JP2004202196A

JP2004202196A - Electromyograph

Info

Publication number: JP2004202196A
Application number: JP2003142521A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Ozawa; 尚久小澤; Youichi Shinomiya; 葉一四宮
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP4186702B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromyograph which can measure a myogenic potential generated in a muscle easily and stably for a long period of time without disturbing a corporal movement of a subject and record the measured result. <P>SOLUTION: An electromyograph A integrates, in the same casing; an electrode unit 1 for detecting the potential difference between two points on the muscle of the subject to be measured; an amplifying unit 2 for amplifying the detected potential difference of the electrode unit 1; a signal processing unit 3 for processing the signal of the amplifying unit 2 in real time to estimate the muscle state of the subject; a storage unit 4 for storing data obtained by the signal processing part 3; a control unit 5 equipped with a control mode for intermittently operating the amplification part 2, the signal processing part 3 and the storage part 4; and a power source unit 6 consisting of batteries. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の筋肉に発生する電位を検出する筋電位計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯型の筋電位計測装置として、一般にホルター型筋電計が知られている。このホルター型筋電計は、筋電計本体を身体の何れかの場所に固定し、筋電計本体とリード線で接続された電極を計測対象の筋肉へ取り付け、筋肉に発生する電位を検出している。
【０００３】
また、検出した筋電位から筋肉状態を推定するものとして、検出した筋電位と予め記憶された最大筋電位とから最大筋電比を求め、筋肉の負担の程度をリアルタイムで推測するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記した従来の筋電位計測装置では、信号を伝送するためのリード線やワイヤー線などが必ず存在しており、被測定者にとって配線の取りまわしが煩雑で使いづらく、また微小な生体信号を扱うことを考えた場合、リード線やワイヤー線などの振動や変形に起因する誘導起電力がノイズの成分となり得た。
【０００５】
また、複数の筋肉を同時に計測する場合には、リード線やワイヤー線などにより被測定者の身体動作が制限されたり拘束される場合もあった。
【０００６】
上記問題点を解決するために、本発明者らは、電極部と、電極部の電位を増幅する増幅部と、増幅部の信号をリアルタイムに処理する信号処理部と、電源部とが一体化された計測演算処理ユニットと、その処理結果をワイヤレスで受信しリアルタイムに表示する表示ユニットとからなる筋電位計測装置を提案している（特願２００２−１５４２６７）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−１６８４３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの上記従来の筋電位計測装置では、リード線などにより被測定者の身体動作が制限されたり拘束されたりすることなく筋電位の計測が行えるものの、筋電位の計測を長時間行って、その結果を記録し分析しようとする場合には、計測結果をリアルタイムに表示する表示部は不向きであると共に、複数の筋肉を同時に計測するには、表示部が１つでは対応できなかったり、ワイヤレスでデータを転送する際の通信の混乱を避けるのが困難などの問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、筋肉に発生する筋電位を、被測定者の身体動作を妨げることなく簡便に長時間安定して計測でき、その計測結果を記録できる筋電位計測装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被測定者の筋肉の２点間の電位差を検出する電極部と、前記電極部の電位を増幅する増幅部と、前記増幅部の信号をリアルタイムに処理して被測定者の筋肉状態を推定する信号処理部と、前記信号処理部で得られたデータを記憶する記憶部と、前記増幅部と前記信号処理部と前記記憶部とを間欠的もしくは連続的に動作させる制御モードを備えた制御部と、前記各部に必要な電力を供給する電源部とを同一の筐体に組み込んだものとした。この発明によれば、被測定者の身体動作を妨げるリード線やワイヤー線がなく取り扱いが簡便であり、リード線やワイヤー線に起因するノイズの発生が低減され信号の安定性も向上する。また、前記制御部が間欠的に動作させる制御モードを備えたことで電力消費を低減させることができ、連続して長時間の計測ができる。さらに、記憶部を備えているので計測結果を記憶部に記録することで、事後に計測結果を参照したり、分析したりできる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御部は、前記増幅部と前記信号処理部と前記記憶部とを、全体を通して少なくとも２４時間継続して動作させるものとした。この発明によれば、人間の基本的な生活リズムの単位の１つである２４時間という期間を継続して動作させることにより、一時的な計測ではわからない筋肉活動の日内変動を捉えることができ、医学的・生理学的に従来にはない価値あるデータを提供できる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記信号処理部は、前記増幅部の信号から所定の単位時間当たりの絶対値積分値もしくは平方自乗平均値を導出し、前記記憶部は、前記所定の単位時間当たりの絶対積分値もしくは平方自乗平均値を記憶するものとした。この発明によれば、前記記憶部が所定の単位時間当たりのデータを記憶していくので、リアルタイムに全てのデータを記憶していくことに比べて、記憶するデータ量を削減でき、前記記憶部に長時間におよぶ測定結果の記憶が可能となる。また、筋肉の収縮レベルによく相関することが一般に知られている筋電位の絶対値積分値もしくは平方自乗平均値を記録していくことで、臨床的価値が高いデータを得ることができる。加えて、事後に絶対値積分値もしくは平方自乗平均値などを導出する手間が省ける。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか記載の発明において、被測定者の動きにより発電する発電部と、この発電部で生じた電力を一時的に蓄える蓄電部とを前記筐体に組み込み、前記発電部で生じた電力を直接、又は前記蓄電部を介して前記電源部へ供給するものとした。この発明によれば、被測定者の動きにより発電した電力を用いて被測定者の筋肉の状態を計測するので、効率的な電力利用が可能となり、さらに長時間の計測・記録が可能となる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか記載の発明において、前記信号処理部で得られたデータの積算を行う積算部と、この積算部で積算された値を表示する表示部とを有するものとした。この発明によれば、長時間におよぶ測定の途中にも、被測定者は積算された値を見てその時点までの筋肉の使用程度を把握でき、運動量のコントロールが可能となる。また、予め目標となる積算値が決められている場合には、その目標値に向けて運動量を増やしたり運動することを努力するようになり、健康増進の動機付けになる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか記載の発明において、前記記憶部は、前記筐体に着脱自在な記憶媒体からなるものとした。この発明によれば、前記記憶部を前記筐体から取り外して外部の処理装置と接続することで、より高度な分析を行うことができるようになる。また、長期的な計測結果を外部の処理装置で管理することも可能となる。また、複数の筋肉から得られた情報を外部の処理装置を用いて一元管理し、分析・比較することもできる。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか記載の発明において、前記筐体内に被測定者の動きを検出する動作検出部を有し、前記制御部は、前記動作検出部が所定の期間被測定者の動きを検出しなければ、前記増幅部と前記信号処理部と前記記憶部との動作を休止させるものとした。この発明によれば、睡眠中や安静座位の状態などほとんど筋肉を使わない場合に、余分な消費電力を削減でき、さらに長時間の計測が可能となる。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか記載の発明において、前記電極部は、前記筐体から着脱自在なものとした。この発明によれば、前記電極部を筐体から取り外して消毒することや交換することができ、衛生的に使用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態１から実施形態６によって説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１に、本実施形態の筋電位計測装置Ａの構成をブロック図で示す。
【００２０】
本実施形態の筋電位計測装置Ａは、被測定者の筋肉の２点間の電位差を検出する電極部１と、電極部１の検出電位差を増幅する増幅部２と、増幅部２の信号をリアルタイムに処理して被測定者の筋肉状態を推定する信号処理部３と、信号処理部３で得られたデータを記憶する記憶部４と、増幅部２と信号処理部３と記憶部４の動作を制御する制御部５と、電池からなる電源部６とから構成される。
【００２１】
増幅部２と信号処理部３と記憶部４と制御部５と電源部６とは、図２に示す筐体７に内蔵され、電極部１は筐体７の底部外面（人体との接触面）側に一体的に配設され、筐体７は、被測定者Ｍの例えば腕などに装着される。
【００２２】
電極部１は、図３（ａ）に示すように、２つの筋電位検出電極１ａと、グランド電極１ｂとからなる。筋電位検出電極１ａは、被測定者Ｍの筋肉の２点間の電位差を検出し、グランド電極１ｂは、その電位差を検出する際の基準電位を得るためのものである。筋電位検出電極１ａとグランド電極１ｂとは、図３（ｂ）に示すように筐体７から着脱自在であり、筐体７から分離させて消毒や電極の交換を行うことができる。
【００２３】
増幅部２は、まず電極部１の筋電位検出電極間で発生した電位差を高入力インピーダンスの特性を持つインピーダンス変換手段２０により筋電位として安定に取り出す。この高入力インピーダンスの特性により、人体組織を介した電極間の抵抗値が大きくてもその間の電位差を取り出すことが可能で、電解質の糊やペーストを塗布することなく計測ができる。次に、フィルタ手段２１が前記筋電位の中からノイズが含まれている周波数成分を除去する。信号が安定しノイズが除去された後に、アンプ手段２２で所要の大きさまで筋電位を増幅する。
【００２４】
信号処理部３は、マイクロコンピュータで構成されており、被測定者Ｍの様々な筋肉状態（例えば、発揮筋力や筋疲労状態など）の推定を行う。まず、内蔵のＡ／Ｄ変換機能によって増幅部２で得られた筋電位をＡ／Ｄ変換し、その後プログラムによって実現された各種演算処理機能が施される。本実施形態では演算処理機能として、周波数成分分析を行う高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴと略す）演算機能と、ＦＦＴ演算機能で得られた周波数成分のパワースペクトルのうち所要の周波数帯域だけを加算して筋電位の積分値に置き換える積分値導出機能と、予め記憶しておいた最大筋収縮時の積分値との比率から発揮筋力を推定する発揮筋力推定機能と、ＦＦＴで得られた前記周波数成分から中心周波数もしくは平均周波数の低下、もしくは高周波数成分の低下を判断して筋疲労の発生を推定する筋疲労検出機能とを有している。
【００２５】
信号処理部３で得られた演算結果は、記憶部４に記憶される。記憶部４は、筐体７内に着脱自在に接続されるメモリーカードなどの記憶媒体からなる。記憶部４は、図４に示すように、筐体７から取り外してパソコンＰＣなどの外部の処理装置と接続することができ、外部の処理装置で前記演算結果を再び読み出すことができる。
【００２６】
制御部５は、増幅部２と信号処理部３と記憶部４とを間欠的に動作させて消費電力の低減を図る制御モードを備えており、限られた電池容量の中で、筋電位計測装置Ａの長時間使用を可能とする。また、その制御モード以外にも、例えば連続的に計測を行う制御モードなど、多様な制御モードを備えている。
【００２７】
電源部６は、増幅部２と信号処理部３と記憶部４と制御部５の動作のために必要な電力を供給する。
【００２８】
かかる筋電位計測装置Ａにおいては、取り扱いが煩雑なリード線やワイヤー線がなく、筐体７の電極部１側を被測定者Ｍの測定対象の筋肉上に装着するだけで筋電位の計測およびその計測結果の記録ができるので、被測定者Ｍの身体動作を制限したり拘束したりすることなく、取り扱いが簡便である。また、リード線やワイヤー線に起因するノイズの発生が低減され信号の安定性も向上する。その際、着衣のままでの計測および記録も可能である。
【００２９】
また、同時に複数の筋肉の電位を計測し記録することも容易である。
【００３０】
また、制御部５が間欠的に動作を行う制御モードを備えたことにより、限られた電池容量の中で連続して長時間におよぶ使用が可能となり、運動トレーニング中の筋の活性度合いや日常生活時の筋の状態などの記録・分析を行うことができ、これまでに無い臨床医学データが得られ、筋電位計測装置を用いた治療の精度の向上が期待できる。
【００３１】
また、記憶部４が筐体７に着脱自在な記憶媒体であるので、計測結果（演算結果）を外部の処理装置に移して長期的にデータを管理することや、筐体７内では困難な高度な分析を行うことも可能となる。また、複数の筋肉から得られる情報を外部の処理装置に一元管理することもできる。
【００３２】
また、病院などの医療現場をはじめ、衛生面に注意を払うべきところで利用する場合に皮膚に接触する部分の消毒は欠かせないが、電極部１が筐体７から着脱自在であり電極部１を筐体７から取り外して消毒を行うことができるため、衛生的に使用することができる。電極部１を使い捨ての電極とし、使用するたびに電極部１を交換するようにしてもよい。なお、本実施形態では、電極部１は筋電位検出電極１ａとグランド電極１ｂとを独立して取り外すことができたが、図５に示すように、筋電位検出電極１ａとグランド電極１ｂとを一体化された状態で取り外すようにしてもよい。
【００３３】
（実施形態２）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３４】
則ち本実施形態の筋電位計測装置Ｂは、実施形態１に対して、制御部５が、前記増幅部と前記信号処理部と前記記憶部とを、全体を通して少なくとも２４時間継続して動作させる点に特徴がある。
【００３５】
かかる筋電位計測装置Ｂにおいては、人間の基本的な生活リズムの単位の１つである２４時間という期間を継続して動作させることにより、一時的な計測ではわからない筋肉活動の日内変動を捉えることができ、医学的・生理学的に価値のあるデータを提供できる。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態における基本構成は実施形態１又は２と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３７】
則ち本実施形態の筋電位計測装置Ｃは、実施形態１又は２に対して、図６に示すように動作検出部８を備えた点に特徴がある。
【００３８】
動作検出部８は、一般に広く認知されている加速度センサやジャイロなどを用いて、被測定者Ｍの身体の動きを検出し、被測定者Ｍの身体の動きがあるか否かを制御部５へと伝達する。
【００３９】
制御部５は、動作検出部８が所定の期間被測定者Ｍの動きを検出しなければ、増幅部２と信号処理部３と記憶部４の動作を休止させる。再び、動作検出部８が被測定者Ｍの身体の動きを検出すれば、増幅部２と信号処理部３と記憶部４の動作を再開させる。
【００４０】
かかる筋電位計測装置Ｃにおいては、睡眠中や安静座位の状態のようにほとんど筋肉が使用されない場合に、余分な消費電力を低減させることができ、限られた電池容量の中で、長時間の計測が可能となる。
【００４１】
（実施形態４）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４２】
則ち本実施形態の筋電位計測装置Ｄは、実施形態１に対して、信号処理部３の演算処理機能と、記憶部４に記憶するデータが異なる点に特徴がある。
【００４３】
本実施形態の信号処理部３は、演算処理機能として、絶対値積分値導出機能を有している。
【００４４】
絶対値積分値導出機能は、増幅部２で得られた筋電位を内臓のＡ／Ｄ変換機能によってＡ／Ｄ変換した後、図７に示すように、所定の単位時間ａ当たりの筋電位の絶対値化を行い（ステップＳ１）、絶対値化された筋電位ｂを加算して（ステップＳ２）、絶対値積分値ｃを求める。
【００４５】
絶対値積分値導出機能によって求められた絶対値積分値ｃは、記憶部４に記憶される（ステップＳ３）。
【００４６】
かかる筋電位計測装置Ｄにおいては、記憶部４が所定の単位時間ａ当たりのデータを記憶していくので、リアルタイムに全てのデータを記憶していくことに比べて、記憶するデータ量の削減ができ、限られた記憶容量の記憶部４内に長時間におよぶ測定結果の記憶が可能となる。
【００４７】
また、絶対値積分値は、筋肉の収縮レベルによく相関することが一般に知られており、絶対値積分値を記録していくことで、臨床的価値が高いデータを得ることができる。
【００４８】
尚、信号処理部３は、絶対値積分値導出機能の代わりに、平方自乗平均値（以下、ＲＭＳ（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）値と略す。）導出機能を有していてもよい。
【００４９】
ＲＭＳ値導出機能は、増幅部２で得られた筋電位を内臓のＡ／Ｄ変換機能によってＡ／Ｄ変換した後、自乗して、自乗された筋電位の自乗値を所定の単位時間内で平均して自乗平均値を求め、さらに自乗平均値を平方演算して、ＲＭＳ値を求める。
【００５０】
この場合、記憶部４は、ＲＭＳ値導出機能によって求められた所定の単位時間当たりのＲＭＳ値を記憶していく。
【００５１】
ＲＭＳ値も絶対値積分値と同様に筋肉の収縮レベルによく相関することが一般に知られており、ＲＭＳ値を記録していくことで、臨床的価値が高いデータを得ることができる。
【００５２】
（実施形態５）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００５３】
則ち、本実施形態の筋電位計測装置Ｅは、図１に示した筋電位計測装置の構成に加えて、図８に示すように、発電部９と、発電部９で生じた電力を一時的に蓄える蓄電部１０とを備え、図２に示した筐体７に夫々内蔵した点に特徴がある。
【００５４】
発電部９は、被測定者Ｍの動き（身体動作）により発電を行う。具体的には、腕時計の自動発電機能で利用されているように、体の振動を磁石の回転運動に変換し、これとコイルを用いて電磁誘導作用により電流を発生させる。
【００５５】
発電部９で生じた電力は、直接又は蓄電部１０を介して電源部６へ供給される。則ち、被測定者Ｍが、発電部９が発電するのに十分な大きさの動作を行った場合、発電部９で生じた電力は、直接電源部６へ供給され、電源部６から筋電位計測装置Ｄの各部へ供給される。また、余剰電力がある場合は、蓄電部１０へ蓄電される。逆に、被測定者Ｍの動作が小さい、或いは動作がない場合には、蓄電部１０に蓄電されていた電力が電源部６へ供給される。
【００５６】
そもそも、筋電位計測装置は、被測定者Ｍが何らかの動作を行った際の筋肉の状態を計測するものであり、その動作で発電を行えば、効率的に電力を利用することができる。かかる筋電位計測装置Ｅにおいては、効率的に電力を利用することで、さらに長時間の計測・記録が可能となる。
【００５７】
尚、発電部９と蓄電部１０とは、電源部６に含まれた構成でもよい。
【００５８】
（実施形態６）
本実施形態における基本構成は実施形態１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００５９】
則ち、本実施形態の筋電位計測装置Ｆは、図９に示すように、信号処理部３で得られたデータの積算を行う積算部（図示せず）を筐体７内に有し、この積算部で積算された値を表示する表示部１１を筐体７の上面に配置した点に特徴がある。
【００６０】
例えば積算部が、信号処理部３で得られたデータとして筋電位の絶対値積分値を測定開始から積算していくとすると、積算された絶対値積分値は、表示部１１の、例えば左横に設置された表示ボタン１２を押すことで、表示部１１にデジタル数字で表示される。表示したい時だけ表示ボタン１２を押して表示部１１に表示させることで、余分な消費電力を低減している。
【００６１】
また、積算部で積算された値は、表示部１１の、例えば右横に設置されたクリアボタン１３を押すことで、自由にゼロリセットできる。
【００６２】
かかる筋電位計測装置Ｆにおいては、被測定者Ｍは、長時間におよぶ測定の途中にも、その時点までにどの程度自身の筋肉を使ったかが把握でき、万歩計（Ｒ）のように１日の運動量のコントロールが可能となる。また、予め目標となる積算値が決められている場合では、その目標値に向けて運動量を増やしたり運動することを努力するようになり、健康増進の動機付けにもなる。
【００６３】
尚、積算部は、信号処理部３の一機能であっても良い。
【００６４】
また、本実施形態では、積算部が筋電位の絶対値積分値の積算を行う例をあげたが、絶対値積分値の積算に限定されるものではなく、例えば、筋電位のＲＭＳ値の積算を行うものでもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、筋肉に発生する筋電位を、被測定者の身体動作を妨げることなく簡便に長時間安定して計測でき、その計測結果を記録できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の筋電位計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上の筐体を被測定者の腕に装着した状態を示す図である。
【図３】（ａ）同上の筐体の外観を示す図である。
（ｂ）同上の筐体から電極部を取り外した図である。
【図４】同上の記憶部を筐体から取り外して外部の処理装置に接続する状態を説明する図である。
【図５】同上の電極部の別の取り外し方を説明する図である。
【図６】実施形態３の筋電位計測装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態４の筋電位計測装置の信号処理部の処理の流れを説明する図である。
【図８】実施形態５の筋電位計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態６の筋電位計測装置を被測定者の太股に装着した状態を示す図である。
【符号の説明】
１電極部
２増幅部
３信号処理部
４記憶部
５制御部
６電源部
７筐体
８動作検出部
９発電部
１０蓄電部
１１表示部
Ａ〜Ｆ筋電位計測装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a myoelectric potential measurement device that detects an electric potential generated in a muscle of a living body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a Holter-type electromyograph is generally known as a portable electromyogram. This holter-type electromyograph fixes the electromyograph main body to any part of the body, attaches the electrode connected to the electromyograph main body to the measurement target muscle, and detects the potential generated in the muscle. are doing.
[0003]
Further, as a method for estimating a muscle state from a detected myoelectric potential, there is a method for obtaining a maximum myoelectric ratio from a detected myoelectric potential and a previously stored maximum myoelectric potential, and estimating a degree of muscle burden in real time ( For example, see Patent Document 1.)
[0004]
However, in the above-described conventional myoelectric potential measurement device, there are always a lead wire or a wire line for transmitting a signal, and the wiring of the wiring is complicated and difficult to use for a person to be measured. Considering the handling, the induced electromotive force caused by the vibration or deformation of the lead wire or the wire could be a noise component.
[0005]
In the case of simultaneously measuring a plurality of muscles, the body movement of the subject may be limited or restricted by a lead wire or a wire.
[0006]
In order to solve the above problems, the present inventors have integrated an electrode section, an amplification section for amplifying the potential of the electrode section, a signal processing section for processing a signal of the amplification section in real time, and a power supply section. There has been proposed a myoelectric potential measuring device comprising a measured arithmetic processing unit and a display unit for receiving the processing result wirelessly and displaying it in real time (Japanese Patent Application No. 2002-154267).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-60-168435
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional myoelectric potential measurement device of the present inventors, although the myoelectric potential can be measured without restricting or restricting the body movement of the subject by a lead wire or the like, measurement of the myoelectric potential is long. If you try to record and analyze the results over time, the display that displays the measurement results in real time is unsuitable, and a single display can handle multiple muscles simultaneously. However, there are problems such as difficulty in avoiding communication disruption when transferring data wirelessly.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily and stably measure a myoelectric potential generated in a muscle for a long time without disturbing a body movement of a subject. It is an object of the present invention to provide a myoelectric potential measuring device capable of recording the measurement result.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an electrode section for detecting a potential difference between two points of a muscle of a subject, an amplification section for amplifying a potential of the electrode section, and a signal of the amplification section. A signal processing unit that estimates the muscular state of the subject by processing in real time, a storage unit that stores data obtained by the signal processing unit, the amplification unit, the signal processing unit, and the storage unit. A control unit having a control mode for operating intermittently or continuously and a power supply unit for supplying necessary power to each unit are incorporated in the same housing. According to the present invention, there is no lead wire or wire wire that hinders the body movement of the person to be measured, and the handling is simple, the generation of noise due to the lead wire or the wire wire is reduced, and the stability of the signal is improved. In addition, since the control unit has a control mode in which the control unit operates intermittently, power consumption can be reduced, and continuous long-time measurement can be performed. Furthermore, since the storage unit is provided, by recording the measurement result in the storage unit, the measurement result can be referred to or analyzed after the fact.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit operates the amplifying unit, the signal processing unit, and the storage unit continuously for at least 24 hours throughout. According to the present invention, by continuously operating a period of 24 hours, which is one of the basic human rhythm units, it is possible to capture circadian fluctuations in muscle activity that cannot be determined by temporary measurement. It can provide medically and physiologically valuable data.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the signal processing unit derives an absolute value integrated value or a root mean square value per a predetermined unit time from the signal of the amplifying unit, and stores the signal. The unit stores the absolute integral value or the root mean square value per the predetermined unit time. According to the present invention, since the storage unit stores data per predetermined unit time, the amount of data to be stored can be reduced as compared with storing all data in real time. It is possible to store the measurement result for a long time. In addition, by recording the integrated value of the absolute value of the myoelectric potential or the root mean square value, which is generally known to be well correlated with the contraction level of the muscle, data having high clinical value can be obtained. In addition, it is not necessary to derive an absolute value integrated value or a root mean square value after the fact.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the power generation unit that generates power by the movement of the subject and a power storage unit that temporarily stores power generated by the power generation unit are provided in the housing. The power generated by the power generation unit is supplied to the power supply unit directly or via the power storage unit. According to the present invention, since the state of the muscle of the subject is measured using the power generated by the movement of the subject, efficient power use becomes possible, and measurement and recording for a longer time become possible. .
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, an integrating section for integrating the data obtained by the signal processing section, and a display section for displaying a value integrated by the integrating section. And According to the present invention, even during a long measurement, the subject can see the integrated value to grasp the degree of muscle use up to that point, and control the amount of exercise. In addition, when a target integrated value is determined in advance, an effort is made to increase the amount of exercise or exercise toward the target value, which motivates health promotion.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the invention, the storage section is made of a storage medium that is detachable from the housing. According to the present invention, it is possible to perform more advanced analysis by removing the storage unit from the housing and connecting the storage unit to an external processing device. In addition, long-term measurement results can be managed by an external processing device. Further, information obtained from a plurality of muscles can be centrally managed using an external processing device, and analyzed and compared.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, there is provided an operation detecting unit for detecting a movement of the person to be measured in the housing, wherein the control unit determines that the operation detecting unit If the movement of the subject is not detected during the period, the operations of the amplification unit, the signal processing unit, and the storage unit are stopped. According to the present invention, when little muscle is used, such as during sleep or in a sitting position, extra power consumption can be reduced, and measurement can be performed for a longer time.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the electrode portion is detachable from the housing. According to this invention, the electrode portion can be disinfected or replaced by removing it from the housing, and can be used in a sanitary manner.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Embodiments 1 to 6.
[0019]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a myoelectric potential measuring device A of the present embodiment.
[0020]
The myoelectric potential measuring device A of the present embodiment includes an electrode unit 1 for detecting a potential difference between two points of a muscle of a subject, an amplifying unit 2 for amplifying a detected potential difference of the electrode unit 1, and a signal from the amplifying unit 2. A signal processing unit 3 that processes in real time to estimate a muscle state of a subject, a storage unit 4 that stores data obtained by the signal processing unit 3, and an amplification unit 2, a signal processing unit 3, and a storage unit 4. It comprises a control unit 5 for controlling the operation and a power supply unit 6 composed of a battery.
[0021]
The amplifying unit 2, the signal processing unit 3, the storage unit 4, the control unit 5, and the power supply unit 6 are built in the housing 7 shown in FIG. 2, and the electrode unit 1 is provided on the bottom outer surface of the housing 7 (contact surface with the human body). ) Side, and the housing 7 is attached to, for example, an arm of the subject M.
[0022]
As shown in FIG. 3A, the electrode unit 1 includes two myoelectric potential detection electrodes 1a and a ground electrode 1b. The myoelectric potential detection electrode 1a detects a potential difference between two points of the muscle of the subject M, and the ground electrode 1b obtains a reference potential when detecting the potential difference. The myoelectric potential detection electrode 1a and the ground electrode 1b are detachable from the housing 7 as shown in FIG. 3B, and can be separated from the housing 7 for disinfection and electrode replacement.
[0023]
The amplification unit 2 first stably extracts the potential difference generated between the myoelectric potential detection electrodes of the electrode unit 1 as myoelectric potential by the impedance conversion means 20 having a high input impedance characteristic. Due to the characteristics of the high input impedance, even if the resistance value between the electrodes via the human body tissue is large, the potential difference between the electrodes can be taken out, and the measurement can be performed without applying the glue or paste of the electrolyte. Next, the filter means 21 removes a frequency component containing noise from the myoelectric potential. After the signal is stabilized and noise is removed, the amplifying unit 22 amplifies the myoelectric potential to a required magnitude.
[0024]
The signal processing unit 3 is configured by a microcomputer, and estimates various muscular states of the subject M (for example, exerted muscle strength and muscular fatigue state). First, the myoelectric potential obtained by the amplification unit 2 is A / D-converted by a built-in A / D conversion function, and thereafter, various arithmetic processing functions realized by a program are performed. In the present embodiment, as a calculation processing function, a fast Fourier transform (hereinafter abbreviated as FFT) calculation function for performing frequency component analysis and a required frequency band in a power spectrum of a frequency component obtained by the FFT calculation function are added. An integrated value deriving function for replacing the integrated value of the myoelectric potential with an integrated value, an expanded muscle strength estimating function for estimating an expanded muscle strength from a ratio of an integrated value at the time of maximum muscle contraction stored in advance, and the frequency component obtained by FFT. And a function for detecting a decrease in the center frequency or the average frequency or a decrease in the high frequency component from the information to estimate the occurrence of muscle fatigue.
[0025]
The calculation result obtained by the signal processing unit 3 is stored in the storage unit 4. The storage unit 4 includes a storage medium such as a memory card that is detachably connected to the inside of the housing 7. As shown in FIG. 4, the storage unit 4 can be detached from the housing 7 and connected to an external processing device such as a personal computer PC, and the operation result can be read out again by the external processing device.
[0026]
The control unit 5 has a control mode for intermittently operating the amplifying unit 2, the signal processing unit 3, and the storage unit 4 to reduce power consumption. The device A can be used for a long time. In addition to the control modes, various control modes such as a control mode for performing continuous measurement are provided.
[0027]
The power supply unit 6 supplies power necessary for the operations of the amplifier unit 2, the signal processing unit 3, the storage unit 4, and the control unit 5.
[0028]
In such a myoelectric potential measuring device A, there is no complicated lead wire or wire line, and the myoelectric potential can be measured and measured simply by mounting the electrode portion 1 side of the housing 7 on the muscle to be measured of the subject M. Since the measurement result can be recorded, the handling is simple without restricting or restricting the body movement of the subject M. In addition, the generation of noise due to the lead wire or the wire is reduced, and the stability of the signal is improved. At that time, measurement and recording while wearing clothes are also possible.
[0029]
It is also easy to simultaneously measure and record the potentials of a plurality of muscles.
[0030]
In addition, since the control unit 5 has a control mode in which the operation is intermittently performed, it can be used continuously for a long time in a limited battery capacity. It is possible to record and analyze the state of muscles during life, obtain unprecedented clinical medical data, and improve the accuracy of treatment using a myoelectric potential measurement device.
[0031]
Further, since the storage unit 4 is a storage medium detachable from the housing 7, it is difficult to manage the data for a long term by transferring the measurement result (computation result) to an external processing device, and it is difficult in the housing 7. Advanced analysis can also be performed. Further, information obtained from a plurality of muscles can be centrally managed in an external processing device.
[0032]
In addition, when used in places where attention must be paid to hygiene, such as in medical sites such as hospitals, it is essential to disinfect the parts that come into contact with the skin. Can be disinfected by removing it from the housing 7, so that it can be used sanitarily. The electrode unit 1 may be a disposable electrode, and the electrode unit 1 may be replaced each time it is used. In this embodiment, the electrode unit 1 can detach the myoelectric potential detection electrode 1a and the ground electrode 1b independently. However, as shown in FIG. 5, the myoelectric potential detection electrode 1a and the ground electrode 1b are connected to each other. It may be detached in an integrated state.
[0033]
(Embodiment 2)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0034]
That is, in the myoelectric potential measuring device B of the present embodiment, the control unit 5 causes the amplifying unit, the signal processing unit, and the storage unit to operate continuously for at least 24 hours as a whole as compared with the first embodiment. There is a feature in the point.
[0035]
In such a myoelectric potential measuring device B, by continuously operating for a period of 24 hours, which is one of the basic units of the human life rhythm, it is possible to capture circadian variations in muscle activity that cannot be determined by temporary measurement. And provide medically and physiologically valuable data.
[0036]
(Embodiment 3)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to the first or second embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0037]
That is, the myoelectric potential measuring device C of the present embodiment is characterized in that, compared to the first or second embodiment, an operation detecting section 8 is provided as shown in FIG.
[0038]
The motion detection unit 8 detects the movement of the body of the subject M using an acceleration sensor, a gyro, or the like that is widely recognized, and determines whether the body of the subject M is moving or not. Communicate to
[0039]
The control unit 5 suspends the operations of the amplification unit 2, the signal processing unit 3, and the storage unit 4 unless the movement detection unit 8 detects the movement of the subject M for a predetermined period. Again, when the operation detecting unit 8 detects the movement of the body of the subject M, the operations of the amplifying unit 2, the signal processing unit 3, and the storage unit 4 are restarted.
[0040]
In such a myoelectric potential measurement device C, when little muscle is used, such as during sleep or in a sitting position, extra power consumption can be reduced. Measurement becomes possible.
[0041]
(Embodiment 4)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0042]
That is, the myoelectric potential measurement device D of the present embodiment is characterized in that the arithmetic processing function of the signal processing unit 3 and the data stored in the storage unit 4 are different from those of the first embodiment.
[0043]
The signal processing unit 3 of the present embodiment has an absolute value integrated value deriving function as an arithmetic processing function.
[0044]
The absolute value integration value deriving function converts the myoelectric potential obtained by the amplifying section 2 by A / D conversion by an internal A / D converting function, and then, as shown in FIG. Absolute value conversion is performed (step S1), the absolute value of myoelectric potential b is added (step S2), and an absolute value integrated value c is obtained.
[0045]
The absolute value integrated value c obtained by the absolute value integrated value deriving function is stored in the storage unit 4 (Step S3).
[0046]
In such a myoelectric potential measuring device D, since the storage unit 4 stores data per a predetermined unit time a, the amount of data to be stored can be reduced as compared with storing all data in real time. It is possible to store the measurement results over a long time in the storage unit 4 having a limited storage capacity.
[0047]
It is generally known that the absolute value integrated value correlates well with the muscle contraction level, and by recording the absolute value integrated value, data having high clinical value can be obtained.
[0048]
The signal processing unit 3 may have a root mean square (hereinafter abbreviated as RMS (Root Mean Square) value) deriving function instead of the absolute value integrated value deriving function.
[0049]
The RMS value deriving function performs A / D conversion of the myoelectric potential obtained by the amplifying unit 2 by the internal A / D conversion function, and then squares the squared value of the squared myoelectric potential within a predetermined unit time. The mean is determined by averaging, and the mean square is further squared to determine the RMS value.
[0050]
In this case, the storage unit 4 stores the RMS value per unit time determined by the RMS value deriving function.
[0051]
It is generally known that the RMS value also correlates well with the muscle contraction level, similarly to the absolute value integration value. By recording the RMS value, data having high clinical value can be obtained.
[0052]
(Embodiment 5)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0053]
That is, in addition to the configuration of the myoelectric potential measurement device shown in FIG. 1, the myoelectric potential measurement device E according to the present embodiment temporarily outputs the power generated by the power generation unit 9 and the power generated by the power generation unit 9 as shown in FIG. The power storage unit 10 is provided with a power storage unit 10 for temporarily storing the power, and the power storage unit 10 is built in the housing 7 shown in FIG.
[0054]
The power generation unit 9 generates power by the movement (body movement) of the subject M. More specifically, as used in an automatic power generation function of a wristwatch, the body vibration is converted into a rotational motion of a magnet, and a current is generated by electromagnetic induction using this and a coil.
[0055]
The power generated by the power generation unit 9 is supplied to the power supply unit 6 directly or via the power storage unit 10. That is, when the subject M performs an operation large enough for the power generation unit 9 to generate power, the electric power generated in the power generation unit 9 is directly supplied to the power supply unit 6, and the power from the power supply unit 6 It is supplied to each part of the potential measuring device D. If there is surplus power, the power is stored in power storage unit 10. Conversely, when the movement of the subject M is small or there is no movement, the power stored in the power storage unit 10 is supplied to the power supply unit 6.
[0056]
In the first place, the myoelectric potential measuring device measures the state of the muscle when the subject M performs any operation, and if the operation generates electric power, the power can be used efficiently. In such a myoelectric potential measuring device E, by using electric power efficiently, it is possible to perform measurement and recording for a longer time.
[0057]
The power generation unit 9 and the power storage unit 10 may have a configuration included in the power supply unit 6.
[0058]
(Embodiment 6)
Since the basic configuration in the present embodiment is common to that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the common parts and the description thereof will be omitted, and only the characteristic parts of the present embodiment will be described in detail.
[0059]
That is, as shown in FIG. 9, the myoelectric potential measuring device F of the present embodiment has an integrating unit (not shown) for integrating the data obtained by the signal processing unit 3 in the housing 7, It is characterized in that the display unit 11 for displaying the value integrated by the integration unit is arranged on the upper surface of the housing 7.
[0060]
For example, assuming that the integrating section integrates the absolute value integrated value of the myoelectric potential as the data obtained by the signal processing section 3 from the start of the measurement, the integrated absolute value integrated value is displayed on the display section 11, for example, on the left side. By pressing the display button 12 provided on the display unit 11, a digital number is displayed on the display unit 11. By pressing the display button 12 only when it is desired to display the image, the display unit 11 displays the image, thereby reducing unnecessary power consumption.
[0061]
The value integrated by the integration unit can be freely reset to zero by pressing, for example, a clear button 13 provided on the right side of the display unit 11.
[0062]
In such a myoelectric potential measuring device F, the subject M can grasp how much his / her muscles have been used up to that point even during the measurement over a long period of time. It is possible to control the daily amount of exercise. In addition, when a target integrated value is determined in advance, an effort is made to increase the amount of exercise or exercise toward the target value, which also motivates health promotion.
[0063]
Note that the integrating section may be a function of the signal processing section 3.
[0064]
Further, in the present embodiment, an example in which the integrating unit performs integration of the absolute value integrated value of the myoelectric potential has been described. However, the integration is not limited to integration of the absolute value integrated value. May be performed.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the myoelectric potential generated in the muscle can be easily and stably measured without disturbing the body movement of the subject, and the measurement result can be recorded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a myoelectric potential measurement device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the above-described housing is mounted on a subject's arm.
FIG. 3 (a) is a diagram showing an appearance of a housing of the above.
(B) It is the figure which removed the electrode part from the housing same as the above.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the storage unit is removed from the housing and connected to an external processing device.
FIG. 5 is a view for explaining another method of removing the electrode part of the above.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a myoelectric potential measurement device according to a third embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a flow of processing of a signal processing unit of a myoelectric potential measurement device according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a myoelectric potential measurement device according to a fifth embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the myoelectric potential measurement device according to the sixth embodiment is worn on a thigh of a subject.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 electrode unit 2 amplification unit 3 signal processing unit 4 storage unit 5 control unit 6 power supply unit 7 housing 8 operation detection unit 9 power generation unit 10 power storage unit 11 display units A to F EMG measurement device

Claims

An electrode section for detecting a potential difference between two points of the muscle of the subject, an amplification section for amplifying the potential of the electrode section, and a signal of the amplification section being processed in real time to estimate a muscle state of the subject. A signal processing unit, a storage unit for storing data obtained by the signal processing unit, and a control unit including a control mode for operating the amplifying unit, the signal processing unit, and the storage unit intermittently or continuously. And a power supply unit for supplying necessary electric power to each of the units in a same housing.

The myoelectric potential measurement device according to claim 1, wherein the control unit operates the amplification unit, the signal processing unit, and the storage unit continuously for at least 24 hours throughout.

The signal processing unit derives an absolute value integrated value or a root mean square value per a predetermined unit time from the signal of the amplifying unit, and the storage unit stores the absolute integrated value or the root mean square value per a predetermined unit time. The myoelectric potential measuring device according to claim 1, wherein the value is stored.

A power generation unit that generates power by the movement of the subject and a power storage unit that temporarily stores the power generated by the power generation unit are incorporated in the housing, and the power generated by the power generation unit is directly or through the power storage unit. The myoelectric potential measurement device according to claim 1, wherein the myoelectric potential is supplied to the power supply unit by a power supply.

The myoelectric potential according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an integrating unit that integrates the data obtained by the signal processing unit; and a display unit that displays a value integrated by the integrating unit. Measuring device.

The myoelectric potential measurement device according to any one of claims 1 to 5, wherein the storage unit includes a storage medium that is detachably attached to the housing.

An operation detector for detecting the movement of the person to be measured is provided in the housing, and the controller controls the amplification unit and the signal processing if the operation detector does not detect the movement of the person to be measured for a predetermined period. The myoelectric potential measuring device according to claim 1, wherein the operation of the unit and the storage unit is suspended.

The myoelectric potential measurement device according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrode unit is detachable from the housing.