專利名稱：身體動作檢測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及檢測身體動作的裝置。
背景技術(shù)：
佩戴在使用者的身體上用傳感器檢測身體的運動并用其數(shù)據(jù)判斷使用者的運動狀況，用于健康管理的目的的發(fā)明的提案已有很多。例如(1)在特開平10-295651號公開的技術(shù)中，使用者在腰部包括裝著加速度計的攜帶終端，將事先輸入的個人數(shù)據(jù)與自動測量的運動量進行電話發(fā)送到外部的中心計算機，作分析與健康診斷，其結(jié)果發(fā)送到攜帶終端，按照使用者的要求進行顯示。
(2)在特開平2000-41953號公開的技術(shù)中，使用者身上佩戴的行動數(shù)據(jù)收集裝置的體動傳感器對檢測的動作進行一次加工，接收該動作的外部個人計算機側(cè)的行動數(shù)據(jù)輸出裝置輸出用個人信息進行二次加工后的數(shù)據(jù)。該裝置在數(shù)據(jù)收集裝置側(cè)不需要個人信息輸入和大量的二次加工信息的存儲，謀求操作性的提高與存儲器容量的削減。
(3)在特開平2000-41952號中，為削減行動信息檢測設備的存儲器容量，用內(nèi)部MPU從傳感器與體動檢測電路的輸出中計算步數(shù)、步行速度、行動種類、運動強度、消耗卡路里等生物信息，將每分鐘的計算結(jié)果加以存儲、顯示或發(fā)送到外部。
上述以往例(1)、(2)、(3)中的裝置并不十分地小型，由佩戴引起使用者不少負擔。
本發(fā)明的目的在于提供小型、輕量且佩戴的負擔感小的裝置。
發(fā)明概述本發(fā)明的動作檢測裝置，包括容器，支持于該容器內(nèi)，靠身體的至少第一方向的動作振動的第一振動部，以第二方向為中心振動的第二振動部，將兩振動部的振動變換為電信號的變換裝置，以及顯示變換后的信號值的顯示部。
第一振動部由一對平行的棒形振動體構(gòu)成，第二振動部由音叉構(gòu)成。
變換裝置由壓電材料構(gòu)成彈性板，具有附著在兩振動部分的檢測電極膜。
容器收容于外殼內(nèi)，外殼可戴于手腕上。
第一振動部為檢測加速度的部分，第二振動部為檢測角速度的部分。
第一方向為垂直方向。
第二方向為垂直面內(nèi)的方向。
本發(fā)明進一步提供的動作檢測裝置，包括支持于支持體上的壓電極，在壓電板上沿三個輻射方向配到連續(xù)的多個電極膜，固定于壓電板的中心下側(cè)的負荷質(zhì)量，以及顯示電極膜的輸出的顯示部。
音叉由一對外腳及其中間的中腳構(gòu)成。
音叉配置在中央，振動體在音叉的兩側(cè)與音叉的長度方向平行地配設。
棒形振動體以基部的固定于容器，前端部以比基部的固定部小的面和只的固定部固定于容器。
附圖簡要說明

圖1表示動作測定裝置的平面圖。
圖2表示圖1的II~II剖視圖。
圖3表示本發(fā)明的第一實施例的動作傳感器的一例的內(nèi)部構(gòu)造平面圖。
圖4a表示本發(fā)明的動作測定裝置的實施例的測定動作的流程圖，圖4b、圖4c表示其中進行能量計算的流程圖。
圖5表示判斷第一被測者存在周期性的動運的加速度Gx與角速度ωz的絕對值之和的關系的曲線。
圖6表示判斷同一被測者進行的非周期性動運的gx與ωz的絕對值的和的關系的曲線。
圖7表示5個被測者的步行、行走的速度與ωz的絕對值之和之間的關系的曲線。
圖8表示5個被測者的步行、行走的速度與Gx的絕對值之和的關系的曲線。
圖9表示對被測者以實質(zhì)上指定的速度步行、行走時的Gx、ωz絕對值之和的分布曲線。
圖10表示對第二被測者采取的同樣數(shù)據(jù)的曲線。
圖11表示每15分鐘地識別第一被測者的一天時間的運動的結(jié)果的曲線。
圖12表示第一被測者的一整天內(nèi)每15分鐘的能量消耗的變動曲線。
圖13表示第一被測者的一整天內(nèi)每15分鐘的步數(shù)變動曲線。
圖14表示本發(fā)明的第二實施例的動作測定裝置的平面圖。
圖15表示圖14的中央剖視圖。
圖16表示本發(fā)明第二實施例中所用的動作傳感器平面圖。
圖17表示圖16的剖視圖。
圖18、圖19表示采用第二實施例的通信系統(tǒng)的方框圖。
圖20表示本發(fā)明的第三實施例的示意圖。
圖21表示本發(fā)明的第三實施例的示意圖。
圖22a表示第三實施例所用的三軸加速度傳感器的具體一例的平面圖，圖22b表示圖22a的剖視圖。
圖23a、圖23b表示由加速度引起的變形狀態(tài)略圖。
圖24a表示上述那樣的獲得的各軸方向的加速度Gx、Gy、Gz的波形的一例，圖24b表示各加速度數(shù)據(jù)經(jīng)二次積分得到的每個時刻的傳感器位置信息在三維坐標上再合成的、經(jīng)推定的軌跡的立體圖。
圖25表示定義位置矢量的大小和方向的立體圖。
圖26表示以根據(jù)本發(fā)明識別的各種運動作為直方圖的圖。
圖27表示本發(fā)明的手表型設備的第四實施例的測定裝置的平面圖。
圖28表示圖27的右側(cè)面圖。
圖29表示從6時方向見到的下面圖。
圖30表示圖27的剖視圖。
圖31表示外部設備的功能動作的流程圖。
圖32表示外部設備側(cè)的目標設定畫面。
圖33表示外部設備側(cè)的步數(shù)設計處理畫面。
圖34表示步行合計處理中用具體地名表示到達距離用的設定輸入畫面。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)下面，對本發(fā)明的動作檢測分析裝置的第一實施例進行說明。圖1為動作測定裝置的平面圖，圖2為圖1的II~II剖視圖。動作測定裝置包括實質(zhì)上為手表型的殼體，利用一對腕帶3可戴于使用者的手腕。殼體中設置動作傳感器4、液晶顯示裝置5、與外部裝置的通信電路模塊6、電源電池、以及操作開關8。動作測定裝置1小型、薄形、不成為佩戴者的負擔。顯示裝置5配置成最寬的表面，易于觀看。動作傳感器與配置成最寬的表面，易于觀看。動作傳感器與顯示裝置與平行地配置。顯示裝置與用薄型的液晶顯示板，動作傳感器4也收納在薄形的外殼中。
動作傳感器4相對于動作測定裝置1的固有方向使成為至少分別測定一個方向的加速度和角速度。圖中示出的加速度Gx的方向相當于佩戴者直立手腕自然下垂于體側(cè)時的身體的上下方向(即鉛垂方向。以此作為X軸)。又，測定的角速度ωz的方向相當于與體測面平行擺動手臂時下臂繞身體的左右軸(Z軸)自然轉(zhuǎn)動方向。
與顯示裝置5平行地配置動作傳感器4的理由如下。設將動作測定裝置如手表那樣佩戴，顯示面在手腕的背側(cè)或手掌側(cè)，在上體直立、肘自頑彎曲伸展或上臂繞肩轉(zhuǎn)動時，固其旋轉(zhuǎn)面與體側(cè)平行，與如手表那樣佩戴在手腕上的測定裝置1的顯示面即顯示裝置5平行，所以如有持有與其最寬面平行的旋轉(zhuǎn)檢測面的角速度傳感器，則將其包含在內(nèi)部的動作傳感器4配置成與顯示裝置5平行較為理想。
圖3表示本發(fā)明第一實施例的動作傳感器的一例的內(nèi)部構(gòu)造平面圖。該動作傳感器的結(jié)構(gòu)全部滿足上述的有關形狀、配置、檢測方向的要求。容器10是薄的箱形且氣密的，但為顯示內(nèi)部構(gòu)造，圖中除去容器的頂部。容器內(nèi)設有貫穿底部的多數(shù)密封端子的引腳11，各引腳與振動體12上的檢測電極膜組(未圖示)的每一個以連接線相連。動作傳感器用光刻技術(shù)從一塊壓電材料平板上刻成，故加速度傳感器16與角速度傳感器17被一體化形成。動作傳感器振動體12通過將基部13的內(nèi)表面的固定部14與小面積的固定部15的內(nèi)表面粘接到容器10的基座(未圖示)上得以支持。
角速度傳感器17做成所謂的三腳音叉形，由各自L字形的第一外腳18、第二外腳19、中腳20以及音叉基部21、支點22構(gòu)成。外腳18、19與通常的二腳音叉同樣地分別用單端支持梁關于對稱軸進行對稱地振動，由角速度測定電路(未圖示)所含的振蕩電路發(fā)出的振動電流以一定振幅激振。中腳20雖不被激振，但為檢測其撓曲在中腳的四面各貼有檢測電極(未圖示)。在各腳的前端部由金屬的厚電鍍層形成各自的附加質(zhì)量23、24、25，為降低固有振動頻率且使其互相相等而設。此外，中腳20的固有振動頻率與兩外腳的固有振動頻率有適當?shù)牟町悺?br> 若動作傳感器振動體12以角速度ωz繞平行于圖示的方向即垂直于低面的Z軸旋轉(zhuǎn)時，則在兩外腳的振動腳18、19上作用有與角速度成比例的科里奧利力。其方向是腳的長度方向，若某一瞬間向腳前端的力作用在外腳18上，則向腳的基部的力作用在外腳19上。力的方向與腳的振動同時并按正弦地變化，周期性地反轉(zhuǎn)。由于兩外腳平行地分開且附加質(zhì)量的偏心方向?qū)ν饽_軸也相反，故兩個力構(gòu)成力偶，搖擺著音叉基部21，引起繞支點22的微小的旋轉(zhuǎn)振動。這種固科里奧利力引起的力矩造成音叉基部21的振動，由中腳20所感知，中腳20以與科里奧利力成比例的振幅振動。由中腳20上所設置的檢測電極提取的振動電壓是角速度ωz的檢出信號，經(jīng)變換成顯示信號后顯示于顯示裝置5。
動作傳感器振動體12的加速度傳感器部16由其端部由基部支持的一對平行振動的兩條棒形振動體27、28以及附加質(zhì)量30構(gòu)成。附加質(zhì)量30由大面積的材料板的一部分質(zhì)量與其表面上施加的厚電鍍材料的質(zhì)量構(gòu)成。附加質(zhì)量30利用一對空白部形成2條支持彈簧31、32，它們與固定部15成一體并支持附加質(zhì)量30，使允許在圖示的X方向上微小變位。固定部15支持固定附加質(zhì)量30使在Y、Z方向上不大能變位，而在X方向上多少地能變位。各自兩端被固定的棒形振動體27、28以形成關于振動體12的對稱軸對稱的弓形的姿態(tài)由振蕩電路激振。
其振動頻率通常是一定的，然而當圖示X方向的加速度Gx作用在附加質(zhì)量30時，以與其大小成比例的力，附加質(zhì)量30在棒形振動體27、28的長度方向上壓縮或拉伸棒形振動體27、28，利用其力的方向與大小增減改變振動頻率。因此，設定基準頻率，比較基準頻率與變化的振動頻率，用振動體27、28上的檢測電極膜檢測振動頻率的變化方向與量，就可求得X軸方向的加速度Gx?；鶞暑l率源不需特別設置，而可利用角速度傳感器用的振動體即外腳18、19的振動頻率。
測得的加速度Gx以及角速度ωz的輸出被進行各種加工，以用于動運識別和消耗能量的顯示裝置5觀測。此外，也可以在演算之前，這中或之后的數(shù)據(jù)無線傳送到固定的計算機，或者匯總一天的數(shù)據(jù)用有線傳送，用固定裝置側(cè)的演算使最驗信息視覺化或進行記錄。
本發(fā)明的特征之一是用于從加速度Gx及角速度ωz中得到必要的信息的算法。以下述其大概，進而用表示本發(fā)明的實施例工作的流程圖詳細說明。
又，加速度Gx、角速度ωz采用以10-100Hz(例如20或50Hz)采樣測定值的數(shù)據(jù)。作為表示加速度Gx、角速度ωz的大小的量，使用采樣得到的數(shù)據(jù)的規(guī)定個數(shù)的絕對值的和，或2乘方的和。
(1)身體的行動識別如在加速度Gx、角速度ωz的采樣數(shù)據(jù)中看到某種程度的周期性，則判斷為步行或行走，如看不出周期性，則判斷為其他動運。此外，可通過明顯示地看出加速度Gx的差異來區(qū)別步行與行走。根據(jù)表示加速度Gx或角速度ωz的大小的量進一步弄明白其強度為哪個等級。此外，從數(shù)據(jù)的周期性中來計數(shù)步數(shù)可判定步行還是行走。
(2)短時間的消耗能量根據(jù)以往大范圍的研究，以20-29歲的男性為基準，給出對各種行動的形態(tài)以單位體重(kg)的消耗能量作為“行動類別系數(shù)”如表1。(據(jù)日本體育協(xié)會運動科學委員會)進而對于不同年齡、性別的被測者給出其校正系數(shù)如表2。據(jù)此，包含基礎代謝的消耗能量如決定行走的行動就能計算消耗能量。
表1 行動類別系數(shù)(單位kcal/kg/分鐘)

表2 年齡、性別的校正靈數(shù)

(3)長時間的消耗能量只要對時間上變化的短時間的消耗能量求積分就可。或者也可以使動作傳感器不是常時地而是間歇地動作，從動作中的數(shù)據(jù)識別行動的種類和強度進行積算作為例如幾分鐘~十幾分鐘的間歇動作間隔期間中持續(xù)的數(shù)據(jù)計算的消耗能量。
圖4a示出本發(fā)明的動作測定裝置的第一實施例的測定動作的流程圖的動作，圖4b、4c為其中進行能量計算部分的流程圖的動作。
圖4a中，在步驟41輸入使用者的年齡、性別、體重，以及根據(jù)目的輸入步長等數(shù)據(jù)。在步驟42接通電源，動作傳感器與測定電路開始動作，在步驟43以規(guī)定的時刻多次測定Gx與ωz。在步驟44用例如20Hz采樣ωz，使沒有小于4hz的頻率每隔0.1Hz用離散傅里葉變換進行頻率分析。數(shù)據(jù)每2秒進行更新。步行頻率約為0.5-1.8Hz。此外，在步驟45，計算期間中的Gx數(shù)據(jù)的平均值a與峰值b之比值。
在步驟46進行周期性判定。b/a＜7時作為無周期性移行列圖4b的分支點A，進行非周期運動的能量計算。在周期性清楚的b/a＞7時，在步驟47識別是步行或行走，在步驟48以ωz的峰值頻率的2倍X2秒作為2秒鐘的步數(shù)進行計數(shù)。對判斷的界限所用的b/a＝7的值是實驗中選定的值，故這時對數(shù)據(jù)采用絕對值的和的場合是判斷為實質(zhì)上最合適的值。步驟49中顯示該步數(shù)，并存儲保存例如最大24小時的數(shù)據(jù)或者其變化為幾目的數(shù)據(jù)。然后移到進一步計算步行、行走的能量的流程的開始點B。
圖4b中步驟51判斷為步行或行走以外的行動，步驟52中Gx采用例如以20Hz采樣的2秒時間的數(shù)據(jù)的2乘方和(或絕對值的和)，用下面的式子分類非周期的行動，決定如圖示的行動系數(shù)。即，第Gx＜2時認顯是案頭工作，2＜Gx＜6時為輕作業(yè)，6＜Gx＜16時為輕運動，16＜Gx時為激列運動。對于各自分類的運動適用規(guī)定的行動系數(shù)。又，這里所用的表示Gx、ωz大小的數(shù)值是測定電路的輸出電壓值，它與加速度、角速度或者它們的絕對值之間存在比例的關系，但不是保持它們的力學單位的值。
步驟53中按下式計算消耗能量。
消耗能量[kcal]＝行動類別系數(shù)[kcal/kg/min]X體重[kg]X時間[分]X校正系數(shù)然后在步驟54中消耗量值的顯示與保存根據(jù)需要以無線或者有線方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給外部計算機。消耗量的值顯示例如每15分鐘的值或每一天的值是適當?shù)?。?shù)據(jù)處理結(jié)束時從終點C返回圖4a的步驟44，進行下次運動分析。
在步行、行走的情況下在圖4c的步驟55進一步分類，決定各自的行動系數(shù)。即用Gx、ωz的2乘方和(或絕對值的和)，若Gx＜8且ωz＜2.8，作為步行1，2.8＜ωz＜5時作為步行2，5＜ωz＜7.2時作為步行3，7.2＜ωz時作為步行4，若8＜Gx＜16時作為行走1，若16＜Gx時作為行走2。在步驟56采用行動系數(shù)利用上述公式計算消耗能量。離開D點的流程送到圖4b的步驟54，進行數(shù)據(jù)的顯示與保持。
以下用表示采用本發(fā)明的算法的實驗結(jié)果的圖5-圖13檢證本發(fā)明的實用性。
圖5表示判斷被測者P有周期性的運動的Gx與ωz的絕對值之和的關系的曲線，圖6表示同一被測者被判斷為進行非周期性的運動的Gx與ωz的絕對值之和的關系的曲線。從圖中，行走與劇烈運動的強度可用Gx、步行與其他運動的強度可用ωz分類。
圖7表示5個被測者P、Q、R、S、T的步行、行走的速度與ωz的絕對值之和之間的關系的曲線。步行的速度與ωz成比例，可用ωz推定步行速度(強度)。另一方面，難以用ωz推定行走速度。其原因是行走時肘部彎曲。
圖8表示同一被測者的步行、行走的速度與Gx的絕對值之和之間的關系的曲線?？梢杂肎x推定行走速度。
圖9表示對被測者P以實質(zhì)上指定的速度步行、行走時的Gx、ωz絕對值之和的分布曲線。相同速度的數(shù)據(jù)集中起來，表示足以用Gx的大小分類行走，用Gx的等級與ωz的大小分類步行。
圖10是對被測者R所采取的同樣數(shù)據(jù)的曲線，但這時ωz聚集成一小團，不能成功地分離步行速度。觀察被測者R的行動時可知，步行時有使手掌朝向前方的習慣，佩戴手手腕的裝置的傳感器的方向被改變，不能測定正確的ωz。其對策是如果將動作測定裝置繞手腕稍作移動地佩戴可得到校正。另一方面，未見用Gx對行走速度分類的妨礙。
圖11用每15分鐘識別的結(jié)果示出被測者P的一天內(nèi)的運動的曲線。根據(jù)本發(fā)明使用者的行動解析成為可能，有用性高。
圖12示出被測者P一整天內(nèi)的，每15分鐘的消耗能量的變動的曲線。為了掌握使用者的能量消耗模式或者總消耗能量，這也是本發(fā)明有用的曲線。
圖13為以每15分鐘地示出被測者P一整天內(nèi)的步數(shù)變動的曲線。本圖也能夠了解使用者的行動模式，與其他的曲線、數(shù)據(jù)一起作為診斷、生活改善方面的資料。
本發(fā)明的實施例不限于以上所述。例如，加速度和角速度的檢測方面在上述實施例中都是一個軸，這雖然是以最低成本實現(xiàn)動作測定裝置的結(jié)構(gòu)，但也可以組合二軸或三軸的G或ω傳感器。這時有增加分析運動用的信息的效果。此外可能不根據(jù)測定裝置的姿態(tài)和方向來算出加速度和角速度的絕對最大值和最小值。這樣即使如圖10的被測者R那樣由于使用者的習慣想要檢測的方向在裝置上偏移，也能從例如兩個方向的角速度分量計算求出最大值。
此外，將動作測定裝置的動作傳感器佩戴在手腕以外的上臂、胸、腰、腳等部位，將得到的測量值單獨地，或與手腕的測量值關連起來也能實現(xiàn)更高程度的運動解析。例如通過戴在腳部的角速度傳感器，在自行車上運動解析就變的容易。
此外，對戴在臂上的裝置使包括全部功能的結(jié)構(gòu)之外，也可以構(gòu)成為。戴在臂上的部分極力地限定與傳感器有關的功能，使裝置小型輕量化，減輕佩戴的負擔，將演算部以后的部分分成附加在佩戴上的裝置和便攜電話機等，或在那里顯示解析結(jié)果，或?qū)?shù)據(jù)從那里轉(zhuǎn)送到主計算機。這樣一來，也可能對起搏器使用者的某種程度的照料。
此外，除上述的演算功能之外，使其具備特殊場合下的檢測功能，可有助于使用者的安全。例如加速度或角速度在規(guī)定時間幾乎未被檢測到的情況下或在以通常不考慮的緩慢頻率動作的情況下，使用者也許已經(jīng)神志昏迷了。此外，在使用者轉(zhuǎn)移的場合，動作傳感器產(chǎn)生瞬時的異常波形如沖擊性的波形的輸出。此外，在使用者緊急求助的情況下，使激烈地叩擊或搖擺裝置能送出信號。針對于此，在結(jié)構(gòu)上使對預定的那些信號的運動，運動測定裝置檢測出特有的圖形，同時用發(fā)聲或無線電發(fā)送緊急信號。在發(fā)聲的場合使用附屬于設備上的揚聲器，在無線電的場合直接對外部設備發(fā)送電波，或經(jīng)由包括所持便攜電話機等的無線電功能的設備發(fā)送救難信號。裝置在檢到加速度和角速度的異常值的場合的救難信號發(fā)生功能，插入例如圖4a-4c所示的通常處理程序中，優(yōu)先處理。
圖14示出本發(fā)明的第二實施例的動作測定裝置的平面圖，圖15的其中央剖視圖。本實施例主要是將本發(fā)明適用于將使用者的意思傳達給第三者用的裝置。
動作測定裝置58的殼體60中設有顯示窗61、操作開關62。殼體內(nèi)設置有搭載動作傳感器63、液晶顯示裝置64、顯示驅(qū)動電路及控制用電路的IC的電路基板65。
此外，還設置有電源電池66、有收發(fā)信用IC的通模塊67、搭載通信模塊67加IC及天線部件的通信基板68。
殼體60用帶戴在臂上，當進行姿態(tài)或手勢時，與其對應的信息顯示于顯示窗，且對外部無線通信。動作傳感器是厚度的箱形體，將它與顯示裝置64及電路基板6平行地配置。
圖14中取X、Y、Z坐標系如圖所示。設加速度的大小為G，角速度的大小為ω，它們的方向分量表示成如圖所示的Gy、ωz。
圖16示出第二實施例所用的動作傳感器63內(nèi)部的本體部分的平面圖，圖17為其剖視圖。該傳感器雖與第一實施例實質(zhì)上相同，但作重復說明。傳感器振動體71是由晶體Z板等壓電板材加工而成，角速度檢測部(所謂振動回轉(zhuǎn)儀)與加速度檢測部做成一體，封入未圖示的氣容性容器。角速度檢測部是三腳音叉，由開閉激振的外腳72、73與不驅(qū)動的中腳74、連接它們的音叉基部所構(gòu)成。三腳音叉是為了檢測繞垂直于板面的Z軸的角速度ωz的較適合的回轉(zhuǎn)傳感器，利用這樣的回轉(zhuǎn)產(chǎn)生在各外腳72、73在Y方向上互相相反的科里利力的力偶使中腳74振動。通過同步檢波得自中腳的檢測電極的振動電壓，得到科里奧利力，從而得到與角速度成比例的模擬輸出。
本傳感器振動體71的加速度檢測部，由利用一對孔76、77形成在三腳音叉的周圍的2條一組的棒形振動體的2組78A、78B、79A、79B，與結(jié)合在它們上面的附加質(zhì)量80所構(gòu)成。各棒形振動體組由用振動姿態(tài)81所示那樣對稱地開閉激振。當垂直于手臂的Y方向上作用加速度Gy時，由附加質(zhì)量80的質(zhì)量與緊連在其下面的壓電材料的質(zhì)量構(gòu)成的負荷質(zhì)量發(fā)生的慣性力對各棒形振動體施加張力或壓縮力，使其因有振動頻率改變，因此能用任意的方法直接或間接測出該變化量，從而得到加速度Gy。此外，也可以如第一實施例那樣在傳感器振動體71的兩側(cè)上各用一條棒形振動體，對它們進行對稱地激振。
傳感器振動體71的基部83的下面粘接到固定于容器底部的臺座84的上面。為使附加質(zhì)量80在Y方向容易移動，在下理想的X或Z方向上難以移動，通過一對支持彈簧設置的小面積的固定部86粘接到固定于容器底部的臺座87的上面。
圖18、19為用第二實施例的通信系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)由圖14所示的動作測定裝置與受信者所持的信號接收裝置90組成。
動作傳感器63內(nèi)的傳感器振動體71有加速度傳感器部91與角速度傳感器部92。通過它們與檢測電路93、94的作用按時間系列地輸出加速度信號與角速度信號。
動作測定裝置58的使用者例如身體障礙者按下操作開關，起動電路103動作，身障者如作出姿態(tài)，由傳感器部91、92、檢測電路93、94檢出的加速度、角速度信號就用波形存儲裝置96、97在規(guī)定時間存儲信號波形。特征提取電路98、99調(diào)查存儲的信號波形的特征與組合狀態(tài)消息判定電路100將其與規(guī)定的各姿態(tài)的基本模式相比較，識別使用者作了哪個姿態(tài)，根據(jù)其結(jié)果輸出信號。電路98、99、100成為動作分析裝置(電路)的核心部分。該信號由顯示用信號與發(fā)送用信號組成，前者輸入顯示裝置101，變換成文字、記號或聲音并顯示，使用者利用確認裝置104確認，后者由送信裝置102發(fā)送到外部。
消息確認裝置104包括防止發(fā)送無意的或誤判定的姿態(tài)信號，并在使用者確認并操作有意發(fā)送的姿態(tài)信號之前禁止發(fā)送裝置102動作的作用。
另一方面，受信裝置90包括接受動作測定裝置58發(fā)送的姿態(tài)信號的受信裝置106，該消息信息由姿態(tài)顯示裝置顯示。在受信者不持有受信裝置的場合，也起動對受信者的便攜電話的通信裝置108、對受信者的個人計算機的通信裝置109，分別進行消息發(fā)送。此外，受信者用返信裝置110進行返信操作，返信信號發(fā)送到測定裝置58的受信裝置111。
圖20示出用于本發(fā)明的動作測定裝置的動作傳感器的另一例的平面圖。本例中在公共的箱形容器115內(nèi)互不接觸地使在高度上錯開設置2塊檢測方向不同的傳感器振動體，使能同時測量多個方向的角速度與加速度，下部傳感器振動體116L和上部傳感器振動體116U互相垂直。
各傳感器振動體由二腳音叉118L、118U及其兩測的分別一個棒形振動體120L、120U構(gòu)成。二腳音叉是角速度傳感器部分，與前例的三腳音叉不同，通過檢出由利用繞平行于其軸方向的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力引起的各腳的板面垂直的方向的振動，能知其角速度。
此外，棒形振動體120L、120U分別是一條的加速度檢測部，不激振，只直接測量由于其靜態(tài)撓曲發(fā)生的壓電偏極。傳感器振動體116L根據(jù)其棒形振動體的平行彈簧的撓曲測量其附加質(zhì)量小板面內(nèi)與音叉軸垂直的變位，測量GL，傳感器116U根據(jù)其棒形振動體的板面垂直方向的撓曲測量其與附加質(zhì)量的板面垂直方向的變位，測量GU。在單獨使用圖20的傳感器的場合使GL、GU、ωL、ωU朝向規(guī)定的方向地將容器115收容在殼體60內(nèi)，然而如果以該圖面的方向原樣將圖16所示的傳感器振動體追加層疊，則GL、GU、ωL、ωU分別成為GX、GZ、ωy、ωx，能將可檢測運動的全部自由度的傳感器收容到小型的容器內(nèi)。
例如在一起使用圖16、圖20的兩種傳感器全方向的動作檢測成為可能的場合，例示出直接檢測成為容易的基本動作與檢出方向(1)Ωx在手腕的周圍扭轉(zhuǎn)下臂(下胳膊)的動作。
(2)Ωy在垂直于手背方向上揮動下臂的招手那樣的動作。
(3)Ωz在平行于手背方向上揮動下臂鐵否定那樣的動作。
(4)Gx使下臂在其方向上前后推動那樣的動作。
(5)Gy與手背平行地挪動下臂鐵如刀砍那樣的動作。
(6)Gz與手背垂直地挪動下臂鐵拍手那樣的動作。
圖21示出本發(fā)明的第三實施例的大略。殼體125上裝有帶子，還設有顯示部127。此外圖中還標明表示殼體125的方位的坐標軸。
圖22a是用于第三實施例的三軸加速度傳感器的具體一例的平面圖，圖22b為剖視圖。本實施例X、Y、Z三軸加速度傳感器是加工磷青銅塊材而成的，包括支持體130上的金屬圓板部分131與中心軸132以及固定于圓板部分上的壓電極133。中心軸132上壓入環(huán)形負荷質(zhì)量134。
壓電板133由在厚度方向上分極的鈦酸鋯酸鉛等壓電陶瓷材料制成，上面蒸鍍8片軸對稱地配置的扇形的X電極膜135、136、Y電極膜137、138、以及面積約為它們一半的Z電極膜140、141、142、143，下面粘接在金屬圓板部131的上面，金屬圓板部兼作壓電板133的公共電極。各電極膜135-143以及金屬圓板部131分別連接到加速度檢測電路上。
圖23a、23b示出由加速度引起的變形狀態(tài)的示意圖。圖的方向同圖22的剖視圖。當加速度GX作用時，就在圖23a所示負荷質(zhì)量134的重心上發(fā)生反方向慣性力FX，負荷質(zhì)量134在FX的方向變位，金屬圓板部131變成波浪形。在金屬圓板部131的上側(cè)粘貼的壓電板133中，X電極膜135覆蓋的部位的壓電材料由于凸側(cè)而伸長，X電極膜136覆蓋的部位的壓由材料由于成凹型而壓縮，各電極膜上反方向地發(fā)生與撓曲量成比例的電壓。又由慣性力Fx引起Y電極膜137、138覆蓋的部位其變形凹凸等量故不發(fā)生電壓。加速度Gy也作用于與板面平行的方向，方向垂直但是發(fā)生同樣的規(guī)象，Y電極膜137、138上各自發(fā)生反方向的電壓。
又，當加速度Gz作用時就在圖23b所示那樣負荷質(zhì)量134的重心上發(fā)生慣性力Fz，使金屬圓板部131上面變成凹形。這時在壓電板133所有部位便成同等的壓縮，故Z電極膜140-143上發(fā)生同極性且等量的電壓。由于有上述那樣的作用，將X電極膜135、136以及Y電極膜137、138的輸出分別接到兩個差動放大器的輸入部，將Z電極膜140-143集中一起接到放大器的輸入部，通過測量它們的輸出的變化，可知道加速度的各方向分量的大小。這樣，本例的加速度傳感器雖是簡單的構(gòu)造，但能夠測量三軸的加速度。
圖24a示出如上述得到的各軸方向的加速度Gx、Gy、Gz的波形的一例波形圖，在步行運動中的臂姿態(tài)的場合，橫軸為時間，縱軸為檢測電壓。加速度數(shù)據(jù)以例如50Hz采樣，作為數(shù)字數(shù)據(jù)在規(guī)定時間加以存儲。圖24b是在3維坐標上再次合成2次積分各加速度數(shù)據(jù)而得到的各時刻的傳感器的位置信息后推定的軌跡的立體圖。145為一次測量的始點，146為終點。
動作分析電路裝置進行位置矢量的計算與由此引起的動作的種類和強度的識別。圖25是定義位置矢量的大小和方向的立體圖。V是利用對加速度進行2次積分的結(jié)果求出的、某一時刻的位置矢量，矢量的始點是積分時期內(nèi)(幾秒至幾分鐘)的全部位置矢量的平均的位置，令其為坐標原點。位置矢量V的前端表示該瞬間的傳感器變位的大小與變位的方位。變位的方位以位置矢量V與X-Z面的傾角θ與位置矢量V對X-Z面的投影與Z軸的夾角中來表示。但不論位置矢量V的方向如何，θ、φ在-90＜θ≤+90、-180＜φ≤+180的范圍內(nèi)確定。
對多數(shù)的加速度數(shù)據(jù)進行數(shù)值積分，得到規(guī)定時間內(nèi)多數(shù)的位置矢量，據(jù)此識別運動讀出模塊的使用者的運動。首先，多數(shù)的位置矢量的大小的平均值可以說與臂的反復運動的振隔有關，表示運動的強度，同時由于其值的程度也根據(jù)運動的種類而異，故也用于運動的識別。此外，多數(shù)的位置矢量的平均的方向(方位角θ、φ)根據(jù)相當程度運動的種類被認為固有的。例如對肘的伸或屈、臂揮動的情況作比較的話，傳感器的運動方向改變，位置矢量的方向也不同。
圖26為示出根據(jù)本發(fā)明識到的各種運動作為直方圖的圖，是將進行一種運動的期間的位置矢量的平均大小與平均方位角θ和φ圖形化后的圖。基準面上使方位角的φ軸、θ軸正交，位置矢量的平均大小作為圖形的高度。作為被測者選擇40歲男性，使左手腕戴內(nèi)置加速度傳感器的運動讀出模塊，并穿運動鞋。采樣頻率50HZ，A/D變換精度10比特。
作為運動取合計9類，采納全身運動與實質(zhì)上只是手臂姿態(tài)的運動兩方面。151為行走(walking)，152為跑步(running)，153為緩步行進(jogging)，154為拍手，155為擺手的姿態(tài)，156為慢步行，157為普通步行，158為快步行，159為兩手插袋狀態(tài)的步行。
關于步行，隨著速度增大，手臂擺動變大，平均θ增大，Y方向公量增加。行走、跑步、緩步行進與步行比較，肘成彎曲動作，故X軸方向的分量增加。因為行走意識到臂的擺動故強度比跑步或緩步行進來得大。此外，由于拍手在加速度信息中較多地包含脈沖性的高次諧波成分，故用從以往較好地實行的加速度信息中提取直接運動圖形的技巧有較大偏差，識別精度降低。采用加速度波形的相互關系的技巧也一樣。可見采用本發(fā)明的二次積分的方法的方面識別精度度稍勝一籌。
從圖26可見，各種運動各自包括固有的強度和方向性，盡管進行多種運動，而利用從加速度計算得到的運動軌跡的強度，方向的圖形的特征，能夠清楚地將它們加以區(qū)別。因而可見，至少對某個人來說，通過事先存儲他的數(shù)據(jù)并作比較，在再次進行同類運動的任一種時，識別該運動的種類是十分可能的。此外，本發(fā)明的技巧，形成對便利地進行手語那樣的通信的輔肋裝置的應用發(fā)展方面的可能性也很大。
其次，對于位置矢量的數(shù)據(jù)平均的采用方法，并不限于普通所用的相加平均。只要目的在于提高多種類運動的識別精度，可以采用方法相乘平均，伴隨某種加權(quán)的加權(quán)平均，調(diào)和平均，伴隨某種加權(quán)的加權(quán)平均，調(diào)和平均，或者采用中央值，排除異常值后的處理，以及將其他數(shù)據(jù)變換成某種函數(shù)后進行平均操作的一般化方法。
圖27-30示出本發(fā)明的半表型設備的第四實施例的測定裝置，圖27為平面圖，圖28為右側(cè)面圖，圖29為從6時方向看到的下面圖，圖30為剖視圖。
本測定裝置有殼體160及里蓋161，從側(cè)面看殼體彎曲成約120度，內(nèi)裝諸多部件的殼體較為薄型地配置在手腕上，而且做得使增加對手腕的密接性，佩戴感良好且不成為使用者的負擔。腕帶162有柔軟性，用帶子裝與針163與殼體160結(jié)合。
殼體160的正面設有用于時刻及數(shù)據(jù)的數(shù)字顯示的顯示窗164，在緊挨著的下面表面上設操作開關面板165。操作開關面板165面上配置4個操作開關166。開關用于或輸入使用者步數(shù)、卡路里、體重等數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)輸出到外部設備。這些操作開關166位于易于朝向使用者的內(nèi)側(cè)且用未佩戴的另一只手的手指容易按壓的位置和方向。此外，殼體160的右側(cè)面有6個導通引腳167，由數(shù)據(jù)收發(fā)信用與作為設備的電源的二次電池的充電用的引腳構(gòu)成。
在主平面(平行于L字型殼體160較寬一方的面)內(nèi)部從殼體上面?zhèn)瘸蚶锷w側(cè)，配置LCD面板168、加速度傳感器170部與安裝它的加速度傳感器面板173、電池174。副平面(平行于L字型殼體160較窄一方的面)內(nèi)設置有從LCD面板168延伸過來的軟基反及在其上安裝的LCD驅(qū)動器IC171、CPU172(它包含動作分析電路裝置的一部或全部)與安裝它的CPU基板175、其上有操作開關166的開關按鍵的開關基板176以及角速度傳感器部177。
加速度傳感器部170為一軸型的，檢測手表型設備的3時-9時方向即實質(zhì)上手腕-肘方向的加速度分量。
長箱型的角速度傳感器177由于是檢測繞其長度方向的旋轉(zhuǎn)軸的角速度分量的一軸型的，故配置得如圖示那樣使其長度方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于主平面。傳感器177并非完全垂直而傾斜約10°的理由在于，考慮到有少數(shù)人包括步行時手腕擺動不與行進方向平行，向外側(cè)分開擺動的習慣，對于這些人使檢測旋轉(zhuǎn)軸實質(zhì)上接近身體的左右軸。
殼體160由透明樹脂材料形成。殼體的里側(cè)除顯示窗部外施以里面涂層178。涂料以銀-金屬或珠光白系的光反射性材料為好，既遮蔽內(nèi)部部件又使外觀好看。該里面涂層178的一部分上有非涂層部180，使該部分為平面并配置多個LCD燈181。當LCD燈181發(fā)光時，光從非涂層部入射到殼體160的內(nèi)部，透光性的殼體160作為導光體將光擴散到周圍，使手表型設備在黑暗場所微微發(fā)光。
圖31示出外部設備(例如使用筆記本型的個人計算機)的功能動作的流程圖。該功能包含動作分析裝置的功能的全部或一部分，利用主菜單的操作，從步數(shù)合計處理、消耗能量。體重合計處理、運動圖形合計處理、用戶信息登錄。編集處理、讀入處理中選擇一項，接著實行各自的功能。能從任一項的處理返回主菜單移到別的處理，也能根據(jù)結(jié)束處理全部功能而結(jié)束。
圖32為外部設備側(cè)的目標設定畫面。
外部設備的顯示畫面由顯示區(qū)域A、顯示區(qū)域B、顯示區(qū)域C組成。上部的顯示區(qū)域A中配列從主菜單選擇各種處理或印刷畫面用的7個按鈕。左方的顯示區(qū)域B確定使用者，表明進行各種合計處理的日期以及記錄筆記的區(qū)域。顯示區(qū)域C中是顯示進行各種合計處理的結(jié)果以及根據(jù)需要設定其他條件用的畫面的區(qū)域。顯示區(qū)域C顯示確定或設定日期用的日歷、目標值設定用的操作按鈕以及目標值。
圖33為外部設備的步數(shù)合計處理畫面。顯示區(qū)域C中顯示一個月時間的每日的步數(shù)與目標值的曲線，以圖形與數(shù)值顯示一個月時間的合計步數(shù)與目標值，此外顯示換算成步行距離時相當于達到哪個都市，比較達到值與目標值后的評價結(jié)果等，鼓勵使用者的信息等，以及有關的操作按鈕。
圖34為例示步行合計處理中用具體地名表示到達距離用的設定入力畫面。
以下說明在選擇各處理的場合階進行的功能動作。又，已從手表型設備讀出過去的數(shù)據(jù)到外部設備，并作為文本文件保存在硬盤等中。
主菜單(1)從文本文件讀入使用者文件，顯示上次結(jié)束時的使用者。
(2)選擇“1日”或“1個月”，如在日歷或表選擇日期時能從文本文件預先讀入數(shù)據(jù)。
(3)可指定位于PC上的、顯示使用者的數(shù)據(jù)文件的年月日。
(4)“筆記”可用于日記和特記事項的記錄。
(5)按壓“用戶登錄，編集”按鈕時，作用戶登錄，編集處理。
(6)按壓“步數(shù)”按鈕時，作步數(shù)合計處理。
(7)按壓“消耗能量，體重”按鈕時，作消耗能量，體重合計處理。
(8)按壓“運動圖形”按鈕時，作運動圖形合計處理。
(9)按壓“數(shù)據(jù)讀入”按鈕時，作從手表型設備讀入數(shù)據(jù)。
(10)按壓“印刷”按鈕時，印刷輸出結(jié)果(畫面消息)。
(11)按壓“結(jié)束”按鈕時，結(jié)果應用。
步數(shù)合計處理(1)選擇合計期間。(1日或1個月)(2)期間為1日的場合(A)選擇日期時作以下處理。
(a)讀入對象日期的文本文件。
(b)根據(jù)步數(shù)數(shù)據(jù)，曲線顯示每15分鐘的步數(shù)。
(c)曲線顯示1日的步數(shù)合計，距離的實績值，目標值。
(d)根據(jù)(C)作評價，顯示結(jié)果。
(e)計算并顯示每1小時的間距，分速。
(f)顯示馬拉松是手等評價對象的間距，分速，可供比較。
(g)按壓“目標設定”按鈕時，打開設定畫面。
(h)按壓“評價對象設定”按鈕時，打開設定畫面。
(i)指定時間，按壓“擴大”按鈕時，改變橫軸范圍，擴大顯示曲線。用一個按鈕恢復原來的全時間顯示。
(j)用“返回”按鈕關閉步數(shù)合計畫面。
(B)按壓“目標值設定”按鈕的場合(圖32所示的畫面)。
(a)打開輸入畫面。
(b)用日歷設定日期，輸入目標值。
(c)“僅設定當日”的場合，僅登錄經(jīng)設定的日。
(d)“在當周相同設定值”的場合，經(jīng)設定的日的周每日完全為同值。
(e)“在當月相同值”按鈕被按壓的場合，經(jīng)設定的目的某月內(nèi)每日完全為同值。
(f)“關閉”按鈕被按壓的場合，關閉格式。
(C)按壓“評價對象設定”按鈕時的處理。
(a)打開輸入畫面。
(b)用“向前”“向后”按鈕可閱覽登錄的數(shù)據(jù)(選手姓名、記錄時間、距離、步幅、間距、分速等)。
(c)用“新規(guī)”按鈕可登錄新數(shù)據(jù)。
(d)用“登錄”按鈕登錄新數(shù)據(jù)。
(e)用“變更”按鈕改寫已存數(shù)據(jù)變更部分。
(f)用“刪除”按鈕刪除選擇數(shù)據(jù)。
(g)用“結(jié)束”按鈕關閉畫面。
(3)期間為“1個月”的場合(圖33所示畫面)(A)月被選的場合作以下處理。
(a)全部讀入對象月的文本文件。
(b)曲線顯示根據(jù)步數(shù)據(jù)得到的每1日的步數(shù)合計(目標值，實績值)。
(c)曲線顯示1個月的步數(shù)，距離合計的實績值與目標值。
(d)根據(jù)(c)進行評價，顯示結(jié)果。
(e)算出距離，與距東京的到達點的距離作比較，顯示最近的地名。
(f)按壓“地名設定”按鈕時，打開地名設定畫面。
(g)按壓“目標設定”按鈕時，打開地名目標值設定畫面。
(h)按壓“返回”按鈕時，關閉畫面。
(B)按壓“地名設定”按鈕的場合(a)打開輸入畫面。(顯示區(qū)域C為圖34的畫面)(b)用“向前”“向后”按鈕可閱覽登錄的數(shù)據(jù)。
(c)用“新規(guī)”按鈕可登錄新數(shù)據(jù)。
(d)用“登錄”按鈕登錄新數(shù)據(jù)。
(e)用“變更”按鈕改寫已存的變更部分。
(f)用“刪除”按鈕刪除選擇數(shù)據(jù)。
(g)用“結(jié)束”按鈕關閉畫面。
消耗能量，體重合計處理(1)期間的選擇(2)進行以下的處理。
(A)選擇“1日”的場合作以下的處理(a)讀入對象日期的文本文件。
(b)曲線顯示每15分鐘的卡路里。
(c)顯示1日的卡路里合計，該日的體重的實績值，目標值。
(d)與目標值的比較，評價。
(e)按壓“目標值設定”按鈕時，打開設定畫面。
(f)指定時間，按壓“擴大”按鈕時橫軸的范圍就改變，曲線被擴大顯示。用一個按鈕恢復原來的全時間顯示。
(g)按壓“返回”按鈕時關閉畫面。
(B)“1個月”被選的場合作以下處理。
(a)讀入對象月的文本文件。
(b)可曲線顯示以下數(shù)據(jù)。
每1日的卡路里與體重的實績相同的卡路里的實績值與目標值相同的體重的實績值與目標值(c)實績值，目標值顯示1個月的卡路里合計，最新日的體重。
(d)與目標值的比較，評價。
(e)按壓“目標設定”按鈕時打開目標值設定畫面。
(f)按壓“返回”按鈕時關閉畫面。
運動圖形合計處理(1)選擇期間
(2)進行以下的處理。
(A)“1日”被選的場合作以下處理。
(a)讀入對象日期的文本文件。
(b)用條曲線，圓曲線顯示每1日的運動圖形的比例。
條曲線用一條以每15分鐘區(qū)分開顯示1日的部分。圖形不同的比例也可用顏色區(qū)分顯示。
圓曲線按下述那樣切分成4個來顯示深夜、午前、午后、夜間。或者指定任意一個小時，用4個圓曲線顯示每15分鐘的圖形比例。
(c)用圓曲線顯示1日的行動圖形。用數(shù)值顯示大分類的比例。
(d)按壓“返回”按鈕時關閉畫面。
(B)“1個月”被選的場合作以下處理。
(a)讀入對象月的文本文件。
(b)用條曲線，圓曲線顯示每1日運動圖形的比例。
條曲線以每1日區(qū)分開顯示。圖形不同的比例也可顯示。
圓曲線可顯示每1周的合計，也可顯示周的每一天的合計。
(c)用圓曲線顯示1個月的行動圖形的合計。用數(shù)值顯示大分類的比例。
(d)按壓“返回”按鈕時關閉畫面。
讀入處理(1)打開讀入畫面。
(2)選擇讀入數(shù)據(jù)的使用者名。
(3)用“實行”按鈕進行讀入。
(4)用“結(jié)束”按鈕關閉畫面。
印刷處理原樣印刷現(xiàn)在出現(xiàn)的畫面。
用戶登錄，編集處理(a)打開輸入畫面。
(b)用“向前”“向后”按鈕可閱覽登錄的數(shù)據(jù)。
(c)用“新規(guī)”按鈕可登錄新數(shù)據(jù)。
(d)用“登錄”按鈕登錄新數(shù)據(jù)。
(e)用“變更”按鈕改寫已存數(shù)據(jù)的變更部分。
(f)用“刪除”按鈕刪除選擇數(shù)據(jù)。
(g)用“結(jié)束”按鈕關閉畫面。
以下示明上述實施例以外的變形例。
(1)將無線發(fā)送機內(nèi)裝于手表型設備中，通過將外部設備連接到其受信機，使用者能將緊急的手勢信號送到遠地，尋求救助與護理。
(2)主平面與副平面的交角范圍100°-160°是有效的。
(3)本實施例中采用單獨的加速度傳感器與角速度傳感器，但若做成一體型傳感器(例如本發(fā)明第一實施例中所用的)，則動作測定裝置的更加小型化是可能的。此外如一并使用包括與本實施例不同方向的檢測軸的傳感器，則能增加可能識別的運動圖形和姿態(tài)信號的種類。
(4)為了不直接看到入射到殼全的LED燈的強光，可在殼體的光入射部的外側(cè)表面上施加遮光或減光用的涂層，或?qū)ED燈配置在不透明或暗色的材料的背后。
(5)里蓋除了二平面相交的形狀外也可以是圓筒面等的曲面。
(6)如進一步將脈搏、血壓的傳感器裝入動作測定裝置，組合利用脈搏，血壓信息與運動檢測信息，則能實行更高度的健康管理。
以下說明本發(fā)明的第五實施例的手表型身體運動測定裝置。本實施例中不用角速度傳感器而用二軸的加速度傳感器，僅用檢測到的動作的速度進行與第一實施例實質(zhì)上同等的動作分析。檢測的加速度的兩個數(shù)據(jù)是圖1、圖14或圖21中任一個的X方向與Y方向分量即Gx與Gy。其中Gx與圖4a、4b的Gx完全相同。關于Gy，通過將其對時間求一次積分，形成沿體側(cè)的實質(zhì)上為圓弧形的軌跡，得到近似于手腕的運動的切線速度的數(shù)據(jù)，因此用它來代替ωz。這是因為Gy與作臂擺動動作的手腕的軌跡的切線方向即使并不嚴格地但也實質(zhì)上地相一致，軌跡的賀弧中心應該位于肩與肘的中間附近，所以手腕的軌跡的半徑實質(zhì)上位于所定的范圍。因為切線速度是軌跡的半徑與角速度的乘積，所以Gy與ωz之間存在持有依存于使用者的體格的比例常數(shù)的比例關系，在動作分析上用一個代替另一個是可以理解的。此外，如有必要也可引用Gx作校正演算。該積分運算被實施作為動作分析電路裝置的作用之一。又，為防止因積分運算發(fā)生的偏差成分(積分運算誤差)，從積分的輸入數(shù)據(jù)(或進而輸出數(shù)據(jù))中濾除低頻成分，或通過演算除掉低頻成分。此外，這對第三實施例中的二次積分操作來說，為防止其輸出的位置的演算誤差也是必須考慮的。
第五實施例使用的加速度傳感器中采用圖22所示的傳感器。在本例中由于不要Gz，故Z電極膜140-143不作連接，不使用，或者去掉Z電極膜，代之以增大X電極膜135、136及Y電極膜137、138的面積。本實施例的優(yōu)點在于，由于不用有必要使常時振動的某種角速度傳感器，而用靜態(tài)的檢測變形或力的加速度傳感器，故不需要使傳感器常時繳振用的功率，大幅度地延長電源電池的壽命，或者可使手表型裝置隨著電源而小型化。本實施例中不限于二軸的加速度傳感器，也可用2個一軸的加速度傳感器(不使常時振動型的)。
工業(yè)上的實用性根據(jù)本發(fā)明，通過使用小型的動作傳感器或設法將殼體做成L字形，可提供對使用者即使長時間佩戴也很少有負擔感的動作測定裝置，能容易地實現(xiàn)運動測量，健康管理、或者姿態(tài)信號傳達，并提高動作測定裝置的實用性。
權(quán)利要求
1.一種動作檢測裝置，其特征在于，包括容器，支持于該容器內(nèi)，靠身體的至少第一方向的動作振動的第一振動部，以第二方向為中心振動的第二振動部，將兩振動部的振動變換為電信號的變換裝置，以及顯示變換后的信號值的顯示部。
2.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，第一振動部與第二振動部形成在一塊彈性板內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，第一振動部由一對平行的棒形振動體構(gòu)成，第二振動部由音叉構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，變換裝置由壓電材料構(gòu)成彈性板，具有附著在兩振動部分的檢測電極膜。
5.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，容器收容于外殼內(nèi)，外殼可戴于手腕上。
6.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，第一振動部為檢測加速度的部分，第二振動部為檢測角速度的部分。
7.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，第一方向為垂直方向。
8.如權(quán)利要求1所述的動作檢測裝置，其持征在于，第二方向為垂直面內(nèi)的方向。
9.一種動作檢測裝置，其特征在于，包括支持于支持體上的壓電極，在壓電板上沿三個輻射方向配到連續(xù)的多個電極膜，固定于壓電板的中心下側(cè)的負荷質(zhì)量，以及顯示電極膜的輸出的顯示部。
10.如權(quán)利要求3所述的動作檢測裝置，其特征在于，音叉由一對外腳及其中間的中腳構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求3所述的動作檢測裝置，其特征在于，音叉配置在中央，振動體在音叉的兩側(cè)與音叉的長度方向平行地配設。
12.如權(quán)利要求3所述的動作檢測裝置，其特征在于，棒形振動體以基部的固定于容器，前端部以比基部的固定部小的面和只的固定部固定于容器。
13.如權(quán)利要求3所述的動作檢測裝置，其特征在于，正交地配設兩塊彈性板。
14.如權(quán)利要求6所述的動作檢測裝置，其特征在于，包括以規(guī)定的周期對加速度與角速度的測定值進行采樣的采樣裝置，分析角速度的頻率的分析裝置，以及檢測加速度與角速度的周期性的裝置。
全文摘要
本發(fā)明的動作檢測裝置包括容器(10)，支持于該容器內(nèi)，形成于由壓電材料構(gòu)成的彈性板內(nèi)、靠身體的至少第一方向(X)的動作振動的第一振動部(16)，以及以第二方向(Z)為中心振動的第二振動部(17)。兩個振動部的振動被變換成電信號，由顯示部(5)顯示經(jīng)變換后的信號值。
文檔編號G01P15/097GK1457246SQ02800516
公開日2003年11月19日 申請日期2002年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者白鳥典彥, 市川和豐, 田村英樹, 井澤裕司, 寺島真樹 申請人:微石有限公司