小型無線多機能センサ(加速度・角速度・地磁気、生体信号等を計測可能な小型低価格 無線接続センサパッケージ)

ヒト・モノの動きを測定するために開発された Bluetoothで通信可能な小型ワイヤレスセンサ

小型無線多機能センサについて

 ATR-Promotionsが開発・販売する「小型無線多機能センサ」は,ヒトやモノの動きを計測することを主目的としたセンサです.大学や企業での研究,試作品開発や各種実験,振動計測や動作解析・試験,スポーツでの各種動作の定量評価,医療機関でのリハビリ効果の測定など,幅広い用途に使用されています.


  ○主な特徴

  1. 加速度(3軸)・角速度(3軸)・地磁気(3軸)等の各種センサを内蔵
  2. 外付端子に外部センサやI2C機器などを接続可能
  3. スタンドアロン動作が可能.予め設定を行うことにより,PC等が無い環境でも計測・内蔵メモリへの記録が出来ます
  4. PCやタブレット,各種組み込み系機器等からBluetoothまたはUSBで接続して操作可能
  5. Bluetooth使用時は,最大7台まで同時接続して同期計測可能
  6. 50mm*40mm*15mm以下かつ30g以下の小型軽量
  7. オープン仕様で,コントロールプログラムを自作することが可能
  8. ソフトウエアも含めて低価格で提供

 

○現在販売中の製品ラインナップ

小型無線多機能センサ TSND151
  動きだけでなく生体信号計測なども可能なハイエンドモデル.
  アカデミック価格:60,000円(税別) 一般価格:80,000円(税別)

小型無線多機能センサ AMWS020
  動きに特化・高性能化した低価格モデル.
  アカデミック価格:45,000円(税別) 一般価格:67,000円(税別)

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「小型無線多機能センサ」の歩み

 「小型無線多機能センサ」は,国際電気通信基礎技術研究所(ATR)が実施した情報通信研究機構の研究委託「日常行動・状況理解に基づく知識共有システムの研究開発」(2004年~2009年),「eナイチンゲールプロジェクト」の成果を元としています.

 本プロジェクトは,医療ミスの防止や医療従事者の負担軽減のための知見の獲得を目的として行われました.方法としては独自開発した小型装着型センサを使用して医療従事者の業務を計測・分析し,リアルタイムで90%以上の看護師の行動識別(*)や自動記録を可能としました.この研究の中で,センサネットワーク,機械学習,行動識別,業務分析,無線タグを使用した屋内位置計測等の多くの成果を得ると共に,無線タグを使用した位置計測技術や複数センサの同期技術などの知財の特許化を行いました.

(*)点滴のルート作成のような作業の他に,定型業務を手順通り行っているか等も分析しました.例えば衛生的手洗い手順だけでも40工程に分類し,各工程に抜けや順番の入れ替わりが無いか,十分な時間行っていたか等を視覚化します.

 当時,この研究を行うのに適した小型装着型センサが市場で見付からなかったため,自ら研究用に開発を行うことにしました.これが現在ATR-Promotionsが販売する「小型無線多機能センサ」の原型です(2004).やがて学会発等で同センサの販売を求める声が大きくなったことから,一般販向けの小型無線3軸加速度センサとして販売開始したのがWAA-001(2006年)です.その後,販売開始後にお客様の声をお聞きしつつ機能の拡張や改良に努め,6軸(加速度,角速度各3軸)かつ内蔵メモリへの同時記録可能にしたWAA006(2008年),各センサの計測レンジ拡大と共に3軸地磁気センサを搭載して9軸センサとしたWAA-010(2011年),計測精度の向上と気圧や温度センサ等を搭載したTSND121(2012年)を発売しました.そしてTSND121発売以降,企業・病院・大学研究室等の600を超える組織のユーザにご利用頂くと共に,現在も医療機関や企業を中心にユーザが増え続けています.

 現行製品のTSND151は,TSND121に姿勢角計算機能を追加し,内蔵メモリを4倍にすると共に医療用にも使用される高精度16bit ADコンバータを内蔵するなど,機能拡張を行ったハイエンド製品です.もう一つの現行製品であるAMWS020は,「動き」に特化したセンサとなっており,内蔵するセンサは加速度・角速度・地磁気センサの合計9軸センサのみとする一方で,計測レンジおよびサンプリング周波数の上限も上げ,同時に低価格化を行いました.


図:歴代の小型無線多機能センサ製品

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TSND151


小型無線多機能センサ TSND151

 小型無線多機能センサのハイエンド製品です.

 加速度・角速度・地磁気などの「動き」を計測するセンサの他,気圧・温度センサや高精度16bit ADコンバータ等を搭載したオールインワンのセンサです.拡張端子を使用することにより,Vicon等の機器と同期して計測を行ったり,圧力センサ等を接続してフットセンサとして使用したり出来ます.高精度16bit ADコンバータを使用することにより,生体信号計測用アンプ(AMP-151)を接続して筋電や心電,脳波なども同時計測可能です.

 

○こんな用途にお薦め

  1. ヒトやモノの一般的な動きの計測(±16G/±2000dpsまで)
  2. ±2G,±250dpsまでの微細な動きの計測
  3. 動きだけでなく,生体信号も同時計測
  4. PCレスで長時間内蔵メモリへデータを記録
  5. 外部機器と連動して計測を行う複雑な構成

○詳細紹介
 TSND121/TSND151紹介ページ

○主な仕様

  TSND151
基本仕様
CPU ルネサステクノロジ社 RX631
稼働時間 約8.7時間  ※1
外形・重量
サイズ 40mm(W) × 50mm(H) × 14mm(D)
重さ 約27g
データ送受信方法
無線送信 Bluetooth Ver2.0+EDR Class2 (通信距離最長 10m)
メモリ保存 2Gbit(加速度・角速度 100Hzで約23時間)
有線接続 USBシリアル通信
搭載センサ
加速度・角速度センサ InvenSense MPU-9250
サンプリング: 最大 1000Hz(1~255msec周期)
加速度レンジ:±2G/±4G/±8G/±16G
角速度レンジ:±250dps/±500dps/±1000dps/±2000dps
地磁気センサ 愛知製鋼 AMI306
サンプリング:最大 100Hz (10msec~255msec周期)
検出範囲:±1200μT
気圧センサ Freescale MPL3115A2
サンプリング:最大 25Hz (40~2550msec周期)
検出範囲:500~1100hPa
外部端子
拡張I/O 16bitAD入力 4ch (差動)

GPIO 4ch
(内2chは12bitAD入力と共用
1chは12bitDA出力にも対応)

I2CBus × 1  ※2
付属品
USB充電ケーブル microUSB Bタイプ
価格
アカデミック価格 \60,000(税別)
一般価格 \80,000(税別)

仕様は予告なく変更する場合があります.
設定可能なサンプリングレート,分解能等については,QAページをご参照ください.

本製品は日本国外で使用できません.日本国外で使用された場合,弊社は一切の責任を負いかねます.

  • ※1 稼働時間はサンプリングレートにより異なります.1000Hz(1msecサンプリング)で加速度・角速度を取得した場合のおよその時間です.
  • ※2 外部に出力できる電源は,3V, 10mA程度です.センサを外部回路に接続もしくは給電する場合はこの点にご注意下さい.

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AMWS020


小型無線多機能センサ AMWS020

 「動き」の計測に特化した廉価な小型無線多機能センサです.

 加速度・角速度・地磁気などの「動き」を計測するセンサを内蔵しているほか,圧力センサなどを接続するための12bit ADコンバータを4ch内蔵しています.低価格化を行いましたが,動きの計測に関してはTSND151よりも高性能化しています.加速度・角速度センサは「非衝撃」以外のスポーツ計測が可能と言われている±30G/±4000dpsまでの計測に対応しています.また,4kHzまでの高サンプリングでの計測にも対応し,1kHz以下のサンプリングレートでは計測が困難であった機械系の異常振動も計測出来るようになりました.この他,200Gまで計測可能な衝撃計測用センサを追加したタイプ(受注生産品)も用意しておりますので,ご相談ください.

 コマンド体系はTSND121/151の上位互換です.共通した機能を使用する場合は,TSND121/151として同じソフトをご利用頂けます.

○こんな用途にお薦め

  1. ヒトやモノの一般的な動きの計測
  2. 衝撃を伴わないスポーツ計測(±30G/±4000dpsまで)
  3. 高サンプリングの必要な計測(4kHzまで)
  4. コストを押さえた複数センサを使用した同時計測
  5. 衝撃を伴う運動の計測(±200Gまで.AMWS020Gで対応)

○詳細紹介
 準備中

○主な仕様

  AMWS020B
基本仕様
CPU ARM系マイコン
稼働時間 約6時間  ※3
外形・重量
サイズ 37mm(W) × 46mm(H) × 12mm(D)
重さ 約22g
データ送受信方法
無線送信 Bluetooth Ver2.0+EDR Class1 (通信距離最長 100m)
メモリ保存 1Gbit(加速度・角速度 100Hzで約11.6時間)
有線接続 USBシリアル通信
搭載センサ
加速度・角速度センサ
サンプリング: 最大 4,000Hz(1kHzまでは1~255msec周期,4kHzまでは0.25ms周期)
加速度レンジ:±4G/±8G/±16G/±30G
角速度レンジ:±500dps/±1000dps/±2000dps/±4000dps※4
地磁気センサ サンプリング:最大 100Hz (10msec~255msec周期)
検出範囲:±4912μT
外部端子
拡張I/O GPIO 4ch
(4ch共にDIN/ 12bit AD切り替え)

I2CBus × 1  ※5
付属品
USB充電ケーブル microUSB Bタイプ
価格
アカデミック価格 \45,000(税別)
一般価格 \67,000(税別)

仕様は予告なく変更する場合があります.
設定可能なサンプリングレート,分解能等については,QAページをご参照ください.

本製品は日本国外で使用できません.日本国外で使用された場合,弊社は一切の責任を負いかねます.

  • ※3 稼働時間はサンプリングレートにより異なります.1000Hz(1msecサンプリング)で加速度・角速度を取得した場合のおよその時間です.
  • ※4 1kHzを超えたサンプリングを行う場合,計測した角速度データにはフィルタがかかりませんのでご注意下さい.
  • ※5 外部に出力できる電源は,3V, 10mA程度です.センサを外部回路に接続もしくは給電する場合はこの点にご注意下さい.

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