JP2007143710A - 筋電強度モニター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが運動中等でも、その姿勢等にかかわらず、筋電強度の変化を容易に知り得るようにすることにある。
【解決手段】粘着パッド２によって皮膚に装着されて筋電を検出する筋電電極３〜５と、前記筋電電極が検出して出力した筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換する筋電信号―低周波信号変換手段１０と、前記低周波信号を音響に変換して出力する音響出力手段１１，１２と、少なくとも前記筋電信号―低周波信号変換手段および前記音響出力手段を収容するケースと、を具えてなる、筋電強度モニター装置である。
【選択図】図２

Description

この発明は、筋肉を働かせる命令信号である筋電の強度を検出する筋電モニター装置に関し、特に、検出した筋電の強度をユーザーが容易に知り得るように、音響に変換可能な可聴周波数の低周波信号で出力する筋電モニター装置に関するものである。

従来の筋電の強度を検出する装置としては、例えば特許文献１記載の心電計が知られており、この心電計は、ケースに二つの電極を露出させ、被験者が両手でそれらの電極に触れながら前記ケースを持った状態で作動させると、両手から電極を介して検出される心電信号をアンプでそれぞれ増幅した後、差動増幅器でそれらの信号の差分を求めて出力信号とし、それを増幅した後デジタル信号に変換し、それをマイクロコンピュータで処理して心電図データとし、その心電図データを上記ケースの表面の表示器で表示する。
特開平９−１１７４２０

しかしながら、上記従来の心電計では、検出した心電強度を表示器で表示するものであるため、当該装置のユーザーが運動中等に筋電強度を知りたいと思っても、姿勢等によっては表示器が見えず、容易に知ることができないという問題があった。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の筋電強度モニター装置は、粘着パッドによって皮膚に装着されて筋電を検出する筋電電極と、前記筋電電極が検出して出力した筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換する筋電信号―低周波信号変換手段と、前記低周波信号を音響に変換して出力する音響出力手段と、少なくとも前記筋電信号―低周波信号変換手段および前記音響出力手段を収容するケースと、を具えてなるものである。

かかるこの発明の筋電強度モニター装置にあっては、当該装置のユーザーが、少なくとも前記筋電信号―低周波信号変換手段および前記音響出力手段を収容するケースを体の適当な部位に装着するとともに、筋電を検出したい筋肉付近の皮膚に粘着パッドによって筋電電極を装着し、その筋肉を働かせようとすると、その筋肉を働かせる命令信号である筋電を筋電電極が検出して筋電信号を出力し、筋電信号―低周波信号変換手段がその筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換し、音響出力手段がその低周波信号を音響に変換して出力する。

従って、この発明の筋電強度モニター装置によれば、ユーザーが運動中等でも、その姿勢等にかかわらず、筋電強度の変化を音響の変化で容易に知ることができる。

なお、この発明の筋電強度モニター装置においては、前記ケースは、そのケースの裏面に設けられて互いに離間する複数の粘着パッドによって皮膚に装着され、前記筋電電極は、前記ケースとそれら互いに離間した複数の粘着パッドとの間にそれぞれ配置されて複数設けられても良いが、前記ケースは、そのケースの裏面に設けられた一枚の粘着パッドによって皮膚に装着され、前記筋電電極は、前記ケースとその裏面に設けられた前記一枚の粘着パッドとの間に複数配置されて、その一枚の粘着パッドを介して筋電を検出するものでも良く、このようにすれば、皮膚に粘着パッドを粘着させるだけで筋電電極の装着とケースの装着を同時に行い得て、装着作業を手間のとらない簡易なものとすることができる。そして複数の筋電電極を、一枚の粘着パッドを介して筋電を検出するものとすれば、粘着パッドを一枚だけにし得て、当該装置の製造時の、ケースへの粘着パッドの装着の手間を少なくすることができる。

また、この発明の筋電強度モニター装置においては、前記筋電信号―低周波信号変換手段は、筋電信号の強度の上昇に伴って前記低周波信号の周波数を上昇させたり、前記低周波信号を断続させるとともに、筋電信号の強度の上昇に伴ってその低周波信号の断続間隔を短縮させたり、その周波数上昇と断続間隔短縮の両方を行ったりしても良く、このようにすれば、ユーザーは筋電強度の変化を筋肉への力の入れ具合と感覚的に連動させて認識することができる。

さらに、この発明の筋電強度モニター装置においては、前記筋電信号―低周波信号変換手段は、筋電信号の強度が所定値以上となったら前記低周波信号を断続信号から連続信号に変えるものでも良く、このようにすれば、ユーザーは筋電強度の変化から筋肉への力の入れ具合が所定レベルを達成したことを容易に認識することができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）および（ｂ）は、この発明の筋電強度モニター装置の一実施例としての皮膚装着型筋電強度モニター装置の外観を示す、ケースの正面側から見た斜視図およびケースの裏面側から見た斜視図、図２は、その実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置の回路構成を示すブロック線図、図３（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置を粘着パッドのみ断面で示す側面図およびその粘着パッドおよび筋電電極を拡大して示す断面図であり、図中符号１は、この実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置のケース、２は粘着パッドをそれぞれ示す。

この実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置は、図１に示すように、平面形状が略長円状をなす扁平なケース１と、そのケース１の裏面全体に張り渡されて固着された一枚の粘着パッド２とを具えており、ケース１にはその正面に後述する圧電スピーカーのための多数の小穴１ａが設けられるとともにその手前側および奥側の側面に当該装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするパワースイッチ（ＳＷ）１ｂおよびＨ，Ｍ，Ｌの三段階に感度を切り換える感度切換スイッチ（ＳＷ）１ｃがそれぞれ設けられている。

粘着パッド２は導電性ゲルにて形成され、ケース１の裏面と粘着パッド２との間には、図１（ｂ）および図３（ａ）に示すように三個の筋電電極３，４，５が配置されており、図２に示すように、両端の筋電電極３，４は筋電アンプ６の入力端子に接続され、中間の筋電電極５は不関電極とされて、その筋電強度モニター装置のグラウンド回路（Ｇ）に接続されている。

ここで、粘着パッド２の厚さは、筋電電極３，４，５の相互間の距離より充分に小さいので、図３（ｂ）に示すように、粘着パッド２を皮膚Ｓに粘着させた際の皮膚３と電極３〜５との間の粘着パッド２の抵抗値ＲＤＨは、電極３〜５相互間の粘着パッド２の抵抗値ＲＤＤより充分に小さくなる（ＲＨＤ＜＜ＲＤＤ）。従って、筋電電極３，４，５は、直接でなく粘着パッド２を介してでも充分に筋電を検出することができる。

ケース１内には、筋電電極３，４，５が検出した筋電信号を増幅する上記筋電アンプ６の他、その筋電アンプ６の出力信号を整流する整流器７と、その整流器７の出力信号から高周波のノイズ成分を除くローパスフィルター８と、そのローパスフィルター８のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーター９と、そのＡ／Ｄコンバーター９のデジタル出力信号である筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換して出力する通常の中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０と、図示しない読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）とが収容されており、このＣＰＵ１０は、そのＲＯＭにあらかじめ書き込まれているプログラムに基づき作動して、筋電信号の強度が強いほど周波数が高い可聴周波数の低周波信号に変換するとともに、その低周波信号を上記筋電信号の強度が強いほど間隔が短い断続的な信号に変換し、さらに上記筋電信号の強度が所定レベルを超えると、その低周波信号を断続的な信号から連続的な信号に切り換える。そして上記感度切換ＳＷ１ｃを操作されると、ＣＰＵ１０は、その所定レベル（感度）をＨ，Ｍ，Ｌの三段階に切り換えて、ユーザーの筋力等に応じて各々達成感が味わえるようにする。

ケース１内にはさらに、ＣＰＵ１０が出力する低周波信号を圧電素子の駆動用に増幅して出力する音響ドライバー１１と、その音響ドライバー１１が出力する可聴周波数の低周波信号を音響に変換してケース１の正面の小穴１ａから出力する上述した圧電スピーカー１２と、ボタン型の電池１３と、その電池１３の出力する電力を上記パワーＳＷ１ｂを介して供給され、その電力を電圧を制御して上記筋電アンプ６と整流器７とローパスフィルター８とＡ／Ｄコンバーター９とＣＰＵ１０と音響ドライバー１１とに適宜供給する電圧コントローラー１４とが収容されている。

かかる実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置にあっては、当該装置のユーザーが、ケース１とともに筋電電極３〜５を、筋電を検出したい筋肉付近の皮膚に粘着パッド２によって装着し、その筋肉を働かせようとすると、その筋肉を働かせる命令信号である筋電を筋電電極３〜５が検出して筋電信号を出力し、その筋電信号を筋電アンプ６が増幅し、その筋電信号を整流器７が整流し、ローパスフィルター８がその筋電信号から高周波のノイズ成分を除去し、Ａ／Ｄコンバーター９がその筋電信号をデジタル信号に変換し、そして筋電信号―低周波信号変換手段としてのＣＰＵ１０がその筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換し、音響出力手段としての音響ドライバー１１および圧電スピーカー１２がその低周波信号を音響に変換して出力する。

従って、この実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置によれば、ユーザーが運動中等でも、その姿勢等にかかわらず、筋電強度の変化を音響の変化で容易に知ることができる。

しかもこの実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置によれば、ケース１は、そのケース１の裏面に設けられた粘着パッド２によって皮膚に装着され、筋電電極３〜５は、ケース２とその裏面に設けられた粘着パッド２との間に配置されて、その粘着パッド２を介して筋電を検出するので、皮膚Ｓに粘着パッド２を粘着させるだけで筋電電極３〜５の装着とケース２の装着を同時に行い得て、装着作業を手間のとらない簡易なものとすることができる。しかも筋電電極３〜５は粘着パッド２を介して筋電を検出するので、粘着パッド２の面積をケース２の全面に亘るほど広くし得て、ケース２を皮膚Ｓに確実に装着することができる。

さらにこの実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置によれば、ＣＰＵ１０は、筋電信号の強度の上昇に伴って低周波信号の周波数を上昇させるとともに、筋電信号の強度の上昇に伴ってその低周波信号の断続間隔を短縮させるので、ユーザーは筋電強度の変化を筋肉への力の入れ具合と感覚的に連動させて認識することができる。

さらにこの実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置によれば、ＣＰＵ１０は、筋電信号の強度が所定値以上となったら低周波信号を断続信号から連続信号に変えるので、ユーザーは筋電強度の変化から筋肉への力の入れ具合が所定レベルを達成したことを容易に認識することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、筋電電極３〜５をケース１と別体にして粘着パッド２で皮膚に装着し、ケース１はベルト等で筋電電極３〜５の近くの適当な部位に装着して筋電電極３〜５と結線しても良い。また筋電電極の数も２個あるいは４個以上でも良い。

かくしてこの発明の筋電強度モニター装置によれば、ユーザーが運動中等でも、その姿勢等にかかわらず、筋電強度の変化を音響の変化で容易に知ることができる。

（ａ）および（ｂ）は、この発明の筋電強度モニター装置の一実施例としての皮膚装着型筋電強度モニター装置の外観を示す、ケースの正面側から見た斜視図およびケースの裏面側から見た斜視図である。 上記実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置の回路構成を示すブロック線図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施例の皮膚装着型筋電強度モニター装置を粘着パッドのみ断面で示す側面図およびその粘着パッドおよび筋電電極を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ ケース
１ａ 小穴
１ｂ パワースイッチ（ＳＷ）
１ｃ 感度切換スイッチ（ＳＷ）
２ 粘着パッド
３，４，５ 筋電電極
６ 筋電アンプ
７ 整流器
８ ローパスフィルター
９ Ａ／Ｄコンバーター
１０ 中央処理ユニット（ＣＰＵ）
１１ 音響ドライバー
１２ 圧電スピーカー
１３ 電池
１４ 電圧コントローラー
Ｓ 皮膚

Claims (5)

1. 粘着パッドによって皮膚に装着されて筋電を検出する筋電電極と、
   前記筋電電極が検出して出力した筋電信号の強度の変化を、可聴周波数の低周波信号の変化に変換する筋電信号―低周波信号変換手段と、
   前記低周波信号を音響に変換して出力する音響出力手段と、
   少なくとも前記筋電信号―低周波信号変換手段および前記音響出力手段を収容するケースと、
   を具えてなる、筋電強度モニター装置。
2. 前記ケースは、そのケースの裏面に設けられた一枚の粘着パッドによって皮膚に装着され、
   前記筋電電極は、前記ケースとその裏面に設けられた前記一枚の粘着パッドとの間に複数配置されて、その一枚の粘着パッドを介して筋電を検出することを特徴とする、請求項１記載の筋電強度モニター装置。
3. 前記筋電信号―低周波信号変換手段は、筋電信号の強度の上昇に伴って前記低周波信号の周波数を上昇させることを特徴とする、請求項１または２記載の筋電強度モニター装置。
4. 前記筋電信号―低周波信号変換手段は、前記低周波信号を断続させるとともに、筋電信号の強度の上昇に伴ってその低周波信号の断続間隔を短縮することを特徴とする、請求項１または２記載の筋電強度モニター装置。
5. 前記筋電信号―低周波信号変換手段は、筋電信号の強度が所定値以上となったら前記低周波信号を断続信号から連続信号に変えることを特徴とする、請求項４記載の筋電強度モニター装置。

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