JP2002078691A - トレーニング機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体信号センサ側の装置の大型化・高コスト
化を招くことなく、生体信号センサ側からの伝送線を必
要とせず、両手を定められた位置に置いていないときで
も生体信号を観測することができるトレーニング機器を
提供すること。 【解決手段】 人体の生体信号を観測する機能を備えた
トレーニング機器において、生体信号データに応じた信
号を発生して、一方が人体に接する第１の送信電極１２
でありもう一方が人体には接しない第２の送信電極（１
３）である２つの送信電極により送信する送信装置１
と、送信電極からの信号を受信する受信電極２１と、受
信信号を処理する信号処理手段２２とを有する受信装置
２とを具備してなり、主に導電性材料からなる筐体３の
構造の一部に受信電極２１を設けるとともに該受信電極
２１と筐体３との間は所定値以上のインピーダンスを有
し、筐体３とデータ受信装置２の回路グランドとを電気
結合したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体信号を観測し
ながらトレーニングを行うトレーニング機器に係わり、
特に、導体である人体を伝送路として生体信号データを
送受信するトレーニング機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トレーニング機器において、生体信号を
観測しながらトレーニングを行うものがある。このトレ
ーニング機器の一例として自転車運動を行うトレーニン
グ機器を図２５に示す。ここで、観測する生体信号は主
に脈拍数である。脈拍数は、生体信号検出手段１０であ
る生体信号センサ（ここでは脈波センサ）を耳朶に装着
して、生体信号センサの構成要素である発光素子（発光
手段１０１）により耳朶に投射した光の透過光或いは反
射光を受光素子（受光手段１０２）により検出して脈波
を計り、演算により求められている。発光素子および受
光素子は、クリップ状の筐体に収められていて、クリッ
プで耳朶を挟むことにより固定されるようになってい
る。また、生体信号センサで検出した脈波信号は、生体
信号センサ側からトレーニング機器本体（３）にある生
体信号データ（脈拍数）を表示する操作表示パネル３４
まで有線（伝送線６）で送信されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トレー
ニング機器を使用している際に、このような伝送線６が
あると、煩わしいばかりではなく、絡ませて断線させて
しまう恐れもある。これを解決する手段として、二通り
の方法がある。一つ目は、トレーニング機器本体（３）
側に心拍数（脈拍数とほぼ同じとみなす）検出手段を設
ける方法であり、このとき心拍数は、右手と左手の各ハ
ンドルに設けられた電極から心電波形を計測することに
より求められる。しかし、この方法では、両手を定めら
れた位置に置いているときしか心拍数を観測することは
できない。

【０００４】二つ目は、耳朶の脈波センサ側からトレー
ニング機器本体（３）側まで脈波信号又は脈拍信号を無
線で送信する方法である。しかし、無線を用いると、無
線機構の付加に伴い脈波センサ側が大型化するととも
に、コストも増大してしまう。また、近傍に同じ機器が
ある場合には、データが混在してしまう危険性もある。

【０００５】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、生体信号センサ側の装置
の大型化・高コスト化を招くことなく、生体信号センサ
側からの伝送線を必要とせず、両手を定められた位置に
置いていないときでも生体信号を観測することができる
トレーニング機器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、人体の生体信号を検出する
生体信号検出手段を有して、該生体信号を観測する機能
を備えたトレーニング機器において、前記生体信号検出
手段から出力された生体信号のデータに応じた信号を発
生する信号発生手段と該信号発生手段の出力信号を送信
する２つの送信電極とを有してなり、該送信電極の一方
が前記人体に接する第１の送信電極でありもう一方が前
記人体には接しない第２の送信電極であるデータ送信装
置と、前記送信電極から送信される信号を受信する受信
電極と該受信電極で受信した信号を処理する信号処理手
段とを有するデータ受信装置とを具備してなり、主に導
電性材料からなる筐体の構造の一部に前記受信電極を設
けるとともに該受信電極と前記筐体との間は所定値以上
のインピーダンスを有するようにし、かつ前記筐体と前
記データ受信装置を構成する回路の基準電位となる回路
グランドとを電気結合するようにしたことを特徴とする
ものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のト
レーニング機器において、前記データ送信装置を構成す
る回路の基準電位となる回路グランドを、前記第２の送
信電極として用いるようにしたことを特徴とするもので
ある。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のトレーニング機器において、前記人体と前記
受信電極とが接触し、該受信電極が、前記第１の送信電
極の信号を受信することを特徴とするものである。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のトレーニング機器において、前記人体と前記
受信電極とが非接触であり、該受信電極が、前記第２の
送信電極の信号を静電結合により受信することを特徴と
するものである。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器におい
て、前記受信電極を、前記筐体のハンドル部に設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器におい
て、前記受信電極を、前記筐体で前記人体の近傍にあ
る、前記データの表示部又は前記人体が操作を行う操作
部に設けたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器におい
て、前記筐体が背もたれ椅子を有し、前記受信電極を前
記背もたれ椅子の背もたれ部に設けたことを特徴とする
ものである。

【００１３】請求項８記載の発明は、請求項７記載のト
レーニング機器で、前記データ送信装置において、前記
データ送信装置を前記人体が装着したとき、前記背もた
れ部に設けた前記受信電極に対向するように前記第２の
送信電極を配置したことを特徴とするものである。

【００１４】請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求
項８のいずれかに記載のトレーニング機器で、前記デー
タ送信装置において、前記第２の送信電極に、金属板を
電気接続したことを特徴とするものである。

【００１５】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請
求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機器で、前
記データ送信装置において、前記生体信号検出手段及び
前記第１の送信電極と、前記第２の送信電極とを分離し
て構成したことを特徴とするものである。

【００１６】請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請
求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機器で、前
記データ送信装置において、前記生体信号検出手段と、
前記第１の送信電極及び前記第２の送信電極とを分離し
て構成したことを特徴とするものである。

【００１７】請求項１２記載の発明は、請求項１０又は
請求項１１記載のトレーニング機器で、前記データ送信
装置において、前記第２の送信電極を有する分離部に輪
状の紐状物及び固定具を設けたことを特徴とするもので
ある。

【００１８】請求項１３記載の発明は、請求項１乃至請
求項１２のいずれかに記載のトレーニング機器で、前記
データ送信装置において、前記人体の個人情報を出力す
る個人情報出力手段を有して、前記信号発生手段に入力
するようにしたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項１４記載の発明は、請求項１乃至請
求項１３のいずれかに記載のトレーニング機器におい
て、前記生体信号検出手段が、発光手段と受光手段とを
有する脈波検出手段であることを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
のトレーニング機器において、前記発光手段と前記受光
手段を、導電性ゴムで包囲し該導電性ゴムを前記第１の
送信電極としたことを特徴とするものである。

【００２１】請求項１６記載の発明は、請求項１４記載
のトレーニング機器において、前記発光手段と前記受光
手段とを同一平面に配置し、該平面に対向して前記発光
手段からの光を反射して前記受光手段に入射させる反射
体を具備し、該反射体を前記第１の送信電極としたこと
を特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
トレーニング機器について図１乃至図２４にもとづき説
明する。

【００２３】図１は、本発明の第１の実施の形態のトレ
ーニング機器のデータ送信装置のブロック図である。図
１に示すごとく、データ送信装置（以降、送信装置と称
する）１は、生体信号を検出する生体信号検出手段１０
と、生体信号検出手段１０から出力された生体信号のデ
ータに応じた信号を発生する信号発生手段１１と、信号
発生手段１１の信号出力に接続され、人体に面するよう
に配置された送信電極１２とを有してなっている。信号
発生手段１１は、搬送波周波数を発生する発振手段１１
１と、生体信号検出手段１０により得られた生体信号デ
ータを発振手段１１１の出力に重畳して変調信号を生成
する変調手段１１２と、変調信号に対応した電圧を送信
電極１２に印加する電圧印加手段１１３とを有してい
る。尚、信号の送信には２つの送信電極が必要となる
が、ここでは、送信電極１２を第１の送信電極とし、送
信装置１の回路の基準電位となる回路グランドを第２の
送信電極として用いた例を示している。

【００２４】図２は、本発明の第１の実施の形態のトレ
ーニング機器のデータ受信装置のブロック図である。図
２に示すごとく、データ受信装置（以降、受信装置と称
する）２は、受信電極２１と、受信電極２１から伝わっ
てくる信号を処理する信号処理手段２２と、信号処理手
段２２により取り出された生体信号データを表示する表
示手段２３とを有してなっている。信号処理手段２２
は、送信装置１の搬送波周波数のみを取り出すことがで
きるように調整されたフィルタ手段２２１と、フィルタ
手段２２１の出力信号を増幅する増幅手段２２２と、増
幅手段２２２の出力から生体信号を取り出す復調手段２
２３とを有している。

【００２５】図３は、本発明の実施の形態の一例とし
て、クリップ型の送信装置を示すものである。本実施形
態の送信装置１は、耳朶に挟んで用いられる。図３に示
すごとく、生体信号検出手段１０は生体信号を検出でき
る位置に設けられており、信号発生手段１１の各ブロッ
クはＩＣ化されクリップに内蔵されている。クリップの
構造は、２個一対の構造物であり、両者を通る軸１４ａ
と軸受け１４ｂにより可動となっている。送信電極１２
は装着時に耳朶に接触するようにクリップの内側に設け
られており、信号発生手段１１の信号出力に接続されて
いる。尚、耳朶との接触状態をよくするために、送信電
極１２をクリップの両側に設けてもよい。また、図４に
示すごとく、送信装置１の回路の基準電位となる回路グ
ランドに接続された金属板１３ａを設けることにより、
静電結合の効果を高め通信をさらに安定化させることが
できる。この静電結合については後で述べる。

【００２６】図５は、自転車運動を行う本発明の実施の
形態のトレーニング機器の筐体および受信装置である。
図５に示すごとく、トレーニング機器の筐体３は自転車
型をしており、ハンドル３１、サドル３２、ペダル３３
などの人体に接触する部分以外は導電性の材料で構成さ
れている。受信装置２の受信電極２１は、ハンドル３１
に設けられているので、筐体３とは数十Ω〜数百Ω程度
（100kHz〜1MHz）のインピーダンスで電気的に隔てられ
ている。尚、このインピーダンスの値は高い程望まし
い。受信装置２の信号処理手段２２は筐体３に内蔵され
ており、受信装置２の回路の基準電位となる回路グラン
ドは、筐体３の導電性部分と結線（電気結合）されてい
る。

【００２７】このような構成を備えたトレーニング機器
の送信装置１と受信装置２との間の通信原理について、
図６〜図１１に基づいて説明する。

【００２８】図６は、本発明のトレーニング機器の使用
状態、つまり、送信装置１を取り付けた人体が、構造の
一部に受信電極２１を設けている筐体３の上に乗ってい
る状態を示している。ここで、図７に示すごとく、送信
装置１の送信電極１２（第１の送信電極）と人体との界
面のインピーダンスをＺ［送電１−人］、人体のインピ
ーダンスをＺ［人］、人体と受信装置２の受信電極２１
との間のインピーダンスをＺ［人−受電］、さらに、送
信装置１の基準電位（回路グランド：第２の送信電極）
と筐体３との静電結合のインピーダンスをＺ［送電２−
筐］、送信装置１の基準電位と受信電極２１との静電結
合のインピーダンスをＺ［送電２−受電］、人体と筐体
３との静電結合のインピーダンスをＺ［人−筐］とし
て、通信経路をインピーダンスを用いて表現する。

【００２９】本発明の第１の通信方式を、図８にもとづ
いて説明する。筐体３の上に乗っている人体が筐体３の
ハンドル３１に設けられた受信電極２１に接触してい
る。このとき、人体と受信電極２１の間のインピーダン
スＺ［人−受電］が小さくなり、Ｚ［人−受電］＜＜Ｚ
［人−筐］となるので、「送信電極１２→人体→受信電
極２１」（実線で表示）が信号を伝達するルート、「送
信装置１の基準電位→（静電結合）→筐体３」（破線で
表示）が基準電位を伝達するルートとなる。これは、筐
体３が主として導電性材料で構成されており、送信装置
１の基準電位と静電結合を形成しやすいために可能とな
る通信方式である。これをインピーダンスを用いて等価
回路で表現すると、図９のようになる。

【００３０】本発明の第２の通信方式を、図１０にもと
づいて説明する。筐体３の上に乗っている人体と受信電
極２１は接触していない。このときは、人体と受信電極
２１との間のインピーダンスＺ［人−受電］が大きく、
Ｚ［人−受電］＞＞Ｚ［人−筐］となるので、「送信装
置１の基準電位（第２の送信電極に相当）→（静電結
合）→受信電極２１」（実線で表示）が信号を伝達する
ルート、「送信電極１２→人体→（静電結合）→筐体
３」（破線で表示）が基準電位を伝達するルート、とな
る。これは、筐体３が主として導電性材料で構成されて
おり、その上に乗った人体と静電結合を形成しやすいた
めに可能となる通信方式である。これをインピーダンス
を用いて等価回路で表現すると、図１１のようになる。

【００３１】以上の２つの通信方式で示した図９および
図１１において、受信装置２のインピーダンスをＺ
［受］とすると、どちらの通信方式においても、単純な
電圧分配によりＺ［受］にかかる電圧を検出することに
よって、送信装置１から受信装置２への通信が実現され
ることがわかる。

【００３２】ここで、図８および図１０で示したトレー
ニング機器の使用状況は、使用している人体が受信電極
２１に接触しているか否かの違いのみで、構成自体は同
じである。

【００３３】このように、人体の生体信号を検出する生
体信号検出手段１０を有して、該生体信号を観測する機
能を備えたトレーニング機器において、生体信号検出手
段１０から出力された生体信号のデータに応じた信号を
発生する信号発生手段１１と該信号発生手段１１の出力
信号を送信する２つの送信電極とを有してなり、該送信
電極の一方が前記人体に接する第１の送信電極１２であ
りもう一方が前記人体には接しない第２の送信電極（こ
こでは回路グランド）であるデータ送信装置１と、前記
送信電極から送信される信号を受信する受信電極２１と
該受信電極２１で受信した信号を処理する信号処理手段
２２とを有するデータ受信装置２とを具備してなり、前
記トレーニング機器の本体は主に導電性材料からなる筐
体３で構成され、該筐体３の構造の一部に受信電極２１
を設けるとともに該受信電極２１と筐体３との間は所定
値以上のインピーダンスを有するようにし、かつ筐体３
とデータ受信装置２を構成する回路の基準電位となる回
路グランドとを電気結合するようにしたので、生体信号
センサ側からの伝送線を必要とせず、生体信号データを
トレーニング機器本体に送信することができるととも
に、両手を定められた位置に置いていないときでも、す
なわちトレーニング機器のハンドル３１に設置された受
信電極２１に人体（手）が接触していても接触していな
くても、生体信号を観測することができるという効果を
奏する。また、無線機構を有していないので、送信装置
１や受信装置２を小型・低コストで構成することができ
るとともに、近傍に同じトレーニング機器があっても生
体信号等のデータの混信を招くことがないという効果を
奏する。

【００３４】尚、上述のように本実施形態では、異なる
２つの通信方式がどちらも成り立つ構成となっている
が、受信電極２１の大きさや取り付け位置によって、一
方の通信方式しか成り立たないような構成にすることも
できる。

【００３５】図１２は、第２の実施の形態として、送信
装置１が個人情報を送信する場合の送信装置１のブロッ
ク図を示している。図１２に示すごとく、送信装置１
が、個人情報出力手段１１４を備えており、出力した個
人情報を発振手段１１１の出力に重畳するようになって
いる。個人情報は、ＲＯＭなどの記録媒体から読み出す
ようにしてもよいし、生体信号検出手段１０の生体信号
に基づいて個人を判別するようにしてもよい。この場合
の受信装置２のブロック図は、図１３のようになる。図
１３に示すごとく、受信装置２はトレーニング・メニュ
ー設定手段２４を備えており、個人情報に応じたトレー
ニング・メニューを自動的に設定ようになっている。

【００３６】図１４は、第３の実施の形態として、生体
信号検出手段１０が脈波検出手段である場合の送信装置
１のブロック図を示している。生体信号検出手段１０
は、発光手段１０１および受光手段１０２と、発光手段
１０１の発光を制御して受光手段１０２から得た信号か
ら脈波信号を得る制御・処理手段１０３からなってお
り、送信装置１は脈波信号を検出したタイミングで、デ
ータを送信する。このとき、データの形式は特に限定し
ない。また、図１５に示すごとく制御・処理手段１０３
の後段に脈波から脈拍数を演算する脈拍数演算手段１０
４を備えてもよく、この場合には脈拍数をデータとして
送信するようにできる。

【００３７】図１６に、第３の実施の形態の受信装置の
ブロック図を示す。特に、図１６は、送信装置１が脈拍
数演算手段を有していない場合（図１４の送信装置１）
であり、受信装置２が復調手段の後段に脈拍数演算手段
２２４を有しており、信号を受信したタイミングから脈
拍数を算出する。

【００３８】図１７は、第３の実施の形態の送信装置の
構成の一例を示している。図１７に示すごとく、発光手
段１０１と受光手段１０２がお互いに反対側のクリップ
に設けられており、耳朶に挟んだとき、発光手段１０１
から発せられた光のうち人体を透過した光を受光手段１
０２が検出するようになっている。また、発光手段１０
１と受光手段１０２を同じ側のクリップに設けて、受光
手段１０２が人体から反射されてきた光を検出するよう
にしてもよい。発光手段１０１と受光手段１０２は、導
電性のゴム４で囲われている。この導電性のゴム４は送
信電極１２になっており、さらに、外部の光を遮る働き
や、クリップを耳朶に安定させるためのすべり止めの役
目も果たす。

【００３９】図１８は、第３の実施の形態の送信装置の
構成の別の一例を示している。図１８に示すごとく、発
光手段１０１と受光手段１０２が同じ側のクリップに設
けられており、耳朶に挟んだとき、発光手段１０１から
発せられた光のうち人体から反射されてきた光を受光手
段１０２が検出するようになっている。反対側のクリッ
プの内側には、反射体として反射鏡５が設けられてい
る。この反射鏡５は送信電極１２になっているととも
に、光の反射効率をよくする効果をもっている。

【００４０】図１９から図２４において、本発明の第４
の実施の形態及び第５の実施の形態について示す。前記
第１の実施の形態では、受信電極２１をトレーニング機
器のハンドル３１に設置し、両手を定められた位置に置
いていないときでも、すなわちトレーニング機器のハン
ドル３１に設置された受信電極２１に人体（手）が接触
していても接触していなくても、生体信号を観測するこ
とができるものを示したが、第４の実施の形態及び第５
の実施の形態では、人体が受信電極２１に接触していな
い状況でデータを送信する方法を主に用いたものを示
す。

【００４１】図１９は、本発明の第４の実施の形態とし
て、操作表示パネル３４の部位を示すものである。操作
表示パネル３４は、観測した生体信号データ（ここでは
脈拍数）を表示する表示手段２３及び、人（人体）が設
定操作を行うトレーニング・メニュー設定手段２４が設
けられ、ケース３４ａにより収納されている。人が生体
信号を確認したり、またトレーニング・メニュー等を設
定操作するためのパネルであるため、一般的に人体とは
比較的近い所に隔離配置されている。

【００４２】この操作表示パネル３４のケース３４ａに
受信電極２１を設ける。これを図１９（ｂ）に示す。本
実施形態では、この受信電極２１を、ケース３４ａ裏面
において人体に近い側の手前側面と上面に金属膜を設け
ることにより形成している。尚、この金属膜の設置位置
はこれに限定するものではなく、手前側面あるいは上面
のすくなくともいずれかに設けるようにしてもよいし、
全面に設けるようにしてもよいし、ケース３４ａの表面
に設けるようにしてもよい。但し、この金属膜を設ける
位置を本実施形態のようにすることで、周囲ノイズの影
響が少なく、送信装置１の第２の送信電極との静電結合
を高めることができるとともに、金属膜に直接人体が接
触することがなく（ここでは静電結合を利用）、美観の
点でも優れるという効果がある。さらに本実施形態で
は、受信電極２１として金属膜を設けるようにしている
が、金属メッキでもよく、この金属膜の形態についても
限定するものではない。

【００４３】図２０は、第４の実施の形態に係わる送信
装置１の実施形態を示すものである。本実施形態は、図
２０（ａ）に示すように、送信装置１において、生体信
号検出手段１０と、信号発生手段１１及び第１の送信電
極１２を有する本体部１５とを分離して構成し、両者を
有線で結んでいるものである。この本体部１５のケース
にはこの他に、スタートボタンＳＴＢやＬＥＤを設け
て、スタートボタンＳＴＢを押すと電源をオンして生体
信号（例えば脈拍）の計測を開始し、ＬＥＤは脈拍にあ
わせて点滅させるようにしてもよい。また、スタートボ
タンＳＴＢ押下直後は数秒ＬＥＤを点灯し電池（ＢＴ）
の電圧チェックを行う機能や、人（人体）が生体信号検
出手段１０を外して、脈拍を検出しなくなれば自動オフ
するような機能をもたせてもよい。図２０（ｂ）は、生
体信号検出手段１０の構造を示すものであり、例えば生
体信号検出手段１０が脈波検出手段である場合、脈拍検
出のための発光手段１０１及び受光手段１０２（図示せ
ず）が設けられている。さらにここでは、第１の送信電
極１２が設けられている。また、図２０（ｃ）は、図２
０（ｂ）の生体信号検出手段１０に対応する本体部１５
の構造を示すものであり、人体の衣服等に装着可能なク
リップＣＬを有するバッジ型のケースに収納されてい
る。そして、このバッジ型のケースに、信号発生手段１
１を構成する回路基板ＣＢや電池ＢＴが内蔵される（破
線部）とともに、第２の送信電極１３が設けられてい
る。ここで、第２の送信電極１３は人体側との静電結合
を抑制するために、人体とはある程度隔離するほうが望
ましく、図２０（ｃ）に示すように、装着時の人体側
（つまりクリップＣＬ側）と第２の送信電極１３との間
に、回路基板ＣＢや電池ＢＴ（破線）を介在させるよう
に配置するとよい。また、別の形態として、図２０
（ｄ）に示すように、生体信号検出手段１０に設けてい
た第１の送信電極１２を本体部１５側に設けるようにし
てもよい。

【００４４】次に図２０に示した送信装置１の人体への
装着例を図２１に示す。図２１（ａ）に示すように、生
体信号検出手段１０を人体の耳朶に装着し、信号発生手
段１１及び第２の送信電極１３を有する本体部１５を例
えばベルトにクリップＣＬを用いて装着する。この装着
状態で人（人体）が図５に示したトレーニング機器（筐
体３）のサドル３２に着座すると、ベルトに装着した本
体部１５が、図１９に示した操作表示パネル３４の受信
電極２１の近傍に位置し、静電結合により第２の送信電
極１３から受信電極２１に信号が伝送されることにな
る。また基準電位については第１の送信電極１２から人
体を介して筐体３に伝送されることになる。つまり人体
が受信電極２１に接触しない前記の第２の通信方式によ
り生体信号が伝送されることになる。所謂、図１０に示
した信号伝送ルート（実線）と基準電位の伝送ルート
（破線）の形態が変化したものである。ここで、本体部
１５の装着位置は特に限定されず、図２１（ａ）に破線
で示したように、衣服の胸部に装着してもよく、また襟
部に装着してもよい。例えば、ベルトに装着すれば、図
１９（ｂ）に示した金属膜（受信電極２１）の人体に近
い側面側と静電結合し易く、襟部に装着すれば上面と静
電結合し易くなる。

【００４５】また、図１９（ａ）に示すようにケース３
４ａに本体部１５用の収納部３４ｂを設け、そこに本体
部１５を置くようにしてもよい。この利用状態を図２１
（ｂ）に示す。また別の方法としてケース３４ａにクリ
ップ止め（図示せず）を設けて、そこに本体部１５のク
リップＣＬを用いて本体部１５を掛けるようにしてもよ
い。ここで、この利用形態は操作表示パネル３４と送信
装置１とが伝送線６で結ばれている従来例の形態（図２
５）に類似しており、一見本発明にはそぐわないように
も見える。しかし、送信装置１の本体部１５と、操作表
示パネル３４の受信電極２１及び信号処理手段２２と
が、結線されているものでもなくまたコネクタを介して
結線されているものでもないので、従来例（図２５）で
示した伝送線６による方式のように束縛されるものでは
ない。尚、本体部１５の構成が図２０（ｄ）に示した構
成である場合は、このように本体部１５を人体から離す
ことはできない（第１の送信電極１２が人体から離れる
ため）ことを付記しておく。

【００４６】次に、さらに展開した送信装置１の形態を
図２２に示す。図２２（ａ）は、ネックレス型であり、
人（人体）が輪状の紐（ネックレス）１６を首に掛ける
ことにより本体部１５が人の胸部付近に位置するととも
に、生体信号検出手段１０が耳朶に装着されるものであ
る。ここで、本体部１５に図２０のようにクリップＣＬ
を設けれるようにするとよい。このようにすることによ
り、装着しただけで必然的に本体部１５が体の中央に固
定されるので通信が安定するとともに使用感がよいとい
う効果を奏する。

【００４７】図２２（ｂ）はヘッドホン型であり、送信
装置１（生体信号検出手段１０及び本体部１５）の装着
が簡単に行えるという効果を奏する。

【００４８】尚、図２０乃至図２２に示した送信装置１
の形態は、図１９に示した受信電極２１に対して静電結
合が行い易いものとして示したが、第１の実施の形態に
も用いることができる。

【００４９】図２３は、第５の実施の形態として、トレ
ーニング機器（筐体３）の形態が椅子式のものに適用し
た例である。図５や図２５に示したトレーニング機器が
サドル式と称されるのに対してリカンベント式と称さ
れ、ハンドル（３１）は存在しないものである。このリ
カンベント式トレーニング機器（筐体３ａ）の背もたれ
椅子３２ａの背もたれ部に受信電極２１を設ける。本発
明をこのリカンベント式トレーニング機器に適用する場
合に効果的な送信装置１の形態を図２４に示す。この送
信装置１では、脈拍センサとして、発光手段１０１及び
受光手段１０２（図示せず）を有する生体信号検出手段
１０に第１の送信電極１２を有している。この第１の送
信電極１２は図１７に示したように導電性ゴム４として
形成してもよい。この生体信号検出手段１０に信号発生
手段１１を設けるとともに第２の送信電極１３を設け
る。この第２の送信電極１３としては、送信装置１の基
準電位となる回路グランドを用いてもよく、また図４に
示したように金属板１３ａを設けるような形態にしても
よい。ここで、第２の送信電極１３と図２３に示した背
もたれ部に設けた受信電極２１とが静電結合し易いよう
に、人（人体）が送信装置１を装着したときに、第２の
送信電極１３の主表面が、背もたれ部に設けた受信電極
２１に対向する、すなわち人体の後方を向くようにして
いる。このようにすることにより、リカンベント式トレ
ーニング機器においてもサドル式トレーニング機器と同
様、生体信号のデータを受信電極２１を介して信号処理
手段２２（図示せず）に伝送することができるという効
果を奏する。

【００５０】以上本発明の実施の形態について示した。
尚、送信装置１において、第２の送信電極には送信装置
１の回路の基準電位となる回路グランドを用いた実施形
態においては、第２の送信電極を別に設けて、第１の送
信電極，第２の送信電極，回路グランドという構成にし
てもよい。また、生体信号検出手段１０として脈波セン
サを主に示したが、他の生体信号でもよい。また、第１
の送信電極は人体に接するようにしているが、第１の送
信電極と人体との間に繊維やケーシング材料等が介在し
て、直接人体（皮膚）に触れない状況も含むことを記し
ておく。さらに本発明の信号伝送のために人体に印加す
る電圧及び電流は、人体に影響を与えない微小電圧・電
流であることを付記しておく。

【００５１】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載の発
明によれば、人体の生体信号を検出する生体信号検出手
段を有して、該生体信号を観測する機能を備えたトレー
ニング機器において、前記生体信号検出手段から出力さ
れた生体信号のデータに応じた信号を発生する信号発生
手段と該信号発生手段の出力信号を送信する２つの送信
電極とを有してなり、該送信電極の一方が前記人体に接
する第１の送信電極でありもう一方が前記人体には接し
ない第２の送信電極であるデータ送信装置と、前記送信
電極から送信される信号を受信する受信電極と該受信電
極で受信した信号を処理する信号処理手段とを有するデ
ータ受信装置とを具備してなり、主に導電性材料からな
る筐体の構造の一部に前記受信電極を設けるとともに該
受信電極と前記筐体との間は所定値以上のインピーダン
スを有するようにし、かつ前記筐体と前記データ受信装
置を構成する回路の基準電位となる回路グランドとを電
気結合するようにしたので、生体信号センサ側の装置の
大型化・高コスト化を招くことなく、生体信号センサ側
からの伝送線を必要とせず、両手を定められた位置に置
いていないときでも生体信号を観測することができるト
レーニング機器を提供することができた。

【００５２】請求項２記載の発明によれば、前記データ
送信装置を構成する回路の基準電位となる回路グランド
を、前記第２の送信電極として用いるようにしたので、
別途第２の送信電極を設けることなく、前記データ送信
装置の第１の送信電極と、回路グランドとにより生体信
号を送信することができるとともに、前記データ送信装
置の回路構成を簡単にすることができるという効果を奏
する。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、前記人体と
前記受信電極とが接触し、該受信電極が、前記第１の送
信電極の信号を受信するようにしたので、生体信号セン
サ側からトレーニング機器本体側までの伝送線を必要と
せず、人体の一部がトレーニング機器本体側に設けられ
た受信電極に接触しているだけで、生体信号を観測する
ことができるという効果を奏する。

【００５４】請求項４記載の発明によれば、前記人体と
前記受信電極とが非接触であり、該受信電極が、前記第
２の送信電極の信号を静電結合により受信するようにし
たので、生体信号センサ側からトレーニング機器本体側
までの伝送線を必要とせず、人体の一部がトレーニング
機器本体側に設けられた受信電極に接触していないとき
でも、生体信号を観測することができるという効果を奏
する。

【００５５】請求項５記載の発明によれば、請求項１乃
至請求項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器に
おいて、前記受信電極を、前記筐体のハンドル部に設け
たので、安定したデータ通信を行うことができるという
効果を奏する。

【００５６】請求項６記載の発明によれば、請求項１乃
至請求項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器に
おいて、前記受信電極を、前記筐体で前記人体の近傍に
ある、前記データの表示部又は前記人体が操作を行う操
作部に設けたので、安定したデータ通信を行うことがで
きるという効果を奏する。

【００５７】請求項７記載の発明によれば、請求項１乃
至請求項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器に
おいて、前記筐体が背もたれ椅子を有し、前記受信電極
を前記背もたれ椅子の背もたれ部に設けたので、椅子式
（リカンベント式）のトレーニング機器でもデータ通信
を行うことができるという効果を奏する。

【００５８】請求項８記載の発明によれば、請求項７記
載のトレーニング機器で、前記データ送信装置におい
て、前記データ送信装置を前記人体が装着したとき、前
記背もたれ部に設けた前記受信電極に対向するように前
記第２の送信電極を配置したので、椅子式（リカンベン
ト式）のトレーニング機器でのデータ通信を安定して行
うことができるという効果を奏する。

【００５９】請求項９記載の発明によれば、請求項１乃
至請求項８のいずれかに記載のトレーニング機器で、前
記データ送信装置において、前記第２の送信電極に、金
属板を電気接続したので、送信電極の基準電位と、受信
電極との静電結合を強めることができ、通信効率及び安
定性をよくすることができるという効果を奏する。

【００６０】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
乃至請求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機器
で、前記データ送信装置において、前記生体信号検出手
段及び前記第１の送信電極と、前記第２の送信電極とを
分離して構成したので、人がデータ送信装置を装着し易
くなるという効果を奏する。

【００６１】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
乃至請求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機器
で、前記データ送信装置において、前記生体信号検出手
段と、前記第１の送信電極及び前記第２の送信電極とを
分離して構成したので、人がデータ送信装置を装着し易
くなるという効果を奏する。

【００６２】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
０又は請求項１１記載のトレーニング機器で、前記デー
タ送信装置において、前記第２の送信電極を有する分離
部に輪状の紐状物及び固定具を設けたので、装着しただ
けで必然的に送信電極が体の中央に固定されるので通信
が安定するとともに使用感がよいという効果を奏する。

【００６３】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
乃至請求項１２のいずれかに記載のトレーニング機器
で、前記データ送信装置において、前記人体の個人情報
を出力する個人情報出力手段を有して、前記信号発生手
段に入力するようにしたので、個人情報に基づき、トレ
ーニング・メニューの設定を行うことができるという効
果を奏する。

【００６４】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
乃至請求項１３のいずれかに記載のトレーニング機器に
おいて、前記生体信号検出手段が、発光手段と受光手段
とを有する脈波検出手段であるので、生体信号センサ側
からの伝送線を必要とせず、両手を定められた位置に置
いていないときでも脈波や脈拍数を観測することができ
るという効果を奏する。

【００６５】請求項１５記載の発明によれば、請求項１
４記載のトレーニング機器において、前記発光手段と前
記受光手段を、導電性ゴムで包囲し該導電性ゴムを前記
第１の送信電極としたので、送信電極である導電性ゴム
により外部の光が遮断され、外乱の少ない脈波信号を検
出することができるとともに、脈波検出手段を生体によ
り確実に固定することができるという効果を奏する。

【００６６】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
４記載のトレーニング機器において、前記発光手段と前
記受光手段とを同一平面に配置し、該平面に対向して前
記発光手段からの光を反射して前記受光手段に入射させ
る反射体を具備し、該反射体を前記第１の送信電極とし
たので、第１の送信電極を別途設けることがなく脈波検
出手段に一体化し易くなるとともに、反射体により光の
反射効率が良くなるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のデータ送信装置の
ブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のデータ受信装置の
ブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態に係わるデータ送信装置の
構造の一例を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態に係わるデータ送信装置の
構造の一例を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係わるデータ受信装置及
びトレーニング機器（筐体）の一例を示す外形図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機器
の使用状態を示す概略図である。

【図７】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機器
の通信経路のインピーダンスを示した図である。

【図８】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機器
の第１の通信方式の通信経路を示した図である。

【図９】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機器
の第１の通信方式の等価回路図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機
器の第２の通信方式の通信経路を示した図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係わるトレーニング機
器の第２の通信方式の等価回路図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態のデータ送信装置
のブロック図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態のデータ受信装置
のブロック図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態のデータ送信装置
のブロック図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態のデータ送信装置
の別の方式のブロック図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態のデータ受信装置
のブロック図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態のデータ送信装置
の構造を示す図である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態のデータ送信装置
の別の構造を示す図である。

【図１９】本発明の第４の実施の形態のトレーニング機
器の操作表示パネル部を示す図である。

【図２０】本発明の実施の形態に係わるデータ送信装置
の構造の一例を示す図である。

【図２１】本発明の実施の形態に係わるデータ送信装置
の装着の例を示す図である。

【図２２】本発明の実施の形態に係わるデータ送信装置
の構造の一例を示す図である。

【図２３】本発明の第５の実施の形態のトレーニング機
器を示す図である。

【図２４】本発明の第５の実施の形態に係わるデータ送
信装置の構造の一例を示す図である。

【図２５】従来のトレーニング機器の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ （データ）送信装置 １０ 生体信号検出手段 １０１ 発光手段 １０２ 受光手段 １０３ 制御・処理手段 １０４ 脈拍数演算手段 １１ 信号発生手段 １１１ 発振手段 １１２ 変調手段 １１３ 電圧印加手段 １２ （第１の）送信電極 １３ （第２の）送信電極 １３ａ 金属板 １５ （分離型の）本体部 １６ 紐 ２ （データ）受信装置 ２１ 受信電極 ２２ 信号処理手段 ２２１ フィルタ手段 ２２２ 増幅手段 ２２３ 復調手段 ２２４ 脈拍数演算手段 ２３ 表示手段 ２４ トレーニング・メニュー設定手段 ３ 筐体（トレーニング機器本体） ３１ ハンドル ３２ サドル ３２ａ 椅子 ３３ ペダル ３４ 操作表示パネル ４ 導電性ゴム ５ 反射鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 勝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小山 正樹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 西村 篤久 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 4C017 AA09 AA10 AB08 AC27 BC11 FF05 FF17

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の生体信号を検出する生体信号検出
   手段を有して、該生体信号を観測する機能を備えたトレ
   ーニング機器において、 前記生体信号検出手段から出力された生体信号のデータ
   に応じた信号を発生する信号発生手段と該信号発生手段
   の出力信号を送信する２つの送信電極とを有してなり、
   該送信電極の一方が前記人体に接する第１の送信電極で
   ありもう一方が前記人体には接しない第２の送信電極で
   あるデータ送信装置と、前記送信電極から送信される信
   号を受信する受信電極と該受信電極で受信した信号を処
   理する信号処理手段とを有するデータ受信装置とを具備
   してなり、主に導電性材料からなる筐体の構造の一部に
   前記受信電極を設けるとともに該受信電極と前記筐体と
   の間は所定値以上のインピーダンスを有するようにし、
   かつ前記筐体と前記データ受信装置を構成する回路の基
   準電位となる回路グランドとを電気結合するようにした
   ことを特徴とするトレーニング機器。
2. 【請求項２】 前記データ送信装置を構成する回路の基
   準電位となる回路グランドを、前記第２の送信電極とし
   て用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載のト
   レーニング機器。
3. 【請求項３】 前記人体と前記受信電極とが接触し、該
   受信電極が、前記第１の送信電極の信号を受信すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載のトレーニング
   機器。
4. 【請求項４】 前記人体と前記受信電極とが非接触であ
   り、該受信電極が、前記第２の送信電極の信号を静電結
   合により受信することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載のトレーニング機器。
5. 【請求項５】 前記受信電極を、前記筐体のハンドル部
   に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の
   いずれかに記載のトレーニング機器。
6. 【請求項６】 前記受信電極を、前記筐体で前記人体の
   近傍にある、前記データの表示部又は前記人体が操作を
   行う操作部に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求
   項４記載のいずれかに記載のトレーニング機器。
7. 【請求項７】 前記筐体が背もたれ椅子を有し、前記受
   信電極を前記背もたれ椅子の背もたれ部に設けたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のト
   レーニング機器。
8. 【請求項８】 前記データ送信装置において、前記デー
   タ送信装置を前記人体が装着したとき、前記背もたれ部
   に設けた前記受信電極に対向するように前記第２の送信
   電極を配置したことを特徴とする請求項７記載のトレー
   ニング機器。
9. 【請求項９】 前記データ送信装置において、前記第２
   の送信電極に、金属板を電気接続したことを特徴とする
   請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のトレーニング
   機器。
10. 【請求項１０】 前記データ送信装置において、前記生
    体信号検出手段及び前記第１の送信電極と、前記第２の
    送信電極とを分離して構成したことを特徴とする請求項
    １乃至請求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機
    器。
11. 【請求項１１】 前記データ送信装置において、前記生
    体信号検出手段と、前記第１の送信電極及び前記第２の
    送信電極とを分離して構成したことを特徴とする請求項
    １乃至請求項７記載のいずれかに記載のトレーニング機
    器。
12. 【請求項１２】 前記データ送信装置において、前記第
    ２の送信電極を有する分離部に輪状の紐状物及び固定具
    を設けたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記
    載のトレーニング機器。
13. 【請求項１３】 前記データ送信装置において、前記人
    体の個人情報を出力する個人情報出力手段を有して、前
    記信号発生手段に入力するようにしたことを特徴とする
    請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のトレーニン
    グ機器。
14. 【請求項１４】 前記生体信号検出手段が、発光手段と
    受光手段とを有する脈波検出手段であることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のトレーニ
    ング機器。
15. 【請求項１５】 前記発光手段と前記受光手段を、導電
    性ゴムで包囲し該導電性ゴムを前記第１の送信電極とし
    たことを特徴とする請求項１４記載のトレーニング機
    器。
16. 【請求項１６】 前記発光手段と前記受光手段とを同一
    平面に配置し、該平面に対向して前記発光手段からの光
    を反射して前記受光手段に入射させる反射体を具備し、
    該反射体を前記第１の送信電極としたことを特徴とする
    請求項１４記載のトレーニング機器。