【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、永久磁石を備えた磁気回路が設けられており、該磁気回路は、固定子および回転子と、前記固定子の周囲に配置された電気コイルとを有しており、前記回転子は、当該運動センサが運動による応力を受けたときに振動するように構成された振り子部材と、前記固定子のところに設けられており少なくとも部分的に固定子の空隙内にある可動部材とを有しており、前記可動部材は振り子部材と連結されており、該可動部材が振り子部材により動かされると、固定子における磁界に作用が及ぼされて電気コイルに電流が誘導される形式の誘導式運動センサに関する。 【０００２】 【従来の技術】英国特許出願第８５０１７１９号公報には、固定子の空隙中を回転可能な回転子部材として双極の永久磁石を備えた誘導式発電機が示されている。 固定子の周囲には電気コイルが設けられている。 運動による応力を受けると振り子は振動し、ギアシステムを介してその運動が回転子部材へ伝達される。 ギアの役割は、振り子が振動したときに固定子の磁界の交番回数がいっそう多くなるように、空隙中の回転子部材の振動をシフトアップすることにある。 このようにして電気コイルにおいて発生した電流は整流され、時計を給電するために用いられる。 【０００３】磁界が交番すると誘導電流の向きが変化する。 小さいギアの場合には、所定の振り子変位行程に対する磁界の交番回数は小さくなるのに対し、大きいギアの場合には、同じ振り子変位行程によっても磁界の交番回数は多くなる。 しかし大きいギアは、同じ振り子行程を生じさせるのにいっそう大きな運動による応力が必要とされることも意味する。 つまりギアが大きくなれば、
振り子を振動させるのに必要とされる運動による応力も大きくなる。 しかも、複数個のギアを用いる構成は複雑であり著しくスペースを要する。 複数個のギアを用いると、回転子に属する部材において全体の摩擦がいっそう大きくなり、この理由から振り子を動かし始めるのはいっそう困難である。 【０００４】永久磁石を備えた磁気回路を有する誘導式発電機は、ＷＯ８４／０１０４１号公報により公知である。 この磁気回路は、空隙を備えた固定子と電気コイルと、複数個の永久磁石を備えた半円形の振り子ディスク形の回転子とを有する。 この永久磁石は、振り子が振動したときにそれらが空隙中を通過するように構成されている。 振り子ディスクにおける磁石の個数が増加すると、磁界における交番回数も増加し、したがって誘導電流の周波数は高くなる。 【０００５】この発電機は、運動による応力からできるかぎり多くの電力を発生するように構成されており、詳細には、振り子の小さな振れだけでは磁界の変化は限られることから、大きな運動による応力から電力を発生するように構成されている。 振り子ディスクに複数個の磁石を備えた構成であることから、磁石をいっそう小さく構成するか振り子ディスクをいっそう大きく構成しなければならない。 磁石のサイズを小さくすることによりその磁界強度も小さくなり、これにより誘導電流も低減される。 振り子ディスクは半円形部材だけから成るので、
振り子がその振動軸の周囲で振動したときに、半回転周期の間、磁石は空隙中にない。 【０００６】上述の発電機は、運動エネルギーを電気エネルギーへ効率的に変換するように構成されているが、
それらは運動センサとしても用いることができる。 それというのは、そのつどの運動信号に対し特有の電気信号を送出するからである。 【０００７】しかし運動センサにとって重要なことは、
たとえば身体の運動を検出するための移植形医療機器において用いるようにした運動センサにとって重要なことは、小さな運動や運動の変化に対し高い感度を発揮することである。 たとえば運動センサは、患者の通常の歩行と患者の急速な運動とを区別する信号を送信できなければならない。 誘導式運動センサの感度は、運動による応力に基づいて、運動による応力に関するパラメータとして使用できる識別可能な信号を発生するセンサの能力に依存する。 誘導電流の方向の交番は、１つの適切なパラメータである。 英国特許出願第８５０１７１９号公報による発電機は、ギアシステムの大きいギアにより電流方向の交番回数を多くしている。 しかし前述のように、大きいギアは同時に、振り子を動かし始めるために著しく大きな運動による応力を必要とする。 したがって運動に対する感度は、選定されたギアに制限される。 このことはＷＯ８４／０１０４１号公報による発生機により回避できる。 つまりこの発電機の場合、回転子ディスクに多数の磁石を設けることにより、ギアシステムを設けることなく電流方向の交番回数を多くしている。 しかし、磁石を著しく小さくすることはできず、測定可能な電流を誘導するのに十分な電界強度を保持することもできない。 しかも、磁石を多くすれば振り子ディスクの周辺部材も重くなり、それによりディスクの固有振動数および振り子を動かし始めるのに必要な運動による応力に影響が及ぼされる。 その理由は、振り子ディスクの慣性もそれに応じて大きくなるからである。 【０００８】先行技術の発電機を運動センサとして用いることの困難性は、移植形医療機器に係る場合にいっそう著しくなる。 それらの機器におけるスペースは限られており、情勢としてこのスペースをなおいっそう小さくしようとする傾向にある。 ギアシステムも、複数個の磁石を備えた振り子ディスクも両方とも、このような適用事例にとって過度にスペースを要求するものであるし、
運動センサとして構成するには小さな運動に対し感度が鈍い。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課題は、上述の形式の運動センサにおいて、小さく構成できるがそれでもなお簡単かつ堅牢な構造を有し、同時に、小さな運動による応力を検出できるようにすることである。 さらにたとえば本発明は、身体の運動を検出する移植形医療機器において使用できる運動センサを提供するものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題は、永久磁石は固定子の固定部分であり、可動部材は強磁性体であって、振り子部材により動かされたときに空隙中を通過するように構成されていることにより解決される。 【００１１】 【発明の利点】本発明によれば、１つまたは複数個の可動永久磁石を備えた構成は用いられない。 固定子の一部または全体である、固定された双極性の永久磁石を用いることにより、空隙を横切って特有の磁束が加わる。 永久磁石は、これは動かす必要がないことから、スペースの許すかぎり大きくすることができる。 空隙の内側と外側を通過することにより交流電流を誘導する強磁性体の可動部材を、著しく小さくすることができ、できるかぎり多くの電流の交番を生じさせるように構成できる。 このことにより、著しく小さくかつ小さな運動の変化に敏感に構成することのできる運動センサが得られる。 振り子の慣性運動を、検出すべき運動に直接適合させることができる。 それというのは、磁界における交番回数を増加させるために設けられる余計な磁石またはギアにより、重くなることがないからである。 【００１２】本発明によれば運動センサの改善は次のようにして達成される。 すなわち、可動部材は、周囲に配置された複数個の放射状の歯を備えた円形ディスクから成り、この円形ディスクは、歯が空隙の内側と外側を通過するように、軸の周囲を振動するように構成されている。 【００１３】空隙を通る歯の運動は磁界に対し必要な作用を有しており、これにより電気コイルにおいて誘導電流が引き起こされる。 上記の歯は、歯の位置における変化が小さいときでも、たとえば小さな身体の運動であっても歯が空隙を通過するときには常に、誘導電流が最大の変化を示すように構成されている。 【００１４】歯の構成に関連して、空隙が所定の横断面を有し、歯の放射状の横断面と空隙の横断面が実質的に等しくなるようにし、歯の間の間隔が空隙の横断面と実質的に等しくなるように構成すると有利である。 【００１５】このことにより、１つの歯全体が空隙内にある状態からいずれの歯も空隙内にない状態までの磁界における変化の差が最大になる。 空隙の横断面のサイズしたがって歯ならびに歯の間のサイズは、その際に記録可能な最小の運動の制限だけである。 たとえば固定子を次のように構成できる。 すなわち、固定子の横断面が空隙のところで小さくなり、歯の変位行程方向に向かって狭幅になるように構成することができ、したがって運動による応力が著しく小さくても常に少なくとも１つの歯が空隙中を通過するようになる。 【００１６】本発明によれば運動センサの別の改善は、
可動部材に錘を設けることにより達成され、その結果、
可動部材は軸の周囲において質量の偏心的な分布を得るようになり、したがって可動部材は振り子として用いられる。 【００１７】振り子および可動部材を単一の部材により構成すれば、運動センサのサイズをなおいっそう小さくできる。 たとえば可動部材を歯付き円形ディスクにより構成する場合、錘は有利にはいくつかの歯のにわたって周縁部に沿って設けることができる。 したがってこの錘は、重み付けられた歯が空隙中を通過しても、磁界の変化を妨げることにはならない。 これは、半円形のディスク上の錘が磁石から成り、磁石が空隙内にある半回転中にしか電流の誘導されないＷＯ８４／０１０４１号の発電機よりも優れている。 【００１８】移植形医療機器において運動センサを用いる場合、振り子の固有振動数が２〜８Ｈｚの間にあり、
好適には４Ｈｚであると有利である。 【００１９】身体は、通常の物理的な動きでは約４Ｈｚ
の固有振動数を有する。 したがって、自動車運転中または揺れ動く列車乗車中に生じるような、これよりも高い周波数の別の要因によるノイズは、身体の運動としてはセンサに記録されない。 【００２０】次に、本発明による運動センサの１つの実施例について説明する。 【００２１】 【実施例の説明】図１および図２に示された運動センサは、空隙９を備えた固定子２と、この空隙９内を動く回転子１とを含む磁気回路を有している。 電気コイル３は固定子２の周囲に巻回されており、信号分析検査手段１
０と接続されている。 固定子２は磁気的でありその全体または一部分を永久磁石で構成することができるし、あるいは図１に示されているように、永久磁石１２と、エアギャップ９を形成する２つの強磁性磁極片１３ａおよび１３ｂとにより構成することができる。 【００２２】回転子１は、複数個の歯５を備えた円形ディスク４と、回転子１に対し振り子作用を生じさせる偏心の錘６により構成されている。 回転子１は、２つの軸受箱８ａと８ｂの間の軸７に支承されている。 運動負荷が加わると回転子１はこの軸７上で振動する。 回転子１
が振動すると、歯５は空隙９の外に移動する。 軸７の周りの偏心的な質量分布を回転子に生じさせる偏心の錘６
は、２つのリード線６ａおよび６ｂから成り、これらのリード線６ａおよび６ｂの質量は、回転子１のために特有の固有振動数が得られるように選定されている。 たとえばこれがペースメーカーや、あるいは身体の動きを検出するその他の移植形医療機器において用いられる場合、適切な固有振動数は約４Ｈｚに選定される。 ほとんどの身体の動きはこの振動数で発生する。 歯５は、すべての歯５が空隙９の横断面に相応する軸方向の表面を有するように構成されている。 【００２３】運動センサが運動による応力を受けると、
回転子１は平衡位置の周りで所定の固有振動数で振動し始める。 そして１つまたは複数個の歯５が、運動による応力の大きさに依存して空隙９の内側および外側を通過する。 空隙９における磁界は、歯５がどれだけ空隙９内にあるかに依存して変化することになる。 空隙９における磁界の変化の結果として電気コイル３に電流が誘導される。 したがってこれにより電気コイル３に誘導された電流は、固有振動数−つまり運動センサを身体の動きを検出するのに用いるならば約４Ｈｚの−周囲の動きに直接、関連することになる。 誘導電流は信号分析検査手段１０へ送られ、この手段において誘導電流の大きさから運動による応力が決定される。 そして信号分析検査手段１０は、線路１１を介して運動による応力に相応する信号を送出する。 この信号はたとえば、ペースメーカーの患者の心拍数を監視するために用いることができる。 【００２４】 【発明の効果】本発明により、小さく構成できるがそれでもなお簡単かつ堅牢な構造を有し、同時に、小さな運動による応力を検出できる運動センサが提供される。 【図面の簡単な説明】 【図１】運動センサの形式における本発明の１つの実施例の平面図である。 【図２】運動センサの側面図である。 【符号の説明】 １ 回転子 ２ 固定子 ３ 電気コイル ４ 円形ディスク ５ 歯 ６ａ，６ｂ 錘 ７ 軸 ８ａ，８ｂ 軸受箱 ９ 空隙 １０ 信号分析検査手段 １１ 線路 １２ 永久磁石 １３ａ，１３ｂ 強磁性磁極片 |
