JP6435143B2

JP6435143B2 - Contact type sensor

Info

Publication number: JP6435143B2
Application number: JP2014183081A
Authority: JP
Inventors: 厚太鍋嶌
Original assignee: Cyberdyne Inc
Current assignee: Cyberdyne Inc
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: JP2016054890A

Description

本発明は、接触型センサに関する。 The present invention relates to a contact type sensor.

従来より、心電計等の生体の電気的計測において、電極外れ検出についてのハードウエア的な誤検出を無くし、その構成の一部をファームウエア化することにより、回路の使用部品を減らし、更に、検出の信頼性を向上した電極外れ検出回路がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in the electrical measurement of living organisms such as electrocardiographs, there are no hardware false detections regarding detection of electrode detachment, and part of the configuration is made into firmware, reducing the parts used in the circuit. There is an electrode-off detection circuit with improved detection reliability (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−１８０７４２号公報JP 2007-180742 A

ところで、従来の電極外れ検出回路は、ファームウェアを用いて、１つの入力部に生体から入力される信号から、生体の状態を表す信号と、電極の接続状態を検出する信号とを抽出している。このため、ファームウェアの設定等によっては、電極の接続状態を正確に検出できないおそれがある。 By the way, the conventional electrode detachment detection circuit uses firmware to extract a signal representing the state of the living body and a signal for detecting the connection state of the electrode from a signal input from the living body to one input unit. . For this reason, there is a possibility that the connection state of the electrodes cannot be accurately detected depending on the setting of the firmware.

すなわち、従来の電極外れ検出回路は、電極の接続状態を検出する際における信頼性が低下するおそれがある。 In other words, the conventional electrode disconnection detection circuit may be less reliable when detecting the connection state of the electrodes.

そこで、電極の接続状態を正確に検出できる、信頼性の高い接触型センサを提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a highly reliable contact sensor that can accurately detect the connection state of electrodes.

本発明の実施の形態の接触型センサは、生体に直接的又は間接的に取り付けられ、前記生体から得られる信号を収集する第１電極と、前記第１電極に固定され、前記第１電極の前記生体への接触の有無を検出するセンサとを含み、前記第１電極は、前記生体の表面に直接的又は間接的に取り付けられる部位に、前記センサが挿入される穴部又は孔部を有し、前記センサは、前記第１電極の前記穴部又は前記孔部に挿入される。 A contact sensor according to an embodiment of the present invention is directly or indirectly attached to a living body, collects signals obtained from the living body, and is fixed to the first electrode. look including a sensor for detecting the presence or absence of contact with the living body, said first electrode is a portion which is attached directly or indirectly to the surface of the living body, a hole or hole said sensor is inserted And the sensor is inserted into the hole or the hole of the first electrode .

電極の接続状態を正確に検出できる、信頼性の高い接触型センサを提供することができる。 A highly reliable contact sensor that can accurately detect the connection state of the electrodes can be provided.

実施の形態の接触型センサ１００を示す斜視図である。It is a perspective view showing contact type sensor 100 of an embodiment. 接触型センサ１００を示す側面図である。2 is a side view showing the contact sensor 100. FIG. 接触型センサ１００を示す図である。1 is a diagram showing a contact sensor 100. FIG. センサ１３０の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the sensor. センサ１３０の回路構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a sensor 130. FIG. 接触型センサ１００の装着者への取り付け状態を検出する原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which detects the attachment state to the wearer of the contact-type sensor. 実施の形態の変形例による接触型センサ１００Ａ、１００Ｂを示す図である。It is a figure which shows contact-type sensor 100A, 100B by the modification of embodiment.

以下、本発明の接触型センサを適用した実施の形態について説明する。 Embodiments to which the contact type sensor of the present invention is applied will be described below.

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の接触型センサ１００を示す斜視図である。図２は、接触型センサ１００を示す側面図である。図３は、接触型センサ１００を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 <Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a contact sensor 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a side view showing the contact sensor 100. 3A and 3B are diagrams illustrating the contact sensor 100, where FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a diagram illustrating a cross section taken along the line AA in FIG.

接触型センサ１００は、例えば、人体の表面に取り付けられ、生体信号を検出するために用いられる。このような生体信号としては、例えば、脳からの信号により筋力を発生させる際に生じる表面筋電位がある。 The contact sensor 100 is attached to the surface of a human body, for example, and is used for detecting a biological signal. As such a biological signal, for example, there is a surface myoelectric potential that is generated when a muscle force is generated by a signal from the brain.

生体信号（表面筋電位等）は、例えば、骨格筋の筋力低下により歩行が不自由な下肢運動機能障害者、あるいは、歩行運動のリハビリを行う患者等のように自力歩行が困難な人の歩行動作を補助（アシスト）する動作補助装置のアクチュエータの駆動に利用することができる。 Biological signals (surface myoelectric potential, etc.) are used for walking of people with difficulty in walking on their own, such as those with lower limb movement dysfunction who are unable to walk due to muscular weakness of skeletal muscles, or patients who rehabilitate walking exercise. The present invention can be used for driving an actuator of a motion assisting device that assists the motion.

動作補助装置の装着者の下肢等の体表面に接触型センサ１００を貼り付けて生体信号（表面筋電位等）を検出し、生体信号（表面筋電位等）に応じて動作補助装置を駆動すれば、装着者の歩行動作等を補助（アシスト）することができる。 The contact-type sensor 100 is affixed to the body surface such as the lower limb of the wearer of the motion assisting device to detect a biological signal (surface myoelectric potential, etc.), and the motion assisting device is driven according to the biological signal (surface myoelectric potential, etc.). Thus, the walking motion of the wearer can be assisted.

このような動作補助装置は、予め入力されたデータに基づいてロボットハンドをコンピュータ制御するように構成された所謂プレイバック型ロボットとは全く異なるものであり、装着型ロボットや外骨格型ロボット、あるいはパワードスーツ等と呼ばれることもある。 Such a motion assisting device is completely different from a so-called playback type robot configured to computer-control a robot hand based on pre-input data, and is a wearable robot, an exoskeleton type robot, or Sometimes called a powered suit.

動作補助装置の装着者は、自らの意思で歩行動作を行うと、その際に発生した生体信号に応じた駆動トルクがアシスト力として動作補助装置から付与され、例えば、通常歩行で必要とされる筋力の半分の力で歩行することが可能になる。従って、装着者は、自身の筋力とアクチュエータ（本実施例では、電動式の駆動モータを用いる）からの駆動トルクとの合力によって全体重を支えながら歩行することができる。 When the wearer of the motion assisting device performs the walking motion by his / her own intention, the driving torque corresponding to the biological signal generated at that time is applied as the assist force from the motion assisting device, and is required for normal walking, for example. It is possible to walk with half the strength of the muscles. Therefore, the wearer can walk while supporting the overall weight by the resultant force of his / her muscle strength and the drive torque from the actuator (in the present embodiment, using an electric drive motor).

上述のような接触型センサ１００は、電極１１０、１２０、センサ１３０、ケーブル１４０、１５０、及びカバー１７０を含む。 The contact sensor 100 as described above includes electrodes 110 and 120, a sensor 130, cables 140 and 150, and a cover 170.

電極１１０は、第１電極の一例であり、所謂雌型のボタン状の部材である。電極１１０は、基部１１１、凹部１１２、及び孔部１１４を有する。電極１１０の上面は、カバー１７０によって覆われている。 The electrode 110 is an example of a first electrode and is a so-called female button-shaped member. The electrode 110 has a base 111, a recess 112, and a hole 114. The upper surface of the electrode 110 is covered with a cover 170.

基部１１１は、電極１１０のベース（土台）になる部分であり、例えば、黄銅等の金属で一体的に形成され、接触耐久性や腐食耐久性等の耐久性のためにニッケルや銅でメッキされる。基部１１１は、平面視で（図３（Ａ）参照）円形であり、円板状の部材である。 The base 111 is a portion that becomes a base (base) of the electrode 110, and is integrally formed of a metal such as brass, and is plated with nickel or copper for durability such as contact durability or corrosion durability. The The base 111 is a circular and disk-like member in plan view (see FIG. 3A).

凹部１１２は、基部１１１の下面１１１Ａから基部１１１の内部に向けて形成される凹状の穴部であり、平面視で基部１１１の中央に位置する。凹部１１２には、電極１２０の凸部１２２が嵌着される。すなわち、電極１２０の凸部１２２が電極１１０の凹部１１２に嵌め込まれることにより、電極１１０と１２０は、所謂雄型のボタン（１２０）と雌型のボタン（１１０）が留められた状態になる。 The recess 112 is a concave hole formed from the lower surface 111A of the base 111 toward the inside of the base 111, and is located at the center of the base 111 in plan view. The convex portion 122 of the electrode 120 is fitted into the concave portion 112. That is, by fitting the convex portion 122 of the electrode 120 into the concave portion 112 of the electrode 110, the so-called male button (120) and female button (110) are held in the electrodes 110 and 120.

このため、凹部１１２は、電極１２０の凸部１２２が内部に挿入された状態で、凸部１２２が抜けないように保持できる形状を有するように形成されていればよい。なお、電極１１０と１２０は、凸部１２２が凹部１２２に嵌め込まれた状態で、互いに回動自在である。 For this reason, the recessed part 112 should just be formed in the state which can hold | maintain so that the convex part 122 may not come out in the state in which the convex part 122 of the electrode 120 was inserted in the inside. The electrodes 110 and 120 are rotatable with respect to each other in a state in which the convex portion 122 is fitted in the concave portion 122.

孔部１１４は、基部１１１の下面１１１Ａと上面１１１Ｂとの間を貫通するように形成されている。孔部１１４は、平面視では基部１１１の中心からオフセットしており、電極１２０と重複しない部分に形成されている。すなわち、孔部１１４は、電極１１０と１２０を嵌め合わせた状態で、電極１２０の外側面よりも外側に位置する部位に形成されている。 The hole 114 is formed so as to penetrate between the lower surface 111A and the upper surface 111B of the base 111. The hole 114 is offset from the center of the base 111 in plan view, and is formed in a portion that does not overlap with the electrode 120. That is, the hole 114 is formed in a portion located outside the outer surface of the electrode 120 in a state where the electrodes 110 and 120 are fitted together.

孔部１１４は、内部の下面１１１Ａ側にセンサ１３０を内蔵し、上面１１１Ｂ側からケーブル１５０を引き出すために設けられている。 The hole 114 is provided to incorporate the sensor 130 on the inner lower surface 111A side and to pull out the cable 150 from the upper surface 111B side.

なお、基部１１１の上面の中央（平面視での基部１１１の上面の中央）には、ケーブル１４０がはんだ付けされている。なお、ケーブル１４０は、基部１１１にかしめられていてもよく、超音波接着によって固定されていてもよく、その他の方法で固定されていてもよい。 The cable 140 is soldered to the center of the upper surface of the base 111 (the center of the upper surface of the base 111 in plan view). The cable 140 may be crimped to the base 111, may be fixed by ultrasonic bonding, or may be fixed by other methods.

電極１２０は、第２電極の一例であり、所謂雄型のボタン状の部材である。電極１２０は、基部１２１及び凸部１２２を有する。 The electrode 120 is an example of a second electrode, and is a so-called male button-shaped member. The electrode 120 has a base part 121 and a convex part 122.

基部１２１は、電極１２０のベース（土台）になる部分であり、例えば、ＡＢＳ樹脂等で一体的に形成され、銀等の導電性の金属でメッキされる。基部１２１は、平面視で（図３（Ａ）参照）円形であり、円板状の部材である。 The base 121 is a portion that becomes a base (base) of the electrode 120, and is integrally formed of, for example, an ABS resin and plated with a conductive metal such as silver. The base 121 is a circular and disk-like member in plan view (see FIG. 3A).

凸部１２２は、基部１２１の上面１２１Ａから突出するように形成されるニップル状の部分である。凸部１２２は、平面視で基部１２１の中央に位置しており、電極１１０の凹部１１２に嵌め込まれる。 The convex part 122 is a nipple-like part formed so as to protrude from the upper surface 121 A of the base part 121. The convex part 122 is located at the center of the base part 121 in plan view, and is fitted into the concave part 112 of the electrode 110.

電極１２０は、例えば、基部１２１の下面１２１Ｂに導電性のゲル（gel）を塗布した上で、接着式のテープ等によって人体の表面に貼り付けられる使い捨て式の電極である。電極１１０とは別に電極１２０を設けているのは、例えば、上述のような動作補助装置に接触型センサ１００を用いる場合に、電極１２０を人体に固定的に貼り付けた状態で、電極１２０に電極１１０を嵌め込むことにより、電極１２０に対して電極１１０が回動自在の状態になり、動作補助装置の装着者が歩行等を行う際に、動作を行いやすくするためである。また、装着者の動作に伴って接触型センサ１００にかかる応力を軽減し、接触型センサ１００が装着者の体表面から脱落しにくくするためである。主にこのような理由から、接触型センサ１００は、電極１２０に電極１１０を嵌め込む構成になっている。 The electrode 120 is, for example, a disposable electrode that is applied to the surface of the human body with an adhesive tape or the like after a conductive gel is applied to the lower surface 121B of the base 121. The electrode 120 is provided separately from the electrode 110 because, for example, when the contact sensor 100 is used in the operation assisting device as described above, the electrode 120 is attached to the human body in a state of being fixedly attached to the human body. By fitting the electrode 110, the electrode 110 becomes rotatable with respect to the electrode 120, so that the operation assisting device can be easily operated when walking or the like. Moreover, it is for reducing the stress applied to the contact type sensor 100 in accordance with the operation of the wearer and making it difficult for the contact type sensor 100 to fall off the body surface of the wearer. Mainly for this reason, the contact sensor 100 is configured to fit the electrode 110 into the electrode 120.

このように、電極１２０を介して電極１１０を装着者の体表面に取り付けることにより、電極１１０で生体信号（表面筋電位等）を収集する。電極１１０で収集した生体信号（表面筋電位等）は、ケーブル１４０を介して、動作補助装置の各アクチュエータの動作を制御する制御部に入力される。なお、生体信号（表面筋電位等）は、ケーブル１４０から制御部に入力される前に、ＡＤＣ(Analog to Digital Convertor)でデジタル信号に変換される。 In this manner, by attaching the electrode 110 to the wearer's body surface via the electrode 120, a biological signal (surface myoelectric potential or the like) is collected by the electrode 110. A biological signal (surface myoelectric potential or the like) collected by the electrode 110 is input via the cable 140 to a control unit that controls the operation of each actuator of the motion assisting device. A biological signal (surface myoelectric potential or the like) is converted into a digital signal by an ADC (Analog to Digital Converter) before being input from the cable 140 to the control unit.

なお、電極１２０は、導電性と粘着性を有するゲルのみで貼りつけてもよい。 Note that the electrode 120 may be attached only with a gel having conductivity and adhesiveness.

センサ１３０は、電極１１０の孔部１１４の内部に設けられており、接触型センサ１００の装着者への取り付け状態を検出するために設けられている。すなわち、センサ１３０は、接触型センサ１００が装着者の体表面に取り付けられているかどうかを検出する。 The sensor 130 is provided inside the hole 114 of the electrode 110 and is provided for detecting the attachment state of the contact sensor 100 to the wearer. That is, the sensor 130 detects whether or not the contact sensor 100 is attached to the body surface of the wearer.

センサ１３０は、例えば、フォトリフレクタ、超音波センサ等の能動式センサや、赤外線センサ、照度センサ、焦電センサ等の受動式センサである。センサ１３０は、検出用の信号を装着者の体表面に照射等することにより、接触型センサ１００が装着者の体表面に取り付けられているかどうかを検出する。 The sensor 130 is, for example, an active sensor such as a photo reflector or an ultrasonic sensor, or a passive sensor such as an infrared sensor, an illuminance sensor, or a pyroelectric sensor. The sensor 130 detects whether or not the contact sensor 100 is attached to the body surface of the wearer by irradiating the body surface of the wearer with a detection signal.

センサ１３０は、ケーブル１５０の一端に接続されており、ケーブル１５０の他端には、装着者への取り付け状態を監視する装置（監視装置）が接続される。接触型センサ１００が動作補助装置に用いられる場合は、監視装置は、動作補助装置の各アクチュエータの動作を制御する制御部である。 The sensor 130 is connected to one end of the cable 150, and a device (monitoring device) that monitors the attachment state to the wearer is connected to the other end of the cable 150. When the contact sensor 100 is used for an operation assisting device, the monitoring device is a control unit that controls the operation of each actuator of the operation assisting device.

例えば、センサ１３０がフォトリフレクタである場合は、監視装置が監視を行う際にセンサ１３０に赤外線を照射させ、装着者の体表面で反射される赤外線を受光し、センサ１３０が反射された赤外線を検出する。そして、監視装置がセンサ１３０によって検出された赤外線の輝度等に基づいて、接触型センサ１００が装着者の体表面に取り付けられているかどうかを判定すればよい。 For example, when the sensor 130 is a photo reflector, when the monitoring device performs monitoring, the sensor 130 irradiates infrared rays, receives infrared rays reflected from the wearer's body surface, and the sensor 130 reflects the reflected infrared rays. To detect. Then, the monitoring device may determine whether or not the contact sensor 100 is attached to the body surface of the wearer based on the luminance of infrared rays detected by the sensor 130.

なお、センサ１３０の内部で、接触型センサ１００が装着者の体表面に取り付けられているかどうかを判定してもよいし、接触型センサ１００の内部に判定部を設けておいてもよい。また、センサ１３０は、検出用の信号を装着者の体表面に照射等するセンサに限られず、例えば、装着者の体表面から放射される赤外線を検出するセンサであってもよい。この場合には、人体の体表面から放射される赤外線の周波数を予め実験的に求めておき、その周波数の赤外線が検出されるかどうかで、接触型センサ１００が装着者の体表面に取り付けられているかどうかを判定するようにすればよい。 Note that it may be determined whether the contact sensor 100 is attached to the body surface of the wearer inside the sensor 130, or a determination unit may be provided inside the contact sensor 100. The sensor 130 is not limited to a sensor that irradiates the body surface of the wearer with a detection signal, and may be, for example, a sensor that detects infrared rays emitted from the body surface of the wearer. In this case, the frequency of infrared rays radiated from the body surface of the human body is experimentally obtained in advance, and the contact sensor 100 is attached to the body surface of the wearer depending on whether infrared rays of that frequency are detected. What is necessary is just to determine whether it is.

ケーブル１４０は、一端が基部１１１の上面の中央にはんだ付けされ、一端と他端との間がカバー１７０のパイプ部１７１の内部を挿通され、他端（図示せず）が監視装置に接続される。ケーブル１４０は、例えば、銅線によって構成される。なお、ケーブル１４０は、導電体製であればよいため、例えば、アルミニウム製であってもよい。 One end of the cable 140 is soldered to the center of the upper surface of the base 111, the end between the one end and the other end is inserted through the pipe portion 171 of the cover 170, and the other end (not shown) is connected to the monitoring device. The The cable 140 is made of, for example, a copper wire. In addition, since the cable 140 should just be a product made from a conductor, it may be made from aluminum, for example.

ケーブル１５０は、一端が電極１１０の上面１１１Ｂ側から孔部１１４に挿入され、センサ１３０に接続される。ケーブル１５０は、銅線によって構成される。なお、ケーブル１５０は、導電体製であればよいため、例えば、アルミニウム製であってもよい。また、センサ１３０への銅線が複数本必要な場合は、ケーブル１５０を複数本用いればよい。 One end of the cable 150 is inserted into the hole 114 from the upper surface 111 B side of the electrode 110 and connected to the sensor 130. The cable 150 is configured by a copper wire. In addition, since the cable 150 should just be a product made from a conductor, it may be made from aluminum, for example. If a plurality of copper wires are required for the sensor 130, a plurality of cables 150 may be used.

ケーブル１５０は、カバー１７０のパイプ部１７２の内部を挿通され、ケーブル１５０の他端（図示せず）は、監視装置に接続される。ケーブル１５０の一端は、センサ１３０にはんだ付け等によって固定的に接続される。 The cable 150 is inserted through the pipe portion 172 of the cover 170, and the other end (not shown) of the cable 150 is connected to the monitoring device. One end of the cable 150 is fixedly connected to the sensor 130 by soldering or the like.

カバー１７０は、電極１１０の上面を覆うように形成されている。カバー１７０は、例えば、電極１１０の上面に貼り付けられている。カバー１７０は、パイプ部１７１及び１７２を有し、パイプ部１７１及び１７２の内部には、ケーブル１４０及び１５０が挿通されている。カバー１７０は、例えば、樹脂等の絶縁体によって形成される。 The cover 170 is formed so as to cover the upper surface of the electrode 110. The cover 170 is attached to the upper surface of the electrode 110, for example. The cover 170 has pipe portions 171 and 172, and cables 140 and 150 are inserted into the pipe portions 171 and 172. The cover 170 is formed of an insulator such as a resin, for example.

次に、図４及び図５を用いて、センサ１３０の具体例と、センサ１３０の回路構成例について説明する。 Next, a specific example of the sensor 130 and a circuit configuration example of the sensor 130 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４は、センサ１３０の具体例を示す図である。図５は、センサ１３０の回路構成例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the sensor 130. FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the sensor 130.

図４（Ａ）に示すように、センサ１３０は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)１３１とフォトトランジスタ１３２とで構成することができる。監視装置がＬＥＤ１３１を点灯し、装着者の体表面１で反射された光をフォトトランジスタ１３２で検出すればよい。なお、フォトトランジスタ１３２の代わりに、フォトダイオードを用いてもよい。 As shown in FIG. 4A, the sensor 130 can be composed of, for example, an LED (Light Emitting Diode) 131 and a phototransistor 132. The monitoring device may turn on the LED 131 and detect the light reflected by the body surface 1 of the wearer with the phototransistor 132. Note that a photodiode may be used instead of the phototransistor 132.

また、図４（Ｂ）に示すように、センサ１３０は、赤外線を電気信号（電圧又は電流）に変換するフォトトランジスタ又はフォトダイオードであってもよい。この場合は、フォトトランジスタ又はフォトダイオードで、装着者の体表面１から放射される赤外線を検出できるようにフォトトランジスタ又はフォトダイオードで検出する赤外線の周波数を設定しておけばよい。 As shown in FIG. 4B, the sensor 130 may be a phototransistor or a photodiode that converts infrared light into an electrical signal (voltage or current). In this case, the frequency of infrared rays detected by the phototransistor or photodiode may be set so that the infrared rays emitted from the body surface 1 of the wearer can be detected by the phototransistor or photodiode.

図４（Ｃ）に示すように、フォトトランジスタ又はフォトダイオードを用いた場合のセンサ１３０の出力は、フォトトランジスタ又はフォトダイオードと、光が照射される対象物との間の距離が焦点距離にある時に最大になり、焦点距離より短い場合と長い場合には出力が低下する。 As shown in FIG. 4C, the output of the sensor 130 in the case of using a phototransistor or a photodiode is such that the distance between the phototransistor or the photodiode and an object irradiated with light is a focal length. Sometimes it becomes maximum, and the output decreases when it is shorter or longer than the focal length.

このため、センサ１３０と電極１２０の基部１２１の下面（図３（Ｂ）参照）との距離が焦点距離になるようにセンサ１３０の位置を決めておけば、接触型センサ１００が装着者の体表面１から剥がれること等によってセンサ１３０と装着者の体表面１との間の距離が変化したことを、より信頼性高く検出することができる。 For this reason, if the position of the sensor 130 is determined so that the distance between the sensor 130 and the lower surface of the base 121 of the electrode 120 (see FIG. 3B) becomes the focal length, the contact sensor 100 is attached to the body of the wearer. It can be detected more reliably that the distance between the sensor 130 and the body surface 1 of the wearer has changed due to peeling from the surface 1 or the like.

なお、センサ１３０と電極１２０の基部１２１の下面（図３（Ｂ）参照）との距離を必ずしも焦点距離に設定しておく必要はない。例えば、起動時にセンサ１３０の出力の初期値を取るようにすれば、焦点距離に設定されてなくても距離の変化として検出が可能である。 Note that the distance between the sensor 130 and the lower surface of the base 121 of the electrode 120 (see FIG. 3B) is not necessarily set to the focal length. For example, if the initial value of the output of the sensor 130 is taken at the time of activation, it can be detected as a change in distance even if the focal length is not set.

センサ１３０がＬＥＤ１３１とフォトトランジスタ１３２を有するフォトリフレクタで構成される場合は、例えば、図５（Ａ）に示すように、監視装置１６０ＡのＡＤＣ(Analog to Digital Convertor)１６１Ａと、ＭＣＵ(Micro Computer Unit)１６２とを用いて、フォトトランジスタ１３２の出力をＡＤＣ１６１Ａでデジタル信号に変換し、ＭＣＵ１６２がＡＤＣ１６１Ａの出力に基づいて、センサ１３０と装着者の体表面１との間の距離の変化を検出すればよい。なお、監視装置１６０Ａとセンサ１３０とは、３本のケーブル１５０で接続される。 When the sensor 130 includes a photoreflector having an LED 131 and a phototransistor 132, for example, as shown in FIG. 5A, an ADC (Analog to Digital Converter) 161A of the monitoring device 160A and an MCU (Micro Computer Unit) 162), the output of the phototransistor 132 is converted into a digital signal by the ADC 161A, and the MCU 162 detects a change in the distance between the sensor 130 and the body surface 1 of the wearer based on the output of the ADC 161A. Good. Note that the monitoring device 160 A and the sensor 130 are connected by three cables 150.

また、ＡＤＣ１６１Ａの代わりに、図５（Ｂ）に示すように、コンパレータ１６１Ｂを用いてもよい。この場合は、フォトトランジスタ１３２の出力を監視装置１６０Ｂのコンパレータ１６１Ｂで所定の閾値と比較し、ＭＣＵ１６２がコンパレータ１６１Ｂの出力に基づいて、センサ１３０と装着者の体表面１との間の距離の変化を検出すればよい。監視装置１６０Ｂとセンサ１３０とは、３本のケーブル１５０で接続される。 Further, instead of the ADC 161A, a comparator 161B may be used as shown in FIG. In this case, the output of the phototransistor 132 is compared with a predetermined threshold by the comparator 161B of the monitoring device 160B, and the MCU 162 changes the distance between the sensor 130 and the body surface 1 of the wearer based on the output of the comparator 161B. May be detected. Monitoring device 160 B and sensor 130 are connected by three cables 150.

また、センサ１３０が赤外線を電気信号（電圧又は電流）に変換するフォトトランジスタ又はフォトダイオードを有する赤外線センサで構成される場合は、例えば、図５（Ｃ）に示すように、監視装置１６０ＣのＡＤＣ１６１Ｃと、ＭＣＵ１６２とを用いて、赤外線を電気信号（電圧又は電流）に変換するフォトトランジスタ又はフォトダイオードで構成されるセンサ１３０の出力をＡＤＣ１６１Ｃでデジタル信号に変換し、ＭＣＵ１６２がＡＤＣ１６１Ｃの出力に基づいて、センサ１３０と装着者の体表面１との間の距離の変化を検出すればよい。なお、監視装置１６０Ｃとセンサ１３０とは、２本のケーブル１５０で接続される。 Further, when the sensor 130 is configured by an infrared sensor having a phototransistor or a photodiode that converts infrared light into an electrical signal (voltage or current), for example, as shown in FIG. 5C, the ADC 161C of the monitoring device 160C. And the MCU 162, the output of the sensor 130 configured by a phototransistor or a photodiode that converts infrared light into an electrical signal (voltage or current) is converted into a digital signal by the ADC 161 C, and the MCU 162 is based on the output of the ADC 161 C. The change in the distance between the sensor 130 and the body surface 1 of the wearer may be detected. The monitoring device 160C and the sensor 130 are connected by two cables 150.

また、ＡＤＣ１６１Ｃの代わりに、図５（Ｄ）に示すように、コンパレータ１６１Ｄを用いてもよい。この場合は、赤外線を電気信号（電圧又は電流）に変換するフォトトランジスタ又はフォトダイオードで構成されるセンサ１３０の出力を監視装置１６０Ｄのコンパレータ１６１Ｄで所定の閾値と比較し、ＭＣＵ１６２がコンパレータ１６１Ｄの出力に基づいて、センサ１３０と装着者の体表面１との間の距離の変化を検出すればよい。監視装置１６０Ｄとセンサ１３０とは、２本のケーブル１５０で接続される。 Further, instead of the ADC 161C, a comparator 161D may be used as shown in FIG. In this case, the output of the sensor 130 composed of a phototransistor or a photodiode that converts infrared light into an electrical signal (voltage or current) is compared with a predetermined threshold by the comparator 161D of the monitoring device 160D, and the MCU 162 outputs the output of the comparator 161D. Based on the above, a change in the distance between the sensor 130 and the body surface 1 of the wearer may be detected. Monitoring device 160 D and sensor 130 are connected by two cables 150.

次に、図６を用いて、接触型センサ１００の装着者への取り付け状態を検出する原理について説明する。 Next, the principle of detecting the attachment state of the contact sensor 100 to the wearer will be described with reference to FIG.

図６は、接触型センサ１００の装着者への取り付け状態を検出する原理を説明する図である。説明の便宜上、図６では、接触型センサ１００を簡略化して示す。なお、図６では、カバー１７０を省略する。 FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of detecting the attachment state of the contact sensor 100 to the wearer. For convenience of explanation, FIG. 6 shows the contact sensor 100 in a simplified manner. In FIG. 6, the cover 170 is omitted.

図６（Ａ）に示すように、接触型センサ１００は、装着者の体表面１に貼り付けられる。この状態では、例えば、電極１２０が接着式のテープ又はゲル等によって体表面１に貼り付けられている。 As shown in FIG. 6A, the contact sensor 100 is attached to the body surface 1 of the wearer. In this state, for example, the electrode 120 is attached to the body surface 1 with an adhesive tape or gel.

このような状態から、例えば、ケーブル１４０又は１５０が引っ張られると、図６（Ｂ）に示すように電極１１０が電極１２０から外れる場合がある。この場合には、センサ１３０と体表面１との間の距離が変化し、センサ１３０の受光量が変化し、センサ１３０の出力が変わるため、接触型センサ１００の電極１１０又は１２０が体表面１から外れたことを監視装置で検知することができる。 From such a state, for example, when the cable 140 or 150 is pulled, the electrode 110 may be detached from the electrode 120 as shown in FIG. In this case, since the distance between the sensor 130 and the body surface 1 changes, the amount of light received by the sensor 130 changes, and the output of the sensor 130 changes, the electrode 110 or 120 of the contact sensor 100 changes to the body surface 1. It can be detected by the monitoring device that it is out of range.

また、図６（Ａ）の状態から、例えば、電極１２０を体表面１に貼り付けているテープの接着力が発汗等によって弱くなり、図６（Ｃ）に示すように電極１２０が体表面１から外れる場合がある。この場合には、センサ１３０と体表面１との間の距離が変化し、センサ１３０の受光量が変化し、センサ１３０の出力が変わるため、接触型センサ１００の電極１１０又は１２０が体表面１から外れたことを監視装置で検知することができる。 In addition, from the state of FIG. 6A, for example, the adhesive force of the tape attaching the electrode 120 to the body surface 1 is weakened by sweating or the like, and the electrode 120 is attached to the body surface 1 as shown in FIG. May fall off In this case, since the distance between the sensor 130 and the body surface 1 changes, the amount of light received by the sensor 130 changes, and the output of the sensor 130 changes, the electrode 110 or 120 of the contact sensor 100 changes to the body surface 1. It can be detected by the monitoring device that it is out of range.

以上、実施の形態の接触型センサ１００によれば、接触型センサ１００が体表面１から外れたことを高い精度で検出することができる。 As described above, according to the contact sensor 100 of the embodiment, it is possible to detect with high accuracy that the contact sensor 100 is detached from the body surface 1.

接触型センサ１００は、従来のようにファームウェアで信号処理を行う必要がなく、また、ファームウェア又はソフトウェアのエラー等が発生した場合に検出精度が低下するようなことも生じない。信号処理を行う必要がないため、検出に遅れが生じることがなく、素早く検出することができる。また、ファームウェアを用いないため、装置構成が簡易で済む。 The contact-type sensor 100 does not need to perform signal processing with firmware as in the prior art, and does not cause a decrease in detection accuracy when a firmware or software error occurs. Since there is no need to perform signal processing, detection is not delayed and detection can be performed quickly. In addition, since no firmware is used, the apparatus configuration can be simplified.

従って、実施の形態によれば、簡易な構成で、電極の接続状態を正確に検出できる、信頼性の高い接触型センサ１００を提供することができる。また、接触型センサ１００は、電極１１０又は１２０が体表面１から外れたことをコンピュータによる演算処理等を行うことなく、監視装置で迅速に検知することができる。 Therefore, according to the embodiment, it is possible to provide a highly reliable contact sensor 100 that can accurately detect the connection state of the electrodes with a simple configuration. Further, the contact sensor 100 can quickly detect that the electrode 110 or 120 is detached from the body surface 1 by a monitoring device without performing a calculation process or the like by a computer.

特に、上述したような動作補助装置に接触型センサ１００を用いる場合には、装着者の安全性に関わるため、正確で、かつ、迅速な検出が求められる。このような用途において、接触型センサ１００は好適である。接触型センサ１００の電極１１０又は１２０が体表面１から剥がれたことを検知した場合には、動作補助装置の制御部は、アクチュエータの動作を停止すればよい。安全性を確保するためである。 In particular, when the contact-type sensor 100 is used in the operation assisting device as described above, accurate and quick detection is required because it relates to the safety of the wearer. In such an application, the contact sensor 100 is suitable. When it is detected that the electrode 110 or 120 of the contact sensor 100 has been peeled off from the body surface 1, the control unit of the motion assisting device may stop the operation of the actuator. This is to ensure safety.

また、以上では、一例として、接触型センサ１００を動作補助装置に用いる形態について説明したが、接触型センサ１００は、例えば、脈拍や心拍データ等を測定するための一般的な医療用のセンサとして用いることができる。 Moreover, although the form which uses the contact-type sensor 100 for an operation assistance apparatus as an example was demonstrated above, the contact-type sensor 100 is used as a general medical sensor for measuring a pulse, heart rate data, etc., for example. Can be used.

また、以上では、一例として、電極１２０をテープやゲル等で体表面１に貼り付ける形態について説明したが、電極１２０はベルトやバンドを用いて体表面１に取り付けてもよい。また、電極１２０は使い捨て式ではなく、繰り返し利用可能な形態のものであってもよい。 Moreover, although the form which affixed the electrode 120 to the body surface 1 with a tape, a gel, etc. as an example was demonstrated above, you may attach the electrode 120 to the body surface 1 using a belt or a band. Further, the electrode 120 may be in a form that can be used repeatedly rather than being disposable.

また、以上では、電極１２０を介して電極１１０を体表面１に固定して、表面筋電位としての生体信号を検出する形態について説明したが、電極１２０の代わりに絶縁体製のパッドを用いて、電極１１０で装着者の静電容量の変化を生体信号として検出するように構成してもよい。 In the above description, the electrode 110 is fixed to the body surface 1 via the electrode 120 and the biological signal as the surface myoelectric potential is detected. However, an insulator pad is used instead of the electrode 120. The electrode 110 may be configured to detect a change in the capacitance of the wearer as a biological signal.

また、以上で説明した電極１１０、１２０、及びケーブル１４０の構成は一例であり、体表面１に取り付けることができて、生体信号を検出できるのであれば、電極１１０、１２０、及びケーブル１４０は、どのような構成であってもよい。この場合に、電極１２０を用いずに、電極１１０を体表面１に直接的に取り付けるようにしてもよい。 In addition, the configuration of the electrodes 110 and 120 and the cable 140 described above is an example, and the electrodes 110 and 120 and the cable 140 can be attached to the body surface 1 and can detect a biological signal. Any configuration may be used. In this case, the electrode 110 may be directly attached to the body surface 1 without using the electrode 120.

また、接触型センサ１００の電極１２０は次のように変形することができる。 In addition, the electrode 120 of the contact sensor 100 can be modified as follows.

図７は、実施の形態の変形例による接触型センサ１００Ａ、１００Ｂを示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating contact sensors 100A and 100B according to a modification of the embodiment.

図７（Ａ）に示す接触型センサ１００Ａは、図６に示す接触型センサ１００の電極１２０を電極１２０Ａに置き換えたものである。電極１２０Ａは、電極１１０よりも平面視で大きく、電極１２０Ａには、センサ１３０に対応した貫通孔１２３Ａが形成されている。これは、センサ１３０が体表面１から光を受光できるようにするためである。また、電極１１０が電極１２０Ａに対して回転自在に取り付けられる場合には、図７（Ｂ）に示すように、貫通孔１２３Ａは、円環状に設けられていてもよい。ここで、貫通孔１２３Ａの代わりに、センサ１３０が受信する光を透過する透過部を設けてもよい。例えば、センサ１３０が赤外線を受光する場合には、赤外線を透過する透過部を貫通孔１２３Ａの代わりに設けてもよい。 A contact sensor 100A shown in FIG. 7A is obtained by replacing the electrode 120 of the contact sensor 100 shown in FIG. 6 with an electrode 120A. The electrode 120A is larger than the electrode 110 in plan view, and a through-hole 123A corresponding to the sensor 130 is formed in the electrode 120A. This is because the sensor 130 can receive light from the body surface 1. When the electrode 110 is attached to the electrode 120A so as to be freely rotatable, the through hole 123A may be provided in an annular shape as shown in FIG. 7B. Here, instead of the through-hole 123A, a transmissive portion that transmits light received by the sensor 130 may be provided. For example, when the sensor 130 receives infrared rays, a transmission part that transmits infrared rays may be provided instead of the through hole 123A.

また、センサ１３０は、電極１１０に固定されていればよいため、図７（Ｃ）に示すように、センサ１３０は、電極１１０の外側に固定されていてもよい。電極１１０に固定されていれば、センサ１３０で電極１１０が電極１２０から外れたことと、電極１２０が体表面１から外れたことを検知できるからである。 In addition, since the sensor 130 only needs to be fixed to the electrode 110, the sensor 130 may be fixed to the outside of the electrode 110 as illustrated in FIG. This is because the sensor 130 can detect that the electrode 110 has been detached from the electrode 120 and that the electrode 120 has been detached from the body surface 1 if it is fixed to the electrode 110.

以上、本発明の例示的な実施の形態の接触型センサについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The contact type sensor according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and does not depart from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.

１００、１００Ａ、１００Ｂ接触型センサ
１１０、１２０、１２０Ａ電極
１１１基部
１１２凹部
１１４孔部
１２１基部
１２２凸部
１２３Ａ貫通孔
１３０センサ
１４０、１５０ケーブル
１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄ監視装置
１６１Ａ、１６１ＣＡＤＣ
１６１Ｂ、１６１Ｄコンパレータ
１６２ＭＣＵ
１７０カバー
１７１、１７２パイプ部 100, 100A, 100B Contact sensor 110, 120, 120A Electrode 111 Base 112 Recess 114 Hole 121 Base 122 Projection 123A Through hole 130 Sensor 140, 150 Cable 160A, 160B, 160C, 160D Monitoring device 161A, 161C ADC
161B, 161D Comparator 162 MCU
170 Cover 171, 172 Pipe section

Claims

A first electrode attached directly or indirectly to the surface of the living body and collecting a signal obtained from the living body;
Is fixed to the first electrode, seen including a sensor for detecting the presence or absence of contact with the living body of the first electrode,
The first electrode has a hole or a hole into which the sensor is inserted at a site that is directly or indirectly attached to the surface of the living body,
The sensor is a contact-type sensor that is inserted into the hole portion or the hole portion of the first electrode .

A second electrode attached directly to the surface of the living body;
The first electrode, the second mounted electrodes indirectly the living body via the contact-type sensor according to claim 1, wherein.

The contact sensor according to claim 2 , wherein the second electrode has a transmission portion that transmits a signal detected by the sensor from the living body.

The first electrode is rotatably attached to the second electrode in plan view,
The contact sensor according to claim 3 , wherein the transmission part is provided in an annular shape on the second electrode.

The first electrode is rotatably attached to the second electrode in plan view,
The second electrode in plan view, the contact type sensor is a circular electrode, according to claim 2, comprising a shorter radius than the distance between the rotation center and the sensor of the first electrode.

The contact sensor according to any one of claims 1 to 5 , wherein the sensor is a photo reflector, an infrared sensor, a pyroelectric sensor, or an ultrasonic sensor.