JP6954483B2 - Gripping load detection device - Google Patents
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Description
本発明は、ユーザが把持した状態でかけた負荷を検出する把持負荷検出デバイスに関する。 The present invention relates to a gripping load detecting device that detects a load applied while being gripped by a user.
特許文献1は、手持式アイソメトリックエクササイズ装置を開示している。特許文献1に開示の手持式アイソメトリックエクササイズ装置は、ユーザにより該装置の表面に対して付勢するような力が加えられる。加えられた荷重は、ロードセルに伝達する。これにより、ロードセルは、ユーザにより該装置に加えられた力を検出する。
一般的に負荷を検出する装置として、例えば、ユーザの握力等を検出するような健康器具がある。健康器具は、例えば、トレーニングジム、家庭、又は病院等の室内で使用されている。このような健康器具は、重く嵩張るため、携帯して持ち運びし難い。このため、携帯し易く、かつ簡単に使用できる健康器具が望まれている。 Generally, as a device for detecting a load, for example, there is a health device that detects a user's grip strength or the like. Health appliances are used, for example, indoors in training gyms, homes, hospitals, and the like. Such health appliances are heavy and bulky, making them difficult to carry around. Therefore, there is a demand for a health device that is easy to carry and use.
そこで、この発明は、携帯し易く、かつ簡単に使用できる把持負荷検出デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gripping load detecting device that is easy to carry and use.
本発明の把持負荷検出デバイスは、ユーザが把持する筒状の筐体と、前記筐体に貼り付けられ、前記ユーザの把持によって前記筐体にかかる負荷を検出するセンサと、を備えることを特徴とする。 The gripping load detecting device of the present invention is characterized by comprising a cylindrical housing gripped by a user and a sensor attached to the housing and detecting a load applied to the housing by the gripping of the user. And.
本発明に係る把持負荷検出デバイスの筐体は、筒状である。このため、ユーザは筐体を把持し易く、かつ持ち運びし易い。また、ユーザは、筒状の筐体を把持した状態で負荷をかけやすい。例えば、ユーザは、筐体を軽く握る、又は捻る等の簡単な動作で筐体に負荷をかけることができる。最も強い負荷は、ユーザが筐体の両端をそれぞれ強く握った状態での捻り動作である。また、センサは、筒状の筐体に貼りつけられているため、筐体に与えられた負荷を検出することができる。これにより、ユーザは、本発明に係る把持負荷検出デバイスを簡単な動作によって使用することができる。 The housing of the gripping load detecting device according to the present invention has a cylindrical shape. Therefore, the user can easily grip the housing and carry it around. In addition, the user can easily apply a load while holding the cylindrical housing. For example, the user can apply a load to the housing by a simple operation such as lightly grasping or twisting the housing. The strongest load is the twisting operation with the user firmly grasping both ends of the housing. Further, since the sensor is attached to the cylindrical housing, it is possible to detect the load applied to the housing. As a result, the user can use the gripping load detecting device according to the present invention with a simple operation.
この発明によれば、携帯し易く、かつ簡単に使用できる。 According to the present invention, it is easy to carry and use.
図1(A)は、第1実施形態に係る把持負荷検出デバイス10の構成を示す斜視図であり、図1(B)は、図1(A)のI−I線における把持負荷検出デバイス10の断面図である。なお、図1(A)において、センサ15は破線で表している。図1(A)及び図1(B)において、配線などは省略している。
1 (A) is a perspective view showing the configuration of the gripping
図1(A)及び図1(B)に示すように、把持負荷検出デバイス10は、筐体11、センサ15、表示部16、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと称する。)17、及びセンサ用検出回路18を備える。筐体11は、第1端部12及び第2端部13を有する。筐体11の形状は、筒状である。筐体11は、第1端部12から第2端部13に亘る内部空間19を有する。筐体11の第1端部12及び第2端部13側は、開口している。ただし、筐体11の第1端部12及び第2端部13側は、閉じられていてもよい。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the gripping
センサ15及び表示部16は、筐体11の軸方向における中央部分に配置されている。把持負荷検出デバイス10は、略中央部分に重心を有する。このため、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の第1端部12側及び第2端部13側を両手で把持した際に、それぞれの手に均等に荷重を受ける。
The
センサ15の形状は、シート状である。センサ15は、筐体11の内側に貼り付けられている。センサ15の配線は、筐体11の外部から見えない。従って、把持負荷検出デバイス10は、シンプルなデザインとなる。また、センサ15は、筐体11の変形に応じて変形する。センサ15は、以下で詳細に説明するように筐体11の変形を検知するものである。
The shape of the
なお、センサ15は、筐体11の外側に貼りつけられていてもよい。この場合、センサ15は、例えば樹脂から成るフィルム等の保護材で覆われる。センサ15を覆う保護材としては、例えばPET等のような透光性を有するフィルムが好ましい。
The
表示部16は、有機EL又は無機EL等の薄膜ディスプレイからなる。表示部16の形状は、シート状である。表示部16は変形可能である。表示部16は、筐体11の内部空間19に筒状に丸めた状態で配置されている。表示部16は、例えば、センサ15に貼りつけられている。なお、表示部16は、筐体11の外側に貼り付けられていてもよい。センサ15が表示部16の内側にある場合には、センサ15は不透明であってもよい。
The
マイコン17及びセンサ用検出回路18は、筐体11の内部空間19のうち表示部16の内側に配置されている。マイコン17及びセンサ用検出回路18は、表示部16で覆われ、外部から視認できない。従って、把持負荷検出デバイス10は、シンプルな外観になる。
The
把持負荷検出デバイス10は、不図示の電源を備えている。電源は、マイコン17と同様に筐体11の内部空間19のうち表示部16の内側に配置されている。電源は、マイコン17と接続されている。
The gripping
マイコン17は、不図示の通信部を備えていてもよい。通信部は、信号の入力を受け付け、信号を出力するためのインタフェースである。通信部は、機能的に受信部及び送信部を備える。受信部は、把持負荷検出デバイス10の外部から情報を受信する。例えば、受信部は、表示部16で表示すべき情報を受信する。また、送信部は、センサ15の検出値に関する情報を把持負荷検出デバイス10の外部へ送信する。
The
センサ用検出回路18は、以下に詳細に説明するように筐体11の変形によってセンサ15に生じる電荷を検出する。マイコン17は、センサ用検出回路18の検出値を入力する。マイコン17は、センサ用検出回路18の検出値に対応する画像を表示部16に表示する。なお、表示部16は、必ずしも必要な構成ではない。
The
筐体11は、透光性を有する部材からなる。例えば、筐体11は、透光性を有する樹脂で構成される。透光性を有する樹脂としては、例えば、アクリル、ポリカーボネイト、PET、塩化ビニル、又はABS等の樹脂が好ましい。筐体11を構成する樹脂として上記樹脂を用いると、透明度の高い筐体11が安価に得られる。さらに、筐体11を構成する樹脂としてアクリル樹脂を用いることがより好ましい。筐体11を構成する樹脂としてアクリル樹脂を用いることにより、強靭な筐体11が得られ、筐体11の耐久性を向上させることができ、かつ筐体11の透明度が高くなる。筐体11が高い透明度を有すると、把持負荷検出デバイス10は、見た目に美しくなる。また、把持負荷検出デバイス10は、汚れが解り易くなるため衛生的に扱える。さらに、センサ15が透光性を有する場合、ユーザは、筐体11及びセンサ15を通して表示部16を視認できる。このように表示部16は外部から視認可能であるため、筐体11の内部に配置することができる。表示部16が筐体11の外側に貼り付けられる場合には、筐体11は不透明であってもよい。
The
筐体11は、二つの把持領域14を有する。把持領域14は、それぞれ筐体11における第1端部12側及び第2端部13側の一部である。把持領域14は、表示部16と重ならない領域である。このため、ユーザが把持領域14を把持したとき、表示部16は可視可能に保たれる。
The
筐体11の形状は、例えば円筒のような筒状である。このため、ユーザは、筐体11を把持し易く、かつ持ち運びし易い。また、筐体11の内部には電源及び回路等の部品が配置されているだけである。筐体11の内部の大半は、空洞である。そのため、把持負荷検出デバイス10は、非常に軽い。例えば、ユーザは、かばん等に入れて持ち運ぶことができる。これにより、ユーザは、時間又は場所を制限されることなく把持負荷検出デバイス10を使用することができる。把持負荷検出デバイス10は、筐体11に負荷をかける健康器具として用いることができる。例えば、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の把持領域14を把持して、筐体11を捻る動作を行う。ユーザは、この様に把持負荷検出デバイス10を用いて、例えば筋力トレーニングを行うことができる。
The shape of the
なお、筐体11の形状は、円筒に限ることなく、例えば楕円、又は多角形の断面形状であってもよい。筐体11が多角形の場合、円筒に比べて手が滑りにくくなる。また、筐体11は、滑り止め等の処理が施されていてもよい。例えば、筐体11は、ローレット加工を施されている。これにより、ユーザは、筐体11を安定して把持し易く、筐体11に大きな負荷をかけ易くなる。
The shape of the
センサ15は、ユーザの把持によって筐体11にかかる負荷を検出する。センサ15の検出方法については、以下で詳細に説明する。
The
図2(A)は、センサ15を平面状に展開した平面図であり、図2(B)は、図2(A)のII−II線における断面図である。なお、図2(B)は、説明の便宜上、厚みを増して表している。図3(A)及び図3(B)は、ポリ乳酸のフィルムにおける一軸延伸方向900と、電場方向と、ポリ乳酸フィルムの変形と、の関係を示す図である。
FIG. 2A is a plan view of the
図2(A)及び図2(B)に示すように、センサ15は、圧電フィルム21、第1電極22、及び第2電極23を備える。圧電フィルム21は、第1主面151及び第2主面152を有する。圧電フィルム21は、第1主面151側に第1電極22を、第2主面152側に第2電極23を、それぞれ備える。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
第1電極22及び第2電極23としては、ITO、ZnO、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン等の無機系の電極、PEDOT(ポリチオフェン)、ポリアニリン等を主成分とする有機系の電極のいずれかを用いるのが好適である。このような材料を用いることで、第1電極22及び第2電極23を透明な透明電極とすることができる。なお、センサ15は必ずしも透明である必要はなく、銀、銅及びアルミなどの材料を使用してもよい。この場合、ユーザはセンサ15を通して表示部16を視認できないため、センサ15は、表示部16の内側になるように配置される。センサ15が表示部16の内側になるように配置された状態で、センサ15及び表示部16の双方が、筐体11の内部又は外部に配置されていてもよい。また、センサ15が筐体11の内部にあって、表示部16が筐体11の外部に配置されていてもよい。
As the
圧電フィルム21は、矩形状に形成されている。圧電フィルム21は、圧電性を有するフィルムであればよい。圧電フィルム21は、例えば、一軸延伸されたポリ乳酸(PLA)、さらにはL型ポリ乳酸(PLLA)によって形成されている。
The
本実施形態では、圧電フィルム21は、一軸延伸されたL型ポリ乳酸(PLLA)によって形成されている。圧電フィルム21は、筐体11に貼りつけた際に、筐体11の軸方向にほぼ沿った方向に一軸延伸されている(図4(A)及び図4(B)に示す白抜矢印参照)。
In this embodiment, the
圧電フィルム21の一軸延伸方向を、以下では、一軸延伸方向900と称する。一軸延伸方向900は、筐体11に貼りつけた際に、筐体11の軸方向又は周方向に対して0°の角度又は90°の角度を成すことが好ましい。ただし、角度はこれに限るものではなく、圧電フィルム21の特性又は使用状態に鑑みて最適な角度に設計すればよい。
The uniaxial stretching direction of the
なお、一軸延伸方向900は筐体11の軸方向又は周方向に対して正確な0°に限ることなく、略0°でもよい。略0°とは、例えば0°±10°程度を含む角度をいう。これらの角度は、把持負荷検出デバイス10の用途に基づき、検知精度など全体の設計に応じて、適宜決定される。一軸延伸方向900が、筐体11の軸方向又は周方向に対して90°の角度を成す場合も同様である。また、一軸延伸方向900は、筐体11の軸方向又は周方向に対して略0°又は略90°の角度に限ることなく、変形を検出することができる場合であれば、いずれの角度であっても本発明に採用され得る。
The
前述のPLLAは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。PLLAは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。そして、一軸延伸されたPLLAは、圧電フィルム21の平膜面が変形されることにより、分極する。この際、分極の大きさは、押圧により平膜面が、当該平膜面に直交する方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。一軸延伸されたPLLAの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
The above-mentioned PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a spiral structure. The PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented. Then, the uniaxially stretched PLLA is polarized by deforming the flat surface of the
図3(A)に示すように、圧電フィルム21は、第1対角線910Aの方向に縮み、第1対角線910Aに直交する第2対角線910Bの方向に伸びると、紙面の裏側から表側に向く方向に電場を生じる。すなわち、圧電フィルム21は、厚さ方向の中立面を0電位と定義した場合、紙面表側では負の電位が発生する。圧電フィルム21は、図3(B)に示すように、第1対角線910Aの方向に伸び、第2対角線910Bの方向に縮む場合も、電荷を発生するが、極性が逆になり、紙面の表面から裏側に向く方向に電場を生じる。すなわち、圧電フィルム21は、紙面表側では、正の電位が発生する。
As shown in FIG. 3A, when the
ポリ乳酸は、延伸による分子の配向処理で圧電性が生じるため、PVDF等の他の圧電性ポリマー又は圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないPLLAの圧電性は、PVDF又はPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。一軸延伸されたPLLAの圧電定数は、5pC/N以上30pC/N以下程度であり、高分子の中では非常に高い圧電定数を有する。一般的に量産されているPLLAの圧電定数は、7pC/N以上10pC/N以下程度である。このような量産されているPLLAでも、数百nm以上数μm以下前後の微小な変位を感度よく検知することができる。検知感度は、センサに用いるポリ乳酸のサイズ、貼り付け方、アンプの性能によっても変わる。 Since polylactic acid produces piezoelectricity by molecular orientation treatment by stretching, it is not necessary to perform polling treatment unlike other piezoelectric polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA, which does not belong to a ferroelectric substance, is not expressed by the polarization of ions unlike a ferroelectric substance such as PVDF or PZT, but is derived from a spiral structure which is a characteristic structure of a molecule. be. The piezoelectric constant of the uniaxially stretched PLLA is about 5 pC / N or more and 30 pC / N or less, and has a very high piezoelectric constant among the polymers. The piezoelectric constant of PLLA that is generally mass-produced is about 7 pC / N or more and 10 pC / N or less. Even in such mass-produced PLLAs, minute displacements of several hundred nm or more and several μm or less can be detected with high sensitivity. The detection sensitivity also depends on the size of polylactic acid used in the sensor, how it is applied, and the performance of the amplifier.
PLLAには、自発分極が存在せず強誘電性を示さない。このため、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。従って、PLLAを用いたセンサは、熱による信号の発生が無く、正確に変位のみを検出できるため、生体が触れる物に用いるのに好適である。さらに、PVDF等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、PLLAの圧電定数は経時的に極めて安定している。このため、周囲環境に影響されることなく、圧電フィルム21の変形を高感度に検出することができる。PLLAを用いることで、圧電フィルム21に伝導される変形を確実且つ高感度に検出することができる。従って、筐体11に負荷された変形を確実に検出することができる。
PLLA has no spontaneous polarization and does not exhibit ferroelectricity. Therefore, the pyroelectricity that occurs in other ferroelectric piezoelectric materials does not occur. Therefore, the sensor using PLLA is suitable for use on an object touched by a living body because it does not generate a signal due to heat and can accurately detect only displacement. Further, in PVDF and the like, the piezoelectric constant fluctuates with time, and in some cases, the piezoelectric constant may decrease remarkably, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable with time. Therefore, the deformation of the
なお、延伸倍率は3から8倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。なお、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることができる。例えばある方向をX軸としてその方向に8倍、その軸に直交するY軸方向に2倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそX軸方向に4倍の一軸延伸を施した場合と同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことができる。 The draw ratio is preferably about 3 to 8 times. By performing heat treatment after stretching, crystallization of extended chain crystals of polylactic acid is promoted and the piezoelectric constant is improved. In the case of biaxial stretching, the same effect as uniaxial stretching can be obtained by changing the stretching ratio of each axis. For example, when a certain direction is taken as the X-axis and the stretching is performed 8 times in that direction and twice in the Y-axis direction orthogonal to the axis, the piezoelectric constant is uniaxially stretched approximately 4 times in the X-axis direction. The same effect can be obtained. Since the uniaxially stretched film is easily torn along the stretching axial direction, the strength can be increased to some extent by performing the biaxial stretching as described above.
また、PLLAは圧電出力定数(=圧電g定数、g=d/εT)が大きい。従って、PLLAを用いることで、非常に高感度に圧電フィルム21の変形を検出することが可能になる。Further, PLLA has a large piezoelectric output constant (= piezoelectric g constant, g = d / ε T). Therefore, by using PLLA, it is possible to detect the deformation of the
ただし、センサ15は、PLLAを用いた圧電センサに限らない。センサ15は、PVDFを用いた圧電センサでもよい。センサ15は、歪みセンサでもよい。PVDFの圧電センサ、又は歪みセンサは、筐体11の捩り変形(斜め方向の変形)を検出するように配置すればよい。
However, the
次に、把持負荷検出デバイス10の使用及びセンサ15の検出について説明する。図4(A)は、把持負荷検出デバイス10にねじり変形を加える場合の一例を示す模式図であり、図4(B)は、把持負荷検出デバイス10にねじり変形を加えた場合に発生する応力をシミュレーションした結果を示す模式図である。図4(A)は斜視図として、図4(B)は、側面図としてそれぞれ表されている。
Next, the use of the gripping
初めに、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の二つの把持領域14をそれぞれ順手で把持する。なお、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の二つの把持領域14をそれぞれ逆手で把持してもよい。また、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の一方の把持領域14を順手で、他方を逆手で把持してもよい。さらに、ユーザは、両方の手のひらで第1端部12及び第2端部13の開口を覆うように把持してもよい。ユーザは、把持負荷検出デバイス10の把持の仕方に応じて、腕の異なる筋肉を使用する。これにより、ユーザは、腕の異なる筋肉を鍛えることができる。また、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の一方の把持領域14を大腿で挟み込んで固定し、他方を両手で把持してもよい。また、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の持ち方を変化させることにより、サーキットトレーニングを行うことができる。
First, the user manually grips the two
図4(A)及び図4(B)に示すように、ユーザは、把持負荷検出デバイス10の筐体11にねじりの変形を加える。すなわち、ユーザは把持負荷検出デバイス10に剪断力を与える。これにより、ユーザは、筐体11の第1端部12側に矢印F1で示す方向の力を、筐体11の第2端部13側に矢印F2で示す方向の力を、それぞれ付与する。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the user applies a torsional deformation to the
この時、筐体11は、ユーザが視認できない程度、例えば1μm前後の微小な変形を生じている。筐体11には、圧縮応力S1と、引張応力S2とが発生する。圧縮応力S1及び引張応力S2は、ユーザが加えたねじりの変形の大きさに対応する。なお、図4(A)及び図4(B)に示す圧縮応力S1及び引張応力S2は、代表的に示したものであり、筐体11の軸方向及び周方向に亘って同様な応力が他にも発生している。
At this time, the
センサ15は、筐体11の変形に応じて共に変形する。これにより、センサ15の圧電フィルム21が変形する。圧電フィルム21は、圧縮応力S1及び引張応力S2が生じる。圧電フィルム21は、圧縮応力S1及び引張応力S2に比例する大きさの分極を発生する。これにより、センサ用検出回路18は、発生した分極を中和するために移動する電荷を検出する。すなわち、センサ15は、ユーザが加えたねじりの変形の大きさに応じた電荷を発生することができる。
The
圧電フィルム21の一軸延伸方向900は、筐体11の軸方向に対して0°の角度を成している。圧縮応力S1及び引張応力S2は、それぞれ一軸延伸方向900に対して、概ね45°の角度を成している。このため、圧電フィルム21は、効率よく電荷を発生することができる。なお、圧電フィルム21の一軸延伸方向900は、筐体11の軸方向に対して90°の角度を成している場合でも、圧縮応力S1及び引張応力S2は、それぞれ一軸延伸方向900に対して、概ね45度の角度を成す。従って、この場合においても圧電フィルム21は、効率よく電荷を発生することができる。
The
センサ用検出回路18は、積分回路を備えていてもよい。センサ用検出回路18は、圧電フィルム21で発生する電荷を積算して電圧値として算出する。マイコン17は、センサ用検出回路18で検出した電圧値を、筐体11の変形の大きさ、つまりユーザが筐体11にかけている負荷として算出する。なお、センサ用検出回路18は、積分回路を備えていない場合、検知する電荷量は筐体11の変形の速度に比例した値となる。
The
マイコン17は、算出した負荷を表示部16に表示する。例えば、図1(A)に示すように、表示部16は、筐体11にかけている負荷をグラフで表示する。これにより、表示部16はユーザに対して、筐体11にかけている負荷を視覚的に示すことができる。また、表示部16は、グラフ表示のみでなく、その他さまざまな態様で負荷を視覚的に示してもよい。例えば、表示部16は、負荷に応じて色が変わるように表示する。この場合、表示部16は、負荷が弱い時には青、徐々に強くすることにより緑から黄色に変化し、非常に強い時には赤く表示する。また、表示部16は、負荷を数字、文字、又は記号を用いて表示してもよい。
The
表示部16は、一表示態様として、疑似的に筐体11が捻じれたような画像を表示してもよい。例えば、表示部16は、検出した力の大きさに応じて、筐体11をらせん状に捻る画像、布を絞る画像、又は紐の束を縄のように撚る画像等、を表示してもよい。これにより、ユーザは、あたかも表示部16に表示されているものに力を加えたような錯覚を起こす。このため、ユーザは、筐体11が捻じれたように感じるため、加えている負荷を実感しながらトレーニングを行うことができる。また、ユーザは、表示部16に表示されたものに力を加えているように感じるため、表示部16に何も表示しない場合に比べて、筐体11に大きな負荷を加えることができる。表示部16は、筐体11に加えていく力に応じて、何かが破壊されるような画像を表示させてもよい。例えば、マイコン17は、ユーザの破壊するターゲット物体(例えば氷)と、ユーザに該ターゲット物体を破壊する指示と、を表示部16に表示する。ユーザが筐体11を捻じると、マイコン17は、ユーザが筐体11に加えた負荷に応じてターゲット物体が破壊されていく様子を表示部16に表示する。これにより、ユーザは、実際にターゲット物体を破壊したかのような一種の錯視を感じる。従って、把持負荷検出デバイス10は、表示部16にユーザが力を自然と加えていくように画像を表示することにより、ユーザの筐体11への負荷のかけ具合を誘導することができる。なお、表示部16に表示するターゲット物体の破壊のし易さは、ユーザのレベル又はトレーニングのレベルに応じて変更することができる。
As one display mode, the
ユーザは、表示部16から筐体11にかけている負荷を確認できる。このため、ユーザは、負荷を調節しながらトレーニングを行うことができる。また、把持負荷検出デバイス10は、ユーザに対してセンサ用検出回路18で検出した負荷を表示するため、トレーニングを楽しみながら行える。例えばユーザが筋肉に所定の負荷を一定時間かける必要があるアイソメトリックトレーニングを行う場合であっても、ユーザは、集中力を維持し易い。
The user can confirm the load applied to the
なお、表示部16は、把持負荷検出デバイス10に内蔵する必要はない。例えば、ユーザの携帯するスマートフォン等の情報処理装置に画像を表示してもよい。この場合、ユーザが把持負荷検出デバイス10を使用すると、マイコン17は、センサ15の検出値に関する情報をスマートフォンに送信する。スマートフォンは、把持負荷検出デバイス10が送信した情報を表示する。これにより、ユーザはスマートフォンでトレーニング状況を確認できる。この場合、ユーザは、把持負荷検出デバイス10を顔の前に持つ必要が無い。
The
なお、把持負荷検出デバイス10は、表示部16に加えて、又は表示部16に換えてスピーカを備えていてもよい。スピーカは、検出した負荷の大きさに応じた音を出す。把持負荷検出デバイス10が、表示部16に加えてスピーカを備える場合、スピーカは、画像とリンクした音を出してもよい。この場合、ユーザは、表示部16に表示されたものに力を加えたような錯覚をさらに起こし易くなる。またスピーカは、検出した負荷の大きさに応じて音量を変化させた音を出してもよく、高さを変化させた音を出してもよい。音の高さを変化させる場合、ユーザは、把持負荷検出デバイス10を一種の楽器として用いることができる。例えば、ユーザは、表示部16に表示される指示に合わせて力の入れ方を変化させることにより、音楽を奏でることができる。ユーザは、把持負荷検出デバイス10を用いながらゲーム感覚で筋力トレーニングを行うことができる。
The gripping
また、表示部16は、ユーザの筐体11に対する負荷の加減、又は持続時間に応じて、「頑張れ」、「Fight!」等の文字を表示してもよい。例えば、マイコン17は、センサ用検出回路18の検出値と、マイコン17の内蔵メモリ(不図示)に記憶された所定の閾値とを比較する。マイコン17は、検出値が所定の閾値以下であると判断した場合、表示部16に「もう少し」と表示する。これにより、ユーザは筐体11に加えている負荷が足りないことを知ることができる。逆に、マイコン17は、検出値が所定の閾値より大きいと判断した場合、表示部16に「OK」と表示する。ユーザは筐体11に加えている負荷が足りていることを知ることができる。さらに、表示部16は、ユーザのトレーニングに必要な時間を表示してもよい。ユーザは、トレーニングに必要な時間を知ることができる。このように、把持負荷検出デバイス10は、ユーザのトレーニングをサポートすることができる。
Further, the
把持負荷検出デバイス10は、サーバと通信してもよい。例えば、マイコン17の通信部は、センサ15の検出値に関する情報を、把持負荷検出デバイス10の提供者の管理するサーバに送信する。把持負荷検出デバイス10の提供者とは、例えばスポーツジム、又は把持負荷検出デバイス10の販売会社などである。
The gripping
サーバは、センサ15の検出値に関する情報を受信する。サーバは、受信した情報を解析する。例えば、サーバは、センサ15の検出値から、ユーザのトレーニング状態(例えば1日の総運動量、又は消費カロリー)等を算出する。スポーツジムのインストラクターは、顧客であるユーザのトレーニング状態を見て、アドバイスメッセージを作成する。サーバは、把持負荷検出デバイス10に、インストラクターの作成したメッセージを送信する。把持負荷検出デバイス10は、サーバからメッセージを受信する。つまり、把持負荷検出デバイス10は、送信した情報に応じた情報を受信する。表示部16は、サーバから受信したメッセージを表示する。ユーザは、表示されたメッセージを確認することで、トレーニングのサポートを受けることができる。このように、把持負荷検出デバイス10は、外部のサーバ等と通信することでユーザのトレーニングをサポートすることができる。
The server receives information about the detected value of the
その他、サーバから送信する情報は、ユーザのトレーニング状態に応じたポイント等であってもよい。また、把持負荷検出デバイス10の提供者は、ポイントに応じて何らかの特典をユーザに供与するシステムを構築してもよい。ユーザは、ポイントを確認することにより、トレーニングを促される。
In addition, the information transmitted from the server may be points or the like according to the training state of the user. Further, the provider of the gripping
なお、把持負荷検出デバイス10は、生体振戦を検出するものであってもよい。生体振戦は、生理的現象であり、筋肉の機械的な微小振動である。ユーザが筐体11に接触すると、生体振戦が圧電フィルム21に伝達される。
The gripping
マイコン17は、生体振戦を検知すると、ユーザが筐体11に接触していると判定する。マイコン17は、生体振戦を検知している状態の時だけ負荷を算出する。よってマイコン17は、無駄な消費電力を削減できる。
When the
なお、把持負荷検出デバイス10は、例えば血圧を下げる健康補助器具として使用することができる。高血圧疾患に関しては、静かにタオルを握る等の軽い運動を繰り返すことにより、血圧を下げる効果があることが知られている。
The gripping
例えば、把持負荷検出デバイス10は、ユーザが所定の負荷以上の負荷を筐体11に加えた場合、表示部16に警告を表示する。ユーザは、表示部16を見ることにより筐体11に加えている負荷が強すぎること、すなわち負荷のかけ過ぎを知ることができる。従って、ユーザは、適切な軽い負荷のかけ方を知ることができ、血圧を下げるための運動を行うことができる。
For example, the gripping
次に、把持負荷検出デバイス10の応用例について説明する。図5(A)は、把持負荷検出デバイス10の応用例として、充電台51との組み合わせについて説明する模式図であり、図5(B)は、充電台51で充電中の把持負荷検出デバイス10を示す模式図である。
Next, an application example of the gripping
図5(A)及び図5(B)に示すように、充電台51は、把持負荷検出デバイス10を差し込むように概ね円柱状に形成されている。充電台51は、把持負荷検出デバイス10と接続可能なピン55を有する。把持負荷検出デバイス10は、筐体11の内側に不図示の充電ピンを有する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the charging
把持負荷検出デバイス10は、充電台51に差し込まれると、把持負荷検出デバイス10の充電ピンと充電台51のピン55とが電気的に接続する。なお、把持負荷検出デバイス10は、充電台51と直接接続する必要はない。例えば、把持負荷検出デバイス10は、電磁誘導を用いた非接触型の充電方式により充電されてもよい。
When the gripping
図5(B)に示すように、表示部16は、把持負荷検出デバイス10の充電中に情報の表示を行ってもよい。表示部16は、例えば、その日のユーザのトレーニング状態、又は現在のポイント数等を表示してもよい。これにより、ユーザはトレーニング状態等を把握することができる。
As shown in FIG. 5B, the
また、表示部16は、ユーザのトレーニング状態とは関係ない情報を表示してもよい。表示部16は、マイコン17の通信部で受信した情報を表示できる。表示部16は、ユーザが選択した画像、又は映像などの情報を表示してもよい。画像又は映像は、例えば、ニュース、広告、ユーザが登録した写真、又はトレーニングジム等からの通知又は指示を表示する。これにより、ユーザは、把持負荷検出デバイス10をインテリア、又はモニタとして利用することができる。
Further, the
図6(A)は、第2実施形態に係る把持負荷検出デバイス20の構成を示す斜視図であり、図6(B)は、図6(A)のIII−III線における断面図である。図6(A)は、把持部65を破線で、かつ透過させる形で表している。なお、第2実施形態の説明において第1実施形態と同様の構造については説明を省略する。
6 (A) is a perspective view showing the configuration of the gripping
把持負荷検出デバイス20は、筐体61、及び把持部65を備える。把持部65は、筐体61の外周で、把持領域14に配置されている。筐体61は、中央部分が把持領域14に比べて断面積が小さくなるように形成されている。把持負荷検出デバイス20の把持領域14は、ユーザが把持し易い太さとなるように形成されている。これにより、ユーザは、把持負荷検出デバイス20を把持し易く、また力を加え易くなる。
The gripping
把持部65は、センサ63及び保護フィルム64を備える。センサ63は、筐体61の外周に貼りつけられている。このため、センサ63は、筐体61から着脱が容易となる。また、保護フィルム64は、センサ63を覆うようにセンサ63に積層して貼りつけられている。
The
ユーザは、使用時に把持部65を把持する。センサ63は、保護フィルム64を介してユーザの加える負荷を検知する。ユーザが把持部65を把持することにより、センサ63はユーザの手により覆い隠される。このため、センサ63及び保護フィルム64は透光性を有していなくてもよい。従って、センサ63の材料が幅広く選択できる。また、筐体61は、中央部分のみ透光性を有していればよく、把持領域14は透光性を有していなくてもよい。
The user grips the
なお、把持部65は、滑り止め等の処理が施されていてもよい。例えば、筐体61は、直接ローレット加工が施されていてよい。また、センサ63は、保護フィルム64の代わりに、テニス又はバドミントンのラケットに用いるようなテープが撒きつけられていても良い。これにより、ユーザは、筐体61を安定して把持し易くなる。
The
最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Finally, the description of this embodiment should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
10,20…把持負荷検出デバイス
11,61…筐体
15,63…センサ
16…表示部
21…圧電フィルム
65…把持部10, 20 ... Gripping
Claims (10)
前記筐体に貼り付けられ、前記ユーザの把持によって前記筐体にかかる負荷を検出する
センサと、
前記筐体にかかる負荷を視覚的に示す表示部と、
を備えており、
前記表示部は、前記筐体の内部に配置される、
把持負荷検出デバイス。 A cylindrical housing that the user holds and
A sensor attached to the housing and detecting a load applied to the housing by the user's grip.
A display unit that visually shows the load applied to the housing and
Equipped with a,
The display unit is arranged inside the housing.
Gripping load detection device.
請求項1に記載の把持負荷検出デバイス。 The gripping load detecting device according to claim 1, wherein the sensor detects a twist on the housing.
請求項1又は請求項2に記載の把持負荷検出デバイス。 The housing is translucent.
The gripping load detecting device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。 The display unit displays an image corresponding to the deformation of the housing.
The gripping load detecting device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。 The sensor has a piezoelectric film made of polylactic acid.
The gripping load detecting device according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の把持負荷検出デバイス。 The stretching direction of the piezoelectric film is arranged along the axial direction or the circumferential direction of the housing.
The gripping load detecting device according to claim 5.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。 The gripping load detecting device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the sensor is arranged inside the housing.
前記センサは、前記把持部に対応する位置に配置される、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。 Further provided with a grip portion arranged on the outer periphery of the housing,
The sensor is arranged at a position corresponding to the grip portion.
The gripping load detecting device according to any one of claims 1 to 6.
外部から情報を受信する受信部と、をさらに備えた、
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。 A transmitter that transmits information about the detected value of the sensor to the outside,
Further equipped with a receiver that receives information from the outside,
The gripping load detecting device according to any one of claims 1 to 6.
請求項9に記載の把持負荷検出デバイス。 The receiving unit receives a response to the information transmitted from the transmitting unit.
The gripping load detecting device according to claim 9.
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