JPS6024411A - 姿勢検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は心電図情報に体位情報をケえて心疾患の診断を
行うための姿勢検出装置に関する。

従来技術 従来、狭心症や心筋梗塞などの虚血性心疾患の診断にお
いては、テープ心電計、あるいはベッドサイドモニター
等のような心電図を長時間連続して監視、あるいは記録
可能な装置を用いた診断が行われている。しかし、心電
図上で狭心症と診断しうる波形変化である５Ｔ−Ｔ変化
が、狭心症以外の他の要因である被検者の体位の変化等
によっても生ずるため、上記装置のみでは適確な診断を
することができない問題があった。長時間連続心電図の
測定時においては、被検者は殆ど障害なしに、日常生活
を営むことができ常に体位の変換、各種の動作を反復し
ていることから、心電図で５Ｔ−Ｔ変化を認めても安易
に狭心症と診断することはできない訳である。

従って、被検者の体位の変化、動作が心電図波形に及ぼ
す影響を調べることが適確な診断を下すうえで必要とな
る。

さて、これまで上述のような被検者の体位の変化等を検
出する装置としては、密閉した筺体内に水銀等の導電性
液体とこの導電性液体にて電気的に短絡される複数の電
極を設け、体位の変化に伴って移動する導電性液体によ
る上記複数の電極の導通状態に基づいて体位の変化を検
出する構成のものが提案されている。

しかし、上記のような従来の姿勢検出装置にあっては、
電極の導通と非導通のみによって体位の変化を検出する
ので変化の状態を詳しく知ることができない欠点があっ
た。また、構造が複雑なうえに導電性液体として水銀等
を封入するので製作が面倒である。またこの水銀は酸化
するため定期的に入れ替えを行う必要があり不便である
。更に水銀を使用しているので熱に弱い等の問題があっ
た。

発明の目的 本発明は上述したような問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は簡単な構成により体位のあらゆる方向
の変化を詳しく検出することができる姿勢検出装置を提
案することにある。

実施例 以下、本発明につき好適なる実施例を示す図面を用いて
詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る姿勢検出装置の一つの
姿勢検出装置の透視図である。図中ｌはプラスチック等
の絶縁体により厚さｔの円柱状に形成したハウジング、
２は／＼ウジング１の開口部に一体に嵌合するプラスチ
ック等の絶縁体より成る円板状の接点ベースであり、周
囲近傍には４５度の間隔をおいて８本の接点ピン５〜１
２が図示の如く設けられている。／＼ウジングｌの底部
には接点ベース２の接点ピン５〜１２の一端が嵌入する
８個の孔３Ａを有する接点ピン受は部３Ａが形成されて
いる。４は少なくとも表面が金属等の導電性部材より成
る所定径の可動球接点である。この球接点４と上記接点
ピン５〜１２の表面には、酸化及び接触抵抗の低減等を
図るため金メッキが施されている。

に記装置は、球接点４を接点ピン５〜１２の内側に配置
した状態で接点ベース２を／＼ウジングｌの開口部に嵌
合固定して成る。

第２図（Ａ）、（Ｂ）は夫々第１図に示す装置の平面図
と側面図である。なお、接点部は／＼ウジングｌと接点
ベース２によって密封されている。

また、第１図及び第２図（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図であ
る第２図（Ｃ）に示す如く、／Ｘウジングｌの接点ピン
受は部３の中央及び接点ベース２の接点ピン５〜１２の
内側中央には深さａの周囲に曲面を有する窪み部３Ｂが
形成されている。この窪み部３Ｂは接点ピン５〜１２の
位置から距ＨＡだけ内側に形成されている。次に、球接
点４は第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ線の断面図である第２図（
Ｄ）に示すように接点ピン５〜１２の何れか２本に接触
した状態で位置し、接点ピン５〜１２内を自由に回転移
動する。また、球接点４が接点ピン５〜１２内を接触し
ながら回転移動できる範囲は、第２図（Ｃ）から分かる
ように窪み部３Ｂ周囲の縁部分３Ｃ相互の間隔すの範囲
となっている。

次に、この装置の動作を第３図（Ａ）〜（Ｆ）を用いて
説明する。

初めに、球核点４が第３図（Ａ）のように接点ピン５と
１２の間に位置しているものとする。このとき、球核点
４は自重によって接点ピン５゜１２の両方に接触してい
るため、接点ビン５゜１２間は球核点４によって導通路
となっている。

即ち、スイッチでいう閉状態が形成されている。

第３図（Ｂ）は体位の変化によって装置がｎ１度だけ右
横方向へ傾いた状態を示す。この状態では、球核点４の
重心位ＭＰが接点ピン５．１２間にあるため、球核点４
、接点ピン１１の方へは回転移動せず第３図（Ａ）の状
態が保たれる。

次に、装置が第３図（Ｃ）に示すように更に右横方向へ
傾き図示の・如＜一定の角度ｘｉだけ傾いたところで球
核点４の重心位置Ｐが接点ピン１２．１１間側に移動す
るため、球核点４は接点ピン１２．１１の間に回転移動
する。そして。

接点ピン５，１２間は開状態となり、接点ピン１２．１
１間が閉状態（導通路）となる。このように装置の傾き
に応じて球核点４はヒステリシス特性をもって移動し、
接点ビン５〜１２間の接続状態が順次変化するのである
。なお、球核点４が次の接点ビン間に移動を開始する傾
き角（ヒステリシス角）は接点ビン相互の間隔と球核点
４の直径によって任意に決定することができる。

次いで、装置が縦方向に傾く場合を説明する。

装置が第３図（Ｄ）の状態から第３図（Ｅ）に示すよう
に右方向へｎ２度だけ傾いた場合、球核点４の重心位置
Ｐは窪み部３Ｂの縁部分３ｃよりも内側にあるので球核
点４は縁部分３Ｃによって支えられ接点ピンに接触した
状態に保たれる。

更に、装置が第３図（Ｆ）に示すように一定角度ｘ２（
ｘ２＞ｎ２）だけ傾いたとき１球核点４の重心位置Ｐが
縁部分３Ｃより外側に移動するので、球核点４はヒステ
リシス特性をもって縁部分３Ｃを乗り越えて窪み部３Ｂ
側に転がる。このため、球核点４は接点ピン５〜１２と
無接触状態となる。また、装置の傾きが一定角度以上元
に戻ると、球核点４は窪み部３Ｂから接点ビン側に移動
する。この無接触状態に至る傾き角ｘ２（ヒステリシス
角）は接点ピンから縁部分３Ｃまでの高さＡと縁部分３
Ｃ相互の距離ｂ（即ち、球核点４の転がる距離）によっ
て決定され、無接触状態から接触状態へのヒステリシス
角度は窪み部３Ｂの深さａと球核点４の直径によって決
定される。

以上のように構成さ、れかつ動作する装置の接点ピン５
〜１２の相互間には例えば後述する姿勢検出回路の発振
回路を構成する８個の抵抗が接続される。球核点４の接
点ピン４への接触位置及び接触状態と無接触状態に応じ
て抵抗値が変化するが、その抵抗値の変化に基づいて変
化する発振周波数から体位の変化を検出する。これによ
り、体位の変化を一定の角度毎に捉えることができるも
のである。なお、上記の姿勢検出装置は接点ベース２か
ら外側に突出する接点ピン５〜１２の部分を用いること
によってプリント基板にそのまま接続することができる
。

また、装置全体が密封構造で熱にも強いため。

プリント基板に実装後洗節が可能な外、半田槽による半
田付けも可能となり、実装上の制約がなくなった。

このため装置全体を極めて容易に小型化でき、また実装
も容易な姿勢検出装置となっている。

以上説明した姿勢検出装置は、一方向（ここではＸ方向
という）の体位変化の検出は、球核点４と接点ピン５〜
１２の一定角度毎の接触によってどの程度変化したかが
検出できるが、Ｘ方向と直交するＹ方向の体位変化検出
は球核点４の接点ピンへの接触と無接触とによって体位
が一定以上変化したか否かどうかしか検出することがで
きない。

本発明の一実施例に係る姿勢検出装置は、上記の検出装
置を第４図に示す如く互いに直交させた状態に設置する
ことにより、前述した個々の装置の動作からＸ−Ｙ方向
の体位の変化を一定の角度毎にどのように変化したかを
詳細に検出することができる構成としたものである。こ
こで、個々の姿勢検出装置は夫々プリント基板１６とプ
リント基板１６に垂直に固定したプリント基板１７に接
続されている。

なお、上記の構成においては、ハウジングｌと接点ベー
ス２の窪み部３Ｂは必ずしも設ける必要がないことは言
うまでもない。

また、本実施例ではＸ−Ｙの２方向の変位を検出できる
構成について述べたが、本発明はｘ−Ｙ方向に限らず任
意の方向に複数配置することにより、更に詳細な方向の
変化を検出することができる。

以ト説明した様に本実施例の姿勢検出装置は人間の姿勢
検出を例として述べたが、本姿勢検出装置は小型でかつ
完全密封構造となっており、また耐衝撃性も優れている
。このため容易に防爆構造とすることもでき使用環境条
件の１ＩｔｌＪ約がほとんどない。これはケースを耐熱
性、耐蝕性を有する電気的絶縁材料を用いることで、さ
らに、あらゆる環境条件での使用が可能となる。このた
め本姿勢検出装置はクレーンのアームや種々のロボット
などにも使用可能であり、本装置を取り付けることによ
り、影響条件の制約もなくなり、変位検出部が小型化さ
れ、かつ精密で正確な変位の検出が可能となった。

第５図（Ａ）は前述の姿勢検出装置を互いに直交する様
に配設した場合の各姿勢検出装置よりの閉接点状態を基
に体位位置を検出するための姿勢検出回路図である。

図中５０は無安定マルチバイブレータであり、５１は無
安定マルチバイブレータ５０によりトリガされる単安定
マルチバイブレータである。

５２は電源スィッチ、５３は電源である。端子ＡＸ−Ｈ
Ｘ　、ＡＹ−）（Ｙは前述の姿勢検出装置のそれぞれの
接点ピン５〜１２．５′〜１２′に対応している。

本実施例ではマルチバイブレータ５０，５１として５５
５タイマを使用している。このため電源５３は約２ポル
ト〜１５ボルトの範囲で安定して動作し、消費電流もｔ
ｏｏ、Ａ以下とすることができる。

本発振回路での発振出力波形を第５図（Ｂ）に示す。第
５図（Ｂ）でのＴ１〜Ｔ３は後述の姿勢検出装置の接点
状態により変化−し、次式で表わされる。

Ｔ＋　＝Ｃ２（ＲＡ’Ｘ＋ＲＢ）Ｉｎ２　・・・　（１
）Ｔ２　＝Ｃ４”　ＲＡＹ　’　Ｉｎ２　・’　（２）
Ｔ３　＝　Ｃ２（ＲＡＸ＋　２　ＲＢ）ｌｎ２　・・４
３）但し、ＲＡＸはＲＸＩ　〜ＲＸ８（７）合成抵抗、
ＲＡＹはＲＹＩ−ＲＹ８の合成抵抗である。

よって本発振回路の発振周波数ｆは ｆ　＝　１．４４／（（ＲＡＭ＋２ＲＢ）Ｃ２）でめら
れる。

マルチバイブレータ５０．５１での発振出力Ｘ、Ｙ出力
は抵抗ＲＩＯ及びＲ１１により分圧され、該発振出力の
処理装置の入力レベルに合わせて出力されている・ 以上の回路図において、例えばＸ方向の姿勢検出装置の
端子５．１２間に球核点４が位置した場合には、端子５
，１２間が閉接状態となり、５゜１２間即ち第５図（Ａ
）のＡＸ−ＦＩＸ間が電気的に閉接状態となり、ＲＡＸ
＝ＲＸ８となる。

つまり第５図（Ｂ）の Ｔｒ　＝０２　（ＲＸ８＋ＲＢ）ｌｎ２　となる。

そしてこの時のＹ方向の姿勢検出装置の球核点４′の８
’、９’間に球核点４′が位置した場合にはＤＹ−ＥＹ
間が閉接状態となり、 ＲＡＹ−１’ｌＹＩ＋ＲＹ２◆ＲＹ３＋ＲＹ５＋ＲＹｌ
ｌ＋ＲＹ７＋ＲＹ８となる。

つまり第５図（Ｂ）の Ｔ　２　＝　Ｃ４（ＲＹＩ＋ＲＹ２＋ＲＹ３÷ＲＹ５÷
ＲＹθ＋ＲＹ７＋ＲＹ１１）　Ｉｎ２となる。

またＴ３は（３）より Ｔ３　＝　０２　（ＲＡＭ＋２ＲＢ）　Ｉｎ２　となる
。

以上の説明より明らかな如＜、ＲＸＩ〜ＲＸ８及びＲＹ
Ｉ〜ＲＹ８のそれぞれの抵抗値を互いに異なった値とす
ることにより、姿勢検出装置の各接点の全ての状態を識
別することが可能であり。

発振周波数ｆ又はＴ１によりＸ方向姿勢検出装置の変位
を、Ｔ２によりＹ方向の姿勢検出装置の変位を検出でき
、あらゆる体位の変位を識別できる。

また姿勢検出装置の一方で球核点がどの接点ビンとも接
触していない場合や、姿勢検出装置が１つのみ用いられ
ている場合は他方の姿勢検出装置に該当する出力波形の
み変化する。

本回路図は姿勢検出装置を２装置として説明したが、出
力波形は抵抗Ｒ９とＲ１１又はＲＩＯとＲ１１との分圧
比により決定されており、分圧比を適正にすることによ
りさらに多くの姿勢検出装置を接続し、単安定マルチバ
イブレータ５１と同様の発振回路を順次追加するのみで
多数の姿勢検出装置を接続できる。

また抵抗ＲＡＸ　、ＲＡＹをさらに細分化することによ
りさらに多くの接点ピンを有する姿勢検出装置の接点状
態を識別することができることはいうまでもない。

効果 上述したように本発明によれば、極めて＠学な構成で、
体位のあらゆる方向の変化を詳細に捉えることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る姿勢検出装置の一部の
分解した状態の透視図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は各々第１図に示す姿勢検出装置
の一部の平面図及び何面図、 第２１ｆｆｌ　（Ｃ）　、　（Ｄ）は８々Ｍ２ｒｇＪ（
Ａ）のＡ−Ａ＠薄部分び第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ＃１部分
の断面図、 第３図（Ａ）〜（Ｆ）は各々姿勢検出装置の動作を説明
するための断面図、 第４図は姿勢検出装置の一実施例の側面図、第５図（Ａ
）は姿勢検出装置の姿勢検出回路図、 第５図（Ｂ）は姿勢検出回路の出力波形図である。 ここで、ｌ・・・ハウジング、２・・・接点ベース、３
・・・接点ピン受は部、３Ｂ・・・窪み部、４・・・球
核点、５〜１２・・・接点ビン、１５．１８・・・プリ
ント基板である。 第　３　図 （Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ） （［））　（Ｅ）　（Ｆ） 手続補正書 昭和５８年　９月１３日 特　許　庁　長　官 １　、　＞ＩＧ件の表示 特許１１／３５８−１３２５６２号 ２、発明の名称 姿勢検出装置 水　井　睦　祥 ４、代　理　人　〒１０５ 東京都港区虎ノ門１−１１−１０ ５、補正命令の日付 自　発 ７　補　正　の　内　容 （１）明細書第１２頁第４行目より第６行目を全文削除
する。 （２）明細書第１４頁第１行目ｒＡＸ−ＨＸ　。 ＡＹ　ＮＨＹＪ　をｒＡｘ　ＮＨＸ、Ａ′Ｙ　〜Ｈ’Ｙ
Ｊと訂正する。 （３）明細書第１４頁第１３行目の「Ｃ２」を「Ｃ１」
と訂正する。 （４）明細書第１４頁第１４行目の「Ｃ４」を「Ｃ３」
と訂正する。 （５）明細書第１４頁第１５行目の「Ｃ２ｊを「Ｃ１」
と訂正する。 （６）明細書第１５頁第５行目の「発振出力」を「発振
出力による合成出力」と訂正する。 （７）明細書第１５頁第７行目より第８行目の「該発振
出力の処理装置の入力レベルに合わせて出力されている
。」を「処理装置の入力レベルに合わせて出力される。 」と訂正する。 （８）明細書第１５頁第１５行目の「Ｃ２」を「Ｃ１」
と訂正する。 （９）明細書第１６頁第６行目の「Ｃ４」を　□「Ｃ３
」に訂正する。 （ｌＯ）明細書第１６頁第９行目の「Ｃ２」をｒｃ＋ｌ
と訂正する。 手続補正書 昭和５９年　２月　７０ 特許庁長官殿 ！、＄件の表示 特願昭５８−１３２５６２号 ２、発明の名称 姿勢検出装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 水弁　睦祥 ４、代　理　人　〒１０５ 東京都港区虎ノ門１−２−１２ ５、補正命令の日付 自　発 ７、補正の内容 第２図（Ａ）〜（Ｄ）、第３図（Ａ）〜（ｊ）、第４図
、第５図を別紙の通り訂正する。 第３図 （Ｄ）（Ｅ）（Ｆ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁性部材より成る筺体と、該筐体内に一定の間隔を介
   して円周状に設けた複数の電極と、該電極間に配して少
   なくとも表面を導電性部材により球状に形成した可動体
   であって前記電極のうち２つに同時に接触しかつ前記筐
   体の傾きに応じて前記電極間をヒステリシス特性をもっ
   て回転移動する該可動体を備えた姿勢検出装置であって
   、該姿勢検出装置を互いに交叉させて設置し、前記可動
   体と前記電極への接触位置の切換えにより多方向の変位
   情報を得ることを特徴とする姿勢検出装置。