(57)【要約】【課題】本発明は、心電を正確に取得することが可能な運動装置を提供することを目的とする。【解決手段】運動者の心電を検出する心電検出器９を備える運動装置１００であって、前記運動者の身体の異なる種類の２つの部位として、臀部と左手又は右手とに接触する位置に、それぞれ臀部用電極ユニット７と、左手用電極ユニット８Ｌ又は右手用電極ユニット８Ｒと、が設けられている。前記心電検出器９は、前記臀部用電極ユニット７からの臀部信号と、左手用電極ユニット８Ｌからの左手掌信号又は右手用電極ユニット８Ｒからの右手掌信号と、に基づいて前記運動者の心電を検出することを特徴とする。【選択図】図１
2009125179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動者の心電を検出する心電検出器を備える運動装置であって、
前記運動者の身体の異なる種類の少なくとも２つの部位に接触する位置に、それぞれ第１電極ユニット及び第２電極ユニットが設けられており、
前記心電検出器は、前記第１電極ユニットからの第１信号と、前記第２電極ユニットからの第２信号と、に基づいて前記運動者の心電を検出することを特徴とする、運動装置。
【請求項２】
運動者の身体の所定の基準位置から前記第１及び第２電極ユニットまでの距離の差が所定値以上であることを特徴とする、請求項１に記載の運動装置。
【請求項３】
前記運動装置は、一対の第１グリップ及び第２グリップと、前記運動者が着座するためのサドルと、をさらに備え、
前記第１電極ユニットは前記サドルに設けられ、前記第２電極ユニットは前記第１グリップ又は前記第２グリップのいずれかに設けられることを特徴とする、請求項１に記載の運動装置。
【請求項４】
前記心電検出器は、前記第１及び第２信号の入力を受けて、前記心電を検出するための検出信号を生成する生成回路を有しており、
前記生成回路は、前記第１電極ユニットからの前記第１信号のインピーダンスよりも高い入力インピーダンスを有していることを特徴とする、請求項３に記載の運動装置。
【請求項５】
前記生成回路は、前記第１信号が非反転入力端子に入力される、高入力インピーダンスの第１オペアンプを有することを特徴とする、請求項４に記載の運動装置。
【請求項６】
前記生成回路は、前記第２信号が非反転入力端子に入力される、高入力インピーダンスの第２オペアンプをさらに有し、前記第1オペアンプと前記第2オペアンプとは同一特性のオペアンプであることを特徴とする、請求項５に記載の運動装置。
【請求項７】
前記第１オペアンプは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）入力タイプのオペアンプであることを特徴とする、請求項５に記載の運動装置。
【請求項８】
前記第１オペアンプは、電圧フォロワ回路からなることを特徴とする、請求項５に記載の運動装置。
【請求項９】
前記生成回路は基板上に実装されており、前記生成回路の前記第１信号が入力される第１入力端と、前記第１電極ユニットと、を接続する配線は、前記基板から所定の距離離れて設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の運動装置。
【請求項１０】
前記生成回路は基板上に実装されており、前記生成回路の前記第１信号が入力される第１入力端と、前記第１電極ユニットと、を接続する配線は前記基板上に形成され、
前記配線の近傍の基板の少なくとも一部にスリットが形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の運動装置。
【請求項１１】
前記第２電極ユニットが設けられたグリップとは異なるグリップに、第３電極ユニットがさらに設けられており、
前記心電検出器は、前記第１電極ユニットからの第１信号及び前記第２電極ユニットからの第２信号に基づいて心電を検出し、前記第１電極ユニットからの第１信号及び前記第３電極ユニットからの第３信号に基づいて心電を検出し、前記第２電極ユニットからの第２信号及び前記第３電極ユニットからの第３信号に基づいて心電を検出し、各心電の検出結果を比較して前記運動者の心電を検出するための電極ユニットの組み合わせを決定することを特徴とする、請求項３に記載の運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電を測定可能な運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人体の心電を取得する様々な方法が検討されている。例えば、特許文献１には、便座の３カ所に電極を設け、使用者が便座に着座した状態で心電を検出する構成が開示されている。電極は、臀部、右大腿部及び左大腿部に対応する位置に設けられている。臀部の電極はグラウンド電極であり、右大腿部及び左大腿部に対応する電極間の電位差に基づいて使用者の心電を検出する。特許文献２には、自動車のハンドル上において両手が接触する位置に２つの電極を設け、この電極間の電流を検出して心拍数を取得する構成が開示されている。また、運動ジム等には、左右のグリップ、サドル及びペダル等を有するバイク型の運動装置が設置されている。このバイク型の運動装置では、両手が接触する左右のグリップに電極を設けて心電を検出している。
【特許文献１】特許第3430679号公報
【特許文献２】実開平7-11475号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では心電を検出する電極は、右大腿部及び左大腿部に対応して設けられた電極である。右大腿部及び左大腿部は身体のうち対になっている部位であり、人体の心臓からの距離が同程度でありかつ心臓からの方向が概ね同じであり、また脂肪量や血流等の特性も同程度である。そのため、右大腿部の電極からの信号の電圧と、左大腿部の電極からの信号の電圧とでは、その電圧差が小さい。よって、両信号を差動増幅しても、正確に心電を取得することができない。また、ハンドル上の両手が接触する位置に２つの電極が設けられている特許文献２においても、左右のグリップにそれぞれ電極を設けているバイク型の運動装置においても、同様の問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明は、心電を正確に取得することが可能な運動装置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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、発明１は、運動者の心電を検出する心電検出器を備える運動装置であって、前記運動者の身体の異なる種類の少なくとも２つの部位に接触する位置に、それぞれ第１電極ユニット及び第２電極ユニットが設けられており、前記心電検出器は、前記第１電極ユニットからの第１信号と、前記第２電極ユニットからの第２信号と、に基づいて前記運動者の心電を検出することを特徴とする、運動装置を提供する。
【０００６】
運動者の身体の異なる種類の２つの部位とは、例えば１つの部位が右手又は左手ともう一つの部位が臀部との組み合わせ、１つの部位が右手又は左手ともう一つの部位が耳たぶとの組み合わせ、１つの部位が臀部ともう一つの部位が足首との組み合わせなど、運動者の身体中心に対して非対称な位置にある部位の組み合わせである。なお、例えば右手と左手との組み合わせは同一種類の部位である。
【０００７】
第１及び第２電極ユニットは、前述の異なる種類の２つの部位に対応して運動装置に取り付けられている。各電極ユニットは、心臓からの微弱な電位を検出するための作用電極と、例えばグラウンドに接続される参照電極とが対になっている。運動者が運動装置により運動を行う際には、運動者の身体の異なる種類の２つの部位それぞれに対して、第１及び第２電極ユニットが各々接触する。この状態で各電極ユニットの作用電極及び参照電極間には心臓の動きに応じた電圧が発生する。これにより、運動者の心臓の動きに応じた第１及び第２信号が、第１及び第２電極ユニットそれぞれの作用電極から心電検出器に入力される。心電検出器は、入力された第１信号と第２信号との電圧差に基づいて心拍数などの心電を検出する。
【０００８】
ここで、第１及び第２電極ユニットはそれぞれ身体の異なる種類の２つの部位に対応して設けられているため、運動者の心臓から各電極ユニットまでの距離が異なる。例えば、異なる種類の２つの部位が例えば臀部及び右手であり、臀部に対応して第１電極ユニットが設けられ、右手に対応して第２電極ユニットが設けられている場合を考える。この場合、運動者の体内において、心臓から臀部の第１電極ユニットまでの距離と、心臓から右手の第２電極ユニットまでの距離と、に大きな差異がある。そのため、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との電圧差は、例えば右手及び左手など同一種類の２つの部位に対応して設けられた各電極からの信号の電圧差に比べて大きい。このような電圧差を有する第１信号及び第２信号を心電検出器において例えば差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【０００９】
また、第１及び第２電極ユニットは、運動者と運動装置との接触位置に設けられている。よって、運動装置とは別途の器具を運動者に取り付ける必要は無く、運動者は、心電を計測されているという煩わしさを感じることなく通常の運動に集中することができる。
発明２は、発明１において、運動者の身体の所定の基準位置から前記第１及び第２電極ユニットまでの距離の差が所定値以上であることを特徴とする、運動装置を提供する。
【００１０】
所定の基準位置とは、例えば運動者の心臓である。所定の基準位置と第１及び第２電極ユニットそれぞれとの距離の差が所定値以上であると、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との電圧差を大きくすることができる。このような電圧差を有する第１信号及び第２信号を心電検出器において例えば差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【００１１】
なお、運動者の体において所定の基準位置から第１電極ユニットへの方向と、所定の基準位置から第２電極ユニットへの方向とが大きく異なれば、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との電圧差をより大きくすることが期待できるのでより望ましい。これは、距離の差に加え、方向も異なることで、信号検出の経路における体の組成の違いがより明確に出力結果に反映されるためである。例えば、心臓を基準として心臓よりも上方に位置する部位及びそれにつながる部位、例えば脇、両腕、両手、耳、首、頭などの部位と、心臓よりも下方に位置する部位、例えば両脚、臀部、足首などの部位とに分けて、それぞれ電極ユニットを配置すればよい。
【００１２】
発明３は、発明１において、前記運動装置は、一対の第１グリップ及び第２グリップと、前記運動者が着座するためのサドルと、をさらに備え、前記第１電極ユニットは前記サドルに設けられ、前記第２電極ユニットは前記第１グリップ又は前記第２グリップのいずれかに設けられることを特徴とする、運動装置を提供する。
前記構成によれば、運動者の体内において、心臓から臀部を介してサドルの第１電極ユニットまでの距離と、心臓から右手又は左手を介して第１又は第２グリップの第２電極ユニットまでの距離とが異なる。よって、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との電圧差が大きくなるため、第１信号及び第２信号を心電検出器において例えば差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【００１３】
発明４は、発明３において、前記心電検出器は、前記第１及び第２信号の入力を受けて、前記心電を検出するための検出信号を生成する生成回路を有しており、前記生成回路は、前記第１電極ユニットからの前記第１信号のインピーダンスよりも高い入力インピーダンスを有していることを特徴とする、運動装置を提供する。
サドルに設けられ第１電極ユニットからの第１信号と、第１又は第２グリップに設けられた第２電極ユニットからの第２信号とが生成回路に入力される。第１電極ユニットの作用電極と参照電極との間のインピーダンスをインピーダンスＺ１、第２電極ユニットの作用電極と参照電極との間のインピーダンスをインピーダンスＺ２とする。さらに、心電検出器の生成回路の入力インピーダンスをＺｈ、生体電気信号をＶｂ、心電検出器で検出される電圧をＶａとすると、Ｖａは次式（１）で表される。
【００１４】
Ｖａ＝（Ｚｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ））×Ｖｂ・・・（１）
ここで、第１電極ユニットの作用電極と参照電極との間には、脂肪量の多い臀部及び衣類等が介在しているため、インピーダンスＺ１は極めて大きい。上記発明では、心電検出器の生成回路の入力インピーダンスＺｈを、第１電極ユニットのインピーダンスＺ１よりも大きくすることで、上記（１）式のＺｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）において心電を取得可能な程度に分子の値を適切に確保する。よって、運動者の身体の異なる種類の部位から、より正確に心電を検出することができる。
【００１５】
また、この結果、従来装置であれば、手掌や耳という運動者の露出部を介してしか心電検出ができなかったが、本構成によれば、例えば臀部という着衣状態にある箇所からも心電データを取得することが可能となり、多様な検出構成を提供できる。
発明５は、発明４において、前記生成回路は、前記第１信号が非反転入力端子に入力される、高入力インピーダンスの第１オペアンプを有することを特徴とする、運動装置を提供する。
【００１６】
生成回路は、高入力インピーダンスの第１オペアンプを有するため、高い入力インピーダンスを確保することができる。これにより、第４発明と同様に上記（１）式において心電を取得可能な程度に分子の値を適切に確保し、より正確に心電を検出することができる。
発明６は、発明５において、前記生成回路は、前記第２信号が非反転入力端子に入力される、高入力インピーダンスの第２オペアンプをさらに有し、前記第1オペアンプと前記第2オペアンプとは同一特性のオペアンプであることを特徴とする、運動装置を提供する。
【００１７】
第１オペアンプ及び第２オペアンプから出力された第１信号及び第２信号が、後続の回路において差動増幅されることで心電が検出される。本発明によれば、第１電極ユニットからの第１信号だけでなく、第２電極ユニットからの第２信号も、同一特性である高入力インピーダンスのオペアンプに入力されるため、第１及び第２信号は同様に処理される。例え、第１及び第２オペアンプが周囲の温度や湿度等の周辺環境の影響を受けたとしても、第１及び第２信号には同様の処理がなされているため、処理後も第１及び第２信号の電圧差は維持される。よって、本発明の構成によって、より正確に心電を検出することができる。
【００１８】
発明７は、発明５において、前記第１オペアンプは、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）入力タイプのオペアンプであることを特徴とする、運動装置を提供する。
高入力インピーダンスのオペアンプの一例として、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）入力タイプのオペアンプが挙げられる。
発明８は、発明５において、前記第１オペアンプは、電圧フォロワ回路からなることを特徴とする、運動装置を提供する。
【００１９】
オペアンプは電圧フォロワ回路からなるため、高入力インピーダンス及び低出力インピーダンスの特性を併せ持っている。よって、心電検出器の生成回路の入力インピーダンスＺｈを高くすることができるとともに、オペアンプの出力インピーダンスが十分低いため後段の回路は高入力インピーダンスである必要はなく、正確に心電を検出することができる。
【００２０】
発明９は、発明４において、前記生成回路は基板上に実装されており、前記生成回路の前記第１信号が入力される第１入力端と、前記第１電極ユニットと、を接続する配線は、前記基板から所定の距離離れて設けられていることを特徴とする、運動装置を提供する。
生成回路の第１入力端と第１電極ユニットとを、基板から所定の距離離れて設けられた配線で接続することで、配線を基板上に形成することによる他配線や基板等への漏れ電流を抑制することができ、生成回路の入力インピーダンスの低下を抑制することができる。
【００２１】
発明１０は、発明４において、前記生成回路は基板上に実装されており、前記生成回路の前記第１信号が入力される第１入力端と、前記第１電極ユニットと、を接続する配線は前記基板上に形成され、前記配線の近傍の基板の少なくとも一部にスリットが形成されていることを特徴とする、運動装置を提供する。
スリットにより、生成回路の第１入力端と第１電極ユニットとを接続する配線から他配線や基板等への漏洩電流を抑制することができる。よって、生成回路の入力インピーダンスの低下を抑制することができる。
【００２２】
発明１１は、発明３において、前記第２電極ユニットが設けられたグリップとは異なるグリップに、第３電極ユニットがさらに設けられており、前記心電検出器は、前記第１電極ユニットからの第１信号及び前記第２電極ユニットからの第２信号に基づいて心電を検出し、前記第１電極ユニットからの第１信号及び前記第３電極ユニットからの第３信号に基づいて心電を検出し、前記第２電極ユニットからの第２信号及び前記第３電極ユニットからの第３信号に基づいて心電を検出し、各心電の検出結果を比較して前記運動者の心電を検出するための電極ユニットの組み合わせを決定することを特徴とする、運動装置を提供する。
【００２３】
各個人では身体の各部位の脂肪量や血流等の特性の違いから、心電を正確に取得可能な電極ユニットの組み合わせが異なる。例えば、ある運動者によっては、左右のグリップの電極を介して両手から信号を取得する従来装置を使用する場合、何らかの理由により心電が検出できない現象が認められている。この点、本発明では、臀部及び右手、臀部及び左手、右手及び左手の組み合わせについて各電極ユニットからの各信号を取得して心電を検出し、検出結果を比較して最適な電極ユニットの組み合わせを決定する。そのため、従来のように左右のグリップの電極ユニットからの信号では検出できなかった運動者に関して、心電検出の可能性を増大できるだけでなく、各個人の特性に応じた電極ユニットの組み合わせを決定することにより、心電を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、心電を正確に取得することが可能な運動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜発明の概要＞
本発明の運動装置は、運動者の心電を検出する心電検出器と、第１電極ユニットと、第２電極ユニットとを含む。第１電極ユニット及び第２電極ユニットそれぞれは、運動装置において、運動者の身体の異なる種類の少なくとも２つの部位に接触する位置に設けられている。心電検出器は、第１電極ユニットからの第１信号と、第２電極ユニットからの第２信号と、に基づいて運動者の心電を検出する。
【００２６】
ここで、運動者の身体の異なる種類の２つの部位とは、例えば１つの部位が右手又は左手ともう一つの部位が臀部との組み合わせ、１つの部位が右手又は左手ともう一つの部位が耳たぶとの組み合わせ、１つの部位が臀部ともう一つの部位が足首との組み合わせなど、運動者の身体中心に対して非対称な位置にある部位の組み合わせである。なお、例えば右手と左手との組み合わせは同一種類の部位である。
【００２７】
第１及び第２電極ユニットは、前述の異なる種類の２つの部位に対応して運動装置に取り付けられている。そのため、運動者の身体における所定の基準位置から第１電極ユニット及び第２電ユニットそれぞれまでの距離が異なる。所定の基準位置とは心臓であり、心臓から各電極ユニットまでの距離が異なる。例えば、所定の基準位置と第１及び第２電極ユニットそれぞれとの距離の差が所定値以上である。よって、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との間の電圧差は比較的大きい。このような電圧差を有する第１信号及び第２信号を心電検出器において例えば差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【００２８】
また、第１及び第２電極ユニットは、運動者と運動装置との接触位置に設けられている。よって、運動装置とは別途の器具を運動者に取り付ける必要は無く、運動者は、心電を計測されているという煩わしさを感じることなく通常の運動に集中することができる。
なお、運動者の体において所定の基準位置から第１電極ユニットへの方向と、所定の基準位置から第２電極ユニットへの方向とが大きく異なれば、第１電極ユニットからの第１信号と第２電極ユニットからの第２信号との電圧差をより大きくすることが期待できるのでより望ましい。これは、距離の差に加え、方向も異なることで、信号検出の経路における体の組成の違いがより明確に出力結果に反映されるためである。例えば、心臓を基準として心臓よりも上方に位置する部位及びそれにつながる部位、例えば脇、両腕、両手、耳、首、頭などの部位と、心臓よりも下方に位置する部位、例えば両脚、臀部、足首などの部位とに分けて、それぞれ電極ユニットを配置すればよい。
【００２９】
＜実施形態例＞
本実施形態では、運動者の身体の異なる種類の２つの部位が、臀部及び両手のいずれかである場合を例に挙げて説明する。
（１）構成
図１は、本発明の実施形態例に係る運動装置の一例の斜視図である。運動装置１００は、例えば図１に示すようにバイク型の装置である。運動装置１００は、本体１と、運動者が着座するためのサドル２と、運動者が両手で握る一対のグリップ３と、運動者が両足を掛ける一対のペダル４と、モニタ５とを備える。本体１の底部には支持部１ａ及び１ｂが設けられており、運動装置１００を安定に支持している。一対のペダル４は、本体１の両側面それぞれに可動に取り付けられている。サドル２は本体１の上部一端に取り付けられ、一対のグリップ３は本体１の上部他端に取り付けられている。モニタ５は、グリップ側の本体１の上部他端に取り付けられており、運動者に対向する面に表示部６を有する。表示部６には、後述の心電検出器９で検出した心電図、心電図に基づいたコメント、運動者の運動量などが表示される。
【００３０】
サドル２には、運動者の臀部が接触する位置に臀部用電極ユニット７が設けられている。臀部用電極ユニット７は、心臓からの微弱な電位を検出するための臀部用作用電極７ａ及び例えばグラウンドに接続される臀部用参照電極７ｂを含む。
一対のグリップ３は、左手用グリップ３Ｌ及び右手用グリップ３Ｒを含む。左手用グリップ３Ｌ及び右手用グリップ３Ｒそれぞれには、運動者の左右の手が接触する位置に左手用電極ユニット８Ｌ及び右手用電極ユニット８Ｒが設けられている。左手用電極ユニット８Ｌは左手用作用電極８Ｌａ及び左手用参照電極８Ｌｂを含む。同様に、右手用電極ユニット８Ｒは、右手用作用電極８Ｒａ及び右手用参照電極８Ｒｂを含む。左手用作用電極８Ｌａ及び右手用作用電極８Ｒａは心臓からの微弱な電位を検出し、左手用参照電極８Ｌｂ及び右手用参照電極８Ｒｂは例えばグラウンドに接続されている。
【００３１】
本体１の内部には、運動者の心電を検出する心電検出器９及びペダル４に負荷を付与するための負荷付与部１０が設けられている。心電検出器９は、臀部用電極ユニット７と、左手用電極ユニット８Ｌ及び／又は右手用電極ユニット８Ｒと、に接続されており、各電極ユニットからの信号に基づいて運動者の心電を検出する。負荷付与部１０は、例えば、運動者からの指定に応じて所定の負荷をペダル４に付与したり、運動者の心電の状態に応じた負荷をペダル４に付与する。
【００３２】
（２）運動の様子
図２は、運動装置１００を用いて運動者が運動を行っている様子を示す模式図である。運動者は、サドル２に臀部を付けて着座し、グリップ３Ｌ及び３Ｒに両手を添えてペダル４をこぐことにより運動を行う。このとき、サドル２に設けられた臀部用電極ユニット７は、運動用のウェアなど衣類を介して運動者の臀部と間接的に接触する。グリップ３Ｌ及び３Ｒに設けられた左手用電極ユニット８Ｌ及び右手用電極ユニット８Ｒは、それぞれ運動者の左右の手と直接的に接触する。
【００３３】
（３）心電の検出
以下、臀部用電極ユニット７及び左手用電極ユニット８Ｌを用いて心電を検出する方法を例に挙げて説明する。臀部用電極ユニット７において、臀部用作用電極７ａと臀部用参照電極７ｂとの間の電位差は、運動者の心臓１１の動きに応じて変化する。臀部用参照電極７ｂは例えばグラウンドに接続されており、臀部用作用電極７ａから心臓１１の動きに応じた電位を有する臀部信号が検出される。同様に、左手用電極ユニット８Ｌにおいて、左手用作用電極８Ｌａと左手用参照電極８Ｌｂとの間の電位差は、運動者の心臓１１の動きに応じて変化する。左手用参照電極８Ｌｂは例えばグラウンドに接続されており、左手用作用電極８Ｌａから心臓１１の動きに応じた電位を有する左手掌信号が検出される。臀部信号及び左手掌信号は、心電検出器９に入力される。心電検出器９は、入力された臀部信号と左手掌信号との電圧差に基づいて心拍数などの心電を検出する。
【００３４】
（３−１）電圧差の要因
図２に示すように、運動者の体内において、心臓１１から臀部の臀部用電極ユニット７までの距離Ｌ１と、心臓１１から左手の左手用電極ユニット８Ｌまでの距離Ｌ２と、に大きな差異がある。これは、臀部と左手との関係が、運動者の身体中心に対して非対称な位置にある部位の組み合わせだからである。例えば、右手と左手との組み合わせの場合は、運動者の身体中心に対して対称な位置にあるため、心臓１１から右手までの距離と心臓１１から左手までの距離とが同程度である。そのため、臀部用電極ユニット７からの臀部信号と左手用電極ユニットからの左手掌信号との電圧差は、例えば右手及び左手など同一種類の２つの部位に対応して設けられた各電極からの信号の電圧差に比べて大きい。このような電圧差を有する臀部信号及び左手掌信号を心電検出器９において例えば差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【００３５】
（３−２）各部のインピーダンスの関係
図３は、運動者の心臓、臀部用電極ユニット、左手用電極ユニット及び心電検出器の関係を示す模式図である。運動者の心臓１１の動きは交流電源１１ａで表され、生体電気信号はＶｂで表されている。また、臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１と、左手用電極ユニット８ＬのインピーダンスＺ２と、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈとは直列の関係にある。心電検出器９では、次式（１）であらわされる電圧Ｖａを検出することで心電を検出する。
【００３６】
Ｖａ＝（Ｚｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ））×Ｖｂ・・・式（１）
（３−３）各電極ユニットのインピーダンス
次に、臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１及び左手用電極ユニット８ＬのインピーダンスＺ２について説明する。図４は臀部用電極ユニットのインピーダンスを示す説明図、図５は左手用電極ユニットのインピーダンスを示す説明図である。
【００３７】
図４に示すように、サドル２に設けられた臀部用作用電極７ａ及び臀部用参照電極７ｂは、運動用のウェアなどの衣類１２を介して運動者の臀部と間接的に接触する。そのため、臀部用作用電極７ａと臀部用参照電極７ｂとの間には、衣類等によるインピーダンスＺ１ａ及びＺ１ｃと、臀部のインピーダンスＺ１ｂが存在している。衣類等は絶縁性が高いため非常にインピーダンスが高く、また臀部も他の身体の部位に比べて比較的脂肪量等が多いためインピーダンスが高い。よって、臀部用作用電極７ａと臀部用参照電極７ｂとの間のインピーダンスの合計Ｚ１（＝Ｚ１ａ＋Ｚ１ｂ＋Ｚ１ｃ）は非常に大きくなる。Ｚ１は、例えば数十Ｍ〜数百ＭΩ程度と非常に大きい。
【００３８】
一方、図５に示すように、左手用電極ユニット８Ｌは運動者の左手と直接的に接触する。よって、左手用作用電極８Ｌａと左手用参照電極８Ｌｂとの間には、左手のインピーダンスＺ２が存在している。Ｚ２は、例えば約１０ｋΩ〜約１００ｋΩ程度であり、Ｚ１に比べて非常に小さい。
（３−４）心電検出器の回路図
上述の通り、臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１は極めて大きい。このとき、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈがインピーダンスＺ１に比べて小さい場合には、上記式（１）においてＺｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）の値が小さくなり、心電検出器９において電圧Ｖａを検出することが困難である。そこで、後述の通り、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈを、少なくとも臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１よりも大きく設定する。このような入力インピーダンスＺｈを有する心電検出器９について次に説明する。
【００３９】
図６は心電検出器の回路図の一例である。心電検出器９は、第１入力部１５ａ、第２入力部１５ｂ、ＯＰ３及びフィルタ２０を含む。第１入力部１５ａ及び第２入力部１５ｂは、心電検出器９の入力段に設けられており、ＯＰ１及びＯＰ２を有している。ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１には臀部信号が入力され、ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２には左手掌信号が入力される。ＯＰ１及びＯＰ２の出力はＯＰ３に入力されて差動増幅され、さらにフィルタ２０を介して心電波形として出力される。ここで、ＯＰ１及びＯＰ２は、例えば、１０ＧΩ〜２０ＧΩ程度の高入力インピーダンスのオペアンプから構成される。具体的には、ＯＰ１及びＯＰ２として、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）入力タイプのオペアンプを用いることができる。ＦＥＴ入力タイプのオペアンプは、例えば１ＴΩ程度の入力インピーダンスを有している。よって、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈを、少なくとも臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１（数十Ｍ〜数百ＭΩ程度）よりも大きく設定することができる。そのため、上記式（１）のＺｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）において心電を取得可能な程度に分子の値を適切に確保することができる。よって、運動者の身体の異なる種類の部位から、より正確に心電を検出することができる。
【００４０】
なお、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈは、少なくとも臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１よりも大きく設定するとしたが、好ましくはＺｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）が概ね１となるように心電検出器９の入力インピーダンスＺｈを設定する。例えば、入力インピーダンスＺｈは無限大に大きいのが好ましい。Ｚｈが無限大の場合、Ｚｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）は例えば概ね１となる。よって、心電検出器９では、上記式（１）に基づいて、生体電気信号はＶｂに概ね等しい電圧Ｖａを検出することができ、心電をより正確に検出することができる。
【００４１】
以下に、図６の各回路の接続構成について具体的に説明する。
第１入力部１５ａは、ＯＰ１、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を有している。ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１は、臀部用電極ユニット７の臀部用作用電極７ａに接続されており、臀部信号の入力を受ける。また、ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１と接地端子との間には、ＯＰ１の外付けの入力インピーダンスとして抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が直列接続されている。なお、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は、ＯＰ１の入力インピーダンスよりも小さく、例えばＯＰ１の入力インピーダンスの１／１０００程度であるものとする。ＯＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間に接続されるとともに、反転入力端子に接続されている。このようにＯＰ１の出力信号は抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の中間に正帰還されるため、ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１に例えば静電気などにより電源電圧を超える高電圧が入力されたとしても、第１入力部１５ａの全体の入力インピーダンスは抵抗Ｒ１の抵抗値と抵抗Ｒ２の抵抗値の合計（＝Ｒ１＋Ｒ２）に維持される。一方、オペアンプの電源電圧以下の電圧がＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１に入力される場合には、第１入力部１５ａの入力インピーダンスはＯＰ１の入力インピーダンスとなる。また、ＯＰ１の出力端子は反転入力端子に接続されており、ＯＰ１は電圧フォロワ回路で構成されている。よって、ＯＰ１は、高入力インピーダンス及び低出力インピーダンスの特性を併せ持っている。つまり、心電検出器９の入力インピーダンスをＺｈを高くすることができるとともに、ＯＰ１の出力側の出力インピーダンスの変動に対して入力インピーダンスの変動を小さくすることができる。さらに、ＯＰ１の出力端子は、交流結合用のキャパシタＣ１を介してＯＰ３の反転入力端子に接続される。キャパシタＣ１及びＯＰ３の反転入力端子間には、プルダウン抵抗Ｒ５が設けられている。
【００４２】
同様に、第２入力部１５ｂは、ＯＰ２、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を有している。ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２は、左手用電極ユニット８Ｌの左手用作用電極８Ｌａに接続されており、左手掌信号の入力を受ける。また、ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２と接地端子との間には抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が直列接続されている。ＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４との間に接続されるとともに、反転入力端子に接続されている。さらに、ＯＰ２の出力端子は、キャパシタＣ２を介してＯＰ３の非反転入力端子に接続される。キャパシタＣ２及びＯＰ３の非反転入力端子間には、プルダウン抵抗Ｒ６が設けられている。なお、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ６及びキャパシタＣ２は前述の第１入力部１５ａの抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ５及びキャパシタＣ１と同様の作用をするため説明を省略する。
【００４３】
ＯＰ３の反転入力端子はキャパシタＣ１を介してＯＰ１の出力端子と接続され、ＯＰ３の非反転入力端子はキャパシタＣ２を介してＯＰ２の出力端子と接続されている。ＯＰ３の出力端子はフィルタ２０と接続されている。この構成により、ＯＰ３は、臀部信号に基づく信号と左手掌信号に基づく信号とを差動増幅してフィルタ２０に入力する。なお、ＯＰ３の反転入力端子はキャパシタＣ２を介してＯＰ２の出力端子と接続され、ＯＰ３の非反転入力端子はキャパシタＣ１を介してＯＰ１の出力端子と接続されても良い。
【００４４】
フィルタ２０は、ＯＰ３からの出力信号に含まれる余剰データやノイズ等を除去し、心電波形を出力する。
なお、ＯＰ１及びＯＰ２に、同一特性を有する高入力インピーダンスのオペアンプを用いればより好ましい。ＯＰ１及びＯＰ２が同一特性であれば、臀部用作用電極７ａからの臀部信号と、左手用作用電極８Ｌａからの左手掌信号とは同様に処理される。例え、ＯＰ１及びＯＰ２が周囲の温度や湿度等の周辺環境の影響を受けたとしても、臀部信号及び左手掌信号には同様の処理がなされているため、前記周辺環境の影響に対する両者の変動は同じものとなるので、ＯＰ１及びＯＰ２での処理後も臀部信号及び左手掌信号の電圧差は維持される。このような電圧差を後続のＯＰ３により差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。
【００４５】
（３−５）心電検出器の基板上への固定
心電検出器９を構成するＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３、フィルタ２０、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、キャパシタＣ１及びＣ２等の各部品は、プリント配線基板などの基板３０上に実装される。図７は各部品の配線接続の方法の一例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は配線接続の別の一例を示す説明図である。図７の（ａ）〜（ｃ）では、ＯＰ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び臀部用作用電極７ａのみの配線接続を例示している。本実施形態では、ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１と臀部用作用電極７ａとは、基板３０から所定の距離離れて設けられている配線３１によって接続される。同様に、ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１と、抵抗Ｒ１の一端とは基板３０から所定の距離離れて形成されている配線３２によって接続される。このような配線３１、３２としては、例えば絶縁材料により包まれた金属配線を用い、一例としてビニル配線、テフロン（登録商標）配線等が用いられる。抵抗Ｒ１の他端、ＯＰ１の出力端子ＯＵＴ１及び抵抗Ｒ２の一端は、基板３０上にプリント形成されたプリント配線３３、３４により接続される。また、ＯＰ１の出力端子ＯＵＴ１と反転入力端子との接続もまた図示しないプリント配線により行われている。一方、ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２は、上記とＯＰ１と同様に、基板３０から所定の距離離れて設けられている配線によって他の部品及び左手用作用電極８Ｌａと接続される。
【００４６】
上述のように、心電検出器９では、高い入力インピーダンスを確保するために、前述のように入力段のＯＰ１及びＯＰ２に高入力インピーダンスのオペアンプを用いるのであるが、単純にＯＰ１及びＯＰ２と各部品との電気的接続を基板上に形成したプリント配線によって行うと、ＯＰ１及びＯＰ２の入力インピーダンスが非常に高いことからプリント配線から基板上または部品との間で漏れ電流が生じる。そのため、本来、必要とするＯＰ１及びＯＰ２の高入力インピーダンスを確保できないことが判明した。そこで、本実施形態においては、これを回避するため、前述の図７に示すように、配線を基板３０の表面から所定の距離、離して形成することとした。具体的には、ある程度、その形状が変化しない銅線を用いて空中を通して配線を行うようにした。これにより、心電検出器９において、入力インピーダンスの低下を抑制し、高入力インピーダンスのオペアンプによる高い入力インピーダンスを維持することができた。具体的な効果としては、基板３０上にプリント形成したプリント配線により電極ユニットとオペアンプの非反転入力端子ＩＮ１とを接続した場合には、心電検出器９の入力インピーダンスは２ギガΩ程度であった。しかし、上記図７の構成により、心電検出器９の入力インピーダンスを２０ギガΩ程度にすることができた。なお、配線が形成される、基板からの所定の距離とは、ＯＰ１及び／又はＯＰ２の入力インピーダンスの低下を抑制することができる距離であり、特に限定されない。
【００４７】
なお、図７の（ａ）、（ｂ）ではオペアンプの非反転入力端子ＩＮ１は基板３０と接しているが、図７の（ｃ）に示すように例えば折り曲げる等して非反転入力端子ＩＮ１を基板３０から離隔させても良い。これにより、オペアンプの入力インピーダンスの低下をさらに抑制することができる。
また、少なくともＯＰ１及びＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ１及びＩＮ２と、各電極ユニット及びその他の電子部品との接続を、前述の図７のように行えば良く、例えばＯＰ１の出力端子とＯＰ３の入力端子との接続等その他の接続は基板３０上にプリント形成されたプリント配線により行えば良い。
【００４８】
本実施形態では上記の通り、ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２と他の部品及び左手用作用電極８Ｌａとの接続を、基板から所定の距離離れて空中に設けられた配線により行った。しかし、ＯＰ２については空中を通して配線しなくてもよい。これは手掌のインピーダンスはそれほど高くなく、仮にプリント配線を使用しても、そもそもＯＰ１のように大幅なインピーダンス低下が生じないためである。
【００４９】
（３−６）心電波形
図８は、正常な心電波形の典型例を示す心電波形である。図８は、一回の心拍において検出される心電波形を示している。典型的な心電波形は、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ波の５つの波から構成されている。例えば、心拍を計測する場合には、下限の閾値α及び上限の閾値βを設定しておく。心電波形が下限の閾値αを下回ることによりＱ波を検出し、次に上限の閾値βを上回ることによりＲ波を検出することで、心拍を１回カウントする。これにより、心電波形のノイズによる影響を抑えつつ心拍を正確にカウントすることができる。
【００５０】
図９は、胸部に設けた電極から直接、心電を検出した場合の２０ｓ間の心電波形図である。横軸は時間（ｍｓ）であり、縦軸は振幅（ｍＶ）である。胸部から直に心電波形を検出しているため、Ｑ波及びＲ波は精度良く検出される。
図１０及び図１１は、本実施形態の心電検出器９から出力される心電波形の２０ｓ間の心電波形図である。図１０は臀部用作用電極７ａからの臀部信号及び左手用作用電極８Ｌａからの左手掌信号を心電検出器に入力した場合の心電波形図であり、図１１は右手用作用電極８Ｒａからの右手掌信号及び左手用作用電極８Ｌａからの左手掌信号を心電検出器に入力した場合の心電波形図である。なお、図９〜図１１は同回路構成により計測した結果である。但し、上述の通り、臀部信号を検出するため、図１０を得た回路においては高入力インピーダンスを実現するための空中を介した配線等を行なっている。また、互いの波形比較が容易になるように出力換算を行っている。図１１を参照すると、両手の電極からの信号に基づいた心電波形は、ノイズを多く含み乱れている。よって、典型的な心電波形が有するＱ波及びＲ波を正確に検出することができず、心電を正確に検出することができなかった。一方、図１０を参照すると、振幅がマイナス方向に振れるＱ波と、振幅がプラス方向に振れるＲ波とを概ね検出している。ここで、図９に示す胸部からの心電波形と、図１０に示す臀部信号を用いた心電波形とは、概ね同じ間隔でＱ波及びＲ波を検出している。よって、本実施形態では、精度良く心電波形を検出できていることが分かる。本実施形態による心電検出の精度を心拍数の比較によって検討すると、本実施形態を用いれば、９６．９％の精度で心拍数を正確に検出できていることが分かった。
【００５１】
（４）作用効果
上記実施形態によれば、２つの電極ユニットが身体の異なる種類の２つの部位に対応して運動装置に設けられているため、運動者の心臓から各電極それぞれまでの距離が互いに異なる。この距離の違いにより、各電極ユニットから検出される信号には比較的大きな電圧差が生じている。このような電圧差を有する各信号を心電検出器９において差動増幅することで、より正確に心電を検出することができる。よって、運動者の心拍、心臓の動きなどを正確に検出し、検出結果に基づいて、運動者の異常を正確に検出したり、運動者への負荷量を適切に調整することができる。
【００５２】
また、各電極ユニットは、運動者と運動装置１００との接触位置に設けられている。よって、運動装置１００とは別途の器具を運動者に取り付ける必要は無く、運動者は、心電を計測されているという煩わしさを感じることなく通常の運動に集中することができる。
さらに、心電検出器９の入力段のオペアンプの入力インピーダンスを大きくするとともに、各電極ユニットと入力段のオペアンプとを基板から所定の距離離れて設けられた配線で接続して漏れ電流を抑制する。これにより、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈを高く維持し、上記（１）式のＺｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）において心電を取得可能な程度に分子の値を適切に確保することができる。これにより、生体電気信号Ｖｂと同程度の電圧Ｖａを検出できるため、より正確に心電を検出することができる。
【００５３】
＜変形例＞
（１）変形例１
上記実施形態では、運動者の身体の２つの部位に接触する位置それぞれに、電極ユニットを設ける。２つの部位は異なる種類の部位であり、上記実施形態では臀部と左手又は右手との組み合わせである。しかし、変形例１では、運動者の身体の３つ以上の部位と運動装置１００とが接触する位置それぞれに、電極ユニットを設けても良い。このとき、３つ以上の部位には、少なくとも２種類の部位が含まれる。例えば、３つの部位が臀部、左手及び右手である場合、臀部及び手の２種類の部位が含まれている。前記例を用いて、変形例１を説明する。
【００５４】
変形例１の運動装置の外観構成は図１と同様である。また、図１と同様に、臀部用電極ユニット７、左手用電極ユニット８Ｌ及び右手用電極ユニット８Ｒが設けられている。臀部用電極ユニット７は臀部用作用電極７ａ及び臀部用参照電極７ｂを含み、臀部用作用電極７ａから心臓の動きに応じた臀部信号が検出される。左手用電極ユニット８Ｌは左手用作用電極８Ｌａ及び左手用参照電極８Ｌｂを含み、左手用作用電極８Ｌａから心臓の動きに応じた左手掌信号が検出される。右手用電極ユニット８Ｒは右手用作用電極８Ｒａ及び右手用参照電極８Ｒｂを含み、右手用作用電極８Ｒａから心臓の動きに応じた右手掌信号が検出される。臀部信号、左手掌信号及び右手掌信号のうち、最も正確に心電を検出可能な２つの信号の組み合わせにより心電を検出する。
【００５５】
図１２は変形例１の心電検出器の回路図の一例である。心電検出器１９は、図６の心電検出器９にさらに第３入力部１５ｃ、抵抗Ｒ９、キャパシタＣ３及び第１選択回路４０をさらに含む。第３入力部１５ｃはＯＰ４、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８を含み、構成は第１入力部１５ａ及び第２入力部１５ｂと同様であるので説明を省略する。ＯＰ１の非反転入力端子ＩＮ１には臀部信号が入力され、ＯＰ２の非反転入力端子ＩＮ２には左手掌信号が入力され、ＯＰ４の非反転入力端子ＩＮ３には右手掌信号が入力される。第１選択回路４０は、臀部信号、左手掌信号及び右手掌信号のうち２つを選択してＯＰ３に入力する。例えば、第１選択回路４０は３つの入力端子及び２つの出力端子を有している。また、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３を介して、第１選択回路４０の３つの入力端子とＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ４の出力端子とがそれぞれ接続されている。また、第１選択回路４０の２つの出力端子はＯＰ３の反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ接続される。ＯＰ３からの出力はフィルタ２０に入力され、フィルタ２０から心電波形が出力される。
【００５６】
第１選択回路４０は、まず、ＯＰ１、ＯＰ２及びＯＰ４の出力端子のうち任意の２つの出力端子とＯＰ３の２つの入力端子とを接続する。次に、心電検出器１９は、臀部信号及び左手掌信号の組み合わせ、臀部信号及び右手掌信号の組み合わせ、右手掌信号及び左手掌信号の３つの組み合わせそれぞれについて心電波形を検出する。３つの組み合わせの各心電波形は、フィルタ２０から第１選択回路４０に入力される。第１選択回路４０は、３つの組み合わせの各心電波形を比較し、最も正確に心電を検出可能な組み合わせを決定する。正確に心電が検出されているかは、例えばＱ波とＱ波との間隔が概ね等間隔であること、心電波形の乱れが少ないこと、予め記憶しておいた心電波形との差異が少ないことなどから判断する。心電検出器１９は、選択された組み合わせに基づいて心電の検出を行う。
【００５７】
図１３は変形例１の心電検出器の回路図の別の一例である。心電検出器２９は、図６の心電検出器９に加えてさらに第２選択回路４５を含む。第２選択回路４５は、臀部用電極ユニット７、左手用電極ユニット８Ｌ及び右手用電極ユニット８Ｒと、第１入力部１５ａ及び第２入力部１５ｂとの間に設けられている。第２選択回路４５は、まず、臀部用電極ユニット７、左手用電極ユニット８Ｌ及び右手用電極ユニット８Ｒのうち２つを選択し、選択した２つ電極ユニットと第１入力部１５ａ及び第２入力部１５ｂとを接続する。次に、心電検出器２９は、臀部信号及び左手掌信号の組み合わせ、臀部信号及び右手掌信号の組み合わせ、右手掌信号及び左手掌信号の３つの組み合わせそれぞれについて心電波形を検出する。３つの組み合わせの各心電波形は、フィルタ２０から第２選択回路４５に入力される。第２選択回路４５は、３つの組み合わせの各心電波形を比較し、最も正確に心電を検出可能な組み合わせを決定する。心電検出器２９は、選択された組み合わせに基づいて心電の検出を行う。
【００５８】
なお、３つの臀部信号、左手掌信号及び右手掌信号のうち任意の２つの信号の入力を受けて心電を検出し、最も正確に心電を検出可能な組み合わせを選択できれば良く、心電検出器の回路構成は前記の構成に限定されない。
また、所定時間ごとや所定のタイミングで心電波形の比較を行い、結果に基づいて心電波形を検出するための信号の組み合わせを変更しても良い。
【００５９】
上記変形例１によれば、次のような効果を得ることができる。各個人では身体の各部位の脂肪量や血流等の特性の違いから、心電を正確に取得可能な電極ユニットの組み合わせが異なる。例えば、ある運動者によっては、左右のグリップの電極を介して両手から信号を取得する場合、何らかの理由により心電が検出できない現象が認められている。この点、変形例１では、臀部及び右手、臀部及び左手、右手及び左手の組み合わせについて各電極ユニットからの各信号を取得して心電を検出し、検出結果を比較して最適な電極ユニットの組み合わせを決定する。そのため、左右のグリップの電極ユニットからの信号では検出できなかった運動者に関して心電検出の可能性を増大できるだけでなく、各個人の特性に応じた電極ユニットの組み合わせを決定することにより、心電を正確に検出することができる。
【００６０】
（２）変形例２
図１４は、心電検出器の入力部の別の一例である。図６に示す第１及び第２入力部１５ａ、１５ｂの代わりに、例えば図１４に示す入力部５０を用いることができる。入力部５０は、ＯＰ５を有しており、ＯＰ５の出力端子はＯＰ５の反転入力端子に接続される。また、ＯＰ５の非反転入力端子には電極ユニットからの信号が入力される。なお、ＯＰ５もまた、上記第１実施形態例のＯＰ１及びＯＰ２と同様に高入力インピーダンスのオペアンプである。
【００６１】
（３）変形例３
図１５は、心電検出器の入力部のさらに別の一例である。図１５の心電検出器３９には、図６に示す第１及び第２入力部１５ａ、１５ｂ、抵抗Ｒ５、Ｒ６及びキャパシタＣ１、Ｃ２は無い。２つの電極ユニットからの各信号は、ＯＰ６の非反転入力端子及び反転入力端子のオペアンプに入力されて増幅され、フィルタ２０を介して心電波形が出力される。なお、ＯＰ６もまた、上記第１実施形態例のＯＰ１及びＯＰ２と同様に高入力インピーダンスのオペアンプである。
【００６２】
（４）変形例４
図１６は各部品の配線接続の方法の別の一例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はスリットを示す説明図である。図１６では、ＯＰ１、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２及び臀部用作用電極７ａのみの配線接続を例示している。図１６に示すように、臀部用作用電極７ａと、基板上にプリントされたプリント配線３５ａの端部と、をビニル配線などの配線３１等で接続する。プリント配線３５ａの他端とＩｎ１とが接続され、ＩＮ１と抵抗Ｒ１の一端とはＯＰ１下部を通るプリント配線３５ｂを介して接続される。また、抵抗Ｒ１の他端、ＯＰ１の出力端子ＯＵＴ１及び抵抗Ｒ２の一端は、プリント配線３５ｃ、３５ｄにより接続される。変形例４では、プリント配線３５ａの両側にスリット３６ａ及び３６ｂが形成され、プリント配線３５ｂの両側にスリット３６ｃ及び３６ｄが形成されている。スリットとは、図１６の（ｂ）に示すように、基板３０を貫通する開口である。このようなスリットにより、プリント配線３５ａ、３５ｂから他配線や基板等への漏れ電流を抑制することができる。よって、心電検出器９において、入力インピーダンスの低下を抑制し、高入力インピーダンスのオペアンプによる高い入力インピーダンスを維持することができる。
【００６３】
（５）変形例５
図１７は各部品の配線接続の方法のさらに別の一例を示す説明図である。図１７では、ＯＰ１を基板３０の端部に配置している。これにより、プリント配線３５ａの基板上での長さを短くし、プリント配線３５ａと基板３０との接触を減らしている。これにより、他配線や基板等への漏れ電流を抑制することができる。
【００６４】
（６）変形例６
上記実施形態では、臀部信号が入力されるＯＰ１及び左手掌信号が入力されるＯＰ２ともに高入力インピーダンスのオペアンプを用いている。しかし、ＯＰ１及びＯＰ２の両方に高入力インピーダンスのオペアンプを用いる必要は無く、少なくとも臀部信号が入力されるＯＰ１に高入力インピーダンスのオペアンプを用いれば良い。同様に、臀部信号が入力されるＯＰ１のみを電圧フォロワに構成すれば良い。これにより、臀部信号が微少な信号であっても、ＯＰ１から臀部信号に基づく出力信号を精度良く検出することができる。
【００６５】
（７）変形例７
上記実施形態では、サドル２、左手用グリップ３Ｌ及び右手用グリップ３Ｒの全てに電極ユニットを設けている。しかし、電極ユニットは、運動者の身体の異なる種類の少なくとも２つの部位に接触する位置に設けられていれ良く、サドル２と、左手用グリップ３Ｌ又は右手用グリップ３Ｒのいずれかと、に設けられていれば良い。
【００６６】
（８）変形例８
上記実施形態では、心電検出器９の入力インピーダンスを高めるために、ＯＰ１及びＯＰ２の入力インピーダンスを大きくするとともに、ＯＰ１及びＯＰ２と各電極ユニットとを基板から所定の距離離れて設けられた配線で接続している。しかし、ＯＰ１及びＯＰ２の入力インピーダンスのみを大きくすることで、心電検出器９の入力インピーダンスを高めても良い。前述のような基板から所定の距離離れて設けられた配線による接続は、心電検出器９において高入力インピーダンスの確保が困難な場合に選択的に用いるようにしても良い。
【００６７】
（９）変形例９
上記実施形態では、左手用電極ユニット８ＬのインピーダンスＺ２が臀部用電極ユニット７のインピーダンスＺ１に比べて無視できるほど小さい。そのため、インピーダンスＺ２の値を考慮することなく、心電検出器９の入力インピーダンスＺｈがインピーダンスＺ１よりも大きくなるように設定した。インピーダンスＺ２がインピーダンスＺ１に対して無視できる値では無い場合は、Ｚｈ／（Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚｈ）が１に近づくようにインピーダンスＺｈを設定すれば良い。
【００６８】
（１０）変形例１０
また、基板３０にはガラスエポキシ基板など各種材料の基板を用いることができるが、例えば絶縁性の高いテフロン（登録商標）を絶縁材に用いたテフロン（登録商標）基板を用いても良い。絶縁性の高い基板を用いる場合には、基板上に配線を形成しても漏洩電流が少ない。よって、ＯＰ１等の非反転入力端子と電極ユニット等との接続を、基板上にプリントしたプリント配線により行うことができ、量産性に優れる。
【００６９】
（１１）変形例１１
運動装置は上記実施形態の運動装置に限定されず、本発明はいかなる運動装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、運動者の心電を正確に検出することができ、各種運動装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態例に係る運動装置の一例の斜視図。
【図２】運動装置１００を用いて運動者が運動を行っている様子を示す模式図。
【図３】運動者の心臓、臀部用電極ユニット、左手用電極ユニット及び心電検出器の関係を示す模式図。
【図４】臀部用電極ユニットのインピーダンスを示す説明図。
【図５】左手用電極ユニットのインピーダンスを示す説明図。
【図６】心電検出器の回路図の一例。
【図７】各部品の配線接続の方法の一例を示す説明図。
【図８】正常な心電波形の典型例を示す心電波形。
【図９】胸部に設けた電極から直接、心電を検出した場合の心電波形図。
【図１０】臀部用作用電極７ａからの臀部信号及び左手用作用電極８Ｌａからの左手掌信号を心電検出器に入力した場合の心電波形図
【図１１】右手用作用電極８Ｒａからの右手掌信号及び左手用作用電極８Ｌａからの左手掌信号を心電検出器に入力した場合の心電波形図。
【図１２】変形例１の心電検出器の回路図の一例。
【図１３】変形例１の心電検出器の回路図の別の一例。
【図１４】心電検出器の入力部の別の一例。
【図１５】心電検出器の入力部のさらに別の一例。
【図１６】各部品の配線接続の方法の別の一例を示す説明図。
【図１７】各部品の配線接続の方法のさらに別の一例を示す説明図
【符号の説明】
【００７２】
１：本体      
２：サドル    
３：グリップ  
３Ｌ：左手用グリップ 
３Ｒ：右手用グリップ 
４：ペダル    
５：モニタ    
６：表示部    
７：臀部用電極ユニット
７ａ：臀部用作用電極 
７ｂ：臀部用参照電極 
８Ｌ：左手用電極ユニット    
８Ｌａ：左手用作用電極      
８Ｌｂ：左手用参照電極      
８Ｒ：右手用電極ユニット    
８Ｒａ：右手用作用電極      
８Ｒｂ：右手用参照電極      
９、１９、２９：心電検出器  
１１：心臓    
１５ａ〜１５ｃ：第１〜第３入力部   
２０：フィルタ       
３０：基板    
３１、３２：配線     
３３、３４、３５ａ〜３５ｄ：プリント配線
３６ａ〜３６ｄ：スリット
４０：第１選択回路   
４５：第２選択回路   
５０：入力部
１００：運動装置            
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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