FI106292B - Menetelmä lihasjännitysten mittaamiseksi - Google Patents

Description

1 106292

MENETELMÄ LIHASJÄNNITYSTEN MITTAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä niska-hartiaseudun lihasten staattisten lihasjännitysten mittaamiseksi, jossa menetel-5 mässä mitattavan lihaksen kohdalle sijoitetaan mittaus- ja lähetinlaite, joka on järjestetty mittaamaan lihaksen sähköistä aktiivisuutta (EMG).

Lihasten sähköistä aktiivisuutta (EMG) on tutkittu ja mitat-10 tu jo kauan aikaa. EMG-mittausta on käytetty hyvin erilaisiin tarkoituksiin. Lihaksen pinnalta mitattu EMG-signaali korreloi hyvin lihaksen toiminta-aktiivisuuteen, joten se soveltuu hyvin lihaskuormituksen ja lihasjännityksen mittaamiseen.

15

Nykyaikana yhä enemmän käytetään monessa työssä sellaisia työasentoja, joissa osa kehon lihaksista jännittyy ja ne joutuvat pitkiä aikoja toimimaan jännittyneinä staattisessa tilassa. Tyypillinen tällainen työ on tietokonetyöskentely 20 tai vastaava näytepäätteen tai koneen ääressä tehtävä työ, jossa joudutaan käsiä pitämään tietyssä asennossa pitkän , aikaa ja niska-hartiaseudun lihakset ovat koko ajan samassa tilassa jännittyneinä. Liialliset ja liian pitkään jatkuneet • · I I ’ korkeat jännitystasot voivat johtaa lihasten kunnon huonone-25 miseen ja lihaskipuihin, mistä aiheutuu sairaspoissaoloja ja • V jopa työkyvyttömyyttä.

• · ·

On myös sellaisia työtehtäviä, joissa käsiä pidetään "väärässä" asennossa ja niska-hartiaseudun lihakset kuormittuvat 30 enemmän verrattuna siihen tilanteeseen, jossa käsiä pidet-tään toisessa asennossa. Ergonomisten työasentojen etsiminen » * · . ja löytäminen sekä työn kuormittavuuden selvittäminen on • · : ’·· ilman mittauksia hankalaa.

* 9 9 • · T · · · . 35 Tällaisen työn haittoja on pyritty ehkäisemään ja lieventä- • · · mään käyttämällä erilaisia tukia käsien tukemiseen tai • ♦ pitämällä taukoja riittävän usein. Ongelmana on kuitenkin 2 106292 se, ettei saada helposti tarkkaa tietoa henkilön lihasten jännitystasosta ja varsinkin niiden staattisesta jännitystilasta ja pystytä havaitsemaan ja varoittamaan jännitystason noususta. On olemassa kalliita ja monimutkaisia tutkimus-5 laitteita ja suurikokoisia biofeedback-laitteita. Nämä molemmat on tarkoitettu tutkimuskäyttöön, eivätkä ne sovellu hyvin työtä häiritsemättömään ja huomaamattomaan käyttöön, kuten esim. henkilökohtaiseen pitkäaikaiseen käyttöön tutkittaessa jonkun henkilön niska-hartiaseudun lihasten jänni-10 tyksiä.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä, jolla poistetaan nykyisiin menetelmiin liittyviä epäkohtia. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin yksinkertai-15 nen ja edullinen menetelmä, jonka avulla saadaan luotettavaa ja tarkkaa tietoa niska-hartiaseudun lihasten staattisista jännityksistä ja jännitystason muutoksista huomaamattomasti ja siten, ettei henkilön työnteko häiriinny mittausten aikana. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin 20 menetelmä, jonka avulla staattisista lihasjännityksistä voidaan varoittaa.

« I I

I I I I

Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

25 I « !./ Keksinnön mukaista menetelmää käytettäessä poistetaan mit tauksessa aktiivisesta lihaksen käytöstä tuleva EMG-signaa- • · i *·* * li, tarkkaillaan lihaksen staattisesta jännityksestä aiheu tuvaa signaalitason nousua ja signaalitasori noustessa määri- • · : *· 30 teltyyn arvoon ilmoitetaan siitä varoitussignaalilla. Kek- I I · V * sinnön mukaisessa menetelmässä mitataan niska-hartiaseudun * ;·. lihasten kuten esim. trapezius-lihaksen yläosan tai ylempien

I M

niskalihaksien sähköistä aktiivisuutta (EMG) sinänsä tunne- « · tuilla antureilla. Seuraavassa vaiheessa EMG-signaali lähe-35 tetään käsittelylaitteistoon halutulla tavalla kuten edulli- « ”“·* sesti langattomasti. Myös kaapelia tai vastaavaa voidaan käyttää jossakin tapauksessa.

3 106292 EMG-signaalia käsitellään käsittely-laitteistossa niin, että erotellaan staattiset ja dynaamiset vaiheet EMG-signaalista. Staattisten ja dynaamisten vaiheiden erottelu EMG-signaalista luo edellytykset erotella lihaskuormituksen staattiset ja 5 dynaamiset vaiheet toisistaan. Näin voidaan parantaa EMG-signaalin hyödyntämistä erilaisissa ergonomisissa mittauksissa. Tulokseksi saadaan staattisen lihaskuormituksen perustaso, mikä korreloi lihaksen kesto jännitykseen eikä ota huomioon lihaksen aktiiviselle toiminnalle ominaista dyna-10 miikkaa. Tätä lihaksen staattista jännitystasoa tarkkaillaan, ja havainnoidaan jännitystason nousua. Laitteella määritetään lihasjännitystaso, kynnysrajat, joiden ylityksestä ilmoitetaan varoitussignaalilla, tarvittavat säädöt jne. Menetelmää käytettäessä määritetään kunkin henkilön 15 yksilöllinen perustaso ja kynnysrajat, joita voidaan seurata työskentelyn aikana ja varoittaa liian suurista lihasjännityksistä. Näin menetellen kyetään selvittämään työn staattinen lihaskuormitus ja lihasten toipumisen ja palautumisen kannalta ajateltuna liian korkeaksi nousevat tasot.

20

Menetelmää ja sitä soveltavaa laitetta käyttämällä pystytään . työtä tauottamaan todellisen tarpeen mukaisesti ja esim.

I 1 I | suorittamaan jännitystason noustessa taukoliikuntaa, rentou-tusta ja muuta virkistävää toimintaa. Lisäksi ihmisiä pysty-25 tään ohjaamaan ergonomisesti parempiin työasentoihin. Näin

I I

' toimien vältetään sairastumisia. Laite soveltuu esim. lääkä- « ·» ... reille ja työterveysasioista vastaaville sekä tietenkin I I · ’* muillekin ihmisille.

* · i *· 30 Keksinnön edullisessa sovelluksessa mitattu signaali lähete- M « V : tään telemetrisesti signaalina vastaanottavaan laitteeseen.

• :·. Tällainen signaalin lähettäminen on luotettavaa eikä häirit-

• · I

.’*··. se työntekoa.

• · • · « \i.; 35 Keksinnön lisäsovelluksessa vastaanottava laite antaa pa- lautteen liiasta lihasjännitteestä havaittavana signaalina. Signaali voi olla tarkoituksenmukaisesti ääni-, valo- tai 4 106292 muu signaali.

Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 5 kuva l esittää kaaviomaisesti kuvattuna mittalaitetta kiinnitettynä ihmisen vartaloon, kuva 2 esittää erästä sovellusta keksinnön mukaisesta signaalin käsittely- ja merkinantolaitteestä, kuva 3 esittää erästä tyypillistä EMG-signaalia, ja 10 kuva 4 esittää vastaavaa EMG-signaalia käsiteltynä.

Kuvan 1 mukaisesti on ihmiseen 2 kiinnitetty mittaus- ja lähetinlaite 1. Mittaus- ja lähetinlaite 1 on sinänsä tavanomainen mittauslaite, johon kuuluu lihaksen sähköisen 15 aktiviteetin (EMG) mittauselektrodit ja -elektroniikka. Lisäksi se sisältää radiolähettimen, joka tässä sovelluksessa on lyhyen kantaman telemetri. Mittauselektrodit on kiinnitetty haluttuun niska-hartiaseudun lihakseen, kuten esim. trapezius-lihaksen yläosaan ja ylempään niskalihakseen 20 tunnetulla tavalla.

:.i.: Kuvassa 2 on esitetty laite signaalin käsittelemiseksi ja merkin antamiseksi. Tässä sovelluksessa laite on kellon : muotoinen, mutta muissa sovelluksissa voidaan käyttää muun- 25 laisia laitteita. Kellossa on mm. seuraavat toiminnot ja niiden osoittimet; kello 3, näyttö 4, joka ilmoittaa lihas-jännitystason, nuoli 5, joka ilmoittaa hälytysrajan, häly- I » ( tyksen kohdan säätönappi 6, äänihälytyksen on/off-kytkin 7 .. ja näyttö 8 sekä asteikko 9, joka voidaan sovittaa yksilöi- * · 30 listen tarpeiden mukaan.

• · · • · «

Kun mitataan ja otetaan huomioon koko EMG-signaali saadaan i*“. esim. kuvissa 3 ja 4 esitetyt mittaustulokset. Kuva 3 esit- * « · tää tyypillistä EMG-signaalia, joka sisältää luonteeltaan • « · ’··[ 35 sekä staattisia (vaiheet A ja C) sekä dynaamisia (vaihe B) * ' vaiheita ja kuvassa 4 on EMG-signaali käsiteltynä (esim.

RMS-muunnettu), jolloin muutokset havaitaan paremmin. Staat- 5 106292 tisille vaiheille on ominaista suhteellisen pienet muutokset, mutta jännitystila kasvaa ajan kuluessa. Dynaamiselle, lihaksen aktiiviselle vaiheelle on ominaista nopeat, esim. asennon muutoksesta tai korjaamisesta syntyneet, hetkelli-5 sesti korkeat, mutta nopeasti liikkeen lakattua palautuvat lihasaktiivisuustasot.

Menetelmässä lihaksesta saatavaa EMG-signaalia käsitellään kahdella eri tavalla. Ottamalla huomioon vain staattisten 10 vaiheiden (A, C) EMG-signaali saadaan selville pitkäkestoisen rasituksen, kuten työn, aiheuttama pysyväluontoinen lihaskuormitus ja tyypillinen hidas palautuminen kohden lepotasoa. Tällöin voidaan määritellä se taso, jolla laitteisto varoittaa jännitystason noususta ja liian korkeaksi 15 nousevasta lihaskuormituksen tasosta. Kun mitataan ja otetaan huomioon koko EMG-signaali, saadaan selville myös dynaamiset lihasaktiivisuustasot (B).

Keksintöä ei rajata esitettyyn edulliseen sovellukseen, vaan 20 se voi vaihdella patenttivaatimusten muodostaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• * · : : : » • · • * • * · • · » » » » • · « • m * ? · · m • · · > : • · · • · * • »t > «

Claims (3)

6 106292

1. Menetelmä niska-hartiaseudun lihasten staattisten lihasjännitysten mittaamiseksi, jossa menetelmässä mitattavan 5 lihaksen kohdalle sijoitetaan mittaus- ja lähetinlaite (1), joka on järjestetty mittaamaan lihaksen sähköistä aktiivisuutta ja mitattu EMG-signaali lähetetään käsittelylaitteeseen, jossa EMG-signaalia käsitellään, tunnettu siitä, että käsittelylaitteistossa erotellaan EMG-signaalis-10 ta lihaksen staattiset (A, C) ja dynaamiset (B) vaiheet määrittämällä staattisen lihaskuormituksen perustaso ja poistamalla EMG-signaalista perustason yläpuolella oleva, nopeiden ja hetkellisesti korkeiden, aktiivisesta lihaksen käytöstä tulevien signaalien muodostama osuus, tarkkaillaan 15 lihaksen staattisesta jännityksestä aiheutuvan signaalitason nousua ja signaalitason noustessa määritellylle tasolle ilmoitetaan siitä signaalilla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-20 t u siitä, että mitattu signaali lähetetään telemetrisesti signaalina vastaanottavaan laitteeseen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vastaanottava laite antaa palautteen liias- ::\· 25 ta lihas jännitteestä havaittavana signaalina. • ♦ · · m 9 m • « · • · • · • · · ·· ♦ • » · • · • · • • 1 • Il III • · · • I I • · • · · III • · IM • « · • · · I · • I · • I · • • · * • ♦ · • » · 106292 7