(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２）に収められたセンサを備えるモバイル装置（１，７，９，１１）において、
前記センサが、歪みおよび／または曲げセンサ（３）として実現されており、かつ、振動質量との協働で、固体音波および／または加速度を検出する加速度センサを形成しており、
当該モバイル装置（１，７，９，１１）の質量の少なくとも一部が、前記振動質量を形成しており、
前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、当該モバイル装置（１，７，９，１１）のうちの板状部材（８）又は棒状部材（１０）として実現された構成要素に又は当該構成要素上に配置され、
この配置により板状部材（８）又は棒状部材（１０）が振動質量として機能する
ことを特徴とする、モバイル装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、前記振動質量のうちの弾性的に支持されている部分に取り付けられていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、圧電式のセンサであることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、１ｍＧ未満、好ましくは１００μＧ未満の加速度を測定するように実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のモバイル装置において、前記ハウジング（２）が、支持体の上に置くための支承箇所（５）を２つ、３つ、４つ又は５つ以上具備していることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項６】
請求項５に記載のモバイル装置において、前記ハウジング（２）の角部領域に又は前記ハウジング（２）の縁部の領域に支承箇所（５）が設けられていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載のモバイル装置において、支承箇所（５）が、点、直線もしくは曲線の形状で実現され得るか又は面状体として実現され得て、かつ、好ましくは前記ハウジング（２）の下面から突出していることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、当該モバイル装置（１，７，９，１１）の少なくとも中央付近に設けられていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のモバイル装置において、さらに、
制御装置（６）、
を備え、前記制御装置（６）が、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）により検出された振動を評価するように、かつ、所定の事象であると判断すると、特には地震事象であると判断すると、信号を外部の装置に送信するように実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、またはノートブック型コンピュータとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、地震を検知する早期警報システムとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、脈拍計として実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、空間内での人間の転倒を検出することが可能な監視装置として実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、空気音の指向性マイクロホンとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングに収められたセンサを備えるモバイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ノートブック型コンピュータなどの今日のモバイル装置（モバイル通信装置）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のようなセンサユニットを備えている。これらのセンサユニットまたはＭＥＭＳは、様々な用途で必要となる。この例として、モバイル装置の位置の検出、ユーザの動きの検出等が挙げられる。モバイル装置に既に存在しているセンサ（特には、加速度センサ）を用いて地震観測を行うことが既に提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、地震を検知する早期警報システムに携帯電話を利用することが提案されている。この目的のために、携帯電話に組み込まれた加速度センサで加速度データが検出される。これらの加速度データが経験値と比較されることで、検出された加速度が地震事象であるか否かが判断される。このような地震事象であると判断されると、サーバとの通信リンクが確立される。当該サーバは、複数のそのような携帯電話と通信することができ、地震が実際に発生しているか否かを推測する妥当性確認（Plausibilisierung）を実行する。当該確認の結果が肯定である場合、地震事象が生じた付近に存在する携帯電話に対し、受信者が安全を確保（bringen）できるように地震警報が発せられる。
【０００４】
特許文献２にも、地震事象を検知する同様の早期警報システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０８３５５６号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１５／０１９５６９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの既知のシステム及び方法は、携帯電話に存在する従来のセンサを用いて地震事象を検知することに基づいたものである。地震が始まる前に十分な警報期間を確保するには、地面の微震や振動波または震波を起こして迫りつつある地震を、出来る限り早期に検知する必要がある。しかし、モバイル装置に搭載された従来のセンサは、この目的のために設けられているわけではない。具体的に述べると、弱い振動活動または地震活動を十分早期に検知することが不可能となっている。しかしながら、十分な警報期間のためには早期検知が必要である。よって、安全確保（Schutz）の向上や十分な警報期間を可能とするには、弱い地震活動であっても適時に検知できるようにする必要がある。
【０００７】
したがって、本発明の根底にある目的は、弱い振動活動または地震活動を検出することが可能な携帯電話を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、この目的を達成するために、上述の種類のモバイル装置であって、
センサが、歪みおよび／または曲げセンサとして実現されており、かつ、振動質量（サイズミックマス）との協働で、固体音波（または個体伝搬音波）および／または加速度を検出する加速度センサを形成しており、
当該モバイル装置の質量の少なくとも一部が、前記振動質量を形成している、モバイル装置が提供される。
【０００９】
本発明は、モバイル装置のハウジングにおける歪みおよび／または曲げセンサの特殊な配置構成により、加速度に対する感度、特には地震の微震に対する感度を大幅に上げることができるという認識に基づいたものである。この効果は、前記歪みおよび／または曲げセンサが、加速度の影響により励起されて振動する振動質量と協働することによって達成される。これらの振動が、前記歪みおよび／または曲げセンサで検出され得る。当該歪みおよび／または曲げセンサにより、前記振動質量に働いた加速度が大幅に増幅され得る。これにより、到達前の地震の早期段階で発生する最小限の加速度であっても検出することが可能になる。このように、本発明にかかるモバイル装置によって地震などの振動や固体音波が早期に検出され得ることで、地震事象が起こる前の警報期間が従来のシステムと比べて大幅に長くなり得る。この長くなった警報期間により、地震で危険が迫っている領域内に居る人々が時間内に安全を確保（bringen）できる確率が高まる。
【００１０】
好ましくは、前記歪みおよび／または曲げセンサは、前記振動質量のうちの弾性的に支持されている部分に取り付けられている。前記モバイル装置のうちの前記歪みおよび／または曲げセンサが配置されている部分が例えば撓みばね等のように弾性的に支持され得て、前記モバイル装置の質量の大部分が振動質量として機能する。
【００１１】
本発明にかかるモバイル装置では、好ましくは、前記歪みおよび／または曲げセンサが圧電式のセンサである。このようなセンサは、高い精度、小型の質量及び経済的な製法により特徴付けられる（zeichnet sich）。結果として、このような圧電式のセンサは比較的簡単にモバイル装置に組み込むことができる。例えば、本願と同じ出願人による独国特許出願公開第１０２０１２２２２２３９号で提案されている歪みおよび／または曲げセンサが使用され得る。独国特許出願公開第１０２０１２２２２２３９号の全内容は、参照をもって本願に含めたものとする。
【００１２】
本発明にかかるモバイル装置では、極めて好ましくは、前記歪みおよび／または曲げセンサが１ｍＧ未満、好ましくは１００μＧ未満の最小限の加速度を少なくとも間接的に測定するように実現されている。前記歪みおよび／または曲げセンサは歪みおよび／または曲げの測定値を供給し、当該測定値から加速度を導出及び算出することが可能となっている。対照的に、従来のモバイル装置の加速度センサは、典型的に１０ｍＧ〜１００ｍＧのより大きい加速度を検出するように実現されている。つまり、本発明にかかるモバイル装置に使用される歪みおよび／または曲げセンサの感度は、モバイル装置に組み込まれた従来の加速度センサの感度よりも１オーダー以上高い。
【００１３】
本発明にかかるモバイル装置では、極めて有利には、前記加速度センサが当該モバイル装置のうちの板状部材又は棒状部材として実現された構成要素に又は当該構成要素上に配置されている。このような配置構成により、板状部材又は棒状部材として実現された前記構成要素は、加速度によって振動が引き起こされ得る振動質量として機能する。板状部材は、複数の点（支承点）又は直線で支えられ得る。棒状部材は、１つの側又は２つの側で支えられ得る。
【００１４】
本発明にかかるモバイル装置の一改良形態では、前記ハウジングが、支持体（Untergrund）の上に置くための支承箇所を２つ、３つ、４つ又は５つ以上具備しうる。本発明にかかるモバイル装置を何らかの土台（Unterlage）に置いた場合、当該モバイル装置は最小限の振動（特には、固体音の形態の振動）や加速度（特には、最小限の震動）であっても記録することができる。切離し状態の基礎（entkoppelten Fundament）や切離し状態の土台（entkoppelten Unterlage）の上であれば、振動波または震波（地震波）を他の発生源由来の振動と切り離して検出することができる。
【００１５】
前記支承箇所に関して述べると、前記ハウジングの角部領域に又は前記ハウジングの縁部の領域に支承箇所が設けられ得る。好ましくは、前記ハウジングのうちの表面領域（特には、下面）に複数の支承箇所が分散配置されている。
【００１６】
本発明にかかるモバイル装置の支承箇所は、点、直線もしくは曲線の形状で実現され得るか又は面状体として実現され得る。好ましくは、支承箇所は前記ハウジングの下面から突出している。複数の支承箇所を設けることにより、本発明にかかるモバイル装置と支持体との間に所定の接触が確立されて固体音波の正確な検出が可能となる。
【００１７】
本発明にかかるモバイル装置では、極めて好ましくは、前記歪みおよび／または曲げセンサが当該モバイル装置の少なくとも中央付近に設けられている。このような配置構成により、前記モバイル装置の実質全質量が振動質量として機能することになる。
【００１８】
本発明にかかるモバイル装置は、さらに、制御装置を備え得る。当該制御装置は、前記歪みおよび／または曲げセンサにより検出された振動を評価するように、かつ、所定の事象であると判断すると信号を外部の装置に送信するように実現されている。特には、前記制御装置は、前記振動を評価することによって地震事象であるか否かを判断するように実現されている。
【００１９】
特には、本発明にかかるモバイル装置は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、またはノートブック型コンピュータであり得る。
【００２０】
本発明の一変形例では、前記モバイル装置が、地震を検知する早期警報システムとして又はこのような早期警報システムの一構成要素として実現され得る。このような早期警報システムは、中央サーバとの通信リンクを確立することが可能なそのようなモバイル装置を複数含み得る。
【００２１】
本発明にかかるモバイル装置の代替的な一実施形態では、当該モバイル装置が、脈拍計として実現される。ユーザが前記モバイル装置を腕や首に当てるか又は固定することで、当該ユーザの脈拍（すなわち、当該ユーザの心拍）を検出することが可能になる。
【００２２】
本発明にかかるモバイル装置の代替的な他の実施形態では、当該モバイル装置が、空間内での人間の転倒を検出することが可能な監視装置として実現される。転倒によって固体音が発生し、当該固体音が前記モバイル装置で検出され得る。このようにして、前記モバイル装置は例えば空間の監視や高齢者の監視に使用され得る。人間が転倒したと前記モバイル装置が判断すると、警報が自動的にトリガされ得るか又は助けが呼ばれ得る。
【００２３】
驚くべきことに、本発明にかかるモバイル装置は、空気音の指向性マイクロホンとしても使用され得る。前記モバイル装置により、受け取った音響信号の音源の方向が判明し得る。これにより、例えば、騒音環境での電話通話の品質が向上し得る。
【００２４】
以下では、本発明について、図面を参照しながら例示的な実施形態を用いて説明する。図面は、下記のような概略図である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかるモバイル装置の斜視図である。
【図２】図１のモバイル装置の側面図である。
【図３】本発明にかかるモバイル装置の例示的な他の実施形態を示す側面図である。
【図４】本発明にかかるモバイル装置の例示的なさらなる他の実施形態を示す側面図である。
【図５】本発明にかかるモバイル装置の例示的なさらなる他の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、歪みおよび／または曲げセンサ３が収められたハウジング２を備えるモバイル装置１を示す斜視図である。図１では、ハウジング２の内部に収められた歪みおよび／または曲げセンサ３が破線で描かれている。図１には、モバイル装置１が逆さまの位置で、すなわち、下面４を上にして示されている。円筒形状で実現された合計４つの支承箇所５が、角部に設けられて、ハウジング２の下面４から突出している。
【００２７】
歪みおよび／または曲げセンサ３は、圧電式のセンサとして実現されており、伸びおよび／または加速度を検出することが可能である。これらの検出された測定値から、１００μＧ未満の加速度を計算で導出及び決定することが可能となっている。例示的な本実施形態におけるモバイル装置１は、スマートフォンとして実現されており、かつ、地震を検知する早期警報システムの一構成要素とされている。
【００２８】
モバイル装置１が支承箇所５で土台（Unterlage）の上に置かれている場合、歪みおよび／または曲げセンサ３は震波または振動波により励起されて振動することが可能である。モバイル装置１の質量が振動質量として機能することで外部からの加速度（特には、震波）が増幅され、当該加速度を歪みおよび／曲げセンサ３により高い精度で検出することができる。モバイル装置１は、さらに、図１に概略図示した制御装置６を備える。制御装置６は、歪みおよび／または曲げセンサ３に接続されており、当該歪みおよび／または曲げセンサ３で検出された加速度データを評価する。この評価を用いることにより、検出された振動および／または加速度が地震事象により引き起こされたものであるのか、それとも別の発生源により引き起こされたものであるのかを判断することができる。地震事象は典型的な低周波加速度により特徴付けられる（zeichnen sich）ため、評価や分類を用いることにより、加速度の発生源が地震であるのか否かを判断することが可能である。
【００２９】
地震事象であると制御装置６が判断すると、当該制御装置６は警報信号を別の装置（例えば、中央サーバ等）に送信する。当該警報信号は、一般的なモバイル通信リンクを介して送信される。前記中央サーバが複数のこのようなメッセージを評価して、前記警報信号の妥当性確認が同時に実行され得る。当該妥当性確認により、誤報を防ぐことができる。個々の前記モバイル装置が自身の位置も前記サーバに伝えることにより、地震事象についての追加の情報（例えば、地震事象が始まった震源、伝播方向、伝播速度等）が判明し得る。
【００３０】
図２は、図１の側面図である。図２では、歪みおよび／または曲げセンサ３がモバイル装置１の内部に配されている様子が見て取れ得る。例示的な本実施形態では、歪みおよび／または曲げセンサ３が下面４からも反対側の上面１２からも離れて配置されている。
【００３１】
図３に、モバイル装置７の例示的な他の（第２の）実施形態を示す。モバイル装置７は、断面視で図示されている。ハウジング２の内部に、電子部品（図示せず）を具備した板状部材８が配されている。板状部材８上には、歪みおよび／または曲げセンサ３が配置されている。加速度が作用すると、板状部材８は少なくとも若干弾性変形することができる。図３では、板状部材８がモバイル装置７の図中の左側及び右側で支えられているため、当該板状部材８が上下方向に少なくとも最低限動き得る様子が見て取れ得る。つまり、歪みおよび／または曲げセンサ３は、屈曲可能に又は伸び可能に支持されており、振動事象時または地震事象時に典型的に起こり得るごく僅かな震え（例えば、微震など）さえも記録する。
【００３２】
図４は図３と同様の図であり、モバイル装置９の例示的なさらなる他の実施形態が示されている。歪みおよび／または曲げセンサ３は、ハウジング２において、（片持ち支持の）棒状部材１０として実現された台座（Unterlage）上に配置されている。歪みおよび／または曲げセンサ３を支持する（片持ち支持の）棒状部材１０は、図４で右側に取り付けられている。（片持ち支持の）棒状部材１０の左端部が微震、加速度又は振動波（または震波）により振動させられ得て、当該振動が歪みおよび／または曲げセンサ３で検出される。モバイル装置９の質量が振動質量として機能し、当該モバイル装置９に働く加速度を増幅する。
【００３３】
図５に、モバイル装置１１の例示的なさらなる他の実施形態を断面視で示す。例示的な本実施形態では、歪みおよび／または曲げセンサ３がハウジング２の上面１２にて当該ハウジング２の内部に配されている。加速度が生じると平坦な（platten-）形状の上面１２が振動し、当該振動を歪みおよび／または曲げセンサ３が検出することが可能となっている。モバイル装置１１の内部にある詳細に図示しない追加の構成要素１３の質量が振動質量として機能することで、歪みおよび／または曲げセンサ３に働く運動が増幅される。
【００３４】
モバイル装置１，７，９，１１は、特には脈拍計としても使用されてよい。この目的のために、ユーザは前記モバイル装置を、身体のうちの脈拍が検出され易い部位に当てるか又は固定する。これには、例えば腕、首等が適している。心拍により生じる脈拍が固体音を発生させて、当該固体音が前記モバイル装置の歪みおよび／または曲げセンサ３で検出及び測定され得る。測定値が前記モバイル装置の表示面に表示され得て、対応するソフトウェアアプリケーション（アプリ）を用いて記憶される。
【００３５】
説明するモバイル装置１，７，９，１１は、空間の監視にも適している。モバイル装置は空間の監視に使用されてもよく、部屋内で人間が転倒すると警報をトリガし得る。人間が転倒すると固体音が発生し、当該固体音が床や他の物体を介して同空間内に位置した前記モバイル装置に伝わる。転倒により発生した固体音波は特徴的であり、制御装置６がこれらを他の発生源のもの（例えば、振動加速度または地震加速度によるもの等）と区別することができる。前記モバイル装置は、人間の転倒が検出されると警報を開始し得る。
【００３６】
さらなる変形例として、モバイル装置１，７，９，１１は、空気音の指向性マイクロホンとしても使用されてよい。音源が前記モバイル装置を通過するとき、方向に応じて強い特性が生じる。驚くべきことに、歪みおよび／曲げセンサ３は、直接的な加速度および／または固体音を検出できるだけでなく、間接的な空気音も検出することができる。これにより、例えば、騒音環境での電話通話の品質を向上させることが可能である。
【００３７】
このように、本発明を上記の例示的な各実施形態を参照しながら具体的に図示・説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱しない範疇で、形態や細部に様々な変更が施されてもよいことを理解するであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
ハウジング（２）に収められたセンサを備えるモバイル装置（１，７，９，１１）において、
前記センサが、歪みおよび／または曲げセンサ（３）として実現されており、かつ、振動質量との協働で、固体音波および／または加速度を検出する加速度センサを形成しており、
当該モバイル装置（１，７，９，１１）の質量の少なくとも一部が、前記振動質量を形成していることを特徴とする、モバイル装置。
［態様２］
態様１に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、前記振動質量のうちの弾性的に支持されている部分に取り付けられていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様３］
態様１または２に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、圧電式のセンサであることを特徴とする、モバイル装置。
［態様４］
態様１から３のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、１ｍＧ未満、好ましくは１００μＧ未満の加速度を測定するように実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様５］
態様１から４のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、当該モバイル装置（１，７，９，１１）のうちの板状部材（８）又は棒状部材（１０）として実現された構成要素に又は当該構成要素上に配置されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様６］
態様１から５のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、前記ハウジング（２）が、支持体の上に置くための支承箇所（５）を２つ、３つ、４つ又は５つ以上具備していることを特徴とする、モバイル装置。
［態様７］
態様６に記載のモバイル装置において、前記ハウジング（２）の角部領域に又は前記ハウジング（２）の縁部の領域に支承箇所（５）が設けられていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様８］
態様６または７に記載のモバイル装置において、支承箇所（５）が、点、直線もしくは曲線の形状で実現され得るか又は面状体として実現され得て、かつ、好ましくは前記ハウジング（２）の下面から突出していることを特徴とする、モバイル装置。
［態様９］
態様１から８のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）が、当該モバイル装置（１，７，９，１１）の少なくとも中央付近に設けられていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１０］
態様１から９のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、さらに、
制御装置（６）、
を備え、前記制御装置（６）が、前記歪みおよび／または曲げセンサ（３）により検出された振動を評価するように、かつ、所定の事象であると判断すると、特には地震事象であると判断すると、信号を外部の装置に送信するように実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１１］
態様１から１０のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、またはノートブック型コンピュータとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１２］
態様１から１１のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、地震を検知する早期警報システムとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１３］
態様１から１２のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、脈拍計として実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１４］
態様１から１３のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、空間内での人間の転倒を検出することが可能な監視装置として実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
［態様１５］
態様１から１４のいずれか一態様に記載のモバイル装置において、当該モバイル装置が、空気音の指向性マイクロホンとして実現されていることを特徴とする、モバイル装置。
【符号の説明】
【００３８】
１      モバイル装置
２      ハウジング
３      歪みおよび／または曲げセンサ
４      下面
５      支承箇所
６      制御装置
７      モバイル装置
８      板状部材
９      モバイル装置
１０    （片持ち支持の）棒状部材
１１    モバイル装置
１２    上面
１３    構成要素
【図１】
0006908777.tif 000002
【図２】
0006908777.tif 000003
【図３】
0006908777.tif 000004
【図４】
0006908777.tif 000005
【図５】
0006908777.tif 000006