JPS5858059A - 筋電バイオフィ−ドバック装置 - 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】 本発明は生体用の筋電バイオフィードバック装置に関す
る。

従来生体フィードバック装ｗＩ／′ｉ単一定型の訓練法
にしか用いることができず、筋の緊張訓練を行なう被訓
練者や弛緩訓練を行なう被訓練者に夫々適する訓練法を
選択しその訓練法に合わせて生体フィードバック装置の
プログラムを設定するといった対応が全くできないとい
う欠点があった。

本発明は従来の欠点を一掃し、被訓練者の訓練目的に応
じ適宜効果的な訓練のプログラムを設定しかつ訓練目的
に応じて訓練目標の設定変更ができる筋電バイオフィー
ドバック装置を提供することを目的としている。

即ち本発明は生体の筋電信号を検出する電極１と、訓電
＄ｊ１から得た筋電信号を前置増幅するプリアンプ９と
該プリアンプ翫出力信号をハムフィルタ１０・バンドパ
スフィルタ１１及びゲインコントロール回路１２を通じ
整流回路１３に接続し整流積分した後Ａ　／　Ｄ変換す
るＡ　／　Ｄコンバータ１４とにより筋電情報前処理ユ
ニット２を構成し、前記Ａ　／　Ｄコンバータ１４の出
力信号の刻々変化する筋電信号の瞬時値と単位時間の平
均値とをそれぞれＸ−ＹＭ標上にキャラクタ−２５化す
る視覚フィードバックとして表示するＣＲＴディスプレ
イ８により視覚表示機構３を構成し、前記筋電信号をそ
の大きさに相関して：ＷＩＶｋ−音程・メロディ−等の
変化する聴覚フィードバックとして表示するスピーカー
２８により聴覚表示機構４を構成し、自律訓練のセック
１ンとして訓練、休止の繰り返しの各々の時間設定、回
路設定をするマイクロフンピユータ７によりプログラム
機構５を構成し、前記マイクロコンピュータ７の前段で
け工１０ユニッんより筋電信号をコンピュータＺ用の入
力信号に変換する機能とコンピュータ７の出力信号を前
記筋電情報前処理ユニット２用と前記聴覚表示機構４用
と前記マイクロコンピュータ７の演算結果を印字するプ
リンター２０用との制御信号に変換し、前記筋電情報前
処理ユニット２を電池電源１５駆動となし、ｔＩＩ記筋
電情報前処理ユエフト２と工１０ユニット６とのデータ
及びコントロール（Ｍ号の受は渡しをフォトカプラ１９
によりなしたことを特徴とする筋電バイオフィートノく
ツク装置である。

またマイクロコンピュータ７のキーボード１８によって
緊張訓練の目標値と弛緩訓練の目標値とを変更すること
を特徴とし、前記マイクロコンヒ。

ニータフとゲインコントロール回路１２とで訓練の直前
の所定時間の平常状態の筋電信号のデータを取り入れ、
生体の筋電位のベースラインを設定するゲインコントロ
ール機能をもたしめることを特徴とし、さらに工１０ユ
ニット乙に訓練のセラシロンの終了後その訓練期間中の
１秒毎の筋電信号の値及び任意の時間当りの筋電信号の
値の平均値を数値及びグラフに印字するプリンター２０
を接続していることを特徴とする筋電バイオフィードバ
ック装置である。

次に本発明の実施例を第１，２図を用いて詳述する。

被訓練者に装着した電極１の導Ｓけ筋電信号の振巾をバ
イナリ−データに変換する筋電情報前処理ユニット２０
入力端に接続され、該筋電情報前処理ユニット２の出力
端はフォトカプラ１９に中継されて工１０ユニット６の
入力端に接続される。

前記筋電情報前処理ユニット２は電極１から導入された
筋電信号を増幅するプリアンプ９と、筋電信号に含まれ
るハム雑音を除去するハムフィルタ１０と、所定開破数
帯域内の筋電信号のみを抽出スルバンドパスフィルタ１
１と４、筋電信号を増幅制御するゲインコントロール回
路１２と、筋電信号を整流する積分器からなる整流回路
１６と、アナログ値の筋電信号をディジタル値の筋電信
号に変換するＡ／Ｄコンバータ１４とが順次接続され、
さらに前記筋電情報前処理ユニット２の駆動電源は電池
電ｄ９１５で構成されている。前記工１０ユニット６の
一出力端から前記筋電情報前処理ユニット２のハムフィ
ルタ１０どノぐントハスフィルタ１１とゲインコントロ
ール回路１２への制御信号と前記筋電情報前処理ユニッ
ト２かも前記工１０ユニット６へのデータ信号よの受は
渡しけ光学的に接続すべくフォトカプラ１９で中継され
ている。

前記工１０ユニット６は前記Ａ　／　Ｄコンバータ１４
から得るディジタル値の筋電信号即ちデータ信号ヲマイ
クロコンピュータ７への入力信号に変換する入力装置と
マイクロコンピュータ７からの出力信号を前記筋電情報
前処理ユニット２への制御信号と前記聴覚表示機構４の
動作信号と印字表示をするプリンタ２０への動作信号に
変換する出力装置からなる。

前記工１０ユニット６に接続し実時間及び統計処理の二
次的な演算処理を行なうメインボード１６と該メインボ
ード１６に自律訓練のプログラムの変更と筋電信号処理
系のパラメータの変更を命令する信号を発生するキーボ
ード１８とメインボード１６に自律訓練プログラムを命
令する信号を発生するデータカセット１７とからなるマ
イクロコンピュータ７とによってプログラム機構５Ｉ／
′！構成されている。

前記視覚表示機構６は前記マイクロコンピュータ７のメ
インボード１６からの信号を得て視覚フィードバックを
表示するＣＲＴディスプレイ８で構成されている。

前記Ｉ１０ユニット６の一出力端には学習程度・訓練効
果・付随データが印字されるプリンター２０が接続され
ている。

以上に述べた構成における作用を詳述する。

被訓練者の生体に装着した電極１によって筋電信号が導
入され筋電情報前処理ユニット２で筋電信号の雑音除去
、所定周波数の選択、増幅、整流、Ａ　／　Ｄ変換等の
信号処理が行なわれ、被訓練者が自律訓練するに適する
信号となったディジタル筋電信号は工１０ユニット６に
入力される。該ディジタル筋電信号はＩ１０ユニット６
でマイクロコンピュータ用の人力信号に変換された後マ
イクリコンピュータ７に入力され演算処理される。

該マイクロコンピュータ７の演算によって被訓練者の筋
電信号はＣＲＴディスプレイ８上のキャラクタ−２５の
移動として視覚にフィードバックすべく表示される。刻
々変化する筋電信号は１秒毎の筋電信号値に換算されＯ
ＲＴディスプレイ８上のＸ座標２２に対応し、過去の１
分間の筋電信号の平均値はＹ座標に対応してキャラクタ
−２５は表示される。又前記コンピュータ７の演算によ
って筋電信号の値はその値に相関して音階・音程・メロ
ディ−等の変化となって聴覚表示機構４により聴覚にフ
ィードバックされる。

視覚表示機構３及び聴覚表示機構４による自律訓練のセ
ラシランとして訓練、休止の繰り返し時間の設定と回数
の設定とはマイクロコンピュータ７のデータカセット１
７により為されるのである。

又被訓練者への安全対策として前記筋電情報前処理ユニ
ット２を構成するプリアンプ９とハムフィルタ１０とバ
ンドパスフィルタ１１とゲインコントロール回路１２と
整流回路１３及びＡ　／　Ｄコンバータ１４は電池電源
１５により駆動され、さらに前記筋電情報前処理ユニッ
ト２と制御信号及びデータ信号を受は渡すＩ１０ユニッ
ト６とはフォトカプラ１９にて光学的に接続されること
によって電極１を通じて被訓練者に商用電源からの漏洩
電流が流れない様な処置が施されている。

前記マイクロコンピュータ７に取付けられたキーｔ”−
）”１８の操作によりＣＲＴディスプレイ８上に表示さ
−れる筋電信号の一時値の目標値２６の位置と過去１分
間の筋電信号の平均値の目標値２７の位置社変更できる
のである。

さらにマイクロコンピュータ７とゲインコントロール回
路１２とで成るゲインコントロール機能により自律訓練
の開始直ぽＩＪの１分間平常姿勢の被Ｊ（Ｉ練者の筋電
データをもとにその被訓練者の筋電位ベースラインが感
知設定され、訓練開始時には筋電信号は常に最適に増幅
されバイオフィードバック効果が充分上る様にゲインコ
ントロールがなされる為訓練におけるシェービング手法
（少しずつ目標値をあけていく訓練手法）を自動的に行
なうことができる。

又結続訓練の資料作りとして工１０ユニフト６に接続さ
れたプリンター２０では１回の訓練終了時に訓練期間中
の１秒毎の筋電位の大きさが数値及びグラフに印字され
、また任意の時間当りの平均値も数値とグラフで印字き
れ、さらに被訓練者名、ｉｌ練日時等の付随データも同
時に印字されるのである。

以上の実元例の本発明装置での訓練法は、被訓練者の生
体に装置したｍ極１により導入した筋電信号の発生状態
の変化を被訓練者が聴覚及び視覚で感得するというバイ
オフィードバック訓練に於ＲＴディスプレイ８で構成し
該ＣＲＴディスプレイ８面上でＸ−Ｙ座標のＸ座標２２
を１秒間の筋電信号の大きさに対応させＹ座標２１を過
去１分間の筋電信号の大きさの平均値に対応させて、そ
のＸＹの値で示される点にキャラクタ−２５を表示させ
該キャラクタ−２５を目視しながら該キャラクタ−２５
の表示を設定目標値の範凹内に位置せしめる訓練をする
のである。

前記設定目標はプリセットされた瞬時値目標値２６と平
均値目標値２７とにより設定されるのである０弛緩訓練
を目的とする被訓練者は筋電信号の値をできる限り低く
保つように訓練するのであるから弛緩訓練目標値の範囲
２６内にキャラクタ−２５が留まるように訓練し、緊張
訓練を目的とする被訓練者は筋電信号の値をできる限り
高く保つように訓練するのであるから緊張訓練目標値の
範囲２４にキャラクタ−２５が留まるように訓練するの
である。弛緩訓練の目標値と緊張訓練の目標値とけマイ
クロコンビニ−タフに付されたキーボード１８により適
宜切換え変更ができるのである。

又聴覚によるフィードバック表示機構４はスピーカー２
８等により構成され音階・音程・メロディ−等の音声信
号を被訓練者は聞きながら訓練をするのである。被訓練
者の訓練に対する報奨としてのフィードバック音声信号
は視覚によるフィードバック表示機構の弛緩訓練目標値
の範囲２３内にキャラクタ−２５が入った時に音声を発
するなり緊張訓練目標値の範囲２４内にキャラクタ−２
５が入った時に音声を発するなり効果的に適宜製作され
るのである。

以上の如き構成における本発明の効果は、従来単一定形
のＩｌｌ　ＩＫ法にしか用いることができなかった筋電
バイオフィードバック装置をデータカセットに様々な訓
練手法のプログラムを記憶させておき、該データカセン
トを交挟するだけでいかなるハードウェアの変更もなし
に１台の装置で様々なフィードバック手法を実打するこ
とができることにある。また本発明の装置の使用中にお
いても、訓練者が被訓練者の状況を観察しながら状況に
応じて訓練の流れやパラメータの変更、さらには緊張訓
練、弛緩訓練の訓練方法及び目標値の変更をキーボード
操作により簡単に行なうこともできる。

即ち極めて柔軟性に富み訓練方法の選択の自由度の高い
装置を提供したことにある。

次にはＣＲＴディスプレイを用いた視覚表示機構により
側線状況か筋電信号の一時値と単位時間の平均値とでそ
れぞれＸ−Ｙ座標上に簡単な記号図形で表示されるため
、被訓練者は訓練を阻害する注意力や考察力を極力減ら
すことができるうえ、夫々の目標値がベースラインの設
定で明確化されることによって、被訓練者へのオペラン
ド条件付けがより強力になされ、訓練意欲を増し異状筋
の早期回復及び心身の異状緊張の早期除去に多大な効果
をあけるものである。

また入力データや訓練結果のデータがプリントアウト印
字されるこ−とにより、訓練者は被訓練者に最適のす１
１練方法を選択する資料を記録にとどめることが簡易に
でき、さらに訓練結果のカルテ作成、保存、評価、解析
が極めて容易になり訓練者の作業効率を大いに扁める効
果を有するものである。

更には筋電情報前処理ユニットを電池駆動とし、筋電情
報前処理ユニットと工１０ユニットとの結合を光学的に
なしたことによりデータ信号、コントロール信号の受は
渡し時に筋電情報前処理ユニットと工１０ユニットとの
電気的絶縁がなされ、被訓練者の電撃からの保護は勿論
のこと交流誘導雑音（ハム等）の微少筋電位への混入を
防止、でき、特殊なシールドルーム等での使用に限定さ
れず普通の訓練宰での使用を可能としたものである。

以上のように本発明の効果は訓練目的に応じて最適な訓
練を実施することができ、ベースライン設定によって目
標値が明確化され、訓練におけるシェービング手法が目
動的に行なわれ、設定した目標値は適宜設定、変更ｍｌ
能であり、また目標値＼の到達、達成時の報奨としての
フィードバック音声信号も適宜効果的になされるので訓
練意欲の増進を誘発し、しかも側線状況が平面上の記号
図形で表示される為に被訓練者は筋の力の入れ具合即ち
筋力の自分自身によるコントロールのしかたが明瞭とな
ったので訓練意欲を増し、異状筋の早期回復及び心身の
異状緊張の早期除去に多大な効果をあげるものである。

又訓練者は被訓練者に最適の訓練法を簡易に選択でき、
さらに訓練効果のカルテ作成、保存、評価、解析が極め
て容易になり訓練者の作業効率を大いに高める効果を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック図、第２図はＯＲＴディスプ
レイの表示図である。 １・・・電　極　２・・・筋電情報前処理ユニット６・
・・視覚表示機＄１１４・・・聴覚表示機構５・・・プ
ログラム機構　６・・・工１０ユニット７・・・マイク
ロコンピュータ ８・・・ＣＲＴディスプレイ　２０・・・プリンター特
許出願人 オｊジー技研株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）生体のＷｈ電倍信号検出する電極１を有し、該電極
   １かち得た筋１１倭信号を前置増幅するプリアンプ９と
   該プリアンプ９の出力信号をハムフィルタ１０、バンド
   パスフィルタ１１及びゲインコントロール回路１２を通
   じ整流回路１３に接続し整流和分した後Ａ　／　Ｄ変換
   するＡ　／　Ｄコンバータ１４とにより筋電情報前処理
   ユニット２を構成し、前記Ａ　／　Ｄコンバータ１４の
   出力信号の刻々変化する筋電信号の一時値と単位時間の
   平均値とをそれぞれｘ−ｙ座標上にキャラクタ−２５化
   する視覚フィードバックとして表示するＯＲＴディスプ
   レイ８により視覚表示機構６を構成し、前記筋電信号を
   その大きさに相関して量論・薔程・メロディ−等の変イ
   ヒする聴覚フィードバックとして表示するスピーカー２
   ８により聴覚表示機１１４を構成し、自律訓練のセラシ
   ランとして訓練、休止の繰り返しの各々の時間設定、回
   数設定をしさらに筋電信号のデータで統計処理の二次的
   演算をするマイクロコンピュータ７によりプログラム機
   構５を構成し、前記マイクロコンピュータ７の前段では
   工１０ユニッ）［より筋電信号をコンピュータＺ用の入
   力信号に変換する機能とコンピュータ７の出力信号を前
   記筋電情報前処理ユニット２用と前記聴覚表示機構４用
   と前記マイクロコンピュータ７の演算結果を印字するプ
   リンター２０用との制御信号に変換し、前記筋電情報前
   処理ユニット２を電池電源１５駆動となし、前記筋電情
   報前処理ユニット２と工１０ユニット６とのデータ及び
   コントロール信号の受は渡しを７オトカブラ１９により
   なしたことを特徴とする筋電バイオフィトバック装置。 ２）マイクロコンピュータ７のキーボード１８によって
   緊張訓練の目標値と弛級訓練の目標値とを変更すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の筋電バイオフ
   ィードバック装置。 ６）マイクロコンピュータ７とゲインフントａ−ル回路
   １２とで訓練の直前の所定時間の平常状態の筋電信号の
   データを取り入れ、生体の筋電位のベースラインを設定
   するゲインコントロール機能をもたしめることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の筋電バイオフィードバ
   ック装置。 ４）工１０ユニット６に接続したプリンター２０は、ｆ
   １純のセツシヨンの終了後その訓練期間中の１秒毎の筋
   電信号の値及び任意の時間当りの筋電信号の値の平均値
   を数値及びグラフに印字することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の筋電バイオフィードバック装置。