JPWO2020153075A1 - 把持負荷検出デバイス - Google Patents

Abstract

把持負荷検出デバイス（１０，２０）は、ユーザが把持する筒状の筐体（１１，６１）と、筐体（１１，６１）に貼り付けられ、前記ユーザの把持によって筐体（１１，６１）にかかる負荷を検出するセンサ（１５，６３）と、を備える、ことを特徴とする。

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。

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。

特開２００９−９５６５１号公報

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。

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。

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。

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。

この発明によれば、携帯し易く、かつ簡単に使用できる。

図１（Ａ）は、第１実施形態に係る把持負荷検出デバイスの構成を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。 図２（Ａ）は、第１実施形態に係るセンサ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。 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。 （Ａ）は、第１実施形態に係る把持負荷検出デバイス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、第１実施形態に係る把持負荷検出デバイス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５（Ａ）は、第１実施形態に係る把持負荷検出デバイスの応用例として、充電台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、充電台で充電中の第１実施形態に係る把持負荷検出デバイスについて説明する模式図である。 図６（Ａ）は、第２実施形態に係る把持負荷検出デバイス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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、ＰＬＬＡは圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／ε^Ｔ）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (11)

1. 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、
   把持負荷検出デバイス。
2. 前記センサは、前記筐体に対するねじりを検出する
   請求項１に記載の把持負荷検出デバイス。
3. 前記筐体は透光性を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の把持負荷検出デバイス。
4. 前記筐体の変形に対応する画像を表示する表示部をさらに備える、
   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。
5. 前記表示部は、前記筐体の内部に配置される、
   請求項４に記載の把持負荷検出デバイス。
6. 前記センサは、ポリ乳酸からなる圧電フィルムを有する、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。
7. 前記圧電フィルムの延伸方向は、前記筐体の軸方向又は周方向に沿って配置される、
   請求項６に記載の把持負荷検出デバイス。
8. 前記センサは、前記筐体の内部に配置される
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。
9. 前記筐体の外周に配置された把持部をさらに備え、
   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７のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。
10. 前記センサの検出値に関する情報を外部へ送信する送信部と、
    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７のいずれかに記載の把持負荷検出デバイス。
11. 前記受信部は、前記送信部から送信した情報に対する応答を受信する、
    請求項１０に記載の把持負荷検出デバイス。

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