CN106691446A - 肌肉活动量确定装置、肌肉活动量确定方法 - Google Patents

肌肉活动量确定装置、肌肉活动量确定方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供肌肉活动量确定装置、肌肉活动量确定方法。一种肌肉活动量确定装置，具备：形状取得部(201)，其取得用户进行预定运动时的所述用户的肌肉的形状；位置确定部(202)，其确定所述用户进行所述运动时的所述用户的肌肉的位置；确定电路(203)，其参照确定基准，利用由位置确定部(202)确定的所述肌肉的所述位置和由形状取得部(201)取得的所述肌肉的所述形状来确定所述肌肉的活动量，所述确定基准表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系；以及输出部(204)，其输出由确定电路(203)确定的所述活动量。

Description

肌肉活动量确定装置、肌肉活动量确定方法
技术领域
本公开涉及确定运动时的肌肉活动量的技术。
背景技术
作为用于改善、评价运动的表现(performance)的指标，肌肉活动的测定是重要的。作为测定肌肉活动的代表性的方法，有使用表面肌电(在对象肌肉的附近的体表计测的肌电信号)的方法。例如专利文献1公开了利用表面肌电的下述肌肉活动的测定方法。即，将电极贴附在用户的对象肌肉的表面，将在该用户进行最大强度的运动时由该电极检测到的最大活动肌肉电位作为基准测定数据。并且，将在该用户的运动中逐次检测的肌肉电位信号相对于该基准测定数据的大小的比例，作为该用户的肌肉活动进行评价。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2000-316827号公报
发明内容
但是，利用表面肌电测定肌肉活动的方法中，有时由于运动而使电极偏移或掉落，由此产生的噪声会导致无法准确地测定肌肉活动。例如，虽然有将导电性的布作为电极组入，只要用户穿戴就能够计测肌电信号的穿戴物，但在使用这样的穿戴物的情况下，尽管便于穿戴使用，但由于没有将电极固定于皮肤，因此常发生电极偏移或电极掉落。也就是说，利用表面肌电的方法中，为了进行准确的测定，用户需要以始终维持电极与皮肤切实地电连接的状态进行穿戴，而这样的电极的穿戴并不容易。这个问题在剧烈的运动中特别显著。
本公开的非限定的例示的一技术方案，是计测工具的穿戴使用容易、且在剧烈的运动中也能够高精度地确定肌肉的活动量的肌肉活动量确定装置。
本公开的一技术方案涉及的肌肉活动量确定装置，具备：形状取得部，其取得用户进行预定的运动时的所述用户的肌肉的形状；位置确定部，其确定所述用户进行所述运动时的所述用户的肌肉的位置；确定电路，其参照确定基准，利用由所述位置确定部确定的所述肌肉的所述位置和由所述形状取得部取得的所述肌肉的所述形状确定所述肌肉的活动量，所述确定基准表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系；以及输出部，其输出由所述确定电路确定的所述肌肉的活动量。
另外，本公开的一技术方案涉及的肌肉活动量确定方法，包括：通过形状取得部取得用户进行运动时的所述用户的肌肉的形状；通过位置确定部确定所述用户进行运动时的所述用户的肌肉的位置；通过确定电路参照确定基准，利用由所述位置确定部确定的所述肌肉的所述位置和由所述形状取得部取得的所述肌肉的所述形状确定所述肌肉的活动量，所述确定基准表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系；通过输出部输出由所述确定电路确定的所述肌肉的活动量。
再者，这些概括的或具体的技术方案，既可以通过系统、集成电路、计算机程序或计算机可读取的记录介质而实现，也可以通过装置、系统、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合而实现。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM(光盘-只读存储器；Compact Disc-Read Only Memory)等非易失性的记录介质。
根据本公开，能够便于计测工具的穿戴使用，并且在剧烈的运动中也能够高精度地确定肌肉的活动量。本公开的一技术方案的附加益处和优点，根据本说明书和附图而得以明确。该益处和/或优点可以由本说明书和附图中公开的各种技术方案及特征个别地提供，并不需要为了得到1个以上益处和/或优点而提供所有技术方案及特征。
附图说明
图1A是表示作为公开基础的实验环境的示意图。
图1B是表示被验者左腿大腿周围的截面的一例的截面图。
图1C是表示标记角度的一例的图。
图2是表示脚蹬位置的概念图。
图3A是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图3B是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图3C是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图3D是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图4A是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图4B是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图5是表示标记角度的弛缓平均和收缩平均的一例的图表。
图6是表示实施方式1涉及的肌肉活动量确定装置的功能结构的一例的框图。
图7是表示实施方式1涉及的肌肉活动量确定装置的外观的一例的示意图。
图8是表示实施方式1涉及的用于将大腿部的倾斜角度转换为脚蹬(pedal)位置的转换表的一例的图。
图9是表示实施方式1涉及的确定基准的一例的图。
图10是表示实施方式1涉及的肌肉活动量确定装置的工作的一例的流程图。
图11是表示实施方式1涉及的肌肉活动量确定装置的工作结果的一例的图。
图12是表示实施方式1涉及的肌肉活动量的输出例的图。
图13是表示附带电极的裤子的电极位置的图。
图14是表示在实验中测量出的肌电信号的一例的图表。
图15是表示肌电传感器与肌肉形状计测装置的组合的例子的图。
图16是表示实施方式2涉及的肌肉活动量确定装置的功能结构的一例的框图。
图17是表示实施方式2涉及的肌肉活动量确定装置的工作的一例的流程图。
标号说明
100 被验者
101 截面
102 摄像头
103 自行车
104、104a～104h 标记
105a～105c、105d～105f 电极对
106a～106c 波形
111 股外侧肌
112 股直肌
113 股内侧肌
114 腘绳肌
200、300 肌肉活动量确定装置
201 形状取得部
202 位置确定部
203、302 确定电路
204 输出部
211 转换表
212 确定基准
213 执行结果
301 肌电计测部
900 用户
910 自行车
920 信息终端
930、940 传感器单元
具体实施方式
(成为本公开的基础的见解)
本申请发明人关于在背景技术中记载的肌肉活动的测定，指出了利用表面肌电的方法中不容易进行电极的穿戴。对于该问题，本发明人着眼于如果使肌肉收缩则肌肉形状会发生变化这一现象，对根据肌肉形状来确定肌肉活动量进行了研究，所述肌肉形状能够使用与表面肌电相比穿戴容易的计测工具进行测定。
在该研究中，本申请发明人为了得到基于肌肉形状来确定肌肉活动量的确定基准而实施了实验。下面，参照附图对本实验进行详细描述。
图1A是说明实验环境的示意图。在本实验中，在图1A所示的环境下利用摄像头102拍摄了骑自行车103的被验者100。被验者是1名成年男子。
在被验者100的左腿大腿周围贴附有8个标记(marker)104。
作为摄像头102使用了7台红外摄像头(VENUS3D，ノビテック制)。采样频率为240Hz。通过摄像头102捕获8个标记104的动作。
作为自行车103使用训练单车(cycle trainer)，以直立的方式固定框架。被验者100穿上能够与脚蹬锁定的专用鞋。
图1B是表示被验者100左腿的所述大腿周围的截面101的一例的截面图。如图1B所示，在被验者100的所述大腿周围，作为上述的8个标记104，以大致等间隔贴附了标记104a～104h。截面101中包括股外侧肌111、股直肌112、股内侧肌113、腘绳肌114。
截面101中的股外侧肌111和股直肌112的形状反映在标记104a、104b、104c的位置。截面101中的股外侧肌113的形状反映在标记104d、104e的位置。截面101中的腘绳肌114的形状反映在标记104f、104g、104h的位置。在本实验中，为了便于实用，通过将相邻的3个标记连结的折线形成的角度来表示肌肉的形状。以下，有时将该角度简称为标记的角度。再者，标记的角度是用于体现肌肉的形状的一例，但并不限定于该例。
图1C是表示标记的角度的一例的图。例如，关于标记104a以及位于标记104a旁边的标记104h和104b，将标记104a和标记104h连结的第1直线L1与将标记104a和标记104b连结的第2直线L2形成的角度，是标记104a的角度θa。标记104b～104h的每一个的角度也同样地被定义。
本实验中的被验者100的任务如下。自行车103的脚蹬固定在模拟时钟的6点、3点、12点、9点的各位置。被验者100把脚踏在固定于所述各位置的脚蹬上，采取蹬自行车103的姿势进行两组下述动作：使大腿部的肌肉以最大肌力收缩5秒钟，然后不完全用力地松弛5秒钟。
图2是表示脚蹬位置的示意图，与从外侧观察被验者100的左腿的侧视图相对应。图2的(a)～(d)分别表示6点、3点、12点、9点的脚蹬位置。在各脚蹬位置上，被验者100的大腿部与水平面倾斜角度φ。脚蹬位置与被验者100进行预定的运动(本实验中为蹬自行车的脚蹬的运动，也称为蹬车)时的所述用户的肌肉的位置相对应。
在所有的脚蹬位置、也就是被验者100蹬车时的肌肉不同的多个位置上，通过执行所述任务中的被验者100，捕捉标记104a～104h的动作，求出角度θa～θh随时间的变化。并且，对于角度θa～θh的每一个，算出被验者100发挥最大肌力的肌肉收缩状态下的合计10秒钟的平均值(收缩平均)、和没有完全用力的肌肉松弛状态下的合计10秒钟的平均值(松弛平均)。
图3A～图3D分别是表示在6点、3点、12点、9点的脚蹬位置上执行的任务中，对于角度θa和角度θe而算出的松弛平均和收缩平均的一例的图表。在图3A～图3D中，横轴将角度θa、θe区分，纵轴表示角度θa、θe。
如图3A～图3D中所观察到的那样，角度θa、θe随着肌肉的收缩增加或减少会因脚蹬位置而有所不同。例如，脚蹬位置为6点和3点的情况下(图3A、图3B)，关于角度θa和角度θe，收缩平均都小于松弛平均。也就是说，角度θa、θe随着肌肉的收缩而减少。另外，脚蹬位置为12点和9点的情况下(图3C、图3D)，关于角度θa和角度θe，收缩平均都大于松弛平均。也就是说，角度θa、θe随着肌肉的收缩而增加。
图4A、图4B是对于每个脚蹬位置，将图3A～3D所示的角度θa和角度θe的各自的松弛平均和收缩平均进行比较的图表。在图4A、图4B中，横轴将角度θa、θe区分，纵轴表示角度θa、θe。
如图4A、图4B所观察到的那样，即使是相同角度θa或相同角度θe的松弛平均或收缩平均，其大小也会因脚蹬位置而有所不同。例如，在图4A中，虽然大腿部没有用力，但根据脚蹬位置，角度θa和角度θe的松弛平均的大小都有变化。并且，由图4A与图4B的比较可知，关于角度θa和角度θe，与脚蹬位置相对应的松弛平均的变动图案和收缩平均的变动图案不同。
这样的倾向对于角度θa和角度θe成立，但例如对于角度θb则观察到不同的倾向。
图5是表示在上述的实验中对于角度θb算出的松弛平均和收缩平均的一例的图表。在图5中，横轴表示脚蹬位置，纵轴表示角度θb。
如图5所观察到的那样，角度θb与角度θa、θe不同，无论脚蹬位置如何，都随着肌肉的收缩而减少。
本申请发明人由本实验的结果得到了以下新的见解：肌肉形状不只是肌肉收缩，也会根据被验者100进行的预定的运动中的肌肉的位置(作为一例为蹬车时的脚蹬位置)而变化。因此，本申请发明人提出：依照表示被验者100的肌肉的位置和该肌肉的形状与该肌肉的活动量的对应关系的确定基准，确定该肌肉的活动量(活动量包含单纯或多或少的程度或倾向显示)。
作为一例，由图3A～图3D所示的结果可得到以下确定基准。即，在脚蹬位置位于包含6点或3点的范围的情况下，角度θa或角度θe小于在松弛平均与收缩平均之间确定的阈值时，确定为标记104a或标记104e所反映的肌肉的活动量多。另外，在脚蹬位置位于12点和9点附近的情况下，角度θa或角度θe为在松弛平均与收缩平均之间确定的阈值以上时，确定为标记104a或标记104e所反映的肌肉的活动量多。
另外，作为另一例，由图5所示的结果得到以下确定基准。即，在脚蹬位置位于包含6点、3点、12点和9点的任一者的范围的情况下，角度θb小于在松弛平均与收缩平均之间确定的阈值时，确定为标记104b所反映的肌肉的活动量多。
再者，运动中的肌肉的位置对肌肉形状造成影响的原因，是由于该肌肉受到的重力的成分和/或外力会根据该肌肉相对于水平面的倾斜角度(图2的φ)和/或与该肌肉连接的关节的角度而变化，并不是蹬车所特有的现象。因此，依照由肌肉的位置和肌肉的形状表示的确定基准来确定肌肉的活动量的想法，不限于蹬车，也能够适用于例如步行、重量训练等各种运动。
以下，参照附图对本公开的一技术方案涉及的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法进行具体说明。
再者，以下说明的实施方式都只表示本公开的一具体例。以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形态、步骤、步骤的顺序等只是一例，其主旨并不限定本公开。另外，对于以下的实施方式中的构成要素之中表示最上位概念的独立权利要求没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
(实施方式1)
图6是表示实施方式1涉及的肌肉活动量确定装置的功能结构的一例的框图。图6所示的肌肉活动量确定装置200是利用预定的运动中的肌肉的位置和该肌肉的形状来确定该肌肉的活动量的装置，具备形状取得部201、位置确定部202、确定电路203和输出部204。
图7是表示肌肉活动量确定装置200的外观的一例的示意图。图7中示出了确定蹬自行车910的用户900的大腿部的肌肉活动量的肌肉活动量确定装置200的例子。肌肉活动量确定装置200作为一例，由信息终端920(例如自行车码表、智能手机等)、用户900在大腿部穿戴的传感器单元930以及安装于自行车910的传感器单元940构成。
形状取得部201取得用户900的肌肉的形状，将表示所取得的形状的信息向确定电路203通知。形状取得部201每隔预定的周期取得用户900的肌肉的形状。
用户900的肌肉的形状的例子是用户900的肢体的包含肌肉的截面中的该肌肉的形状。
关于该肌肉的形状，可以仿照上述的实验，由将所述肢体的截面的外周上(例如腰部周围、手腕周围、脚周围等)所确定的3个点(上述的实验中的相邻的3个标记)连结的折线形成的角度表示。
作为形状取得部201的硬件，例如可以使用动作捕捉或用户900穿戴的应变传感器。
使用动作捕捉的情况下，与上述的实验同样地，根据在用户900的腿上配置的第1标记、第2标记和第3标记(具体而言是在肌肉上配置的第1标记以及位于第1标记旁边的第2标记和第3标记)的各自的三维坐标，求出将第1标记和第2标记连结的第1直线、与将第1标记和第3标记连结的第2直线形成的角度作为标记的角度(即所述肌肉的形状)。该情况下，标记是构成形状取得部201的传感器的一例。再者，第1标记、第2标记和第3标记位于的平面可以是与腿的长轴方向垂直的面。
使用应变传感器的情况下，通过该应变传感器接收的应变的大小检测反应肌肉的形状的体表的曲率。体表的曲率与所述标记的角度相对应，表示所述肌肉的形状。图7的传感器单元930是使用应变传感器的形状取得部201的一例。
形状取得部201例如通过无线将使用动作捕捉或应变传感器取得的表示肌肉的形状的信息向确定电路203发送。
位置确定部202周期性地确定用户900的预定运动中的肌肉位置，将表示所确定的位置的信息向确定电路203通知。
用户900的预定运动的例子，有蹬自行车的脚蹬的运动。也将该运动称为蹬自行车。自行车包括训练单车。用户900的肌肉位置的例子有脚蹬位置(上述的实验中的6点、3点、12点、9点的位置)。
作为位置确定部202，例如可以使用动作捕捉、检测自行车910的链轮的旋转角度的旋转角度传感器、或检测用户900的大腿部与水平面的倾斜角度φ(参照图2)的倾斜传感器。倾斜传感器例如可以由在用户900的大腿部固定的地磁传感器或加速度传感器、或是它们的组合构成。
使用旋转角度传感器的情况下，将由旋转角度传感器得到的旋转角度作为脚蹬位置(换言之为蹬车的1次旋转中的角度)。图7的传感器单元940是使用旋转角度传感器的位置确定部202的一例。
使用倾斜传感器的情况下，位置确定部202根据由倾斜传感器检测出的大腿部的倾斜角度φ算出脚蹬位置。位置确定部202例如通过参照预先准备的转换表格，将倾斜角度φ转换为脚蹬位置。
图8是表示用于将倾斜角度φ转换为脚蹬位置的转换表格211的一例的图。转换表格211中预先记录有在6点、3点、12点和9点的各脚蹬位置测定用户900的大腿部与水平面的倾斜角度φ而得到的结果。
位置确定部202例如在由倾斜传感器检测出与转换表格211所示的各倾斜角度φ大致相同(例如±10％的范围内)的角度时，确定转换表格211的对应的脚蹬位置作为自行车910的目前的脚蹬位置。再者，与3点和9点的脚蹬位置相对应的倾斜角度φ分别在9点一侧和3点一侧都能检测。因此，通过设置必须将脚蹬位置以6点、3点、12点、9点的顺序确定的限制，可以避免弄错3点和9点的脚蹬位置而进行确定的不良情况。
使用倾斜传感器的情况下，可以在图7的传感器单元930附加倾斜传感器，通过信息终端920进行上述的转换处理。也就是说，位置确定部202可以分为传感器单元930和信息终端920而设置。另外，可以在传感器单元930设置用于存储转换表格211并进行上述的转换处理的小规模的电路，将位置确定部202集中于传感器单元930。
位置确定部202例如通过无线将使用旋转角度传感器或倾斜传感器等确定的表示肌肉位置的信息向确定电路203发送。
确定电路203是参照表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系的确定基准，利用由位置确定部202确定的肌肉的位置和由形状取得部201取得的所述肌肉的形状来确定所述肌肉的活动量的电路。所述活动量除了由数值表示以外，也可以由活动多少的程度或倾向表示。
作为确定电路203，例如可使用图7的信息终端920中所含的处理器、存储器和通信电路。该通信电路接收从形状取得部201和位置确定部202发送来的表示肌肉的形状和位置的信息。所述存储器存储所述确定基准。并且，通过由所述处理器执行存储于所述存储器的程序，确定肌肉活动量。
图9是表示存储于确定电路203的确定基准212的一例的图。图9的确定基准212示出了在上述的实验中对于6点、3点、12点、9点这4个脚蹬位置的每一个求出的角度θa的收缩平均和松弛平均。在此，与1个脚蹬位置相对应的收缩平均和松弛平均，是将肌肉的位置(脚蹬位置)和肌肉的形状(角度θa)与肌肉的活动量(收缩平均或松弛平均)相关联地表示的确定基准的例子。也就是说，图9的确定基准212表示与肌肉的不同位置相对应的4个确定基准。
再者，图9的确定基准212适用于确定被角度θa反映形状的股外侧肌111(参照图1B、图1C)的活动量，但这样的确定基准的应用不限于股外侧肌111。例如，为了确定股内侧肌113、腘绳肌114的活动量，可以分别设定适合于角度θe、角度θg的确定基准，应用与对于角度θa进行的后述的处理同样的处理。
确定电路203从形状取得部201接收肌肉的形状(角度θa)，从位置确定部202接收肌肉的位置(脚蹬位置)，选择与所接收的肌肉的位置(脚蹬位置)相对应的确定基准。确定电路203对于接收到的肌肉的形状(角度θa)，参照以所选择的确定基准的收缩平均和松弛平均为两端的角度范围，确定肌肉活动量。
具体而言，例如可以根据下述数学式1将肌肉活动量以百分比显示而确定。在计算结果小于0的情况下补正为0，在大于100的情况下补正为100。
肌肉活动量＝(角度θa-松弛平均)/(收缩平均-松弛平均)×100(式1)
另外，如果需要活动量多少的程度或倾向的显示，可以在收缩平均与松弛平均之间(例如中点)设定阈值，在角度θa与该收缩平均之差小于该阈值与该收缩平均之差的情况下，确定为肌肉活动量多。也就是说，如果收缩平均小于松弛平均的确定基准(脚蹬位置位于包含6点或3点的范围时)，在角度θa小于所述阈值的情况下，确定为肌肉活动量多。另外，如果收缩平均大于松弛平均的确定基准(脚蹬位置位于包含12点或9点的范围时)，在角度θa大于所述阈值的情况下，确定为肌肉活动量多。
确定电路203根据从形状取得部201和位置确定部202周期性接收的肌肉的形状和位置来确定肌肉活动量，并将肌肉活动量的确定结果向输出部204通知。
输出部204将从确定电路203通知的肌肉活动量的确定结果输出。
作为输出部204，例如可以使用图7的信息终端920中所含的显示器。输出部204经由显示器将从确定电路203通知的肌肉活动量向用户900进行视觉反馈。
输出部204作为另一例也可以使用扬声器。输出部204经由扬声器向用户900进行听觉反馈。或者，输出部204向信息终端输出活动量，通过使信息终端振动，向用户900进行触觉反馈。例如，在肌肉活动量为预定以上的情况下，信息终端振动。
另外，输出部204可以将包括存储于存储器、向外部装置(未图示)发送在内的可机械读取的数据输出。
接着，作为实施方式1涉及的肌肉活动量确定方法的例子，对肌肉活动量确定装置200的工作进行说明。
图10是表示肌肉活动量确定装置200的工作的一例的流程图。
通过形状取得部201取得用户900的肌肉的形状(S11)。
通过位置确定部202确定用户900进行的预定运动中的所述肌肉的位置(S12)。为便于说明，所述形状的取得与所述位置的确定设为同步，将大致同一时刻的所述肌肉的所述形状和所述位置向确定电路203通知。
通过确定电路203参照表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系的确定基准，利用由位置确定部202确定的所述位置和由形状取得部201取得的所述形状来确定所述肌肉的活动量(S13)。
通过输出部204输出由确定电路203确定的活动量(S14)。
通过反复进行上述的步骤S11～S14，对于蹬车的每次旋转，确定在6点、3点、12点、9点的脚蹬位置上的肌肉活动量。
图11是表示肌肉活动量确定装置200的工作结果的一例的图，示出了图10的流程的执行结果213。图11的执行结果213中，在时刻t1，脚蹬位置确定为6点，作为角度θa取得129度。选择图9的与6点的脚蹬位置相对应的确定基准，参照126度的收缩平均和138度的松弛平均，依照上述的(式1)计算(129-138)/(126-138)×100，确定肌肉活动量为75％。在时刻t2、t3、t4也同样地进行，肌肉活动量分别确定为33％、67％、100％。
图12是表示肌肉活动量的输出例的图。图12示出了在信息终端920的液晶显示器即输出部204中显示图11的执行结果213的例子。图12中作为左腿的肌肉活动量，显示为图11的在6点、3点、12点、9点的脚蹬位置上的肌肉活动量的平均值69％。图12中关于右腿的肌肉活动量，也显示为与左腿同样确定的右腿的肌肉活动量的蹬车的1次旋转中的平均值。
(效果)
根据以上说明的肌肉活动量确定装置200和肌肉活动量确定方法，能够基于肌肉的位置和形状来确定肌肉活动量。检测肌肉的位置和形状的传感器，例如与用于计测表面肌电的电极不同，即使不维持传感器与用户的皮肤切实地电连接的状态，检测结果中也难以产生噪声。也就是说，能够使用可容易穿戴的计测工具，准确地确定肌肉活动量。另外，通过利用肌肉的形状和运动中的肌肉的位置，例如能够消除由重力、外力导致的肌肉的变形的影响，从而更准确地确定肌肉活动量。
其结果，得到计测工具的穿戴容易、且即使在剧烈的运动中也能够高精度地确定肌肉的活动量的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法。
(实施方式2)
在实施方式1中，例示了完全没有使用以往的用于计测表面肌电的电极的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法的技术方案，但不需要完全排除表面肌电的利用，可以一并利用肌肉的形状和位置与表面肌电来确定肌肉活动量。
在实施方式2中，对一并利用肌肉的形状和位置与表面肌电的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法进行说明。
首先，对得到实施方式2的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法的实验进行说明。
在实施方式1中，利用对象部位与水平面形成的角度和肌肉形状来判定用户是否对对象肌肉用力。在实施方式2中，对利用表面肌电和肌肉形状从而以更高精度测定肌肉收缩力的方法进行描述。
如图13所示，本申请发明人在自行车专用的裤子的与大腿四头肌相对的6处缝上了导电性的布(以下称为布电极)，构成电极对105b、105c、105d。布电极的尺寸为28×28mm，电极间距为10mm。并且，为了连接肌电传感器的电极，将布电极用线与按扣的凸侧的平面缝合，在穿着裤子时从外侧对肌电传感器的电极进行了6通道(channel)连接。作为肌电信号，计测了上方的电极与其下方的电极的差动电位。
布电极的材料是在聚酯上涂布铜和镍而得到的，表面电阻值为0.03～0.05Ω/□。作为肌电传感器，使用了ポリメイト制的肌电位计测装置。将高通滤波设为10Hz，将低通滤波设为500Hz，将采样频率设为1000Hz。
对实验任务进行说明。指示被验者在出汗的状态下蹬1分钟自行车。将转速设为60rpm(1分钟60圈)。
图14是表示实验中计测的肌电信号的一例的图表。在图14中，横轴表示时间，纵轴表示肌电位。在此，波形106b是由电极对105b计测出的股外侧肌周边的肌电信号，波形106c是由电极对105c计测出的股直肌周边的肌电信号，波形106d是由电极对105d计测出的股内侧肌周边的肌电信号。如图14所观察到的那样，可知波形106d最不稳定，波形106b最稳定。
认为肌电信号变得不稳定是由于布电极与具有伸缩性的裤子一起移动，接触阻抗发生变化。例如，电极对105d在股内侧肌的附近，位于裤子最容易偏移的场所，因此无法稳定地计测肌电信号。
以上，通过本申请发明人实施的实验可知，如果使用无法将电极固定于皮肤的用于肌电计测的穿戴物，则显然存在容易发生电极偏移的部位和难以发生电极偏移的部位。
因此，本申请发明人基于由实验得到的上述见解，提出在容易发生电极偏移的部位和不容易发生电极偏移的部位，分别使用肌肉形状传感器和肌电传感器的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法。
具体而言，如图15所示，在大腿部的情况下，由于股内侧肌的周边是无法稳定计测肌电信号的部位，因此使用难以受到偏移的影响的肌肉形状传感器(例如标记104d～104f)是有效的。另外，在能够稳定计测肌电信号的部位(例如股外侧肌)使用肌电传感器(例如电极对105a～105c、105g、105h)计测表面肌电，通过一并利用肌肉形状和表面肌电能够以更高精度确定肌肉活动量。
图16是表示实施方式2涉及的肌肉活动量确定装置的功能结构的一例的框图。图16所示的肌肉活动量确定装置300，是一并利用预定运动中肌肉的位置和形状以及表面肌电来确定肌肉的活动量的装置，与图6的肌肉活动量确定装置200相比，附加了肌电计测部301，变更了确定电路302。以下，主要对与肌肉活动量确定装置200不同的结构进行说明。
肌电计测部301是在用户的对象肌肉附近的体表计测肌电信号的传感器，使用一般的肌电传感器。肌电计测部301将计测出的肌电信号向确定电路302发送。
确定电路302保持有将肌电特征量与肌肉活动(肌肉收缩强度)相关联表示的肌电基准。该肌电基准既可以是每个用户的基准，也可以是标准化的基准。该肌电特征量例如可以是肌电信号的均方，具体而言可以是预先计测以最大肌力进行肌肉收缩的用户的表面肌电而得到的肌电信号的均方。
确定电路302接收肌电计测部301发送的肌电信号，根据接收到的肌电信号计算肌电特征量(例如均方)。并且，将计算出的均方相对于由所述肌电基准示出的最大肌力的均方的比例，作为基于表面肌电的肌肉活动量(肌肉收缩强度)而确定。
另外，确定电路302与基于表面肌电的肌肉活动量的确定并行，与确定电路203同样地基于肌肉的位置和形状来确定肌肉活动量。
确定电路302一并利用所确定的基于表面肌电的肌肉活动量与基于肌肉的位置和形状的肌肉活动量来确定肌肉整体的活动量。作为并用的例子，确定电路302对于每个肌肉的肌肉活动量，可以确定为基于肌电信号的肌肉活动量与基于肌肉的位置和形状的肌肉活动量之中、与该肌肉的附近的传感器的种类相对应的一方。另外，也可以将基于肌电信号的肌肉活动量与基于肌肉的位置和形状的肌肉活动量的平均值作为肌肉整体的肌肉活动量而确定。
接着，作为实施方式2涉及的肌肉活动量确定方法的例子，对肌肉活动量确定装置300的工作进行说明。以下，主要对与肌肉活动量确定装置200的工作不同的步骤进行说明。
图17是表示肌肉活动量确定装置300的工作的一例的流程图。
通过形状取得部201取得用户的肌肉的形状(S11)，通过位置确定部202确定用户进行的预定运动中的所述肌肉的位置(S12)。步骤S11、S12与上述是同样的。
通过肌电计测部301计测运动中的用户的表面肌电(对象肌肉的肌电信号)，向确定电路302发送计测结果(S21)。
通过确定电路302，确定基于肌肉的位置和形状的肌肉活动量与基于表面肌电的肌肉活动量，一并利用两者的肌肉活动量来确定肌肉整体的活动量(S22)。通过输出部204将由确定电路302确定的活动量输出(S23)。
(效果)
根据以上说明的肌肉活动量确定装置300和肌肉活动量确定方法，除了与对于肌肉活动量确定装置200说明的效果同样的效果以外，通过并用表面肌电，能够以更高精度确定肌肉活动。
以上，对于本公开的1个或多个技术方案涉及的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法，基于实施方式进行了说明，但本公开并不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨，本领域技术人员想到的将各种变形实施于本实施方式而得到的技术方案、将不同的实施方式中的构成要素组合而构建的技术方案，也包含于本公开的1个或多个技术方案的范围内。
本公开涉及的肌肉活动量确定装置和肌肉活动量确定方法，例如能够利用于比赛训练、一般练习、康复等需要确定用户的运动中的肌肉活动量的所有情况。

Claims (12)

1.一种肌肉活动量确定装置，具备：
形状取得部，其取得用户进行预定的运动时的所述用户的肌肉的形状；
位置确定部，其确定所述用户进行所述运动时的所述用户的肌肉的位置；
确定电路，其参照确定基准，利用由所述位置确定部确定的所述肌肉的所述位置和由所述形状取得部取得的所述肌肉的所述形状来确定所述肌肉的活动量，所述确定基准表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系；以及
输出部，其输出由所述确定电路确定的所述肌肉的活动量。
2.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述预定的运动是所述用户蹬车的运动。
3.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述肌肉包含于所述用户的腿，
所述形状取得部取得所述用户的腿的包含所述肌肉的截面中的所述肌肉的形状，
所述确定电路利用所述肌肉的形状来确定所述肌肉的活动量。
4.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述形状取得部利用配置于所述用户的腿的传感器，取得将所述腿的截面中的三个点连结的折线形成的角度，作为所述肌肉的形状，
所述确定电路利用所述角度来确定所述肌肉的活动量。
5.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述形状取得部利用配置于所述用户的腿的第1传感器、第2传感器和第3传感器，取得连结所述第1传感器和所述第2传感器的第1直线与连结所述第1传感器和所述第3传感器的第2直线形成的角度，作为所述肌肉的形状。
6.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述位置确定部基于所述用户的包含所述肌肉的大腿部与水平面的倾斜角度来确定所述肌肉的所述位置。
7.根据权利要求2所述的肌肉活动量确定装置，
所述位置确定部从配置于所述脚蹬的旋转角度传感器取得旋转角度，将所述取得的所述脚蹬的角度确定为所述肌肉的所述位置。
8.根据权利要求1所述的肌肉活动量确定装置，
所述确定电路根据所述肌肉的所述位置，从多个确定基准中选择一个确定基准，并参照选择出的确定基准，利用所述肌肉的所述形状来确定所述肌肉的所述活动量。
9.根据权利要求8所述的肌肉活动量确定装置，
所述确定电路根据所述肌肉的所述位置是否处于预定的范围内，从所述多个确定基准中选择不同的确定基准。
10.根据权利要求4或5所述的肌肉活动量确定装置，
所述确定电路，
在所述肌肉的所述运动中的所述位置处于第1范围的情况下，在所述角度大于阈值时，确定为所述活动量多，
在所述筋肌肉的所述运动中的所述位置处于与所述第1范围不同的第2范围的情况下，在所述角度小于阈值时，确定为所述活动量多。
11.根据权利要求4或5所述的肌肉活动量确定装置，
所述确定电路，
在所述肌肉的所述运动中的所述位置处于第3范围的情况下，在所述角度小于阈值时，确定为所述活动量多，
在所述肌肉的所述运动中的所述位置处于与所述第3范围不同的第4范围的情况下，在所述角度小于阈值时，确定为所述活动量多。
12.一种肌肉活动量确定方法，包括：
通过形状取得部取得用户进行运动时的所述用户的肌肉的形状；
通过位置确定部确定所述用户进行所述运动时的所述用户的肌肉的位置；
通过确定电路参照确定基准，利用由所述位置确定部确定的所述肌肉的所述位置和由所述形状取得部取得的所述肌肉的所述形状来确定所述肌肉的活动量，所述确定基准表示肌肉的位置和肌肉的形状与肌肉的活动量的对应关系；
通过输出部输出由所述确定电路确定的所述肌肉的活动量。
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