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技術 荷重変換器および計測装置

出願人 株式会社タニタ
発明者 児玉正人
出願日 2008年7月25日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2008-191919
公開日 2010年2月12日 (9年7ヶ月経過) 公開番号 2010-032241
状態 特許登録済
技術分野 力の測定一般
主要キーワード 半導体ゲージ 半導体歪ゲージ 感圧導電性ゴム 荷重変換器 電気抵抗式 可動端 OTDR 重量計測
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

人等の動物の重量と活動情報との両方を高い性能で計測可能とする。

解決手段

ベッドスケール100を提供する。ベッドスケール100は複数のセンサユニット120を備える。各センサユニット120は、足部126と、荷重伝達部125と、荷重変換器とを備える。荷重変換器は、荷重伝達部125から伝達された荷重に応じて歪む起歪体122と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する金属歪ゲージ123と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する半導体歪ゲージ124とを有する。ベッドスケール100では、精度に優れた金属歪ゲージ123の出力信号に基づいて重量が計測され、応答性に優れた半導体歪ゲージ124の出力信号に基づいて活動情報が計測される。

概要

背景

一般的な重量計は、特許文献1に記載のように、起歪体ロードセル)に歪ゲージを貼り付けた荷重変換器を備える。この歪ゲージとしては、半導体歪ゲージよりも精度で優れる金属歪ゲージが一般的である。一方、人の生命活動を示す活動情報計測する計測装置がある。この種の計測装置として、歪ゲージを備えたものが公知である(特許文献2参照)。この歪ゲージとしては、金属歪ゲージよりも応答性に優れる半導体歪ゲージが一般的である。
特開2006−313096号公報
特開2005−177471号公報

概要

人等の動物の重量と活動情報との両方を高い性能で計測可能とする。ベッドスケール100を提供する。ベッドスケール100は複数のセンサユニット120を備える。各センサユニット120は、足部126と、荷重伝達部125と、荷重変換器とを備える。荷重変換器は、荷重伝達部125から伝達された荷重に応じて歪む起歪体122と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する金属歪ゲージ123と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する半導体歪ゲージ124とを有する。ベッドスケール100では、精度に優れた金属歪ゲージ123の出力信号に基づいて重量が計測され、応答性に優れた半導体歪ゲージ124の出力信号に基づいて活動情報が計測される。

目的

上述のように、金属歪ゲージは応答性で劣り、半導体歪ゲージは精度で劣るから、いずれか一種類の歪ゲージしか備えていない従来の計測装置では、人等の動物の重量と、人等の動物の生命活動を示す活動情報(例えば心拍数)との両方を高い性能で計測することはできなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、人等の動物の重量と活動情報との両方を高い性能で計測可能とする荷重変換器および計測装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

荷重電気信号に変換する荷重変換器であって、伝達された荷重に応じて歪む起歪体と、前記起歪体に貼り付けられ、前記起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第1歪センサと、前記起歪体に貼り付けられ、前記起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第2歪センサとを備え、前記第1歪センサは、前記第2歪センサよりも、精度で優れ、前記第2歪センサは、前記第1歪センサよりも、応答性で優れる、ことを特徴とする荷重変換器。

請求項2

前記第1歪センサは、金属歪ゲージであり、前記第2歪センサは、半導体歪ゲージである、ことを特徴とする請求項1に記載の荷重変換器。

請求項3

動物の重量と動物の生命活動を示す活動情報とを計測する計測装置であって、請求項1または2に記載の荷重変換器と、前記第1歪センサから出力された電気信号に基づいて重量を測定する測定部と、前記第2歪センサから出力された電気信号に基づいて活動情報を推定する推定部と、を備えることを特徴とする計測装置。

請求項4

前記第2歪センサから出力された電気信号に基づいて、カットオフ周波数を変更可能なローパスフィルタ回路を備え、前記測定部は、前記ローパスフィルタ回路を通過した電気信号を用いて重量を測定する、ことを特徴とする請求項3に記載の計測装置。

請求項5

動物の重量と動物の生命活動を示す活動情報とを計測する計測装置であって、伝達された荷重に応じて歪む複数の起歪体と、前記複数の起歪体のうちの一つに貼り付けられ、前記一つの起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第3歪センサと、前記複数の起歪体のうち、前記一つの起歪体とは異なる起歪体に貼り付けられ、前記異なる起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第4歪センサと、前記第3歪センサから出力された電気信号に基づいて重量を測定する推定部と、前記第4歪センサから出力された電気信号に基づいて活動情報を推定する推定部とを備え、前記第3歪センサは、前記第4歪センサよりも、精度で優れ、前記第4歪センサは、前記第3歪センサよりも、応答性で優れる、ことを特徴とする計測装置。

技術分野

0001

本発明は、歪ゲージ等の歪センサを用いた計測技術に関する。

背景技術

0002

一般的な重量計は、特許文献1に記載のように、起歪体ロードセル)に歪ゲージを貼り付けた荷重変換器を備える。この歪ゲージとしては、半導体歪ゲージよりも精度で優れる金属歪ゲージが一般的である。一方、人の生命活動を示す活動情報計測する計測装置がある。この種の計測装置として、歪ゲージを備えたものが公知である(特許文献2参照)。この歪ゲージとしては、金属歪ゲージよりも応答性に優れる半導体歪ゲージが一般的である。
特開2006−313096号公報
特開2005−177471号公報

発明が解決しようとする課題

0003

上述のように、金属歪ゲージは応答性で劣り、半導体歪ゲージは精度で劣るから、いずれか一種類の歪ゲージしか備えていない従来の計測装置では、人等の動物の重量と、人等の動物の生命活動を示す活動情報(例えば心拍数)との両方を高い性能で計測することはできなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、人等の動物の重量と活動情報との両方を高い性能で計測可能とする荷重変換器および計測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

0004

上述した課題を解決するために、本発明は、荷重電気信号に変換する荷重変換器であって、伝達された荷重に応じて歪む起歪体と、前記起歪体に貼り付けられ、前記起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第1歪センサと、前記起歪体に貼り付けられ、前記起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第2歪センサとを備え、前記第1歪センサは、前記第2歪センサよりも、精度で優れ、前記第2歪センサは、前記第1歪センサよりも、応答性で優れることを特徴とする荷重変換器を提供する。この荷重変換器は、精度で優れた第1歪センサと応答性で優れた第2歪センサとを備えるから、この荷重変換器を用いることにより、人等の動物の重量と動物の生命活動を示す活動情報との両方を高い性能で計測することができる。

0005

上記の荷重変換器において、前記第1歪センサは、金属歪ゲージであり、前記第2歪センサは、半導体歪ゲージであるのが好ましい。一般的な各種の歪センサにおいて、金属歪ゲージは精度で特に優れ、半導体歪ゲージは応答性で特に優れている。また、半導体歪ゲージは、応答性で特に優れている他の歪センサ(例えば圧電素子)に比較して感度が高い。よって、この荷重変換器を用いることにより、重量および活動情報を極めて高い性能で計測可能となる。

0006

また、上述した課題を解決するために、本発明は、動物の重量と動物の生命活動を示す活動情報とを計測する計測装置であって、上記の荷重変換器と、前記第1歪センサから出力された電気信号に基づいて重量を測定する測定部と、前記第2歪センサから出力された電気信号に基づいて活動情報を推定する推定部とを備える計測装置を提供する。この計測装置は、精度で優れた第1歪センサからの出力信号に基づいて、静的な物理量である重量が測定される一方、応答性で優れた第2歪センサからの出力信号に基づいて動的に変化する活動情報が推定されるから、重量および活動情報を高い性能で計測可能である。

0007

上記の計測装置において、前記第2歪センサから出力された電気信号に基づいて、カットオフ周波数を変更可能なローパスフィルタ回路を備え、前記第1推定部は、前記ローパスフィルタ回路を通過した電気信号を用いて重量を推定する、ようにしてもよい。この計測装置によれば、精度に優れた第1歪センサの出力信号をフィルタリングするローパスフィルタ回路の特性が、応答性に優れた第2歪センサの出力信号を用いて動的に定められるから、例えば、計測開始直後の第1期間では高い周波数の成分をも用いて重量を計測することによって重量の計測に要する時間の長時間化を抑え、第1期間に後続する第2期間では低い周波数の成分のみを用いて重量を計測することによって荷重の計測の性能を向上させる、ということが可能となる。つまり、この計測装置によれば、時期に応じた重量の計測が可能となる。

0008

また、上述した課題を解決するために、本発明は、動物の重量と動物の生命活動を示す活動情報とを計測する計測装置であって、伝達された荷重に応じて歪む複数の起歪体と、前記複数の起歪体のうちの一つに貼り付けられ、前記一つの起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第3歪センサと、前記複数の起歪体のうち、前記一つの起歪体とは異なる起歪体に貼り付けられ、前記異なる起歪体の歪に応じた電気信号を出力する第4歪センサと、前記第3歪センサから出力された電気信号に基づいて重量を測定する測定部と、前記第4歪センサから出力された電気信号に基づいて活動情報を推定する推定部とを備え、前記第3歪センサは、前記第4歪センサよりも、精度で優れ、前記第4歪センサは、前記第3歪センサよりも、応答性で優れることを特徴とする計測装置を提供する。この計測装置は、精度で優れた第3歪センサからの出力信号に基づいて、静的な物理量である重量が測定される一方、応答性で優れた第4歪センサからの出力信号に基づいて動的に変化する活動情報が推定されるから、重量および活動情報を高い性能で計測可能である。また、この計測装置では、第3歪センサが貼り付けられる起歪体と第4歪センサが貼り付けられる起歪体とが互いに異なるから、第3歪センサ及び第4歪センサの一方または両方として、同一の起歪体に貼り付けられたならば他方の歪センサの測定精度に影響を与え易い歪センサ(例えば感圧導電性ゴムを備えた歪センサ)を採用可能である。つまり、この計測装置には、歪センサの選択の自由度が高いという利点がある。

発明を実施するための最良の形態

0009

<歪センサ>
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明するが、その前に、歪センサについて説明する。歪センサは、歪を計測するセンサである。歪センサには、歪に応じて電気抵抗が変化することを利用して歪を計測する電気抵抗式のものと、圧電効果を利用して歪を計測する圧電効果式のものと、歪に応じて光学的な変量(例えば波長)が変化することを利用して歪を計測する光式のもの等がある。

0010

電気抵抗式の歪センサとしては、歪ゲージや、感圧導電性ゴムを用いた歪センサが挙げられる。歪ゲージは、起歪体に貼り付けられ、起歪体の歪の大きさに応じた大きさの信号を出力する。

0011

歪ゲージには、精度に優れた金属歪ゲージと、応答性に優れた半導体歪ゲージとがある。金属歪ゲージの抵抗体は、金属で形成されており、起歪体の歪に応じて伸縮する。この伸縮により、抵抗体の電気抵抗が変化する。金属歪ゲージの抵抗体を形成する金属としては、白金や鉄、ニッケルタングステンアルミニウム、金、銅、銀を例示可能である。金属歪ゲージの精度は、一般的な各種の歪センサの中でも特に優れている。

0012

半導体歪ゲージの抵抗体は、半導体で形成されており、その電気抵抗は、結晶軸ズレに応じて変化する。このズレは抵抗体の応力せん断応力を含む)に応じて生じる。この応力は起歪体の歪に応じて生じる。半導体歪ゲージの抵抗体を形成する半導体としては、シリコンゲルマニウムを例示可能である。半導体歪ゲージの応答性は、一般的な各種の歪センサの中でも特に優れている。

0013

圧電効果式の歪センサとしては、応答性に優れた圧電素子(ピエゾ素子水晶振動子を含む))が挙げられる。圧電素子は、圧電体を有し、起歪体に貼り付けられ、圧電体の応力(せん断応力を含む)に応じた電圧を出力する。圧電素子の感度は、半導体歪ゲージの感度よりも低い。光式の歪センサとしては、光ファイバに光を入射させた際のブリルアン散乱光を用いるBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)や、FBG(Fiber Bragg Grating)を用いる歪センサが挙げられる。後者では、FBGに光を入射させた際の反射光が用いられる。

0014

<実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係るベッドスケール100の外観を示す斜視図である。ベッドスケール100は、人等の動物が横たわったベッドの重量と、ベッドに横たわった動物の生命活動を示す活動情報を計測する。ベッドスケール100が計測対象とする活動情報としては、呼吸数や心拍数、体動(例えば、関節の微動や重心の動揺)を例示可能である。

0015

ベッドスケール100は、制御ユニット110と複数のセンサユニット120とを備える。センサユニット120は、計測対象のベッドが積置される積置面S1を有し、載置面S1を押す外力(荷重)を計測し、計測結果を示す計測信号を出力する。制御ユニット110は、各センサユニット120と電気的に接続されており、各センサユニット120を制御して重量および活動情報を計測する。なお、センサユニット120の数は具体的には4である。これは、脚の数が4以下のベッドのみを計測対象としたためである。つまり、センサユニットの数は、計測対象のベッドの脚の数以上であればよい。

0016

図2は、ベッドスケール100の使用例を示す図である。この図に示すベッド300は、本体310と四つの脚320とを有する。本体310は、横たわった人に接する部分であり、複数の脚320で支持される。一つの脚320と床との間には一つのセンサユニット120が挟まれる。つまり、各脚320は対応するセンサユニット120の載置面S1上に載置され、ベッド300は複数のセンサユニット120に支持される。なお、計測対象のベッドの脚がセンサユニットより少ない場合には、脚が載置されないセンサユニットが存在することになるが、そのようなセンサユニットで計測される荷重は常にとなるから、センサユニットの切り離しは不要である。

0017

図3(A)及び図4は、それぞれ、センサユニット120の要部の構造を示す縦断面図であり、図3(B)センサユニット120の要部の構造を示す底面図である。図3は荷重が零のときの様子を、図4は荷重が正のときの様子を示す。これらの図に示すように、センサユニット120は、その上面120Aに取り付けられた固定部121と、荷重に応じて歪む起歪体(ロードセル)122と、金属歪ゲージ123と、半導体歪ゲージ124と、荷重伝達部125と、足部126とを備える。

0018

起歪体122は、金属で形成され、固定端部Fと、可動端部Mと、両端部を繋ぐ歪部Dとを有する。固定端部Fは固定部121に固着されている。可動端部Mの底面は、荷重伝達部125に固定されている。荷重伝達部125は、足部126の中心と接する。
足部126は、センサユニット120の底面120Bに形成された穴部120Cから床面に突出するように設けられる。足部126は、円柱の形状をした第1部材126aと、弾性体として機能する鍔部126bと、センサユニット120の底面120Bと固着される固定部126cとを備える。

0019

起歪体122および荷重伝達部125の動作は、次に述べる通りである。図3の状態において、センサユニット120の上面120Aから荷重が掛かると、足部126が鉛直上方にスライドして荷重伝達部125を押し上げるこうして、図4に示すように、起歪体122の可動端部Mには、矢印の方向にモーメントが作用する。この結果、起歪体122はS字状に変形する。

0020

歪部Dの上面には金属歪ゲージ123が、その下面には半導体歪ゲージ124が貼り付けられている。両ゲージは、歪部Dを挟んで対応する位置に配置されており、歪部Dとともに歪む。金属歪ゲージ123および半導体歪ゲージ124は、歪の大きさに応じた電気信号を出力する。荷重の大きさに応じて歪の大きさが定まるので、起歪体122、金属歪ゲージ123および半導体歪ゲージ124は、足部126および荷重伝達部125によって伝達された荷重を電気信号に変換する荷重変換器として機能する。

0021

図5は、制御ユニット110の構成を示すブロック図である。制御ユニット110は、表示部111と制御部112とを備える。表示部111は、例えば液晶ディスプレイである。制御部112は、CPUやマイコン等の演算装置を有し、各センサユニット120の金属歪ゲージ123および半導体歪ゲージ124への電力の供給を制御する一方、金属歪ゲージ123および半導体歪ゲージ124へ電力が供給されている期間においては、重量を測定して測定値を表示部111に表示させる重量計測処理を繰り返し実行するとともに活動情報を推定して推定値を表示部111に表示させる活動情報計測処理を繰り返し実行する。

0022

重量計測処理では、制御部112は、総てのセンサユニット120の金属歪ゲージ123から出力された計測信号を用いて、人等の動物が横たわったベッドの重量を測定する。つまり、制御部112は、総てのセンサユニット120の金属歪ゲージ123から出力された計測信号に基づいて重量を測定する測定部として機能する。具体的には、制御部112は、これらの計測信号で示される荷重の総和を求める演算を実行し、この演算の結果を示すデータを生成する。そして、制御部112は、生成したデータを用いて、このデータで示される演算結果、すなわち人等の動物が横たわったベッドの重量の測定値を表示部111に表示させる。

0023

活動情報計測処理では、制御部112は、総てのセンサユニット120の半導体歪ゲージ124から出力された計測信号を用いて、計測対象の活動情報を推定する。つまり、制御部112は、総てのセンサユニット120の半導体歪ゲージ124から出力された計測信号に基づいて活動情報を推定する推定部として機能する。そして、制御部112は、推定した活動情報を表示部111に表示させる。活動情報の推定は所定の演算処理により実現される。所定の演算処理として如何なる演算処理を採用するかは任意である。なお、所定の演算処理は、計測対象の活動情報に応じて異なる。

0024

例えば、計測対象の活動情報が呼吸数や心拍数の場合には、総てのセンサユニット120の半導体歪ゲージ124から出力された計測信号で示される荷重の総和を求める演算を実行して総和を示す第1データD1を生成する第1処理を第1時間T1の間隔で繰り返す。一方、現時点と第2時間T2だけ前の時点との間の期間に生成された第1データD1を用いて総和の経時変動を推定して当該経時変動に基づいて呼吸数や心拍数を推定する演算を実行する第2処理を第2時間T2の間隔で繰り返す。
図6に示す例では、第1データD1は第1時間T1のサンプリング周期で得られるデータ系列である。現時点を時刻txとすれば、第2時間T2の期間に得られる9個の第1データD1に基づいて心拍数を推定することが可能となる。なお、呼吸数を推定するには、第2時間T2をより長く設定して、第1データD1に含まれるより低い周波数成分を抽出すればよい。なお、第2時間T2>第1時間T1である。

0025

また、計測対象の活動情報が体動の場合には、半導体歪ゲージ124から出力された計測信号で示される荷重を示す第2データD2をセンサユニット120毎に生成する第3処理を第3時間T3の間隔で繰り返す。本実施形態のように4個のセンサユニット120を用いる場合には、第2データD2は各センサユニット120に対応した4つの個別データd1〜d4によって構成される。
そして、現時点と第4時間T4だけ前の時点との間の期間に生成された第2データD2(d1〜d4)を用いてセンサユニット120毎の荷重の経時変動を推定してこれらの経時変動に基づいて関節の微動や重心の動揺を推定する演算を実行する第4処理を第4時間T4の間隔で繰り返す。
図7に示す例では、第2データD2は第3時間T3のサンプリング周期で得られるデータ系列である。現時点を時刻tyとすれば、第4時間T4の期間に得られる9個の第2データD2に基づいて体動を推定することが可能となる。この例では、時刻tzの近傍で第2データD2のレベルが大きく変動するので、時刻tzにおいて体動があったことを検知することが可能となる。なお、第4時間T4>第3時間T3である。

0026

以上説明したように、ベッドスケール100は複数のセンサユニット120を備え、各センサユニット120は、伝達された荷重に応じて歪む起歪体122と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する金属歪ゲージ123と、起歪体122に貼り付けられ、起歪体122の歪に応じた電気信号を出力する半導体歪ゲージ124とを有する荷重変換器とを備える。そして、ベッドスケール100では、精度に優れた金属歪ゲージ123の出力信号に基づいて重量が測定され、応答性に優れた半導体歪ゲージ124の出力信号に基づいて活動情報が推定される。よって、ベッドスケール100によれば、重量と活動情報との両方を高い性能で計測することができる。

0027

さらに、ベッドスケール100では、歪センサとして、一般的な歪センサの中で精度に特に優れている金属歪ゲージと、一般的な歪センサの中で応答性に特に優れている半導体歪ゲージとを採用している。また、半導体歪ゲージは、一般的な歪センサの中で応答性に特に優れている他の歪センサ(例えば圧電素子)に比較して感度が高い。よって、ベッドスケール100による計測の性能は極めて高い。

0028

<変形例>
本発明は、上述した実施形態を変形して得られる各種の変形例をも範囲に含みうる。これらの変形例の一部を以下に列記する。

0029

<変形例1>
図8は、上述した実施形態を変形して得られる重量計200の外観を示す斜視図である。重量計200は、人等の動物の重量と、人等の動物の生命活動を示す活動情報とを計測する計測装置である。重量計200は、計測対象の動物を載せる積置面S2を有する本体210と、本体210の底面の4隅に設けられたセンサユニット120を備える。本体210は、4個のセンサユニット120によって支持され、積置面S2を押す外力(荷重)に応じて鉛直方向にスライドする。なお、重量計200が計測対象とする活動情報としては、呼吸数や心拍数、体動(例えば、関節の微動や重心の動揺)を例示可能である。

0030

本体210は表示部230を有する。表示部230は、例えば液晶ディスプレイであり、載置面S2の一部をなす表示面231を有し、重量や活動情報等の情報を表示面231に表示する。本体210は、その内部に制御部250が設けられている。

0031

センサユニット120によって生成された計測信号は制御部250に供給される。制御部250は、計測信号に基づいて重量および活動情報を推定するとともに、推定値を表示部230に表示させる。つまり、制御部250は、総てのセンサユニット120の金属歪ゲージから出力された計測信号に基づいて重量を測定する測定部として機能する一方、総てのセンサユニット120の半導体歪ゲージから出力された計測信号に基づいて活動情報を推定する推定部として機能する。重量計200では、精度に優れた金属歪ゲージの出力信号に基づいて重量が推定され、応答性に優れた半導体歪ゲージの出力信号に基づいて活動情報が推定される。よって、重量計200によれば、ベッドスケール100と同様の効果が得られる。

0032

<変形例2>
上述した実施形態または変形例1を変形し、重量を計測するための金属歪ゲージの後段ローパスフィルタを設けてもよい。この形態によれば、重量の計測の性能が向上する。しかし、この形態には、重量の計測に要する時間が長くなるという不都合がある。この不都合を緩和するために、この形態を変形し、上記のローパスフィルタに代えて所定のローパスフィルタ回路を備えた形態としてもよい。

0033

図9は、所定のローパスフィルタ回路の構成例を示すブロック図である。この例のローパスフィルタ回路400は、第1フィルタ410と、第2フィルタ420と、選択部430と、スイッチ440を備える。第1フィルタ410および第2フィルタ420は、それぞれ、ローパスフィルタである。第1フィルタ410のカットオフ周波数fc1は、第2フィルタのカットオフ周波数fc2よりも高い。このため、第1フィルタ410の第1出力信号Xは応答性に優れるが精度で劣り、第2フィルタ420の第2出力信号Yは応答性で劣るが精度が高い。

0034

選択部430は、半導体歪ゲージの出力信号を入力し、この信号に基づいて、第1出力信号Xと第2出力信号Yとのいずれか一方を選択するための選択信号SSを生成して出力する。選択信号SSのより具体的な内容は任意であるが、この例では、選択信号SSは、半導体歪ゲージの出力信号のレベルが零の荷重を示すレベルから正の荷重を示すレベルに遷移すると一定の期間(第1期間)だけローレベルとなり、この期間に後続する第2期間ではハイレベルとなる。第2期間は、半導体歪ゲージの出力信号のレベルが正の荷重を示すレベルから零の荷重を示すレベルに遷移すると終了する。

0035

スイッチ440は、選択信号SSにしたがって、第1出力信号Xと第2出力信号Yとの一方を出力する。具体的には、スイッチ430は、選択信号SSがローレベルの場合には第1出力信号Xを出力し、選択信号SSがハイレベルの場合には第2出力信号Yを出力する。

0036

結局、ローパスフィルタ回路400は、精度に優れた金属歪ゲージの出力信号をフィルタリングするものであり、応答性に優れた半導体歪ゲージの出力信号を用いてカットオフ周波数を選択する。つまり、ローパスフィルタ回路400の特性が、応答性に優れた半導体歪ゲージの出力信号を用いて動的に定められる。

0037

上述したように第2フィルタ420は、第1フィルタ420より応答性が劣るので、荷重がかかっても第2出力信号Yは緩やかに立ち上がる。これに対して第1出力信号Xの立ち上がりは、急峻である。したがって、荷重がかけられてから所定の期間は、第2出力信号Yが充分に立ち上がっていないので、むしろ第1出力信号Yの方が高精度となる。一方、ある程度時間が経過すると、第2出力信号Yの方が高精度となる。
そこで、選択信号SSを用いて、第1の期間には第1出力信号Xを選択する一方、第2の期間には第2出力信号Yを選択することで、応答性を向上させつつ、定常状態における計測の精度を向上させたのである。

0038

なお、第1フィルタ410および第2フィルタ420は、移動平均を算出するプログラムで構成してもよい。この場合には、第1フィルタ410において移動平均の算出対象とするサンプル数は、第2フィルタ420において移動平均の算出対象とするサンプル数と比較して小さい。
さらに、所定のローパスフィルタ回路の他の構成例としては、第1フィルタ410、第2フィルタ420およびスイッチ440に代えて、カットオフ周波数を変更可能なローパスフィルタを採用した構成が挙げられる。この構成では、選択部430からの選択信号SSがローパスフィルタへ供給されると、ローパスフィルタにおいて、選択信号SSに応じたカットオフ周波数(fc1またはfc2)が設定され、フィルタリングが行われる。

0039

<変形例3>
上述した実施形態や変形例1を変形し、金属歪ゲージを備えない荷重変換器または半導体ゲージを備えない荷重変換器を備えた形態としてもよい。つまり、伝達された荷重に応じて歪む複数の起歪体と、これらの起歪体のうちの一つ起歪体に貼り付けられ、この起歪体の歪に応じた電気信号を出力する金属歪ゲージ(第3歪センサ)と、上記複数の起歪体のうちの金属歪ゲージが貼り付けられている起歪体とは異なる起歪体に貼り付けられ、この起歪体の歪に応じた電気信号を出力する半導体歪ゲージ(第4歪センサ)と、第3歪センサから出力された電気信号に基づいて重量を測定する測定部と、第4歪センサから出力された電気信号に基づいて活動情報を推定する推定部とを備える形態としてもよい。

0040

<変形例4>
上述した実施形態や各変形例では、歪部の上面に金属歪ゲージが、下面に半導体歪ゲージが貼り付けられているが、これに限るものではなく、歪部の上面に半導体歪ゲージが、下面に金属歪ゲージが貼り付けられた形態であってもよい。また、上述した実施形態や各変形例では、総ての歪ゲージが起歪体に接触しているが、これに限るものではなく、起歪体に接触していない歪ゲージが存在する形態としてもよい。その一例を図10に示す。この例のセンサユニット300では、半導体歪ゲージ124が、金属歪ゲージ123に接触しており、金属歪ゲージ123を介して歪部Dに貼り付けられている。

0041

<変形例5>
上述した実施形態や各変形例では、歪センサの組み合わせとして、金属歪ゲージと半導体歪ゲージとの組み合わせが採用されているが、これに限るものではない。つまり、一方の歪センサが他方の歪センサよりも応答性で優れ、他方の歪センサが一方の歪センサよりも精度で優れる、という条件を満たす組み合わせであれば、任意の歪センサを採用可能である。

0042

<変形例6>
上述した実施形態や各変形例では、計測対象の活動情報として、呼吸数や心拍数、体動を例示したが、これら以外の活動情報を計測対象としてもよい。例えば、ベッドスケールであるならば、睡眠時間や、就寝から入までの時間、睡眠期間における覚醒回数を計測対象としてもよいし、睡眠の深さや、質、効率を計測対象としてもよい。これらの活動情報は、例えば、呼吸数や心拍数、体動に基づいた統計的な推定によって得られる。

図面の簡単な説明

0043

本発明の一実施形態に係るベッドスケール100の外観を示す斜視図である。
ベッドスケール100の使用例を示す図である。
ベッドスケール100のセンサユニット120の要部の構造を示す縦断面図である。
ベッドスケール100のセンサユニット120の要部の構造を示す縦断面図である。
センサユニット120の金属歪ゲージ123の電気的構成を示す図である。
金属歪ゲージ123付近の構造を示す上面図である。
ベッドスケール100の制御ユニット110の構成を示すブロック図である。
同実施形態の変形例1に係る重量計200の外観を示す斜視図である。
同実施形態の変形例2に係るフィルタ回路400の構成を示すブロック図である。
同実施形態の変形例4を説明するための図である。

符号の説明

0044

100…ベッドスケール、110…制御ユニット、111,230…表示部、112,250…制御部、120,300…センサユニット、122…起歪体、123…金属歪ゲージ、124…半導体歪ゲージ、125,220…荷重伝達部、200…重量計、400…フィルタ回路、410…第1フィルタ、420…第2フィルタ、430…選択部、440…スイッチ、D…歪部、F…固定端部、M…可動端部、S1,S2…載置面。

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