(57)【要約】【課題】小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性と接触による振動数とを検出することができるモーションセンサを提供する。【解決手段】モーションセンサは、磁場発生部材及び磁気感応素子と、磁気感応素子が一体的に静止固定されるケース７と、磁場発生部材を磁気感応素子に対して位置変更可能に支持する可撓性支持部９と、ケースを貫通し、選択的に前記可撓性支持部に振動を伝達する伝達ピン２７とを備える。伝達ピンには、クッション部材３５が当接されており、クッション部材は、振動検知時には可撓性支持部と伝達ピンとの当接を許容し、振動非検知時には可撓性支持部と伝達ピンとを離隔させるように、反力を伝達ピンに付与している。【選択図】図６
2008000199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場感応可能に設けられた磁場発生部材及び磁気感応素子と、
少なくともこれら磁場発生部材及び磁気感応素子を格納すると共にそれらの一方が一体的に静止固定されるケースと、
前記磁場発生部材及び磁気感応素子の他方を、前記静止固定された一方に対して位置変更可能に支持する可撓性支持部と、
前記ケースを貫通し、選択的に前記可撓性支持部に振動を伝達する伝達ピンと
を備えたモーションセンサ。
【請求項２】
前記伝達ピンには、クッション部材が当接されており、
前記クッション部材は、振動検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとの当接を許容し、振動非検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとを離隔させるように、反力を前記伝達ピンに付与している、
請求項１に記載のモーションセンサ。
【請求項３】
前記ケースには、前記伝達ピンの摺動を案内すると共にその摺動量を所定量に規定するストッパ部材が取り付けられており、
前記ストッパ部材は、前記伝達ピンにおける検知対象の接触面と同じ方向を指向する接触状態調整面を備える、
請求項１又は２に記載のモーションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の動作状態の変化を検知するモーションセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康管理に対する意識が高まっており、運動時や日常生活において歩数計が利用される機会が増加している。また、その際、運動効果を好適に獲得するために所定の脈拍状態を維持すべく脈拍計が用いられることもある。
【０００３】
歩数計の構成に不可欠な主要センサ部は、慣性センサに分類されるものである。これまで、慣性センサとしては、構成がより簡易な１軸慣性センサや、複雑な動作に対応可能な３軸慣性センサ（特許文献１参照）が存在している。
【０００４】
一方、脈拍計としては、光学的情報を利用したもの（特許文献２参照）や、圧電方式を用いたもの（特許文献３参照）が存在している。
【特許文献１】特開平１１−３０４８３３号公報
【特許文献２】特開平９−１０８１９１号公報
【特許文献３】特開平１−１５５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようにこれまでは、歩数計と脈拍計とを一緒に使用したい場合、単に、それぞれ別個に歩数計及び脈拍計を携行せざるを得なかった。また、既存の構造の歩数計と脈拍計とを単純に結合した構成では、携行に不向きな大型化や、複雑構造に伴う高コスト化が避けられない。よって、一つのセンサで慣性状態と、接触による振動数とが計測できれば、低コストであって携行に適した小型化された計測手段が実現でき好適である。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性状態と接触による振動数とを検出することができるモーションセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係るモーションセンサは、磁場感応可能に設けられた磁場発生部材及び磁気感応素子と、少なくともこれら磁場発生部材及び磁気感応素子を格納すると共にそれらの一方が一体的に静止固定されるケースと、前記磁場発生部材及び磁気感応素子の他方を、前記静止固定された一方に対して位置変更可能に支持する可撓性支持部と、前記ケースを貫通し、選択的に前記可撓性支持部に振動を伝達する伝達ピンとを備える。
【０００８】
好適には、前記伝達ピンには、クッション部材が当接されており、前記クッション部材は、振動検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとの当接を許容し、振動非検知時には前記可撓性支持部又はそれと一体的な部分と、前記伝達ピンとを離隔させるように、反力を前記伝達ピンに付与している。
【０００９】
また、好適には、前記ケースには、前記伝達ピンの摺動を案内すると共にその摺動量を所定量に規定するストッパ部材が取り付けられており、前記ストッパ部材は、前記伝達ピンにおける検知対象の接触面と同じ方向を指向する接触状態調整面を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述した本発明によれば、慣性計測と振動計測に共通の磁場発生部材及び磁気感応素子を用い、光学的処理や圧電処理などの振動計測専用の構成を付加する必要がないため、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性状態と接触による振動数とを検出することができる。
【００１１】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係るモーションセンサを、歩数計及び脈拍計として機能するセンサとして実施した場合の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るモーションセンサの要部構成を示す斜視図であり、図２は、図１の平面図である。モーションセンサ１は、磁場感応可能に設けられた磁場発生部材３及び磁気感応素子５と、ケース７と、可撓性支持部９とを備えている。
【００１４】
磁場発生部材３及び磁気感応素子５は、相互に対向して配置されており、具体例として、磁場発生部材３には永久磁石が用いられており、磁気感応素子５は、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子が用いられている。
【００１５】
ケース７は、磁場発生部材３及び磁気感応素子５を格納すると共に、それらの一方（本実施の形態では磁気感応素子５）を一体的に静止固定している。ケース７は、ベース１１及び磁気シールド効果を有するキャップ１３から構成されている。ベース１１は、その一端側に、磁気感応素子５へのセンシング電流の供給等を行う接続端子１５を有している。また、ベース１１の他端側には、可撓性支持部９が支持されている。ベース１１の他端側中央部には、リードフレーム１７に取り付けられた磁気感応素子５がワイヤボンドによって接続されている。一方、キャップ１３は、外形がほぼ直方体でその一面が開口した容器状の部材である。キャップ１３は、ベース１１に被せられて、磁場発生部材３、磁気感応素子５及び可撓性支持部９等を覆う。
【００１６】
可撓性支持部９は、本実施の形態では、弾性梁１９及び錘２１から構成されており、弾性梁１９は、ベース１１において片持ち梁状に支持されたほぼコの字状の弾性部材から構成されている。より詳細には、弾性梁１９は、ほぼＹ方向に延長する第１部分１９ａと、ほぼＸ方向に延長する第２部分１９ｂと、ほぼＹ方向に延長する第３部分１９ｃとを有している。第３部分１９ｃは、その基端側がベース１１に支持されている。第２部分１９ｂはその一端側が、第３部分１９ｃの先端側とつながっており、第２部分１９ｂの他端側は、第１部分１９ａの基端側につながっている。このような形態の構成によって、第１部分１９ａの先端側は、ＸＹＺ方向の３軸によって定義できる立体的な範囲で動くことができる。
【００１７】
第１部分１９ａの先端側には、錘２１が取り付けられている。錘２１において、磁気感応素子５と対向する部位には、収納室が形成されており、その内部に磁場発生部材３が収納されている。
【００１８】
続いて、ケース７の外側の構成について、図３〜図６に基づいて説明する。キャップ１３がベース１１に被せられているケース７の外側には、ストッパ部材２３が取り付けられている。ストッパ部材２３は、正面からみてコの字状に屈曲された板状部材であり、より詳細には、上壁部２３ａと、その左右両側縁から下方に延長する左右一対の側壁部２３ｂ、２３ｃとを有している。ストッパ部材２３は、左右一対の側壁部２３ｂ、２３ｃにおいて、キャップ１３に取り付けられている。
【００１９】
ストッパ部材２３の上壁部２３ａには、貫通穴２５が穿設されている。貫通穴２５には、伝達ピン２７が挿通されている。特に図５及び図６を参照して更に詳細に説明する。図５は、伝達ピンの縦断面図であり、図６は、伝達ピンが組み入れられている状態を示し、右半分（接続端子１５が図示された側と反対側）は伝達ピンが待機位置にあり、左半分は伝達ピンが動作した位置にある状態を示す。
【００２０】
伝達ピン２７は、平面視円形の上壁部２７ａと、その環状側縁から下方に延長する円筒状の側壁部２７ｂと、上壁部２７ａの円形中心部下面から下方に延長する円柱状のピン部２７ｃとを有している。上壁部２７ａの上面は、検知対象、具体的には脈拍計として使用された際に人の手首部分が接触する接触面２９として機能する。また、側壁部２７ｂの下端部には、フランジ状に拡径された環状の係止部３１が形成されている。この係止部３１は、伝達ピン２７がストッパ部材２３に挿通された際、ストッパ部材２３の上壁部２３ａの下面２３ｄと選択的に係合し、伝達ピン２７のストッパ部材２３からの抜け止めとして機能する。
【００２１】
伝達ピン２７における側壁部２７ｂとピン部２７ｃとの間には、環状の凹所３３が形成されている。この凹所３３には、伝達ピン２７が挿通されたストッパ部材２３がケース７に取り付けられている際、クッション部材３５が収容される。
【００２２】
クッション部材３５は、ピン部２７ｃの外径よりも大きく且つ側壁部２７ｂの内径よりも小さい、円筒状の弾性部材より構成されている。収納された状態では、クッション部材３５の上端部は、伝達ピン２７の上壁部２７ａの下面と当接しており、クッション部材３５の下端部は、キャップ１３の上面と当接している。
【００２３】
また、キャップ１３の上面には、円形の貫通穴３７が穿設されており、ストッパ部材２３に挿通された伝達ピン２７のピン部２７ｃが貫通穴３７を介して錘２１に当接できるようになっている。
【００２４】
次に、上述した構成を有するモーションセンサの動作について説明する。まず、図６の右半分に示されるように、伝達ピン２７の接触面２９に特に押圧力が作用していない状態では、伝達ピン２７は、クッション部材３５の反発力によって、ケース７から離隔する方向に付勢されている。これにより、伝達ピン２７のピン部２７ｃの先端は、錘２１と当接せずに離れている。このとき、伝達ピン２７の係止部３１の上面がストッパ部材２３の上壁部２３ａの下面２３ｄに係止されることで、伝達ピン２７の抜けが防止される。
【００２５】
上記のような状態では、磁場発生部材３及び可撓性支持部９は、伝達ピン２７からの干渉を受けることのないフリー状態にあり、モーションセンサ１は、専ら慣性センサすなわち歩数計として機能する。モーションセンサ１を携帯する者が歩行運動を行うと、それに伴って、錘２１には慣性力が作用する。前述したように、磁場発生部材３は、可撓性支持部９によって、磁気感応素子５に対して位置変更可能に支持されているため、錘２１に効率よく作用する慣性力に起因して、磁場発生部材３の磁気感応素子５に対する位置が歩行運動に合わせて変化する。磁気感応素子５においては、このような磁場発生部材３の動きに応じた磁気変化を電流変化として検出することができる。よって、かかる電流変化から、運動者の周期的な動作を捉えることができ、すなわち、歩行数を検出することができる。
【００２６】
一方、近年の健康管理への意識向上により、漫然とした運動ではなく、所定の脈拍状態を維持しながら運動することで、運動効果を高めたいという傾向がある。これに応じて、本実施の形態に係るモーションセンサ１では、歩行運動の間に脈拍を計測することができる。
【００２７】
まず、図６の左半分に示されるように、伝達ピン２７の接触面２９を使用者の手首部分の肌面４１に押し付けていく。勿論、使用態様により、接触面２９に対して肌面４１を押し付けてもよい。これによって、伝達ピン２７は、クッション部材３５を圧縮させながら徐々にケース７に近づく方向に移動し、最終的には伝達ピン２７のピン部２７ｃの先端部が錘２１に当接する。そして、肌面４１の脈動による微小振幅が伝達ピン２７、錘２１を介して磁場発生部材３に伝わり、磁場発生部材３が微動する。磁気感応素子５は、かかる磁場発生部材３の微動を検出し、電流変化から振動数を検出することができる。モーションセンサ１は専ら振動センサすなわち脈拍計として機能する。
【００２８】
クッション部材３５の作用について説明すると、クッション部材３５は、振動（脈拍）検知時には肌面４１の弾力によって伝達ピン２７が錘２１と当接するのを許容し、振動（脈拍）非検知時すなわち接触面２９に接触による押圧力が作用していない時には伝達ピン２７が錘２１と離隔するように、反力を伝達ピン２７に付与している。また、クッション部材３５は、脈を打つときは、圧縮されて伝達ピン２７が可撓性支持部９の弾性梁１９を撓ませることを阻害しないような柔らかさを具備している。これによって、共通の磁場発生部材３及び磁気感応素子５を用いて脈拍計（振動センサ）と歩数計（慣性センサ）とを選択的に機能させると共に、脈拍のような微動振動を磁場発生部材３に伝達できるようになっている。
【００２９】
また、伝達ピン２７の接触面２９に肌面４１が押し当てられた際には、ストッパ部材２３が伝達ピン２７の摺動を案内すると共に、その摺動量を所定量に規定する作用を発揮する。すなわち、伝達ピン２７を正確に錘２１に当接させると共に、伝達ピン２７の接触面２９がストッパ部材２３の上壁部２３ａ以上に押し込まれることを防止し、錘２１や弾性梁１９に過度の押圧力が作用することを回避する。
【００３０】
さらに、ストッパ部材２３の上壁部２３ａの上面は、伝達ピン２７の接触面２９の周囲にあって、接触面２９と同じ方向を指向する接触状態調整面２３ｅとして機能する。すなわち、伝達ピン２７が肌面４１に過度に沈み込み、肌面４１が伝達ピン２７の側壁部２７ｂにまで回り込むような接触態様では、肌面４１の弾力が反発力として伝達ピン２７に伝わり過ぎ、脈動のような微動振動を拾うことが難しくなくおそれがある。本実施の形態では、ストッパ部材２３の上壁部２３ａが接触状態調整面２３ｅとして機能し、肌面４１の弾力の大部分をかかる接触状態調整面２３ｅで受け、接触状態調整面２３ｅで囲まれた内側の接触面２９で微動振動を拾うことができ、より正確に脈拍を計測することができるようになっている。
【００３１】
また、図６の右半分に示されているように、伝達ピン２７に対して接触による押圧力が作用していない状態において、ケース７の上面と環状の係止部３１の下面３１ｄとの間隔Ｂは、伝達ピン２７の接触面２９とストッパ部材２３の接触状態調整面２３ｅとの高さ差Ｈよりも大きく設定されている。これにより、上述した伝達ピン２７の抜け止め作用や接触面２９及び接触状態調整面２３ｅによる接触状態調整作用を得るように構成されておりながら、伝達ピン２７のピン部２７ｃが錘２１に当接する前に、係止部３１がケース７に衝突してしまうなどにより伝達ピン２７の摺動動作が阻害されないように配慮されている。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態に係るモーションセンサによれば、慣性計測と振動計測に共通の磁場発生部材及び磁気感応素子を用い、光学的処理や圧電処理などの振動計測専用の構成を付加する必要がないため、小型化に適し、且つ、簡易な構成で、慣性と接触による振動数とを検出することができる。
【００３３】
上記に、好ましい実施の形態を参照して、本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００３４】
上記実施の形態では、伝達ピンは、可撓性支持部の一部である錘に当接するように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、錘以外の可撓性支持部の構成部（例えば弾性梁）や更には可撓性支持部と一体的に設けられた他の部材に当接するように、伝達ピンを配置してもよい。
【００３５】
また、磁場発生部材や磁気感応素子の取り付け態様も特に限定されるものではない。錘を介さずに設けることも可能であり、また、可撓性支持部側に磁気感応素子が取り付けられ、ケース側に磁場発生部材が取り付けられていてもよい。
【００３６】
さらに、可撓性支持部の構成も上記実施の形態に限定されるものではなく、錘の有無や、弾性梁の形態など、適宜改変することができる。例えば、必ずしも３軸慣性センサとしての機能は要求されず、弾性梁をより簡素化してもよい。
【００３７】
本発明の適用分野は、健康増進関係の分野には限られない。よって、例えば、電子部品を格納した製品の落下、振動、カウントの検知が必要な電気・電子機器分野や、衝撃や圧力に対して配慮が必要な物品を対象とする物流分野などに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るモーションセンサの要部構成を示す斜視図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本実施の形態に係るモーションセンサの外観を示す斜視図である。
【図４】モーションセンサのストッパ部材に関し、（ａ）はその平面を示し、（ｂ）は正面を示す図である。
【図５】モーションセンサの伝達ピンの縦断面図である。
【図６】モーションセンサにおける伝達ピンの近傍を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                      モーションセンサ
３                      磁場発生部材
５                      磁気感応素子
７                      ケース
９                      可撓性支持部
２３                    ストッパ部材
２７                    伝達ピン
【図１】
2008000199.tif 000003
【図２】
2008000199.tif 000004
【図３】
2008000199.tif 000005
【図４】
2008000199.tif 000006
【図５】
2008000199.tif 000007
【図６】
2008000199.tif 000008