JPS649857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、筋電位伝導速度を測定する装置に関
するものである。

筋肉の活動に伴つて発生する微弱な電気変化で
ある筋電位信号が筋肉内の筋繊維の走行方向に伝
導する伝導速度は、筋肉疾患の診断や筋肉疲労の
程度を判断する資料として利用されている。

上記筋電位は、皮膚に装着した電極を通して測
定できるが、このような電極では多数の独立に活
動する単位筋肉の電気変化の総和として得られる
ため、複雑な波形となる。

しかしながら、上記電極を皮膚面に貼着するに
際し、第１図に示すように、筋電位信号の開始点
である神経筋接合部から少し離れた位置の皮膚面
に、筋繊維の走行方向に対して垂直に、しかも各
電極同士を互いに平行に配置し、これらの電極間
の電位差として筋電位を２か所から計測すれば、
それによつて得られる二つの筋電位信号は、第３
図ａ，ｂに示すように波形が略等しく時間だけが
ずれた信号となる。従つて、電極間距離Ｄを上記
時間のずれで割ることにより筋電位伝導速度を求
めることができる。

而して、上記時間のずれを求めるため、従来
は、相互相関関数を計算する方法が用いられてい
るが、この相互相関関数は多くの時間を要する膨
大な演算によつて求められるため、迅速な処理を
必要とする場合には適さない。

また、上記時間のずれを求めるための他の方法
として、上記二つの筋電位信号において相互に対
応する零電位交差時刻を検出し、それらの時間差
から時間のずれを求める方法も知られている。し
かしながら、上記二つの筋電位信号が零電位を中
心とする微小な電位の変動を含んでいるため、そ
れらの筋電位信号における零電位交差時刻の対応
づけが乱れる場合があり、時間のずれを精度よく
測定することができなかつた。

本発明は、上記二つの筋電位信号における零電
位交差時刻の対応づけを乱すような部分を除去し
て、相対応する一対の零電位交差を正確に対応さ
せ、それにより両信号の時間のずれを精度良く検
出すると共に、その時間のずれに基づいて筋電位
電導速度を正確に測定できるようにした筋電位伝
導速度測定装置を提供しようとするものである。

而して、本発明の筋電位伝導速度測定装置は、
第１及び第２の筋電位を近接位置において検出す
る筋電位検出部と、それらにより検出した筋電位
信号をそれぞれ処理する第１及び第２の零電位検
出部、並びに上記両零電位検出部の出力に基づい
て筋電位伝導速度を算出する伝導速度演算部から
なる演算部とを備え、上記両零電位検出部は、第
１及び第２の筋電位信号をそれぞれ微分する微分
回路と、それらの微分信号を予め設定した閾値と
比較する比較回路と、第１及び第２の筋電位信号
における零電位交差を検出する零電位交差検出回
路と、上記比較回路と零電位交差検出回路の出力
の論理積として、閾値以上の微分値をもつた零交
差時にのみ信号を出力する論理積回路とを設ける
ことにより構成し、上記伝導速度演算器は、第１
及び第２の零電位検出部の出力信号に基づいて、
閾値以上の微分値をもつた零交差時の出力信号間
の時間差を計測すると共に、その時間差から筋電
位伝導速度を演算する回路によつて構成すること
を特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明すると、第１図は、筋電位検出部１の構成を
示し、第２図はその筋電位検出部１に接続される
演算部２を示すものである。

上記筋電位検出器１は、二つの筋電位信号を検
出するためのものであつて、人体の皮膚面の３箇
所に貼着する三つの電極３〜５を備えている。こ
れらの各電極は、例えば長さｌ＝10mm、幅ｄ＝１
mm程度に形成することができる。而して、それら
の電極は互いに隣接する二つの電極３，４、及び
４，５をそれぞれ一対とし、電極対間の電位を第
１及び第２の筋電位信号として検出すると共に、
上記２組の電極対にそれぞれ増幅器６，７を接続
して第１及び第２の筋電位信号を増幅するように
構成している。上記各電極３〜５を人体の皮膚面
に貼着する場合、その貼着位置は神経筋接合部８
から少し離れた位置とし、且つそれらを貼着する
向きを筋繊維９，９，…と直角にすると共に互い
に平行とする必要がある。各電極間の間隔Ｄは、
例えば５mm程度に設定することができる。

上記第１及び第２の筋電位信号が送られる演算
部２は、それらの信号に基づいて両信号の伝達時
間のずれを求め、筋電位伝導速度を算出するため
のもので、第１の筋電位信号における零電位交差
時点を検出する第１の零電位検出器１１と、第２
の筋電位信号における零電位交差信号を検出する
第２の零電位検出部１２と、それらの出力に基づ
いて零電位交差時点の時間的なずれを求めて筋電
位伝導速度を算出する伝導速度演算部１３とによ
つて構成されている。

上記零電位検出部１１，１２は、第１及び第２
の筋電位信号を微分する微分回路と、それらの微
分回路から出力される微分信号と予め設定した閾
値とを比較して、その微分信号における零電位交
差時の微分値が閾値より大きいときにのみ信号を
出力する比較回路を備えている。従つて、上記比
較回路の出力は、予め設定した閾値以下の微分値
をもつ零電位交差を除外し、それ以上の微分値を
もつ零電位交差のみについて得られることにな
り、即ち第１及び第２の筋電位信号における微小
な変動により両筋電位信号の零電位交差時刻の対
応づけを乱す虞れがある場合を除外し、正確に対
応づけられる零電位交差のみに対応する比較器出
力が得られることになる。

なお、上記閾値を筋電位信号の平均振幅に対し
て一定の比率を掛けた値に設定にすれば、筋肉の
収縮力によらず安定して適切な零電位交差を検出
することができる。

また、上記零電位検出部１１，１２は、第１及
び第２の筋電位信号における零電位交差を検出す
る零電位交差検出回路を備え、必要に応じてその
検出回路に接続された遅延回路を備えることがで
きる。この遅延回路は、上記微分回路として抵抗
とコンデンサからなる一次の高域通過フイルタを
用いた場合に、特性周波数においてもとの信号の
零電位交差と８分の１周期の遅れがあるため、比
較回路と零電位交差検出回路の出力を論理積回路
に入力するに際し、零電位交差検出回路の出力を
８分の１周期だけ遅らせるためのものである。

第１の零電位検出部１１において、比較回路と
遅延回路の信号に基づいて前記閾値以上の微分値
を持つた零電位交差のみについての適合信号を出
力する論理積回路、及び第２の零電位検出部にお
いて同様な零電位交差のみについての適合終了信
号を出力する論理積回路は、以下に説明する伝導
速度演算部１３に接続されるものである。

上記零電位検出部１１，１２に接続された伝導
速度演算部１３は、それらの検出部１１，１２の
出力信号に基づいて第１及び第２の筋電位信号に
おける零電位交差時刻の間の時間差を検出する計
時器を備えている。この計時器は、第１の零電位
検出器１１における零電位交差検出回路からの出
力に基づいて計時の初期化を行うと同時に計時を
開始し、第２の零電位検出部１２における零電位
交差検出回路からの出力に基づいて計時を終了す
るものである。この計時器に接続した演算回路
は、前記論理積回路からの適合信号及び適合終了
信号によつて、時間差についての計時器における
測定値の中から閾値以上の微分値をもつた零電位
交差についての測定値のみを抽出して、一定時間
内におけるそれらの測定値の平均を求めると共
に、予め与えられた電極間距離との関連において
筋電位伝導速度を算出するものであり、この演算
回路には筋電位伝導速度を記録、表示する記録表
示装置を接続している。

第３図は、上記筋電位伝導速度測定装置におい
て、筋肉に3.75Kgの負荷を与えて検出した筋電位
信号等の波形図で、ａ及びｄは第１の筋電位信号
及びその微分信号、ｂ及びb′は第２の筋電位信号
及びその微分信号を示している。ａとｂとの比較
により、第１及び第２の筋電位信号は波形が略等
しく位相だけがずれていることが明らかであり、
またａとa′あるいはｂとb′との比較により、筋電
位信号の微分で雑音としての対応困難な零電位交
差を除去できることが明らかである。また、同図
ｃはａ，a′より生成された論理積回路の出力信
号、ｄはｂ，b′より生成された出力信号を表わし
ている。筋電位の原波形ａ，ｂにおいては零交差
間の対応はとれていないが、筋電位信号の微分値
を閾値と比較して、閾値以上の微分値を持つた零
交差のみから出力信号を得ることにより、対応が
保たれた２つの信号を得ることができる。

このように本発明の筋電位伝導速度測定装置に
よれば、一対の筋電位信号中から雑音としての零
電位交差を除去して、それらの筋電位信号におけ
る正確に対応させ得る零電位交差のみに基づく時
間のずれを求めることができ、それによつて筋電
位伝導速度を精度良く求めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の筋電位検出部の構成図、第２
図は本発明における演算部の構成図、第３図は一
対の筋電位信号とそれらの微分信号及び論理積回
路の出力信号の波形図である。 １……筋電位検出部、２……演算部、１１，１
２……零電位検出部、１３……伝導速度演算部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１及び第２の筋電位を近接位置において検
   出する筋電位検出部と、 それらにより検出した筋電位信号をそれぞれ処
   理する第１及び第２の零電位検出部、並びに上記
   両零電位検出部の出力に基づいて筋電位伝導速度
   を算出する伝導速度演算部からなる演算部とを備
   え、 上記両零電位検出部は、 第１及び第２の筋電位信号をそれぞれ微分する
   微分回路と、 それらの微分信号を予め設定した閾値と比較す
   る比較回路と、 第１及び第２の筋電位信号における零電位交差
   を検出する零電位交差検出回路と、 上記比較回路と零電位交差検出回路の出力の論
   理積として、閾値以上の微分値をもつた零交差時
   にのみ信号を出力する論理積回路と、 を設けることにより構成し、 上記伝導速度演算部は、 第１及び第２の零電位検出部の出力信号に基づ
   いて、閾値以上の微分値をもつた零交差時の出力
   信号間の時間差を計測すると共に、その時間差か
   ら筋電位伝導速度を演算する回路によつて構成し
   た、 ことを特徴とする筋電位電動速度測定装置。