AT9317U1 - SYSTEM FOR MONITORING MUSCLE ACTIVITY - Google Patents

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AT9317U1
AT9317U1 AT0037805U AT3782005U AT9317U1 AT 9317 U1 AT9317 U1 AT 9317U1 AT 0037805 U AT0037805 U AT 0037805U AT 3782005 U AT3782005 U AT 3782005U AT 9317 U1 AT9317 U1 AT 9317U1
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AT
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monitoring system
evaluation device
electromyogram
threshold value
signal
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Dieter Dipl Ing Dr Kropfreiter
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Dieter Dipl Ing Dr Kropfreiter
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung von Muskelaktivität im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich, mit Leitungen (1) für Elektroden (2) zur Aufnahme des Elektromyogramms und einer Einrichtung (4) zum Auswerten des Elektromyogramms sowie ein Verfahren zur Überwachung der Muskelaktivität. Zur Schaffung eines derartigen Überwachungssystems, welches besonders einfach in der Handhabung ist und eine Anwendung während der normalen verrichteten Tätigkeiten zulässt, ist vorgesehen, dass die Elektrodenleitungen (1) in einem Nackenband (3) integriert sind und mit der tragbar ausgebildeten Auswerteeinrichtung (4) verbunden sind.The invention relates to a system for monitoring muscle activity in the back, neck and shoulder area, with leads (1) for electrodes (2) for receiving the electromyogram and a device (4) for evaluating the electromyogram and a method for monitoring muscle activity. In order to provide such a monitoring system, which is particularly easy to handle and permits an application during the normal performed activities, it is provided that the electrode lines (1) are integrated in a neck band (3) and connected to the portable evaluating device (4) are.

Description

2 AT 009 317U12 AT 009 317U1

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung von Muskelaktivität im Rücken-, Nacken-und Schulterbereich, mit Leitungen für Elektroden zur Aufnahme des Elektromyogramms und einer Einrichtung zum Auswerten des Elektromyogramms. 5 Die DE 39 40 851 A1 beschreibt ein elektronisches Kontrollgerät zur Vermeidung von Haltungsschäden mit einem Neigungssensor, der eine Aussage über die Neigung der Wirbelsäule trifft und bei Erreichen einer unerwünschten Neigung der Wirbelsäule ein akustisches oder optisches Warnsignal auslöst. Auf Verspannungen, insbesondere der Rücken-, Nacken- und Schultermuskulatur geht die Einrichtung jedoch nicht ein. 10The invention relates to a system for monitoring muscle activity in the back, neck and shoulder area, with lines for electrodes for receiving the electromyogram and a device for evaluating the electromyogram. DE 39 40 851 A1 describes an electronic control device to avoid postural damage with a tilt sensor that makes a statement about the inclination of the spine and triggers an audible or visual warning signal when an undesirable inclination of the spine is reached. On tension, especially the back, neck and shoulder muscles, the device is not a. 10

Die DE 197 13 947 C2 zeigt ein Elektromyographie-Biofeedbackgerät für Entspannungstraining, mit welchem der Proband bestimmte physiologische Vorgänge, die scheinbar autonom ablaufen, unter seine willkürliche Kontrolle bringen kann. Über die konkrete Ausführungsform eines derartigen Geräts werden keine genauen Angaben gemacht. 15DE 197 13 947 C2 shows an electromyography biofeedback device for relaxation training, with which the subject can bring certain physiological processes that seem to be autonomous, under its arbitrary control. About the specific embodiment of such a device no details are given. 15

Die WO 2004/043257 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Diagnose und/oder Therapie von Funktionsstörungen der Halswirbelsäule mit einer aufwendigen technischen Einrichtung, welche eine Anwendung im Alltag nicht zulässt. 20 Schließlich sind auch Vorrichtungen zum Muskeltraining durch Elektrostimulation bekannt, mit welchen über am Körper angebrachte Elektroden verschiedene Muskeln stimuliert werden. Beispielsweise beschreibt die DE 102 48 235 A1 ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung. Rückenschmerzen zählen zu den häufigsten Volkskrankheiten, wodurch auch die dadurch 25 bedingten Krankenstände zugenommen haben. Insbesondere an Computer-Arbeitsplätzen und bei lang andauernden sitzenden Tätigkeiten sind durch falsche Körperhaltung und durch Stress ausgelöste Muskelverspannungen der Auslöser für Nacken- und Rücken- bis hin zu Kopfschmerzen. Zum Abbau derartiger unbewusster Muskelverspannungen werden Biofeedbackmethoden eingesetzt, über welche der Person die Muskelverspannung bewusst gemacht und die 30 Person zu Gegenmaßnahmen veranlasst wird.WO 2004/043257 A1 shows a device for the diagnosis and / or therapy of dysfunctions of the cervical spine with a complex technical device which does not allow an application in everyday life. Finally, devices for muscle training by electro-stimulation are known, with which on the body-mounted electrodes various muscles are stimulated. For example, DE 102 48 235 A1 describes such a method and a device. Back pain is one of the most common diseases, which has increased the number of sick leave caused by it. Especially at computer workstations and in long-lasting sedentary activities are triggered by incorrect posture and stress caused by muscle tension the trigger for neck and back to headache. To reduce such unconscious muscle tension biofeedback methods are used, which makes the person aware of the muscle tension and the person is prompted to countermeasures.

Das Ziel der gegenständlichen Erfindung besteht in der Schaffung eines Systems zur Überwachung von Muskelaktivität im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich, welches einfach in der Handhabung und Bedienung ist, so dass eine häufige Verwendung möglich ist. Von der Norm 35 abweichende Muskelaktivität soll möglichst zuverlässig erkannt werden, so dass Rückenschmerzen wirkungsvoll reduziert werden können.The object of the present invention is to provide a system for monitoring muscular activity in the back, neck and shoulder area, which is easy to handle and to operate, so that frequent use is possible. Muscle activity deviating from standard 35 should be recognized as reliably as possible so that back pain can be effectively reduced.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass die Elektrodenleitungen zur Aufnahme des Elektromyogramms in einem Nackenband integriert sind, und mit der tragbar ausgebil-40 deten Auswerteeinrichtung verbunden sind. Das erfindungsgemäße Überwachungssystem zeichnet sich durch besonders einfache Handhabung aus, welche darin besteht, dass die betreffende Person das Nackenband mit den darin integrierten Elektrodenleitungen umlegt, die im gewünschten Bereich des Rückens, Nackens und der Schulter angeordneten Elektroden mit den Leitungen verbindet und schließlich das Nackenband und die Elektrodenleitungen an die 45 tragbar ausgebildete Auswerteeinrichtung anschließt. Die Elektroden werden vorteilhafterweise durch übliche Klebeelektroden oder Nadelelektroden gebildet, welche von der betreffenden Person oder deren Angehörigen leicht appliziert werden können. Das Überwachungssystem kann während der Verrichtung der normalen Tätigkeit, beispielsweise der Bürotätigkeit vor einem Computerbildschirm, getragen werden und dadurch Muskelverspannungen und in der so Folge Rückenschmerzen und Haltungsschäden verhindert werden.The object of the invention is achieved in that the electrode lines for receiving the electromyogram are integrated in a neck band, and are connected to the portable trained evaluation device. The monitoring system according to the invention is characterized by particularly simple handling, which consists in the person concerned laying around the neck band with the electrode leads integrated therein, connecting the electrodes arranged in the desired region of the back, neck and shoulder to the leads, and finally the neck band and the electrode leads are connected to the wearable evaluation device. The electrodes are advantageously formed by conventional adhesive electrodes or needle electrodes, which can be easily applied by the person in question or their relatives. The monitoring system can be worn during normal activity such as office work in front of a computer screen, thereby preventing muscle tension and, as a result, back pain and posture damage.

Vorteilhafterweise besteht das Nackenband aus einem Textilmaterial, innerhalb welchem die Elektrodenleitungen angeordnet sind. Textilien sind besonders flexibel und hautfreundlich und führen daher zu einem hohen Tragekomfort und somit zu einer hohen Akzeptanz. Sofern die 55 Elektrodenleitungen leicht aus dem Nackenband entfernt werden können, ist dieses auch 3 AT 009 317U1 besonders einfach, beispielsweise in der Waschmaschine, reinigbar.Advantageously, the neckband consists of a textile material within which the electrode lines are arranged. Textiles are particularly flexible and skin-friendly and therefore lead to a high wearing comfort and thus to a high acceptance. If the 55 electrode leads can be easily removed from the neck band, this is also 3 AT 009 317U1 particularly easy, for example, in the washing machine, cleanable.

Zum Befestigen der Elektrodenleitungen mit den Elektroden zur Aufnahme des Elektromyogramms im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich ragen die Elektrodenleitungen vorzugswei-5 se aus dem Nackenband heraus. Für Aufnahmen des Elektromyogramms im Nackenbereich kann beispielsweise eine Elektrodenleitung direkt am Nackenband enden und beispielsweise über einen Druckknopf oder dgl. mit der Klebeelektrode im Nackenbereich verbunden werden, während zumindest zwei weitere Elektrodenleitungen rechts und links von diesem Anschluss aus dem Nackenband ragen und wiederum über Druckverbindungen oder dgl. mit entsprechend io positionierten Klebeelektroden verbindbar sind. Die anderen Enden der Elektrodenleitungen werden mit der tragbar ausgebildeten Auswerteeinrichtung verbunden. Dabei werden zur Verbindung vorzugsweise Stecker, welche robust und leicht anwendbar sind, verwendet.For attaching the electrode leads to the electrodes for receiving the electromyogram in the back, neck and shoulder area, the electrode leads preferably extend out of the neck band. For recordings of the electromyogram in the neck region, for example, an electrode line can end directly at the neckband and be connected to the adhesive electrode in the neck region, for example via a push button or the like, while at least two further electrode lines project from the neckband to the right and left of this connection and again via pressure connections or Like. Be connected according to io positioned adhesive electrodes. The other ends of the electrode leads are connected to the portable evaluation device. In this case, connectors which are robust and easy to use are preferably used for the connection.

Vorteilhafterweise beinhaltet die Auswerteeinrichtung einen Sender zur drahtlosen Übertragung 15 von aus dem Elektromyogramm ausgewerteten Signalen zu einem Empfänger. Dadurch wird die Person in ihrer Bewegung nicht eingeschränkt und muss beispielsweise beim Entfernen des Arbeitsplatzes keine Steckverbindung lösen.Advantageously, the evaluation device includes a transmitter for wireless transmission 15 of signals evaluated from the electromyogram to a receiver. As a result, the person is not restricted in their movement and, for example, when removing the workplace no need to solve a plug connection.

Der Sender und Empfänger kann beispielsweise durch einen Hochfrequenzsender bzw. 20 -empfänger gebildet sein.The transmitter and receiver can be formed, for example, by a high-frequency transmitter or receiver.

Alternativ dazu sind auch Varianten eines Ultraschallsenders und -empfängers möglich.Alternatively, variants of an ultrasonic transmitter and receiver are possible.

Vorteilhafterweise ist der Empfänger zur Verbindung mit einem Personalcomputer ausgebildet. 25 Das ausgewertete Elektromyogramm oder das Ergebnis des Vergleichs mit dem Schwellwert S wird vorzugsweise drahtlos an den Personalcomputer übertragen. Dabei erfolgt die Verwertung des Elektromyogramms, also beispielsweise der Vergleich mit dem Schwellwert S vorzugsweise im Personalcomputer. Dadurch kann der PC, welcher das Hauptarbeitsinstrument vieler Personen darstellt, zugleich als Einrichtung zur Auswertung des Elektromyogramms eingesetzt wer-30 den und es ist kein eigenes Gerät zur Auswertung der Signale erforderlich. Die Verbindung mit dem Personalcomputer kann über standardisierte Schnittstellen, wie z.B. USB (Universal Serial Bus)-Schnittstellen, seriellen Schnittstellen oder auch drahtlos über Infrarot oder Hochfrequenz, beispielsweise nach dem Bluetooth-Standard, stattfinden. 35 Um eine leichtere Handhabung und beispielsweise eine Reinigung des Nackenbandes zu ermöglichen, ist dieses mit der Auswerteeinrichtung vorzugsweise lösbar verbunden.Advantageously, the receiver is designed for connection to a personal computer. The evaluated electromyogram or the result of the comparison with the threshold value S is preferably transmitted wirelessly to the personal computer. In this case, the utilization of the electromyogram, that is, for example, the comparison with the threshold value S preferably takes place in the personal computer. As a result, the PC, which is the main working instrument of many people, at the same time used as a device for evaluation of the electromyogram who-30 den and it is no separate device for evaluating the signals required. The connection to the personal computer can be made via standardized interfaces, e.g. USB (Universal Serial Bus) interfaces, serial interfaces or wireless via infrared or high frequency, for example, according to the Bluetooth standard, take place. To allow easier handling and, for example, a cleaning of the neckband, this is preferably releasably connected to the evaluation.

Die Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise eine Spannungsversorgung, ein Eingangsfilter, einen Signalverstärker, einen Analog/Digitalwandler und einen Mikroprozessor auf. Mit diesen 40 Schaltungskomponenten kann eine optimale Vorverarbeitung des Elektromyogramms stattfinden. Die Spannungsversorgung kann durch Batterien oder wiederaufladbare Akkumulatoren gebildet werden.The evaluation device preferably has a power supply, an input filter, a signal amplifier, an analog / digital converter and a microprocessor. Optimal preprocessing of the electromyogram can take place with these 40 circuit components. The power supply can be formed by batteries or rechargeable batteries.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Signalverstärker 45 zumindest ein weiteres Filter, vorzugsweise ein aktives Filter, nachgeschaltet ist. Mit diesem nachgeschalteten Filter kann eine weitere Vorverarbeitung der Muskelspannungssignale und eine erste Grobauswertung der Signale erfolgen.According to a further feature of the invention, it is provided that the signal amplifier 45 is followed by at least one further filter, preferably an active filter. With this downstream filter, a further preprocessing of the muscle voltage signals and a first coarse evaluation of the signals can take place.

Wenn die Auswerteeinrichtung einen akustischen, optischen oder taktilen Signalgeber umfasst, so kann mit Hilfe der tragbaren Auswerteeinrichtung ein so genannter „stand alone“-Betrieb der Auswerteeinrichtung erzielt werden und die Person vor unzulässigen Muskelverspannungen akustisch, optisch oder beispielsweise durch Vibration gewarnt werden. Somit wird der Person eine Muskelverspannung bewusst gemacht, so dass diese aktiv dagegen ankämpfen kann und somit Rückenschmerzen Vorbeugen kann. Dies stellt eine besonders einfache und effiziente 55 Realisierung eines Überwachungssystems dar, mit welchem Rückenverspannungen verhindert 4 AT 009 317U1 oder zumindest reduziert werden können.If the evaluation device comprises an acoustic, optical or tactile signal transmitter, so-called "stand-alone" operation of the evaluation device can be achieved with the aid of the portable evaluation device and the person can be warned acoustically, visually or, for example, by vibration against impermissible muscle tension. Thus, the person is made aware of a muscle tension so that they can actively fight against it and thus can prevent back pain. This represents a particularly simple and efficient implementation of a monitoring system with which back tension can be prevented or at least reduced.

An der Auswerteeinrichtung können Bedienungselemente angeordnet sein, welche mit dem Mikroprozessor verbunden sind und verschiedene Einstellungen oder Steuerungen ermögli-5 chen. Beispielsweise kann über Bedienungselemente ein Aktivieren und Deaktivieren der Auswerteeinrichtung, ein Verändern der Empfindlichkeit, ein Verändern der Signalhöhe des akustischen, optischen oder taktilen Signalgebers oder dgl. erfolgen.At the evaluation device controls may be arranged, which are connected to the microprocessor and chen ermögli-5 chen various settings or controls. For example, operating elements can be used to activate and deactivate the evaluation device, to change the sensitivity, to change the signal level of the acoustic, optical or tactile signal transmitter or the like.

Wenn die Auswerteeinrichtung einen Speicher aufweist, kann eine Protokollierung der aufge-io zeichneten Elektromyogramme erfolgen, welche später beispielsweise über einen Personalcomputer oder dgl. ausgewertet werden können. Ebenso können in einem Speicher relevante Daten über jene Person, welche das Überwachungssystem anwendet, abgelegt sein. Die Speicherung des ausgewerteten Elektromyogramms und bzw. oder des Ergebnisses des Vergleichs mit dem Schwellwert S ermöglicht nachträglich eine genaue Auswertung der Signale, welche 15 wichtige Hinweise für den Probanden aber auch beispielsweise behandelnde Ärzte geben kann.If the evaluation device has a memory, logging of the recorded electromyograms can take place, which can later be evaluated, for example, via a personal computer or the like. Likewise, data relevant to a memory may be stored about the person applying the monitoring system. The storage of the evaluated electromyogram and / or the result of the comparison with the threshold S subsequently enables a precise evaluation of the signals, which can give important information for the test person but also, for example, treating physicians.

Wenn die Auswerteeinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Stimulationssignalen aufweist, welche mit den Elektrodenleitungen verbunden ist, können bei Bedarf an die Elektroden Signale zur Stimulation der Nerven angelegt werden. Somit kann automatisch bei Erkennen 20 unzulässig hoher Muskelverspannungen ein Stimulationssignal an die entsprechenden Muskel gesendet werden, wodurch das Lösen der Muskelverspannungen unterstützt wird. Eine derartige transkutane Nervenstimulation (TENS) wird bereits seit Jahren erfolgreich in der Schmerztherapie angewendet. Die Stimulationssignale werden über die selben Oberflächenelektroden angelegt, welche zur Aufnahme der Elektromyogramme verwendet werden. Die Schwelle, ab 25 welcher eine Muskelverspannung festgestellt und eine Stimulation eingeleitet wird, kann vorzugsweise an der Auswerteeinrichtung eingestellt werden. Bei Überschreitung des Schwellwerts S für das Elektromyogramm über eine einstellbare Zeit U oder bei Überschreitung des Schwellwertes Sl für das Steuerungssignal I kann automatisch ein elektrisches Stimulationssignal an die Elektroden angelegt werden, welches durch Nervenstimulation unterstützend auf die Auflö-30 sung von Muskelverspannung wirkt.If the evaluation device has a device for generating stimulation signals which is connected to the electrode lines, signals for stimulating the nerves can be applied to the electrodes as required. Thus, upon detection of 20 unacceptably high muscle tensions, a stimulation signal can automatically be sent to the corresponding muscle, thereby assisting to release the muscle tensions. Such a transcutaneous nerve stimulation (TENS) has been used successfully for many years in pain therapy. The stimulation signals are applied across the same surface electrodes used to receive the electromyograms. The threshold, from which a muscle tension is determined and a stimulation is initiated, can preferably be set at the evaluation device. When the threshold value S for the electromyogram is exceeded for an adjustable time U or when the threshold value S1 for the control signal I is exceeded, an electrical stimulation signal can automatically be applied to the electrodes which, by stimulating the nerves, acts on the breakdown of muscle tension.

Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung des Elektromyogramms und zum Vergleich des Elektromyogramms mit einem aus einem in entspanntem Muskelzustand aufgenommenen Elektromyogramm berechneten Schwellwert S ausgebildet. Eine Überschrei-35 tung des Schwellwerts S weist auf eine Muskelverspannung hin und kann somit entsprechende Signale, wie z.B. akustische, optische oder taktile Signale auslösen, wodurch die Person zu einer Entspannung angeregt wird.Advantageously, the evaluation device is designed to process the electromyogram and to compare the electromyogram with a threshold value S calculated from an electromyogram recorded in a relaxed muscle state. Exceeding the threshold S indicates muscular tension, and thus may produce corresponding signals, e.g. triggering acoustic, visual or tactile signals, causing the person to relax.

Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinrichtung zur Berechnung des Schwellwerts S nach der 40 Beziehung S = kR+X ausgebildet, wobei R die Muskelspannung im entspannten Zustand und k und X beliebige Parameter sind. Die Parameter k und X können an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden, so dass eine optimale Erkennung von Muskelverspannungen möglich wird.Advantageously, the evaluation device is designed to calculate the threshold value S according to the relationship S = kR + X, where R is the muscle tension in the relaxed state and k and X are arbitrary parameters. The parameters k and X can be adapted to the respective requirements, so that an optimal recognition of muscle tension becomes possible.

Das ausgewertete Elektromyogramm oder das Ergebnis des Vergleichs mit dem Schwellwert S 45 wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einem Teil des Bildschirms des Personalcomputers angezeigt. Dadurch wird ermöglicht, dass während der täglichen Arbeit am Bildschirm ein Status über die aktuelle Muskelverspannung, beispielsweise in der Taskleiste wiedergegeben wird, wodurch unmittelbar auf unzulässige Muskelverspannungen hingewiesen wird. 50The evaluated electromyogram or the result of the comparison with the threshold value S 45 is displayed according to a further feature of the invention in a part of the screen of the personal computer. This makes it possible that during the daily work on the screen, a status about the current muscle tension, for example, in the system tray is displayed, which is immediately pointed to inadmissible muscle tension. 50

Dabei kann beispielsweise die Farbe der Bildschirmanzeige in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses mit dem Schwellwert S verändert werden. Beispielsweise kann in der Taskleiste des Bildschirmes eine Form grün dargestellt werden, wenn die Muskelspannung minimal ist, wobei die Farbe beim Überschreiten einer voreingestellten Schwelle auf gelb wechselt und bei Alarmes auslösung schließlich rot als Warnsignal annimmt. Ohne dass die Person die normale PC-Arbeit 5 AT 009 317 U1 unterbrechen muss, wird hier über diesen Farbindikator der Zustand der Muskelverspannung angezeigt. Dadurch können rasch Muskelverspannungen vermieden und Rückenschmerzen reduziert werden. Neben der optischen Darstellung ist auch eine akustische Signalisierung durch bestimmte Töne und deren Veränderung möglich. 5In this case, for example, the color of the screen display can be changed as a function of the comparison result with the threshold value S. For example, in the taskbar of the screen, a form can be displayed in green, if the muscle tension is minimal, the color changes to yellow when a preset threshold is exceeded and finally assumes red as a warning signal when the alarm is triggered. Without the person having to interrupt normal PC work, this color indicator shows the state of muscle tension. This can quickly avoid muscle tension and back pain can be reduced. In addition to the optical representation of an acoustic signaling by certain sounds and their change is possible. 5

Vorteilhafterweise wird ein Signal bei Überschreitung des Schwellwertes S über eine einstellbare Zeit h ausgegeben. Der Schwellwert S und die Zeit h können an die Person individuell eingestellt werden. io Optimale Ergebnisse werden dadurch erzielt, dass während der Überschreitung des Schwellwertes S ein Steuersignal I kontinuierlich erhöht und während der Unterschreitung des Schwellwerts S kontinuierlich abgesenkt wird und ein Signal dann ausgegeben wird, wenn das Steuerungssignal I einen einstellbaren Schwellwert Sl überschreitet. Dadurch können kurze Ausreißer und somit Fehlmeldungen reduziert werden und eine optimale Alarmgebung bei tatsächlichen 15 Muskelverspannungen erzielt werden.Advantageously, a signal is output when exceeding the threshold value S over an adjustable time h. The threshold S and the time h can be set individually to the person. Optimal results are achieved by continuously increasing a control signal I during the exceeding of the threshold value S and continuously lowering it during the undershooting of the threshold value S, and by outputting a signal when the control signal I exceeds an adjustable threshold value S1. As a result, short outliers and thus false reports can be reduced and an optimal alarm can be achieved with actual muscle tension.

Bei fehlerhaftem oder fehlendem Elektrodenkontakt wird vorteilhafterweise ein Warnsignal ausgegeben, so dass Fehlmessungen verhindert werden können. 20 Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine Ausführungsform des Überwachungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 und 3 zwei Varianten eines Nackenbandes mit darin integrierten Elektrodenleitungen; Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Auswerteeinrichtung; Fig. 5 eine weitere Variante des Überwachungssystems mit Anbindung an einen PC; und Fig. 6 eine Vari-25 ante des Verfahrens zur Auswertung des Elektromyogramms.In case of faulty or missing electrode contact, a warning signal is advantageously output, so that incorrect measurements can be prevented. The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows an embodiment of the monitoring system according to the present invention; 2 and 3 show two variants of a neckband with integrated electrode lines therein; 4 shows a block diagram of an embodiment of an evaluation device; 5 shows a further variant of the monitoring system with connection to a PC; and FIG. 6 shows a variant of the method for evaluating the electromyogram.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Systems zur Überwachung von Muskelaktivität im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich, wobei Leitungen 1 für Elektroden 2 zur Aufnahme des Elektromyogramms vorgesehen sind, welche in einem Nackenband 3 integriert sind und mit 30 einer tragbar ausgebildeten Auswerteeinrichtung 4 verbunden sind. Die Elektroden 2 können durch Klebeelektroden oder Nadelelektroden gebildet sein, welche an den gewünschten Stellen, insbesondere im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich an der Haut angeordnet werden. Die mittlere Elektrode 2 der dargestellten drei Elektroden 2 kann auch direkt am Nackenband 3 angeordnet sein. Die Elektroden 2 werden beispielsweise über Druckknöpfe oder Klipse mit den 35 Elektrodenleitungen 1 verbunden. Das Nackenband 3 ist vorzugsweise lösbar mit der Auswerteeinrichtung 4, beispielsweise über entsprechende Steckverbindungen 5, verbunden. Durch Lösen der Steckverbindungen 5 kann das Nackenband 3 beispielsweise zum Zwecke des Anlegens leicht von der Auswerteeinrichtung 4 gelöst werden. Das Nackenband 3 ist vorzugsweise aus Textilmaterial hergestellt, innerhalb welchen die Elektrodenleitungen 1 angeordnet 40 sind. Um die gewünschten Stellen zur Aufnahme des Elektromyogramms erreichen zu können, ragen die Elektrodenleitungen 1 eine bestimmte Länge aus dem Nackenband 3. Die Auswerteeinrichtung 4 verarbeitet das über die Elektroden 2 aufgenommene Elektromyogramm und zeigt Überschreitungen eines bestimmten Schwellwerts S, beispielsweise optisch über einen optischen Signalgeber 6 oder akustisch über einen akustischen Signalgeber 7 an. Zusätzlich kann 45 auch ein taktiler Signalgeber (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welcher der Person über ein Vibrationssignal das Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts S im Elektromyogramm anzeigt. An der Auswerteeinrichtung 4 können weiters Bedienungselemente 8, wie z.B. Schalter oder Regler, vorgesehen sein. so Die Fig. 2 und 3 zeigen Varianten eines Nackenbandes 3 mit integrierten Elektrodenleitungen 1, wobei je nach Anwendungsfall die Elektrodenleitungen 1 an unterschiedlichen Stellen am Nackenband 3 aus diesem ragen. An den Stellen, an welchen die Elektrodenleitungen 1 aus dem Nackenband 3 ragen, können zur Verstärkung Ösen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Zur Verbindung mit der Auswerteeinrichtung 4 ist vorzugsweise ein Steckverbinder 5 vorgesehen. 55 6 AT 009 317U1Fig. 1 shows an embodiment of the system for monitoring muscle activity in the back, neck and shoulder area, wherein lines 1 are provided for electrodes 2 for receiving the electromyogram, which are integrated in a neck band 3 and 30 connected to a portable evaluation device 4 are. The electrodes 2 may be formed by adhesive electrodes or needle electrodes, which are arranged on the skin at the desired locations, in particular in the back, neck and shoulder area. The middle electrode 2 of the illustrated three electrodes 2 can also be arranged directly on the neck band 3. The electrodes 2 are connected to the 35 electrode lines 1, for example via push buttons or clips. The neck band 3 is preferably detachably connected to the evaluation device 4, for example via corresponding plug connections 5. By loosening the connectors 5, the neck band 3 can be easily solved, for example, for the purpose of applying by the evaluation device 4. The neck band 3 is preferably made of textile material within which the electrode lines 1 are arranged 40. In order to be able to reach the desired locations for receiving the electromyogram, the electrode lines 1 protrude a certain length from the neckband 3. The evaluation device 4 processes the electromyogram recorded via the electrodes 2 and shows exceedances of a specific threshold value S, for example optically via an optical signal transmitter 6 or acoustically via an acoustic signal generator 7. In addition, a tactile signal transmitter (not shown) may also be provided, which indicates to the person via a vibration signal the exceeding of a specific threshold value S in the electromyogram. At the evaluation device 4, furthermore, operating elements 8, such as e.g. Switch or regulator, be provided. 2 and 3 show variants of a neck band 3 with integrated electrode lines 1, wherein depending on the application, the electrode leads 1 protrude at different points on the neck band 3 from this. At the points at which the electrode leads 1 protrude from the neck band 3, eyelets (not shown) may be provided for reinforcement. For connection to the evaluation device 4, a connector 5 is preferably provided. 55 6 AT 009 317U1

Fig. 4 zeigt die Bestandteile der Auswerteeinrichtung 4. Die mit den Elektroden 2 verbundenen Elektrodenleitungen 1 werden allenfalls über eine Steckverbindung (nicht dargestellt) mit einem Eingangsfilter 9 verbunden. Danach passieren die Signale einen Signalverstärker 10, allenfalls ein weiteres Filter 11, insbesondere ein aktives Filter, und werden von einem Analog-Digitalwandler 12 digitalisiert und einem Mikroprozessor 13 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Im Mikroprozessor 13 kann eine Verarbeitung des digitalisierten Elektromyogramms erfolgen. Beispielsweise kann ein Vergleich mit einem eingestellten Schwellwert S vorgenommen werden und bei Überschreiten des Schwellwerts S über eine voreingestellte Zeit ti ein Signal beispielsweise über einen akustischen Signalgeber 7 abgegeben werden. Bedienungselemente 8 können zur Einstellung, insbesondere Veränderung des Schwellwerts, dienen. Zur Aufzeichnung der Signale oder auch zum Ablegen von personenspezifischen Daten kann ein Speicher 14 vorgesehen sein, welcher vorzugsweise mit dem Mikroprozessor 13 verbunden ist. Über eine Spannungsversorgung 15, welche insbesondere durch Batterien oder wiederaufladbare Akkumulatoren gebildet ist, werden die Komponenten der Auswerteeinrichtung 4 mit elektrischer Energie versorgt.FIG. 4 shows the components of the evaluation device 4. The electrode lines 1 connected to the electrodes 2 are possibly connected to an input filter 9 via a plug connection (not shown). Thereafter, the signals pass through a signal amplifier 10, possibly a further filter 11, in particular an active filter, and are digitized by an analog-to-digital converter 12 and fed to a microprocessor 13 for further processing. In the microprocessor 13, processing of the digitized electromyogram can take place. For example, a comparison with a set threshold value S can be made and, when the threshold value S is exceeded, a signal is output via an acoustic signal generator 7 for a preset time t.sub.i, for example. Controls 8 can be used to adjust, in particular change the threshold. For recording the signals or for storing personal data, a memory 14 may be provided which is preferably connected to the microprocessor 13. Via a voltage supply 15, which is formed in particular by batteries or rechargeable batteries, the components of the evaluation device 4 are supplied with electrical energy.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Sender 16 vorgesehen, über welchen die digitalisierten Elektromyogramme oder Ergebnisse von Vergleichen, welche im Mikroprozessor 13 vorgenommen wurden, an einen Empfänger 18 (siehe Fig. 5) drahtlos übermittelt werden können. Der Sender 16 kann durch einen Hochfrequenzsender, Ultraschallsender oder auch einen Infrarotsender oder dgl. gebildet sein.According to a further feature of the invention, a transmitter 16 is provided, via which the digitized electromyograms or results of comparisons made in the microprocessor 13 can be transmitted wirelessly to a receiver 18 (see FIG. 5). The transmitter 16 may be formed by a high-frequency transmitter, ultrasonic transmitter or an infrared transmitter or the like.

Weiters kann eine Einrichtung 17 zur Erzeugung von Stimulationssignalen vorgesehen sein, über welche Stimulationssignale über die Elektrodenleitung 1 an die Elektroden 2 zur transkutanen Nervenstimulation abgegeben werden können. Bei zu großen Muskelverspannungen kann durch eine transkutane Nervenstimulation die Verspannung gelöst werden. Vorzugsweise erfolgt diese Nervenstimulation automatisch, wenn eine individuell einstellbare Schwelle S im Elektromyogramm überschritten wird.Furthermore, a device 17 for generating stimulation signals can be provided, via which stimulation signals can be delivered via the electrode line 1 to the electrodes 2 for transcutaneous nerve stimulation. If muscle tension is too great, the tension can be released by transcutaneous nerve stimulation. Preferably, this nerve stimulation takes place automatically when an individually adjustable threshold S in the electromyogram is exceeded.

Fig. 5 zeigt ein Überwachungssystem, umfassend ein Nackenband 3 mit den darin integrierten Elektrodenleitungen 1 zur Verbindung mit Elektroden 2 und die Auswerteeinrichtung 4, welche die Daten drahtlos an einen Empfänger 18 übermittelt. Der Empfänger 18 ist vorzugsweise zur Verbindung mit einem Personalcomputer 19 ausgebildet. Diese Verbindung kann über standardisierte Schnittstellen, wie z.B. USB (Universal-Serial-Bus)-Schnittstellen, seriellen Schnittstellen aber auch über Infrarot oder Hochfrequenz gebildet werden. Somit kann das Überwachungssystem während der Bildschirmarbeit verwendet werden und beispielsweise das ausgewertete Elektromyogramm oder das Ergebnis eines Vergleichs mit einem Schwellwert S in einem Teil des Bildschirms 20 des Personalcomputers 19 angezeigt werden. Dadurch wird der Person während der normalen Tätigkeit ein Hinweis über den Grad seiner Muskelverspannung gegeben, wodurch er rasch Gegenmaßnahmen ergreifen und Rückenschmerzen und in der Folge Haltungsschäden vermeiden kann.FIG. 5 shows a monitoring system comprising a neck band 3 with the electrode lines 1 integrated therein for connection to electrodes 2 and the evaluation device 4, which transmits the data wirelessly to a receiver 18. The receiver 18 is preferably designed for connection to a personal computer 19. This connection can be made via standardized interfaces, e.g. USB (Universal Serial Bus) interfaces, serial interfaces but also be formed via infrared or radio frequency. Thus, the monitoring system can be used during screen work and, for example, the evaluated electromyogram or the result of a comparison with a threshold S in a part of the screen 20 of the personal computer 19 are displayed. This gives the person an indication of the degree of muscle tension during normal activity, allowing him to take quick action to prevent back pain and subsequently posture damage.

Fig. 6 zeigt Zeitdiagramme zur Veranschaulichung einer Methode der Ermittlung eines Schwellwerts S, welcher für Muskelverspannungen relevant ist. Das Diagramm 21 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Elektromyogramms. Gemäß einer Auswertevariante kann ein Alarm A dann ausgelöst werden, wenn eine voreingestellte Schwelle S eine vorbestimmte Zeit ti überschreitet. Im Zeitdiagramm 22 erfolgt die Verarbeitung dermaßen, dass bei Überschreitung des Schwellwerts S ein Steuerungssignal I kontinuierlich erhöht und während der Unterschreitung des Schwellwerts S kontinuierlich abgesenkt wird. Ein Alarm A wird dann ausgelöst, wenn das Steuerungssignal I einen einstellbaren Schwellwert Sl überschreitet. Zusätzlich kann die Amplitude für das Steuerungssignal I in Bereiche, z.B. drei Bereiche B1 bis B3, eingeteilt werden. Diesen Bereichen B1 bis B3 können Farben, beispielsweise grün für B1, gelb für B2 und rot für B3, zugeordnet werden, welche in der Taskleiste des Bildschirms des Personalcomputers als Indikator für die Muskelverspannung angezeigt werden können. Dadurch wird der Person optisch und farblich ein Hinweis über den Zustand seiner Muskelverspannung dargestellt.6 shows timing diagrams for illustrating a method of determining a threshold value S, which is relevant for muscle tension. The diagram 21 shows the time course of an electromyogram. According to an evaluation variant, an alarm A can be triggered when a preset threshold S exceeds a predetermined time ti. In the time diagram 22, the processing is carried out to such an extent that, when the threshold value S is exceeded, a control signal I is continuously increased and is lowered continuously during the undershooting of the threshold value S. An alarm A is triggered when the control signal I exceeds an adjustable threshold Sl. In addition, the amplitude for the control signal I may be in ranges, e.g. three areas B1 to B3, are divided. These areas B1 to B3 can be assigned colors, for example green for B1, yellow for B2 and red for B3, which can be displayed in the task bar of the screen of the personal computer as an indicator of muscle tension. As a result, the person visually and in color a hint about the state of his muscular tension is shown.

Claims (1)

7 AT 009 317 U1 Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches und effizientes Gerät zur Überwachung von Muskelaktivität vorzugsweise im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich dar. 5 Ansprüche: 1. System zur Überwachung von Muskelaktivität im Rücken-, Nacken- und Schulterbereich, mit Leitungen (1) für Elektroden (2) zur Aufnahme des Elektromyogramms und einer Einrichtung (4) zum Auswerten des Elektromyogramms, dadurch gekennzeichnet, dass die io Elektrodenleitungen (1) in einem Nackenband (3) integriert sind und mit der tragbar ausge bildeten Auswerteeinrichtung (4) verbunden sind. 2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nackenband (3) aus einem Textilmaterial besteht, innerhalb welchem die Elektrodenleitungen (1) ange- 15 ordnet sind. 3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenleitungen (1) aus dem Nackenband (3) ragen. 20 4. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) einen Sender (16) zur drahtlosen Übertragung von aus dem Elektromyogramm ausgewerteten Signalen zu einem Empfänger (18) beinhaltet. 5. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (16) 25 durch einen Hochfrequenzsender und der Empfänger (18) durch einen Hochfrequenzemp fänger gebildet ist. 6. Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (16) durch einen Ultraschallsender und der Empfänger (18) durch einen Ultraschallempfänger 30 gebildet ist. 7. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (18) zur Verbindung mit einem Personalcomputer (19) ausgebildet ist. 35 8. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nackenband (3) mit der Auswerteeinrichtung (4) lösbar verbunden ist. 9. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) eine Spannungsversorgung (15), ein Eingangsfilter (9), einen 40 Signalverstärker (10), einen Analog/Digital-Wandler (12) und einen Mikroprozessor (13) aufweist. 10. Überwachungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Signalverstärker (10) zumindest ein weiteres Filter (11), vorzugsweise ein aktives Filter nachge- 45 schaltet ist. 11. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) einen akustischen, optischen oder taktilen Signalgeber (6, 7) umfasst. 50 12. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auswerteeinrichtung (4) Bedienungselemente (8) angeordnet sind, welche mit dem Mikroprozessor (13) verbunden sind. 55 13. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass 8 AT 009 317 U1 die Auswerteeinrichtung (4) einen Speicher (14) aufweist. 14. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) eine Einrichtung (17) zur Erzeugung von Stimulationssignalen 5 aufweist, welche mit den Elektrodenleitungen (1) verbunden ist, so dass an die Elektroden (2) Signale zur Stimulation der Nerven anlegbar sind. 15. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) zur Verarbeitung des Elektromyogramms und zum Vergleich io des Elektromyogramms mit einem aus einem in entspanntem Muskelzustand aufgenom menen Elektromyogramm berechneten Schwellwert S ausgebildet ist. 16. Überwachungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteein-richtung (4) zur Berechnung des Schwellwerts (S) nach der Beziehung S = kR + X ausge- 15 bildet ist, wobei R die Muskelspannung im entspannten Zustand und k und X beliebige Pa rameter sind. 17. Überwachungssystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Personalcomputer (19) zur Anzeige des ausgewerteten Elektromyogramms oder des Er- 20 gebnisses des Vergleichs mit dem Schwellwert S in einem Teil eines Bildschirms (20) ausgebildet ist. 18. Überwachungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Personalcomputer (19) zur Veränderung der Farbe der Bildschirmanzeige in Abhängigkeit des aus- 25 gewerteten Elektromyogramms oder des Ergebnisses des Vergleichs mit dem Schwellwert S ausgebildet ist. 19. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, die Auswerteeinrichtung (4) oder der Personalcomputer (19) zur Ausgabe eines Signals bei 30 Überschreitung des Schwellwerts S über eine einstellbare Zeit ti ausgebildet ist. 20. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) oder der Personalcomputer (19) zur Ausgabe eines Signals bei Überschreitung eines Steuerungssignals I über einen einstellbaren Schwellwert Sl 35 ausgebildet ist, wobei das Steuerungssignal I bei Überschreitung des Schwellwerts S kon tinuierlich erhöht und während der Unterschreitung des Schwellwerts S kontinuierlich abgesenkt wird. 21. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass 40 Einrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals bei fehlerhaftem oder fehlendem Elektroden kontakt vorgesehen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 45 50 55The present invention provides a simple and efficient device for monitoring muscle activity, preferably in the back, neck and shoulder area. Claims: 1. System for monitoring muscle activity in the back, neck and shoulder area, with lines (1) for electrodes (2) for receiving the electromyogram and a device (4) for evaluating the electromyogram, characterized in that the io electrode lines (1) in a neck band (3) are integrated and with the portable out evaluation (4 ) are connected. 2. Monitoring system according to claim 1, characterized in that the neck band (3) consists of a textile material within which the electrode lines (1) are arranged ange 15. 3. Monitoring system according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode lines (1) protrude from the neck band (3). 20 4. Monitoring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation device (4) includes a transmitter (16) for the wireless transmission of evaluated from the electromyogram signals to a receiver (18). 5. Monitoring system according to claim 4, characterized in that the transmitter (16) 25 by a high-frequency transmitter and the receiver (18) is formed by a Hochfrequenzemp catcher. 6. Monitoring system according to claim 4, characterized in that the transmitter (16) by an ultrasonic transmitter and the receiver (18) is formed by an ultrasonic receiver 30. 7. Monitoring system according to one of claims 4 to 6, characterized in that the receiver (18) for connection to a personal computer (19) is formed. 35 8. Monitoring system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the neck band (3) with the evaluation device (4) is detachably connected. 9. Monitoring system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the evaluation device (4) has a power supply (15), an input filter (9), a signal amplifier 40 (10), an analog / digital converter (12) and a Microprocessor (13). 10. Monitoring system according to claim 9, characterized in that the signal amplifier (10) at least one further filter (11), preferably an active filter nachge switched 45 is. 11. Monitoring system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the evaluation device (4) comprises an acoustic, optical or tactile signal generator (6, 7). 50 12. Monitoring system according to one of claims 1 to 11, characterized in that at the evaluation device (4) operating elements (8) are arranged, which are connected to the microprocessor (13). 55 13. Monitoring system according to one of claims 1 to 13, characterized in that 8 AT 009 317 U1 the evaluation device (4) has a memory (14). 14. Monitoring system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the evaluation device (4) has a device (17) for generating stimulation signals 5, which is connected to the electrode lines (1), so that the electrodes (2) Signals for stimulation of the nerves can be applied. 15. Monitoring system according to one of claims 1 to 14, characterized in that the evaluation device (4) for processing the electromyogram and for comparing io the electromyogram with a calculated from a recorded in a relaxed muscle state genome electromyogram threshold S is formed. 16. Monitoring system according to claim 15, characterized in that the evaluation device (4) for calculating the threshold value (S) is formed according to the relationship S = kR + X, where R is the muscle tension in the relaxed state and k and X. are any parameters. 17. Monitoring system according to claim 15 or 16, characterized in that the personal computer (19) is designed for displaying the evaluated electromyogram or the result of the comparison with the threshold value S in a part of a screen (20). 18. Monitoring system according to claim 17, characterized in that the personal computer (19) is designed to change the color of the screen display as a function of the evaluated 25 electromyogram or the result of the comparison with the threshold value S. 19. Monitoring system according to one of claims 15 to 18, characterized in that the evaluation device (4) or the personal computer (19) is designed to output a signal at 30 exceeding the threshold value S over an adjustable time ti. 20. Monitoring system according to one of claims 15 to 18, characterized in that the evaluation device (4) or the personal computer (19) for outputting a signal when exceeding a control signal I via an adjustable threshold value S 35 is formed, wherein the control signal I when exceeded of the threshold value S is continuously increased and lowered continuously during the undershooting of the threshold value S. 21. Monitoring system according to one of claims 1 to 20, characterized in that 40 device is provided for issuing a warning signal in case of faulty or missing electrode contact. For this purpose 2 sheets of drawings 45 50 55
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