SE464557B - Saett och anordning vid elektromyografi - Google Patents

Description

464 557 sådan registrering också skulle göra det möjligt att objektivt analysera och identifiera hur förändringar i arbetsplatsens utform- ning, t ex utformningen av hjälpmedlen, verktygen etc påverkar graden av muskeltrötthet och dess utveckling vid långvarigt arbete. Det bör uppmärksammas att vid låg muskelbelastning som pågår under en längre tid, individen ej själv observerar att muskeln tröttas. Det finns starka skäl att anta att, när sådana situationer förekommer, risk för kroniska muskelskador föreligger.

Det finns även önskemål om en teknik som medger ett direkt åter- förande till individen av information om aktuellt muskeltillstånd för att därigenom få möjlighet att under pågående arbete varna för muskel- belastningar som riskerar medföra skador.

Föreliggande uppfinning tillgodoser ovan angivna behov och önskemål.

Detta uppnås medelst ett sätt och en anordning enligt de kännetecknan- de delarna av de oberoende kraven.

Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas det förhållandet att vid ökande muskeltrötthet förändras och/eller förskjuts EMG-signalens frekvensspektrum varvid amplituden hos de höga frekvenserna avtar och amplituden hos de låga frekvenserna ökar. Enligt uppfinningen utnytt- jas dessa förhållande för att åstadkomma en utsignal som reflekterar ovan angiven förändring av EMG-signalens frekvensspektrum.

I de beroende kraven anges ändamålsenliga utföringsformer av upp- finningen.

Uppfinningen beskrivs närmare i anslutning till ett antal figurer, vilka visar i fig 1 ett blockschema för en anordning enligt uppfinningen, fig 2 ett blockschema för en alternativ utföringsform av anord- ningen enligt uppfinningen, I, 10 15 20 25 30 464 557 3 fig 3 en utföringsform av ett första förstärkarsteg ingående i anordningens signalupptagningsdel, ' fig 4 en utföringsform av ett andra förstärkarsteg ingående i anordningens signalupptagningsdel, fig 5 en utföringsform av ett filterorgan följt av en tredje förstärkarsteg, fig 6 en första utföringsform av anordningens organ för signal- omvandling, signalreglering, signalanalys och dess presentation, fig 7 en andra utföringsform av anordningens organ för signal- omvandling, signalreglering, signalanalys och dess presentation, fig 8 en utföringsform för ett organ för kontroll av elektrod- kontakt.

En anordning enligt föreliggande uppfinning beskrivs i anslutning till blockschemat i fig 1. I detta återfinns ett förstärkningsorgan 1 till vilket är anslutet ett elektrodorgan 7 som är anpassat för att avleda analoga myoelektriska signaler (EMG-signaler). Förstärknings- organet 1 följs av en analog/digitalomvandlare (A/D-omvandlare) 2 för omvandling av från förstärkningsorganet avgivna analoga signaler till digitala (binärt representerade) sådana. Ett signalbearbetningsorgan 3 som är anslutet till organet 2 för analog/digitalomvandling (A/D-omvandling) är anordnat för mottagning av från detta avgivna digitala signaler. Signalbearbetningsorganet är i sin tur kopplat till eller innefattar ett utmatnings/lagringsorgan 4 för avgivande resp lagring för senare avgivande (hämtning) av signaler vars frek- venser och/eller amplituder är relaterade till frekvensspektrums förändring och/eller förskjutning inom ett bestämt frekvensområde för de av elektrodorganet avledda analoga elektriska signalerna. I fort- sättningen används även ordet signalorgan 4 för att beteckna 10 15 20 25 30 464 557 utmatnings/1agringsorganet. När signaïorganet innefattar en enhet för Iagring av information om frekvensspektrum utgörs enheten t ex av ett organ för eiektrisk eiier magnetisk iagring av signaier, t ex ett minneskort, ett bandminne, en diskettstation etc. I en föredragen ut- föringsform är signalbearbetningsorganet 3 återkoppiat via en förbin- deïse 6 ti11 förstärkningsorganet för instäiining av förstärkningen hos detta. Erforderiiga kontroïï- och kommunikationsfunktioner ingår i signaïbearbetningsorganet 3.

I fig 2 visas en aïternativ utföringsform av anordningen där en separat kontroli- och kommunikationsenhet 5 är inkoppiad meiian A/D-omvandiaren 2 och signaiorganet 4. Signaïbearbetningsorganet 3 är ansiutet ti11 kontro11- och kommunikationsenheten 5. I de i fig 1 och 2 visade utföringsformerna anordnas i vissa tiiïämpningar av uppfin- ningen signaibearbetningsorganet 3 och/e11er kontroii- och kommunika- tionsenheten 5 för att även innefatta signaiorganet 4.

I eïektrodorganet 7 ingår tre eiektroder viïka i en föredragen ut- föringsform är anpassade för att anbringas mot huden på den person för viiken muskeïstatus ska11 kontroiieras. Dessa eiektroder detek- terar de små mängder iaddning som avges av muskierna i det område av kroppen där eïektroderna är fästade.

Förstärkningsorganet 1 innefattar anordningens signaïupptagningsdei.

I den i fig 3 och 4 visade utföringsformen innefattar signaiupptag- ningsdeïen ett första förstärkarsteg 30 (jfr fig 3) som via ett hög- passfi1ter 45 (jfr fig 4) är ansiutet ti11 ett andra förstärkarsteg 40.

Eniigt den i fig 3 visade utföringsformen innefattar det första för- stärkarsteget 30 en förförstärkare 31 med tre ingångar A1, A2 och A3.

I elektrodorganet 7 ingår i en föredragen utföringsform tre eiektro- der El, E2 och E3 som är ansiutna ti11 förförstärkarens 31 ingångar A1, A2 och A3. Förförstärkaren 31 utgörs i en föredragen utförings- form av en instrumentförstärkare. Den via eiektroderna El och E2 bipoiärt avïedda EMG-signaïen förstärks i den visade utföringsformen differentieïit ca 10 gånger. Den tredje eiektroden E3 tjänar som referenseïektrod. Förförstärkarens spänningsmatning är markerad med 10 15 20 25 30 35 464 557 hänvisningsbeteckningarna +V resp -V medan dess utgång har hänvis- ningsbeteckning D1. Förförstärkaren 31 är så anordnad att den har en hög ingångsimpedans och lågt brus. Den höga ingångsimpedansen erford- ras med hänsyn till den extremt låga signalnivån hos de signaler som uppfångas av elektrodorganets 7 elektroder. Potentialen hos dessa sig- naler är av storleksordningen 10-7 till 10-3 V. Den låga brusfak- torn är nödvändig för att undvika att det brus som genereras inuti förstärkaren maskerar de svaga signaler som uppfångas av elektroder- na. Som exempel på en lämplig förstärkare anges en som tillverkas av Johne + Reilhofer betecknad EMGVl. En skärm 10 är anordnad för att skydda signalen från elektriska och/eller magnetiska störningar. För hög kvalitet hos analysen av signalen är sådan skärmning av betydelse åtminstone för de steg i anordningen i vilka signalnivån ännu ej höjts till en nivå vid vilken som regel störningarnas påverkan av signalens informationsinnehåll ej längre är av någon betydelse.

I fig 4 visas ett högpassfilter 45 utformat som en passiv RC-länk C45, R45 med en undre gränsfrekvens av lägst ca 5 Hz, företrädesvis av lägst ca 10 Hz. RC-länkens 45 ingång D2 är ansluten till det första förstärkarstegets 30 utgång D1 medan RC-länkens utgång Fl är ansluten till ingången F2 till det andra förstärkarsteget 40 vilket i den visade utföringsformen består av två kaskadkopplade förstärkare 41, 42. I den visade utföringsformen är de kaskadkopplade förstärkar- na av ett utförande i vilket resp förstärkares förstärkning inställs medelst binära signaler och där de kaskadkopplade förstärkarna för detta ändamål har tre binära ingångar L2, M2, N2. I en föredragen utföringsform är förstärkningen inställbar till 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 och 128 gånger. Det är för fackmannen uppenbart att det andra förstärkarsteget inom ramen för uppfinningen i andra utföringsformer har en uppbyggnad och förstärkningsnivåer som skiljer sig från vad som nyss beskrivits. Med +Vl och -V1 markeras spänningsmatningen till resp förstärkares analoga del. Spänningsmatningen till resp förstärka- res digitala del markeras med +V2 och -V2.

Utgången G1 från det kaskadkopplade förstärkarsteget 40 är i en före- dragen utföringsform kopplad till ingången G2 hos en första lågpass- länk 50, företrädesvis utformad som ett aktivt lågpassfilter 51 (jfr fig 5). Genom användningen av ett aktivt lågpassfilter uppnås enklast 10 15 20 25 30 35 464 557 erforderlig branthet hos filtret. I en fördragen utföringsform utgörs detta av ett femte ordningens lågpassfilter av Butterworth-typ. Filt- reringen sker därvid i ett "switched capacitor“-filter. Härigenom kom- mer utsignalen att innehålla rester av en klocksignal där resterna har en frekvens som är 100 gånger den övre gränsfrekvensen hos filt- ret. Filtret följs därför av en andra lågpasslänk 55 i vilken rester- na av klocksignalen avlägsnas. I figuren är denna visad som ett pas- sivt lågpassfilter bildat av en resistor R55 och en kondensator C55.

Lågpasslänken har i den beskrivna utföringsformen en övre gränsfrek- vens av högst ca 50 ggr, företrädesvis högst ca 25 ggr gränsfrekven- sen hos det aktiva lågpassfiltret.

Utgången H1 från den andra lågpasslänken 55 är ansluten till ingången H2 hos ett tredje förstärkarsteg 52 som regel innefattande en ope- rationsförstärkare 53 vars förstärkning inställs medelst en resistor R52 ansluten mellan det tredje förstärkarstegets ingång H2 och opera- tionsförstärkarens 53 minusingång och en andra resistor R53 ansluten till samma ingång hos operationsförstärkaren och till operationsför- stärkarens utgång Kl.

I en utföringsform av uppfinningen används som aktivt lågpassfilter 51 ett filter med benämningen "Linear LTC1062" och som operations- förstärkare 53 förstärkaren "Analog devices" AD548 eller AD648. Det är för fackmannen uppenbart att i andra utföringsformer väljs ett aktivt lågpassfilter i vilket ingår kretsar för avlägsnande av samt- liga de rester av klockfrekvensen, som påverkar den efterföljande analysen av signalen. Härigenom kan den andra lågpasslänken 55 utgå ur anordningen. I en föredragen utföringsform av uppfinningen är den totala förstärkningen av signalen från ingången till det första för- stärkarsteget 30 och till utgången Kl hos det tredje förstärkarsteget 52 inställbar inom området 200-25600 gånger. V Det i anslutning till fig 3-5 beskrivna förstärkningsorganet 1 inne- fattar utföringsformer av det första förstärkarsteget 30, högpassfilt- ret 45, det andra förstärkarsteget 40, den första lågpasslänken 50, den andra lågpasslänken 55 och det tredje förstärkarsteget 52 som motsvarar en föredragen uppbyggnad av förstärkningsorganet 1. Det är dock för fackmannen uppenbart att inom uppfinningstanken de separata 10 15 20 25 30 35 464 557 delsteg som bildar förstärkningsc ganet 1 i vissa utföringsformer ges en avvikande uppbyggnad, att vissa av delstegen helt utgår eller att vissa delsteg tillkommer utan att därför en avvikelse sker från grund- tanken i uppfinningens Likaså är i vissa utföringsformer ordnings- följden för delstegen ändrad, t ex så att det tredje förstärkarsteget 52 föregår den första lågpasslänken 50.

I fig 6 återfinns A/D-omvandlaren 2 vars ingång K2 är ansluten till utgången Kl hos det tredje förstärkarsteget 52. I en föredragen ut- föringsform av uppfinningen har A/D-omvandlaren minst 8, företrädes- vis minst 10 och som regel minst 12 bitars upplösning. Exempel på en lämplig A/D-omvandlare är "Crystal CS50l2". - A/D-omvandlaren 2 är via en första signalförbindelse 65 ansluten till en signalbehandlingsenhet 60 vari ingår en signalprocessor 61 eller mikroprocessor 61 med erforderlig beräkningskapacitet. I fortsätt- ningen används utan inskränkande betydelse ordet signalprocessor.

Till denna är ett minne 63 anslutet medelst en adressförbindelse 77 och en dataöverföringsförbindelse 78. I fortsättningen används som regel beteckningen kontrollförbindelse för en sådan kombination av förbindelser, varför nyss angiven kombination av adressförbindelsen 77 och dataöverföringsförbindelsen 78 i det följande som regel be- nämns första kontrollförbindelse 62. Mellan signalbehandlingsenheten 60 och signalorganet 4 är anordnat en andra kontrollförbindelse 72. I signalbehandlingsenheten ingår logikkretsar för skapande av elektris- ka signaler på utgångarna L1, M1, N1 när enheten t ex signalbehand- lingsenhetens signalprocessor identifierar att den till enheten in- kommande signalen representerar signalvärden utanför i förväg fast- ställda gränsvärden, t ex alltför höga eller låga effektivvärden för i frekvensspektrum ingående frekvenser. Signalbehandlingsenhetens utgångar L1, M1, Nl är förbundna med ingångarna L2, M2, N2 hos det andra förstärkarsteget 40 för att bilda den återkopplande förbindel- sen 6 (jfr fig 1 och 2) mellan förstärkningsorganet 1 och signalbe- arbetningsorganet 3.

I fig 7 visas en alternativ utföringsform av uppfinningen där A/D-omvandlaren 61 är ansluten till kontroll- och kommunikations- enheten 5, som i sin tur är ansluten till signalbehandlingsenheten 60 10 15 20 25 30 35 464 557 och minnet 63. Detta utgörs i den i figuren visade utföringsformen av ett dubbelportat minne 63a. Mellan signalbehandlingsenheten 60 och det dubbelportade minnet är anordnat en tredje kontrollförbindelse 66. Den första signalförbindelsen 65 från A/D-omvandlaren är därvid ansluten till en kontrollenhet 64. Till denna är anslutet en första databuss 70 och en andra databuss 71 med vilka såväl det dubbelpor- tade minnet 63a som en lagringsenhet 76 har förbindelse. En fjärde kontrollförbindelse 69 är anordnad mellan signalbehandlingsenheten 60 och kontrollenheten 64, en femte kontrollförbindelse 74 är anordnad mellan kontrollenheten 64 och det dubbelportade minnet 63a och en sjätte kontrollförbindelse 75 är anordnad mellan kontrollenheten 64 och en lagringsenhet 76. En andra signalförbindelse alternativt en sjunde kontrollförbindelse 73 är anordnad mellan kontrollenheten 64 och signalorganet 4. Kontroll- och kommunikationsenheten 5 är i en föredragen utföringsform även anordnad med utgångar Ll, M1 och Nl vilka är förbundna med ingångar L2, M2 och N2 hos det andra förstärk- ningssteget 40 för att bilda återkopplingen 6 mellan signalbehand- lingsorganet 3 och förstärkningsorganet 1. I figuren visas kontroll- enheten 64 anordnad med utgångarna. I vissa utföringsformer ingår lagringsenheten 76 i det ovan beskrivna signalorganet 4.

Fig 8 visar en utföringsform av uppfinningen i vilken ingår en enhet för kontroll av hur god elektrodkontakt som råder mellan elektrod- organet 7 och hudytan. En spänningskälla V3 är via en resistor R54 ansluten till den ena ingången Bl hos ett organ 80 med hög impedans medan organets andra ingång B2 är jordad. Elektrodorganets 7 elektro- der med dessa anbringade på hudytan inkopplas parvis till enhetens två ingångar och impedansen mellan elektroderna och huden bestäms av den spänning som nyss nämnt organ 80 registrerar. En indikator 81, t ex en signallampa används för att ange att alltför hög spänning och därmed alltför hög impedans mellan elektroder och hud föreligger. I vissa tillämpningar används förförstärkaren 31 som mätorgan 80 för bestämning av spänningen mellan elektroderna och därmed storleken på impedansen mellan elektroderna och huden. Spänningskällan V3 anordnas därvid via en resistor in och urkopplingsbar till den ena av förför- stärkarens ingångar. Spänningen på förförstärkarens utgång utnyttjas därvid som mått på impedansen mellan elektroderna och styr indika- torn. Nyss beskriven mätning av impedansen ger åt användaren erfor- 10 15 20 25 30 35 464 557 derlig information för förbättring av elektrod-hudkontakten vid de tillfällen då impedansen är så hög att mätnoggrannheten skulle ha äventyrats.

Vid användningen av anordningen enligt uppfinningen anbringas elektro- derna mot huden i ett område intill den muskel vars status skall fast- ställas. Alternativt införs åtminstone en av elektroderna i muskeln.

Varje mättillfälle är unikt och beroende av de specifika förhållanden som råder samt beroende av sådana faktorer som hudtjocklek, uppnådd hud-elektrodkontakt etc. Det är därför nödvändigt att påbörja varje mätning med en inställning av utrustningens förstärkning och bestäm- ning av aktuell muskels frekvensspektrum. Detta inställningsförlopp är en form av kalibrering av utrustningen. Individen intar därvid en position i vilken muskeln utsätts för en viss belastning, varefter förstärkningen i förstärkningsorganet 1 inställs så att signalen till A/D-omvandlaren antar ett värde inom ett förutbestämt storleksinter- vall. Härigenom anpassas storleken på de förstärkta signalerna med hänsyn till storleken på de elektriska signaler som avges från mus- keln och den dämpning som föreligger mellan muskeln och elektroderna.

De uppfångade signalerna förstärks och filtreras i förstärkningsorga- net 1, omvandlas till binära signaler i A/D-omvandlaren och passerar till signalbehandlingsenheten 62. I denna analyseras signalernas frek- vensspektrum och information om dettas form och/eller belägenhet, t ex median- eller medelvärdesfrekvens hos spektra lagras i signalbe- arbetningsorganets minne 63,63a. Resultatet av analysen lagras konti- nuerligt och vid långvarig belastning registreras efter en tid en för- skjutning av frekvensspektrum mot lägre frekvenser i förhållande till de vid “kalibreringen" registrerade värdena.

Inom uppfinningens ram låter man som regel signalbearbetningsorganet 3 vara programmerat för att vid “kalibreringen" självt fastställa att en stadig signal representerande frekvensspektrum med en signalnivå inom ett i förväg bestämt intervall inkommer till signalbearbetnings- organet. Vid en stadig inkommande signal är signalbearbetningsorganet programmerat att via återkopplingsförbindelsen 6 inställa förstärk- ningen hos förstärkningsorganet så att till signalbearbetningsorganet inkommande signaler hålls inom det förutbestämda intervallet. Vid 10 15 20 25 30 5 464 557 10 "kalibreringen" registreras därefter formen och belägenheten för frek- vensspektrum. Signalbearbetningsorganet ombesörjer även att förstärk- ningen ändras under det efterföljande mätförloppet när signalnivån ändras så att nivåerna för till signalbearbetningsorganet inkommande signaler ej längre befinner sig inom det i förväg fastställda inter- vallet. Signalbearbetningsorganet är programmerat för att i analysen av inkommande frekvensspektra kompensera för vidtagna ändringar av förstärkningen.

När storleken på förskjutningen överskrider ett i förväg bestämt vär- de, detekteras detta av signalbearbetningsorganet 3 och en signal avges via den andra kontrollförbindelsen 72 och den andra signalför- bindelsen (kontrollförbindelsen) 73 till signalorganet 4. Som regel är signalorganet 4 anordnat för att motta binära signaler vilka sig- nalorganet översätter till exempelvis akustiska signaler vars ampli- tud och/eller frekvens t ex ökar allteftersom frekvensspektrum för- skjuts. I vissa tillämpningar är signalbearbetningsorganet 3 anordnat för att avge en signal till signalorganet 4 när storleken av frekvens- spektrums förskjutning i förhållande till sitt ursprungsläge över- skrider ett förutbestämt värde under ett förutbestämt minsta tids- intervall, varvid de till signalorganet avgivna signalerna översätts exempelvis till akustiska signaler vars intensitet och/eller frekvens ändras när förskjutningen av EMG-signalens spektrum överstiger det förutbestämda värdet under en längre tid. I vissa tillämpningar an- vänds även optiska signaler varjämte användningen av taktila signaler samt kombinationer av akustiska, optiska och/eller taktila signaler förekommer.

Som regel är samtliga signalbehandlande steg i anordningen försedda med en skärm 10 som skyddar mot elektriska och/eller magnetiska stör- ningar. Åtminstone skärmning av de steg i anordningen i vilka signa- lerna är analoga är av betydelse för att skydda dessa från överlagra- de störande eller i sämsta fall helt maskerande elektriska och/eller magnetiska störningar. Sådan skärmning är nödvändig vid fastställande av muskelstatus för personer utförande arbetsuppgifter i miljöer där den yttre störningsnivån är hög, t ex vissa arbetsuppgifter inom verk- stadsindustrin, bilindustrin etc. 10 15 20 25 30 35 464 557 11 Signalbearbetningsorganet 3 är anordnat för att medelst ett data- program fastställa frekvensspektrums belägenhet och form. Signalbe- handlingen utförs på datasekvenser omfattande ett visst antal samples och en därtill anpassad samplingsfrekvens. I en föredragen utförings- form har kombinationen samplingsfrekvens 1024 Hz och datasekvenser om 256 samples använts. Detta val bestämmer också den övre gränsfrekven- sen hos det aktiva lågpassfiltret 51 till ett praktiskt värde av ca 400 Hz (samplingsteoremet ger det teoretiska värdet 512 Hz). Det är uppenbart att under vissa mätförhållanden gränsfrekvensen behöver väljas lägre. En halvering av gränsfrekvensen är som regel mer än tillräcklig. Alternativt väljs att i sådana situationer öka samplings- frekvensen. Frekvensspektrums belägenhet och form fastställs medelst en Fourieralgoritm som delar upp ursprungssignalen i olika frekvens- band. Upplösningen i frekvensplanet bestäms av kvoten mellan samp- lingsfrekvensen och datasekvenslängden. Genom användningen av datori- serad signalbehandling reduceras systemets störningskänslighet, under- lättas frekvensanalysen och möjligheterna att kombinera kontinuerligt lämnad information om muskelstatus med registrering av muskelstatus (frekvensspektrum) under en längre tid t ex för efterföljande analys.

Mer i detalj gäller vid användningen av den i fig 3-5 visade upp- byggnaden av förstärkningsorganet l att signalerna från elektroderna E1,E2 hos elektrodorganet 7 tillförs ingångarna A1,A2 hos det första förstärkarstegets 30 förförstärkare 31. Förförstärkarens differential- ingång dämpar störningar härrörande från nätfrekvensen och störningar av typ rörelseartefakter. Utsignalen från förstärkarsteget går via dess utgång Dl till ingången D2 hos högpassfiltret 45 i vilket signa- lens likspänningskomponent filtreras bort och förekommande lågfrekven- ta störningar, t ex rörelseartefakter ytterligare dämpas. Den så be- handlade signalen fortsätter via högpassfiltrets utgång Fl till det andra förstärkarstegets 40 ingång F2 och efter förstärkning i detta via dess utgång G1 till ingången G2 hos den första lågpasslänken 50 i vilken i huvudsak samtliga frekvenskomponenter över en förutbestämd övre gränsfrekvens och ingående i den av det andra förstärkarsteget 40 avgivna signalen filtreras bort. Signalen tillförs därefter den andra lågpasslänken 55 i vilken ev kvarblivande oönskade frekvens- komponenter tas bort, t ex när man använder ett aktivt lågpassfilter i den första lågpasslänken 50 tas i förekommande fall rester av en i 10 15 20 25 30 35 464 557 12 lågpassfiltret använd klocksignal bort. Via den andra lågpasslänkens utgång H1 tillförs den så behandlade signalen ingången H2 till det tredje förstärkarsteget 52. Från det tredje förstärkarstegets utgång Kl tillförs därefter signalen ingången K2 hos A/D-omvandlaren 2. Sig- nalen är nu begränsad till det frekvensområde inom vilket EMG-signa- ler förekommer och förstärkt till en nivå som gör den lämpad att till- föras A/D-omvandlaren.

Enligt den utföringsform som visas i fig 6 överförs den från A/D-om- vandlaren i binär form avgivna signalen via den första signalförbin- delsen 65 direkt till signalbehandlingsenheten 60. I denna sker ovan beskriven analys av signalen varvid signalbehandlingsenheten via den första kontrollförbindelsen 62 lagrar information i minnet 63 varvid minnet dels utgör mellanlagringsmedium under signalbehandlingsenhe- tens analys av den inkomna signalen, dels utgör ett som regel kort- tidsminne för lagring av resultatet av signalbehandlingsenhetens analys. I vissa utföringsformer är minnet 63 kompletterat för att även utgöra en lagringsenhet 76 för långtidslagring av binärt repre- senterad information. I vissa utföringsformer motsvarar därvid lag- ringsenheten signalorganet 4. Sedan signalbehandlingsenheten avslutat analysen av den inkommande signalen förs resultatet av analysen via signalförbindelsen 72 till signalorganet 4 alternativt lagringsenhe- ten 76. Signalbehandlingsenheten 60 utgör även det organ som via den första signalförbindelsen 65 styr A/D-omvandlaren för den ovan be- skrivna samplingen av datasekvenserna. Under pågående analys av en datasekvens låter signalprocessorn 61 inkommande signaler från A/D-omvandlaren passera till minnet 63 för att lagras i detta och återföras till signalprocessorn i samband med dess analys av den datasekvens som följer på den datasekvens som signalprocessorn för tillfället analyserar. Vid signaler på utgångarna L1, M1, Nl återförs dessa till ingångarna L2, M2, N2 hos det andra förstärkarsteget 40 för inställning av stegets förstärkning.

I den i fig 7 visade utföringsformen avger A/D-omvandlaren 61 sina bi- nära signaler via den första signalförbindelsen 65 till kontrollenhe- ten 64. Kontrollenheten 64 styr därvid A/D-omvandlaren för samplingen av datafrekvenserna. Signalen sänds från kontrollenheten vidare via den första databussen 70 till det dubbelportade minnet 63a. Kontroll O) 10 15 20 25 30 35 464 557 13 enheten styr samtidigt adresseringen av informationslagringen via den femte kontrollförbindelsen 74. När kontrollenheten registrerar att en hel datasekvens lagrats i minnet 63a, styr kontrollenheten via den fjärde kontrollförbindelsen 69 signalprocessorn 61 så att denna via den tredje kontrollförbindelsen 66 hämtar information beträffande den i minnet 63a nyss lagrade datasekvensen för analys av dess frekvens- innehåll. När analysen avslutats, överflyttas resultatet av denna till det dubbelportade minnet samtidigt som kontrollenheten 64 via den femte kontrollförbindelsen 74 ombesörjer att information mot- svarande det i minnet 63a lagrade resultatet av analysen via den andra databussen 71 hämtas från minnet. Kontrollenheten styr därvid informationen till lagringsenheten 76, till signalorganet 4 eller alternativt såväl till lagringsenheten som signalorganet.

I vissa utföringsformer utgör signalorganet 4 en del av signalbearbet- ningsorganet 3. Som regel anordnas lagringsenheten 76 uttagbar för att möjliggöra utbyte av lagringsenhet och möjliggöra att information hämtas ur varje separat lagringsenhet vid ett senare tillfälle t ex läses in i en datorutrustning och därefter bearbetas i denna. Vad som anges i detta stycke gäller för såväl utföringsformen enligt fig 6 som utföringsformen enligt fig 7.

Det är uppenbart att ovan beskriven teknik ger möjlighet till en synnerligen kompakt uppbyggnad och en omedelbar information om re- sultatet av analysen av de uppfångade EMG-signalerna. I vissa utfö- ringsformer av uppfinningen utförs utrustningen bärbar varigenom den kan användas direkt ute på arbetsplatsen i det dagliga arbetet utan att utgöra något väsentligt hinder för användaren. Den ovan beskrivna omedelbara indikeringen av muskelstatus gör det t ex möjligt att snabbt vidta åtgärder för att undvika skador pga olämpligt utformade rörelsescheman. Det ger även möjlighet att träna in lämplig teknik för rörelser i förebyggande eller rehabiliterande syfte och även möjlighet till utvärdering av de ergonomiska åtgärder som vidtas för att förbättra arbetsmiljön. Det är också uppenbart att den möjlighet som uppfinningen inrymmer till kontinuerlig registrering under lång tid av muskelstatus för en enskild muskelgrupp öppnar möjligheter till resultatuppföljning av enskilda personers muskelstatus för t ex forskningsändamål. 10 15 464 557 14 Uppfinningen är även av värde med hänsyn till att belastningssjuk- domar under senare år har visat en kraftig tendens att öka, sannolikt pga att allt flera statiska och repetitiva belastningsmoment till- kommit i arbetslivet» Studier i arbetslivet med avseende på mätning, kartläggning och åt- gärdsförslag har tidigare varit svåra att genomföra, då enkel och vederhäftig mätutrustning saknats för rutinmässiga belastnings- studier. Genom uppfinningen ges dock sådana möjligheter.

Det bör i sammanhanget uppmärksamas att det är svårt att genomföra muskulära belastningsstudier då fullgoda mekaniska modeller för be- lastningsförhållanden i muskler saknas. Uppfinningen gör det möjligt att i samband med muskelaktivitet uppfånga och analysera de av musk- lerna utsända signalerna antingen direkt inne i muskeln eller, för ytliga muskler, genom elektroder anbringade på hudytan.

Ovanstående detaljbeskrivning har endast refererat till ett begränsat antal utföringsformer av uppfinningen, men det inses lätt av fackman- nen att uppfinningen inrymmer ett stort antal utföringsformer inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Q!

Claims (4)

1. 0 l5 20 25 30 (5 464 557 PÅTENTKRAV .ll Sätt att under en tidsperiod i huvudsak kontinuerligt detektera aktuell muskelstatus medelst en anordning innefattande ett elektrodorgan (7) för avledning av myoelektriska signaler och en . förstärkare (l) för sagda signaler. där de av elektrodorganet avledda myoelektriska signalerna efter det att de förstärkts i förstärkaren omvandlas till binära signaler, där datasekvenser omfattande samples av de binära signalerna vid efter varandra följande beräkningstillfällen frekvensanalyseras i ett signalbe- arbetningsorgan (3) och där i signalbearbetningsorganet skapas minst en signal som karakteriserar de avledda myoelektriska sig- nalernas frekvensspektrum, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda signal resp signaler karakteriserande de myoelektriska sig- nalernas frekvensspektrum av signalbearbetningsorganet (3) vid varje beräkningstilfälle tilldelas värden som representerar frekvensspektrets position i frekvensplanet relaterad till en utgångsposition för frekvensspektret fastställd vid detektering- ens början och att sagda signal resp signaler representerande frekvensspektrets position avges till ett med signalbearhet- ningsorganet förbundet lagringsorgan (76) eller till ett signal- organ (4) anordnat för att omvandla de mottagna signalerna till för människan uppfattbar information t ex optiska, akustiska eller taktila signaler.

2. Sätt att detektera muskelstatus enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i signalbearbetningsorganet (3) en signalprocessor (61) eller mikroprocessor (61) och ett minne (63.76) samverkar för temporär och/eller långtidslagring i minnet av binär information relaterad till frekvensspektret för av elektrodorganet (7) uppfångade myoelektriska signaler.

3. Sätt att detektera muskelstatus enligt krav l-2. k ä n n e - t e c k n a t därav, att signaler avges från signalorganet (4) när frekvensspektrets förskjutning i förhållande till dess utgångsposition överstiger i förväg bestämda värden. 464 557 'é 10 15 20 25 30

4. Sätt att detektera muskelstatus enligt krav 3. k ä n n e - t e c k n a t därav. att signaler avges från signalorganet som en akustisk signal med en frekvens och/eller amplitud, som en optisk signal med en frekvens och/eller intensitet och/eller som en taktil signal med en frekvens och/eller intensitet som är relaterad till storleken av frekvensspektrets förskjutning i förhållande till dess utgångsposition. Anordning för att detektera muskelstatus innefattande ett elektrodorgan (7) för att avleda analoga myoelektriska signaler och ett förstärkningsorgan (l) för sagda signaler, där ett organ (2) för omvandling av elektriska analoga signaler till digitala signaler är anslutet till förstärkningsorganet (1) för mottagning av från detta avgivna analoga signaler, där ett signalbearbet- ningsorgan (3) är anslutet till organet (2) för analog/digital- omvandling för mottagning av från detta avgivna digitala signaler och där signalbearbetningsorganet är anordnat för att bilda minst en signal som innehåller information relaterad till de myoelekt- riska signalernas frekvensspektrum k ä n n e t e c k n a d därav. att signalbearbetningsorganet (3) är anordnat för att vid efter varandra följande beräkningstillfällen beräkna frekvens- spektrets förskjutning i frekvensplanet i förhållande till en vid mätningarnas början fastställd utgångsposition, att signalbear- betningsorganet är anordnat med organ för att avge minst en signal som vid varje beräkningstillfälle representerar sagda förskjutning av frekvensspektret och att signalbearbetnings- organet är förbundet med ett lagringsorgan (76) för lagring av signalerna representerande frekvensspektrets förskjutning och/eller är förbundet med ett signalorgan (4) för omvandling av sagda signaler till för människan uppfattbar information t ex i form av optiska, akustiska och/eller taktila signaler. 10 l5 20 25 30 10. ll. 12. /7 464 557 Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav. att signalorganet (4) är anordnat för avgivande av signaler med en frekvens och/eller en amplitud relaterade till frekvensspektrets förskjutning inom ett bestämt frekvensområde för de av elektrod- organet (7) avledda analoga elektriska signalerna. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d därav. att i signalorganet (4) ingår ett element för omvandling av elekt- riska signaler till akustiska signaler. Anordning enligt något av krav 5-7. k ä n n e t e c k n a d därav. att en kontroll- och kommunikationsenhet (5) är inkopplad mellan signalbearbetningsorganet (3) och signalorganet (4) eller att kontroll- och kommunikationsenheten (5) innefattar signalorganet (4). Anordning enligt något av krav 5-7, k ä n n e t e c k n a o därav, att kontroll- och kommunikationsenheten (5) innefattar signalorganet (4). Anordning enligt något av krav 5-9, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalorganet (4) är anordnat för att avge signaler vars amplitud och/eller frekvens ändras när frekvensspektret hos de av elektrodorganet (7) avledda signalerna förskjuts mot lägre frekvenser. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d därav, att kontroll- och kommunikationsorganet (5) är anordnat för att avge analoga och/eller binära signaler. Anordning enligt något av krav 5-ll, k ä n n e t e c k n a d därav, att signalbearbetningsorganet (3) är anordnat för att avge styrsignaler till signalorganet (4) för inställning av frekvensen och/eller amplituden hos de av sagda organ avgivna signalerna. 464 557 13. 14. /8 Anordning enïigt något av krav 5-12, k ä n n e t e c k n a d därav, att signaïbearbetningsorganet (3) är anordnat för att i en ïagringsenhet (76) ïagra binär information reïaterad till frek- vensspektret för av eïektrodorganet (7) uppfångade myoeïektriska sígnaïer. Anordning en1igt krav 13, k ä n n e t e c k n a d därav att ïagringsenheten (76) är anordnad för att kunna separeras från anordningen.