JPS6024410A

JPS6024410A - 姿勢検出装置

Info

Publication number: JPS6024410A
Application number: JP58132560A
Authority: JP
Inventors: Mutsuyoshi Mizui; 水井　睦祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-02-07
Also published as: JPH0129405B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】枝術分野本発明は心電図情報に体位情報を与えて心疾患の診断を
行うための姿勢検出装置に関する。

従来杖術従来、狭心症や心筋梗塞などの虚血性心疾患の診断にお
いては、テープ心電計あるいはベッドサイドモニター等
のような心電図を長時間連続して監視、あるいは記録可
能な装置を用いた診断が行われている。しかし、心電図
上で狭心症と診断しうる波形変化である５Ｔ−Ｔ変化が
、狭心症以外の他の要因である被検者の体位の変化等に
よっても生ずるため、上記装置のみでは適確な診断をす
ることができない問題があった。長時間連続心電図の測
定時においては、被検者は殆ど障害なしに日常生活を営
むことができ、常に体位の変換、各種の動作を反復して
いることから、心電図で５Ｔ−Ｔ変化を認めても安易に
狭心症と診断することはできない訳である。

従って、被検者の体位の変化、動作が心電図波形に及ぼ
す影響を調べることが適確な診断を下すうえで必要とな
る。

さて、これまで上述のような被検者の体位の変化等を検
出する装置としては、密閉した筺体内に水銀等の導電性
液体とこの導電性液体にて電気的に短絡される複数の電
極を設け、体位の変化に伴って移動する導電性液体によ
る上記複数の電極の導通状態に基づいて体位の変化を検
出する構成のものが提案されている。

しかし、上記のような従来の姿勢検出装置にあっては、
電極の導通と非導通のみによって体位の変化を検出する
ので変化の状態を詳しく知ることができない欠点があっ
た。また、構造が複雑なうえに導電性液体として水銀等
を封入するので製作が面倒である、またこの水銀は酸化
するため定期的に入れ替えを行う必要があり不便である
。更に水銀を使用しているので熱に弱い等の問題があっ
た。

発明の目的本発明は上述のような問題点に鑑みなされたものであり
、その目的は極めて簡単な構成で体位の変化を詳しく検
出することができかつ製作及び取扱いの容易な姿勢検出
装置を提案することにある。

才た、本発明の他の目的は構成を複雑にすることなく極
めて詳細な姿勢検出を行うことのできる姿勢検出装置を
提案することにある。

実施例以下、本発明につき好適なる実施例を示す図面を用いて
詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る姿勢検出装置の透視図
である。図中１はプラスチック等の絶縁体により厚さｔ
の円柱状に形成した／＼ウジング、２はハウジングｌの
開口部に一体に嵌合するプラスチック等の絶縁体より成
る円板状の接点ベースであり、周囲近傍には４５度の間
隔をおいて８木の接点ビン５〜１２が図示の如く設けら
れている。ハウジングｌの底部には接点ベース２の接点
ピン５〜１２の一端が嵌入する８個の孔３Ａを有する接
点ピン受は部３Ａが形成されている。４は少なくとも表
面が金属等の導電性部材より成る所定径の可動球種点で
ある。この球核点４と上記接点ピン５〜１２の表面には
、酸化及び接触抵抗の低減等を図るため金メッキが施さ
れている。

姿勢検出装置は、球核点４を接点ピン５〜１２の内側に
配置した状態で接点ベース２を／＼ウジングｌの開口部
に嵌合固定して成る。

第２図（Ａ）、（Ｂ）は夫々姿勢検出装置の平面図と側
面図である。なお、接点部はハウジングｌと接点ベース
２によって密封されている。また、第１図及び第２図（
Ａ）のＡ−Ａ線の断面図である第２図（Ｃ）に示す如く
、ハウジングｌの接点ピン受は部３の中央及び接点ベー
ス２の接点ピン５〜１２の内側中央には深さａの周囲に
曲面を有する窪み部３Ｂが形成されている。この窪み部
３Ｂは接点ピン５〜１２の位置から距離Ａだけ内側に形
成されている。次に、球核点４は第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ
線の断面図である第２図（Ｄ）に示すように接点ピン５
〜１２の何れか２本に接触した状態で位置し、接点ビン
５〜１２内を自由に回転移動する。また、球核点４が接
点ビン５〜１２内を接触しながら回転移動できる範囲は
、第２図（Ｃ）から分かるように窪み部３Ｂ周囲の縁部
分３Ｃ相互の間隔すの範囲となっている。

次にこの姿勢検出装置の動作を第３図（Ａ）〜（Ｆ）を
用いて説明する。

初めに、球核点４が第３図（Ａ）のように接点ピン５と
１２の間に位置しているものとする。このとき、球核点
４は自重によって接点ピン５．１２の両方に接触してい
るため、接点ピン５，１２間は球核点４によって導通路
となっている。即ち、スイッチでいう閉状態が形成され
ている。

第３図（Ｂ）は体位の変化によって装置がｎ１度だけ右
横方向へ傾いた状態を示す。この状態では、球核点４の
重心位置Ｐが接点ピン５，１２間にあるため、球核点４
、接点ピン１１の方へは回転移動せず第３図（Ａ）の状
態が保たれる。

次に、装置が第３図（Ｃ）に示すように更に右横方向へ
傾き図示の如く一定の角度ｘｉだけ傾いたところで球核
点４の重心位ＩＦが接点ピン１２．１１間側に移動する
ため、球核点４は接点ピン１２．１１の間に回転移動す
る。そして、接点ピン５，１２間は開状態となり、接点
ピン１２．１１間が閉状態（導通路）となる。このよう
に装置の傾きに応じて球核点４はヒステリシス特性をも
って移動し、接点ビン５〜１２間の接続状態が順次変化
するのである。なお、球核点４が次の接点ビン間に移動
を開始する傾き角（ヒステリシス角）は接点ビン相互の
間隔と球核点４の直径によって任意に決定することがで
きる。

次いで、装置が縦方向に傾く場合を説明する。

装置が第３図（Ｄ）の状態から第３図（Ｅ）に示すよう
に右方向へｎ２度だけ傾いた場合、球接点４の重心位置
Ｐは窪み部３Ｂの縁部分３Ｃよりも内側にあるので球接
点４は縁部分３Ｃによって支えられ接点ピンに接触した
状態に保たれる。

更に、装置が第３図（Ｆ）に示すように一定角度ｘ２（
ｘ２＞ｎ２）だけ傾いたとき、球接点４の重心位置Ｐが
縁部分３Ｃより外側に移動するので、球接点４はヒステ
リシス特性をもって縁部分３Ｃを乗り越えて窪み部３Ｂ
側に転がる。このため、球接点４は接点ピン５〜１２と
無接触状態となる。また、装置の傾きが一定角度以上元
に戻ると、球接点４は窪み部３Ｂから接点ピン側に移動
する。この無接触状態に至る傾き角ｘ２（ヒステリシス
角）は接点ピンから縁部分３Ｃまでの高さＡと縁部分３
Ｃ相互の距＃ｂ（即ち、球接点４の転がる距離）によっ
て決定され、無接触状態から接触状態へのヒステリシス
角度は窪み部３Ｂの深さａと球接点４の直径によって決
定される。

以上のように構成されかつ動作する姿勢検ｔ１１装置の
接点ピン５〜１２の相互間には例えば後述する姿勢検出
回路の発振回路を構成する８個の抵抗Ｒ１〜Ｒ８が接続
される。球接点４の接点ピン４への接触位置及び接触状
態と無接触状態に応じて抵抗値が変化するが、その抵抗
値の変化に基づいて変化する発振周波数から体位の変化
を検出する。これにより、体位の変化を一定の角度毎に
捉えることができるものである。なお、］二記の姿勢検
出装置は接点ベース２から外側に突出する接点ピン５〜
１２の部分を用いることによってプリント基板にそのま
ま接続することができる。

また、装置全体が密封構造で熱にも強いため、プリント
基板に実装後洗浄が可能な外、半田槽による半トロ付け
も可能となり、実装上の制約がなくなった。

このため装置全体を極めて容易に小型化でき、また実装
も容易な姿勢検出装置となっている。

以上説明した姿勢検出装置では球接点４によって接触さ
れる接点ピン相互の間隔と、球接点４によって決定され
るヒステリシス角毎にしか体位を検出することができな
い訳であるが、以下のような構成とすれば姿勢検出装置
自体の構造を全く変えることなく、更に精度の高い（詳
細な）姿勢検出を行える姿勢検出装置とすることができ
る。

即ち、第４図に示すように接点ピン５〜１２を４５度間
隔で有する装置と同様に接点ピン５′〜１２’を４５度
間隔で有する装置とを２２．５度の角度差をおいて平行
に設置すれば、２つの装置によって２２．５度の間隔で
接点ピンを設けたと同様の装置とすることができ、より
詳細に体位を検出することができるのである。そして、
同様にｎ個の装置を接点ピン相互の間隔をｎ分割した角
度差をもたせて設置すれば、ｎ倍の精度で姿勢検出が可
能となることは容易に理解されよう。

以上説明した様に本実施例の姿勢検出装置は人間の体位
検出を例として述べたが、本姿勢検出装置は小型でかつ
完全密封構造となっており、また耐衝撃性も優れている
。このため容易に防爆構造とすることもでき使用環境条
件の制約がほとんどない。これはケースを耐熱性、耐蝕
性を有する電気的絶縁材料を用いることで、さらに、あ
らゆる環境条件での使用が可能となる。このため本姿勢
検出装置はクレーンのアームや種々のロボットなどにも
使用可能であり、本装置を取り付けることにより、影響
条件の制約もなくなり、変位検出部が小型化され、かつ
精密で正確な変位の検出が可能となった。

第５図（Ａ）は姿勢検出装置よりの閉接点状態を基に体
位位置を検出するための姿勢検出回路図である。

図中５０は無安定マルチバイブレータであり、５２は電
源スィッチ、５３は電源である。端子Ａ−Ｈは前述の姿
勢検出装置の接点ピン５〜１２に対応している。

本実施例では無安定マルチバイブレータ５０として５５
５タイマを使用している。このため電源５３は約２ポル
ト〜１５ボルトの範囲で安定して動作し、消費電流も１
００ｇＡ以下とすることができる。

発振回路での発振出力波形を第５図（Ｂ）に示す。第５
図（Ｂ）でのＴ、及びＴ３は後述の姿勢検出装置の接点
状態により変化し、次式で表される。

Ｔ、＝Ｃ（ＲＡ＋ＲＢ）Ｉｎ２　−　（１）Ｔ３　＝Ｃ
（ＲＡ＋２ＲＢ）ｌｎ２・−・　（２）但しＲＢはＲＢ
　１−ＲＢ８の合成抵抗である。

よって本発振回路の発振周波数ｆはｆ＝　１．４４／（（ＲＡ÷２ＲＢ）Ｃ）　・・・（３
）でめられる。

無安定マルチバイブレータ５０の発振出力ＯＵＴは抵抗
ＲＣ及びＲＤにより分圧され、心電図記録用装置などの
入力レベルに合わされて出力されている。

以」二の回路図において、姿勢検出装置の端イ５．１２
間に球接点４が位置した場合には、端子５．１２間が閉
接状態となり、５．１２間即ち第５図（Ａ）のＡ−Ｈ間
が電気的に閉接状態となりＲＢ＝Ｒ８となる。つまり発
振周波数ｆは（３）式のＲＢにＲ８を代入してｆ　＝　１．４４／（（ＲＡ÷２Ｒ８）Ｃ）　が得られ
る。

次に姿勢検出装置の変位により球接点４が端イ１１．１
２間に位置すると端子１１．１２間即ちＧ−Ｈ間が閉接
状態となり、ＲＢ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ
６＋Ｒ８となる。

以上の説明より明らかな如く、姿勢検出装置のある端子
間に球接点４が位置した場合には端子Ａ−Ｂ　、　Ｂ−
Ｃ、Ｃ−Ｄ　、　Ｄ−Ｅ　、　Ｅ−Ｆ　。

Ｆ−Ｇ　、Ｇ−Ｈ、Ｈ−Ａのいずれかの端子間で電気的
閉接点状態となり、Ｒ１−Ｒ８の抵抗値を互いに変える
ことによりＲＢの合成抵抗も必ず変化し、これに伴い発
振周波数も必ず変化する。この発振周波数と姿勢検出装
置との対応を利用することにより極めて小型でかつ容易
に体位位置をめることが可能となる。

また第４図に示す如く、複数の姿勢検出装置を用いてさ
らに精密な体位を測定したい場合には、ＲＢの抵抗分割
を姿勢検出装置よりの接点ビン数分行い、互いの抵抗値
を異なる値とすることにより、発振周波数を変化させる
ことができる。

効果以上述べた如く本発明によれば、体位の変化を一定角度
毎に詳しく検出することができる。また、構造が極めて
簡単であり、製作も極めて容易となる。可動体は水銀の
ように酸化することがなくかつ熱にも強いので極めて取
扱いが良好である。

また、複数の装置を各電極を一定角度ずつずらして設置
して成る装置とすれば複数倍の数の電極を有する装置と
なるので、個々の装置構成を何ら変えることなくより詳
細な姿勢検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る姿勢検出装置を分解し
た状態の透′視図、第２図（’Ａ）、（Ｂ）は各々第１図に示す姿勢検出装
置の平面図及び側面図。第２図（Ｃ）、（Ｄ）は各々第２図（Ａ）のＡ−Ａ線部
分及び第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ線部分の断面図。第３図（Ａ）〜（Ｆ）は各々姿勢検出装置の動作を説明
するための断面図、第４図は他の説明に係る姿勢検出装置の一実施例の平面
図、第５図（Ａ）は姿勢検出装置の姿勢検出回路図、第５図（Ｂ）は姿勢、検出回路の出力波形図である。ここで、１・・・ハウジング、２・・・ｔａ　点ヘー　
ス、３・・・接点ピン受は部、３Ｂ・・・窪み部、４・
・・球核点、５〜１２・・・接点ビンである。手続補正書昭和５８年　９月１３日特　許　庁　長　官１　、　＞ｌＧ件の表示特願昭５８−１３２５６０号２、発明の名称姿勢検出装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人水井睦祥４、代　理　人　〒１０５東京都港区虎ノ門１−１１−１０５、補正命令の日付自　発６、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面（第２図（Ｄ）
）−／”　！、　＼７、補正の内容（１）明細書筒１６頁第５行目ｒＲＢ１−ＲＢ８Ｊをｒ
Ｒｌ−Ｒ８」と訂正する。（２）図面については第２図（Ｄ）中の参照番号「２」
を「１２」と訂正する。なお参照番号を赤で訂正した図
面の写しを添付する。手続補正書昭和５９年　２月　７日特許庁長官殿１、事件の表示特願昭５８−１３２５６０号２、発明の名称姿勢検出装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人水弁　睦祥４、代　理　人　〒１０５東京都港区虎ノ門１−２−１２５、補正命令の日付自　発６、補正の対象７、補正の内容図面の第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）中の参照番号［３
］を［４］に、［４］を［３］に訂正する。なお参照番
号を赤で訂正した図面の写しを添付する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性部材より成る筺体と、該筺体内に一定の間
隔を介して円周状に設けた複数の電極と、前記筺体内の
該電極に対し両側面位置に設けた所定深さの窪み部と１
、前記電極間に配した少なくとも表面を導電性部材によ
り球状に形成した可動体であって、前記電極のうち隣り
合う２つに同時に接触しかつ前記筐体の傾きに応じて前
記電極間をヒステリシス特性をもって移動すると八に前
記電極と前記窪み部の間をヒステリシス特性をもって往
復する該可動体とを備え、前記可動体の前記電極への接
触位置の切換え及び前記可動体と前記電極の接触の有無
により変位情報を得ることを特徴とする姿勢検出装置。。
（２）電極と可動体に金メッキを施したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の姿勢検出装置。
（３）電極と可動体を筺体によって密封したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の姿勢検出装置。
（４）絶縁性部材より成る筺体と、該筺体内に一定の間
隔を介して円周状に設けた複数の電極と、前記筺体内の
該電極に対し両側面位置に設けた所定深さの窪み部と、
前記電極間に配した少なくとも表面を導電性部材により
球状に形成した可動体であって前記電極のうち隣合う２
つに同時に接触しかつ前記筺体の傾きに応じて前記電極
間をヒステリシス特性をもって移動すると共に前記電極
と前記窪み部の間をヒステリシス特性をもって往復する
該可動体から成る複数姿勢検出装置を豆いの゛；Ｌ極位
置を所定角度ずつずらして平行に設置し、より精度の高
い姿勢検出を行えるようにしたことを特徴とする姿勢検
出装置。