(57)【要約】【課題】  金属アレルギーを有する人であっても使用可能な生体情報検出装置を提供する。【解決手段】  生体情報検出装置１０には、筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極１２，１２が筐体１１から露出するように備えられている。そして、この一対の検出電極１２，１２が導電性樹脂により形成されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極と、
前記一対の検出電極が実装された基板と、
前記基板及び前記一対の検出電極を格納する筐体とを備え、
前記一対の検出電極は前記筐体から外部に露出し、かつ、導電性樹脂により形成されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を増幅するための増幅器をさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された検出結果を外部に伝送する送信部をさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を生体情報として検出する生体情報検出部と、
前記生体情報検出部で算出された前記生体情報を外部に伝送する送信部とをさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記基板には、前記一対の検出電極それぞれが接続される検出電極用導電パターンが形成されていて、
前記検出電極用導電パターンは、前記検出電極の接触面の全面に接触するように形成されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極は、前記筐体によって前記基板上に圧接されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極と前記基板とは、導電性接着剤により接着されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記筐体には、前記一対の検出電極を露出させるためのスリットが設けられていて、
前記一対の検出電極は、前記スリットから外部に突出していることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の生体情報検出装置において、
前記スリットの内側に位置する前記検出電極の一部が前記スリットのサイズよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された電位に対する基準電位を検出する基準電極を前記基板に実装し、
前記筐体は、前記基準電極を露出させるように前記基板を格納していることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記基板は単一の基板であることを特徴とする生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報検出装置に係り、特に筋電位を検出する生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば筋電位、脈拍、血圧、体温等の生体情報の変化を測定する生体情報測定システムが知られている。この生体情報測定システムは、医療機器としてだけではなく、健康維持や、運動状態を把握するため等の目的で広く利用されている。
【０００３】
このような生体情報測定システムでは、筋電位を検出する生体情報検出装置としての筋電計が設けられており、当該筋電計により得られた筋電位を基にして生体情報が取得されるようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
筋電計には、筋電位を検出するため一対の金属製の電極が人体の皮膚に接触するように設けられており、各電極の電位差によって筋電位が検出されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、筋電計の電極は直接人体に接触するものであるため、金属アレルギーを有する人にとっては使用上それ相応の注意が必要となり、ユーザに煩わしさを与える要因となっていた。
本発明の課題は、金属アレルギーを有する人であっても使用可能な生体情報検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明における生体情報検出装置（例えば図１の筋電検出装置１０）は、
筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極（例えば図２の検出電極１２）と、
前記一対の検出電極が実装された基板（例えば図３の基板１４）と、
前記基板及び前記一対の検出電極を格納する筐体（例えば図２の筐体１１）とを備え、
前記一対の検出電極は前記筐体から外部に露出し、かつ、導電性樹脂により形成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を増幅するための増幅器（例えば図５の１１３）をさらに備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された検出結果を外部に伝送する送信部（例えば図５の送受信部１３０）をさらに備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を生体情報として検出する生体情報検出部（例えば図５の測定部１１０）と、
前記生体情報検出部で算出された前記生体情報を外部に伝送する送信部（例えば図５の送受信部１３０）とをさらに備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記基板には、前記一対の検出電極それぞれが接続される検出電極用導電パターン（例えば図３の検出電極用の導電パターン１５）が形成されていて、
前記検出電極用導電パターンは、前記検出電極の接触面の全面に接触するように形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極は、前記筐体によって前記基板上に圧接されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極と前記基板とは、導電性接着剤（例えば図９の接着剤層１９）により接着されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記筐体には、前記一対の検出電極を露出させるためのスリット（例えば図３のスリット１７）が設けられていて、
前記一対の検出電極は、前記スリットから外部に突出していることを特徴としている。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の生体情報検出装置において、
前記スリットの内側に位置する前記検出電極の一部が前記スリットのサイズよりも大きくなるように形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された電位に対する基準電位を検出する基準電極（例えば図２の基準電極１３）を前記基板に実装し、
前記筐体は、前記基準電極を露出させるように前記基板を格納していることを特徴としている。
【００１６】
請求項１１記載の発明は、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記基板は単一の基板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、一対の検出電極は筐体から外部に露出しているので、確実に人体の表面に接触させることができるばかりでなく、これら一対の検出電極が導電性樹脂により形成されているので、当該検出電極が金属アレルギーを有する人の肌に接触したとしても、アレルギー症状が発症しないことになる。したがって、金属アレルギーを有する人であっても筋電位を検出することが可能となる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、増幅器により一対の検出電極で検出された筋電位を増幅することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、送信部により、一対の検出電極で検出した検出結果を外部の機器に伝送することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、生体情報検出部により、一対の検出電極で検出された筋電位を生体情報として検出することができる。そして、その生体情報を送信部により外部の機器に伝送することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、検出電極用導電パターンは、検出電極の接触面の全面に接触するように形成されているので、検出電極用導電パターンと検出電極との抵抗値を低くすることが可能となる。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、一対の検出電極が、筐体によって基板上に圧接されているので、電極と基板との間の防水性を高めることができる。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、一対の検出電極と基板とが導電性接着剤により接着されているので、電極と基板との間の防水性を高めることができる。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば筐体には、一対の検出電極を露出させるためのスリットが設けられていて、一対の検出電極がスリットから外部に突出しているので、検出電極と肌との密着性を高めることができる。
【００２５】
請求項９記載の発明によれば、スリットの内側に位置する検出電極の一部がスリットのサイズよりも大きくなるように形成されているので、検出電極と筐体との密着性が高まって、防水性が高められることになる。
【００２６】
請求項１０記載の発明によれば、一対の検出電極とともに基準電極が筐体から露出しているので、検出電極と基準電極とを一体的にまとめて格納することが可能となる。
【００２７】
請求項１１記載の発明によれば、基板が単一の基板であるので、一対の検出電極と基準電極とが一枚の基板にまとめられて実装されることになり、コンパクトにすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の生体情報検出装置の好適な実施形態について説明するために、当該生体情報検出装置を備えた筋肉活動測定システムを例示して説明する。なお、以下では、生体情報としてサイクリング運動時の筋電位を測定する場合を例にとって説明する。
【００２９】
図１は、ユーザが筋肉活動測定システム１を装着した様子を示す図である。この筋肉活動測定システム１は、ユーザの身体各部に装着可能な本発明に係る生体情報検出装置としての筋電検出装置１０と、筋電検出装置１０と別体で、筋電検出装置１０との間でデータ通信が可能な腕時計型の制御装置３０とで構成される。筋肉活動測定システム１でサイクリング運動時の筋電位を測定する場合には、例えば、図１に示すように、いずれか一方の足の大腿四頭筋の外側広筋に筋電検出装置１０が装着され、腕に制御装置３０が装着される。
【００３０】
この装着にあたって、ユーザは、筋電検出装置１０を足の大腿四頭筋の外側広筋に貼付してバンド等で固定するとともに、制御装置３０を手首に装着する。この筋電検出装置１０を装着により、当該筋電検出装置１０に備わる一対の検出電極１２（後述）が、その延在方向を筋繊維Ｍの長さ方向に対して略直交するように配置されることになる（図２参照）。そして、ユーザは、制御装置３０を操作して筋電位の測定を開始させてからペダルを踏み込んで運動を開始する。或いは、ユーザは、運動途中から筋電位の測定を開始させることも可能である。
このようなサイクリング運動を行う場合、足の筋肉は活動と休止を繰り返すので、その筋肉の活動状態と休止状態とを筋電位により検出すれば、筋肉の活動周期を得ることができる。
［装置構成］
【００３１】
図２は、筋電検出装置１０の概略構成を表す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２に示すように、筋電検出装置１０には、筐体１１と、互いに平行に配置されて筐体１１の一方の面から外部に露出する一対の筋電位検出用の検出電極１２と、一対の検出電極１２により検出された電位に対する基準電位を検出するため、筐体１１の一方の面から外部に露出する基準電極１３とが備えられている。基準電極１３は、一対の検出電極１２の延在方向に直交する方向に対して当該一対の検出電極１２とは重ならないように配置されている。そして、一対の検出電極１２及び基準電極１３は導電性樹脂により形成されている。
【００３２】
図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。筋電検出装置１０には一対の検出電極１２及び基準電極１３が実装される単一の基板１４が設けられている。基板１４の一方の面には、一対の検出電極１２及び基準電極１３と導通する導電パターン１５が形成されている。また、基板１４の他方の面には、種々の電子部品１６が実装されている。
【００３３】
図４は検出電極用の導電パターン１５と検出電極１２との接触関係を表す説明図である。この図４に示すように、検出電極１２の底面（接触面）の面積Ａ１は、奥行きｔ２と幅ｔ４との積算により求められる。一方、検出電極用の導電パターン１５の面積Ａ２は、奥行きｔ１と幅ｔ３との積算により求められる。ｔ１，ｔ２の関係及びｔ３，ｔ４の関係を、ｔ１≧ｔ２、ｔ３≧ｔ４とすると、検出電極用の導電パターン１５の面積Ａ２の方が検出電極１２の底面の面積Ａ１よりも大きくなるので、当該導電パターン１５に検出電極１２の底面の全面を接触させることが可能となる。
【００３４】
図３及び図４に示すように検出電極１２は横断面視凸型形状に形成されていて、その細い側の一端部１２１は横断面視四角形状に形成されている。筐体１１には、検出電極１２の一端部１２１の縦断面形状と同形状のスリット１７が設けられている。このスリット１７により検出電極１２の一端部１２１が筐体１１の外部に突出することになる。ここで、検出電極１２の一端部１２１のサイズは、スリット１７のサイズよりも僅かに大きく形成されている。このサイズとは、検出電極１２の一端部１２１の場合は縦断面の面積（図４に示すｔ５とｔ４との積算により求められる面積）であり、スリット１７の場合は開口面積である。また、上記したように検出電極１２は導電性樹脂であるため金属と比較しても弾性がある。これらのことから、検出電極１２の一端部１２１が外部に突出した場合には、当該一端部１２１はスリット１７内に嵌合するので、高い密着性が得られることになる。また、この嵌合によって、一対の検出電極１２は基板１４上の検出電極用の導電パターン１５に圧接されている。
一方の基準電極１３においても、検出電極１２と同様に筐体１１に設けられた開口１８（図２参照）に嵌合して、基準電極用の導電パターン１５に圧接されるとともに、筐体１１から外部に露出している。
［制御構成］
【００３５】
図５は、筋電検出装置１０の制御構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように筋電検出装置１０は、測定部１１０と、ＣＰＵ１２０と、送受信部１３０と、記憶部１４０とを備えて構成されている。
【００３６】
このうち測定部１１０は、筋肉活動情報としての筋電位を測定する本発明に係る生体情報検出部であり、一対の検出電極１２と、基準電極１３と、前記一対の検出電極１２及び基準電極１３により検出された電位差を低インピーダンス変換して出力するインピーダンス変換器１１２と、このインピーダンス変換器１１２から入力される信号を所定の信号レベルまで増幅して出力する増幅器１１３と、この増幅器１１３から入力される信号のうち所定の周波数範囲の信号を通過させて範囲外の周波数成分を除去するフィルタ１１４と、このフィルタ１１４から入力される信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換器１１５とで構成されている。
【００３７】
図６は、増幅器１１３の回路構成を表す回路図である。この図６に示すように、増幅器１１３には、抵抗器１３１とコンデンサ１３２との直列回路が接続されている。この直列回路により、一対の検出電極１２から入力された筋電位を増幅する際の利得を設定する機能と、一対の検出電極１２から入力された筋電位に含まれるノイズを増幅前に除去する高域通過フィルタとしての機能とが実現されている。そして、増幅器１１３は非反転増幅器１４３及び差動増幅器１４４によって構成されている。非反転増幅器１４３は、外付けの抵抗器１３１及びコンデンサ１３２、オペアンプ１３３，１３４、抵抗器１３５，１３６等によって構成されている。差動増幅器１４４は、抵抗器１３７，１３８、１４１，１４２及びオペアンプ１３９によって構成されている。
【００３８】
そして、一対の検出電極１２で検出される２点間の電位変化は数１０μＶ〜数ｍＶで筋電位の周波数帯は２〜１０ＫＨｚである。一般に、生体のインピーダンスは非常に高いので、インピーダンス変換器（例えば電圧フォロー型の回路）１１２でインピーダンス変換を行う。次に、増幅器（例えば作動増幅器）１１３により、電圧を１００倍程度に増幅し、筋電波形を処理できるようにする。この増幅器１１３により増幅された波形には、様々な雑音（ノイズ）が重畳されている。そこで、次段のフィルタ１１４によって、筋電波形として処理する範囲外の周波数成分を除去する。次に、フィルタ１１４から入力される信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器（例えば１２ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器）１１５でデジタル信号化する。
なお、ここではフィルタ１１４としてアナログフィルタを使用したが、アナログフィルタの代わりに、デジタルフィルタを用いてもよい。この場合には、デジタルフィルタは、Ａ／Ｄ変換器１１５の後段に設けられる。
【００３９】
ＣＰＵ１２０は、記憶部１４０に記憶されるプログラムやデータ、制御装置３０から送信されたデータ等に基づいて筋電検出装置１０内の各機能部への指示やデータの転送等を行い、筋電検出装置１０を制御する。また本実施形態を実現するため、ＣＰＵ１２０は、測定部１１０により連続的に測定される筋電位（筋肉活動情報）を基に筋肉の活動状態（筋肉活動状態）を測定し、測定結果を制御装置３０に送信する筋肉活動状態測定処理を実行する。
【００４０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、筋電検出装置１０を装着する際には、筋繊維Ｍが一対の検出電極１２の延在方向に対して略直交となるようにユーザは筋電検出装置１０を配置する。ここで、「略直交となるように配置」とは、筋繊維Ｍに対して完全に直交するように配置することが好ましいが、箇所によっては筋繊維自身も湾曲しているために、少なくとも筋電位を検出するうえで精度上問題がない範囲で直交方向から傾けて配置する場合も含むこととする。
【００４１】
この際、一対の検出電極１２及び基準電極１３が筐体１１の一面から突出しているので、これらの電極１２，１３が肌に対して密着することになる。
【００４２】
その後、制御装置３０から送受信部を介して開始指示が入力されると、ＣＰＵ１２０は、筋電検出装置１０内の各機能部への指示やデータの転送等を行い、筋電検出装置１０を制御する。また本実施形態を実現するため、ＣＰＵ１２０は、測定部１１０により連続的に測定される筋電位（筋肉活動情報）を基に筋肉の活動状態（筋肉活動状態）を測定し、測定結果を制御装置３０に送信する筋肉活動状態測定処理を実行する。
制御装置３０では、筋電検出装置１０から送られた測定結果をユーザに報知する。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、一対の検出電極１２及び基準電極１３が導電性樹脂により形成されているので、これらの電極１２，１３が金属アレルギーを有する人の肌に接触したとしても、アレルギー症状が発症しないことになる。したがって、金属アレルギーを有する人であっても筋電位を検出することが可能となる。
【００４４】
また、筋電検出装置１０に増幅器１１３が設けられているので、当該増幅器１１３により一対の検出電極１２で検出された筋電位を増幅することができる。
【００４５】
筋電検出装置１０に測定部１１０及び送受信部１３０が設けられているので、測定部１１０により、一対の検出電極１２で検出された筋電位を生体情報として検出することができるとともに、その生体情報を送受信部１３０により制御装置３０に伝送することができる。
【００４６】
また、検出電極用の導電パターン１５が、検出電極１２の接触面の全面に接触するように形成されているので、検出電極用の導電パターン１５と検出電極１２との抵抗値を低くすることが可能となる。
【００４７】
また、一対の検出電極１２及び基準電極１３が、筐体１１によって基板１４上に圧接されているので、電極１２，１３と基板１４との間の防水性を高めることができる。
さらに、筐体１１には一対の検出電極１２を露出させるためのスリット１７が設けられていて、一対の検出電極１２がスリット１７から外部に突出しているので、検出電極１２と肌との密着性を高めることができる。
【００４８】
そして、一対の検出電極１２とともに基準電極１３が筐体１１から露出しているので、検出電極１２と基準電極１３とを一体的にまとめて格納することが可能となる。また、基準電極１３も筐体１１から突出しているので、基準電極１３と肌との密着性を高めることができる。
【００４９】
そして、基板１４が単一の基板であるので、一対の検出電極１２と基準電極１３とが一枚の基板にまとめられて実装されることになり、コンパクトにすることが可能となる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、一対の検出電極１２の一端部１２１を横断面視四角形状として、この一端部１２１のサイズよりも筐体１１のスリット１７のサイズの方が大きい場合を例示して説明したが、検出電極１２の一端部１２１の形状は、少なくともスリット１７の内側に位置する検出電極１２の一部がスリット１７のサイズよりも大きくなるように形成されていればよい。このように形成されていると、検出電極１２と筐体１１との密着性が高まって、防水性が高められることになる。他の具体例としては、図７に示す検出電極１２ａのように一端部１２１ａがテーパ状に形成されていたり、図８に示す検出電極１２ｂのように一端部１２１ｂが一定の曲率により徐々に先細る形状に形成されたりする場合が挙げられる。
【００５１】
また、本実施形態では、一対の検出電極１２及び基準電極１３と基板１４の導電パターン１５とが圧接された場合を例示したが、両電極１２，１３が導電パターン１５に接着されていてもよい。図９は一対の検出電極１２が検出電極用の導電パターン１５に接着された場合を表す断面図である。この図９に示すとおり、検出電極用の導電パターン１５と検出電極１２との間には、接着剤層１９が介在している。基準電極１３の場合も同様である。なお、接着剤層１９を形成する接着剤は導電性接着剤であるので、導電パターン１５と検出電極１２若しくは基準電極１３との導通状態が確保されている。このように一対の検出電極１２及び基準電極１３と基板１４とが導電性接着剤により接着されていると、電極１２，１３と基板１４との間の防水性を高めることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、送受信部１３０がワイヤレスで制御装置３０と通信を行う場合を例示して説明したが、有線によって制御装置３０と通信を行う送受信部であってもかまわない。
【００５３】
また、本実施形態では、測定部１１０で検出された生体情報を送受信部１３０が制御装置３０に伝送する場合を例示して説明したが、一対の検出電極１２により検出された検出結果を送受信部１３０が直接制御装置３０に伝送するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の本実施形態の生体情報検出装置を備えた筋肉活動測定システムを示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本実実施形態の生体情報検出装置としての筋電検出装置の平面図及び側面図である。
【図３】図２の筋電検出装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】検出電極用の導電パターンと検出電極とを分離した状態を示す一部破断斜視図である。
【図５】図２の筋電検出装置の制御構成の一例を示す全体回路ブロック図である。
【図６】図５の筋電検出装置に備わる増幅器の回路構成を表す回路図である。
【図７】図３の筋電検出装置の第１の変形例を表す断面図である。
【図８】図３の筋電検出装置の第２の変形例を表す断面図である。
【図９】図３の筋電検出装置の第３の変形例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      筋肉活動測定システム
１０      筋電検出装置（生体情報検出装置）
１１      筐体
１２      検出電極
１３      基準電極
１４      基板
１５      導電パターン
１６      電子部品
１７      スリット
１８      開口
１９      接着剤層
３０      制御装置
１１０      測定部（生体情報検出部）
１１２      インピーダンス変換器
１１３      増幅器
１１４      フィルタ
１１５      Ａ／Ｄ変換器
１２１      一端部
１３０      送受信部（送信部）
Ｍ      筋繊維
【図１】
2008086359.tif 000003
【図２】
2008086359.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008086359.tif 000007
【図６】
2008086359.tif 000008
【図７】
2008086359.tif 000009
【図８】
2008086359.tif 000010
【図９】
2008086359.tif 000011