CN107106070B - 肌电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明利用多个肌电检测部检测肢体的大范围的肌电信号，并且无关于由身体动作引起的肢体的变形或肌电检测部的装卸操作而确实地输出肌电信号。本发明的肌电传感器对伴随身体动作的肌电信号进行检测，所述肌电传感器包括：环状的佩戴带(1)，佩戴于肢体的周围而紧密围绕肢体且能够弹性地伸缩；肌电检测部(3)，沿圆周方向彼此隔开间隔而在所述佩戴带上配置多个，使各多个肌电电极(2)密接于肢体的表面，利用所述多个肌电电极从所述肢体的对应部位检测肌电信号；以及连接缆线(4)，将彼此相邻的所述肌电检测部间电连接而传递肌电信号，所述连接缆线具有弯曲形状与彼此相邻的所述肌电检测部间的距离变化对应地发生变化的弯曲部分(4a)。

Description

肌电传感器
技术领域
本发明涉及一种佩戴于肢体而检测伴随身体动作的肌电信号的肌电传感器(myoelectric sensor)。
背景技术
作为佩戴于肢体而检测伴随身体动作的肌电信号的肌电传感器，例如已知专利文献1中公开的肌电传感器，所述肌电传感器为片状，佩戴于人的大腿部的前侧并将表示腿的紧张度的肌电信号输出到控制器，控制器与佩戴于脚心而测定体重等的压力传感器的输出信号一起进行解析，检测使膝关节弯曲伸展的肌肉的负担度，在所述肌肉的负担度大的情况下，使辅助所述肌肉而使膝关节弯曲伸展的马达工作。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平07-163607号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
且说，所述现有的片状的肌电传感器中，因能够检测肌电信号的范围小，所以难以获得充分的肌电信息，如果要扩大能够检测肌电信号的范围，则存在无法完全追随由身体动作引起的肢体的变形而肌电传感器容易剥落的问题。
因此，也研究了在肢体的周围设置多个肌电检测部，所述肌电检测部可追随由身体动作引起的肢体的变形而变形，但产生了如下新问题：进行所述多个肌电检测部间的信息传递的配线，因肌电检测部间的距离的伸缩而产生过度的部分变形，从而容易断线，其中，所述肌电检测部间的距离的伸缩是伴随由身体动作引起的肢体的变形、或所述多个肌电检测部的装卸操作而产生的。
[解决问题的技术手段]
本发明有利于解决所述现有的肌电传感器的课题，本发明的肌电传感器对伴随身体动作的肌电信号进行检测，所述肌电传感器的特征在于包括：环状的佩戴带(band)，佩戴于肢体的周围而紧密围绕肢体且能够弹性地伸缩；肌电检测部，沿圆周方向彼此隔开间隔而在所述佩戴带上配置多个，使各多个肌电电极密接于肢体的表面，利用所述多个肌电电极从所述肢体的对应部位检测肌电信号；以及连接缆线，将彼此相邻的所述肌电检测部间电连接而传递肌电信号，所述连接缆线具有弯曲形状与彼此相邻的所述肌电检测部间的距离变化对应地发生变化的弯曲部分。
[发明的效果]
所述本发明的肌电传感器中，肌电检测部使各多个肌电电极密接于肢体的表面，利用所述多个肌电电极从肢体的对应部位检测肌电信号，所述肌电检测部沿圆周方向彼此隔开间隔而在环状的佩戴带上配置着多个，所述佩戴带佩戴于肢体的周围而紧密围绕肢体且能够弹性地伸缩，连接缆线将彼此相邻的肌电检测部间电连接而传递肌电信号，从而能够将由多个肌电检测部检测到的肌电信号从规定肌电检测部输出。而且，因身体动作而肢体发生变形，追随所述变形而佩戴带伸缩，或者在将佩戴带1相对于肢体装卸时佩戴带1伸缩，从而彼此相邻的肌电检测部间的距离发生伸缩时，例如整体呈S字状、U字状或者蛇腹状等的连接缆线的例如U字状的弯曲部分的弯曲形状会与所述距离变化对应地发生变化，连接缆线不会产生过度的部分变形而维持电连接。
因此，根据本发明的肌电传感器，能够利用多个肌电检测部检测肢体的大范围的肌电信号，并且能够无关于由身体动作引起的肢体的变形或肌电检测部的装卸操作而确实地输出所述肌电信号。
另外，本发明的肌电传感器中，所述各肌电检测部也可包括：至少搭载着具有放大电路的电路基板的中央部，以及相对于所述中央部一边限制扭转一边能够进退移动地嵌合的终端部，所述中央部与所述终端部各自具有至少一个所述肌电电极，这样，即便伴随由身体动作引起的肢体的变形而佩戴带在其轴线方向上伸缩或部分地扩大缩小，中央部与终端部的各自的肌电电极也不会从肢体表面的相同部位移动而是持续密接于所述部位，从而能够无关于由身体动作引起的肢体的变形而确实地检测各部的肌电信号，能够利用电路基板的放大电路将所述肌电信号放大并加以利用。
而且，本发明的肌电传感器中，所述多个肌电检测部中的至少一个也可至少包括具有模拟-数字(analog-digital)转换器电路的电路基板，所述模拟-数字转换器电路将所述多个肌电检测部的肌电电极检测到的模拟肌电信号转换为数字信号并输出，这样，能够利用中途不易混入噪声的数字信号获得肌电信号。
进而，本发明的肌电传感器中，所述多个肌电检测部中的至少一个也可至少包括具有通用串行总线(universal serial bus，USB)控制器电路的电路基板，所述USB控制器电路利用USB线路输出由所述模拟-数字转换器电路转换为数字信号所得的肌电信号，这样，能够利用USB线路将数字肌电信号输入到计算机，因而能够容易地进行来自多个肌电检测部的肌电信号的记录或解析等处理。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的肌电传感器的一实施方式的立体图。
图2是表示所述实施方式的肌电传感器中的多个肌电检测部之一的外观的立体图。
图3是将所述肌电检测部切开一部分而表示其内部构造的立体图。
[符号的说明]
1：佩戴带
2：肌电电极
2a：头部
2b：轴部
3：肌电检测部
3A：普通肌电检测部
3B：大型肌电检测部
4：连接缆线
4a：弯曲部分
5：中央部
5a：本体
5b：向下引导部
5c：向内纵壁部
5d：开口部
5e：盖板
5f：连接销
6：终端部
6a：本体
6b：向上滑动部
6c：向外纵壁部
6d：通路
6e：盖板
7：支撑板
8：支柱
9：盖板
具体实施方式
以下，利用实施例且基于附图，来对本发明的实施方式进行详细说明。此处，图1是示意性地表示本发明的肌电传感器的一实施方式的立体图，如图示般，本实施方式的肌电传感器包括：环状的佩戴带1，佩戴于手臂或腿等肢体的周围而紧密围绕所述肢体且能够弹性地伸缩；肌电检测部3，沿所述佩戴带1的圆周方向(circumferential direction)彼此隔开间隔而在佩戴带1的外周面配置多个，例如图示例中配置20个，使各多个，例如图示例中的各4个肌电电极2露出于佩戴带1的内周面且密接于肢体的表面，利用所述多个肌电电极2从肢体的与所述肌电电极2密接的对应部位而检测肌电信号；以及连接缆线4，将彼此相邻的肌电检测部3间电连接而传递肌电信号。
此处，佩戴带1是将伸缩性纤维编结成无接口的环状而形成，其轴线方向两端部1a施以防绽开处理。而且，连接缆线4是将扁平缆线或者如软性印刷配线板的平坦电缆以整体呈S字状的方式缓和地弯曲而形成，所述连接缆线4的弯曲部分4a是以弯曲形状、或弯曲半径与彼此相邻的肌电检测部3间的距离的扩大缩小变化对应地发生变化的方式，而呈大致U字状。
肌电检测部3中有普通肌电检测部3A、及宽度大于所述普通肌电检测部3A的大型肌电检测部3B这两种，大型肌电检测部3B例如关于佩戴带1的中心轴线C而在圆周方向上彼此以大致90度为单位隔开，在佩戴带1的外周面上合计配置4个，普通肌电检测部3A例如以4个为单位大致等间隔地位于相邻的大型肌电检测部3B之间，在佩戴带1的外周面上合计配置16个。
图2是表示所述实施方式的肌电传感器中的作为多个肌电检测部3A、3B之一的普通肌电检测部3A的外观的立体图，图3是将所述普通肌电检测部3A的一侧部切开而表示其内部构造的立体图。普通肌电检测部3A与大型肌电检测部3B中，只有后述的内装基板9不同，构造彼此相同，因而此处以普通肌电检测部3A为代表，来说明肌电检测部3的构造。
普通肌电检测部3A包括：中央部5，以大致沿着佩戴带1的中心轴线C而延伸的方式配置；以及终端部6，位于与所述中央部5的长度方向两端部邻接的位置，且相对于所述中央部5一边限制扭转一边能够进退移动地嵌合，中央部5具有4个肌电电极2，各终端部6具有一个肌电电极2。
各肌电电极2具有：由导电性金属形成的彼此一体的头部2a及轴部2b，所述轴部2b插通到以规定间隔开设于绝缘树脂制的支撑板7的贯通孔内，所述绝缘树脂制的支撑板7配置于与普通肌电检测部3A的位置对应的佩戴带1的内周面上的位置，与普通肌电检测部3A为大致同一长度且能够弹性挠曲变形；头部2a露出并定位支撑于佩戴带1的内周面上的规定位置，并且轴部2b贯通佩戴带1；关于中央部5，两个肌电电极2的贯通佩戴带1的轴部2b插通到本体5a的贯通孔内，分别压入固定或者螺固于配置于此的由导电性金属形成的支柱8的贯通孔内；关于各终端部6，一个肌电电极2的贯通佩戴带1的轴部2b压入固定或者螺固于形成在本体6a的贯通孔内，由此中央部5及各终端部6分别固定于佩戴带1的外周面上的规定位置。中央部5的两个肌电电极2彼此相对接近，因而适合于浅部用肌电电极，两个终端部6的肌电电极2比中央部5的两个肌电电极2彼此更大地隔开，因而适合于深部用肌电电极。
而且，相对于佩戴带1的轴线方向的伸缩或部分的扩大缩小，中央部5的两端部的平坦的向下引导部5b与各终端部6的内侧端部的大致圆筒状的向上滑动部6b进行滑动接触，并且中央部5的两端部的平坦的向内纵壁部5c与各终端部6的中间部的向外纵壁部6c的端面进行滑动接触，由此各终端部6相对于中央部5一边限制扭转一边能够进退移动且能够摇动地嵌合，由此，相应于所述佩戴带1的轴线方向的伸缩或部分的扩大缩小而终端部6相对于中央部5进退移动或弯曲，且中央部5及各终端部6将各肌电电极2的头部2a朝向佩戴带1的中心轴线C方向维持。
在中央部5的本体5a的内部，收纳着受到由导电性金属形成的两根支柱8固定支撑的电路基板9，将中央部5固定的两个肌电电极2的轴部2b经由所述支柱8而电连接于电路基板9。而且，在各终端部6的本体6a形成着通路6d，并且在中央部5的本体5a的两端部也形成着开口部5d，经由所述通路6d及开口部5d，未图示的配线被引导至中央部5的本体5a的内部而与电路基板9电连接，所述未图示的配线连接于将各终端部6固定的肌电电极2的露出于本体6a内部的轴部2b。
在中央部5的本体5a的两侧部，如图2所示，突出设置着多根，图示例中突出设置着10根连接销5f，而且，本体5a内的电路基板9搭载构成放大电路的未图示的集成电路(Integrated circuit，IC)芯片，所述放大电路将来自将中央部5固定于佩戴带1的两个肌电电极2的肌电信号、及来自将各终端部6固定于佩戴带1的一个肌电电极2的肌电信号分别放大，关于各普通肌电检测部3A的电路基板9，从本体5a的两侧部的连接销5f输出到连接缆线4。在连接缆线4的两端部设置着与连接销5f电连接的未图示的连接器，由此，来自各普通肌电检测部3A的4个肌电电极2的肌电信号由电路基板9的放大电路放大且集中于大型肌电检测部3B。
4个大型肌电检测部3B中的3个大型肌电检测部3B的各自的中央部5的本体5a内的电路基板9，除搭载构成放大电路的未图示的IC芯片外，还搭载构成模拟-数字转换器电路的未图示的IC芯片、及未图示的小型电池，所述放大电路将来自将中央部5固定于佩戴带1的两个肌电电极2的肌电信号、及来自将各终端部6固定于佩戴带1的一个肌电电极2的肌电信号分别放大，所述模拟-数字转换器电路例如将来自所述大型肌电检测部3B两侧的各两个普通肌电检测部3A的模拟肌电信号转换为数字信号，并输出到剩余的一个大型肌电检测部3B，小型电池对所述大型肌电检测部3B及其两侧的各两个普通肌电检测部3A供电。
所述剩余的一个大型肌电检测部3B的中央部5的本体5a内的电路基板9，除搭载构成放大电路的未图示的IC芯片外，还搭载着构成模拟-数字转换器电路的未图示的IC芯片、构成USB控制器电路的未图示的IC芯片、及未图示的小型电池，所述放大电路将来自将中央部5固定于佩戴带1的两个肌电电极2的肌电信号、及来自将各终端部6固定于佩戴带1的一个肌电电极2的肌电信号分别放大，所述USB控制器电路将肌电信号经由未图示的USB线路输出到普通的个人计算机，所述肌电信号是由4个大型肌电检测部3B的电路基板9的模拟-数字转换器电路分别转换为数字信号所得且来自20个肌电检测部3的合计80个肌电电极2，能够利用所述个人计算机经时地加以记录并且事后或者实时(real time)地加以解析，小型电池对所述大型肌电检测部3B及其两侧的各两个普通肌电检测部3A供电。
视需要，将盖板5e能够卸下地且水密地嵌接固定在中央部5的本体5a的上部，而且，同样地视需要，将盖板6e能够卸下地且水密地嵌接固定在终端部6的本体6a的上部。向各终端部6的本体6a的通路6d与中央部5的本体5a的两端部的开口部5d，以使从中穿过的配线稍微松弛的状态填充防水材料，由此对肌电检测部3赋予防水性。
所述实施方式的肌电传感器中，肌电检测部3使各多个肌电电极2的头部2a密接于肢体的表面，利用所述多个肌电电极2从肢体的对应部位检测肌电信号，所述肌电检测部3沿圆周方向彼此隔开间隔而在环状的佩戴带1上配置着多个且包含普通肌电检测部3A及大型肌电检测部3B，所述佩戴带1佩戴于手臂或腿等肢体的周围而紧密围绕肢体且能够弹性地伸缩，连接缆线4将彼此相邻的肌电检测部3间电连接而传递肌电信号，能够将由多个肌电检测部3检测到的肌电信号从规定的大型肌电检测部3B输出。而且，因身体动作而肢体发生变形，追随所述变形而佩戴带1伸缩，或者在将佩戴带1相对于肢体装卸时佩戴带1伸缩，从而彼此相邻的肌电检测部3间的距离发生伸缩时，整体呈S字状的连接缆线4的U字状的弯曲部分的弯曲形状会与所述距离变化对应地发生变化，连接缆线4不会产生过度的部分变形而维持电连接。
因此，根据本实施方式的肌电传感器，能够利用多个肌电检测部3检测肢体的大范围的肌电信号，并且能够无关于由身体动作引起的肢体的变形或肌电检测部3的装卸操作而确实地输出所述肌电信号。
并且，根据本实施方式的肌电传感器，各肌电检测部3包括：至少搭载着具有放大电路的电路基板的中央部5；以及相对于中央部5一边限制扭转一边能够进退移动地嵌合的终端部6，中央部5与终端部6各自具有至少一个肌电电极2，因而即便伴随由身体动作引起的肢体的变形而佩戴带1在其轴线方向上伸缩或部分地扩大缩小，中央部5与终端部6的各自的肌电电极2也不会从肢体表面的相同部位移动而是持续密接于所述部位，从而能够无关于由身体动作引起的肢体的变形而确实地检测各部的肌电信号，能够利用电路基板9的放大电路将所述肌电信号放大并加以利用。
进而，根据本实施方式的肌电传感器，20个肌电检测部3中的4个所具有的电路基板9也具有模拟-数字转换器电路，所述模拟-数字转换器电路将20个肌电检测部3的肌电电极1所检测到的模拟肌电信号转换为数字信号并输出，因而能够利用中途不易混入噪声的数字信号获得肌电信号。
进而，根据本实施方式的肌电传感器，20个肌电检测部3的一个所具有的电路基板9也具有USB(通用串行总线)控制器电路，所述USB控制器电路利用USB线路输出模拟-数字转换器电路转换为数字信号所得的肌电信号，因而能够将数字肌电信号利用USB线路输入至普通的计算机中，从而能够容易地进行来自多个肌电检测部3的多个肌电信号的记录或解析等处理。
以上，基于图示例进行了说明，但本发明不限定于所述例，在权利要求书所述的范围内能够进行适当变更，例如本发明的肌电传感器中的肌电检测部3例如也可以在几个大型肌电检测部3B的本体5a内的电路基板9搭载存储芯片或者存储卡，在将由肌电电极2检测到的肌电信号转换为数字信号后存储于所述存储芯片或存储卡内，在肌电信号的测定后从所述存储芯片或存储卡将所存储的肌电信号经由USB线路取出或者直接取出。
而且，本发明的肌电传感器中，例如也可以在几个大型肌电检测部3B的本体5a内的电路基板9搭载IC芯片，所述IC芯片例如构成基于无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)等无线局域网(local area network，LAN)标准的无线通信电路，将由肌电电极2检测到的肌电信号经由所述无线通信电路发送到外部的通信装置，利用与所述外部的通信装置连接的计算机进行肌电信号的记录或解析等处理。
进而，本发明的肌电传感器中，也可以并非将连接缆线4设为整体上呈S字状的平坦缆线，而是设为整体上呈U字状或蛇腹状的平坦缆线，或者还可以构成为呈螺旋状而能够伸缩。
而且，本发明的肌电传感器中，佩戴带1的粗度或肌电检测部3的普通肌电检测部3A与大型肌电检测部3B的数量及各肌电检测部3的肌电电极2的数量等，能够根据肢体的粗度等视需要适当变更，而且，肌电检测部3也可以包含普通肌电检测部3A或者大型肌电检测部3B等中的一种肌电检测部。
[产业上的可利用性]
如此，根据本发明的肌电传感器，能够利用多个肌电检测部检测肢体的大范围的肌电信号，并且能够无关于由身体动作引起的肢体的变形或肌电检测部的装卸操作而确实地输出所述肌电信号。

Claims (6)

1.一种肌电传感器，对伴随身体动作的肌电信号进行检测，所述肌电传感器的特征在于包括：
环状的佩戴带，佩戴于肢体的周围而紧密围绕肢体且能够弹性地伸缩；
肌电检测部，沿圆周方向彼此隔开间隔而在所述佩戴带上配置多个，使各多个肌电电极密接于肢体的表面，利用多个所述肌电电极从所述肢体的对应部位检测肌电信号；以及
连接缆线，将彼此相邻的所述肌电检测部间电连接而传递肌电信号，
所述连接缆线具有：弯曲形状与彼此相邻的所述肌电检测部间的距离变化对应地发生变化的弯曲部分；
其中，各所述肌电检测部包括：
至少搭载着具有放大电路的电路基板的中央部；以及
相对于所述中央部一边限制扭转一边能够进退移动地嵌合的终端部，
所述中央部与所述终端部各自具有至少一个所述肌电电极。
2.根据权利要求1所述的肌电传感器，其特征在于：
所述连接缆线整体呈S字状。
3.根据权利要求2所述的肌电传感器，其特征在于：
多个所述肌电检测部中的至少一个至少包括：具有模拟－数字转换器电路的电路基板，
所述模拟－数字转换器电路将多个所述肌电检测部的肌电电极检测到的模拟肌电信号转换为数字信号并输出。
4.根据权利要求1所述的肌电传感器，其特征在于：
多个所述肌电检测部中的至少一个至少包括：具有模拟－数字转换器电路的电路基板，
所述模拟－数字转换器电路将多个所述肌电检测部的肌电电极检测到的模拟肌电信号转换为数字信号并输出。
5.根据权利要求3所述的肌电传感器，其特征在于：
多个所述肌电检测部中的至少一个至少包括：具有通用串行总线控制器电路的电路基板，
所述通用串行总线控制器电路利用通用串行总线线路，输出由所述模拟－数字转换器电路转换为数字信号所得的肌电信号。
6.根据权利要求4所述的肌电传感器，其特征在于：
多个所述肌电检测部中的至少一个至少包括：具有通用串行总线控制器电路的电路基板，
所述通用串行总线控制器电路利用通用串行总线线路，输出由所述模拟－数字转换器电路转换为数字信号所得的肌电信号。
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