TW516949B - A device for detecting movement of human body - Google Patents

Description

516949 五、 發明說明 ( 1 ) 技 術領域 本發明 係 有 關 一 種 身 體 動作 之 檢測裝置者。 習 用技術 有關配 裝 於使 用 者 身 體 上， 以 感知器檢查身體之運動 ， 而以其 數 據 判 斷 使 用 者 之運 動 狀況，俾利用作健康管 理 等目的 之 發 明 甚 多 諸 如： (1)於特 開 ί平1 0-295651 號案 :所 揭示之技術中，係在裝 於 使用者 腰 部 具 有 加 速 度 計之 携 帶終端機，將所輸入之 個 人資料 白 動 計 測 其 運 動 量， 而 將計測後之運動量以電 話 送信至 外部 之 中 央 電 腦 中加 以 分析，以作健康診斷， 再 將診斷 之 結 果 返 送 至 該 携帶 終 端機，依使用者之要求 予以顯 示 出 來 0 (2)於特開 1 2000- 41 953號案所揭示之技術中，係將裝 設 於使用 者 身 體 上 之 行 動 數據 收 集裝置中，其體動感知 器 所檢知 之 動 作 予 以 作 一 次加 工 (處理），而受信自該動 作 之外部 個 人 電 腦 側 的 行 動數 據 輸出裝置，則用以將個 人 資訊作 二 次 加 工 後 將 數據 輸 出。此種裝置，在數據 收 集裝置 側 處 J 不 須 作 個 人資 訊 輸入暨大量二次加工資 訊 之蓄積 9 故 可 減 低 操 作性及 記 憶體容量。 (3)於特開2000- 41 952 ! 號案丨 中 ，爲了使行動資訊檢測 機 器之記 憶 容 量 減 少 y 可 使用 內 部MPU連接感知器及 體 動檢測 器 之 輸 出 y 而 將 使用 者 1之步數、走行速度（pace) 、 行動之 種 類 運 動 之 種 類、 運 動強度、消耗卡路里等 生 活資訊 予 以 計 算 之 5 並 將每 -3- 分鐘所計得之結果加以 516949 五、發明說明（2) 記憶、顯示或往外部送信。 惟上述之習用技術所使用之裝置均無法小型化，令g 用者無法減輕其負擔。 本發明之目的，即是提供 一種小型、輕量，裝附於使 用者身上時，少有負擔感之裝置者。 發明之揭示 依本發明之動作檢測裝置 ，係由：一容器；一第一振 動部，係支持於該容器內， 可依身體至少作第一方向動 作時而振動；一第二振動部 ’係以身體作第二方向動作 之中心而振動；一變換裝置 ，可將該兩振動部之振動變 換爲電氣信號；及一顯示部 ’可顯示該變換後之信號値 ;等所構成爲特徵者。 第一振動部係以一對棒狀 振動體構成，而第二振動部 則以音叉構成。 變換裝置係以壓電材料構成，具有附著於該兩振動部 上之檢測電極膜。 容器係收藏於一外殼內， 該外殼則作成可佩戴在手腕 之構造。 第一振動部可檢測加速度 ，而第二振動部，則可檢測 角速度。 第一方向爲垂直方向，而 第二方向則爲垂直面內之方 向。 本發明動作檢測裝置中， 更進一步提供有：支持體上 所支持之一壓電板；在該壓電板放射方向之三方向上所 -4- 516949 五、發明說明（3) 配列接著之多數電極膜；固定於該壓電板中心下側之負 載質量；及可顯示電極膜輸出之顯示部等。 音叉由一對外腳及該對外腳間之中腳所形成。 音叉爲，配置於中央之棒狀振動體，係配設在平行於 該音叉兩側之縱長方向上。 棒狀振動體則以其基部之固定部固定於該容器上，而 其前端部則以較基部固定部爲小之小面積固定部’固定 支持於該容器上。 圖面之簡單說明 第1圖爲動作測定裝置之平面圖。 第2圖爲第1圖之II-II剖面圖。 第3圖爲本發明第一實施例中，動作感知器一代表例 之內剖構造平面圖。 第4a圖爲本發明動作測定裝置之實施例測定動作流 程圖。 第4b、4c圖爲進行計算其中之能量部分之流程圖。 第5圖爲第一被實驗者作周期性判斷後，其運動加速 度Gx與角速度ωζ之絕對値之和間之關連曲線圖。 第6圖爲相同被實驗者，但係作非周期性判斷後，其 運動中之Gx與ωζ之絕對値之和間之關連曲線圖。 第7圖爲5位之被實驗者中，步行、走行之速度及ωζ 之絕對値之和間之關連曲線圖。 第8圖爲相同被實驗者，其步行、走行之速度及Gx 之絕對値之和間之關連曲線圖。 516949 五、發明說明（4) 第9圖爲被實驗者以約指定之速度步行、走行時之G χ 、ω ζ絕對値之和之分布曲線圖。 第1 〇圖則爲以第二被實驗者採取同樣數據之曲線圖。 弟11圖爲弟一'被貫驗者1天之運動，每十五分鐘識 別一次結果之曲線圖。 第12圖爲第一被實驗者1天之運動，每十五分鐘一 次之消耗能量變動曲線圖。 第1 3圖爲第一被實驗者經過1天之步數變化，每十 五分鐘一次之曲線圖。 第14圖爲本發明第二實施例之動作測定裝置平面圖。 第1 5圖爲中央剖面圖。 第1 6圖爲第二實施例所用之動作感知器平面圖。 第1 7圖爲剖面圖。 第1 8，1 9圖爲第二實施例使用之通聯系統 (communication system)流程圖。 第20圖爲本發明動作測定裝置使用之其他種動作感 知器平面圖。 第2 1圖爲本發明第三實施例槪示圖。 第22a圖爲第三實施例所使用三軸加速度感知器之具 體一例平面圖。 第22b圖爲剖面圖。 第23 a，23b圖係槪示依加速度之變形狀態簡圖。 第24a圖爲依上述所得各軸方向之加速度Gx、Gy、 Gz之波形圖。 五、發明說明（5) 第24b圖爲將各加速度數據作二次積分所得，並將每 時每刻感知器之位置資訊在三次元座標上予以合成、推 定後，軌跡之斜視圖。 第25圖爲將位置向量（vector)大小及方向予以定義之 斜視圖。 第26圖爲依本發明將識別後之各種運動所作之”梯級 頻率分佈圖’’（histogram，按；一種統計圖）。 第27圖爲本發明手錶型機器之第四實施例測定裝置 平面圖。 第28圖爲右側面圖。 第29圖爲自六點鐘方向所視之下面圖。 弟30圖爲剖面圖。 第3 1圖爲外部機器之機能動作流程圖。 弟3 2圖爲外部機器側之目標設定畫面。 弟33圖爲外部機器之步數集計處理畫面。 第3 4圖爲該步行集計處理中，爲了把到達距離以具 體地名表現之設定輸入畫面。 實施發明之最佳形態 先以本發明動作檢測分析裝置之第一實施例說明之。 第1圖爲動作測定裝置之平面圖，第2圖爲第1圖之II-II剖面圖。動作裝置1具有約成手錶型之外殻2，以二 片腕帶3可佩戴在使用者之腕部。動作感知器4，液晶 顯示裝置5，外部裝置暨共通信模組6，電源電池7及 操作開關8等，係設於該外殻2上。動作測定裝置1係 516949 五、 發明說明 ( 6) 一 種 不 令使 用 者 有 負 擔 感 覺 之 薄 型 小 巧 構造。 顯示裝 置 5 則以 最 曹 Jrdu 廣 方 式 設 在 表 面 上 ， 俾 易 於 閱讀。 動作感 知 器 4 與 顯 示 裝 置 平行 配 置 〇 顯 示 裝 置 5 爲薄型 液晶顯 示 板 動 作 感 知 器 4 亦 屬 薄 巧 之 套 裝 型 〇 動 作 感 知 器 4 對 動 作 測 疋 裝 置 1 固 有 之 方向， 至少分 別對 --- 個 方 向 之 加 速 度 及 角 速 度 予 以 測 定 ，圖示 加速度 G> 【之方向， 係使月 Ϊ者站立而手腕自然的在體側下垂時， 相 當 於 身 體 上 下 方 向 (亦即， 垂直方向， 以此作X軸）之 方 向 〇 又 測 定 角 速 度 ω Ζ之方向係與 =當手腕位在平 行 於 身 體 側 面 之 狀 況 時 身 體 之 左 右 軸 (Z 軸）轉動之下 腕 之 白 然 轉 動 的 方 向 相 當 者 〇 使 動 作 感 知 器 4 和 顯 示 裝 置 5 作 平 行 配 置之理 由如下 0 動 作 測 定 裝 置 1 係 作 成 手 錶 形 佩 戴 測 定裝置 後，該 顯 示 面 係 位 於 手 腕 之 手 背 側 或 手 掌 側 則 上體直 立狀態 手 肘 之 白 然 曲 伸 J 或 使 上 腕 以 肩 部 轉 動 時 ，其轉 動面在 身 體 側 係 成 平行 j 因 手 錶 型 測 定 裝 置 1 配 帶於手 腕時， 其 顯 示 面 ， 亦 即 其 顯 示 裝 置 亦 成 平 行 則 如具有 可保持 最 寬 廣 > 平 行 轉 動 檢 測 面 之 角 速 度 感 知 器 時，則 最好將 含 於 其 內 部 之 動 作 感 知 器 4 和 該 顯 示 裝 置 5以平 行設置 之 〇 第 3 圖 爲 本 發 明 第 —^ 實 施 例中 5 動 作 感 知器一 代表例 之 內 部 構 造 平 面 圖 〇 該 感 知 器 之 構 造 均 可滿足 上述有 關 形 狀 配 置 及 檢 測 方 向 等 之 要 求 條 件 。容器 10係 種 薄 的 箱 形 氣 密 構 造 〇 圖 示 8- 中 y 爲 淸 楚 計，乃 將其頂 516949 五、發明說明（7) 部取除。在容器底部，穿通設以多數之密閉（hermetic)端 子梢1 1，該等端子梢則分別與動作感知器振動體1 2上 之檢測電極膜群（圖中未示）之固定線（mounting wire)相 連接。因動作感知器振動體1 2係由一片平板形壓電材 料以光微影術（photolithography)形成，故加速度感知器 部1 6與角速度感知器部1 7兩者係一體化者。.動作感知 器振動體1 2係分別接觸於基部1 3之固定部1 4，且其裏 面達於容器1〇側台座（圖中未示）之小面積固定部15上。 角速度感知器部1 7，係作成所謂的三腳音叉型之形狀 ，分別由L形之一第一外腳1 8，一第二外腳1 9，一中 腳20及音叉基部21，支點22等所構成。外腳18，19 與一般之二腳交叉相同，分別在對稱軸上以懸臂樑方式 遂行其對稱之振動。依來自含有角速度測定電路（圖中未 示）之振盪電路所生之振動電流，即產生一定振幅之激振 。中腳20則無激振，爲了檢測撓度（flexibility)，在中 腳之四面，分別裝設以檢測電極（圖中未示）。而在各腳 之前端，形成有金屬厚度電鍍層之附加質量23、24、25 ，期使其振動較諸固定振動數爲低但可互等者。尙且， 中腳之固定振動數與兩外腳之固定振動數保有適當之差 異。 動作感知器振動體1 2，係以圖示之方向，亦即，依平 行於垂直紙面之Z軸之轉動軸爲軸徑，以角速度ωζ回 轉，而在兩外側之振動腳1 8，1 9上，作用以和角速度 成比例之科氏（carioli s')作用力。該方向爲腳之縱長方向 516949 五、發明說明（8) ，如果瞬間於外腳1 8之腳前端施以作用力’則朝向外 腳1 9之基部即產生作用力。而力之方向係與腳之振動 同步，作周期性逆轉之正弦變化。該二力係平行且相分 離，再者，對外腳軸之附加質量之偏心方向，亦構成逆 向之偶力。搖動該音叉基部2 1，即惹起該支點22之轉 動而造成微小之轉動振動。藉上述之科氏力即造成力矩 (m 〇 m e n t)，感知音叉基部2 1振動之中腳2 0，乃依比例 於該科氏力之振幅產生振動。在中腳20上所設之檢測 電極中所抽出之振動電壓，係角速度ωζ之檢測信號’ 將其變換爲顯示後，即在顯示裝置5上作顯示。 動作感知器振動體1 2之加速度感知器1 6，係由二支 其端部支持於基部且係作平行振動之棒狀振動體27、28 及附加質量3 0所構成，而該附加質量3 0則由寬廣面積 素材板之一部份質量及所施加具厚度之電鍍質量所形成 。附加質量3 0另藉一對空白部而形成二只支持彈簧3 1 ，32，該等彈簧則與固定部1 5 —體形成，用以支持附 加質量30，可允許在圖示X方向之微小變位。固定部 1 5上之附加質量3 0，在Υ，Ζ方向不怎麼會變位，而在 X方向則爲有或多或少變位之支持固定。端部分別均爲 固定之棒狀振動體27、28，對於動作感知器振動體1 2 之對稱軸係作成對稱之弓形而處於振動形態，乃藉振盪 電路而激振。 該振盪頻率數通常爲一定，而在附加質量30上作用 以圖示X方向之加速度Gx時，則因附加質量3 0上承受 -10- 516949 五、發明說明（9) 了比例於該加速度大小之力，即令棒狀振動體2 7、棒狀 振動體28以縱長方向壓縮或拉伸，藉上述該力之大小 及方向，可使振盪頻率數作大小之變化。將變化之振盪 頻率數與一設定之基準頻率數作比較，將該變化之振盪 頻率數之方向暨數量，藉振動體27、28上之檢測電極 膜予以檢測，即可求得X軸方向之加速度Gx。因爲特 別設有該基準頻率數，故可利用角速度感知器用振動體 之外腳1 8、1 9的振盪頻率。 就所計測加速度Gx及角速度ωζ之輸出分別予以處理 ，用以作爲運動之識別及消耗能量之計算，最後計算之 結果資訊，乃在使用者手腕所佩帶的顯示裝置5上直接 顯示供閱讀。又者，將演算前，演算中或演算後之數據 加以固定，可用無線方式轉送至電腦內；以及將一天份 之數據集中，以有線轉送，可在固定裝置上演算，而將 最終資訊予以視覺化以及予以記錄，後者方式應屬較佳 。而爲了獲得由加速度Gx及角速度ωζ成爲所須資訊， 本發明係設有演算器（algorithm)者。以下，就本發明之 實施例以流程圖槪述之。 將加速度Gx、角速度ω z之測定値設定爲1〇〜100Hz ，惟使用2 0或5 0 Η z作爲取樣之數據。又，以加速度 Gx、角速度ω ζ之大小作爲表示量，乃使用取樣後數據 之所定個數之絕對値之和，或平方和（自次二次方和）。 (1)身體行動之識別：倘所見者係周期性之加速度G X、 角速度ω ζ之取樣數據範圍，可識別爲步行或行走。而 -11- 516949 五、發明說明（1〇) 與上述之周期性數據作比較，即可判斷是否爲其他之運 動，詳言之，亦即可顯著區別步行及行走時加速度G X 差別。而該種行動，依所顯示之加速度Gx及角速度大 小量，即可區分係何種程度之強度。又，步行、行走之 判定，由數據之周期性予以計步亦可達成之。 (2)短時間之消耗能量：依前此廣泛之硏究，以20〜29 歲之男性作爲基準，在各種行動形態，以單位體重（kg) 之消耗能量作爲「行動別係數」列示於表1 (依日本體育 協會運動科學委員會）。而不同年齡、不同性別之被實驗 者，則如表2所列示之補正係數。藉此，含基礎代謝之 消耗能量，一旦決定所進行之行動種類，即可計算其消 耗能量。 -12- 516949 五、發明說明（11 ) 表1 行動別係數（單位：kcal/kg/分） 座位行i 訪 站位行震 步行 用餐 0.0269 散步 0.0464 6 0 m/m i η 0.0534 辦公 0.0304 步行•普通 0.057 7 0 m/m i n 0.0623 開車 0.0287 上樓梯 0.1349 8 0 m/m i n 0.0747 休息· §炎s舌 0.0233 下樓梯 0.065 8 9 0 m/m i n 0.0906 裁縫 0.0287 炊事 0.0481 1 00 m/min 0.1083 趣味•娛樂 0.0287 使用掃除機 0.0499 教養 0.0233 使用洗衣機 0.041 燙衣服 0.0464 曬衣服 0.0587 運動種類 自行車 慢跑 練習桌球 0.149 普通 0.0658 輕度 0.1384 韻律操 0. 1472 平地 1 0 k m / h r 0.08 強烈 0.1561 輕度體操 0.0552 登板 1 0 k m / h r 0.1472 強烈體操 0.0906 下板 0.0269 表2年齢·性別不同之補正係數 年齢 男 女 年齡 男 女 10 1.542 1.471 20 〜29 1 0.971 11 1.454 1.371 30 〜39 0.954 0.917 12 1.375 1.288 40 〜49 0.925 0.879 13 1.288 1.213 50 〜59 0.917 0.863 14 1.217 1.142 6 0 〜6 4 0.908 0.858 15 1.158 1.079 6 5 〜6 9 0.90 0.863 16 1.125 1.038 70 〜74 0.896 0.863 17 1.096 1.008 75 〜79 0.875 0.871 1 8 1.071 1.004 8 0〜 0.867 0.867 19 1.05 0.999 -13- 516949 五、發明說明（12) (3)長時間之消費能量：倘依時間之變化，將短時間之 消耗能量予以積分最佳。或是，使動作感知器不像常時 一樣，而係作間歇性動作，由動作中之數據所識別之行 動種類及強度，例如數分〜1 0數分間歇動作間隔期中持 續之資訊予以計算之，進而積算消耗能量。 第4a圖爲本發明動作測定裝置第一實施例測定動作 之流程圖，第4b、4c圖爲將其中之能量加以計算部分 之動作流程圖。 在第4a圖中，步驟41係將使用者之年齢、性別、體 重及依動作目的之步幅等數據予以輸入。步驟42中， 係將電源接通，則動作感知器電路即開始動作，步驟43 中，G X及ω z係以所定之時測（t i m i n g)作多數測定。步 驟44中，係將ωζ取樣爲例如20Hz，在4Hz以下之頻 率中，以0.1 Hz作雜散”傅里葉變換（Fourier transformation)”而進行頻率數分析。數據爲每二秒更新 一次。步行之頻率數約在0.5〜1.8 Hz之範圍。又，在步 驟45中，係計算期間中Gx數據之平均値a與峯値b兩 者之比値。 步驟46係進行周期性之判定。當b/a<7時作爲非周期 性，即移行於第4b圖之分岐A點，進行非周期性之能 量計算。周期性明瞭時，即b/ag 7之狀況時，在47之 步驟，即進行步行或行走之識別。而在步驟48，係將 ωζ之峯値頻率數之2倍χ2秒作爲2秒間之步數而予計 數。又，因判斷境界所用之b/a = 7之値係選擇作爲實驗 -14- 516949 五、發明說明（13) 用，此種方式，對使用數據絕對値之和的狀況，可獲得 最適當之判斷値。步驟49係顯示步數，並記憶保存最 大24小時份及數日分之變化値。接著，移行至步行能 量計算流程之開始點B。 在第4b圖中，步驟5 1係判斷步行或行走以外之行動 。而步驟52中，取樣頻率例如爲20Hz，而使用其二秒 間數據之平方和（或絕對値之和），以下列之數式，將非 周期性行動加以分類，以決定如圖示之行動係數。亦即 ，如0乂<2係辦公（(^31：¥/(^1〇，2<0父<13爲輕作業， 6<Gx<16爲輕度運動，16<Gx則爲激烈運動。就所分類 之各種運動而定出其適用之行動係數。又，表中所使用 Gx及ωζ之數値大小，並非力學之單位者。 步驟5 3中，係以次式計算消耗能量。 消費能量（kcal) =行動別係數[kcal/kg/min]x體重[kg]x 時間[分]X補正係數 在步驟54中，係顯示消耗能量値並保存之，如有需 要，可將數據以無線或有線方式轉送至外部電腦。而消 耗能量値，例如以每1 5分鐘或以每1天顯示一次較佳 。數據處理終了後，即自終點c返回第4a圖之步驟44' ，作次一運動之解析。 行走、步行之狀況，可在第4 c圖中之步驟5 5作更進 一步之分類，以決定各種行動係數。亦即，使用Gx、 ωζ之平方和（或絕對値之和），倘Gx<8且ωζ<2·8時，屬 步行 1 ; 2·8<ωζ<5時，屬步行 2 ; 5<ωζ<7.2時，屬步 -15- 516949 五、發明說明（14) 行3; 7.2<ωζ時屬步行4。而8<Gx<16時，屬行走1， 1 6<Gx時，屬行走2。於步驟56中，使用行動係數以既 述之式子計算其消耗能量。D點出口之連接流程，係送 於第4b圖之步驟54，可將所送之數據作顯示並保存之。 以下’即把使用本發明演算器之實驗結果，以第5〜 1 3圖示出，以驗證本發明之實用性。 第5圖係表示被實驗者P經判斷爲具有周期性，故示 以運動之G X及ω z之絕對値之和之關係曲線圖。而第6 圖則表示被實驗者經判斷爲非周期性，亦示以其運動之 Gx及ωζ之絕對値之和之關係。由此，可將行走及強烈 運動之強度在Gx中，將步行及其他運動在ωζ中，予以 分類。 第7圖係表示四位被實驗者Ρ、Q、R、S，渠等步行 、行走之速度與ωζ之絕對値之和兩者間之關係曲線圖 。倘步行速度與ωζ成比例，即可推定ωζ爲步行速度（ 強度）。另一方面，推定行走速度ω ζ則較困難，其係因 行走時，手肘會彎曲之故。 第8圖係表示相同之四位被實驗者，渠等行走速度與 Gx之絕對値之和兩者間之關係曲線圖。 第9圖係該等被實驗者約以指定之速度作步行、行走 時，G X、ω ζ絕對値之和之分布圖。彙整相同速度之數 據，以Gx之大小行走，以Gx之位準暨ωζ之大小步行 ，將以上之條件予以作細部分類及表示之。 第1 0圖係被實驗者R採取同樣數據之曲線圖。其中 -16- 516949 五、發明說明（15) ’ ωζ甚小而擠成一塊，無法成功的作成步行速度之分離 。以被實驗者R之行動觀之，其在步行時，有使手掌朝 前方之癖好，故手腕裝置感知器之方向即有變化，乃無 法測定正確之ωζ値，對此，例如可將動作測定裝置佩 帶於手腕較少轉動之位置即可予以修正之，另一方面， 亦可免妨害依Gx所作對行走速度之分類。 第11圖爲將被實驗者P在1日內之運動，每十五分 鐘予以識別結果之曲線圖。由圖示可知，本發明可對使 用者行動解析，實用性極高 第1 2圖對被實驗者P經過1日後，每十五分鐘一次 顯示其消耗能量之變化曲線圖。依圖示可知，依本發明 可充分掌握使用者之能量消耗型式（patterη)或總消耗能 量，極爲實用者。 第1 3圖爲對被實驗者Ρ經過1日後，每十五分鐘一 次顯示其步數變化之曲線圖。依圖示可知，本發明可獲 知使用者之行動型式，再倂同其他之曲線及數據等，即 可作爲診斷及生活改善上之資料。 本發明之實施例中，並非限制僅如所陳，例如，爲使 動作測定裝置之成本減至最低，則可使加速度及角速度 之檢測方向成爲同一軸向，而組入該二軸或三軸之G或 ω感知器；在此狀況下，可獲致增強解析運動之資訊效 果。又，亦可不依測定裝置之姿勢及方向，而係算出加 速度及角速度之絕對性最大値與最小値。如第1 0圖所 示，如被實驗者R之方式般，依使用者之癖好所檢測之 -17- 516949 五、發明說明（16) 方向佩帶本裝置，即可計算來自二方向之角速度成分的 最大値。 再者，如將動作裝置之動作感知器部佩戴位在手腕以 外之上膊、胸、腰、腳等部位時，可單獨由其獲得計測 値；或與佩帶在手腕上之計測値有所關連，亦可獲致高 度之運動解析。例如，將角速度感知器部佩戴於腳部， 即可容易解析自行車之連動狀況。 又者，除了配帶於手腕上，可保持全部機能者之外， 亦可作成其他方式之構成，例如用以作爲（競走中）定步 調者（pacemaker)專用之裝置而言，就其佩帶於手腕上之 部分，可將感知器儘量限制僅爲必要者即可，而將演算 器等以外之部分，分割設置於皮帶等佩戴裝置及行動電 話等上，並於其上顯示解析結果，而其上所得之數據， 則可予以轉送至主電腦（host computer)，上述方式之構 造，對於競走中之定步調人（pacemaker)之使用，誠有莫 大肋益。 進者，除了上述之演算機能外，亦可擁有特殊狀況之 檢測機能，而有助於使用者之安全。例如，在所定時間 無法檢測加速度及角速度之狀況，以及非通常考慮之緩 慢頻度動作狀況等，即或使用者已不省人事等特殊狀況 。爲此，使用者旋轉時，動作感知器可同時產生例如衝 擊波等之異常波形輸出。另者，當使用者需緊急求救時 ，可激烈的敲打本裝置而產生異乎尋常之振動，因而送 出求救信號。對此，則須先使該種特有動作之信號型 -18- 516949 五、發明說明（17) 式（signal pattern)在運動測定裝置上可予檢測，並以發 音及無線方式將緊急信號發信出去。如係以發音方式送 信時，則可使用機器附屬之喇叭，而如係使用無線方式 送信時，則直接以電波對外部發信，例如，經由行動電 話等無線電器材發出求救信號，而在第4a〜4c圖中，硬 插入於通常之處理次序（route)中，將之優先處理。 第1 4圖爲本發明第二實施例動作測定裝置平面圖， 第1 5圖爲其中央剖面圖。本實施例係以本發明爲主， 將使用者之意思傳達予第三者所適用之裝置者。 動作測定裝置5 8之外殻60上，設有顯示窗6 1，操作 開關62。而在外殻內，則設有動作感知器63，液晶顯 示裝置64，搭載顯示驅動電路及控制用電路之ic等。 更設有電源電池6 6 ’含有送受信用IC之通信模組6 7 ，搭載通信模組之1C及天線組件之通信基板68等。 外殼60係以腕帶70佩帶於手腕，姿勢或手勢動作時 ，將產生信號，在顯示6 1上，可將對應該等信號之資 訊顯示出，且以無線方式對外部送信。動作感知器6 3 係一種薄式箱形，與顯示裝置64及電路基板6 5成平行 配置。 又，第1 4圖中係取X、γ、Z之座標系統。且將加速 度大小設爲G，將角速度大小設爲①，在軸向之成分則 以Gx、ωζ等表示之。 第1 6圖爲本第二實施例所用動作感知器63內部本體 部分平面圖。第1 7圖則爲剖面圖。該感知器之構成與 -19- 516949 五、發明說明（18) 第一實施例者略同，惟仍予說明之。感知器振動體7 1， 係自水晶Z板等壓電材料板材中切出，而角速度檢測部 (所謂的振動壓電圖儀Xeroscope)及加速度檢測部兩者則 予一體化作成，並封入於一圖中未示之氣密性容器中。 而角速度檢測部係一種三腳音叉，由兩支可激振之外腳 72、73，不驅動之中腳74，及連接該等腳之音叉基部 75等所構成。三腳音叉具有一適當之靜電感知器 (xerosensor)，可檢測以垂直於板面之Z軸爲軸心轉動之 角速度ω z，藉該轉動，外腳72、73乃在Y軸方向產生 逆向科氏（cariolis’）力之偶力，使中腳74振動。對中腳 之檢測電極所得之振動電壓同期予以檢波，藉此，即可 得科氏力、與角速度ω z成比例之類比輸出等。 本感知器7 1之加速度檢測部，係由：形成在三腳音 叉周圍，插接於一對孔洞76、77之二支1組之棒狀振 動體共有二組78Α、78Β、79Α、79Β ;及結合於該等振 動體之附加質量80等所構成。各組振動體係以圖示之 振動姿態8 1作對稱式開閉激振。藉手腕、作用於直角Υ 方向之加速度Gx、及附加質量80本身之質量等直下壓 電材料之質量，於所構成之負荷質量所產生之慣性力， 可付與各振動體張力或壓縮力，因爲使固有振動數發生 了變化，將其變化量以任意之方法作直接或間接之計測 、即可得知加速度Gx。又，棒狀振動體亦如第一實施例 之方式，係在感知器振動體7 1之兩側各設一支，俾產 生對稱性之激振。 -20- 516949 五、發明說明（19) 感知器振動體71之基部83下面，係接著於固著在容 器底部之台座84之上面。附加質量80在γ方向極易動 作，惟在X及Z方向則甚難動作。介設一對支持彈簧 8 5之小面積固定部8 6，則接著於固著在容器底部之台 座8 7的上面。 第1 8圖，第1 9圖爲第二實施例通聯系統之方塊圖 (communication system block)。此一系統由第 14 圖所不 之動作測定裝置5 8及受信者所持之信號受信裝置90所 構成。 動作感知器63內之感知器振動體7 1 ’具有加速度感 知器部9 1及角速度感知器部92。藉該等感知器部與檢 測電路93、94之作用，即可輸出一系列之加速度信號 、角速度信號等。 動作測定裝置5 8之使用者，例如殘障人員等，按壓 操作開關62時，即令起動電路1 03動作，而殘障者身 體振動時，由感知器部91，92，檢測電路93、94所檢 測之加速度、角速度信號，藉記憶裝置96、97，在所定 時間將信號波形記憶之。特徵抽出電路98、99係將所 記憶信號波形之特徵及組合狀態等予以檢查。訊息判定 電路1 00，係就所定各信號之基本型式（patern)作比較， 而進行識別使用者究係何種信號型式，依其結果，將信 號輸出。電路98、99、100係動作分析裝置（電路）之核 心部。該信號係由顯示用信號及送眞用信號構成，前者 輸入裝置後，即變換成文字、記號或聲音之顯示，使用 -21 - 516949 五、發明說明（2〇) 者以確認裝置1 04確認後，即可藉送信裝置1 〇2將後者 往外部送信。 訊息確認裝置104，係爲防止無意圖或錯誤判定等信 號之送信用。在使用者操作確認確爲需求意圖之信號前 ，傳送裝置1 02仍是保持禁止動作之狀態。 另一受信裝置90，具有可對動作測定裝置5 8所發信 之信號受信之受信裝置1 〇6，該訊息資訊係在信號顯示 裝置1 07上顯示。惟如受信者未持受信裝置時，通往受 信者行動電話之通信裝置1 08，通往受信者個人電腦之 通信裝置1 09均可同時啓動，分別把訊息送出。又者， 倘受受信者藉回信裝置1 1 〇作回信操作時，其回信信號 係送信於測定裝置5 8之受信裝置1 1 1中。 第20圖爲本發明動作測定裝置所用動作感知器另一 例平面圖。本例中，因係把可同時計測複數方向之角速 度及加速度、但檢測方向相異之二枚感知振動體，設置 成在共同之箱型容器115內成可相互接觸，但在高度成 錯開之方式，故下部感知器振動體1 1 6L及上部感知器 振動體116U兩者乃成直交（正交）。 各感知器振動體，係由二腳音叉118L、118U及其二 側各一個之棒狀振動體120L、120U所構成。二腳音叉 即爲角速度感知器部，不同於前例之三腳音叉者，係藉 平行於該軸方向之轉動軸轉動時所生之科氏力，而檢測 各腳之板面上垂直方向的振動，繼而得知角速度。 又，棒狀振動體120L、120U者，即各爲1只之加速度 •22- 516949 五、發明說明（21) 檢測部，在無激振時，藉其靜態之撓度（flexibility)作計 測而計測GL。感知器振動體1 1 6L則係，在該附加質量 之板面內，以該棒狀振動體之平行彈簧的撓度，計測垂 直於音叉軸之變位因而計測GL ;而感知器振動體1 1 6U 係，以垂直於該棒狀振動體板面方向之撓度計測而計測 GL。單獨使用第20圖之感知器時，係以GL、GU、coL 、coU等一定之朝向方式，收容在外殼60內之容器115 中。且亦可如第1 6圖所示之方式，倘在感知器振動體 上追加積層GL、GU、coL、coU時，即成爲Gx、Gz、coy 、ωχ ;而檢測運動總量自由度之感知器，則收容在緊湊 (compact)之容器內。 例如，可將第1 6，第20圖之兩感知器倂用’即可作 全方向之動作檢測，如是，即可容易的直接檢測，且可 使基本性動作與檢測方向相同。諸如： (1) Ωχ:使下腕（下膊）於手腕轉動時之扭轉動作。 (2) Ωγ使下腕在手背垂直方向姿勢時之招手動作。 (3 )Ωζ:使下腕在手背平行方向姿勢時之否定動作。 94 )Gx:使下腕在該方向作前後突伸之動作。 (5 )Gy:使下腕在手背平行方向所動之手刀動作。 (6)Gz:使下腕在手臂平行方向所動之拍手動作。 第2 1圖爲本發明第三實施例槪圖。外殻1 2 5上裝設 有腕帶1 2 6，及顯示部1 2 7等。又，圖示右側處，係以 座標軸表示外殼1 2 5之方位。 第22a圖爲第三實施例所用三軸加速度感知器之具體

-23- 516949 五、發明說明（22) 實施例。第22b圖爲其剖面圖。在本實施例中，圖X、 Y、Z三軸加速度感知器係以燐青銅塊材料加工製成， 故具有金屬圓板部1 3 1，中心軸1 3 2及固定於圓板部上 之壓電板133等。而中心軸132處，則壓入有環狀之負 荷質量134。 壓電板1 3 3係由在板厚方向分極之鈦酸銷酸鉛等電壓 性磁器材料所形成，而在其上面蒸著以由八片軸劃分成 對稱配置之扇形X電極膜1 3 5、1 3 6，Y電極膜1 3 7、 138;及面積約爲上述電極膜一半之Z電極膜140、141 、142、143。金屬圓板部131，係兼作壓電板133之共 同電極。各電極膜135〜143及金屬圓板部131，則分別 連接於加速度檢測電路。 第23a、23b圖係表示依加速度所成變形狀態之略圖 。圖示之方向與第22圖之剖面圖相同。加速度Gx作用 時，如第23a圖所示，在負荷質量134之重心上，即產 生逆向之慣性力Fx，負荷質量1 3 4乃往Fx方向變位， 金屬圓板部1 3 1則變形成波形。在貼附於金屬圓板部 132上側之壓電板133中，於X電極膜135上覆設壓電 材料之部位，係往凸側凸伸，而在X電極膜1 3 6上覆設 壓電材料之部位，則係成凹型方式之內縮，則在各電極 上，即產生與撓度成比例之逆極性電壓；又，因有慣性 力Fx，故Y電極膜1 3 7、1 3 8上覆設之部位，亦作等量 之凹凸變形，故不產生電壓。因在板面之平行方向亦作 用有加速度Gy，故在垂直方向亦產生同樣現象，在γ -24- 516949 五、發明說明（23) 電極膜1 3 7、1 3 8亦分別產生逆方向之電壓。 又，加速度Gz作用時，如第23b圖所示，在負荷質 量1 3 4之重心處產生有慣性力Fz，金屬圓板部1 3 1乃由 上方成凹型變形。此種狀況，因爲壓電板1 3 3之全部部 位均係等量內縮，故在Z電極膜140〜143即產生同極 及等量之電壓。由上述之作用，將X電極膜135、136 及Y電極膜1 3 7、1 3 8之輸出分別連接於二個差動放大 器之輸入部，將Z電極膜1 40〜1 43彙總連接於放大器 之輸入部，藉對該等輸出之變化予以計測，即可得知加 速度在各方向成分之大小。依此，則本例之加速度感知 器構造甚爲簡單，而可計測三軸之加速度。 第24a圖爲依上述所得在各軸方向之加速度Gx、Gy 、Gz波形圖一例。步行運動中，手腕姿勢之狀況，橫軸 作爲檢測時間，而縱軸作爲檢測電壓之用。加速度數據 係例如在50Hz時取樣，而作數位數據並以所定時間記 憶。又，第24b圖係，把各加速度數據作二次積分所得 後’將每時每刻之感知器之位置資訊，在三次元座標上 再合成後所推定之軌跡斜視圖，手腕係沿著體側，主要 在Y方向動作之狀態（如步行等）。1 45爲一次計測之起 始點，146則爲終點。 動作分析電路裝置係算出位置向量大小，藉此遂行識 別其動作之種類及強度。第25圖爲位置向量之大小及 方向斜視圖。V係將加速度作二次積分後之結果所得， 座標原點之設定係；於某時點之位置向量中，其向量之

-25- 516949 五、發明說明（24) 始點爲積分時間內（數秒到數分間）全位置向量之平均位 置者，即以此作爲座標始點。位置向量V之前端，係表 示瞬間中，感知器變位之大小及變位之方位。變位之方 位，則以自位置向量V之X-Z面的傾角Θ，與朝位置向 量V之X-Z面投影所成之角¢)，等兩者表示之。雖Θ，0 儘量不傾向位置向量V，但仍將其定在- 90°<θ^90°、 •18〇°<0$+18〇°之範圍。 將多數加速度數據作數値積分，即可得在所定期間內 多數之位置向量，據此，以運動感知模組即可識別使用 者之運動。首先，多數位置向量大小之平均値，係與手 腕反復運動之振幅相關，以運動之強度表示，同時，以 該値之程度，可用以作爲識別各種不同之運動。又，多 數位置向量之平均方向（方位角Θ，幻，依相當程度之運 動種類，可視之爲固有者。例如，手肘伸展時，或縮曲 時，倘比較兩者狀況腕部之姿態，該感知器之運動方向 係有變化，故位置向量之方向自亦不同。 第26圖爲依本發明就已識別之各種運動所作成之梯 級頻率分佈圖（histogram)，係在作一種運動期間，將其 位置向量平均値大小、平均之方位角Θ及4等予以曲線 化者。在基準面上，使方位角之Θ軸及Θ軸成正交，而 位置向量之平均大小則以曲線之高度表示。選4 0歲之 男性作被實驗者，將內藏有加速度感知器之運動感知模 組套於其左手腕，被實驗者穿著運動鞋。取樣頻率爲 5 0Hz，A/D變換精度爲1 〇比特（bit)。 -26- 516949 五、發明說明（25) 實驗之運動共有九種，其中，有全身之運動，亦有僅 腕部之動作等。151爲步行（walking)，152爲跑步 (running)，153 爲慢跑（jogging)，154 爲拍手，155 則爲 手擺動之姿態，而156爲緩慢步行，157爲普通步行， 1 5 8爲快速步行，另1 5 9爲兩手插入口袋之狀態。 在步行時，倘速度增快，手腕之擺動即較大，平均之 Θ較直立，而在Y方向之成分即增加。走路、跑步、慢 跑等，與一般之步行比較之下，因肘部彎曲所致X軸方 向之成分亦增加。走路時，手腕之擺動係潛意識行爲， 故比跑步及慢跑均小。又，拍手時，因爲在加速度資訊 中含有較多脈衝性，高調波成分，故如以一般所施行自 加速度資訊中抽出直接運動型式之手法，因其不均勻度 變大，乃使得識別精度低落；即或使用加速度波形枏互 關係之手法亦然。惟本發明係使用二次積分之方法，故 可大幅提高識別精度。 由第26圖可知，各種運動均保持固有之強度及方向 性，不論係作何種運動，由加速度所計算之運動軌跡強 度、方向型式等特徵，均可作明瞭之區別，且顯而易見 ，因之，至少就個人而言，比較前此所記憶之數據，倘 再作同種類中之另一種運動時，即可充、分的對運動之種 類予以識別。又者，依本發明之手法，因通聯極其便利 ，故對補助工具之應用發展可能性極大。 其次，採用位置向量數據之平均方法，並非限定一般 所使用之相加限定方式。故不僅只侷限使各種運動之識

-27- 516949 五、發明說明（26) 別精度提高之目的，其他諸如相乘平均、伴有重量之加 重平均、調和平均；或中央値之採用、異常値排除後之 處理、以及使其他數據變換爲函數而作平均操作等等一 般化之方法均可加以應用之。 第27〜30圖爲本發明手錶型機器第四實施例測定裝 置。第27圖爲平面圖，第28圖爲右側面圖，第29圖 爲由6點鐘方向所見之下面圖。第30圖爲剖面圖。 本測定裝置具有外殼1 60及裏蓋1 6 1，該外殼自側面 觀之，約以1 20度彎曲，使內藏有體積較大之各項組件 之外殻，佩戴於手腕時，可成爲比較薄型，又者，亦可 使其密接於手腕，擁有較佳之裝著感，使用者乃較無負 擔之感受。腕帶1 62亦爲一種軟性材質，以安裝插梢 163和外殼160結合之。 在外殻160之正面，設有顯示窗164，係以數字顯示 時間及數據，而在傾斜之下面表面，則設有操作開關板 165，操作開關板165上，設有四只開關166，可供使用 者例如步數、卡路里（能量）、體重等數據之輸入，以及 將數據輸出至外部機器等操作之用。該等開關1 66之位 置係朝向使用者之內側，亦即非在易受他人隨意按壓之 外側。該外殼1 60之右側面處，並沒有6支接觸梢1 67 ，以供送受信及連接外部電源作充電等之用。 主平面（L型外殻160較寬廣平行之該面）內部，由外 殻上面側向裏面側之方向，分別配置有L C D板1 6 8，加 速度感知器170、加速度感知器板173及電池174等。 -28- 516949 五、發明說明（27) 副平面（L型外殻160較狹窄平行之該面）內部，自LCD 板1 6 8延伸之方向，分別設有撓性基板、實裝於基板上 之LCD驅動器IC171，CPU172(此係含動作分析電路裝 置之一部分或全部）、實裝該等驅動器之CPU基板175 、於上面具有開關166之開關型式（switch pattern)之開 關基板176及角速度感知器部177等。 加速度感知器部1 7 0 ’係以單軸型，將手錶型機器之 3〜9點方向，亦即，約在手腕-肘部方向，之加速度成 分予以檢測。 長箱型之角速度感知器部1 7 1，因係將其縱長方向轉 動軸之迴轉角速度予以檢測之單軸型，故如圖所示，其 縱長方向約與主平面成垂直者。感知器177不完全垂直 ，而係成約1 0度傾斜，其理由係考量少數使用者在步 行時，其手腕並非和行進方向相平行之姿勢，而係朝外 側打開之姿勢者，針對此種少數使用人員，其檢測轉動 軸實質上係近乎身體之左右軸者。 外殻1 60係以透明之樹脂材料作成。而外殼之裏面側 ，除顯示窗1 64外，施以內部塗裝1 78。塗料則選用銀 金屬系或珍珠白系之光反射性材質爲佳，內部組件則隱 慝於外殻內，無礙外部之美觀。而該內部塗裝1 78中有 —部分爲非塗裝部1 80，其上則配置以複數只LED燈 181。當LED1 81發光時，其光線係由非塗裝部180射入 外殻160之內部，則透光性外殼160整個周圍全面發光 ，成爲一個導光體，故在黑暗處所，此種手錶型機器亦 -29- 516949 五、發明說明（28) 可發亮者。 第3 1圖爲外部機器（例如手提電腦等）之機能動作流程 圖，其機能則依主選單（Main menu)操作全部或一部分動 作分析裝置之機能，而可選擇作步數集計處理、消耗能 量、體重集計處理、運動型式集計處理、使用者資訊登 錄、編集處理及讀入處理等任何一種之處理，之後，即 遂行所選擇處理之機能。再者，以主選單之操作，亦可 在任何一種之處理後移至另一種處理；俟所需之處理全 部機能完成後，即予終止之。 第32圖爲外部機器側之目標設定畫面。 外部機器之顯不畫面’係由顯不領域B，顯示領域C 所構成。上部之顯示領域A上，配列有7個按鈕，用以 將以主選單選擇作各種處理或將畫面印刷。左方之顯示 領域B則，係供特定使用者所用，且係屬遂行各種以曰 、目明示及記錄之集計處理領域。顯示領域C則爲遂行 各種集計’處理後之結果及顯示設定其他條件畫面之領域 者。顯示領域C可顯示確認年、月、日或可設定之計數 器（counter)及操作按鈕所設定之目標値設定等目標値數 據。 第3 3圖爲外部機器之步數集計處理畫面。顯示領域 C上顯不有：以一個月內每日之步數變化作爲目標値並 作成曲線；以及以一個月內之合計步數作爲目標値並作 成圖形等資訊；亦顯示倘換算所步行距離，相當之下， 可到達哪個城市之資訊；及用以操作比較達成値與目標 -30- 516949 五、發明說明（29) 値，將評價結果示出以激勵使用者之操作按鈕等畫面。 第3 4圖係步行集計處理中，爲了使到達距離以具體 地各具體表現之設定輸入畫面一例。 以下即就選擇各處理後所進行之機能動作說明之。又 ’外部機器已自手錶型機器讀入了過去之數據，並已貯 存於硬碟，保存了主題檔案（text file)。 主選單（main manu): (1) 將使用者檔案（file)由主題檔案讀入，顯示前回終 了時之使用者。 (2) 選擇「1日」、或「1個月」，並在月曆表上選擇 操作時之日，月（日期）；將以上所選擇之數據預先由主 題檔案讀入。 (3) 在PC上，指定顯示使用者之數據檔案（data file)之 年月曰。 (4) 利用「記憶（memo)」記錄日記及特定事項等。 (5) 按壓「使用者登錄•編集」按鈕時，係作使用者之 登錄•編集處理。 (6) 按壓「步數」按鈕時，係作步數之集計處理。 (7) 按壓「消耗能量·體重」按鈕時，係作消耗能量· 體重集計之處理。 (8) 按壓「運動型式」按鈕時，係作運動型式之集計處 理〇 (9) 按壓「數據讀入」按鈕時，係作自手錶型機器之數 據讀入處理。 -31 - 516949 五、發明說明（3〇) (1 0)按壓「印刷」按鈕時，係印刷輸出結果（畫面圖像）。 (11)按壓「終了」按鈕時，係使用（Application)終止。 步數集計處理： (1) 選擇集S十時間（1日或1個月） (2) 期間爲1日之狀況 (A) 如係選擇日期（年月日）之狀況，係進行以下之處理： (A1)讀入對象日期之主題檔案 (A2)由步數之數據，以曲線圖顯示每十五分鐘之步數。 (A3)以曲線圖顯示一日之合計步數，距離之實績性。 (A4)自（A3)進行評價，顯示其結果。 (A5)算出並顯示每一小時之節距（pitch) ·分速。 (A6)可顯示，比較以馬拉松選手等爲評價對象之節距 •分速。 (A7)按壓「目標設定」按鈕後，開啓設定畫面。 (A8)按壓「評價對象設定」按鈕後，開啓設定畫面。 (A9)將時間指定之，按壓「擴大」按鈕時，橫軸之範 圍（range)即變化，曲線亦擴大顯示。以一按鈕即返回原 始之全時間顯示。 (A 10)「返回」按鈕係用以關閉步數集計畫面。 (B) 如係按壓「目標設定」按鈕狀況（如第32圖所示畫面）: (B1)啓開輸入畫面。 (B2)在月曆表上設定日期，將目標値輸入。 (B 3)如係「僅爲當日之設定」時，僅登錄所設定之該 曰。 -32- 516949 五、發明說明（31) (B4)如係「在該調之相同設定値」時’設定曰之週係 每一天均爲相同値。 (B 5)按壓「一個月相同値」按鈕時，則自設定日起一 個月內之每一日均爲相同値。 (B6)按壓「關閉」按鈕時，即關閉表格（form) ° (C)按壓「評價對象」按鈕之處理狀況： (C1)開啓輸入畫面。 (C2)操作「往前」，「往後」之按鈕，可閱讀登錄之 數據（選手姓名、記錄時間、距離、步幅、節距、分速等）。 (C3)「重新」按鈕係用以登錄新的數據。(C4) if錄」按鈕係用以登錄重新設定之數據。 (C5) 更」按鈕係用以變更既存之數據。 (C6) 除」按鈕係用以將選擇數據刪除。 f ( | (C7) %雜了」按鈕係用以關閉畫面。 (3)期間*擊淨r 1個月」之狀況（如第33圖所示畫面）： (A)選擇以月爲單位之狀況，係作以下之處理： (A1)將對象月之主題檔案全數讀入。 (A2)自步數數據中，將每一日步數合計以曲線顯示（目 標値、實績値）。 (A3)將一個月之步數•距離合計之實績値及目標値以 曲線顯不。 (A4)自（A3)進行評價，並顯示其結果。 (A5)將算出之距離與自東京到一到達點之距離作比較 ，顯示最近之地名。 -33- 516949 五、發明說明（32) (A6)按「地名設定」按鈕時，開放地名設定畫面。 (A7)按「目標設定」按鈕時，開放目標値設定畫面。 (A8)按「返回」按鈕時，關閉畫面。 (B)按「地名設定」按鈕之狀況： (B1)開放輸入畫面（顯示領域C成爲第34圖之圖示畫 面）。 (B2)「往前」「往後」按鈕係用以閱讀登錄之數據。 (B3)「重新」按鈕係用以登錄新的數據。 (B4)技蒼錄」按鈕係用以登錄重新設定之數據。 (B 5 ) 更」按鈕係用以切換變更既存之數據。 (B 6) 除」按鈕係用以將選擇數據刪除。 (B7)嚷金了」按鈕係用以關閉畫面。 消耗能^盡&體重集計處理： (1) 選擇期間。 (2) 進行以下之處理。 (A)如選擇「1日」之狀況，係進行以下之處理： (Α Γ)讀入對象年月日之主題檔案。 (A2)以曲線顯示每十五分鐘之卡路里數。 (A3)顯示一日之卡路里合計、該日之體重之實績値。 (A4)與目標値作比較評價。 (A5)按「目標値設定」按鈕時，開啓設定畫面。 (A6)指定某一時間，按「擴大」按鈕，即可將橫軸之 範圍變化擴大顯示。以一按鈕可返回原始之全時間顯示。 (A7)按「返回」按鈕時，關閉畫面。 -34- 516949 五、發明說明（33) (B)如選擇「1個」月之狀況時，係進行以下之處理： (B1)讀入對象月之主題檔案。 (B2)以曲線表示以下狀況： •每一日之卡路里與體重之實績 •相同之卡路里之實績値與目標値 •相同之體重之實績値與目標値 (B3)以實績値、目標値顯示一個月之卡路里合計、最 新日之體重。 (B4)與目標値作比較，評價。 (B5)按「目標設定」按鈕時，開啓目標設定畫面。 (B6)按「返回」按鈕時，關閉畫面。 運動型式集計處理： (1) 選擇期間。 (2) 進行以下之處理。 (A)選擇「1日」之狀況時，係進行以下之處理： (A1)讀入對象年月日之主題檔案。 (A2)以棒狀圖·圓形圖顯示每日運動型式之比例。 •棒狀圖係以每十五分鐘作一等分，一天以一條 棒顯示。而另以顏色區分不同種類之運動。 •圓形圖則分成深夜、上午、下午及夜間四等分 。又，如任意指定一小時，則在該一時間可每十五 分鐘中作成一等分，共四等分，以圓形圖表示。 (A3)以圓形圖顯示一日行動型式之合計。係將大分類 之比例以數値顯示。 -35- 516949 五、發明說明（34) (A4)按「返回」按鈕時，關閉畫面。 (B)選擇「1個月」之狀況時，進行以下之處理： (B1)讀入對象月之主題檔案。 (B2)以棒狀圖•圓形圖顯示每一日運動型式之比例。 •棒狀圖係以每日爲一等分切割，亦可顯示型式 別之比例。 •圓形圖：顯示每週之合計、每天之合計。 (B 3)以圓形圖顯示一個月之行動型式。大分類之比例 則以數値顯示。 (B4)按「返回」按鈕時，關閉畫面。 讀入處理： (1) 開放讀入畫面。 (2) 選擇讀入數據之使用者姓名。 (3) 「實行」按鈕係用以進行讀入。 (4) 「終了」按鈕係用以關閉畫面。 印刷處理： 印刷現在顯示之畫面。 使用者登錄•編集處理： (A )開放輸入畫面。 (B) 「往前」「往後」按鈕，係用以閱讀登錄之數據。 (C) 「重新」按鈕係用以登錄新的數據。 (D) 「登錄」按鈕係用以登錄重新設定之數據。 (E) 「變更」按鈕係用以切換變更既存之數據。 (F) 「刪除」按鈕係用以刪除選擇數據。 -36- 516949 五、發明說明（35) (G) F終了」按鈕係用以關閉畫面。 以下，則說明上述實施例以外之變形例。 (1) 將手錶型機器更進一步的內藏以無線送信機，再將 外部機器與該發信機作成可通聯，則可將使用者緊急手 勢信號往遠隔之處所送出，以獲得救助及救獲之目的。 (2) 主平面與副平面之交角有效範圍爲1〇〇〜160度。 (3) 本實施例中，係使用單體加速度感知器及角速度感 知器，倘予以作成一體型之感知器（如本發明前述第一 實施例所使用者）時，可使動作測定裝置作成更小型化 。又，如本實施例倂用不同方向之檢測軸時，更可增加 識別運動型式及手勢信號之功能。 (4) 因在外殼上無法見及所入射之LED燈強光，故在 外殼之光入射部外側表面上，係作成可遮光或可減光之 塗裝，而LED燈則配置於不透明、暗色組件之背後較 佳。 (5) 裏蓋則除了爲二平面交叉之形狀外，亦可作成圓筒 面等之曲面。 (6) 動作測定裝置可進一步搭載脈膊及血壓感知器，可 將所檢測之脈膊、血壓資訊與運動檢測資訊相組合，藉 此，可達成更高度之健康管理。 其次，就本發明第五實施例之手錶型身體運動測定裝 置說明之。本實施例不使用角速度感知器，而使用二軸 加速度感知器，僅利用所檢測之動作之速度數據，而約 與前述第一實施例相同方式作同等之動作分析。二個檢 -37- 516949 五、發明說明（36) 測之加速度數據，係如第1圖，第14圖或第21圖中之 X方向及Y方向之成分，亦即是Gx、Gy者。而Gx則 完全與第4a、4b圖中Gx相同。而Gy則藉由以時.間作 一次積分，乃形成沿體側略成圓弧狀之軌跡，可獲得近 似於手腕運動之切線速度之數據，此數據以ωζ代用之 。此乃係因爲Gy並非嚴格到一定要在手腕動作之軌跡 的切線方向，大約一致即可。又因切線速度係軌跡之半 徑與角速度兩者之積，故Gy與c〇z之間，係保持有依存 於使用者體格之一定常數的關係，故在動作分析上，一 者可用他者代用之。又，如必要時，可援用Gx，以進 行修正之演算。該積分之演算，係以動作分析電路裝置 中之一分派機能遂行之。再者，爲了防止發生因積分所 致之偏移（offset，積分偏差），乃將積分之輸入數據（或 輸出數據）中，將低頻部分以過濾器去除之，或以演算 方式去除之。另者在第三實施例中，在作二次積分操作 時，亦須考量防止其輸出中之位置之演算誤差。 第五實施例使用之加速度感知器，可用如第22圖中 所示者，但因本例中不須Gz，不使用Z電極膜140〜 1 43之連接，亦即，係取除z電極膜者，故取而代之者 ，係使X電極膜1 3 5、1 3 6，Y電極膜1 3 7、1 3 8之面積 增大之。依本實施例之優點係，平常之振動，不須使用 角速度感知器，而僅使用加速度感知器檢知靜態之歪斜 或力即可，故不需爲了使感知器作常時激振之電力，乃使 電源電池之使用壽命大幅延長；或是可將手錶型裝置及 -3 8 - 516949 五、發明說明（37) 其電源做成小型化（因電池可小型）。當然，本實施例非 僅限制僅如所陳之二軸式加速度感知器，亦可使用二個 一軸型加速度感知器（常時不振動型）者。 產業上之利用性 依本發明，係使用精巧型動作感知器，將外殼作成L 形等，如是，即或使用者長時間佩帶本發明之動作測定 裝置，亦少有負擔感。而本發明所提供之動作測定裝置 ，對運動計測、健康管理或姿勢信號之傳達等，均甚易 達成，極具產業上利用價値及實用性者。 符號之說明 1 動作測定裝置 2 外殼 3 腕帶 4 動作感知器 5 顯示裝置 6 模組 7 電源電池 8 操作開關 10 容器 11 插梢 12 動作感知器振動體 13 基部 14 固定部 15 固定部 -39- 516949 五、發明說明（π) 16 加速度感知部 17 角速度感知部 18 第一外腳 19 第二外腳 20 中腳 2 1 音叉基部 22 支點 23 附加質量 24 附加質量 25 附加質量 27 棒狀振動體 28 棒狀振動體 30 附加質量 3 1 支持彈簧 32 支持彈簧 41 階級 42 階級 43 階級 44 階級 45 階級 46 階級 47 階級 48 階級 49 階級 -40- 516949 五、發明說明（39 ) 5 1 階 級 52 階 級 53 階 級 54 階 級 1 55 階 級 56 階 級 58 動 作 測 定 裝 置 60 外 殼 61 顯 示 窗 62 操 作 開 關 63 動 作 感 知 器 64 液 晶 顯 示 裝 置 65 電 路 基 板 66 電 源 電 池 67 通 信 模 組 68 通 信 基 板 70 腕 帶 71 感 知 器 振 動 體 72 外 腳 73 外 腳 74 中 腳 75 叉 基 部 76 孔 77 孔 -41 516949 五、發明說明（40 ) 78 A 棒 狀 振 動 體 78B 棒 狀 振 動 體 79A 棒 狀 振 動 體 79B 棒 狀 振 動 體 80 附加 質 量 8 1 振 動 姿 態 83 基 部 84 台 座 90 信 號 受 信 裝 置 9 1 加 速 度 感 知 器 部 92 角 速 度 感 知 器 部 93 檢 測 電 路 94 檢 測 電 路 96 波 形 記 憶 裝 置 97 波形 記 憶 裝 置 98 特 徵 抽 出 電 路 99 特 徵 抽 出 電 路 100 訊 息 判 定 電 路 101 顯 示 裝 置 102 送 信 裝 置 104 確 認 裝 置 106 受 信 裝 置 107 顯 示 裝 置 108 通 信 裝 置 -42- 516949 五、發明說明（41) 109 通信裝置 110 通信裝置 111 受信裝置 115 容器 1 1 6U 上部振動體 1 1 6L 下部振動體 1 1 8U 二腳音叉 1 1 8L 二腳音叉 1 20U .棒狀振動體 1 20L 棒狀振動體 125 外殼 126 腕帶 127 顯示部 130 支持體 13 1 金屬圓板部 132 中心軸 133 壓電板 134 負荷質量 135 X電極膜 136 X電極膜 137 Y電極膜 138 Y電極膜 140 Z電極膜 141 z電極膜 -43 - 516949 五、發明說明（42) 142 Z電極膜 143 Z電極膜 145 起始點 146 終點 15 1 走路 152 跑步 153 慢走 154 拍手 155 行走 156 緩慢步行 157 普通步行 158 快速步行 159 兩手插入口袋之步行 160 外殻 162 腕帶 163 插梢 164 顯示窗 165 開關板 166 開關 167 接觸插梢 168 LCD板 170 加速度感知器部 17 1 LCD驅動器 172 LCD驅動器 -44 - 516949 五、發明說明（43) 173 加 速 度 感 知 益 板 174 電 池 175 基 板 176 基 板 177 角 速 度 感 知 器 部 178 內 部 塗 裝 180 非 塗 裝 部 18 1 LED 燈 -45-

Claims (1)

1. 516949 六、申請專利範圍 1. 一種動作檢測裝置，係由： 一容器； 一第一振動部，係支持於該容器內，可依身體至少第 一方向之動作而振動； 一第二振動部，係以第二方向爲中心作振動； 一變換裝置，可將兩振動部之振動，變換爲電氣信號 :及 一顯示裝置，係可顯示該變換後信號之値， 等所構成。 2·如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該第一及 第二振動部均分別係形成於一片彈性板內者。 3 _如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該第一振 動部係以一對棒狀振動體構成，而該第二振動部則係以 音叉構成者。 4. 如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該變換裝 置係以彈性板之電壓材料構成，而該兩振動部上附著有 檢測電極膜者。 5. 如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該容器係 收納於一外殼內，該外殼則係作成可配帶於手腕之構造 者。 6. 如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該第一振 動部係用以檢測加速度，而該第二振動部則係用以檢測 角速度者。 7. 如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該第一方 -46 - 516949 六、申請專利範圍 方向爲垂直方向者。 8. 如申請專利範圍第1項之動作檢測裝置，其中該第二方 向爲垂直面內之方向者。 9. 一種動作檢測裝置，係由： 支持於一支持體上之一壓電板； 配列接著於該壓電板上放射方向之三方向之多數電 極膜； 固定於壓電板中心下側之一負荷質量；及 可顯示該電極膜輸出之一顯示部； 等所構成。 1 〇·如申請專利範圍第3項之動作檢測裝置，其中該音叉係 由一對外腳及該對外腳中間之一中腳所構成者。 1 1 ·如申請專利範圍第3項之動作檢測裝置，其中配置於中 央之該兩振動體，係在音叉之兩側，以音叉之縱長方向 成平行配設者。 12·如申請專利範圍第3項之動作檢測裝置，其中該棒狀振 動體係以基部之固定部固定於該容器，而其前端部則藉 該基部之該固定部而以小面積之固定部固定支持於該 容器者。 1 3 .如申請專利範圍第3項之動作檢測裝置，其中該二片彈 板係成正交者。 1 4·如申請專利範圍第6項之動作檢測裝置，其中該裝置具 有： 一取樣裝置，可將加速度及角速度之測定値依所定之 -47- 516949 六、申請專利範圍 周期取樣； 一分析裝置，可分析角速度之頻率數；及 一檢測裝置，可周期性的檢測加速度及角速度者。 -48 -