(57)【要約】【課題】電磁ノイズを検出対象信号として誤検出することを防止することができる信号検出装置及び信号検出方法を提供する。【解決手段】信号検出装置１０Ａは、被測定対象の信号を取り込むための電極１２，１４と、検出対象信号と電磁ノイズから成る入力信号を解析し、出力信号を生成する信号解析部３０と、前記信号解析部３０からの指示に基づき、検出対象信号を、前記入力信号から除去する信号除去部２０とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2015171434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象の信号を取り込むための電極と、
検出対象信号とノイズが混在した入力信号を解析して出力信号を生成する信号解析部と、
前記信号解析部からの指示に基づき、前記検出対象信号を、前記入力信号から除去する信号除去部と
を有することを特徴とする信号検出装置。
【請求項２】
前記信号解析部は、
前記入力信号の強度が第１の閾値を超えた場合、前記信号除去部に対し、前記入力信号から前記検出対象信号を除去する指示をし、
前記検出対象信号を除去している所定の期間において、前記入力信号の強度が第２の閾値を超えた場合、前記入力信号を非検出対象信号として処理する
ことを特徴とする請求項１記載の信号検出装置。
【請求項３】
前記信号解析部は、
前記入力信号の強度が第１の閾値を超えた場合、前記信号除去部に対し、前記入力信号から前記検出対象信号を除去する指示をし、
前記検出対象信号を除去している所定の期間において、前記入力信号の強度が第２の閾値を超えなかった場合、前記信号除去部に対し、前記検出対象信号を除去する指示を解除し、
前記入力信号に前記検出対象信号を再び含めた後の所定の期間において、前記入力信号の強度が第３の閾値を超えた場合、前記入力信号を検出対象信号として処理する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の信号検出装置。
【請求項４】
前記信号除去部は、前記電極に接続されたスイッチであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の信号検出装置。
【請求項５】
前記電極は、第１配線及び第２配線の一端が接続されており、
前記第１配線の他端は前記信号解析部に接続され、
前記第２配線の他端は前記信号除去部に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の信号検出装置。
【請求項６】
前記電極は、双極式であって、第１電極と第２電極とを有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、それぞれ前記第１配線及び前記第２配線の一端が接続されており、
前記第１電極及び前記第２電極に接続された前記第１配線の他端は前記信号解析部に接続され、
前記第１電極及び前記第２電極に接続された前記第２配線の他端は前記信号除去部に接続されている
ことを特徴とする請求項５記載の信号検出装置。
【請求項７】
前記電極に、増幅器が一体化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の信号検出装置。
【請求項８】
検出対象信号よりも高い周波数であって、位相が異なる２つのパルス信号を、前記信号除去部のスイッチの両端に注入し、前記スイッチの両端の電位を測定することによって当該信号除去部の故障を診断する診断回路を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の信号検出装置。
【請求項９】
被測定対象の信号を計測するステップと、
検出対象信号と非検出対象信号とを含む入力信号から、出力信号を生成するステップと、
前記入力信号の強度が第１の閾値を超えた場合、前記検出対象信号を、前記入力信号から除去し、前記入力信号が検出対象信号であるか否かを判定するステップと
を備えることを特徴とする信号検出方法。
【請求項１０】
前記入力信号が検出対象信号であるか否かを判定するステップは、
前記検出対象信号を除去している所定の期間において、前記入力信号の強度が第２の閾値を超えた場合、前記入力信号を非検出対象信号として処理するステップ
を有することを特徴とする請求項９記載の信号検出方法。
【請求項１１】
前記入力信号が検出対象信号であるか否かを判定するステップは、
前記検出対象信号を除去している所定の期間において、前記入力信号の強度が第２の閾値を超えなかった場合、前記入力信号に前記検出対象信号を再び含めるステップと、
前記入力信号に前記検出対象信号を再び含めた後の所定の期間において、前記入力信号の強度が第３の閾値を超えた場合、前記入力信号を検出対象信号として処理するステップと
を備えることを特徴とする請求項９又は１０記載の信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検出装置及び信号検出方法に関し、特に計測信号に基づき所定の出力信号を生成する信号検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば生体信号を計測する場合、生体信号は微小な交流信号であるため、フィルタを介しながら複数の増幅器によって信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換後、ディジタル回路に取り込んで計測する。
【０００３】
近年では、生体信号の一つである筋電位を電動義手、生活支援ロボット、電動車いすなどの制御に採り入れた機器が開発され、実用化の域に達している。筋電信号の測定レンジをＶとしたとき、筋肉の活動がないときは、筋電信号の測定値はＶ／２で一定になる。筋肉の活動が生じると、測定信号は、図８に示すような波形を示す。
【０００４】
人の筋電位の情報に基づいて機器を操作する場合、測定値をｖとすると、信号強度｜ｖ−Ｖ／２｜が所定の閾値を超えたかどうかで判定する（実際には積分等の中間処理を行った上での閾値判定となるが、説明の簡単化のため本特許文献では省略する）。
【０００５】
人体で生じる筋電位を機器に取り入れる信号検出装置では、例えば、導電性のペーストが設けられた電極を人体の皮膚に貼り付け、電線が対になった双極式の電極ケーブルを用いて、電極と信号検出回路間を接続して筋電位を取り込む方法が用いられている。この場合、信号検出回路は、電極で検出した信号を増幅器で受けるが、微小な筋電信号を検出するには高い入力インピーダンスをもつ必要がある。そのため、外来の電磁妨害波は、電極ケーブルから侵入しやすく、電磁ノイズが信号検出回路に現れる。そうすると信号検出装置は、電磁ノイズを含む入力信号を筋電信号として誤検出し、機器を誤動作させてしまう。したがって、筋電位をロボット等の機器の制御に用いた場合、安全上の問題が生じる。
【０００６】
このような問題に対し、生体信号を扱った機器の分野において、いくつかの電磁ノイズ対策があり、以下のような提案がなされている。
【０００７】
シールドによって外来の電磁妨害波を遮断し、電極ケーブルや増幅回路にノイズを混入させない方式として、特許文献１には、電極ケーブルや増幅回路を覆うためのシールド効果のある衣服が開示されている。特許文献２には、人体の腕などに電極の張り付いた導電性バンドを巻き付けて固定させ、シールド効果の確実性を高めた信号検出装置が開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、電極と増幅回路を一体化し、増幅回路と信号解析部の間は無線通信によるデータ伝送とし、外部ケーブルを省くことによって、電磁妨害波の影響を受けにくくした信号検出装置が開示されている。
【０００９】
さらに特許文献４には、介護用電動車いすの起動と停止に筋電位を用いた場合の安全システムが開示されている。特許文献４に記載の安全システムでは、筋電インタフェースを複数備え、全ての筋電インタフェースで信号が一定時間オン(信号有り)の状態が継続した後、オフ(信号無し)に切り替わると車いすが起動し、車いす稼働状態では、全ての筋電インタフェースがオンになったときに車いすが停止する。
【００１０】
さらに特許文献５では、独立成分分析を用いて生体信号計測データからノイズ成分を除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２９１５６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２３号公報
【特許文献３】特開平１０−２７６９９５号公報
【特許文献４】特開２００７−１９５５９２号公報
【特許文献５】特開２００１−４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら上記特許文献１〜３のようにシールドの付加やケーブルレスによる電磁ノイズ対策は、万一、高い強度の電磁妨害波を受けた場合、必ずしもノイズ除去ができるとは限らない。すなわち特許文献１〜３の電磁ノイズ対策は、検出対象の信号に類似した周波数成分をもつ電磁妨害波や、その周波数で変調された高周波の電磁妨害波に機器が曝されたとき、その妨害波の強度が高ければ、電磁ノイズを信号として誤検出してしまう。特許文献５のような信号解析によるノイズ対策においても、検出対象の生体信号と類似した周波数成分をもつ電磁妨害波に機器が曝された場合は、生体信号とノイズの切り分けは困難である。
【００１３】
また特許文献４の場合、外来からの電磁妨害波は、全ての筋電センサに同形態で侵入し、全ての筋電センサに同じ様相の電磁ノイズが出現することが予想できる。その電磁妨害波が一過性なものであれば、電磁妨害波によって、車いすが不意に起動してしまうおそれがある。また、筋電信号の検出あるいは電磁ノイズによる誤検出のどちらでも車いすは停止するが、複数の筋電インタフェースの全てにおいて信号がオンすることで車いすが停止する仕様の場合、複数の筋電インタフェースの一つに故障が発生し、筋電信号が検出できない状態に陥れば、車いすを停止することができないといった懸念がある。
【００１４】
上記のように、微小な振幅の信号を検出するセンサは、外来の電磁妨害波の影響を受け易いが、配線を短くしたり、検出部をシールドで囲ったりする方法によって電磁ノイズに対するイミュニティを向上できるが、極めて強い電磁妨害波に曝されたとき、これらの方法は電磁ノイズを完全に排除できる保証がない。
【００１５】
また、人体から生体信号を検出するセンサは、人体と接触する電極まで配線を引き出す必要があり、電磁妨害波が配線部分から侵入するため、電磁妨害波の影響を受け易いといえる。生体信号を用いてロボット等の機器の制御を行う場合、電磁ノイズを生体信号として誤検出すると機器が誤動作するため危険である。
【００１６】
機器が使用される電磁環境が不明の場合、想定できる如何なる電磁妨害波の形態(強度、変調、複数の妨害源)に対しても機器の安全性を確保する必要があるが、従来の電磁ノイズ対策は安全性確保を目的としたものが極めて少なく、安全性に係る機器の制御入力に生体信号のような電磁妨害波の影響を受け易い信号を用いても安全性を確保できる電磁ノイズ対策が望まれている。
【００１７】
さらに、電極と一体化したセンサは、各センサに信号処理回路を必要とするため、部品コストが高くなる。しかし、信号処理回路を単一にし、電極ケーブルを分配して各信号発生箇所に接続しようとすると、外来の電磁妨害波が電極ケーブルからセンサ内に侵入して信号の誤検出が生じる。
【００１８】
特許文献５では生体信号計測において電磁ノイズを除去する方法として、電磁ノイズ検出専用のセンサを別途設けて、そのセンサから得られた情報を基に計測データから生体信号のみを正確に抽出することは難しいと述べている。その理由として、生体信号計測部と電磁ノイズセンサの配置が異なるため、電磁ノイズセンサが検出したノイズは、生体信号計測部が検出した計測データに含まれるノイズ成分を正確に反映したものではないからであると述べている。しかしながら、生体信号計測部そのものが電磁ノイズのみを検出することが実現できれば、計測データに電磁ノイズが含まれているか否かを正確に判定する有望な手段となり得る。
【００１９】
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電磁ノイズを検出対象信号として誤検出することを防止することができる信号検出装置及び信号検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の信号検出装置は、被測定対象の信号を取り込むための電極と、検出対象信号とノイズが混在した入力信号を解析して出力信号を生成する信号解析部と、前記信号解析部からの指示に基づき、前記検出対象信号を、前記入力信号から除去する信号除去部とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の信号検出方法は、被測定対象の信号を計測するステップと、検出対象信号と非検出対象信号とを含む入力信号から、出力信号を生成するステップと、前記入力信号の強度が第１の閾値を超えた場合、前記検出対象信号を、前記入力信号から除去し、前記入力信号が検出対象信号であるか否かを判定するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、信号除去部が、電極で検出した検出対象信号を、信号解析部へ入力する入力信号から一時的に除去することにより、信号解析部は、入力信号が電磁妨害波による電磁ノイズか否かをより確実に判別することができる。したがって信号検出装置は、電磁妨害波による電磁ノイズを誤って検出対象信号として検出することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における筋電センサの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における電極ケーブルの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における信号解析部の動作を示す状態遷移図である。
【図４】本発明の第１実施形態における筋電センサで計測される筋電波形の一例を示すグラフであり、図４Ａは電磁ノイズが生じていない場合、図４Ｂは電磁ノイズが生じている場合を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態における筋電センサを示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態における筋電センサの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の変形例における筋電センサの構成を示す概略図である。
【図８】筋電信号の波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（１）第１実施形態
（全体構成）
図１に示す信号検出装置としての筋電センサ１０Ａは、電極としての第１電極１２及び第２電極１４（双極式の電極）、センサ本体１６、これらを接続する電極ケーブル１９を備えている。
【００２６】
センサ本体１６は、信号検出回路１８Ａと、信号除去部としてのスイッチ２０とを有する。信号検出回路１８Ａは、公知の筋電検出回路を簡略化した構成であり、増幅器２２と、バンドパスフィルタ２６、Ａ／Ｄ変換器２８、信号解析部３０を備えている。スイッチ２０は、信号検出回路１８Ａに対し並列に配置され、第１電極１２及び第２電極１４に接続されている。信号解析部３０は、図示しない機器に接続されている。
【００２７】
電極ケーブル１９は、第１配線３２と第２配線３４とからなる。第１配線３２は第１電極１２及び第２電極１４と増幅器２２とを電気的に接続する。第２配線３４は第１電極１２及び第２電極１４とスイッチ２０とを電気的に接続する。本実施形態の場合、電極ケーブル１９は、２本の第１配線３２と、２本の第２配線３４とを有する。第１配線３２は、一方の一端が第１電極１２、他方の一端が第２電極１４に接続されており、両方の他端が増幅器２２に接続されている。第２配線３４は、一方の一端が第１電極１２、他方の一端が第２電極１４に接続されており、両方の他端がスイッチ２０に接続されている。
【００２８】
バンドパスフィルタ２６は、２０〜５００Ｈｚ以外の不要な周波数成分を取り除く。因みに、被測定対象の人体の皮膚表面に生じる電位を検出して得た検出対象信号としての筋電信号は、２０〜５００Ｈｚ程度の周波数を有する。第１電極１２及び第２電極１４は、人体に貼り付けることができる導電性のペーストが、表面に設けられている。
【００２９】
増幅器２２は、計装アンプであり、入力された信号を増幅してバンドパスフィルタ２６へ出力する。本実施形態の場合、増幅器２２は、第１電極１２に接続された第１配線３２が正入力（＋側）に接続され、第２電極１４に接続された第１配線３２が負入力（−側）に接続されている。
【００３０】
バンドパスフィルタ２６は増幅器２２が出力した増幅信号のうち、筋電信号の周波数成分のみの信号を通過させてＡ／Ｄ変換器２８へ出力する。Ａ／Ｄ変換器２８はバンドパスフィルタ２６が出力した信号をディジタル信号に変換して信号解析部３０へ出力する。
【００３１】
信号解析部３０は、例えば、周知のＣＰＵおよびこれを動作させるプログラムが記憶されたメモリなどから構成されており、入力されたディジタル信号（以下、入力信号という）に対し所定の解析処理を行う。入力信号には、第１電極１２及び第２電極１４で検出された信号や電極ケーブルなどから混入したノイズが含まれる。信号解析部３０は、入力信号が筋電信号であると判断した場合、機器に所定の動作をさせる出力信号を生成し、出力する。また信号解析部３０は、配線３６を介してスイッチ２０に接続されている。信号解析部３０は、スイッチ２０の開閉を指示する開閉信号を生成し、スイッチ２０へ出力する。
【００３２】
スイッチ２０は、例えばフォトＭＯＳリレーのような電気的なスイッチであり、信号解析部３０からの開閉信号に従って開閉され、第１電極１２及び第２電極１４間が開放または短絡状態になるように接続されている。フォトＭＯＳリレーとは、入力素子に発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を、 出力素子にＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）を採用した半導体リレーをいう。本実施形態の場合、スイッチ２０は、第１電極１２に接続された第２配線３４と第２電極１４に接続された第２配線３４を開放・短絡するように接続している。
【００３３】
電極ケーブル１９は、図２に示すように、第１配線３２と第２配線３４を１本ずつ束ねたケーブル束として２つに分岐している。各ケーブル束の一端にクリップ３８がそれぞれ設けられている。クリップ３８は、第１電極１２及び第２電極１４とそれぞれ接続し得るように形成されている。第１配線３２及び第２配線３４は、被覆付きの電線であり、これら全体を被覆４０が覆っている。
【００３４】
スイッチ２０が開のとき、第１電極１２及び第２電極１４で検出して得た筋電信号は、第１配線３２を介して信号検出回路１８Ａに入力される。スイッチ２０が閉のとき、第１電極１２と第２電極１４間が短絡状態となるため、第１電極１２及び第２電極１４の間で生じた筋電位は、筋電信号として信号検出回路１８Ａに入力されない。
【００３５】
（信号解析部の動作）
次に、信号解析部３０の動作を図３の状態遷移図を用いて説明する。本図中に記す「開」「閉」は、スイッチ２０の状態を表す。筋電センサ１０Ａの電源投入後、筋電センサ１０Ａは状態Ｓ１の初期状態にある。初期状態の信号解析部３０は、筋電信号を検出したか否かを記憶する信号検出フラグ、及び、電磁ノイズを検出したか否かを記憶するノイズ検出フラグに０が代入される。ｋは、筋電信号の検出を確実に判定するためのループ回数であり、０以上の値が初期値として与えられる。
【００３６】
状態Ｓ１では、信号解析部３０は入力信号が入力されるまで待機する。そして信号解析部３０は、入力信号の測定値をｖ、測定レンジをＶとし、信号強度｜ｖ−Ｖ/２｜を算出する。｜ｖ−Ｖ/２｜が第１の閾値Ｔｈ＿Ａを超えた場合、信号解析部３０は、状態Ｓ２に遷移する。このとき、スイッチ２０を開から閉にする。なお、前述したように筋肉の活動がないとき、入力信号の波形（筋電波形）はＶ／２で一定になる。また、信号の強度の算出方法は、｜ｖ−Ｖ/２｜の単位時間当たりの積分値であってもよく、本明細書では限定しない。
【００３７】
状態Ｓ２は、スイッチ２０を閉にしたときに信号のばたつきが収まるのを待つ状態である。状態Ｓ２に遷移してからの時間がＴ１を超えた場合、信号解析部３０は、状態Ｓ３に遷移する。
【００３８】
状態Ｓ３において、｜ｖ-Ｖ/２｜が第２の閾値Ｔｈ＿Ｂを超えた場合、信号解析部３０は、入力信号が非検出対象信号すなわち電磁ノイズであると判定し、ノイズ検出フラグに１を代入して状態Ｓ４に遷移する。
【００３９】
一方、｜ｖ-Ｖ/２｜が第２の閾値Ｔｈ＿Ｂを一度も超えることがなく、状態Ｓ３に遷移してからの時間がＴ２を超えた場合、信号解析部３０は、ノイズ検出フラグを０としたまま、状態Ｓ４に遷移する。
【００４０】
信号解析部３０は、状態Ｓ４への遷移時にスイッチ２０を閉から開にする。状態Ｓ４は、スイッチ２０を開にしたときに信号のばたつきが収まるのを待つ状態である。状態Ｓ４に遷移してからの時間がＴ１を超え、ノイズ検出フラグが０であれば、信号解析部３０は、状態Ｓ５に遷移し、ノイズ検出フラグが１であれば、状態Ｓ１に遷移する。
【００４１】
このように、電磁妨害波による電磁ノイズが生じると、状態Ｓ４から状態Ｓ５に遷移することがないので、信号検出フラグは０を維持する。したがって、信号解析部３０は、電磁ノイズによる誤検出を防止することができる。
【００４２】
状態Ｓ５において、｜ｖ-Ｖ/２｜が第３の閾値Ｔｈ＿Ｃを超えた場合、信号解析部３０は、ｋが０であれば、信号検出フラグに１を代入し、状態Ｓ１に遷移する。一方、ｋが０より大きければ、ｋの値から１を引いた値をｋに代入し、信号解析部３０は、状態Ｓ２に遷移する。
【００４３】
一方、｜ｖ-Ｖ/２｜が第３の閾値Ｔｈ＿Ｃを一度も超えることがなく、状態Ｓ５に遷移してからの時間がＴ３を超えた場合、信号解析部３０は、状態Ｓ１に遷移する。状態Ｓ５から状態Ｓ１に遷移したとき、信号検出フラグが１であれば、信号解析部３０は、入力信号が筋電信号であると判定する。なお、状態Ｓ４または状態Ｓ５から状態Ｓ１に遷移した後、即座に信号検出を開始するのではなく、一定時間を置いてから信号検出を開始してもよい。これは、スイッチ２０の開閉の頻度を低減させるためである。また、前記ループ回数に対応するように、ｋが１以上のときは、ｋの値が変わる度にＴ２またはＴ３の長さを変化させてもよい。
【００４４】
なお、上記の処理において第１〜第３の閾値は第２の閾値Ｔｈ＿Ｂ＜第３の閾値Ｔｈ＿Ｃ＜第１の閾値Ｔｈ＿Ａを満たすように設定されている。
【００４５】
上記のように電磁妨害波による電磁ノイズが生じなかった場合、信号解析部３０は、ｋの初期値が０のとき、状態Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１の順に遷移し、入力信号が筋電信号であると判定する。このとき信号解析部３０に入力される入力信号の波形は、図４Ａのようになる。一方、電磁妨害波による電磁ノイズが生じた場合、信号解析部３０は、状態Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ１の順に遷移し、入力信号が非検出対象信号すなわち電磁ノイズであると判定する。このとき信号解析部３０に入力される入力信号の波形は、図４Ｂのようになる。
【００４６】
（動作及び効果）
次に、上記のように構成された筋電センサ１０Ａの動作及び効果について説明する。まず、第１電極１２及び第２電極１４を人体の皮膚表面に張り付ける。そして第１電極１２及び第２電極１４にそれぞれクリップ３８を取り付けることで、第１配線３２及び第２配線３４の一端が第１電極１２及び第２電極１４にそれぞれ接続される。
【００４７】
次いで筋電センサ１０Ａを起動する。そうすると、第１電極１２及び第２電極１４が、皮膚表面の電位を検出する。検出された電位は、筋電信号として第１配線３２を通じて増幅器２２に入力される。増幅器２２へ入力された筋電信号は、増幅器２２、バンドパスフィルタ２６、及びＡ／Ｄ変換機２８を通って、入力信号として信号解析部３０に入力される。
【００４８】
人体に動きがない場合、すなわち筋肉が活動していない場合は、測定レンジをＶとすると入力信号の測定値ｖは、Ｖ／２（一定）となる。このとき信号解析部３０は、検出すべき筋電信号が生じていない、と判別し、信号を検出するまで待ち受ける。
【００４９】
一方、人体に動きがある場合、すなわち筋肉が活動した場合は、入力信号の測定値ｖは変化する。このとき信号解析部３０は、入力信号の測定値ｖから、信号強度｜ｖ-Ｖ/２｜の値を算出する。｜ｖ-Ｖ/２｜が第１の閾値Ｔｈ＿Ａを超えた場合、信号解析部３０は、閉信号を生成し、スイッチ２０に出力する。これによりスイッチ２０は第２配線３４を介して第１電極１２と第２電極１４を短絡させる。
【００５０】
そうすると、筋電信号は、第１配線３２に電位差が生じないため、入力信号から除去される。この状態で信号解析部３０は、入力信号の測定値ｖから信号強度｜ｖ-Ｖ/２｜の値を算出する。｜ｖ-Ｖ/２｜が第２の閾値Ｔｈ＿Ｂを超えた場合、信号解析部３０はこのときの入力信号を非検出対象信号、すなわち電磁ノイズであると判定し、所定の出力信号を生成し、出力する。このように筋電センサ１０Ａは、入力信号から筋電信号を除去し、電磁ノイズを筋電信号と切り分けることにより、入力信号が電磁ノイズか否かをより確実に判定することができる。筋電センサ１０Ａの出力信号には上記判定結果が含まれており、この判定結果を参照することにより機器は安全が確保できる適切な処理を実行できる。
【００５１】
一方、｜ｖ-Ｖ/２｜が第２の閾値Ｔｈ＿Ｂを超えない場合、信号解析部３０は、開信号を生成し、スイッチ２０に出力する。これによりスイッチ２０は第１電極１２と第２電極１４の短絡を開放する。そうすると、筋電信号は、第１配線３２を介して、入力信号に再び含まれる。この状態で信号解析部３０は、入力信号の測定値ｖから信号強度｜ｖ-Ｖ/２｜の値を算出する。｜ｖ-Ｖ/２｜が第３の閾値Ｔｈ＿Ｃを超えた場合、信号解析部３０はこのときの入力信号を筋電信号であると判定し、所定の出力信号を生成し、出力する。筋電センサ１０Ａの出力信号により、機器は筋電信号に応じた動作を実行できる。
【００５２】
上記のように筋電センサ１０Ａは、スイッチ２０によって第１電極１２及び第２電極１４で検出した筋電信号を、信号解析部３０へ入力する入力信号から一時的に除去する。すなわちスイッチ２０は、筋電信号を含まない入力信号を信号解析部３０に与える。これにより、信号解析部３０は、当該入力信号が電磁妨害波による電磁ノイズか否かをより確実に判定することができる。したがって筋電センサ１０Ａは、電磁妨害波による電磁ノイズを誤って筋電信号として検出することを防止することができる。
【００５３】
因みに、従来の筋電センサ１０Ａは、電磁妨害波の周波数が筋電信号の周波数領域と重なる場合、筋電信号と電磁ノイズを区別することができず、電磁ノイズを筋電信号として誤検出してしまう。
【００５４】
本実施形態によれば、電磁妨害波の周波数に依らず、少なくとも電磁ノイズを信号として誤検出することがないため、機器の安全性を確保することができる。
【００５５】
さらに、電動義手、生活支援ロボット、電動車いすなどの機器は、想定される最悪の電磁環境下で安全性が確保されなければならない。シールドによる電磁妨害波対策をした従来の筋電センサは、高い強度の電磁妨害波に機器が曝されたときに、電磁ノイズを筋電信号として誤検出するおそれがある。
【００５６】
これに対し本実施形態の筋電センサ１０Ａは、第１電極１２及び第２電極１４で検出した筋電信号を、信号解析部３０へ入力する入力信号から一時的に除去し、入力信号が電磁妨害波による電磁ノイズか否かをより確実に判別するので、筋電信号の誤検出を防止することができる。したがって筋電センサ１０Ａは、高い強度の電磁妨害波に曝された場合でも、機器の安全性を確保することができる。
【００５７】
また、筋電センサ１０Ａは、電極ケーブル１９を用いているので、センサ本体１６が信号発生個所である人体の皮膚から離れている場合でも、電磁ノイズの誤検出を防止できるため、低コスト化と機器の安全性確保が両立できる。
【００５８】
また本実施形態の筋電センサ１０Ａは、従来のように電磁ノイズ対策に複数のセンサを必要とせず、単体で機器の安全性を確保することができる。
【００５９】
なお筋電センサ１０Ａは、スイッチ２０が開に固着する場合、状態Ｓ３において筋電信号を電磁ノイズと判定するため、安全側故障である。また筋電センサ１０Ａは、スイッチ２０が閉に固着する場合、筋電信号は一切検出されず、状態Ｓ３において、電磁妨害波による電磁ノイズを検出できるため、安全側故障である。
【００６０】
（２）第２実施形態
次に、第２実施形態に係る筋電センサについて説明する。上記第１実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図５を参照して説明する。本図に示す筋電センサ１０Ｂは、第１電極１２及び第２電極１４、信号検出回路１８Ｂ、スイッチ２０、及び診断回路４２を備える。信号検出回路１８Ｂは、上記第１実施形態の機能に加え、診断用信号を生成し、出力する機能を有する。診断回路４２は、診断信号注入部４４と、診断信号検出部４６とを有する。
【００６１】
診断信号注入部４４は、減衰器４８ａ，４８ｂ及びコンデンサ５０ａ，５０ｂからなり、一端が信号検出回路１８Ｂに接続されている。診断信号注入部４４の他端は、スイッチ２０近傍の第２配線３４に接続されている。診断信号注入部４４は、信号検出回路１８Ｂで生成された診断信号を、スイッチ２０に入力する。減衰器４８ａ，４８ｂは、例えば抵抗の分圧で実現し、信号検出回路１８Ｂが出力する診断信号の振幅を微小な振幅に減衰し、診断信号が測定系に影響を与えないようにする。診断信号は、コンデンサ５０ａ，５０ｂを介してスイッチ２０に入力される。
【００６２】
診断信号検出部４６は、増幅器５２と、診断信号用フィルタ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４とを有する。増幅器５２は、計装アンプであり、スイッチ２０の両端の電圧を正入力（＋側）と負入力（−側）に入力して増幅する。診断信号用フィルタ５３は、診断信号の周波数のみを通過させる。診断信号用フィルタ５３の出力信号はＡ／Ｄ変換器５４によってディジタル信号に変換され、信号検出回路１８Ｂに入力される。
【００６３】
上記の構成において信号検出回路１８Ｂは、筋電信号より高周波の診断信号を２つ生成し、診断信号注入部４４へ出力する。２つの診断信号は、互いに位相が反転した正弦波信号あるいはパルス信号または矩形波信号などである。診断信号注入部４４はこの診断信号を減衰器４８ａ，４８ｂ、とコンデンサ５０ａ，５０ｂを介してスイッチ２０に接続されている第２配線３４に入力する。スイッチ２０が開のとき、診断信号は診断信号検出部４６に入力される。診断信号は、増幅器５２と、診断信号用フィルタ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４とを通って、信号検出回路１８Ｂに入力される。このようにして信号検出回路１８Ｂは、診断信号を検出することにより、スイッチ２０が開であると、判定する。一方スイッチ２０が閉のとき、診断信号は診断信号検出部４６に入力されない。したがって信号検出回路１８Ｂは診断信号を検出しない。このようにして信号検出回路１８Ｂは、診断信号を検出しないことにより、スイッチ２０が閉であると、判定する。
【００６４】
上記のようにして診断回路４２は、スイッチ２０の両端の電位差を測定することによってスイッチ２０の開閉が常に正しい状態であることを確認することにより、スイッチ２０の開閉診断をすることができる。
【００６５】
なお、診断能力向上のために診断信号の周波数を複数用いる場合は、診断信号用フィルタもそれらの周波数に対応した複数分が必要である。増幅器５２が信号検出回路１８Ｂ内の増幅器（本図には図示しない）と同じ特性であり、信号検出回路１８Ｂ内のバンドパスフィルタ（本図には図示しない）と同じ特性のフィルタ５５を増幅器５２の後段に配置することにより、測定系を二重化することができる。これにより筋電センサ１０Ｂは、測定系の故障診断を実現することができる。この場合、フィルタ５５の出力信号はＡ／Ｄ変換器５６によってディジタル信号に変換されて信号検出回路１８Ｂに入力される。
【００６６】
また本実施形態に係る筋電センサ１０Ｂは、信号解析部（本図には図示しない）への入力信号から、第１電極１２及び第２電極１４で検出した筋電信号を、一時的に除去するスイッチ２０を有するから、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（３）第３実施形態
次に、第３実施形態に係る筋電センサについて説明する。上記第１実施形態と同様の構成について同様の符号を付した図６を参照して説明する。本図に示す筋電センサ１０Ｃは、第１電極１２及び第２電極１４、センサ本体５８、これらを接続する電極ケーブル６０を備えている。
【００６８】
本実施形態に係る筋電センサ１０Ｃは、入力側の増幅器６２が第１電極１２及び第２電極１４に一体化されている。また、センサ本体５８内には、出力側の増幅器６４が設けられている。
【００６９】
電極ケーブル６０は、センサ本体５８から増幅器６２へ電力を供給する電源線６５とグラウンド線６６、増幅器６２のアナログ出力信号の２本の信号線６７，６８、増幅器６２とスイッチ２０を接続する２本の信号線６９，７０を含む。電極ケーブル６０は、上記第１実施形態で例示した電源ケーブルと同様の構成を用いることができる。
【００７０】
本実施形態に係る筋電センサ１０Ｃは、信号解析部３０へ入力する入力信号から、第１電極１２及び第２電極１４で検出した筋電信号を、一時的に除去するスイッチを有するので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
また本実施形態に係る筋電センサ１０Ｃは、入力側の増幅器を第１電極１２及び第２電極１４と一体化したことにより、電磁妨害波の影響を受けにくくなり、電磁ノイズの多い電磁環境下において、機器を保護停止させることなく、継続して使用できる。
【００７２】
（４）変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することができる。
【００７３】
例えば、上記実施形態では、双極式の信号検出である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、単極式の信号検出に用いてもよい。単極式に基づく信号検出装置では、１つの電極に２本の被覆付電線を接続し、その１本を信号検出用の増幅器に接続し、もう１本をスイッチの一端に接続する。前記スイッチの他端は接地電極（信号検出回路の基準電位）と同電位に配線する。この信号検出装置は、上記実施形態と同様に、電極で検出した筋電信号を信号解析部へ入力する入力信号から一時的に除去するスイッチを有するから、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また上記実施形態では、電極ケーブルを用いて電極とセンサ本体とを接続する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図７に示すように第１電極１２及び第２電極１４とセンサ本体１６を一体化してもよい。この場合、第１電極１２及び第２電極１４と増幅器２２の間、及び、第１電極１２及び第２電極１４とスイッチ２０の間は、図１と同様に接続される。
【００７５】
上記実施形態では、信号検出装置として筋電センサに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、脳波など微小な交流信号の計測に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１０Ａ  筋電センサ（信号検出装置）
１２    第１電極（電極）
１４    第２電極（電極）
２０    スイッチ（信号除去部）
３０    信号解析部
３２    第１配線
３４    第２配線
４２    診断回路
６２    増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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