JPH04507207A - 筋電検査法における方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 筋電検査法における方法及び装置 本発明は独立請求項の前文に従って筋電信号（ＥＭＧ信号）の収集、分析及び提 示のための方法及び装置に関する。

多くの情況において、安静時の筋肉の状態及び作業中の筋肉の状態の両方を意味 する筋肉状態を証明することに付いて明らかに興味が持たれている。作業中の筋 肉状態の変化を追跡できること、その場合、好ましくは筋肉状態を次のフォロー アツプのために登録する可能性を伴って状態に関する連続的及び／又は即時の情 報を得ることができることに特に興味が持たれている。

勿論この様な筋肉状態の証明は純粋に科学的な関係及び病気の場合にも興味深い が、また多くの実際的な適用、例えば工業的な組み立て作業やある種のオフィス ワーク（例えばコンピュータの端末作業）に携わっている人々に適用することに 非常に価値がある。筋肉状態を証明することにより、例えば作業場や作業位置の 設計やレイアウトが各々筋肉負担に与える影響を研究し、長時間の単調な筋肉負 担の結果を分析する可能性が生まれる。この後者の作業情況は組み立て工業にも オフィスワークにも発生する。

長期の負担における筋肉状態の正確な証明は慢性筋肉不調の危険を完全に防ぐこ とを可能にするであろうし、特定の個人に、例えば慢性の痛みを起こさせるよう な労働ステージを確認するのに使用できよう。この情報はそのような問題や障害 が起こるのを防ぐために工具のデザインや作業場を改変するのを可能にするであ ろうし、特に筋肉の疲労状態を実時間で知ることが筋肉に係わる仕事の影響を評 価するのに肝要であろう。

この技術分野において、筋肉状態の連続登録技術に対する要求もあることは明白 である。したがって、このような技術で筋肉疲労が作業シフト又は一連の作業シ フトの間にどのように変化するかを証明することが可能であろうし、同時にその ような登録で例えば長期の作業において筋肉疲労の程度やその進展に影響する副 次的補助器具や工具のデザインなど作業場の設計において筋肉疲労がいかに変化 するかを客観的に分析し且つ確認することが出来よう。長時間連続する低筋肉負 担では個人が自分自身では筋肉が疲労してきているのが分からないということが 見られよう。そうした情況が存在する場合、慢性の筋肉障害の危険があると想定 する確実な根拠がある。

作業が進行中、障害を起こす恐れのある筋肉負担やストレスを警告する可能性を 得るためにその時の筋肉状態に関する情報を個人に直接フィードバックすること ができる技術が欲しいという声もある。

本発明は上記の要求や希望を満たすものであり、これは独立請求項の特徴項目に 記載の方法及び装置により達成される。

本発明によれば、筋肉疲労が増大すると、ＥＭＧ信号の周波数スペクトルが偏位 し、高周波数の振幅は減少し、低周波数の振幅は増加する情況が利用される。本 発明によれば、これらの情況は上記に示されたＥＧＭ信号の周波数スペクトルの 変化を反映する出力信号を発生させるのに用いられる。

本発明の性質および態様は次の添付図面についての簡単な説明及びこれらに関す る記述から当業者には容易に理解されよう。

添付図面： 図１　図１は本発明による装置のブロック図である。

図２　図２は本発明による装置の他の実施例のブロック図である。

図３　図３は該装置の信号記録セクションに含まれる第一増幅器ステージの実施 例を示す。

図４　図４は該装置の信号記録セクションに含まれる第二増幅器ステージの実施 例を示す。

図５　図５は第三増幅器ステージへと続くフィルタデバイスの一つの実施例を示 す。

図６　図６は信号変換、信号登録、信号分析及び提示用の装置のデバイスの第一 実施例を示す。

図７１７は信号変換、信号登録、信号分析及び提示用の装置のデバイスの第二実 施例を示す。

図８　電極接触の検査用デバイスの実施例を示す。

本発明による装置をこれから図１めブロック図を参照して説明する。この図は、 アナログ筋電信号（ＥＭＧ信号）を捕捉するように配置されている電極手段７が 接続されている増幅器１を示す。増幅器１には増幅器１により発信されたアナロ グ信号をデジタル（２値法表記の）信号に変換するためのアナログ／デジタルコ ンバータ２　（Ａ／Ｄコンバータ）が続いている。アナログ／デジタル変換（Ａ ／Ｄ変換）用のデバイス２に接続されている信号処理ユニット３は該デバイスか ら発信されるデジタル信号を受信する働きをする。続いて、信号処理ユニットは 、その周波数及び／又は振幅が電極手段７により捕捉されたアナログ電気信号の 所定の周波数間隔内の周波数スペクトルの偏位に関連した信号の出力又は記憶用 の出力／記憶デバイス４に接続されるか又は該デバイスを含む。記憶された信号 は後続出力又は分析用である。今後「信号手段」４という用語は出力／記憶デバ イスを表すものとして使用される。信号手段が周波数スペクトルに関する情報の 記憶用のユニットを包含する場合、該ユニットは、例えば、メモリカード、テー プメモリ、ディスケットドライブステーション等の信号の電気的又は磁気的記憶 用のデバイスから構成される。好ましい実施例では、結線６は信号処理ユニット ３により発信された信号に基づく増幅を調節するために該ユニット３と増幅器１ との間に配置されている。信号処理ユニット３には必要な制御及び伝達機能が含 まれている。

図２は分離した制御及び伝達ユニット５が＾／Ｄコンバータ２と信号手段４の間 に５備えられている装置の代りの実施例を示している。信号処理ユニット３は制 御伝達ユニット５に接続されている。図１及び２に示されている実施例において 、信号処理ユニット３及び／又は制御伝達ユニット５も、またある場合には信号 手段４を含むように配置されている。

電極手段７は３つの電極を含み、一つの好ましい実施例では筋肉状態の検査を受 ける被検者の皮膚に取り付けられるように適合されている。これらの電極は電極 が取り付けられる身体の領域の筋肉から発信される極く少量の電荷を検知する。

増幅器１は本装置の信号記録セクションを含む。図３及び４に示されている実施 例では、信号記録セクションは高域フィルタ４５（図４参照）を介して第２増幅 器ステージ４Ｇに接続されている第１増幅器ステージ３０（図３参照）を含む。

図３に示されている実施例によると、第１増幅器ステージ３０は３つの入力ＡＩ 、　Ａ２及びＡ３を備えた前置増幅器３１を含む。一つの好ましい実施例におい ては、電極手段７が前置増幅器３１の入力Ａｔ、Ａ２及びＡ３に接続されている 三つの電極Ｈ，Ｅ２及びＥ３を含む。一つの好ましい実施例においては、前置増 幅器３１は計装用増幅器から成る。示されている実施例では、電極Ｅｌ及びＥ２ により検知された２極（ｄｉｐｏｌｅ）ＥＭＧ信号が約１０倍に差分増幅される 。第３の電極Ｅ３は基準電極としての役割を果たす。前置増幅器の電圧供給は各 々符号子Ｖ及び−Ｖで示されており、一方その出力には符号Ｄ１が付けられてい る。前置増幅器３１は高入力インピーダンス及び低ノイズを有するように調整さ れている。高人力インピーダンスは電極手段７の電極により抽出される信号の極 低信号レベルの点から必要とされる。これらの信号の電位はマグニチュード１０ 　からＴｈ３ｖの大きさになっている。低ノイズ要素は増幅器内に発生するノイ ズが電極により抽出される弱信号を被覆するという複雑化を防ぐために必要であ る。適合する増幅器の一つの例としてＩｏｈｎｅ　＆　Ｒｅ１１ｈｏ！ｅ＋によ り製造されたＥＭＧＶ　１で示されるものがあげられよう。遮蔽体１Ｇは電気的 及び／又は磁気的妨害から信号を守るために備えられている。高質の信号分析の ために、このような遮蔽は、信号レベルが信号の情報内容に関するそうした妨害 の影響が概してもはや何等の重要性も持たないレベルに未だ達していない装置に おけるそれらのステージ用に少なくとも重要である。

図４は、少な（とも約Ｉ　Ｈｚ、概して少なくとも５Ｈｚ及び好ましくは少なく とも約１０Ｈ！の下限周波数を持つ受動ＲＣリンクＣ４５，Ｒ４５として設計さ れた高域フィルタ４５を示している。ＲＣリンク４５の入力Ｄ２は第１増幅器ス テージ３Ｇの出力ＤＩに接続されており、一方ＲＣリンクの出力Ｆ１は図示され ている実施例では２つのカスケード接続された増幅器４１．４２から成る第２増 幅器ステージ４ａの入力Ｆ２に接続されている。

図示されている実施例では、カスケード接続された増幅器は各増幅器の増幅が２ 値信号により設定され、カスケード接続された増幅器がこの目的のために３つの ２値人力Ｌ２．　Ｎ２、Ｎ２を有する設計のものである。一つの好ましい実施例 では、増幅はｌ、　２．４．８．１６．３２．６４及び１２８倍に可調整である 。

本発明の代りの実施例において、第２増幅器ステージが前述のものとは異なる構 成及び増幅レベルを有するということは当業者には明白であろう。各増幅器のア ナログセクションへの電圧供給は＋ｖ１及び−Ｖｔで示されている。各増幅器の デジタルセクションへの電圧供給は＋ｖ２及び−ｖ２で示されている。

一つの好ましい実施例において、カスケード接続された増幅器ステージ４０から の出力Ｇ１は理想的には能動低域フィルタ５１（図５参照）として設計された第 １低域リンク５０の入力Ｇ２に結合されている。フィルタの必要なしゅん度は能 動低域フィルタを用いることにより最も簡単に達成されよう。しかし、一つの好 ましい実施例においては、ＢａＮｅｒｖ。

ｔｊｈタイプの５位低域フィルタが使用されている。そのような場合には、ろ波 は「交換コンデンサ」フィルタ内で行われる。この結果、出力信号は残留物がフ ィルタの上限周波数の１００倍の周波数である刻時信号の残留物を含んでいよう 。従って、フィルタには刻時信号の残留物が除去される第２低域リンクが続く。

図は受動低域フィルタが抵抗器Ｒ５５及びコンデンサＣ５５により形成されてい る実施例を示している。記述されている実施例では、低域リンクは能動低域フィ ルタの限度周波数の最大で約５０倍、好ましくは最大で約２５倍の上限周波数を 持つ。

第２低域リンク５５からの出力Ｈ１は第３増幅器ステージ５２の入力Ｈ２に接続 されており、該第３増幅器ステージは、増幅が第３増幅器ステージの入力■２と 演算増幅器５３のネガティブ入力との間で接続されている抵抗器Ｒ５２及び演算 増幅器の同人力と出力に１とに接続されている第２抵抗器Ｒ５３により調整され ている演算増幅器５３を一般に含んでいる。

本発明の実施例では、能動低域フィルタとして「リニアＬＴ１０６２Ｊと称され るフィルタが使用され、演算増幅器５３としては「アナログデバイスＪ　ＡＤ５ ４ｇ又はＡＤ６４ｇと称される増幅器が使用されている。他の実施例において信 号の後続分析に影響する刻時周波数の全残留物の除去用回路を含む能動低域フィ ルタが選択されていることが当業者には明らかであろう。従って、第２低域リン ク５５は本装置から省かれ得る。本発明の好ましい実施例では、第１増幅器段階 ３゜の入力から第３増嬬器ステージ５２の出力に１への信号の全増幅は２００〜 ２５６００倍の範囲内で調節可能である。

特に図３−５を参照して記述されている増幅器１はその好ましい設計及び構成に 相当する第１増幅器ステージ３０゜高域フィルタ４５、第２増幅器ステージ４０ ．第１低域リンク５０、第２低域リンク５５及び第３増幅器ステージ５２の実施 例を含む。しかし、本発明の精神及び範囲内で増幅器を構成する分離した補助段 階が、ある実施例では逸脱した設計及び構成であり得ること、補助段階のあるも のが完全になくてもすむものであること、又は、ある補助段階がこの理由により ここに開示されている発明の基本概念から大きく逸脱することなく加えられると 言うことは当業者にとり明白であろう。同様に、ある実施例では補助段階の順序 が例えば第３増幅器ステージ５２が第１低域リンク５Ｇに先行するように改変さ れる。

図６は入力に２が第３増幅器ステージ５２の出力Ｈに接続されているＡ／Ｄコン バータを再現している。本発明の一つの好ましい実施例ではＡ／Ｄコンバータは 少なくとも８、好ましくは少なくとも１０及び一般には少なくとも１２ビツトの 解像度を有する。適合する＾／Ｄコンバータ２の−っの例は「クリスタルＣ３５ Ｇ１２’Ｊである。

Ａ／Ｉ）コンバータ２は第１信号接続６５を介して必要な計算能力を持つ信号プ ロセッサ６１又はマイクロプロセッサ６１を含む信号処理ユニット６０に接続さ れている。以下信号プロセッサという用語は制限的意味なしに使用される。メモ リ６３はアドレス接続７７及びデータ転換接続７８によりこのプロセッサに接続 されている。以下、指示制御接続が全体的にこのような接続の組み合わせに採用 され、このため先に開示されたアドレス接続７７とデータ転換接続７８の組み合 わせは以下第１制御接続６２と称される。信号処理ユニット６０と信号手段４の 間には第２制御接続７２が配置されている。信号処理ユニットは、例えば信号処 理ユニットの信号プロセッサのようなユニットが、入信信号が所定の限度値を越 える信号値、例えば周波数スペクトルに含まれる周波数の超高又は超低効果値を 表すことを確認すると、出力Ｌｌ、　Ｍｌ、　Ｎｌ上に電気信号を発生するため の論理回路を含む。信号処理ユニットの出力Ｌｌ、　Ｍｌ、　Ｍｌは増幅器デバ イス１と信号処理ユニット３の間にフィードバック結合６（図１および２参照） を形成するために第２増幅器ステージ４０の入力Ｌ２．１２．　Ｎ２に接続され ている。

図７はＡ／Ｄコンバータが、信号処理ユニット６ｏとメモリ６３に接続されてい る制御伝達ユニット５に接続されている本発明の代わりの実施例を示している。

図に示されている実施例は二重ボートメモリ６’３　ｍから成っている。信号処 理ユニット６０と二重ポートメモリの間に第３制御接続６６が配置されている。

この場合、Ａ／Ｄコンバータからの第１信号接続６５は制御ユニット６４に接続 されている。第１データバス７０と策２データバス７１とが接続され、このデー タバスにより二重ポートメモリ６’３ａと記憶ユニット７６の両方が連結されて いる。第４制御接続６９は信号処理ユニット６ｏと制御ユニット６４の間に配置 され、第５制御接続７４は制御ユニット６４と二重ボートメモリ６３！の間に配 置され、第６制御接続７５は制御ユニット６４と記憶ユニット７６の間に配置さ れている。第２信号接続又は代わりに第７制御接続７３は制御ユニット６４と信 号手段４の間に配置されている。一つの好ましい実施例では、制御伝達ユニット ５は、また、信号処理ユニット３と増幅器１の間にフィードバック接続６を形成 するために第２増幅器ステージ４０の入力Ｌ２．１２．　Ｎ２に接続されている 出力Ｌｌ、　１１．　ｌｆｌを備えている。制御ユニット６４は出力を備えてい るように示されている。ある実施例では、記憶ユニット７６は上述の信号手段４ に含まれている。

図８は電極手段７と皮膚の表面との間の電極接触の質を検査するためのユニット を含む本発明の実施例を示している。電圧源ｖ３は抵抗器Ｒ５４を介して高入力 インピーダンスを有する手段８０の一方の入力Ｂ１に接続され、該手段の他方の 入力Ｂ２はアースされている。皮膚の表面に適用されるものを含む電極手段７の 電極はユニットの二つの入力に１組毎に接続されており、電極と皮膚の間のイン ピーダンスは前記手段８０が記録する電圧により決定される。インジケータ８１ 、例えばシグナルランプは、高すぎる電圧、その結果としての高すぎるインピー ダンスが電極と皮膚の間に存在することを表示するのに使用される。この場合、 電圧源ｖ３は、図３に示されている前置増幅器３１のような増幅器の入力の一つ に対し動作可能であり且つ動作不能である抵抗器を介して配置される。増幅器の 出力電圧はここで電極間のインピーダンスを計るものとして用いられ、インジケ ータを制御する。インピーダンスの計測はインピーダンスが高すぎて計測精度が 危うくなる場合に電極−皮膚間の接触を改善するために必要な情報を使用者に提 供する。

本発明による装置が実行に移される場合、電極は状態を証明すべき筋肉に隣接し た領域の皮膚に取り付けられる。

或いは又、少なくとも一つの電極が筋肉内に挿入される。

各計測時は唯一の結果だけを生じ、支配的な特定の条件や皮膚の厚さ、行われた 皮膚−電極間の接触、組織の減衰などの要素に依存する。従って、各計測を機器 の増幅調整や検査中の特定の筋肉の周波数スペクトルの決定から始める必要があ る。この調整プロセスは機器の目盛り調べの型である。そのような場合、患者は 筋肉がある負担を受けるような位置を取り、その後増幅器１の増幅がＡ／ｌ）コ ンバータに対する信号が所定の規模の範囲内の値をとるように調整される。この 結果、増幅された信号の規模は筋肉から発する電気信号と筋肉と電極の間で起こ る減衰制動の規模に関して適合される。

抽出された信号は増幅器１で増幅器っろ渡され、Ａ／Ｄコンバータで２値信号に 転換されて信号処理ユニット６０に進む。ここで信号の周波数スペクトルが分析 され、その後、スペクトルの中央値又は平均値周波数などの構成及び／又は位置 に関する情報が信号処理ユニットのメモリ６３．６３ａに記憶される。分析の結 果は引き続き記憶され、長期的な負担においては暫く後で、「目盛り調べ」の間 に登録された値に関して低周波数方向への周波数スペクトルの偏位が登録される 。

本発明の精神及び範囲内で、信号処理ユニット３は一般に「目盛り調べ」に関し て周波数スペクトルを表し、所定の間隔内の信号レベルを持つ定常信号が信号処 理ユニットに到達することを確かめるようにプログラムされている。

目盛り調べの間、定常入信信号に関し、信号処理ユニットはフィードバック接続 ６を介して信号処理ユニットに送信される信号が所定の間隔内に保たれているよ うに増幅器の増幅を調整するようにプログラムされている。「目盛り調べ」に関 し、周波数スペクトルの構成及び位置がその後登録される。信号処理ユニットは また、信号処理ユニットへの入信信号レベルがもはや所定の間隔内にはないよう に信号レベルが変更されると、後続計測処理の間、増幅の改変作業を行う。この システムは入信周波数スペクトルの分析において、採用された増幅改変を補償す るようにプログラム化される。好ましい実施例ではこのような補償は信号処理ユ ニットによってなされる。

シフトの規模が所定のレベルを越えると信号処理ユニット３又は制御伝達ユニッ ト５などのシステムにより検知され、信号が第２制御接続７２又は７３を介して 信号手段４に向は発信される。周波数スペクトルの分析が信号の周波数スペクト ルを分析し且つ表すいずれの既知の方法を使用しても行われ得るということは当 業者にとり明白である。一般に、信号手段４は、該手段４により例えばその振幅 及び／又は周波数が周波数スペクトルへの偏位につれ増加する音響信号に翻訳さ れる２値信号をうけるように設計されている。ある実施例では、信号処理ユニッ ト３は、初期位置に関して周波数スペクトルの偏位の規模が所定の最短時間間隔 の間に所定のレベルを越えると信号手段４に向は信号を発信し、信号デバイスに 向は発信された信号は、例えば、長時間の間にＥＭＧ信号のスペクトル偏位が所 定のレベルを越えるとその強度及び／又は周波数が改変される音響信号に翻訳さ れる。ある実施例では音響信号は光信号、触覚信号、又は音響、光及び／若しく は触覚信号の組み合わせに取り替えられる。

一般に装置内の全信号処理段階には電気的及び／又は磁気的妨害を防ぐ遮蔽体Ｉ Ｏが備えられている。少なくとも信号がアナログである装置内でこれらの段階を 遮蔽することは多重妨害を防ぎ、又は最悪の場合、電気的及び／又は磁気的妨害 を全体に被覆するために重要である。このように遮蔽することは妨害の外部レベ ルが高い、例えば工業、自動車産業などの内部での特定の作業情況で任務を遂行 する人々のために筋肉状態を証明するのに必要である。

信号処理ユニット３は一般に周波数スペクトルの位置及び構成を証明するために ソフトウェアにより処理される。

該ユニットは、ＥＭＧ信号の周波数スペクトルを特徴ずける少なくとも一つの２ 値信号（パラメータ）を発生するべく、評価し且つ分類する２値信号を受信する 。各計算において前記１個又は複数のパラメータは周波数平面において少なくと もＥＭＧ信号の位置を表す値を指示される。好ましい実施例において、１個又は 複数のパラメータはＥＭＧ信号の初期位置に関してその偏位を表している。「初 期位置」という表現は検知開始時のＥＭＧスペクトルの位置を意味する。

周波数スペクトルの偏位は信号手段４により発信された信号により反射される。

ＥＭＧ信号の信号処理は一定数のサンプル及び対応処理されたサンプル周波数を 含むデータ配列で行われる。一つの好ましい実施例においてＩＬ！４Ｈｚのサン プリング周波数と２５６のデータ配列との組み合わせが用いられている。また、 この選択によりまた、実用レベル約４０ＧＩ！ｘ　（サンプリング定理は５１２ Ｈｘの理論値をあたえる）までの能動低域フィルタ５１の上限周波数が又決定さ れる。ある計測条件では限度周波数が低めに選択される必要があることは明白で ある。

一般に限度周波数を半減するのは充分過ぎる。このような場合、他の方法として サンプリング周波数を増やすことも選び得る。周波数スペクトルの位置及び構造 は当初の信号を分割して異なる周波数帯にするフーリエ演算規則により決定され る。周波数平面における解像度はサンプリング周波数とデータ配列の長さの間の 商により決定される。コンピユータ化された信号処理を使用することにより、シ ステムの妨害に対する感受性は減少し、周波数分析が容易になり、例えば後続分 析のために長時間の間の筋肉状態に関する連続的に供給される情報と筋肉状態の 登録（周波数のスペクトル）とを結合させる可能性が開かれる。

更に詳細に述べると、電極手段７の電極Ｅｌ、Ｅ２からの信号が東１増幅器ステ ージ３Ｇの前置増幅器３１の入力ＡＩ、Ａ２に送られることが図３〜５に示され るような増幅器１の設計と構成の使用に用いられる。前置増幅器の差動入力は主 周波数から引き起こされる妨害や動作人為結果（＠ｏｔｉｏｎ　！ｒｔｅｒｅｃ ｔ：ｓ）などのタイプの妨害を減少させる。増幅器段階からの出力信号はその出 力Ｄ１を介して高域フィルタ４５の入力Ｄ２に進み、そこで信号の直流電圧成分 がろ波され、存在する動作人為結果などの低周波数妨害が減衰する。こうして処 理された信号は高域フィルタの出力Ｆ１を介して第２増幅器ステージ４０の入力 Ｆ２に進行し、そこで増幅された後、その出力Ｇｌを介して、第１低域リンク５ ０の入力Ｇ２に進み、所定の上限周波数以上であり且つ第２増幅器ステージ４０ により発信された信号に含まれる実質的に全ての周波数成分がろ波される。信号 はその後第２低域リンク５５に送られ、不要な周波数成分の全ての起こり得る残 留成分が取り除かれる。例えば第１低域リンク５０で能動低域フィルタが使用さ れる場合、低域フィルタで用いられた刻時信号の痕跡は可能な限り取り除かれる 。かくて処理された信号は第２低域リンクの出力Ｈ１を介して第３増幅器ステー ジの５２の入力Ｒ２に送られる。第３増幅器ステージの出力に１から信号はその 後Ａ／１１コンバータ２の入力に２に送られる。信号はその時、関係するＥＭＧ 信号が発生する限度範囲内の周波数に限定され、Ａ／Ｄコンバータへの転送に適 当なレベルに増幅される。

図６に示された実施例によると、２値型でＡ／Ｄコンバータから発信された信号 は第１信号接続６５を介して信号処理ユニット６０にじかに転送される。そこで 上記の信号分析が行われ、その場合には信号処理ユニットが３［１制御接続６２ を介して、一方では受信信号の信号処理ユニットによる分析の間の中間記憶媒体 からなり、他方では全体として信号処理ユニットによる分析の結果を記憶するた めの一部メモリからなるメモリ６３に情報を記憶する。ある実施例においてメモ リ６３はまた、２値形で表された情報の永久記憶用記憶ユニット７６を構成する ように格上げされている。ある実施例では記憶ユニットはこの場合、信号手段４ に対応している。

一度信号処理ユニットが入信信号の分析を完了すると、そのような分析の結果は 信号接続７２を介して信号手段４及び／又は永久記憶ユニット７６に送られる。

信号処理ユニット６Ｇ又はある実施例では制御ユニット６４は第１信号接続６５ を介して上記のデータ配列のサンプリング用のＡ／Ｄコンバータを制御するデバ イスを構成する。データ配列の分析進行の間、信号プロセッサ６１は、入信信号 をＡ／Ｄコンバータからメモリ６３に送って記憶させ、またプロセッサがその時 分析にかかっているデータ配列に続くデータ配列の分析と共に信号プロセッサに 送り返すことを可能にする。出力し１、Ｍｌ、Ｎｌ上の信号は増幅調整のため第 ２増幅器ステージ４０の入力Ｌ２．１１２．　Ｎ２に送り返される。

図７に示されている実施例では、Ａ／Ｄコンバータ６１はその２値信号を第１信 号接続６５を介して制御ユニット６４に向は発信する。このような場合、制御ユ ニット６４はデータ信号のサンプリングをするためＡ／Ｄコンバータを制御する 。

信号は更に制御ユニットから第１データバス７０を介して二重ボートメモリ６３ ａに転送される。制御ユニットは同時に第５制御接続７４を介して情報記憶のア ドレス指定を制御する。制御ユニットが、完全なデータ配列がメモリ６３ａに記 憶されたということを記録すると、制御ユニットは、信号プロセッサＧ１が第３ 制御接続６６を介して周波数内容の分析のためにメモリ６３１に最近記憶された データ配列に関する情報を回収するように、第４制御接続６９を介して信号プロ セッサ６１を制御する。分析が完了すると、その結果は二重ポートメモリに転送 され、同時に第５制御接続７４を介して制御ユニット６４にも転送され、メモリ ６３！に記憶された分析結果に相当する情報が第２データバス７１を介してメモ リから回収されることを確実にする。ここで、制御ユニットは情報を記憶ユニッ ト７６か信号手段４、又は記憶ユニットと信号手段の両方に送る。

ある実施例において、信号手段４は信号処理ユニット３の一部を構成する。一般 に記憶ユニット７６は記憶ユニットの交換を容易にし、且つその後金ての分離し た記憶ユニットからの情報を回収できるように例えばコンピュータのハードウェ アなどに接続され、その後そこで処理される。このパラグラフの開示は図６によ る実施例と図７による実施例の両方に適用される。

上記の技術が非常にコンパクトな設計と構造と抽出されたＥＭＧ信号の分析結果 に関する即時の情報の可能性を提供することは明らかである。本発明のある実施 例において、機器はポータプルであるように設計され、そのため使用者に何ら目 に付くほどの支障なく作業場で日常の作業時に直接使用可能である。例えば上記 のように筋肉状態を即時表示することにより不適当に計画されたスケジュール又 は運動プログラムから起こる傷害を予防する手段を講じることができる。上記の 技術はまた予防上の又はリハビリ目的の運動に適した技術を繰り返し練習する可 能性、及び作業環境を改善するためにとるべきこれらの人間工学的手段を評価す るための可能性をも提供する。更に本発明により達成された長時間に亘る個々の 筋肉グループの筋肉状態に対する連続登録の可能性が、例えば調査目的のために 個人の筋肉状態の結果追跡の機会を切り開くことも明白である。

本発明はまた、益々固定的且つ反復的な負担時間が労働生活に含まれてきている ため最近緊張負担病が著しく増大する傾向を示しているという事実からみて価値 があるものである。

計測、分析及び治療提案に関する労働生活における研究は、日常の負担研究に対 する簡単で信頼のおける計測機器がなかったので以前は実行困難であった。しか し、本発明はこのような研究を可能にする。

このような情況において、筋肉の負担状態用の適切な機械的なモデルがないので 筋肉負担研究を実行するのが困難であるという事が認識されねばならない。本発 明は筋肉活動と関連して、皮膚の表面に取り付けた電極により、直接筋肉そのも のの内部又は筋肉表面のどちらかで筋肉により送信された信号を見本抽出して分 析することを可能にする。

本発明によると、筋肉状態は周波数スペクトルの偏位により表示される。その結 果、捕捉された筋電信号のレベルにおける変化が信号の増幅調整により補われる ので重要な利益が得られ、それはまた信号レベルが常に妨害やノイズからなんら 実質的な影響を受けることなく分析を確実にする値を持つことを意味する。周波 数スペクトルの構造（型）を調べることにより信号がノイズのみで構成されてい る場合は増幅が除かれ得る。

本発明はまた、電力周波数を取り巻く周波数を取り除くことも可能にし、これは 筋肉状態の検知が電力供給が原因となる妨害から発生する無関係な情報の影響が 全く無しに行われ得ることを意味している。

上記に詳細に述べた事は本発明の限定された数の実施例のみに関するものである が本発明が付随項の精神及び範囲から逸脱することのない多数の実施例を包含す ることは当業者には容易に認められよう。

へ −〇 Ｎ Ｙ　（ へ さど Ｏ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．アナログ筋電信号を捕捉する電極手段７と該信号用の増幅器１とを含んでお り、該電極手段７により捕捉されたアナログ信号が増幅器１内で増幅された後、 二値信号に転換され、連続計算時に２値信号のサンプルが信号処理ユニット３で 周波数分析され、そして少なくとも一つの信号が前記捕捉された信号の周波数ス ペクトルを特徴付けるために前記信号処理ユニット３により形成されている装置 により一定期間にわたって筋肉状態を実質的、連続的に検知するための方法であ って、各計算時に信号処理ユニット３が前記１個又は複数の信号に検知開始時に 決められる周波数スペクトルの初期位置について周波数平面における周波数スペ クトルの位置を表す値を割り当て、周波数スペクトルの位置を表す前期１個又は 複数の信号が記憶手段７６に転送されるか、又は受信した信号を、例えば光学、 音響又は触覚信号に変えるなど、人間に知覚され得る情報に変える信号手段４に 転送されることを特徴とする前記方法。
2. ２．信号処理ユニット３において、信号プロセッサ６１又はマイクロプロセッサ ６１、及びメモリ６３，７６が、電極手段７により捕捉された筋電信号の周波数 スペクトルに関連する２値情報をメモリに一時的又は永久に記憶させるために協 働することを特徴とする請求項１に記載の筋肉状態の検知方法。
3. ３．検知開始時の位置について周波数スペクトルの偏位が所定の値を越えると信 号が信号手段４から発信されることを特徴とする請求項１又は２に記載の筋肉状 態の検知方法。
4. ４．信号手段４からの信号が、検知開始時の位置について周波数スペクトルの偏 位の規模に関連した周波数、振幅及び／又は強度で発信されることを特徴とする 請求項３に記載の方法。
5. ５．アナログ筋電信号を捕捉する電極手段７と、前記信号用の増幅器１と、該増 幅器１により発信されたアナログ信号を受けるたあに前記増幅器１に接続されて いる、電気アナログ信号をデジタル信号に転換するデバイス２と、該デバイス２ に接続されている、該デバイス２による信号を受信するためのアナログ／デジタ ル転換用の信号処理ユニット３とを含んでおり、該ユニット３が筋電信号の周波 数スペクトルに関連した情報を含む少なくとも一つの信号を形成するように配置 されている、筋肉状態を検知する装置であって、該信号処理ユニット３が、幾つ かの連続計算時に検知開始時に決められる初期位置について周波数スペクトルの 周波数平面における偏位を計算するように配置されており、且つ該ユニット３が 各計算時に前期周波数スペクトルの偏位を表す少なくとも一つの信号を発信する 手段を伴って配置されており、該ユニット３は周波数スペクトルの偏位を表す信 号を記憶するための記憶手段７６に接続され、及び／又は該ユニット３が、前記 信号を例えば光学、音響及び／又は触覚信号に変えるなど人間に知覚し得る情報 に変える信号手段４に接続されていることを特徴とする前記装置。
6. ６．電極手段７により捕捉された信号の所定の周波数域内の周波数スペクトルの 偏位に関連した周波数及び／又は振幅で信号を発信するために信号手段４が配置 されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. ７．信号手段４が、電気信号を音響信号に変換するエレメントを含むことを特徴 とする請求項５又は６に記載の装置。
8. ８．制御伝達ユニット５が、信号処理ユニット３及び信号手段４の間で相互接続 されているか、又は制御／伝達ユニット５が信号手段４を含んでいることを特徴 とする請求項５から７のいずれか一項に記載の装置。
9. ９．電極デバイス７により捕捉された信号の周波数スペクトルが低周波数方向に 偏位されると、振幅及び／又は周波数が変化する信号を発信するように信号手段 ４が配置されていることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の装 置。
10. １０．制御伝達ユニット５がアナログ及び／又は２値信号を発信するように配置 されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
11. １１．信号処理ユニット３又は制御伝達ユニット５が、信号手段４により発信さ れた信号の周波数及び／又は振幅を調整するために制御信号を信号手段４に発信 するように配置されていることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に 記載の装置。
12. １２．信号処理ユニット３が、電極手段７により捕捉された筋電信号の周波数ス ペクトルに関連した２値信号を記憶ユニット７６内で記憶するように配置され、 且つ該記憶ユニット７６が装置から容易に分離されるように配置されていること を特徴とする請求項５から１１のいずれか一項に記載の装置。