(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体動に伴う筋電信号を検出する筋電センサであって、
体肢の周囲に装着されて体肢を密に囲繞する弾性的に伸縮可能な環状の装着バンドと、
その装着バンドに周方向に互いに間隔を空けて複数配置されて各々複数の筋電検出電極を体肢の表面に密着させ、それらの筋電検出電極によって前記体肢の対応部位から筋電信号を検出する筋電検出部と、
互いに隣り合う前記筋電検出部間を電気的に接続して筋電信号を伝達する接続ケーブルと、
を具え、
前記接続ケーブルは、互いに隣り合う前記筋電検出部間の距離変化に対応して屈曲形状が変化する屈曲部分を有し、
前記各筋電検出部は、少なくとも増幅回路を持つ回路基板を搭載した中央部と、前記中央部に対し捩れを規制されつつ進退移動可能に嵌合した端末部と、を有し、
前記中央部と前記端末部とは各々、前記筋電電極を少なくとも一つ有していることを特徴とする筋電センサ。
【請求項２】
前記接続ケーブルは、全体としてＳ字状をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の筋電センサ。
【請求項３】
前記複数の筋電検出部の少なくとも一つは、少なくともアナログ−デジタルコンバータ回路を持つ回路基板を有し、
前記アナログ−デジタルコンバータ回路は、前記複数の筋電検出部の筋電電極が検出したアナログ筋電信号をデジタル信号に変換して出力することを特徴とする、請求項１または２に記載の筋電センサ。
【請求項４】
前記複数の筋電検出部の少なくとも一つは、少なくともＵＳＢコントローラ回路を持つ回路基板を有し、
前記ＵＳＢコントローラ回路は、前記アナログ−デジタルコンバータ回路がデジタル信号に変換した筋電信号をＵＳＢ回線で出力することを特徴とする、請求項３に記載の筋電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、体肢に装着されて体動に伴う筋電信号を検出する筋電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
体肢に装着されて体動に伴う筋電信号を検出する筋電センサとしては例えば、特許文献１にて開示されたものが知られており、この筋電センサはシート状のもので、人の大腿部の前側に装着されて脚の緊張度を示す筋電信号をコントローラに出力し、コントローラは、足裏に装着されて体重等を測定する圧力センサの出力信号と併せて解析することで、膝関節を曲げ伸ばしする筋肉の負担度を検出し、その筋肉の負担度が大きい場合にその筋肉を補助して膝関節を曲げ伸ばしするモータを作動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１６３６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のシート状の筋電センサでは、筋電信号を検出できる範囲が狭いため充分な筋電情報を得ることが困難であり、筋電信号を検出できる範囲を広げようとすると体動による体肢の変形に追従しきれず筋電センサが剥がれ易くなるという問題があった。
【０００５】
このため、体動による体肢の変形に追従して変形し得る筋電検出部を体肢の周囲に複数設けることも検討されたが、それらの筋電検出部間の情報伝達を行う配線が体動による体肢の変形やそれらの筋電検出部の着脱操作に伴う筋電検出部間の距離の伸縮で過度の部分的変形を生じて断線し易いという新たな問題が生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上記従来の筋電センサの課題を有利に解決するものであり、この発明の筋電センサは、体動に伴う筋電信号を検出するものであって、体肢の周囲に装着されて体肢を密に囲繞する弾性的に伸縮可能な環状の装着バンドと、その装着バンドに周方向に互いに間隔を空けて複数配置されて各々複数の筋電検出電極を体肢の表面に密着させ、それらの筋電検出電極によって前記体肢の対応部位から筋電信号を検出する筋電検出部と、互いに隣り合う前記筋電検出部間を電気的に接続して筋電信号を伝達する接続ケーブルと、を具え、前記接続ケーブルは、互いに隣り合う前記筋電検出部間の距離変化に対応して屈曲形状が変化する屈曲部分を有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
かかるこの発明の筋電センサにあっては、体肢の周囲に装着されて体肢を密に囲繞する弾性的に伸縮可能な環状の装着バンドに周方向に互いに間隔を空けて複数配置された筋電検出部が各々複数の筋電検出電極を体肢の表面に密着させ、それらの筋電検出電極によって体肢の対応部位から筋電信号を検出し、接続ケーブルが互いに隣り合う筋電検出部間を電気的に接続して筋電信号を伝達し、複数の筋電検出部で検出した筋電信号の所定筋電検出部からの出力を可能にする。そして体動により体肢が変形し、その変形に追従して装着バンドが伸縮したり、体肢に対する装着バンド１の着脱の際に装着バンド１が伸縮したりして互いに隣り合う筋電検出部間の距離が伸縮すると、例えば全体としてＳ字状、Ｕ字状あるいは蛇腹状等をなす接続ケーブルの、例えばＵ字状の屈曲部分の屈曲形状がその距離変化に対応して変化して、接続ケーブルが過度の部分的変形を生ずることなく電気的接続を維持する。
【０００８】
従って、この発明の筋電センサによれば、複数の筋電検出部によって体肢の広い範囲の筋電信号を検出することができるとともに、体動による体肢の変形や筋電検出部の着脱操作にかかわらずそれらの筋電信号を確実に出力することができる。
【０００９】
さらにこの発明の筋電センサにおいては、前記各筋電検出部は、少なくとも増幅回路を持つ回路基板を搭載した中央部と、前記中央部に対し捩れを規制されつつ進退移動可能に嵌合した端末部とを有し、前記中央部と前記端末部とは各々、前記筋電電極を少なくとも一つ有している。これにより、体動による体肢の変形に伴って装着バンドがその軸線方向に伸縮したり部分的に拡縮したりしても、中央部と端末部とのそれぞれの筋電電極が体肢の表面の同じ部位から動かずその部位に密着し続けるので、体動による体肢の変形にかかわらず各部の筋電信号を確実に検出することができ、その筋電信号を回路基板の増幅回路で増幅して利用することができる。
【００１０】
なお、この発明の筋電センサにおいては、前記複数の筋電検出部の少なくとも一つは、少なくともアナログ−デジタルコンバータ回路を持つ回路基板を有し、前記アナログ−デジタルコンバータ回路が、前記複数の筋電検出部の筋電電極が検出したアナログ筋電信号をデジタル信号に変換して出力するものであっても良く、このようにすれば、途中でノイズが混入しにくいデジタル信号で筋電信号を得ることができる。
【００１１】
さらにこの発明の筋電センサにおいては、前記複数の筋電検出部の少なくとも一つは、少なくともＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）コントローラ回路を持つ回路基板を有し、前記ＵＳＢコントローラ回路が、前記アナログ−デジタルコンバータ回路がデジタル信号に変換した筋電信号をＵＳＢ回線で出力するものであっても良く、このようにすれば、デジタル筋電信号をＵＳＢ回線でコンピュータに入力できるので、多数の筋電検出部からの筋電信号の記録や解析等の処理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の筋電センサの一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】上記実施形態の筋電センサにおける複数の筋電検出部の一つの外観を示す斜視図である。
【図３】上記筋電検出部を一部切欠いてその内部構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の筋電センサの一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図示のようにこの実施形態の筋電センサは、腕や脚等の体肢の周囲に装着されてその体肢を密に囲繞する弾性的に伸縮可能な環状の装着バンド１と、その装着バンド１の周方向に互いに間隔を空けて装着バンド１の外周面に複数、例えば図示例では２０個配置され、各々複数、例えば図示例では４個ずつの筋電検出電極２を装着バンド１の内周面に露出させて体肢の表面に密着させ、それらの筋電検出電極２によって体肢の当該筋電検出電極２が密着する対応部位から筋電信号を検出する筋電検出部３と、互いに隣り合う筋電検出部３間を電気的に接続して筋電信号を伝達する接続ケーブル４と、を具えている。
【００１４】
ここで、装着バンド１は、伸縮性の繊維を無端の環状に編み上げて形成されており、その軸線方向両端部１ａは、解れ防止処理を施されている。また、接続ケーブル４は、フラットケーブルあるいはフレキシブルプリント配線板の如き平坦な電気ケーブルを全体としてＳ字状をなすように緩く屈曲して形成されており、その屈曲部分４ａは、互いに隣り合う筋電検出部３間の距離の拡縮変化に対応して屈曲形状や屈曲半径が変化するように略Ｕ字状をなしている。
【００１５】
筋電検出部３には、通常筋電検出部３Ａと、その通常筋電検出部３Ａに対し幅が相対的に広い大型筋電検出部３Ｂとの２種類があり、大型筋電検出部３Ｂは例えば、装着バンド１の中心軸線Ｃに関し周方向に互いに略９０度ずつ離間して装着バンド１の外周面上に合計４個配置され、通常筋電検出部３Ａは例えば、隣り合う大型筋電検出部３Ｂ間に４個ずつ概ね等間隔に位置して装着バンド１の外周面上に合計１６個配置されている。
【００１６】
図２は、上記実施形態の筋電センサにおける複数の筋電検出部３Ａ，３Ｂの一つとしての通常筋電検出部３Ａの外観を示す斜視図であり、図３は、その通常筋電検出部３Ａの一側部を切欠いてその内部構造を示す斜視図である。通常筋電検出部３Ａと大型筋電検出部３Ｂとでは、後述する内装基板９が異なるだけで、構造は互いに共通しているので、ここでは通常筋電検出部３Ａを代表として筋電検出部３の構造を説明する。
【００１７】
通常筋電検出部３Ａは、装着バンド１の中心軸線Ｃに概ね沿って延在するように配置された中央部５と、その中央部５の長手方向両端部に隣接して位置し、その中央部５に対し捩れを規制されつつ進退移動可能に嵌合した端末部６と、を有しており、中央部５は筋電電極２を４つ、各端末部６は筋電電極２を一つ有している。
【００１８】
各筋電電極２は、導電性金属で形成された互いに一体の頭部２ａと軸部２ｂとを有し、その軸部２ｂが、通常筋電検出部３Ａの位置に対応する装着バンド１の内周面上の位置に配置された、通常筋電検出部３Ａと略同一長さの弾性撓み変形可能な絶縁樹脂製の支持板７に所定間隔で明けられた貫通孔内に挿通されて、頭部２ａが装着バンド１の内周面上の所定位置に露出して位置決め支持されるとともに軸部２ｂが装着バンド１を貫通しており、中央部５に関しては２つの筋電電極２の、装着バンド１を貫通した軸部２ｂが、本体５ａの貫通孔内に挿通されて、そこに配置された導電性金属で形成された支柱８の貫通穴内にそれぞれ圧入固定もしくは螺着固定され、各端末部６に関しては１つの筋電電極２の、装着バンド１を貫通した軸部２ｂが、本体６ａに形成された貫通孔内に圧入固定もしくは螺着固定されることで、中央部５および各端末部６がそれぞれ、装着バンド１の外周面上の所定位置に固定されている。中央部５の２つの筋電電極２は互いに比較的近接しているので浅部用筋電電極に適しており、２つの端末部６の筋電電極２は中央部５の２つの筋電電極２よりも大きく互いに離間しているので深部用筋電電極に適している。
【００１９】
そして装着バンド１の軸線方向の伸縮や部分的な拡縮に対しては、中央部５の両端部の平坦な下向き案内部５ｂが各端末部６の内方端部の略円筒状の上向き摺動部６ｂと摺接するとともに、中央部５の両端部の平坦な内向き縦壁部５ｃが各端末部６の中間部の外向き縦壁部６ｃの端面と摺接することで、各端末部６が中央部５に対し捩れを規制されつつ進退移動可能かつ揺動可能に嵌合し、これにより、その装着バンド１の軸線方向の伸縮や部分的な拡縮に応じて端末部６が中央部５に対し進退移動したり屈曲したりしつつ、中央部５および各端末部６が各筋電電極２の頭部２ａを装着バンド１の中心軸線Ｃ方向へ向けて維持する。
【００２０】
中央部５の本体５ａの内部には、導電性金属で形成された２本の支柱８で固定支持された回路基板９が収納され、中央部５を固定する２つの筋電電極２の軸部２ｂは、その支柱８を介して回路基板９に電気的に接続されている。また、各端末部６の本体６ａに通路６ｄが形成されるとともに、中央部５の本体５ａの両端部にも開口部５ｄが形成されており、それら通路６ｄと開口部５ｄとを介し、各端末部６を固定する筋電電極２の本体６ａの内部に露出する軸部２ｂに接続された図示しない配線が、中央部５の本体５ａの内部に導かれて回路基板９に電気的に接続されている。
【００２１】
中央部５の本体５ａの両側部には、図２に示すように、複数本、図示例では１０本ずつ接続ピン５ｆが突設されており、また本体５ａ内の回路基板９は、増幅回路を構成する図示しないＩＣチップを搭載しており、この増幅回路は、中央部５を装着バンド１に固定する２つの筋電電極２からの筋電信号と、各端末部６を装着バンド１に固定する１つの筋電電極２からの筋電信号とをそれぞれ増幅して、各通常筋電検出部３Ａの回路基板９に関しては本体５ａの両側部の接続ピン５ｆから接続ケーブル４に出力する。接続ケーブル４の両端部には、接続ピン５ｆと電気的に接続する図示しないコネクタが設けられており、これにより、各通常筋電検出部３Ａの４つの筋電電極２からの筋電信号が回路基板９の増幅回路で増幅されて大型筋電検出部３Ｂに集められる。
【００２２】
４個の大型筋電検出部３Ｂのうちの３個の大型筋電検出部３Ｂの各々の中央部５の本体５ａ内の回路基板９は、中央部５を装着バンド１に固定する２つの筋電電極２からの筋電信号と、各端末部６を装着バンド１に固定する１つの筋電電極２からの筋電信号とをそれぞれ増幅する増幅回路を構成する図示しないＩＣチップに加えて、アナログ−デジタルコンバータ回路を構成する図示しないＩＣチップと、図示しない小型電池とをも搭載しており、このアナログ−デジタルコンバータ回路は、例えば当該大型筋電検出部３Ｂの両側の２個ずつの通常筋電検出部３Ａからのアナログ筋電信号をデジタル信号に変換して、残る１個の大型筋電検出部３Ｂに出力し、小型電池は当該大型筋電検出部３Ｂおよびその両側の２個ずつの通常筋電検出部３Ａに給電する。
【００２３】
上記残りの１個の大型筋電検出部３Ｂの中央部５の本体５ａ内の回路基板９は、中央部５を装着バンド１に固定する２つの筋電電極２からの筋電信号と、各端末部６を装着バンド１に固定する１つの筋電電極２からの筋電信号とをそれぞれ増幅する増幅回路を構成する図示しないＩＣチップに加えて、アナログ−デジタルコンバータ回路を構成する図示しないＩＣチップと、ＵＳＢコントローラ回路を構成する図示しないＩＣチップと、図示しない小型電池とをも搭載しており、このＵＳＢコントローラ回路は、４個の大型筋電検出部３Ｂの回路基板９のアナログ−デジタルコンバータ回路がそれぞれデジタル信号に変換した２０個の筋電検出部３の合計８０個の筋電電極２からの筋電信号を図示しないＵＳＢ回線を介して通常のパーソナルコンピュータに出力して、そのパーソナルコンピュータで経時的に記録するとともに事後的にあるいはリアルタイムで解析することを可能にし、小型電池は当該大型筋電検出部３Ｂおよびその両側の２個ずつの通常筋電検出部３Ａに給電する。
【００２４】
中央部５の本体５ａの上部には蓋板５ｅが、必要に応じて取り外し可能に水密に嵌着固定されており、また端末部６の本体６ａの上部にも蓋板６ｅが、同様に必要に応じて取り外し可能に水密に嵌着固定されている。各端末部６の本体６ａの通路６ｄと中央部５の本体５ａの両端部の開口部５ｄにも、そこを通る配線を多少弛ませた状態で防水材が充填されており、これにより筋電検出部３に防水性が与えられている。
【００２５】
かかる実施形態の筋電センサにあっては、腕や脚等の体肢の周囲に装着されて体肢を密に囲繞する弾性的に伸縮可能な環状の装着バンド１に周方向に互いに間隔を空けて複数配置された通常筋電検出部３Ａおよび大型筋電検出部３Ｂからなる筋電検出部３が各々複数の筋電検出電極２の頭部２ａを体肢の表面に密着させ、それらの筋電検出電極２によって体肢の対応部位から筋電信号を検出し、接続ケーブル４が互いに隣り合う筋電検出部３間を電気的に接続して筋電信号を伝達し、複数の筋電検出部３で検出した筋電信号の、所定の大型筋電検出部３Ｂからの出力を可能にする。そして体動により体肢が変形し、その変形に追従して装着バンド１が伸縮したり、体肢に対する装着バンド１の着脱の際に装着バンド１が伸縮したりして互いに隣り合う筋電検出部３間の距離が伸縮すると、全体としてＳ字状をなす接続ケーブル４の、Ｕ字状の屈曲部分の屈曲形状がその距離変化に対応して変化して、接続ケーブル４が過度の部分的変形を生ずることなく電気的接続を維持する。
【００２６】
従って、この実施形態の筋電センサによれば、複数の筋電検出部３によって体肢の広い範囲の筋電信号を検出することができるとともに、体動による体肢の変形や筋電検出部３の着脱操作にかかわらずそれらの筋電信号を確実に出力することができる。
【００２７】
しかもこの実施形態の筋電センサによれば、各筋電検出部３は、少なくとも増幅回路を持つ回路基板を搭載した中央部５と、中央部５に対し捩れを規制されつつ進退移動可能に嵌合した端末部６と、を有しており、中央部５と端末部６とは各々、筋電電極２を少なくとも一つ有していることから、体動による体肢の変形に伴って装着バンド１がその軸線方向に伸縮したり部分的に拡縮したりしても、中央部５と端末部６とのそれぞれの筋電電極２が体肢の表面の同じ部位から動かずその部位に密着し続けるので、体動による体肢の変形にかかわらず各部の筋電信号を確実に検出することができ、その筋電信号を回路基板９の増幅回路で増幅して利用することができる。
【００２８】
さらに、この実施形態の筋電センサによれば、２０個の筋電検出部３のうちの４個が有する回路基板９は、アナログ−デジタルコンバータ回路をも持ち、このアナログ−デジタルコンバータ回路が、２０個の筋電検出部３の筋電電極１が検出したアナログ筋電信号をデジタル信号に変換して出力するので、途中でノイズが混入しにくいデジタル信号で筋電信号を得ることができる。
【００２９】
さらに、この実施形態の筋電センサによれば、２０個の筋電検出部３の１個が有する回路基板９が、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）コントローラ回路をも持ち、このＵＳＢコントローラ回路が、アナログ−デジタルコンバータ回路がデジタル信号に変換した筋電信号をＵＳＢ回線で出力することから、デジタル筋電信号をＵＳＢ回線で通常のコンピュータに入力できるので、多数の筋電検出部３からの多数の筋電信号の記録や解析等の処理を容易に行うことができる。
【００３０】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えばこの発明の筋電センサにおける筋電検出部３は、例えば幾つかの大型筋電検出部３Ｂの本体５ａ内の回路基板９にメモリチップあるいはメモリカードを搭載し、筋電電極２で検出した筋電信号をデジタル信号に変換した後にそのメモリチップやメモリカード内に記憶させておいて、筋電信号の測定後にそのメモリチップやメモリカードから記憶させた筋電信号を、ＵＳＢ回線を介してあるいは直接取り出すようにしてもよい。
【００３１】
また、この発明の筋電センサにおいては、例えば例えば幾つかの大型筋電検出部３Ｂの本体５ａ内の回路基板９に例えばＷｉ−Ｆｉ等の無線ＬＡＮ規格に基づく無線通信回路を構成するＩＣチップを搭載し、筋電電極２で検出した筋電信号をその無線通信回路を介して外部の通信装置に送信して、その外部の通信装置に接続したコンピュータで筋電信号の記録や解析等の処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
さらに、この発明の筋電センサにおいては、接続ケーブル４を、全体としてＳ字状をなす平坦なものでなく、全体としてＵ字状や蛇腹状をなす平坦なものとしてもよく、あるいはスパイラル状にして伸縮可能に構成してもよい。
【００３３】
そして、この発明の筋電センサにおいては、装着バンド１の太さや、筋電検出部３の通常筋電検出部３Ａと大型筋電検出部３Ｂとの数および各筋電検出部３の筋電電極２の数等は、体肢の太さ等、所要に応じて適宜変更することができ、また筋電検出部３は、通常筋電検出部３Ａあるいは大型筋電検出部３Ｂ等の１種類のもので構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
かくしてこの発明の筋電センサによれば、複数の筋電検出部によって体肢の広い範囲の筋電信号を検出することができるとともに、体動による体肢の変形や筋電検出部の着脱操作にかかわらずそれらの筋電信号を確実に出力することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  装着バンド
２  筋電電極
２ａ  頭部
２ｂ  軸部
３  筋電検出部
３Ａ  通常筋電検出部
３Ｂ  大型筋電検出部
４  接続ケーブル
４ａ  屈曲部分
５  中央部
５ａ  本体
５ｂ  下向き案内部
５ｃ  内向き縦壁部
５ｄ  開口部
５ｅ  蓋板
５ｆ  接続ピン
６  端末部
６ａ  本体
６ｂ  上向き摺動部
６ｃ  外向き縦壁部
６ｄ  通路
６ｅ  蓋板
７  支持板
８  支柱
９  蓋板
【図１】
0006453082.tif 000002
【図２】
0006453082.tif 000003
【図３】
0006453082.tif 000004