram of a biometric information detection apparatus. ユーザーが平泳ぎで泳いでいるときの説明図である。It is explanatory drawing when a user is swimming by breaststroke. ユーザーがクロールで泳いでいるときの説明図である。It is explanatory drawing when a user is swimming by crawl. ユーザーが泳いでいるときに検出されたＸ軸の加速度データのグラフである。It is a graph of the acceleration data of the X-axis detected when the user is swimming.

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る生体情報検出装置１をユーザーＵが装着した状態を示す説明図である。なお、以下の説明では、ユーザーＵの左右方向をＸ方向とし、ユーザーＵから見て右手側（図１における紙面左方）を＋Ｘ側とし、ユーザーＵから見て左手側（図１における紙面右方）を−Ｘ側とする。また、ユーザーＵの正中線Ｏに沿う方向をＹ方向とし、ユーザーＵの頭部側（図１における紙面上方）を＋Ｙ側とし、図１における脚部側（図１における紙面下方）を−Ｙ側とする。また、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向をＺ方向とし、ユーザーＵの腹部側（図１における紙面表側）を＋Ｚ側とし、ユーザーＵの背部側（図１における紙面裏側）を−Ｚ側として説明する。また、ユーザーＵが行う運動のうち、水泳を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which a user U is wearing a biological information detection apparatus 1 according to the present invention. In the following description, the left-right direction of the user U is the X direction, the right hand side (left side of the paper in FIG. 1) viewed from the user U is the + X side, and the left hand side (right side of the paper in FIG. 1) is viewed from the user U. )) On the -X side. The direction along the midline O of the user U is the Y direction, the head side of the user U (above the paper surface in FIG. 1) is the + Y side, and the leg side in FIG. 1 (below the paper surface in FIG. 1) is -Y. Let it be the side. Further, the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction, the abdomen side of the user U (the front side in FIG. 1) is the + Z side, and the back side of the user U (the back side in FIG. 1) is the −Z side. explain. Further, swimming will be described as an example of the exercise performed by the user U.

図１に示すように、生体情報検出装置１は、運動するユーザーＵの身体のうち、頭部、首および四肢を除いた部分である体幹に装着されるものであり、ユーザーＵの体幹のうち胸郭（胸部）の表面に装着される。生体情報検出装置１は、水泳するユーザーＵの生体情報を取得する。取得される生体情報は、ユーザーＵの水泳の開始や終了、方向転換、平泳ぎやクロール等の各泳法の違いによる体動の情報、およびユーザーＵの心臓の鼓動に伴って発生する心拍又は心拍の状態を表す心拍情報を含んでいる。 As shown in FIG. 1, the biological information detection apparatus 1 is attached to a trunk that is a portion excluding the head, neck, and limbs of the body of a user U who exercises. It is attached to the surface of the rib cage (chest). The biological information detection apparatus 1 acquires biological information of the user U who swims. The acquired biological information includes information on body movements due to differences in swimming methods such as the start and end of swimming of the user U, direction change, breaststroke and crawl, and the heartbeat or heartbeat generated with the heartbeat of the user U. Includes heart rate information representing the condition.

（生体情報検出装置）
図２は、生体情報検出装置１の斜視図である。
図３は、生体情報検出装置１の分解斜視図である。
生体情報検出装置１は、図２に示すように、装置本体２と、図３に示すように、装置本体２と一体的に形成されている生体信号検出部３と、装置本体２の内部の検出回路基板３０上に設けられた３軸加速度センサ３２と、装置本体２および生体信号検出部３をユーザーＵ（図１参照）の胸郭に装着するための固定バンド４とを備えている。 (Biological information detection device)
FIG. 2 is a perspective view of the biological information detection apparatus 1.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the biological information detection apparatus 1.
As shown in FIG. 2, the biological information detection device 1 includes a device main body 2, a biological signal detection unit 3 formed integrally with the device main body 2 as shown in FIG. A triaxial acceleration sensor 32 provided on the detection circuit board 30 and a fixed band 4 for mounting the apparatus main body 2 and the biological signal detection unit 3 on the thorax of the user U (see FIG. 1) are provided.

（装置本体）
装置本体２は、外形状が略円板状に形成されているケース７を備えている。ケース７には、ユーザーＵに接触する面とは反対側の面に嵌合凸部５が形成されている。この嵌合凸部５は、固定バンド４に装置本体２を取り付けるためのものである。なお、ケース７の外形状は、略円板状に限られるものではなく、さまざまな外形状を採用することができる。例えば、ケース７の外形状を矩形板状にすることも可能である。ケース７の内部には、後述する検出回路基板３０が収納されている。
図１に示すように、装置本体２は、生体情報検出装置１をユーザーＵの体幹に装着したとき、Ｚ方向から見て、装置本体２のＹ方向に沿う中心線が正中線Ｏと一致するように装着される。これにより、装置本体２は、Ｚ方向から見たとき、ユーザーＵの正中線Ｏと重なるように装着される。 (Device body)
The apparatus main body 2 includes a case 7 whose outer shape is formed in a substantially disc shape. The case 7 has a fitting convex portion 5 on the surface opposite to the surface that contacts the user U. This fitting convex part 5 is for attaching the apparatus main body 2 to the fixed band 4. The outer shape of the case 7 is not limited to a substantially disk shape, and various outer shapes can be employed. For example, the outer shape of the case 7 can be a rectangular plate. A detection circuit board 30 described later is housed inside the case 7.
As shown in FIG. 1, when the biological information detector 1 is attached to the trunk of the user U, the apparatus main body 2 has a center line along the Y direction of the apparatus main body 2 coincided with the midline O when viewed from the Z direction. It is installed to do. Thereby, the apparatus main body 2 is mounted so as to overlap the midline O of the user U when viewed from the Z direction.

（生体信号検出部）
図３に示すように、生体信号検出部３は、一対の電極６ａ，６ｂにより構成されている。電極６ａ，６ｂは、例えば帯状の導電エラストマーにより形成されており、長手方向一端が装置本体２を挟んで両側に連結されている。そして、電極６ａ，６ｂと装置本体２に収納された検出回路基板３０とが電気的に接続されている。なお、導電エラストマーとしては、例えば、カーボンブラックを配合した導電シリコーンゴムやカーボンブラックを配合した導電ゴム、カーボンブラックを配合した導電ポリウレタンゴム等を用いることができる。 (Biological signal detector)
As shown in FIG. 3, the biological signal detection unit 3 includes a pair of electrodes 6a and 6b. The electrodes 6a and 6b are formed of, for example, a band-shaped conductive elastomer, and one end in the longitudinal direction is connected to both sides with the apparatus main body 2 interposed therebetween. The electrodes 6a and 6b and the detection circuit board 30 housed in the apparatus main body 2 are electrically connected. As the conductive elastomer, for example, conductive silicone rubber blended with carbon black, conductive rubber blended with carbon black, conductive polyurethane rubber blended with carbon black, or the like can be used.

図４は、検出回路基板３０の平面図である。なお、図４において、装置本体２を二点鎖線で図示している。
図４に示すように、検出回路基板３０は、Ｚ方向から見て略矩形状に形成されており、ケース７に収納可能な大きさとなっている。また、検出回路基板３０は、装置本体２をユーザーＵに装着したとき、Ｚ方向から見てユーザーＵの正中線Ｏに対して略対称形状に形成されている。
検出回路基板３０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３１と、メモリ３３と、心拍検出手段３４と、通信手段３５と、制御手段３６と、報知手段３７と、３軸加速度センサ３２と、を備えている。 FIG. 4 is a plan view of the detection circuit board 30. In FIG. 4, the apparatus main body 2 is illustrated by a two-dot chain line.
As shown in FIG. 4, the detection circuit board 30 is formed in a substantially rectangular shape when viewed from the Z direction, and has a size that can be accommodated in the case 7. The detection circuit board 30 is formed in a substantially symmetrical shape with respect to the median line O of the user U when viewed from the Z direction when the apparatus main body 2 is mounted on the user U.
The detection circuit board 30 includes a CPU (Central Processing Unit) 31, a memory 33, a heartbeat detection unit 34, a communication unit 35, a control unit 36, a notification unit 37, and a triaxial acceleration sensor 32. Yes.

図５は、生体情報検出装置１のブロック図である。
図５に示すように、ＣＰＵ３１は、メモリ３３、心拍検出手段３４、通信手段３５、制御手段３６、報知手段３７および３軸加速度センサ３２と電気的に接続されており、各手段により検出された生体情報の演算等を行っている。
メモリ３３は、例えば不図示のＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等により構成されており、ＣＰＵ３１によるプログラムの読み出しや書き込み等に用いられる。 FIG. 5 is a block diagram of the biological information detection apparatus 1.
As shown in FIG. 5, the CPU 31 is electrically connected to the memory 33, the heartbeat detection unit 34, the communication unit 35, the control unit 36, the notification unit 37, and the triaxial acceleration sensor 32, and is detected by each unit. Calculation of biological information is performed.
The memory 33 includes, for example, a RAM (Random Access Memory) (not shown), a ROM (Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), and the like, and a program read / write by the CPU 31 and the like.

心拍検出手段３４は、生体信号検出部３の電極６ａ，６ｂ（図３参照）によって検出された心電信号に基づいて、心拍信号を検出している。
通信手段３５は、心拍検出手段３４により検出された心拍信号を、不図示の生体情報処理装置に無線で送信するものである。なお、生体情報処理装置は、例えばパーソナルコンピュータである。生体情報処理装置は、取得した生体情報を視認できるように表示している。
制御手段３６は、各手段を制御するための制御信号をＣＰＵ３１に対して送信している。
報知手段３７は、ユーザーＵ（図１参照）の水泳の開始や終了、方向転換、平泳ぎやクロール等の各泳法の違いによる体動の情報、およびユーザーＵの心臓の鼓動に伴って発生する心拍又は心拍の状態を、例えば音声出力等によりユーザーＵに報知するものである。 The heartbeat detecting means 34 detects a heartbeat signal based on an electrocardiogram signal detected by the electrodes 6a and 6b (see FIG. 3) of the biological signal detector 3.
The communication unit 35 wirelessly transmits the heartbeat signal detected by the heartbeat detection unit 34 to a biological information processing apparatus (not shown). Note that the biological information processing apparatus is, for example, a personal computer. The biological information processing apparatus displays the acquired biological information so that it can be visually recognized.
The control means 36 transmits a control signal for controlling each means to the CPU 31.
The notification means 37 includes information on body movements due to differences in swimming methods such as the start and end of swimming of the user U (see FIG. 1), direction change, breaststroke and crawl, and the heartbeat generated with the heartbeat of the user U. Alternatively, the state of the heartbeat is notified to the user U by voice output or the like, for example.

（３軸加速度センサ）
３軸加速度センサ３２は、相互に直交する直交座標系の３本の感度軸（不図示）を有する加速度センサであり、例えば、ピエゾ抵抗型の加速度センサである。ここで、感度軸とは、加速度を検知可能な方向に沿う軸のことをいう。３軸加速度センサ３２の３本の感度軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）のうち、Ｘ軸はユーザーＵ（図１参照）の左右方向（すなわちＸ方向）に向いており、Ｙ軸はユーザーＵの正中線Ｏ（図１参照）に沿う方向（すなわちＹ方向）に向いており、Ｚ軸はユーザーＵの前後方向に沿う方向（すなわちＺ方向）に向いている。これにより、３軸加速度センサ３２は、ユーザーＵのＸＹＺ方向の加速度を検出できる（図１参照）。
図１に示すように、Ｚ方向から見て、ユーザーＵの正中線Ｏと重なるように生体情報検出装置１をユーザーＵの体幹に装着したとき、３軸加速度センサ３２は、正中線Ｏの＋Ｘ側に配置される。したがって、後述するように、ユーザーＵがクロールにより水泳し、ユーザーＵの体幹が正中線Ｏを中心軸として回動体動したとき、３軸加速度センサ３２は、正中線Ｏを中心軸として正中線Ｏ周りに回動する。したがって、正中線Ｏを中心軸としたユーザーＵの体幹の回動体動を精度よく検出できる。 (3-axis acceleration sensor)
The triaxial acceleration sensor 32 is an acceleration sensor having three sensitivity axes (not shown) in an orthogonal coordinate system orthogonal to each other, and is, for example, a piezoresistive acceleration sensor. Here, the sensitivity axis refers to an axis along a direction in which acceleration can be detected. Of the three sensitivity axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) of the 3-axis acceleration sensor 32, the X-axis is directed in the left-right direction (that is, the X-direction) of the user U (see FIG. 1), and the Y-axis is The direction is along the midline O (see FIG. 1) of the user U (ie, the Y direction), and the Z axis is in the direction along the front-rear direction of the user U (ie, the Z direction). Thereby, the triaxial acceleration sensor 32 can detect the acceleration of the user U in the XYZ directions (see FIG. 1).
As shown in FIG. 1, when the biological information detecting device 1 is mounted on the trunk of the user U so as to overlap the midline O of the user U when viewed from the Z direction, the triaxial acceleration sensor 32 is Arranged on the + X side. Therefore, as will be described later, when the user U swims by crawl and the trunk of the user U moves around the midline O as the central axis, the triaxial acceleration sensor 32 is set to the midline with the midline O as the central axis. Rotate around O. Accordingly, it is possible to accurately detect the rotational movement of the trunk of the user U around the midline O as the central axis.

（固定バンド）
固定バンド４は、ユーザーＵの胸郭の全周にわたって装着可能なように、略環状に形成されている。
図３に示すように、固定バンド４は、略帯状に形成され伸縮性を有する伸縮ストラップ８と、帯状に形成され非伸縮性のベルト９とを有し、伸縮ストラップ８の長手方向両端に跨るようにベルト９が連結されている。
伸縮ストラップ８の長手方向略中央には、伸縮ストラップ８の長さを調整するための長さ調整具１０が設けられている。
伸縮ストラップ８の長手方向の一端側には、伸縮ストラップ８とベルト９とを着脱可能とするため、フック部１２ａを備えたストラップ着脱具１２が設けられている。
伸縮ストラップ８の長手方向の他端側には、伸縮ストラップ８とベルト９とを連結するためのストラップ連結具１３が設けられている。 (Fixed band)
The fixing band 4 is formed in a substantially annular shape so that it can be worn over the entire circumference of the thorax of the user U.
As shown in FIG. 3, the fixed band 4 has a stretchable strap 8 that is formed in a substantially band shape and has elasticity, and a non-stretchable belt 9 that is formed in a belt shape, and straddles both ends in the longitudinal direction of the stretchable strap 8. Thus, the belt 9 is connected.
A length adjuster 10 for adjusting the length of the stretchable strap 8 is provided at substantially the center in the longitudinal direction of the stretchable strap 8.
A strap attaching / detaching tool 12 having a hook portion 12a is provided on one end side in the longitudinal direction of the elastic strap 8 so that the elastic strap 8 and the belt 9 can be attached and detached.
On the other end side in the longitudinal direction of the elastic strap 8, a strap connector 13 for connecting the elastic strap 8 and the belt 9 is provided.

ベルト９は、例えば繊維素材により、装置本体２および生体信号検出部３を外側から覆うように略帯状に形成されたものである。ベルト９は、ホルダ部２０と、ホルダ部２０を挟んで両側からそれぞれ伸縮ストラップ８の両端に向かって延出する一対のバンド部１６ａ，１６ｂとが一体成形されている。
ホルダ部２０には、中央の大部分に嵌合孔１７が形成されている。この嵌合孔１７の内径は、装置本体２の嵌合凸部５の直径よりもやや小さく設定されている。このため、嵌合孔１７に装置本体２の嵌合凸部５を押し込むと、嵌合孔１７に嵌合凸部５が内嵌固定され装置本体２とベルト９とが連結される。
一方のバンド部１６ａの先端には、ストラップ係合具１９が設けられている。ストラップ係合具１９は、略環状に形成されており、伸縮ストラップ８に設けられたストラップ着脱具１２のフック部１２ａと係脱可能に構成されている。また、他方のバンド部１６ｂの先端は、ストラップ連結具１３を介して伸縮ストラップ８と連結されている。 The belt 9 is formed in a substantially band shape so as to cover the apparatus main body 2 and the biological signal detection unit 3 from the outside, for example, with a fiber material. The belt 9 is integrally formed with a holder portion 20 and a pair of band portions 16a and 16b extending from both sides toward both ends of the elastic strap 8 with the holder portion 20 in between.
The holder portion 20 is formed with a fitting hole 17 in most of the center. The inner diameter of the fitting hole 17 is set to be slightly smaller than the diameter of the fitting convex portion 5 of the apparatus main body 2. For this reason, when the fitting convex part 5 of the apparatus main body 2 is pushed into the fitting hole 17, the fitting convex part 5 is fitted and fixed in the fitting hole 17, and the apparatus main body 2 and the belt 9 are connected.
A strap engaging tool 19 is provided at the tip of one band portion 16a. The strap engaging tool 19 is formed in a substantially annular shape, and is configured to be detachable from the hook portion 12 a of the strap attaching / detaching tool 12 provided on the stretchable strap 8. In addition, the tip of the other band portion 16 b is connected to the telescopic strap 8 via the strap connector 13.

図１に示すように、装置本体２および生体信号検出部３は、固定バンド４によってユーザーＵの胸郭に装着される。具体的には、ストラップ着脱具１２とストラップ係合具１９との係合を解除した状態（図２参照）で、固定バンド４をユーザーＵの胸部に巻き付ける。この際、Ｚ方向から見たとき、ユーザーＵの胸郭であって正中線Ｏと重なるように、装置本体２を配置する。この後、ストラップ着脱具１２のフック部１２ａとストラップ係合具１９とを係合する。以上により、装置本体２は、Ｚ方向から見たとき、正中線Ｏと重なるようにユーザーＵの体幹に装着されるとともに、ユーザーＵの正中線Ｏの＋Ｘ側に、３軸加速度センサ３２が配置される。
なお、生体情報検出装置１は、装置本体２がユーザーＵの体幹のうち上半身（腰部よりも＋Ｙ側）に装着されるのが望ましく、胸郭に装着されるのが特に好ましい。ユーザーＵの胸郭に生体情報検出装置１の装置本体２を装着することで、体幹のうち背部に装着する場合よりも容易に装着できる。 As shown in FIG. 1, the apparatus main body 2 and the biological signal detection unit 3 are attached to the thorax of the user U by a fixing band 4. Specifically, the fixing band 4 is wound around the chest of the user U in a state where the engagement between the strap attaching / detaching tool 12 and the strap engaging tool 19 is released (see FIG. 2). At this time, the apparatus main body 2 is arranged so as to overlap the midline O of the user U's rib cage when viewed from the Z direction. Thereafter, the hook 12a of the strap attaching / detaching tool 12 and the strap engaging tool 19 are engaged. As described above, the apparatus main body 2 is mounted on the trunk of the user U so as to overlap the midline O when viewed from the Z direction, and the triaxial acceleration sensor 32 is disposed on the + X side of the midline O of the user U. Be placed.
The biological information detection device 1 is preferably mounted on the upper body (+ Y side of the waist) of the user U's trunk, and is particularly preferably mounted on the thorax. By attaching the apparatus main body 2 of the biological information detection apparatus 1 to the chest of the user U, it can be attached more easily than when attaching to the back of the trunk.

（泳法の違いによる作用）
続いて、ユーザーＵが平泳ぎおよびクロールにより水泳したときの泳法の違いによる作用について説明をする。
図６は、ユーザーＵが平泳ぎで泳いでいるときの説明図であり、図７は、ユーザーＵがクロールで泳いでいるときの説明図である。なお、図６および図７において、ユーザーＵは、＋Ｚ側の腹部を鉛直下方に向け、−Ｚ側の背部を鉛直上方に向けた状態で、プールＰ内の水を＋Ｙ側（図６および図７における紙面表側）に向かって進行している状態を図視している。
また、図８は、ユーザーＵが泳いでいるときに検出されたＸ軸の加速度データのグラフであり、図８（ａ）はユーザーＵが平泳ぎで泳いでいるときのＸ軸の加速度データのグラフであり、図８（ｂ）はユーザーＵがクロールで泳いでいるときのＸ軸の加速度データのグラフである。 (Effects due to differences in swimming style)
Next, the action due to the difference in swimming style when the user U swims by breaststroke and crawl will be described.
6 is an explanatory diagram when the user U is swimming in a breaststroke, and FIG. 7 is an explanatory diagram when the user U is swimming in a crawl. 6 and 7, the user U supplies water in the pool P to the + Y side (FIGS. 6 and FIG. 6) with the + Z side abdomen facing vertically downward and the −Z side back facing vertically upward. 7 shows a state of proceeding toward the paper surface side in FIG.
FIG. 8 is a graph of X-axis acceleration data detected when the user U is swimming, and FIG. 8A is a graph of X-axis acceleration data when the user U is swimming in a breaststroke. FIG. 8B is a graph of X-axis acceleration data when the user U is swimming in the crawl.

図６に示すように、平泳ぎの場合、ユーザーＵは、身体の正中線Ｏに対して左右の手足を対称的に動かして水をかき泳ぐ。このため、ユーザーＵは、正中線Ｏを中心軸とした体幹の回動体動がほぼ発生することなく、＋Ｙ側に向かって進行する。したがって、図８（ａ）に示すように、平泳ぎで泳いでいるときに３軸加速度センサ３２（図６参照）により検出されるＸ方向の加速度の変動は比較的小さい。
これに対して、図７に示すように、クロールの場合、ユーザーＵは、両手を回転させて交互に水をかくとともに、両足を交互に上下に動かして水をかき泳ぐ。このため、ユーザーＵは、正中線Ｏを中心軸とした体幹の回動体動をしながら、＋Ｙ側に向かって進行する。これにより、３軸加速度センサ３２は、正中線Ｏを中心軸とした体幹の回動体動に連動して、正中線Ｏを中心軸として正中線Ｏ周りを回動する。したがって、図８（ｂ）に示すように、クロールで泳いでいるときに３軸加速度センサ３２（図７参照）により検出されるＸ方向の加速度の変動は、図８（ａ）に示す平泳ぎで泳いでいるときのＸ方向の加速度の変動よりも大きくなる。 As shown in FIG. 6, in the case of breaststroke, the user U swims by moving the left and right limbs symmetrically with respect to the midline O of the body. For this reason, the user U advances toward the + Y side with almost no rotational movement of the trunk about the midline O as the central axis. Therefore, as shown in FIG. 8A, the variation in the acceleration in the X direction detected by the triaxial acceleration sensor 32 (see FIG. 6) when swimming in a breaststroke is relatively small.
On the other hand, as shown in FIG. 7, in the case of crawling, the user U rotates both hands to alternately water and moves both feet alternately up and down to swallow water. For this reason, the user U advances toward the + Y side while rotating the trunk around the midline O as the central axis. Accordingly, the triaxial acceleration sensor 32 rotates around the median line O about the midline O as the central axis in conjunction with the rotational movement of the trunk about the midline O as the central axis. Therefore, as shown in FIG. 8 (b), the variation in the acceleration in the X direction detected by the triaxial acceleration sensor 32 (see FIG. 7) when swimming in the crawl is caused by the breaststroke shown in FIG. 8 (a). It becomes larger than the fluctuation of the acceleration in the X direction when swimming.

（効果）
本実施形態によれば、３軸加速度センサ３２は、ユーザーＵの正中線ＯよりもユーザーＵの＋Ｘ側に配置されているので、ユーザーＵの体幹が正中線Ｏを中心軸として回動体動したときに、正中線Ｏを中心軸として３軸加速度センサ３２も回動できる。したがって、３軸加速度センサ３２は、正中線Ｏを中心軸としたユーザーＵの体幹の回動体動を精度よく検出できる。これにより、生体情報検出装置１は、正中線Ｏを中心軸とした回動体動が発生しにくい平泳ぎ（図６参照）と、正中線Ｏを中心軸とした回動体動が発生しやすいクロール（図７参照）との泳法の違いを精度よく検出できるので、ユーザーＵの運動状況の観察を正しく行うことができる。 (effect)
According to the present embodiment, since the three-axis acceleration sensor 32 is disposed on the + X side of the user U with respect to the midline O of the user U, the body of the user U rotates with the midline O as the central axis. When this is done, the triaxial acceleration sensor 32 can also rotate about the midline O as the central axis. Therefore, the triaxial acceleration sensor 32 can accurately detect the rotational movement of the trunk of the user U around the midline O as the central axis. As a result, the biological information detecting apparatus 1 can perform a breaststroke (see FIG. 6) in which the rotation body movement with the center line O as the central axis is difficult to generate (see FIG. 6) and the crawl (with the center line O in the center axis). Since the difference in swimming method from that shown in FIG. 7 can be detected with high accuracy, it is possible to correctly observe the motion state of the user U.

なお、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

実施形態では、生体情報検出装置１の装置本体２は、ユーザーＵの体幹のうち胸郭に装着されていたが、装置本体２の装着部位は、実施形態に限定されることはない。例えば、ユーザーＵの腹部に装置本体２を装着してもよいし、ユーザーＵの背部に装置本体２を装着してもよい。ただし、装置本体２を胸郭に装着することで、装置本体２を腹部に装着した場合と比較してズレが発生しにくい点、および装置本体２を背部に装着した場合と比較して装着が容易である点で、実施形態に優位性がある。 In the embodiment, the device main body 2 of the biological information detecting device 1 is mounted on the thorax of the trunk of the user U, but the mounting site of the device main body 2 is not limited to the embodiment. For example, the apparatus main body 2 may be mounted on the abdomen of the user U, or the apparatus main body 2 may be mounted on the back of the user U. However, by attaching the device main body 2 to the rib cage, it is less likely to be displaced than when the device main body 2 is attached to the abdomen, and easier to attach than when the device main body 2 is attached to the back. Therefore, the embodiment has an advantage.

実施形態では、３軸加速度センサ３２は、Ｚ方向から見て、ユーザーＵの正中線Ｏの＋Ｘ側に配置されていた。これに対して、３軸加速度センサを２個設け、Ｚ方向から見て、ユーザーＵの正中線Ｏを挟んで＋Ｘ側および−Ｘ側に配置されていてもよい。これにより、ユーザーUの体幹が回動体動したときに、２個の３軸加速度センサから異なる出力信号を得ることができる。ここで、２個の加速度センサ間の距離をｄとしたとき、一方の加速度センサのＸ軸出力Ａ１ｘと、他方の加速度センサのＸ軸出力Ａ２ｘの差分は以下の式で表される。
Ａ１ｘ−Ａ２ｘ＝ｄ（ωｙ^２＋ωｚ^２）・・・（１）
ここで、ωｙおよびωｚは、それぞれＹ軸まわりの回転角速度、Ｚ軸まわりの回転角速度を示している。このＸ軸加速度の差分は、ユーザーＵの回動体動による体幹の前傾・後傾によって生じるＸ軸まわりの回転、すなわちピッチ動作を含まない成分の遠心加速度を意味する。泳動作中のωｙとωｚとを比較すれば、クロール泳、背泳ぎにおいては、著しく、ωｙが大きく、これはユーザーのローリングによるため、加速度センサを用いて、ユーザーの回動体動を容易に把握できる。この方法をもってすれば、回動体動による体幹のＹ方向まわりの傾きによる重力加速度成分によらずして、回動体動を捉えることができるため、より高い精度でローリング動作を判定できる。したがって、２個の３軸加速度センサの出力から、体幹の回動体動を容易に把握できるので、生体情報検出装置１は、わずかな体幹の回動体動であっても精度よく検出できる。ただし、生体情報検出装置１を低コストに形成できる点で、実施形態に優位性がある。 In the embodiment, the triaxial acceleration sensor 32 is disposed on the + X side of the median line O of the user U when viewed from the Z direction. On the other hand, two triaxial acceleration sensors may be provided, and may be arranged on the + X side and the −X side with the median line O of the user U as viewed from the Z direction. Thereby, when the trunk of the user U rotates, different output signals can be obtained from the two three-axis acceleration sensors. Here, when the distance between the two acceleration sensors is d, the difference between the X-axis output A1x of one acceleration sensor and the X-axis output A2x of the other acceleration sensor is expressed by the following equation.
A1x−A2x = d (ωy ² + ωz ² ) (1)
Here, ωy and ωz represent the rotational angular velocity about the Y axis and the rotational angular velocity about the Z axis, respectively. This difference in X-axis acceleration means rotation around the X-axis caused by forward / backward tilting of the trunk caused by the user's U body movement, that is, centrifugal acceleration of components not including pitch motion. Comparing ωy and ωz during swimming action, ωy is remarkably large in crawl swimming and backstroke, and this is due to the user's rolling, so the user's rotating body movement can be easily grasped using the acceleration sensor . With this method, the rotating body motion can be captured regardless of the gravitational acceleration component due to the tilt of the trunk around the Y direction due to the rotating body motion, and therefore the rolling motion can be determined with higher accuracy. Accordingly, since the rotational motion of the trunk can be easily grasped from the outputs of the two three-axis acceleration sensors, the biological information detecting apparatus 1 can accurately detect even a slight rotational motion of the trunk. However, the embodiment is advantageous in that the biological information detection apparatus 1 can be formed at low cost.

実施形態では、装置本体２に設けられた生体信号検出部３は、心電信号を検出してユーザーＵの心拍数を計測していた。これに対して、生体信号検出部３により計測される生体信号は、ユーザーＵの心拍数に限定されることはなく、例えばユーザーＵの血圧や体温、筋電位等であってもよい。 In the embodiment, the biological signal detector 3 provided in the apparatus body 2 detects the electrocardiogram signal and measures the heart rate of the user U. In contrast, the biological signal measured by the biological signal detection unit 3 is not limited to the heart rate of the user U, and may be, for example, the blood pressure, body temperature, myoelectric potential, or the like of the user U.

実施形態では、ＸＹＺ各方向の加速度を測定可能な１個の３軸加速度センサ３２によって、ユーザーＵの体動を検出していた。これに対して、例えば、感度軸が相互に直交するＸＹＺの各方向に沿って配設された３個の１軸加速度センサによって、ＸＹＺ各方向の加速度を測定し、ユーザーＵの体動を検出してもよい。ただし、生体情報検出装置１を小型かつ低コストに形成できる点で、実施形態に優位性がある。 In the embodiment, the body movement of the user U is detected by one three-axis acceleration sensor 32 that can measure the acceleration in each direction of XYZ. On the other hand, for example, three uniaxial acceleration sensors arranged along the XYZ directions in which the sensitivity axes are orthogonal to each other measure the accelerations in the XYZ directions and detect the body movement of the user U. May be. However, the embodiment is advantageous in that the biological information detecting apparatus 1 can be formed in a small size and at low cost.

実施形態では、種々の運動のうち水泳を一例として説明をし、特に平泳ぎとクロールとの泳法の違いの検出を行ったが、本発明の適用は水泳に限定されることはない。正中線Ｏを中心軸とした体幹の回動体動が発生する運動であれば、水泳に限定されることはなく、種々の運動に本実施形態の生体情報検出装置１を適用できる。 In the embodiment, swimming is described as an example of various exercises, and in particular, a difference in swimming method between breaststroke and crawl is detected. However, application of the present invention is not limited to swimming. The biological information detection apparatus 1 of the present embodiment can be applied to various exercises as long as it is an exercise that generates a rotational movement of the trunk about the midline O as the central axis.

１・・・生体情報検出装置２・・・装置本体３・・・生体信号検出部６ａ，６ｂ・・・電極３２・・・３軸加速度センサＯ・・・正中線Ｕ・・・ユーザー（生体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Biological information detection apparatus 2 ... Apparatus main body 3 ... Biological signal detection part 6a, 6b ... Electrode 32 ... Triaxial acceleration sensor O ... Midline U ... User (biological body) )

Claims

A device body to be attached to the trunk of a living body;
A three-axis acceleration sensor provided in the apparatus main body for detecting acceleration of the living body;
A biological information detection apparatus comprising:
When the living body is viewed from the front, the apparatus main body can be attached to the living body so as to overlap the midline of the living body, and the three-axis acceleration sensor is arranged on at least one side of the midline of the living body. The biological information detection apparatus characterized by being arrange | positioned.

The biological information detection apparatus according to claim 1,
The biological information detecting apparatus, wherein the apparatus main body is attachable to a thorax of the living body.

The biological information detection device according to claim 1 or 2,
Two three-axis acceleration sensors are provided,
When the living body is viewed from the front, the two three-axis acceleration sensors are respectively disposed on both sides of a midline of the living body.

The biological information detecting device according to any one of claims 1 to 3,
The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein a biological signal detection unit having an electrode in contact with the surface of the biological body is provided in the apparatus main body.